超聲引導下對心臟置換瓣膜的定位的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了使用超聲系統(tǒng)結(jié)合位置傳感器而將瓣膜或其他設(shè)備定位在患者體內(nèi)(例如患者心臟中)的方法和裝置。一個位置傳感器安裝在超聲探頭中，使得位置傳感器和超聲換能器之間的幾何關(guān)系已知，而另一個位置傳感器安裝在設(shè)備安裝裝置內(nèi)，使得位置傳感器和設(shè)備之間的幾何關(guān)系已知?；跈z測到的位置傳感器的位置和已知的幾何關(guān)系，確定設(shè)備相對于成像平面的位置。顯示成像平面的圖像，并且輸出設(shè)備相對于成像平面的位置的指示。
【專利說明】超聲引導下對心臟置換瓣膜的定位
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本申請要求享有2011年4月11日提交的美國臨時申請61/474028、2011年12月I日提交的美國臨時申請61/565766以及2012年3月2日提交的美國申請13/410449的優(yōu)先權(quán)，每份文獻以引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)經(jīng)皮心臟瓣膜置換程序依賴于經(jīng)食道超聲心動描記法(TEE)，結(jié)合有熒光透視法，用于引導瓣膜到達其將展開的位置。在超聲圖像上易于看到組織和解剖界標，但是難以可視化瓣膜及其展開導管。相反地，在熒光透視圖像上易于看到瓣膜和導管，但是難以清晰地看到和區(qū)分組織。由于兩種成像模態(tài)均未對解剖結(jié)構(gòu)和瓣膜兩者提供清晰的視圖，因此難以精確地確定瓣膜相對于相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)的位置。這使得在人工瓣膜在展開之前的定位非常具有挑戰(zhàn)性。
[0003]相關(guān)的背景材料還包括美國專利4173228、4431005、5042486、5558091以及7806829，每份文獻以引用的方式并入本文。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一方面涉及使用超聲探頭以及設(shè)備安裝裝置將設(shè)備定位在患者體內(nèi)的方法。超聲探頭包括獲取成像平面圖像的超聲換能器，以及第一位置傳感器，其安裝為使得第一位置傳感器和超聲換能器之間的幾何關(guān)系是已知的。設(shè)備安裝裝置包括設(shè)備、設(shè)備展開機構(gòu)以及第二位置傳感器，其安裝為使得第二位置傳感器和設(shè)備之間的幾何關(guān)系已知。該方法包括檢測第一位置傳感器的位置和檢測第二位置傳感器的位置的步驟。基于(a)檢測到的第一位置傳感器的位置和第一位置傳感器與超聲換能器之間的幾何關(guān)系以及(b)檢測到的第二位置傳感器的位置和第二位置傳感器與設(shè)備之間的幾何關(guān)系，確定設(shè)備相對于成像平面的位置。顯示成像平面的圖像，并且輸出設(shè)備相對于成像平面的位置的指示。
[0005]本發(fā)明的另一方面涉及使用超聲探頭以及設(shè)備安裝裝置確定患者體內(nèi)的設(shè)備的位置的裝置。超聲探頭包括獲取成像平面圖像的超聲換能器，以及第一位置傳感器，其安裝為使得第一位置傳感器和超聲換能器之間的幾何關(guān)系是已知的。設(shè)備安裝裝置包括設(shè)備、設(shè)備展開機構(gòu)以及第二位置傳感器，其為安裝使得第二位置傳感器和設(shè)備之間的幾何關(guān)系已知。該裝置包括超聲成像機器，其驅(qū)動超聲換能器，從超聲換能器接收返回信號、將接收到的返回信號轉(zhuǎn)換成成像平面的2D圖像并且顯示2D圖像。其還包括位置追蹤系統(tǒng)，其檢測第一位置傳感器的位置，檢測第二位置傳感器的位置，將第一位置傳感器的位置報告給超聲成像機器，并且將第二位置傳感器的位置報告給超聲成像機器。超聲成像機器包括處理器，其被編程以基于(a)檢測到的第一位置傳感器的位置和第一位置傳感器與超聲換能器之間的幾何關(guān)系以及(b)檢測到的第二位置傳感器的位置和第二位置傳感器與設(shè)備之間的幾何關(guān)系，確定設(shè)備相對于成像平面的位置。處理器還被編程以輸出設(shè)備相對于成像平面的位置的指示。[0006]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于超聲系統(tǒng)的超聲探頭。該探頭包括:具有柔性軸和遠端的外殼，超聲換能器收納在外殼的遠端內(nèi)；允許由超聲系統(tǒng)驅(qū)動換能器的接口 ；以及位置傳感器，其設(shè)置在外殼的遠端中，使得位置傳感器和超聲換能器之間的幾何關(guān)系已知。在一些實施例中，通過將超聲換能器安裝在相對于外殼的固定位置處并且將位置傳感器安裝在相對于外殼的固定位置處，永久地固定所述幾何關(guān)系。并且在一些實施例中，超聲換能器是相控陣列超聲換能器，其具有多個元件，配置為使得可以分別和獨立地驅(qū)動元件，其中超聲換能器的元件堆疊為使得每個元件目對于至少一個相鄰元件在方位角方向上移位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1示出了超聲探頭的遠端，除了常規(guī)部件之外，其還包括第一位置傳感器。
[0008]圖2示出了瓣膜安裝裝置的遠端，除了常規(guī)部件之外，其還包括第二位置傳感器。
[0009]圖3是系統(tǒng)的框圖，其利用了位置傳感器以追蹤瓣膜的位置，從而其可以安裝在正確的解剖位置。
[0010]圖4示出了超聲換能器、換能器的成像平面以及兩個位置傳感器之間的幾何關(guān)系O
[0011]圖5A示出了線框3D立方體，其圍繞2D成像平面而構(gòu)建，其中具有當瓣膜處于第一位置時瓣膜的位置的表示。
[0012]圖5B示出了圖5A的線框3D立方體和2D成像平面，其中具有當瓣膜處于第二位置時瓣膜的位置的表示。
[0013]圖5C示出了在旋轉(zhuǎn)至不同的透視圖之后的圖5B的線框3D立方體和2D成像平面。
[0014]圖示出了在傾斜至不同的透視圖之后的圖5B的線框3D立方體和2D成像平面。
[0015]圖6A示出了在空間中處于特定取向的成像平面。
[0016]圖6B示出了如何設(shè)置已顯示的成像平面的取向以匹配圖6A中成像平面的取向。
【具體實施方式】
[0017]圖1-4示出了本發(fā)明的一個實施例，其中可以容易地在超聲圖像上可視化瓣膜的位置，從而由于對其位置更確信的評估，使得瓣膜的展開更容易。在該實施例中，向常規(guī)超聲探頭和常規(guī)瓣膜遞送裝置添加位置傳感器，并且使用來自那些位置傳感器的數(shù)據(jù)以確定瓣膜相對于相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)的位置。
[0018]圖1示出了超聲探頭10的遠端。在大多數(shù)方面中，超聲探頭10是常規(guī)的一其具有外殼11以及位于探頭10和柔性軸(未示出)的遠端內(nèi)的超聲換能器12。然而，除了常規(guī)部件之外，添加了位置傳感器15，以及相關(guān)聯(lián)的布線，以與位置傳感器15相接口。只要位置傳感器15與超聲換能器12之間的幾何關(guān)系已知，位置傳感器15可以位于探頭10的遠端的任意處。優(yōu)選地，通過安裝超聲換能器12和位置傳感器15而永久地固定該關(guān)系，從而兩者均不能相對于外殼11移動。向位置傳感器15提供合適的布線，其優(yōu)選終止于位于探頭的近端上的合適的連接器(未示出)處。當然，在使用無線位置傳感器的備選實施例中，布線不是必需的。
[0019]在所示的實施例中，位置傳感器位于超聲換能器12的近側(cè)，從超聲換能器12的中心到位置傳感器15的中心測得的距離為dl。在備選實施例中，位置傳感器15可以位于其他位置，諸如位于超聲換能器12的遠側(cè),橫向地偏離超聲換能器12的側(cè)面,或者位于換能器12之后。在將位置傳感器15放置在換能器之后的實施例中，較小的傳感器是優(yōu)選的以防止超聲探頭10的總直徑變得過大。
[0020]圖2示出了瓣膜安裝裝置20的遠端，其用于將瓣膜23遞送至相對于患者解剖結(jié)構(gòu)的所需位置，并且然后在該位置展開瓣膜23。在大多數(shù)方面中，瓣膜安裝裝置20的結(jié)構(gòu)是常規(guī)的。將常規(guī)的瓣膜23以常規(guī)方式安裝在常規(guī)展開機構(gòu)22上，并且遞送通過遞送套管24，從而一旦將膜定位在正確的位置，就啟動展開機構(gòu)22安裝瓣膜。合適的瓣膜和瓣膜安裝裝置的不例包括 Edwards Lifesciences 的 Sapien Valve System、Medtronic 的CoreValve System 以及 Direct Flow Medical 的瓣膜。
[0021]然而，除了上述的常規(guī)部件之外，添加了位置傳感器25，以及相關(guān)聯(lián)的布線以與位置傳感器25相接口。
[0022]位置傳感器25位于瓣膜安裝裝置20上的一位置，其與瓣膜23具有已知的幾何關(guān)系。例如，如圖2中所示，位置傳感器25可以位于遞送導管上，在瓣膜23的已知位置(當瓣膜處于未展開狀態(tài)時測得)的遠側(cè)或近側(cè)具有距離d2。優(yōu)選地，瓣膜安裝裝置20構(gòu)建為使得空間關(guān)系維持不變，直至開始展開(例如通過使球囊膨脹)。將位置傳感器25機械地添加至瓣膜安裝裝置20將取決于瓣膜安裝裝置20的設(shè)計，并且必須向位置傳感器25提供合適的布線，其優(yōu)選地在位于瓣膜安裝裝置20的近端上的合適的連接器(未示出)處終止。當然，在使用無線位置傳感器的備選實施例中，布線并非必需。
[0023]在備選實施例中，位置傳感器25可以放置在其他位置，諸如位于展開機構(gòu)22上或遞送套管24上。在另一些備選實施例中，位置傳感器25可以位于瓣膜23自身上(優(yōu)選所采取的方式為，當瓣膜展開時，位置傳感器25得以釋放)。然而，位置傳感器25必須定位為使得其關(guān)于瓣膜23的相對位置已知(即，通過將其放置在相對于瓣膜23固定的位置處)。當如此實現(xiàn)時，變得可以通過在三維空間中向傳感器25感測到的位置添加合適的偏移而確定瓣膜23的位置。
[0024]可以使用商業(yè)可獲得的位置傳感器作為位置傳感器15、25。合適傳感器的一個示例是Ascension Technologies的“model90”,其足夠小(直徑為0.9mm)以集成進入探頭10和瓣膜安裝裝置20的遠端。這些設(shè)備以前用于包括心臟電生理學映射和穿刺活檢定位，并且它們提供六個自由度信息(X、Y和Z笛卡爾坐標)和帶有高度位置精確度的取向(方位、高度和滾動)
[0025]其他示例包括使用Polhemus公司所采用的技術(shù)制備的傳感器。各種商業(yè)可獲得的系統(tǒng)的區(qū)別在于它們創(chuàng)建它們的信號并且執(zhí)行它們的信號處理的方式，但是只要它們足夠小以適配在超聲探頭10和瓣膜安裝裝置20的遠端中，并且能夠輸出正確的位置和取向信息，就可以使用任何技術(shù)(例如，基于磁的技術(shù)和基于RF的系統(tǒng))。
[0026]圖3是系統(tǒng)的框圖，其利用了位置傳感器15、25以追蹤瓣膜的位置，從而其可以安裝在正確的解剖位置。在該系統(tǒng)中，使用位于探頭10遠端的換能器12獲得的超聲圖像與通過追蹤位于超聲探頭10遠端上的位置傳感器15以及位于瓣膜安裝裝置20上的位置傳感器25獲得的信息組合，以將瓣膜在展開之前定位在患者體內(nèi)所需的位點處。
[0027]在圖3中， 瓣膜安裝裝置20示意性地示為位于患者心臟內(nèi)。使用常規(guī)程序可以實現(xiàn)到達心臟的通路(例如，經(jīng)由血管，如動脈)。此外，圖3中，示出了超聲探頭10的遠端靠近心臟。優(yōu)選通過將探頭10的遠端定位在患者食道中(例如，經(jīng)由患者嘴或鼻)而實現(xiàn)對該位置的通路。
[0028]超聲成像機器30與探頭10的遠端中的換能器相互作用，而以常規(guī)方式獲得2D圖像(即，通過區(qū)動超聲換能器、接收來自超聲換能器的返回信號、將接收到的返回信號轉(zhuǎn)換成成像平面的2D圖像，并且顯示該2D圖像)。但是除了超聲成像機器30和探頭10遠端中的換能器之間的常規(guī)連接，在位置追蹤系統(tǒng)35和超聲探頭遠端處的位置傳感器15之間也有布線。在使用Ascension model90位置傳感器的實施例中，可以使用Ascension3DGuidance Medsafe?電子設(shè)備作為位置追蹤系統(tǒng)35。由于在位置追蹤系統(tǒng)35和位置傳感器之間的布線構(gòu)建在model90傳感器中,model90傳感器可以集成在超聲探頭10的遠端中，以允許model90傳感器近端處的連接器分岔至位置追蹤系統(tǒng)35。在備選實施例中，可以修改超聲探頭10的近端，從而可以使用終止于超聲成像機器30處的單連接器，其中添加合適的布線以將信號從位置傳感器15路由至位置追蹤系統(tǒng)35。
[0029]還將類似的位置傳感器25設(shè)置在瓣膜安裝裝置20的遠端處。由從裝置的遠端行進通過裝置的整個長度并直至患者體外并且連接至位置追蹤系統(tǒng)35的合適布線，提供了位置傳感器25和位置追蹤系統(tǒng)35之間的連接。對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，形成位置追蹤系統(tǒng)35和位置傳感器25之間的電連接的合適方式將是顯而易見的。應(yīng)當注意到，由于在展開期間，瓣膜安裝裝置20的遠端位于患者心臟中，因此布線必須適配在將瓣膜安裝裝置20遞送至該位置的導管內(nèi)，其通常位于患者動脈中。
[0030]采用該布置，位置追蹤系統(tǒng)35可以確定超聲探頭遠端處的位置傳感器15以及瓣膜安裝裝置20遠端處的位置傳感器25在三維空間中的精確位置和取向。位置追蹤系統(tǒng)35通過經(jīng)由位于患者體外、優(yōu)選在患者心臟附近的發(fā)射器36與位置傳感器15、25通信，而實現(xiàn)該功能。該追蹤功能由位置追蹤系統(tǒng)35的制造商提供，并且其提供了輸出以報告?zhèn)鞲衅鞯奈恢煤腿∠颉?br> [0031]處理器(未示出)使用圖3中所示的硬件，以幫助引導瓣膜安裝裝置20到達所需的位置。該處理器可以實施在獨立的盒中，或者可以實施為收納在超聲成像機器30內(nèi)的分離的處理器。在備選實施例中，超聲成像機器30內(nèi)的現(xiàn)有處理器可以被編程以執(zhí)行本文所述的程序步驟。但是不論處理器位于何處，當超聲探頭10的遠端定位靠近患者心臟(例如，在患者食道或在患者胃底部)并且瓣膜安裝裝置20的遠端定位于患者心臟中、基本上靠近其目標終點時，通過執(zhí)行如下所述的步驟，圖3中所示的系統(tǒng)可以用于將瓣膜23精確地定位在所需的位置。
[0032]現(xiàn)在一超參考圖1-4，位置追蹤系統(tǒng)35首先將位置傳感器15的位置和取向報告給處理器。該位置在圖4中示為點42。由于位置傳感器15和超聲換能器12之間的固定幾何關(guān)系以及超聲換 能器12和該換能器的成像平面43之間的已知關(guān)系，處理器可以基于感測到的位置傳感器15的位置和取向而確定成像平面43 (本文中稱為XY平面)在空間中的位置。
[0033]位置追蹤系統(tǒng)35還確定瓣膜安裝裝置20遠端處的位置傳感器25的位置。該位置在圖4中示為點45。那么，基于點45的已知位置和XY平面43的已知位置(根據(jù)測得的位置42和點42與超聲換能器12之間的已知偏移而計算得到)，處理器計算點45在XY平面43上的投影以及點45與XY平面之間的距離Z。該投影在圖4中標注為46。
[0034]然后處理器將Z的帶符號值以及點46的坐標發(fā)送至超聲成像機器30中的軟件對象，其負責產(chǎn)生最終顯示的圖像。該軟件對象關(guān)于常規(guī)超聲成像軟件進行修改，以在超聲圖像上顯示點46的位置。這例如可以通過在點46在XY平面43上的位置處顯示彩色點而實現(xiàn)。對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，對軟件對象所產(chǎn)生的圖像添加彩色點所需的修改將是顯而易見的。
[0035]優(yōu)選地，還由超聲成像機器30顯示距離Z。這可以使用任意各種用戶界面技術(shù)而實現(xiàn)，包括但不局限于顯示對Z值的數(shù)字指示符以指明XY成像平面43之前或之后的距離，或者顯示長度與距離Z成比例并且方向指示Z的符號的條線圖。在備選實施例中，可以使用其他用戶界面，諸如依靠顏色和/或亮度而將Z的符號和大小傳達給操作者。對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，將該Z信息添加至超聲顯示所需的修改將是顯而易見的。
[0036]當系統(tǒng)如此配置時，在使用期間，操作者將能夠通過查看超聲成像機器30產(chǎn)生的圖像而觀察相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)?；诒硎警B加在成像平面上的點46的點的位置以及Z值的指示，操作者可以確定位置傳感器25相對于出現(xiàn)在超聲成像機器30的顯示器上的患者解剖結(jié)構(gòu)的部分的位置。
[0037]基于位置傳感器25和瓣膜23之間已知的幾何偏移，操作者可以使用超聲成像機器30顯示的圖像、疊加在該圖像上的位置點46以及Z信息的顯示，而將瓣膜定位在正確的解剖位置。
[0038]在備選優(yōu)選實施例中，作為使操作者考慮位置傳感器25和瓣膜23之間的偏移的代替，系統(tǒng)被編程以自動地使所顯示的Z值偏移距離d2，這就不再需要操作者自己考慮該偏移。在這些實施例中，瓣膜展開的程序變得非常簡單。瓣膜安裝裝置20沿著血管迂回前進，直至其基本靠近所需位置。然后，操作者將成像平面與正處理的患者原始瓣膜內(nèi)的所需位置的橫截面視圖對準，例`如，通過推進或縮回超聲探頭10的遠端和/或彎折該探頭的彎曲部分而實現(xiàn)。已經(jīng)到達正確位置的指示是指當(a)顯示在超聲成像機器30上的成像平面示出了患者原始瓣膜內(nèi)的所需位置，(b)疊加在超聲圖像上的位置標記46指示了瓣膜與瓣膜的所需位置對準，以及(C)Z顯示指示了 Z = O時。其后，可以觸發(fā)展開機構(gòu)22(例如，通過使球囊膨脹)，其展開瓣膜。
[0039]在上述實施例中，向用戶呈現(xiàn)信息的形式為常規(guī)2D超聲圖像，其具有(I)添加至圖像平面以指示瓣膜位置到圖像平面上的投影的位置標記和(2)瓣膜和圖像平面之間的距離的指示。在備選實施例中，可以使用不同的方式，以幫助用戶可視化瓣膜相對于相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)的位置。
[0040]一種這樣的方法是在3D空間中形成計算機產(chǎn)生的對象模型，其中對象包括瓣膜和正由超聲系統(tǒng)成像的2D成像平面。使用能的用戶界面，用戶可以使用在計算機輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)和游戲系統(tǒng)中常規(guī)使用的3D圖像操作技術(shù)而從不同的視角觀察對象?？梢允褂迷诔Ｒ?guī)CAD和游戲系統(tǒng)中使用的任意各種技術(shù)而實施的能的用戶界面然后允許用戶從不同的視角觀察對象(例如，通過圍繞水平和/或垂直軸旋轉(zhuǎn)對象)。
[0041]圖5A示出了 3D空間中的這種對象，并且對象具有三個組分:線框3D立方體52、當前正由超聲系統(tǒng)成像的2D成像平面53，以及表示位置傳感器25 (圖2中所示)的位置的圓柱體51。用于創(chuàng)建對象的起始參照系是成像平面53，如上所述，其在空間中(相對于超聲換能器)的位置基于超聲換能器12和位置傳感器15 (均在圖2中示出)之間的固定幾何關(guān)系以及檢測到的位置傳感器的位置而已知。系統(tǒng)然后將線框立方體52添加在空間中的一位置，其將線框立方體52的前后兩面均定位為平行于成像平面53，優(yōu)選地，成像平面53位于3D立方體的中間平面處。系統(tǒng)還將圓柱體51在合適的位置添加至對象，其對應(yīng)于檢測到的位置傳感器25的位置(圖2中所示)。由于瓣膜與位置傳感器25呈固定幾何關(guān)系，由系統(tǒng)檢測瓣膜移動至新位置，并且系統(tǒng)通過將圓柱體51移動至3D對象內(nèi)的新位置而響應(yīng)于檢測到的移動，如圖5B中所示。
[0042]優(yōu)選地，可以由用戶旋轉(zhuǎn)對象以幫助用戶更好地可視化位置傳感器25在3D空間中的位置。例如，假設(shè)位置傳感器25維持在使得系統(tǒng)將圓柱體51繪制在圖5B中所示的位置處的位置處。如果用戶希望從不同的視角觀察幾何結(jié)構(gòu)，則用戶可以使用用戶界面而將透視圖旋轉(zhuǎn)至圖5C中所示的視圖，或者將透視圖傾斜至圖中所示的視圖。還可以實施其他3D操作(例如，平移、旋轉(zhuǎn)和縮放)。2D圖像作為3D線框內(nèi)的切片的顯示增強了位置傳感器25相對于成像平面的感知。可以由常規(guī)視頻硬件和軟件操作實施對象的旋轉(zhuǎn)。例如，當在常規(guī)視顏卡中的存儲器內(nèi)創(chuàng)建3D對象時，可以通過將命令發(fā)送至視頻卡而移動和旋轉(zhuǎn)對象。然后可以使用合適的用戶界面和軟件而將用戶所需的觀察透視圖映射到那些命令中。
[0043]在備選實施例中，代替使得圓柱體51表示位置傳感器的位置，可以使用圓柱體51表示正展開的瓣膜的位置。在這些實施例中，可以基于瓣膜和位置傳感器25之間的已知幾何關(guān)系，而在與位置傳感器25的位置偏移的位置處將圓柱體繪制到對象上。任選地，作為在這些實施例中使用普通圓柱體51的代替，可以在3D對象內(nèi)的合適位置處顯示未展開瓣膜的形狀的更精確表示。
[0044]任選地，系統(tǒng)可以被編程以在用戶請求時(例如，響應(yīng)于經(jīng)由用戶界面接收的請求)而顯示處于一解剖取向 的對象，這將示出處于與成像平面在3D空間中被物理定向的取向相同的取向的成像平面。例如，假設(shè)患者躺下并使用超聲換能器對患者心臟62成像，如果超聲換能器的成像平面63傾斜約30°并且旋轉(zhuǎn)約10°的角度，如圖6A中所示，那么呈現(xiàn)給用戶的顯示可以設(shè)置為匹配這些角度，如圖6B中所示。在該模式下，所顯示的成像平面53的取向優(yōu)選設(shè)置為基于內(nèi)置于超聲探頭10內(nèi)的位置傳感器15(圖1中所示)的位置和取向信息而自動地遵循換能器取向的改變。
[0045]任選地，通過修改呈現(xiàn)的圓柱體的顏色和/或尺寸，將圖形添加至傳感器顯示上或其附近(例如，半徑與傳感器和成像平面之間的距離成比例地改變的圓)，或者各種備選方法(包括但不局限于數(shù)字顯示實際距離)，可以指示超聲成像平面53的周圍。
[0046]任選地，上述的技術(shù)可以與常規(guī)熒光圖像結(jié)合，其能夠向操作者提供附加信息，或者作為瓣膜正確定位的雙保險。
[0047]上述的技術(shù)有利地幫助確定瓣膜相對于在成像平面中正可視化的組織的位置，并且改善了當展開時瓣膜被正確放置的置信度。該程序還可以消除或者至少減少熒光檢查或其他基于X射線技術(shù)的量，從而有利地減少了醫(yī)師和患者的受輻射量。
[0048]上述的概念可以用于產(chǎn)生圖像的任何類型的超聲探頭，諸如經(jīng)食道超聲心動描記術(shù)探頭(例如，在美國專利7717850中所述的探頭，該文獻以引用的方式并入本文)、心內(nèi)超聲心動描記術(shù)導管(例如，St.JudeMedical的ViewFlex? PLUS ICE導管和BostonScientific的Ultra ICE?導管)以及其他類型的超聲成像設(shè)備。上述的概念甚至可以用于除超聲之外的其他成像模態(tài)，諸如MRI和CT設(shè)備。在所有這些情況下，將一個位置傳感器以與圖像平面固定的關(guān)系而附接至成像頭部，而將另一個位置傳感器附接至假體或其他正被引導至患者體內(nèi)一位置的醫(yī)療設(shè)備?？梢匀缟纤鍪褂梦恢脗鞲衅骱蛨D像平面之間的固定關(guān)系，以幫助將設(shè)備引導至所需位置。
[0049]應(yīng)當注意到，雖然上文以安裝心臟瓣膜為例描述了本發(fā)明，其還可以用于幫助將其他設(shè)備定位在患者體內(nèi)正確的位置處。其甚至可以用于非醫(yī)療環(huán)境中(例如，引導部件至正組裝的機器中的所需位置處)。
[0050]最后，雖然已經(jīng)參考特定實施例公開了本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對所述實施例進行大量修改、改變和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種使用超聲探頭和設(shè)備安裝裝置將設(shè)備定位在患者體內(nèi)的方法，所述超聲探頭包括獲取成像平面的圖像的超聲換能器和第一位置傳感器，所述第一位置傳感器安裝為使得所述第一位置傳感器和所述超聲換能器之間的幾何關(guān)系已知，所述設(shè)備安裝裝置包括所述設(shè)備、設(shè)備展開機構(gòu)和第二位置傳感器，所述第二位置傳感器安裝為使得所述第二位置傳感器和所述設(shè)備之間的幾何關(guān)系已知，所述方法包括如下步驟:檢測所述第一位置傳感器的位置；檢測所述第二位置傳感器的位置；基于(a)檢測到的所述第一位置傳感器的位置和所述第一位置傳感器與所述超聲換能器之間的幾何關(guān)系以及(b)檢測到的所述第二位置傳感器的位置和所述第二位置傳感器與所述設(shè)備之間的幾何關(guān)系，確定所述設(shè)備相對于所述成像平面的位置，顯示所述成像平面的圖像；以及基于確定步驟的結(jié)果，輸出所述設(shè)備相對于所述成像平面的位置的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中輸出指示的步驟包括在成像平面的顯示上顯示設(shè)備上的至少一個點到成像平面上的投影。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中確定設(shè)備的位置的步驟包括確定在垂直于成像平面的方向上的距離，并且其中輸出指示的步驟包括顯示所確定的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括當所確定的距離約為零時啟動設(shè)備展開機構(gòu)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定設(shè)備的位置的步驟包括如下步驟:基于檢測到的第一位置傳感器的位置以及第一位置傳感器與超聲換能器之間的幾何關(guān)系而確定成像平面所在之處；基于檢測到的第二位置傳感器的位置以及第二位置傳感器與設(shè)備之間的幾何關(guān)系而確定設(shè)備所在之處；以及計算設(shè)備上的至少一個點到成像平面上的投影。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中輸出指示的步驟包括在成像平面的顯示上顯示所計算的投影與成像平面的接觸之處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中輸出指示的步驟包括顯示成像平面和設(shè)備上的所述至少一個點之間的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中設(shè)備包括瓣膜，設(shè)備安裝裝置包括瓣膜安裝裝置，而設(shè)備展開機構(gòu)包括瓣膜展開機構(gòu)。
9.一種用于使用超聲探頭和設(shè)備安裝裝置確定患者體內(nèi)的設(shè)備的位置的裝置，所述超聲探頭包括獲取成像平面的圖像的超聲換能器和第一位置傳感器，所述第一位置傳感器安裝為使得所述第一位置傳感器和所述超聲換能器之間的幾何關(guān)系已知，所述設(shè)備安裝裝置包括所述設(shè)備、設(shè)備展開機構(gòu)和第二位置傳感器，所述第二位置傳感器安裝為使得所述第二位置傳感器和所述設(shè)備之間的幾何關(guān)系已知，所述裝置包括:超聲成像機器，其驅(qū)動所述超聲換能器，從所述超聲換能器接收返回信號，將接收到的返回信號轉(zhuǎn)換成所述成像平面的2D圖像并且顯示所述2D圖像；以及位置追蹤系統(tǒng)，其檢測所述第一位置傳感器的位置，檢測所述第二位置傳感器的位置，將所述第一位置傳感器的位置報告給所述超聲成像機器，并且將所述第二位置傳感器的位置報告給所述超聲成像機器，其中所述超聲成像機器包括處理器，其被編程以基于(a)檢測到的所述第一位置傳感器的位置和所述第一位置傳感器與所述超聲換能器之間的幾何關(guān)系以及(b)檢測到的所述第二位置傳感器的位置和所述第二位置傳感器與所述設(shè)備之間的幾何關(guān)系，確定所述設(shè)備相對于所述成像平面的位置，并且其中所述處理器被編程以輸出所述設(shè)備相對于所述成像平面的位置的指示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中超聲成像機器在2D圖像中的至少一幅上顯示設(shè)備上的至少一個點到成像平面上的投影。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中超聲成像機器顯示設(shè)備上的至少一個點和成像平面之間的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中處理器被編程以通過執(zhí)行如下步驟確定設(shè)備相對于成像平面的位置:基于檢測到的第一位置傳感器的位置以及第一位置傳感器與超聲換能器之間的幾何關(guān)系而確定成像平面所在之處，基于檢測到的第二位置傳感器的位置以及第二位置傳感器與設(shè)備之間的幾何關(guān)系而確定設(shè)備所在之處，以及計算設(shè)備上的至少一個點到成像平面上的投影。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中超聲成像機器在2D圖像中的至少一幅上顯示所計算的投影與成像平面的接觸之處。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中超聲成像機器顯示成像平面和設(shè)備之間的距離的指示。`
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中設(shè)備包括瓣膜，設(shè)備安裝裝置包括瓣膜安裝裝置，而設(shè)備展開機構(gòu)包括瓣膜展開機構(gòu)。
16.—種用于超聲系統(tǒng)的超聲探頭,包括:外殼，具有柔性軸和遠端；超聲換能器，收納在外殼遠端內(nèi)；接口，允許由超聲系統(tǒng)驅(qū)動換能器，以及位置傳感器，設(shè)置在外殼的遠端中，使得位置傳感器和超聲換能器之間的幾何關(guān)系已知。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的探頭，其中通過將超聲換能器安裝在相對于外殼的固定位置處并且將位置傳感器安裝在相對于外殼的固定位置處，永久地固定所述幾何關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其中超聲換能器包括相控陣列超聲換能器，其具有多個元件，配置為使得能夠分別和獨立地驅(qū)動所述元件，并且其中超聲換能器的元件堆疊為使得每個元件相對于至少一個相鄰元件在方位角方向上移位。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的探頭，其中位置傳感器使用基于磁的技術(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的探頭，其中位置傳感器使用基于RF的技術(shù)。
【文檔編號】A61B8/12GK103607957SQ201280017822
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月11日
【發(fā)明者】E·P·哈雷恩 申請人:艾瑪克公司