导管的PCB上的磁性定位传感器和超声阵列及其校准制造技术

本发明专利技术公开了一种医疗探头，该医疗探头包括轴和远侧端部组件。该轴被配置用于插入到人体的器官中。该远侧端部组件装配在该轴的远侧端部处。该远侧端部组件包括：(a)基板，(b)位于该基板上的二维(2D)超声换能器阵列，和(c)传感器，该传感器也位于该基板上，该传感器被配置为输出指示该器官内部的该2D超声换能器阵列的位置和取向的信号。列的位置和取向的信号。列的位置和取向的信号。

【技术实现步骤摘要】
导管的PCB上的磁性定位传感器和超声阵列及其校准


[0001]本专利技术整体涉及医疗探头，并且具体地涉及包括超声阵列和定位传感器的心内探头。

技术介绍

[0002]先前已在专利文献中提出了在导管上实现定位传感器的技术。例如，美国专利申请公开2018/0228392描述了一种定位传感器，其包括形成为三维(3D)形状的柔性基板。至少第一场感测线圈和第二场感测线圈形成于所述柔性基底的相应的第一层和第二层中，使得在所述三维形状中所述第一场感测线圈和所述第二场感测线圈具有不彼此平行的相应的第一轴线和第二轴线。
[0003]心腔的侵入式超声成像是已知的诊断技术，它需要进行校准以产生可靠的图像。例如，美国专利7,996,057描述了一种具有刚性机械框架的设备，用于校准包括磁性定位传感器和声学成像装置的探头。固定至框架的一个或多个场发生器产生具有已知空间特性的磁场。声学目标组件包括联接到运动机构的模体，该运动机构被布置成相对于框架在已知轨道中移动该模体。固定到框架的夹具以适合成像装置将模体成像的取向将探头保持在该一个或多个场发生器的磁场内。处理器处理来自探头的位置和图像信号，以便校准成像装置相对于定位传感器的坐标。
[0004]作为另一示例，美国专利9,468,422描述了一种联接到超声探头的传感器，该传感器提供与对象中的超声成像位置有关的位置信息。处理器执行医学图像与超声图像之间的第一配准，该第一配准提供医学图像的坐标系与超声图像的坐标系之间的关系。这样，处理器获取基于第一配准的第一配准信息。处理器基于位置信息和第一配准信息执行传感器和医学图像之间的第二配准，并且基于第二配准获得第二配准信息。

技术实现思路

[0005]下文所述的本专利技术的实施方案提供了一种包括轴和远侧端部组件的医疗探头。该轴被配置用于插入到人体的器官中。该远侧端部组件装配在该轴的远侧端部处。该远侧端部组件包括：(a)基板，(b)位于基板上的二维(2D)超声换能器阵列，和(c)也位于基板上的传感器。传感器被配置为输出指示器官内部的2D超声换能器阵列的位置和取向的信号。
[0006]在一些实施方案中，基板是柔性的并且至少具有平坦部分和弯曲部分，并且传感器至少包括位于该平坦部分上的第一感测元件和位于弯曲部分上的第二感测元件。
[0007]在其他实施方案中，位于柔性基板的弯曲部分上的第一感测元件具有与远侧端部组件的纵向方向平行的对称轴。
[0008]根据本专利技术的另一实施方案，还提供了一种用于校准的设备。该设备包括安装件、一个或多个声学目标、多个磁场发生器和处理器。安装件适于保持医疗探头，该医疗探头包括：(i)超声换能器阵列，这些超声换能器发射超声波束并且响应于该超声波束而接收反射的超声波，和(ii)磁性定位传感器。该一个或多个声学目标安装在超声波束的视场内。该多
个磁场发生器被配置为在磁性定位传感器附近产生磁场。处理器被配置为：(a)从超声换能器接收指示反射的超声波的第一信号，(b)从定位传感器接收指示该定位传感器的位置和取向的第二信号，以及(c)基于该第一信号和该第二信号确定定位传感器与超声换能器阵列之间的配准。
[0009]在一些实施方案中，处理器被配置为：(i)根据第一信号生成对应于医疗探头相对于安装件的多个相应位置和取向的多个超声图像，(ii)从该多个超声图像中识别与包括声学目标的预定义参考图像匹配的超声图像，以及(iii)基于第二信号确定配准，这些第二信号在产生与预定义参考图像匹配的超声图像的位置和取向处从定位传感器接收。
[0010]在实施方案中，声学目标被成形为球。
[0011]在另一实施方案中，安装件和一个或多个声学目标是非铁磁性的。
[0012]在又一实施方案中，这些声学目标中的至少一个声学目标包括移动声学目标。
[0013]根据本专利技术的另一实施方案，还提供了一种用于校准的方法，该方法包括用安装件保持医疗探头，该医疗探头包括：(i)超声换能器阵列，这些超声换能器发射超声波束并且响应于该超声波束而接收反射的超声波，和(ii)磁性定位传感器。一个或多个声学目标安装在超声波束的视场内。在磁性定位传感器附近产生磁场。从超声换能器接收第一信号，这些第一信号指示反射的超声波。从定位传感器接收第二信号，这些第二信号指示定位传感器的位置和取向。基于第一信号和第二信号，在定位传感器与超声换能器阵列之间确定配准。
[0014]在一些实施方案中，确定包括根据第一信号生成对应于医疗探头相对于安装件的多个相应位置和取向的多个超声图像。从多个超声图像中识别超声图像，该超声图像与包括声学目标的预定义参考图像匹配。基于第二信号确定配准，这些第二信号在产生与预定义参考图像匹配的超声图像的位置和取向处从定位传感器接收。
[0015]结合附图，通过以下对本专利技术的实施方案的详细描述，将更全面地理解本专利技术，其中：
附图说明
[0016]图1为根据本专利技术的实施方案的用于超声成像和位置跟踪的基于导管的系统的示意性图解；
[0017]图2为根据本专利技术的实施方案的图1的心内超声成像导管的远侧端部组件的示意性透视图；
[0018]图3为根据本专利技术的实施方案的图1的心内超声成像导管的用于校准的设备的示意性图解；并且
[0019]图4为示意性地示出根据本专利技术的实施方案的用于校准图1的心内超声成像导管的方法的流程图。
具体实施方式
[0020]概述
[0021]下文所述的本专利技术的实施方案提供用于使用体内探头(诸如导管)进行超声成像，以及用于此类探头的校准的方法和系统。所公开的实施方案中的一些实施方案使用探头
(诸如导管)，该探头具有用于产生三维(3D)或四维(4D)超声图像的超声换能器的二维(2D)阵列。在本文中，术语“3D超声图像”是指在三个维度上表示一定体积的超声图像。
[0022]术语“4D超声导管”是指包含超声换能器2D阵列的导管。术语“4D超声图像”是指通过2D阵列获取的一定体积的3D超声图像的时间序列。4D图像可被视为3D电影，第四维度是时间。描述4D图像(或渲染)的另一种方式是时间相关的3D图像(或渲染)。在心脏中使用的情况下，4D超声导管可被称为“4D心脏内超声心动图(ICE)”导管。
[0023]在本文所公开的实施方案中，导管还包括集成定位传感器，该集成定位传感器具有一个或多个感测元件，诸如具有一个或多个线圈的磁定位传感器，该集成定位传感器基于定位传感器与2D阵列之间的导管轴上的已知相对位置和取向与2D阵列进行预配准。2D阵列产生占据预定义立体角的3D扇形超声波束；(此类波束在本文中被称为“楔形”，与1D阵列“扇形”相反)。因此，2D阵列能够对器官(诸如心腔)的内壁的2D区段进行成像。由于集成位置传感器及其与2D阵列的预配准，成像区段中的每个体素的空间坐标都是已知的。
[0024]在本专利技术的一些实施方案中，超声换能器阵列安装在基板，诸如柔性印刷电路板(称为“柔性PCB”或“柔性电路”)上，并且定位传感器也设置在同一P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医疗探头，包括：轴，所述轴用于插入到人体的器官中；和远侧端部组件，所述远侧端部组件装配在所述轴的远侧端部处，所述远侧端部组件包括：基板；位于所述基板上的二维(2D)超声换能器阵列；和传感器，所述传感器也位于所述基板上，所述传感器被配置为输出指示所述器官内部的所述2D超声换能器阵列的位置和取向的信号。2.根据权利要求1所述的探头，其中，所述基板是柔性的并且至少具有平坦部分和弯曲部分，并且其中所述传感器至少包括位于所述平坦部分上的第一感测元件和位于所述弯曲部分上的第二感测元件。3.根据权利要求2所述的探头，其中，位于所述柔性基板的所述弯曲部分上的所述第一感测元件具有与所述远侧端部组件的纵向方向平行的对称轴。4.根据权利要求3所述的探头，还包括具有不平行于所述第一感测元件和所述第二感测元件中的任一者的对称轴的第三感测元件。5.根据权利要求1所述的探头，其中，所述传感器与所述二维超声换能器阵列预配准。6.一种用于校准的设备，包括：安装件，所述安装件适于保持医疗探头，所述医疗探头包括：(i)超声换能器的阵列，所述超声换能器发射超声波束并且响应于所述超声波束而接收反射的超声波；和(ii)磁性定位传感器；一个或多个声学目标，所述一个或多个声学目标安装在所述超声波束的视场内；多个磁场发生器，所述多个磁场发生器被配置为在所述磁性定位传感器附近产生磁场；和处理器，所述处理器被配置为：从所述超声换能器接收第一信号，所述第一信号指示所述反射的超声波；从所述定位传感器接收第二信号，所述第二信号指示所述定位传感器的位置和取向；以及基于所述第一信号和所述第二信号，确定所述定位传感器与超声换能器的所述阵列之间的配准。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述处理器被配置为：根据所述第一信号生成对应于所述医疗探头相对于所述安装件的多个相应位置和取向的多个超声图像；...

【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：