[发明专利]具有自动图像呈现的超声成像系统

说明书

一种超声成像系统，包括具有第一跟踪元件的介入性医疗设备，其中第一跟踪元件基于EM定位器场生成尖端位置数据。超声探头具有超声换能器机构和第二跟踪元件。超声换能器机构具有有源超声换能器阵列，有源超声换能器阵列在三维成像体积内多个离散成像位置中的任何一个位置处生成二维超声切片数据。第二跟踪元件基于EM定位器场生成探头位置数据。处理器电路被配置为执行生成用于显示的超声图像的程序指令，并且被配置为基于尖端位置数据和探头位置数据生成定位信号，以动态地定位有源超声换能器阵列，使得二维超声切片数据包括介入性医疗设备的远侧尖端。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月27日提交的国际专利申请序列No.PCT/US2015/018068以及于2014年11月18日提交的美国临时专利申请序列No.62/081,275和于2014年11月18日提交的美国临时专利申请序列No.62/081,530的优先权，每个申请的全部内容都通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及超声成像系统，并且更具体而言涉及有助于超声探头定位的超声成像系统。

背景技术

正确定位超声探头使得产生诊断相关的图像是常常仅在训练和一贯的超声使用之后获得的技能。变得精通超声成像所必需的这个初始“训练期”可能是非超声检查医师目前对超声波利用不足的影响因素。

本领域中需要的是超声成像系统，如在本发明中，该超声成像系统经由超声探头的系统辅助定位来协助对超声成像没经验的人成功获取图像，使得可以显示超声探头下(即，在成像视图中)感兴趣的位置的图像。

发明内容

本发明提供了一种辅助图像获取和超声探头定位的超声成像系统，使得可以显示超声探头下(即，在成像视图中)感兴趣的位置的图像。例如，该超声成像系统辅助超声探头的定位，使得包含医疗设备和/或周围区域的具体图像可以自动呈现给用户。该系统还可以被用来创建底层结构的三维(3D)图像，这可以传达关于底层解剖结构的状态的附加信息。这可以辅助执行外周动脉疾病(PAD)或其它介入性手术。

本发明的一种形式针对包括被配置为生成EM定位器场的电磁(EM)场发生器的超声成像系统。介入性医疗设备由具有远侧尖端和从远侧尖端向近侧延伸的远端部分的细长主体定义。介入性医疗设备具有安装在介入性医疗设备的远端部分的第一跟踪元件。第一跟踪元件被配置为基于EM定位器场来生成尖端位置数据。超声探头具有探头外壳、超声换能器机构和第二跟踪元件。探头外壳具有手柄部分和头部部分。超声换能器机构和第二跟踪元件安装到探头外壳。超声换能器机构具有有源超声换能器阵列，该阵列被配置为在与头部部分相关联的三维成像体积内的多个离散成像位置中的任何一个位置处生成二维超声切片数据。第二跟踪元件被配置为基于EM定位器场来生成探头位置数据。显示屏幕被配置为显示超声图像。处理器电路通信耦合到第一跟踪元件、第二跟踪元件、超声换能器机构和显示屏幕。处理器电路被配置为执行程序指令，该程序指令处理二维超声切片数据，以生成用于在显示屏幕显示的超声图像。而且，处理器电路被配置为基于尖端位置数据和探头位置数据生成定位信号，以在多个离散成像位置中期望的成像位置处动态地定位有源超声换能器阵列，使得二维超声切片数据包括至少介入性医疗设备的远侧尖端，只要介入性医疗设备的远侧尖端的位置保持在三维成像体积中即可。

本发明的另一个版本在于适于用在这种系统中的电磁场发生器、适于用在这种系统中的介入性医疗设备、适于用在这种系统中的超声探头、适于用在这种系统中的显示屏幕，以及适于用在这种系统中的处理器电路。本发明的替代版本在于包括前一句中所述的任何对象的组合的系统。

本发明的另一种形式针对操作超声成像系统的方法，包括获取与介入性医疗设备相关联的第一跟踪元件的位置；获取与超声探头相关联的第二跟踪元件的位置；基于第二跟踪元件的位置确定超声探头的超声成像平面位置；确定介入性医疗设备的第一跟踪元件的位置与超声平面位置之间的偏移距离；以及驱动超声换能器机构，以在确定的会聚点处(如由偏移距离定义的)定位超声探头的有源超声换能器阵列。