[发明专利]一种三维超声成像装置、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及探测成像领域，更具体地说，涉及一种三维超声成像装置、系统及方法。

背景技术

在人们的工作中，常常需要对物体内部结构进行探测，例如人体的骨络结构、建筑的内部情况等等。在探测的过程中通常都要求非侵入性或非破坏性的探测，通常采用的手段就是X光、磁核共振或超声波等。

而X光、磁核共振都会产生电离辐射，在使用中，尤其是临床医学上的使用必须要谨慎小心，以避免对人体产生过多的伤害。相比之下，超声成像探测不会产生电离辐射，在临床探测上不会对人体造成伤害。此外在仪器成本、仪器的操作简易性上，超声探测仪器都具有优势。因此在临床医学上对超声成像的需求在逐渐扩大。

然而现有的超声探测设备只能对被探测物体实施“截面”的探测成像，不能直接形成直观的内部三维结构，例如在对脊柱进行超声扫描探测的时候，不能直接获得脊柱的立体结构，对于观看成像效果上带来很大的不便；即使是将许多张在对脊柱进行超声扫描探测获得图像进行简单的叠加，也不能获得脊柱的立体结构，这是由于对脊柱进行超声扫描时，所获的图像之间有可能出现相互交叉等情况，将图像进行简单的叠加并不能获得脊柱的准确形貌。

因此，现在急需一种能够通过超声扫描快速获得探测物体内部三维结构的装置以及对获得的成像进行快速处理，以获得人们感兴趣的探测物体内部结构特性的方法。

发明内容

本发明针对现有的超声扫描设备难以对物体内部结构进行三维成像分析,以及对扫描获得的图像难以进行分析处理的缺陷，提供一种三维超声成像装置、系统及方法。

本发明解决上述技术问题的方案如下：构造一种三维超声成像装置，包括超声扫描器；用于定位超声扫描器空间位置的空间定位单元；以及与超声扫描器、空间定位单元分别通信连接的计算机终端，计算机终端用于接收超声扫描器的图像以及空间定位单元对超声扫描器的定位分析结果并生成扫描物体的内部三维结构图或扫描物体的内部结构投影图。

本发明的三维超声成像装置，超声扫描器包括用于产生超声波的声波发生器和用于接收被探测物体反射的超声波的声波接收器。

本发明的三维超声成像装置，声波发生器产生的超声波频率为1MHz～10MHz（兆赫兹）。

本发明的三维超声成像装置，空间定位单元对超声扫描器的定位包括超声扫描器相对空间定位单元的空间位置和空间倾斜角度。

本发明的三维超声成像装置，三维超声成像装置包括为空间定位单元提供标定的标定装置，空间定位单元依据标定装置产生的参考信息，产生定位数据。

本发明还提供一种三维超声成像系统，用于对三维超声成像装置获得的超声图像进行分析处理，该三维超声成像系统包括：

图像接收单元，用于接收超声扫描器获得的原始超声扫描图像；

空间信息接收单元，用于接收原始超声扫描图像对应的空间位置信息和倾斜角度的信息；

初始图像存储单元，将原始超声扫描图像与其对应的空间信息相结合后，进行保存；

图像处理单元,用于将保存在初始图像存储单元中的部分或所有超声扫描图像进行分析处理，生成扫描物体的内部三维结构图或扫描物体的内部结构投影图；

图像输出单元，对图像处理单元生成的处理后图像输出，显示给使用者；其中，初始图像存储单元的输入端分别与图像接收单元和空间信息接收单元连接；初始图像存储单元的输出端与图像处理单元连接；图像处理单元还与图像输出单元连接。

本发明的三维超声成像系统，其中图像处理单元包括：

图像位置重置模块，用于将从初始图像存储单元中选择的多张超声图像按照其空间位置和倾斜信息重新生成在空间上相互不交叉、重叠的图像；

图像体结构生成模块，用于将图像位置重置模块生成的在空间上相互不交叉、重叠的图像生成三维体结构图像，该三维体结构图像反应了扫描物体的外部与内部的形貌特征；

图像截面模块，用于将图像体结构生成模块生成的三维体结构图像裁切成不同的截面图像；

图像投影模块，用于将图像截面模块生成的截面图像进行投影处理。

本发明的三维超声成像系统，其中图像处理单元还包括与图像滤波模块，用于对图像进行边缘强化、噪声去除、灰度调整等处理。

本发明的三维超声成像系统，其中图像处理单元还包括标记（landmark）模块，用于对图像截面模块生成的截面图像中的特征信息点进行标记。

本发明的三维超声成像系统，其中图像处理单元还包括图像合成模块，用于将由图像截面模块得到的不同位置截面图或由图像投影模块得到的不同深度的投影图融合在一起来显示。