[发明专利]准确度增强的超声导管校准

说明书

本申请是申请日为2008年1月31日、申请号为200810085610.0、发明名称为“准确度增强的超声导管校准”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年1月31日申请的美国临时专利申请60/887,457之权利，该申请在此引入作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及超声成像系统，尤其涉及超声探头校准的设备和方法。

背景技术

美国专利申请公开文本2004/0254458A1介绍了校准具有位置传感器和超声换能器的探头的装置和方法，其公开的内容在此引入作为参考。该装置包括测试夹具，其包括在已知位置处布置于其中的超声目标。计算机接收位置传感器生成的位置信号，同时换能器与超声目标对准。从而计算机能参照测试夹具确定探头的方向，并确定出与探头方向相应的探头校准数据。

在校准位置传感器技术中有多种方法是已知的。例如美国专利6,266,551和6,370,411介绍了校准包括磁性位置传感器的探头的方法和装置，其公开的内容在此引入作为参考。校准用来测量和补偿探头中磁性传感器线圈的位置、方向以及增益的变化量。为校准探头，机械夹具在一个或多个预定位置和方向上夹住探头，辐射器在夹具附近产生已知的、基本均匀的磁场。分析并使用由线圈生成的信号以产生关于线圈增益以及线圈与正交状态的偏差的校准数据。

利用位置传感器校准超声成像器的其他方法在本领域也是已知的。例如，公开的内容在此引入作为参考的美国专利6,138,495，其介绍了校准位置测量元件的方法和装置，该元件位于与扫描平面相关的成像或扫描的换能器上。通过使用包括额外位置测量元件的校准设备实施校准，从而在校准过程期间，可计算这些位置测量元件的相对位置。还可通过观察扫描平面中的目标来实施校准，该扫描平面位于与额外位置测量元件相关的已知位置。

作为另一个例子，其公开的内容在此引入作为参考的美国专利6,585,561，其介绍了校准超声头的校准单元。该校准单元被设置成在关于校准单元的参照部分的已知位置和方向上接收超声头。校准单元可以校准与超声设备相关的标记物的坐标系。从参照部分接收到的回声可用于校准，例如，超声头与参照部分之间的偏移量。校准单元优选地由已知音速的物质组成，比如具有其直径能容纳超声设备的洞的适合的塑料。在校准期间，回声从校准单元底部与优选为空气的周围介质的交界面上接收。回声可以用来计算超声设备头与交界面的偏移量。

发明内容

在下文中公开的本发明实施例介绍了校准具有位置传感器的超声成像探头的改进系统和方法。这些实施例对校准超声导管尤其管用，该导管包括换能器阵列和位置传感器，并适用于在体腔内部成像，比如心室。然而，本发明的原理可应用于各种不同型号的在体内和体外都可使用的探头。

在一个实施例中，提供了用于校准包括磁性位置传感器和声学成像设备的探头的装置。装置包括刚性的机械框架，其作为相对于位置传感器校准成像设备的参照系。一个或多个固定于框架上的场发生器，生成已知空间特性的磁场。声学目标组件也固定在框架上。这个组件包括与运动机构相连的模块(phantom)，该机构使模块沿相对于框架的已知轨道运动。固定在框架上的夹具在磁场中以适于成像设备对上述模块成像的方向夹住探头。在这样的设置下，处理器接收来自位置传感器的位置信号和来自成像设备的图像信号，并处理这些信号以校准成像设备相对于位置传感器的坐标。

在另一个实施例中，校准探头的超声模块包括成形为限定内部空间的壁，该空间全部或部分被壁封闭。壁包括多个位于不同的、各自的位置的校准目标。一个或多个场发生器在模块附近生成空间特性已知的能量场。探头插入到由壁限定的内部空间并在多个位置和方向上移动。当探头在内部空间中时，处理器接收来自位置传感器的位置信号和来自成像设备的图像信号，并处理位置和图像信号以校准相对于位置传感器的成像设备的坐标。

本发明通过接下来结合附图对实施例的具体介绍会得到更全面的理解。

附图说明

图1是依照本发明实施例的用于超声成像的基于导管的系统的示意的、图示的说明；

图2是依照本发明实施例的用于校准超声成像导管的系统的示意的、图示的说明；

图3和4是图2中系统的侧视图和顶视图；

图5是依照本发明实施例的声学目标组件的示意的、图示的说明；

图6是依照本发明实施例的超声模块的示意的、图示的说明；

图7A和7B是依照本发明实施例的对图6中模块使用探头在不同的各自的对准下拍到的超声图像的图示；

图8是依照本发明实施例的位于校准槽内部的超声模块的示意的、图示的说明；