跟踪介入设备的特征制造技术

本发明专利技术涉及一种用于指示介入设备(11)的介入设备特征(11a)相对于由波束形成超声成像系统(15)的超声成像探头(18)定义的图像平面(12)的位置的系统，其中，所述介入设备特征(11a)的所述位置基于在所述超声成像探头(18)与在距所述介入设备特征(11a)的预定距离(Lp)处被附接到所述介入设备的超声换能器(16)之间发射的超声信号来确定。图标提供单元(IPU)提供指示具有对应于所述超声换能器(16)与所述介入设备特征(11a)之间的所述预定距离(Lp)的半径的圆形区域的第一图标(Cde)。所述第一图标(Cde)被显示在来自波束形成超声成像系统的包括重建的超声图像(RUI)的融合图像中。

Tracking the characteristics of interventional equipment

The present invention relates to a system for indicating the position of the interventional device feature (11a) relative to the image plane (12) defined by the ultrasound imaging probe (18) of the beamforming ultrasound imaging system (15), in which the position of the interventional device feature (11a) is based on the position of the ultrasound imaging probe (18) and the predetermined distance (Lp) from the interventional device feature (11a). The ultrasonic signal transmitted between the ultrasonic transducer (16) connected to the interventional device is determined. The icon providing unit (IPU) provides a first icon (Cde) indicating a circular area having a radius corresponding to the predetermined distance (Lp) between the ultrasonic transducer (16) and the interventional device feature (11a). The first icon (Cde) is displayed in a fused image including a reconstructed ultrasound image (RUI) from a beamforming ultrasound imaging system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】跟踪介入设备的特征
本专利技术涉及介入设备在波束形成超声成像系统的超声场内的定位。更具体地，其涉及介入设备的特征相对于波束形成超声成像系统的图像平面的定位。
技术介绍
诸如医用针、导管和外科手术工具的介入设备通常难以在超声图像中可视化，这是由于它们的反射率具有镜面性质，特别是在不利的入射角度下。在对该问题的一种解决方案中，美国专利US4249539描述了一种装置，其中，医学针的顶端包括对由超声成像系统发出的超声信号做出响应的超声换能器。在探测到来自超声成像系统的超声脉冲时，连接到换能器的电路通过从针的顶端生成返回超声脉冲或通过使用飞行时间延迟模拟这样的返回脉冲来触发针位置插入超声图像。在对该问题的另一种解决方案中，专利申请WO2011138698、WO2015101949和WO2016009350描述了用超声接收器跟踪超声场中的仪器的系统，所述超声接收器被安装到所述仪器。超声接收器的位置随后被显示在对应于超声场的超声图像中。以上提及的系统的缺点在于这样的事实：超声换能器的位置被确定并随后被显示在超声图像中。通常，使用者对器械的特定特征(例如，针的远端)的位置而不是超声换能器本身的位置感兴趣。然而，这样的器械的机械限制通常妨碍对超声换能器任意(例如在针的顶端处，其可能干扰插入)定位的能力。已知的定位系统的另一缺点更具体地在与平面超声成像系统结合使用时发生。由于正在跟踪的超声换能器与器械的特征之间的分离，当特征在平面内时，超声换能器可能在平面外，导致在超声下可见性较差。因此，更好地指示器械的特征(例如，针的顶端)相对于超声成像平面的位置将是有益的。
技术实现思路
为寻求减轻已知定位系统的缺点，提供了一种用于指示介入设备的介入设备特征相对于由波束形成超声成像系统的超声成像探头定义的图像平面的位置的系统，其中，所述介入设备特征的所述位置基于在所述超声成像探头与在距所述介入设备特征的预定距离处被附接到所述介入设备的超声换能器之间发射的超声信号来确定。所述系统包括图像重建单元，所述图像重建单元被配置为提供对应于由所述超声成像探头定义的图像平面的重建的超声图像。所述系统还包括位置确定单元，所述位置确定单元被配置为基于在所述超声成像探头与所述超声换能器之间发射的超声信号来计算所述超声换能器相对于所述图像平面的位置。所述系统还包括图标提供单元，所述图标提供单元被配置为提供第一图标，所述第一图标指示具有对应于所述超声换能器与所述介入设备特征之间的所述预定距离的半径的圆形区域。所述系统还包括图像融合单元，所述图像融合单元被配置为提供包括所述重建的超声图像和所述第一图标的融合图像。所述第一图标在所述重建的超声图像中以插入点处为中心，所述插入点对应于所述超声换能器的所述位置到所述图像平面上的投影。这样，提供了一种可以用来跟踪介入设备特征相对于图像平面的位置的系统。第一图标的中心表示如被投影到图像平面上的超声换能器的位置。此外，所述第一图标定义对应于所述介入设备特征的可能位置的范围的所述图像平面的部分，如通过以下情况图示的。在第一情况下，介入设备特征和超声换能器都位于图像平面中。此处，融合图像包括以超声换能器的位置为中心的第一图标。介入设备特征位于由第一图标指示的圆形区域的边缘附近的某处；这是因为圆形区域的半径对应于超声换能器与介入设备特征之间的预定距离。当仅单个超声换能器被附接到介入设备以跟踪其位置时，介入设备特征在融合图像中相对于超声换能器被定位的精确径向方向是不可确定的。然而，已知的是，特征位于由第一图标指示的圆形区域的边缘附近的某处。如随后描述的，这本身是对系统操作者有用的信息。在第二情况下，介入设备特征位于图像平面中，并且超声换能器沿着穿过特征且相对于图像平面正交的线位于图像平面上方或下方。此处，融合图像包括以被投影到图像平面上的超声换能器的位置为中心的第一图标。然而，现在介入设备特征也位于由第一图标指示的圆形区域的中心处。在中间情况下，介入设备特征位于图像平面中，并且超声换能器沿着穿过超声换能器且与图像平面的成锐角的线位于图像平面上方或下方。此处，融合图像包括以被投影到图像平面上的超声换能器的位置为中心的第一图标。介入设备特征现在位于由第一图标指示的圆形区域的中心与圆形区域的边缘之间的某处。因此，在上面描述的介入设备特征在图像平面内的三种情况下，所述第一图标定义对应于所述介入设备特征的可能位置的范围的所述图像平面的部分。因为已知介入设备特征在由第一图标定义的圆形区域的边缘内，所以提供了介入设备特征相对于图像平面的改善的定位。换言之，系统的用户具有介入设备特征不影响位于该圆形区域外部的图像特征的信心。有利地，定位可以仅使用单个超声换能器来提供，由此简化介入设备的制造。在又一情况下，介入设备特征和超声换能器都位于图像平面外部。此外，融合图像包括以被投影到图像平面上的超声换能器的位置为中心的第一图标。介入设备特征现在位于延伸图像平面的侧面通过第一图标的边缘的管状体积内。在这种情况下，圆形区域指示如果它随后沿着投影方向被移动到图像平面内则介入设备特征将会被定位在其内的图像平面的区域。此外，提供了介入设备特征相对于图像平面的改善的定位，因为系统的用户对当它遇到图像平面时介入设备特征将会在图像平面上在哪里结束有信心。在使用中，介入设备特征相对于图像平面的位置的以上描述可以由系统用户的知识补充以更精确地确定其位置。例如，由超声成像系统以一般方式从超声反射间歇地获得的介入设备轨迹的部分图像可以允许用户更精确地识别特征在由第一图标指示的圆形区域的边缘上位于哪里。此外，由于用户知晓轨迹是大体在平面内还是大体垂直于图像平面，他们将会知晓上面描述的第一和第二情况中的哪一种是更适用的。根据本专利技术的一个方面，由所述位置确定单元计算的所述位置包括对应于所述超声换能器与所述图像平面之间的距离的平面外距离。此外，所述图像融合单元还被配置为在所述融合图像中提供指示具有根据所述平面外距离变化的半径的圆形区域的第二图标。当与第一图标结合使用时，第二图标的可变半径可以改善介入设备特征的定位。因为第二图标的半径根据平面外距离改变，并且第一图标的半径依赖于超声换能器与介入设备特征之间的距离，当介入设备特征和超声换能器沿着正交地穿过图像平面的轨迹被推进时，当介入设备特征位于图像平面内时，由第一和第二图标指示的圆形区域变得相等。因此，第一和第二图标的相对大小指示介入设备特征到图像平面的接近性。本专利技术的该方面具体应用于上面概述的第二情况中；即在平面外流程中。当轨迹近似正交于图像平面(例如在精确地正交于图像平面的±10度内)时，基本上实现相同的结果。本专利技术的该方面具体应用于上面概述的第一情况中，即在平面内流程中，其中介入设备特征和超声换能器沿着位于图像平面内的轨迹被推进。在这样的流程中，当超声换能器在图像平面内被推进时，由第二图标指示的圆形区域具有最小半径。用户因此可以通过最小化由第二图标指示的圆形区域的半径来跨过图像平面引导介入设备特征；并且此外，用户知晓介入设备特征位于由第一图标指示的圆形区域的边缘处。根据本专利技术的另一方面，公开了一种介入设备。所述介入设备包括介入设备特征、超声换能器和数据载体。所述超声换能器在距所述介入设备特征的预定距离处被附接到所述介入设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于指示介入设备(11)的介入设备特征(11a)相对于由波束形成超声成像系统(15)的超声成像探头(18)定义的图像平面(12)的位置的系统(10、40)，其中，所述介入设备特征(11a)的所述位置基于在所述超声成像探头(18)与在距所述介入设备特征(11a)的预定距离(Lp)处被附接到所述介入设备的超声换能器(16)之间发射的超声信号来确定，所述系统(10)包括：图像重建单元(IRU)，其被配置为提供对应于由所述超声成像探头(18)定义的图像平面(12)的重建的超声图像(RUI)；位置确定单元(PDU)，其被配置为基于在所述超声成像探头(18)与所述超声换能器(16)之间发射的超声信号来计算所述超声换能器(16)相对于所述图像平面(12)的位置；图标提供单元(IPU)，其被配置为提供指示圆形区域的第一图标(Cde)，所述圆形区域具有对应于所述超声换能器(16)与所述介入设备特征(11a)之间的所述预定距离(Lp)的半径；以及图像融合单元(IFU)，其被配置为提供包括所述重建的超声图像(RUI)和所述第一图标(Cde)的融合图像，其中，所述第一图标(Cde)在所述重建的超声图像(RUI)中以插入点为中心，所述插入点对应于所述超声换能器(16)的所述位置到所述图像平面(12)上的投影。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.30 EP 16191651.51.一种用于指示介入设备(11)的介入设备特征(11a)相对于由波束形成超声成像系统(15)的超声成像探头(18)定义的图像平面(12)的位置的系统(10、40)，其中，所述介入设备特征(11a)的所述位置基于在所述超声成像探头(18)与在距所述介入设备特征(11a)的预定距离(Lp)处被附接到所述介入设备的超声换能器(16)之间发射的超声信号来确定，所述系统(10)包括：图像重建单元(IRU)，其被配置为提供对应于由所述超声成像探头(18)定义的图像平面(12)的重建的超声图像(RUI)；位置确定单元(PDU)，其被配置为基于在所述超声成像探头(18)与所述超声换能器(16)之间发射的超声信号来计算所述超声换能器(16)相对于所述图像平面(12)的位置；图标提供单元(IPU)，其被配置为提供指示圆形区域的第一图标(Cde)，所述圆形区域具有对应于所述超声换能器(16)与所述介入设备特征(11a)之间的所述预定距离(Lp)的半径；以及图像融合单元(IFU)，其被配置为提供包括所述重建的超声图像(RUI)和所述第一图标(Cde)的融合图像，其中，所述第一图标(Cde)在所述重建的超声图像(RUI)中以插入点为中心，所述插入点对应于所述超声换能器(16)的所述位置到所述图像平面(12)上的投影。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图标(Cde)定义所述图像平面(12)中的对应于所述介入设备特征(11a)的可能位置的范围的部分。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统(40)，其中，由所述位置确定单元(PDU)计算的所述位置包括对应于所述超声换能器(16)与所述图像平面(12)之间的距离的平面外距离(Dop)；并且其中，所述图像融合单元(IFU)还被配置为在所述融合图像中提供指示圆形区域的第二图标(Cop)，所述圆形区域具有根据所述平面外距离(Dop)变化的半径。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一图标(Cde)和所述第二图标(Cop)共享共同的中心。5.根据权利要求3-4中的任一项所述的系统，其中，所述图像融合单元(IFU)还被配置为：当所述平面外距离(Dop)小于或等于所述预定距离(Lp)时，使所述第一图标(Cde)和所述第二图标(Cop)中的至少一个的外观改变。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一图标(Cde)和所述第二图标(Cop)均具有边缘，并且其中，所述第一图标(Cde)和所述第二图标(Cop)中的至少一个的所述外观被配置为通过以下中的至少一项来改变：改变所述第一图标(Cde)或所述第二图标(Cop)的所述边缘的颜色；改变所述第一图标(Cde)或所述第二图标(Cop)的所述边缘的对比度；利用点或虚线指示所述第一图标(Cde)或所述第二图标(Cop)的所述边缘；使所述第一图标(Cde)或所述第二图标(Cop)的所述边缘随着时间脉动。7.根据权利要求3-6中的任一项所述的系统，其中，所述第二图标(Cop)的所述半径具有等于所述第一图标(Cde)的所述半径的最小值，并且其中，当所述平面外距离(Dop)小于或等于所述预定距离(Lp)时，所述第二图标(Cop)的所述半径被限制到所述最小值。8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述介入设备特征(11a)是以下中的一个：所述介入设备(11、41)的远端(17、47)；所述介入设备(11、41)中的通道的开口；所述介入设备(11、41)的活检采样点；所述介入设备(11、41)的切割边缘；所述介入设备(11、41)的传感器；集成到所述介入设备(11、41)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·R·施塔伯特，M·H·戈库尔勒尔，J·科特斯米特，S·范德帕斯，
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