触发采集式三维超声成像系统的设计与实现

许程耀,李赣萍,黄庆华,杨豪豪,王 青,冯前进

1南方医科大学生物医学工程学院,广东 广州 510515；2南方医科大学广东省医学图像处理重点实验室,广东广州 510515；3广东省医学成像与诊断技术工程实验室,广东广州 510515；4西北工业大学机电学院,陕西 西安710072

三维超声成像较多应用于妇产科检查、空腔脏器或结构较为简单的器官检查等［1-2］。目前,三维超声图像的常用获取途径有两种,一种是利用二维阵列探头(容积探头)发射体积超声束,从而直接得到扫描部位的三维容积数据［2-3］。这种方法操作简便,实时性高,但是容积探头扫描角度、深度以及成像分辨率有限,而且二维面阵传感器的并行处理技术、超声束的快速发射与接收技术以及显示技术等都极大提高了这种方法的实现成本［4-5］。第二种是利用二维超声设备的常规线阵探头,并结合空间定位装置,获取二维超声图像集以及图像对应的位置信息,然后通过算法重建三维超声图像［6-8］。近年来,三维超声成像研究主要集中在基于自由式扫描相关方面,虽然自由式三维超声成像方法对用户更加友好,但是其对三维成像硬件设备、位置信息的准确性以及三维重建算法等方面要求较高,基于本实验室目前的硬件条件,实现难度较大［9-12］。

三维超声成像重建方法主要包括两种方法:基于表面特征的重建方法和基于体素的重建方法。采用基于表面特征的重建方法对胎儿的三维成像中,胎儿结构在二维图像上被勾勒出来,不同结构的表面可以设定不同的颜色和阴影来增强可视性,最终形成直观的三维表面轮廓图,显示胎儿体表信息［13-15］。……