[发明专利]允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统和方法

说明书

一种允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪、与其相关联的至少一个惯性测量单元(IMU)、包含软件的处理器以及用户界面，该用户界面包括显示屏和接受用户指令的部件，其中软件被配置为执行以下各项中的至少一项：产生超声图像；分析数据；决定哪些图像具有足够的质量以显示在显示屏上；丢弃低质量图像；指示操作者以预定方式握住扫描仪的壳体；计算扫描仪的地点和姿态；确定扫描仪是否被握住，使得在皮肤上施加足够的压力以产生足够质量的图像；以及有效地提供如何正确移动扫描仪以获得满意图像的指令。

技术领域

本发明来自医疗设备领域。具体而言，本发明涉及一种利用惯性测量单元准确定位和移动手持超声探头的系统和方法。

背景技术

了解医疗传感器或医疗设备相对于患者解剖结构的地点以及传感器或设备正在或应该移动的速度对于高级远程控制、机器人、自主、自我反馈或其它自动医疗程序至关重要。

超声探头(在本文中也称为“扫描仪”、“超声头”或为简单起见简称为“探头”)在身体上移动的速度提供了重要信息。例如，以低于或高于某个范围的速度拍摄的图像可能被删除，或者可能经受特殊过滤和图像处理技术，以便改善模糊图像。此外，可以向操作者提供关于程序的几个方面的指令，诸如何时停止移动、如何校正扫描路径、如何改变朝向或倾斜探头等。在远程控制安装在位于患者身体上的万向节上的超声探头或传感器的情况下，知道超声探头移动的二维或三维速度对于跟踪万向节和/或探头的整体地点、姿态和速度也是重要的。

一种极其常见的程序是超声扫描，尤其几乎每个妇女在她产前看医生或去诊所期间都会经历这种超声扫描。通常，在这种情况下，超声技师(声谱仪操作员)或医师执行扫描。操作者，即技师、助产士、医生、声谱仪操作员等，根据他们的经验，知道为了对胚胎的特定结构进行成像，扫描仪头或探头必须位于的最佳位置和朝向、保持扫描仪与身体良好耦合所必需的对腹部的适当压力量、探头相对于腹部的角度，以及允许良好成像的正确扫描速度。此外，操作者在屏幕上实时查看探头生成的图像，并能够优化或校正其位置。本文中的术语“探头”或“超声探头”是指任何有用的探头、线性或凸面、相控阵、HIFU或其它传感器。

在本描述的上下文中，术语“扫描仪”应该被理解为是指必须在患者身体表面上移动以从中采集数据(例如，超声图像)的元件、壳体或设备。

许多扫描只是为了监测胚胎的活力体征，例如心跳、移动、羊水量、强健状况(tone)和呼吸而进行。这些扫描也可以由患者在其家中或其它非诊所、医院或医疗设施的地点执行，从而节省超负荷的医疗系统时间和资源，并潜在地避免不必要的急诊科就诊或产前到医生办公室、诊所或医院。但是，执行超声扫描需要一些超声操作者的技能，未经训练的人缺乏这种技能。显然，非常期望提供一种装置，使不熟练的人可以通过这种装置执行产生有用结果的“自己动手”的超声扫描。

因此，本发明的目的是提供一种设备和方法，其通过监测扫描仪头(超声探头)的运动并提供有助于将扫描仪头定位在期望地点的反馈来帮助患者执行超声扫描.

本发明的其它目的和优点将随着描述的进行而显现。

发明内容

在第一方面，本发明包括一种用于允许非熟练用户采集人体内部器官的超声图像的系统，包括扫描仪、与其相关联的至少一个惯性测量单元(IMU)、包含软件的处理器，以及用户界面，包括显示屏和接受用户指令的部件，其中软件被配置为执行以下各项中的至少一项：产生超声图像；分析数据；决定哪些图像具有足够的质量以显示在显示屏上；丢弃低质量图像；指示操作者以预定方式握住扫描仪的壳体；计算扫描仪的地点和姿态；确定扫描仪是否被握住，使得在皮肤上施加足够的压力以产生足够质量的图像；以及有效地提供如何正确移动扫描仪以便获得满意图像的指令。

在一个实施例中，该系统包括选自USB、闪电(Lightning)、光纤、Wi-Fi、UWB、蓝牙和IR中的一种或多种的电子通信组件。