一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法、装置及设备与流程

1.本发明涉及超声扫描技术领域，尤其涉及一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法、装置及设备。


背景技术：

2.人体颈部包含有多种血管，如颈内动脉、颈外动脉、颈总动脉、颈外静脉以及颈前静脉等，因此通过对颈部血管尤其是颈动脉血管的扫查能够及时有效地检测患者血管和/或血液的一些病变。例如血管病灶，常见于缺血灶和出血灶，需要对血管进行扩张或者止血的治疗，因此对于颈动脉血管的扫查就显得尤为必要。现阶段针对颈动脉血管的病灶确认采用超声医师手持探头往复扫描，并同时观察超声图像，然后给出诊断结果，这种方式存在扫查误诊、工作强度大以及传染病感染已于感染等缺陷。


技术实现要素：

3.本发明提供一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法、装置及设备，目的在于提高扫查的精确程度。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法，包括：
5.沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；
6.根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角；
7.沿坐标系的y轴方向移动超声探头，搜索疑似病灶；
8.比对疑似病灶与横切病灶信息，判断横切病灶信息是否已经被处理；
9.若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头的搜索范围。
10.可选地，沿坐标系的x轴方向摆动超声探头之前，还包括：
11.确认并调整血管轮廓至超声图像中心。
12.可选地，根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角，包括：
13.根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算得到病灶中心相对血管轮廓的方位角；
14.根据超声探头与超声图像同一平面下的成像关系，通过相位角计算得到超声探头绕x轴的偏转角度；
15.根据偏转角度，通过姿态转换矩阵计算得到第一欧拉角。
16.可选地，比对疑似病灶与横切病灶信息，包括：
17.若比对匹配，确认为病灶；
18.若比对不匹配，确认为纵向病灶信息。
19.可选地，若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头的搜索范围，包括：
20.比对第一欧拉角与第二欧拉角，确定超声探头的摆动方向并摆动超声探头，确认病灶点；
21.以病灶点为中心，确认超声探头的最大搜索面积。
22.可选地，确认超声探头的最大搜索面积，包括：
23.沿x轴往复平移超声探头，实时更新最大搜索面积；
24.于最大搜索面积处，沿z轴旋转超声探头，记录最大搜索面积。
25.可选地，沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，包括：
26.判定施加于超声探头的侧向力和/或力矩是否大于阈值；
27.若是，反向摆动超声探头。
28.第二方面，本发明实施例提出了一种用于颈动脉血管病灶的扫查装置，应用第一方面所提出的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，包括：
29.颈动脉横切图像获取模块，用于沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；
30.第一欧拉角获取模块，用于根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角；
31.疑似病灶搜索模块，用于沿坐标系的y轴方向移动超声探头，搜索疑似病灶；
32.疑似病灶比对模块，用于比对疑似病灶与横切病灶信息，判断横切病灶信息是否已经被处理；
33.搜索范围调整模块，用于若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头的搜索范围。
34.第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，电子设备包括：一个或多个处理器；
35.存储器，用于存储一个或多个程序；
36.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本发明任意实施例提供的用于颈动脉血管病灶的扫查方法。
37.第四方面，本发明实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明任意实施例提供的用于颈动脉血管病灶的扫查方法。
38.本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法、装置及设备，其中该方法通过驱动超声探头沿x方向摆动获取颈动脉横切图像并计算得到第一欧拉角，之后通过沿y轴移动搜索疑似病灶并与颈动脉横切图像进行比对以判定疑似病灶是否已经被处理，若未被处理且在疑似病灶区域内未找到，则需要通过计算第二欧拉角以比对第一欧拉角以确定超声探头的搜索范围，因而采用了沿不同方向组合扫查的方式，降低了扫查失误的可能，保证了扫查的精确程度。
附图说明
39.图1为本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法的流程图；
40.图2为本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法中计算第一欧拉角的流程图；
41.图3是本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法中确定最大搜索面积的流程图；
42.图4是本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法中记录最大搜索面积的流程图；
43.图5是本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查装置的结构示意图；
44.图6是本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查设备的结构示意图。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
46.现阶段针对颈动脉血管的病灶确认采用医师人为确认的方式，存在扫查失误的风险。
47.实施例一
48.本发明针对以上不足，提出一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法，如图1所示，包括：
49.s10：沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；分割横切血管以及横切病灶信息的方式可以采用卷积神经网络或者transformer网络。
50.并且在执行步骤s10之前，还需要确认并调整血管轮廓至超声图像中心。当血管位于超声图像的两侧时，由于超声图像在显示屏上为扇形显示，因此会影响对病灶的确认，并需要将血管轮廓调整至超声图像中心。
51.s20：根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角；上述横切病灶信息包括病灶的厚度h、面积s、中心点；横切血管轮廓信息包括但不限于血管轮廓的中心点。
52.s30：沿坐标系的y轴方向移动超声探头，搜索疑似病灶；在沿x轴方向与y轴方向之间需要将超声探头顺时针或逆时针旋转90度，以保证图像获取满足要求。
53.s40：比对疑似病灶与横切病灶信息，判断横切病灶信息是否已经被处理；比对的结果包括：
54.若比对匹配，确认为病灶；
55.若比对不匹配，确认为纵向病灶信息。该纵向病灶信息是横切扫描过程中没有发现的疑似病灶。并且在两种情况下都需要判断横切病灶信息是否已经被处理。这是由于有的病灶可能已经完成处理而消除，有的病灶可能尚在处理的过程中。
56.扫描存在疑似病灶后，伴随超声探头沿y轴移动的过程，若超声图像中不再分割输
出病灶信息，则认定当前区域为疑似病灶的伪影，则不再对该病灶区域进行处理；若超声图像中仍输出病灶信息，则认定为新的病灶，则需要进行最大面积搜索。
57.s50：若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头的搜索范围。上述超声探头的搜索范围包括病灶点以及最大搜索面积。
58.如果横切病灶信息没有被处理，当超声探头移动至疑似病灶所属区域，且疑似病灶的面积大于0，则需要进行最大搜索面积的确定，否则需要先确认病灶点。如图3所示，步骤s50具体包括：
59.s51：比对第一欧拉角与第二欧拉角，确定超声探头的摆动方向并摆动超声探头，确认病灶点；
60.当第一欧拉角与第二欧拉角角度相等，则不需要对超声探头的摆动方向；否则需要向两者中较大的一个所属的方向进行摆动，以保证超声探头与颈动脉形成最佳切面。在摆动的过程中，若病灶的面积大于0，则认定为病灶点。
61.s52：以病灶点为中心，确认超声探头的最大搜索面积。如图4所示，具体包括：
62.s521：沿x轴往复平移超声探头，实时更新最大搜索面积；
63.s522：于最大搜索面积处，沿z轴旋转超声探头，记录最大搜索面积。
64.本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法，通过驱动超声探头沿x方向摆动获取颈动脉横切图像并计算得到第一欧拉角，之后通过沿y轴移动搜索疑似病灶并与颈动脉横切图像进行比对以判定疑似病灶是否已经被处理，若未被处理且在疑似病灶区域内未找到，则需要通过计算第二欧拉角以比对第一欧拉角以确定超声探头的搜索范围，因而采用了沿不同方向组合扫查的方式，降低了扫查失误的可能，保证了扫查的精确程度。
65.实施例二
66.本发明实施例在实施例一的基础上，进一步提出了在执行步骤s20的过程，如图2所示，具体包括：
67.s21：根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算得到病灶中心相对血管轮廓的方位角；
68.具体地，在x轴与y轴所组成的平面中，血管轮廓中心点的坐标为(startpos(1)，startpos(0))，病灶中心点的坐标为(endpos(1)，endpos(0))，进而方位角θ计算如下：
69.θ＝π-atan2(endpos(1)-startpos(0),endpos(1)
[0070]-startpos(0))
[0071]
并且，如果θ的绝对值大于π/2，则θ＝π-θ。
[0072]
s22：根据超声探头与超声图像同一平面下的成像关系，通过相位角计算得到超声探头绕x轴的偏转角度；
[0073]
这里需要说明的是，只有在超声探头的横切面与血管中病灶中心点处于同一平面的条件下，超声探头才能获取关于血管轮廓以及病灶的图像，否则将不能成像。
[0074]
在同一平面下，超声探头绕x轴的偏转角度α与θ的关系为：
[0075]
α＝π/2-θ
[0076]
s23：根据偏转角度，通过姿态转换矩阵计算得到第一欧拉角。
[0077]
姿态转换矩阵为3*3单元正交矩阵，当第一欧拉角在(-π，π)之外的区间范围内，需
要通过姿态转换矩阵进行转化，具体地：
[0078]
当第一欧拉角eulerangle小于0时，α＝eulerangle+π，否则，α＝eulerangle
–
π。
[0079]
第二欧拉角的计算方式与第一欧拉角相同，这里不再赘述。
[0080]
并且在沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，包括：
[0081]
判定施加于超声探头的侧向力和/或力矩是否大于阈值；
[0082]
若是，反向摆动超声探头。上述侧向力是指超声探头于颈部的接触力，其侧向力阈值为2.5n，当大于此值时，表示超声探头施加于颈部的力大于阈值，将反向摆动以降低侧向力。
[0083]
上述侧向力和/或力矩的检测方式同样适用于绕y轴旋转及绕z轴旋转的过程中，这里不再赘述。
[0084]
实施例三
[0085]
本发明还提出了一种用于颈动脉血管病灶的扫查装置，如图5所示，包括：
[0086]
颈动脉横切图像获取模块01，用于沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；
[0087]
这里需要补充的是，颈动脉横切图像获取模块01还被配置以确认并调整血管轮廓至超声图像中心。
[0088]
同时在反向摆动超声探头的过程中，还需要判定施加于超声探头的侧向力和/或力矩是否大于阈值；
[0089]
若是，反向摆动超声探头。
[0090]
第一欧拉角获取模块02，用于根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角；
[0091]
第一欧拉角获取模块02被配置以执行以下操作：
[0092]
根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算得到病灶中心相对血管轮廓的方位角；
[0093]
根据超声探头与超声图像同一平面下的成像关系，通过相位角计算得到超声探头绕x轴的偏转角度；
[0094]
根据偏转角度，通过姿态转换矩阵计算得到第一欧拉角。
[0095]
疑似病灶搜索模块03，用于沿坐标系的y轴方向移动超声探头，搜索疑似病灶；
[0096]
疑似病灶比对模块04，用于比对疑似病灶与横切病灶信息，判断横切病灶信息是否已经被处理；
[0097]
其中，比对疑似病灶与横切病灶信息的过程包括：
[0098]
若比对匹配，确认为病灶；
[0099]
若比对不匹配，确认为纵向病灶信息。
[0100]
搜索范围调整模块05，用于若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头的搜索范围。
[0101]
搜索范围调整模块05被配置以执行以下操作：
[0102]
比对第一欧拉角与第二欧拉角，确定超声探头的摆动方向并摆动超声探头，确认病灶点；
[0103]
以病灶点为中心，确认超声探头的最大搜索面积。并且在确认最大搜索面积的过程中，
[0104]
沿x轴往复平移超声探头，实时更新最大搜索面积；
[0105]
于最大搜索面积处，沿z轴旋转超声探头，记录最大搜索面积。
[0106]
本发明实施例所提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查装置，采用与用于颈动脉血管病灶的扫查方法相同的技术手段，达到相同的技术效果，这里不再赘述。
[0107]
实施例四
[0108]
图6为本发明实施例提供的一种用于颈动脉血管病灶的扫查设备的结构示意图，如图6所示，该用于颈动脉血管病灶的扫查设备包括处理器610、存储器620、输入装置630和输出装置640；用于颈动脉血管病灶的扫查设备中处理器610的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器610为例；用于颈动脉血管病灶的扫查设备中的处理器610、存储器620、输入装置630和输出装置640可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
[0109]
存储器620作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的用于颈动脉血管病灶的扫查方法对应的程序指令/模块(例如，颈动脉横切图像获取模块、第一欧拉角获取模块、疑似病灶搜索模块、疑似病灶比对模块和搜索范围调整模块)。处理器610通过运行存储在存储器620中的软件程序、指令以及模块，从而执行用于颈动脉血管病灶的扫查设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法。
[0110]
存储器620可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器620可进一步包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至用于颈动脉血管病灶的扫查设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0111]
输入装置630可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用于颈动脉血管病灶的扫查设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置640可包括显示屏等显示设备。
[0112]
实施例五
[0113]
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法，包括：
[0114]
沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；
[0115]
根据横切血管轮廓信息以及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角；
[0116]
沿坐标系的y轴方向移动超声探头，搜索疑似病灶；
[0117]
比对疑似病灶与横切病灶信息，判断横切病灶信息是否已经被处理；
[0118]
若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头的搜索范围。
[0119]
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的用于颈动脉血管病灶的扫查方法中的相关操作。
[0120]
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-only memory,rom)、随机存取存储器(random access memory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
[0121]
值得注意的是，上述用于颈动脉血管病灶的扫查设备的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0122]
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，包括：沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；所述坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿所述颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；根据所述横切血管轮廓信息以及所述横切病灶信息，计算所述x轴方向的第一欧拉角；沿所述坐标系的y轴方向移动所述超声探头，搜索疑似病灶；比对所述疑似病灶与所述横切病灶信息，判断所述横切病灶信息是否已经被处理；若没有被处理，计算所述y轴方向的第二欧拉角，比对所述第一欧拉角与所述第二欧拉角，调整所述超声探头的搜索范围。2.根据权利要求1所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，所述沿坐标系的x轴方向摆动超声探头之前，还包括：确认并调整血管轮廓至超声图像中心。3.根据权利要求1所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，所述根据所述横切血管轮廓信息以及所述横切病灶信息，计算所述x轴方向的第一欧拉角，包括：根据所述横切血管轮廓信息以及所述横切病灶信息，计算得到病灶中心相对血管轮廓的方位角；根据所述超声探头与超声图像同一平面下的成像关系，通过所述相位角计算得到所述超声探头绕所述x轴的偏转角度；根据所述偏转角度，通过姿态转换矩阵计算得到所述第一欧拉角。4.根据权利要求1所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，所述比对所述疑似病灶与所述横切病灶信息，包括：若比对匹配，确认为病灶；若比对不匹配，确认为纵向病灶信息。5.根据权利要求1所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，所述若没有被处理，计算所述y轴方向的第二欧拉角，比对所述第一欧拉角与所述第二欧拉角，调整所述超声探头的搜索范围，包括：比对所述第一欧拉角与所述第二欧拉角，确定所述超声探头的摆动方向并摆动所述超声探头，确认病灶点；以所述病灶点为中心，确认所述超声探头的最大搜索面积。6.根据权利要求5所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，所述确认所述超声探头的最大搜索面积，包括：沿所述x轴往复平移所述超声探头，实时更新所述最大搜索面积；于所述最大搜索面积处，沿所述z轴旋转所述超声探头，记录所述最大搜索面积。7.根据权利要求1或2所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法，其特征在于，所述沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，包括：判定施加于所述超声探头的侧向力和/或力矩是否大于阈值；若是，反向摆动所述超声探头。8.一种用于颈动脉血管病灶的扫查装置，其特征在于，包括：颈动脉横切图像获取模块，用于沿坐标系的x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉
横切图像，得到横切血管轮廓信息以及横切病灶信息；所述坐标系垂直颈动脉血管设置为x轴，沿所述颈动脉血管方向为y轴，竖直方向为z轴；第一欧拉角获取模块，用于根据所述横切血管轮廓信息以及所述横切病灶信息，计算所述x轴方向的第一欧拉角；疑似病灶搜索模块，用于沿所述坐标系的y轴方向移动所述超声探头，搜索疑似病灶；疑似病灶比对模块，用于比对所述疑似病灶与所述横切病灶信息，判断所述横切病灶信息是否已经被处理；搜索范围调整模块，用于若没有被处理，计算所述y轴方向的第二欧拉角，比对所述第一欧拉角与所述第二欧拉角，调整所述超声探头的搜索范围。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法。10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-8中任一所述的用于颈动脉血管病灶的扫查方法。

技术总结
本发明涉及一种用于颈动脉血管病灶的扫查方法、装置及设备，包括沿x轴方向摆动超声探头，获取并分割颈动脉横切图像，得到横切血管轮廓信息及横切病灶信息；根据横切血管轮廓信息及横切病灶信息，计算x轴方向的第一欧拉角；沿y轴方向移动超声探头，搜索疑似病灶；比对疑似病灶与横切病灶信息，判断横切病灶信息是否已经被处理；若没有被处理，计算y轴方向的第二欧拉角，比对第一欧拉角与第二欧拉角，调整超声探头搜索范围。本发明提供的技术方案，通过计算第一欧拉角，判定疑似病灶是否已经被处理，通过计算第二欧拉角以比对第一欧拉角以确定超声探头的搜索范围，采用沿不同方向组合扫查的方式，降低扫查失误，保证扫查精确程度。保证扫查精确程度。保证扫查精确程度。


技术研发人员：闫琳 韩冬 付中涛 张少华 张宁 郭盛威 王能 张武 金晟中
受保护的技术使用者：武汉库柏特科技有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/22