超声成像系统的制作方法

超声成像系统
1.优先权
2.本技术要求2021年4月15日提交的美国临时申请第63/175,475号的优先权权益，该申请通过引用整体并入本技术。
技术领域
3.本技术涉及医疗器械领域，更具体地涉及超声成像系统。


背景技术：

4.迅速进入血管可能需要多次插入来进入正确的血管。临床医生可以使用静脉观测仪、检测皮下血管并在皮肤表面上投射对静脉形貌的描绘的医疗器械，以便迅速进入正确的血管。静脉观测仪必须被固定在离皮肤表面一定距离的位置，在该位置上，手或其他医疗器械可能会对静脉形貌的描绘造成干扰，这增加了进入正确血管的难度。对于临床医生和患者来说，静脉观测仪的描绘不会受到干扰将是有益的，这允许临床医生迅速接近正确的血管。本文公开了解决上述问题的超声成像系统和使用方法。


技术实现要素：

5.本文公开了一种超声成像系统，其包括超声探头和血管可视化装置。超声探头包括超声发生装置，并且配置为检测一个或多个血管。血管可视化装置配置为将对血管形貌的描绘投射到目标区域内，血管可视化装置包括一个或多个近红外/红外发射器，该一个或多个近红外/红外发射器配置为在目标区域内产生红外/近红外波；一个或多个近红外/红外传感器，该一个或多个近红外/红外传感器配置为检测目标区域内的组织和血管的反射性质的差异；以及一个或多个可见光投影仪，该一个或多个可见光投影仪配置为将血管形貌的血管可视化描绘投射到目标区域上。
6.在一些实施方案中，一个或多个可见光投影仪在超声探头的一侧将血管可视化描述投射到目标区域上。
7.在一些实施方案中，一个或多个近红外传感器、一个或多个近红外/红外发射器以及一个或多个可见光投影仪中的每个与超声探头联接。
8.在一些实施方案中，一个或多个近红外/红外发射器和一个或多个近红外/红外传感器被定位成倾斜于超声探头的超声声学堆栈(acoustic stack)。
9.在一些实施方案中，血管可视化装置包括具有非暂时性计算机可读介质的控制台、能量源和多个逻辑模块。
10.在一些实施方案中，控制台与超声探头、一个或多个近红外/红外发射器、一个或多个近红外/红外传感器以及一个或多个可见光投影仪中的每个进行通信。
11.在一些实施方案中，能量源与一个或多个红外/近红外发射器、一个或多个红外/近红外传感器以及一个或多个可见光投影仪中的每个进行通信。
12.在一些实施方案中，能量源不与一个或多个近红外/红外发射器、一个或多个近红
外/红外传感器或一个或多个可见光投影仪中的一个或多个缆接。
13.在一些实施方案中，能量源包括感应耦合系统，感应耦合系统配置为向一个或多个近红外/红外发射器、一个或多个近红外/红外传感器或一个或多个可见光投影仪以无线方式提供能量。
14.在一些实施方案中，能量源与一个或多个红外/近红外发射器、红外/近红外传感器或可见光投影仪缆接。
15.在一些实施方案中，多个逻辑模块在由处理器执行时配置为执行以下操作，包括从超声探头接收超声数据，将检测到的一个或多个血管的位置与目标区域内的血管可视化描绘的起始位置相关联，激活近红外/红外发射器、近红外/红外传感器和可见光投影仪中的每个，从近红外/红外传感器接收检测到的近红外/红外数据，以及生成血管可视化描绘，并在超声探头的一侧将其投射到目标区域内。
16.在一些实施方案中，超声发生装置包括基于微电子机械系统的装置。
17.在一些实施方案中，超声探头包括超声发生装置、一个或多个近红外/红外传感器和一个或多个可见光投影仪，并且血管进入装置包括一个或多个近红外/红外发射器，血管进入装置配置为被插入到目标区域内的检测到的血管之一中。
18.在一些实施方案中，血管进入装置包括可视指示器，可视指示器配置为基于相对于目标血管的血管进入装置轨迹或包括动脉或静脉的识别到的血管类型而被激活。
19.本文还公开了一种用于检测目标区域中的一个或多个血管并在目标区域上生成和投射血管可视化描绘的方法。该方法包括通过超声和近红外/红外电磁波检测目标区域中的血管形貌，生成血管可视化描绘，以及在超声探头的一侧将血管可视化描绘投射到目标区域上。
20.在一些实施方案中，通过近红外/红外电磁波检测包括一个或多个近红外/红外传感器检测目标区域内的组织和血管的反射性质的差异。
21.在一些实施方案中，通过近红外/红外电磁波检测包括：从与超声探头联接的一个或多个近红外/红外发射器发射电磁波，并由与超声探头联接的一个或多个近红外/红外传感器检测电磁波。
22.在一些实施方案中，通过近红外/红外电磁波检测包括：从与血管进入装置联接的一个或多个近红外/红外发射器发射电磁波，并由与超声探头联接的一个或多个近红外/红外传感器检测电磁波。
23.在一些实施方案中，生成血管可视化描绘包括：控制台使用从超声探头接收的超声数据和从一个或多个近红外/红外传感器接收的电磁波数据来生成血管可视化描绘，控制台与超声探头、一个或多个近红外/红外发射器以及近红外/红外传感器中的每个进行通信。
24.在一些实施方案中，在超声探头的一侧将血管可视化描绘投射到目标区域上包括：与超声探头联接的一个或多个可见光投影仪将血管可视化描绘投射到目标区域上。
25.鉴于附图和以下描述，本文中提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更加显而易见，这些概念的特定实施方案由附图和以下描述更详细地进行描述。
附图说明
26.公开文本的更具体的描述将通过参考在附图中示出的公开文本的具体实施方案来呈现。应当理解，这些附图仅描绘了本实用新型的典型实施方案，因此不应被认为是对其范围的限制。通过使用附图，将更具体和详细地描述和解释本实用新型的示例性实施方案，在附图中：
27.图1示出了根据一些实施方案的超声成像系统的横截面视图，该超声成像系统包括超声探头，超声探头具有与其联接的血管可视化装置。
28.图2示出了根据一些实施方案的超声成像系统的一些部件的框图，该超声成像系统包括具有控制台的超声探头。
29.图3示出了根据一些实施方案的超声成像系统的横截面视图，该超声成像系统包括超声探头和血管进入装置。
30.图4a至图4c示出了根据一些实施方案的用于在目标区域上生成和投射血管可视化描绘的示例性方法的侧向横截面视图。
31.图5示出了根据一些实施方案的用于检测目标区域中的一个或多个血管，生成血管可视化描绘并将其投影在目标区域上的示例性方法的流程图。
具体实施方式
32.在更详细地公开一些特定实施方案之前，应当理解，本文公开的特定实施方案不限制本文提供的概念的范围。还应当理解，本文公开的特定实施方案可以具有可容易地从该特定实施方案分离且任选地与本文公开的若干其他实施方案中的任一者的特征组合或替代的特征。
33.关于本文使用的术语，还应当理解，这些术语是为了描述一些具体实施方案的目的，并且这些术语不限制本文提供的概念的范围。序数(例如，第一、第二、第三等)通常用于区分或标识一组特征或步骤中的不同特征或步骤，并且不提供序列或数字限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”特征或步骤不必按顺序出现，并且包括这些特征或步骤的特定实施方案不必限于这三个特征或步骤。为方便起见，使用诸如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”等标签，而并不旨在暗示例如任何特定的固定位置、取向或方向。相反，这样的标签用于反映例如相对位置、取向或方向。除非上下文另有明确规定，否则单数形式的“一种”、“一个”和“该”包括复数指代。
34.术语“逻辑”可以表示被配置为执行一个或多个功能的硬件、固件或软件。作为硬件，术语逻辑可以指或包括具有数据处理或存储功能的电路。这种电路的示例可以包括但不限于，硬件处理器(例如，微处理器、一个或多个处理器核、数字信号处理器、可编程门阵列、微控制器、专用集成电路“asic”等)、半导体存储器或组合元件。
35.另外，或在替代方案中，术语逻辑可以指或包括软件，例如一个或多个进程、一个或多个实例、应用编程接口(api)、子程序、函数、小应用程序、小服务程序、例程、源代码、目标代码、共享库/动态链接库(dll)，或甚至一个或多个指令。这种软件可以存储在任何类型的合适的非暂时性存储介质或暂时性存储介质(例如，电、光、声或其他形式的传播信号，例如载波、红外信号或数字信号)中。非暂时性存储介质的示例可以包括但不限于可编程电路；非持久性存储，例如易失性存储器(例如，任何类型的随机存取存储器“ram”)；或持久性
存储，例如非易失性存储器(例如，只读存储器“rom”、电力备份ram、闪存、相变存储器等)、固态驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器或便携式存储器设备。作为固件，逻辑可以存储在持久性存储中。
36.除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
37.图1示出了根据一些实施方案的超声成像系统(“系统”)100的透视图，系统100包括超声探头110，超声探头110具有与其联接的血管可视化装置120。在一些实施方案中，超声探头110可以配置为通过接触目标区域140内的皮肤表面来检测目标区域140内的一个或多个血管。在一些实施方案中，超声探头110可以包括超声发生装置112，超声发生装置112包括超声声学堆栈或其他各种形式的超声发生(例如，基于微电子机械系统(mems)等)。在一些实施方案中，目标区域140可以包括待由血管进入装置进入的一个或多个血管190。血管可视化装置120可以配置为感测皮下血管形貌，并在超声探头110的一侧将对感测到的血管形貌的描绘投射到目标区域140的皮肤表面上，从而允许临床医生在不干扰该描绘的情况下接近血管。
38.在一些实施方案中，血管可视化装置120包括一个或多个近红外/红外(“nir/ir”)传感器122、一个或多个nir/ir发射器124，以及一个或多个可见光投影仪126。nir/ir传感器122、nir/ir发射器124和可见光投影仪126可以都与控制台150进行通信。在一些实施方案中，nir/ir传感器122、nir/ir发射器124和可见光投影仪126可以与控制台150进行无线通信。在一些实施方案中，控制台150可以与超声探头110进行通信，此通信包括与超声发生装置112进行通信。在一些实施方案中，控制台150可以与超声探头110联接或集成到超声探头110中。在一些实施方案中，nir/ir发射器124可以配置为在目标区域140内发射近红外/红外光谱内的电磁波。电磁波从诸如血管之类的皮下结构反射。在一些实施方案中，nir/ir传感器122可以配置为检测反射的nir/ir电磁波并将检测到的nir/ir数据传输到控制台150。在一些实施方案中，nir/ir传感器122可以配置为检测目标区域140内的组织和血管的反射性质的差异。控制台150可以配置为接收检测到的nir/ir数据，关联血管与周围组织之间的电磁反射率的差异以生成血管可视化描绘。一个或多个可见光投影仪126可以配置为在超声探头110的一侧将血管可视化描绘投射到目标区域140内的皮肤表面上。在一些实施方案中，nir/ir发射器124和nir/ir传感器122可以被定位成倾斜于超声声学堆叠112。
39.图2示出了根据一些实施方案的超声成像系统100的一些部件的框图，超声成像系统100包括控制台150。在一些实施方案中，控制台150可以与超声探头110联接或集成到超声探头110中。在一些实施方案中，控制台150可以与超声探头110进行通信，并且配置为接收超声数据以生成目标区域140内的血管可视化描绘的一部分。血管可视化装置120可以包括控制台150，控制台150与一个或多个血管传感器122、一个或多个血管发射器124、可见光投影仪126和超声探头110中的每个进行通信。在一些实施方案中，控制台150可以与血管传感器122、血管发射器124、可见光投影仪126和超声探头110中的每个进行无线通信。示例性的无线通信模式可以包括wifi、蓝牙、近场通信(nfc)、蜂窝全球移动通信系统(“gsm”)、电磁(em)、射频(rf)，其组合等。
40.在一些实施方案中，控制台150可以包括一个或多个处理器152、能量源154、非暂时性计算机可读介质(“存储器”)156和多个逻辑模块。多个逻辑模块可以包括以下中的一
个或多个：超声探头接收逻辑158、超声探头关联逻辑160、nir/ir传感器激活逻辑162、nir/ir发射器激活逻辑164、nir/ir传感器接收逻辑166、血管可视化生成逻辑168、血管可视化投影逻辑170和能量源传输逻辑172。在一些实施方案中，超声探头接收逻辑158可以配置为从超声探头110(包括从超声发生装置112)接收超声数据。在一些实施方案中，超声探头关联逻辑160可以配置为将检测到的一个或多个血管190的位置与目标区域140内的血管可视化描绘的起始位置相关联。在一些实施方案中，nir/ir发射器激活逻辑164可以配置为激活nir/ir发射器124以在目标区域140内发射电磁波。在一些实施方案中，nir/ir传感器激活逻辑162可以配置为激活nir/ir传感器122。在一些实施方案中，nir/ir传感器接收逻辑166可以配置为检测目标区域140内的反射的电磁波。在一些实施方案中，nir/ir传感器接收逻辑166可以配置为检测目标区域140内的组织和血管190的反射性质的差异。在一些实施方案中，血管可视化生成逻辑168可以配置为生成血管可视化描绘。血管可视化生成逻辑168可以配置为接收检测到的电磁波数据和检测到的超声数据以生成目标区域140内的血管190的血管可视化描绘。在一些实施方案中，目标区域140内的血管190的血管可视化描绘可以包括描绘血管190和周围组织的形貌图。在一些实施方案中，血管可视化投影逻辑170可以配置为使用一个或多个可见光投影仪126来将血管可视化描绘投射在目标区域140上。
41.在一些实施方案中，能量源154可以配置为向一个或多个nir/ir发射器124、一个或多个nir/ir传感器122和一个或多个可见光投影仪126提供电力。在一些实施方案中，nir/ir发射器124、nir/ir传感器122或可见光投影仪126可以与能量源154缆接。在一些实施方案中，能量源154可以与nir/ir传感器122、nir/ir发射器124和可见光投影仪126中的一个或多个进行通信。在一些实施方案中，能量源154可以包括与nir/ir发射器124、nir/ir传感器122和可见光投影仪126中的一个或多个联接的电池。在一些实施方案中，nir/ir传感器122或nir/ir发射器124可以不与超声探头110缆接(例如，与血管进入装置180(参见图3)联接)。然后，能量源154可以配置为向nir/ir传感器122或nir/ir发射器124以无线方式提供电力。能量源154可以配置为通过感应耦合系统向nir/ir传感器122以无线方式提供电力。在该实施方案中，多个逻辑模块可以配置为包括能量源传输逻辑172，能量源传输逻辑172配置为调节以无线方式提供给nir/ir传感器122或nir/ir发射器124的电量。
42.图3示出了超声成像系统100的横截面视图，其中nir/ir发射器124与血管进入装置180联接，nir/ir传感器122和可见光投影仪126与超声探头110联接。如本文所用，“血管进入装置”可以包括导管、外周插入的中心导管(“picc”)、外周静脉管线(“piv”)、中心静脉导管(“cvc”)、中线导管、针等。在一些实施方案中，nir/ir发射器124和nir/ir传感器122可以在超声探头110与血管进入装置180之间被间隔开。在一些实施方案中，nir/ir发射器124可以与血管进入装置180联接，nir/ir传感器122可以与超声探头110联接。在一些实施方案中，nir/ir发射器124可以与超声探头110联接，nir/ir传感器122可以与血管进入装置180联接。在一些实施方案中，nir/ir发射器124可以集成到血管进入装置180中。在该实施方案中，其中nir/ir发射器124或nir/ir传感器122与血管进入装置180联接，nir/ir发射器或nir/ir传感器122可以通过感应耦合得到供电。在一个实施方案中，血管进入装置180能够具有可视指示器，其中可视指示器基于血管进入装置180相对于目标血管的轨迹而被激活，或可视指示器基于识别到的血管类型而被激活。控制台150的功能如上所述。
43.图4a至图4c示出了根据一些实施方案的用于检测血管形貌并将血管可视化描绘
投射在目标区域140上的示例性方法的侧向横截面视图。如上所述，超声探头110包括nir/ir发射器124、nir/ir传感器122和可见光投影仪126。如图4a所示，在一些实施方案中，超声成像系统100包括超声探头110，并且可以配置为检测目标区域140内的一个或多个血管190。在一些实施方案中，超声探头110可以配置为通过超声来检测目标区域140内的一个或多个血管190。nir/ir发射器124可以在目标区域140内在皮下发射电磁波。如图4a所示，在一些实施方案中，nir/ir发射器124、nir/ir传感器122和可见光投影仪126可以以各种配置布置在超声探头110上。在一些实施方案中，nir/ir发射器124可以位于nir/ir传感器122上方，nir/ir传感器122可以位于可见光投影仪126上方。在一些实施方案中，nir/ir发射器124可以位于nir/ir传感器122附近。在一些实施方案中，可见光投影仪126可以位于nir/ir传感器122或nir/ir发射器124附近。
44.如图4b所示，nir/ir传感器122可以配置为检测反射的电磁波，包括目标区域140内的组织和血管的反射性质的差异。nir/ir传感器122可以将检测到的电磁波传输到控制台150，其中控制台150可以使用检测到的电磁波数据以及目标区域140内的检测到的血管数据来生成血管可视化描绘。如图4c所示，可见光投影仪126可以配置为接收血管可视化描绘并且将血管可视化描绘投射到目标区域140上，包括投影到皮肤表面上。用户可以使用血管可视化描述来准确地进入目标区域140内的血管190。
45.图5示出了根据一些实施方案的用于检测目标区域140中的一个或多个血管190，生成血管可视化描绘并将其投射在目标区域140上的方法200的流程图。在一些实施方案中，方法200包括检测目标区域140中的血管形貌(框202)。在一些实施方案中，检测目标区域140中的血管形貌包括通过近红外/红外电磁波检测目标区域140中的血管形貌。在一些实施方案中，检测目标区域140中的血管形貌包括通过超声检测目标区域140中的血管形貌。在一些实施方案中，检测目标区域140中的血管形貌包括通过超声和近红外/红外电磁波检测目标区域140中的血管形貌。在一些实施方案中，检测血管形貌包括：使用配置为发射近红外/红外电磁波的nir/ir发射器124和与超声探头110联接的配置为检测近红外/红外电磁波的nir/ir传感器122来检测血管形貌。在一些实施方案中，检测血管形貌包括：使用与血管进入装置180联接的配置为发射近红外/红外电磁波的nir/ir发射器124和与超声探头110联接的配置为检测近红外/红外电磁波的nir/ir传感器122来检测血管形貌。在一些实施方案中，检测目标区域140中的血管形貌包括：nir/ir传感器122检测目标区域140内的组织和血管的反射性质的差异。方法200还包括生成对目标区域140内的检测到的血管190的血管可视化描绘(框204)。在一些实施方案中，生成血管可视化描绘包括控制台150生成血管可视化描绘。在一些实施方案中，控制台150可以使用从nir/ir传感器122接收的血管形貌数据来生成血管可视化描绘。在一些实施方案中，控制台150还可以使用从超声探头110接收的超声数据来生成血管可视化描绘。在一些实施方案中，方法200包括将检测到的血管的血管可视化描绘在超声探头110的一侧投射到目标区域140上(框206)。在一些实施方案中，将检测到的血管的血管可视化描绘投射到目标区域140上包括：血管可视化描绘具有指示不同血管类型(例如，动脉与静脉)的不同颜色。
46.虽然在此已经公开了一些具体实施方案，并且虽然已经公开了这些具体实施方案一些细节，但是这些具体实施方案并非意图限制在此呈现的概念的范围。本领域的普通技术人员可以想到另外的适应和/或修改，并且在更广泛的方面，也包括这些适应和/或修改。
因此，在不脱离本文提供的概念的范围的情况下，可以偏离本文公开的具体实施方案。