允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统和方法技术方案

一种允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪、与其相关联的至少一个惯性测量单元(IMU)、包含软件的处理器以及用户界面，该用户界面包括显示屏和接受用户指令的部件，其中软件被配置为执行以下各项中的至少一项：产生超声图像；分析数据；决定哪些图像具有足够的质量以显示在显示屏上；丢弃低质量图像；指示操作者以预定方式握住扫描仪的壳体；计算扫描仪的地点和姿态；确定扫描仪是否被握住，使得在皮肤上施加足够的压力以产生足够质量的图像；以及有效地提供如何正确移动扫描仪以获得满意图像的指令。动扫描仪以获得满意图像的指令。动扫描仪以获得满意图像的指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统和方法


[0001]本专利技术来自医疗设备领域。具体而言，本专利技术涉及一种利用惯性测量单元准确定位和移动手持超声探头的系统和方法。

技术介绍

[0002]了解医疗传感器或医疗设备相对于患者解剖结构的地点以及传感器或设备正在或应该移动的速度对于高级远程控制、机器人、自主、自我反馈或其它自动医疗程序至关重要。
[0003]超声探头(在本文中也称为“扫描仪”、“超声头”或为简单起见简称为“探头”)在身体上移动的速度提供了重要信息。例如，以低于或高于某个范围的速度拍摄的图像可能被删除，或者可能经受特殊过滤和图像处理技术，以便改善模糊图像。此外，可以向操作者提供关于程序的几个方面的指令，诸如何时停止移动、如何校正扫描路径、如何改变朝向或倾斜探头等。在远程控制安装在位于患者身体上的万向节上的超声探头或传感器的情况下，知道超声探头移动的二维或三维速度对于跟踪万向节和/或探头的整体地点、姿态和速度也是重要的。
[0004]一种极其常见的程序是超声扫描，尤其几乎每个妇女在她产前看医生或去诊所期间都会经历这种超声扫描。通常，在这种情况下，超声技师(声谱仪操作员)或医师执行扫描。操作者，即技师、助产士、医生、声谱仪操作员等，根据他们的经验，知道为了对胚胎的特定结构进行成像，扫描仪头或探头必须位于的最佳位置和朝向、保持扫描仪与身体良好耦合所必需的对腹部的适当压力量、探头相对于腹部的角度，以及允许良好成像的正确扫描速度。此外，操作者在屏幕上实时查看探头生成的图像，并能够优化或校正其位置。本文中的术语“探头”或“超声探头”是指任何有用的探头、线性或凸面、相控阵、HIFU或其它传感器。
[0005]在本描述的上下文中，术语“扫描仪”应该被理解为是指必须在患者身体表面上移动以从中采集数据(例如，超声图像)的元件、壳体或设备。
[0006]许多扫描只是为了监测胚胎的活力体征，例如心跳、移动、羊水量、强健状况(tone)和呼吸而进行。这些扫描也可以由患者在其家中或其它非诊所、医院或医疗设施的地点执行，从而节省超负荷的医疗系统时间和资源，并潜在地避免不必要的急诊科就诊或产前到医生办公室、诊所或医院。但是，执行超声扫描需要一些超声操作者的技能，未经训练的人缺乏这种技能。显然，非常期望提供一种装置，使不熟练的人可以通过这种装置执行产生有用结果的“自己动手”的超声扫描。
[0007]因此，本专利技术的目的是提供一种设备和方法，其通过监测扫描仪头(超声探头)的运动并提供有助于将扫描仪头定位在期望地点的反馈来帮助患者执行超声扫描.
[0008]本专利技术的其它目的和优点将随着描述的进行而显现。

技术实现思路

[0009]在第一方面，本专利技术包括一种用于允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪、与其相关联的至少一个惯性测量单元(IMU)、包含软件的处理器，以及用户界面，包括显示屏和接受用户指令的部件，其中软件被配置为执行以下各项中的至少一项：产生超声图像；分析数据；决定哪些图像具有足够的质量以显示在显示屏上；丢弃低质量图像；指示操作者以预定方式握住扫描仪的壳体；计算扫描仪的地点和姿态；确定扫描仪是否被握住，使得在皮肤上施加足够的压力以产生足够质量的图像；以及有效地提供如何正确移动扫描仪以便获得满意图像的指令。
[0010]在一个实施例中，该系统包括选自USB、闪电(Lightning)、光纤、Wi
‑
Fi、UWB、蓝牙和IR中的一种或多种的电子通信组件。
[0011]在第一方面，本专利技术包括一种用于采集人体内部器官的超声图像的系统。该系统包括扫描仪和至少一个与其相关联的惯性测量单元(IMU)。
[0012]在系统的一些实施例中，至少一个IMU是以下之一：a)与扫描仪集成在一起；b)经由插入式连接来连接到扫描仪；c)设在与扫描仪相关联的元件中并在操作期间随其移动。
[0013]系统的一些实施例被配置为向系统的操作者发出指令，该指令允许扫描也可以由未受过超声扫描训练的人，包括患者自己来执行。
[0014]在其中扫描由未经训练的操作者执行的系统的一些实施例中，扫描被传输到远程地点以供医疗保健专业人员分析。
[0015]系统的一些实施例被配置为允许操作者与远程个体或非监控系统之间进行双向通信，其中非监控系统包括自动化的图像分析电路系统。双向通信可以选自音频、可视和视频通信，以及它们的组合。在系统的一些实施例中，当扫描由未经训练的操作者执行时，在操作者和医疗保健专业人员之间启用双向视频通信，从而使他们能够在操作者执行扫描程序时看到彼此以帮助健康护理专业人员解释图像并在必要时提供指导。在一些实施例中，该系统被配置为使得系统的输出实时地或在采集图像后不久直接发送到远程医疗保健专业人员和/或非监控系统。
[0016]系统的一些实施例被配置为将扫描仪的图像覆盖在超声扫描之上以帮助医疗保健专业人员解释图像。
[0017]系统的扫描仪的实施例包括壳体，该壳体被人体工程学地设计为由操作者握住并在人或动物的皮肤上移动。壳体的一些实施例包括或具有与其相关联的至少必须位于患者身体上以获得超声图像的系统的最小数量的组件。在壳体的一些实施例中，壳体中或与壳体相关联的最小数量的组件是：i)超声探头；ii)至少一个IMU，其包括三轴加速度计和三轴陀螺仪；iii)用于与远程终端进行有线或无线通信的电子组件；以及iv)电源。
[0018]当提及“超声探头”时，该术语应该被理解为其最广泛的含义，包括例如单个元件、1D、1.5D、2D、3D和相控阵探头，以及可以用于本专利技术的目的的任何其它布置。
[0019]在系统的一些实施例中，壳体包括可以以许多不同配置布置的其它组件，其中它们中的至少一些可以位于壳体内。在这些实施例中，系统的其它组件是：v)模拟前端(AFE)，它借助于电子组件传输和接收超声信号；vi)包含软件的处理器；vii)用户界面，包括显示屏和接受用户指令的部件；以及viii)至少一个存储器设备，用于存储由处理器中的软件处理的数据和图像。在这些实施例中，未位于壳体内的其它组件位于靠近患者但与壳体分开
的地点。在这些实施例中，未位于壳体内的其它组件与位于壳体内或与壳体相关联的组件通信。
[0020]在系统的一些实施例中，AFE的电子组件包括发送器、接收器、放大器和模数(A/D和数模(D/A)转换器)。
[0021]在系统的一些实施例中，软件被配置为操作系统并且接收和处理从AFE接收到的超声信号以产生超声图像并且接收和处理从IMU接收到的惯性测量信号。
[0022]在系统的一些实施例中，AFE、IMU、处理器、存储器设备和通信组件可以作为单独的集成电路(IC)提供或集成到包括至少一些IC的一个或多个ASIC中。
[0023]系统的一些实施例包括附加组件。附加组件包括以下至少之一：ix)远程终端；x)至少一个附加的IMU；xi)至少一个三轴磁力计；xii)至少一个压力传感器；以及xiii)用于与远程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪、与其相关联的至少一个惯性测量单元IMU、包含软件的处理器以及用户界面，所述用户界面包括显示屏和接受用户指令的部件，其中所述软件被配置为执行以下各项中的至少一项：产生超声图像；分析数据；决定哪些图像具有足够的质量以显示在显示屏上；丢弃低质量图像；指示操作者以预定方式握住扫描仪的壳体；计算扫描仪的地点和姿态；确定扫描仪是否被握住，使得在皮肤上施加足够的压力以产生足够质量的图像；以及有效地提供如何正确移动扫描仪以便获得满意图像的指令。2.如权利要求1所述的系统，其中如果所述处理器在扫描期间确定没有足够的压力施加在皮肤上，那么在显示屏上可视地，例如通过显示指向下的箭头，和/或从扬声器可听到地向操作者发出增加压力的指令。3.如权利要求2所述的系统，其中所述处理器通过以下各项中的至少一项确定没有在皮肤上施加足够的压力：a.分析图像并确定图片是平坦的；以及b.测量图像中某些关注区域上图像亮度的方差，并确定该方差小于阈值；或者c.通过直方图阈值，即通过测量关注区域中的每个像素值并确定需要提醒的阈值。4.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器包含软件，所述软件被配置为确定是否在所述超声探头和皮肤之间插入了不足量的水基凝胶，并且在显示屏上可视地和/或从扬声器可听到地向操作者发出提醒。5.如权利要求4所述的系统，其中所述软件通过确定返回到所述探头的信号是否减弱或所得到的超声图像是否减弱来确定在所述超声探头和皮肤之间插入的水基凝胶的量是否不足。6.如权利要求1所述的系统，其中所述系统的处理器和软件被配置为发出以下指令集以指导操作者执行扫描：a.如有必要，通过指导操作者完成校准程序来指示操作者执行校准程序；b.指示操作者使用血压计测量患者的血压；c.指示操作者执行由图像的一个或多个细节提示的其它分析；d.指示操作者如何定位患者进行扫描；e.指示操作者将扫描仪定位在将用作患者坐标系中心的地点；f.指示患者操作扫描仪，其中屏幕面向患者；g.向操作者提供指令，所述指令包括在患者身体表面上移动扫描仪的方向、在每个方向上移动多远、扫描仪应该被移动的速度以及他们应该施加以将扫描仪压在身体上的力的大小；h.当收集到足够多的足够质量的图像时，通知操作者会话结束；以及i.如果没有自动这样做，那么建议操作者将图像转发给医疗保健专业人员进行解释。7.如权利要求1所述的系统，包括选自USB、闪电、光纤、Wi
‑
Fi、UWB、蓝牙和IR中的一种或多种的电子通信组件。8.如权利要求1所述的系统，包括适于在所述装置和身体之间的耦合不足的情况下提醒用户的独立于IMU的组件。9.如权利要求1所述的系统，包括适于在扫描速度过快时提醒用户的独立于IMU的组
件。10.一种用于采集人体内部器官的超声图像的方法，包括提供扫描仪和与其相关联的至少一个惯性测量单元IMU，以及可选地，为未经训练的用户提供操作所述扫描仪的指令。11.如权利要求10所述的方法，用于允许未受过超声扫描训练的操作者获得和处理人体内部器官的超声图像，包括：a.提供由扫描仪和至少一个惯性测量单元IMU组成的系统；其中所述扫描仪是系统的由操作者在患者身体表面上移动以获得超声图像的组件，所述至少一个IMU位于所述扫描仪内，并且所述系统被配置为向所述系统的操作者发出允许执行扫描的指令；以及b.遵循由所述系统发出的指令。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：皮尔森莫有限公司，
类型：发明
国别省市：