CN115811961B

CN115811961B - 三维显示方法和超声成像系统

Info

Publication number: CN115811961B
Application number: CN202080102793.1A
Authority: CN
Inventors: 于开欣; 丛龙飞; 王超; 周文兵
Original assignee: Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2024-12-13
Anticipated expiration: 2040-08-04
Also published as: WO2022027251A1; CN115811961A

Abstract

一种三维显示方法和超声成像系统，方法包括：获取针对病灶采集的超声图像，将其与含有病灶的三维图像进行配准；在三维图像中对病灶进行分割，基于配准与分割的结果，在三维显示窗口中显示病灶的三维模型；根据配准结果和获取的消融参数在三维显示窗口中显示消融灶的三维模型；根据病灶的三维模型与消融灶的三维模型的空间关系确定消融区域；当病灶的三维模型和消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件时，将当前视图从当前视角自动旋转到消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角，并显示目标视角下病灶的三维模型和消融灶的三维模型。系统包括：超声探头(110)、发射电路(112)、接收电路(114)、处理器(118)、显示器(120)。此三维显示方案能够自动旋转观测病灶的三维模型和消融灶的三维模型的视角，方便用户操作。

Description

三维显示方法和超声成像系统

技术领域

本申请涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种三维显示方法和超声成像系统。

背景技术

实时超声引导的经皮穿刺肿瘤消融介入治疗具有疗效高、侵袭小、术后恢复快等优点，在肿瘤治疗中的地位日趋重要。目前的肿瘤消融介入治疗主要基于二维超声图像引导进行，即医生通过实时超声图像或超声造影图像寻找到肿瘤区域的大致位置，并粗略估计肿瘤最大径所在的二维面，基于该二维图像制定消融方案，引导进行消融。

随着新技术的发展，目前已可以利用计算机三维重建软件以及图像处理技术对采集到的二维图像进行三维重建，并对三维图像中肿瘤等目标结构进行绘制，进而实现目标结构的三维可视化。三维可视化立体结构图像可以提供二维图像难以显示的区域并得到客观的解剖信息，其图像具有精确、生动、逼真的特点，能直观、清晰、任意角度地显示肿瘤与周围组织的位置关系。基于定位装置提供的实时超声图像、消融针的位置信息，在实时超声图像、消融针与三维图像进行配准并映射到同一空间后，三维可视化显示窗口随定位装置的移动客观精确地展示肿瘤、消融针的位置关系以及当前消融针对病灶的消融情况，使医生能直观的对肿瘤进行手术规划，优化手术方案，提高手术技能，从而提高手术的安全性。

然而在实际操作过程中，医生在进行肿瘤消融时只能够看到当前角度显示的三维肿瘤的消融情况，看不到肿瘤后侧及其他角度的消融图像，医生对当前角度或者某一角度的肿瘤消融完全后，需要手动旋转寻找下一个适合消融的角度，这在临床应用中将造成不便。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明实施例一方面提供一种三维显示方法，所述方法包括：

获取针对病灶采集的超声图像；

将所述超声图像与预先获取的含有所述病灶的三维图像进行配准；

在含有所述病灶的三维图像中对病灶进行分割，基于所述配准的结果与所述分割的结果，在三维显示窗口中显示病灶的三维模型；

获取消融灶的消融参数，根据所述配准的结果和获取的消融参数在所述三维显示窗口中显示消融灶的三维模型；

根据所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的空间关系确定消融区域；以及

当所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件时，将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到所述消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角，并显示所述目标视角下的所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

本申请实施例另一方面提供一种三维显示方法，所述方法包括：

在显示界面上显示两个或两个以上的三维显示窗口；

在所述两个或两个以上的三维显示窗口的其中一个三维显示窗口中显示当前视图，其中所述当前视图包括当前视角下病灶的三维模型和消融灶的三维模型；

在所述两个或两个以上的窗口的其余三维显示窗口显示其他视角下的视图，所述其他视角下的视图包括其他视角下所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

本发明实施例再一方面提供一种超声成像系统，所述超声成像系统包括：

超声探头；

发射电路，用于激励所述超声探头向病灶发射超声波；

接收电路，用于控制所述超声探头接收从所述病灶返回的超声回波，获得超声回波信号；

处理器，用于：

对所述超声回波信号进行处理，以得到超声图像；

在含有所述病灶的三维图像中对病灶进行分割，基于所述配准的结果与所述分割的结果，在显示器的三维显示窗口中显示病灶的三维模型；

根据所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的空间关系确定消融区域；

当满足旋转条件时，将所述三维显示窗口的当前视图从当前视角旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角，并显示所述目标视角下的所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型；

所述显示器，用于显示所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

本申请的三维显示方案能够自动旋转观测病灶的三维模型和消融灶的三维模型的视角，极大地方便消融手术操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1示出根据本发明实施例的超声成像系统的示意性框图；

图2示出根据本发明一实施例的三维显示方法的示意性流程图；

图3示出根据本发明一实施例的三维显示方法中空间变换的示意图；

图4示出根据本发明一实施例的三维显示方法中三维显示窗口的示意图；

图5示出根据本发明一实施例的三维显示方法中主窗口和辅助窗口的示意图；

图6示出根据本发明一实施例的图5所示的界面在旋转视角后的示意图；

图7示出根据本发明另一实施例的三维显示方法的示意性流程图；

图8示出根据本发明实施例的三维显示方法中显示界面的示意图。

具体实施方式

为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本申请的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

下面，首先参考图1描述根据本申请一个实施例的超声成像系统，图1示出了根据本申请实施例的超声成像系统100的示意性结构框图。

如图1所示，超声成像系统100包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器118、显示器120。进一步地，超声成像系统还可以包括波束合成电路116和发射/接收选择开关122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关122与超声探头110连接。

其中，超声探头110包括多个换能器阵元的阵列，用于根据电信号发射超声波，或将接收的超声回波变换为电信号。多个换能器可以排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个换能器也可以构成凸阵、相控阵等，本申请实施例对多个换能器阵元的排布方式不做限制。

换能器可以根据激励电信号发射超声波，或将接收的超声波变换为电信号，因而每个换能器可用于向目标区域的组织发射超声波，也可用于接收经组织返回的超声波回波。在进行超声测量时，可通过发射电路112和接收电路114控制哪些换能器用于发射超声波，哪些换能器用于接收超声波，或者控制换能器分时隙用于发射超声波或接收超声回波。参与超声波发射的所有换能器可以被电信号同时激励，从而同时发射超声波；或者参与超声波发射的换能器也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。

超声探头110上设置有定位传感器，当超声探头110移动时，根据定位传感器的坐标变化可以得知当前超声扇面的具体位置。在一些实施例中，超声探头110上安装有穿刺架，用于在进行消融手术的过程中固定消融针，基于穿刺架的角度和消融针的深度可以得知消融针的角度和位置。在一些实施例中，消融针上设置有定位传感器(Vtrax)，则消融针移动时，根据定位传感器的坐标变化可以得知消融针的角度和位置。

在超声成像过程中，发射电路112将经过延迟聚焦的发射脉冲通过发射/接收选择开关122发送到超声探头110。超声探头110受发射脉冲的激励而向被测对象的目标区域发射超声波束，经一定延时后接收从目标区域反射回来的带有组织信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路114接收超声探头110转换生成的电信号，获得超声回波信号，并将这些超声回波信号送入波束合成电路116，波束合成电路对超声回波数据进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器118。处理器118对超声回波数据进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理形成超声图像。处理器118得到的超声图像可以在显示器120上显示，也可以存储于存储器中。

可选地，处理器118可以实现为软件、硬件、固件或其任意组合，并且可以使用单个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且，处理器118可以控制所述超声成像系统100中的其它组件以执行本说明书中的各个实施例中的方法的相应步骤。

显示器120与处理器118连接，显示器120可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者显示器120可以为独立于超声成像系统100之外的液晶显示器、电视机等独立显示设备；或者显示器120可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器120的数量可以为一个或多个。例如，显示器120可以包括主屏和触摸屏，主屏主要用于显示超声图像，触摸屏主要用于人机交互。

显示器120可以显示处理器118得到的超声图像。此外，显示器120在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，在图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能，例如旋转当前视图的视角等。

可选地，超声成像系统100还可以包括显示器120之外的其他人机交互装置，其与处理器118连接，例如，处理器118可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于USB、如CAN等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。

其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息例如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是在超声图像上绘制出点、线或框等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(比如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备。

超声成像系统100还可以包括存储器，用于存储处理器执行的指令、存储接收到的超声回波、存储超声图像，等等。存储器可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。

应理解，图1所示的超声成像系统100所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本申请对此不限定。

下面，将参考图2描述根据本申请实施例的三维显示方法。图2是本申请实施例的三维显示方法200的一个示意性流程图。本申请实施例的三维显示方法200可以用于经皮穿刺消融手术的手术规划。

如图2所示，本申请实施例的三维显示方法200包括如下步骤：

步骤S210，获取针对病灶采集的超声图像。

其中，病灶为被测对象目标部位的病灶区域。被测对象可以是需要进行消融手术的患者，被测对象的目标部位可以是肝脏部位、则病灶区域可以是肝脏肿瘤区域；被测对象的目标部位也可以是人体的前列腺、甲状腺、乳腺等其它部位，则病灶区域为上述部位的病灶区域。在下文中，主要以目标部位为肝脏部位为例来描述本申请的三维显示方案，但应理解，这仅是示例性的，本申请的三维显示方案还可以用于任何其他部位。

示例性地，结合图1，在步骤S210中，可以由发射/接收选择开关122激励超声探头110定时经由发射电路112向被测对象的目标部位发射超声波，并通过超声探头110经由接收电路114接收从被测对象的目标部位返回的超声回波，并转换为超声回波信号。可以由波束合成模块116进行信号处理，然后将该波束合成的超声回波数据送入处理器118进行相关的处理，从而得到超声图像。

根据用户所需成像模式的不同，处理器118可以对超声回波信号进行不同的处理，获得不同模式的超声数据，然后，经对数压缩、动态范围调整、数字扫描变换等处理形成不同模式的超声图像，如包括B图像，C图像，D图像等二维的超声图像。

在实际应用中，可以由操作者使用超声探头对被测对象的目标部位进行扫描，当扫描图像中出现病灶的解剖结构时，可冻结超声图像，从而获得针对病灶采集的超声图像。

步骤S220，将所述超声图像与预先获取的含有所述病灶的三维图像进行配准。

作为示例，操作者可以在开始进行超声测量前预先将含有病灶的三维图像导入超声成像系统，导入方式包括但不限于通过U盘、光盘等存储介质导入或通过网络传输进行导入。

含有病灶的三维图像可以是通过计算机断层扫描设备(CT，ComputedTomography)、磁共振成像设备(MRI，Magnetic Resonance Imaging)、正电子发射断层成像设备(PET，Positron Emission Tomography)、数字X射线成像设备、超声设备、数字图像减影设备(DSA，Digital Subtraction Angiography)、光学成像设备等医学成像设备获取的。由于三维重建耗时较长，因而含有病灶的三维图像在术前预先获取。而将术前采集的三维图像与超声图像进行配准可以利用三维图像的空间信息，同时又兼具超声图像的实时性。

对超声图像和三维图像进行配准即寻求超声图像和三维图像之间的空间变换关系，使超声图像和三维图像对应点的几何关系一一对应。配准可以包括刚体配准或非刚体配准。

在一个实施例中，可以通过固定在超声探头上的定位传感器随着超声探头的移动不断提供位置信息，通过磁定位控制器可以得到超声探头的6自由度空间方位，利用图像信息和磁定位信息可以将超声图像和三维图像进行配准融合。处理器可通过有线或无线方式连接于设置于超声探头上的定位传感器，以获取探头位置信息。定位传感器可采用光学定位传感器或磁场定位传感器等任意类型的结构或原理对超声探头进行定位。

一般超声图像与三维图像的空间变换关系如图3所示，以公式的形式表示为：

X_sec＝P·R_probe·A·X_us

其中，X_us是点在超声图像空间的坐标，X_sec是对应点在三维图像空间的坐标；A是超声图像空间(坐标表示为X_us，Y_us，Z_us)到定位传感器空间(坐标表示为X_sensor，Y_sensor，Z_sensor)的变换矩阵，R_probe是定位传感器空间到世界坐标空间(坐标表示为X_MG，Y_MG，Z_MG)的变换矩阵，P是世界坐标系到三维图像空间的变换矩阵。在超声测量过程中，定位传感器固定在超声探头上，当超声探头的型号不变时，A固定不变，可以在配准前通过标定的方法确定A。R_probe由磁定位控制器直接读取，随着超声探头的移动，R_probe不断变化。P是通过配准的结果计算得到，即在超声空间和三维图像空间图像配准结果为M，则：

P＝M·A^-1·R_probe ^-1；M＝P·A·R_probe

本申请实施例所采用的配准方式可以包括自动配准、交互式配准、手动配准，或以上三种方式的任意组合。配准可以包括基于解剖特征的配准或基于几何特征的配准、基于像素灰度相关性的配准、基于外部定位标志的配准等。配准还可以包括其他任何合适的配准方式。

在一个实施例中，将超声图像与三维图像进行配准具体包括：将超声图像与三维图像中的相应切面进行对齐，根据超声图像中的点的坐标与三维图像中相应的点的坐标确定超声图像空间到三维图像空间的坐标变换矩阵。其中，可以由用户手动进行上述对齐操作，即接收用户的手动对齐操作，以将超声图像与三维图像中的相应切面进行对齐。

在另一个实施例中，可以识别超声图像与所述三维图像中的相同组织，以进行自动对齐。当目标部位为肝脏部位时，所识别的相同组织例如为血管、肝包膜等。将超声图像与三维图像进行对齐以后，可以根据重合的点的坐标计算空间变换矩阵。

在其他实施例中，可以首先确定超声图像与三维图像中的特征点，特征点一般具有平移不变性、旋转不变性、尺度不变性、对光照不敏感、对模态不敏感等中的某些性质，特征点的性质由特征点提取方法决定。随后提取特征点的特征，特征可以由邻域梯度直方图，邻域自相关性、灰度等产生。之后，将超声图像的特征点与三维超声图像的特征点进行匹配，并基于匹配的特征点计算空间变换矩阵。

除此之外，还可以识别体外标志物在所述三维图像中的成像所在的位置，并基于磁导航确定体外标志物在超声图像的空间中的位置，以进行自动对齐。其中，体外标志物例如为设置在患者体表的一个或多个金属标志物，其在三维图像中会形成明显的光斑，进而获得标志物的位置，在扫查超声图像的过程中，超声探头上装有sensor(传感器)，通过sensor可以获得金属标志物的位置，将三维超声图像中标志物和超声图像中标志物对齐，即可实现对超声图像和三维图像的配准。

当病灶区域的三维图像为三维超声图像时，若其自带有位置信息，可以基于超声图像与三维超声图像自带的位置信息进行自动配准。其中，三维图像可以是容积探头采集的，也可以是带有磁导航设备的凸阵、线阵探头基于Freehand三维超声重建技术重建的，或者也可以是面阵探头扫查的。基于磁导航位置信息重建的三维超声图像可以是通过现场Freehand扫描一段带定位信息的超声电影获得重建的三维超声图像，扫描时即可获得位置信息，因而上文中的P矩阵可自动获得。

在一个实施例中，针对肝部、肺部等腹部的软组织的消融手术，由于病人呼吸运动的影响，导致软组织及病灶部位的位置偏移，因而在配准过程中引入呼吸矫正函数进行呼吸矫正。如图3所示，所加入的T(t)为用于呼吸校正的空间映射方式，T(t)随时间变化，则超声图像与三维图像的空间变换关系以公式的形式表示为：

X_Sec＝T(t)·P·R_probe·A·X_us

除此之外，也可以采用使病人平稳呼吸等方式来校正呼吸运动带来的位置偏移。

在一个实施例中，还可以根据步骤S220中获得的超声图像与三维图像的对应关系对超声图像与三维图像进行融合，并在显示器融合显示窗口中显示所述超声图像与所述三维图像的融合图像。具体地，可以将超声图像空间坐标系基于配准关系矩阵映射到三维图像空间坐标系，由于定位传感器安装在超声探头上，当超声探头移动时，根据定位传感器的坐标变化，可以得知当前超声扇面与位于三维图像空间坐标系的病灶的具体位置关系。

步骤S230，在含有所述病灶的三维图像中对病灶进行分割，基于所述配准的结果与所述分割的结果，在三维显示窗口中显示病灶的三维模型。例如，在显示器的显示界面上设置三维显示窗口，用于显示病灶的三维模型以及下文中将描述的消融灶的三维模型。

作为示例，首先在三维图像中分割出病灶的三维轮廓。在本申请实施例中，可以采用任何合适的方法对所述三维图像中的病灶进行分割，包括但不限于自动分割、手动分割或交互式分割。示例性地，所述自动分割方法可以采用随机行走模型、区域生长、图割算法、模式识别、马尔科夫场、自适应阈值等方法中的一种或多种。手动分割包括由用户在三维数据的多个二维层片上勾勒出病灶的边缘，并在每两层边缘之间做插值，或在每个二维层片上勾勒病灶的边缘，再基于这些二维边缘生成病灶的三维轮廓。交互式的分割方法在分割过程中加入用户交互作为算法输入，从而使图像中具有高层语义的物体能够完整地被提取出来。例如，可以由用户框选出初步分割范围；接着，在所述初步分割范围内自动分割出病灶的三维轮廓。又如，可以由用户在初步分割范围内绘制出一些点或线，通过交互式分割算法获取用户绘制的点或线作为输入，并自动建立各个像素点与前景或背景相似度的赋权图，并通过求解最小切割区分前景和背景，由此确定病灶的三维轮廓。

接着，根据分割所得的所述三维轮廓进行表面重建，以生成所述病灶的三维模型，如图4中所示的病灶的三维模型401。

其中，可以采用面绘制的方法，首先从三维数据中重建出三维目标结构表面，即根据分割结果和轮廓线进行物体表面的重建，再利用合理的光照模型以及纹理映射方法产生具有真实感的三维实体。可以理解的是，由于显示器显示的图像仍然为二维平面，因而面绘制实际上是显示对三维物体在二维平面上的真实感的投影，类似于当视角位于某一点时，从该点对三维物体进行“照相”，相片上显示的三维物体形象。

之后，根据病灶的三维轮廓在三维图像中的坐标，以及根据步骤S220中获得的超声图像与三维图像的配准关系，在三维显示窗口的某一位置(如中间位置)显示所述病灶的三维模型，并且还可以基于步骤S220中获得的超声图像与三维图像的配准关系，在三维显示窗口显示超声图像，并将病灶的三维模型显示在超声图像中的病灶所在位置。重建后的病灶的三维模型与实时超声图像的位置关系能够反映病灶的位置、大小、几何形状及其与周围组织的关系。具体地，确定三维图像中病灶的坐标X_{sec_tumor}后，基于三维图像与超声图像的配准矩阵计算病灶位置在实时超声图像中的坐标X_{us_tumor}，并将病灶的三维模型叠加显示在三维显示窗口中的相应位置。其中，

X_{us_tumor}＝M^-1·X_{sec_tumor}＝(P·R_probe·A)^-1X_{sec_tumor}。

步骤S240，获取消融灶的消融参数，根据获取的消融参数和步骤S220中获得的配准结果在所述三维显示窗口中的相应位置显示消融灶的三维模型，所述相应位置即根据配准结果和获取的消融参数所确定的消融灶所在位置。本申请实施例对步骤S230和步骤S240的执行顺序不做限制。通过这两个步骤可以将病灶的三维模型和消融灶的三维模型显示到同一图像空间中，从而便于向用户展示同一图像空间中病灶和消融灶的位置关系。根据配准的结果，三维显示窗口的图像空间可以是三维图像所对应的图像空间，可以是超声图像所对应的图像空间，也可以是其他任一图像空间，只要确保病灶的三维模型和消融灶的三维模型在同一图像空间下显示即可。本申请的示例中以在三维图像的图像空间中显示两个三维模型为例进行说明。

消融灶的三维模型包括单针消融模型或多针组合消融模型。其中，单针消融模型为基于上述配准结果和获取的消融参数，根据插入病灶的单根消融针在三维显示窗口显示的消融灶的三维模型。多针组合消融模型为基于上述配准结果和获取的消融参数，根据依次或同时插入病灶的至少两根消融针在所述三维显示窗口显示的消融灶的三维模型。例如，当消融灶的形状为椭球形时，三维显示窗口中显示的消融灶的单针消融模型为单一的椭球体，多针组合消融模型则包括多个椭球体。作为示例，消融灶的三维模型可以与病灶的三维模型显示为不同的颜色，以便于对二者进行区分。在一些实施例中，消融灶的三维模型和病灶的三维模型均可以显示为半透明的图形，以便于观察二者的重叠区域。图4示出了一个实施例中的消融灶的三维模型402。

根据显示在显示界面上的消融灶的三维模型以及如上所述的病灶的三维模型，操作者可以直观地确定消融区域，即消融灶的三维模型与病灶的三维模型的重合区域。作为示例，该重合区域可以显示为与消融灶的三维模型和病灶的三维模型不同的颜色。

其中，示例性地，可以首先确定消融灶中心在超声图像中的坐标，并根据超声图像空间到三维图像空间的坐标变换矩阵确定消融灶中心在三维图像中的坐标；接着，根据消融灶中心在三维图像中的坐标以及所述消融灶的尺寸，在所述三维图像的图像空间中绘制所述消融灶的三维模型。当超声探头上安装有穿刺架时，可以根据穿刺架的角度和消融路径深度确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标。当消融灶的三维模型为多针组合消融模型时，可以针对其中的每个消融模型分别设定消融灶中心坐标。

除消融灶中心坐标之外，超声成像系统还需获取操作者设置的一些消融参数，例如操作者还需设置消融针的功率与持续消融时间，获取消融针的消融范围大小，以保证消融区域包含整个病灶的三维模型及其安全边界。其中安全边界是指在消融过程中，一般要求消融灶覆盖病灶边缘向外扩展一定的距离，以保证对整个病灶的完全消融。

在本步骤中，操作者可输入消融手术的给定功率以及消融持续时间，并根据上述工作参数获取消融区域的范围大小。操作者也可先设定所需的消融区域的范围，即预置消融范围，并根据设定的消融区域的范围选择相应的给定功率以及消融持续时间等工作参数。由于消融针的消融范围通常为椭球，因此在此步骤中，当设定消融区域的范围时，只需设定椭球的长轴长度和短轴长度。需要注意的是，消融灶的形状不限于椭球形，也可以包括球形或圆柱形，操作者可以根据病灶的形状设置消融灶的形状，并根据消融灶的形状设置不同的参数。

消融灶的三维模型的绘制方式同样可以为面绘制。假设消融灶的形状为椭球形，则操作者可以根据实际使用的消融针型号设置消融灶的长径、短径、针尖距离、路径深度等，系统利用这些参数对消融灶在坐标原点进行面绘制，其中针尖距离为消融针的热源距离针尖的距离，消融灶的中心点为消融针穿刺的路径深度减去针尖距离所在的位置。若基于设置在超声探头上的穿刺架进行消融针的穿刺，则需要先设定穿刺架角度β，利用设定的穿刺架角度β和路径深度d计算消融灶在当前超声扇面中的位置T_{us_ablate}，即(x_{us_ablate}，y_{us_ablate})，其中：

x_{us_ablate}＝d·sinβ

y_{us_ablate}＝d·cosβ

在另一个实施例中，可以根据设置于消融针上的定位传感器确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标。

具体地，当操作者基于安装在消融针上的定位传感器进行穿刺时，则消融灶的角度和深度都是基于定位传感器的坐标变化得到的，即根据定位传感器确定消融灶在定位传感器空间的坐标，根据定位传感器到超声图像空间的变换矩阵转换到超声图像空间，最后根据超声图像空间与三维图像空间的配准矩阵将消融灶坐标映射到三维图像空间，实现三维可视化。假设消融灶在超声空间内的坐标为T_{us_ablate}，则在三维图像空间，其坐标为：

T_{sec_ablate}＝M·T_{us_ablate}＝P·R_probe·A·T_{us_ablate}

当超声探头上安装有穿刺架时，操作者移动安装有定位传感器的超声探头，三维图像空间中消融灶的位置会随着映射关系矩阵中R_probe的变化而移动。作为示例，若操作者对当前消融灶的位置满意，可以点击保存，即认为当前消融灶所在的位置被消融。

在一个实施例中，在显示界面上可以显示两个或两个以上的三维显示窗口，其中一个窗口显示当前视图，其余窗口显示其他视角下的视图，以便于操作者在多个视角下同时对病灶和消融灶进行观测。

具体地，参见图5，上述两个或两个以上的三维显示窗口包括主窗口501和辅助窗口502，其中，主窗口501用于显示当前视图，辅助窗口502用于显示其他视角下的视图。在一些实施例中，在不遮挡病灶的三维模型和消融灶的三维模型的前提下，辅助窗口502可以如图5所示的叠加显示于主窗口501的边角位置，以节省布局。当然，辅助窗口502也可以与主窗口501并列显示。一般来说，主窗口501的尺寸大于辅助窗口502的尺寸，但不限于此，二者的尺寸也可以相同。

作为示例，至少一个辅助窗口显示的其他视角包括主窗口显示的当前视角的反向视角。例如，图5中的主窗口501显示的是病灶前侧的视角，辅助窗口502显示的是病灶后侧的视角。除此之外，还可以设置用于显示病灶左侧、右侧、底侧等其他视角的辅助窗口，使操作者更全面地了解消融针对病灶不同角度的消融情况。作为示例，可以预设主窗口和辅助窗口的角度关系，根据主窗口的视角和该角度关系确定辅助窗口的视角。例如，预设主窗口和辅助窗口的角度关系为顺时针方向30°的角度差，辅助窗口相对于主窗口中，则显示顺时针方向旋转30°后的视角下的视图。作为示例，辅助窗口中显示的其他视角为下文中所描述的目标视角，目标视角为多个而辅助窗口为一个时，可以在辅助窗口中显示未消融区域最大的视角下的视图，或者显示旋转角度最小的视角下的视图。目标视角为多个而辅助窗口为多个时，可以按照未消融区域的大小、或按照旋转角度的大小，依序在多个辅助窗口中显示各个视角下的对应视图。

步骤S250，根据所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的空间关系确定消融区域。

作为一种实现方式，消融区域为病灶的三维模型与消融灶的三维模型的重合区域，可以基于上述配准结果将病灶的三维模型和消融灶的三维模型映射到同一图像空间，计算病灶的三维模型和消融灶的三维模型的重合区域，将所述重合区域确定为所述消融区域。具体地，可以在同一图像空间内，判断病灶的三维模型的每个坐标点是否落在消融灶的三维模型的范围内，落在消融灶的三维模型的范围内的病灶位置被认为已被消融，落在消融灶的三维模型的范围以外的病灶位置则被认为未被消融，并将落在消融灶的三维模型的范围内的坐标点的集合确定为已消融区域，通过遍历、计算坐标连通域等方法可以计算出病灶已消融的坐标区域{P1，P2，...}与未消融的坐标区域{N1，N2，...}。由于模型绘制中当前视图当前面中显示的肿瘤坐标的z轴大小与其他视图中z大小不同，即可以基于已消融的坐标区域与未消融的坐标区域的z轴大小确定当前视图中当前面的消融比例以及最大消融连通区域。可以理解的是，在其他实施例中，由于消融区域为病灶的三维模型与消融灶的三维模型的重合区域，因而基于相似的原理，也可以通过判断消融灶的三维模型的每个坐标点是否落在病灶的三维模型的范围内来确定消融区域。

步骤S260，当所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件时，将所述三维显示窗口中病灶的三维模型和消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角，并显示所述目标视角下的所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

在一个实施例中，病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件包括：在三维显示窗口内，任一视角下病灶的三维模型的空间位置和消融灶的三维模型的空间位置的包含情况满足预设条件。例如，可以通过判断任一视角下病灶的三维模型的空间位置和消融灶的三维模型的空间位置的包含部分是否达到一定比例，当其他视角下病灶的三维模型的空间位置和消融灶的三维模型的空间位置的包含部分达到一定比例时，判断满足旋转条件。或者，可以通过判断任一视角下病灶的三维模型的空间位置和消融灶的三维模型的空间位置是否相互包含，从而判断是否满足旋转条件，例如，若其他视角下病灶的三维模型的空间位置和消融灶的三维模型的空间位置互不包含，则判断满足旋转条件。或者，可以通过判断任一视角下病灶的三维模型的空间位置和消融灶的三维模型的空间位置的相互包含的部分是否存在感兴趣目标，若存在感兴趣目标(例如特定形态的组织)，则判断满足旋转条件。

在一个实施例中，是否满足旋转条件是根据当前视角下的消融区域的投影面积来确定的。文中所述投影面积皆指显示器显示窗口上显示的三维模型在当前视角下的显示视图的显示面积，所述投影为任一视角下的三维模型映射到三维显示窗口所在平面的图形。如上所述，由于显示器显示的图像是某一视角下观测到的二维平面，因而可能在当前视角下病灶的大部分区域已被消融，而在其他视角下还存在较大的未消融区域，若继续在当前视角下进行观测，将不利于后续消融手术的进行，且难以判断病灶是否被消融完成。因而在当前视角下病灶的大部分区域已被消融完成时，可以确定满足旋转条件，从而触发自动旋转，以旋转到病灶未消融区域较大的视角，以便于继续进行消融。

其中，可以通过将当前视角下消融区域的投影面积与病灶的三维模型的投影面积进行对比来判断当前视角下病灶的大部分区域是否已被消融完成，即若消融区域的投影面积在病灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值，则确定满足旋转条件。

除此之外，由于实际的消融区域为病灶与消融灶的重合区域，因而也可以通过将当前视角下消融区域的投影面积与消融灶的三维模型的投影面积进行对比来判断当前视角下病灶的大部分区域是否已被消融完成，也就是说，若消融区域的投影面积在消融灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值，则确定满足旋转条件。

在某些情况下，在进行至少一次消融以后，即生成一个消融灶的三维模型以后，当前视角下所见的消融区域仍然过小，或在当前视角下见不到消融区域，则说明消融灶与病灶区域的重合区域可能位于当前视角的反方向或其他不同方向上，因而此时需要旋转当前视图的视角，以更好地观察消融区域。具体地，在显示至少一个消融灶的三维模型之后，消融区域的投影面积在病灶的三维模型的投影面积小于预定阈值，或消融区域的投影面积在消融灶的三维模型的投影面积中所占的比例小于预定阈值，则确定满足旋转条件。

在一些实施例中，也可以由用户判断病灶的三维模型和消融灶的三维模型的空间关系是否满足旋转条件。当用户判断需要旋转视角时，可以通过手动点击自动旋转功能键来触发视角的旋转。

在确定满足旋转条件以后，执行旋转操作，将当前视图旋转到消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角，以更好地观察消融效果。消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角可以是有利于用户观察消融区域以消融病灶的视角。

其中，目标视角可以为消融区域的投影面积较小的视角。作为一种实现方式，可以将消融区域的投影面积与病灶的三维模型的投影面积进行比较，即目标视角为消融区域的投影面积与病灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，即将当前视图旋转到具有最大未消融区域的目标视角。或者，可以先确定消融区域的投影面积与病灶的三维模型的投影面积的比值小于或等于预定阈值的至少一个视角，存在一个视角时将该视角作为具有最大未消融区域的目标视角，存在多于一个视角时，可以在该多于一个视角中选择一个视角作为具有最大未消融区域的目标视角，例如可以选择所需旋转角度最小的视角。

作为另外一种实现方式，也可以将消融区域的投影面积与消融灶的三维模型的投影面积进行比较，以寻找到消融区域的投影面积较小的视角，即目标视角为消融区域的投影面积与消融灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或者，目标视角为消融区域的投影面积与消融灶的三维模型的投影面积的比值小于或等于预定阈值的视角。

确定目标视角以后，计算当前视角与目标视角之间的夹角，以作为视图的旋转角度，并根据计算得到的旋转角度旋转视图的视角。

具体地，可以通过遍历病灶的三维模型的坐标深度等方法，得到当前视图中的病灶的三维模型的未消融区域的投影的坐标，进而计算出当前视图所显示的病灶未消融区域投影的中心位置的第一坐标(x₁，y₁)。基于类似的方式计算出目标视角下病灶的未消融区域的投影的中心位置的第二坐标(x₂，y₂)，计算该第一坐标(x₁，y₁)与坐标原点的连线和该第二坐标(x₂，y₂)之间的夹角α，并将该夹角α作为旋转角度，其中：

tanα＝(x₁y₂-x₂y₁)/(x₁x₂+y₁y₂)

α＝tan(arctanα)

以上方式以坐标原点与未消融区域的中心点之间的连线作为旋转的起止点，作为另外一种方式，也可以以坐标原点与病灶投影的中心点之间的连线作为旋转的起止点。具体地，确定当前视角下所述病灶的三维模型的投影的中心位置的第三坐标，并确定目标视角下病灶的三维模型的未消融区域的投影的中心位置的第二坐标；计算第三坐标与坐标原点的连线和第二坐标与坐标原点的连线之间的夹角，并将所述夹角作为所述旋转的旋转角度。

在实际应用中，可能存在多个视角满足预定要求。当存在多个视角满足预定要求时，可以将所需旋转角度最小的视角确定为目标视角。

参照上文，在一些实施例中，显示界面上显示有两个或两个以上的三维显示窗口，其中一个窗口(例如主窗口)显示的是当前视角下的当前视图；则在一个示例中，当当前视图发生旋转时，其他窗口中的视图随之同步旋转。例如，如图5所示的，主窗口501显示的是病灶前侧的视角，辅助窗口显示的是病灶后侧的视角，则若将主窗口501中的视角旋转到病灶后侧，则辅助窗口502中的视角将旋转到病灶前侧，如图6所示。若主窗口501中的视角旋转到病灶左侧，则相应地辅助窗口502中的视角将旋转到病灶右侧。

在其他示例中，当当前视图发生旋转时，其他视角下的视图也可以固定不变。例如，主窗口501中的视角旋转到病灶左侧，则辅助窗口中的视角可以继续保持在病灶后侧。

之后，可以重复执行步骤S240至步骤S260，以旋转后的视图为依据继续生成消融灶，直到病灶被完全消融。

综上所述，本发明实施例的三维显示方法200能够自动旋转观测病灶的三维模型和消融灶的三维模型的视角，极大地方便消融手术操作。

参照图7，本申请实施例另一方面提供一种三维显示方法700，该方法包括：

在步骤S710，在显示界面上显示两个或两个以上的三维显示窗口；

在步骤S720，在所述两个或两个以上的三维显示窗口的其中一个窗口中显示当前视图，其中所述当前视图包括当前视角下病灶的三维模型和消融灶的三维模型；

在步骤S730，在所述两个或两个以上的窗口的其余窗口显示其他视角下的视图，所述其他视角下的视图包括所述其他视角下所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

在一个实施例中，所述当前视图还包括超声图像，同一三维显示窗口中的超声图像、病灶的三维模型和消融灶的三维模型处于同一图像空间内，例如可以处于超声图像的图像空间内或三维图像的图像空间内。类似地，所述其他视角下的视图也可以包括超声图像，其他视角下病灶的三维模型、消融灶的三维模型和超声图像同样处于同一图像空间内。

进一步地，参照图8，图8示出了根据本发明实施例的三维显示方法700的一种显示界面800的示意图。在该实施例中，除了在显示界面800上显示当前视图的第一三维显示窗口801和显示其他视角下的视图的第二三维显示窗口802以外，还显示超声窗口803和融合显示窗口804，所述超声窗口803用于显示超声图像，例如显示实时超声图像，所述融合显示窗口804用于显示超声图像与包含所述病灶的三维图像的融合图像。除了图8所示的布局方式以外，第一三维显示窗口801、第二三维显示窗口802、超声窗口803和融合显示窗口804还可以采用其他合适的布局方式。

根据本发明实施例的三维显示方法700采用两个或两个以上窗口的多视角显示方式，有利于用户更好地获知不同视角的消融情况。

现在重新参照图1，本发明实施例还提供了一种超声成像系统100，超声成像系统100可以用于实现上述三维显示方法200。超声成像系统100可以包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、波束合成电路116、处理器118、显示器120、发射/接收选择开关122以及存储器124中的部分或全部部件，各个部件的相关描述可以参照上文。以下仅对超声成像系统100的主要功能进行描述，而省略以上已经描述过的细节内容。

具体地，发射电路112用于激励超声探头110向病灶发射超声波；接收电路114用于控制超声探头接收从病灶返回的超声回波，获得超声回波信号；处理器118用于：对超声回波信号进行处理，以得到超声图像；将所述超声图像与预先获取的含有所述病灶的三维图像进行配准；在含有所述病灶的三维图像中对病灶进行分割，基于所述配准的结果与所述分割的结果，在显示器120的三维显示窗口中显示病灶的三维模型；获取消融灶的消融参数，根据所述配准的结果和获取的消融参数在所述三维显示窗口中显示消融灶的三维模型；根据所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的空间关系确定消融区域；当满足旋转条件时，将所述三维显示窗口的当前视图从当前视角自动旋转到所述消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角，并显示所述目标视角下的所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

在一个实施例中，所述消融区域为所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的重合区域。

在一个实施例中，所述满足旋转条件包括：所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件，或者，接收到用户输入的旋转指令。

在一个实施例中，所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件包括：在所述三维显示窗口内，任一视角下所述病灶的三维模型的空间位置和所述消融灶的三维模型的空间位置的包含情况满足预设条件。

在一个实施例中，所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件，包括：在所述当前视角下，在所述三维显示窗口的所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积或所述消融灶的投影面积满足预设条件。

在一个实施例中，所述满足预设条件，包括：所述消融区域的投影面积在所述病灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值，或者所述消融区域的投影面积在所述消融灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值。

在一个实施例中，所述消融区域满足消融病灶的预定要求的目标视角包括：所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积的比值低于预定阈值的视角；或者，所述消融区域的投影面积与所述消融灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或所述消融区域的投影面积与所述消融灶的三维模型的投影面积的比值低于预定阈值的视角。

在一个实施例中，将当前视图从当前视角旋转到消融区域的投影满足预定要求的目标视角，包括：确定当前视角下病灶的三维模型的未消融区域中心位置的第一坐标；确定目标视角下病灶的三维模型的未消融区域中心位置的第二坐标；确定第一坐标与坐标原点的连线和第二坐标与坐标原点的连线之间的夹角，并将夹角作为旋转的旋转角度。

在一个实施例中，将当前视图从当前视角旋转到消融区域的投影满足预定要求的目标视角，包括：确定当前视角下病灶的三维模型的中心位置的第三坐标；确定目标视角下病灶的三维模型的未消融区域中心位置的第二坐标；确定第三坐标与坐标原点的连线和第二坐标与坐标原点的连线之间的夹角，并将夹角作为旋转的旋转角度。

在一个实施例中，处理器118还用于在显示器120的显示界面上显示两个或两个以上的三维显示窗口，其中一个窗口显示当前视图，其余窗口显示其他视角下的视图。

示例性地，两个或两个以上的窗口包括主窗口和辅助窗口，其中主窗口用于显示当前视图，辅助窗口用于显示其他视角下的视图，主窗口的尺寸可以大于辅助窗口的尺寸。

示例性地，当当前视图发生旋转时，其他视角下的视图固定不变，或者，其他视角下的视图也可以随之同步旋转。

此外，根据本申请实施例，还提供了一种计算机存储介质，在所述计算机存储介质上存储了程序指令，在所述程序指令被计算机或处理器运行时用于执行本申请实施例的三维显示方法200的相应步骤。所述存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。所述计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。

此外，根据本申请实施例，还提供了一种计算机程序，该计算机程序可以存储在云端或本地的存储介质上。在该计算机程序被计算机或处理器运行时用于执行本申请实施例的三维显示方法的相应步骤。

基于上面的描述，根据本申请实施例的三维显示方法和超声成像系统能够自动旋转观测病灶的三维模型和消融灶的三维模型的视角，极大地方便医生的手术操作。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种三维显示方法，其特征在于，所述方法包括：

获取针对病灶采集的超声图像；

在含有所述病灶的三维图像中对病灶进行分割，根据所述配准的结果与所述分割的结果，在三维显示窗口中显示病灶的三维模型；

获取消融灶的消融参数，根据所述配准的结果与获取的消融参数在所述三维显示窗口中显示消融灶的三维模型；

当所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件时，将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角，并显示所述目标视角下的所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消融区域为所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的重合区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述消融区域包括：

基于所述配准的结果将所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型映射到同一图像空间，计算所述病灶的三维模型和消融灶的三维模型的重合区域，将所述重合区域确定为所述消融区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述病灶的三维模型和消融灶的三维模型的重合区域包括：

在同一图像空间内，判断所述病灶的三维模型的每个坐标点是否落在所述消融灶的三维模型的范围内，并将落在所述消融灶的三维模型的范围内的所述坐标点的集合确定为所述消融区域。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述满足旋转条件包括：

在所述三维显示窗口内，任一视角下所述病灶的三维模型的空间位置和所述消融灶的三维模型的空间位置的包含情况满足预设条件。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述满足旋转条件包括：

在所述当前视角下，在所述三维显示窗口的所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积、或所述消融区域的投影面积与所述消融灶的投影面积满足预设条件。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述三维显示窗口的所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积、或所述消融区域的投影面积与所述消融灶的投影面积满足预设条件，包括：

所述消融区域的投影面积在所述病灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述三维显示窗口的所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积、或所述消融区域的投影面积与所述消融灶的投影面积满足预设条件，包括：

所述消融区域的投影面积在所述消融灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消融灶的三维模型为单针消融模型和多针组合消融模型的至少一个。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述单针消融模型为基于所述配准的结果和所述消融参数，根据插入所述病灶的单根消融针在所述三维显示窗口显示的消融灶的三维模型。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多针组合消融模型为基于所述配准的结果和所述消融参数，根据依次或同时插入所述病灶的至少两根消融针在所述三维显示窗口显示的消融灶的三维模型。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角包括：

所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积的比值低于预定阈值的视角。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角包括：

所述消融区域的投影面积与所述消融灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或所述消融区域的投影面积与所述消融灶的三维模型的投影面积的比值低于预定阈值的视角。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当多个视角满足所述预定要求时，所述目标视角为所需旋转角度最小的视角。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角，包括：

确定所述当前视角下所述病灶的三维模型的未消融区域投影中心位置的第一坐标；

确定所述目标视角下所述病灶的三维模型的未消融区域投影中心位置的第二坐标；

确定所述第一坐标与坐标原点的连线和所述第二坐标与坐标原点的连线之间的夹角，并将所述夹角作为所述旋转的旋转角度。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角，包括：

确定所述当前视角下所述病灶的三维模型的投影中心位置的第三坐标；

确定所述第三坐标与坐标原点的连线和所述第二坐标与坐标原点的连线之间的夹角，并将所述夹角作为所述旋转的旋转角度。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配准包括：

将所述超声图像与所述三维图像中的相应切面进行对齐；

根据所述超声图像中的点的坐标与所述三维图像中相应的点的坐标，确定超声图像空间到三维图像空间的坐标变换矩阵。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述对齐包括以下至少一项：

接收用户的手动对齐；

识别所述超声图像与所述三维图像中的相同组织，以进行自动对齐；或者

识别体外标志物在所述三维图像中的成像的位置，并基于磁导航确定体外标志物在超声图像的空间中的位置，以进行自动对齐。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述三维图像为基于磁导航位置信息重建的三维超声图像时，所述配准包括：基于所述超声图像与所述三维超声图像自带的位置信息进行自动配准。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取的消融参数包括反映消融灶形状和位置的参数。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述反映消融灶形状和位置的参数包括以下至少一项：

椭球形消融灶的长径和短径、热源位置、消融路径深度以及穿刺架角度。

22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述配准的结果和获取的消融参数在所述三维显示窗口中显示消融灶的三维模型，包括：

确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标，并根据所述超声图像到所述三维图像的配准矩阵确定所述消融灶中心在所述三维图像中的坐标；

根据所述消融灶中心在所述三维图像中的坐标以及所述消融灶的尺寸，在所述三维图像空间中绘制所述消融灶的三维模型。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标包括：

根据穿刺架角度和消融路径深度确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标。

24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标包括：

根据设置于消融针上的定位传感器确定消融灶中心在所述超声图像中的坐标。

25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消融灶的三维模型的形状包括椭球形、球形或圆柱形。

26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在显示界面上显示两个或两个以上的三维显示窗口，其中一个三维显示窗口显示所述当前视图，其余三维显示窗口显示其他视角下的视图。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述两个或两个以上的三维显示窗口包括主窗口和辅助窗口，所述主窗口用于显示所述当前视图，所述辅助窗口用于显示所述其他视角下的视图，所述主窗口的尺寸大于所述辅助窗口的尺寸。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述辅助窗口叠加显示于所述主窗口的边角位置。

29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述其他视角包括当前视角的反向视角。

30.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，当所述当前视图发生所述旋转时，所述其他视角下的视图固定不变。

31.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，当所述当前视图发生所述旋转时，所述其他视角下的视图随之同步旋转。

32.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在三维显示窗口显示所述病灶的三维模型包括：

在所述三维图像中分割出所述病灶的三维轮廓；

根据分割所得的所述三维轮廓进行表面重建，以生成所述病灶的三维模型；

根据所述病灶的三维轮廓在所述三维图像中的坐标，在所述三维显示窗口中显示所述病灶的三维模型。

33.一种超声成像系统，其特征在于，包括：

超声探头；

发射电路，用于激励所述超声探头向病灶发射超声波；

处理器，用于：

对所述超声回波信号进行处理，以得到超声图像；

当所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件时，将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角；

所述显示器，用于显示所述目标视角下的所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型。

34.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述消融区域为所述病灶的三维模型与所述消融灶的三维模型的重合区域。

35.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件包括：

36.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的空间关系满足旋转条件，包括：

37.根据权利要求36所述的超声成像系统，其特征在于，所述满足预设条件，包括：

所述消融区域的投影面积在所述病灶的三维模型的投影面积中所占的比例超过预定阈值，或者

38.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角包括：

所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或所述消融区域的投影面积与所述病灶的三维模型的投影面积的比值低于预定阈值的视角；

或者，所述消融区域的投影面积与所述消融灶的三维模型的投影面积的比值最小的视角，或所述消融区域的投影面积与所述消融灶的三维模型的投影面积的比值低于预定阈值的视角。

39.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述处理器将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角，包括：

40.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述处理器将所述三维显示窗口中所述病灶的三维模型和所述消融灶的三维模型的当前视图，从当前视角自动旋转到消融区域满足消融所述病灶的预定要求的目标视角，包括：

41.根据权利要求33所述的超声成像系统，其特征在于，所述处理器还用于：

在显示器的显示界面上显示两个或两个以上的三维显示窗口，其中一个三维显示窗口显示所述当前视图，其余三维显示窗口显示其他视角下的视图。

42.根据权利要求41所述的超声成像系统，其特征在于，所述两个或两个以上的三维显示窗口包括主窗口和辅助窗口，所述主窗口用于显示所述当前视图，所述辅助窗口用于显示所述其他视角下的视图，所述主窗口的尺寸大于所述辅助窗口的尺寸。

43.根据权利要求41所述的超声成像系统，其特征在于，当所述当前视图发生所述旋转时，所述其他视角下的视图固定不变，或者，所述其他视角下的视图随之同步旋转。