超声图像采集系统技术方案

一种用于采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪和其中或与其相关联的至少最少数量的组件，包括：i)超声探头；ii)至少一个IMU，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，其中IMU的3轴陀螺仪和3轴加速度计由制造商针对偏移量、比例因子、交叉轴灵敏度和初始方向进行校准；并且MEMS IMU由用户校准。准。准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声图像采集系统


[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，本专利技术涉及一种用于采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪和其中或与其相关联的至少最少数量的组件，包括：i)超声探头；ii)至少一个IMU，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，其中IMU的3轴陀螺仪和3轴加速度计由制造商针对偏移量、比例因子、交叉轴灵敏度和初始方向进行校准；并且MEMS IMU由用户校准。
[0010]在一些实施例中，操作者可以执行七阶段校准处理。在其中正Z轴指向上方，正Y轴指向右侧，正X轴指向前方的坐标系中校准处理的说明性七个阶段是：
[0011]a.阶段1：保持扫描仪静止T秒；
[0012]b.阶段2：在T秒内围绕Y轴旋转扫描仪，使得完成旋转，并且扫描仪在新的朝向中静止；
[0013]c.阶段3：保持扫描仪静止T秒，然后旋转回来；
[0014]d.阶段4：在T秒内围绕X轴旋转扫描仪；
[0015]e.阶段5：保持扫描仪静止T秒，然后旋转回来；
[0016]f.阶段6：在T秒内围绕Z轴旋转扫描仪；以及
[0017]g.阶段7：保持扫描仪静止T秒，然后旋转回来。
[0018]在另一方面，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)。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]在一些实施例中，本专利技术的系统包括独立于IMU的组件，该组件适于在装置和身体之间的耦合不足的情况下提醒用户。在其它实施例中，该系统包括独立于IMU的组件，该组件适于在扫描速度太快时提醒用户。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]在一些实施例中，用于与远程终端进行有线或无线通信的电子组件选自USB、闪电、光纤、Wi
‑
Fi、UWB、蓝牙和IR中的一种或多种。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪和在其中或与其相关联的至少最少数量的组件，包括：i)超声探头；ii)至少一个IMU，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，其中IMU的3轴陀螺仪和3轴加速度计由制造商针对偏移量、比例因子、交叉轴灵敏度和初始方向进行校准；并且MEMSIMU由用户校准。2.如权利要求1所述的系统，其中如果扫描的运动缓慢并且操作者将扫描仪相对于被扫描身体的朝向维持在预定起始朝向的几度内，那么需要其中只估计陀螺仪的偏移量的一步校准。3.如权利要求2所述的系统，其中所述一步校准处理包括保持IMU静止几分钟并记录传感器的输出；其中陀螺仪的平均输出被认为是它们的偏移量，并且每个传感器的方差被认为是它的噪声。4.如权利要求1所述的系统，其中操作者执行七阶段校准处理。5.如权利要求4所述的系统，其中校准处理在其中正Z轴指向上方、正Y轴指向右侧、并且正X轴指向前方的坐标系中的七个阶段是：a.阶段1：保持扫描仪静止T秒；b.阶段2：在T秒内围绕Y轴旋转扫描仪，使得完成旋...

【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：