[发明专利]用于引导超声探头的系统和方法

说明书

提供了一种用于使用经食道回波(TEE)超声采集系统的TEE探头对对象内区域的感兴趣区进行成像的控制器和方法。所述控制器包括存储指令的存储器和运行指令的处理器。在由处理器运行时，所述指令使所述控制器执行处理，包括：使经胸回波(TTE)超声采集系统的TTE探头向所述对象内区域的选定感兴趣区发射超声波束；以及将所述TEE探头切换到监听模式，使得所述TEE探头能够探测并接收由所述TTE探头所发射的超声波束；并且使机器人利用探测到的TTE超声波束来将所述TEE探头引导到所述对象中的成像位置。所述TEE探头使用从成像位置采集的超声图像来示出感兴趣区。

技术领域

本公开涉及使用图像引导仪器执行的微创医学程序，并且更具体地涉及使用广视野外部超声成像来自动操纵和维持内窥镜窄视野超声成像的系统和方法。

背景技术

手术机器人和/或可操纵装置可用于微创医学程序或介入程序中，以提高外科医师在对象(例如患者或患者的身体)内部的手术部位处的敏捷性。外科手术机器人的示例包括多臂系统，例如机器人，或柔性机器人，例如机器人系统。这些机器人系统由用户(例如，外科医师)使用不同的界面机制进行控制，包括用于操作机器人系统的手持控制器或输入手柄。还并入了成像系统，以使对象内部的感兴趣区、机器人系统以及在感兴趣区内部时由机器人系统控制的工具可视化。成像系统例如可以包括超声、X射线、计算机断层摄影(CT)扫描和磁共振成像(MRI)。

用于介入手术的超声系统类型包括三维(3D)经食道回波(TEE)超声采集系统和经胸超声(TTE)超声采集系统。(为简单起见，贯穿本文，3D TEE均简称为“TEE”。)例如，在涉及患者心脏的过程中，例如在结构性心脏修复中，TEE超声采集系统可用于提供感兴趣区(例如瓣膜)的高分辨率图像。即，将TEE超声采集系统的TEE探头穿过患者的食道插入，以从体内提供超声成像。由于TEE探头的尺寸限制(例如，受到食道的限制)并且在插入时与心脏紧密接近，TEE探头的视野较窄，并且因此否则不足以对整个心脏成像。但是，TEE探头能够在狭窄的视野内提供心脏各部分的高分辨率图像，部分原因是TEE探头的邻近接触。TTE超声采集系统是具有宽视野的外部超声成像设备，例如在诊断和介入情况下，通常用于对患者的较大区或区域(例如整个心脏和某些周围区域)成像。但是，部分由于距心脏(或其他区域)的距离较大，由TTE超声采集系统提供的图像是低分辨率图像，其没有足够的区域细节和/或清晰度来执行特定程序，特别是与TEE探头从患者的体内提供的图像相比。

通常，TEE探头针对结构性心脏病介入所需的感兴趣区(目标)有多种不同的观图，包括例如二尖瓣的“正面”视图，食管中四腔观，长轴观，经胃视图，三叶主动脉瓣视图，x平面视图等。由TEE探头在不同位置提供的这些各种视图对于心脏病专家(或其他介入专家)在患者体内执行特定任务非常有帮助，但是难以例如由超声心动图医师获得。而且，一旦将TEE探头被定位以获得特定的视图，TEE探头就需要由超声心动图医师在患者体内进行连续的手动操作和调整，以维持视图。在确定针对特定任务的特定视图以及定位和维持该视图时，心脏病专家和超声心动图医师之间通常会进行很多讨论，因为心脏病专家通常会在介入程序中向超声心动图医师提供反馈。

为了改善整体超声成像，可以将TEE和TTE图像组合在一起，以提供较窄视野高分辨率信息和较宽视野低分辨率信息。这种组合的超声成像的示例由2014年12月1日提交的Korukonda等人的国际专利申请PCT/IB2014/066462和2017年4月6日提交的PCT/IB2017/058173提供，在此通过引用将两者的全部内容并入。然而，为了获得最高质量的图像，在整个过程中，特别需要将TEE探头最佳地放置和/或重新放置在与感兴趣区相邻的成像位置，由于狭窄的视野，这对于操作者来说可能是困难的。

因此，期望提供用于TEE和TTE超声采集系统两者的协调控制的系统、方法和计算机可读存储介质，从而即使在TEE探头狭窄的视场的情况下也能通过自动化地自动定位TEE探头以用于高分辨率成像。

发明内容