使用4D超声导管估计组织上的应变制造技术

本发明专利技术的主题是“使用4D超声导管估计组织上的应变”。一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器，该超声探头被配置用于插入到身体的器官中。该探头包括二维(2D)超声换能器阵列和传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成：(a)使用由传感器输出的信号，将由2D超声换能器阵列在给定的持续时间期间获取的组织区域的多个超声图像相互配准，(b)基于在给定的持续时间期间获取的超声图像，来估计组织区域中的一个或多个位置随时间变化的三维位移，(c)基于该三维位移来估计组织区域中一个或多个位置的相应机械应变，以及(d)向用户呈现机械应变的时间相关渲染。及(d)向用户呈现机械应变的时间相关渲染。及(d)向用户呈现机械应变的时间相关渲染。

【技术实现步骤摘要】
使用4D超声导管估计组织上的应变


[0001]本专利技术整体涉及侵入式医疗器械和方法，并且具体地涉及采用超声波的体内医疗探头和方法。

技术介绍

[0002]先前已经提出了用于评估体内器官的壁组织的动态特性的侵入式超声技术。例如，Bunting等人在发表于“IEEE transactions on ultrasonics,ferroelectrics,and frequency control”65.1(2017)第14
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20页的标题为“Cardiac lesion mapping in vivo using intracardiac myocardial elastography”的论文中描述了一种称为心肌弹性成像(ME)的基于应变的方法，用于表征心肌内消融病变的大小和位置。
[0003]作为另一个示例，美国专利6,527,717描述了准确的组织运动系统和方法。在估计组织运动时考虑了超声换能器的运动。在一个实施方案中，运动传感器包括用于确定换能器相对于目标或其他参考点的位置的位置传感器。运动传感器可包括磁性或电磁位置传感器。校正换能器运动能更好地隔离局部组织收缩或扩张，诸如心肌肌肉或纤维的运动。还通过根据超声数据确定运动角度来提供准确的运动估计。运动角度用于调整速度估值，从而提供二维速度矢量(即，包括在至少两个维度上的运动的运动估值)。通过关联散斑或由在不同时间获得的两组不同超声数据所表示的特征来确定组织的移动。附加方面包括跟踪感兴趣组织的位置。针对所跟踪的感兴趣组织，计算应变的特点，诸如应变率或应变。与相对于换能器的不同位置相关联的超声数据被选择作为跟踪的函数并且用于确定应变的特点。针对换能器运动校正的运动估值也可用于确定应变或应变率。在又另一个方面，运动估值是使用来自心脏内换能器阵列的数据来生成。应变的特点是根据运动估值来确定。上文所讨论的其他方面可与心脏内换能器阵列一起使用，从而基于从心脏内成像来提供准确的运动分析。
[0004]在Grondin等人发表于“Computers in biology and medicine”113(2019)：103382的标题为“4D cardiac electromechanical activation imaging”的论文中，提出了机电波成像技术能够使科学家将心脏的电气功能和机械功能链接起来的可能性。此类链接能力具有很高的临床价值，因为心脏疾病通常表现在电气和机械方面，但由于缺乏此类体内映射技术，所以目前尚不存在。
[0005]美国专利申请公开2020/0214662描述了用于生成机电图的系统和方法。该方法包括：获得超声数据，该超声数据包括与心脏中的位置相对应的一系列连续图像帧和射频(RF)信号；基于该超声数据测量位移和应变以确定该位置的机电激活；将超声数据转换成一系列等时线图；以及将一系列等时线图组合起来以生成机电图。机电图示出了心脏的机电激活和内壁结构。
[0006]美国专利7,542,544描述了一种超声成像系统，该超声成像系统从正在成像的对象(诸如移动的冠状动脉)获取回波信号，并且回波信号之间的互相关被用作相对对象位置的客观测量。该方法用于在预扫描过程中确定最佳选通窗口以在心脏选通扫描期间获取图
像数据，并且该图像数据在扫描期间用作实时选通信号。本专利技术实现非常灵活的选通方案。由于所获取的关联性数据指示心脏周期的任何阶段与任何其他阶段的瞬时关联性，因此如果需要，则可在该周期的任何阶段期间进行选通。仅需要更多的心跳来获取数据。如果患者患有心律失常，则也能够获取图像数据，因为可针对任何空间对应(包括心跳之间变化的对应)完成心跳到心跳映射。最后，关联性检测到呼吸的任何变化，因此也可适应多次屏气。
[0007]PCT国际公开WO 2020/044117描述了一种基于导管的超声成像系统，该基于导管的超声成像系统被配置成通过随时间生成成像头周围组织的三维视图来提供围绕血管内/心脏内成像导管头的全圆周360度视图。该超声成像系统还可提供组织状态映射能力。脉管系统和组织特点的评估包括在心脏干预(诸如消融)期间病变的路径和深度。超声成像系统包括导管，该导管具有静态或旋转传感器阵列尖端以及回转马达，该静态或旋转传感器阵列尖端支持围绕其轴线的连续圆周旋转，连接到超声模块和允许超速成像的相应处理机器，该回转马达通过回转扭矩传递部件将围绕纵向导管轴线的径向移动转变为使传感器阵列尖端旋转。这允许捕获和重建脉管系统的信息(包括围绕导管尖端的组织结构)以随时间生成三维视图。
[0008]然而，在体内测量组织上的应变的已知方法通常是嘈杂的，或者不能提供所需的可见性以实现所需的临床用途。因此，期望加以改进。

技术实现思路

[0009]下文描述的本专利技术的实施方案提供一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器。该超声探头被配置用于插入到身体的器官中，该超声探头包括：(i)二维(2D)超声换能器阵列，和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成：(a)使用由传感器输出的信号，将由2D超声换能器阵列在给定的持续时间期间获取的组织区域的多个超声图像相互配准，(b)基于在给定的持续时间期间获取的超声图像，来估计组织区域中的一个或多个位置随时间变化的三维位移，(c)基于该三维位移来估计组织区域中一个或多个位置的相应机械应变，以及(d)向用户呈现机械应变的时间相关渲染。
[0010]在一些实施方案中，处理器被配置成将机械应变的时间相关渲染与电生理(EP)信号层一起呈现。
[0011]在一些实施方案中，EP信号层包括局部激活时间(LAT)。在其他实施方案中，EP信号层包括双极组织电压电平和单极组织电压电平中的一者。
[0012]在实施方案中，处理器被配置成使用由传感器输出的信号来生成包括心跳定时层和局部激活时间(LAT)层的复合渲染。
[0013]在另一实施方案中，处理器被进一步配置成使用所估计的应变来识别组织区域中的疤痕组织。
[0014]根据本专利技术的另一实施方案，另外提供了一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器。该超声探头被配置用于插入到身体的器官中，该超声探头包括：(i)二维(2D)超声换能器阵列，和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成：(a)使用由传感器输出的信号，将由2D超声换能器阵列在给定的持续时间期间获取的组织区域的多个超声图像相互配准，(b)基
于在给定的持续时间期间获取的超声图像，来估计组织区域中的一个或多个位置随时间变化的三维位移，(c)基于该三维位移来估计组织区域中的一个或多个位置的相应机械应变，以及(d)基于该应变来估计该区域中的心动周期的参数。
[0015]在一些实施方案中，处理器被配置成向用户可视化心动周期的参数。
[0016]在一些实施方案中，处理器被配置成使用由传感器输出的信号来生成包括心动周期的估计参数和电生理(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医疗系统，包括：超声探头，所述超声探头用于插入到身体的器官中，所述超声探头包括：二维(2D)超声换能器阵列；和传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；和处理器，所述处理器被配置成：使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列在给定的持续时间期间获取的组织区域的多个超声图像相互配准；基于在所述给定的持续时间期间获取的所述超声图像，来估计所述组织区域中的一个或多个位置随时间变化的三维位移；基于所述三维位移来估计所述组织区域中的所述一个或多个位置的相应机械应变；以及向用户呈现所述机械应变的时间相关渲染。2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理器被配置成将所述机械应变的所述时间相关渲染与电生理(EP)信号层一起呈现。3.根据权利要求2所述的医疗系统，其中，所述EP信号层包括局部激活时间(LAT)。4.根据权利要求2所述的医疗系统，其中，所述EP信号层包括双极组织电压电平和单极组织电压电平中的一者。5.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理器被配置成使用由所述传感器输出的所述信号来生成包括心跳定时层和局部激活时间(LAT)层的复合渲染。6.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理器被进一步配置成使用所估计的应变来识别所述组织区域中的疤痕组织。7.一种医疗系统，包括：超声探头，所述超声探头用于插入到身体的器官中，所述超声探头包括：二维(2D)超声换能器阵列；和传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；和处理器，所述处理器被配置成：使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列在给定的持续时间期间获取的组织区域的多个超声图像相互配准；基于在所述给定的持续时间期间获取的所述超声图像，来估计所述组织区域中的一个或多个位置随时间变化的三维位移；基于所述三维位移来估计所述组织区域中的所述一个或多个位置的相应机械应变；以及基于所述应变，来估计所述区域中的心动周期的参数。8.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述处理器被配置成向用户可视化所述心动周期的所述参数。9.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述处理器被配置成使用由所述传感器输出的所述信号来生成包括所述心动周期的所估计的参数和电生理(EP)信号层的复合渲染。
10.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述心动周期的所述参数包括周期长度。11.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述心动周期的所述参数包括所述心动周期的定时。12.根据权利要求10...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：伯恩森斯韦伯斯特以色列有限责任公司，
类型：发明
国别省市：