用于检测和跟踪针的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检测和跟踪针的方法，包括如下步骤：使超声探头的扫描面覆盖已插入组织的针及周围组织；采集周围组织的运动的若干超声帧；确定周围组织的运动信息；后处理周围组织的运动信息以确定针位置，以及输出针位置的信息。本发明专利技术的方法易于实现，不需要额外装置，因此与现有技术相比更具成本效益。同时，由于本发明专利技术的方法研究针以及周围组织的动态性而非仅限于针本身，因此对针稍微离开成像平面的情况也非常敏感。因此，本发明专利技术能实现更高的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声成像领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
当通过非侵入方式发现异常组织区域、例如肿瘤时，通常需要进行组织诊断来确定合适的治疗方式。这需要从患者身上移除足够的组织样本来进行病理分析。可通过各种方式，例如外科切除、细针穿刺活检来获得组织。除了活组织检测之外，可使用针来注射药齐U，以便进行局部麻醉和相关治疗。借助超声成像可将针定位在人体内的期望位置。例如，为了对组织样本进行活组 织检查，必须精确定位活检针以便针的尖端穿过要采样的组织。通过使用超声成像系统跟踪活检针，可将针引导到目标组织并插入所需深度。但在超声引导的活组织检查中的一个主要问题是在许多情况下难以检测到针。这是因为针很小且相对于超声波方向是倾斜的，所以超声波反射到不同的方向并且不能由超声探头接收。同时，在传统的2D成像模式中，针很容易离开成像平面并因此不能由超声波阵面捕获。已提出若干方法和装置来提高针的可见性。在欧洲专利EP0952462中，空间组合成像有助于提高针的可见性，这是因为在不同角度收集图像并且一些角度更接近垂直于针从而可从针得到更强的信号。在欧洲专利EP1132049中，将针尖故意弄粗，以便它以更宽的角度反射超声。在欧洲专利EP0453251中，将针附到振动器上并且使用多普勒方法检测针振动，从而定位针。但是，上述专利中也存在一些缺陷，其中所用到的一些装置结构复杂且造价昂贵，而另一些装置和方法在使用时难以操作。而且，上述专利的关注点都在于针本身，当针稍微离开成像平面时，便无法检测到针。因此，需要一种容易使用，并且在针稍微离开成像平面时,也能够检测到针的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，本专利技术涉及一种用于检测针的方法，包括如下步骤使超声探头的扫描面覆盖已插入组织的针及周围组织；采集周围组织的运动的若干超声帧；确定周围组织的运动信息；后处理周围组织的运动信息以确定针位置，以及输出针位置的信息。根据本专利技术的一个实施例，通过使针沿针的长轴方向往复运动来实现周围组织的运动。根据本专利技术的另一个实施例，通过手来实现针沿针的长轴方向往复运动。根据本专利技术的又一个实施例，通过振动器来实现针沿针的长轴方向往复运动。根据本专利技术的再一个实施例，采集周围组织的运动的若干超声帧的步骤包括在使针沿针的长轴方向往复运动期间执行B型扫描并采集脉冲回波数据。根据本专利技术的另一个实施例，周围组织的运动信息包括周围组织的位移和应变。根据本专利技术的另一个实施例，确定周围组织的运动信息的步骤包括根据周围组织的位移或应变粗估针的位置。根据本专利技术的另一个实施例，在根据周围组织的位移或应变粗估针的位置的步骤中，将周围组织的位移的最大值处或周围组织的应变的正负值之间的位置确定为针的位置。根据本专利技术的另一个实施例，在确定周围组织的运动信息的步骤中，使用多普勒方法确定周围组织的位移或应变。根据本专利技术的另一个实施例，在确定周围组织的运动信息的步骤中，在若干超声帧之间进行斑点追踪以确定周围组织的位移或应变。 根据本专利技术的另一个实施例，使用下列算法之一来执行斑点追踪1D或2D互相关及求导、基于相位的迭代方法或光流。根据本专利技术的另一个实施例，斑点追踪的输入是检测的振幅数据、波束形成的RF数据或解调的RF数据。根据本专利技术的另一个实施例，后处理周围组织的运动信息的步骤包括为帧中的每一波束将位移的绝对值最大处的位置识别为峰的位置；滤除波束中的噪音波束和异常波束；对峰值进行线拟合；对峰值取阈值以实现位移的归一化；对归一化的位移值执行线平滑处理；以及对多个帧的位移值求平均值。根据本专利技术的另一个实施例，后处理周围组织的运动信息的步骤还包括在对归一化的位移值执行线平滑处理后，对图像执行上采样。根据本专利技术的另一个实施例，输出针位置的信息的步骤包括在输出显示图像上将针显示为有颜色的半透明线。根据本专利技术的另一个实施例，输出针位置的信息的步骤包括通过线的不同颜色或形状、显示器上的符号或文本以及来自扫描仪的语言警告来表示检测过程的状态。根据本专利技术的另一个实施例，检测过程的状态包括未进行有效的检测；刚完成有效的检测；已经完成有效的检测，目前在跟踪模式或失去关联，针位置丢失。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术涉及一种用于跟踪针的方法，包括如下步骤使超声探头的扫描面覆盖已插入组织的针及周围组织；采集周围组织的运动的若干超声帧；确定周围组织的运动信息；后处理周围组织的运动信息以确定针位置；存储针位置的信息作为参考；使用斑点追踪判断当前斑点数据是否与参考值关联；如果当前斑点数据不与参考值关联，则判断针位置丢失；如果当前斑点数据与参考值关联，则判断针位置继续有效。根据本专利技术的另一个实施例，通过使针沿针的长轴方向往复运动来实现周围组织的运动。根据本专利技术的又一个实施例，通过手来实现针沿针的长轴方向往复运动。根据本专利技术的另一个实施例，周围组织的运动信息包括周围组织的位移和应变。根据本专利技术的另一个实施例，后处理周围组织的运动信息的步骤包括为帧中的每一波束将位移的绝对值最大处的位置识别为峰的位置；滤除波束中的噪音波束和异常波束；对峰值进行线拟合；对峰值取阈值以实现位移的归一化；对归一化的位移值执行线平滑处理；以及对多个帧的位移值求平均值。根据本专利技术的另一个实施例，后处理周围组织的运动信息的步骤还包括在对归一化的位移值执行线平滑处理后，对图像执行上采样。根据本专利技术的另一个实施例，跟踪针的方法还包括在判断针位置丢失后，重新设置针的位置和/或要求用户插入针重新开始针的检测过程。本专利技术的方法易于实现，不需要额外装置，因此与现有技术相比更具成本效益。同时，由于本专利技术的方法研究针以及周围组织的动态性而非仅限于针本身，因此对针稍微离开成像平面的情况也非常敏感。因此，本专利技术能实现更高的精确度。附图说明图I是根据本专利技术用于检测针的方法的实施例中针和周围组织的示意截面图； 图2是图I所示实施例的用于检测针的方法的流程示意图；图3A和3B分别是针周围组织的位移和应变示意图；图4是后处理过程的流程图；图5是位移与灰度级的映射关系图；图6示出具有方向性的平滑处理；图7显示的是针位于成像平面时得到的超声图像以及相应的组织应变图；图8显示的是针稍微离开成像平面时得到的超声图像以及相应的组织应变图；以及图9是根据本专利技术用于跟踪针的方法的实施例的流程图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图I是根据本专利技术用于检测针的方法的实施例中针和周围组织的示意截面图。本专利技术中所说的周围组织是指插入的针周围的组织。本专利技术中所说的组织是指人体或动物体组织，包括体内的液体或气体。如图I所示，附图标记130代表的是已插入组织的针。针的插入方向相对超声探头100发出的超声束110的方向倾斜。同时，由于用于活体组织检查的针通常体积很小，直接检测来自针本身的回波的方法难度很大，且可信度及准确度很低。因此，本专利技术的方法研究针以及周围组织120的动态性而非仅限于针本身。图I中的双向箭头代表针在其长轴方向上往复运动的情况，并表示由于针的运动而引起的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测针的方法，包括如下步骤：使超声探头的扫描面覆盖已插入组织的针及周围组织；采集所述周围组织的运动的若干超声帧；确定所述周围组织的运动信息；后处理所述周围组织的运动信息以确定针位置，以及输出所述针位置的信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，M·塞耶德博洛福罗什，C·哈扎德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：