[发明专利]内部设备跟踪系统以及操作其的方法

说明书

一种用于超声成像的跟踪系统包括：成像探头，其获取包括多个超声图像帧的超声图像信息；惯性测量单元，其被耦合到所述成像探头并且同步地获取包括指示所述成像探头的运动的多个跟踪帧的跟踪信息；以及控制器。所述控制器被配置为从多个超声成像帧获得多个超声图像帧中的至少两个超声图像帧的超声图像信息，并基于至少对所述两个超声图像帧的比较来确定相似度值。所述控制器被配置为计算所述相似度值(C_帧)是否小于相似度阈值(C_阈值)，并且基于对所述相似度值(C_帧)是否小于所述相似度阈值(C_阈值)的计算的结果来选择第一姿态估计方法或第二姿态估计方法，每个方法彼此不同。

技术领域

本系统涉及一种导航系统，其采用基于惯性的定位方法来确定医学成像设备的速度和姿态，更具体地，涉及采用基于惯性的跟踪方法并选择性地采用基于图像的跟踪方法来跟踪医学成像设备的医学导航系统，以及操作其的方法。

背景技术

在医学流程(下文中为了清楚起见称为流程)中，经常需要关于医学设备的空间位置和取向(即，“姿态”)的实时信息。通常，使用光学、电磁、机械或基于超声的跟踪系统来获得这样的信息。这样的系统是昂贵的并且可能需要大量的设置时间和努力。通常，基于运动的惯性跟踪设备经历偏差，这可能导致跟踪不准确。例如，当使用基于运动的惯性跟踪系统时，加速度和旋转速度估计的偏差可能导致不准确的速度、位置和旋转位置估计。

当使用基于运动的惯性跟踪系统进行医学设备跟踪时，可能无法在延长的时间段内准确地跟踪医学设备的姿态。对准确性的要求可能因流程和/或医学设备而异。例如，取决于流程，当要跟踪的设备是成像设备(例如，超声探头)时，对设备位置跟踪的准确性的要求可能不那么严格。在这种情况下，可能希望提供位置跟踪，同时实现不太复杂的位置跟踪系统，这可以节省系统资源并降低成本。

2003年6月12日公布的题为“Ultrasonic Image Stabilization System andMethod”的WO 03/047433 A2公开了一种超声诊断成像系统，其中，解剖图像在探针运动、解剖学运动或两者的存在下被稳定。决策处理器分析运动效果并确定是禁止还是允许图像稳定。在探针运动感测、图像分析或两者的基础上，图像在解剖学上被对齐。可以手动或者自动且自适应地激活稳定系统。

因此，本系统的实施例可以克服传统跟踪系统和方法的这些和其他缺点。

发明内容

本文中描述的(一个或多个)系统、(一个或多个)设备、(一个或多个)方法、(一个或多个)布置、(一个或多个)用户接口、(一个或多个)计算机程序、过程等(下文中其中的每个将被称为系统，除非上下文中另行指出)解决现有技术系统中的问题。本系统的实施例可以提供用于获取基于图像的信息并使用该基于图像的信息来校正成像设备的基于惯性的传感器中的偏移误差以用于位置跟踪的系统和方法。本系统的实施例可以理想地适用于诸如超声成像系统的成像系统。

根据本系统的实施例，公开了一种用于超声成像的跟踪系统，包括：成像探头，所述成像探头获取包括多个超声图像帧的超声图像信息；惯性测量单元，其被耦合到所述成像探头并且同步地获取包括指示所述成像探头的运动的多个跟踪帧的跟踪信息；以及控制器。所述控制器被配置为从所述多个超声成像帧获得针对所述多个超声图像帧中的至少两个超声图像帧的超声图像信息，并且基于所述至少两个超声图像帧的比较来确定相似度值，其中，所述相似度值可以是相似性度量的值，所述相似性度量包括相关性、互信息和平方差之和中的至少一个。

所述控制器被配置为计算所述相似度值(C_帧)是否小于相似度阈值(C_阈值)，并且基于对所述相似度值(C_帧)是否小于所述相似度阈值(C_阈值)的计算的结果来选择第一姿态估计方法或第二姿态估计方法，每个方法彼此不同。