[发明专利]超声引导下对心脏置换瓣膜的定位

说明书

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1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13/410449的优先权，每份文献以引用的方式并入本文。

背景技术

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。

发明内容

本发明的一方面涉及使用超声探头以及设备安装装置将设备定位在患者体内的方法。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、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。该方法包括检测第一位置传感器的位置和检测第二位置传感器的位置的步骤。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，确定设备相对于成像平面的位置。显示成像平面的图像，并且输出设备相对于成像平面的位置的指示。

本发明的另一方面涉及使用超声探头以及设备安装装置确定患者体内的设备的位置的装置。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、设备展开机构以及第二位置传感器，其为安装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，确定设备相对于成像平面的位置。处理器还被编程以输出设备相对于成像平面的位置的指示。

本发明的另一方面涉及一种用于超声系统的超声探头。该探头包括：具有柔性轴和远端的外壳，超声换能器收纳在外壳的远端内；允许由超声系统驱动换能器的接口；以及位置传感器，其设置在外壳的远端中，使得位置传感器和超声换能器之间的几何关系已知。在一些实施例中，通过将超声换能器安装在相对于外壳的固定位置处并且将位置传感器安装在相对于外壳的固定位置处，永久地固定所述几何关系。并且在一些实施例中，超声换能器是相控阵列超声换能器，其具有多个元件，配置为使得可以分别和独立地驱动元件，其中超声换能器的元件堆叠为使得每个元件目对于至少一个相邻元件在方位角方向上移位。

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。

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5D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。