用于使用超聲進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于使用超聲來對(duì)對(duì)象的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括：超聲設(shè)備，其適于在3D超聲探頭被放置在所述對(duì)象上的位置處時(shí)采集所述對(duì)象的所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集和所述超聲設(shè)備的所述3D超聲探頭的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭相對(duì)于被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個(gè)超聲傳感器的位置，所述至少三個(gè)超聲傳感器具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對(duì)位置并且不被對(duì)齊在直線中；以及成像設(shè)備，其適于基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。根據(jù)所述系統(tǒng)，超聲探頭的位置可以用方便且低成本的方式來導(dǎo)出。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)總體涉及用于使用超聲對(duì)感興趣對(duì)象(例如患者)的體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法，并且尤其涉及在感興趣體積的成像期間對(duì)超聲探頭進(jìn)行定位。
技術(shù)介紹
超聲成像廣泛用在臨床應(yīng)用中。其通常是徒手方法。在超聲成像期間，醫(yī)師握持超聲探頭并且在對(duì)象的外表面上移動(dòng)所述超聲探頭以掃描切割對(duì)象的感興趣體積的平面。超聲探頭的定位在很多臨床應(yīng)用中將是有用的。通常，電磁(EM)跟蹤系統(tǒng)可以用于確定超聲探頭的位置。EM跟蹤系統(tǒng)包括被附接到超聲探頭的EM傳感器和生成EM場的EM場生成器。在EM場中的EM傳感器的位置，即超聲探頭的位置可以由在EM場生成器與EM傳感器之間傳輸EM信號(hào)來導(dǎo)出。然而，這需要引入EM跟蹤系統(tǒng)，其使得超聲系統(tǒng)昂貴；并且如果在不同時(shí)間處使用所述系統(tǒng)時(shí)，其也需要針對(duì)EM場的配準(zhǔn)方法。用于確定超聲探頭的位置的另一方法是基于模式識(shí)別。盡管該方法具有關(guān)于硬件的特定要求，但是其仍然不可靠。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，將期望提供用于使用超聲對(duì)對(duì)象(例如患者)的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法，其中，可以用方便并且低成本的方式導(dǎo)出超聲探頭的位置。根據(jù)本專利技術(shù)，可以在通過使用作為超聲接收器的具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對(duì)位置的至少三個(gè)超聲傳感器建立的坐標(biāo)系中導(dǎo)出超聲探頭的位置。由于超聲傳感器便宜，因此其將為導(dǎo)出超聲探頭的位置的低成本方式。此外，根據(jù)本專利技術(shù)，至少三個(gè)超聲傳感器可以附接到接入設(shè)備，諸如針。當(dāng)通過使用超聲對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像來實(shí)時(shí)監(jiān)測將介入設(shè)備插入到對(duì)象的感興趣體積中的進(jìn)程時(shí)，介入設(shè)備上的至少三個(gè)超聲傳感器可以用作參考物體以導(dǎo)出超聲探頭在介入設(shè)備的插入期間的位置。不需要其他參考物體。由于要由超聲探頭監(jiān)測的物體被用作用于定位超聲探頭的參考物體(這意味著要被監(jiān)測的物體與用于定位的參考物體相同)，因此保證了當(dāng)超聲探頭被定位時(shí)用于定位的參考物體在超聲探頭的掃描范圍中，使得要被監(jiān)測或者成像的物體在超聲探頭的掃描范圍中。與基于要在介入設(shè)備的插入期間使用的其他參考物體的其他跟蹤或者定位方法相比，根據(jù)本專利技術(shù)的方法更方便和/或更可靠。特別是，由于至少三個(gè)傳感器之間的相對(duì)位置是預(yù)定的，因此導(dǎo)出位置信息并不是十分計(jì)算復(fù)雜的。在一個(gè)方面中，本專利技術(shù)提供了一種用于使用超聲對(duì)對(duì)象的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：超聲設(shè)備，其適于在3D超聲探頭被放置在所述對(duì)象上的位置處時(shí)采集所述對(duì)象的所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集和所述超聲設(shè)備所述3D超聲探頭的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭相對(duì)于被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個(gè)超聲傳感器的位置，所述至少三個(gè)超聲傳感器具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對(duì)位置并且不被對(duì)齊在直線中；以及成像設(shè)備，其適于基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。所述超聲設(shè)備包括：所述3D超聲探頭，其適于采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集，并且適于朝向所述感興趣體積順序發(fā)送用于定位的第一超聲信號(hào)的集合，用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合的每個(gè)超聲信號(hào)沿不同掃描線被發(fā)送；接收單元，其適于接收來自所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的傳感器數(shù)據(jù)；以及定位單元，其適于基于用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合、所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的所述傳感器數(shù)據(jù)以及所述至少三個(gè)超聲傳感器的所述預(yù)定相對(duì)位置，來導(dǎo)出所述位置信息。通常從每個(gè)超聲傳感器接收的所述傳感器數(shù)據(jù)表示由對(duì)應(yīng)的超聲傳感器接收的一個(gè)或多個(gè)第二超聲信號(hào)。所述定位單元適于，針對(duì)所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)，在由所述對(duì)應(yīng)的超聲傳感器接收的所述一個(gè)或多個(gè)第二超聲信號(hào)之中選擇具有最大幅度的第二超聲信號(hào)，并且基于所選擇的第二超聲信號(hào)、用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合以及所述傳感器數(shù)據(jù)來導(dǎo)出第一超聲信號(hào)在所述3D超聲探頭與所述對(duì)應(yīng)的超聲傳感器之間的傳播時(shí)間。同時(shí)，所述定位單元還適于基于針對(duì)所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的所導(dǎo)出的傳播時(shí)間和所述至少三個(gè)超聲傳感器的所述預(yù)定相對(duì)位置來導(dǎo)出所述位置信息。在一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲系統(tǒng)適于朝向所述感興趣體積發(fā)送用于成像的超聲信號(hào)的集合，并且適于基于超聲回波信號(hào)來采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集；并且用于成像的超聲信號(hào)的所述集合包括用于成像的第一超聲信號(hào)的所述集合。以這種方式，不需要發(fā)送/接收用于定位的額外地超聲信號(hào)。相反地，用于成像的信號(hào)的至少部分同時(shí)也用于定位。換言之，可以同時(shí)執(zhí)行對(duì)介入設(shè)備的插入的監(jiān)測和對(duì)超聲探頭的定位。因此，不需要用于定位的額外的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，所述成像設(shè)備還適于獲得所述至少三個(gè)超聲傳感器在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，并且通過基于所述3D超聲探頭的所導(dǎo)出的位置信息和所述至少三個(gè)超聲傳感器在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，融合所述圖像與所述不同成像模態(tài)的圖像來生成圖像。所述不同成像模態(tài)是CT、X射線和MRI中的任一種。在另一實(shí)施例中，所述超聲設(shè)備還適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對(duì)象上的第一位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第一位置信息，并且適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對(duì)象上的第二位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第二位置信息。同時(shí)，所述成像設(shè)備還適于通過基于所述第一位置信息和所述第二位置信息組合所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集來生成所述圖像。在另一實(shí)施例中，所述超聲設(shè)備還適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對(duì)象上的第一位置處并且所述至少超聲傳感器被放置在第一傳感器位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第一位置信息，并且適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對(duì)象上的第二位置處并且所述至少三個(gè)傳感器被放置在第二傳感器位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第二位置信息。同時(shí)，所述成像設(shè)備還適于通過基于所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第一傳感器位置與所述第二傳感器位置之間的相對(duì)位置組合所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集來生成所述圖像。如上面描述的，關(guān)于超聲探頭的所導(dǎo)出的位置信息能夠用于組合超聲圖像與不同模態(tài)(諸如CT、X射線和MRI)的圖像，或者組合兩幅或多幅不同圖像。在另一方面中，本專利技術(shù)提供了一種使用超聲對(duì)對(duì)象的感興趣體積進(jìn)行成像的方法，其中，3D超聲探頭適于采集所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集，并且適于朝向所述感興趣體積順序發(fā)送用于定位的第一超聲信號(hào)的集合，用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合的每個(gè)超聲信號(hào)沿不同掃描線被發(fā)送，所述方法包括以下步驟：接收來自于在被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的傳感器數(shù)據(jù)，所述至少三個(gè)超聲傳感器具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對(duì)位置并且不被對(duì)齊在直線中；基于用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合、所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的所述傳感器數(shù)據(jù)、以及所述至少三個(gè)超聲傳感器的所述預(yù)定相對(duì)位置，來導(dǎo)出所述3D超聲探頭的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭相對(duì)于至少三個(gè)超聲傳感器的位置；并且基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。在又一方面中，本專利技術(shù)提供了一種包括計(jì)算機(jī)程序指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)由處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序指令用于執(zhí)行根據(jù)本專利技術(shù)的方法。下文進(jìn)一步詳細(xì)描述了本公開內(nèi)容的各個(gè)方面和特征。參考結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本專利技術(shù)的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于使用超聲來對(duì)對(duì)象的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)(1)，包括：超聲設(shè)備(10)，其適于在3D超聲探頭(101)被放置在所述對(duì)象上的位置處時(shí)采集所述對(duì)象的所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集和所述超聲設(shè)備(10)的所述3D超聲探頭(101)的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭(101)相對(duì)于被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個(gè)超聲傳感器(12)的位置，所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)具有在距彼此的一距離處的預(yù)定相對(duì)位置并且不被對(duì)齊在直線中；以及成像設(shè)備(11)，其適于基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像；其中，所述超聲設(shè)備(10)包括：所述3D超聲探頭(101)，其適于采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集，并且適于朝向所述感興趣體積順序發(fā)送用于定位的第一超聲信號(hào)的集合，用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合中的每個(gè)超聲信號(hào)沿不同掃描線(1、2……、i、……、N)被發(fā)送；接收單元(100)，其適于接收來自所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)中的每個(gè)的傳感器數(shù)據(jù)(S、S’)；定位單元(102)，其適于基于用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合、所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)中的每個(gè)的所述傳感器數(shù)據(jù)(S、S’)、以及所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)的所述預(yù)定相對(duì)位置來導(dǎo)出所述位置信息。...

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.05.15 EP 14168404.3;2014.01.29 CN PCT/CN2014/1.一種用于使用超聲來對(duì)對(duì)象的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)(1)，包括：超聲設(shè)備(10)，其適于在3D超聲探頭(101)被放置在所述對(duì)象上的位置處時(shí)采集所述對(duì)象的所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集和所述超聲設(shè)備(10)的所述3D超聲探頭(101)的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭(101)相對(duì)于被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個(gè)超聲傳感器(12)的位置，所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)具有在距彼此的一距離處的預(yù)定相對(duì)位置并且不被對(duì)齊在直線中；以及成像設(shè)備(11)，其適于基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像；其中，所述超聲設(shè)備(10)包括：所述3D超聲探頭(101)，其適于采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集，并且適于朝向所述感興趣體積順序發(fā)送用于定位的第一超聲信號(hào)的集合，用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合中的每個(gè)超聲信號(hào)沿不同掃描線(1、2……、i、……、N)被發(fā)送；接收單元(100)，其適于接收來自所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)中的每個(gè)的傳感器數(shù)據(jù)(S、S’)；定位單元(102)，其適于基于用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合、所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)中的每個(gè)的所述傳感器數(shù)據(jù)(S、S’)、以及所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)的所述預(yù)定相對(duì)位置來導(dǎo)出所述位置信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其中，從每個(gè)超聲傳感器(12)接收到的所述傳感器數(shù)據(jù)表示由對(duì)應(yīng)的超聲傳感器(12)接收到的一個(gè)或多個(gè)第二超聲信號(hào)(U、U1、U2、U3)；所述定位單元(102)適于，針對(duì)所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)，在由所述對(duì)應(yīng)的超聲傳感器(12)接收到的所述一個(gè)或多個(gè)第二超聲信號(hào)中選擇具有最大幅度的第二超聲信號(hào)(U2)，并且基于所選擇的第二超聲信號(hào)(U2)、用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合以及所述傳感器數(shù)據(jù)(S、S’)來導(dǎo)出第一超聲信號(hào)在所述3D超聲探頭(101)與所述對(duì)應(yīng)的超聲傳感器(12)之間的傳播時(shí)間；并且所述定位單元(102)還適于基于針對(duì)所述至少三個(gè)超聲傳感器中的每個(gè)的所導(dǎo)出的傳播時(shí)間和所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)的所述預(yù)定相對(duì)位置來導(dǎo)出所述位置信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述超聲系統(tǒng)(10)適于朝向所述感興趣體積發(fā)送用于成像的超聲信號(hào)的集合，并且適于接收來自所述興趣體積的超聲回波信號(hào)，并且適于基于所述超聲回波信號(hào)來采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集；并且用于成像的超聲信號(hào)的所述集合包括用于定位的第一超聲信號(hào)的所述集合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述成像設(shè)備(11)還適于獲得所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，并且通過基于所述3D超聲探頭(101)的所導(dǎo)出的位置信息和所述至少三個(gè)超聲傳感器(12)的所獲得的位置，融合所述圖像與所述不同成像模態(tài)的圖像來生成圖像。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(1)，其中，其他成像模態(tài)是CT、X射線和MRI中的任一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述超聲設(shè)備(10)還適于在所述3D超聲探頭(101)被放置在所述對(duì)象上的第一位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭(101)的第一位置信息，并且適于在所述3D超聲探頭(101)被放置在所述對(duì)象上的第二位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭(101)的第二位置信息；并且所述成像設(shè)備(11)還適于通過基于所述第一位置信息和所述第二位置信息來組合所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集而生成所述圖像。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其中，所述超聲設(shè)備(10)還適于在所述3D超聲探頭(101)被放置在所述對(duì)象上的第一位置處并且至少三個(gè)超聲傳感器(12)被放置在第一傳感器位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭(101)的第一位置信息，并且適于在所述3D超聲探頭(101)被放置在所述對(duì)象上的第二位置處并且所述至少三個(gè)傳感器(12)被放置在第二傳感器位置處時(shí)采集所述感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭(101)的第二位置信息；并且所述成像設(shè)備(11)還適于通過基于所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第一傳感器位置與所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧寅暉，W·劉，H·盧，A·K·賈殷，Y·吳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：荷蘭;NL