一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括病人端裝置和醫(yī)生端裝置，所述病人端裝置包括：病人端計算機、深度攝像儀、三維移動平臺、機械臂以及超聲探頭，所述病人端計算機與深度攝像儀連接，所述機械臂設置在三維移動平臺上，所述超聲探頭設置在機械臂的前端；所述醫(yī)生端裝置包括虛擬探頭、三維定位裝置、位置傳感器以及醫(yī)生端計算機，所述位置傳感器設置在虛擬探頭上；所述醫(yī)生端與病人端通過網(wǎng)絡連接。本發(fā)明首次將超聲探頭掃描系統(tǒng)應用于遠程控制，解決了傳統(tǒng)醫(yī)療診斷中因醫(yī)生病人身處兩地而無法及時就診的弊端，因而具有很大的醫(yī)療應用價值和前景。
【專利說明】一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學超聲掃描【技術領域】，特別涉及一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)及其方法。
【背景技術】
[0002]超聲成像因具有無電離輻射、造價低廉、使用方便等優(yōu)點，在醫(yī)學影像技術中占據(jù)著越來越重要的地位。現(xiàn)階段應用超聲探頭對人體組織掃描成像主要停留在本地端，即醫(yī)生和病人必須身處一地，由于地域經(jīng)濟發(fā)展的差異，醫(yī)療資源分布極度不均衡，這給那些中小城市及邊緣山區(qū)居民的超聲診斷帶來極大不便，此外在本地端，超聲探頭大多數(shù)是徒手掃描，隨意性比較大，這也會影響成像質量及后續(xù)的診斷分析。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)階段醫(yī)學超聲探頭掃描局限在本地端的問題，提供一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種上述遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的掃描方法。
[0005]為了達到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0006]一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)，包括病人端裝置和醫(yī)生端裝置，所述病人端裝置包括:病人端計算機、深度攝像儀、三維移動平臺、機械臂以及超聲探頭，所述病人端計算機與深度攝像儀連接，所述機械臂設置在三維移動平臺上，所述超聲探頭設置在機械臂的前端；所述醫(yī)生端裝置包括虛擬探頭、三維定位裝置、位置傳感器以及醫(yī)生端計算機，所述位置傳感器設置在虛擬探頭上；所述醫(yī)生端與病人端通過網(wǎng)絡連接。
[0007]優(yōu)選的，所述深度攝像儀用于獲得被掃描組織表面各點到其攝像頭之間的距離，形成深度圖像，并通過通信接口與病人端計算機連接。
[0008]優(yōu)選的，所述三維移動平臺具有步進電機，所述步進電機具有運動軸，所述運動軸固定機械臂，所述機械臂固定超聲探頭。
[0009]優(yōu)選的，所述三維移動平臺通過程序控制連接在其上的超聲探頭進行平移和旋轉。
[0010]優(yōu)選的，所述虛擬探頭為一仿真探頭，并且固定一個位置傳感器，用于將檢測到的三維位置信息及偏轉角度通過三維定位裝置記錄在所述醫(yī)生端計算機中，虛擬探頭的位置可實時反映在所述醫(yī)生端計算機的接收到的三維影像圖中。
[0011]為了達到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0012]本發(fā)明 遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法，包括下述步驟:
[0013]步驟1:利用病人端的深度攝像儀獲取被掃描組織三維表面輪廓圖，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)结t(yī)生端計算機中；
[0014]步驟2:醫(yī)生端根據(jù)接收到的組織三維影像圖，建立坐標系II，利用虛擬探頭在影像圖上定義掃描軌跡，并通過醫(yī)生端計算機將虛擬探頭的位置實時保存下來，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C中；
[0015]步驟3:病人端根據(jù)事先確定的坐標系12，將接收到的掃描軌跡進行一個坐標變換，控制三維移動平臺借助機械臂驅動探頭平移或旋轉，實現(xiàn)對組織的掃描。同時，將探頭掃描得到的影像回傳給醫(yī)生端，供醫(yī)生診斷分析。
[0016]優(yōu)選的，步驟1中，利用深度攝像儀獲取被掃描組織的深度圖，利用圖像三維重建算法重建出被掃描組織的三表面輪廓圖。
[0017]優(yōu)選的，步驟1中，利用圖像融合算法，由深度攝像儀獲取的多幀深度圖像，重建出高分辨率的組織三維表面輪廓圖。
[0018]優(yōu)選的，步驟2中，醫(yī)生端采用兩種方式進行遠程控制:
[0019](1)利用虛擬探頭將所有的掃描路徑全部制定完畢，然后將其路徑信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行掃描；
[0020](2)利用虛擬探頭繪制掃描點的同時，也將其掃描點位置信息實時傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行同步掃描。
[0021]優(yōu)選的，步驟3中，病人端計算機根據(jù)接收到的掃描路徑中當前掃描點和下一掃描點的信息，自動控制探頭進行相應的平移或旋轉。
[0022]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果:
[0023]本發(fā)明的超聲探頭掃描系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)探頭掃描局限在本地端的局限，解決了病人和醫(yī)生因身處兩地而無法就診的問題，使超聲醫(yī)療診斷打破地域限制的束縛，為醫(yī)生遠程操控超聲成像設備提供了關鍵的解決方案；特別是對于一些醫(yī)療資源匱乏的地區(qū)，可令醫(yī)療專家借助該系統(tǒng)為遠端病人進行超聲檢查，應用價值更為突出。
[0024]另一方面，使用機械臂控制超聲探頭掃描組織使掃描軌跡更為精確，并對掃描過程中探頭的位置進行精確記錄，對成像質量及后續(xù)的診斷分析更有幫助。因而本系統(tǒng)具有很大的應用價值和推廣前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結構圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實施例1的掃描方法流程圖。
[0027]圖3是本發(fā)明實施例2的掃描方法流程圖。`
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0029]實施例1
[0030]如圖1所示，本實施例一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)包括:病人端裝置和醫(yī)生端裝置。所述病人端裝置包括:病人端計算機1、深度攝像儀2、三維移動平臺3、機械臂
4、超聲探頭5、被掃描組織6 ；所述醫(yī)生端裝置包括虛擬探頭7、三維定位裝置8、位置傳感器9以及醫(yī)生端計算機10。所述深度攝像儀2可以準確的獲得被掃描組織6表面各點到其攝像頭之間的距離，形成深度圖像，并通過通信接口與病人端計算機1連接。所述三維移動平臺3具有步進電機，所述步進電機具有運動軸，所述運動軸固定機械臂4，所述機械臂固定超聲探頭5，所述超聲探頭5連接病人端計算機1，接收超聲探頭5掃描的超聲影像。所述虛擬探頭7可實時反映在所述醫(yī)生端計算機8接收到的三維影像圖中，并且固定位置傳感器9，并可將其三維位置信息及偏轉角度通過三維定位裝置8記錄在所述醫(yī)生端計算機10中。
[0031〕 本實施例中，所述深度攝像儀2置于被掃描組織6的正上方。同時本實施例中，所述超聲探頭包括各種已有的超聲探頭，其均符合本發(fā)明技術方案的要求。
[0032]如圖2所示，本實施例遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法為:
[0033]步驟1:利用病人端的深度攝像儀獲取被掃描組織三維表面輪廓圖，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)结t(yī)生端計算機中；
[0034]步驟2:醫(yī)生端根據(jù)接收到的組織三維影像圖，建立坐標系II，利用虛擬探頭在影像圖上定義掃描軌跡，并通過醫(yī)生端計算機將虛擬探頭的位置實時保存下來，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C中；
[0035]步驟3:病人端根據(jù)接收到的掃描軌跡，控制三維移動平臺借助機械臂驅動探頭平移或旋轉，實現(xiàn)對組織的掃描。同時，將探頭掃描得到的影像回傳給醫(yī)生端，供醫(yī)生診斷分析。
[0036]所述步驟1具體實施為:可先借助于深度攝像儀獲取組織的單幀或多幀深度圖，然后利用三維重建算法構建出其表面輪廓圖。
[0037]所述步驟2中醫(yī)生端進行遠程控制的方法為:
[0038]利用虛擬探頭將所有的掃描路徑全部制定完畢，然后將其路徑信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行掃描。
[0039](2)利用虛擬探頭繪制掃描點的同時，也將其掃描點位置信息實時傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行同步掃描，如圖3所示。
[0040]所述步驟3具體實施為:病人端計算機根據(jù)接收到的掃描路徑中當前掃描點和下一掃描點的信息，自動控制探頭進行相應的平移或旋轉。
[0041]實施例2
[0042]本實施例中，遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)與實施例1相同，如圖3所示，本實施例的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法包括下述步驟:
[0043]步驟1:利用病人端的深度攝像儀獲取被掃描組織三維表面輪廓圖，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)结t(yī)生端計算機中；
[0044]步驟2:醫(yī)生端根據(jù)接收到的組織三維影像圖，建立坐標系II，利用虛擬探頭在影像圖上定義掃描軌跡，并通過醫(yī)生端計算機將虛擬探頭的位置實時保存下來，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C中；
[0045]步驟3:病人端根據(jù)接收到的掃描軌跡，控制三維移動平臺借助機械臂驅動探頭平移或旋轉，實現(xiàn)對組織的掃描。同時，將探頭掃描得到的影像回傳給醫(yī)生端，供醫(yī)生診斷分析。
[0046]所述步驟1具體實施為:可先借助于深度攝像儀獲取組織的單幀或多幀深度圖，然后利用三維重建算法構建出其表面輪廓圖。
[0047]步驟2中醫(yī)生端進行遠程控制的方法是利用虛擬探頭繪制掃描點的同時，也將其掃描點位置信息實時傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行同步掃描。
[0048]所述步驟3具體實施為:病人端計算機根據(jù)接收到的掃描路徑中當前掃描點和下一掃描點的信息，自動控制探頭進行相應的平移或旋轉。
[0049]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本`發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括病人端裝置和醫(yī)生端裝置，所述病人端裝置包括:病人端計算機、深度攝像儀、三維移動平臺、機械臂以及超聲探頭，所述病人端計算機與深度攝像儀連接，所述機械臂設置在三維移動平臺上，所述超聲探頭設置在機械臂的前端；所述醫(yī)生端裝置包括虛擬探頭、三維定位裝置、位置傳感器以及醫(yī)生端計算機，所述位置傳感器設置在虛擬探頭上；所述醫(yī)生端與病人端通過網(wǎng)絡連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述深度攝像儀用于獲得被掃描組織表面各點到其攝像頭之間的距離，形成深度圖像，并通過通信接口與病人端計算機連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述三維移動平臺具有步進電機，所述步進電機具有運動軸，所述運動軸固定機械臂，所述機械臂固定超聲探頭。
4.根據(jù)權利要求1所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述三維移動平臺通過程序控制連接在其上的超聲探頭進行平移和旋轉。
5.根據(jù)權利要求1所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬探頭為一仿真探頭，并且固定一個位置傳感器，用于將檢測到的三維位置信息及偏轉角度通過三維定位裝置記錄在所述醫(yī)生端計算機中，虛擬探頭的位置可實時反映在所述醫(yī)生端計算機的接收到的三維影像圖中。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟1:利用病人端的深度攝像儀獲取被掃描組織三維表面輪廓圖，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)结t(yī)生端計算機中； 步驟2:醫(yī)生端根據(jù)接收到的組織三維影像圖，建立坐標系II，利用虛擬探頭在影像圖上定義掃描軌跡，并通過醫(yī)生端計算機將虛擬探頭的位置實時保存下來，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C中； 步驟3:病人端根據(jù)事先確定的坐標系12，將接收到的掃描軌跡進行一個坐標變換，控制三維移動平臺借助機械臂驅動探頭平移或旋轉，實現(xiàn)對組織的掃描；同時，將探頭掃描得到的影像回傳給醫(yī)生端，供醫(yī)生診斷分析。
7.根據(jù)權利要求6所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟1中，利用深度攝像儀獲取被掃描組織的深度圖，利用圖像三維重建算法重建出被掃描組織的三表面輪廓圖。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟1中，利用圖像融合算法，由深度攝像儀獲取的多幀深度圖像，重建出高分辨率的組織三維表面輪廓圖。
9.根據(jù)權利要求6所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟2中，醫(yī)生端采用兩種方式進行遠程控制: (1)利用虛擬探頭將所有的掃描路徑全部制定完畢，然后將其路徑信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行掃描； (2)利用虛擬探頭繪制掃描點的同時，也將其掃描點位置信息實時傳輸?shù)讲∪硕擞嬎銠C，驅動探頭進行同步掃描。
10.根據(jù)權利要求6所述的遠程控制的超聲探頭掃描系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟3中，病人端計算機根據(jù)接收到的掃描路徑中當前掃描點和下一掃描點的信息，自動控制探頭進行相應的平移或旋轉。
【文檔編號】A61B8/00GK103829973SQ201410020549
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權日:2014年1月16日
【發(fā)明者】黃慶華, 易能凡, 葉鵬飛 申請人:華南理工大學