超声探头的光学和惯性位置跟踪的设备内融合制造技术

一种用于非侵入式医学超声检查的装置包括一个或多个超声换能器、一个或多个惯性传感器、一个或多个光学传感器以及处理器，其中处理器与超声换能器、惯性传感器以及光学传感器通信地耦合。处理器被配置为基于从超声换能器、惯性传感器以及光学传感器接收的信号的组合，来估计该装置的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声探头的光学和惯性位置跟踪的设备内融合相关申请的交叉引用本公开内容要求享受以下申请的优先权：于2015年4月28日提交的、名称为“AUTO-CONFIGURATIONOFADEVICEFORULTRASOUNDIMAGING”的美国临时专利申请No.62/153,978，于2015年4月28日提交的以及名称为“IN-DEVICEFUSIONOFOPTICALANDINERTIALPOSITIONALTRACKINGOFULTRASOUNDPROBES”的临时专利申请No.62/153,970，于2015年4月28日提交的以及名称为“OPTIMIZEDALLOCATIONOFHETEROGENEOUSCOMPUTATIONALRESOURCESFORULTRASOUNDIMAGING”的临时专利申请No.62/153,974，于2016年4月27日提交的、名称为“IN-DEVICEFUSIONOFOPTICALANDINERTIALPOSITIONALTRACKINGOFULTRASOUNDPROBES”的美国专利申请No.15/140,001，以及于2016年4月27日提交的、名称为“SMARTDEVICEFORULTRASOUNDIMAGING”的美国专利申请No.15/140,006，故这些申请的公开内容整体地通过引用方式并入本申请中。
本公开内容涉及超声检查装置，并且更具体地，本公开内容涉及用于改善超声检查装置的可操作性和功能的技术。
技术介绍
高分辨率超声成像已经适用于大量的医学目的。传统上，超声成像探头是简单的手持设备，其能够发出和接收声信号。该设备通过电缆与控制台或者设备机架连接，其中控制台或者设备机架向探头提供控制信号和功率、以及处理由探头接收并转发给控制台的声信号数据，其中控制台处理所接收的数据，以产生感兴趣的解剖学特征的可视图像。在本公开内容中，描述了用于改善超声成像探头的可操作性和功能的技术。
技术实现思路
本公开内容的系统、方法和设备均具有若干创新的方面，其中没有单独一个方面独自负责本文公开的期望属性。在本公开内容中描述的主题的一个创新的方面涉及用于超声检查的装置，其包括一个或多个超声换能器、一个或多个惯性传感器、一个或多个光学传感器以及处理器，所述处理器与所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器通信地耦合。所述处理器能够基于从所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器和所述一个或多个光学传感器接收的信号的组合来估计所述装置的位置。在一些例子中，所述估计所述装置的所述位置可以包括：处理来自所述一个或多个超声换能器的超声图像数据；以及基于经处理的超声图像数据来确定所述位置。在一些例子中，所述超声图像数据可以包括一系列2-D图像帧，以及经处理的超声图像数据可以包括3-D图像。所述处理器可以被配置为依据在获得所述2-D图像帧中的至少一个2-D图像帧时的所确定的位置，来调整所述2-D图像帧中的所述至少一个2-D图像帧。在一些例子中，所述超声图像数据可以包括一系列2-D图像帧，以及经处理的超声图像数据可以包括第一体积的3-D图像。所述处理器可以被配置为：关于所述2-D图像帧中的至少一个2-D图像帧，确定所述2-D图像帧中的所述至少一个2-D图像帧是与所述第一体积相关还是与不同的体积相关。在一些例子中，所述光学传感器与室内定位系统中的一个或多个光学无线通信(OWC)发射器光学地耦合。在一些例子中，所述处理器可以被配置为使用所述信号的组合来校正所述惯性传感器的漂移误差累积。在一些例子中，所述处理器可以被配置为处理由所述光学传感器和所述超声换能器中的一个或者两个获得的图像数据，以便选择多个地标。在一些例子中，所述地标可以包括以下各项中的一项或者两项：(i)在其中所述装置要被用于对对象(subject)进行检查的房间中的普通的表面、固定物或者物体的一个或多个点、边缘或者角；以及(ii)所述对象的一个或多个解剖学特征，所述解剖学特征是从由以下各项组成的组中选择的：所述对象的普通的解剖学结构或者病理学结构的组织表面、组织边界和图像纹理。在一些例子中，所述处理器可以被配置为计算所述装置相对于所述地标的位置。在一些例子中，所述处理器可以被配置为计算所述对象或者所述对象的解剖学特征的方位。在一些例子中，所述处理器可以被配置为：使用以下各项中的一项或多项来对所述信号的组合进行融合：视觉惯性测距法(VIO)技术、同时定位与制图(SLAM)技术、图像配准技术、或者其任意组合。在一些例子中，所述处理器可以被配置为处理来自所述超声换能器的超声图像数据，以及根据经处理的超声图像数据来进行关于所述装置的所述位置的确定。在一些例子中，所述处理器可以被配置为：使用所述确定，来将以下各项中的一项或多项提供给所述装置的操作者：针对所述成像探头的移动的导航引导(navigationalguidance)、基于所述确定的通知、对解剖学特征的标识、对病理学结构的标识、或者其任意组合。根据一些实现方案，一种用于超声检查的方法包括收集在其中超声检查装置要被操作的环境的图像数据。所述超声检查装置包括一个或多个超声换能器、一个或多个惯性传感器、一个或多个光学传感器以及处理器，所述处理器与所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器通信地耦合，所述超声检查装置被配置为执行非侵入式医学超声检查(noninvasivemedicalultrasonography)。所述方法包括：利用所述处理器，使用从所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器和所述一个或多个光学传感器接收的信号的组合来估计所述装置的位置。在一些例子中，所述方法包括：利用所述处理器，使用以下各项中的一项或多项来对所述信号的组合进行融合：视觉惯性测距法(VIO)技术、同时定位和制图(SLAM)技术、图像配准技术、或者其任意组合。在一些例子中，所述图像数据可以包括来自所述光学传感器和所述超声换能器中的一个或者两个的输出，所述处理器可以被配置为处理所述图像数据，以便选择多个地标。所述地标可以包括以下各项中的一项或者两项：(i)在其中所述装置要被用于对对象进行检查的房间中的普通的表面、固定物或者物体的一个或多个点、边缘或者角；以及(ii)所述对象的一个或多个解剖学特征，所述解剖学特征是从由以下各项组成的组中选择的：所述对象的普通的解剖学结构或者病理学结构的组织表面、组织边界和图像纹理。所述处理器可以被配置为确定所述超声换能器相对于所述地标的位置。在一些例子中，所述方法可以包括：使用所确定的位置来将针对所述成像探头的移动的导航引导提供给所述装置的操作者。根据一些实现方案，在其上存储有软件的非暂时性计算机可读介质中，所述软件包括用于超声检查的指令，所述指令使得装置进行以下操作：(i)收集在其中超声检查装置要被操作的环境的图像数据，所述超声检查装置包括一个或多个超声换能器、一个或多个惯性传感器、一个或多个光学传感器以及处理器，所述处理器与所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器通信地耦合，所述超声检查装置被配置为执行非侵入式医学超声检查；以及(ii)利用所述处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超声检查的装置，所述装置包括：一个或多个超声换能器；一个或多个惯性传感器；一个或多个光学传感器；以及处理器，其与所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器通信地耦合；其中，所述处理器能够进行以下操作：基于从所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器接收的信号的组合来估计所述装置的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.28 US 62/153,970;2015.04.28 US 62/153,974;1.一种用于超声检查的装置，所述装置包括：一个或多个超声换能器；一个或多个惯性传感器；一个或多个光学传感器；以及处理器，其与所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器通信地耦合；其中，所述处理器能够进行以下操作：基于从所述一个或多个超声换能器、所述一个或多个惯性传感器以及所述一个或多个光学传感器接收的信号的组合来估计所述装置的位置。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计所述装置的所述位置包括：处理来自所述一个或多个超声换能器的超声图像数据；以及基于经处理的超声图像数据来确定所述位置。3.根据权利要求2所述的装置，其中：所述超声图像数据包括一系列2-D图像帧，以及经处理的超声图像数据包括3-D图像，以及所述处理器被配置为依据在获得所述2-D图像中的至少一个2-D图像时的所确定的位置，来调整所述2-D图像帧中的所述至少一个2-D图像帧。4.根据权利要求2所述的装置，其中：所述超声图像数据包括一系列2-D图像帧，以及经处理的超声图像数据包括第一体积的3-D图像，以及所述处理器被配置为：关于所述2-D图像帧中的至少一个2-D图像帧，确定所述2-D图像帧中的所述至少一个2-D图像帧是与所述第一体积相关还是与不同的体积相关。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光学传感器与室内定位系统中的一个或多个光学无线通信(OWC)发射器光学地耦合。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被配置为使用所述信号的组合来校正所述惯性传感器的漂移误差累积。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被配置为处理由所述光学传感器和所述超声换能器中的一个或者两个获得的图像数据，以便选择多个地标。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述地标包括以下各项中的一项或者两项：在其中所述装置要被用于对对象进行检查的房间中的普通的表面、固定物或者物体的一个或多个点、边缘或者角；以及所述对象的一个或多个解剖学特征，所述解剖学特征是从由以下各项组成的组中选择的：所述对象的普通的解剖学结构或者病理学结构的组织表面、组织边界和图像纹理。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述处理器被配置为计算所述装置相对于所述地标的所述位置。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述处理器被配置为计算所述对象或者所述对象的解剖学特征的方位。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被配置为使用以下各项中的一项或多项来对所述信号的组合进行融合：视觉惯性测距法(VIO)技术、同时定位与制图(SLAM)技术、图像配准技术、或者其任意组合。12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述处理器被配置为：处理来自所述超声换能器的超声图像数据；以及根据经处理的超声图像数据，进行关于所述装置的所述位置的确定。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理器被配置为使用所述确定以将以下各项中的一项或多项提供给所述装置的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·P·达斯桑托斯门东萨，P·N·伦德奎斯特，R·A·A·阿塔尔，R·贾殷，P·贾甘纳坦，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US