具有自动图像呈现的超声成像系统技术方案

本发明专利技术涉及具有自动图像呈现的超声成像系统。一种超声成像系统，包括具有第一跟踪元件的介入性医疗设备，其中第一跟踪元件基于EM定位器场生成尖端位置数据。超声探头具有超声换能器机构和第二跟踪元件。超声换能器机构具有有源超声换能器阵列，有源超声换能器阵列在三维成像体积内多个离散成像位置中的任何一个位置处生成二维超声切片数据。第二跟踪元件基于EM定位器场生成探头位置数据。处理器电路被配置为执行生成用于显示的超声图像的程序指令，并且被配置为基于尖端位置数据和探头位置数据生成定位信号，以动态地定位有源超声换能器阵列，使得二维超声切片数据包括介入性医疗设备的远侧尖端。

【技术实现步骤摘要】
具有自动图像呈现的超声成像系统本申请是申请日为2015年11月13日、申请号为201580062539.2、专利技术名称为“具有自动图像呈现的超声成像系统”的专利技术专利申请的分案申请。对相关申请的交叉引用本申请要求于2015年2月27日提交的国际专利申请序列No.PCT/US2015/018068以及于2014年11月18日提交的美国临时专利申请序列No.62/081,275和于2014年11月18日提交的美国临时专利申请序列No.62/081,530的优先权，每个申请的全部内容都通过引用并入本文。
本专利技术涉及超声成像系统，并且更具体而言涉及有助于超声探头定位的超声成像系统。
技术介绍
正确定位超声探头使得产生诊断相关的图像是常常仅在训练和一贯的超声使用之后获得的技能。变得精通超声成像所必需的这个初始“训练期”可能是非超声检查医师目前对超声波利用不足的影响因素。本领域中需要的是超声成像系统，如在本专利技术中，该超声成像系统经由超声探头的系统辅助定位来协助对超声成像没经验的人成功获取图像，使得可以显示超声探头下(即，在成像视图中)感兴趣的位置的图像。
技术实现思路
本专利技术提供了一种辅助图像获取和超声探头定位的超声成像系统，使得可以显示超声探头下(即，在成像视图中)感兴趣的位置的图像。例如，该超声成像系统辅助超声探头的定位，使得包含医疗设备和/或周围区域的具体图像可以自动呈现给用户。该系统还可以被用来创建底层结构的三维(3D)图像，这可以传达关于底层解剖结构的状态的附加信息。这可以辅助执行外周动脉疾病(PAD)或其它介入性手术。本专利技术的一种形式针对包括被配置为生成EM定位器场的电磁(EM)场发生器的超声成像系统。介入性医疗设备由具有远侧尖端和从远侧尖端向近侧延伸的远端部分的细长主体定义。介入性医疗设备具有安装在介入性医疗设备的远端部分的第一跟踪元件。第一跟踪元件被配置为基于EM定位器场来生成尖端位置数据。超声探头具有探头外壳、超声换能器机构和第二跟踪元件。探头外壳具有手柄部分和头部部分。超声换能器机构和第二跟踪元件安装到探头外壳。超声换能器机构具有有源超声换能器阵列，该阵列被配置为在与头部部分相关联的三维成像体积内的多个离散成像位置中的任何一个位置处生成二维超声切片数据。第二跟踪元件被配置为基于EM定位器场来生成探头位置数据。显示屏幕被配置为显示超声图像。处理器电路通信耦合到第一跟踪元件、第二跟踪元件、超声换能器机构和显示屏幕。处理器电路被配置为执行程序指令，该程序指令处理二维超声切片数据，以生成用于在显示屏幕显示的超声图像。而且，处理器电路被配置为基于尖端位置数据和探头位置数据生成定位信号，以在多个离散成像位置中期望的成像位置处动态地定位有源超声换能器阵列，使得二维超声切片数据包括至少介入性医疗设备的远侧尖端，只要介入性医疗设备的远侧尖端的位置保持在三维成像体积中即可。本专利技术的另一个版本在于适于用在这种系统中的电磁场发生器、适于用在这种系统中的介入性医疗设备、适于用在这种系统中的超声探头、适于用在这种系统中的显示屏幕，以及适于用在这种系统中的处理器电路。本专利技术的替代版本在于包括前一句中所述的任何对象的组合的系统。本专利技术的另一种形式针对操作超声成像系统的方法，包括获取与介入性医疗设备相关联的第一跟踪元件的位置；获取与超声探头相关联的第二跟踪元件的位置；基于第二跟踪元件的位置确定超声探头的超声成像平面位置；确定介入性医疗设备的第一跟踪元件的位置与超声平面位置之间的偏移距离；以及驱动超声换能器机构，以在确定的会聚点处(如由偏移距离定义的)定位超声探头的有源超声换能器阵列。根据本专利技术的另一方面，运动指示器位于超声探头和显示屏幕中的至少一个上。处理器电路可操作地耦合到运动指示器，其中，如果介入性医疗设备的远侧尖端目前位于三维成像体积之外，则在运动指示器处生成视觉提示，以提示用户在特定方向上将超声探头的头部部分移动到一般位置，使得介入性医疗设备的远侧尖端位于三维成像体积中。根据本专利技术的另一方面，第三跟踪元件附连到患者，其中，当第三跟踪元件被EM场发生器激励时，第三跟踪元件生成六轴患者位置数据，该六轴患者位置数据被供给处理器电路。处理器电路处理六轴患者位置数据，并将用于由有源超声换能器阵列捕获的图像的位置信息指派给从第三跟踪元件引用的3D体积内的已知位置。根据本专利技术的另一方面，超声成像系统具有三维成像模式，其中，通过将超声探头保持在感兴趣区域上方的固定位置，扫描信号被供给超声换能器机构，以在位于换能器阵列下方的可能成像体积的至少一部分上方扫描有源超声换能器阵列。在扫描期间，有源换能器阵列被重复地致动，以生成多个顺序的二维超声数据切片，这些切片被组合，以形成从其生成三维超声图像的三维超声体积数据。根据本专利技术的另一方面，有源超声换能器阵列被操作，以生成包括描述三维体积内的扫描位置的元数据的超声图像数据的多个集合。超声图像数据的多个集合被相加，以生成复合超声图像数据。根据本专利技术的另一方面，在三维超声体积数据中定义期望的图像平面。生成对应于期望的图像平面的至少一个合成的扫描平面。根据本专利技术的另一方面，从从三维超声体积数据获取的一系列二维B扫描超声图像切片中生成第一二维超声图像切片。第一二维超声图像切片包括感兴趣的特定区域。第一二维超声图像切片位于第一成像平面中，该第一成像平面与一系列二维超声图像切片的原生B扫描成像平面不同。至少一个切片选择滑块提供从第一二维超声图像切片开始的顺序平行变化，以手动选择平行于第一二维超声图像的第二二维超声图像切片，其中第二二维超声图像切片位于第一二维超声图像切片的任一侧上。根据本专利技术的另一方面，调节在显示屏幕上显示的超声图像的朝向，使得所获取的超声图像数据的垂直顶部总是在显示屏幕上相对于患者的位置被渲染为“向上”，并且不管超声探头相对于患者的实际朝向如何。本专利技术的另一方面针对操作超声成像系统的方法，包括获取与介入性医疗设备相关联的第一跟踪元件的位置；获取与超声探头相关联的第二跟踪元件的位置；基于第二跟踪元件的位置确定超声探头的超声成像平面位置；确定介入性医疗设备的第一跟踪元件的位置与超声平面位置之间的偏移距离；以及使用该偏移距离来近实时地动态控制超声成像系统的至少一个超声成像设置。如本文所使用的，术语“近实时”是指由处理系统的数据获取和处理速度限制的实时。至少一个超声成像设置可以包括超声聚焦，使得侧向分辨率在包含介入性医疗设备的深度处被优化。而且，至少一个超声成像设置可以包括深度设置，使得成像深度被自动调节，以匹配介入性医疗设备的深度。而且，至少一个超声成像设置可以包括缩放，其中成像窗口可以被“缩放”，使得感兴趣区域的更大视图被自动地显示给用户。本专利技术的另一方面针对生成3D超声图像并提供介入性医疗设备对准模式的方法，包括获取对应于3D检测体积中超声探头的3D成像体积的3D体积数据集；获取超声探头相对于该3D检测体积的位置；获取介入性医疗设备相对于该3D检测体积的位置；确定介入性医疗设备相对于超声探头的3D成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声探头，包括：/n壳体，具有上表面、下表面和下表面中的扫描孔；/n包含在壳体内的第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列，第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列被配置在超声探头的壳体下方在向下方向上扫描穿过扫描孔，第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列的方向为第一方向，第二一维超声换能器阵列与第一一维超声换能器阵列平行布置；/n包含在壳体内的第一机电驱动装置，第一机电驱动装置被配置为在垂直于第一方向的第一横向方向上移动第一一维超声换能器阵列，以定义第一扫描模式；/n包含在壳体内的第二机电驱动装置，第二机电驱动装置被配置为在垂直于第一方向的第二横向方向上移动第二一维超声换能器阵列，以定义第二扫描模式；以及/n电耦接至第一机电驱动装置和第二机电驱动装置的电子控制电路，电子控制电路被配置为向第一机电驱动装置和第二机电驱动装置中的每一个提供第一控制信号，以生成第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列的第一复合扫描模式，作为第一扫描模式和第二扫描模式的组合。/n

【技术特征摘要】
20141118 US 62/081,275;20141118 US 62/081,530;20151.一种超声探头，包括：
壳体，具有上表面、下表面和下表面中的扫描孔；
包含在壳体内的第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列，第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列被配置在超声探头的壳体下方在向下方向上扫描穿过扫描孔，第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列的方向为第一方向，第二一维超声换能器阵列与第一一维超声换能器阵列平行布置；
包含在壳体内的第一机电驱动装置，第一机电驱动装置被配置为在垂直于第一方向的第一横向方向上移动第一一维超声换能器阵列，以定义第一扫描模式；
包含在壳体内的第二机电驱动装置，第二机电驱动装置被配置为在垂直于第一方向的第二横向方向上移动第二一维超声换能器阵列，以定义第二扫描模式；以及
电耦接至第一机电驱动装置和第二机电驱动装置的电子控制电路，电子控制电路被配置为向第一机电驱动装置和第二机电驱动装置中的每一个提供第一控制信号，以生成第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列的第一复合扫描模式，作为第一扫描模式和第二扫描模式的组合。


2.根据权利要求1所述的超声探头，其中，第一复合扫描模式具有第一复合扫描区域，在其中第一一维超声换能器阵列和第二一维超声换能器阵列产生第一三维超声数据集。


3.根据权利要求2所述的超声探头，其中，电子控制电路被配置为在第一三维超声数据集内选择所需的二维切片位置。


4.根据权利要求3所述的超声探头...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·卡克斯，M·A·兰德尔，郑鹏，S·J·雷多仲斯基，D·M·阿狄森，B·A·马修斯，J·L·阿狄森，
申请(专利权)人：C·R·巴德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US