[发明专利]相对设备取向确定

说明书

一种用于确定介入医学设备的取向的控制器包括：存储指令的存储器；以及运行所述指令的处理器。当由所述处理器运行时，所述指令使所述控制器运行包括以下各项的过程：控制由超声探头进行的多个波束的发射，每个波束以发射时间和相对于所述超声探头的发射角度的不同组合进行发射；基于在所述介入医学设备上的位置处的传感器处接收到对所述多个波束的子集的响应而确定所述多个波束的所述子集中的一个波束的发射时间和相对于所述超声探头的发射角度的所述组合，以及基于所述多个波束的所述子集中的所述一个波束的所述发射时间和相对于所述超声探头的所述发射角度来确定所述介入医学设备的取向。

背景技术

在2D或3D探头(例如，超声探头)的指导下使用针流程的情况已经非常广泛并且正在不断增长。这样的流程可以包括活检、消融、麻醉等。当前，配备有单个超声传感器的工具(例如，针)能够用于跟踪工具的端部的位置，但是没有关于工具的投影路径的信息。了解投影路径有助于改善工作流程并防止对敏感的解剖结构造成不必要的损伤。工具的取向是对投影工具的路径有用的信息的一个方面。工具的取向可以是工具的相对物理位置，并且可以基于或包括工具的形状(包括工具的前面、后面、背面、侧面、顶部、底部和其他几何方面)。在诸如针之类的工具的情况下，工具的形状可以包括作为主体的轴杆以及在前面的端部，该端部可以被大体地定向为朝向工具的投影路径。

超声跟踪技术通过当来自超声探头的成像波束扫过视场时分析由无源超声传感器接收到的信号来估计无源超声传感器(例如，PZT、PVDF、共聚物或其他压电材料)在诊断超声B模式图像的视场(FOV)中的位置。无源超声传感器是声压传感器，并且这些无源超声传感器以“InSitu”机制用于确定无源超声传感器的位置。飞行时间测量提供了无源超声传感器与超声探头的成像阵列之间的轴向/径向距离，而幅度测量和对直接波束发射序列的了解提供了无源超声传感器的横向/角度位置。

图1图示了用于使用无源超声传感器来跟踪介入医学设备的已知系统。在图1中，超声探头102发射扫过介入医学设备105的端部上的无源超声传感器104的成像波束103。组织107的图像由超声探头102反馈。在通过信号处理算法确定后，将无源超声传感器104在介入医学设备105的端部上的位置提供为端部位置108。端部位置108被叠加在组织107的图像上作为叠加图像109。组织107的图像、端部位置108和叠加图像109都被显示在显示器100上。

导波已经用于无损检测(NDT)领域以确定材料的属性。波导的属性、周围的介质，声处理的频率和角度决定了导波的出现。

如上文所建议的，对介入医学设备105的取向的了解有助于临床医生看到投影路径，这能够有助于防止不必要组织破裂并提供重新定向介入医学设备105以避开障碍物的方式，从而改善了工作流程。然而，使用无源超声传感器104来确定取向需要多个无源超声传感器104并使用来自超声探头102的直接影响无源超声传感器104的成像波束。

发明内容

根据本公开内容的一个方面，一种用于确定介入医学设备的取向的控制器包括：存储指令的存储器；以及运行所述指令的处理器。当由所述处理器运行时，所述指令使所述控制器运行包括以下各项的过程：控制由超声探头进行的多个波束的发射，每个波束以发射时间和相对于所述超声探头的发射角度的不同组合进行发射；基于在所述介入医学设备上的位置处的传感器处接收到对所述多个波束的子集的响应而确定所述多个波束的所述子集中的一个波束的发射时间和相对于所述超声探头的发射角度的所述组合；以及基于所述多个波束的所述子集中的所述一个波束的所述发射时间和相对于所述超声探头的所述发射角度来确定所述介入医学设备的取向。