具有3D可视化的超声引导下对心脏置换瓣膜的定位制造技术

使用具有附加的位置传感器的超声系统可以可视化患者体内(例如患者心脏中)的设备(例如瓣膜)。一个位置传感器安装在超声探头中，而另一个位置传感器安装在设备安装装置中。基于检测到的位置传感器的位置和已知的几何关系，确定设备相对于成像平面的位置。显示从第一视角观察到的设备和成像平面的表示。视角变化至第二视角，并且显示从第二视角观察到的设备和成像平面的表示。从不同视角显示设备和成像平面帮助用户可视化设备相对于相关解剖结构的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有3D可视化的超声引导下对心脏置换瓣膜的定位 相关申请的交叉引用本申请要求享有2011年4月11日提交的美国临时申请61 / 474028、2011年12月I日提交的美国临时申请61 / 565766以及2012年3月2日提交的美国申请13 / 410456的优先权，每份文献以引用的方式并入本文。
技术介绍
常规经皮心脏瓣膜置换程序依赖于经食道超声心动描记法(TEE)，结合有荧光透视法，用于引导瓣膜到达其将展开的位置。在超声图像上易于看到组织和解剖界标，但是难以可视化瓣膜及其展开导管。相反地，在荧光透视图像上易于看到瓣膜和导管，但是难以清晰地看到和区分组织。由于两种成像模态均未对解剖结构和瓣膜两者提供清晰的视图，因此难以精确地确定瓣膜相对于相关解剖结构的位置。这使得在人工瓣膜在展开之前的定位非常具有挑战性。相关的背景材料还包括美国专利4173228、4431005、5042486、5558091以及7806829，每份文献以引用的方式并入本文。
技术实现思路
本专利技术的一方面涉及使用超声探头以及设备安装装置可视化患者体内的设备的方法。超声探头包括获取成像平面的图像的超声换能器，以及第一位置传感器，其安装为使得第一位置传感器和超声换能器之间的几何关系是已知的。设备安装装置包括设备本身、设备展开机构以及第二位置传感器，其安装为使得第二位置传感器和设备之间的几何关系已知。该方法包括如下步骤:检测第一位置传感器的位置，检测第二位置传感器的位置，以及基于(a)检测到的第一位置传感器的位置和第一位置传感器与超声换能器之间的几何关系以及(b)检测到的第二位`置传感器的位置和第二位置传感器与设备之间的几何关系，确定设备与成像平面在三维空间中的空间关系。显示从第一视角观察到的设备和成像平面的表示，使得设备的表示和成像平面的表示之间的空间关系对应于所确定的空间关系。也显示从第二视角观察到的设备和成像平面的表示，使得设备的表示和成像平面的表示之间的空间关系对应于所确定的空间关系。在一些实施例中，在第一透视图之后显示第二透视图。响应于经由用户界面接收到的命令，发生从第一视角到第二视角的转变。任选地，还可以显示两个面平行于成像平面的线框长方体(例如，立方体)。任选地，还可以显示额外的视角。本专利技术的另一方面涉及使用超声探头以及设备安装装置可视化患者体内设备的位置的装置。超声探头包括获取成像平面图像的超声换能器，以及第一位置传感器，其安装为使得第一位置传感器和超声换能器之间的几何关系是已知的。设备安装装置包括设备本身、设备展开机构以及第二位置传感器，其安装为使得第二位置传感器和设备之间的几何关系已知。该装置包括超声成像机器，其驱动超声换能器，从超声换能器接收返回信号，将接收到的返回信号转换成成像平面的2D图像并且显示2D图像。其还包括位置追踪系统，其检测第一位置传感器的位置，检测第二位置传感器的位置，将第一位置传感器的位置报告给超声成像机器，并且将第二位置传感器的位置报告给超声成像机器。超声成像机器包括处理器，其被编程以基于(a)检测到的第一位置传感器的位置和第一位置传感器与超声换能器之间的几何关系以及(b)检测到的第二位置传感器的位置和第二位置传感器与设备之间的几何关系，确定设备与成像平面在三维空间中的空间关系。对处理器编程以产生从第一视角观察到的设备的第一表不和成像平面的第一表不，使得设备的第一表不和成像平面的第一表示之间的空间关系对应于所确定的空间关系。其还被编程以产生从第二视角观察到的设备的第二表示和成像平面的第二表示，使得设备的第二表示和成像平面的第二表示之间的空间关系对应于所确定的空间关系。超声成像机器显示设备的第一表示和成像平面的第一表示，并且显示设备的第二表示和成像平面的第二表示。在一些实施例中，在设备的第一表示和成像平面的第一表示之后显示设备的第二表示和成像平面的第二表示。在一些实施例中，装置还可以包括用户界面，并且从显示设备和成像平面的第一表示到显示设备和成像平面的第二表示的转变可以响应于经由用户界面接收到的命令而发生。任选地，可以增加额外的透视图，和/或可以在每个不同的透视图中，与设备和成像平面一同显示两个面平行于成像平面的线框长方体。【附图说明】图1示出了超声探头的远端，除了常规部件之外，其还包括第一位置传感器。图2示出了瓣膜安装装置的远端，除了常规部件之外，其还包括第二位置传感器。图3是系统的框图，其利用了位置传感器以追踪瓣膜的位置，从而其可以安装在正确的解剖位置。图4示出了超声换能器、换能器的成像平面以及两个位置传感器之间的几何关系O 图5A示出了线框3D立方体，其围绕2D成像平面而构建，其中具有当瓣膜处于第一位置时瓣膜的位置的表示。图5B示出了图5A的线框3D立方体和2D成像平面，其中具有当瓣膜处于第二位置时瓣膜的位置的表示。图5C示出了在旋转至不同的透视图之后的图5B的线框3D立方体和2D成像平面。图示出了在倾斜至不同的透视图之后的图5B的线框3D立方体和2D成像平面。图6A示出了在空间中处于特定取向的成像平面。图6B示出了如何设置已显示的成像平面的取向以匹配图6A中成像平面的取向。【具体实施方式】图1-4示出了本专利技术的一个实施例，其中可以容易地在超声图像上可视化瓣膜的位置，从而由于对其位置更确信的评估，使得瓣膜的展开更容易。在该实施例中，向常规超声探头和常规瓣膜递送装置添加位置传感器，并且使用来自那些位置传感器的数据以确定瓣膜相对于相关解剖结构的位置。图1示出了超声探头10的远端。在大多数方面中，超声探头10是常规的——其具有外壳11以及位于探头10和柔性轴(未示出)的远端内的超声换能器12。然而，除了常规部件之外，添加了位置传感器15，以及相关联的布线，以与位置传感器15相接口。只要位置传感器15与超声换能器12之间的几何关系已知，位置传感器15可以位于探头10的远端的任意处。优选地，通过安装超声换能器12和位置传感器15而永久地固定该关系，从而两者均不能相对于外壳11移动。向位置传感器15提供合适的布线，其优选终止于位于探头的近端上的合适的连接器(未示出)处。当然，在使用无线位置传感器的备选实施例中，布线不是必需的。在所示的实施例中，位置传感器位于超声换能器12的近侧，从超声换能器12的中心到位置传感器15的中心测得的距离为dl。在备选实施例中，位置传感器15可以位于其他位置，诸如位于超声换能器12的远侧,横向地偏离超声换能器12的侧面,或者位于换能器12之后。在将位置传感器15放置在换能器之后的实施例中，较小的传感器是优选的以防止超声探头10的总直径变得过大。图2示出了瓣膜安装装置20的远端，其用于将瓣膜23递送至相对于患者解剖结构的所需位置，并且然后在该位置展开瓣膜23。在大多数方面中，瓣膜安装装置20的结构是常规的。将常规的瓣膜23以常规方式安装在常规展开机构22上，并且递送通过递送套管24，从而一旦将瓣膜定位在正确的位置，就启动展开机构22安装瓣膜。合适的瓣膜和瓣膜安装装置的不例包括 Edwards Lifesciences 的 Sapien Valve System、Medtronic 的CoreValve System 以及 Direct Flow Medical 的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用超声探头和设备安装装置可视化患者体内的设备的方法，所述超声探头包括获取成像平面的图像的超声换能器和第一位置传感器，所述第一位置传感器安装为使得所述第一位置传感器和所述超声换能器之间的几何关系已知，所述设备安装装置包括所述设备、设备展开机构和第二位置传感器，所述第二位置传感器安装为使得所述第二位置传感器和所述设备之间的几何关系已知，所述方法包括如下步骤：检测所述第一位置传感器的位置；检测所述第二位置传感器的位置；基于(a)检测到的所述第一位置传感器的位置和所述第一位置传感器与所述超声换能器之间的几何关系以及(b)检测到的所述第二位置传感器的位置和所述第二位置传感器与所述设备之间的几何关系，确定所述设备与所述成像平面之间在三维空间中的空间关系；第一显示步骤，其包括显示从第一视角观察到的所述设备的第一表示和所述成像平面的第一表示，使得所述设备的第一表示和所述成像平面的第一表示之间的空间关系对应于在确定步骤中确定的空间关系；以及第二显示步骤，其包括显示从第二视角观察到的所述设备的第二表示和所述成像平面的第二表示，使得所述设备的第二表示和所述成像平面的第二表示之间的空间关系对应于在确定步骤中确定的空间关系。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.11 US 61/474,028;2011.12.01 US 61/565,7661.一种使用超声探头和设备安装装置可视化患者体内的设备的方法，所述超声探头包括获取成像平面的图像的超声换能器和第一位置传感器，所述第一位置传感器安装为使得所述第一位置传感器和所述超声换能器之间的几何关系已知，所述设备安装装置包括所述设备、设备展开机构和第二位置传感器，所述第二位置传感器安装为使得所述第二位置传感器和所述设备之间的几何关系已知，所述方法包括如下步骤: 检测所述第一位置传感器的位置； 检测所述第二位置传感器的位置； 基于(a)检测到的所述第一位置传感器的位置和所述第一位置传感器与所述超声换能器之间的几何关系以及(b)检测到的所述第二位置传感器的位置和所述第二位置传感器与所述设备之间的几何关系，确定所述设备与所述成像平面之间在三维空间中的空间关系; 第一显示步骤，其包括显示从第一视角观察到的所述设备的第一表示和所述成像平面的第一表不，使得所述设备的第一表不和所述成像平面的第一表不之间的空间关系对应于在确定步骤中确定的空间关系；以及 第二显示步骤，其包括显示从第二视角观察到的所述设备的第二表示和所述成像平面的第二表示，使得所述设备的第二表示和所述成像平面的第二表示之间的空间关系对应于在确定步骤中确定的空间关系。2.根据权利要求1所述的方法，其中第二显示步骤在时间上晚于第一显示步骤。3.根据权利要求2 所述的方法，其中从第一显示步骤到第二显示步骤的转变响应于经由用户界面接收的命令而发生。4.根据权利要求1所述的方法，其中第一显示步骤还包括显示从第一视角观察到的两个面平行于成像平面的线框长方体，并且其中第二显示步骤还包括显示从第二视角观察到的所述长方体。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述长方体是立方体，并且所述长方体平行于成像平面的两个面是与成像平面等距离的。6.根据权利要求1所述的方法，其中第二显示步骤在时间上晚于第一显示步骤，其中从第一显示步骤到第二显示步骤的转变响应于经由用户界面接收的命令而发生，其中第一显示步骤还包括显示从第一视角观察到的两个面平行于成像平面的线框长方体，并且其中第二显示步骤还包括显示从第二视角观察到的所述长方体，其中第一显示步骤包括发送信号至二维显示器，并且第二显示步骤包括发送信号至所述二维显示器。7.根据权利要求6所述的方法，还包括第三显示步骤，其包括显示从第三视角观察到的设备的第二表不和成像平面的第二表不，使得设备的第二表不和成像平面的第二表不之间的空间关系对应于在确定步骤中确定的空间关系，其中第三显示步骤在时间上晚于第二显示步骤，并且，从第二显示步骤到第三显示步骤的转变响应于经由用户界面接收的命令而发生。8.根据权利要求1所述的方法，其中第一显示步骤包括发送信号至二维显示器，并且其中第二显示步骤包括发送信号至所述二维显示器。9.根据权利要求1所述的方法，其中设备包括瓣膜，设备安装装置包括瓣膜安装装置，而设备展开机构包括瓣膜展开机构。10.一种用于使用超声探头和设备安装装置可视化患者体内的设备的位置的装置，所述超声探头包括获取成像平面的图像的超声换能器和第一位置传感器，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·P·哈雷恩，N·希罗，
申请(专利权)人：艾玛克公司，
类型：
国别省市：