專利名稱：超聲成像的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
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：
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間延遲(或相位)和幅度，單獨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相對前ー個波束的焦點移位。通過改變施加的脈沖的時間延遲(或相位)，可移動具有其焦點的波束以掃描對象。當換能器陣列用于接收反射的聲能吋，相同原理適用。對在接收元件處產(chǎn)生的電壓求和，以使得凈信號指示從對象中的單個焦點反射的超聲波。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來實現(xiàn)超聲能量的這種聚焦接收。對于接收波束形成，這以動態(tài)方式完成，以便為所討論的深度范圍適當聚焦。常規(guī)超聲系統(tǒng)可用于幫助在患者體內(nèi)引導諸如活檢針的器械。根據(jù)ー種類型的常規(guī)系統(tǒng)，可以固定朝向將針導安裝到超聲探頭。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到所需的解剖區(qū)域。但是，這種常規(guī)技術存在若干限制。首先也是最重要的，由于超聲探頭和針導處于固定朝向，因此沒有給予操作員優(yōu)化圖像或針導放置的靈活性。例如，可能有超聲不透明材料(例如，骨骼)阻擋患者的目標結構。這些超聲不透明材料可使得難以或無法獲得目標結構的清晰圖像和將超聲探頭/針導定位于安全獲得目標區(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)跟蹤針導和或超聲探頭的位置。常規(guī)系統(tǒng)通常將針導和超聲探頭的實時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，針導和超聲探頭的實時位置可記錄到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。雖然這種技術允許操作員獨立于超聲探頭地定位針導，但由于操作員是依靠先前獲取的數(shù)據(jù)來定位針導， 可能會出現(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朝向。由于這些和其它原因，需要用于引導器械(例如，針導)的改進的超聲成像系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本文處理上述缺陷、缺點和問題，通過閱讀和理解以下說明書將會理解本文。
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在一實施例中，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。在另ー個實施例中，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。在另ー個實施例中，超聲成像方法包括跟蹤超聲探頭的位置和朝向。該方法包括在移動器械時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)生成平面的多個圖像并將平面的多個圖像顯示為動態(tài)圖像的一部分。通過附圖及其詳細描述，本領域技術人員將會清楚地知道本發(fā)明的多種其它特征、目的和優(yōu)點。


圖1是根據(jù)一實施例的超聲成像系統(tǒng)的示意表示；圖2是根據(jù)一實施例的超聲成像系統(tǒng)的示意表示；圖3是根據(jù)一實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)一實施例的超聲探頭和傳感器的詳細透視圖的示意表示；圖6是根據(jù)一實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。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，參考了構成其一部分的附圖，并且附圖中通過圖示的方式示出可實踐的具體實施例。對這些實施例進行充分描述，以便使本領域技術人員能夠實踐實施例，并且要理解，可利用其它實施例，并可進行邏輯、機械、電的和其它變更，而沒有背離實施例的范圍。因此，以下詳細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包括驅動超聲探頭106內(nèi)的換能器元件(未示出)將脈沖超聲信號發(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。脈沖超聲信號從身體的結構(例如，血細胞或肌肉組織)中后向散射，以便產(chǎn)生返回到換能器元件的回波。回波由超聲探頭106中的換能器元件轉換成電信號或超聲數(shù)據(jù)，并且電信號由接收器108接收。根據(jù)其它實施例，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)。本公開中使用的術語“掃描”還可表示通過傳送和接收超聲信號的過程獲取超聲數(shù)據(jù)。對本公開來說，術語“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，本公開中可使用術語“數(shù)據(jù)”來表示一個或多個數(shù)據(jù)集。表示所接收回波的電信號經(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。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)上的多個可選擇超聲形態(tài)執(zhí)行一個或多個處理操作?？僧斀邮盏交夭ㄐ盘枙r在掃描會話期間實時處理超聲數(shù)據(jù)。對本公開來說，術語“實時”定義成包括沒有任何特意延遲而執(zhí)行的過程。作為補充或替代，超聲數(shù)據(jù)可在掃描會話期間臨時存儲在緩沖器(未示出)中，并在即時或離線操作中以低于實時的方式來處理。本發(fā)明的一些實施例可包括多個處理器(未示出)以應對處理任務。例如，第一處理器可用于對 RF信號進行解調(diào)和抽選，而第二處理器可用于在顯示圖像之前進ー步處理數(shù)據(jù)。應當理解， 其它實施例可使用處理器的不同布置以應對上述處理任務。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計應用。可包含存儲器(未示出)用于存儲所獲取超聲數(shù)據(jù)的已處理幀。在一實施例中，存儲器可具有足夠容量來存儲至少數(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間對其進行檢索的方式進行存儲。存儲器可包括任何已知的數(shù)據(jù)存儲介質。可選地，本發(fā)明的實施例可利用對比劑來實現(xiàn)。當使用包含微泡的超聲對比劑吋， 對比成像生成體內(nèi)的解剖結構和血流的增強圖像。在使用對比劑的同時獲取超聲數(shù)據(jù)之后，圖像分析包括分離諧波分量和線性分量，增強諧波分量，以及通過利用增強諧波分量來生成超聲圖像。諧波分量與接收信號的分離使用適當濾波器來執(zhí)行。對比劑用于超聲成像是本領域技術人員眾所周知的，因此不作更詳細描述。在本發(fā)明的多種實施例中，超聲數(shù)據(jù)可由不同的模式相關模塊(例如B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、頻譜多普勒、TVI、應變、應變速率等)來處理，以便形成圖像幀的2D或3D數(shù)據(jù)集等。例如，一個或多個模塊可生成B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、頻譜多普勒、TVI、應變、應變速率及其組合等。存儲圖像波束和/或幀，并且可記錄指示在存儲器中獲取數(shù)據(jù)的時間的定時信息。模塊可包括，例如，執(zhí)行掃描轉換操作以將圖像幀從坐標波束空間轉換成顯示空間坐標的掃描轉換模塊?？商峁┮曨l處理器模塊，它從存儲器讀取圖像幀，并且在對患者執(zhí)行程序時實時顯示圖像幀。視頻處理器模塊可將圖像幀存儲在圖像存儲器中，圖像從其中讀取和顯示。根據(jù)ー實施例，超聲成像系統(tǒng)100還包括場發(fā)生器120。場發(fā)生器120可包含適合流通電流以生成電磁場的一組或多組線圏。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。由來自場發(fā)生器120的電磁場感應不同的電流到三個垂直線圈中的每ー個。通過檢測每個線圈感應的電流，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。使用場發(fā)生器和電磁傳感器跟蹤在電磁場內(nèi)的電磁傳感器的位置和朝向是本領域技術人員眾所周知的，因此不作更詳細描述。雖然圖1的實施例使用場發(fā)生器和電磁傳感器，但本領域技術人員應當理解，其它實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，實施例可使用光學跟蹤系統(tǒng)，包括其中多個發(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)，并且通過三角測量或其它方法使用相機系統(tǒng)確定LED或反射器的位置。圖2是根據(jù)ー實施例的圖1的超聲成像系統(tǒng)100的示意表示。為了簡潔起見，共同的參考標號將用于標識圖1和圖2中的相同部件。另外，先前針對圖1所述的部件可能不會針對圖2作詳細描述。參照圖2，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?；顧z針126的縱軸127以虛線表示。 根據(jù)ー實施例，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)ー實施例的、分為四個部分的顯示裝置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。關于在根據(jù)ー實施例的顯示裝置118的四個部分上顯示的圖像類型的額外信息將在下文中詳細描述。根據(jù)ー實施例，示出場發(fā)生器120附加在推車1 上。圖3是根據(jù)ー實施例的圖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。參照圖3和圖4，活檢針1 包括護套152和探針154。護套可以是16量具管(gauge tube)。探針1 可以是尺寸適合護套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或更多線圈。傳感器擴充器160可包括載運來自電磁傳感器156的信號的三個或更多導線。活檢針126還包括適合將探針154固定在護套152內(nèi)的閂鎖162。閂鎖162 還適合接合傳感器組件156?；顧z針126的縱軸127也以虛線示意表示。活檢針126的護套152和探針巧4大體上均為管狀結構。當活檢針1 如圖4中裝配時，縱軸127定義為包括穿過探針巧4和護套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)的一個示例。其它實施例可包括從包含導管和消融電極的非限制性列表中選擇的器械。對于使用活檢針之外的器械的實施例，術語“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。對于設計為插入患者體內(nèi)的器械，術語“縱軸”還定義為包括朝向設計器械插入患者體內(nèi)的路徑的軸。根據(jù)一實施例，第二傳感器IM可定位于距活檢針126的遠端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。當置于電磁場中時，第二傳感器124 適于通過傳感器擴充器160轉發(fā)(rely)關于第二傳感器124的位置和朝向的數(shù)據(jù)并轉發(fā)到處理器116(圖1中示出)。當活檢針和傳感器組件156如圖4中完全裝配時，第二傳感器IM處于相對探針巧4和護套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和護套152的位置和朝向。通過計算第二傳感器IM在多個不同取樣時間的位置和朝向，處理器116可跟蹤器械(在這個案例中為活檢針126)的位置和朝向。圖5是根據(jù)一實施例的來自圖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。當置于已知電磁場中時，來自電磁傳感器部分174和第二電磁傳感器部分176的信號可用于確定超聲探頭106的位置和朝向。通過在一段時間內(nèi)多次計算第一傳感器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)一實施例的方法的流程圖。各個框表示根據(jù)方法200可執(zhí)行的步驟。 額外實施例可執(zhí)行不同序列中示出的步驟和/或額外實施例可包括圖2中未示出的額外步驟。方法200的技術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區(qū)域的
第二平面的第二圖像。根據(jù)一示范實施例，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。參照圖2和圖6，在步驟202用戶定位活檢針1 和超聲探頭106。當用戶嘗試獲得患者的活檢時，用戶可將超聲探頭106定位于顯示需要活檢的目標區(qū)域的位置中。另外，用戶可通過基于其最佳猜測定位活檢針126開始，從這個位置獲得來自目標區(qū)域的活檢。如果用戶在定位活檢針126時通過超聲探頭106主動掃描患者，則用戶可使用實時動態(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可計算超聲探頭106和活檢針1 兩者在如上所述從場發(fā)生器120發(fā)射的已知強度和朝向的電磁場中的位置和朝向。通過比較從第一傳感器122接收的信號與從第二傳感器IM接收的信號，處理器116 還能夠計算超聲探頭106相對活檢針126的相對位置。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定義的平面相對超聲探頭106的位置。下面將相對圖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)一實施例，第二超聲數(shù)據(jù)包括穿過目標區(qū)域的第二平面的數(shù)據(jù)。例如，目標區(qū)域可在開始方法200之前識別。例如，根據(jù)一實施例，用戶可在通過超聲探頭106獲取的圖像上指示目標區(qū)域的位置。然后，處理器116能夠將關于屏幕上所指示目標區(qū)域的信息與指示獲取圖像時超聲探頭106的位置和朝向的、來自第一傳感器122的第一數(shù)據(jù)相關聯(lián)。根據(jù)一實施例，用戶可在開始方法200之前識別目標區(qū)域。因此，根據(jù)一實施例，處理器116可使用關于目標區(qū)域的位置的先驗信息。然后， 處理器116可在步驟210期間使用有關超聲探頭106的實時位置和朝向的反饋來控制超聲探頭106中的換能器元件，以獲取穿過目標區(qū)域的第二平面的第二超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)一實施例，穿過目標區(qū)域的第二平面可相對沿活檢針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)進行到步驟202，根據(jù)一實施例，再一次執(zhí)行步驟202、204、206、208、210、 212、214、216、218及220。本領域技術人員會意識到，在步驟202、204、206、208、210、212、 214、216、218及220的每個相繼的迭代期間，在步驟208和210獲取的超聲數(shù)據(jù)將反映較晚的時間段。根據(jù)一實施例，在步驟202、204、206、208、210、212、214、216、218及220的每個相繼的迭代期間，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的每個相繼的迭代期間，可通過步驟218的穿過目標區(qū)域的第二平面的更新圖像來取代穿過目標區(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的實施例，結果可以是生成和顯示沿活檢針的縱軸定義的平面的動態(tài)圖像以及生成和顯示穿過目標區(qū)域的平面的動態(tài)圖像。對本公開來說，術語“動態(tài)圖像”定義成包括由在不同時間點獲取的多個圖像或幀組成的循環(huán)。在顯示時，動態(tài)圖像可能非常有用，因為它會顯示區(qū)域如何隨時間變化。沿活檢針的縱軸定義的平面的動態(tài)圖像可能非常有用，因為它顯示活檢針126的預期軌跡的視圖。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可能會貫穿患者體內(nèi)的一個或多個重要區(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區(qū)域的第二平面的動態(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時軌跡以幫助操作員定位活檢針。同時，根據(jù)一實施例，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平面(即沿縱軸定義的平面和穿過目標區(qū)域的第二平面)的數(shù)據(jù)，可以通過比為每個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確地操縱器械進入滿意的位置。根據(jù)一實施例，動態(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態(tài)圖像獲得關于活檢針當前位置的實時反饋。在定位活檢針時讓操作員獲取實時反饋是有利的，因為實時反饋允許用戶迅速和準確地將活檢針定位到便于所需組織活檢的位置而不會潛在地損傷任何周圍敏感組織。參照圖2和方法200，根據(jù)一實施例，第一平面的動態(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)圖像或動態(tài)圖像。應當意識到，圖2僅示出可將顯示裝置118劃分成部分的一種示范方式。參照圖6，在步驟220中，如果確定不需要額外超聲數(shù)據(jù)，則方法200前進到步驟 222，其中用戶使用活檢針1 獲取目標區(qū)域的活檢。根據(jù)另一個實施例，用戶可在步驟 202、204、206、208、210、212、214、216、218及220的連續(xù)迭代期間的任意點獲得活檢。圖7是沿器械的縱軸定義的平面的一個示例的示意表示。示出沿可能獲取體積 302的超聲探頭300。根據(jù)圖7所示的實施例，可能獲取體積302包含四個大體成梯形的側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，在不同時間點獲取的平面308的超聲數(shù)據(jù)可用于生成和顯示平面的動態(tài)圖像。應當意識到， 平面308僅示出沿器械304的縱軸306定義的一個可能平面。根據(jù)器械304為活檢針的實施例，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，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。當平面308沿縱軸306定義時，應當意識到，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)一實施例，平面308可定義為與器械304具有固定關系，即使正在操縱器械304。 根據(jù)其它實施例，可控制超聲探頭300，以在每個相繼的獲取期間獲取相對器械304的不同平面的超聲數(shù)據(jù)。但是，根據(jù)一實施例，每個平面均以類似平面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，以及還使本領域技術人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權利要求確定，且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權利要求字面語言無不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求字面語言無實質不同的等效結構要素，則它們規(guī)定為在權利要求的范圍之內(nèi)。
權利要求
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.如權利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，還包括場發(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)檢測的電磁場。
3.如權利要求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在所述顯示裝置(118)上顯示所述第二圖像。
7.如權利要求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)，所述第三平面相對所述平面成角度安置。
8.如權利要求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； 在移動所述器械(304)時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圖像；以及在所述顯示裝置(118)上將所述平面的所述多個圖像顯示為動態(tài)圖像的一部分。
11.如權利要求10所述的超聲成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(116)還配置成實時顯示所述平面的所述多個圖像。
12.如權利要求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圖像。
15.如權利要求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圖像顯示為第二動態(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A61B8/00GK102525558SQ201110417609
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者G·C·H·吳, J·馬丁 申請人:通用電氣公司