成像装置和介入器械事件映射器的制造方法
【专利摘要】一种系统(102)包括介入器械(104)和成像装置(106)。所述介入器械包括介入器械事件跟踪发射器(116)，其结合针对对象的感兴趣区域的介入流程响应于通过介入器械的预定介入器械事件来发射介入器械事件信号。所述成像装置(106)包括成像器(132)，其生成所述对象的所述感兴趣区域的图像。所述成像装置(106)还包括接收器(126)，其接收所述介入器械事件信号。所述成像装置(106)还包括器械事件映射器(128)，其基于所接收的介入器械事件信号来将所述预定介入器械事件映射到所述图像。
【专利说明】
成像装置和介入器械事件映射器
技术领域
[0001]下文总体涉及成像，并且更具体涉及具有介入器械事件映射器的成像装置，并且结合对超声(us)成像的具体应用加以描述;然而，下文还涉及其他成像模态，诸如磁共振成像(MRI)、计算机断层摄影(CT)、X射线等。
【背景技术】
[0002]超声成像装置已经包括将超声射束发射到检查视场中的换能器阵列。当射束横穿视场中的结构(例如，目标或对象、器械等)时，射束的子部分被衰减、被散射和/或被反射离开所述结构，其中，反射(回波)中的一些朝向换能器阵列横穿回来。换能器阵列接收并且处理回波，并且生成对象或目标、器械的一幅或多幅图像。
[0003]超声成像已经被用于引导活检流程。超声成像引导的活检流程已经利用被附接到超声探头的活检针(或者以另外的方式被引导，诸如不受约束地)来执行，使得活检针的顶端处在成像视场(FOV)中。超声成像装置被用于生成视场和针的图像，并且所述图像被操作者用于将针移动到感兴趣组织，使得能够在感兴趣组织的(一个或多个)期望位置处进行(一个或多个)组织采样并且采集样本。
[0004]—旦活检被完成，针就被移除。所述图像，如果被保存的话，能够稍后用于对针入口、针到感兴趣组织的移动、在感兴趣组织处的针顶端和/或针的移除进行可视化。然而，这样的信息不指示活检被执行的时刻。因此，可能不清楚实际在何时以及何处执行所述活检。此外，不存在能够被用于引导和/或比较相同的感兴趣组织的后续活检的参考点。
【发明内容】
[0005]本申请的各方面解决以上问题和其他问题。
[0006]在一个方面中，一种系统，包括:介入器械和成像装置。所述介入器械包括介入器械事件跟踪发射器，其结合针对对象的感兴趣区域的介入流程响应于通过介入器械的预定介入器械事件来发射介入器械事件信号。所述成像装置包括成像器，其生成所述对象的感兴趣区域的图像。所述成像装置还包括接收器，其接收所述介入器械事件信号。所述成像装置还包括器械事件映射器，其基于所接收的介入器械事件信号而将所述预定介入器械事件映射到所述图像。
[0007]在另一方面中，一种方法，包括:接收电子格式的信号，所述信号指示在介入流程期间的时间点介入器械在对象中的感兴趣区域处的动作的发生。所述方法还包括:将所述信号映射到在所述介入流程期间的所述时间点采集的图像;生成映射信号。所述方法还包括将所述映射信号存储在计算机存储器中。
[0008]在另一方面中，一种系统，包括用于执行介入流程的单元。所述系统还包括用于采集用于所述介入流程的图像数据的单元。所述系统还包括接收器，其接收由所述的用于执行介入流程的单元发射的信号。所述信号指示所发生的预定介入流程事件。所述系统还包括器械事件映射器，其生成在所述信号与由所述的用于采集图像数据的单元所生成的对应图像之间的映射。
[0009]在阅读并理解说明书之后，本领域技术人员还将意识到本申请的其他方面。
【附图说明】
[0010]通过范例的方式图示了本申请，并且本申请并不限于附图的图示，在附图中，相同的附图标记指示相似的元件，并且在附图中:
[0011]图1示意图示了结合介入器械的成像装置；
[0012]图2示意图示了图1的介入器械的范例；
[0013I图3、4、5和6示意图示了图1的成像装置的范例;并且
[0014]图7图示了用于记录介入器械在介入事件的时间点的位置和取向结合介入器械在该时间点的图像的范例方法。
【具体实施方式】
[0015]图1示意图示了系统102，系统102至少包括介入器械(器械)104和至少一个(在图1中仅示出了一个)成像装置106。
[0016]器械104例如是用于成像引导的医学流程的适当的介入器械。例如，在成像引导的流程是针吸活检的情况下，器械104可以包括针、引导丝、管腔和/或其他设备。在该范例中，一般来说，器械104能够是能够获得包括感兴趣细胞(诸如被怀疑包括癌症、肿瘤等细胞的细胞)的组织、流体等的样本的任何装置。这样的医学流程已经由细胞病理学家、外科医生、介入放射科医生、在执行这样的活检方面(例如，在X射线、超声等的引导下)和/或在其他方面训练过的临床医生来执行。
[0017]处于解释性的目的，器械104被描述为包括活检针。在图2中示意示出了这样的器械的非限制性范例。在图2中，器械104包括手柄或支撑件202、细长针204和长轴206。细长针204包括顶端208和杆210，杆210由支撑件202进行支撑。返回到图1并且继续参考图2，至少用于图示的流程的针204的顶端208要被导航或者被移动到具有接口 112的对象110的感兴趣目标或区域108 (例如，组织、流体等)内。在该范例中，在由成像装置106生成的图像的引导下，针204被穿过接口 112并且被移动到感兴趣目标108。
[0018]继续参考图1和图2，器械104还包括致动器IH(ACT)。致动器114例如是物理机械开关或类似物，致动器114由用户(例如，机器人、人类等)和/或器械104来致动。对于前者，例如，用户可以推动按钮、枢转杠杆、滑动元件等来对致动器114进行致动。对于后者，例如，在活检器械的背景下，引起对活检样本的采集的机构可以对致动器114进行致动。器械104还包括事件跟踪发射器(发射器)116(TX)。响应于通过致动器114的致动，发射器116生成并且发射介入器械事件信号，如在本文中所描述的，所述介入器械事件信号能够用于指示器械104已经执行动作(例如，采集样本)。
[0019]图示的器械104还包括N个发射体，IlS1(EM1)、…、118ν(ΕΜν)(在本文中共同被称为发射体118)，其中，N是等于或大于或一(I)的整数。一般来说，发射体118包括提供能够用于确定跟踪设备并且因此器械104的空间位置和/或取向的信息的跟踪设备。该信息能够被用于例如识别器械104在由成像装置106生成的图像中的位置，其中，器械104在所述图像中是不可见的。在这样的情况中，视觉标记(例如，箭头、线等)能够被放置在图像上以提供器械104位于哪里的指示。能够另外地或备选地使用外部跟踪系统。
[0020]器械104还包括接口120(INT)。接口 120能够包括被配置为接收线缆或类似物的互补的物理连接器的电-机接口。另外地或备选地，接口 120能够包括无线接口。在一种情况下，从发射器116发射的信号通过接口 120被传送离开器械104。备选地，发射器120直接发送信号离开器械104。接口 12还被用于将从发射体118发射的信号传送离开器械104。接口 120可以是单个接口，包括多个子接口(例如，一个用于发射器116并且一个用于发射体118)，或者包括两个分离的并且不同的接口(例如，一个用于发射器116并且一个用于发射体118)。
[0021]器械位置确定器122接收来自发射体118的信号，并确定发射体的位置和/或取向。在于2010年2月 10 日提交的标题为“Ultrasound Systems Incorporating Posit1nSensors and Associated Method”(在此通过引用的方式将其全文并入本文)的美国专利申请N0.12/703706和于2010年5月6 日提交的标题为 “Freehand Ultrasound ImagingSystems and Methods for Guiding Elongate Instruments”(在此通过引用的方式将其全文并入本文)的美国专利申请N0.12/775403中描述了合适的位置确定器系统的范例。在本文中还考虑了其他方案。如至少在这些参考文献中所公开的，发射体、传感器和/或发射器还能够被固定到图像装置106的成像器。
[0022]成像装置106能够是超声(US)、磁共振(MR)、计算机断层摄影(CT)、和/或例如生成能够用于在成像引导的流程(诸如活检、外科手术和/或其他流程)期间视觉地观察器械104的成像数据的其他成像装置。亦即，在特定时间点生成的图像将会视觉地示出器械104，并且因此，如果器械104在该时间点可见的话，示出器械104在该时间点的位置。在一变型中，系统102能够包括多于一个成像装置。在于2013年11月27日提交的标题为“Mult1-1magingModality Navigat1n System”的国际申请N0.PCT/US13/72154(在此通过引用的方式将其全文并入本文)中描述了这样的系统的范例。
[0023]成像装置106还包括接收由发射器116生成并且发射的信号的接收器(RX)126。响应于接收器126接收信号，器械事件映射器128至少识别由成像器械106生成的当前图像，并且任选地，如在图示的实施例中，根据来自器械位置确定器122的信号，来识别器械104的顶端的位置和取向。这可以包括向图像添加标记、在缓存器中设定(一个或多个)位、记录帧数和/或采集时间等。在一种情况下，所述标记指示信号发射器108被致动的时间、在信号发射器108被致动的时间处生成的图像和/或将器械104的事件映射到成像装置106的成像数据的其他信息。
[0024]映射标记能够被包括在成像数据文件中，例如，在包括成像数据的数据文件的标头和/或其他字段中。通过这种方式，事件发生的时刻是成像数据的一部分。在另一情况中，所述标记能够被包括在与成像数据文件有关、相关联、被映射到成像数据文件的分离的文件中。通过这种方式，致动器108被致动时的图像能够稍后被检索。这样的关系例如能够是基于从成像流程的开始和/或其他参考点的时间，基于绝对时间等。在一种情况中，这提供了能够被用于引导后续流程的参考。标记、成像数据文件、分离的文件和/或其他信息能够被存储在存储器130和/或能够被设置到成像装置和/或在成像装置106外部并且远离成像装置106的其他存储器中。所述成像装置还包括采集图像的成像器(頂)132。
[0025]应当认识到，器械事件映射器128能够经由执行被编码或者被嵌入在计算机可读存储介质(其不包括瞬态介质)(诸如物理计算机存储器)上的一个或多个计算机可读指令的一个或多个计算机处理器(例如，微处理器、控制处理单元、控制器等)来实施，所述一个或多个计算机可读指令令一个或多个计算机处理器执行各种动作和/或其他功能和/或动作。另外地或备选地，一个或多个计算机处理器能够执行由瞬态介质(诸如信号或载波)传输的指令。
[0026]图3、4、5和6图示了成像系统206的范例，其中，成像装置106包括US成像设备。器械104在图3、4和5中是不可见的、未被安装等。此外，为了清楚起见，未示出路径处理器124、接收器126、器械事件映射器128和存储器130。
[0027]在图3中，成像系统106包括控制台302和与之进行接口的分离的US换能器探头304。超声换能器探头304包括具有多个换能器元件306的换能器阵列。换能器阵列能够是线性的、弯曲的和/或其他形状的、完全填充的、稀疏的和/或其组合等。换能器元件306能够以2D和/或3D模式进行操作。换能器元件306发射超声信号并接收回波信号。器械引导件308(诸如活检针引导件)通过耦合件310(诸如托架、夹子等)被固定到US换能器探头304。在一种情况下，器械104(图1)在缩回位置中被支撑在器械引导件308中，直至感兴趣的靶组织如在本文中所描述的那样利用US换能器探头304被定位。然后，针被推进以采集感兴趣的靶组织的样本。
[0028]发射电路312选择性地致动或激励换能器元件306中的一个或多个。更具体地，发射电路312生成被传送到换能器元件306的一组脉冲(或脉冲信号)。该组脉冲致动一组换能器元件306，令换能器元件306将超声信号发射到检查或扫描视场中。接收电路314接收响应于所发射的超声信号而生成的一组回波(或回波信号)。一般来说，回波是所发射的超声信号与扫描视场内中的对象(例如，流动的血液细胞、器官细胞等)之间的相互作用的结果。接收电路314可以被配置用于空间混合、滤波(例如，FIR和/或IIR)和/或其他回波处理。
[0029]射束形成器316对所接收的回波进行处理。在B模式下，这包括对回波应用时间延迟和权重并且对经延迟和加权的回波进行求和。扫描转换器318扫描转换所述数据用于显示，例如通过将射束形成的数据转换到被用于视觉地呈现得到的数据的显示器或显示区域的坐标系统。用户接口(UI)320包括一个或多个输入设备(例如，按钮、旋钮、滑条等、触摸屏和/或物理机械设备)和/或一个或多个输出设备(例如，液晶显示器、发光二极管等)，其允许与系统106之间的相互作用。显示器322视觉地显示US成像数据。控制器324对系统106的各种部件进行控制。例如，这样的控制可以包括针对B-模式、C-平面等致动或激励换能器阵列202的个体或成组的换能器元件。
[0030]US探头304和显示器322是相对于控制台302物理地分离的电动机械部件。US探头304和显示器322通过通信路径326和328与控制台302进行通信。通信路径326和328能够是有线的(例如，物理线缆和连接器)和/或无线的。
[0031]图4图示了US成像系统106的变型。在该范例中，控制台302包括单个壳体402。单个壳体402容纳并且物理地支撑换能器元件306、器械引导件308、发射电路312、接收电路314、射束形成器316、扫描转换器318和控制器324，其所有都处在单个壳体402内，所述壳体是控制台的物理机械外壳。用户接口 320和/或显示器322能够是壳体402的一部分。例如，在一种情况下，显示器322是壳体402的侧面中的一个侧面的子部分。用户接口 320可以包括在壳体402上的其他位置处的物理机械控制装置。超声窗口 404也是控制台302的一部分或者与控制台302集成在一起。在这种情况下，换能器元件204在壳体402内被设置在超声窗口 404后面，并且发射信号和接受通过其中的回波。
[0032]在图4中，US成像系统106是手持式超声装置，其使用内部设置的功率(例如，来自功率源，诸如电池、电容等)为其中的部件提供动力、和/或使用来自外部电源的功率。在Walker等人于2003年3月6 日提交的标题为 “Intuitive Ultrasonic Imaging SystemandRelated Method Thereof”的US7699776中描述了手持式设备的范例，在此通过引用的方式将其全文并入本文。在O’Conner于2011年I月31日提交的标题为“Ultrasound imagingapparatus”的N0.13/017344中描述了具有内部器械引导件的手持式超声装置的范例，并且在Pelissier于2008年8月7 日提交的标题为 “Hand-Held Ultrasound System HavingSterile Enclosure”的US 8226562中描述了具有外部器械引导件的手持式超声装置的范例，这两个专利都以引用的方式被完全并入本文。
[0033]图5图示了图4的变型，其中，器械引导件308被设置在单个壳体402的外部并且通过耦合件310被固定到其上。图6图示了图4和图5的变型，其中，器械引导件308与单个壳体402物理地分开。在又一变型中，器械引导件308被省略，并且器械104(图1)由用户、利用机器人和/或以另其他方式来进行操作。
[0034]—般来说，在本文中所描述的系统合并了器械(诸如生成用于在事件(例如，组织采样)被执行的时候进行通信的信号的活检针系统)、成像系统(例如，用于在流程期间进行实时引导，并且其示出了活检针的位置和取向)、用于接收信号的机构以及在事件发生的时候标志、记录并且任选地处理器械的图像和方向的机构(例如，在成像系统中)。在一种情况下，这定义了器械在事件发生时的位置和取向，这然后可用于永久记录。因此，这提供了记录在利用器械的图像引导的流程期间的成像记录上的的事件的位置的方案，允许用于引导和/或诊断的未来参考。
[0035]图7图示了用于记录介入器械在预定的介入事件的时间点处的位置和取向的示例性方法。
[0036]应当理解，以下动作被提供用于解释性的目的，而非进行限制。因此，动作中的一个或多个可以被省略，一个或多个动作可以被添加，一个或多个动作可以以不同的顺序(包括与另一动作同时地)发生等。
[0037]在702处，介入器械在图像引导下被导航到对象的感兴趣区域。
[0038]在704处，介入动作利用介入器械在感兴趣区域处执行。
[0039]在706处，介入动作信号被介入器械与动作的执行同时地生成并且发送。
[0040]在708处，图像被成像装置与动作的执行同时地采集。
[0041]在710处，信号与图像之间的映射被确定。在一种情况下，映射将介入器械的位置映射到在介入动作的时间所采集的图像。
[0042 ]在712处，映射(例如，动作的位置)被存储在计算机存储器中。
[0043]在本文中描述的方法可以经由执行被编码或被嵌入在计算机可读存储介质上的一个或多个计算机可读指令的一个或多个处理器来实施，所述一个或多个计算机可读指令令一个或多个处理器执行各种动作和/或其他功能和/或动作。另外地或备选地，一个或多个处理器能够执行由瞬态介质(诸如信号或载波)传输的指令。
[0044]在活检流程的背景下提供了范例。在该范例中，器械104包括活检针，并且成像装置包括US成像系统。当活检针处在视场中时，US成像装置对视场(包括活检针)进行成像。图像能够被用于将活检针引导到活检部位。当活检(事件)被执行时，活检针例如经由在本文中讨论的发射器116和/或以其他方式来传送指示当活检被执行时的时刻的信号。US成像系统接收信号以及标志、记录等、在当活检被执行时的时刻采集的图像。该图像示出了在活检时刻的活检针，并且因此示出了在活检时刻的活检采样的位置。
[0045]已经参考各种实施例描述了本申请。他人在阅读本申请之后将想到修改和变型。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和变型，只要其落入权利要求书和其等价方案的范围内。
【主权项】
1.一种系统(102)，包括: 介入器械(104);其包括: 介入器械事件跟踪发射器(116)，其结合针对对象的感兴趣区域的介入流程响应于通过介入器械的预定介入器械事件来发射介入器械事件信号； 成像装置(106)，其包括: 成像器(132)，其生成所述对象的所述感兴趣区域的图像； 接收器(126)，其接收所述介入器械事件信号，以及 器械事件映射器(128)，其基于所接收的介入器械事件信号来将所述预定介入器械事件映射到所述图像。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像装置包括超声成像设备，并且所述成像器包括超声换能器。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的系统，所述介入器械还包括: 致动器(114)，其引起所述跟踪发射器发射所述信号。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述致动器响应于用户输入而引起所述跟踪发射器发射所述信号。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述致动器响应于所述介入器械事件而自动地引起所述跟踪发射器发射所述信号。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，所述介入器械包括活检针、引导丝或管腔中的一个。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述介入器械事件是活检。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述图像被包括在数据文件中，并且所述器械事件映射器包括所述数据文件中的所述信号与所述图像。9.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述图像被包括在数据文件中，并且所述信号包括所述介入器械事件发生时的时间，并且所述器械事件映射器将时间包括在所述数据文件中。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，还包括: 器械跟踪系统(122)，其生成指示所述介入器械在所述对象中的位置和取向的方位信号，并且将所述方位信号传送给所述成像装置，其中，所述器械事件映射器将所述介入器械事件信号映射到所述介入器械的所述位置和所述取向。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的系统，还包括: 至少第二成像装置，所述至少第二成像装置包括:磁共振成像装置或者计算机断层摄影成像装置。12.一种方法，包括: 接收电子格式的信号，所述信号指示在介入流程期间的时间点处介入器械在对象中的感兴趣区域处的动作的发生； 将所述信号映射到在所述介入流程期间的所述时间点处采集的图像，生成映射信号；并且 将所述映射信号存储在计算机存储器中。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述映射包括将所述动作发生处的位置映射到所述图像。14.根据权利要求12至13中的任一项所述的方法，其中，所述映射识别在所述动作发生的相同时间点处采集的所述图像。15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，还包括: 将所述映射信号合并在包括所述图像的数据文件中，并且将所述数据文件存储在所述计算机存储器中。16.根据权利要求12至15中的任一项所述的方法，其中，所述介入器械包括活检针、弓丨导丝或管腔中的一个。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述动作包括采集活检样本。18.根据权利要求12至17中的任一项所述的方法，还包括: 在图像引导下将所述介入器械引导到所述感兴趣区域。19.一种系统，包括: 用于执行介入流程的单元； 用于采集用于所述介入流程的图像数据的单元； 接收器，其接收由用于执行所述介入流程的所述单元所发射的信号，其中，所述信号指示发生的预定介入流程事件；以及 器械事件映射器，其生成在所述信号与用于采集图像数据的所述单元所生成的对应图像之间的映射。20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述映射将针对所述介入器械的位置和取向的所述信号映射到所述图像。
【文档编号】A61B6/12GK106061399SQ201480073790
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年1月22日
【发明人】L·普洛
【申请人】模拟技术公司