一種基于模式識別的全自動穿刺針顯影增強方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種圖像增強方法，尤其涉及一種基于模式識別的全自動穿刺針顯影增強方法。
【背景技術】
[0002]超聲波診斷裝置一般包括主機、超聲探頭、穿刺針、穿刺適配器，以及成像系統，穿刺針通過穿刺適配器安裝在超聲探頭上，由此，可以通過穿刺針在被檢測部位的特定位置進行活組織檢查。
[0003]在進行掃查成像時，超聲波診斷裝置的顯示器顯示穿刺針的插入導向，操作者可以同時確認被檢測部位的圖像和穿刺針在顯示器上的運動，從而執行安全的穿刺操作(例如活組織檢查、引流等)。
[0004]然而，由于穿刺針插入的角度問題，超聲探頭所發出的陣元聲束在穿刺針上發生發射，反射回來的回波信號大幅度偏離了原來的方向，導致超聲探頭所接受到的回波信號較弱，難以形成清晰的圖像，因此，在顯示器上難以查看穿刺針的圖像。
[0005]為解決上述問題，在JP9-28708A的專利中記載了一種解決方案:當穿刺針插入被檢測部位時，將超聲探頭的陣元聲束調整為與穿刺針的穿刺方向成直角，這樣穿刺針處的回波信號與原來方向相同，大幅度增強穿刺針的回波信號，從而大幅度增強了穿刺針的圖像，使顯示器上顯示的穿刺針更加清晰。
[0006]上述JP9-28708A的解決方案中，無法自動識別穿刺針的穿刺角度，需要在主機中預設多個偏轉角度，在操作者采用穿刺針進行穿刺之前，需要在主機上預先選擇一個的偏轉角度，然后操作者再采用與偏轉角度相對應的穿刺角度進行穿刺。這樣，無法全自動實現穿刺針的圖像增強，需要手動進行選擇;更重要的是，操作者在穿刺時的實際穿刺角度偏差較大，即是通過預設偏轉角度所計算出來的穿刺角度與實際穿刺角度相差較大，同樣存在反射回來的回波信號大幅度偏離了原來的方向的問題，導致超聲探頭所接受到的回波信號較弱，難以形成清晰的圖像，因此，在顯示器上難以查看穿刺針的圖像;另外，操作者操作時的穿刺角度受到預設的偏轉角度限制，穿刺范圍受到限制，而且無法進行任意角度穿刺，給實際操作帶來相當大的麻煩。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種基于模式識別的全自動穿刺針顯影增強方法，這種基于模式識別的全自動穿刺針顯影增強方法，能夠全自動實現穿刺針顯影增強，穿刺針的顯影增強效果更好，并且使得穿刺操作更加方便。采用的技術方案如下:
一種基于模式識別的全自動穿刺針顯影增強方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)超聲探頭以垂直方式掃查被檢測部位，以形成第一超聲圖像；
(2)穿刺針以任意角度對被檢測部位進行穿刺；
(3)在形成第一超聲圖像過程中，以模式識別的方式來識別穿刺針的穿刺角度，并以垂直方向為參照，將穿刺角度記為A;
(4)通過主機控制超聲探頭的陣元聲束的延時，使超聲探頭的陣元聲束從垂直方向以偏轉角度B進行偏轉，并且在B±45°的角度范圍內來回掃查，以嘗試的方式尋找穿刺針的最強回波信號，其中B=90°-A;
(5)在穿刺針的最強回波信號處，形成以穿刺針為主的第二超聲圖像；
(6)將第一超聲圖像、第二超聲圖像合成完整超聲圖像。
[0008]本發明中，穿刺針任意角度插入被穿刺部位后，在形成第一超聲圖像的過程中，以模式識別的方式自動獲取穿刺針的穿刺角度，再通過主機自動控制超聲探頭的陣元聲束的延時，使超聲探頭的陣元聲束從垂直方向以偏轉角度B進行偏轉，并且在B±45°的角度范圍內來回掃查，以嘗試的方式尋找穿刺針的最強回波信號，其中B=90°-A，這樣，不論穿刺針為直針還是略帶弧度，均能使陣元聲束調整為與穿刺針的穿刺方向成直角，這樣穿刺針處的回波信號與原來方向相同，大幅度增強穿刺針的回波信號，從而使得以穿刺針為主的第二超聲圖像更加清晰，最后將第一超聲圖像、第二超聲圖像合成完整超聲圖像，使顯示器上顯示的穿刺針更加清晰。在整個穿刺掃查過程中，穿刺針可以任意角度插入，通過模式識別自動獲取穿刺針的穿刺角度，并且無需預設偏轉角度B，全自動實現穿刺針顯影增強;陣元聲束的偏轉角度B是通過實際穿刺角度A計算出來的，沒有偏差，不存在反射回來的回波信號大幅度偏離了原來的方向的問題，并且以來回掃查的嘗試方式使得超聲探頭所接受到的回波信號更強，形成更加清晰的第二超聲圖像;操作者的穿刺工作不受任何限制，也無需預設，使得整個穿刺掃查工作更加簡單方便。
[0009]作為本發明的優選方案，所述步驟(3)中的模式識別方式是:在形成第一超聲圖像過程中，以多幀圖像來識別穿刺針的穿刺角度。穿刺針在插入過程中處于運動狀態，通過多幀圖像中代表穿刺針的共同特征的變化來識別穿刺針的穿刺角度，既準確又方便。
[0010]作為本發明進一步的優選方案，所述以多幀圖像來識別穿刺針的穿刺角度是將多幀圖像連續起來，從穿刺針的形態、運動軌跡來識別穿刺針的穿刺角度。穿刺針在插入過程中處于運動狀態，通過多幀圖像中代表穿刺針的穿刺針的形態、運動軌跡來識別穿刺針的穿刺角度，既準確又方便。
[0011]作為本發明的優選方案，所述步驟(3)中的模式識別方式是:在形成第一超聲圖像過程中，采用外置攝像機來拍攝穿刺針的圖像，并以垂直方向為參照，來計算出穿刺針的穿刺角度。采用外置攝像機來拍攝穿刺針的圖像，以此計算出穿刺針的穿刺角度，可以與穿刺掃查并行處理，減輕主機負擔，提高成像速度。
[0012]本發明主要以模式識別的方式來識別穿刺針的穿刺角度為主，在其它方式中，還可以在穿刺架與穿刺針導向套之間設置編碼器，以編碼器來計算出穿刺針的穿刺角度。
[0013]本發明與現有技術相比，具有如下優點:
在整個穿刺掃查過程中，穿刺針可以任意角度插入，通過模式識別自動獲取穿刺針的穿刺角度，并且無需預設偏轉角度B，全自動實現穿刺針顯影增強;陣元聲束的偏轉角度B是通過實際穿刺角度A計算出來的，沒有偏差，不存在反射回來的回波信號大幅度偏離了原來的方向的問題，并且以來回掃查的嘗試方式使得超聲探頭所接受到的回波信號更強，形成更加清晰的第二超聲圖像;操作者的穿刺工作不受任何限制，也無需預