多个介入医学设备的同步跟踪

背景技术

使用将超声波束发送到介入医学设备的超声探头来跟踪诸如针的介入医学设备。超声图像中的介入医学设备的定位由以下事实阻碍：许多介入医学设备缺乏回波性质，并且因此在超声图像中不良地可见。为了解决该问题，压电传感器可以应用在介入医学设备上，就用户通常对设备尖端的位置感兴趣这一点来说优选地接近于设备尖端。压电传感器是无源超声传感器(例如，PZT、PVDF、共聚物或其他压电材料)并且放置在介入医学设备上或中。当超声波束扫掠诊断超声B模式成像场的视场时无源超声传感器无源地监听超声波束的入射超声波而没有响应。得到的信号的分析产生超声图像的参考系中的介入医学设备上的无源超声传感器的位置。设备尖端的位置然后可以交叠在超声图像上以用于对介入医学设备的增强可视化，并且位置及其历史可以被记录用于跟踪、分割和其他应用。这样的跟踪的范例可以涉及二维(2D)超声中的周围神经阻滞针的针尖端的跟踪。介入医学设备通常使用单个超声探头跟踪。

图1图示了用于使用无源超声传感器来跟踪介入医学设备的已知系统。在图1中，超声探头102发射成像波束103，成像波束103扫掠介入医学设备105的工具尖端上的无源超声传感器104。此处，介入医学设备105可以是针。组织107的图像由超声探头102反馈。在通过信号处理算法进行确定后，在介入医学设备105的工具尖端上的无源超声传感器104的位置被提供为尖端位置108。尖端位置108被叠加在组织107的图像上作为叠加图像109。组织107的图像、尖端位置108和叠加图像109全部被显示在显示器100上。

发明内容

根据本公开的方面，一种用于同时跟踪多个介入医学设备的控制器，包括：存储器，其存储指令；以及处理器，其执行所述指令。当由所述处理器执行时，所述指令使所述控制器执行包括以下操作的过程：接收定时信息，所述定时信息来自从超声探头发射的第一信号并且反映当所述超声探头发送超声波束以生成超声影像时的定时。由所述控制器执行的过程还包括转发所述定时信息以能用于由第一采集电子部件使用。所述第一采集电子部件还接收来自第一介入医学设备上的第一无源超声传感器的传感器信息。所述定时信息被用于将来自第一介入医学设备上的第一无源超声传感器的传感器信息与来自第二介入医学设备上的第二无源超声传感器的传感器信息进行同步。

根据本公开的另一方面，一种用于同时跟踪多个介入医学设备的方法，包括：在控制器处接收定时信息，所述定时信息来自从超声探头发射的第一信号并且反映当所述超声探头发送声学波束以生成超声影像时的定时。所述方法还包括转发所述定时信息以能用于由第一采集电子部件使用。所述第一采集电子部件还接收来自第一介入医学设备上的第一无源超声传感器的传感器信息。所述定时信息被用于将来自所述第一介入医学设备上的所述第一无源超声传感器的所述传感器信息和来自第二介入医学设备上的第二无源超声传感器的传感器信息与来自所述超声探头的超声图像进行同步。

根据本公开的又一方面，一种用于同时跟踪多个介入医学设备的系统，包括：第一介入医学设备、第二介入医学设备、超声探头以及控制器。超声探头捕获包括所述第一介入医学设备和所述第二介入医学设备的空间中的影像。控制器具有存储指令的存储器和执行所述指令的处理器。当由所述处理器执行时，所述指令使所述控制器执行包括以下操作的过程：接收定时信息，所述定时信息来自从所述超声探头发射的第一信号并且反映当所述超声探头发送声学波束以生成超声影像时的定时。由所述控制器执行的过程还包括转发所述定时信息以能用于由第一采集电子部件使用。所述第一采集电子部件还接收来自所述第一介入医学设备上的第一无源超声传感器的传感器信息。所述定时信息被用于将来自所述第一介入医学设备上的所述第一无源超声传感器的所述传感器信息和来自第二介入医学设备上的第二无源超声传感器的传感器信息与来自所述超声探头的超声图像进行同步。

附图说明

当结合附图阅读时，将从以下详细描述最好地理解示例实施例。要强调，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意增加或减小尺寸。在任何适用和实际之处，相似附图标记指代相似元件。

图1图示了根据代表性实施例的用于使用无源超声传感器来跟踪介入医学设备的已知系统。

图2图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的系统。

图3图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的另一系统。

图4图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的另一系统。

图5是根据代表性实施例的在其上可以实施对多个介入医学设备的同步跟踪的方法的通用计算机系统的说明性实施例。

图6图示了根据代表性实施例的用于使用图2的系统对多个介入医学设备的同步跟踪的方法。

图7图示了根据代表性实施例的用于使用图3的系统对多个介入医学设备的同步跟踪的另一方法。

具体实施方式

在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。可以省略对已知系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，从而避免模糊对代表性实施例的描述。尽管如此，在本领域普通技术人员的知识范围内的系统、设备、材料和方法在本教导的范围内，并且可以根据代表性实施例使用。应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在为限制。所定义的术语是如在本就教导的技术领域中通常理解和接受的所定义的术语的技术和科学含义的补充。

将理解，尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件或部件与另一元件或部件。因此，在不脱离创造性构思的教导的情况下，下面讨论的第一元件或部件可以被称为第二元件或部件。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。如说明书和权利要求中所使用的，单数形式的术语“一”、“一个”和“所述”旨在包括单数和复数形式两者，除非上下文另行明确规定。此外，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”和/或类似术语指定陈述的特征、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其他特征、元件、部件和/或其组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

除非另行指出，否则当元件或部件被称为“连接到”、“耦合到”或“邻近于”另一元件或部件时，将理解所述元件或部件可以直接连接或耦合到其他元件或部件，或者可以存在中介元件或部件。也就是说，这些和类似术语涵盖可以采用一个或多个中间元件或部件来连接两个元件或部件的情况。然而，当元件或部件被称为“直接连接”到另一元件或部件时，这仅涵盖两个元件或部件彼此连接而没有任何中间或中介元件或部件的情况。

鉴于前述内容，因此本公开通过其各个方面、实施例和/或特定特征或子部件中的一个或多个旨在呈出如下面具体指出的优点中的一个或多个。出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的范例实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。然而，与本公开一致的脱离本文公开的具体细节的其他实施例保持在权利要求的范围内。此外，可以省略对公知装置和方法的描述，以免模糊对范例实施例的描述。这样的方法和装置在本公开的范围内。

图2图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的系统。

在图2中，第一介入医学设备212(设备1)被提供有第一无源超声传感器S1。第二介入医学设备216(设备2)被提供有第二无源超声传感器S2。第一介入医学设备212被连接到第一放大器222(Amp1)，第一放大器222放大原始传感器数据并且将放大的原始传感器数据提供到第一采集电子部件232(PDM1(采集电子部件1))。第二介入医学设备216被连接到第二放大器226(Amp2)，第二放大器226放大原始传感器数据并且将放大的原始传感器数据提供到第二采集电子部件236(PDM2(采集电子部件2))。

在图2中，示出了两个介入医学设备和支撑元件。然而，超过两个介入医学设备、传感器、无源超声传感器、放大器和采集电子设备可以使用在另一实施例中，以使超过两个无源超声传感器的跟踪同步。此外，尽管每个介入医学设备被示出有单个对应的无源超声传感器，但是任何介入医学设备可以被提供有一起使用的多个无源超声传感器，或者甚至具有多个不同元件的单个无源超声传感器。多个无源超声传感器或者多元件无源超声传感器可以用于例如识别介入医学设备的形状或取向。

第一采集电子部件232通过处理来自第一无源超声传感器S1的放大的原始传感器数据来确定第一无源超声传感器S1的位置。第二采集电子部件236通过处理来自第二无源超声传感器S2的放大的原始传感器数据来确定第二无源超声传感器S2的位置。第一无源超声传感器S1的位置和第二无源超声传感器S2的位置通过图2的实施例中的以太网连接提供到超声系统250。第一采集电子部件232和第二采集电子部件236中的每个可以被提供有处理器或者处理指令的等效物以处理放大的原始传感器数据。关于下文所描述的图5的处理器510描述了可以被用于实施第一采集电子部件232和第二采集电子部件236的各种类型的处理器或类似元件。

分别地，超声探头252将定时信息和成像数据提供到同步提取控制器240。定时信息可以是来自超声探头252的线触发器和帧触发器。特别地，在创建超声图像的过程中，超声探头252可以在不同的方向上顺序地传送出个体声学波束，并且还创建线触发器和帧触发器作为信号以指示声学波束的传输的定时。同步提取控制器240具有：存储器242，其存储指令；以及处理器241，其执行指令以实施本文所描述的方法。

在图2中，同步提取控制器240可以是实施过程的控制器，该过程包括接收定时信息，其来自从超声探头252发射的第一信号并且反映当超声探头252发送超声波束以生成超声影像时的定时。特别地，定时信息可以与基于由超声探头252发送的超声波束生成的个体超声图像相关。同步提取控制器240提取定时信息(同步信息)并且将定时信息提供到总线239。成像数据从同步提取控制器240传送到超声系统250。

图2的实施例的显著方面在于，同步提取控制器240从超声探头252提取定时信息，并且将定时信息提供到总线239。定时信息与来自超声探头252的成像数据的个体图像相关。第一采集电子部件232使用定时信息将第一无源超声传感器S1的位置同步在成像数据的个体图像的定时处。第二采集电子部件236使用定时信息将第二无源超声传感器S2的位置同步在成像数据的个体图像的定时处。因此，在图2中，至少两个电子部件(即，第一采集电子部件232和第二采集电子部件236)分别使用定时信息同步来自不同介入医学设备上的不同无源超声传感器的传感器信息。作为结果，第一无源超声传感器S1的位置和第二无源超声传感器S2的位置各自即使间接，一起，和直接与成像数据的个体图像同步。作为结果，第一介入医学设备212和第二介入医学设备216的位置可以连同超声影像的对应的超声图像一起在适当的定时处由超声系统250显示。

图2中的第一采集电子部件232表示还接收来自第一介入医学设备212上的第一无源超声传感器S1的传感器信息的第一采集电子部件。可用于由第一采集电子部件232使用的定时信息可以被用于将来自第一介入医学设备212上的第一无源超声传感器S1的传感器信息与来自第二介入医学设备216上的第二无源超声传感器S2的传感器信息进行同步。定时信息可以被用于将来自第一介入医学设备212上的第一无源超声传感器S1的传感器信息和来自第二介入医学设备上的第二无源超声传感器S2的传感器信息与来自超声探头252的个体超声图像进行同步。此外，从同步提取控制器240转发的定时信息可以转发到总线239以可用于由第一采集电子部件232和第二采集电子部件236两者使用。

在图2中，同步提取控制器240被实施在超声探头252和第一采集电子部件232中间的信号路径的信号路径中并且在超声探头252和第二采集电子部件236中间的信号路径中。

在图2的实施例中，第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2是用于跟踪介入医学设备的类型的。通过设计，无源超声传感器数据唯一地将无源超声传感器链接到介入医学设备，因为无源超声传感器和介入医学设备物理地连接或集成，并且物理地连接到在其上信号检测算法运行以计算无源超声传感器的位置的电子设备。来自第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2的传感器数据全部与定时信息同步，诸如来自超声探头252的线触发器和帧触发器。因此，第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2一起与超声探头252同步。控制同步的定时信息来自超声探头252，并且可以是对应于来自超声探头252的超声波束的每次发射的线触发器和帧触发器。

来自第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2的传感器数据分别通过物理连接提供到第一采集电子部件232和第二采集电子部件236。信号检测算法在第一采集电子部件232和第二采集电子部件236中的每个上运行以计算对应的传感器的坐标。第一采集电子部件232和第二采集电子部件236中的每个运行信号检测算法，使得被跟踪的对应的传感器可以唯一地被识别从而可在超声系统250的用户接口中识别，诸如显示超声影像的显示器。例如，唯一代码可以嵌入在第一采集电子部件232和第二采集电子部件236中或者在包括第一采集电子部件232和第二采集电子部件236的单元中。以这种方式，在图2的实施例中，在系统中实施的过程可以包括将特定于第一介入医学设备212的标识符转发到第一采集电子部件232，并且将特定于第二介入医学设备216的标识符添加到来自第二无源超声传感器S2的传感器信息。用户可以选择将文本描述添加到可以示出在超声系统250的用户接口上的代码，以在不同的无源超声传感器之间区分。作为结果，多个不同介入医学设备可以使用从超声探头252到各自跟踪不同无源超声传感器的多个独立跟踪硬件部件的分布式同步信号利用无源超声传感器来跟踪。

为了计算波束空间中的传感器位置，第一采集电子部件232和第二采集电子部件236中的传感器跟踪计算仅要求诸如来自超声探头252的帧和线触发器同步信号的定时信息，并且不需要来自超声探头252的图像数据。来自第一采集电子部件232和第二采集电子部件236的传感器位置计算的输出可以是波束数和沿着该波束的距离。由于超声系统250具有信息来进行扫描转换，波束空间中的传感器位置的计算对于第一采集电子部件232和第二采集电子部件236而言足够，并且不需要通过第一采集电子部件232和第二采集电子部件236路由图像数据。

此外，第一放大器222和第二放大器226可以提供在位于患者附近的小模块中。相同模块还可以包括同步提取控制器240，同步提取控制器240从超声成像数据流提取触发器信号而不修改数据流。因此，第一放大器222、第二放大器226和同步提取控制器240可以包括在单个单元中(提供为单个单元)，诸如在单个壳体内或由专用有线连接物理地连接。

成像流然后直接地路由到超声系统250，而所提取的触发器信号和放大的传感器信号被路由到第一采集电子部件232和第二采集电子部件236。第一采集电子部件232和第二采集电子部件236可以分别提供或者可以提供为实际上为模块化的模块化跟踪模块。例如，单个跟踪模块可以被提供有端口以跟踪两个、三个、四个或甚至更多不同的介入医学设备。备选地，针对每个个体传感器信号，独立模块可以被提供有模数转换、用于触发器信号的数字输入、以及数字信号处理单元，其包括针对传感器跟踪位置的处理器241和存储器242。(一个或多个)独立模块的触发器输入全部连接到总线239，总线239将来自同步提取控制器240的触发器信号分布到(一个或多个)独立模块。在计算波束空间传感器位置之后，(一个或多个)独立模块然后将这些坐标发送到超声系统250。可以例如通过有线以太网连接执行坐标的该传输。

在上文所描述的图2的实施例中，由同步提取控制器240执行的过程包括将定时信息转发到总线239以可用于这两个采集电子部件，即，第一采集电子部件232和第二采集电子部件236。由同步提取控制器240中的处理器241执行的过程可以包括转发定时信息以可用于由第一采集电子部件232和第二采集电子部件236两者使用。第一采集电子部件232还接收来自第一无源超声传感器S1的传感器信息，并且第二采集电子部件236还接收来自第二介入医学设备216上的第二无源超声传感器S2的传感器信息。

图3图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的另一系统。

在图3中，第一介入医学设备312(设备1)被提供有第一无源超声传感器S1。第二介入医学设备316(设备2)被提供有第二无源超声传感器S2。第一介入医学设备312被连接到第一放大器322(Amp1)，第一放大器322放大原始传感器数据并且将放大的原始传感器数据提供到第一采集电子部件332(PDM1(图3中的采集电子部件1)。第二介入医学设备316被连接到第二放大器326(Amp2)，第二放大器326放大原始传感器数据并且将放大的原始传感器数据提供到第二采集电子部件336(PDM2(图3中的采集电子部件2)。在图3的实施例中，第二采集电子部件336被集成到同步提取控制器340中(或与其同步)，同步提取控制器340包括处理器341和存储器342。存储器342存储指令，并且处理器342执行指令以实施本文所描述的方法。

第一采集电子部件332通过处理来自第一无源超声传感器S1的放大的原始传感器数据来确定第一无源超声传感器S1的位置。第二采集电子部件336通过处理来自第二无源超声传感器S2的放大的原始传感器数据来确定第二无源超声传感器S2的位置。第一无源超声传感器S1的位置和第二无源超声传感器S2的位置通过图3的实施例中的以太网连接提供到超声系统350。第一采集电子部件332和第二采集电子部件336中的每个可以被提供有处理器或者处理指令的等效物以处理放大的原始传感器数据。关于下文所描述的图5的处理器510描述了可以被用于实施第一采集电子部件332和第二采集电子部件336的各种类型的处理器或类似元件。

分别地，超声探头352将定时信息和成像数据提供到包含第二采集电子部件336的同步提取控制器340。如指出的，同步提取控制器340具有：存储器342，其存储指令；以及处理器341，其执行指令以实施本文所描述的方法。同步提取控制器340提取定时信息(同步信息)以用于由第二采集电子部件336使用，并且还将定时信息转发或以其他方式提供到第一采集电子部件332以用于由第一采集电子部件332使用。成像数据从同步提取控制器340传送到超声系统350。

图3的实施例的显著方面在于，定时信息以菊花链方式链接到同步提取控制器340(以用于由第二采集电子部件336使用)并且然后到第一采集电子部件332。与图2的实施例相比较，不存在总线239，并且同步提取控制器340未被提供为与第二采集电子部件336和第一采集电子部件332中的任一个完全分离的元件，因为第二采集电子部件336被包含在同步提取控制器340中。此外，在图3的实施例中，超声探头352仅连接到采集电子部件之一，即第二采集电子部件，但是具有定时信息的数据路径穿过到所有采集电子部件。

如在图2的实施例中，在图3的实施例中，定时信息与来自超声探头352的成像数据的个体图像相关。第一采集电子部件332使用定时信息将第一无源超声传感器S1的位置同步在成像数据的个体图像的定时处。第二采集电子部件336使用定时信息将第二无源超声传感器S2的位置同步在成像数据的个体图像的定时处。作为结果，第一无源超声传感器S1的位置和第二无源超声传感器S2的位置各自即使间接，一起，和直接与成像数据的个体图像同步。因此，第一介入医学设备312和第二介入医学设备316的位置可以在适当的定时处由超声系统350显示。

图3中的第一采集电子部件332表示还接收来自第一介入医学设备312上的第一无源超声传感器S1的传感器信息的第一采集电子部件。可用于由第一采集电子部件332使用的定时信息可以被用于将来自第一介入医学设备312上的第一无源超声传感器S1的传感器信息与来自第二介入医学设备316上的第二无源超声传感器S2的传感器信息进行同步。定时信息可以被用于将来自第一介入医学设备312上的第一无源超声传感器S1的传感器信息和来自第二介入医学设备316上的第二无源超声传感器S2的传感器信息与来自超声探头352的个体超声图像进行同步。此外，由第二采集电子部件336接收到的定时信息从同步提取控制器340转发以用于由第一采集电子部件332使用。

在图3的实施例中，第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2是用于使传感器跟踪系统分别跟踪第一介入医学设备312和第二介入医学设备316的类型的。来自不同介入医学设备上的第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2的传感器数据全部与定时信息同步，诸如来自超声探头352的线和帧触发器。作为结果，第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2一起连同超声探头252一起同步。控制定时信息来自超声探头352并且可以是对应于来自超声探头352的每次发射的线和帧触发器。

在图3中，第二采集电子部件336在第一采集电子部件332之前接收定时信息。就定时差异因此存在来说，过程可以被引入用于通过将延迟添加到同步提取控制器340处的定时信息以用于使用在同步传感器信息中来校正第二采集电子部件336与第一采集电子部件332之间的定时差异。此外，就图3中的定时信息被用于同步来自不同无源超声传感器的传感器信息来说，第二采集电子部件336和第一采集电子部件332各自分别将来自第二无源超声传感器S2和第一无源超声传感器S1的传感器信息转发到超声系统(350)。

如上所述，对于图2的实施例，信号检测算法由采集电子部件运行，使得被跟踪的对应的传感器可以唯一识别从而可在用户接口中识别。类似地，在图3的实施例中，唯一代码或标识符可以嵌入在第一采集电子部件332和第二采集电子部件336或者包括第一采集电子部件332和第二采集电子部件336的单元中。以这种方式，在图3的实施例中，在系统中实施的过程可以包括将特定于第一介入医学设备312的标识符转发到第一采集电子部件332，并且将特定于第二介入医学设备316的标识符添加到来自第二无源超声传感器S2的传感器信息。作为结果，多个不同介入医学设备可以使用从超声探头352到各自跟踪不同无源超声传感器的多个独立传感器跟踪硬件部件的分布式同步信号利用无源超声传感器来跟踪。

在图3的实施例中，同步提取控制器340仅必须将定时信息转发到单个采集电子部件，即，第一采集电子部件332，因为同步提取控制器340已经与第二采集电子部件336集成。相反，在图2的实施例中，同步提取控制器240将定时信息转发到总线239以可用于这两个采集电子部件，即，第一采集电子部件232和第二采集电子部件236。因此，在图2的实施例中，由同步提取控制器240执行的过程包括转发定时信息以可用于由第二采集电子部件236使用，其中，第二采集电子部件236还接收来自第二介入医学设备216上的第二无源超声传感器S2的传感器信息。

图4图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的另一系统。

在图4中，超声系统450包括具有处理器461和存储器462的中心站460、触摸面板463、监测器459、通过数据连接458(例如，有线或无线数据连接)连接到中心站460的第二介入医学设备456、以及通过数据连接454(例如，有线和无线数据连接)连接到中心站460的第一介入医学设备452。中心站460包括：存储器462，其存储指令；以及处理器461，其执行指令。超声探头490包括：存储器492，其存储指令；以及处理器491，其执行指令。

如本文所描述的“控制器”可以由至少中心站460中的处理器461和存储器462或由超声探头490中的处理器491和存储器492实施。“控制器”还可以由与中心站460和超声探头490分离的处理器/存储器组合实施，诸如由用于实施与图3中的同步提取控制器集成的第二采集电子部件336的模块实施，或者由用于实施图2中的同步提取控制器240的模块实施。即，如本文所描述的“控制器”可以以各种形式实施，要么通过修改现有系统或系统类型，要么通过提供新系统或系统类型，诸如用于提取和协调来自超声探头的定时信息的独立模块。

第一介入医学设备452可以提供在接线或类似仪器的末尾处。第二介入医学设备456还可以或备选地提供在接线或类似仪器的末尾处。第一介入医学设备452可以是例如产生超声影像的血管内超声探头，但是出于该描述的目的，来自第一介入医学设备452上的第一无源超声传感器S1的传感器信号是相对于第一介入医学设备452的感兴趣信号。第二介入医学设备456还可以或备选地是例如产生超声影像的血管内超声探头，但是出于该描述的目的，来自第二介入医学设备456上的第二无源超声传感器S2的传感器信号是相对于第二介入医学设备456的感兴趣信号。

更特别地，在图4的实施例中，无源超声传感器S1和无源超声传感器S2可以分离地分别提供在第一介入医学设备452和第二介入医学设备456上。来自无源超声传感器S1和无源超声传感器S2的无源超声传感器信号与来自超声探头490的超声影像同步。飞行时间测量结果提供无源超声传感器S1和无源超声传感器S2距超声探头490的轴向/径向距离。波束激发序列的幅度测量结果和知识可以提供无源超声传感器S1和无源超声传感器S2的横向位置。由于相位可以对应于飞行时间，就相位可以提供更高的测量精度来说可以使用相位而不是飞行时间。

当多个PZT元件被提供用于无源超声传感器S1和/或无源超声传感器S2时，测量结果可以平均以提供第一介入医学设备452和/或第二介入医学设备456的总体位置。此外，由于在这种情况下PZT元件的相对位置布置可能是已知的，因此第一介入医学设备452和/或第二介入医学设备456的总体相对姿势、三维方向性以及甚至预测轨迹也可以根据相对测量结果来确定。

通过解释，第一介入医学设备452和第二介入医学设备456在医学流程期间各自内部放置到患者中。可以在由超声探头490生成的影像上看到第一介入医学设备452和第二介入医学设备456的位置。

在图4的实施例中，同步控制器可以实施在中心站460中，以从超声探头490提取定时信息并且将来自超声探头490的个体图像与第一介入医学设备452和第二介入医学设备456的位置进行同步。在这种情况下，中心站460可以功能上和/或物理上替换与图3的实施例中的同步提取控制器340集成的第一采集电子部件332和第二采集电子部件336。中心站460也可以功能上和/或物理上替换图5的实施例中的第一采集电子部件232和第二采集电子部件236。

图5是根据代表性实施例的在其上可以实施对多个介入医学设备的同步跟踪的方法的通用计算机系统的说明性实施例。

计算机系统500可以包括可以被执行以使计算机系统500执行本文所公开的基于方法或计算机的功能中的任何一个或多个的一组指令。计算机系统500可以操作为独立设备或可以例如使用网络501连接到其它计算机系统或外围设备。图5中的计算机系统500的任何或全部元件和特性可以表示以下各项的元件和特性：中心站460、第一介入医学设备452、第二介入医学设备456、第二介入医学设备456、第一介入医学设备452、或可以包括控制器并且执行本文所描述的过程的其他类似设备和系统。

在联网部署中，计算机系统500可以在服务器-客户端用户网络环境中以客户端的能力操作。计算机系统500还可以完全或部分被实施为各种设备或并入到各种设备中，诸如超声探头、控制器、同步提取控制器、超声系统、采集电子部件、中心站、控制站、无源超声传感器、固定计算机、个人计算机(PC)、或能够执行指定要由该机器采取的动作的一组指令(顺序的或以其他方式)的任何其他机器。计算机系统500可以并入为继而在包括额外设备的集成系统中的设备，或在其中。在实施例中，计算机系统500可以使用提供视频或数据通信的电子设备实施。此外，尽管图示了计算机系统500，但是术语“系统”还应当被采取为包括个体或联合执行一组或多组指令以执行一个或多个计算机功能的系统或子系统的任何集合。

如图5图示的，计算机系统500包括处理器510。用于计算机系统500的处理器510是有形的和非瞬态的。如本文所使用的，术语“非瞬态”不应被解释为状态的永恒特性，而是被解释为将在时段内持续的状态的特性。术语“非瞬态”明确地否定了稍纵即逝的特性，例如载波或信号的特性或在任何时间仅在任何地方瞬态存在的其他形式。本文描述的任何处理器是制品和/或机器部件。用于计算机系统500的处理器被配置为执行软件指令以执行如本文的各种实施例中描述的功能。用于计算机系统500的处理器可以是通用处理器，或者可以是专用集成电路(ASIC)的部分。用于计算机系统500的处理器还可以是微处理器、微计算机、处理器芯片、控制器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机或可编程逻辑器件。用于计算机系统500的处理器也可以是逻辑电路，包括诸如现场可编程门阵列(FPGA)的可编程门阵列(PGA)，或包括离散门和/或晶体管逻辑的另一类型的电路。用于计算机系统500的处理器可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者。此外，本文描述的任何处理器可包括多个处理器、并行处理器或两者。多个处理器可以包括在单个设备或多个设备中，或者耦合到单个设备或多个设备。

此外，计算机系统500包括主存储器520和静态存储器530，其可以经由总线508彼此通信。本文描述的存储器是可以存储数据和可执行指令的有形存储介质，并且在指令存储在其中的时间期间是非瞬态的。如本文所使用的，术语“非瞬态”不应被解释为状态的永恒特性，而是被解释为将在时段内持续的状态的特性。术语“非瞬态”明确地否定了稍纵即逝的特性，例如载波或信号的特性或在任何时间仅在任何地方瞬态存在的其他形式。本文描述的存储器是制品和/或机器部件。本文描述的存储器是计算机可读介质，可以由计算机从其读取数据和可执行指令。本文描述的存储器可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移除磁盘、磁带、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用磁盘(DVD)、软盘、蓝光光盘或本领域已知的任何其他形式的存储介质。存储器可以是易失性的或非易失性的、安全的和/或加密的、不安全的和/或未加密的。

如图所示，计算机系统500还可以包括视频显示单元550，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器或阴极射线管(CRT)。此外，计算机系统500可以包括输入设备560，诸如键盘/虚拟键盘或触敏输入屏幕或具有语音识别的语音输入，以及光标控制设备570，诸如鼠标或触敏输入屏幕或垫。计算机系统500还可以包括磁盘驱动器单元580、信号生成设备590、例如扬声器或遥控器，以及网络接口设备540。

在实施例中，如图5中所描绘的，磁盘驱动单元580可以包括计算机可读介质582，其中，可以嵌入一组或多组指令584，例如，软件。可以从计算机可读介质582读取多组指令584。此外，指令584在由处理器执行时可以用于执行如本文所描述的方法和过程中的一个或多个。在实施例中，指令584可以在由计算机系统800执行期间完全或至少部分驻留在主存储器520、静态存储器830和/或处理器510内。

在备选实施例中，可以构造专用硬件实施方式，诸如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列和其他硬件部件，以实施本文描述的方法中的一个或多个。本文描述的一个或多个实施例可以使用两个或更多个特定互连硬件模块或设备利用可以在模块之间和通过模块通信的相关控制和数据信号来实施功能。因此，本公开涵盖软件、固件和硬件实施方式。本申请中的任何内容不应被解释为仅仅利用软件而不利用诸如有形非瞬态处理器和/或存储器的硬件实施或可实施。

根据本公开的各种实施例，可以使用执行软件程序的硬件计算机系统来实施本文描述的方法。此外，在示范性非限制性实施例中，实施方式可以包括分布式处理、部件/对象分布式处理和并行处理。可以构造虚拟计算机系统处理以实施如本文描述的方法或功能中的一个或多个，并且本文描述的处理器可以用于支持虚拟处理环境。

本公开预期包括指令584或者响应于传播信号而接收并且执行指令584的计算机可读介质582；使得连接到网络501的设备可以通过网络501传递视频或者数据。此外，指令584可以经由网络接口设备540通过网络501发射或接收。

图6图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的方法。

在图6中，方法的特征通常水平地并且垂直地组织在组织布置中，其通过系统的不同元件反映潜在地同时或交叠性能。例如，在S601处，超声探头发射成像数据和定时信息。在S601处的发射基于由超声探头252先前发射的超声成像波束的反射。定时信息反映当波束从超声探头发射时的时间，导致对应于成像数据的图像。与S601处的发射同时或接近于与S601处的发射同时，在S602处，无源超声传感器S1发射传感器信息，并且在S603处，无源超声传感器S2发射传感器信息。在S602处由传感器S1发射的传感器信息基于由无源超声传感器S1对由超声探头发射的波束的接收，并且在S603处由传感器S2发射的传感器信息也基于由无源超声传感器S2对由超声探头发射的波束的接收。换句话说，S601处的发射基于超声探头252处的接收到的反射，而S602和S603处的发射基于由第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2对的波束的直接接收。

在S611处，从超声探头接收成像数据和定时信息。在图2的实施例中，成像数据和定时信息由同步提取控制器240接收，而在图3的实施例中，成像数据和定时信息由利用第二采集电子部件336实施的同步提取控制器340接收。在S621处，定时信息通过在S611中接收成像数据和定时信息的无论哪个元件提取。

在S631处，成像数据被转发到超声系统250，而定时信息被转换到总线239以用于由第一采集电子部件232和第二采集电子部件236检索。在S642处，第一采集电子部件232从总线239获得定时信息。在S643处，第二采集电子部件236从总线239获得定时信息。

在S652处，第一采集电子部件232将来自第一无源超声传感器S1的传感器信息和来自超声探头的定时信息同步。即，来自第一无源超声传感器S1的传感器信息与用于来自超声探头的特定图像的定时信息相关、匹配、利用其设置、标记、或与其以其他方式相关联。在S653处，第二采集电子部件236将来自第二无源超声传感器S2的传感器信息和来自超声探头的定时信息同步。即，来自第二无源超声传感器S2的传感器信息与用于来自超声探头的相同特定图像的定时信息相关、匹配、利用其设置、标记、或与其以其他方式相关联。在S652和S653处，来自超声探头的相同图像与来自第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2中的每个的传感器信息同步。

在S662处，来自第一无源超声传感器S1的同步传感器信息通过第一采集电子部件232转发到超声系统250。在S663处，来自第二无源超声传感器S2的同步传感器信息通过第二采集电子部件236转发到超声系统250。

在S674处，超声系统250使用成像数据连同叠加在其上或集成在其中的第一无源超声传感器S1的位置和第二无源超声传感器S2的位置一起生成并且显示超声图像。当位置被叠加时，这可以被采取为意指例如超声图像首先生成，并且然后第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2的位置替换超声图像的特定部分，诸如通过使用未以其他方式使用在超声图像中的不同颜色。当位置与超声图像集成时，这可以被采取为意指例如超声图像的特定部分被遮蔽以实质上更暗或更亮。此外，第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2的位置可以与个体介入医学设备的整体或部分相关，因此传感器位置可以被显示为介入医学设备的形状，诸如血管内超声探头的针尖端或末端。

图7图示了根据代表性实施例的用于对多个介入医学设备的同步跟踪的另一方法。

在图7中，类似于图6的实施例，方法的特征通常水平地并且垂直地组织在组织布置中，其通过系统的不同元件反映潜在同时或交叠性能。例如，在S701处，超声探头352发射成像数据和定时信息。在S701处的发射基于由超声探头352先前发射的超声成像波束的反射。定时信息反映当波束从超声探头352发射时的时间，导致对应于成像数据的图像。与S701处的发射同时或接近于与S701处的发射同时，在S702处，无源超声传感器S1发射传感器信息，并且在S703处，无源超声传感器S2发射传感器信息。在S702处由传感器S1发射的传感器信息基于由无源超声传感器S1对由超声探头发射的波束的接收，并且在S703处由传感器S2发射的传感器信息也基于由无源超声传感器S2对由超声探头发射的波束的接收。换句话说，S701处的发射基于超声探头352处的接收到的反射，而S702和S703处的发射基于由第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2对波束的直接接收。

在S722处，从超声探头S722接收定时信息，并且从第一无源超声传感器S1接收传感器信息。在S722处的传感器信息和定时信息的接收是通过第二采集电子部件336的，其实施图3中的同步提取控制器340。在S732处，定时信息从第二采集电子部件336传递到第一采集电子部件332，并且在S733处第一采集电子部件332接收定时信息。在第一采集电子部件332在S733处接收来自第二采集电子部件336的定时信息之前，在S723处第一采集电子部件接收来自第二无源超声传感器S2的传感器信息。

在S752处，第一采集电子部件332将来自第一无源超声传感器S1的传感器信息和来自超声探头的定时信息同步。即，来自第一无源超声传感器S1的传感器信息与用于来自超声探头的特定图像的定时信息相关、匹配、利用其设置、标记、或与其以其他方式相关联。在S753处，第二采集电子部件336将来自第二无源超声传感器S2的传感器信息和来自超声探头的定时信息同步。即，来自第二无源超声传感器S2的传感器信息与用于来自超声探头的相同特定图像的定时信息相关、匹配、利用其设置、标记、或与其以其他方式相关联。在S752和S753处，来自超声探头的相同图像与来自第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2中的每个的传感器信息同步。

在S762处，来自第一无源超声传感器S1的同步传感器信息通过第一采集电子部件332转发到超声系统350。在S763处，来自第二无源超声传感器S2的同步传感器信息通过第二采集电子部件336转发到超声系统350。

在S774处，超声系统350使用成像数据连同叠加在其上或集成在其中的第一无源超声传感器S1的位置和第二无源超声传感器S2的位置一起生成并且显示超声图像。当位置被叠加时，这可以被采取为意指例如超声图像首先生成，并且然后第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器的位置替换超声图像的特定部分，诸如通过使用未以其他方式使用在超声图像中的不同颜色。当位置与超声图像集成时，这可以被采取为意指例如超声图像的特定部分被遮蔽以实质上更暗或更亮。此外，第一无源超声传感器S1和第二无源超声传感器S2的位置可以与个体介入医学设备的整体或部分相关，因此传感器位置可以被显示为介入医学设备的形状，诸如血管内超声探头的针尖端或末端。

因此，多个介入医学设备的同步跟踪使得多个设备能够在相同超声场中独立地跟踪，使得其可以作为结果显示在2D或3D超声图像中。实时超声成像中的准确的设备定位和导航可以使用在各种流程中。例如，在处置心房纤颤的消融流程中，消融导管和使用心脏内超声心动图(ICE)导管(或经食道超声心动图(TEE)探头)的lasso导管的同时跟踪(即，在单幅超声图像的视场中)可以是有益的。类似地，在其中PNB针尖端和导管尖端两者需要由血管外超声跟踪的连续周围神经阻滞(PNB)流程中，同时跟踪(例如，在单幅超声图像的视场中)可以是有益的。另一范例用途可以在组织消融流程中；其中，消融设备可以具有全部要求超声成像中的可见性的3个独立针尖端。作为本文所描述的同步跟踪的又一用途，介入心脏病专家可以被提供有将可植入设备(例如在经导管主动脉瓣置换(TAVR)流程中)放在正确位置上的能力。递送设备(例如，导丝/导管组合)和可植入设备两者可以跟踪以评估正确位置。最后，有源可植入设备(诸如可植入心律转变器除颤器(ICD)或可植入压力传感器)可以要求仔细指导以便放置在正确的位置处，并且其常常需要从身体移除或者被替换。能够定位可植入物并且引导设备以移除到正确位置的可植入物可以提供优于当前实践的重大改进。

尽管已经参考若干示范性实施例描述了多个介入医学设备的同步跟踪，但是应当理解，已经使用的词语是描述和说明的词语而不是限制的词语。如当前说明和如修改的，可以在权利要求书的范围内做出改变，而不脱离其各方面中的多个介入医学设备的同步跟踪的范围和精神。尽管已经参考特定模块、材料和实施例描述了多个介入医学设备的同步跟踪，但是多个介入医学设备的同步跟踪不旨在限于所公开的细节；相反多个介入医学设备的同步跟踪扩展到诸如在权利要求书的范围内的所有功能等效的结构、方法和用途。

本文描述的实施例的图示旨在提供对各种实施例的结构的总体理解。这些图示并非旨在用作本文描述的公开的所有元件和特征的完整描述。在查看本公开后，许多其他实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。其他实施例可以利用并从本公开中导出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑替换和改变。另外，图示仅仅是代表性的，并且可以不按比例绘制。图示内的某些比例可能被夸大，而其他比例可能被最小化。因此，本公开和附图应被视为说明性的而非限制性的。

本文仅仅出于方便通过术语“发明”个体地和/或共同地在本文中提及本公开的一个或多个实施例，而不旨在将本申请的范围自愿地限制于任何特定发明或发明构思。此外，尽管本文已图示和描述了特定实施例，但应意识到，经设计以实现相同或相似目的的任何后续布置可替代所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有后续修改或变化。在查看本说明书之后，上述实施例以及本文未具体描述的其他实施例的组合对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

例如，代替于有线连接，在适当的情况下传感器位置数据可以无线地发送到超声系统350或超声系统250。类似地，来自超声探头352的信号可以贯穿数据路径或在数据路径的有限部分中无线地发送到超声系统350或超声系统250。

本公开的摘要被提供为符合37C.F.R.§1.72(b)并且被提交有以下理解，即其不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前面的具体实施方式中，各种特征可以组合在一起或在单个实施例中描述，以简单化本公开的目的。本公开内容不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。而是，如以下权利要求所反映的，创造性主题可以涉及少于任何所公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求被并入具体实施方式中，每个权利要求自身作为定义单独要求保护的主题。

所公开的实施例的先前描述被提供为使本领域的技术人员能够实践本公开中所描述的概念。这样一来，以上公开的主题要被认为是说明性的而非限制性的，并且权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神和范围内的所有这样的修改、增强和其他实施例。因此，在法律允许的最大范围内，本公开的范围要由权利要求及其等价方案的最宽泛的可允许解释来确定，并且不应受前述详细描述的约束或限制。