通过广角三维超声成像引导侵入式医疗设备制造技术

一种三维超声诊断成像系统，用来三维地引导或观察侵入式医疗装置（３０）的操作。侵入式医疗装置（３０）以详细的超声图像的形式被显示，以及该装置所处在的体积区域（１２０）的剩余部分以广角的视场的形式被显示。详细的和广角的视场可以分开地或以空间对准方式重叠地被显示在图像显示器（１８）上。广角的视场可以以二维或三维方式被显示。量化的显示图可以连同广角的和详细的解剖的显示图一起被显示。详细的视图也可以以放大的或缩放的格式被显示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声诊断成像，以及更具体地涉及使用三维超声诊断成像来引导侵入(介入)式医疗装置在身体中的放置和操作。超声成像通常用来成像医疗装置和工具在身体内的插入、使用或操作。超声成像的一个这样的共同的用途是进行活组织检查的手术(procedure)。超声探头被用来对诸如受怀疑的肿瘤或囊肿之类的手术的感兴趣的病状进行成像。探头被操纵直至在图像平面上可以看见病状为止。用于探头的活组织检查针状附件然后在图像平面内引导活组织检查针并向病灶插入。临床医师注视该针在超声图像上的行进，小心保持探头稳定以及保持针处在图像平面内，直至针尖到达病灶为止。通过针来提取试样，然后从身体抽出针。超声成像因此用来引导针进入身体的行进，以及观察活组织检查手术的进行。活组织检查针已被设计成具有它们自己的超声发射器或接收器，它们与成像探头进行互动。这样的超声感应的针允许针和成像探头互相通信，以及使得针和针尖在超声图像平面上能够更加清晰地被识别。超声感应的活组织检查针例如在美国专利5,158,088中被描述。平面成像技术受到的限制在于它们提供手术的内部位置的有限的单个图像视图。理想的是提供手术的位置的更大的视场，以使得临床医师或外科医师能够更好地引导和进行手术。改进的成像有助于活体组织检查手术，以及也易于实行各种各样的侵入式手术，比如放置支架和插管，血管的扩张或切除，涉及内部组织的加热或冷冻的处理，放置放射性种子或诸如阀门和环之类的修复装置，把线或导管引导通过血管以便放置诸如起搏器、植入式心脏复律器/除纤颤器、电极和导引线之类的装置，放置缝合线、钉合钉和化学/基因传感电极，引导或操作机械手的外科装置，以及引导内窥探镜或最小限度侵入的外科手术。超声引导因此在各式各样的侵入式或介入式临床应用中找到扩展的用途，包括心脏、肺、中枢与周围神经系统手术、肠胃、肌肉骨骼、妇科、产科、泌尿科、眼科和耳鼻喉科手术。按照本专利技术的原理，三维超声成像用来引导或监视进行诸如以上列举的那些侵入(介入)式医疗装置的放置和/或使用。在一个实施例中，介入式装置的位置或它的活动被记录在一个合并了来自三维超声成像系统与介入系统的信息的三维超声图像上。合并的图像可以在超声系统、介入系统、或在组合的超声成像和介入装置系统的显示器上被观看。介入装置在详细的超声图像中被显示，以及该装置所处在的体积区域的剩余部分以广角的视场被显示。详细的和广角的视场可以分开地或以空间对准方式重叠地被显示在图像显示器上。广角的视场可以以二维或三维形式被显示。按照本专利技术的另一个方面，介入式装置的轨迹比周围的体积更详细地被超声扫描，以便以更大的可视精度和更高的帧速率显示介入式装置的引导或使用。在图上附图说明图1以框图形式说明使用三维超声成像来引导或监视侵入式工具和手术。图2说明通过经胸廓换能器探头得到的在心脏中导管的三维超声成像。图3以框图形式说明适合于在本专利技术的实施例中使用的三维超声成像系统的功能子系统。图4以框图形式说明使用三维超声成像来引导或监视侵入式工具和手术的另一个实施例。图5说明一种用于借助于二维阵列换能器定位在身体内的侵入式医疗装置的方法。图6说明用于定位在身体内的侵入式医疗装置的第二种方法。图7说明用比周围图像体积更大的波束密度扫描侵入式装置周围的体积。图8-11说明感兴趣的体积连同包含感兴趣的体积的更大的体积视场一起的超声显示图。图12说明介入地点的三维、二维和量化的超声度量的显示图。图13说明介入式装置的详细三维超声图像连同介入装置的位置的更大体积视场一起的显示图。图14说明三维超声图像中介入式手术的轨迹的记录。图15说明从三维超声图像数据得到的在线框模型中的介入式手术的轨迹的记录。图16说明介入装置的活动的三维图像、记录介入式手术的线框模型和涉及轨迹的ECG波形的同时的视图。图17-21是说明用于组合来自三维超声成像系统和介入系统的图像和/或位置数据的方法的流程图。图22以框图形式说明通过三维超声成像辅助的用于进行侵入式手术的合并的系统。首先参考图1，以部分框图形式示出了使用三维超声成像来引导或监视侵入式工具和手术。图的左面是三维(3D)超声成像系统，它包括具有二维阵列换能器的探头10。换能器阵列在超声采集子系统12的控制下发送超声波束到体积视场120并接收响应于发送波束的回波，所述回波被耦合到采集子系统并被其处理。由换能器阵列的单元接收的回声采集子系统组合成相干回波信号，并且回波信号连同从其接收回波信号的坐标(用于径向发射方向图的r，θ，)一起被耦合到3D图像处理器14。3D图像处理器把回波信号处理成三维超声图像，该图像在显示器18上被显示。超声系统由控制板16进行控制，用户通过该控制板规定要执行的成像的特性。图1上还显示介入装置系统。介入装置系统包括侵入式(介入式)装置30，它在身体内执行功能。在此图上，介入装置被显示为导管，但它也可以是某一其它工具或器械，例如针，诸如解剖器械或钉合器或支架传递之类的外科工具，电生理或气球导管，诸如高强度超声探头或起搏器或除纤颤器引线之类的治疗装置，诸如IVUS或光导管或传感器之类的诊断或测量装置，或在体内操纵和操作的任何其它装置。介入装置30被引导子系统22操纵，引导子系统22可以以机械方式辅助操控和放置介入装置在体内。介入装置30用来执行它想要的功能，比如在想要的位置处放置物品，或在介入子系统20的控制下测量、照明、加热、冷冻或切割组织。介入子系统20还从介入装置接收关于所执行的手术的信息，比如光的或声的图像信息、温度、电生理或其它测量信息、或通知侵入操作完成的信息。易于处理以便进行显示的信息被耦合到显示处理器26。介入装置也可以具有活动位置传感器32，它用来提供关于工作尖端在体内的位置的信息。活动位置传感器32可以通过发送或接收具有声、光、射频或电磁频谱形式的信号进行工作，并且它的输出被耦合到装置位置测量子系统24。替换地，传感器32可以是无源装置，例如对于由探头10发射的超声能量具有高反射的衍射光栅。当显示处理器26适合于处理或显示有关介入装置在体内的位置的信息时，介入装置的位置信息被耦合到显示处理器26。有关介入装置的功能或操作的信息被显示在显示器28上。介入装置系统由用户通过控制板27进行操作。在图1的实施例中，侵入式装置30被显示为导管，它正在心脏100的左心室102的壁上执行功能。通过3D超声成像系统的体积视场120的三维超声成像，左心室的内膜壁的全部范围是可见的。介入装置30的工作尖端可包括用于成像或定向心内膜的x射线、射频或超声装置；或生理或热传感器，它用于进行心内膜的诊断测量；或烧蚀装置，它用于处理在心内膜上的伤痕；或例如电极的放置装置。介入装置的尖端被操纵到心壁上的一个点，在这点上通过操作引导子系统22来执行这样的功能。然后由介入子系统20命令介入装置执行它打算的手术，以及由例如在进行手术时接收或发送来自传感器32的信号的装置位置测量子系统24确定执行手术的位置。通过使用三维超声系统使得手术的地点(在上述的例子中左心室的壁)直接可见以便监视手术，可以协助侵入式手术。当介入装置30在体内被操纵时，对装置进行操作的三维环境可以以三维形式被显示，从而使得操作者能够预先考虑管口和血管在体内的转动和弯曲以及将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声显示侵入式医疗装置（３０）和该装置在身体内所处在的体积区域（１２２）的方法，包括：用由超声阵列换能器（１０）发射的波束扫描该体积区域（１２２）；接收来自该体积区域（１２２）和来自位于该区域中的侵入式医疗装置（３０）的回波信号；处理回波信号，以产生体积区域（１２２）的广角视场（１２０）；处理回波信号，以产生侵入式医疗装置（３０）所处在的体积区域（１２２）的这部分的详细视图；以及在图像显示器（１８）上显示体积区域（１２２）的广角视场（１２０）和侵入式医疗装置（３０）所处在的体积区域（１２２）的这部分的详细视图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M佩茨恩斯基，I萨戈，B萨沃尔德，S斯卡皮尼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]