專利名稱：一種b超圖象和探頭空間相對位置的測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備及測試方法，具體地說是涉及一種用于在放射治療或三維B超顯示等醫(yī)療技術(shù)中，定量地顯示B超圖象的空間位置。主要是確定探頭和B超成象面之間的空間關(guān)系的測試裝置及測試方法。
背景技術(shù)：
我們知道，現(xiàn)有B超主要是利用斷層回波探測技術(shù)，但在實(shí)時(shí)的B超三維顯示中，無法將同一病人的圖象信息準(zhǔn)確地配準(zhǔn)顯示在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)，要實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)，主要要實(shí)現(xiàn)兩方面技術(shù)一是精確知道B超圖象和探頭之間的空間關(guān)系；再就是實(shí)時(shí)確定探頭的空間位置。
放射治療是癌癥治療的重要手段，對于難以手術(shù)的部位或不易手術(shù)的病人具有治療效果直接、有效、能延長病人生命的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。
現(xiàn)有的放射治療定位裝置有普通模擬定位機(jī)、CT模擬定位機(jī)、三維坐標(biāo)定位箱等幾種，這些定位方法是在人體表皮上進(jìn)行描記，或者計(jì)算得到定位坐標(biāo)等。上述所有的定位方法，都存在誤差大、重復(fù)性差的缺陷，同時(shí)如在定位結(jié)束后發(fā)生移動或其它機(jī)械誤差，則無法進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤校正，更加無法對病人組織運(yùn)動如呼吸等產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)行校正，嚴(yán)重地影響了治療效果。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明目的是提供一種B超圖象和探頭空間相對位置的測試裝置及測試方法，用于實(shí)現(xiàn)B超圖象的三維實(shí)時(shí)動態(tài)顯示。
該項(xiàng)技術(shù)可以在放療中實(shí)時(shí)動態(tài)探測腹部腫瘤的空間位置和形態(tài)，時(shí)刻提供數(shù)字化反饋信息，真正將放射治療引入數(shù)字化放療。
2、技術(shù)方案B超圖像和探頭空間相對位置的測試裝置，其特征在于該裝置包括探測器1、探頭2、測試水槽3、B超4和計(jì)算機(jī)5，其中探測器1與計(jì)算機(jī)5相連接，探頭2上剛性固定有3個(gè)反光球，并放置在測試水槽3的水面上，然后將探頭2連接到B超4的一端，B超4的另一端與計(jì)算機(jī)5相連接；其中的測試水槽3是60×40×40cm的有機(jī)玻璃制成，在水槽的一個(gè)側(cè)面正中位置上有ABCD成正方形的四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，另一側(cè)面的中心上有O坐標(biāo)點(diǎn)，并用尼龍線分別將ABCD四點(diǎn)與O點(diǎn)相連接為成象線，測試水槽3中的水位必須將成象線淹沒。
B超圖像和探頭相對位置的測試方法，其測試步驟如下a)將測試水槽放好，固定好，用定位測試筆和探測器，將測試水槽A、B、C、D、O五點(diǎn)坐標(biāo)測試好，并用尼龍線分別將A、B、C、D與O點(diǎn)連接為成象線；b)將三個(gè)反光球剛性固定在探頭2上，將探頭2放置在測試水槽3的水面上，固定好不動；c)打開B超4接收測試水槽3中成像的圖像，同時(shí)將探頭2上反光球坐標(biāo)采集到計(jì)算機(jī)；d)由獲取的圖像提取特征點(diǎn)；e)根據(jù)特征點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出探頭2和B超4成象面之間的空間關(guān)系；f)重復(fù)c、d、e步驟，對以上結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，得到理想的測試結(jié)果；g)最終用B超探頭特征點(diǎn)來表示B超圖像的位置。
測試原理表述如下按圖3所示利用在同一時(shí)刻，保持探頭相對靜止，一方面測試得到探頭的三個(gè)剛性點(diǎn)，提取探頭特征點(diǎn)，采集該測試數(shù)據(jù)，從而得到探頭的空間位置描述；另一方面測試該時(shí)刻，計(jì)算機(jī)探頭在測試水槽形成的圖象，提取B超圖象特征點(diǎn)，從而計(jì)算圖象的空間位置；然后優(yōu)化計(jì)算兩個(gè)空間關(guān)系，用B超探頭特征點(diǎn)表達(dá)B超圖象的三維位置，形成固定的圖象位置關(guān)系。多次測試，進(jìn)行加權(quán)平均，最終逼近理想測試值。
以上測試中，也可以不用在探頭上固定探測球，可以在探頭上選擇三個(gè)非共面的剛性點(diǎn)，利用測試筆實(shí)際探測這三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，效果是一樣的。
該方法包括設(shè)計(jì)一種測試水槽，需要一臺B超、一種實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)、一套計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)；含有B超圖象顯示單元、特征點(diǎn)識別單元、探頭顯示單元、圖象位置和探頭的三維顯示單元等；計(jì)算機(jī)根據(jù)顯示的B超特征圖象和特征點(diǎn)，再根據(jù)實(shí)時(shí)的探頭探測數(shù)據(jù)，可精確計(jì)算探頭和B超成象面的位置關(guān)系，可以在三維圖象中精確顯示其位置圖象。
3、有益效果該項(xiàng)技術(shù)將幫助放療專家，在對病人實(shí)施放療時(shí)，動態(tài)對病人的腫瘤放療進(jìn)行實(shí)時(shí)的、數(shù)字化監(jiān)控和修正，徹底改變現(xiàn)有靜態(tài)放療的缺陷，同時(shí)對呼吸等可能引起的組織運(yùn)動產(chǎn)生的誤差進(jìn)行自動化校正。
四

圖1是B超圖像和探頭空間相對位置的測試裝置的結(jié)構(gòu)1、探測器 2、探頭 3、測試水槽 4、B超 5、計(jì)算機(jī)圖2為測試水槽的示意圖A、B、C、D、O為坐標(biāo)點(diǎn)，AO、BO、CO、DO為成象線。
圖3為測試流程示意圖五具體實(shí)施方式
B超圖像和探頭空間相對位置的測試裝置，該裝置包括探測器1，它是采用加拿大生產(chǎn)的Polaris optical Tracking System型紅外跟蹤系統(tǒng)，探測精度在0.5mm以上的分辨率，探頭2、測試水槽3、B超4和計(jì)算機(jī)5，其中探測器1與英特爾奔騰4處理器2.2GHz的計(jì)算機(jī)5相連接，探頭2上剛性固定有3個(gè)反光球，并放置在測試水槽3的水面上，然后將探頭2連接到B超4的一端，B超4的另一端與計(jì)算機(jī)5相連接；其中的測試水槽3是用60×40×40cm的有機(jī)玻璃制成，在水槽的一個(gè)側(cè)面正中位置上有A、B、C、D成正方形的四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，另一側(cè)面的中心上有O坐標(biāo)點(diǎn)，并用尼龍線分別將A、B、C、D四點(diǎn)與O點(diǎn)相連接為成象線，測試水槽3中的水位必須將成象線淹沒。
B超圖像和探頭相對位置的測試方法，其測試步驟如下a)將測試水槽3放好，固定好，用定位測試筆和探測器，將測試水槽A、B、C、D、O五點(diǎn)坐標(biāo)測試好，并用尼龍線分別將A、B、C、D與O點(diǎn)連接為成象線；b)將三個(gè)反光球剛性固定在探頭2上，將探頭2放置在測試水槽3的水面上，固定好不動；c)打開B超4接收測試水槽3中成像的圖像，同時(shí)由探測器1將探頭2上反光球坐標(biāo)采集到計(jì)算機(jī)；d)由獲取的圖像提取特征點(diǎn)；e)根據(jù)特征點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出探頭2和B超4成象面之間的空間關(guān)系；f)重復(fù)c、d、e步驟，對以上結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，得到理想的測試結(jié)果；g)最終用B超探頭特征點(diǎn)來表示B超圖像的位置。
權(quán)利要求
1.一種B超圖像和探頭空間相對位置的測試裝置，其特征在于該裝置包括探測器(1)、探頭(2)、測試水槽(3)、B超(4)和計(jì)算機(jī)(5)，其中探測器(1)與計(jì)算機(jī)(5)相連接，探頭(2)上剛性固定有3個(gè)反光球，并放置在測試水槽(3)的水面上，然后將探頭(2)連接到B超(4)的一端，B超(4)的另一端與計(jì)算機(jī)(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B超圖像和探頭空間相對位置的測試裝置，其特征在于所述的測試水槽(3)是用60×40×40cm的有機(jī)玻璃制成，在水槽的一個(gè)側(cè)面正中位置上有A、B、C、D四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)呈正方形，另一側(cè)面的中心上有O坐標(biāo)點(diǎn)，并用尼龍線分別將A、B、C、D四點(diǎn)與O點(diǎn)相連接為成象線，測試水槽(3)中的水位必須將成象線淹沒。
3.一種B超圖像和探頭相對位置的測試方法，其測試步驟如下a)將測試水槽放好，固定好，用定位測試筆和探測器，將測試水槽A、B、C、D、O五點(diǎn)坐標(biāo)測試好，并用尼龍線分別將A、B、C、D與O點(diǎn)連接為成象線；b)將三個(gè)反光球剛性固定在探頭(2)上，將探頭(2)放置在測試水槽(3)的水面上，固定好不動；c)打開B超(4)接收測試水槽(3)中成像的圖像，同時(shí)由探測器(1)將探頭(2)上反光球坐標(biāo)采集到計(jì)算機(jī)(5)；d)由獲取的圖像提取特征點(diǎn)；e)根據(jù)特征點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出探頭(2)和B超(4)成象面之間的空間關(guān)系；f)重復(fù)c、d、e步驟，對以上結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，得到理想的測試結(jié)果；g)最終用B超探頭特征點(diǎn)來表示B超圖像的位置。
全文摘要
B超圖像和探頭空間相對位置的測試裝置，包括探測器(1)、探頭(2)、測試水槽(3)、B超(4)和計(jì)算機(jī)(5)，其中探測器(1)與計(jì)算機(jī)(5)相連接，探頭(2)固定有3個(gè)反光球，并將探頭放置在水槽(3)的水面上，探頭(2)連接B超(4)，再連接到計(jì)算機(jī)(5)上，水槽中有A、B、C、D、O五個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，AO、BO、CO、DO為成象線，水槽中水位超過成象線；其測試方法是打開B超接收B超圖像，同時(shí)將探頭(2)上的反光球坐標(biāo)采集到計(jì)算機(jī)，獲取圖像提取特征點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，對以上結(jié)果加權(quán)平均得到理想的測試結(jié)果，最終用B超探頭特征點(diǎn)表示B超圖像的位置。該方法可實(shí)現(xiàn)B超圖像的三維實(shí)時(shí)動態(tài)顯示。
文檔編號A61B8/08GK1883398SQ20061008526
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者葛云, 章東 申請人:南京大學(xué)