一种双频超声内镜的控制方法及相关装置与流程

1.本技术涉及医学成像技术领域，特别涉及一种双频超声内镜的控制方法及相关装置。


背景技术：

2.超声内镜用于对管道壁各层次的组织学特征及周围邻近脏器进行实时超声扫描，以获得管道壁各层次的组织学特征及周围邻近脏器的超声图像，对确定胃肠道粘膜下病变的性质以及治疗具有重要的临床意义。
3.现有超声内镜可以支持不同频率的探头(如12mhz\20mhz)，以利用各超声频率的优势确定病变的性质以及确定治疗方案。然而，在利用支持不同频率的超声内镜进行超声扫描时，需要操作人员根据自身经验对探头的频率进行选择并手动切换，操作过程繁琐，给操作人员的使用带来不便。
4.因而现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种双频超声内镜的控制方法及相关装置。
6.为了解决上述技术问题，本技术实施例第一方面提供了一种双频超声内镜的控制方法，所述双频超声内镜装配有两组超声换能器，两组超声换能器与两个采集通道一一对应；所述的方法包括：
7.当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式，其中，所述扫描模式包括单通道扫描或双通道扫描；
8.基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据；
9.根据所述超声数据生成超声图像。
10.在一个实现方式中，所述基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据具体包括：
11.当所述扫描模式为双通道扫描时，控制两个采集通道同步进行数据采集以得到超声数据；
12.当所述扫描模式为单通道扫描时，获取所述扫描指令对应的采集频率，并控制所述采集频率对应的采集通道进行数据采集，以得到超声数据。
13.在一个实现方式中，所述方法还包括：
14.当所述扫描模式为单通道扫描时，接收采集频率的切换指令，其中，所述切换指令携带有目标采集频率；
15.将采集通道切换至所述目标采集频率对应的采集通道，并通过切换后的采集通道进行数据采集，以得到超声数据。
16.在一个实现方式中，所述根据所述超声数据生成超声图像具体为：
17.通过fpga对所述超声数据进行预处理，并将预处理后的超声数据传输给gpu；
18.通过所述gpu将预处理后的超声数据生成超声图像。
19.在一个实现方式中，所述通过fpga对所述超声数据进行预处理，并将预处理后的超声数据传输给gpu具体为：
20.当所述扫描模式为双通道扫描时，通过fpga对所述超声数据所包括的双频率超声数据进行同步预处理；
21.将预处理后的超声数据中相同采集时刻的两个数据帧进行组包，并将组包后的超声数据传输给gpu。
22.在一个实现方式中，所述将组包后的超声数据传输给gpu具体包括：
23.当所述扫描模式为双通道扫描时，通过fpga将组包后的超声数据传输至cpu；
24.通过cpu将所述组包数据拆分为两个数据帧，并将拆分得到的两个数据帧传输给gpu。
25.在一个实现方式中，所述根据所述超声数据生成超声图像之后，还包括：
26.当所述扫描模式为双通道扫描时，获取各采集通道各自对应的超声图像的图像特征点；
27.基于获取到的图像特征点将两个超声图像进行角度配准，并将配准后的超声图像作为双频超声内镜所采集的超声图像。
28.本技术实施例第二方面提供了一种双频超声内镜的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：
29.获取模块，用于当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式，其中，所述扫描模式包括单通道扫描或双通道扫描；
30.采集模块，用于基于所述扫描模式确定采集通道，并控制所述双频超声内镜中的驱动器驱动所述超声探头进行超声扫描，并通过采集通道采集超声探头所扫描到的超声信号以得到超声数据；
31.成像模块，用于根据所述超声数据生成超声图像。
32.本技术实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任一所述的双频超声内镜的控制方法中的步骤。
33.本技术实施例第四方面提供了一种超声设备，其包括：配置如上所述的双频超声内镜的控制系统。
34.有益效果：与现有技术相比，本技术提供了一种双频超声内镜的控制方法及相关装置，所述的方法包括：当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式；基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据；根据所述超声数据生成超声图像。本技术采用双频超声内镜进行超声扫描，并且可以根据接收到的扫描指令自动确定所采用的采集通道，即自动确定所采用的超声探头的采集频率，而无需操作人员手动更换扫描所需的超声探头以及对超声探头进行配置，这样可以简化超声内镜的操作步骤，给操作人员带来方便。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不符创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本技术提供的双频超声内镜的控制方法的一个应用场景的示意图。
37.图2为本技术提供的双频超声内镜的控制方法的流程图。
38.图3为本技术提供的双频超声内镜的控制方法中的成像过程的流程示意图。
39.图4为本技术提供的双频超声内镜的控制系统的结构原理图。
具体实施方式
40.本技术提供一种双频超声内镜的控制方法及相关装置，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
41.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
42.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
43.应理解，本实施例中各步骤的序号和大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
44.发明人经过研究发现，超声内镜用于对管道壁各层次的组织学特征及周围邻近脏器进行实时超声扫描，以获得管道壁各层次的组织学特征及周围邻近脏器的超声图像，对确定胃肠道粘膜下病变的性质以及治疗具有重要的临床意义。
45.现有超声内镜可以支持不同频率的探头(如12mhz\20mhz)，以利用各超声频率的优势确定病变的性质以及确定治疗方案。然而，在利用支持不同频率的超声内镜进行超声扫描时，需要操作人员根据自身经验对探头的频率进行选择并手动切换，操作过程繁琐，给操作人员的使用带来不便。
46.为了解决上述问题，在本技术实施例中，通过双频超声内镜进行超声扫描，当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式；基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据；根据所述超声数据生成超声图像。本技术采用双频超声内镜进行超声扫描，并且可以根据接收到的扫描指令自动确定所采用的采集
通道，即自动确定所采用的超声探头的采集频率，而无需操作人员手动更换扫描所需的超声探头以及对超声探头进行配置，这样可以简化超声内镜的操作步骤，给操作人员带来方便。
47.下面结合附图，通过对实施例的描述，对申请内容作进一步说明。
48.本实施例提供了一种双频超声内镜的控制方法，所述方法用于控制双频超声内镜，所述双频超声内镜包括超声探头以及驱动器，超声探头用于对生物组织进行超声扫描，超声探头通过超声换能器发射超声波对生物组织进行检测，接受生物组织的反射信号并转换为电信号；驱动器用于驱动超声探头运动以实现360
°
环扫。其中，所述超声探头包括两组超声换能器，两组超声换能器的工作频率可以不同，例如，一组超声换能器的工作频率为12mhz，另一组超声换能器的工作频率为20mhz。
49.在实际应用中，如图1所示，本实施例提供的双频超声内镜的控制方法可以作为一个控制软件或者控制程序装配于成像主机内。成像主机向驱动器发送控制信号，驱动器基于控制信号控制超声探头旋转扫描，超声探头将扫描到的超声信号通过驱动器传输给成像主机，成像主机对超声信号进行数据采集以得到超声数据，并基于超声数据形成超声图像。其中，成像主机可以配置有fpga、cpu和gpu，其中，fpga用于超声数据采集，gpu用于基于超声数据生成超声图像，cpu用于执行双频超声内镜的控制方法以对双频超声内镜进行控制。此外，控制器可以包括驱动电机和信号处理板，所述驱动电机用于驱动超声探头旋转，所述信号处理板用于接收超声探头接收到的生物组织的反射信号，将反射信号转换为电信号，再将电信号传输给成像主机。
50.如图2所示，本实施例提供的双频超声内镜的控制方法具体包括：
51.s10、当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式。
52.具体地，扫描指令可以为通过外部设备发送的，也可以是基于用户操作所形成的等；扫描指令用于控制双频超声内镜进行超声扫描。扫描模式用于反映双频超声内镜所采用的采集频率，其中，扫描模式包括单通道扫描或双通道扫描，单通道扫描表示通过双频超声内镜配置的两种采集频率中的一种采集频率来采集超声数据，双通道扫描表示通过两种采集频率同时采集超声数据。
53.扫描指令可以包括驱动指令以及配置指令，其中，驱动指令用于对驱动器进行控制，以使得驱动器基于驱动指令驱动超声探头进行旋转扫描；配置指令用于对用于采集超声信号进行采集控制，其中，采集控制包括控制超声信号对应的采集通道等。可以理解的是，在接收到的扫描指令时，会基于扫描指令控制驱动器驱动超声探头进行旋转扫描，同时还会配置采集通道，以通过采集通道采集超声探头扫描到的超声信号。此外，在控制驱动器带动超声探头进行环扫时，控制超声探头的旋转速度，以使得超声探头的旋转速度与双频超声内镜的成像帧率相同，例如，双频超声内镜的成像帧率为10帧/s，则超声探头的旋转速度为10帧/s，即超声探头的旋转速度为600转/mi n。
54.在一个实现方式中，采用fpga进行超声信号采集，其中，fpga配置有两个采集通道，分别记为采集通道a和采集通道b，其中，采集通道a和采集通道b与超声探头的两组超声换能器一一对应，并且各采集通道用于采集其对应的超声换能器扫描到的超声信号。例如，超声探头的两组超声换能器分别为工作频率为12mhz的超声换能器和工作频率为20mhz的超声换能器，采集通道a与工作频率为12mhz的超声换能器相对应，采集通道b与工作频率为
20mhz的超声换能器相对应，那么采集通道a用于采集12mhz的超声换能器扫描到的超声信号，采集通道b用于采集20mhz的超声换能器扫描到的超声信号。此外，在实际应用中，在根据扫描指令确定采集通道的同时，会对fpga设置的两个采集通道进行参数配置，其中，参数可以包括发射脉冲频率、发射脉冲幅度以及发射模式等。
55.基于上述实现方式中，扫描模式中的单通道扫描指的是通过fpga中的一个采集通道进行采集，即采集双频超声内镜中的一组超声换能器扫描的超声信号，以得到一种采集频率的超声数据；双通道扫描指的fpga中的两个采集通道进行采集，即采集双频超声内镜中的两组超声换能器扫描的超声信号，以得到两种采集频率的超声数据。
56.s20、基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据。
57.具体地，基于扫描模式确定采集通道指的是基于扫描模式选取用于采集超声数据的采集通道，其中，当所述扫描模式为双通道扫描时，将两个采集通道全部作为工作采集通道，当所述扫描模式为单通道扫描时，将两个采集通道中的选定的一个采集通道作为工作采集通道，将另一个采集通道设置为休眠状态。此外，由于当所述扫描模式为单通道扫描时，需要确定两个采集通道中处于工作状态的工作采集通道，以及处于休眠状态的采集通道。从而，所述扫描指令会携带需要获取的超声数据对应的探头频率，这样可以基于探头频率在两个采集通道中选定处于工作状态的工作采集通道，以及处于休眠状态的采集通道。本实施例通过对双频超声内镜进行控制，使得其可以通过采用双通道进行超声数据采集，也可以采用单一通道进行超声数据采集，提高了双频超声内镜控制的灵活性，同时，可以将不同频率超声探头的优势进行结合，有助于临床医护人员做出更为准确的判断。
58.在一个实现方式中，所述基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据具体包括：
59.当所述扫描模式为双通道扫描时，控制两个采集通道同步进行数据采集以得到超声数据；
60.当所述扫描模式为单通道扫描时，获取所述扫描指令对应的采集频率，并控制所述采集频率对应的采集通道进行数据采集，以得到超声数据。
61.具体地，采集频率指的是双频超声内镜中的超声探头对应的探头频率，其中，本发明的超声探头携带有两组超声换能器。在一个典型实现方式中，两组超声换能器的探头频率不同，每种探头频率的超声换能器对应一个采集通道。由此，在扫描模式为单通道扫描时，获取所述扫描指令对应的采集频率，根据采集频率可以确定需要获取的超声信号对应的超声换能器，进而确定处于工作状态的采集通道，以及处于休眠状态的采集通道。所述控制两个采集通道同步进行数据采集以得到超声数据指的是两个采集通道同步采集各自对应的超声换能器所扫描到的超声信号，以得到两组超声数据。
62.在一个实现方式中，在双频超声内镜的工作过程中，还可以基于切换指令自动切换探头频率，不需要操作人员手动切换超声探头，给操作人员的使用带来方便。基于此，所述方法还包括：
63.接收采集频率的切换指令，其中，所述切换指令携带有目标采集频率；
64.将采集通道切换至所述目标采集频率对应的采集通道，并通过切换后的采集通道进行数据采集，以得到超声数据。
65.具体地，所述目标采集频率等于双频超声内镜中的两组超声换能器中的一组超声换能器的超声换能器的探头频率，也就是说，将采集通道切换至目标采集频率对应的超声换能器所对应的采集通道。其中，切换指令可以是在扫描模式为单通道模式下接收到，通过切换指令在两个采集通道之间切换或者是将单通道模式切换为双通道模式；也可以是在双通道模式下接收到，通过切换指令将双通道模式切换为单通道模式。例如，双频超声内镜的两个超声换能器的探头频率分别为12mhz和20mhz，当前采集通道对应的探头频率为12mhz，切换指令携带的目标采集频率为20mhz，那么将采集通道切换至20mhz对应的采集通道，并通过切换后的采集通道进行数据采集。这样操作者可以根据操作需要，快速切换探头频率以得到不同超声频率的超声图像，使得在双频超声内镜的过程中既能利用高频超声频率的近场高分辨率优势，又能利用低频超声频率的深层次的图像信息，给临床医生来说更准确的超声数据。
66.s30、根据所述超声数据生成超声图像。
67.具体地，超声图像为基于超声数据所形成的实时图像，其中，当扫描模式为单通道模式时，超声图像为一帧图像数据，当扫描模式为双通道模式时，超声图像包括帧同步的两份图像数据。也就是说，根据超声数据可以同步得到两种探头频率各自对应的超声图像，也可以单独一种探头频率对应的超声图像。
68.在一个实现方式中，如图3所示，所述根据所述超声数据生成超声图像具体为：
69.通过fpga对所述超声数据进行预处理，并将预处理后的超声数据传输给gpu；
70.通过所述gpu将预处理后的超声数据生成超声图像。
71.具体地，所述fpga用于接收超声探头采集的超声信号，并对超声信号进行数据采集以得到超声数据，然后将超声数据传输给gpu；所述gpu用于对超声数据进行后处理，以将超声数据转换为超声图像。可以理解的是，超声探头采集的超声信号由fpga配置的采集通道采集，并通过fpga对采集到的超声数据进行预处理，其中，预处理可以包括滤波、检波以及求模中的一种或者多种。所述gpu在将预处理后的超声数据转换为超声图像之前，还可以对预处理后的超声数据进行后处理，其中，后处理包括tgc增益以及对比度变换等。本实施例采用gpu对预处理后的超声数据进行处理以得到超声图像，通过利用gpu的并行处理能力，提高超声图像的成像速度，从而可以提高双频超声内镜的检查速度。
72.在一个实现方式中，所述通过fpga对所述超声数据进行预处理，并将预处理后的超声数据传输给gpu具体为：
73.当所述扫描模式为双通道扫描时，通过fpga对所述超声数据所包括的双频率超声数据进行同步预处理；
74.将预处理后的超声数据中相同采集时刻的两个数据帧进行组包，并将组包后的超声数据传输给gpu。
75.具体地，当扫描模式为双通道扫描时，每个采集时刻，fpga均会采集到两组超声信号。也就是说，对于fpga而言，每一帧数据均会包括双通道数据，由此，fpga在采集到双通道数据后，将双通道数据进行组包，作为一个数据传输给gpu。可以理解的是，当fpga采集到的是单通道数据时，直接对单通道数据进行预处理，然后将预处理后的数据上传给gpu；当fpga采集到的是双通道数据时，fpga会对每个采集通道采集到的超声数据进行预处理，然后将各采集通道对应的预处理后的数据进行组包以形成一个数据包，然后在数据包传输各
gpu，其中，数据包携带有预处理后的双通道数据以及各单通道数据的通道标识，以使得gpu可以基于通道标识对双通道数据进行区别。
76.在一个实现方式中，所述将组包后的超声数据传输给gpu具体包括：
77.当所述扫描模式为双通道扫描时，通过fpga将组包后的超声数据传输至cpu；通过cpu将所述组包数据拆分为两个数据帧，并将拆分得到的两个数据帧传输给gpu。
78.具体地，gpu通过cpu与fpga进行通讯，fpga将组包数据发送给cpu，然后cpu将组包数据拆分为两个数据帧，再将两个数据帧发送至gpu，以使得gpu基于两个数据帧运行两个进程，每个进程用于对一个数据帧进行处理以生成超声数据，这样在不改变fpga、cpu和gpu之间的传输方式的基础，可以进行双通道数据的传输，使得fpga和gpu之间即可以传输单通道数据，又可以传输双通道数据，同时gpu可以并行处理双通道数据采集的两个数据帧，提高了超声图像的成像速度。
79.此外，由于双频超声内镜中的两组超声换能器的位置不同，在360
°
环扫出来的数据存在时间偏差，从而基于两组超声换能器采集到的超声数据形成的超声图像间会存在角度偏差。基于此，所述根据所述超声数据生成超声图像之后，所述还包括：
80.当所述扫描模式为双通道扫描时，获取各采集通道各自对应的超声图像的图像特征点；
81.基于获取到的图像特征点将两个超声图像进行角度配准，并将配准后的超声图像作为双频超声内镜所采集的超声图像。
82.具体地，图像特征点为多个，也就是说，获取各采集通道各自对应的超声图像的多个图像特征点，这里将两个采集通道获得的超声图像分别记为第一超声图像和第二超声图像，以便于说明。在获取到第一超声图像和第二超声图像后，分别获取第一超声图像和第二超声图像的多个图像特征点，其中，图像特征点可以通过预先训练的特征点提取模型获取，也可以通过传统的特征点提取方法提取等。
83.在获取到的图像特征点后，可以将第一超声图像中的多个图像特征点与第二超声图像中的多个图像特征点进行匹配，以得到匹配特征点对，这样通过将图像特征点进行匹配，可以剔除错误特征点，从而提高候选基于图像特征图进行角度配准的准确性。在获取到特征点对后，可以以第一超声图像参考图像，基于特征点对中的特征点的位置信息，将第二超声图像进行几何变换，以使得特征点对中的特征点的位置误差小于预设阈值，以得到角度配准后的第一超声图像和第二超声图像。当然，在实际应用中，也可以以第二超声图像为参考图像，对第一超声图像进行几何变换。
84.综上所述，本实施例提供了一种双频超声内镜的控制方法及相关装置，所述的方法包括：当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式；基于所述扫描模式确定采集通道，并通过所述采集通道进行数据采集以得到超声数据；根据所述超声数据生成超声图像。本技术采用双频超声内镜进行超声扫描，并且可以根据接收到的扫描指令自动确定所采用的采集通道，即自动确定所采用的超声探头的采集频率，而无需操作人员手动更换扫描所需的超声探头以及对超声探头进行配置，这样可以简化超声内镜的操作步骤，给操作人员带来方便。
85.基于上述双频超声内镜的控制方法，本实施例提供了一种双频超声内镜的控制系统，如图4所示，所述的控制系统包括：
86.获取模块100，用于当接收到扫描指令时，获取所述扫描指令对应的扫描模式，其中，所述扫描模式包括单通道扫描或双通道扫描；
87.采集模块200，用于基于所述扫描模式确定采集通道，控制所述双频超声内镜中的驱动器驱动所述超声探头进行超声扫描，并通过采集通道采集超声探头所扫描到超声信号以得到超声数据；
88.成像模块300，用于根据所述超声数据生成超声图像。
89.基于上述双频超声内镜的控制方法，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述实施例所述的双频超声内镜的控制方法中的步骤。
90.本技术还提供了一种超声设备，其装配如上所述的双频超声内镜的控制系统。
91.此外，上述控制系统、存储介质以及超声设备中的多条指令处理器加载并执行的具体过程在上述方法中已经详细说明，在这里就不再一一陈述。
92.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。