專利名稱：超聲成像的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本公開涉及用于顯示沿器械的縱軸定義的平面的圖像的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)超聲成像系統(tǒng)包括用于傳送超聲波束并且接收來自被研究對(duì)象的反射束的超聲換能器元件的陣列。通過選擇施加電壓的時(shí)間延遲(或相位)和幅度，單獨(dú)換能器元件可控制成產(chǎn)生超聲波，它們組合以形成凈超聲波，凈超聲波沿優(yōu)選向量方向傳播并被聚焦在沿波束的選擇的點(diǎn)處。常規(guī)超聲成像系統(tǒng)還可使用其它聚焦策略。例如，超聲成像系統(tǒng)可控制換能器元件以發(fā)射平面波?？墒褂枚啻渭ぐl(fā)以獲取表示相同解剖信息的數(shù)據(jù)。每次激發(fā)的波束形成參數(shù)可以有所不同，以便提供最大焦點(diǎn)的變化，或者例如通過傳送連續(xù)波束來改變每次激發(fā)的接收數(shù)據(jù)的內(nèi)容，其中連續(xù)波束中各波束的焦點(diǎn)相對(duì)前ー個(gè)波束的焦點(diǎn)移位。通過改變施加的脈沖的時(shí)間延遲(或相位)，可移動(dòng)具有其焦點(diǎn)的波束以掃描對(duì)象。當(dāng)換能器陣列用于接收反射的聲能吋，相同原理適用。對(duì)在接收元件處產(chǎn)生的電壓求和，以使得凈信號(hào)指示從對(duì)象中的單個(gè)焦點(diǎn)反射的超聲波。如同傳輸模式一祥，通過將分離的延遲和增益賦予來自各接收元件的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)超聲能量的這種聚焦接收。對(duì)于接收波束形成，這以動(dòng)態(tài)方式完成，以便為所討論的深度范圍適當(dāng)聚焦。常規(guī)超聲系統(tǒng)可用于幫助在患者體內(nèi)引導(dǎo)諸如活檢針的器械。根據(jù)ー種類型的常規(guī)系統(tǒng)，可以固定朝向?qū)⑨槍?dǎo)安裝到超聲探頭。該固定朝向允許超聲探頭獲取包含針的區(qū)域或體積的超聲數(shù)據(jù)。然后，操作員可使用圖像以將針引導(dǎo)到所需的解剖區(qū)域。但是，這種常規(guī)技術(shù)存在若干限制。首先也是最重要的，由于超聲探頭和針導(dǎo)處于固定朝向，因此沒有給予操作員優(yōu)化圖像或針導(dǎo)放置的靈活性。例如，可能有超聲不透明材料(例如，骨骼)阻擋患者的目標(biāo)結(jié)構(gòu)。這些超聲不透明材料可使得難以或無法獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)的清晰圖像和將超聲探頭/針導(dǎo)定位于安全獲得目標(biāo)區(qū)域的活檢的位置中。根據(jù)另ー種類型的常規(guī)系統(tǒng)，可通過跟蹤裝置(例如，電磁傳感器)跟蹤針導(dǎo)和或超聲探頭的位置。常規(guī)系統(tǒng)通常將針導(dǎo)和超聲探頭的實(shí)時(shí)位置記錄到先前獲取的三維(以下稱作3D)圖像數(shù)據(jù)中。例如，針導(dǎo)和超聲探頭的實(shí)時(shí)位置可記錄到CT圖像中。然后，常規(guī)系統(tǒng)可使用軟件投影向量，在先前獲取的3D圖像上顯示活檢針的路徑。雖然這種技術(shù)允許操作員獨(dú)立于超聲探頭地定位針導(dǎo)，但由于操作員是依靠先前獲取的數(shù)據(jù)來定位針導(dǎo)， 可能會(huì)出現(xiàn)問題。例如，自獲取3D圖像后，患者可能以不同方式定位和/或患者的解剖可能改變了其相對(duì)朝向。由于這些和其它原因，需要用于引導(dǎo)器械(例如，針導(dǎo))的改進(jìn)的超聲成像系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本文處理上述缺陷、缺點(diǎn)和問題，通過閱讀和理解以下說明書將會(huì)理解本文。
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在一實(shí)施例中，超聲成像系統(tǒng)包括超聲探頭、附連到超聲探頭的第一傳感器、附連到器械的第二傳感器、顯示裝置以及與超聲探頭、第一傳感器及第ニ傳感器電通信的處理器。處理器配置成從第一傳感器接收第一數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括超聲探頭的位置和朝向信息。 處理器配置成從第二傳感器接收第二數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)包括器械的位置和朝向信息。處理器配置成控制超聲探頭以獲取超聲數(shù)據(jù)，超聲數(shù)據(jù)包括沿器械的縱軸定義的平面的數(shù)據(jù)。處理器配置成在獲取超聲數(shù)據(jù)時(shí)使用第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)。處理器配置成基于超聲數(shù)據(jù)生成平面的圖像并在顯示裝置上顯示平面的圖像。在另ー個(gè)實(shí)施例中，超聲成像方法包括獲取第一數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括超聲探頭的位置和朝向信息。該方法包括獲取第二數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)包括器械的位置和朝向信息。該方法包括使用第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)、通過超聲探頭獲取超聲數(shù)據(jù)，超聲數(shù)據(jù)包括沿器械的縱軸定義的平面的數(shù)據(jù)。該方法包括基于超聲數(shù)據(jù)生成平面的圖像。該方法包括顯示圖像。 該方法還包括使用圖像來定位器械。在另ー個(gè)實(shí)施例中，超聲成像方法包括跟蹤超聲探頭的位置和朝向。該方法包括在移動(dòng)器械時(shí)跟蹤器械的位置和朝向。該方法包括獲取沿器械的縱軸定義的平面的超聲數(shù)據(jù)，其中平面的位置基于超聲探頭的位置和朝向以及器械的位置和朝向來確定。該方法包括基于超聲數(shù)據(jù)生成平面的多個(gè)圖像并將平面的多個(gè)圖像顯示為動(dòng)態(tài)圖像的一部分。通過附圖及其詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)清楚地知道本發(fā)明的多種其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)一實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的示意表示；圖2是根據(jù)一實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的示意表示；圖3是根據(jù)一實(shí)施例的活檢針和傳感器組件在局部分解圖中的示意表示；圖4是根據(jù)一實(shí)施例的活檢針和傳感器組件在完全裝配圖中的示意表示；圖5是根據(jù)一實(shí)施例的超聲探頭和傳感器的詳細(xì)透視圖的示意表示；圖6是根據(jù)一實(shí)施例的方法的流程圖；以及圖7是沿器械的縱軸定義的平面的示意表示。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，參考了構(gòu)成其一部分的附圖，并且附圖中通過圖示的方式示出可實(shí)踐的具體實(shí)施例。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行充分描述，以便使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`實(shí)施例，并且要理解，可利用其它實(shí)施例，并可進(jìn)行邏輯、機(jī)械、電的和其它變更，而沒有背離實(shí)施例的范圍。因此，以下詳細(xì)描述不是要理解為限制本發(fā)明的范圍。圖1是根據(jù)一實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)100的示意圖。超聲成像系統(tǒng)100包括驅(qū)動(dòng)超聲探頭106內(nèi)的換能器元件(未示出)將脈沖超聲信號(hào)發(fā)射到人體內(nèi)(未示出)的傳送波束形成器101和傳送器102?？墒褂枚喾N幾何形狀的超聲探頭和換能器元件。脈沖超聲信號(hào)從身體的結(jié)構(gòu)(例如，血細(xì)胞或肌肉組織)中后向散射，以便產(chǎn)生返回到換能器元件的回波?；夭ㄓ沙曁筋^106中的換能器元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或超聲數(shù)據(jù)，并且電信號(hào)由接收器108接收。根據(jù)其它實(shí)施例，超聲探頭106可包含電子電路以完成傳送和/或接收波束形成的全部或部分。例如，根據(jù)其它實(shí)施例，傳送波束形成器101、傳送器102、接收器108及接收波束形成器110中的全部或部分可安置在超聲探頭106內(nèi)。本公開中使用的術(shù)語“掃描”還可表示通過傳送和接收超聲信號(hào)的過程獲取超聲數(shù)據(jù)。對(duì)本公開來說，術(shù)語“超聲數(shù)據(jù)”可包括由超聲系統(tǒng)獲取和/或處理的數(shù)據(jù)。另外，本公開中可使用術(shù)語“數(shù)據(jù)”來表示一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)集。表示所接收回波的電信號(hào)經(jīng)過輸出超聲數(shù)據(jù)的接收波束形成器110。 用戶接ロ 115可用于控制超聲成像系統(tǒng)100的操作，包括控制患者數(shù)據(jù)的輸入、改變掃描或顯示參數(shù)等等。超聲成像系統(tǒng)100還包括與超聲探頭106電通信的處理器116。處理器116可控制傳送波束形成器101和傳送器102，并因此控制由超聲探頭106內(nèi)的換能器元件發(fā)射的超聲信號(hào)。處理器116還可將超聲數(shù)據(jù)處理到圖像中以便在顯示裝置118上顯示。根據(jù)ー實(shí)施例，處理器116還可包含解調(diào)RF超聲數(shù)據(jù)并生成原始超聲數(shù)據(jù)的復(fù)解調(diào)器(未示出)。 處理器116可適合于按照超聲數(shù)據(jù)上的多個(gè)可選擇超聲形態(tài)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理操作。可當(dāng)接收到回波信號(hào)時(shí)在掃描會(huì)話期間實(shí)時(shí)處理超聲數(shù)據(jù)。對(duì)本公開來說，術(shù)語“實(shí)時(shí)”定義成包括沒有任何特意延遲而執(zhí)行的過程。作為補(bǔ)充或替代，超聲數(shù)據(jù)可在掃描會(huì)話期間臨時(shí)存儲(chǔ)在緩沖器(未示出)中，并在即時(shí)或離線操作中以低于實(shí)時(shí)的方式來處理。本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括多個(gè)處理器(未示出)以應(yīng)對(duì)處理任務(wù)。例如，第一處理器可用于對(duì) RF信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和抽選，而第二處理器可用于在顯示圖像之前進(jìn)ー步處理數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)理解， 其它實(shí)施例可使用處理器的不同布置以應(yīng)對(duì)上述處理任務(wù)。超聲成像系統(tǒng)100可按照例如IOHz至30Hz的幀速率連續(xù)獲取超聲數(shù)據(jù)。從超聲數(shù)據(jù)生成的圖像可按照相似幀速率刷新。其它實(shí)施例可按照不同速率來獲取和顯示超聲數(shù)據(jù)。例如，一些實(shí)施例可按照低于IOHz或高于30Hz的幀速率來獲取超聲數(shù)據(jù)，取決于被掃描區(qū)域或體積的大小和預(yù)計(jì)應(yīng)用。可包含存儲(chǔ)器(未示出)用于存儲(chǔ)所獲取超聲數(shù)據(jù)的已處理幀。在一實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可具有足夠容量來存儲(chǔ)至少數(shù)秒的超聲數(shù)據(jù)幀。超聲數(shù)據(jù)幀以便于按照其獲取順序或時(shí)間對(duì)其進(jìn)行檢索的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器可包括任何已知的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)?？蛇x地，本發(fā)明的實(shí)施例可利用對(duì)比劑來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用包含微泡的超聲對(duì)比劑吋， 對(duì)比成像生成體內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)和血流的增強(qiáng)圖像。在使用對(duì)比劑的同時(shí)獲取超聲數(shù)據(jù)之后，圖像分析包括分離諧波分量和線性分量，增強(qiáng)諧波分量，以及通過利用增強(qiáng)諧波分量來生成超聲圖像。諧波分量與接收信號(hào)的分離使用適當(dāng)濾波器來執(zhí)行。對(duì)比劑用于超聲成像是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的，因此不作更詳細(xì)描述。在本發(fā)明的多種實(shí)施例中，超聲數(shù)據(jù)可由不同的模式相關(guān)模塊(例如B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、頻譜多普勒、TVI、應(yīng)變、應(yīng)變速率等)來處理，以便形成圖像幀的2D或3D數(shù)據(jù)集等。例如，一個(gè)或多個(gè)模塊可生成B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、頻譜多普勒、TVI、應(yīng)變、應(yīng)變速率及其組合等。存儲(chǔ)圖像波束和/或幀，并且可記錄指示在存儲(chǔ)器中獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間的定時(shí)信息。模塊可包括，例如，執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換操作以將圖像幀從坐標(biāo)波束空間轉(zhuǎn)換成顯示空間坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換模塊。可提供視頻處理器模塊，它從存儲(chǔ)器讀取圖像幀，并且在對(duì)患者執(zhí)行程序時(shí)實(shí)時(shí)顯示圖像幀。視頻處理器模塊可將圖像幀存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器中，圖像從其中讀取和顯示。根據(jù)ー實(shí)施例，超聲成像系統(tǒng)100還包括場(chǎng)發(fā)生器120。場(chǎng)發(fā)生器120可包含適合流通電流以生成電磁場(chǎng)的一組或多組線圏。超聲成像系統(tǒng)100還包括附連到超聲探頭106 的第一傳感器122和附連到活檢針126的第二傳感器124。根據(jù)其它實(shí)施例，第二傳感器 124可附連到活檢針之外的器械。處理器116與第一傳感器122和第二傳感器IM進(jìn)行電通信。第一傳感器122和第二傳感器IM可各包含電磁傳感器。根據(jù)ー實(shí)施例，第一傳感器122和第二傳感器IM各包含互相垂直安置的三組線圈。例如，第一組線圈可沿χ軸安置，第二組線圈可沿y軸安置，而第三組線圈可沿ζ軸安置。由來自場(chǎng)發(fā)生器120的電磁場(chǎng)感應(yīng)不同的電流到三個(gè)垂直線圈中的每ー個(gè)。通過檢測(cè)每個(gè)線圈感應(yīng)的電流，可確定第一傳感器122和第二傳感器124的位置和朝向信息。根據(jù)成像系統(tǒng)100所示的實(shí)施例，第一傳感器122附連到超聲探頭106。處理器116能夠基于來自第一傳感器122的數(shù)據(jù)確定超聲探頭106的位置和朝向。同樣，處理器116因而能夠基于從第二傳感器IM接收的數(shù)據(jù)確定活檢針126的位置和朝向。使用場(chǎng)發(fā)生器和電磁傳感器跟蹤在電磁場(chǎng)內(nèi)的電磁傳感器的位置和朝向是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的，因此不作更詳細(xì)描述。雖然圖1的實(shí)施例使用場(chǎng)發(fā)生器和電磁傳感器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它實(shí)施例可使用其它方法獲取超聲探頭和器械的位置和朝向信息。例如，實(shí)施例可使用光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，包括其中多個(gè)發(fā)光 ニ極管(LED)或反射器被附連到超聲探頭和器械兩者的系統(tǒng)，并且通過三角測(cè)量或其它方法使用相機(jī)系統(tǒng)確定LED或反射器的位置。圖2是根據(jù)ー實(shí)施例的圖1的超聲成像系統(tǒng)100的示意表示。為了簡(jiǎn)潔起見，共同的參考標(biāo)號(hào)將用于標(biāo)識(shí)圖1和圖2中的相同部件。另外，先前針對(duì)圖1所述的部件可能不會(huì)針對(duì)圖2作詳細(xì)描述。參照?qǐng)D2，處理器116安置在推車式超聲成像系統(tǒng)119中。第一傳感器122附連到超聲探頭106。第二傳感器124附連到活檢針126。活檢針126的縱軸127以虛線表示。 根據(jù)ー實(shí)施例，縱軸127可沿活檢針1 定向。換言之，縱軸127可指示活檢針1 從指定朝向的插入路徑。超聲探頭106可包含能夠獲取三維超聲數(shù)據(jù)的超聲探頭。超聲探頭106 可能能夠獲取可能獲取體積內(nèi)的任何位置和朝向的平面的超聲數(shù)據(jù)。圖2所示的超聲探頭 106是矩陣型三維超聲探頭，帶有在高度方向和方位方向兩者中完全可操縱的元件陣列。其它實(shí)施例可使用其它類型的超聲探頭，例如具有通過弧形掃描以收集沿不同向量的超聲數(shù)據(jù)的ー排或多排元件的機(jī)械掃描超聲探頭。顯示裝置118可以是平板IXD屏幕。圖2示出根據(jù)ー實(shí)施例的、分為四個(gè)部分的顯示裝置118 第一部分130、第二部分132、第三部分1；34和第四部分136。顯示器118上顯示的部分的大小、朝向和數(shù)量可以是用戶可配置的。其它實(shí)施例可使用不像顯示裝置118 一祥分部分的顯示裝置。例如，其它實(shí)施例可使用分為不同數(shù)量的部分的顯示裝置和/或各部分可按照不同方式配置。關(guān)于在根據(jù)ー實(shí)施例的顯示裝置118的四個(gè)部分上顯示的圖像類型的額外信息將在下文中詳細(xì)描述。根據(jù)ー實(shí)施例，示出場(chǎng)發(fā)生器120附加在推車1 上。圖3是根據(jù)ー實(shí)施例的圖1和2的活檢針1 與傳感器組件156在局部分解圖中的不思表不。圖4是根據(jù)ー實(shí)施例的圖3的活檢針1 和傳感器組件156在完全裝配圖中的示
思表不。參照?qǐng)D3和圖4，活檢針1 包括護(hù)套152和探針154。護(hù)套可以是16量具管(gauge tube)。探針1 可以是尺寸適合護(hù)套152的內(nèi)徑的18量具管。傳感器組件156 包括連接到傳感器擴(kuò)充器160的第二傳感器124。第二傳感器IM可包括互相成正交角度安置的三個(gè)或更多線圈。傳感器擴(kuò)充器160可包括載運(yùn)來自電磁傳感器156的信號(hào)的三個(gè)或更多導(dǎo)線。活檢針126還包括適合將探針154固定在護(hù)套152內(nèi)的閂鎖162。閂鎖162 還適合接合傳感器組件156。活檢針126的縱軸127也以虛線示意表示?；顧z針126的護(hù)套152和探針巧4大體上均為管狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)活檢針1 如圖4中裝配時(shí)，縱軸127定義為包括穿過探針巧4和護(hù)套152中心的軸。如上所述，活檢針(例如，活檢針126)只是可使用傳感器跟蹤的器械(圖1中示出)的一個(gè)示例。其它實(shí)施例可包括從包含導(dǎo)管和消融電極的非限制性列表中選擇的器械。對(duì)于使用活檢針之外的器械的實(shí)施例，術(shù)語“縱軸”可定義為包括在器械的縱向中朝向并且大體定位于器械中央的軸。對(duì)于設(shè)計(jì)為插入患者體內(nèi)的器械，術(shù)語“縱軸”還定義為包括朝向設(shè)計(jì)器械插入患者體內(nèi)的路徑的軸。根據(jù)一實(shí)施例，第二傳感器IM可定位于距活檢針126的遠(yuǎn)端164的固定距離處， 如圖4的完全裝配活檢針1 和傳感器組件156所示。當(dāng)置于電磁場(chǎng)中時(shí)，第二傳感器124 適于通過傳感器擴(kuò)充器160轉(zhuǎn)發(fā)(rely)關(guān)于第二傳感器124的位置和朝向的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到處理器116(圖1中示出)。當(dāng)活檢針和傳感器組件156如圖4中完全裝配時(shí)，第二傳感器IM處于相對(duì)探針巧4和護(hù)套152的已知位置。因此，來自電磁傳感器124的數(shù)據(jù)還可用于確定探針I(yè)M和護(hù)套152的位置和朝向。通過計(jì)算第二傳感器IM在多個(gè)不同取樣時(shí)間的位置和朝向，處理器116可跟蹤器械(在這個(gè)案例中為活檢針126)的位置和朝向。圖5是根據(jù)一實(shí)施例的來自圖2的超聲成像系統(tǒng)100的超聲探頭106和第一傳感器122的詳細(xì)透視圖的示意表示。第一傳感器122可通過支架172附連到超聲探頭106，支架172允許第一傳感器122在超聲探頭106上輕松拆裝。根據(jù)一實(shí)施例，第一傳感器122 包括第一電磁傳感器部分174和第二電磁傳感器部分176。當(dāng)置于已知電磁場(chǎng)中時(shí)，來自電磁傳感器部分174和第二電磁傳感器部分176的信號(hào)可用于確定超聲探頭106的位置和朝向。通過在一段時(shí)間內(nèi)多次計(jì)算第一傳感器122的位置和朝向，處理器116(圖1中示出) 可跟蹤超聲探頭106的位置和朝向。圖6是根據(jù)一實(shí)施例的方法的流程圖。各個(gè)框表示根據(jù)方法200可執(zhí)行的步驟。 額外實(shí)施例可執(zhí)行不同序列中示出的步驟和/或額外實(shí)施例可包括圖2中未示出的額外步驟。方法200的技術(shù)效果是顯示沿活檢針的縱軸定義的平面的圖像和顯示穿過目標(biāo)區(qū)域的
第二平面的第二圖像。根據(jù)一示范實(shí)施例，方法200可通過超聲成像系統(tǒng)(例如，圖2所示的超聲成像系統(tǒng)100)來執(zhí)行。參照?qǐng)D2和圖6，在步驟202用戶定位活檢針1 和超聲探頭106。當(dāng)用戶嘗試獲得患者的活檢時(shí)，用戶可將超聲探頭106定位于顯示需要活檢的目標(biāo)區(qū)域的位置中。另外，用戶可通過基于其最佳猜測(cè)定位活檢針126開始，從這個(gè)位置獲得來自目標(biāo)區(qū)域的活檢。如果用戶在定位活檢針126時(shí)通過超聲探頭106主動(dòng)掃描患者，則用戶可使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)超聲圖像來幫助初始定位活檢針126。在步驟204，處理器116獲取指示超聲探頭106的位置和朝向的第一數(shù)據(jù)。在步驟 206，處理器116獲取指示活檢針1 的位置和朝向的第二數(shù)據(jù)。如上所述，第一傳感器122 附連到超聲探頭106，而第二傳感器IM附連到活檢針。處理器116可計(jì)算超聲探頭106和活檢針1 兩者在如上所述從場(chǎng)發(fā)生器120發(fā)射的已知強(qiáng)度和朝向的電磁場(chǎng)中的位置和朝向。通過比較從第一傳感器122接收的信號(hào)與從第二傳感器IM接收的信號(hào)，處理器116 還能夠計(jì)算超聲探頭106相對(duì)活檢針126的相對(duì)位置。在步驟208，處理器116控制超聲探頭106以獲取沿活檢針1 的縱軸127定義的平面的超聲數(shù)據(jù)。處理器116利用從第一傳感器122和第二傳感器IM獲取的數(shù)據(jù)來確定沿縱軸127定義的平面相對(duì)超聲探頭106的位置。下面將相對(duì)圖7來描述沿器械(例如， 活檢針)的縱軸定義的平面的示例。在步驟210，處理器116控制超聲探頭106獲取第二超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)一實(shí)施例，第二超聲數(shù)據(jù)包括穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的數(shù)據(jù)。例如，目標(biāo)區(qū)域可在開始方法200之前識(shí)別。例如，根據(jù)一實(shí)施例，用戶可在通過超聲探頭106獲取的圖像上指示目標(biāo)區(qū)域的位置。然后，處理器116能夠?qū)㈥P(guān)于屏幕上所指示目標(biāo)區(qū)域的信息與指示獲取圖像時(shí)超聲探頭106的位置和朝向的、來自第一傳感器122的第一數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。根據(jù)一實(shí)施例，用戶可在開始方法200之前識(shí)別目標(biāo)區(qū)域。因此，根據(jù)一實(shí)施例，處理器116可使用關(guān)于目標(biāo)區(qū)域的位置的先驗(yàn)信息。然后， 處理器116可在步驟210期間使用有關(guān)超聲探頭106的實(shí)時(shí)位置和朝向的反饋來控制超聲探頭106中的換能器元件，以獲取穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的第二超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)一實(shí)施例，穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面可相對(duì)沿活檢針126的縱軸127定義的平面成角度安置。然后，處理器116可基于在步驟208獲取的超聲數(shù)據(jù)在步驟212生成沿活檢針1 的縱軸127 定義的平面的圖像。在步驟214，處理器116基于在步驟210獲取的數(shù)據(jù)生成穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的圖像。在步驟216，處理器116在顯示裝置118上顯示沿活檢針126的縱軸 127定義的平面的圖像。然后，在步驟218，處理器116在顯示裝置118上顯示穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的圖像。在步驟220，處理器116確定是否需要獲取額外超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)一實(shí)施例，如果用戶繼續(xù)掃描患者，處理器116可確定需要額外超聲數(shù)據(jù)。如果在步驟220需要額外超聲數(shù)據(jù)，方法200繼續(xù)進(jìn)行到步驟202，根據(jù)一實(shí)施例，再一次執(zhí)行步驟202、204、206、208、210、 212、214、216、218及220。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，在步驟202、204、206、208、210、212、 214、216、218及220的每個(gè)相繼的迭代期間，在步驟208和210獲取的超聲數(shù)據(jù)將反映較晚的時(shí)間段。根據(jù)一實(shí)施例，在步驟202、204、206、208、210、212、214、216、218及220的每個(gè)相繼的迭代期間，可通過步驟216的沿活檢針的縱軸定義的平面的更新圖像來取代沿活檢針的縱軸定義的平面的圖像。同樣，在步驟202、204、206、208、210、212、214、216、218及 220的每個(gè)相繼的迭代期間，可通過步驟218的穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的更新圖像來取代穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的圖像。根據(jù)方法200多次循環(huán)執(zhí)行步驟202、204、206、208、 210、212、214、216、218及220的實(shí)施例，結(jié)果可以是生成和顯示沿活檢針的縱軸定義的平面的動(dòng)態(tài)圖像以及生成和顯示穿過目標(biāo)區(qū)域的平面的動(dòng)態(tài)圖像。對(duì)本公開來說，術(shù)語“動(dòng)態(tài)圖像”定義成包括由在不同時(shí)間點(diǎn)獲取的多個(gè)圖像或幀組成的循環(huán)。在顯示時(shí)，動(dòng)態(tài)圖像可能非常有用，因?yàn)樗鼤?huì)顯示區(qū)域如何隨時(shí)間變化。沿活檢針的縱軸定義的平面的動(dòng)態(tài)圖像可能非常有用，因?yàn)樗@示活檢針126的預(yù)期軌跡的視圖。因此，用戶可使用此視圖正確定位活檢針1 或其它器械。例如，如果沿縱軸定義的平面的圖像顯示活檢針126可能會(huì)貫穿患者體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)重要區(qū)域，則用戶可能希望在穿刺患者之前重新定位活檢針126。另外，用戶可使用顯示穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的動(dòng)態(tài)圖像來幫助定位活檢針126，以便用戶能夠獲取所需的組織樣本。根據(jù)一實(shí)施例，可在沿活檢針126的縱軸127定義的平面的圖像上顯示指示符，例如一條線。指示符可顯示針的實(shí)時(shí)軌跡以幫助操作員定位活檢針。同時(shí)，根據(jù)一實(shí)施例，可在顯示活檢針或其它器械可能貫穿第二平面的位置的、穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的圖像上顯示第二指示符， 例如突出顯示的區(qū)域。通過獲取來自僅兩個(gè)平面(即沿縱軸定義的平面和穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面)的數(shù)據(jù)，可以通過比為每個(gè)圖像獲取更大量的超聲數(shù)據(jù)的方法更好的分辨率和 /或更快的刷新率生成動(dòng)態(tài)超聲圖像。更高的分辨率和/或更高的幀速率允許用戶迅速和準(zhǔn)確地操縱器械進(jìn)入滿意的位置。根據(jù)一實(shí)施例，動(dòng)態(tài)圖像的刷新率可足夠快以允許用戶在穿刺患者之前從動(dòng)態(tài)圖像獲得關(guān)于活檢針當(dāng)前位置的實(shí)時(shí)反饋。在定位活檢針時(shí)讓操作員獲取實(shí)時(shí)反饋是有利的，因?yàn)閷?shí)時(shí)反饋允許用戶迅速和準(zhǔn)確地將活檢針定位到便于所需組織活檢的位置而不會(huì)潛在地?fù)p傷任何周圍敏感組織。參照?qǐng)D2和方法200，根據(jù)一實(shí)施例，第一平面的動(dòng)態(tài)圖像可在顯示裝置118的第一部分130中顯示，而第二平面的動(dòng)態(tài)圖像可在第二部分132中顯示。根據(jù)獲取額外平面的超聲數(shù)據(jù)的實(shí)施例，可在顯示裝置118的第三部分134或第四部分136中顯示靜態(tài)圖像或動(dòng)態(tài)圖像。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，圖2僅示出可將顯示裝置118劃分成部分的一種示范方式。參照?qǐng)D6，在步驟220中，如果確定不需要額外超聲數(shù)據(jù)，則方法200前進(jìn)到步驟 222，其中用戶使用活檢針1 獲取目標(biāo)區(qū)域的活檢。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，用戶可在步驟 202、204、206、208、210、212、214、216、218及220的連續(xù)迭代期間的任意點(diǎn)獲得活檢。圖7是沿器械的縱軸定義的平面的一個(gè)示例的示意表示。示出沿可能獲取體積 302的超聲探頭300。根據(jù)圖7所示的實(shí)施例，可能獲取體積302包含四個(gè)大體成梯形的側(cè)面和形狀為矩形的底面。在可能獲取體積302之外示出器械304。器械304的縱軸306以虛線示意表示。示出沿器械304的縱軸306定義的平面308。根據(jù)一實(shí)施例，超聲探頭300 可以是三維矩陣探頭，其能夠在方位方向和高度方向兩者中被操縱?？煽刂瞥曁筋^300， 以獲取平面308的超聲數(shù)據(jù)。例如，在與方法(例如，圖6所示的方法200)配合使用時(shí)，在不同時(shí)間點(diǎn)獲取的平面308的超聲數(shù)據(jù)可用于生成和顯示平面的動(dòng)態(tài)圖像。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到， 平面308僅示出沿器械304的縱軸306定義的一個(gè)可能平面。根據(jù)器械304為活檢針的實(shí)施例，平面308的超聲數(shù)據(jù)可用于生成顯示活檢針的可能軌跡的圖像。在用戶操縱器械304時(shí)，可獲取沿器械304的縱軸定義的平面308的更新超聲數(shù)據(jù)集，并可顯示平面308的更新圖像。當(dāng)平面308沿縱軸306定義時(shí)，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，可顯示平面308的更新超聲數(shù)據(jù)集以示出器械304的可能軌跡，即使用戶正在操縱器械 304。根據(jù)一實(shí)施例，平面308可定義為與器械304具有固定關(guān)系，即使正在操縱器械304。 根據(jù)其它實(shí)施例，可控制超聲探頭300，以在每個(gè)相繼的獲取期間獲取相對(duì)器械304的不同平面的超聲數(shù)據(jù)。但是，根據(jù)一實(shí)施例，每個(gè)平面均以類似平面308的方式沿器械304的縱軸306定義。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲成像系統(tǒng)(100)，包括 超聲探頭(106)；附連到所述超聲探頭(106)的第一傳感器(122)； 附連到器械(304)的第二傳感器(124)； 顯示裝置(118)；以及與所述超聲探頭(106)、所述第一傳感器(12 及所述第二傳感器(124)電通信的處理器(116)，所述處理器(116)配置成從所述第一傳感器(12 接收第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)包括所述超聲探頭(106)的位置和朝向信息；從所述第二傳感器(124)接收第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)包括所述器械(304)的位置和朝向信息；控制所述超聲探頭(106)以獲取超聲數(shù)據(jù)，所述超聲數(shù)據(jù)包括沿所述器械(304)的縱軸(127)定義的平面的數(shù)據(jù)，所述處理器(116)配置成在獲取所述超聲數(shù)據(jù)時(shí)使用所述第 ー數(shù)據(jù)和所述第二數(shù)據(jù)；基于所述超聲數(shù)據(jù)生成所述平面的圖像；以及在所述顯示裝置(118)上顯示所述平面的所述圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，還包括場(chǎng)發(fā)生器(120)，配置成發(fā)射可由所述第一傳感器(12 和所述第二傳感器(124)檢測(cè)的電磁場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述第一傳感器(122)是電磁傳感ο
4.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成使用所述第一數(shù)據(jù)控制所述超聲探頭(106)，以獲取第二超聲數(shù)據(jù)，所述第二超聲數(shù)據(jù)包括穿過目標(biāo)區(qū)域的第二平面的數(shù)據(jù)，所述第二平面與所述平面不同。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成基于所述第二超聲數(shù)據(jù)生成第二圖像，所述第二圖像包括所述第二平面的圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成在顯示所述平面的所述圖像時(shí)在所述顯示裝置(118)上顯示所述第二圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成控制所述超聲探頭(106)以獲取第三超聲數(shù)據(jù)，所述第三超聲數(shù)據(jù)包括沿所述器械(304)的所述縱軸(127)定義的第三平面的數(shù)據(jù)，所述第三平面相對(duì)所述平面成角度安置。
8.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述超聲探頭(106)包括能夠獲取三維超聲數(shù)據(jù)的超聲探頭(106)。
9.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述器械(304)包括活檢針(126)。
10.一種超聲成像系統(tǒng)(100)，包括 超聲探頭(106)；附連到所述超聲探頭(106)的第一傳感器(122)； 附連到器械(304)的第二傳感器(124)； 顯示裝置(118)；以及與所述超聲探頭(106)、所述第一傳感器(12 及所述第二傳感器(124)電通信的處理器(116)，所述處理器(116)配置成跟蹤所述超聲探頭(106)的位置和朝向； 在移動(dòng)所述器械(304)時(shí)跟蹤所述器械的位置和朝向；獲取沿所述器械(304)的縱軸(127)定義的平面的超聲數(shù)據(jù)，其中所述平面的位置基于所述超聲探頭(106)的所述位置和朝向以及所述器械(304)的所述位置和朝向來確定； 基于所述超聲數(shù)據(jù)生成所述平面的多個(gè)圖像；以及在所述顯示裝置(118)上將所述平面的所述多個(gè)圖像顯示為動(dòng)態(tài)圖像的一部分。
11.如權(quán)利要求10所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成實(shí)時(shí)顯示所述平面的所述多個(gè)圖像。
12.如權(quán)利要求10所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述器械(304)包括活檢針 (126)。
13.如權(quán)利要求10所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成獲取沿所述器械(304)的所述縱軸定義的第二平面的第二超聲數(shù)據(jù)，所述第二平面的位置和朝向基于所述超聲探頭(106)的所述位置和朝向以及所述器械(304)的所述位置和朝向來確疋。
14.如權(quán)利要求13所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成基于所述第二超聲數(shù)據(jù)生成所述第二平面的第二多個(gè)圖像。
15.如權(quán)利要求14所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成將所述第二平面的所述第二多個(gè)圖像顯示為第二動(dòng)態(tài)圖像的一部分。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“超聲成像的方法和系統(tǒng)”。一種超聲成像系統(tǒng)(100)，包括超聲探頭(106)、附連到超聲探頭(106)的第一傳感器(122)、附連到器械的第二傳感器(124)、顯示裝置(118)和處理器(116)。處理器(116)配置成從第一傳感器(122)接收第一數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括超聲探頭(106)的位置和朝向信息。處理器(116)配置成從第二傳感器(124)接收第二數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)包括器械的位置和朝向信息。處理器(116)配置成控制超聲探頭(106)以獲取超聲數(shù)據(jù)，超聲數(shù)據(jù)包括沿器械的縱軸(127)定義的平面的數(shù)據(jù)。處理器(116)配置成基于超聲數(shù)據(jù)生成該平面的圖像并在顯示裝置(118)上顯示該平面的圖像。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102525558SQ201110417609
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者G·C·H·吳, J·馬丁 申請(qǐng)人:通用電氣公司