[发明专利]针对手术进行时的应用通过超声波成像滑动来观看

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求于2014年6月11日提交的、序号为62/010,608的美国临时专利申请的权益和优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及超声波系统，并且更具体地，涉及被配置为响应于用户在手术进行时滑动来修改显示的三维超声波系统。

背景技术

超声波成像系统在超声波换能器阵列的轴平面上产生横截面图。根据换能器的位置和定向，在显示器上显示不同的超声波图像。需要全面的超声波解剖学知识来将这些超声波图像映射到真实器官。

外科医生未接受过在将超声波图像映射到真实器官方面的培训，因此，外科医生通常不能将超声波图像映射到真实器官。这样阻止了外科医生在手术操作(诸如微创手术操作)期间利用超声波成像系统作为工具来引导器械。

在微创手术操作期间，穿过小切口或穿过插入皮肤中的小射入伤口的窄内窥镜管(插管)或者穿过自然产生的孔口，在身体的空腔脏器中执行手术。常常需要临床医师在远离切口并且超出外科医生直接观察范围的器官、组织和血管上实施微创手术操作。

因此，存在在微创手术操作期间(即，手术进行时)使外科医生能够目视观察手术部位的器械和方法的持续需求。

发明内容

在本公开的方案中，一种超声波系统包括超声波探针、处理装置、摄像机和显示器。摄像机捕获器官或身体部位的表面视图并且将图像流发送至处理装置。超声波探针具有检测系统或传感器，其被配置为检测超声波探针的位置和定向。超声波探针还具有超声波扫描器，其被配置为产生多个超声波图像。处理装置与摄像机、检测系统和超声波扫描器进行通信。处理装置被配置为随着超声波探针横跨表面滑动且当产生多个超声波图像中每个图像时，基于超声波探针的位置和定向，创建与来自摄像机的表面视图对准的三维数据集。显示器与处理装置进行通信并且被配置为当用户在组织表面上滑动超声波探针时，输出覆盖在来自摄像机的表面视图上的来自超声波探针的一个表面下层的视图。因此随着用户滑动而在显示器上产生虚拟剥离效果。该显示器被配置为随着用户在手术进行时又在组织表面上的滑动来输出不同深度层的表面下视图。用户通过沿着不同方向滑动超声波探针来控制表面下视图的深度。

在实施例中，检测系统可为磁传感系统或光学传感系统。磁传感系统包括位置场发生器，其被配置为产生三维场。该三维位置场可为三维磁场并且传感器可为磁传感器。位置场发生器可被配置为在患者周围产生三维场或者可被配置为从患者的体腔内产生三维位置场。位置场发生器可布置在摄像机或腹腔镜上并且传感器可被配置为识别超声波探针在位置场中的位置和定向。光学传感系统包括附接至超声波换能器和摄像机的末端的一个或多个标记。该摄像机在超声波探针于身体表面上使用时可为一种位于体外的摄像机，或者在超声波探针用作腹腔镜工具时可为一种附接至腹腔镜的摄像机。该摄像机将含有标记的视频流传送至处理装置。该处理装置识别该标记并且计算以产生超声波探针的定向和位置。

在实施例中，该显示器被配置为覆盖来自摄像机的表面图像和来自超声波系统的表面下图像层，并且使它们与正确的位置和定向对准。

在本公开的方案中，一种用于观察组织层的方法包括捕获来自摄像机的表面视图；利用超声波探针来捕获患者的身体部位的多个超声波图像；利用检测系统来记录超声波探针的位置和定向；创建具有同表面视图对准的多个表面下层的三维数据集；在手术进行时横跨患者的身体部位滑动超声波探针以观察在表面视图上的表面下层以及其他通过滑动所选择的深度的层。

在实施例中，创建三维数据集包括横跨患者身体部位滑动超声波探针，将多个超声波图像与超声波探针的位置和定向相关联，以及从三维数据集中提取且观察兴趣层。在一些实施例中，在身体部位上滑动超声波探针替换第一表面下层以显示比第一层深或浅的第二表面下层，深还是浅取决于滑动方向。

在特定的实施例中，该方法包括将手术器械插入到患者的体腔中并且观察手术器械在第一层和第二层的其中一层内的位置。该方法还可包括在手术进行时在显示器上更新手术器械的位置。

在某些实施例中，产生表面下层的视图包括通过求指定深度范围内的超声波数据的平均值来调整该视图的厚度以增强类似血管的某些特征的目视观察性。

超声波系统可填补外科医生与使目视观察手术部位的无创方法能够实现的超声波检查工作者之间在超声解剖方面的差距。此外，超声波系统可提供一种直观的用户界面，其使临床医师在手术进行时能够利用超声波系统。