用于自动针再校准检测的系统技术方案

校准包含传感器和发射器的跟踪系统，并且至少部分基于由发射器发射并且由传感器检测到的跟踪信息，确定外科器械的所跟踪位置和定向。超声系统执行超声扫描以采集包含外科器械的超声扫描数据。超声系统基于超声扫描数据，确定外科器械的所扫描位置和定向。超声系统将所跟踪位置和定向与所扫描位置和定向比较以确定校准误差。如果校准误差超过阈值，则超声系统可(1)提示用户重复跟踪系统校准步骤，(2)自动再校准跟踪系统和/或超声系统，或者(3)提供用于继续进行跟踪系统和/或超声系统的自动再校准的用户选项。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的某些实施例涉及超声成像和外科器械跟踪。更具体地说，本专利技术的某些实施例涉及通过将超声数据中识别的针位置和定向与由跟踪系统提供的所跟踪针位置和定向比较用于自动针再校准检测的方法和系统。
技术介绍
超声成像是用于为人体中的器官和软组织成像的医学成像技术。超声成像使用实时、非侵入式高频声波产生二维(2D)图像和/或三维(3D)图像。在常规超声成像中，超声系统的操作员能够以各种模式采集图像，例如非混合模式和可包含以电子方式向左或向右（在2D）转向或向左、向右、向内或向外（在3D中）转向的混合模式。术语“混合”一般指非相干组合多个数据集以创建新的单个数据集。多个数据集可各通过使用不同成像属性（比如例如孔径和/或频率）从不同角度为对象成像和/或为附近对象成像（例如稍微平面外转向）来获得。这些混合技术可独立或组合使用以改进图像质量。超声成像可在定位人体内所期望位置处的器械中有用。例如，为了在组织样本上执行活检，重要的是准确定位活检针，使得活检针尖穿透期望被采样的组织。通过使用超声成像系统实时查看活检针，能够将活检针向目标组织引导并且插入所要求深度。因此，通过使待采样的组织和穿透器械显影，能够实现器械相对于组织的准确放置。常规活检针是镜面反射镜，意味着关于从其反射的超声波，它表现得像镜子一样。在等于在传送的超声波束与针之间角度的角度，从针反射离开超声。理想地，入射超声波束相对于外科针实质上将会是垂直的，以便最有效地使针显影。相对于换能器阵列的轴，即垂直于换能器阵列的面的假想线，插入针的角度越小，使针显影就变得越困难。在使用线性探头和常规针的典型活检程序中，几何形状是这样的，以至于大多数传送的超声能量由针从换能器阵列面反射离开，并且因此不能很好地由超声成像系统检测到，并且可对于操作员难以识别。在一些情况下，电子转向能够通过增大传送的超声波束撞击在针上的角度来改进外科针的显影，这因为来自针的反射被引导更靠近换能器阵列，从而增大了对针的系统灵敏度。通过使用操作以扫描而无需转向（即，采用垂直于阵列引导的波束）的线性换能器阵列采集帧和通过促使线性换能器阵列采用向针转向的波束进行扫描而采集的一个或多个帧，能够形成针的合成图像。通过求和、平均、峰值检测或其它组合方式，将分量帧组合成混合图像。与非混合超声图像相比，混合图像可显示增强的镜面反射镜描绘,其用于突出图像中结构信息。在执行诸如活检程序的医疗程序时，超声成像系统操作员经常依赖技术。跟踪系统可提供针相对于例如患者、参考坐标系统或超声探头的定位信息。甚至在针不在当前成像和显示的组织的区域或体积内时，操作员也可参考跟踪系统以查明针的位置。同样，跟踪或导航系统允许操作员使患者的解剖显影，并且更好地跟踪针的位置和定向。操作员可使用跟踪系统确定何时针定位在所期望位置，使得操作员可在所期望或受伤区上定位或操作，同时避免其它结构。通过有利于改进在对患者有更轻影响的更小器械上的控制，增大在患者内定位医疗器械中的精度可提供侵入性更低的医疗程序。采用更小、更精制的器械获得改进的控制和精度也可降低与诸如开放手术的侵入性更高出现关联的风险。跟踪系统例如可以是电磁或光学跟踪系统。电磁跟踪系统可采用永磁体作为发射器，并且采用传感器作为接收器，或者能够采用线圈作为接收器和传送器。由一个或多个永磁体或一个或多个传送器线圈生成的磁场可由一个或多个传感器或一个或多个接收器线圈检测到，并且用于确定例如外科器械的位置和定向信息。在执行医疗程序前，校准跟踪系统。例如，在包括耦合到外科针或在其内的永磁体发射器和耦合到探头或在其内的一个或多个传感器的跟踪系统中，可从外科环境去除针，使得能够校准跟踪系统以去除由一个或多个传感器检测到的环境磁场或将其归零。然而，检查室(procedure room)中磁场的随后变化（例如，金属对象的引入）或甚至在程序期间手持式超声探头的轻微移动（例如，旋转）能够造成跟踪系统的定位误差，这可迫使跟踪系统的再校准。在使用永磁体的已知跟踪系统中，例如通常通过从外科环境去除包含发射器的外科器械来执行再校准，在外科器械例如在患者内时这能够是不方便的。通过参照附图，比较此类系统与如本申请的剩余部分中阐述的本专利技术的一些方面，常规和传统方式的另外限制和缺点对于本领域技术人员将是显然的。
技术实现思路
提供了实质上如在至少一个附图中所示和/或结合至少一个附图所描述，如权利要求中更全面阐述的用于自动针再校准检测的系统和/或方法。从下面的描述和附图中，将更全面理解本专利技术的这些和其它优点、方面和新颖特征及其图示实施例的细节。附图简述图1是根据本专利技术的实施例，通过将在超声数据中识别的针位置和定向与由跟踪系统提供的所跟踪针位置和定向比较，可操作以提供自动针再校准检测的示范超声系统的框图。图2是图示根据本专利技术的实施例，通过将在超声数据中识别的针位置和定向与由跟踪系统提供的所跟踪针位置和定向比较，可用于提供自动针再校准检测的示范步骤的流程图。具体实施方式在用于通过将超声数据中识别的针位置和定向与由跟踪系统提供的所跟踪针位置和定向比较，提供自动针再校准检测的方法和系统中，可找到本专利技术的某些实施例。在结合附图阅读时，将更好地理解前面概述及某些实施例的下面详细描述。就附图图示各种实施例的功能块的简图而言，功能块不一定指示硬件电路系统之间的分割。因此，例如，一个或多个功能块（例如，处理器或存储器）可在单件硬件（例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘或诸如此类）或多件硬件中实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作系统中，可以是安装的软件包的功能及诸如此类。应理解，各种实施例不限于附图中所示的布置和手段。也应理解，可组合实施例，或者可利用其它实施例，并且在不脱离本专利技术的各种实施例的范围的情况下，可进行结构、逻辑和电气变化。因此，下面的详细描述不要从限制的意义进行，并且本专利技术的范围由所附权利要求及其等效物限定。如本文所使用的，以单数形式陈述或采用单词“一”或“一个”进行的元素或步骤应理解为不排除所述元素或步骤的复数，除非明确规定此种排除。此外，对 “实施例”、“一个实施例”、“代表性实施例”、“示范实施例”、“各种实施例”、“某些实施例”及诸如此类的提及不意图解释为排除也包含所陈述特征的附加实施例的存在。另外，除非明确相反规定，否则，“包括”、“包含”或“具有”具有特定属性的元素或多个元素的实施例可包含不具有那个属性的附加元素。而且，如本文中所使用的，术语“图像”在广义上指可视图像和代表可视图像的数据。然而，许多实施例生成（或配置成生成）至少一个可视图像。另外，如本文中所使用的，短语“图像”用于指超声模式，例如B模式、CF模式和/或CF的子模式，例如TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio，并且在一些情况下也例如MM、CM、PW、TVD、CW，其中，“图像”和/或“平面”包含单个波束或多个波束。此外，如本文中所使用的，术语处理器或处理单元指能够执行本专利技术需要的要求计算的任何类型的处理单元，例如单核或多核：CPU、图形板、DSP、FPGA、ASIC或其组合。应注意，本文中所描述生成或形成图像的各种实施例可包含用于形成图像的处理，处理在一些实施例中包含波束形成，并且在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：校准包括传感器和发射器的跟踪系统，所述传感器和所述发射器分别附接到超声系统的探头和外科器械或在其内；由所述超声系统的处理器至少部分基于由所述跟踪系统的所述发射器发射并且由所述跟踪系统的所述传感器检测到的跟踪信息，确定所述外科器械的所跟踪位置和定向；由所述超声系统的所述探头执行超声扫描以采集超声扫描数据；基于所述超声扫描数据而确定所述外科器械的所扫描位置和定向；以及由所述处理器将所述外科器械的所述所跟踪位置和定向与所述外科器械的所述所扫描位置和定向比较以确定校准误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 US 14/1368651. 一种方法，包括：校准包括传感器和发射器的跟踪系统，所述传感器和所述发射器分别附接到超声系统的探头和外科器械或在其内；由所述超声系统的处理器至少部分基于由所述跟踪系统的所述发射器发射并且由所述跟踪系统的所述传感器检测到的跟踪信息，确定所述外科器械的所跟踪位置和定向；由所述超声系统的所述探头执行超声扫描以采集超声扫描数据；基于所述超声扫描数据而确定所述外科器械的所扫描位置和定向；以及由所述处理器将所述外科器械的所述所跟踪位置和定向与所述外科器械的所述所扫描位置和定向比较以确定校准误差。2. 如权利要求1所述的方法，包括如果所述校准误差超过阈值，则提供重复所述校准所述跟踪系统步骤的用户提示。3. 如权利要求1所述的方法，包括如果所述校准误差小于阈值，则基于所述外科器械的所述所扫描位置和定向而自动再校准所述跟踪系统。4. 如权利要求1所述的方法，包括如果所述校准误差小于阈值，则提供用于基于所述外科器械的所述所扫描位置和定向而继续进行所述跟踪系统的自动再校准的用户选项。5. 如权利要求1所述的方法，其中基于用户输入而确定所述外科器械的所述所扫描位置和定向。6. 如权利要求5所述的方法，其中所述用户输入包括在触摸屏显示器上追踪所述外科器械的图像。7. 如权利要求1所述的方法，其中通过应用到所述超声扫描数据的图案识别处理来确定所述外科器械的所述所扫描位置和定向。8. 如权利要求7所述的方法，其中所述发射器是耦合到所述外科器械的永磁体，并且所述跟踪信息包括磁场强度。9. 如权利要求8所述的方法，其中所述跟踪系统采用外科环境外的所述外科器械进行校准，并且包括将所述外科器械引入到所述外科环境中...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ贝茨，M哈尔曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US