[发明专利]对超声波束形成器进行基于对象姿态的初始化

说明书

技术领域

本发明涉及使用超声对对象进行成像，并且更具体而言，涉及基于对对象位置和/或取向的估计来对波束形成器进行初始化以实现该目的。

背景技术

为了进行微创介入，需要对导管及针进行精确的可视化，并实时了解其关于解剖结构的定位。经常将术中超声用于这些目的。

然而，许多手术工具很难用传统的脉冲回波超声成像。可视化也经常是不完全的或易产生伪影。

例如，因为用超声对导管进行可靠的成像具有挑战性，因而使用3D经食管超声心动描计术（3D-TEE）来引导导管心脏介入仍受到限制。

如果声穿透的角度不合适，导管及针就是将声音反射离开成像探针的镜面反射器。

结果，在通过心腔期间，导管在3D-TEE图像上呈现出断断续续。依赖于导管与成像波束之间的局部角度，导管的某些部分是可见的，而其他部分则不可见，这也是经常发生的。例如导管的远端可能是不可见的，且可能把沿其轴的某些点误认为是其尖端。由于弱反射，来自导管的信号还可能淹没在来自周围解剖结构的信号中。

对静脉导管成像也是困难的。

同样，难以对经常用于活检、神经阻滞、药物递送、热疗以及射频（RF）消融等的针进行可视化，特别是当针较细并应用于深层组织位置的时候。如果声穿透的角度垂直于针，则可见性就会大大提高。然而，获得合适的角度通常仅限于针的浅插入。另外，由于组织非均质性及不对称的针斜面，针经常偏离其计划的轨迹，即使是在使用针导向器的时候也是如此。如果针偏离成像平面，它就变得不可见。临床医生经常轻摇针头以查看其在图像显示器上的位置。

已经将电磁（EM）传感器附着到介入工具及超声探头，以确定工具姿态，即，在获得的图像中的位置和取向（SonixGPS规格表、UltraSonix，http://www.ultrasonix.com/webfm_send/117）。

在Cheung等人在Ultrasound in Medicine and Biology,Vol.30,No.5（2004）的题为“Enhancement of Needle Visibility in Ultrasound-Guided Percutaneous Procedures”的报告提出的技术中，使用超声探头判断工具姿态。基于该判断生成波束形成参数以在更好的角度对工具进行声穿透。

发明内容

本发明旨在解决一个或多个以上问题。

在本发明的一个方面中，推导对对象位置和/或取向的估计。利用该估计对波束形成器进行初始化。在为对象成像时，波束形成器与超声换能器阵列一起工作。该估计基于阵列外部并相对于对象设置以感测位置/取向的至少一个传感器的输出。

根据另一方面，无需基于由被反射超声而来的数据的任何成像结果而做出所述估计。

在一个方面中，传感器中的至少一个附着于对象。

作为子方面，至少两个相互分开的传感器附着于对象。

在不同方面中，对象具有细长主体，至少一个传感器顺应主体的至少一部分，以在确定取向时感测该部分的形状。

在替代方面中，一个或多个传感器是电子设备。

在又一不同方面中，一个或多个传感器为超声传感器。

在另一方面中，包括对象的工具是刚性的并具有底座。至少一个传感器被配置为光学地检测所述底座，以实现对所述估计的推导。

在相关方面中，所述波束形成器被配置为将发射波束、接收波束或两者的入射角限制到非零值，以避免旁瓣和混响伪影。

在一个其他相关方面中，该波束形成器被配置为使用所述估计来优化波束形成。

在另一方面中，波束形成器被配置为基于所述估计来将发射焦点置于对象处。

在以上方面的一个子方面中，所述估计是对位置和取向的估计，对象是细长的，波束形成器还被配置为基于所述估计沿对象在不同深度放置多个发射焦点以适形到对象。

在一个版本中，对象是细长的，波束形成器被配置为在竖直方向上具有引导能力。初始化针对形成成像平面，在所述成像平面中至少对象的尖端纵向延伸的。

作为以上版本的子方面，至少尖端当前在另一成像平面之内纵向延伸，所述平面相互不平行。波束形成器还被配置为对两个平面都成像，以实时地同时显示。

在不同的方面中，对象是细长的，波束形成器被配置为使波束间距在空间上足够精细，以缓解或消除可被识别为沿对象中断的成像伪影。

作为又一方面，该估计值包括对位置的估计，所述位置是对象尖端的位置。