[发明专利]导管的PCB上的磁性定位传感器和超声阵列及其校准

说明书

本发明公开了一种医疗探头，该医疗探头包括轴和远侧端部组件。该轴被配置用于插入到人体的器官中。该远侧端部组件装配在该轴的远侧端部处。该远侧端部组件包括：(a)基板，(b)位于该基板上的二维(2D)超声换能器阵列，和(c)传感器，该传感器也位于该基板上，该传感器被配置为输出指示该器官内部的该2D超声换能器阵列的位置和取向的信号。

技术领域

本发明整体涉及医疗探头，并且具体地涉及包括超声阵列和定位传感器的心内探头。

背景技术

先前已在专利文献中提出了在导管上实现定位传感器的技术。例如，美国专利申请公开2018/0228392描述了一种定位传感器，其包括形成为三维(3D)形状的柔性基板。至少第一场感测线圈和第二场感测线圈形成于所述柔性基底的相应的第一层和第二层中，使得在所述三维形状中所述第一场感测线圈和所述第二场感测线圈具有不彼此平行的相应的第一轴线和第二轴线。

心腔的侵入式超声成像是已知的诊断技术，它需要进行校准以产生可靠的图像。例如，美国专利7,996,057描述了一种具有刚性机械框架的设备，用于校准包括磁性定位传感器和声学成像装置的探头。固定至框架的一个或多个场发生器产生具有已知空间特性的磁场。声学目标组件包括联接到运动机构的模体，该运动机构被布置成相对于框架在已知轨道中移动该模体。固定到框架的夹具以适合成像装置将模体成像的取向将探头保持在该一个或多个场发生器的磁场内。处理器处理来自探头的位置和图像信号，以便校准成像装置相对于定位传感器的坐标。

作为另一示例，美国专利9,468,422描述了一种联接到超声探头的传感器，该传感器提供与对象中的超声成像位置有关的位置信息。处理器执行医学图像与超声图像之间的第一配准，该第一配准提供医学图像的坐标系与超声图像的坐标系之间的关系。这样，处理器获取基于第一配准的第一配准信息。处理器基于位置信息和第一配准信息执行传感器和医学图像之间的第二配准，并且基于第二配准获得第二配准信息。

发明内容

下文所述的本发明的实施方案提供了一种包括轴和远侧端部组件的医疗探头。该轴被配置用于插入到人体的器官中。该远侧端部组件装配在该轴的远侧端部处。该远侧端部组件包括：(a)基板，(b)位于基板上的二维(2D)超声换能器阵列，和(c)也位于基板上的传感器。传感器被配置为输出指示器官内部的2D超声换能器阵列的位置和取向的信号。

在一些实施方案中，基板是柔性的并且至少具有平坦部分和弯曲部分，并且传感器至少包括位于该平坦部分上的第一感测元件和位于弯曲部分上的第二感测元件。

在其他实施方案中，位于柔性基板的弯曲部分上的第一感测元件具有与远侧端部组件的纵向方向平行的对称轴。

根据本发明的另一实施方案，还提供了一种用于校准的设备。该设备包括安装件、一个或多个声学目标、多个磁场发生器和处理器。安装件适于保持医疗探头，该医疗探头包括：(i)超声换能器阵列，这些超声换能器发射超声波束并且响应于该超声波束而接收反射的超声波，和(ii)磁性定位传感器。该一个或多个声学目标安装在超声波束的视场内。该多个磁场发生器被配置为在磁性定位传感器附近产生磁场。处理器被配置为：(a)从超声换能器接收指示反射的超声波的第一信号，(b)从定位传感器接收指示该定位传感器的位置和取向的第二信号，以及(c)基于该第一信号和该第二信号确定定位传感器与超声换能器阵列之间的配准。

在一些实施方案中，处理器被配置为：(i)根据第一信号生成对应于医疗探头相对于安装件的多个相应位置和取向的多个超声图像，(ii)从该多个超声图像中识别与包括声学目标的预定义参考图像匹配的超声图像，以及(iii)基于第二信号确定配准，这些第二信号在产生与预定义参考图像匹配的超声图像的位置和取向处从定位传感器接收。

在实施方案中，声学目标被成形为球。

在另一实施方案中，安装件和一个或多个声学目标是非铁磁性的。

在又一实施方案中，这些声学目标中的至少一个声学目标包括移动声学目标。