一种超声系统采用超声探头(31)、应力传感器(33)以及工作站(20)。所述超声探头(31)包括用于采集解剖区域的超声图像(40)的超声换能器。所述应力传感器(33)被布置在超声探头(31)上，以在超声换能器采集解剖区域的超声图像(40)时测量由解剖区域施加于超声探头(31)的纵向应力。所述应力传感器(33)环绕超声探头(31)的纵向轴，并且相对于超声探头(31)的纵向轴与超声换能器间隔开。所述工作站(20)根据由超声换能器采集的超声图像(40)来重建超声体积(41)，并且响应于由应力传感器(33)测得的纵向应力而在超声换能器采集解剖区域的超声图像(40)时确定由解剖区域施加于超声探头(31)的轴向力和/或弯曲力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于医学流程（尤其是用于前列腺活检和近距离治疗流程）的 徒手超声成像。本专利技术具体涉及对通过超声探头而被施加于解剖目标（尤其是前列腺）的 一致力（consistent force)的监测和控制。
技术介绍
参考图1，在超声引导的活检和治疗流程（例如，前列腺活检和近距离治疗）的大 部分期间，来自感兴趣解剖结构的全部扫掠被采集以重建解剖结构的三维（"3D"）体积41。 具体地，超声成像通常经由被附接到超声探头31的手柄32以徒手的方式来执行，所述超声 探头31具有（一个或多个）二维（"2D"）超声换能器（未示出）。电磁位置传感器或光 学位置传感器（未示出）被附接到超声探头31，并且2D B-扫描的集合40连同其在电磁跟 踪器框架或光学跟踪器框架28的参考坐标系中的相对坐标一起被采集。所述2D图像的集 合40被重建成规则的3D体积41以用于可视化、引导和分析。在徒手成像期间，操作者将超声探头31按压在患者10的皮肤或内部组织的表面 上，同时调节超声探头31的位置和取向，以找到期望的图像平面。在该处理中，超声探头 31与患者10的皮肤或组织之间的接触力使下层组织变形。例如，在前列腺的经直肠超声 ("TRUS"）成像中，超声探头31将会被推在直肠壁上，这引起前列腺的显著变形。变形的 量与所施加的力的量以及组织构成相关。 重建的图像体积41可以用于不同的应用，例如，解剖结构分割25和多模态图像融 合与配准26。然而，来自徒手超声探头31的体积重建24易于发生由超声探头压力诱发的 伪影。具体地，要求超声探头31的（一个或多个）2D超声换能器与感兴趣体积的表面紧密 接触，以避免在采集的图像中引起阴影伪影的空气间隙。在3D扫掠期间，正被扫描的组织 暴露在可变量的力下，并且每幅采集的2D图像40在不同的探头压力下被从组织捕捉。因 此，在图像采集期间由操作者施加于组织的压力的量可以显著地影响在徒手方式的数据采 集23期间采集的图像40的质量。作为结果，线性切片运动和非线性组织变形累积，并且针 对3D体积41产生混淆的图像伪影。此外，由变化的接触力引起的组织几何形状的变化是超声图像40难于重复产生 的原因。即使对患者10的相同区域执行成像，但是归因于力（探头压力）和/或组织的生 物力学属性的改变，组织变形的量无疑也将是不同的。在自动图像分割25(例如，前列腺分割）的背景中，体积重建24中的这样的变形 和失真的影响是相当显著的。此外，图像分割中的误差将会转化成配准26中的误差（例如， 对超声图像的磁共振成像），并且因此将影响活检和近距离治疗准确性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于对通过超声探头31而被施加于患者10的感兴趣解剖结构 的一致力的监测和控制的力/扭矩管理27。 本专利技术的一种形式是采用超声探头和应力传感器的医学仪器。所述超声探头包括 用于采集解剖区域的超声图像的超声换能器。所述应力传感器被布置在所述超声探头上， 以在所述超声换能器采集所述解剖区域的图像时测量由所述解剖区域施加在所述超声探 头上的纵向应力。所述应力传感器环绕所述超声探头的纵向轴，并且相对于所述超声探头 的所述纵向轴与所述超声换能器间隔开。 本专利技术的第二形式是采用前述的医学仪器和工作站的超声系统，所述工作站能用 于根据由（一个或多个）所述超声换能器采集的所述超声图像来重建超声体积，并且响应 于由所述应力传感器测得的所述纵向应力而在所述超声换能器采集所述解剖区域的超声 图像时确定由所述解剖区域施加于所述超声探头的轴向力和/或弯曲力。 根据结合附图阅读的本专利技术的各种实施例的以下详细描述，本专利技术的前述形式和 其他形式以及本专利技术的各种特征和优点将将变得更加明显。详细描述和附图仅仅图示了本 专利技术而非进行限制，本专利技术的范围由权利要求及其等同物来定义。【附图说明】 图1图示了根据本专利技术的超声系统的示范性实施例。 图2A图示了根据本专利技术的超声探头的示范性实施例。 图2B图不了如图2所不的超声探头的横截面视图。 图3A图示了在对解剖目标的扫描期间由在图2A中示出的超声探头生成的示范性 力。 图3B图示了如图3A所示的超声探头的横截面视图。 图4图示了表示根据本专利技术的扫描方法的示范性实施例的流程图。 图5图示了表示根据本专利技术的校准方法的示范性实施例的流程图。 图6A和图6B图示了根据本专利技术的示范性校准曲线图。【具体实施方式】 参考图1，超声系统采用工作站20,所述工作站20具有计算机21、监视器22和输 入设备（未示出）、一包软件/固件模块23-27以及参考跟踪器28。为了本专利技术的目的，计 算机21在本文中被广泛地定义为被配置具有用于处理2D超声图像40以支持医学流程（例 如，前列腺活检和近距离治疗流程）的硬件/电路（例如，（一个或多个）处理器、存储器 等）的任何计算机结构。为此目的，模块23-27被编程并且被安装在计算机21上，以在对 医学流程的支持中提供各种功能。 首先，图像采集模块23涵盖用于经由被附接到超声探头31的一个或多个传感器/ 标记器接收并存储来自超声探头31的2D超声图像40的数据集的（一个或多个）已知方 法，其中2D超声图像40的每次存储包括该图像在（例如，电磁或光学）跟踪器28的参考 坐标系之内的位置。 其次，体积重建模块24涵盖用于根据2D超声图像40的相对位置来生成3D体积 41的（一个或多个）已知方法。 第三，图像分割模块25涵盖用于在重建之前划分2D超声图像40或用于根据视觉 属性（例如，灰度级、纹理或颜色）将3D体积41划分成不相交的节段的集合以支持对3D 体积41的更加容易的分析的（一个或多个）已知方法。 第四，图像配准模块26涵盖用于将2D超声图像40的数据集和另一成像模态（例 如，磁共振成像或计算机断层摄影）的数据集变换到一个坐标系中的（一个或多个）已知 方法。 第五，应力测量模块27涵盖用于确定在由解剖区域（例如，前列腺）的超声探头 31的扫描期间由患者10的解剖区域施加在超声探头31上的轴向力和弯曲力的本专利技术的 (一个或多个）方法。为此目的，计算机21接收在由解剖区域的超声探头31的扫描期间 由患者10的解剖区域施加在超声探头31上的纵向应力的、由应力传感器33进行的测量结 果，并且模块27处理应力测量结果以确定轴向力和弯曲力。 为了本专利技术的目的，应力传感器33在本文中被广泛地定义为在结构上被配置用 于测量由目标施加在仪器上的纵向应力（尤其用于测量在超声扫描期间由解剖区域施加 于超声探头31的纵向应力）的任何传感器。而且为了本专利技术的目的，纵向应力在本文中被 广泛地定义为平行于超声探头31的纵向轴或具有平行于超声探头31的纵向轴的分量的任 何应力。 在实践中，应力传感器33可以以促进在超声扫描期间测量由解剖区域施加于超 声探头31的纵向应力的方式被布置在超声探头31上。例如，应力传感器33可以在应力传 感器33的近端处或邻近应力传感器33的近端被粘附到超声探头31或与超声探头31集成 在一起。通过另外的范例，应力传感器33可以被安装在紧密地位于超声探头31的近端处 或邻近超声探头31的近端的一次性壳体上。 而且在实践中，应力传感器33可以采用一个（1)或多个任何来类型（例如，单轴、 三轴、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种医学仪器，包括：超声探头(31)，其包括用于采集解剖区域的图像(40)的超声换能器；以及应力传感器(33)，其被布置在所述超声探头(31)上，以在所述超声换能器采集所述解剖区域的超声图像(40)时测量由所述解剖区域施加于所述超声探头(31)的纵向应力，其中，应力传感器(33)环绕所述超声探头(31)的纵向轴，并且相对于所述超声探头(31)的所述纵向轴与所述超声换能器间隔开。
【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：A·M·塔赫玛塞比马拉古奥施，M·谢里菲，D·A·斯坦顿，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。