通过三维超声成像引导向身体中插入针或其他手术仪器。将具有二维阵列换能器的探头靠着身体放置，并操纵其以采集身体内部手术程序部位的图像。临床医生插入手术仪器，试图遵循处于超声系统产生的单幅图像的平面中的插入路径。临床医生在包括手术程序部位的体积的空间上相邻平面的多个实时2D超声图像的显示上观察插入路径和插入进展。如果仪器的插入路径不保持在单个图像的平面中，随着仪器向着手术程序的部位进展，在它与一连串图像平面相交时，仪器的部分将出现在多个相邻图像平面的图像中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声引导的有创程序，特别是，涉及通过三维超声成像引导的有创程序。
技术介绍
很多外科有创程序可以通过超声成像来引导，超声成像显示作为有创程序治疗对象的组织的内部。这种程序中占主导地位的是需要针引导和靶定位的那些，例如乳房和区域麻醉给药中被观察体块的活检。在这些程序中，可以利用超声波和针的路径，在其穿过组织向靶组织行进时对靶组织进行可视化。已经开发了若干种超声成像系统和设备用于执行这样的程序。在使用二维(2D)超声成像时，重要的是保持针与图像平面对齐。这在图4中进行了图示，图4示出了扫描2D图像平面102的超声波探头100。定位该探头，使得靶组织104在图像中可见。进入靶组织104的针106必须要在图像平面102中连续行进。如果针行进到图像平面之外，在其接近靶组织时就不再能对其进行可视化和观察。市场上可以买到针对很多超声波探头的活·检指南，其允许只能在超声图像的平面中向身体中引入针。在美国专利5158088 (Nelson等人)中描述了处理这种要求的另一种技术。在Nelson等人的系统中，换能器位于导引器通管针的尖端，其广播由超声成像探头接收的信号。在通管针的尖端接近并随后与成像平面相交时，本信号被探头接收并用于产生声觉信号。通管针换能器接收的信号可用于在2D超声图像中识别通管针的尖端。在美国专利5095910 (Powers)中描述了另一种2D成像技术。Powers系统使通管针振动，并且通过超声波多普勒技术探测这种振动运动。超声图像中的彩色多普勒信号指出了通管针尖端的位置。不过，同样通管针必须要在图像平面中，以便进行多普勒探测和成像。三维(3D)超声成像有希望克服2D图像平面的对齐问题。由于3D成像对组织的体积而非仅仅单个平面成像，所以避免了与单个平面对齐的约束。但很多临床医生不熟悉3D超声波或3D超声图像中解剖结构的出现。此外，周围组织可能使靶组织、被成像体积中的针、或者两者，模糊不清。美国专利7529393 (Peszynski等人)示出了处理这些难题的几种方式，包括利用更大的显示线密度显示针的尖端，在更小子体积中显示针尖，以及在一个显示中组合2D和3D成像。使用3D成像的另一种方式是显示三个在手术仪器尖端会聚的相互正交的图像平面，如美国专利6572547 (Miller等人)和美国专利公开N0.US2010/0121190中所述。在美国专利公开N0.US2007/0100234 (Arenson等人)中描述了针对计算机断层摄影和CT荧光检查的第三种方式。在Arenson等人的系统中，向几排探测器元件投射X射线的扇形射束。使用每排探测器重建图像，将所有排用于多切片CT荧光检查成像。在针穿过被多个切片成像的组织时，在每幅图像中探测针，组合多幅图像以形成复合厚切片图像，该复合厚切片图像示出所有组合切片图像中的所有的针段。不过，必须要不断调节患者台或扫描架以保持靶组织在X射线源和探测器之间成直线。此外，荧光检查使患者和操作者暴露于电离辐射。因此，希望提供一种用于引导手术仪器的超声技术以避免电离辐射。还需要一种超声技术，以避免现有技术遇到的图像平面和针对齐的问题，并提供一种使用简单且容易被不很熟悉3D超声成像的人理解的系统。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，描述了一种超声成像系统和方法，用于向身体中的靶组织引导有创式仪器，例如手术针。该系统使用具有换能器元件二维阵列的探头，其三维地以电子方式控制射束，以便实时扫描身体的体积区域。可以容易地操纵2D阵列探头以采集靶组织和有创设备行进到达靶组织的路径的图像，以及优化超声波束和仪器之间的入射角。由多平面重定格式器将从组织的三个维度接收的回波处理为多个空间上相邻的2D图像平面。空间上相邻平面的图像按照它们在组织中的空间次序的序列中同时显示并连续实时更新。在有创设备接近靶组织时，可以从一个图像平面到下一个平面追踪其路线，并且图像的空间次序给临床医生带来仪器行进进展的直观·感觉。相邻图像可能在厚度维度上彼此交叠，使得可以同时在相邻图像中看到针并且更容易追踪其插入进展。附图说明在附图中:图1以方框图形式图示了根据本专利技术的原理构造的超声诊断成像系统。图2a和2b示出了可以由本专利技术的超声探头产生的不同平面对齐，以及交叠的厚切片图像平面。图3图示了根据本专利技术的原理的针在组织中的空间相邻的图像平面的顺序显示。图4图示了在超声探头的二维图像平面中引入针。具体实施例方式首先参考图1，以方框图形式示出了根据本专利技术的原理构造的超声诊断成像系统。在图1中，在超声探头10中提供了换能器阵列10'，用于发送超声波并接收回波信息。换能器阵列10'是能够在三维空间中扫描以进行3D成像的换能器元件的二维阵列。换能器阵列耦合到探头中的微射束形成器12，所述探头控制阵列元件的信号发射和接收。如美国专利 5997479 (Savord 等人)、6013032 (Savord)和 6623432 (Powers 等人)中所述，微射束形成器能够进行换能器元件的组或“面片”接收的信号的至少部分的射束形成。由探头电缆将微射束形成器耦合到发射/接收(T/R)开关16，所述发射/接收(T/R)开关16在发射和接收之间进行切换，并保护主射束形成器20不受高能发射信号的影响。由耦合到T/R开关和射束形成器20的发射控制器18引导在控制微射束形成器12之下从换能器阵列10发射超声射束，发射控制器18从用户对用户界面或控制面板38的操作接收输入。发射控制器控制的功能之一是引导射束的方向。如下所述，可以从换能器阵列正前方(与其正交)弓I导射束，或为了实现更宽视场在不同角度下，弓I导射束。将微射束形成器12产生的部分地射束形成的信号耦合到主射束形成器20，在主射束形成器20中将来自元件各个面片的部分射束形成的信号组合成完全射束形成的信号。例如，主射束形成器20可以具有128个，每个通道从换能器元件的面片12接收部分地射束形成的信号。通过这种方式，通过超过1500个换能器元件的二维阵列接收的信号能够有效地贡献为单射束形成的信号。射束形成的信号被耦合到信号处理器22。信号处理器22能够通过各种方式处理接收到的回波信号，例如带通滤波、抽取、I和Q分量分离以及谐波信号分离，谐波信号分离用于分离线性和非线性信号，以便能够识别从组织和微泡返回的非线性回波信号。信号处理器还可以进行额外的信号增强，例如斑点去除、信号混合和噪声消除。将已处理的信号耦合到B模式处理器26和多普勒处理器28。B模式处理器26采用幅度检测以对身体中的结构成像，所述结构例如是正常组织、囊肿、神经纤维和血细胞。可以形成谐波模式或基本模式或两者的组合和身体结构的B模式图像，如美国专利6283919(Roundhill等人)和美国专利6458083 (Jago等人)中所述。多普勒处理器处理来自组织和血流的时间区分的信号，以探测像场中物质的运动，例如血细胞的流动。将这些处理器产生的结构和运动信号耦合到扫描转换器32和多平面重定格式器34，其产生组织结构、流的图像数据，或两种特性的组合图像。扫描转换器将把带有极坐标的回波信号转换成期望图像格式的图像信号，例如笛卡尔坐标的扇形图像。多平面重定格式器将从身体体积区域中的共同平面中的点接收的回波变换成该平面的超声本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.19 US 61/415,6551.一种用于利用超声成像系统引导有创式仪器的插入的方法，所述超声成像系统具有带二维阵列换能器的探头，所述方法包括: 靠着身体的声学窗口放置所述探头； 操纵所述探头以对所述身体的体积区域中的有创程序部位进行超声成像； 形成并同时显示所述体积区域的相邻平面的多个实时二维(2D)图像，所述图像是以空间相邻的次序显示的，包括有创程序部位的至少一个图像； 沿着指向所述有创程序部位的插入路径，向所述体积区域中插入所述有创式仪器；以及 在一个或多个所述实时二维图像中观察仪器插入的进展， 其中，在所述插入路径不和单个图像平面对齐时，所述有创式仪器的部分出现于多个空间相邻的图像平面的图像中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成并同时显示还包括形成平行的相邻图像平面的图像。3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成并同时显示还包括形成成不同角度的不相交图像平面的图像。4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成并同时显示还包括形成在厚度维度上交叠的相邻平面的图像。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成并同时显示还包括形成在厚度维度上交叠的相邻平面的图像， 其中，出现在一幅图像中的所述有创式仪器的某个部分也出现在相邻图像平面的图像中。6.根据权利要求1所述的方法，其中，形成并同时显示还包括在所述体积区域中的多个图像平面中发射射束， 其中，每个射束仅扫描单个...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·程，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：
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