CN111603199A - 一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，包括：基于体表定位测量仪和超声设备，获取患者乳腺的全局影像和患者乳腺内部结节在患者乳腺中的位置信息；基于全局影像，确定患者乳腺中结节的超声征象，根据超声征象生成患者乳腺中结节对应的BI‑RAS等级，并选择相应的三维模型；基于三维模型，生成反应患者乳腺内部结节特征的超声报告。本发明的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法可生成直观的三维可视化超声扫描报告，能提高医患沟通效率，推动保乳手术甚至微创乳腺手术质量的进步。

Description

一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法

技术领域

本发明涉及超声影像技术领域，特别是指一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法

背景技术

乳腺作为女性器官的重要性，我们虽然仍处在“谈癌色变”的时代，但随着体检的普及，尤其是国家实行“两癌筛查”惠民政策的实施，我国乳腺癌的发病特点也呈现出新的变化，比如小乳癌发现率增高，以及乳癌发病年轻化等新的特点。尽管乳腺癌的治疗方法也有了很大的发展，但是由于目前的医疗技术限制，目前患者依然对对自身情况的了解甚少。

目前检测乳腺结节的主要方式是通过超声来查探。超声报告的最大弊端来自于超声影像的识别，只有具有专业知识的人才能从灰度图片中确诊相应的信息，比如是否有结节，结节形态特征以及回声特征。通常情况下，病人只能通过超声报告中的结论特征来了解自己的乳腺病症，导致无法全面了解病灶。难以在一些治愈方式上做出主观的判断，例如乳腺的切除。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，以至少部分解决现有超声诊断方法所存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其包括：

基于体表定位测量仪和超声设备，获取患者乳腺的全局影像和所述患者乳腺内部结节在所述患者乳腺中的位置信息；

基于所述全局影像，确定所述患者乳腺中结节的超声征象，根据所述超声征象生成所述患者乳腺中结节对应的BI-RAS等级，并选择相应的三维模型；

基于所述三维模型，生成反应所述患者乳腺内部结节特征的超声报告。

其中，在获取患者乳腺的全局影像时，所述体表定位测量仪佩戴于患者的乳腺部位，所述体表定位测量仪设置为与人体乳腺形状相匹配的碗状结构；所述碗状结构的内侧中心设置有与乳头位置相匹配的圆孔型凹槽；所述碗状结构的外侧标注有用于对佩戴者乳腺进行度量的多条第一度量线和第二度量线；其中，所述第一度量线用于度量乳腺角度，所述第二度量线用于度量乳腺长度；

每一所述第一度量线分别从所述碗状结构的中心延伸至所述碗状结构的边沿，各所述第一度量线长度相等，且每一所述第一度量线分别标注有角度；每一所述第二度量线分别为以所述碗状结构的中心为圆心的环形线；多条所述第二度量线之间两两平行，且每一所述第二度量线分别标注有距离。

其中，所述基于体表定位测量仪和超声设备，获取患者乳腺的全局影像和所述患者乳腺内部结节在所述患者乳腺中的位置信息，包括：

对患者乳腺进行结构化的测量，包括测量其乳轴高度和乳房基底直径；

选择尺寸误差不超过10％范围内的体表定位测量仪，用于患者体表的表征；

利用选择的体表定位测量仪结合超声扫描探头，对患者乳腺进行全面扫描；

利用选择的体表定位测量仪和超声设备，计算患者乳腺空间位置；

基于计算出的患者乳腺空间位置，确定患者乳腺内结节的位置信息。

其中，所述计算患者乳腺空间位置，包括：

对于单侧乳球进行建模，将单侧乳腺皮肤近似成一个球的一部分曲面，求其球半径即求取乳头水平切面的曲率半径，所述曲率半径的表达式为：

其中，R表示所述曲率半径，H表示乳轴高度，W表示乳房基底半径。

其中，所述确定患者乳腺内结节的位置信息，包括：

确定患者乳腺内结节的高度位置，所述高度位置的表达式为：

z＝(R+d)cosα

其中，z表示所述高度位置，

l为结节到乳头距离，d为结节与皮肤的垂直距离；

确定患者乳腺内结节的平面位置，所述平面位置的x、y坐标为：x＝Rsinαcosθ，y＝Rsinαsinθ；其中，Rsinα表示肿瘤在xoy平面上的投影长度，θ表示投影长度与x坐标轴的夹角。

其中，所述超声征象包括：所述患者乳腺中结节的形态、边界、边缘、囊性和实性、钙化和所述患者乳腺中结节与导管关系。

其中，所述生成所述患者乳腺中结节对应的BI-RAS等级，包括：

若结节的超声征象为不规则、毛刺、成角、微小分叶、大于3个大分叶、高回声晕、纵横比大于1、微钙化、后方回声衰减和周围扩张导管内实性病灶，则根据BI-RAS标准将当前结节自动化分为第一等级；

若结节的超声征象为圆形、边界不清、低回声、内部回声不均匀、粗大钙化、后方回声无变化、附壁结节不移动和血流丰富，则根据BI-RAS标准将当前结节自动化分为第二等级；

若结节的超声征象为椭圆形、边界清楚、纵横比小于1、后方回声增强、无回声、均匀高回声、内部回声可移动和内部薄分隔，则根据BI-RAS标准将当前结节自动化分为第三等级。

其中，所述生成反应所述患者乳腺内部结节特征的超声报告，包括：

通过对预设病理图模板的修改生成三维可视化超声报告，在所述超声报告中以三维模型的形式反应所述患者乳腺内部结节特征。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、采用本发明方案中的病理特征的分析判断确定了形态、边界、边缘、囊性和实性、钙化和与导管关系，所定性的特征用于乳腺的三维重建。利用这些表征得到的三维重建结构能精确、直观反应出乳腺内部结节的特征；

2、本发明所生成的三维结构包含表征信息以及空间位置信息，或为显示乳腺的三维空间结构提供依据。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法的流程示意图；

图2为本发明的第二实施例提供的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法的流程示意图；

图3为本发明的体表定位测量仪的正视图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其包括超声数据采集、病理特征分析判断和超声报告生成三个部分：具体地，如图1所示，本实施例的三维重建超声诊断方法包括以下步骤：

S101，基于体表定位测量仪和超声设备，获取患者乳腺的全局影像和患者乳腺内部结节在患者乳腺中的位置信息；

需要说明的是，上述步骤主要用于得到乳腺的全局影像信息，需要依托体表定位测量仪匹配患者的乳腺，结合超声探头实现全局探测，同时读取乳腺结节位置的坐标信息，其位置信息用于结节在乳腺上的定位。

S102，基于全局影像，确定患者乳腺中结节的超声征象，根据超声征象生成患者乳腺中结节对应的BI-RAS等级，并选择相应的三维模型；

需要说明的是，上述步骤主要实现了乳腺结节超声的征象，具体包括形态、边界、边缘、囊性和实性、钙化和与导管关系，所定性的特征用于从数据库中选择相应的模型和进行BI-RAS等级的自动划分。

S103，基于三维模型，生成反应患者乳腺内部结节特征的超声报告。

需要说明的是，上述步骤主要实现了三维模型的导入和超声报告的导出，在现有超声报告的基础上实现了三维可视化。

其中，在获取患者乳腺的全局影像时，体表定位测量仪佩戴于患者的乳腺部位，该体表定位测量仪设置为与人体乳腺形状相匹配的碗状结构；其中心呈一定弧度向外凸起，形成具有一定斜率的曲面4，依据曲面4的斜率，可以将本实施例的体表定位测量仪制备为大、中、小三种不同规模，用以匹配不同的患者。该碗状结构的内侧中心设置有与乳头位置相匹配的圆孔型凹槽3；

碗状结构的外侧标注有用于对佩戴者乳腺进行度量的多条第一度量线1和多条第二度量线2，如图3所示；其中，第一度量线1用于度量乳腺角度，第二度量线2用于度量乳腺长度；

每一第一度量线1分别从碗状结构的中心延伸至碗状结构的边沿，各第一度量线1长度相等，且每一第一度量线1分别标注有角度；每一第二度量线2分别为以碗状结构的中心为圆心的环形线；多条第二度量线2之间两两平行，且每一第二度量线2分别标注有距离。通过对患者乳腺进行结构化的测量，包括测量其乳轴高度和乳房基底直径；选择尺寸误差不超过10％范围内的体表定位测量仪，用于患者体表的表征；利用选择的体表定位测量仪结合超声扫描探头，即可实现对患者乳腺的全面扫描，获取患者乳腺的全局超声影像。

综上，本实施例所提供的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法可以更加具体形象地表现患者乳腺情况，方便临床大夫与患者术前沟通，不仅能提高医患沟通效率，还能够推动保乳手术甚至微创乳腺手术的质量的进步。

第二实施例

请参阅图2，本实施例提供一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，该基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法包括以下步骤：

S101，对患者乳腺进行结构化的测量，主要包含乳轴高度、乳房基底直径；

S102，选择尺寸误差不超过10％范围内的乳腺病变体表定位测量仪，用于患者体表的表征；

S103，结合超声扫描探头，实现对患者乳腺的全面扫描；

S104，利用体表测量仪和超声设备，计算乳腺空间位置，包括：对于单侧乳球进行建模，将单侧乳腺皮肤近似成一个球的一部分曲面，求其球半径即求取乳头水平切面的曲率半径。这里假设乳轴高度为H，乳房基底直径为2W，建立(R-H)²+W²＝R²，得到

S105，获取肿瘤的高度位置，即Z轴。首先，在球心建立坐标系，l为结节到乳头距离，d为结节与皮肤的垂直距离，则

即所求Z满足z＝R-(h₁+h₂)，其中h₁＝R-Rcosα，h₂＝dcosα，得到z＝(R+d)cosα。

S106，获取肿瘤的平面位置，即x,y轴。乳头到肿瘤中心的连线在xoy轴投影长度为Rsinα，故肿瘤的x,y坐标为x＝Rsinαcosθ，y＝Rsinαsinθ；其中，θ表示投影长度与x坐标轴的夹角。

S107,由医师对超声的影像信息分析，选择乳腺结节超声的病理特征，具体包括形态、边界、边缘、囊性和实性、钙化和与导管关系。

S108,由判断获取的表征信息和BI-RAS标准将当前结节自动化分级，并获取相应的三维模型。制定的分级规则如下：

2分：不规则、毛刺、成角、微小分叶、大于3个大分叶、高回声晕、纵横比大于1、微钙化、后方回声衰减、周围扩张导管内实性病灶；

1分：圆形、边界不清、低回声、内部回声不均匀、粗大钙化、后方回声无变化、附壁结节不移动、血流丰富；

0分：椭圆形、边界清楚、纵横比小于1、后方回声增强、无回声、均匀高回声、内部回声可移动、内部薄分隔。

S109，通过对病理图模板的修改生成三维可视化超声报告。

综上，本实施例所提供的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法可以更加具体形象地表现患者乳腺情况，方便临床大夫与患者术前沟通，不仅能提高医患沟通效率，还能够推动保乳手术甚至微创乳腺手术的质量的进步。

此外，需要说明的是，本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需说明的是，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明的优选实施例，但对于本领域普通技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (8)

1.一种基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法包括：

基于体表定位测量仪和超声设备，获取患者乳腺的全局影像和所述患者乳腺内部结节在所述患者乳腺中的位置信息；

基于所述全局影像，确定所述患者乳腺中结节的超声征象，根据所述超声征象生成所述患者乳腺中结节对应的BI-RAS等级，并选择相应的三维模型；

基于所述三维模型，生成反应所述患者乳腺内部结节特征的超声报告。

2.如权利要求1所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，在获取患者乳腺的全局影像时，所述体表定位测量仪佩戴于患者的乳腺部位，所述体表定位测量仪设置为与人体乳腺形状相匹配的碗状结构；所述碗状结构的内侧中心设置有与乳头位置相匹配的圆孔型凹槽；所述碗状结构的外侧标注有用于对佩戴者乳腺进行度量的多条第一度量线和第二度量线；其中，所述第一度量线用于度量乳腺角度，所述第二度量线用于度量乳腺长度；

每一所述第一度量线分别从所述碗状结构的中心延伸至所述碗状结构的边沿，各所述第一度量线长度相等，且每一所述第一度量线分别标注有角度；每一所述第二度量线分别为以所述碗状结构的中心为圆心的环形线；多条所述第二度量线之间两两平行，且每一所述第二度量线分别标注有距离。

3.如权利要求2所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述基于体表定位测量仪和超声设备，获取患者乳腺的全局影像和所述患者乳腺内部结节在所述患者乳腺中的位置信息，包括：

对患者乳腺进行结构化的测量，包括测量其乳轴高度和乳房基底直径；

选择尺寸误差不超过10％范围内的体表定位测量仪，用于患者体表的表征；

利用选择的体表定位测量仪结合超声扫描探头，对患者乳腺进行全面扫描；

利用选择的体表定位测量仪和超声设备，计算患者乳腺空间位置；

基于计算出的患者乳腺空间位置，确定患者乳腺内结节的位置信息。

4.如权利要求3所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述计算患者乳腺空间位置，包括：

对于单侧乳球进行建模，将单侧乳腺皮肤近似成一个球的一部分曲面，求其球半径即求取乳头水平切面的曲率半径，所述曲率半径的表达式为：

其中，R表示所述曲率半径，H表示乳轴高度，W表示乳房基底半径。

5.如权利要求4所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述确定患者乳腺内结节的位置信息，包括：

确定患者乳腺内结节的高度位置，所述高度位置的表达式为：

z＝(R+d)cosα

其中，z表示所述高度位置，

l为结节到乳头距离，d为结节与皮肤的垂直距离；

确定患者乳腺内结节的平面位置，所述平面位置的x、y坐标为：x＝Rsinαcosθ，y＝Rsinαsinθ；其中，Rsinα表示肿瘤在xoy平面上的投影长度，θ表示投影长度与x坐标轴的夹角。

6.如权利要求1所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述超声征象包括：所述患者乳腺中结节的形态、边界、边缘、囊性和实性、钙化和所述患者乳腺中结节与导管关系。

7.如权利要求6所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述生成所述患者乳腺中结节对应的BI-RAS等级，包括：

若结节的超声征象为不规则、毛刺、成角、微小分叶、大于3个大分叶、高回声晕、纵横比大于1、微钙化、后方回声衰减和周围扩张导管内实性病灶，则根据BI-RAS标准将当前结节自动化分为第一等级；

若结节的超声征象为圆形、边界不清、低回声、内部回声不均匀、粗大钙化、后方回声无变化、附壁结节不移动和血流丰富，则根据BI-RAS标准将当前结节自动化分为第二等级；

若结节的超声征象为椭圆形、边界清楚、纵横比小于1、后方回声增强、无回声、均匀高回声、内部回声可移动和内部薄分隔，则根据BI-RAS标准将当前结节自动化分为第三等级。

8.如权利要求1所述的基于体表定位测量仪的三维重建超声诊断方法，其特征在于，所述生成反应所述患者乳腺内部结节特征的超声报告，包括：

通过对预设病理图模板的修改生成三维可视化超声报告，在所述超声报告中以三维模型的形式反应所述患者乳腺内部结节特征。

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