[发明专利]用于声学配准的探头、系统和方法

说明书

一种声学可配准探头，包括：换能器(212)，其用于生成声学脉冲；以及波束形成器(222)，其被耦合到所述换能器以调节所述声学脉冲的视场。所述换能器被配置为利用递减的视场角度迭代地传送和接收声学能量，以通过承载所述声学脉冲的介质来识别所述换能器(216)关于其他换能器的位置并且揭示所述其他换能器关于所述换能器的位置，从而将所述换能器配准到被耦合到所述介质的所述其他换能器。

技术领域

本公开涉及超声设备并且更具体地超声探头的声学配准。

背景技术

若干技术可以出于使用探头生成的图像之间的图像融合的目的被用于空间地配准超声探头。这些技术包括基于图像的图像配准、机械扫掠设备(例如，手动扫描、近距离治疗步进器、静脉内超声(IVUS)拉回、早期生成“振动”3D成像探头等)、电磁(EM)跟踪、光学跟踪、光纤跟踪(光纤RealShape^TM)、光学位置感测使能超声成像等。

这些技术可以具有能够包括以下中的一些的问题。例如，基于图像的配准是计算密集的并且由于计算延迟而不是实时的。机械设备相对于探头运动的范围、允许的位置和跟踪准确度是限制性的。EM跟踪具有要求外部跟踪系统的设置和校准的缺点。此外，跟踪准确度(通常，几mm)由金属物体的存在降级。光学(外部的、干涉仪的、光纤的)是高分辨率的，但是要求外部系统的设置，并且能够是昂贵的。

发明内容

根据本原理，一种声学可配准探头包括：换能器，其用于生成声学脉冲；以及波束形成器，其耦合到所述换能器以调节所述声学脉冲的视场。所述换能器被配置为利用递减的视场角度迭代地传送和接收声学能量以通过承载所述声学脉冲的介质来识别所述换能器关于其他换能器的位置并且揭示所述其他换能器关于所述换能器的位置，从而将所述换能器配准到耦合到所述介质的所述其他换能器。

一种用于声学地配准探头的系统：第一探头，其耦合到介质以发送和接收声学脉冲；以及第二探头，其耦合到所述介质以发送和接收声学脉冲，使得当所述第一探头和第二探头在彼此的视场中时，配准通过它们之间的声学通信来提供。第一探头和第二探头被配置为利用递减的视场角度迭代地传送和接收声学能量以通过承载所述声学脉冲的所述介质来识别彼此的位置，从而在公共坐标系中配准第一探头和第二探头。

一种用于声学地配准探头的方法，包括：从第一探头在第一视场角度处发送第一声学脉冲；在第二探头处接收所述第一声学脉冲以测量所述第一脉冲的飞行时间和信号强度；从所述第二探头在比所述第一视场角度更窄的第二视场角度处发送第二声学脉冲；在所述第一探头处接收所述第二声学脉冲以测量所述第二脉冲的飞行时间和信号强度；并且基于所测量的飞行时间和信号强度计算所述第一探头和所述第二探头的位置以将所述第一探头和所述第二探头配准到公共坐标系。

本公开的这些和其他目标、特征和优点将根据要结合附图阅读的本公开的说明性实施例的以下详细描述而变得显而易见。

附图说明

本公开将参考以下附图详细呈现优选的实施例的以下描述，其中：

图1是示出根据一个实施例的用于声学地配准超声探头的系统的框图/流程图；

图2A是示出根据一个实施例的用于声学地配准探头的外部探头与内部探头之间的声学通信的示图；

图2B是示出探头之间的声学通信的示图，其中，一个探头包括根据另一实施例的用于声学地配准探头的多个元件的；

图3是示出根据一个实施例的用于声学地配准探头的探头之间的声学通信的示图；

图4示出了根据本原理的具有通过将来自多个探头的图像数据融合或者拼接在一起所获得的复合图像的超声图像；

图5示出了根据本原理的从多个探头拼接在一起以形成较大的视图的超声图像；