超声系统中用于设备跟踪的焦点跟踪技术方案

一种超声系统，包括：超声探头(205)；和图像处理器(202)，其用于根据由所述探头接收到的声学数据生成超声图像，并且用于自动地做出对波束形成声学脉冲位置的调节并且根据在用户接口上可用的预先建立的用户图像调节选择导出对脉冲位置的调节。建立被显示在显示器(300)上的医学设备(230)的远端(231)的深度与发射焦点深度之间的关系。所述医学设备(230)的所述远端的深度被用于生成相对于发射焦点深度的增量/减量。

Focus Tracking for Equipment Tracking in Ultrasound System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声系统中用于设备跟踪的焦点跟踪
本公开涉及超声设备，并且更具体地涉及自动地选择超声探头的发射焦点深度以紧密地匹配并且跟踪针尖端深度。
技术介绍
微创介入需要对诸如针或导管的物体的精确可视化和相对于被成像的解剖结构的实时定位。术中超声常常被用于这些目的。各种超声系统在市场中是可用的，其利用用于跟踪患者的身体中的物体的位置的一些方法。这样的系统共享以下公共属性：在系统中数字地表示物体的每个检测到的位置，从而允许位置的显示；以及位置通常结合主动扫描周期性地更新，使得实时超声图像显示器还可以示出被跟踪的物体的检测到的位置。一些系统提供将图像中的检测到的物体的路径示出为历史(物体来自何处)或者未来推测(如果在相同方向上移动则其将去往何处)或两者的模块。生成这样的投影路径通常借助于本领域中公知的方法。一个方法是包括机械夹具，如安装在超声探头上的针引导，其简单地约束物体以跟随预定路径，即，当物体被插入时相对于超声探头物理地约束物体的路径。其他手段包括对设备进行定位，诸如通过相对于超声探头位置的类似感测的物体的位置的磁性或电磁(EM)感测。这些系统遭受复杂、昂贵的部分和电路、对干扰的敏感性、由于物体的变形(诸如针的弯曲)的位置模糊、诸如校准位置感测的职责的工作流程负担等的影响。存在一种不需要超声探头(并且因此所显示的图像)和其位置被显示在图像中的物体的相对位置的物理配准的系统。共同所有并且以其整体并入本文的美国专利US9282946描述了一种系统，其中，来自探头的声学信号被用于激活被跟踪的物体上的声学传感器，并且经由来自物体的返回的电信号的定时来检测物体相对于图像自身的位置，从而避免用于跟踪的所有机械、磁性、电磁(EM)或其他机构并且因此还消除其成本、复杂性、校准和对误差的敏感性。在还跟踪并且显示物体的位置的任何超声成像系统中，将期望的是，当物体从身体中的浅深度移动到较深深度时，贯穿不间断的一系列显示的图像(即，通过时间)更清楚地显示被跟踪的物体和其周围的解剖结构。美国专利US9282946的简化的低成本系统(其仅在物体上使用声学传感器来进行位置检测)允许当成像的发射焦点在声学传感器的物理深度附近时对物体的最准确并且高效的跟踪。期望的是，当物体被移动到更深或更浅的深度时，自动地维持物体附近跟踪的准确度以及解剖结构的图像质量。作为另一背景，超声探头和成像的非常简要的回顾如下。诊断超声系统的通用性主要地由可以与系统一起使用的探头的类型确定。线性阵列换能器探头通常对于腹部和小部分成像是优选的，并且相控阵列换能器探头对于心脏成像是优选的。探头可以具有1D或2D阵列换能器以用于二维或三维成像。留置探头是常用的，与诸如手术探头的专门探头一样。每种类型的探头可以在唯一频率范围处操作并且具有唯一孔径和阵列元件计数。一些超声系统被设计用于灰度级操作或者发射频率处的操作(诸如用于灰度级和彩色多普勒成像)，而其他的可以额外地执行谐波成像。对于预期成像模式中的每个而言，探头的功能特性(诸如物理孔径、换能器元件间距、通带频率等)确定用于发射超声脉冲并且处理接收到的回波的要求。探头特性和功能中的变化意指可利用各种探头操作的处理系统在每次不同的探头投入使用时必须重新编程。超声流程期间跟踪的物体的范例是针。在针活检和一些介入治疗期间，临床医师将针插入到对象(诸如身体)中以到达感兴趣靶区域。对于区域麻醉，针被用于将麻醉剂递送到通常准备进行手术流程的身体中的靶神经束附近。通常，超声成像被用于针插入流程的实况监测。为了执行安全且成功的插入，需要准确地将针定位在引导的超声图像中。遗憾的是，在临床实践中，常规超声图像中针自身的可见性是不佳的，从而导致临床医师准确地插入针的困难。因此，期望准确的针跟踪系统以及此外维持针尖端深度附近的最优成像特性的模块。不同的技术已经被用于实现超声图像中的更好的针可视化，例如，自适应地将超声波束转向针以改进针的声学反射并且与非转向超声图像混合；操纵针表面涂层、几何结构和直径以增强声学反射；在针上提供额外光学、磁性或电磁位置传感器以跟踪超声图像中的针位置等。在这些技术中，或者使用特别设计的针，或者额外位置传感器被附接到针，或者操纵超声成像系统以增强针的可视化。那些方法导致提供增强针可视化的成本的增加。相反，仅利用物体上的声学传感器来向系统提供电信号用于位置检测的上文所提到的简单系统减少跟踪装置的成本和复杂性，同时增加其准确度。此外，其呈现了自动优化被跟踪的物体附近的跟踪准确度和图像质量两者的机会。
技术实现思路
根据本原理，一种超声系统，包括：超声探头，其具有换能器阵列；采集模块，其耦合到所述换能器阵列；以及收发器，其耦合到所述采集模块以用于与调节模块通信，其中，所述调节模块被配置为自动地做出对波束形成声学脉冲特性的调节。对脉冲特性的调节是根据在用户接口上可用的预先建立的用户图像调节选择导出的。一种系统，包括：至少一个换能器，其被配置用于可移除固定到对象；以及信号处理器，其被配置用于可移除连接到所述至少一个换能器，所述信号处理器被配置为通过与采集模块通信将电信号应用到所述至少一个换能器，从而使得所述至少一个换能器将超声能量递送给患者中的部位。所述系统还包括：图像处理器，其用于根据由所述换能器接收到的声学数据生成超声图像，并且还识别感兴趣区域内的医学仪器的远端并且建立所述医学仪器的远端的深度与被显示在显示器上的焦点深度之间的关系。通过共同所有并且以其整体并入本文的美国专利US9282946的引用包括一种用于确定对象内的医学设备的深度的方法。本文所描述的本专利技术的方法还包括自动地做出对波束形成声学脉冲位置的调节并且根据在用户接口上可用的预先建立的用户图像调节选择导出对脉冲位置的调节。本公开的这些和其他目标、特征和优点将根据将结合附图阅读的其说明性实施例的以下详细描述变得明显。附图说明本公开将参考以下附图详细呈现优选实施例的以下描述，其中：图1是示出根据一个实施例的超声诊断成像系统的框图/流程图；图2是示出根据一个实施例的与超声系统通信的针尖端跟踪(NTT)系统的示图；图3是示出根据一个实施例的描绘第一焦点深度处的针的超声图像的示图；图4是示出根据另一实施例的描绘第二焦点深度处的针的超声图像的示图；图5是示出根据一个实施例的超声系统支持并且自动从其选择的不同的预定焦点深度的示图；并且图6是示出根据说明性实施例的用于自动地选择超声探头的发射焦点深度以紧密地匹配并且跟踪针尖端深度的方法的流程图。具体实施方式根据本原理，提供了用于自动地选择超声探头的发射焦点深度以紧密地匹配并且跟踪针尖端深度的系统、设备和方法。本原理提供了其中所述系统、设备和方法使得发射焦点深度选择从超声系统所支持的预定的一组合法深度做出，所述预定的一组合法深度实际上可以经由用户控制由用户达到并且已经被优化用于成像。通过从所支持的一组优化的发射焦点深度进行选择，系统维持针尖端的区域中的最优成像并且同时优化针尖端跟踪的性能。应当理解，将依据医学仪器来描述本专利技术；然而，本专利技术的教导要更广泛得多，并且，可应用于任何声学仪器。在一些实施例中，本原理被采用在跟踪或分析复杂的生物或机械系统中的仪器中。具体而言，本原理可应用于生物系统的内部和/或外部追踪流程，以及在诸如肺、胃肠道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声系统(210)，包括：探头(205)，其包含换能器阵列(207)；采集模块(211)，其被耦合到所述换能器阵列；收发器(213)，其被耦合到所述采集模块，用于与调节模块(215)通信，其中，所述调节模块被配置为自动地做出对波束形成声学脉冲特性的调节；以及图像处理器(202)，其用于根据由所述换能器(213)接收到的声学数据来生成超声图像；其中，所述图像处理器被配置为检测医学设备(230)在包括感兴趣区域的图像场内的位置；其中，对所述波束形成声学脉冲特性的所述调节是根据所述医学设备(230)的检测到的位置的；并且其中，对所述波束形成声学脉冲特性的所述调节是根据在用户接口上可用的预先建立的用户图像调节选择导出的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.14 US 62/458,7631.一种超声系统(210)，包括：探头(205)，其包含换能器阵列(207)；采集模块(211)，其被耦合到所述换能器阵列；收发器(213)，其被耦合到所述采集模块，用于与调节模块(215)通信，其中，所述调节模块被配置为自动地做出对波束形成声学脉冲特性的调节；以及图像处理器(202)，其用于根据由所述换能器(213)接收到的声学数据来生成超声图像；其中，所述图像处理器被配置为检测医学设备(230)在包括感兴趣区域的图像场内的位置；其中，对所述波束形成声学脉冲特性的所述调节是根据所述医学设备(230)的检测到的位置的；并且其中，对所述波束形成声学脉冲特性的所述调节是根据在用户接口上可用的预先建立的用户图像调节选择导出的。2.根据权利要求1所述的系统，其中，对所述波束形成声学脉冲特性的所述调节优化接收到的信号的特异性和灵敏度。3.根据权利要求1所述的系统，其中，对所述波束形成声学脉冲特性的所述调节包括焦点深度。4.根据权利要求1所述的系统，其中，建立被显示在显示器(300)上的所述医学设备(230)的远端(231)的深度与焦点深度之间的关系。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像处理器被配置为基于所述医学设备(230)的远端的深度来生成相对于焦点深度的增量/减量。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像处理器被配置为周期性地将所述医学设备(230)的远端的深度与焦点深度进行比较。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述图像处理器被配置为在固定数量的扫描帧之后更新所述焦点深度。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像处理器被配置为当医学设备(230)的深度改变超过预定阈值距离时调节焦点深度。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器还被配置为使用滞后来防止焦点深度中的振荡。10.一种超声系统(210)，包括：至少一个换能器(205)；采集模块(211)，其被耦合到所述换能器；信号处理器(201)，其被配置用于能够移除地连接到所述至少一个换能器(205)，所述信号处理器被配置为通过与所述采集模块(211)通信将电信号应用到所述至少一个换能器，从而使所述至少一个换能器将超声能量递送到对象(240)中的部位；以及图像处理器(202)，其用于根据由所述换能器(205)接收到的声学数据来...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·波伦，
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