一種基于超聲波成像對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位及實(shí)時(shí)智能刺激的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲領(lǐng)域，尤指一種基于超聲波成像對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位及實(shí)時(shí)智能刺激的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波是指頻率高于20KHz的一種人無(wú)法聽(tīng)見(jiàn)的聲波。超聲波是一種波動(dòng)形式，它可以作為信息的載體或媒介應(yīng)用于檢查；同時(shí)又是一種能量形式，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，便可應(yīng)用于治療。超聲輻射力由于具有良好的非接觸力學(xué)特性和穿透能力，及其無(wú)創(chuàng)的應(yīng)用特性使得超聲輻射力得到廣泛的應(yīng)用。目前超聲波在生物學(xué)及醫(yī)療方面的應(yīng)用主要還是“超聲波成像”和“超聲輻射力”兩方面的應(yīng)用，如超聲成像和HIFU等主要應(yīng)用于檢查和治療。
[0003]如，中國(guó)專(zhuān)利201110091301.6《一種利用低強(qiáng)度超聲促進(jìn)放射治療旁效應(yīng)的系統(tǒng)》公布了一種利用超聲對(duì)腫瘤靶區(qū)進(jìn)行影像定位，用放射源和超聲源對(duì)腫瘤靶區(qū)在接受放射治療的同時(shí)受到低強(qiáng)度超聲刺激。一一該系統(tǒng)有三個(gè)獨(dú)立源，分別是放射治療的放射源，影像系統(tǒng)超聲源，低強(qiáng)度刺激超聲源，設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜，由于放射源存在系統(tǒng)在使用時(shí)有一定的輻射危害性。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利201510250365.4《一種超聲刺激神經(jīng)組織的裝置》公布了一種由控制與超聲成像單元、控制與數(shù)據(jù)通信單元、脈沖激勵(lì)單元、回波接收單元和超聲換能器陣列等硬件構(gòu)成的裝置，采用超聲刺激與超聲成像共用超聲換能器陣列的方法，實(shí)現(xiàn)超聲神經(jīng)刺激過(guò)程的實(shí)時(shí)可視化。一一該裝置由較復(fù)雜的硬件系統(tǒng)組成實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用于小鼠的顱腦皮層進(jìn)行神經(jīng)刺激方面，系統(tǒng)需要人工手動(dòng)操作。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利201380031052.9《腎神經(jīng)調(diào)制的超聲裝置、系統(tǒng)、和方法》公布了一種采用高強(qiáng)度聚焦的超聲的設(shè)備的裝置、系統(tǒng)、和方法，用于施加能量以調(diào)制有助于腎功能的神經(jīng)纖維，或施加能量至饋送或灌注神經(jīng)纖維的血管結(jié)構(gòu)。一一該裝置應(yīng)用于人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)和治療，且設(shè)置有額外的超聲靶向系統(tǒng)，當(dāng)超聲靶向系統(tǒng)置于體內(nèi)時(shí)具有一定的有創(chuàng)性。
[0006]中國(guó)專(zhuān)利201210532094.8《用于定位如神經(jīng)的結(jié)構(gòu)的非侵入性設(shè)備和方法》公布了一種采用超聲波監(jiān)測(cè)目標(biāo)在經(jīng)受刺激時(shí)的反應(yīng)，由電極發(fā)送電脈沖進(jìn)行刺激的方法。一一系統(tǒng)通過(guò)分析神經(jīng)組織的反應(yīng)對(duì)人體神經(jīng)進(jìn)行定位，然后通過(guò)電脈沖的方式刺激，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]中國(guó)專(zhuān)利201410829230.9《一種超聲深部腦刺激方法及系統(tǒng)》公布了一種根據(jù)動(dòng)物或人體頭部的醫(yī)學(xué)成像建立三維數(shù)字模型定位，并生成多個(gè)超聲發(fā)射序列，對(duì)腦部進(jìn)行刺激。一一該系統(tǒng)則是通過(guò)MRI或CT掃描獲得頭部三維數(shù)字模型，由此得到超聲發(fā)射序列進(jìn)行腦部的刺激。
[0008]以上發(fā)明雖都運(yùn)用了超聲成像及超聲刺激的手段，但其實(shí)現(xiàn)方式不同?，F(xiàn)有的方案有基于超聲加MRI或CT的、有基于超聲加電極的，有基于超聲加放射的，還有多超聲組合等多種模式，但都不夠便利，也不能自動(dòng)化?？梢?jiàn)，超聲波的兩種形式分別在檢查和治療方面得到廣泛的應(yīng)用，但如何將二者的應(yīng)用更好地結(jié)合，使得應(yīng)用更加方便和實(shí)用，目前還沒(méi)有特別完善的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了將超聲波的兩種形式更好地結(jié)合，本發(fā)明提出了一種基于超聲波成像對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位及實(shí)時(shí)智能刺激的方法及系統(tǒng)，定位是采用對(duì)實(shí)時(shí)采集到的超聲圖像進(jìn)行圖像處理而獲取到的，同時(shí)，該方法及系統(tǒng)利用復(fù)用技術(shù)進(jìn)行控制，只用同一超聲源既實(shí)現(xiàn)超聲成像波束和超聲刺激波束的發(fā)射，來(lái)達(dá)到對(duì)目標(biāo)物的定位及刺激。
[0010]本發(fā)明同時(shí)利用超聲波的波動(dòng)形式和能量形式，可直接在超聲成像的引導(dǎo)下，完成能量形式的傳遞即超聲輻射力的刺激。其主要工作方式是利用復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)同一探頭上通過(guò)超聲成像，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位并智能判定實(shí)施超聲刺激。
[0011 ] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于超聲波成像對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位及實(shí)時(shí)智能刺激的方法，包括:向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射超聲波；實(shí)時(shí)獲取返回的超聲波信息，根據(jù)超聲波信息生成目標(biāo)區(qū)域圖像；對(duì)目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行處理，提取目標(biāo)物圖像，對(duì)目標(biāo)物圖像進(jìn)行智能判定，輸出判定結(jié)果，并獲得目標(biāo)物位置數(shù)據(jù)；
[0012]根據(jù)對(duì)目標(biāo)物的判定結(jié)果和位置數(shù)據(jù)，向目標(biāo)物的特定位置智能發(fā)射聚焦超聲輻射力進(jìn)行刺激。
[0013]進(jìn)一步的，向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射的成像超聲波以及向目標(biāo)物的特定位置進(jìn)行聚焦超聲輻射力的刺激是利用超聲波復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中包括:時(shí)分復(fù)用模式和通道復(fù)用模式中的至少一種模式，以及全通道分時(shí)復(fù)用方式、連續(xù)通道全時(shí)序方式、交錯(cuò)通道全時(shí)序方式中的至少一種方式。
[0014]進(jìn)一步的，所述超聲波是利用超聲波探頭發(fā)出，將其中包含的超聲換能器陣列中的128個(gè)陣元，在通道復(fù)用模式下按照通道劃分成2個(gè)通道組，一組用于超聲成像，另一組用于超聲輻射力的刺激；在時(shí)分復(fù)用模式下按照時(shí)間劃分成2個(gè)時(shí)間片，一個(gè)時(shí)間片用于超聲成像，另一個(gè)時(shí)間片用于超聲輻射力的刺激。
[0015]進(jìn)一步的，根據(jù)目標(biāo)物位置數(shù)據(jù)，向目標(biāo)物的特定位置進(jìn)行聚焦超聲輻射力的刺激包括:通過(guò)預(yù)設(shè)程序控制或人工控制向目標(biāo)物的特定位置進(jìn)行聚焦超聲輻射力的自動(dòng)或手動(dòng)刺激。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種基于超聲波成像對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位及實(shí)時(shí)智能刺激的系統(tǒng)，包括:超聲波探頭，用于向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射超聲波；成像模塊，用于實(shí)時(shí)獲取返回的超聲波信息，根據(jù)超聲波信息生成目標(biāo)區(qū)域圖像；目標(biāo)物圖像處理模塊，用于對(duì)目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行處理，提取目標(biāo)物圖像，及對(duì)提取后的目標(biāo)物圖像進(jìn)行智能判定，獲得目標(biāo)物位置數(shù)據(jù)；刺激控制模塊，用于根據(jù)對(duì)目標(biāo)物的判定結(jié)果和位置數(shù)據(jù)，控制所述超聲波探頭向目標(biāo)物的特定位置智能發(fā)射聚焦超聲輻射力進(jìn)行刺激。
[0017]進(jìn)一步的，所述超聲波探頭向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射超聲波以及向目標(biāo)物的特定位置進(jìn)行超聲輻射力的刺激是利用超聲波復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中包括:時(shí)分復(fù)用模式和通道復(fù)用模式中的至少一種模式，以及全通道分時(shí)復(fù)用方式、連續(xù)通道全時(shí)序方式、交錯(cuò)通道全時(shí)序方式中的至少一種方式。
[0018]進(jìn)一步的，所述超聲波探頭包含的超聲換能器陣列中的128個(gè)陣元，在通道復(fù)用模式下按照通道被分成2個(gè)通道組，一組用于超聲成像，另一組用于超聲輻射力的刺激；在時(shí)分復(fù)用模式下按照時(shí)間被劃分成2個(gè)時(shí)間片，一個(gè)時(shí)間片用于超聲成像，另一個(gè)時(shí)間片用于超聲輻射力的刺激。
[0019]進(jìn)一步的，刺激控制模塊，用于根據(jù)對(duì)目標(biāo)物的判定結(jié)果和位置數(shù)據(jù)，控制所述超聲波探頭向目標(biāo)物的特定位置智能發(fā)射聚焦超聲輻射力進(jìn)行刺激，包括:通過(guò)預(yù)設(shè)程序控制或人工控制向目標(biāo)物的特定位置進(jìn)行聚焦超聲輻射力的自動(dòng)或手動(dòng)刺激。
[0020]進(jìn)一步的，該系統(tǒng)還包括:同步顯示模塊，用于顯示目標(biāo)區(qū)域圖像。
[0021]本發(fā)明提出的基于超聲波成像對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)追蹤定位及實(shí)時(shí)智能刺激的方法及系統(tǒng)，利用超聲波的波動(dòng)形式和能量形式，對(duì)超聲成像波與刺激波采用分時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)超聲成像與自動(dòng)追蹤定位同步顯示，可以控制對(duì)目標(biāo)物實(shí)施實(shí)時(shí)智能刺激并在超聲圖像上可視化地展示，對(duì)運(yùn)用超聲波技術(shù)研究斑馬魚(yú)類(lèi)神經(jīng)刺激反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)有很大的方便性和準(zhǔn)確性，提尚了效率，具有重要的意義。
【附圖說(shuō)明