CN111465351A - 具有先进的活检部位标记物的超声定位系统 - Google Patents

Abstract

所公开的活检标记物适应于在手术规程期间用作定位标记物。适应包括在手术期间结合超声下可检测的材料，以及在手术期间与图像引导件共同配准或其它实时成像技术的特征。当用作定位标记物时，这种活检标记物提高患者舒适度并减少手术协调和手术时间的挑战。附加公开的活检标记物适于用作监视和/或检测装置。植入的标记物的定位可以通过超声技术来完成。分析超声图像数据以识别植入的标记物。可以确定并显示到标记物或病变的距离。所确定的距离可以是超声探头与标记物或病变之间的距离、标记物或病变与切口器械之间的距离，和/或超声探头与切口器械之间的距离。

Description

具有先进的活检部位标记物的超声定位系统

相关申请

本申请作为PCT国际专利申请于2018年12月11日提交，并要求标题为“MarkerLocalization Using Ultrasound”并于2017年12月11日提交的美国临时专利申请No.62/597,379；标题为“Ultrasound Localization System”并于2018年4月20日提交的美国临时申请No.62/660,743；以及标题为“Advanced Biopsy Markers”并于2018年4月6日提交的美国临时申请No.62/654,071的优先权。这些申请中的每一个均通过引用整体并入本文。

背景技术

在乳腺癌的诊断中，可以在涉及视觉检查、触诊、超声成像、X射线、磁共振成像(MRI)或其它检测手段的初步检查期间发现可疑肿块。此后，可以执行活检规程以确定可疑肿块是恶性还是良性。为了使手术的侵入最小化，活检规程可以涉及将小的活检针插入乳房以从肿块周围的位置和肿块中心提取一个或多个样品(例如，五个样品)。在一种活检规程中，通常用一只手超声换能器被放置在乳房上，并用于为进行活检的医学专业人员提供视觉指导。医学专业人员的另一个只手中握住的活检针插入病变部位。

无论采用哪种成像方式或用于进行活检规程的器械，都可能需要进行活检部位的后续检查，无论是在随访筛查检查中还是在癌性病变的治疗中。为了标记病变的位置以进行后续检查或治疗，可以在活检规程期间通过手术插入“活检部位标记物”。

活检部位标记物以其最简单的形式用作将来识别病变位置以进行治疗或进一步检查的界标，并且是乳房活检的护理标准。但是，由于材料技术选择、制造和部署方面的进展有限，再加上在不同成像方式下识别标记物所需的高技能，传统的活检部位标记物存在许多缺陷，包括在超声或其它可视化模式下的检测不佳、无法与手术成像模式(例如，室内图像引导系统、磁共振成像(MRI)等)共同配准、缺乏持续的病灶监视功能以及缺乏活检部位标记物和患者的解剖特征之间的差异化。

如果活检部位癌变，那么治疗方法可以包括乳腺切除术、肿块切除术、放射疗法或化学疗法规程，这要求外科医生或放射线医师将手术或放射治疗引导至病变的精确位置。手术切除是黄金标准，超过50％的癌症患者需要进行手术。成功的技术很少，这些技术主要在腔体外进行，以确定肿瘤的边际(主要发生在腔体外)，其包括包围肿瘤的正常组织的边缘。理想的是在切除期间，外科医生要有“清晰的”边际，即，被健康组织包围的完整肿瘤。即使这样，在切除后，外科医生也会对切除的肿瘤进行染色，然后将其送去冷冻切片，由病理学家进行评估，以了解边际是否实际上清楚或者是否应沿着特定方向切除更多的组织。在一些方面，这种切除可以在活检过程之后的几天或几周发生，到那时，活检可能已经去除或改变了组织的原始特征，或者可能由于病变的生长或进展而改变了原始特征。

为了标记要切除的病变部位，在切除之前要执行附加的定位规程。关于定位，患者必须在手术之前进行附加的规程，以在活检部位插入乳房病变定位线(wire)。然后，外科医生使用定位线将切割器械推进到病变部位，以去除病变。一般而言，需要放射外科医师在手术之前在成像模式(例如，X射线)下部署线。但是，在规程之前，定位线不仅不舒服，而且还会随着不锈钢线从患者身上突出而逐出(dislodge)或移动。此外，使用线会给医疗机构带来严重的后勤问题。例如，放射科医生必须在外科医生有空进行手术之前的某个时间是可用的。这样的调度要求常常难以实现，并且放射线医生和外科医生也可以位于医学园区的不同建筑物中。除上述缺陷外，传统的活检部位标记物装备不足，无法在外科规程或其它治疗之前、之中或之后监视病变的进展或消退。

无线定位系统(诸如射频引导定位、电磁反射器、磁示踪剂和放射性种子)是已知的，但是存在许多缺点。虽然所有这些都可以减轻患者的不适，但是其缺点是在外科工作流程中具有附加步骤。

如果乳腺放射科医生认为有可能在诊断性乳腺影像学检查中的发现是癌症，那么将建议进行影像引导的乳腺活检。活检完成时的当前护理标准建议将活检标记物放置在活检部位中。活检标记物的类型不同，但有些是用超声能见度更高的材料制成的。标记物具有多种用途。首先，标记物用于标记在乳房中采样组织的位置。如果在活检之后通过成像不再能看到原来感兴趣的原始区域，那么该标记物可作为指导以了解患病组织的被采样位置。其次，如果建议进行手术，那么可以将标记用作放射科医生的目标，以将定位线放置到标记的位置。第三，然后可以对包括在手术期间去除的标记物(和线)的癌变肿块成像，以确保正确地显示出该肿块已从乳房中准确去除。

关于这些和其它一般考虑，已经做出了本文公开的方面。而且，虽然可以讨论相对具体的问题，但是应当理解的是，示例不应当限于解决在背景技术或本公开中其它地方识别出的具体问题。

发明内容

本公开的示例描述了用于通过超声技术以及其它模态的附加组合来定位植入的标记物的系统和方法。

在各方面，提供了第一活检标记物。活检标记物包括中心球和在近端连接到中心球的多个径向辐条，其中多个径向辐条中的每个在远端球处终止。多个径向辐条中的至少一个可选择性地以缩合构造和膨胀构造定位。当处于缩合构造时，多个径向辐条中的至少一个被折叠成与中心球的表面横向对准；并且当处于膨胀构造时，多个径向辐条中的至少一个从中心球的表面径向突出。活检标记物被构造为以缩合构造插入活检部位，并且被构造为在插入活检部位时从缩合构造展开成膨胀构造。在一些情况下，活检标记物被配置为至少部分地基于制造活检标记物的材料的形状记忆特性而展开成膨胀构造。材料可以是能够反射超声波的合金，诸如镍钛诺。此外，可以配置活检标记物以使用超声成像进行定位。在一些情况下，活检标记物的至少一个远端球包括造影剂，该造影剂被配置为当受到超声波的冲击时被释放到活检部位。

在其它方面，提供了第二活检标记物。活检标记物包括由第一材料形成的中心芯和由第二材料形成并包围中心芯的至少第一层。在一些情况下，第二材料可以被配置为被超声波激活；而在其它情况下，第二材料可以包括化学治疗药物，该化学治疗药物可以被配置为在受到超声波冲击时变得可溶。可替代地，第二材料可以包括癌症结合剂，该癌症结合剂被配置为当第二材料受到超声波的冲击时被释放。仍然可替代地，第二材料可以包括稀土磁性金属，该稀土磁性金属被配置为通过超声波、摄入剂或外部遥控器激活。当第二材料被激活时，活检标记物可以被配置为更改形状。在其它情况下，第二材料可以被配置为通过生物环境中的一个或多个改变(诸如pH的改变、温度的改变或电解质浓度的改变)来激活。响应于生物环境中的一个或多个改变，第二材料可以被配置为表现出增加的荧光、增加的溶解度、增加的回声度、造影剂的释放或化学治疗药物的释放。当中心芯是球形时，第二材料可以形成包围中心芯的同心层。此外，由第三材料形成的第二层可以包围第一层。第三材料可以不同于第二材料。在一些方面，活检标记物可以被配置用于在超声成像下定位。

此外，提供了第三活检标记物。活检标记物包括被配置为对包围纤维聚合物的生物环境的一个或多个条件具有反应性的纤维聚合物。生物环境的一个或多个条件可以包括以下一种或多种：温度、pH、电解质浓度和血流。纤维聚合物可以被配置为通过以下之一对生物环境条件起反应：发射热量、发射可见光、发射荧光、增加回声度、振动、缩短、延长、折叠和增厚。在示例中，当纤维聚合物通过发射热量反应时，活检标记物的热图成像可以生成热图，该热图可以指示病变的边际。在各方面中，活检标记物被配置为在活检规程期间被注射到患者的病变附近。

在附加方面，提供了一种从活检标记物确定与病变相关的信息的方法。该方法包括在活检规程期间植入活检标记物并激活活检标记物，其中激活活检标记物可以包括将药剂递送到活检标记物、通过超声波冲击活检标记物或使用外部设备激活活检标记物。可以响应于生物环境的改变而激活活检标记物，其中生物环境的改变可以包括pH的改变、温度的改变、血流的改变或电解质浓度的改变。在各方面，生物环境的改变可以指示病变的改变。该方法还包括从活检标记物接收数据并分析接收到的数据，其中分析接收到的数据可以包括确定活检标记物的位置和/或朝向。在一些情况下，可以在活检规程之后的手术规程期间执行活检标记物的位置和/或朝向的确定。基于所分析的数据，该方法包括确定与病变相关的信息，其中确定与病变相关的信息可以包括确定病变是在进展还是消退或确定病变的边际。

在一方面，该技术涉及一种利用超声技术定位植入的标记物的方法。该方法包括从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列；由超声换能器检测反射的超声波，其中反射的超声波包括从被植入患者体内靠近病变的标记物反射之后的超声波的阵列的至少一部分；以及从反射的超声波生成图像数据。该方法还包括由处理器分析生成的图像数据以识别患者体内的标记物；至少部分地基于标记物的识别，由处理器确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及在与处理器可操作地连接的显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

在示例中，该方法包括基于反射的超声波在显示器上显示包括标记物的超声图像。在另一个示例中，与超声图像并发地显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。在又一个示例中，通过以下至少一项在视觉上将标记物与超声图像的其余部分区分开：突出显示、勾勒轮廓、显示的指示符或颜色效果。在又一个示例中，所确定的到标记物或病变中至少一个的距离是以下之一：从超声探头的一部分到标记物或病变中至少一个的距离、从手术刀的一部分到标记物或病变中至少一个的距离，或者从切口器械的一部分到标记物或病变中至少一个的距离。在又一个示例中，切口器械是烧灼工具、手术刀或内部探头之一。

在另一个示例中，该方法包括从标记物定位收发器接收信号，其中标记物定位收发器附接到标记物；由处理器处理从标记物定位收发器接收的信号，以确定标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个；并且其中确定到标记物或病变中至少一个的距离还基于标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个。在又一个示例中，该方法包括从探头定位收发器接收信号，其中探头定位收发器附接到超声探头；由处理器处理从探头定位收发器接收的信号，以确定超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个；并且其中确定到标记物或病变中至少一个的距离还基于超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少之一。在又一个示例中，该方法包括从器械定位收发器接收信号，其中器械定位收发器附接到切口器械；由处理器处理从器械定位收发器接收的信号，以确定切口器械的位置或切口器械的朝向中的至少一个；并且其中确定到标记物或病变中至少一个的距离还基于超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个。

在另一个示例中，所确定的距离包括方向分量。在又一个示例中，由处理器分析生成的图像数据以识别患者体内的标记物还包括使用模式识别技术来分析生成的图像数据以基于标记物的横截面来识别标记物。在又一个示例中，由处理器分析生成的图像数据以识别标记物还包括基于标记物的横截面来识别标记物的朝向。在又一个示例中，确定到患者体内标记物的距离还基于识别出的标记物的朝向。

在另一方面，该技术涉及一种利用超声技术定位植入的标记物的方法。该方法包括从处于第一位置的超声探头的超声换能器发射超声波的第一阵列；由超声换能器检测第一反射的超声波，其中第一反射的超声波包括从植入患者体内的标记物反射之后的超声波的第一阵列的至少一部分；从第一反射的超声波生成第一图像数据。该方法还包括由处理器分析生成的第一图像数据以识别患者内部的标记物。该方法还包括从处于第二位置的超声探头的超声换能器发射超声波的第二阵列；由超声换能器检测第二反射的超声波，其中第二反射的超声波包括从患者体内反射之后的超声波的第二阵列的至少一部分；从第一反射的超声波生成第二图像数据；以及由处理器分析生成的第二图像数据，以确定生成的第二图像数据中不存在标记物。该方法还包括生成导航指示物，其中该导航指示物指示标记物相对于超声探头的第二位置的方向；以及将导航指示物与从第二图像数据生成的超声图像并发地显示在显示器上。

在示例中，该方法包括从第一图像数据生成第一图像；以及在可操作地连接到处理器的显示器上显示第一图像。在另一个示例中，该方法包括至少部分地基于所生成的第一图像数据中的标记物的识别来确定到患者体内标记物的距离；以及在显示器上与第一图像的显示并发地显示所确定的到标记物的距离。在又一个示例中，所确定的到标记物的距离是以下之一：从超声探头的一部分到标记物的距离、从手术刀的一部分到标记物的距离或者从烧灼工具的一部分到标记物的距离。在又一个示例中，导航指示物是指向标记物的相对于超声探头的第二位置的方向的箭头。在又一个示例中，该方法包括从标记物定位收发器接收信号，其中标记物定位收发器附接到标记物；由处理器处理从标记物定位收发器接收的信号，以确定标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个；并且其中生成导航指示物还基于标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个。在另一个示例中，该方法包括从探头定位收发器接收信号，其中探头定位收发器附接到超声探头；由处理器处理从探头定位收发器接收的信号，以确定超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个；并且其中生成导航指示物还基于超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个。

在另一方面，该技术涉及用于超声定位的系统。该系统包括植入的标记物，其中该植入的标记物被植入患者体内；超声探头，其包括超声换能器，该超声换能器被配置为发射超声波的阵列并检测反射的超声波，其中反射的超声波包括在患者体内被反射之后的超声波的阵列的至少一部分；显示器；至少一个处理器，其可操作地连接到显示器和超声探头；以及存储器，其可操作地连接到至少一个处理器，存储在由至少一个处理器执行时执行操作的集合的指令。该操作的集合包括从反射的超声波生成图像数据；由处理器分析生成的图像数据，以识别患者体内的标记物；基于标记物的识别和反射的超声波，确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及在显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

在示例中，系统还包括附接到标记物的标记物定位收发器，其中标记物定位收发器传输指示标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个的数据。在另一个示例中，系统还包括附接到超声探头的探头定位收发器，其中探头定位收发器传输指示探头的位置或探头的朝向中的至少一个的数据。在又一个示例中，系统包括切口器械，其中切口器械包括器械定位收发器，其中器械定位收发器传输指示切口器械的位置或切口器械的朝向中的至少一个的数据。在又一个示例中，切口器械是烧灼工具、手术刀或内部探头之一。在又一个示例中，器械定位收发器附接到切口器械的尖端。

在另一个示例中，标记物定位收发器、探头定位收发器或器械定位收发器中的至少一个是射频识别(RFID)设备。在又一个示例中，系统还包括感应电源，其中标记物定位收发器、探头定位收发器或器械定位收发器中的至少一个由感应电源供电。

在另一方面，该技术涉及一种用于超声定位和导航的方法。该方法包括从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列；由超声换能器检测反射的超声波，其中反射的超声波包括从具有靠近病变的植入标记物的患者的体内反射之后的超声波的阵列的至少一部分；从反射的超声波生成图像数据；由处理器对生成的图像数据进行分析，以确定图像数据中是否存在标记物。该方法还包括基于确定在图像数据中是否存在标记物而执行以下至少一项：如果标记物存在于图像数据中，那么由处理器确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及在与处理器可操作地连接的显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离；以及如果图像数据中没有标记物，那么确定标记物的位置；生成导航指示物，其中导航指示物指示标记物相对于超声探头的当前位置的位置；以及与超声图像并发地在显示器上显示导航指示物。

在另一方面，该技术涉及一种利用超声技术定位植入的标记物的方法。该方法包括从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列；由超声换能器检测反射的超声波，其中反射的超声波包括被植入患者体内的靠近病变的标记物反射之后的超声波的阵列的至少一部分；从反射的超声波生成图像数据；从生成的图像数据显示超声图像；接收用户输入以识别超声图像中的标记物；至少部分地基于标记物的识别，由处理器确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及在与处理器可操作地连接的显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

在示例中，该方法还包括在超声图像中识别切口器械。在又一个示例中，在超声图像中识别切口器械是基于识别切口器械的用户输入。在又一个示例中，该方法还包括接收识别切口器械的类型的输入。在又一个示例中，在超声图像中识别切口器械是基于切口器械的类型。在又一个示例中，该方法还包括接收关于标记物的类型的输入。在另一个示例中，所确定的距离是切口器械与标记物之间的距离。在又一个示例中，确定距离是基于在超声图像上绘制切口器械与标记物之间的线的用户输入。

在另一方面，该技术涉及用于确认样品的边际的方法。该方法包括用超声探头从第一朝向对样品成像，其中样品包括病变；确定病变在第一朝向中的位置；基于病变的位置，确定在第一朝向中病变与样品的边缘之间的边际小于预定边际；基于边际小于预定边际，生成警报。在示例中，确定病变的位置包括确定从超声探头到病变的距离。在另一个示例中，确定在第一朝向中病变与样品的边缘之间的边际包括将病变的位置与在第一朝向中的病变的预测位置进行比较。在又一个示例中，确定在第一朝向中病变与样品的边缘之间的边际包括确定从超声探头到病变的距离与从病变到病变所在的表面的距离之间的差。在又一个示例中，该方法还包括旋转样品和超声探头中的至少一个；用超声探头从第二朝向对样品成像；确定在第二朝向中病变的位置；基于病变的位置，确定在第二朝向中病变与样品的边缘之间的边际小于预定边际；基于边际小于预定边际，生成另一个警报。

提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。示例的附加方面、特征和/或优点将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从描述中变得清晰，或者可以通过本公开的实践而获知。

附图说明

参考以下附图描述非限制性和非穷举性示例。

图1A描绘了超声定位系统的示例。

图1B描绘了与患者一起使用的超声定位系统的示例。

图1C描绘了包括植入的标记物的超声图像的示例。

图1D描绘了不包括植入的标记物的超声图像的示例。

图1E描绘了用于结合到超声定位系统中的合适操作环境的示例。

图2A-2D描绘了示例活检部位标记物，其被构造为处于缩合和膨胀的三维径向辐条形状。

图3描绘了被构造为多层球形的示例活检部位标记物。

图4A-4C描绘了被构造为可膨胀的球形格子结构的示例活检部位标记物。

图5描绘了被构造为纤维聚合物的示例活检部位标记物。

图6描绘了用于确定与来自植入的标记物的病变相关的信息的示例方法。

图7A描绘了用于定位病变或植入的标记物的示例方法。

图7B描绘了超声成像的示例，其包括计算从切口器械到标记物的距离的方法。

图8A描绘了用于对植入的标记物进行定位和导航的另一个示例方法。

图8B描绘了用于对植入的标记物进行定位和导航的另一个示例方法。

图9描绘了用于定位和检测植入的标记物和切口工具的示例方法。

图10A描绘了用于对样品成像的示例系统。

图10B描绘了样品旋转了的图10A的超声系统。

图10C描绘了超声探头旋转了的图10A的超声系统。

图11描绘了用于确认样品的边际的方法。

图12A-12F描绘了植入的标记物的示例。

具体实施方式

如上面所讨论的，关于定位，患者一般必须经历附加的规程以在活检部位处插入乳房病变定位线。如上面详述的，定位线不仅使患者不舒服，而且对医疗机构造成严重的后勤问题。

如本文所述，活检标记物可以适于在手术规程期间用作定位标记物。先前的活检部位标记物在手术规程中用作不良的定位标记物，因为它们在放置之后数周或数月不容易区分，并且在手术规程或其它治疗之前、之中或之后装备不足以监视病变的进展或消退。活检部位标记物对定位的适应可以包括在手术期间结合超声下可检测到的各种材料，以及在手术期间与图像引导共同配准或其它实时成像技术的特征。以这种方式，在手术规程之前数天或数周以最少的干预插入的活检标记物的使用，改善了患者的舒适度并减少了手术协调和手术中患者时间的挑战。标记物的精确定位(例如，放置在病变的1厘米之内)可以增加切除肿瘤后留下的健康组织，而如果标记物距正确的病变移位仅几毫米或几厘米，那么会使得过多的组织去除，从而导致附加的手术以完全去除或优化美容效果。

附加地或可替代地，活检标记物可以适于用作监视和/或检测装置。例如，活检标记物可以配备有用于发送和接收数据的射频识别(RFID)芯片、用于检测实时标记物定位的全局定位(GPS)功能、在手术室成像场内进行共同配准的特征、pH仪表或具有pH反应性的材料、其中包含的磁性种子或放射性材料、移动检测功能(例如，经由多普勒仪)、振动检测功能(例如，经由超声弹性成像)、热检测功能或热反应性材料、电解质监视功能、肿瘤识别功能(例如，经由抗原键合、分泌检测、血流或血压监视等)等。针对这些和其它活检标记物的改进是本发明所针对的。

此外，通过使用不锈钢丝来定位病变的现有解决方案具有从患者不适到医疗设施后勤的若干缺点。作为示例，在手术当天使用不锈钢丝需要大量附加的医疗设施利用。例如，在手术当天，必须首先在放射学中准备好患者和任何成像方式。然后，放射科医生必须有空将线在成像模态下插入。在线插入后，可能需要进一步成像和固定，以允许患者转移到手术室。在将患者转移到手术室之后，外科医生仍然无法查看病变的实时图像。代替地，要求外科医生仅依靠线作为到病变的引导。即使在实现非线解决方案的地方(诸如使用放射性种子)，一般仍需要放射科医生来插入种子。此外，放射性种子还将辐射引入患者体内。类似地，其它非线解决方案(诸如射频导引的、电磁反射器和磁示踪剂)也要求放射科医生花费时间在手术前放置非线技术。

通过允许在手术前数天将标记物植入病变部位，以及在手术期间提供标记物的实时可视化和定位，本技术的示例在需要线的现有技术上进行了改进。例如，可以在活检时而不是在手术的时间附近放置标记物。另外，在手术前规程中可能不再需要放射线医师来放置有线或无线定位设备。在手术时，外科医生还能够通过使用超声获得标记物的可视化。例如，超声成像系统可以检测和识别患者体内的标记物。一旦识别出标记物，就可以自动确定到标记物的距离和/或方向，并将其与超声图像一起显示给外科医生。到标记物的距离和方向可以指示从超声探头到标记物的距离或从标记物到切口器械(诸如烧灼工具、手术刀或内部探头)的距离。此外，在已知标记物的几何形状和病变的几何形状的情况下，也可以生成到病变边缘的距离。因而，外科医生能够更准确地执行手术切口以到达由标记物标记的病变。

图1A描绘了超声定位系统100的示例。超声定位系统100包括超声探头102，超声探头102包括超声换能器104。超声换能器104被配置为发射超声波106的阵列。超声换能器104将电信号转换成超声波106。超声换能器104还可以被配置为检测超声波，诸如已经从患者的体内反射的超声波。在一些示例中，超声换能器104可以结合电容性换能器和/或压电换能器以及其它合适的换能技术。

超声换能器104也可操作地连接(例如，有线或无线)到显示器110。显示器110可以是计算系统的一部分，计算系统包括被配置为产生和分析超声图像的处理器和存储器。下面参考图1E提供合适的计算系统的进一步讨论。显示器110被配置为基于患者的超声成像显示超声图像。在超声定位系统100中执行的超声成像主要是B模式成像，其产生患者体内的一部分的横截面的二维超声图像。所得图像中像素的亮度一般与反射的超声波的振幅或强度对应。也可以使用其它超声成像模式。

超声探头102还可以包括探头定位收发器108。探头定位收发器108是发射提供用于超声探头102的定位信息的信号的收发器。探头定位收发器108可以包括用于发送和接收信息的射频识别(RFID)芯片或设备。例如，可以处理由探头定位收发器108发射的信号以确定超声探头102的朝向或位置。超声探头102的朝向和位置可以在三维分量中确定或提供，诸如笛卡尔坐标或球坐标。超声探头102的朝向和位置也可以相对于其它项(诸如切口器械、标记物、磁方向、重力的法线等)来确定或提供。关于超声探头102的朝向和位置，可以生成附加信息并将其提供给外科医生，以帮助将外科医生引导至患者体内的病变，如下文进一步所述。虽然本文使用术语收发器，但是该术语旨在覆盖发送器、接收器和收发器，以及它们的任意组合。

图1B描绘了与患者112一起使用的超声定位系统100的示例。在各方面，可以在手术规程期间利用超声定位系统100。在其它方面，可以在检查或诊断规程期间利用超声定位系统100。超声探头102与患者112的一部分接触，诸如患者112的乳房。在图1B中所描绘的位置，超声探头102被用于对患者112的包含不规则形状的病变114的一部分成像。已经在病变114处或其附近植入了标记物116。在各方面，在本文讨论的手术规程之前，可以在活检规程期间或与之结合地将标记物116植入病变处。标记物116允许通过使用超声定位系统100来定位病变114。为了对患者112的包含标记物116的部分成像，超声换能器104将超声波106的阵列发射到患者112的体内。当标记物116在视场中时，超声波106的一部分从患者112的内部组成部分以及标记物116反射，并且作为反射的超声波120返回到超声探头102。反射的超声波120可以由超声换能器104检测。例如，超声换能器104接收反射的超声波120，并将超声波120转换成可以被处理和分析以在显示器110上生成超声图像数据的电信号。可以根据从超声探头102发射的超声波106的脉冲与由超声探头102检测到的反射的超声波120之间的时间来确定标记物116或其它对象在成像平面中的深度。例如，声速是众所周知的，并且基于软组织的声速的影响也是可确定的。因而，基于超声波106的飞行时间(更具体而言，飞行时间的一半)，可以确定超声图像内的对象的深度。也可以实现用于确定对象深度的其它校正或方法，诸如补偿穿过组织的波的折射和变化速度。本领域技术人员将理解医学超声成像技术中深度测量的更多细节。

此外，可以利用超声技术的多种频率或模式。例如，可以实现定位频率以及成像频率和捕获频率的实时且并发的传输和接收多路复用。可以为病变或标记物目标确定实现定位频率，并且为超声检查实现成像频率。这些能力的利用提供了共同配准或融合来自超声技术的多个数据集的信息，以允许在显示器110上实时可视化标记物116和医学图像。成像频率和捕获序列可以包括B模式成像(有或没有复合)、多普勒模式(例如彩色、双工)、谐波模式、剪切波和其它弹性成像模式以及对比增强的超声，以及其它成像模式和技术。

如上面所详述的，可以在手术规程之前将标记物116植入在病变114处或其附近。例如，当在患者112体内检测到病变时，可以已经通过活检获取了样本，然后进行了测试以确定病变是恶性还是良性的。此后，如果确定病变为恶性，那么可以已经开具治疗和/或进一步检查的处方。这种治疗，包括手术切除、放射治疗或其它靶向治疗，可以在活检规程之后的几天或几周发生，到那时组织的原始特征可能已经改变。因而，可以在活检规程期间插入标记物116，以用于将来识别病变114的位置。以这种方式，不是在手术时需要协调和定位线的放置，而是可以使用先前插入的标记物器116来定位病变。因此，简化了手术当天的后勤和安排，并减少了患者的整体手术时间。由于可以将标记物116专门设计用于使用超声或其它成像技术进行检测，以在手术规程期间提供实时成像和病变位置数据，因此可以实现进一步的益处。

在所描绘的示例中，标记物116为立方体形状。通过利用呈立方体形状的标记物116，可以在超声图像中更容易地检测到标记物116，因为在人体内自然不应当出现立方体形状的物品。出于类似的原因，不预期出现在人体内的其它形状也可以用于标记物116。例如，具有与立方体或细长的矩形棱柱相似的对称性的形状也允许基于出现在相应超声图像中的标记物116的横截面来确定标记物116的朝向，如下面将进一步详细讨论的。此外，径向对称的形状、多层球形形状或球形格子结构(它们都不会自然地出现在人体中)可以用于将标记物116与周围的解剖结构和/或组织区分开。例如，标记物116可以具有边际清晰的形状(与螺旋状相反)、具有均匀的回声度、本质上是高回声的、没有后部声波阴影，并且在外观上更宽而不是更高。

标记物116也可以包括标记物定位收发器118。标记物定位收发器118是发射提供用于标记物116的定位信息的信号的收发器。标记物定位收发器118可以包括用于发送和接收信息的射频识别(RFID)芯片或设备。例如，由标记物定位收发器118发出的信号可以被处理以确定标记物116的朝向或位置。标记物定位收发器118的朝向和位置可以在三维分量中确定或提供，诸如笛卡尔坐标或球坐标。标记物116的朝向和位置也可以相对于其它项(诸如切口器械126、超声探头102、磁方向、重力的法线等)来确定或提供。如下面进一步所述，关于标记物116的朝向和位置，可以生成附加的信息并将其提供给外科医生，以帮助将外科医生引导到患者体内的病变。

在其它方面，标记物116可以包括附加或替代功能。例如，标记物116可以包括一个或多个传感器或其它检测器，用于监视肿瘤的进展或消退。例如，此类传感器可以包括pH传感器、血流(或血压)传感器、电解质传感器(例如，用于检测钙离子、Ca2+的摄取)、热传感器、多普勒设备等。与标记物116相关联或结合到标记物116中的传感器可以经由标记物定位收发器118或另一个收发器(未示出)与一个或多个设备传送传感器数据。用于接收传感器数据的设备可以与定位系统100通信或者可以与独立的监视系统通信。在一些情况下，监视系统可以在手术规程期间、在外科治疗之间连续或半连续地或其任意组合评估传感器数据。评估传感器数据可以使监视系统能够检测肿瘤的改变。例如，血流或热成像占用面积的增加可以指示肿瘤区域中的细胞代谢或血管化正在增加，这可以指示病变的进展。相反，血流或热成像占用面积的减少可以指示细胞代谢或血管生成的减少以及病变的对应消退。附加地或可替代地，指示在肿瘤部位处或其附近的pH降低或钙离子(Ca2+)摄取增加的传感器数据可以指示肿瘤进展。如应当认识到的，肿瘤部位处或其附近的pH值的增加和/或钙离子摄取的减少可以指示肿瘤消退。

在还有其它方面，标记物116可以包括可植入芯片，该可植入芯片包括用于监视病变尺寸和病理的硬件和/或软件。例如，可植入芯片标记物可以配置有利用一个或多个相关联的传感器来监视上述一个或多个状况的硬件和软件。附加地或可替代地，可植入芯片标记物可提供处方药的原位递送或可以将靶向辐射递送至病变。在一些情况下，可植入芯片标记物可以通过超声波或外部遥控器被激活。可植入的芯片标记物还可以包括收发器，用于向外部计算设备和/或显示器发送数据或从外部计算设备和/或显示器接收数据。

在一些情况下，可以摄取(例如，在手术之前的几天或几周以丸剂或其它制剂的形式)侦察并激活标记物116的药剂。例如，标记物116可以包括与药剂相容的受体表面。在键合到受体表面后，药剂可以激活标记物116，或者药剂本身可以被激活。以这种方式，标记物116在被药剂激活时可以用作定位标记物。可替代地，药剂可以用作癌细胞结合剂。在摄入之后，药剂可以侦查病变114(或其它癌性肿瘤)并键合到病变114的表面。在各方面，药剂可以表现出可通过各种成像系统检测到的特性。例如，药剂可以发射荧光、可以振动、可以发射热量或可见光、可以表现出高回声度等。以这种方式，标记物116和/或病变114可以被摄入的药剂定位。

在一个实施例中，标记物116包括标记物材料，该标记物材料在预部署构造中基本脱水并且被配置为在部署之后暴露于流体时膨胀。标记物材料还可以被配置为当被植入延长的时间段时(例如，从活检过程直到至少一个随后的手术过程)保持基本物理稳定。如上面所详述的，除了被形成为可识别的形状以外，标记物材料还可以被配置为以标记物116可被识别为人造的方式来反射超声。例如，标记物116可以足够反射性以用于检测，但是可以不显著阻挡其下方的任何解剖结构。例如，超声反射材料可以是镍钛诺。镍钛诺是由镍和钛以晶格布置的合金。晶格表现出存在于两种不同相中的能力，称为马氏体和奥氏体。奥氏体布置更紧凑，需要更多的能量来维持，因此在正常条件下镍钛诺采用较低能量的膨胀马氏体布置。至少部分地由于这种独特的特性，镍钛诺表现出形状记忆特性，这使得镍钛诺能够在高温下形成为第一形状，并且在冷却时能够重新形成为至少一个第二形状。此后，当加热到转变温度以上时，镍钛诺恢复第一形状。镍钛诺一般以线的形式提供，可以将其编织成丝网、编织线或以其它方式成形或构造。

标记物116、各种传感器和/或标记物定位收发器118可以经由感应电源122供电。感应电源122生成朝着标记物116指向的电磁波124。标记物116包括线圈或类似的接收器，其能够将电磁波124转换成电能以向标记物116和/或标记物定位收发器118供电。电磁波124也可以被用作触发器来激活或控制标记物116和/或标记物定位收发器118。例如，由标记物定位收发器118接收电磁波124可以触发标记物定位收发器118发送提供用于标记物116的定位信息的信号。在一些示例中，超声波可以触发或激活标记物定位收发器118。在此类示例中，感应电源可以不是必需的，并且标记物定位收发器118可以通过将声波的物理能转换成电能来由超声波供电。在另一个示例中，电池也可以被用于为标记物定位收发器118供电。在又一个示例中，感应电源122可以被结合到超声探头102中。在这种示例中，电磁波124从超声探头102发射。

切口器械126也可以被用作超声定位系统100的一部分。切口器械126可以是烧灼工具、手术刀或其它类型的器械中的任何一种，用于产生切口或打算在患者112体内使用。例如，切口器械126还可以是内部探头，诸如pH探头或热成像探头。切口器械126可以包括器械定位收发器128。器械定位收发器128是发射信号的收发器，该信号提供用于切口器械126的定位信息。器械定位收发器128可以包括用于发送和接收信息的射频识别(RFID)芯片或设备。例如，可以对由器械定位收发器128发射的信号进行处理以确定切口器械126的朝向或位置。器械定位收发器128的朝向和位置可以在三维分量中确定或提供，诸如笛卡尔坐标或球坐标。切口器械126的朝向和位置也可以相对于其它项(诸如标记物116、超声探头102、磁方向、重力的法线等)来确定或提供。关于切口器械126的朝向和位置，可以生成附加信息并将其提供给外科医生，以帮助将外科医生引导至患者体内的病变，如下文进一步所述。器械定位收发器128也可以以与标记物定位收发器118类似的方式经由感应电源122供电和/或触发。

在示例中，器械定位收发器128位于切口器械126的尖端。显示器110上或切口器械上的指示物可指示从切口器械的尖端到标记物116或到病变114的边缘的距离。可以通过对超声数据或从标记物定位收发器118和器械定位收发器128的信号中导出的信息或它们的组合进行分析来做出这样的确定。在切口器械126是烧灼工具的情况下，烧灼工具可以被配置成在烧灼工具的尖端到达病变114的边缘时关闭。还可以在器械定位收发器128未位于切口器械126的尖端中的位置处确定切口器械126的尖端与标记物116和/或病变114的边缘之间的距离。例如，在已知切口器械126的尺寸和形状的情况下，可以根据器械定位收发器128的位置和朝向来确定切口器械126的尖端的位置。在示例中，可以基于超声图像中的检测到的对象的深度以及对象之间的相应横向距离来确定相应距离。如以上所讨论的，可以基于超声波的飞行时间来确定到对象的深度。两个对象之间的横向距离可以基于超声图像中对象之间的空间量。例如，可以基于图像中两个对象之间的像素数量来确定横向距离。横向距离计算和过程可以被编程到超声系统100中。横向距离计算也可以用具有已知距离的标记的样本或体模来训练。然后可以计算出现在超声图像中的任何两个对象之间的横向距离。本领域技术人员将认识到用于计算超声图像中的横向距离的其它处理和考虑。一旦确定了对象的深度和横向距离，就可以通过使用用于测量深度和横向距离的线之间的三角和/或几何关系来确定一个对象到另一个对象的二维或三维距离。

类似地，可以从标记物116的位置和朝向来确定病变边缘的位置。例如，在将标记物116插入患者体内时，还可以确定病变114的相对尺寸和形状。当插入标记物116时，可以相对于标记物116的位置和朝向来确定病变114的边缘。例如，病变114的边缘可以根据标记物116的位置和朝向被表示。照此，在一些示例中，标记物116不需要直接位于病变114处或其上方。

图1C描绘了显示器110上的超声图像130的示例，其包括植入的标记物116的图像。超声图像130是超声图像的示例，其中标记物116在超声探头102的视场内。超声图像130是根据从检测到的反射超声波120生成的图像数据生成的。基于图像数据或超声图像130，通过使用图像分析技术来识别标记物116。因为标记物116的形状不是在人体中自然出现的形状，所以图像分析技术能够更容易地从图像数据中检测和识别标记物116。例如，在标记物116为立方体形状的情况下，标记物116在超声图像数据中异常突出。可替代地，一旦标记物116在超声探头102的视场内，就可以由用户在超声图像130中指示标记物116。

图像分析技术还可以基于机器学习技术，诸如神经网络、深度学习算法、统计分析技术、增强的对比度技术或其它基于植入患者112体内的标记物116的形状进行训练的模式识别或匹配技术。作为示例，在标记物116的形状为立方体的情况下，可以首先在包含在不同朝向和横截面视图中的立方体形的标记物的超声图像的集合上训练图像分析算法。通过使用机器学习来识别或量化灰度级改变(回声度等级)，可以实现类似的分析。然后将当前超声图像130或图像数据作为输入提供给经训练的图像分析算法，以检测或识别标记物116。识别标记物116一般基于标记物的横截面，因为超声图像130是具有标记物116的横截面的二维图像。在其它方面，标记物116可以是三维的径向辐条形、包围芯材料的球形格子结构或多层球形结构，这些都不会自然存在于人体中，可以被用于将标记物116与周围的解剖结构和/或组织区分开。在这种情况下，经训练的超声图像的集合可以包括不同的朝向、不同的灰度级值以及径向辐条、多层球体或球形格子形状的截面图。

在附加的示例中，超声技术人员或其他用户可以提供附加的输入以帮助识别超声图像中的标记物116。例如，可以提供指示已经植入患者112体内的标记物116的类型的输入。输入可以指示标记物116的形状和尺寸。在示例中，输入可以包括为标记物116提供型号或其它识别信息。基于输入，可以获得关于标记物116的维度和其它信息，诸如从存储这种信息的本地或远程数据库中获得。然后，图像分析技术可以使用标记物的维度或其它形状输入来帮助识别超声图像130内的标记物116。来自超声技术人员或其他用户的附加输入还可以包括直接识别超声图像130上的标记物116，诸如接收指针、触摸或其它输入，以定位标记物116。例如，超声技术人员可以通过在超声图像130的显示上用鼠标点击标记物116来选择标记物116。然后到标记物116的距离可以基于超声技术人员提供的输入。例如，可以基于图像中标记物和另一个点之间的图像中的像素数量来确定到标记物116的距离。识别标记物116的输入(诸如在标记物116的图像上的点击)也可以在图像分析技术中被用于限制待分析的超声图像130的面积。例如，在从超声技术人员接收到对标记物116的选择后，可以分析选择点周围的预定区域以识别标记物116。在其它示例中，超声技术人员可以提供二维输入(诸如方框)，以便为要通过图像分析技术分析以识别标记物116的区域提供边界。

标记物116也可以由使标记物更易于在超声图像130或图像数据内检测的材料制成。例如，标记物116的材料可以被选择为具有高回声度的材料，诸如镍钛诺。通过用具有高回声度的材料形成标记物116，由于具有较高回声度的材料具有较高的反射超声波的能力，因此标记物116在所得超声图像中将显得更亮。标记物116也可以具有若干平坦状的表面，这些表面可以帮助声学波的反射，而不会阻挡标记物116下面的解剖结构(阻挡会使以后的随访变得复杂)。在一些示例中，将空气或其它气体结合到标记物116中可以使标记物116在超声图像130中显得更亮。

标记物116可以被构造成提供附加的指示物，以帮助外科医生找到标记物116。例如，标记物116可以包括发射可见光以使得外科医生可以在手术期间看到标记物116的荧光材料或发光材料。在一些示例中，标记物116可以包括微气泡，微气泡由于超声波而破裂，从而引起发光材料的释放。可替代地，标记物116可以例如在径向辐条的远端的球体内包括超声造影剂、磁共振成像(MRI)造影剂或空气。在其它示例中，标记物116可以包括稀土磁性金属，其响应于超声波或通过遥控而被激活。在还有其它示例中，标记物116可以包括能够将超声波能量转换成可见光谱中的光的材料。标记物116还可以包括由感应电源122、电池或某种其它电源供电的光源。类似地，标记物116还可以提供声音或触觉输出，以警告外科医生标记物的位置。标记物116可以包括压电晶体，该压电晶体被超声波激活以产生用于为标记物116、各种传感器和/或标记物定位收发器118供电的电力。在一些方面，压电供电的标记物可以向其它设备、传感器、收发器等发送位置数据和/或命令(例如，经由标记物定位收发器118)。

在其它方面，标记物116可以由分子药剂组成或填充有分子药剂，该分子药剂在被超声波激活后可以被释放以键合到病变114的癌细胞和/或将化学治疗剂递送至病变114的部位。当使用荧光或其它探头可检测分子药剂时，可以识别病变114的边际的具体轮廓。例如，多层球形标记物可以在不同层内包含不同的分子药剂以在不同的时间激活。可替代地，多层球形标记物的不同层可以变得可溶并且可以响应于不同条件(诸如pH和/或电解质水平(例如，Ca²⁺)的改变)而溶解。即，多层球形标记物的不同层可以由在不同条件下具有反应性的不同材料形成。

在其它示例中，标记物116可以被配置为振动，从而使得标记物116的温度升高。可替代地，标记物116可以由反应性聚合物组成，其可以响应于pH或电解质浓度(例如，Ca²⁺)的改变而温度升高。在这种示例中，可以执行热成像以帮助识别标记物116。例如，反应性聚合物标记物可以生成用于检测病变114的边缘的特定轮廓的热图。温度探头也可以用作切口器械126，或者除切口器械126以外还可以用于辅助标记物116的定位。

识别标记物116还可以包括由处理器通过图像分析技术来识别标记物116的特定横截面，以便确定标记物116的朝向。例如，在超声图像130中，因为标记物116是立方体形状，所以可以从其横截面确定标记物116的朝向。如果标记物116具有360度旋转对称性(诸如球形)，那么这种朝向确定将更加困难。还可以使用具有更复杂的横截面和不完整的360度旋转对称性的其它形状的标记物116，诸如例如圆锥形、星形、金字塔形、卵形、四面体、四面六面体、三维径向辐条形状、包围芯材料的球形格子结构或多层球形结构，以及其它形状，诸如图10A-F中所示。在此类示例中，更复杂的形状可以从它们相应的横截面提供附加的朝向信息。但是，应当进行考虑以确保所选择的形状仍然与患者112的内部的其余解剖结构和/或组织可区分或可识别。

在附加的示例中，标记物116的不同面可以基于喷砂、构图、编号、刻字或可以能够在所得超声图像中区分的其它特征而彼此区分。编号、构图、刻字等可以被抬高、压花或由不同的材料制成，以使得标记在超声图像130中更加可见。例如，如图1C中所示，在超声图像130中可以看到在标记物116的横截面上的“A”指示符。因此，可以通过检测超声图像130中的指示符“A”来确定标记物116的朝向。

如果检测到或识别出标记物116，如超声图像130的情况那样，那么标记物116在超声图像130中被突出显示或以其它方式强调。在一些示例中，标记物116以特定的颜色效果突出显示、其亮度增加，或以其它方式使得标记物被突出显示。标记物116也可以用人造轮廓勾勒出轮廓，以强调标记物116的存在。图形指示物也可以显示在标记物116的顶部或附近。例如，可以在超声图像130中显示指向标记物116的箭头。标记物116的颜色也可以被改变以从超声图像130的其余部分进一步突出或强调标记物116。可以通过修改超声图像本身或在超声图像之上添加层以实现标记物116的期望的突出显示或强调来实现超声的突出显示或强调。捕获的超声图像也可以与乳房摄影的X射线图像(在标记物部署或随访后获得)融合，以帮助确认标记物的位置和形状。标记物的永久性金属/陶瓷材料具有不同的形状，因此超声和X射线的融合有助于识别所关注的病变中的具体标记物，因为一个乳房内可以存在多个病变。

当标记物116被识别并且在视场中时，其它指示物也可以被触发。例如，当标记物进入视场内时，可以发出可听的声音，诸如哔声。在一些示例中，还可以基于标记物116与视场中心的接近程度来发出具有变化的频率或强度的音调。当标记物116进入视场时，也可以显示灯或其它视觉指示物。当标记物116进入视场时，超声探头102上的触觉(例如，振动元件)也可以被激活。

一旦已经识别出标记物116并且已经确定到病变114或标记物116的距离，那么所确定的距离被显示在显示器110上。例如，该距离可以在显示器110上的用户界面元素132中显示。用于显示或以其它方式提供所确定的距离的指示的其它技术也是可能的，诸如专用指示物面板(例如，七段显示器或单独的LCD屏幕)或听觉指示物。在其它示例中，可以在超声探头102或切口器械126上显示或指示距离。

到标记物116的距离以及标记物116的朝向然后可以被用来将切口器械126引导到标记物116的位置，以便切除病变。在一个示例中，标记物116的朝向可以向用户指示开始切口的点。在另一个示例中，到标记物116的距离可以作为向量显示在超声图像130上，以便为切口器械126提供遵循以去除病变的一种可能路径。在另一个示例中，到标记物116的距离可以与关于切口器械126的距离信息结合以示出切口器械126是否靠近标记物116。在一些示例中，切口器械126的距离信息可以显示切口器械是否偏离可能的切口路径。

在一些情况下，可以将超声探头定位成使得标记物116不在视场内。图1D描绘了超声图像134的示例，其中标记物116不在视场内。在这种示例中，超声技术人员可能难以定位标记物116。照此，可以显示导航指示物136，该导航指示物136为超声技术人员找到标记物116提供导航指导。基于上面讨论的超声识别和/或来自标记物定位收发器118的信号，从标记物116的位置和朝向信息，导航指示物136被照亮以将超声技术人员引导至标记物116。在所描绘的示例中，导航指示物136可以包括一系列箭头。可以突出显示各个箭头，以指导超声技术人员在特定方向上移动超声探头。例如，如果标记物116不在视场中并且将超声探头向左移动将导致标记物116进入视场，那么左箭头被照亮。虽然所描绘的导航指示物136为箭头形式，但是可以利用其它类型的导航指示物来向超声技术人员提供指导以找到标记物116。例如，不同的图形用户界面元素可以显示在显示器110上。也可以在超声探头102本身中提供其它指示物，以帮助技术人员找到标记物116并将标记物116带入视场。在超声探头102被自动控制和引导(诸如由机械臂)的示例中，标记物116的位置可以被用于自动引导超声探头102以将标记物116带入视场。

图1E描绘了用于结合到超声定位系统中的合适的操作环境150的示例。在其最基本的配置中，操作环境150通常包括至少一个处理单元152和存储器154。取决于计算设备的确切配置和类型，存储器154(存储执行本文公开的主动监视实施例的指令)可以是易失性的(诸如RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)，或两者的某种组合。这种最基本的配置在图1E中用虚线156图示。另外，环境150还可以包括存储设备(可移除的158和/或不可移除的160)，包括但不限于磁盘、光盘或磁带。类似地，环境150还可以具有(一个或多个)输入设备164，诸如键盘、鼠标、笔、语音输入等，和/或(一个或多个)输出设备166，诸如显示器、扬声器、打印机等。输入设备164还可以包括一个或多个天线，以检测从超声定位系统100中的各个收发器(诸如探头定位收发器108、标记物定位收发器118和/或器械定位收发器128)发射的信号。环境中还可以包括一个或多个通信连接162，诸如LAN、WAN、点对点等。在实施例中，这些连接可以可操作以进行设施点对点通信、面向连接的通信、无连接通信等。

操作环境150通常包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由处理单元152或包括操作环境的其它设备访问的任何可用介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储装置、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备，或任何其它可以用于存储期望信息的非瞬态介质。计算机存储介质不包括通信介质。

通信介质在诸如载波或其它运输机制之类的经调制的数据信号中实施计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息递送介质。术语“经调制的数据信号”是指以将信息编码为信号的方式来设置或改变其一个或多个特点的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接之类的有线介质，以及诸如声学、RF、红外、微波和其它无线介质之类的无线介质。以上任何内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

操作环境150可以是使用到一个或多个远程计算机的逻辑连接在网络环境中操作的单个计算机。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它公共网络节点，并且通常包括上述许多或全部元素以及未提及的其它元素。逻辑连接可以包括可用通信介质支持的任何方法。

图2A描绘了被配置为三维径向辐条形的示例活检部位标记物。如图2A中所示，在膨胀构造中，径向辐条标记物200可以包括中心球202，多个径向辐条204从该中心球202突出。在各方面，径向辐条204可以在三维空间内彼此正交，例如，辐条可以沿着x、y和z轴从中心球202辐射。在其它示例中，径向辐条204可以位于与中心球202以及与彼此不同的角度。每个径向辐条204可以在近端连接到中心球202，并且可以在远端连接到远端球206。任何数量的径向辐条204和远侧球206是预期的。在一个示例中，中心球202可以是中空的，在其它示例中，它可以是实心的填充体积。在图2B中所示的压缩构造中，径向辐条204可以在中心球202周围折叠，使得径向辐条204与中心球202的表面基本横向对准。在一个示例中，中心球202可以具有凹口208以在中心球202的表面中接收远侧球206。例如，在其压缩构造中，径向辐条标记物200的尺寸可以确定为经由细长的针作为标记物部署设备的一部分进行递送。在活检部位插入之后，径向辐条标记物200可以展开成膨胀构造。响应于将远侧球保持缩合在适当位置的机械力的去除、患者112体内存在的流体、响应于患者112的体温或其它原因，可以发生展开成膨胀构造。

例如，径向辐条标记物200可以由镍钛诺形成，其可以在加热条件下被构造为第一形状(例如，膨胀构造)，并且在冷却条件下构造为第二形状(例如，折叠或缩合构造)。虽然径向辐条标记物200可以以缩合构造被递送，但是它可以“记住”第一形状并且至少部分地基于镍钛诺的形状记忆特性而自动地展开成膨胀构造。在一个示例中，径向辐条标记物200可以包括多根线。远侧球206可以是实心形状或包含开口的形状，并且也可以由镍钛诺材料制成或由在超声或其它成像方式下可见的不同材料(诸如生物相容性钛、聚合物、金或不锈钢或其它材料)制成。在一个示例中，多根线的端部可以装配在将其保持在适当位置的远侧球206内部。可替代地，远侧球206可以附接到径向辐条204。每个或一些远侧球206可以由与其它远侧球206不同的材料制成。

在附加的或替代的方面，可以取决于作为目标的病变的初始(或基线)尺寸以不同尺寸递送径向辐条标记物200。以这种方式，与在超声下进行的手术或其它规程时的病变的尺寸相比，可以基于标记物的尺寸来检测病变的进展或消退。

在一些方面，径向辐条204的长度可以相等。在其它示例中，径向辐条204的长度可以包括如图2C中所示的不同长度。径向辐条204(例如，径向辐条204A和204B)的不同长度可以向超声系统100指示标记物200的朝向。由于标记物的横截面(或二维图像)可以发生变化。在一些方面，远侧球206可以包括相同的尺寸。在其它示例中，远侧球206可以包括不同的尺寸，并且可以类似地指示标记物200的朝向。在至少一个实施例中，每个或一些远侧球可以被构图，例如不同尺寸的压痕可以在一些成像模态下增加可见度。

在一些方面，如图2D所示，中心球202可以由生物可吸收的材料(例如，水凝胶、聚乙交酯或聚乙醇酸的共混物和/或共聚物)制成。在这个示例中，随着时间的过去，中心球202可以被身体吸收，而不包括生物可吸收材料的远侧球则保留在身体中。

在一些方面，一个或多个远侧球206可以由不同的材料组成或涵盖不同的材料。例如，一个或多个远侧球206可以包括MRI或超声造影剂。在通过超声波或磁共振激活后，远端球可能破裂或以其它方式释放造影剂。以这种方式，径向辐条标记物200可以在超声和MRI成像模态内共同配准。在其它方面，径向辐条标记物200可以由镍钛诺或可以是形状记忆聚合物的某种其它反射材料形成，这可以使用超声成像技术来辨别。在还有其它示例中，一个或多个远侧球206可以包括化学治疗药物，该化学治疗药物在通过超声波和/或MRI激活后或响应于某种其它条件(诸如温度的改变、pH的改变、电解质浓度的改变等)而释放到病变部位。在进一步的示例中，各个远侧球206可以对递送到病变部位的放射线或化学疗法的量产生不同的反应。以这种方式，可以通过径向标记物200来检测递送到病变的治疗量。在一些情况下，如上所述，一个或多个远侧球206可以包括癌细胞结合剂，其可以响应于超声波和/或条件的改变而释放。这种癌细胞结合剂可以具有能够成像的特性，以使得能够例如经由荧光检查或某种其它成像规程来映射病变的具体边际。

当在手术规程期间用作定位标记物时，径向辐条标记物200的超声图像可以作为多个横截面二维视图生成，例如在显示器110上。可以基于在不同朝向和横截面视图中的径向标记物的经训练的超声图像的集合来识别径向标记物200在患者体内的位置及其相对朝向。以这种方式，可以在手术规程之前许多天或周以最小的干预插入的径向辐条标记物200可以改善患者的舒适度并减少手术调度中的挑战。

如应当认识到的，径向辐条标记物200不限于上述的特定维度、材料、构造和特性。

图3描绘了被配置为多层球形的示例活检部位标记物。如上面所详述的，当前对乳腺癌患者的诊断和治疗涉及若干步骤。最初，可以使用乳房照相或其它形式的提前(advance)成像来确定患者的(一个或多个)乳房内是否有任何异常。如果有，那么使用图像指导进行门诊活检以取回该部位的样品。在活检规程期间，可以部署永久性植入物(例如，活检部位标记物)以“标记”被活检的病变。这种永久性标记物允许医生随访，并且可能由外科医生切除(手术切除)肿瘤。传统上，需要在放射外科医师进行手术切除之前，使用乳房照相对乳房进行成像，并将线垂直于标记物位置放置。该线一整天都留在患者体内，直到手术，那时外科医生遵循金属线并在开放式手术中切除标记物和病变。

在手术之后，可以递送口服全身化疗，以便减少癌症可能扩散到的任何边际或淋巴结。由于药物有时具有刺激性和全身性，因此重点已经转移到向病变部位的有目标的药物递送。但是，当前的标记技术由于所使用的材料、标记物的形状、尺寸和在高级成像(X射线、MRI、超声)下可视化时的最终可检测性而受到限制。此外，当前的商业标记物是被动界标，并且既不能收集或传输数据，也不能对外部刺激做出反应。进一步的限制包括例如缺乏标记物独特性，这阻止将标记物与解剖特征和疤痕组织区分开，以及标记物制造材料的差成像特点。将超声用作成像技术提供了许多优点，包括无辐射，成本低，易于使用以及技术人员和机械的广泛可用性。不仅如此，而且超声成像还提供病变、病变边际外观和周围组织的更好图像。但是，在超声下寻找标记物会是麻烦的。金属标记物往往非常小并且在超声下会表现出高回声，从而使它们与自然特征(诸如气泡、钙化、库珀韧带等)混淆。与天然乳腺组织相比，这些聚合物(例如，PLA、PGA等)的结晶度很容易确定，但大多数聚合物标记物是可吸收的，在体内不能持续很长时间。一些聚合物标记物的形状表现为一长串“大米状”体并可能与库珀韧带相混淆。另一方面，由于其水含量，水凝胶聚合物可以被容易地识别，其本质上是独特的并且低回声的(一旦完全水合)，但具有降解和潜在疤痕形成的局限性，这可以看起来是恶性的。而且，水合水凝胶的外观可以像囊肿或纤维腺瘤(更宽和更短)、边际清晰，应当有内部特征，这有助于与自然发生的良性病变区分开。陶瓷材料也可以被用作标记物，但由于其结晶性和坚硬性质，它们表现出高回声，并且尺寸往往非常小，并且没有改变尺寸或形状的能力。

总之，如果活检部位标记物可以在手术期间用作定位标记物，那么放射科医生和外科医生将受益。超声可检测标记物可以满足当前尚未满足的需求，因为它具有高度的人体工程学、低成本、无辐射、易于获得、无创且对患者友好的解决方案。类似地，为外科医生提供“无线”选项，使他们可以在术中定位标记物和病变部位，这将使手术更容易并获得更好的手术平面，从而带来更好的外科和美容效果。

多层标记物可以包括被一种或多种不同材料的同心层包围的中心芯310。例如，多层标记物300可以是多层复合结构，其由具有生物相容性的非炎性聚合物(可以是合成的或动物衍生的)制成，并且具有永久性材料(不可生物降解(诸如金属或陶瓷)，或不可降解的聚合物(诸如尼龙、PMMA、PEEK、PVP、PVA等))。多层构造的外层可以具有带一系列开孔和闭孔的支架状外观。闭合的孔可以充满空气、盐水或药物。这些充满液体或气体的孔将充当媒介物，以帮助多层标记物在乳腺组织内定位。多层构造也可以由一系列可生物降解的聚合物层(例如，厚度为1-500nm)组成，其材料特性与支架层或中心芯不同，可以使用各种薄膜组装技术进行沉积。在各方面，每一层可以包含不同百分比的孔隙率(例如，填充有液体或气体的闭合的孔)。这种构造包围永久性芯材料。多层标记物300可以在活检规程期间使用图像引导以微创方式递送。使用X射线可清楚地区分不透射线的永久性元素(例如，中心芯310)，同时可以在超声和/或MRI下可视化聚合物层。

在各方面，多层标记物300可以保留在活检部位处的患者乳房中，并且将在超声下提供清晰的边际和形状，而没有后部声影。如果活检的结果为阳性，那么在随访中，外科医生使用超声线性换能器(例如，大约7-14MHz)并将其放在乳房上。一旦外科医生开始扫描，多层标记物300将是可见的。即，一旦外科医生将探头放在目标上几秒钟(来回扫描)，标记物复合材料内孔的内容物就会产生共振，从而产生对超声的可检测的非线性回声响应。由于孔的内容物(例如，气体或液体)，当超声波撞击到标记物时，这些波将无法继续并将反弹。而且，微观尺寸的声学响应可以使得各层从外层破裂或脱落。当原始声波由于存在粗糙表面而被重定向时(随着层破裂)，用户会将这种响应视为“散射”，这很容易由用户从自然组织和解剖结构中辨别出来。以这种方式，用户将能够定位多层标记物300，包括其深度和位置。

由于多层标记物300的性质，可以沉积具有不同降解长度(例如，从六个月到一年或更长时间)的多种类型的聚合物。以这种方式，多层标记物300将不受自然降解和身体对异物的炎症反应的影响。而且，由于不同的层可以形成独特的回声轮廓，因此当每个层破裂时，可以轻松区分标记物。因此，多层标记物300解决了关键需求，即，在活检后三到六个月内标记物/活检部位的定位。例如，每次进行后续超声扫描时，都可以去除这些厚度不同的多层，以帮助可视化。这是关键时期，因为大多数化疗方案持续三到六个月。在此期间，现在有可能基于标记物对病变部位进行超声评估，从而评估化疗的效果。可以在超声下轻松看到多层标记物300，这一事实为外科医生提供了在手术室(OR)进行手术时无需其它设备(或高级成像仪的帮助)即可定位病变的灵活性。

多层标记物300还可以用于靶向药物递送，因为每一层都可以用作化学疗法药物的个性化混合物，其可以远程且精确地释放。在其它方面，可以使用远程激活来激活多层标记物300以进行定位。例如，永久芯可以由涂覆有聚合物层的稀土磁性金属制成。为了以后的定位和激活，可以在乳房上放置外部强磁探头。当放置在靠近标记物的位置时，稀土磁性金属可以由于磁场而延长其“长度”或改变其形状，从而导致外部聚合物层破裂或随芯弹性移动。标记物内的这种“移动”可以在超声下容易地看到。但是，使用这种磁性金属材料将阻止患者成为MRI的候选。

虽然多层标记物300A、300B被示为球形，但是多层标记物可以以任何合适的形状或尺寸提供。例如，多层标记物可以呈正方形或任何其它几何形状。在各方面，多层标记物的一层或多层可以由化学治疗药物组成或包含化学治疗药物。可替代地，一层或多层可以由癌细胞结合剂组成或包括癌细胞结合剂。例如，发射超声波306可以使多层标记物300A的一个或多个层(例如，第一层302和/或第二层304)溶解或破裂，如由多层标记物300B所示，其中第三层308现在是外层。当第一层302和/或第二层304由化学治疗药物组成时，可以响应于超声波而将治疗直接递送至病变。当第一层302和/或第二层304由表现出能够通过不同成像方式检测的特性的癌细胞结合剂组成时，可以识别出病变的特定边际或边界(例如，经由荧光检查法或其它成像技术)。在一些方面，第一层302和第二层304可以表现出不同的特性，使得化学治疗药物和/或癌细胞结合剂在不同的时间或在不同的条件下释放。在其它方面，一层可以包括化学治疗药物，而另一层可以包括癌细胞结合剂，这些层可以在不同时间或在不同条件下被激活。

可替代地，第一层302或另一层(诸如第二层304或第三层308)可以由对pH、温度、电解质浓度或生物环境的其它条件具有反应性的材料构成。例如，响应于条件的改变，材料可以发射荧光、变得可溶和溶解、表现出回声度的改变、释放造影剂等。肿瘤的生长或进展可以通过pH值的降低(例如，酸度增加)、周围组织温度的升高(例如，由于细胞代谢和/或血管生成增加)和/或游离钙离子减少(例如，由于癌细胞对Ca²⁺的摄入增加)来证明。在这种情况下，对pH、温度和/或电解质浓度的改变具有反应性的材料可以提供病变进展或消退的原位指示。

在还有其它示例中，多层标记物300A和/或300B的一层或多层可以包括稀土磁性金属或由稀土磁性金属组成，该稀土磁性金属可以由超声波或外部遥控激活。例如，稀土磁性金属可以响应于激活而延长或缩短。以这种方式，可以在激活稀土磁性金属时改变多层标记物300A和/或300B的形状。例如，基于形状的改变，在手术规程期间，多层标记物可以更容易地在超声下被检测为定位标记物。

如应当认识到的，多层标记物300A和/或300B不限于上述的特定尺寸、材料、构造和特性。

图4A-4C描绘了被配置为可膨胀的球形格子结构的示例活检部位标记物。球形格子标记物400可以由镍钛诺线或某种其它形状记忆合金或聚合物形成。镍钛诺线可以形成为测地线笼。在示例中，镍钛诺线可以在测地线笼的表面上的小面或面(例如，五边形小面404或三角形小面406)上形成二维几何形状(例如，五边形、三角形等)。在其缩合状态下(例如，球形格子标记物400A)，几何小面的线边缘可以向内折叠以产生尖峰402。在一些情况下，镍钛诺线可以在加热条件下被构造为第一形状(例如，膨胀构造)，并且在冷却条件下被构造为第二形状(例如，折叠或缩合构造)。虽然球形格子标记物400可以以缩合构造(例如，第二形状)被递送，但是它可以“记住”第一形状并且至少部分地基于镍钛诺的形状记忆特性展开成膨胀构造(例如，球形格子标记物400B、400C)。可替代地，球形格子标记物400可以配置有线或其它致动器，用于在插入活检部位之后将球形格子标记物400从缩合状态“拉”成膨胀状态。

在一些情况下，可以取决于目标病变的尺寸以各种尺寸递送球形格子标记物400。以这种方式，与在超声下进行的手术或其它规程时的病变的尺寸相比，可以基于标记物的尺寸来检测病变的进展或消退。当在手术规程期间用作定位标记物时，球状格子标记物400的超声图像可以作为多个横截面二维视图生成，例如在显示器110上。在患者体内球形格子标记物400的位置及其相对朝向的识别可以基于经训练的球形格子标记物的超声图像的集合，这些超声图像在不同的朝向和横截面视图中具有相同的几何小面。以这种方式，可以在手术规程之前数天或数周以最小的干预插入的球形格子标记物400可以改善患者的舒适度并减少手术调度中的挑战。

如应当认识到的，球形格子标记物400A-C不限于上述的特定维度、材料、构造和特性。

图5描绘了被构造为纤维聚合物的示例活检部位标记物。可以在患者112的活检规程之后将纤维聚合物标记物500注射到活检部位。在各方面，可以使用注射设备502通过中空管或导管504将纤维聚合物标记物500注射到包围病变506的组织中。在一些方面，中空管504可以是生物可降解的并且被患者112重新吸收。例如，在活检时，可吸收管504可以在去除芯之后放置，或者可以在该部位从引入器的远端推出。可吸收管504(例如，长度约2cm)可以作为“占位器”保留在活检部位处，并且可以使用超声(作为独特的扁平高回声结构，具有中空低回声芯)进行定位。此外，可再吸收管504现在可以用作用于递送直径小于约1毫米的“传感”纤维(例如，适合于纤维聚合物标记物500)的引入器。外科医生和/或放射线医生可以使用这种感测纤维，以微创方式绘制出活检部位区域。以这种方式，感测纤维可以用作引导系统，其可以将光或声波发射到活检腔中(例如，活检芯被移除的地方)，并且它可以捕获来自周围组织的响应。例如，腔壁内的癌变区域可以具有与正常组织不同的硬度或以不同方式反射或吸收所发射的波的其它特性。然后，癌变区域可以充当信标，因为已知硬癌变区域具有不同的弹性模量(例如，如通过弹性成像确定的)。在一些情况下，感测光纤可以利用用户界面连接到计算系统，以示出整个腔在特定波长下发出荧光时的“热”图。附加的用户界面可以帮助对“热点”进行成像，并且可以与图1C的先前超声图像共同配准或融合。这个系统可以被用于以微创方式绘制出腔体，并确认没有剩余的癌变区域。用户界面可以与其它成像方式(诸如超声或MRI)共同配准，使外科医生能够了解“热点”相对于解剖特征的位置。感测纤维也可以是用于将药物输送到活检部位病变位置的媒介。如果使用光，那么在插入纤维之前，外科医生可以注射一种旨在与特定的癌性“生物标记物”或细胞结合的液体药剂。此后，可以使用近红外(NIR)或荧光原理将这些斑点可视化。在这种情况下，较高的斑点浓度意味着存在癌症。在一些情况下，在切除之后，可以放置类似的可吸收管。在这种情况下，如果需要进行附加的手术(例如，用于美容效果、植入物或处理剩余的边际)，那么外科医生可以在执行附加的手术规程之前使用切除之后的可吸收管标出剩余的组织和/或边际。

使用可吸收管和/或感测纤维的益处可以是深远的。例如，当前的术中解决方案将切除的离体组织用于使用不同技术的成像，诸如X射线(其无法提供清晰的边际)、OCT医学成像、拉曼(Raman)光谱、超声等。但是，所有这些成像模态都评估体外切除的组织，因此目前尚无(或非常有限的)原位术中解决方案来检测腔内剩余边际。更确切地说，外科医生必须人为地评估和了解边际可以在何处以及应当取回的任何其它组织。因此，感测纤维的益处包括例如在活组织检查或切除之后的微创递送和原位成像，这可能最终更改计划和实施手术的方式。放置在原位的光纤可以克服当前的外部NIR探头的问题，这些探头由于跨异质组织平面的光散射而只能检测不到几厘米深度的“目标”。

在各方面，纤维聚合物标记物500可以由生物相容并且在患者112体内的一段时间内保持基本稳定(例如，不溶)的任何合适的感觉纤维组成。感觉纤维可以包括对光、热、超声波、pH值的改变、电解质浓度的改变等具有反应性的纤维聚合物。例如，纤维标记物500可以检测温度的升高，例如由于细胞新陈代谢增加和/或血管生成增加引起的，这可以指示病变506的进展。相反，纤维聚合物标记物500可以检测温度的降低，这可以指示病变506的消退。在另一个示例中，纤维标记物500可以检测病变506附近的pH和/或游离钙离子浓度的降低，这可以指示病变506的进展。相反，pH值和/或游离钙离子浓度的增加可以指示病变506消退。

响应于检测到光、超声波、温度的改变、pH的改变、电解质浓度的改变等，可以更改纤维聚合物标记物500的结构或特性。例如，检测到这种状况的纤维聚合物标记物500的部分可以发射荧光、变厚、发射可见光、发射热量、结晶、增加回声度，或者以其它方式更改结构或特性，如更改的纤维材料508B所示。相反，如由未更改的纤维材料508A所示，纤维聚合物标记物500的其它未检测到这种状况的部分可以保持不变。当更改后的纤维材料响应于检测到病变506周围的微环境的变化而发射热量时，可以使用红外热成像(IRT)或热成像来可视化由病变506附近的更改后的纤维材料产生的热图。以这种方式，可以绘制或概述病变506的边际的改变、可以识别新的肿块、可以检测病变506周围的生物环境的改变(例如，pH、温度或电解质浓度的改变)等。类似地，可以利用其它成像技术(例如超声成像、磁共振成像等)来检测纤维材料的其它更改。合适的感觉纤维可以包括但不限于：芳族聚酰胺纤维、芳族聚酰胺-聚甲基丙烯酸甲酯(芳族聚酰胺-PMMA)、高模量碳纤维、水凝胶基光纤、玻璃纤维等。

如应当认识到的，纤维聚合物标记物500不限于上述的特定维度、材料、构造和特性。

图6描绘了用于确定来自植入标记物的病变相关的信息的示例方法600。方法600和本文中讨论的其它方法的操作可以由至少一个处理器结合系统(诸如图1A-1D中所描绘的系统100)内合适的操作环境(诸如图1E中的操作环境150)的其它部件来执行。

如上所述，可以在手术规程之前将活检部位标记物植入病变处或附近。例如，在操作602处，例如在活检规程期间，可以将活检部位标记物植入患者体内可疑病变附近。如上所述，可以将植入的标记物配置为具有特定特征或特性，以用于递送药物或治疗和/或监视病变的进展或消退。而且，在活检规程之后的手术规程期间，可以将植入的标记物检测为定位标记物。以这种方式，植入的标记物不仅可以用作将来对病变进行检查的界标，而且可以被配置为监视或治疗病变并在随后的手术规程期间用作定位标记物。因此，植入的标记物不仅可以使患者的侵入最小化，而且可以在病变的治疗、诊断和定位方面提供持续的益处。

在可选操作604处，可以激活植入的标记物。可以以多种方式中的任何一种来激活植入的标记物。例如，可以通过超声波、摄入的制剂或外部遥控来激活植入的标记物。可替代地，对于病变的生物环境中的状况的改变，可以激活植入的标记物(或使其成为反应性的)。例如，植入的标记物可以对pH的改变、温度的改变、电解质浓度的改变等做出反应或响应。响应于激活，可以更改植入的标记物的结构(例如，通过增厚、折叠、扩张、溶解、延长或缩短等)或植入的标记物的特性可以被更改(例如，通过发射热量、发射可见光、增加或减少回声、振动、增加或减少溶解度、发射荧光、释放药物或药剂等)。在一些情况下，响应于激活，植入的标记物可以(例如，经由收发器)向外部设备发送或从外部设备接收监视的数据。

在操作606处，可以从植入的设备接收数据。在一些情况下，可以通过执行成像或某种其它技术从植入的标记物中收集数据来接收数据。例如，可以执行超声成像、MRI、X射线成像、热成像、弹性成像、荧光检查等中的一项或多项，以收集与植入的标记物的位置、朝向、特性或结构相关的数据。可替代地，植入的标记物可以主动将数据发送到外部设备。例如，在植入的芯片的情况下，植入标记物可以发送关于病变的被监视数据(例如，诸如温度数据、pH数据、电解质浓度数据、血流或压力数据等)。

在操作608处，可以分析接收到的数据。例如，可以分析通过成像或其它技术收集的数据，以检测植入的标记物的结构或特性的改变，诸如尺寸、形状、回声、光度或荧光、热量等。基于植入的标记物的组成，这种结构或特性的改变可以指示植入的标记物周围的生物环境的改变，诸如温度、pH、电解质浓度等的改变。附加地或可替代地，使用超声或其它成像模态，可以确定植入的标记物的位置或朝向，如上面参考图1A-1D所描述的。更进一步，可以对从与植入的标记物相关联的植入的芯片或传感器接收的原始数据进行处理和分析。在处理时，原始传感器数据可以提供关于植入的标记物周围的生物环境的信息，诸如温度、pH、电解质浓度、血流、血压等。

在操作610处，可以从被分析的数据中确定关于病变的信息。例如，如果被分析的数据指示植入的标记物周围的生物环境中的温度升高，那么可以确定病变正在进展或生长。类似地，如果被分析的数据指示植入的标记物周围的生物环境中的pH值和/或游离钙离子浓度降低，那么可以确定病变正在进展或生长。相反，如果被分析的数据指示温度降低或pH值和/或游离钙离子浓度升高，那么可以确定植入的标记物周围的生物环境中病变正在消退或缩小。附加地或可替代地，如果被分析的数据指示病变的边际(例如，经由超声成像、热成像、荧光检查等)，那么可以将确定的边际与先前的边际信息进行比较，以确定病变是在进展还是消退。在还有其它示例中，可以将植入的标记物的相对尺寸与病变的尺寸进行比较(例如，基于如上所述的边际数据)。当植入的标记物的尺寸指示病变的初始或基线尺寸时，基于被分析的数据确定的植入的标记物的相对尺寸可以被用于确定病变是进展还是消退。如应当认识到的，关于病变的附加信息可以通过分析与植入的标记物相关联的数据来确定，如贯穿本公开所描述的。

在操作612处，可以在显示设备上显示所确定的关于病变的信息。例如，所确定的信息可以是报告、一个或多个图像等形式。在一些情况下，可以将确定的信息的通知转发给医务人员和/或患者。

图7A描绘了用于定位病变或植入的标记物的示例方法700。如上面所详述的，在手术规程之前，标记物可以已经植入在病变处或其附近。例如，当在患者体内检测到病变时，标记物可以已在活检规程期间被植入。以这种方式，不是在手术时需要协调和定位线的放置，而是可以在手术规程期间利用先前植入的标记物来定位病变。因此，简化了手术当天的后勤和调度，并减少了患者的整体手术时间。由于可以将植入的标记物专门设计用于使用超声或其它成像技术进行检测，以在手术规程期间提供实时成像和病变位置数据，因此可以实现进一步的益处。方法700和本文中讨论的其它方法的操作可以由至少一个处理器结合系统(诸如图1A-1B中所描绘的系统100)内合适的操作环境(诸如图1E中的操作环境150)的其它部件来执行。

在操作702处，从超声探头的超声换能器发射超声波阵列。如上面所讨论的，超声波进入患者体内，并从患者体内的组成部分(包括自然组织以及植入的标记物)反射。然后在操作704处检测反射的超声波。在操作706处，然后从检测到的反射的超声波生成超声图像数据。超声图像数据可以是B模式超声成像数据。

在操作708处，由超声定位系统的处理器分析图像数据以识别或检测图像数据内的植入的标记物。如以上所讨论的，图像分析技术可以基于图像处理技术和基于植入患者体内的标记物进行训练的机器学习技术(诸如神经网络、深度学习算法或其它模式匹配技术)。作为示例，在标记物的形状在360度旋转中具有独特的横截面的情况下，可以首先在超声图像的集合上训练图像分析算法，该超声图像包含在不同朝向和横截面视图中的立方体形标记物。然后将当前的超声图像或图像数据作为输入提供给经训练的图像分析算法，以检测或识别标记物。由于超声图像是二维图像，因此识别标记物一般可以基于标记物的横截面。

识别标记物还可以包括识别标记物的特定横截面以便确定标记物的朝向。例如，当基于不同的视角(诸如立方或矩形棱镜)在至少两个不同的部分中检测到标记物时，可以确定标记物的朝向。如果标记物在360度旋转中具有对称性，那么仅根据超声成像确定朝向会更加困难。在一些示例中，标记物可以由用户(诸如超声技术人员)在超声图像的显示器上识别。可以提供这样的识别作为超声系统的输入(例如，在显示器上点击指针)，以允许确定到标记物的距离。例如，可以基于图像中两个对象之间的像素数量来确定距离。

如果在操作708中检测到或识别出标记物，那么可以显示突出显示或强调标记物的超声图像。在一些示例中，用特定颜色突出显示标记物、使其亮度增加，或者以其它方式使得标记物突出显示。标记物也可以用人造轮廓勾勒出轮廓，以强调标记物的存在。图形指示物也可以显示在标记物之上或附近。例如，可以在超声图像中显示指向标记物的箭头。标记物的颜色也可以改变以从超声图像的其余部分进一步突出或强调标记物。可以通过修改超声图像本身或在超声图像之上添加一层以实现标记物的期望的突出显示或强调来实现超声的突出显示或强调。

当标记物被识别并且在视场中时，其它指示物也可以被触发。例如，当标记物进入视场内时，可以发出可听的声音，诸如哔声。在一些示例中，还可以基于标记物与视场中心的接近程度来发出具有变化的频率或强度的音调。当标记物进入视场时，其也可以显示其它视觉指示物的灯。当标记物进入视场时，超声探头上的触觉件也可以被激活。

在可选操作710处，超声定位系统中的处理器中的至少一个处理来自各种定位收发器的信号。如以上所讨论的，超声定位系统可以至少包括探头定位收发器、标记物定位接收器和/或器械定位收发器。这些收发器发射信号，以提供针对其所连接或结合的设备(例如，超声探头、标记物和/或切口器械)的定位信息。在操作712处，可以处理由(一个或多个)收发器发射的(一个或多个)信号以确定超声探头、标记物和/或切口器械的朝向或位置。朝向也可以根据超声图像中的标记物和/或切口器械的横截面来确定。可以相对于其它项(诸如切口器械、标记物、超声探头、磁方向、重力的法线等)来确定或提供那些设备的朝向和位置。关于设备的朝向和位置，可以生成附加信息并将其提供给外科医生，以帮助将外科医生引导至患者体内的病变。例如，朝向信息可以帮助外科医生确定切口器械是否与标记物的特定轴线和/或病变边界对准。

在操作714处，确定到病变和/或识别出的标记物的距离。例如，该距离可以由至少一个处理器(诸如以上讨论的操作环境150中的处理器152)确定。该确定可以基于标记物的识别和从检测到的反射的超声波中可获得的数据。所确定的距离可以是从超声探头的一部分到标记物或病变中至少一个的距离、从手术刀的一部分到标记物或病变中至少一个的距离或从切口器械的一部分(诸如尖端)到标记物或病变中至少一个的距离中的至少一个。在确定从超声探头到标记物的距离时，基于声速执行计算，该声速基于声波穿过的组织。例如，对于人体中的各种组织而言，声速是已知的，并且可以基于超声波的传播时间来执行距离计算。超声定位系统中各种设备的朝向的识别还允许在三维空间中确定位置，并且所确定的距离可以包括方向分量，诸如向量。

在一些示例中，可以在超声图像数据中识别切口器械的一部分(诸如切口器械的尖端)。可以以与确定到标记物的距离类似的方式根据检测到的反射的超声波来确定从超声探头到切口器械的距离。基于从超声探头到标记物的距离以及从超声探头到切口器械的距离，还可以确定从标记物到切口器械的距离。在一些示例中，可以使用三角学原理(诸如余弦定律)进行确定。确定到标记物的距离的方法的一个示例在图7B中示出。在该图中，从超声探头102到标记物116的距离被示为“a”，标记物116和切口器械126之间的距离被示为“b”，并且从超声探头102到切口器械126的距离被示为“c”。距离之间的关系可以表示为a²+b²＝c²。因而，在根据超声深度计算和/或根据超声图像的横向距离测量确定了两个距离时，可以确定另一个距离。类似地，在确定了距离之一和一个或多个内角的情况下，也可以通过使用三角原理来确定其它距离。

到病变边缘的距离的确定可以基于到标记物的距离以及标记物的朝向。如以上所讨论的，可以从标记物的横截面确定标记物的朝向。例如，在将标记物插入患者体内时，病变的相对尺寸和形状也可以通过各种成像技术(包括超声、乳腺X线摄影、断层扫描等)来确定。当插入标记物时，可以相对于标记物的位置和朝向来生成病变的边缘。例如，病变的边缘可以根据标记物的位置和朝向来表示。因此，当确定了标记物的距离和朝向时，也可以确定到病变边缘的距离。

一旦由超声定位系统的处理器确定了到病变或标记物的距离，在操作716处，就将确定的距离显示在与处理器可操作地连接的显示器上。例如，该距离可以显示在显示器上的用户界面元素中。用于显示或以其它方式提供所确定的距离的指示的其它技术(诸如专用指示物或听觉指示物)也是可能的。在其它示例中，可以在超声探头或切口器械上显示或指示距离。

到病变或标记物的距离也可以从多个朝向确定。在多个朝向中确定到病变或标记物的距离还可以定义标记物或病变在三维空间中的位置。在标记物具有这种几何形状的示例中，基于标记物在两个分开的位置处具有相同形状的事实，超声系统可以使用软件波束形成技术来锁定标记物的形状。如以上所讨论的其它图像分析技术可以用于识别标记物并在成像期间锁定在标记物上。

图8A描绘了用于对植入的标记物进行定位和导航的示例方法800A。如上面所详述的，标记物可以在手术规程之前的某个时间被植入到病变处或其附近。例如，当在患者体内检测到病变时，标记物可以已在活检规程期间被植入。此后，甚至数月后，标记物也可以用于治疗或检查规程期间的定位。以这种方式，不是在手术时需要协调和定位线的放置，而是可以在手术规程期间利用先前植入的标记物来定位病变。因此，简化了手术当天的后勤和调度，并减少了患者的整体手术时间。由于可以将植入的标记物专门设计用于使用超声或其它成像技术进行检测，以在手术规程期间提供实时成像和病变位置数据，因此可以实现进一步的益处。

在操作802处，在第一位置处从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列。如以上所讨论的，超声波进入患者体内，并从患者体内的组成部分(包括自然组织以及植入的标记物)反射。然后在操作804处在第一位置处检测反射的超声波。在操作806处，然后从在超声探头的第一位置处检测到的反射的超声声波生成超声图像数据。

在操作808处，使用以上讨论的任何技术，超声定位系统的处理器分析图像数据以识别或检测图像数据内植入的标记物。在一些示例中，还可以显示示出识别出的标记物的超声图像。在此类示例中，可以使用上述任何技术来突出显示标记物或以其它方式强调标记物。

当标记物被识别并且在视场中时，其它指示物也可以被触发。例如，当标记物进入视场内时，可以发出可听的声音，诸如哔声。在一些示例中，还可以基于标记物与视场中心的接近程度来发出具有变化的频率或强度的音调。当标记物进入视场时，其也可以显示其它视觉指示物的灯。当标记物进入视场时，超声探头上的触觉件也可以被激活。

在一些示例中，来自各种定位收发器的信号由超声定位系统中的处理器中的至少一个处理，以确定超声探头、标记物和/或切口器械的朝向和/或定位信息。上述任何技术都可以用于处理信号和使用结果信息。例如，如以上所讨论的，可以确定并显示到标记物或病变边缘的距离。

在一些情况下，超声技术人员可以将超声探头从第一位置移动到第二位置。第二位置在超声探头的朝向、超声探头的位置或两个方面可以不同于第一位置。在超声探头处于第二位置的情况下，在操作810处，在第二位置处从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列。超声波进入患者体内，并从患者体内的组成部分反射。然后在操作812处在第二位置处检测反射的超声波。在操作812处，然后从在超声探头的第二位置处检测到的反射的超声波生成超声图像数据。

在操作814处，超声定位系统的处理器分析图像数据，以尝试使用上述任何技术来检测图像数据内植入的标记物。但是，在操作814处，图像分析技术无法在来自第二位置的图像数据内定位标记物，因为标记物不在第二位置处的超声探头的视场内。

基于在操作816中未检测到标记物，在操作818处生成导航指示物。如以上所讨论的，导航指示物为超声技术人员提供导航指导以找到标记物。导航指示物可以基于当超声探头处于第一位置时的标记物的超声识别。例如，可以从第一位置到第二位置跟踪或记录超声探头的位置和朝向。照此，有可能提供指导以返回到可以看到和识别标记物的位置，例如，标记物在视场内的位置。在其它示例中，来自各种定位收发器的信号可以被用于确定标记物的位置并生成导航指示物。如以上所讨论的，超声定位系统可以至少包括探头定位收发器、标记物定位接收器和/或器械定位收发器。这些收发器发射信号，以提供针对其所连接或结合的设备(例如，超声探头、标记物和/或切口器械)的定位信息。由(一个或多个)收发器发射的(一个或多个)信号可以被处理，以确定超声探头、标记物和/或切口器械的朝向或位置。可以相对于其它项(诸如切口器械、标记物、超声探头、磁方向、重力的法线等)来确定或提供那些设备的朝向和位置。关于设备的朝向和位置，可以生成附加信息并将其提供给外科医生，以帮助将外科医生引导至患者体内的病变。例如，当已知超声探头和标记物的朝向和位置信息时，可以确定方向信息以定位超声探头以将标记物带入超声探头的视场内。

在操作820处，显示导航指示物。在操作820处显示导航指示物可以包括照亮显示器上的指示符或创建图形用户界面元素以指导超声技术人员将标记物带入超声探头的视场中。例如，导航指示物可以包括一系列箭头。如上所述，可以突出显示各个箭头以指导超声技术人员在特定方向上移动超声探头。还可以利用其它类型的导航指示物来向超声技术人员提供指导以找到标记物。例如，也可以在超声探头本身中提供指示物，以帮助技术人员将标记物带入视场。

图8B描绘了用于定位和导航到植入的标记物的另一个示例方法800B。方法800B提供了一种连续的超声成像方法，该方法允许超声技术人员用超声探头对患者进行连续成像，并持续接收关于标记物和/或病变的位置的反馈。在操作850处，从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列。如以上所讨论的，超声波进入患者体内并且从患者体内的组成部分反射。然后在操作852处检测反射的超声波。

在操作854处，基于在操作852处检测到的反射的超声波，然后生成并分析超声图像数据。可以使用上面讨论的任何图像分析技术。基于在操作854处对图像数据的分析，在操作856处确定标记物是否已被识别或检测到并因此存在于超声图像数据中。

如果在操作856处确定标记物存在于超声图像数据中，那么方法800B前进到操作858，在操作858中，使用上述任何技术在超声图像中突出显示标记物或以其它方式强调标记物。在操作860处，还可以使用上述任何技术来确定和显示到标记物和/或病变的距离。然后，方法800B流回到操作850，并且方法800B重复。

如果在操作856处确定在超声图像数据中不存在标记物，那么方法800B前进到操作862，在操作862中确定标记物位置。可以使用上述任何技术基于超声图像中标记物的先验识别和/或从来自任何定位收发器的信号得出的方向和位置信息来确定标记物的位置。然后，在操作864处，使用上述任何技术将所确定的标记物的位置用于生成和显示导航指示物。然后，方法800B从操作864流回到操作850，并且方法800B重复。

图9描绘了用于定位和检测植入的标记物和切口工具的示例性方法900。方法900或方法900中的操作的任何子集可以与以上讨论的任何其它方法组合和/或结合使用。在操作902处，从用户(诸如超声技术人员)接收关于标记物的类型的输入。可以从呈现在用于显示超声图像的同一显示器上的用户界面接收输入。例如，可以提供指示已经植入患者体内的标记物类型的输入。输入可以指示标记物的形状和尺寸。在示例中，输入可以包括提供标记物的型号或其它识别信息。基于输入，可以获得关于标记物的尺寸和其它信息，诸如从存储这种信息的本地或远程数据库中获得的。然后，图像分析技术可以使用标记物的尺寸来帮助识别超声图像内的标记物。在操作904处，基于关于标记物类型的输入，使用图像分析技术分析超声图像数据以识别标记物。

在操作906处，从用户(诸如超声技术人员)接收关于切口工具的类型的输入。可以从呈现在用于显示超声图像的同一显示器上的用户界面接收输入。用户界面可以是与用于收集关于标记物的类型的信息的用户界面相同的用户界面。可以提供指示对于患者正被使用的切开器械的类型的输入。输入可以指示切口工具或切口工具的一部分的形状和尺寸。例如，输入可以指示特定切口工具(诸如手术刀)的尖端的尺寸和形状。在示例中，输入可以包括提供用于切口器械的型号或其它识别信息。基于输入，可以获得关于切口器械的尺寸和其它信息，诸如从存储这种信息的本地或远程数据库中获得的。然后，图像分析技术可以使用切口器械的尺寸来帮助识别超声图像内的切口器械。在操作906处，基于关于切口器械类型的输入，使用图像分析技术分析超声图像数据以识别切口器械。

一旦识别出标记物和切口器械，就可以在操作910处确定到标记物、病变和/或切口器械的距离。所确定的距离可以是上面讨论的任何确定的距离，并且可以利用上面讨论的任何技术。作为示例，可以从超声图像确定从切口器械的尖端到标记物的距离。例如，一旦在超声图像中识别出切口器械并且在同一图像中识别出标记物，就可以通过测量两个识别出的对象之间的距离来确定距离。距离的确定可以由处理器结合对象的识别自动确定。距离的确定也可以基于用户输入来完成。例如，在标记物和切口器械在超声图像上被突出显示或以其它方式在视觉上被区分的情况下，可以提供输入以在标记物和切口器械之间画线。线的长度然后可以由操作环境的处理器确定。一旦确定了距离，就在操作912处显示该距离。

图10A描绘了用于对样品117成像的示例系统1000。一旦在手术规程(诸如肿块切除术)期间去除了病变114，外科医生就可以对包含病变114的样品113进行成像以确认健康组织的边际包围病变114。对边际的这种分析有助于确保已经从患者的所关注区域中去除了所有异常组织(诸如癌组织)。如果边际不足以使外科医生对所有癌组织都已切除感到有信心，那么外科医生将返回手术以切除附加的组织。但是，当前用于对样品成像的系统一般依赖于X射线曝光。这些X射线系统会占用大量空间并且价格昂贵。本技术提供了一种基于超声的解决方案，该解决方案能够降低在手术规程期间对从患者身上去除的样品的边际进行成像的成本和占用面积。超声技术的使用允许快速成像规程，从而实现更快的边际确认处理。超声成像规程也可以直接在手术室中进行。这些益处可以缩短手术的持续时间。

为了执行成像和边缘确认，将样品113放置在表面117上。超声探头102被放置在样品113上以对样品113成像。在所示的示例中，出于示例性目的，样品是球形的。理论的、预测的或理想的样品位置115(以虚线示出)位于样品113的中心处。那个预测的位置115可以是外科医生认为病变114应当在样品内的位置。预测的位置115可以基于标记物在患者体内的位置。在一些示例中，标记物位于样品113中作为预测的位置的位置处。预测的位置115被用于计算以确定样品的边际是否足够的目的。到预测的位置115的距离可以被表示为从样品的顶部到预测的位置115的中心的距离X和从预测的位置115的中心到表面117的距离Y。距离X和Y表示预测的位置115的位置。在预测的位置115位于样品113的中心的情况下，距离X将等于距离Y。

但是，病变114的实际位置可能不在预测的位置115处，如图10A中所描绘的。超声探头102被用于确定病变114在样品113内的实际位置。通过以上讨论的超声技术的距离测量技术，可以确定从超声探头102到病变114的中心的距离A和从病变114的中心到表面117的距离B。在预测的位置115位于样品113的中心的示例中，如果距离A与距离B之间的差不为零，那么样品113的边际不对称并且病变114的实际位置与预测的位置115不同。如果距离A与距离B之间的差大于预定阈值，那么边际可以被认为是不足的，并且外科医生可能必须返回手术以去除附加的组织。此外，可以确定距离A与距离X之间的差，并且如果该差超过预定阈值，那么可以认为边际不足。类似地，可以确定距离B与距离Y之间的差，并且如果该差超过预定阈值，那么可以认为边际不足。

作为对于图10A中所描绘的系统1000的参考框架，y轴垂直地延伸穿过图像，x轴水平地延伸穿过图像，而z轴延伸到图像中。因此，在图10A中所描绘的示例中，沿着X轴测量距离X和Y以及A和B。

为了测量或确定来自不同朝向的附加边际，可以旋转探头102或样品113。图10B描绘了图10A的超声系统1000，其中样品绕z轴旋转了90度。在这个朝向中从探头102到预测的位置115的中心的距离由距离V表示，并且从预测的位置115的中心到表面边缘的距离由距离W表示。类似于在先前朝向中的测量，可以基于相应距离之间的差来执行边际核实。例如，在预测的位置115位于样品113的中心的示例中，如果距离C与距离D之间的差不为零，那么样品113的边际不对称并且病变114的实际位置与预测的位置115不同。如果距离C与距离D之间的差大于预定阈值，那么边际可以被认为是不足的，并且外科医生可能必须返回手术以去除附加的组织。此外，可以确定距离C与距离V之间的差，并且如果该差超过预定阈值，那么可以认为边际不足。类似地，可以确定距离D与距离W之间的差，并且如果该差超过预定阈值，那么可以认为边际不足。

图10C描绘了图10A的超声系统1000，其中超声探头被旋转使得其沿着x轴定向而不是旋转样品。可以测量与在图10B中描绘的样品113和探头102的配置中所测量的相同的距离。例如，沿着x轴从探头102到预测的位置115的中心的距离由距离V表示，并且从预测的位置115的中心到与探头相对的样品113的边缘的距离由距离W表示。在一些实施方式中，由于超声波从表面117反射出来，因此与旋转超声探头102相比，旋转样品113可以是优选的。这种反射可以使得在表面117上从探头到样品113的边缘的距离测量更容易确定。

虽然实际上仅描绘了两个不同的相对朝向，但是可以旋转探头102或样品113以从任何其它朝向进行测量。例如，探头102可以旋转成与z轴对准，并且可以沿着z轴测量样品113和病变114的测量值。利用沿着三个平面(诸如沿着x轴、y轴和z轴)测得的到病变的距离，可以确定病变在三维空间中的位置。因此，可以确定病变114在样品113内的边际。

此外，可以使用超声探头102直接测量从样品113的外部到病变114的边缘的距离。即，可以直接测量病变114的边缘与样品113的边缘之间的实际边际。样品113可以在期望的任意多个朝向中成像以确定实际边际是否满足期望或预定边际。例如，如果外科医生期望病变114的所有侧面上的边际都大于5毫米，那么超声系统1000可以测量边际以核实在样品113中存在这样的边际。在一些示例中，测量和核实可以由超声系统1000自动化。例如，当超声探头102在样品113周围移动时，可以测量每个朝向中的边际的测量值。如果在任何点处边际小于期望的、所需的或预定的边际(例如，5mm)，那么可以生成警报或警告。警报以及探头相对于样品的位置和朝向可以被记录并显示或结合到报告中。照此，在每次边际小于期望边际可以被记录发生并进行报告或显示时，可以完成对样品的全扫描。然后，外科医生可以访问该报告或显示，以确定需要从患者身上去除附加组织的方向。

在本公开的范围内还可以预期将样品放置在容器中并放置在桌子上。从样品几何形状中减去容器的几何形状，然后计算标记物的深度。在本公开的范围内还可以预期以上所示的计算可以应用于样品的其它几何形状。样品可以是任何形状，并且可以执行更复杂的计算以确定到标记物或病变和样品的中心的距离。样品的不同形状可以存储在超声系统中，并自动与特定简档匹配，以帮助促进计算和边际确定。

图11描绘了用于确认样品的边际的方法1100。在操作1102处，使用超声探头以第一朝向对包含病变的样品成像。第一朝向可以沿着特定的轴(诸如y轴)。对样品成像可以包括从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列。超声波进入样品的内部并从样品的内部的组成部分反射，类似于如以上所讨论的超声波如何与患者体内相互作用。然后检测反射的超声波，并且基于反射的超声波，然后生成可以被分析的超声图像数据。在操作1104处，基于在操作1102处的病变的成像，可以确定病变在第一朝向中的位置。确定病变的位置可以包括确定从探头到病变的中心的距离和/或从病变的中心到表面的距离，诸如以上参考图10A讨论的距离A和距离B。确定病变的位置还可以包括确定第一朝向中的一个或多个边际是否在可接受的范围内或大于外科医生的期望边际。可以通过直接测量从探头到病变边缘的距离，然后将那个测量与期望边际进行比较来做出这种确定。如上面参考图10A所讨论的，还可以通过将病变在第一朝向中的位置与病变的预测的位置进行比较来确定该确定。如果确定的样品的边际低于期望边际，那么可以在操作1106处生成警报。警报可以是听觉的或视觉的。例如，指示当前朝向处的边际太小的警报。警报也可以与当前朝向的细节一起记录或以其它方式报告给外科医生，以便外科医生能够确定需要从患者身上去除附加组织的位置。

在操作1108处，以第二朝向(诸如沿着x轴)对样品成像。以第二朝向对样品成像可以包括将样品旋转至第二朝向或将探头旋转至第二朝向。在操作1110处，基于在操作1108处的病变的成像，可以确定病变在第二朝向中的位置。确定病变的位置可以包括确定从探头到病变的中心的距离和/或从病变的中心到表面的距离，诸如以上参考附图10B-10C讨论的距离C和距离D。确定病变的位置还可以包括确定第一朝向中的一个或多个边际是否在可接受范围内或大于外科医生的期望边际。可以通过直接测量从探头到病变边缘的距离，然后将那个测量与期望边际进行比较来做出这种确定。如上面参考图10B所讨论的，还可以通过将病变在第二朝向中的位置与病变的预测的位置进行比较来确定该确定。如果确定的样品的边际低于期望边际，那么可以在操作1112处生成警报。该警报可以与在操作1106中生成的警报基本相同，但是针对第二朝向。

在操作1114处，以第三方向(诸如沿着z轴)对样品成像。以第三朝向对样品成像可以包括将样品旋转至第三朝向或将探头旋转至第三朝向。在操作1116处，基于在操作1114处的病变的成像，可以确定病变在第三朝向中的位置。确定病变的位置和样品的边际可以与上面讨论的技术类似，但是针对第三朝向。如果确定的样品的边际低于期望边际，那么可以在操作1118处生成警报。该警报可以与在操作1106和1112中生成的警报基本相同，但是针对第二朝向。然后，方法1000可以针对除了前三个朝向之外的其它朝向重复。例如，可以以各种角度或朝向持续对样品成像。在每个朝向中，可以进行边际确定并报告。

如应当认识到的，在上述方法中描述的操作是出于说明本发明的方法和系统的目的而描述的，并且不旨在将本公开限制为特定的步骤顺序，例如，在不背离本公开的情况下，可以以不同次序执行步骤，可以执行附加步骤，并且可以排除公开的步骤。

可以使用软件、硬件或软件和硬件的组合来采用本文描述的实施例，以实现和执行本文公开的系统和方法。虽然在整个公开中已经将具体的设备描述为执行具体的功能，但是本领域的技术人员将认识到的是，提供这些设备是为了说明性目的，并且在不脱离本公开范围的情况下，可以采用其它设备来执行本文公开的功能。

本公开参考附图描述了本技术的一些实施例，在附图中仅示出了一些可能的实施例。但是，其它方面可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将可能的实施例的范围充分传达给本领域技术人员。

虽然在本文描述了具体的实施例，但是本技术的范围不限于那些具体的实施例。本领域技术人员将认识到在本技术的范围和精神内的其它实施例或改进。因此，仅作为说明性实施例公开了具体的结构、动作或介质。该技术的范围由所附权利要求及其中的任何等同形式限定。

Claims (83)

1.一种活检标记物，包括：

中心球；以及

在近端连接到中心球的多个径向辐条，其中所述多个径向辐条中的每个辐条在远端球处终止，其中所述多个径向辐条中的至少一个能够选择性地以缩合构造和膨胀构造定位。

2.如权利要求1所述的活检标记物，其中，当处于缩合构造时，所述多个径向辐条中的至少一个被折叠成与中心球的表面横向对准。

3.如权利要求2所述的活检标记物，其中所述多个径向辐条中的至少一个终止于对应的远侧球中，并且其中，当处于缩合构造时，对应的远侧球以凹入的方式被接纳在中心球的表面中。

4.如权利要求1所述的活检标记物，其中，当处于膨胀构造时，所述多个径向辐条中的至少一个从中心球的表面径向突出。

5.如权利要求1所述的活检标记物，其中活检标记物被构造为以缩合构造插入活检部位。

6.如权利要求5所述的活检标记物，其中活检标记物被构造为在插入活检部位时从缩合构造展开成膨胀构造。

7.如权利要求4所述的活检标记物，其中活检标记物由材料形成，并且其中活检标记物被构造为至少部分地基于材料的形状记忆特性而展开成膨胀构造。

8.如权利要求7所述的活检标记物，其中材料是能够反射超声波的合金。

9.如权利要求7所述的活检标记物，其中活检标记物至少部分地由镍钛诺形成，并且其中活检标记物被构造为至少部分地基于镍钛诺的形状记忆特性而展开成膨胀构造。

10.如权利要求1所述的活检标记物，其中活检标记物被配置用于使用超声成像进行定位。

11.如权利要求1所述的活检标记物，其中至少一个远侧球包括造影剂。

12.如权利要求11所述的活检标记物，其中造影剂被配置为当受到超声波的冲击时被释放到活检部位。

13.一种活检标记物，包括：

由第一材料形成的中心芯；以及

由第二材料形成并包围中心芯的至少第一层。

14.如权利要求13所述的活检标记物，其中第二材料被配置为被超声波激活。

15.如权利要求14所述的活检标记物，其中第二材料包括化学治疗药物，并且其中第二材料被配置为在受到超声波冲击时变得可溶。

16.如权利要求15所述的活检标记物，其中第二材料包括癌症结合剂，并且其中第二材料被配置为当受到超声波的冲击时被释放。

17.如权利要求13所述的活检标记物，其中第二材料包括稀土磁性金属。

18.如权利要求17所述的活检标记物，其中第二材料被配置为由以下各项中的一种激活：超声波、摄入剂和外部遥控器。

19.如权利要求18所述的活检标记物，其中活检标记物被配置为当第二材料被激活时更改形状。

20.如权利要求13所述的活检标记物，其中第二材料被配置为通过生物环境中的一个或多个改变而被激活。

21.如权利要求20所述的活检标记物，其中生物环境中的所述一个或多个改变包括以下至少之一：pH的改变、温度的改变和电解质浓度的改变。

22.如权利要求20所述的活检标记物，其中，响应于生物环境中的一个或多个改变，第二材料被配置为表现出以下中的至少一个：增加的荧光、增加的溶解度、增加的回声度、造影剂的释放和化学治疗药物的释放。

23.如权利要求13所述的活检标记物，其中中心芯是球形的，并且其中第二材料形成包围中心芯的同心层。

24.如权利要求13所述的活检标记物，还包括：

由第三材料形成的包围第一层的第二层。

25.如权利要求24所述的活检标记物，其中第三材料不同于第二材料。

26.如权利要求13所述的活检标记物，其中活检标记物被配置用于在超声成像下定位。

27.一种活检标记物，包括：

纤维聚合物，被配置为对包围纤维聚合物的生物环境的一个或多个条件具有反应性。

28.如权利要求27所述的活检标记物，其中活检标记物被配置为在活检规程期间被注射到患者的病变附近。

29.如权利要求27所述的活检标记物，其中生物环境的所述一个或多个条件包括以下一种或多种：温度、pH、电解质浓度和血流。

30.如权利要求27所述的活检标记物，其中纤维聚合物被配置为通过以下之一对生物环境的条件起反应：发射热量、发射可见光、发射荧光、增加回声度、振动、缩短、延长、折叠和增厚。

31.如权利要求27所述的活检标记物，其中纤维聚合物被配置为通过发射热量而对生物环境的条件起反应，并且其中活检标记物的热图成像生成热图。

32.如权利要求31所述的活检标记物，其中热图指示病变的边际。

33.一种从活检标记物确定与病变相关的信息的方法，包括：

在活检规程期间植入活检标记物；

激活活检标记物；

从活检标记物接收数据；

分析接收到的数据；以及

基于分析的数据来确定与病变相关的信息。

34.如权利要求33所述的方法，其中激活活检标记物包括以下至少之一：将药剂递送到活检标记物、通过超声波冲击活检标记物，以及使用外部设备激活活检标记物。

35.如权利要求33所述的方法，其中活检标记物响应于生物环境的改变而被激活。

36.如权利要求35所述的方法，其中生物环境的改变包括以下至少之一：pH的改变、温度的改变、血流的改变和电解质浓度的改变。

37.如权利要求35所述的方法，其中生物环境的改变指示病变的改变。

38.如权利要求33所述的方法，其中确确定与病变相关的信息包括确定病变是在进展还是消退。

39.如权利要求33所述的方法，其中确定与病变相关的信息包括确定病变的边际。

40.如权利要求33所述的方法，其中分析接收到的数据包括确定活检标记物的位置和朝向中的至少一个。

41.如权利要求40所述的方法，其中确定活检标记物的位置和朝向中的至少一个是在活检规程之后的手术规程期间执行的。

42.一种用于利用超声技术来定位植入的标记物的方法，该方法包括：

从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列；

由超声换能器检测反射的超声波，其中反射的超声波包括从被植入患者体内靠近病变的标记物反射之后的超声波的阵列的至少一部分；

从反射的超声波生成图像数据；

由处理器分析生成的图像数据以识别患者体内的标记物；

至少部分地基于标记物的识别，由处理器确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及

在与处理器可操作地连接的显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

43.如权利要求42所述的方法，还包括基于反射的超声波在显示器上显示包括标记物的超声图像。

44.如权利要求43所述的方法，其中与超声图像并发地显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

45.如权利要求43或44所述的方法，其中通过以下至少一项在视觉上将标记物与超声图像的其余部分区分开：突出显示、勾勒轮廓、显示的指示符或颜色效果。

46.如权利要求42-46中的任一项所述的方法，其中所确定的到标记物或病变中至少一个的距离是以下之一：

从超声探头的一部分到标记物或病变中至少一个的距离，

从手术刀的一部分到标记物或病变中至少一个的距离，或者

从切口器械的一部分到标记物或病变中至少一个的距离。

47.如权利要求46所述的方法，其中切口器械是烧灼工具、手术刀或内部探头之一。

48.如权利要求42-47中的任一项所述的方法，还包括：

从标记物定位收发器接收信号，其中标记物定位收发器附接到标记物；

由处理器处理从标记物定位收发器接收的信号，以确定标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个；以及

其中确定到标记物或病变中至少一个的距离还基于标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个。

49.如权利要求48所述的方法，还包括：

从探头定位收发器接收信号，其中探头定位收发器附接到超声探头；

由处理器处理从探头定位收发器接收的信号，以确定超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个；以及

其中确定到标记物或病变中至少一个的距离还基于超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少之一。

50.如权利要求48或49所述的方法，还包括：

从器械定位收发器接收信号，其中器械定位收发器附接到切口器械；

由处理器处理从器械定位收发器接收的信号，以确定切口器械的位置或切口器械的朝向中的至少一个；以及

其中确定到标记物或病变中至少一个的距离还基于超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个。

51.如权利要求42-50中的任一项所述的方法，其中所确定的距离包括方向分量。

52.如权利要求42-51中的任一项所述的方法，其中由处理器分析生成的图像数据以识别患者体内的标记物还包括使用模式识别技术来分析生成的图像数据以基于标记物的横截面来识别标记物。

53.如权利要求42-52中的任一项所述的方法，其中由处理器分析生成的图像数据以识别标记物还包括基于标记物的横截面来识别标记物的朝向。

54.如权利要求53所述的方法，其中确定到患者体内标记物的距离还基于识别出的标记物的朝向。

55.一种用于利用超声技术来定位植入的标记物的方法，该方法包括：

从处于第一位置的超声探头的超声换能器发射超声波的第一阵列；

由超声换能器检测第一反射的超声波，其中第一反射的超声波包括从植入患者体内的标记物反射之后的超声波的第一阵列的至少一部分；

从第一反射的超声波生成第一图像数据；

由处理器分析生成的第一图像数据以识别患者内部的标记物；

从处于第二位置的超声探头的超声换能器发射超声波的第二阵列；

由超声换能器检测第二反射的超声波，其中第二反射的超声波包括从患者体内反射之后的超声波的第二阵列的至少一部分；

从第一反射的超声波生成第二图像数据；

由处理器分析生成的第二图像数据，以确定生成的第二图像数据内不存在标记物；

生成导航指示物，其中该导航指示物指示标记物相对于超声探头的第二位置的方向；以及

将导航指示物与从第二图像数据生成的超声图像并发地显示在显示器上。

56.如权利要求55所述的方法，还包括：

从第一图像数据生成第一图像；以及

在可操作地连接到处理器的显示器上显示第一图像。

57.如权利要求56所述的方法，还包括：

至少部分地基于所生成的第一图像数据中的标记物的识别来确定到患者体内标记物的距离；以及

在显示器上与第一图像的显示并发地显示所确定的到标记物的距离。

58.如权利要求57所述的方法，其中所确定的到标记物的距离是以下之一：从超声探头的一部分到标记物的距离、从手术刀的一部分到标记物的距离或者从烧灼工具的一部分到标记物的距离。

59.如权利要求55-58中的任一项所述的方法，其中导航指示物是指向标记物的相对于超声探头的第二位置的方向的箭头。

60.如权利要求55-59中的任一项所述的方法，还包括：

从标记物定位收发器接收信号，其中标记物定位收发器附接到标记物；

由处理器处理从标记物定位收发器接收的信号，以确定标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个；以及

其中生成导航指示物还基于标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个。

61.如权利要求60所述的方法，还包括：

从探头定位收发器接收信号，其中探头定位收发器附接到超声探头；

由处理器处理从探头定位收发器接收的信号，以确定超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个；以及

其中生成导航指示物还基于超声探头的位置或超声探头的朝向中的至少一个。

62.一种用于超声定位的系统，该系统包括：

植入的标记物，其中该植入的标记物被植入患者体内；

超声探头，其包括超声换能器，该超声换能器被配置为发射超声波的阵列并检测反射的超声波，其中反射的超声波包括在患者体内被反射之后的超声波的阵列的至少一部分；

显示器；

至少一个处理器，其可操作地连接到显示器和超声探头；以及

存储器，其可操作地连接到至少一个处理器，存储在由至少一个处理器执行时执行操作的集合的指令，包括：

从反射的超声波生成图像数据；

由处理器分析生成的图像数据，以识别患者体内的标记物；

基于标记物的识别和反射的超声波，确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及

在显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

63.如权利要求62所述的系统，还包括附接到标记物的标记物定位收发器，其中标记物定位收发器传输指示标记物的位置或标记物的朝向中的至少一个的数据。

64.如权利要求63所述的系统，还包括附接到超声探头的探头定位收发器，其中探头定位收发器传输指示探头的位置或探头的朝向中的至少一个的数据。

65.如权利要求63所述的系统，还包括切口器械，其中切口器械包括器械定位收发器，其中器械定位收发器传输指示切口器械的位置或切口器械的朝向中的至少一个的数据。

66.如权利要求65所述的系统，其中切口器械是烧灼工具、手术刀或内部探头之一。

67.如权利要求65或66所述的系统，其中器械定位收发器附接到切口器械的尖端。

68.如权利要求63-65中的任一项所述的系统，其中标记物定位收发器、探头定位收发器或器械定位收发器中的至少一个是射频识别(RFID)设备。

69.如权利要求63-66中的任一项所述的系统，还包括感应电源，其中标记物定位收发器、探头定位收发器或器械定位收发器中的至少一个由感应电源供电。

70.一种用于超声定位和导航的方法，该方法包括：

从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列；

由超声换能器检测反射的超声波，其中反射的超声波包括从具有靠近病变的植入标记物的患者的体内反射之后的超声波的阵列的至少一部分；

从反射的超声波生成图像数据；

由处理器对生成的图像数据进行分析，以确定图像数据中是否存在标记物；

基于确定在图像数据中是否存在标记物而执行以下至少一项：

如果标记物存在于图像数据中，那么：

由处理器确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及

在与处理器可操作地连接的显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离；以及

如果图像数据中没有标记物，那么：

确定标记物的位置；

生成导航指示物，其中导航指示物指示标记物相对于超声探头的当前位置的位置；以及

与超声图像并发地在显示器上显示导航指示物。

71.一种用于利用超声技术定位植入的标记物的方法，该方法包括：

从超声探头的超声换能器发射超声波的阵列；

由超声换能器检测反射的超声波，其中反射的超声波包括从被植入患者体内的靠近病变的标记物反射之后的超声波的阵列的至少一部分；

从反射的超声波生成图像数据；

从生成的图像数据显示超声图像；

接收用户输入以识别超声图像中的标记物；

至少部分地基于标记物的识别，由处理器确定到标记物或病变中至少一个的距离；以及

在与处理器可操作地连接的显示器上显示所确定的到标记物或病变中至少一个的距离。

72.如权利要求71所述的方法，还包括在超声图像中识别切口器械。

73.如权利要求72所述的方法，其中在超声图像中识别切口器械是基于识别切口器械的用户输入。

74.如权利要求72或73所述的方法，还包括接收识别切口器械的类型的输入。

75.如权利要求74所述的方法，其中在超声图像中识别切口器械是基于切口器械的类型。

76.如权利要求71-75中的任一项所述的方法，还包括接收关于标记物的类型的输入。

77.如权利要求71-76中的任一项所述的方法，其中所确定的距离是切口器械与标记物之间的距离。

78.如权利要求77所述的方法，其中确定距离是基于在超声图像上绘制切口器械与标记物之间的线的用户输入。

79.一种用于确认样品的边际的方法，该方法包括：

用超声探头从第一朝向对样品成像，其中样品包括病变；

确定病变在第一朝向中的位置；

基于病变的位置，确定在第一朝向中病变与样品的边缘之间的边际小于预定边际；

基于边际小于预定边际，生成警报。

80.如权利要求79所述的方法，其中确定病变的位置包括确定从超声探头到病变的距离。

81.如权利要求79所述的方法，其中确定在第一朝向中病变与样品的边缘之间的边际包括将在第一朝向中的病变的预测位置与病变的位置进行比较。

82.如权利要求79所述的方法，其中确定在第一朝向中病变与样品的边缘之间的边际包括确定从超声探头到病变的距离与从病变到病变所在的表面的距离之间的差。

83.如权利要求79所述的方法，还包括：

旋转样品和超声探头中的至少一个；

用超声探头从第二朝向对样品成像；

确定在第二朝向中病变的位置；

基于病变的位置，确定在第二朝向中病变与样品的边缘之间的边际小于预定边际；

基于边际小于预定边际，生成另一个警报。

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