[发明专利]基于超声的跟踪

说明书

本发明涉及一种用于在超声成像探头的视场内定位医学设备的基于超声的系统。提供一种定位系统，其包括被布置在框架上的至少三个超声发射器；以及位置三角测量单元。所述框架适合于附接至超声成像探头。所述位置三角测量单元基于从附接至医学设备的超声探测器接收的信号来确定超声探测器相对于至少三个超声发射器的空间位置。所述框架包括可拆卸的参考体积，所述可拆卸参考体积包括背景体积和内含物或空隙。当可拆卸参考体积附接至框架并且框架附接至超声成像探头时，内含物或空隙在超声成像探头的视场内提供对应的图像特征，以用于校准超声成像探头的视场与定位系统的坐标系统。

技术领域

本发明涉及一种用于将医学设备定位在超声成像探头的视场内的基于超声的系统。

背景技术

诸如探针、导管和介入工具的医学设备经常由于其反射的镜面特性，特别是在不利的入射角度下难以在超声图像中可视化。

在针对该问题的一个解决方案中，专利申请WO2015/101949公开了一种采用超声探头、超声扫描器和介入工具的工具导航系统。所述超声扫描器生成与超声探头的声学图像平面相对应的超声图像。使用被附接到介入工具和超声探头的超声发射器和接收器来跟踪介入工具相对于声学图像平面的位置。

通过不同的换能器提供对超声探头的换能器的跟踪的已知定位系统的缺点是需要将跟踪系统的坐标系统校准到超声探头的视场。常规上，这是在基于工厂的校准步骤中执行的。

Mung，J等人的标题为“Time of Flight and FMCW Catheter Localization”的文献(2009 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings；2009年9月20日；第590-593页)公开了一种使用超声信号来跟踪导管的3D位置的系统。

文献WO98/40760公开了一种用于在3-D观看环境中显示2-D超声图像的系统。包含位置换能器的可拆卸壳体被附接到常规2-D超声成像头，以提供由图像换能器生成的成像平面的位置数据。

发明内容

在寻找减轻已知定位系统的缺点中，提供一种用于确定被附接至医学设备的超声探测器的位置的系统。所述系统包括位置三角测量单元和至少三个超声发射器。所述超声发射器以预定配置被布置在适于附接至超声成像探头的框架上。所述超声成像探头具有成像视场。所述位置三角测量单元被配置为与超声发射器通信并使每个超声发射器发射超声信号。此外，所述位置三角测量单元适于从所述超声探测器接收指示由所述超声探测器探测到的超声信号的信号；并且还被配置为通过三角测量基于通过每个超声发射器的超声信号的发射与通过超声探测器的超声信号的探测之间的第一组时间延迟来确定超声探测器相对于超声发射器的空间位置。所述框架包括可拆卸参考体积，所述可拆卸参考体积包括背景体积和至少一个内含物或空隙。至少一个内含物或空隙具有不同于所述背景体积的超声声学阻抗的超声声学阻抗。此外，当所述可拆卸参考体积被附接至所述框架并且所述框架被附接至所述超声成像探头时，所述至少一个内含物或空隙被配置为提供在所述超声成像探头的所述视场内的对应的至少一个图像特征。

这样做时，提供用于超声成像探头的附加框架，其能够用于跟踪被附接至医学设备的超声探测器的位置。跟踪设备缓解了许多医学设备在进行超声时所遭受的不良可视性的问题。当可拆卸参考体积被附接至框架并且框架被附接至超声成像探头时，图像特征能够用于将跟踪系统的坐标系统校准到超声探头的视场。这是因为至少一个内含物或空隙相对于至少三个发射器处于预定位置，并且内含物或空隙经由超声图像中的图像特征是可见的。可拆卸参考体积随后能够被拆卸并且能够相对于超声成像探头跟踪医学设备。