在超声引导的医学流程中调节聚焦区的方法及采用所述方法的系统的制作方法

文档序号:9220693阅读:492来源:国知局
在超声引导的医学流程中调节聚焦区的方法及采用所述方法的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种声学成像系统及方法,并且具体而言涉及一种用于在超声引导的医学流程期间自动调节声学成像系统的聚焦区的系统及方法。
【背景技术】
[0002]在声学成像中,分辨率是指声学成像装置区分彼此空间或时间分离的两个对象的能力。已知声学图像质量(或分辨率)主要取决于四个因素:轴向、横向、仰角及时间分辨率。例如参见 M.Peikari 等人的 “Effects of Ultrasound Sect1n-Thickness onBrachytherapy Needle Tip Localizat1n Error”,14TH INTERNAT1NAL CONFERENCE ONMEDICAL IMAGE COMPUTING AND COMPUTER-ASSISTED INTERVENT1N(MICCAI),2011。图1A图示了声学成像装置中的轴向、横向及仰角方向之间的关系。如图1B中图示的,轴向分辨率取决于声学成像装置区分位于平行于声学波束的方向的不同深度处的两个对象的能力。轴向分辨率取决于声学脉冲长度(一般而言,其大体上等于脉冲长度的一半)。如图1C中图示的,横向分辨率是指声学成像装置区分并列放置并且垂直于声学波束的两个对象的能力。横向分辨率取决于邻近元波束之间的距离(即,波束宽度)。如图1D中图示的,仰角分辨率是声学切片厚度。最后,时间分辨率是指声学成像装置的帧速率。
[0003]总体而言,声学成像装置具有用于调节这样的图像分辨率参数的若干比例。当声学波束从(一个或多个)声学换能器被发出时,其具有窄的宽度,但是宽度不是在图像的全部深度处的均匀宽度。相反地,其聚集在“聚焦区”的点处,并且当其向远侧前进时变得更宽。聚焦区是声学波束的最细部分。
[0004]如例如能够在图2中看到的,深度以及波束焦点设置的优化在声学图像的质量中造成大的差异(参见 T.K.Chen 等人的 “A Real-Time Freehand Ultrasound Calibrat1nSystem with Automatic Accuracy Feedback and Control'Ultrasound in Med.&B1l.,第35卷,I号,第79至93页(2009年))。具体而言,图2图示了轴向分辨率和横向分辨率在声学图像中的尼龙线的横断面的外观上的效果。轴向分辨率不随着图像深度而改变;然而,点的横向宽度直接与横向分辨率成比例。
[0005]通常,在诸如短程治疗的超声引导的医学流程中,医师在显示屏或监视器上视觉定位针端部(或导管端部)的当前位置。此外,医师当执行诸如针对前列腺和肝脏的活检流程的其他医学流程时,可以在显示屏或监视器上视觉定位针的当前位置。针端部表现为在显示屏上的图像中的明亮斑点。对针的准确定位由于声学图像中的存在的伪影而是具有挑战的问题。已经示出,声学图像可以包含由平面内(轴向及横向波束轴)以及正交于平面(仰角波束宽度)的声学波束形成两者导致的多个伪影。
[0006]对成像参数的适当调节能够帮助降低伪影,并且作为结果,降低针端部的定位中的错误。尤其是,为了降低这样的图像伪影,应当调节聚焦区(声学波束的最窄部分),以将所述区聚焦在针端部的确切位置处。
[0007]目前,这样的调节是由声学成像装置的操作者人工控制的。例如,在短程治疗流程期间,临床医师视觉识别针端部的近似位置,并且相应地人工调节声学成像装置的增益、波束焦点和深度。
[0008]然而,这由于沿声学切片(横向分辨率)的非均匀波束形成可以导致针端部的准确定位中的错误而能够相当具有挑战性。这能够变得相当繁琐、耗时并且由于人眼误差甚至产生错误的结果。
[0009]相应地,将期望自动调节由声学成像系统采用的声学波束的焦点以及得到的声学图像,以在医学流程期间在不需要操作者的人工调节的情况下,对外科手术器具(例如针的端部)的位置进行匹配。

【发明内容】

[0010]在本发明的一个方面中,一种方法包括:接收来自电磁跟踪装置的位置数据,所述位置数据指示在生物组织内的感兴趣区域内的由所述电磁跟踪装置跟踪的对象的位置,所述数据指示所述对象关于由所述电磁跟踪装置采用的电磁跟踪坐标系的所述位置;采用处理器来将所述位置数据从所述电磁跟踪坐标系变换到由声学成像装置采用的声学图像坐标系,所述声学成像装置被配置为采用声学波束来生成声学图像数据,以显示所述感兴趣区域的声学图像,其中,所述声学图像坐标系不同于所述电磁跟踪坐标系;使用经变换的数据来生成针对所述声学成像装置的至少一个命令,以令所述声学成像装置调节由所述声学成像装置采用的至少一个图像分辨率参数,从而令所述声学图像被聚焦在所述对象的所述位置处;并且通过通信通道将所述至少一个命令传送到所述声学成像装置。
[0011]在一些实施例中,所述对象是外科手术器具,并且所述位置数据指示所述外科手术器具的尖端的位置。
[0012]在这些实施例的一些版本中,所述外科手术器具是具有被设置于所述尖端处的电磁传感器的针。
[0013]在一些实施例中,所述至少一个图像分辨率参数包括由所述声学成像装置采用的所述声学波束的聚焦长度、所述声学波束的图像深度、时间增益补偿以及缩放窗口中的至少一个。
[0014]在这些实施例的一些版本中,所述图像分辨率参数包括所述声学波束的所述聚焦长度和所述图像深度中的至少一个。
[0015]在一些实施例中,所述通信通道包括因特网连接。
[0016]在一些实施例中,将所述位置数据从所述电磁跟踪坐标系变换到所述声学图像坐标系包括使用第一变换和第二变换,所述第一变换将所述位置数据从所述电磁跟踪坐标系变换到参考坐标系,所述第二变换将所述位置数据从所述参考坐标系变换到所述声学图像坐标系。
[0017]在一些实施例中,所述方法还包括:执行校准流程以产生校准参数;以及采用所述校准参数来将所述位置数据从所述电磁跟踪坐标系变换到所述声学图像坐标系。
[0018]在本发明的另一方面中,一种装置包括:输入部,其被配置为接收来自电磁跟踪装置的位置数据,所述位置数据指示在生物组织内的感兴趣区域内的由所述电磁跟踪装置跟踪的对象的位置,所述数据指示所述对象关于由所述电磁跟踪装置采用的电磁跟踪坐标系的所述位置;处理器,其被配置为将所述位置数据从所述电磁跟踪坐标系变换到由声学成像装置采用的声学图像坐标系,所述声学成像装置被配置为采用声学波束来生成声学图像数据,以显示所述感兴趣区域的声学图像,其中,所述声学图像坐标系不同于所述电磁跟踪坐标系,并且所述处理器被配置为使用经变换的数据来生成针对所述声学成像装置的至少一个命令,以令所述声学成像装置调节由所述声学成像装置采用的至少一个图像分辨率参数,从而令所述声学图像被聚焦在所述对象的所述位置处;以及输出部,其被配置为通过通信通道将所述至少一个命令传送到所述声学成像装置。
[0019]在一些实施例中,所述输入部和所述输出部包括因特网连接。
[0020]在一些实施例中,所述对象是外科手术器具,并且所述位置数据指示所述外科手术器具的端部的位置。
[0021 ] 在这些实施例的一些版本中,所述外科手术器具是具有被设置于所述端部处的电磁传感器的针。
[0022]在一些实施例中,所述至少图像分辨率参数包括由所述声学成像装置采用的所述声学波束
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