[发明专利]用于超声导航的系统和方法

说明书

本发明题为“用于超声导航的系统和方法”。本发明提出了一种用于超声成像的方法。该方法包括：采集受检者的至少一个图像；基于该图像确定超声探头在受检者的身体表面上的当前位置；识别图像中的感兴趣的解剖区域；量化图像以确定图像对于对应于临床方案的一个或多个扫描平面的适合性；基于超声探头的当前位置、所识别的感兴趣的解剖区域以及图像的量化结果生成受检者的个性化解剖模型；基于临床方案计算超声探头从当前位置到目标位置的期望轨迹；基于所计算的轨迹传送超声探头的期望移动；基于所传送的期望移动沿着所计算的轨迹移动超声探头以采集受检者的图像。

背景技术

本说明书的实施方案整体涉及超声成像，并且更具体地涉及用于超声成像系统中与临床医生无关的引导的系统和方法。

超声成像提供了相对廉价的成像方法。在超声扫描过程期间，临床医生试图捕获某种解剖结构的确定/否定特定医学病症的视图。一旦临床医生对视图或扫描平面的质量感到满意，就冻结图像以进入测量阶段。例如，超声图像通常用于评估胎儿的胎龄(GA)和体重或监测患者的心脏健康。根据二维(2D)或三维(3D)图像数据对胎儿解剖结构的特定特征(诸如头部、腹部或股骨)进行超声测量用于确定GA、评估生长模式和识别异常。类似地，对于心脏应用，心脏病专家通常测量心脏壁的厚度以检查心肌病。

超声成像的最新发展产生了当前最先进的超声设备，这些超声设备具有相对高的图像分辨率和易用性。这些发展继而使得超声用于临床研究以及日常现场护理实践有所增加。因此，多年来超声成像的使用一直在稳步增长。此外，改进的超声技术产生了更高频率的超声探头，这些探头非常适合于对相对浅的解剖结构进行成像，肌肉骨骼成像通常就是这种情况。

尽管超声具有各种优点，但是限制在现场护理使用超声的重要因素是进行超声扫描需要临床医生有经验且受过训练。另外，使用超声即使在相对熟练的超声从业者(诸如超声医师)中也会导致主观诊断。更具体地讲，图像采集对超声医师来说是相当有挑战性的问题。目前，对于每个正确的扫描平面采集，图像采集需要1到5分钟，对于新手临床医生来说更是如此。经验不足的临床医生/超声医师面临的另一个挑战是能够正确识别可接受的扫描平面帧。临床医生还希望了解他们距离正确的扫描平面有多远。此外，超声图像也受患者和临床医生的变化性的影响。而且，确定图像帧的质量也充满挑战。具体地讲，图像中的像素强度随着不同的增益设置而显著变化。

此外，临床医生的变化性还限制超声成像和测量的再现性。临床医生间的可变性有多种原因。例如，二维(2D)超声心动图仅可视化三维结构的横截面切片，通常称为扫描平面。即使具有六个自由度的换能器的定位发生微小变化也可导致可视化场景发生显著变化，这可继而导致测量不正确。另外，次优超声图像设置诸如增益、时间-增益补偿可能降低可视化人体内部结构的能力。

早期在提高临床工作流程的稳健性和准确性方面的努力往往集中于用于分割感兴趣的解剖区域的半自动化方法。然而，这些过程往往很耗时。另外，使用这些技术可能需要用户干预或要求超声医师受过训练。这些技术也可能受临床医生的可变性的影响，或者可能易于误检测。在偏远或农村市场，获得受过训练的超声医师或超声技术人员的服务可能特别困难，从而导致偏远地区服务不足或服务水平低。

发明内容

根据本说明书的各方面，提出了一种用于超声成像的方法。该方法包括经由超声探头采集受检者的至少一个图像。此外，该方法包括经由导航平台基于该至少一个图像实时确定超声探头在受检者的身体表面上的当前位置。另外，该方法包括经由导航平台实时识别该至少一个图像中的一个或多个感兴趣的解剖区域。该方法还包括经由导航平台实时量化该至少一个图像以确定该至少一个图像对于对应于确定的临床方案的一个或多个扫描平面的适合性。此外，该方法包括经由导航平台基于超声探头的当前位置、所识别的一个或多个感兴趣的解剖区域以及该至少一个图像的量化结果实时生成受检者的个性化解剖模型。而且，该方法包括经由导航平台基于所确定的临床方案实时计算超声探头从当前位置到目标位置的期望轨迹。此外，该方法包括经由导航平台基于所计算的轨迹实时传送超声探头的期望移动。另外，该方法包括基于所传送的期望移动沿着所计算的轨迹移动超声探头以采集受检者的图像，其中所采集的图像包括期望的感兴趣的解剖区域。