用于自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】校準(zhǔn)包含傳感器和發(fā)射器的跟蹤系統(tǒng)，并且至少部分基于由發(fā)射器發(fā)射并且由傳感器檢測(cè)到的跟蹤信息，確定外科器械的所跟蹤位置和定向。超聲系統(tǒng)執(zhí)行超聲掃描以采集包含外科器械的超聲掃描數(shù)據(jù)。超聲系統(tǒng)基于超聲掃描數(shù)據(jù)，確定外科器械的所掃描位置和定向。超聲系統(tǒng)將所跟蹤位置和定向與所掃描位置和定向比較以確定校準(zhǔn)誤差。如果校準(zhǔn)誤差超過閾值，則超聲系統(tǒng)可(1)提示用戶重復(fù)跟蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)步驟，(2)自動(dòng)再校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)和/或超聲系統(tǒng)，或者(3)提供用于繼續(xù)進(jìn)行跟蹤系統(tǒng)和/或超聲系統(tǒng)的自動(dòng)再校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)。
【專利說明】
用于自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及超聲成像和外科器械跟蹤。更具體地說，本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及通過將超聲數(shù)據(jù)中識(shí)別的針位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)提供的所跟蹤針位置和定向比較用于自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像是用于為人體中的器官和軟組織成像的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。超聲成像使用實(shí)時(shí)、非侵入式高頻聲波產(chǎn)生二維(2D)圖像和/或三維(3D)圖像。
[0003]在常規(guī)超聲成像中，超聲系統(tǒng)的操作員能夠以各種模式采集圖像，例如非混合模式和可包含以電子方式向左或向右(在2D)轉(zhuǎn)向或向左、向右、向內(nèi)或向外(在3D中)轉(zhuǎn)向的混合模式。術(shù)語“混合”一般指非相干組合多個(gè)數(shù)據(jù)集以創(chuàng)建新的單個(gè)數(shù)據(jù)集。多個(gè)數(shù)據(jù)集可各通過使用不同成像屬性(比如例如孔徑和/或頻率)從不同角度為對(duì)象成像和/或?yàn)楦浇鼘?duì)象成像(例如稍微平面外轉(zhuǎn)向)來獲得。這些混合技術(shù)可獨(dú)立或組合使用以改進(jìn)圖像質(zhì)量。
[0004]超聲成像可在定位人體內(nèi)所期望位置處的器械中有用。例如，為了在組織樣本上執(zhí)行活檢，重要的是準(zhǔn)確定位活檢針，使得活檢針尖穿透期望被采樣的組織。通過使用超聲成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)查看活檢針，能夠?qū)⒒顧z針向目標(biāo)組織引導(dǎo)并且插入所要求深度。因此，通過使待采樣的組織和穿透器械顯影，能夠?qū)崿F(xiàn)器械相對(duì)于組織的準(zhǔn)確放置。
[0005]常規(guī)活檢針是鏡面反射鏡，意味著關(guān)于從其反射的超聲波，它表現(xiàn)得像鏡子一樣。在等于在傳送的超聲波束與針之間角度的角度，從針反射離開超聲。理想地，入射超聲波束相對(duì)于外科針實(shí)質(zhì)上將會(huì)是垂直的，以便最有效地使針顯影。相對(duì)于換能器陣列的軸，即垂直于換能器陣列的面的假想線，插入針的角度越小，使針顯影就變得越困難。在使用線性探頭和常規(guī)針的典型活檢程序中，幾何形狀是這樣的，以至于大多數(shù)傳送的超聲能量由針從換能器陣列面反射離開，并且因此不能很好地由超聲成像系統(tǒng)檢測(cè)到，并且可對(duì)于操作員難以識(shí)別。
[0006]在一些情況下，電子轉(zhuǎn)向能夠通過增大傳送的超聲波束撞擊在針上的角度來改進(jìn)外科針的顯影，這因?yàn)閬碜葬樀姆瓷浔灰龑?dǎo)更靠近換能器陣列，從而增大了對(duì)針的系統(tǒng)靈敏度。通過使用操作以掃描而無需轉(zhuǎn)向(即，采用垂直于陣列引導(dǎo)的波束)的線性換能器陣列采集幀和通過促使線性換能器陣列采用向針轉(zhuǎn)向的波束進(jìn)行掃描而采集的一個(gè)或多個(gè)幀，能夠形成針的合成圖像。通過求和、平均、峰值檢測(cè)或其它組合方式，將分量幀組合成混合圖像。與非混合超聲圖像相比，混合圖像可顯示增強(qiáng)的鏡面反射鏡描繪，其用于突出圖像中結(jié)構(gòu)信息。
[0007]在執(zhí)行諸如活檢程序的醫(yī)療程序時(shí)，超聲成像系統(tǒng)操作員經(jīng)常依賴技術(shù)。跟蹤系統(tǒng)可提供針相對(duì)于例如患者、參考坐標(biāo)系統(tǒng)或超聲探頭的定位信息。甚至在針不在當(dāng)前成像和顯示的組織的區(qū)域或體積內(nèi)時(shí)，操作員也可參考跟蹤系統(tǒng)以查明針的位置。同樣，跟蹤或?qū)Ш较到y(tǒng)允許操作員使患者的解剖顯影，并且更好地跟蹤針的位置和定向。操作員可使用跟蹤系統(tǒng)確定何時(shí)針定位在所期望位置，使得操作員可在所期望或受傷區(qū)上定位或操作，同時(shí)避免其它結(jié)構(gòu)。通過有利于改進(jìn)在對(duì)患者有更輕影響的更小器械上的控制，增大在患者內(nèi)定位醫(yī)療器械中的精度可提供侵入性更低的醫(yī)療程序。采用更小、更精制的器械獲得改進(jìn)的控制和精度也可降低與諸如開放手術(shù)的侵入性更高出現(xiàn)關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]跟蹤系統(tǒng)例如可以是電磁或光學(xué)跟蹤系統(tǒng)。電磁跟蹤系統(tǒng)可采用永磁體作為發(fā)射器，并且采用傳感器作為接收器，或者能夠采用線圈作為接收器和傳送器。由一個(gè)或多個(gè)永磁體或一個(gè)或多個(gè)傳送器線圈生成的磁場(chǎng)可由一個(gè)或多個(gè)傳感器或一個(gè)或多個(gè)接收器線圈檢測(cè)到，并且用于確定例如外科器械的位置和定向信息。在執(zhí)行醫(yī)療程序前，校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)。例如，在包括耦合到外科針或在其內(nèi)的永磁體發(fā)射器和耦合到探頭或在其內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器的跟蹤系統(tǒng)中，可從外科環(huán)境去除針，使得能夠校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)以去除由一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測(cè)到的環(huán)境磁場(chǎng)或?qū)⑵錃w零。然而，檢查室(procedure room)中磁場(chǎng)的隨后變化(例如，金屬對(duì)象的引入)或甚至在程序期間手持式超聲探頭的輕微移動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))能夠造成跟蹤系統(tǒng)的定位誤差，這可迫使跟蹤系統(tǒng)的再校準(zhǔn)。在使用永磁體的已知跟蹤系統(tǒng)中，例如通常通過從外科環(huán)境去除包含發(fā)射器的外科器械來執(zhí)行再校準(zhǔn)，在外科器械例如在患者內(nèi)時(shí)這能夠是不方便的。
[0009]通過參照附圖，比較此類系統(tǒng)與如本申請(qǐng)的剩余部分中闡述的本發(fā)明的一些方面，常規(guī)和傳統(tǒng)方式的另外限制和缺點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯然的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]提供了實(shí)質(zhì)上如在至少一個(gè)附圖中所示和/或結(jié)合至少一個(gè)附圖所描述，如權(quán)利要求中更全面闡述的用于自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的系統(tǒng)和/或方法。
[0011 ]從下面的描述和附圖中，將更全面理解本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)、方面和新穎特征及其圖示實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
[0012]附圖簡(jiǎn)述圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將在超聲數(shù)據(jù)中識(shí)別的針位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)提供的所跟蹤針位置和定向比較，可操作以提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的示范超聲系統(tǒng)的框圖。
[0013]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將在超聲數(shù)據(jù)中識(shí)別的針位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)提供的所跟蹤針位置和定向比較，可用于提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的示范步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在用于通過將超聲數(shù)據(jù)中識(shí)別的針位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)提供的所跟蹤針位置和定向比較，提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的方法和系統(tǒng)中，可找到本發(fā)明的某些實(shí)施例。
[0015]在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將更好地理解前面概述及某些實(shí)施例的下面詳細(xì)描述。就附圖圖示各種實(shí)施例的功能塊的簡(jiǎn)圖而言，功能塊不一定指示硬件電路系統(tǒng)之間的分割。因此，例如，一個(gè)或多個(gè)功能塊(例如，處理器或存儲(chǔ)器)可在單件硬件(例如，通用信號(hào)處理器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器塊、硬盤或諸如此類)或多件硬件中實(shí)現(xiàn)。類似地，程序可以是獨(dú)立程序，可以作為子例程包含在操作系統(tǒng)中，可以是安裝的軟件包的功能及諸如此類。應(yīng)理解，各種實(shí)施例不限于附圖中所示的布置和手段。也應(yīng)理解，可組合實(shí)施例，或者可利用其它實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍的情況下，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯和電氣變化。因此，下面的詳細(xì)描述不要從限制的意義進(jìn)行，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等效物限定。
[0016]如本文所使用的，以單數(shù)形式陳述或采用單詞“一”或“一個(gè)”進(jìn)行的元素或步驟應(yīng)理解為不排除所述元素或步驟的復(fù)數(shù)，除非明確規(guī)定此種排除。此外，對(duì)“實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”、“代表性實(shí)施例”、“示范實(shí)施例”、“各種實(shí)施例”、“某些實(shí)施例”及諸如此類的提及不意圖解釋為排除也包含所陳述特征的附加實(shí)施例的存在。另外，除非明確相反規(guī)定，否則，“包括”、“包含”或“具有”具有特定屬性的元素或多個(gè)元素的實(shí)施例可包含不具有那個(gè)屬性的附加元素。
[0017]而且，如本文中所使用的，術(shù)語“圖像”在廣義上指可視圖像和代表可視圖像的數(shù)據(jù)。然而，許多實(shí)施例生成(或配置成生成)至少一個(gè)可視圖像。另外，如本文中所使用的，短語“圖像”用于指超聲模式，例如B模式、CF模式和/或CF的子模式，例如TV1、Ang1、B-floW、811、811_六1^0，并且在一些情況下也例如麗、01、？￥、1'￥0、0￥，其中，“圖像”和/或“平面”包含單個(gè)波束或多個(gè)波束。
[0018]此外，如本文中所使用的，術(shù)語處理器或處理單元指能夠執(zhí)行本發(fā)明需要的要求計(jì)算的任何類型的處理單元，例如單核或多核:CPU、圖形板、DSP、FPGA、AS IC或其組合。
[0019]應(yīng)注意，本文中所描述生成或形成圖像的各種實(shí)施例可包含用于形成圖像的處理，處理在一些實(shí)施例中包含波束形成，并且在其它實(shí)施例中不包含波束形成。例如，在沒有波束形成的情況下，例如通過將解調(diào)的數(shù)據(jù)的矩陣乘以系數(shù)的矩陣，能夠形成圖像，使得產(chǎn)品為圖像，并且其中過程不形成任何“波束”。而且，圖像的形成可使用信道組合執(zhí)行，信道組合可源于多于一個(gè)傳送事件(例如，綜合孔徑技術(shù))。
[0020]在各種實(shí)施例中，在軟件、固件、硬件或其組合中執(zhí)行超聲處理以形成圖像，例如，包含諸如接收波束形成的超聲波束形成。圖1中圖示具有根據(jù)各種實(shí)施列形成的軟件波束形成器體系結(jié)構(gòu)的超聲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將超聲數(shù)據(jù)109中識(shí)別的針10位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)14、112提供的所跟蹤針10位置和定向比較，可操作以提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的示范超聲系統(tǒng)100的框圖。參照?qǐng)D1，示出外科器械10和超聲系統(tǒng)100。外科器械10能夠是包括針部分12和針發(fā)射器14的外科針。然而，本發(fā)明在此方面不受限制。相應(yīng)地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，外科器械可以是任何適合的外科器械。超聲系統(tǒng)100包括傳送器102、超聲探頭104、傳送波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF處理器124、RF/IQ緩沖器126、用戶輸入模塊130、信號(hào)處理器132、圖像緩沖器136以及顯示系統(tǒng)134。
[0022]外科針10包括針部12，該針部包含末銷插入端和近側(cè)轂端。針發(fā)射器14在近側(cè)轂端附接到針部12和/或固定在附接到針部12的近側(cè)轂端的外殼內(nèi)。針發(fā)射器14能夠與例如超聲系統(tǒng)100探頭104的探頭傳感器112對(duì)應(yīng)。發(fā)射器可以是與傳感器對(duì)應(yīng)的永磁體、與接收器對(duì)應(yīng)的電磁線圈、與光電檢測(cè)器對(duì)應(yīng)的光源或與傳感器對(duì)應(yīng)以形成跟蹤系統(tǒng)的任何適合的發(fā)射器。作為示例，針發(fā)射器14可包括磁性元件，磁性元件生成可由探頭傳感器112的一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測(cè)到的磁場(chǎng)，以使外科針10的位置和定向能夠由超聲系統(tǒng)100來跟蹤。
[0023]傳送器102可包括可以可操作以驅(qū)動(dòng)超聲探頭104的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。超聲探頭104可包括可以可操作以執(zhí)行一定程度的波束轉(zhuǎn)向的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼，波束轉(zhuǎn)向可垂直于掃描平面方向。超聲探頭104可包括壓電元件的二維(2D)或三維(3D)陣列。在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，超聲探頭104可包括可操作通過適合延遲來以所期望焦深在所期望空間3D方向上轉(zhuǎn)向波束的元件的三維(3D)陣列。超聲探頭104可包括通常構(gòu)成相同元件的一組傳送換能器元件106和一組接收換能器元件108。超聲探頭104可包括用于與針發(fā)射器14協(xié)調(diào)以跟蹤外科針10的位置的傳感器112。傳感器112能夠與永磁體、電磁線圈、光源或能夠與傳感器112對(duì)應(yīng)以形成跟蹤系統(tǒng)的任何適合發(fā)射器14對(duì)應(yīng)。
[0024]傳送波束形成器110可包括可以可操作以控制傳送器102的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼，傳送器102通過傳送子孔徑波束形成器14，驅(qū)動(dòng)該組傳送換能器元件106以將超聲傳送信號(hào)107發(fā)射到感興趣區(qū)域(例如，人、動(dòng)物、地下空洞、物理結(jié)構(gòu)及諸如此類)。傳送的超聲信號(hào)107可從象血細(xì)胞或組織的感興趣的對(duì)象中的結(jié)構(gòu)及象外科針10的感興趣區(qū)域或?qū)ο笾械娜魏瓮饪破餍当诚蛏⑸湟援a(chǎn)生回波109。回波109由接收換能器元件108接收。
[0025]超聲探頭104中的該組接收換能器元件108可以可操作以將接收的回波109轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過接收子孔徑波束形成器116進(jìn)行子孔徑波束形成，并且隨后被傳遞到接收器118。
[0026]接收器118可包括可以可操作以接收和解調(diào)來自接收子孔徑波束形成器116的信號(hào)的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。解調(diào)的模擬信號(hào)可被傳遞到多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器122的一個(gè)或多個(gè)。
[0027]多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器122可包括可以可操作以將來自接收器118的解調(diào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器122設(shè)置在接收器118與接收波束形成器120之間。然而，本發(fā)明在此方面不受限制。相應(yīng)地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器122可集成在接收器118內(nèi)。
[0028]接收波束形成器120可包括可以可操作以對(duì)從多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器122接收的信號(hào)執(zhí)行數(shù)字波束形成處理的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。得到的處理信息可轉(zhuǎn)換回對(duì)應(yīng)RF信號(hào)。從接收波束形成器120輸出的對(duì)應(yīng)輸出RF信號(hào)可被傳遞到RF處理器124。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，接收器118、多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器122和波束形成器120可集成到可以是數(shù)字的單個(gè)波束形成器。
[0029]RF處理器124可包括可以可操作以解調(diào)RF信號(hào)的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，RF處理器124可包括可操作以解調(diào)RF信號(hào)以形成代表對(duì)應(yīng)回波信號(hào)的I/Q數(shù)據(jù)對(duì)的復(fù)解調(diào)器(未顯示)。隨后，可將RF或I/Q信號(hào)數(shù)據(jù)傳遞到RF/IQ緩沖器126。
[0030]RF/IQ緩沖器126可包括可以可操作以提供由RF處理器124生成的RF或I/Q信號(hào)數(shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。
[0031]用戶輸入模塊130可用于輸入患者數(shù)據(jù)、外科器械數(shù)據(jù)、掃描參數(shù)、設(shè)置、配置參數(shù)，變化掃描模式及諸如此類。在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，用戶輸入模塊130可以可操作以配置，管理和/或控制超聲系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)組件和/或模塊的操作。在此方面，用戶輸入模塊130可以可操作以配置，管理和/或控制傳送器102、超聲探頭104、傳送波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF處理器124、RF/IQ緩沖器126、用戶輸入模塊130、信號(hào)處理器132、圖像緩沖器136和/或顯示系統(tǒng)134的操作。
[0032]信號(hào)處理器132可包括可以可操作以處理超聲掃描數(shù)據(jù)(S卩，RF信號(hào)數(shù)據(jù)或IQ數(shù)據(jù)對(duì))用于生成在顯示系統(tǒng)134上顯示的超聲圖像的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。信號(hào)處理器132可操作以根據(jù)在采集的超聲掃描數(shù)據(jù)上多個(gè)可選擇的超聲形態(tài)，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理操作。在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，信號(hào)處理器132可以可操作以執(zhí)行混合、運(yùn)動(dòng)跟蹤和/或斑點(diǎn)跟蹤。采集的超聲掃描數(shù)據(jù)可在接收回波信號(hào)109時(shí)在掃描會(huì)話期間實(shí)時(shí)處理。另外地或備選地，超聲掃描數(shù)據(jù)可在掃描會(huì)話期間暫時(shí)存儲(chǔ)在RF/IQ緩沖器126中，并且在有效或離線操作中以低于實(shí)時(shí)處理。在示范實(shí)施例中，信號(hào)處理器132可包括空間混合模塊 140 0
[0033]超聲系統(tǒng)100可以可操作來以適合用于討論中的成像情況的幀速率持續(xù)采集超聲掃描數(shù)據(jù)。典型的幀速率范圍從20-70，但可更低或更高。采集的超聲掃描數(shù)據(jù)可以以能夠與幀速率相同或更慢或更快的顯示速率在顯示系統(tǒng)134上顯示。圖像緩沖器136被包含用于存儲(chǔ)未調(diào)度成立即顯示的采集的超聲掃描數(shù)據(jù)的所處理幀。優(yōu)選地，圖像緩沖器136具有足夠的容量以存儲(chǔ)至少幾秒的超聲掃描數(shù)據(jù)的幀。超聲掃描數(shù)據(jù)的幀根據(jù)其采集的順序或時(shí)間以有利于其檢索的方式存儲(chǔ)。圖像緩沖器136可體現(xiàn)為任何已知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介。
[0034]空間混合模塊140是可選的，并且可包括可以可操作以組合對(duì)應(yīng)于多個(gè)不同角度的多個(gè)轉(zhuǎn)向幀以產(chǎn)生混合圖像的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。在實(shí)施例中，由模塊140提供的混合可包含在某個(gè)角度轉(zhuǎn)向或引導(dǎo)以基于由跟蹤系統(tǒng)提供的針位置和定向信息從針10產(chǎn)生更強(qiáng)反射的幀。
[0035]信號(hào)處理器132可包括可以可操作以處理采集的跟蹤信息(S卩，來自傳感器112或14的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)或任何適合跟蹤信息)用于確定外科器械10的所跟蹤位置和定向，以及處理超聲掃描數(shù)據(jù)(即，RF信號(hào)數(shù)據(jù)或IQ數(shù)據(jù)對(duì))用于確定在超聲掃描數(shù)據(jù)內(nèi)檢測(cè)到的外科器械10的所掃描位置和定向的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。信號(hào)處理器132可包括可以可操作以將外科器械10的所跟蹤位置和定向與外科器械10的所掃描位置和定向比較以確定校準(zhǔn)誤差的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼，校準(zhǔn)誤差例如能夠是超聲系統(tǒng)校準(zhǔn)誤差或跟蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)誤差。信號(hào)處理器132可操作以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理操作以確定并且比較外科針10的所跟蹤和所掃描位置和定向信息。在示范實(shí)施例中，信號(hào)處理器132可包括處理模塊150。
[0036]處理模塊150可包括可以可操作以通過將超聲數(shù)據(jù)109中識(shí)別的針10位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)14、112提供的所跟蹤針10位置和定向比較來運(yùn)用跟蹤數(shù)據(jù)和超聲掃描數(shù)據(jù)的處理以提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。在此方面，處理模塊150可包括可以可操作以運(yùn)用采集跟蹤信息(S卩，來自傳感器112或14的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)或任何適合跟蹤信息)的處理用于計(jì)算針位置和定向和/或用于確定超聲波束轉(zhuǎn)向角度的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。此外，處理模塊150可包括可以可操作以運(yùn)用在確定的超聲波束轉(zhuǎn)向角度采集的超聲掃描數(shù)據(jù)的處理，例如用于確定在超聲掃描數(shù)據(jù)內(nèi)檢測(cè)到的針10的所掃描位置和定向的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。在代表性實(shí)施例中，通過例如圖案識(shí)別或任何適合的檢測(cè)方法，能夠在超聲掃描數(shù)據(jù)內(nèi)檢測(cè)到針10的所掃描位置和定向。
[0037]處理模塊150可包括可以可操作以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理操作，以計(jì)算并且比較外科針10的所跟蹤和所掃描位置和定向信息，以確定跟蹤系統(tǒng)和/或超聲系統(tǒng)校準(zhǔn)誤差的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。在各種實(shí)施例中，處理模塊150可包括可以可操作以通過先從跟蹤系統(tǒng)14、112的傳感器范圍去除外科針10(例如，如果確定的校準(zhǔn)誤差超過閾值)，自動(dòng)再校準(zhǔn)(例如，如果校準(zhǔn)誤差低于某一閾值級(jí)別)，提示具有自動(dòng)再校準(zhǔn)的選項(xiàng)的用戶和/或提示用戶再校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)14、112的適合邏輯、電路系統(tǒng)、接口和/或代碼。
[0038]在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112，針發(fā)射器14的X、Y和Z坐標(biāo)位置能夠由信號(hào)處理器132使用諸如由一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112感測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)的跟蹤數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)確定。與如由信號(hào)處理器132已知或者輸入到信號(hào)處理器132中的相對(duì)于末梢插入端的針部12的長度和針發(fā)射器14的位置一起，由信號(hào)處理器132確定的位置和定向信息使信號(hào)處理器132能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地確定相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112的外科針10的整個(gè)長度的位置和定向。由于信號(hào)處理器132能夠確定相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112的針10的位置和定向，因此，相對(duì)于超聲圖像，針10的位置和定向也能夠由信號(hào)處理器132準(zhǔn)確地確定。一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112配置成在超聲系統(tǒng)100的操作期間持續(xù)檢測(cè)來自針10的發(fā)射器14的跟蹤數(shù)據(jù)。這使信號(hào)處理器132能夠以用于采集捕捉針10的超聲掃描數(shù)據(jù)的更好可能性(例如，通過增大相對(duì)于預(yù)期針位置的波束角度)可選地確定超聲波束轉(zhuǎn)向角度，并且持續(xù)更新針10的所跟蹤位置和定向，供在將針10的所跟蹤位置和定向與針10的所掃描位置和定向比較中使用以確定校準(zhǔn)誤差。
[0039]例如在確定的超聲波束轉(zhuǎn)向角度采集的超聲掃描數(shù)據(jù)能夠提供到處理模塊150。在某些實(shí)施例中，除其它之外，處理模塊150可應(yīng)用圖案識(shí)別算法到采集的超聲數(shù)據(jù)，以計(jì)算在超聲掃描數(shù)據(jù)內(nèi)檢測(cè)到的針10的所掃描位置和定向。處理模塊150能夠配置成持續(xù)跟蹤在采集的超聲數(shù)據(jù)中針10的位置和定向供與持續(xù)檢測(cè)到的跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，使得實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)確定校準(zhǔn)誤差。在代表性實(shí)施例中，如果確定的校準(zhǔn)誤差小于預(yù)確定的閾值(即，誤差相對(duì)小)，則能夠自動(dòng)啟動(dòng)再校準(zhǔn)程序，或者可給出用于啟動(dòng)用于再校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)程序的用戶提示。如果確定的校準(zhǔn)誤差超過預(yù)確定的閾值，則相反，在從外科環(huán)境去除針1，使得永磁體14例如在一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112范圍外后，可給出重復(fù)初始校準(zhǔn)程序的用戶提示。
[0040]在操作中和在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，在發(fā)射器14在一個(gè)或多個(gè)傳感器112范圍外的情況下，校準(zhǔn)配置成檢測(cè)與針10包含在一起的磁性發(fā)射器14的磁場(chǎng)的超聲探頭104的一個(gè)或多個(gè)傳感器112。在校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)14、112后，探頭104挨著患者皮膚放置，將超聲波束107傳送到患者內(nèi)的目標(biāo)，并且接收用于生成超聲圖像的超聲回波109。目標(biāo)的超聲圖像能夠在超聲系統(tǒng)100的顯示器134上描繪。超聲系統(tǒng)100的信號(hào)處理器132基于采集的超聲掃描數(shù)據(jù)，生成超聲圖像，圖像包括針10的代表。針10例如在超聲圖像數(shù)據(jù)的平面中時(shí)，代表可以是針10的圖像。另外地和/或備選地，在例如針10在超聲圖像數(shù)據(jù)的平面外或者只是由于相對(duì)于針10，傳送的波束的淺角而未生成強(qiáng)反射時(shí)，代表能夠是重疊在目標(biāo)的超聲圖像上針10的虛擬代表。在各種實(shí)施例中，能夠通過混合目標(biāo)的超聲圖像數(shù)據(jù)，生成超聲圖像。
[0041]系統(tǒng)100配置成檢測(cè)外科針10的位置和定向。具體而言，探頭104的一個(gè)或多個(gè)傳感器112配置成檢測(cè)與針10包含在一起的磁性發(fā)射器14的磁場(chǎng)。一個(gè)或多個(gè)傳感器112配置成在空間上在三維空間中檢測(cè)磁性發(fā)射器14。同樣，在超聲系統(tǒng)100的操作期間，由磁性發(fā)射器14發(fā)射并且由一個(gè)或多個(gè)傳感器112感測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)被傳遞到信號(hào)處理器132的處理模塊150，該模塊持續(xù)計(jì)算針10的實(shí)時(shí)位置和/或定向。針10的實(shí)時(shí)所跟蹤位置和/或定向可例如用于確定波束轉(zhuǎn)向角度。確定的波束轉(zhuǎn)向角度由超聲探頭104可選地應(yīng)用以執(zhí)行超聲掃描，從而更好地捕捉針1 ο采集的超聲掃描數(shù)據(jù)由信號(hào)處理器132的處理模塊150處理，以確定針10的所掃描位置和/或定向。由處理模塊150將針10的所掃描位置和/或定向與針10的所跟蹤位置和/或定向比較，以確定跟蹤系統(tǒng)14、112或超聲系統(tǒng)100的校準(zhǔn)誤差。如果跟蹤系統(tǒng)14、112或超聲系統(tǒng)100的校準(zhǔn)誤差超過預(yù)確定的閾值，則能夠啟動(dòng)再校準(zhǔn)程序。在各種實(shí)施例中，再校準(zhǔn)程序能夠是用于基于針10的所掃描位置和/或定向而再校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)，或者基于針10的所跟蹤位置和/或定向而再校準(zhǔn)超聲系統(tǒng)100的自動(dòng)程序。在某些實(shí)施例中，超聲系統(tǒng)100能夠通知用戶確定的校準(zhǔn)誤差和/或采用用于基于針10的所掃描或所跟蹤位置和/或定向而繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)再校準(zhǔn)的選項(xiàng)提示用戶。在實(shí)施例中，再校準(zhǔn)程序可以是其中超聲系統(tǒng)100能夠提示用戶在重新啟動(dòng)醫(yī)療程序前去除針10并且重新執(zhí)行跟蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)的程序。
[0042]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將在超聲數(shù)據(jù)109中識(shí)別的針10位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)14、112提供的所跟蹤針10位置和定向比較，可用于提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)的示范步驟的流程圖。參照?qǐng)D2，示出包括示范步驟202到220的流程圖200。本發(fā)明的某些實(shí)施例可忽略一個(gè)或多個(gè)步驟和/或以與所列順序不同的順序執(zhí)行步驟，和/或組合下面討論的某些步驟。例如，一些步驟在本發(fā)明的某些實(shí)施例中可不執(zhí)行。作為又一示例，某些步驟可以以與下面所列不同的時(shí)間順序執(zhí)行，包含同時(shí)執(zhí)行。
[0043]在步驟202中，超聲系統(tǒng)100中的超聲探頭104可以可操作以執(zhí)行患者解剖的超聲掃描以查找目標(biāo)，使得探頭104定位在目標(biāo)處。
[0044]在步驟204中，可校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)。例如，在包括耦合到外科針10或在其內(nèi)的永磁體發(fā)射器14和耦合到探頭104或在其內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器112的跟蹤系統(tǒng)中，可從外科環(huán)境去除針10，使得能夠校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)以去除由一個(gè)或多個(gè)傳感器112檢測(cè)到的環(huán)境磁場(chǎng)或?qū)⑵錃w零。
[0045]在步驟206中，能夠?qū)⑼饪漆?0引入到外科環(huán)境，與目標(biāo)對(duì)齊，并且在探頭保持固定時(shí)插入到患者解剖中。
[0046]在步驟208中，超聲系統(tǒng)100的信號(hào)處理器132的處理模塊150能夠至少部分基于從跟蹤系統(tǒng)14、112接收的信息而計(jì)算針1的所跟蹤位置和定向。例如，在包括親合到外科針10或在其內(nèi)的永磁體發(fā)射器14和耦合到探頭104或在其內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器112的跟蹤系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112能夠檢測(cè)由針10的永磁體發(fā)射器14引入到外科環(huán)境中而造成的磁場(chǎng)變化。一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112可提供磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)到信號(hào)處理器132的處理模塊150，使得能夠?qū)崟r(shí)確定相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112的針發(fā)射器14的X、Y和Z坐標(biāo)位置。具體而言，與如由處理模塊150已知或者輸入到處理模塊150中的相對(duì)于末梢插入端的針部12的長度和針發(fā)射器14的位置一起由處理模塊150確定的位置和定向信息使處理模塊150能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地確定相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112的外科針10的整個(gè)長度的位置和定向。
[0047]在步驟210中，信號(hào)處理器132的處理模塊150能夠處理所跟蹤針位置和定向，以可選地確定超聲波束轉(zhuǎn)向角度，與用于以其他方式為感興趣的區(qū)域或?qū)ο蟪上竦霓D(zhuǎn)向角度相比，該波束轉(zhuǎn)向角度具有提供強(qiáng)針10反射的更好機(jī)會(huì)。
[0048]在步驟212中，超聲系統(tǒng)100中的超聲探頭104可以可操作以執(zhí)行患者解剖的超聲掃描。在實(shí)施例中，超聲掃描能夠可選地基于確定的超聲波束轉(zhuǎn)向角度。例如，通過控制超聲傳送信號(hào)107到感興趣區(qū)域中的發(fā)射，信號(hào)處理器132的處理模塊150能夠應(yīng)用超聲波束轉(zhuǎn)向角度到傳送器102和/或傳送波束形成器110以采集包含針10的超聲掃描數(shù)據(jù)。
[0049]在步驟214中，能夠從在步驟212處采集的超聲掃描數(shù)據(jù)檢測(cè)到針10的所掃描位置和定向。例如，信號(hào)處理器132的處理模塊150可應(yīng)用圖案識(shí)別處理或任何適合的檢測(cè)處理，以實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)確定相對(duì)于超聲掃描數(shù)據(jù)的針10的X、Y和Z坐標(biāo)位置。作為另一個(gè)示例，操作員能夠經(jīng)由用戶輸入模塊130和/或觸摸屏顯示器134提供用戶輸入，以識(shí)別在顯示的超聲數(shù)據(jù)中針10的所掃描位置和定向。在各種實(shí)施例中，用戶能夠在觸摸屏顯示器134上追蹤針10的圖像以識(shí)別例如針10的所掃描位置和定向。
[0050]在步驟216中，超聲系統(tǒng)100的信號(hào)處理器132的處理模塊150可將針10的所掃描位置和/或定向與針10的所跟蹤位置和/或定向比較，以確定跟蹤系統(tǒng)14、112或超聲系統(tǒng)100的校準(zhǔn)誤差。例如，超聲系統(tǒng)校準(zhǔn)誤差能夠是可由不同組織類型中音速變化造成的超聲掃描數(shù)據(jù)中的標(biāo)度誤差。
[0051 ]在步驟218A-C中，超聲系統(tǒng)100可操作以基于在步驟216處確定的校準(zhǔn)誤差和預(yù)確定的閾值而提供再校準(zhǔn)程序。在各種實(shí)施例中，預(yù)確定的閾值可以可由用戶，或者例如基于某個(gè)程序選擇。在此方面，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟218Α中，如果校準(zhǔn)誤差超過預(yù)確定的閾值，則在從外科環(huán)境去除針10，使得永磁體14在一個(gè)或多個(gè)探頭傳感器112的范圍外后，超聲系統(tǒng)100可操作以提供重復(fù)在步驟204中的初始校準(zhǔn)程序的用戶提示。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在步驟218Β中，如果校準(zhǔn)誤差小于預(yù)確定的閾值，則超聲系統(tǒng)100可操作以基于確定的校準(zhǔn)誤差，自動(dòng)再校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)或超聲系統(tǒng)。在步驟218C中，如果校準(zhǔn)誤差小于預(yù)確定的閾值，則超聲系統(tǒng)100可操作以通知用戶確定的校準(zhǔn)誤差和/或采用用于基于確定的校準(zhǔn)誤差而繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)再校準(zhǔn)的選項(xiàng)提示用戶。在各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)步驟218A-C能夠是備選再校準(zhǔn)程序。在某些實(shí)施例中，在例如執(zhí)行方法200之前、期間和/或之后，能夠從多個(gè)再校準(zhǔn)程序218A-C中選擇一個(gè)或多個(gè)再校準(zhǔn)程序。
[0052]在步驟220中，信號(hào)處理器132能夠生成包括針10的代表的患者解剖的超聲圖像。例如，針10在超聲掃描數(shù)據(jù)的平面中時(shí)，代表可以包含針10的圖像。作為另一個(gè)示例，在針在超聲掃描數(shù)據(jù)的平面中和/或平面外時(shí)，代表能夠包含重疊在目標(biāo)的超聲圖像上針10的虛擬代表。在各種實(shí)施例中，空間混合模塊140能夠通過混合目標(biāo)的超聲掃描數(shù)據(jù)，生成超聲圖像。在某些實(shí)施例中，混合的圖像可包含在某個(gè)角度轉(zhuǎn)向或引導(dǎo)以基于由跟蹤系統(tǒng)提供的針位置和定向信息，從針10產(chǎn)生更強(qiáng)反射的幀。
[0053]本發(fā)明的方面具有通過將超聲數(shù)據(jù)109中識(shí)別的外科器械10位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)14、112提供的所跟蹤外科器械10位置和定向比較，提供自動(dòng)外科器械再校準(zhǔn)檢測(cè)的技術(shù)效果。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，方法200包括校準(zhǔn)204包括傳感器112和發(fā)射器14的跟蹤系統(tǒng)，傳感器112和發(fā)射器14分別附接到超聲系統(tǒng)100的探頭104和外科器械10的不同一個(gè)或在其內(nèi)。
[0054]方法200包括由超聲系統(tǒng)100的處理器132、150至少部分基于由跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射器14發(fā)射并且由跟蹤系統(tǒng)的傳感器112檢測(cè)到的跟蹤信息而確定208外科器械10的所跟蹤位置和定向。方法200包括由超聲系統(tǒng)100的探頭104執(zhí)行超聲掃描107以采集超聲掃描數(shù)據(jù)109。方法200包括基于超聲掃描數(shù)據(jù)109而確定214外科器械10的所掃描位置和定向。方法200包括由處理器132、150將外科器械10的所跟蹤位置和定向與外科器械10的所掃描位置和定向比較216以確定校準(zhǔn)誤差。
[0055]在各種實(shí)施例中，外科器械10是針。在某些實(shí)施例中，方法200包括如果校準(zhǔn)誤差超過閾值，則提供重復(fù)校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)步驟204的用戶提示218A。在代表性實(shí)施例中，方法200包括如果校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于外科器械10的所掃描位置和定向，自動(dòng)再校準(zhǔn)218B跟蹤系統(tǒng)。在各種實(shí)施例中，方法200包括如果校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供用于基于外科器械10的所掃描位置和定向而繼續(xù)進(jìn)行跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)再校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)218C。在某些實(shí)施例中，用戶選擇218C包括追蹤在觸摸屏顯示器134上外科器械10的圖像以繼續(xù)進(jìn)行跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)再校準(zhǔn)。
[0056]在代表性實(shí)施例中，通過應(yīng)用到超聲掃描數(shù)據(jù)109的圖案識(shí)別處理，確定外科器械10的所掃描位置和定向。在各種實(shí)施例中，發(fā)射器14是耦合到外科器械12的永磁體，并且跟蹤信息包括磁場(chǎng)強(qiáng)度。在某些實(shí)施例中，跟蹤系統(tǒng)采用外科環(huán)境外的外科器械10進(jìn)行校準(zhǔn)，并且包括將外科器械10引入到外科環(huán)境中，使得校準(zhǔn)的跟蹤系統(tǒng)的傳感器112檢測(cè)到由永磁體14發(fā)射的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0057]在某些實(shí)施例中，方法200包括由處理器132基于超聲掃描數(shù)據(jù)109，生成220超聲圖像，超聲圖像包括外科器械10的代表。在代表性實(shí)施例中，外科器械10在超聲掃描數(shù)據(jù)109的平面中時(shí)，外科器械10的代表是外科器械10的圖像，并且在外科器械10在超聲掃描數(shù)據(jù)109的平面外時(shí)，外科器械10的代表是重疊在超聲圖像上的外科器械10的虛擬代表。
[0058]在另一實(shí)施例中，甚至在外科器械在超聲掃描數(shù)據(jù)的平面中，并且在顯示的圖像中明顯可見時(shí)，持續(xù)顯示重疊在超聲系統(tǒng)上的外科器械10的虛擬代表。通過甚至在反射的針10代表明顯可見時(shí)顯示虛擬針10代表，操作員能夠更好地識(shí)別可由處理器132、150未檢測(cè)到的小校準(zhǔn)誤差。如果要發(fā)生該情況，則操作員能夠使用用戶輸入模塊130提示跟蹤系統(tǒng)的再校準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，用戶甚至能夠追蹤在觸摸屏顯示器134上針10的反射的圖像，以幫助系統(tǒng)更好地確定針10的位置和定向，用于跟蹤系統(tǒng)的更準(zhǔn)確再校準(zhǔn)而不必從感興趣的區(qū)域或?qū)ο笕コ?0。
[0059]各種實(shí)施例提供包括超聲裝置100的系統(tǒng)，超聲裝置100包括處理器132、140、150和探頭104。處理器132、150可操作以基于由跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射器14發(fā)射并且由跟蹤系統(tǒng)的傳感器112檢測(cè)到的跟蹤信息而確定外科器械10的位置和定向。傳感器112和發(fā)射器14分別附接到超聲裝置100的探頭104和外科器械10或在其內(nèi)。處理器132、150可操作以基于由探頭104采集的超聲掃描數(shù)據(jù)109而確定外科器械10的所掃描位置和定向。處理器132、150可操作以將外科器械10的所跟蹤位置和定向與外科器械10的所掃描位置和定向比較以確定校準(zhǔn)誤差。處理器132、150可操作以基于校準(zhǔn)誤差，調(diào)整外科器械10的所跟蹤位置和定向或外科器械10的所掃描位置和定向。
[0060]在某些實(shí)施例中，外科器械10是針。在代表性實(shí)施例中，發(fā)射器14是耦合到針10的永磁體。在各種實(shí)施例中，跟蹤信息包括磁場(chǎng)強(qiáng)度。在某些實(shí)施例中，如果校準(zhǔn)誤差超過閾值，則提供校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)的用戶提示。在代表性實(shí)施例中，如果校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于外科器械10的所掃描位置和定向，自動(dòng)校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)。在各種實(shí)施例中，如果校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供基于外科器械10的所掃描位置和定向用于繼續(xù)進(jìn)行跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)。
[0061]某些實(shí)施例提供已存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒介，計(jì)算機(jī)程序包括可由機(jī)器運(yùn)行，用于促使機(jī)器執(zhí)行本文中公開的步驟200的至少一個(gè)代碼段。示范步驟200可包括校準(zhǔn)204包括傳感器112和發(fā)射器14的跟蹤系統(tǒng)。傳感器112和發(fā)射器14可分別附接到超聲系統(tǒng)100的探頭104和外科器械10或在其內(nèi)。步驟200能夠包括至少部分基于由跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射器14發(fā)射并且由跟蹤系統(tǒng)的傳感器112檢測(cè)到的跟蹤信息，確定208外科器械10的所跟蹤位置和定向。步驟200可包括執(zhí)行212超聲掃描107以采集超聲掃描數(shù)據(jù)109。步驟200能夠包括基于超聲掃描數(shù)據(jù)109，確定214外科器械10的所掃描位置和定向。步驟200可包括將外科器械10的所跟蹤位置和定向與外科器械10的所掃描位置和定向比較216以確定校準(zhǔn)誤差。
[0062]在代表性實(shí)施例中，步驟200能夠包括如果校準(zhǔn)誤差超過閾值，則提供重復(fù)校準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)步驟的用戶提示218A。在各種實(shí)施例中，步驟200可包括如果校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于外科器械10的所掃描位置和定向，自動(dòng)再校準(zhǔn)218B跟蹤系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，步驟200能夠包括如果校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供用于基于外科器械10的所掃描位置和定向，繼續(xù)進(jìn)行跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)再校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)218C。
[0063]如本文中所利用，術(shù)語“電路系統(tǒng)”指物理電子組件(S卩，硬件)和可配置硬件，由硬件運(yùn)行和/或以其他方式與硬件關(guān)聯(lián)的任何軟件和/或固件(“代碼”)。例如，如本文中所使用，特定處理器和存儲(chǔ)器在運(yùn)行代碼的第一一行或多行時(shí)可包括第一“電路”，并且在運(yùn)行代碼的第二一行或多行時(shí)可包括第二“電路”。如本文中所利用，“和/或”意味著通過“和/或”結(jié)合的列表中任何一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)。作為示例，“X和/或y”意味著三元素集{(X)，(y)，(X，y)}的任何元素。作為另一個(gè)示例，“x、y和/或z”意味著七元素集{(X)，(y), (z), (x,y), (X，z), (y, z), (x, y, z)}的任何元素。如本文中所利用，術(shù)語“示范”意味著用作非限制性示例、實(shí)例或說明。如本文中所利用，術(shù)語“e.g.”和“例如”引起一個(gè)或多個(gè)非限制性示例、實(shí)例或說明的列表。如本文中所利用，無論何時(shí)電路系統(tǒng)包括執(zhí)行功能必需的硬件和代碼(如果任何是必需的)，電路系統(tǒng)“可操作”以執(zhí)行該功能，不管由某一用戶可配置的設(shè)置是禁用還是不啟用該功能的執(zhí)行。
[0064]本發(fā)明的其它實(shí)施例可提供在其上已存儲(chǔ)機(jī)器代碼和/或計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀裝置和/或非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒介和/或機(jī)器可讀裝置和/或非暫時(shí)性機(jī)器可讀媒介，機(jī)器代碼和/或計(jì)算機(jī)程序具有可由機(jī)器和/或計(jì)算機(jī)運(yùn)行的至少一個(gè)代碼段，由此促使機(jī)器和/或計(jì)算機(jī)執(zhí)行如本文中所述的步驟，用于通過將超聲數(shù)據(jù)中識(shí)別的針位置和定向與由跟蹤系統(tǒng)提供的所跟蹤針位置和定向比較來提供自動(dòng)針再校準(zhǔn)檢測(cè)。
[0065]相應(yīng)地，本發(fā)明可在硬件、軟件或硬件和軟件的組合中實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以集中的方式實(shí)現(xiàn)，或者以分布方式實(shí)現(xiàn)，其中，不同的元素跨幾個(gè)互連計(jì)算機(jī)系統(tǒng)散布。適用于執(zhí)行本文中所述方法的任何種類的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它設(shè)備均是適合的。硬件和軟件的典型組合可以是具有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)程序在加載和運(yùn)行時(shí)，控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使得它執(zhí)行本文中描述的方法。
[0066]本發(fā)明也可在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中體現(xiàn)，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括使本文中所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)的所有特征，并且計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加載時(shí)，能夠執(zhí)行這些方法。本上下文中的計(jì)算機(jī)程序意味著以任何語言、代碼或符號(hào)形式的指令集的任何表示，其意圖促使具有信息處理能力的系統(tǒng)直接或在下面兩個(gè)操作任意之一或兩者后執(zhí)行特定功能:a)到另一語言、代碼或符號(hào)的轉(zhuǎn)換;b)以不同材料形式的再現(xiàn)。
[0067]雖然本發(fā)明已參照某些實(shí)施例描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行各種變化，并且可替代等效物。另外，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行許多修改以使特定情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不意圖限于公開的特定實(shí)施例，而是，本發(fā)明將落入在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，包括: 校準(zhǔn)包括傳感器和發(fā)射器的跟蹤系統(tǒng)，所述傳感器和所述發(fā)射器分別附接到超聲系統(tǒng)的探頭和外科器械或在其內(nèi)； 由所述超聲系統(tǒng)的處理器至少部分基于由所述跟蹤系統(tǒng)的所述發(fā)射器發(fā)射并且由所述跟蹤系統(tǒng)的所述傳感器檢測(cè)到的跟蹤信息，確定所述外科器械的所跟蹤位置和定向； 由所述超聲系統(tǒng)的所述探頭執(zhí)行超聲掃描以采集超聲掃描數(shù)據(jù)； 基于所述超聲掃描數(shù)據(jù)而確定所述外科器械的所掃描位置和定向；以及由所述處理器將所述外科器械的所述所跟蹤位置和定向與所述外科器械的所述所掃描位置和定向比較以確定校準(zhǔn)誤差。2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括如果所述校準(zhǔn)誤差超過閾值，則提供重復(fù)所述校準(zhǔn)所述跟蹤系統(tǒng)步驟的用戶提示。3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于所述外科器械的所述所掃描位置和定向而自動(dòng)再校準(zhǔn)所述跟蹤系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，包括如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供用于基于所述外科器械的所述所掃描位置和定向而繼續(xù)進(jìn)行所述跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)再校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于用戶輸入而確定所述外科器械的所述所掃描位置和定向。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述用戶輸入包括在觸摸屏顯示器上追蹤所述外科器械的圖像。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過應(yīng)用到所述超聲掃描數(shù)據(jù)的圖案識(shí)別處理來確定所述外科器械的所述所掃描位置和定向。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述發(fā)射器是耦合到所述外科器械的永磁體，并且所述跟蹤信息包括磁場(chǎng)強(qiáng)度。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述跟蹤系統(tǒng)采用外科環(huán)境外的所述外科器械進(jìn)行校準(zhǔn)，并且包括將所述外科器械引入到所述外科環(huán)境中，使得所校準(zhǔn)的跟蹤系統(tǒng)的所述傳感器檢測(cè)到由所述永磁體發(fā)射的所述磁場(chǎng)強(qiáng)度。10.如權(quán)利要求1所述的方法，包括下列至少之一: 如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于所述外科器械的所述所掃描位置和定向而自動(dòng)再校準(zhǔn)所述跟蹤系統(tǒng)，以及 如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供用于基于所述外科器械的所述所跟蹤位置和定向而繼續(xù)進(jìn)行所述超聲系統(tǒng)的自動(dòng)再校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)。11.一種系統(tǒng)，包括: 超聲裝置，包括: 處理器，可操作以: 基于由跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射器發(fā)射并且由所述跟蹤系統(tǒng)的傳感器檢測(cè)到的跟蹤信息而確定外科器械的所跟蹤位置和定向，所述傳感器和所述發(fā)射器分別附接到所述超聲系統(tǒng)的探頭和所述外科器械或在其內(nèi)， 基于由探頭采集的超聲掃描數(shù)據(jù)而確定所述外科器械的所掃描位置和定向，以及 將所述外科器械的所述所跟蹤位置和定向與所述外科器械的所述所掃描位置和定向比較以確定校準(zhǔn)誤差；以及 基于所述校準(zhǔn)誤差而調(diào)整所述外科器械的所述所跟蹤位置和定向與所述外科器械的所述所掃描位置和定向中至少之一。12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中如果所述校準(zhǔn)誤差超過閾值，則提供校準(zhǔn)所述跟蹤系統(tǒng)的用戶提示。13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于所述外科器械的所述所掃描位置和定向而自動(dòng)校準(zhǔn)所述跟蹤系統(tǒng)。14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供用于基于所述外科器械的所述所掃描位置和定向而繼續(xù)進(jìn)行所述跟蹤系統(tǒng)的自動(dòng)校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)。15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中下列至少之一: 如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則基于所述外科器械的所述所掃描位置和定向而自動(dòng)重新校準(zhǔn)所述超聲系統(tǒng)，以及 如果所述校準(zhǔn)誤差小于閾值，則提供用于基于所述外科器械的所述所跟蹤位置和定向而繼續(xù)進(jìn)行所述超聲系統(tǒng)的自動(dòng)校準(zhǔn)的用戶選項(xiàng)。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK105992559SQ201480076113
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2014年9月5日
【發(fā)明人】D.J.貝茨, M.哈爾曼
【申請(qǐng)人】通用電氣公司