本技术属于医学超声数据处理技术领域,公开了一种用于无创配准的超声高精度骨测距方法、系统及探头。第一接收阵元、第二接收阵元将接收的多组声压回波信号的声压转换为电信号、而后经过信号放大、滤除低频干扰和超声高次谐波得到谐波电压信号,通过模数转换器得到回波数据D并暂存至单片机;当上位机发送指令请求数据,下位机将回波数据上传给上位机并在上位机进行波形显示并基于骨表面回波检测算法计算得到测量距离。本发明具有无创、快速、精准(误差不大于1mm)等优势,并且具有微型化、操作便捷、易集成、靶向准确性好、成本低等优势。
背景技术
医学超声技术在临床上具有非侵入性、无电离辐射、靶向性好、可重复施治等优势。A型超声在测量眼角厚度、测量眼轴长度上已有临床应用。
超声测距在工业应用较为广泛,超声骨测距原理与工业超声测距仪及超声无损探伤原理类似,是通过识别超声发射波与被测物(即骨表面)的超声回波时间间隔计算距离。
医学超声成像技术已经被视为成熟稳定的技术,研究者持续探索提高超声图像质量、开发新的超声成像技术。但在医学超声技术结合新型治疗手段上关注较少。
计算机辅助手术导航技术是利用计算机的图形学及图像处理技术,将患者手术部位虚拟影像模型与实际手术部位空间位置进行配准定位,对智能手术机器人的发展、提高手术效率具有重要意义。配准是计算机辅助手术导航的关键步骤,将预先扫描的病人CT(Computed Tomography)或MRI(Magnetic Reso nance Imaging)图像空间位置与实际位置坐标匹配,以便准确执行预设手术程序。传统的配准方法通常使用机械探针有创穿刺入组织将机械探针的顶点贴紧骨骼表面进行坐标采集。
这种传统配准方法的缺点是操作复杂耗时较长且有创,在需要较多点位配准时医生和患者都需要面临漫长的手术时间,且有创口患者预后较差,不易重复采样,无法批量实时采样。
有研究者提出利用超声可替代探针穿刺定位,以实现无创、快速实时采样。但目前还未见利用超声定点测量皮肤与骨质之间组织厚度的仪器应用。传统A超,B超仪体积较大、系统接口封闭不便于集成到手术导航系统、不利于配准操作过程。且探头面积较大导致测量位置与定位点偏差大、测量误差增大。特定部位组织厚度较薄(如脚踝)超出传统A超仪器可测量范围的下限。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:计算机辅助手术导航中利用机械探针穿刺进入骨头表面的配准方法操作复杂耗时且有创,在需要较多点位配准时医生和患者都需要面临漫长的手术时间,患者预后较差,这种方法不易重复采样,无法批量实时采样。
采用超声配准可无创、快速实时配准,传统A超,B超仪体积较大、系统接口封闭不便于集成到手术导航系统、不利于配准操作过程。探头面积较大导致测量位置与定位点偏差大、测量误差较大。特定部位组织厚度较薄(脚踝)超出传统A超仪器可测量范围。
实现思路