CN116637308A - 超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法，超声探头包括：至少两组线性换能器相控阵列，每组线性换能器相控阵列包括多个线性排列的阵元；每组线性换能器相控阵列均能够获取其正下方标记物标记点切面的二维超声图像。本发明能够获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像，用二维成像时间完成标记物的三维成像，实现对标记物高实时性的动态追踪，通过拟合放疗前建立的映射模型和匹配模型，实现对肿瘤精准的实时定位和追踪，进而实现动态肿瘤的精准放疗，本发明公开的放疗定位追踪方法简单灵活，实时性强，成本低，精度高，对病人友好，易于临床普及。

Description

超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法。

背景技术

病人在放疗开始前通过激光或IVS(ImageViewingSystem，图像引导系统)进行摆位，在放疗过程中认为肿瘤是静态的、不动的。但是肺、肝等部位肿瘤会随着呼吸产生位移和形变，即使进行了精确的摆位，肿瘤也会因为呼吸运动或肠胃蠕动偏离目标位置范围达0.8～2.5cm，导致在放疗过程中射线不能全部作用在肿瘤靶区上，对周围的危机器官造成一定程度的伤害，放疗效果也会下降。

基于呼吸门控技术追踪动态肿瘤过程中，肺、腹部的生理病理改变和外部环境的改变如腹压增加、胃充盈、呼吸通道阻力增加均可能改变呼气后的肺容积和肝脏肿瘤位置和形态，另外呼吸用力的程度和可能存在的漏气现象、鼻夹脱落，以及患者在放疗过程中因为时间长、烦躁而产生的不自主运动等问题，均影响放疗效果。

超声影像和4DCT(Four-DimensionalComputedTomography)的肿瘤实时追踪是一种先进的实现肿瘤精确放射治疗的手段，如果将超声影像应用于放疗过程中，则可因其无创、无辐射而进行实时跟踪，从而可以获取肿瘤的位移和形变。

现有的一些可用于肿瘤追踪的超声探头技术方案：

第一，申请号为CN201480079780.1，公开一种三维(3D)和/或四维(4D)超声成像的超声成像设备，该超声成像系统包括在同一平面中彼此成角度地偏移的换能器元件的至少第一和第二阵列。该超声换能器阵列的平移运动、旋转运动和/或摇摆运动，严重影响成像实时性与可操作性。且该方法需要附加的硬件，从而会增加成本和占用面积。

第二，申请号为CN202080015890.7，公开一种用于超声监测系统的用于检查弯曲物体的柔性超声换能器；申请号为CN201910696445.0，公开一种多参数高选择性CMUTs气体传感器及其使用与制备方法，二维超声阵列可应用于肿瘤追踪。

各种二维超声阵列多应用于对实时性要求不高的疾病诊断，但在实现肿瘤追踪的实时性较差，且技术实时难度大，成像效果一般，抗干扰能力较低，在肿瘤治疗过程中容易受到治疗射线和其他电磁干扰影响成像。

此外，常规的一维线阵探头结构简单、成本低，但只能追踪标记物的二维变化，无法实现精准的三维追踪位移和形变信息。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

第一，本发明公开一种超声探头，包括：至少两组线性换能器相控阵列，每组线性换能器相控阵列包括多个线性排列的阵元；

每组线性换能器相控阵列均能够获取其正下方标记物标记点切面的二维超声图像。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，所有线性换能器相控阵列分布在一个同一平面内，且互不重合。

第二，本发明公开一种三维成像方法，包括以下步骤：

A1：采集标记物的3D形态模型；

A2：利用上述任一种超声探头获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像；

A3：将不同时刻超声探头获得二维超声图像中标记物的标记点位置形态信息与A1获得的标记物的3D形态模型通过匹配模型，进行多次匹配；

根据匹配误差，调整匹配模型的模型参数；

当匹配误差小于阈值，获得最终匹配模型和对应模型参数；

A4：将超声探头获取的标记物的实时二维超声图像经过A3得到的最终匹配模型进行处理，生成标记物的实时三维影像。

作为优选的方案，A2中，利用超声探头获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像，且所有标记点不在同一直线上。

作为优选的方案，A2具体包括以下步骤：

A2.1：利用超声探头在患者的体表移动，并实时二维成像，确认标记物的位置；

A2.2：将超声探头的中心对准标记物位移的轨迹中心，且超声探头所在位置能够获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像；

A2.3：将超声探头固定在患者体表的相应位置。

第三，本发明公开一种三维成像装置，包括：

上述任一种超声探头，超声探头用于获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像；

3D形态模型采集模块，3D形态模型采集模块用于采集标记物的3D形态模型；

匹配模块，匹配模块用于将不同时刻超声探头获得二维超声图像中标记物的标记点位置形态信息与3D形态模型采集模块获得的标记物的3D形态模型通过匹配模型，进行多次匹配；

根据匹配误差，调整匹配模型的模型参数；

当匹配误差小于阈值，获得最终匹配模型和对应模型参数；

三维影像生成模块，三维影像生成模块用于将超声探头获取的标记物的实时二维超声图像经过匹配模块得到的最终匹配模型进行处理，生成标记物的实时三维影像。

作为优选的方案，超声探头用于获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像，且所有标记点不在同一直线上。

第四，本发明还公开一种放疗定位追踪方法，包括以下步骤：

S1：放疗前，采集肿瘤及周边组织的4D影像，根据4D影像进行肿瘤的勾画，同时获取肿瘤随身体正常生理变化的第二动态曲线，获取不同生理状态下肿瘤的位置和形变数据；

S2：在勾画肿瘤的同时，通过4D影像寻找并确认满足要求的标记物并对其进行勾画，同时获取标记物随身体正常生理变化的第一动态曲线，获取不同生理状态下标记物的位置和形变数据；

S3：通过上述任一种超声探头获取标记物的二维超声图像，得到标记物实时的位置移动和姿态变化；

S4：根据标记物的第一动态曲线和肿瘤的第二动态曲线，在不同的正常生理变化条件下，实现标记物位置移动和姿态变化与肿瘤位置变化和形态变化之间的相互关系，获得完整的匹配模型及模型参数；

S5：放疗中，通过上述任一种超声探头获取标记物的二维超声图像，计算机通过映射模型将二维超声图像中的标记点位置信息实时转换成标记物的三维信息，实现标记物的定位跟踪，同时生成标记物的第三动态曲线；

S6：将S5得到的第三动态曲线和S2中的第一动态曲线进行生理状态确认，再通过S4中的匹配模型得到肿瘤的位置和形变；

S7：将S6得到的肿瘤位置及形状信息发送给放疗控制设备，控制光栅进行调整。

作为优选的方案，S3包括以下步骤：

S3.1：利用上述任一种超声探头在患者的体表移动，并实时二维成像，确认标记物的位置；

S3.2：将超声探头的中心对准标记物位移的轨迹中心，且超声探头所在位置能够获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像；

S3.3：将超声探头固定在患者体表的相应位置；

S3.4：将超声探头获得的所有标记点位置信息结合S2中勾画的标记物3D形态，获得所有标记点位置与标记物3D形态实现完全映射的映射模型及模型参数。

作为优选的方案，在S4和/或S6中，引入体表光学追踪方法进一步获取肿瘤的位置和形变。

本发明公开一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法，具有以下有益效果：

1)本发明公开一种具有多组线性换能器相控阵列的超声探头，能够获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像。

2)通过本发明公开的超声探头用二维成像时间完成标记物的三维成像，实现对标记物高实时性的动态追踪。

3)本发明通过拟合放疗前建立的映射模型和匹配模型，实现对肿瘤精准的实时定位和追踪，进而实现动态肿瘤的精准放疗。

4)本发明公开的放疗定位追踪方法简单灵活，实时性强，成本低，精度高，对病人友好，易于临床普及。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为发明实施例提供的超声探头的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的超声探头扫描标记物成像的示意图；

图3为本发明实施例提供的肿瘤放疗定位追踪方法的流程图之一；图3(a)为放疗前流程图；图3(b)为放疗中流程图；

图4为本发明实施例提供的肿瘤放疗定位追踪方法的流程图之二；图4(a)为放疗前流程图；图4(b)为放疗中流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件，不应当解释为排除附加的部件。

为了达到本发明的目的，一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法的其中一些实施例中，如图1所示，超声探头10包括：两组线性换能器相控阵列，具体为第一阵列11和第二阵列12，每组线性换能器相控阵列均能够获取其正下方标记物标记点切面的二维超声图像。

第一阵列11和第二阵列12分别包括多个线性排列的阵元。第一阵列11和第二阵列12的阵元数及比例关系以满足测试区域要求为准可任意设置。超声探头的阵元形状在此实施例中为矩形，但是其可以为其它任意形状，并不局限。

进一步，上述两组线性换能器相控阵列分布在一个同一平面内，且互不重合。

在一些具体实施例中，第一阵列11和第二阵列12平行设置，在其他实施例中，第一阵列11和第二阵列12可以交错设置等等其排列设置方式并不局限于实施例里的列举。

通过本发明公开的超声探头是实现标记物实时三维成像、动态追踪是实现肿瘤定位、追踪的关键环节，为了更好的对本超声探头进行理解，在一些具体实施例中，以肝部某血管节点位置为标记物，如图2所示，通过上述超声探头扫描标记物二维成像。

超声探头在两个相对固定的位置在同一时间内(常规的一维相控阵超声探头的扫描成像时间)对标记物在不同的两个切面获取实时的二维超声图像。

如果标记物的3D形态已知，标记物的二维超声图像可通过特定模型实时转换为三维超声图像。

如图2所示，第一阵列11实现标记物在平面21位置的截面成像，第二阵列12实现标记物在平面22位置的截面成像。标记物被超声探头捕获到了三个标记点311、312、313。

把超声探头10捕获的上述三个标记点在平面21、22上的位置信息，以及已知的成像平面21、22之间距离，与标记物31已知的3D形态进行适当的拟合，即可生成标记物31的三维超声图像。

标记物31的选取原则应为选择肿瘤位置或肿瘤所在组织位置附近的，大小合适的，位置和角度可随肿瘤实时变化但不发生形态扭曲或仅发生形态微小扭曲的组织。

优选地，如图2所示，可以但不限于选取主动静脉血管的分叉处作为标记物，血管分叉处向外延伸部分的切面均可在两个二维超声图像中实现成像，在二维超声图像捕获到标记物的影像即为标记物在二维超声图像上的标记点。再利用标记物已知的3D形态通过映射模型进行图像处理，即容易获得标记物的实时三维影像。

为保证标记物三维成像的精度，二维超声图像中捕获到的标记点应至少为3个。标记物在符合生命体征的前提下进行任何的三维移动和转动，均可通过该方法实现标记物的实时定位和追踪。

与背景技术中提及的申请号为CN201480079780.1，一种三维(3D)和/或四维(4D)超声成像的超声成像设备相比，本发明不需要超声探头与体表产生相对移动，成像稳定，本发明中的超声探头本质属于一维超声探头，进行一维超声扫描，成像实时性更好，定位、跟踪精度高。

与背景技术中提及的各种二维超声阵列相比，本发明中的超声探头本质属于一维超声探头，进行一维超声扫描，成像实时性更好，定位、跟踪精度高。

在另外一些实施例中，本发明公开一种三维成像方法，该三维成像方法基于上述双一维超声探头，能够实现肿瘤标记物实时三维成像，包括以下步骤：

A1：采集肿瘤标记物的4D影像，完成肿瘤标记物的勾画并生成肿瘤标记物的3D形态模型；

A2：利用上述的超声探头获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像，且所有标记点不在同一直线上；

A3：将不同时刻超声探头获得二维超声图像中标记物的标记点位置形态信息与A1获得的标记物的3D形态模型通过匹配模型，进行多次匹配；

根据匹配误差，调整匹配模型的模型参数；

当匹配误差小于阈值，获得最终匹配模型和对应模型参数；

A4：继续利用超声探头对肿瘤标记物进行超声成像，将超声探头获取的标记物的实时二维超声图像经过A3得到的最终匹配模型进行处理，生成标记物的实时三维影像。

标记物的实时三维影像能够反映标记物的位置和姿态实时变化。

进一步，A2具体包括以下步骤：

A2.1：利用超声探头在患者的体表移动，并实时二维成像，确认标记物的位置；

A2.2：将超声探头的中心对准标记物位移的轨迹中心，且超声探头所在位置能够获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像；

A2.3：将超声探头固定在患者体表的相应位置。

此外，在另外一些实施例中，本发明公开一种三维成像装置，该三维成像装置基于上述双一维超声探头，能够实现肿瘤标记物实时三维成像，包括：

上述任一种超声探头，超声探头用于获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像，且所有标记点不在同一直线上；

3D形态模型采集模块，3D形态模型采集模块用于采集肿瘤标记物的4D影像，完成肿瘤标记物的勾画并生成肿瘤标记物的3D形态模型；

匹配模块，匹配模块用于将不同时刻超声探头获得二维超声图像中标记物的标记点位置形态信息与4D影像采集模块获得的标记物的3D形态模型通过匹配模型，进行多次匹配；

根据匹配误差，调整匹配模型的模型参数；

当匹配误差小于阈值，获得最终匹配模型和对应模型参数；

三维影像生成模块，三维影像生成模块用于将超声探头获取的标记物的实时二维超声图像经过匹配模块得到的最终匹配模型进行处理，生成标记物的实时三维影像。

标记物的实时三维影像能够反映标记物的位置和姿态实时变化。

本发明公开的超声探头能够实时生成的标记物的三维超声影像，对肿瘤标记物进行定位追踪，再结合4DCT成像技术、体表光学追踪技术、相关模型的训练和应用，可进一步实现肿瘤的实时定位和追踪，在一些实施例中，本发明还公开一种放疗定位追踪方法，包括以下步骤：

S1：如图3(a)所示，放疗前，采集肿瘤及周边组织的4D影像，根据4D影像进行肿瘤的勾画，同时获取肿瘤随身体正常生理变化的第二呼吸曲线，获取不同呼吸相位和呼吸深浅时肿瘤的位置和形变数据；

S2：在勾画肿瘤的同时，通过4D影像寻找并确认满足要求的标记物并对其进行勾画，同时获取标记物随身体正常生理变化的第一呼吸曲线，获取不同呼吸相位和呼吸深浅时标记物的位置和形变数据；

S3：通过上述任一种超声探头获取标记物的二维超声图像，得到标记物实时的位置移动和姿态变化；

S4：根据标记物的第一呼吸曲线和肿瘤的第二呼吸曲线，在在不同的呼吸相位和呼吸深浅条件下，实现标记物位置移动和姿态变化与肿瘤位置变化和形态变化之间的相互关系，获得完整的匹配模型及模型参数；

S5：如图3(b)所示，放疗中，通过上述超声探头获取标记物的二维超声图像，计算机通过映射模型将二维超声图像中的标记点位置信息实时转换成标记物的三维信息，实现标记物的定位跟踪，同时生成标记物的第三呼吸曲线；

S6：将S5得到的第三呼吸曲线和S2中的第一呼吸曲线进行生理状态确认，再通过S4中的匹配模型得到肿瘤的位置和形变；

S7：将S6得到的肿瘤位置及形状信息发送给放疗控制设备，控制光栅进行调整，从而可根据肿瘤精准的实时位置和形变进行光栅的动态调整。

其中，S3包括以下步骤：

S3.1：利用上述超声探头在患者的体表移动，并实时二维成像，确认标记物的位置；

S3.2：将超声探头的中心对准标记物位移的轨迹中心，且超声探头所在位置能够获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像；

S3.3：将超声探头固定在患者体表的相应位置；

S3.4：将超声探头获得的所有标记点位置信息结合S2中勾画的标记物3D形态，获得所有标记点位置与标记物3D形态实现完全映射的映射模型及模型参数。

进一步，在S1和S2中，肿瘤和标记物的勾画可以有不同的方式，或勾画出肿瘤边界，或勾画位置及形状信息；

为了更精准地进行标记物和肿瘤的呼吸曲线匹配，如图4(a)所示，在S4中，引入体表光学追踪的手段或其他辅助方式，以消除患者在治疗过程中因肢体位置和形态的变化产生的误差，优化匹配模型。

为了更精准地获得肿瘤的位移和形变，如图4(b)所示，在S6中，引入体表光学追踪的手段或其他辅助方式修正因肢体位置和形态的变化导致超声探头位置变化引起的误差，以及修正因肢体位置和形态的变化导致标记物与肿瘤之间匹配模型的相关参数，提高治疗精度。

为了更好的体现本发明的创新性，下面介绍现有的一些肿瘤定位追踪方法的技术方案及其存在的一些问题。

第一，ELEKTA公司的CLARITY超声设备，通过超声影像获取前列腺的三维图像。但是该超声设备只用于前列腺肿瘤的治疗，无法提供其他位置的肿瘤信息，不能用于动态的肿瘤靶区实时追踪。另外，在超声探头上安装有红外定位装置，成本高，临床普及困难。

与上述技术相比，本发明可动态追踪体内大多数种类的肿瘤。

第二，申请号为CN201910258157.7，公开一种基于超声影像的肝脏放疗目标定位技术，只应用于对肝部的肿瘤实时追踪，而非胸部肿瘤，应用面窄，只能追踪呼吸相位而无法识别呼吸深浅。此外，超声探头与治疗射线距离太近相互影响，且超声探头上安装加速度传感器或陀螺仪等装置结构复杂、成本高，可实施性差。

与上述技术相比，本发明可动态追踪体内大多数种类的肿瘤，超声探头追踪的实时性更好，且具备呼吸相位和呼吸深浅双重追踪，通过追踪标记物的方式不妨碍肿瘤位置的放射治疗，操作简单，可实施性强。

第三，Accuray公司CyberKnife通过实时追踪肺部金标实现肺部肿瘤放疗。但它是借助体表的呼吸运动建立呼吸运动模型，并用两个X-RAY设备进行相位确认辅助，对肺部肿瘤上的金标进行追踪，是一种有创的、有辐射的追踪方案，不适宜推广。

与上述技术相比，本发明无创、无辐射，安全性更好。

第四，Varian公司利用RPM(RealTimePositionManagement)技术，获取人体4DCT(Four-DimensionalComputedTomography)数据。Varian RPM，在人体胸部表面放置标记块，通过摄像机采集标记物随呼吸运动信息，生成4DCT，动态跟踪肺部肿瘤。但是，该技术成本高，操作难度大，且体表信息对肿瘤追踪的准确性存在较大误差。

与上述技术相比，本发明超声成像的准确性远高于体表信息成像，本发明定位和追踪的精度高。

第五，VisionRT公司SGRT(SurfaceGuidedRadiationTherapy)技术通过使用3个摄像头获取病人的体表信息。VisionRT，通过3台3D立体摄像机，获取病人体表信息，从而动态引导放疗，该技术成本较高，且体表信息对肿瘤追踪的准确性存在较大误差。

与上述技术相比，超声成像的准确性远高于体表信息成像，本发明定位和追踪的精度高。

第六，申请号为CN202110195438.X，公开一种超声加腹压板的方式追踪肿瘤，通过迫使患者进入浅呼吸状态减小了腹部器官或肿瘤运动幅度和变形程度，但仍无法实现准确的肿瘤追踪。

与上述技术相比，本发明通过超声定位和追踪，精度高，对病人更友好。

本发明公开一种超声探头、三维成像方法及装置、放疗定位追踪方法，利用双一维超声探头仅需二维图像的成像时间实现标记物的三维成像，实现对标记物高实时性的动态追踪；再通过拟合的模型对标记物的位置和姿态实时动态变化计算出肿瘤实时的位置和形变，实现放疗过程中对肿瘤的精准定位。

与目前现有的肿瘤定位追踪的技术相比，本发明通过双一维超声探头用二维成像的时间实现了肿瘤标记物的三维成像方法，实现了对肿瘤更快的定位、追踪。在此方法基础上实现的放疗定位追踪方法，能够更安全地实时获取不同身体状态下肿瘤靶区位置和形变，实现了对肿瘤更准的定位、追踪，减少对危机器官的伤害，提升放疗效果。例如：在针对呼吸造成肿瘤动态变化的一实施例中，不仅实现了对呼吸相位的追踪，还实现了对呼吸深浅程度的追踪。

本方法同时具备操作简单，灵活性强的特点，可根据不同肿瘤的特点做相应的方案调整。本方法不限制病人在治疗过程中对身体的可以控制，没有额外增加辐射剂量，对对治疗中的病人更友好，具备巨大的临床优势。此外，由于超声设备价格低廉，易于临床普及。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.超声探头，其特征在于，包括：至少两组线性换能器相控阵列，每组线性换能器相控阵列包括多个线性排列的阵元；

每组线性换能器相控阵列均能够获取其正下方标记物标记点切面的二维超声图像。

2.根据权利要求1所述的超声探头，其特征在于，所有所述线性换能器相控阵列分布在一个同一平面内，且互不重合。

3.三维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：采集标记物的3D形态模型；

A2：利用如权利要求1或2所述的超声探头获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像；

A3：将不同时刻超声探头获得二维超声图像中标记物的标记点位置形态信息与A1获得的标记物的3D形态模型通过匹配模型，进行多次匹配；

根据匹配误差，调整匹配模型的模型参数；

当匹配误差小于阈值，获得最终匹配模型和对应模型参数；

A4：将超声探头获取的标记物的实时二维超声图像经过A3得到的最终匹配模型进行处理，生成标记物的实时三维影像。

4.根据权利要求3所述的三维成像方法，其特征在于，A2中，利用超声探头获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像，且所有标记点不在同一直线上。

5.根据权利要求4所述的三维成像方法，其特征在于，A2具体包括以下步骤：

A2.1：利用超声探头在患者的体表移动，并实时二维成像，确认标记物的位置；

A2.2：将超声探头的中心对准标记物位移的轨迹中心，且超声探头所在位置能够获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像；

A2.3：将超声探头固定在患者体表的相应位置。

6.三维成像装置，其特征在于，包括：

如权利要求1或2所述的超声探头，所述超声探头用于获取标记物多个不同位置标记点切面的二维超声图像；

3D形态模型采集模块，所述3D形态模型采集模块用于采集标记物的3D形态模型；

匹配模块，所述匹配模块用于将不同时刻超声探头获得二维超声图像中标记物的标记点位置形态信息与所述3D形态模型采集模块获得的标记物的3D形态模型通过匹配模型，进行多次匹配；

根据匹配误差，调整匹配模型的模型参数；

当匹配误差小于阈值，获得最终匹配模型和对应模型参数；

三维影像生成模块，所述三维影像生成模块用于将超声探头获取的标记物的实时二维超声图像经过所述匹配模块得到的最终匹配模型进行处理，生成标记物的实时三维影像。

7.根据权利要求6所述的三维成像装置，其特征在于，所述超声探头用于获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像，且所有标记点不在同一直线上。

8.放疗定位追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：放疗前，采集肿瘤及周边组织的4D影像，根据4D影像进行肿瘤的勾画，同时获取肿瘤随身体正常生理变化的第二动态曲线，获取不同生理状态下肿瘤的位置和形变数据；

S2：在勾画肿瘤的同时，通过4D影像寻找并确认满足要求的标记物并对其进行勾画，同时获取标记物随身体正常生理变化的第一动态曲线，获取不同生理状态下标记物的位置和形变数据；

S3：通过如权利要求1或2所述的超声探头获取标记物的二维超声图像，得到标记物实时的位置移动和姿态变化；

S4：根据标记物的第一动态曲线和肿瘤的第二动态曲线，在不同的正常生理变化条件下，实现标记物位置移动和姿态变化与肿瘤位置变化和形态变化之间的相互关系，获得完整的匹配模型及模型参数；

S5：放疗中，通过如权利要求1或2所述的超声探头获取标记物的二维超声图像，计算机通过映射模型将二维超声图像中的标记点位置信息实时转换成标记物的三维信息，实现标记物的定位跟踪，同时生成标记物的第三动态曲线；

S6：将S5得到的第三动态曲线和S2中的第一动态曲线进行生理状态确认，再通过S4中的匹配模型得到肿瘤的位置和形变；

S7：将S6得到的肿瘤位置及形状信息发送给放疗控制设备，控制光栅进行调整。

9.根据权利要求8所述的放疗定位追踪方法，其特征在于，S3包括以下步骤：

S3.1：利用权利要求1或2所述的超声探头在患者的体表移动，并实时二维成像，确认标记物的位置；

S3.2：将超声探头的中心对准标记物位移的轨迹中心，且超声探头所在位置能够获取标记物至少三个不同位置标记点切面的二维超声图像；

S3.3：将超声探头固定在患者体表的相应位置；

S3.4：将超声探头获得的所有标记点位置信息结合S2中勾画的标记物3D形态，获得所有标记点位置与标记物3D形态实现完全映射的映射模型及模型参数。

10.根据权利要求8所述的放疗定位追踪方法，其特征在于，在S4和/或S6中，引入体表光学追踪方法进一步获取肿瘤的位置和形变。