CN1883398A - 一种b超图象和探头空间相对位置的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
B超图像和探头空间相对位置的测试装置，包括探测器(1)、探头(2)、测试水槽(3)、B超(4)和计算机(5)，其中探测器(1)与计算机(5)相连接，探头(2)固定有3个反光球，并将探头放置在水槽(3)的水面上，探头(2)连接B超(4)，再连接到计算机(5)上，水槽中有A、B、C、D、O五个坐标点，AO、BO、CO、DO为成象线，水槽中水位超过成象线；其测试方法是打开B超接收B超图像，同时将探头(2)上的反光球坐标采集到计算机，获取图像提取特征点，重复上述步骤，对以上结果加权平均得到理想的测试结果，最终用B超探头特征点表示B超图像的位置。该方法可实现B超图像的三维实时动态显示。
Description
一、技术领域
本发明涉及医疗设备及测试方法，具体地说是涉及一种用于在放射治疗或三维B超显示等医疗技术中，定量地显示B超图象的空间位置。主要是确定探头和B超成象面之间的空间关系的测试装置及测试方法。
二、背景技术
我们知道，现有B超主要是利用断层回波探测技术，但在实时的B超三维显示中，无法将同一病人的图象信息准确地配准显示在同一个坐标系内，要实现这项技术，主要要实现两方面技术：一是精确知道B超图象和探头之间的空间关系；再就是实时确定探头的空间位置。
放射治疗是癌症治疗的重要手段，对于难以手术的部位或不易手术的病人具有治疗效果直接、有效、能延长病人生命的优点，因而被广泛采用。
现有的放射治疗定位装置有：普通模拟定位机、CT模拟定位机、三维坐标定位箱等几种，这些定位方法是在人体表皮上进行描记，或者计算得到定位坐标等。上述所有的定位方法，都存在误差大、重复性差的缺陷，同时如在定位结束后发生移动或其它机械误差，则无法进行实时跟踪校正，更加无法对病人组织运动如呼吸等产生的定位误差进行校正，严重地影响了治疗效果。
三、发明内容
1、发明目的
本发明目的是提供一种B超图象和探头空间相对位置的测试装置及测试方法，用于实现B超图象的三维实时动态显示。
该项技术可以在放疗中实时动态探测腹部肿瘤的空间位置和形态，时刻提供数字化反馈信息，真正将放射治疗引入数字化放疗。
2、技术方案
B超图像和探头空间相对位置的测试装置，其特征在于该装置包括探测器1、探头2、测试水槽3、B超4和计算机5，其中探测器1与计算机5相连接，探头2上刚性固定有3个反光球，并放置在测试水槽3的水面上，然后将探头2连接到B超4的一端，B超4的另一端与计算机5相连接；其中的测试水槽3是60×40×40cm的有机玻璃制成，在水槽的一个侧面正中位置上有ABCD成正方形的四个坐标点，另一侧面的中心上有O坐标点，并用尼龙线分别将ABCD四点与O点相连接为成象线，测试水槽3中的水位必须将成象线淹没。
B超图像和探头相对位置的测试方法，其测试步骤如下：
a)将测试水槽放好，固定好，用定位测试笔和探测器，将测试水槽A、B、C、D、O五点坐标测试好，并用尼龙线分别将A、B、C、D与O点连接为成象线；
b)将三个反光球刚性固定在探头2上，将探头2放置在测试水槽3的水面上，固定好不动；
c)打开B超4接收测试水槽3中成像的图像，同时将探头2上反光球坐标采集到计算机；
d)由获取的图像提取特征点；
e)根据特征点进行计算，计算出探头2和B超4成象面之间的空间关系；
f)重复c、d、e步骤，对以上结果进行加权平均，得到理想的测试结果；
g)最终用B超探头特征点来表示B超图像的位置。
测试原理表述如下：
按图3所示：利用在同一时刻，保持探头相对静止，一方面测试得到探头的三个刚性点，提取探头特征点，采集该测试数据，从而得到探头的空间位置描述；另一方面测试该时刻，计算机探头在测试水槽形成的图象，提取B超图象特征点，从而计算图象的空间位置；然后优化计算两个空间关系，用B超探头特征点表达B超图象的三维位置，形成固定的图象位置关系。多次测试，进行加权平均，最终逼近理想测试值。
以上测试中，也可以不用在探头上固定探测球，可以在探头上选择三个非共面的刚性点，利用测试笔实际探测这三个点坐标，效果是一样的。
该方法包括设计一种测试水槽，需要一台B超、一种实时探测***、一套计算机软件***；含有B超图象显示单元、特征点识别单元、探头显示单元、图象位置和探头的三维显示单元等；计算机根据显示的B超特征图象和特征点，再根据实时的探头探测数据，可精确计算探头和B超成象面的位置关系，可以在三维图象中精确显示其位置图象。
3、有益效果
该项技术将帮助放疗专家，在对病人实施放疗时，动态对病人的肿瘤放疗进行实时的、数字化监控和修正，彻底改变现有静态放疗的缺陷，同时对呼吸等可能引起的组织运动产生的误差进行自动化校正。
四、附图说明
图1是B超图像和探头空间相对位置的测试装置的结构
1、探测器 2、探头 3、测试水槽 4、B超 5、计算机
图2为测试水槽的示意图
A、B、C、D、O为坐标点，AO、BO、CO、DO为成象线。
图3为测试流程示意图
五、具体实施方式
B超图像和探头空间相对位置的测试装置，该装置包括探测器1，它是采用加拿大生产的Polaris optical Tracking System型红外跟踪***，探测精度在0.5mm以上的分辨率，探头2、测试水槽3、B超4和计算机5，其中探测器1与英特尔奔腾4处理器2.2GHz的计算机5相连接，探头2上刚性固定有3个反光球，并放置在测试水槽3的水面上，然后将探头2连接到B超4的一端，B超4的另一端与计算机5相连接；其中的测试水槽3是用60×40×40cm的有机玻璃制成，在水槽的一个侧面正中位置上有A、B、C、D成正方形的四个坐标点，另一侧面的中心上有O坐标点，并用尼龙线分别将A、B、C、D四点与O点相连接为成象线，测试水槽3中的水位必须将成象线淹没。
B超图像和探头相对位置的测试方法，其测试步骤如下：
a)将测试水槽3放好，固定好，用定位测试笔和探测器，将测试水槽A、B、C、D、O五点坐标测试好，并用尼龙线分别将A、B、C、D与O点连接为成象线；
b)将三个反光球刚性固定在探头2上，将探头2放置在测试水槽3的水面上，固定好不动；
c)打开B超4接收测试水槽3中成像的图像，同时由探测器1将探头2上反光球坐标采集到计算机；
d)由获取的图像提取特征点；
e)根据特征点进行计算，计算出探头2和B超4成象面之间的空间关系；
f)重复c、d、e步骤，对以上结果进行加权平均，得到理想的测试结果；
g)最终用B超探头特征点来表示B超图像的位置。
Claims (3)
1、一种B超图像和探头空间相对位置的测试装置，其特征在于该装置包括探测器(1)、探头(2)、测试水槽(3)、B超(4)和计算机(5)，其中探测器(1)与计算机(5)相连接，探头(2)上刚性固定有3个反光球，并放置在测试水槽(3)的水面上，然后将探头(2)连接到B超(4)的一端，B超(4)的另一端与计算机(5)相连接。
2、根据权利要求1所述的B超图像和探头空间相对位置的测试装置，其特征在于所述的测试水槽(3)是用60×40×40cm的有机玻璃制成，在水槽的一个侧面正中位置上有A、B、C、D四个坐标点呈正方形，另一侧面的中心上有O坐标点，并用尼龙线分别将A、B、C、D四点与O点相连接为成象线，测试水槽(3)中的水位必须将成象线淹没。
3、一种B超图像和探头相对位置的测试方法，其测试步骤如下：
a)将测试水槽放好，固定好，用定位测试笔和探测器，将测试水槽A、B、C、D、O五点坐标测试好，并用尼龙线分别将A、B、C、D与O点连接为成象线；
b)将三个反光球刚性固定在探头(2)上，将探头(2)放置在测试水槽(3)的水面上，固定好不动；
c)打开B超(4)接收测试水槽(3)中成像的图像，同时由探测器(1)将探头(2)上反光球坐标采集到计算机(5)；
d)由获取的图像提取特征点；
e)根据特征点进行计算，计算出探头(2)和B超(4)成象面之间的空间关系；
f)重复c、d、e步骤，对以上结果进行加权平均，得到理想的测试结果；
g)最终用B超探头特征点来表示B超图像的位置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103829949A (zh) * | 2012-11-19 | 2014-06-04 | 韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司 | 体内探头跟踪***中的患者运动补偿 |
| CN107714082A (zh) * | 2017-09-04 | 2018-02-23 | 北京航空航天大学 | 一种基于光学定位的超声探头标定装置及方法 |
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| CN107714082A (zh) * | 2017-09-04 | 2018-02-23 | 北京航空航天大学 | 一种基于光学定位的超声探头标定装置及方法 |
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