[发明专利]超声图像数据的三维成像和建模

说明书

在三维中跟踪超声探头的位置和取向以提供可用于解剖学评估和/或手术引导的高度精确的三维骨表面图像。可以在三维中跟踪治疗施加器的位置和取向，以提供反馈以将治疗施加器的预计路径与治疗施加器的期望路径对准，或者提供反馈以将治疗施加器的潜在治疗场与目标解剖部位对准。可以将三维骨表面图像拟合到解剖部位的三维模型，以向用户提供或显示附加信息，以提高解剖学评估和/或手术引导的准确性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月8日提交的标题为“Three-dimensional Imaging andModeling of Ultrasound Image Data(超声图像数据的三维成像和建模)”的美国临时申请第62/614,559号的优先权，该申请通过引用结合于此。

联邦资助研究声明

本发明是在由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的国家生物医学成像和生物工程研究所(National Institute of Biomedical Imaging andBioengineering)授予的R44 EB024384下的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本申请总体上涉及通过超声成像采集的骨图像的三维渲染。

背景技术

医学超声通常用于促进针注射或探头插入手术，比如中心静脉线放置或各种脊髓麻醉手术。通常实现的技术包括使用超声成像来定位解剖标志(例如，血管或骨结构)，随后用靠近超声换能器的外科标记器来标记患者的皮肤。然后，移除超声换能器，将针定位在相对于标记部位的位置，之后插入针。

针插入、探头放置以及治疗输送手术需要了解皮下三维解剖结构，以确保治疗仪器的准确放置。然而，现有的医学超声系统通常配置为仅提供皮下解剖结构的二维截面图。因此，在仅参考解剖结构的二维截面图的情况下对治疗仪器进行三维导航，在技术上是具有挑战性的。此外，几乎没有医学超声系统向执业医师提供视觉提示来辅助确定治疗装置是否与目标解剖部位对准。目前的系统在不与其他3D成像模态图像(CT/MRI)进行复杂地配准的情况下，无法向医疗提供者提供视觉引导以确定治疗装置是否与目标治疗部位对准。

现有的医学超声系统的局限性导致需要执业医师接受广泛的训练方案来弥补对实时三维图像引导信息的缺乏。训练的负担导致了有资格进行介入性手术的执业医师不足。

发明内容

在本文中描述的示例性实施例具有创新特征，其中没有一个特征是必不可少的或单独地负责它们的期望的属性。以下描述和附图详细阐述了本公开的某些说明性实现方式，其指示可以实现本公开的各种原理的若干示例性方式。然而，这些说明性实例并非本公开的许多可能的实施例的穷举。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将概述一些有利的特征。当结合附图考虑时，本公开的其他目的、优点和新颖特征将在本公开的以下详细描述中阐述，附图旨在说明而非限制本发明。