[发明专利]超声系统中用于设备跟踪的路径跟踪

说明书

一种用于确定物体(230)的投影径迹的方法，包括：通过位置的周期性比较测量视场中的检测到的物体点从帧到帧的移动，推断周期性检测到的物体点的轨迹，并且通过计算并且应用位置的序列中的线性度的阈值和强度中的一致性的阈值来量化所述轨迹。所述方法还通过以下来产生多幅超声图像：在其上包括作为一幅或多幅超声图像(305)上的路径径迹指示符(330)的多条线(310)的绘制并且当用户在对象(240)的感兴趣区域(242)中将所跟踪的物体移动最小距离时显示所述物体的所述投影径迹。所述方法还包括利用具有探头(205)的运动传感器(234)以抑制投影径迹的计算和显示。

技术领域

本公开涉及超声设备，并且更具体地涉及具有跟踪设备并且显示超声图像中的设备的位置的能力的超声系统中的路径跟踪。

背景技术

微创介入需要对诸如针或导管的物体的精确可视化和相对于被成像的解剖结构的实时定位。术中超声常常被用于这些目的。各种超声系统在市场中是可用的，其利用用于跟踪患者的身体中的物体的位置的一些方法。这样的系统共享以下公共属性：在系统中数字地表示物体的每个检测到的位置，从而允许位置的显示；以及位置通常结合主动扫描周期性地更新，使得实时超声图像显示器还可以示出所跟踪的物体的检测到的位置。一些系统提供将图像中的检测到的物体的路径示出为历史(物体来自何处)或者未来推断(如果在相同方向上移动则其将去往何处)或两者的模块。生成这样的投影路径通常借助于本领域中公知的方法。一个方法是包括机械夹具，如安装在超声探头上的针引导，其简单地约束物体以跟随预定路径，即，当物体被插入时相对于超声探头物理地约束物体的路径。其他手段包括对设备进行定位，诸如通过相对于超声探头位置的类似感测的物体的位置的磁性或电磁(EM)感测。

这些系统遭受复杂、昂贵的部分和电路、对干扰的敏感性、由于物体的变形(诸如针的弯曲)的位置模糊、诸如校准位置感测的职责的工作流程负担等的影响。存在一种不需要超声探头(并且因此所显示的图像)和其位置被显示在图像中的物体的相对位置的物理配准的系统。共同所有并且以其整体并入本文的美国专利US 9282946描述了一种系统，其中，来自探头的声学信号被用于激活所跟踪的物体上的声学传感器，并且经由来自物体的返回的电信号的定时来检测物体相对于图像自身的位置，从而避免用于跟踪的所有机械、磁性、电磁(EM)或其他机构并且因此还消除其成本、复杂性、校准和对误差的敏感性。

在还跟踪并且显示物体的位置的任何超声成像系统中，将期望的是，在不依赖于定位夹具或电路的情况下，贯穿不间断的一系列显示的图像(即，通过时间)示出所跟踪的物体的路径，以检测物体相对于超声探头的相对位置。在实际上不具有这样的相对配准装置的系统中(诸如仅使用用于位置检测的物体上的声学传感器的美国专利US 9282946的简化较低成本系统)，示出检测到的物体的路径呈现了未解决的问题。特定妨碍在于，当物体的位置连续并且准确地被定位在所显示的超声图像中时，超声探头自身可以相对于物体旋转或者平移，其主要地是与被扫描的介质中的物体自身的运动不可区别的。

作为另一背景，超声探头和成像的非常简要的回顾如下。诊断超声系统的通用性主要地由可以与系统一起使用的探头的类型确定。线性阵列换能器探头通常对于腹部和小部分成像是优选的，并且相控阵列换能器探头对于心脏成像是优选的。探头可以具有1D或2D阵列换能器以用于二维或三维成像。留置探头是常用的，与诸如手术探头的专门探头一样。每种类型的探头可以在唯一频率范围处操作并且具有唯一孔径和阵列元件计数。一些超声系统被设计用于灰度级操作或者发射频率处的操作(诸如用于灰度级和彩色多普勒成像)，而其他的可以额外地执行谐波成像。对于预期成像模式中的每个而言，探头的功能特性(诸如物理孔径、换能器元件间距、通带频率等)确定用于发射超声脉冲并且处理接收到的回波的要求。探头特性和功能中的变化意指可利用各种探头操作的处理系统在每次不同的探头投入使用时必须重新编程。