CN112438801A - 用于超声探针跟踪状态指示器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于超声探针跟踪状态指示器的系统和方法。用于引导针插入患者体内的引导系统利用超声成像或其他合适的成像技术。引导系统可以包括成像设备，其包括用于产生体内部分目标(比如脉管)的图像的探头。成像设备可以被配置为：例如经由位于设备上的多个发光二极管，经由基于针的确定的位置的感官反馈，提供至少一个状态指示。探头可以与一个或多个传感器一起被包括，该传感器可以感测与针相关联的磁场。系统可以包括处理器，该处理器可以接收由至少一个传感器感测的磁场数据以确定针的位置。系统还可以包括描绘确定的针的位置的显示器。

Description

用于超声探针跟踪状态指示器的系统和方法

优先权

本申请要求2019年9月4日提交的美国临时申请号62/895,852的优先权权益，其通过引用将其整体并入本申请。

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及用于超声探针跟踪状态指示器的系统和方法。

背景技术

在下列美国专利和公开文本中描述了用于各种器械(比如导管、管心针和针)的医疗设备跟踪和引导，其中的每个通过引用将其整体并入本申请：美国专利号9,649,048；美国专利号9,636,031；美国专利号9,554,716；美国专利号9,521,961；美国专利号9,492,097；美国专利号9,456,766；美国专利号8,849,382；美国专利号8,781,555；美国专利号8,388,541；美国公开号2014/0188133；美国公开号2014/0046261；和美国公开号2014/0031674。然而，存在改进用于医疗设备的引导的持续需求，包括在引导系统和由其引导的医疗设备之间的人机接口(human interface)处的改进。

本文公开了引导系统、医疗设备和方法，其解决上述需求从而改进用于医疗设备的引导。

发明内容

简要概括而言，本文描述的实施方案涉及集成导管放置系统和方法，其用于经由一系列集成状态指示系统和方法将导管准确地放置在患者的脉管系统内。集成系统可以采用例如至少三种用于提高导管放置准确度的模态(modality)：1)用于将导管引入患者的脉管系统的超声辅助引导；2)尖端定位系统(TLS)，或在导管尖端推进通过脉管系统期间基于磁力(例如，经由永磁体(一个或多个)或电磁体(一个或多个))跟踪导管尖端，以检测和帮助修正在这样的推进期间的任何尖端错位；和3)状态指示器(indicator)，其通过如下使得临床医生改进针的跟踪和引导：基于跟踪，提供与校准和/或建议的移动方向相关的信息。

在一个实施方案中，用于引导针插入患者体内的引导系统包括超声成像设备，其包括用于超声成像体内部分目标的探头(probe)。与探头一起包括的至少一个传感器在感测与针相关联的磁场，并且接收由传感器感测的磁场数据的处理器确定针在三维空间中的位置。显示器进一步描绘针的确定的位置连同目标的图像，并且超声成像设备还被配置为基于确定的位置经由感官反馈(sensory feedback)提供至少一个状态指示。

在其他实施方案中，经由可见光递送感官反馈。这可以包括经由位于探头或监测器上的多个发光二极管产生的可见光。发光二极管可以被配置为发射第一系列光模式(light pattern)以指示与引导系统的部件的校准相关联的至少一个状态和/或第二系列光模式以指示移动探头以增加跟踪准确度的建议的方向。

在另外的实施方案中，光模式可以包括利用颜色指示系统的状态，包括移动针和/或探头的建议的方向。具体地，在某些实施方案中，在至少两种颜色之间变化与建议的移动方向相关联。

此外，实施方案可以包含至少两个发光二极管被定位在探头的相对侧上，并且在第二系列光模式的多种颜色中的至少两种之间变化与建议的方向相关联。这些发光二极管可以按照各种方式成型，包括双向和三向箭头。因此，光颜色或强度变化可以产生不同水平的状态指示。

在许多实施方案中，经由显示器上的视觉指示器递送感官反馈。这通常可以经由显示器实现。具体地，显示器可以被配置为发射第一颜色模式以指示与引导系统的部件的校准相关联的至少一个状态、第二颜色模式以指示引导系统内的至少一个错误和/或第三颜色模式以指示引导系统内的就绪状态或故障状态。

某些实施方案可以能够通过可穿戴设备提供感官反馈。可穿戴设备可以通过智能眼镜系统递送视觉感官反馈(例如，视觉图像)。其他可穿戴设备可以提供触觉反馈，比如位于与引导系统通信的智能手表或其他合适的物理接触设备中的振动传感器。在进一步的实施方案中，可以经由在探头内生成的触觉振动提供感官反馈。

在一个实施方案中，通过待由临床医生听到的音频信号提供感官反馈。可以使用多种声音生成音频，以指示显示器和/或探头内的多种状态。

在另一个实施方案中，用于引导针插入患者体内的引导系统包括超声成像设备，该超声成像设备包括用于超声成像在由校准过程确定的校准区域内的体内部分目标的探头。与探头一起包括的至少一个传感器感测与针相关联的磁场，并且接收由传感器感测的磁场数据的处理器确定针在校准区域内的三个空间维度中的位置。显示器进一步描绘针的确定的位置连同目标的图像，并且超声成像设备还被配置为经由来自放置在探头上的多个发光二极管的感官反馈，提供至少一个状态指示。感官反馈包括生成探头正在移动靠近校准区域的边界的视觉通知。

在一个实施方案中，方法用于利用成像技术引导针插入患者体内。方法包括(a)成像身体内的目标；(b)经由探头感测与针相关的可检测特性；(c)通过与感测的可检测特性和感测的弯曲程度相关的数据，确定针在至少两个空间维度中的位置；(d)显示针关于目标的位置连同目标的图像；和(e)基于确定的位置经由感官反馈提供至少一个状态指示。

在一些实施方案中，经由可见光递送感官反馈。

在一些实施方案中，经由位于探头上的多个发光二极管产生可见光。

在一些实施方案中，多个发光二极管被配置为发射第一系列光模式，以指示与引导系统的部件的校准相关联的至少一个状态。

在一些实施方案中，多个发光二极管被配置为发射第二系列光模式，以指示移动探头以增加跟踪准确度的建议的方向。

在一些实施方案中，第二系列光模式包括利用多种颜色指示建议的方向。

在一些实施方案中，在多种颜色中的至少两种颜色之间变化与建议的方向相关联。

在一些实施方案中，多个发光二极管中的至少两个发光二极管被定位在探头的相对侧上。此外，在第二系列光模式的多种颜色中的至少两种颜色之间变化与建议的方向相关联。

在一些实施方案中，经由显示器上的视觉指示递送感官反馈。

在一些实施方案中，显示进一步发射第一颜色模式，以指示与至少一个部件的校准状态相关联的至少一个状态。

在一些实施方案中，显示进一步发射第二颜色模式，以指示至少一个错误。

在一些实施方案中，显示进一步发射第三颜色模式，以指示就绪状态。

在一些实施方案中，经由通过可穿戴设备生成的视觉图像递送感官反馈。

在一些实施方案中，经由在探头内生成的触觉反馈递送感官反馈。

在一些实施方案中，提供感官反馈进一步包括经由扬声器递送音频信号。

根据以下描述和所附权利要求，本发明实施方案的这些和其他特征将变得更清楚，或可以通过如下文阐述的本发明的实施方案的实施了解本发明实施方案的这些和其他特征。

附图说明

将通过参考在附图中示出的本公开内容的具体实施方案呈现本公开内容的更具体的描述。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施方案，因此不应当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发明的示例性实施方案，在附图中：

图1是根据本发明一个实例实施方案的框图，描绘了用于针和其他医疗部件的基于超声的引导系统的各种元件；

图2是患者和被插入其中的导管的简化视图，示出了可以在其中实施图1的引导系统的一种可能的环境；

图3是图1的引导系统的超声探头的俯视图；

图4A是根据一个实施方案的与图1的引导系统一起使用的针的侧视图；

图4B是图4A的针的端视图；

图5A是被用于朝向患者体内的脉管引导针的引导系统的超声探头的简化视图

图5B是被用于朝向患者体内的脉管引导针的引导系统的超声探头的另一个简化视图；

图6A示出了根据一个实施方案的引导系统的显示器上的描绘的可能的截屏，示出了针的位置和取向；

图6B示出了根据一个实施方案的引导系统的显示器上的描绘的另一个可能的截屏，示出了针的位置和取向；

图7A示出了根据一个实施方案的位于引导系统的探头的顶部上的指示灯的可能的构造，该指示灯布置在相对端上并且成型为双向箭头；

图7B示出了处于“开启”状态的图7A的发光二极管；

图7C示出了根据一个实施方案的位于引导系统的探头的顶部上的发光二极管的另一个可能的构造，该发光二极管布置在相对端上并且成型为双向箭头；

图7D示出了根据一个实施方案的位于引导系统的探头的顶部上的发光二极管的可能的构造，该发光二极管布置在相对端上并且成型为三向箭头；

图8A示出了根据一个实施方案的位于引导系统的探头的前侧上发光二极管的可能的构造，该发光二极管布置在相对端上并且成型为双向箭头；

图8B示出了处于“开启”状态的图8A的发光二极管；

图9A示出了根据一个实施方案的引导系统的显示器上的描绘的可能的截屏，示出了超声观察区域周围的彩色状态指示器边界和相关联的图标；

图9B示出了根据一个实施方案的引导系统的显示器上的描绘的另一个可能的截屏，示出了超声观察区域周围的彩色状态指示器边界和相关联的图标；

图9C示出了根据一个实施方案的引导系统的显示器上的描绘的另一个可能的截屏，示出了超声观察区域周围的彩色状态指示器边界和相关联的图标；和

图9D示出了根据一个实施方案的引导系统的显示器上的描绘的另一个可能的截屏，示出了超声观察区域周围的彩色状态指示器边界和相关联的图标。

具体实施方式

在更详细地公开一些具体实施方案前，应当理解，本申请公开的具体实施方案不限制本申请提供的概念的范围。还应当理解，本申请公开的具体实施方案可以具有多个特征，这些特征可以容易地与具体实施方案分离并且任选地与本申请公开的多个其他实施方案中任何一个实施方案的特征进行组合或替代该特征。

现在将参考附图，其中相同的结构将具有相同的附图标记。应当理解，附图是本发明的示例性实施方案的图解和示意性表示，既非限制性的，也不一定按比例绘制。

关于本申请使用的术语，还应当理解，这些术语的目的是为了描述一些特定实施方案，而不限制本申请提供的概念的范围。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，而不提供顺序限制或数值限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”特征或步骤不一定按此顺序出现，而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，使用标签比如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，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“一个”、“一种”和“该”包括对复数的指代。

关于“近侧”、“近侧部分”或“近端部分”，例如，本申请公开的导管包括当在患者上使用导管时旨在靠近临床医生的导管部分。同样地，例如，导管的“近侧长度”包括当在患者上使用导管时旨在靠近临床医生的导管的长度。例如，导管的“近端”包括当在患者上使用导管时旨在靠近临床医生的导管的一端。导管的近侧部分、近端部分或近侧长度可以包括导管的近端；然而，导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不一定包括导管的近端。即，除非上下文另有说明，导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不是导管的末端部分或末端长度。

关于“远侧”、“远侧部分”或“远端部分”，例如，本申请公开的导管包括当在患者上使用导管时旨在靠近患者或在患者中的导管部分。同样地，例如，导管的“远侧长度”包括当在患者上使用导管时旨在靠近患者或在患者中的导管的长度。例如，导管的“远端”包括当导管当在患者上使用导管时旨在靠近患者或在患者中的导管的一端。导管的远侧部分、远端部分或远侧长度可以包括导管的远端；然而，导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不一定包括导管的远端。即，除非上下文另有说明，导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不是导管的末端部分或末端长度。

除非另外定义，否则本申请使用的所有技术和科学术语具有的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。

如上所述，对改进用于医疗设备的引导存在持续需求，包括在引导系统和由其引导的医疗设备之间的人机接口处的改进。本文公开了引导系统、医疗设备和方法，其解决上述需求以改进用于医疗设备的引导。

本文描述的本发明的实施方案总体上涉及用于引导系统的状态指示器，例如，其配置为在基于超声的手术或使用针进入患者的皮下脉管的其他合适的手术期间，定位和引导针或其他医疗部件。在许多实施方案中，状态指示器有助于引导系统的用户实现针的实时定位、取向和推进，从而更好地使得临床医生能够将针准确地引导至预期目标。在一些实施方案中，引导系统可以在五个运动度(degree of motion)中跟踪针的位置：x、y和z空间坐标空间、针俯仰(pitch)和针偏航(yaw)。某些状态指示器可以被配置为通知引导系统的用户如何在这些运动度内更好地取向针的位置。与不具有这样的状态指示器的引导系统相比，这样的跟踪和反馈系统可以使得能够以相对更高的准确度引导和放置针。

首先参见图1和2，其描绘了根据本发明的一个实施方案配置的基于超声的针引导系统(“系统”，通常以10表示)的多个部件。如所示，引导系统10通常包括超声(“US”)成像部分，该超声成像部分包括控制台20、显示器30和手持式超声探头40，其每个在下面被进一步详细描述。注意，可以按照除本文示出和描述之外的多种方式中的一种配置超声成像部分。

可以理解，控制台20可以采取各种形式中的一种。处理器22(例如，包括非易失性存储器比如EEPROM)被包括在控制台20中，用于在引导系统10的操作期间控制系统功能，从而用作控制处理器。数字控制器/模拟接口24还与控制台20一起被包括，并且与处理器22和其他系统部件通信以管理超声探头40和其他系统部件之间的接口连接。

引导系统10可以进一步包括用于与任选的部件54(包括打印机、存储介质、键盘等)连接的多个端口52。在一个实施方案中，端口是USB端口，但是其他端口类型或端口类型的组合可以被用于本文描述的这种和其他接口连接。在某些实施方案中，可以经由网络上的无线连接实施端口52。电源连接56与控制台20一起被包括，以实现与外部电源58的可操作的连接。在与外部电源一起或不具有外部电源的情况下，还可以使用内部电源60(例如，电池)。电力管理电路59与控制台的数字控制器/模拟接口24一起被包括以调节电力使用和分配。

本实施方案中的显示器30是集成入控制台20的单个显示器，并且被用于在手术期间向临床医生显示信息。在另一个实施方案中，显示器可以与控制台分离。如将看到的，显示器30描绘的内容可以根据如下变化：例如，系统处于何种模式，比如，但不限于US、TLS或其他实施方案中的ECG尖端确认。在某些实施方案中，控制台按钮接口32和包括在超声探头40上的按钮可以被用于由临床医生立即调用期望的模式至显示器30以辅助手术。在另外的实施方案中，可以同时显示来自多种模式比如TLS和ECG的信息。因此，控制台20的显示器30可以被用于在进入患者的脉管系统中的超声引导、在导管推进通过脉管系统期间的TLS引导和(如在稍后的实施方案中)关于患者的心脏的节点的导管远侧尖端放置的基于ECG的确认。在进一步的实施方案中，超声探头40可以包括多个控制按钮84(参见图2)，其可以被用于由临床医生立即调用期望的模式至显示器30以辅助放置手术。在许多实施方案中，显示器30利用LCD面板。

可以结合上述模态采用超声探头40，即，在准备将导管72插入脉管系统时，基于超声(“US”)可视化脉管(比如静脉)(参见图2)。这样的可视化可以提供用于将导管72引入患者70的脉管系统的实时超声引导，并且可以帮助减少通常与这样的引入相关联的并发症，包括无意的动脉穿刺、血肿、气胸等。

图1进一步示出超声探头40可以进一步包括用于管理按钮和探头操作的按钮与存储器控制器42。在某些实施方案中，按钮与存储器控制器42可以包括非易失性存储器，比如EEPROM。按钮与存储器控制器42与控制台20的探头接口44可操作的通信，探头接口44通常包括用于与探头压电阵列接口连接的压电输入/输出部件44A和用于与按钮与存储器控制器42接口连接的按钮与存储器输入/输出部件44B。

引导系统10的超声成像部分还可以被用于在经皮插入针或其他设备以接近目标之前，成像患者身体的目标体内部分。如下所述，在一些实施方案中，在随后将导管插入患者的脉管系统的静脉或其他部分之前进行针的插入。然而，可以理解，可以出于各种医疗目的，将针插入患者体内。

图2示出了根据一个实施方案的在最终通过插入部位73处的皮肤将导管72放置入患者脉管系统的手术期间，上述部件与患者70的一般关系。图2示出导管72通常包括完成放置后保持在患者外的近侧部分74和驻留在患者脉管系统内的远侧部分76。引导系统10被用于最终将导管72的远侧尖端76A定位在患者脉管系统内的期望位置中。在一个实施方案中，导管72的远侧尖端76A的期望位置接近患者的心脏，比如在上腔静脉(“SVC”)的下三分之一(1/3)部分中。当然，引导系统10可以被用于将导管远侧尖端放置在其他位置中。

导管72的近端部分74还包括衬套(hub)74A(其提供导管72的一个或多个内腔之间的流体连通)和一个或多个延伸支管(extension leg)74B(其从衬套向近侧延伸)。如上所述，将针100在插入部位73处放置入患者脉管系统通常在插入导管之前进行，不过可以理解，可以采用其他放置方法。此外，应当理解，上述讨论仅仅是使用引导系统10的一个实施例；实际上，它可以被用于各种用途，比如，如上所述在插入导管之前放置针、出于其他用途插入针100或用于将其他医疗部件插入患者体内，其他医疗部件包括x射线或超声标记物、活组织检查鞘管(sheath)、消融部件(ablation component)、膀胱扫描部件、腔静脉过滤器等。

更详细地，控制台20容纳引导系统10的各种部件，并且可以理解，控制台可以采取各种形式中的一种。包括例如非易失性存储器比如EEPROM的处理器22被包括在控制台20中，用于在引导系统10的操作期间控制系统功能和执行各种算法，从而用作控制处理器。数字控制器/模拟接口24也与控制台20一起被包括，并且与处理器22和其他系统部件通信，以管理超声探头40和其他系统部件之间的接口连接。

图2进一步描绘了针100，其用于获取经由插入部位73至患者脉管系统的初始通路。如将在下文进一步详细描述的，针100被配置为与引导系统10协作，以使得系统能够在基于超声的放置手术期间检测针的位置、取向和推进。

图3描绘了根据各种实施方案的超声探头40的特征。在准备将针100和/或导管72插入脉管系统时，超声探头40与脉管(比如静脉)基于超声的可视化结合使用。这种可视化可以提供实时超声引导，并且帮助减少通常与这种引入相关联的并发症，包括无意的动脉穿刺、血肿、气胸等。

超声探头40通常被构造成包括头部80，头部80容纳压电(或类似功能)阵列，当头部抵靠患者的皮肤(靠近预期插入部位73)放置时，其用于产生超声脉冲并且在被患者身体反射后接收超声脉冲的回波(图2)。超声探头40还包括用于控制系统的控制按钮84(图2)，因而消除临床医生接触无菌区域(其在建立插入部位之前在患者插入部位周围建立)以控制引导系统10的需要。

照此，在一个实施方案中，在引入导管72之前，临床医生采用引导系统10的超声成像部分确定合适的插入部位并且比如使用针100建立脉管通路，以便通过脉管系统朝向预期目的地最终推进导管72。

如图3所示，超声探头40可以包括传感器阵列90，用于在超声成像手术期间检测针100的位置、取向和移动，比如上面描述的那些。如将在下文进一步详细描述的，传感器阵列包括嵌入探头的壳体内的多个磁性传感器92。磁性传感器92被配置为检测与针100相关联的磁场，并且使得引导系统10能够跟踪针。虽然此处配置为磁性传感器，但是应当理解，磁性传感器92可以是其他类型和配置的传感器，如下文将描述的。另外，虽然它们在图3中示出为与超声探头40一起被包括，但是传感器阵列90的磁性传感器92可以被包括在与探头分离的部件中，例如单独的手持式设备。这样的设备可以被用于例如在没有磁性传感器92的类似设备中改造其他探头。在本实施方案中，磁性传感器92以平面构造被布置在超声探头40的顶面82下方，但是可以理解，传感器可以按其他构造被布置，比如按弓形或半圆形布置。

在图3所示的实施方案中，每个磁性传感器92包括三个正交的传感器线圈，用于使得能够在三个空间维度中检测磁场。可以从例如新泽西州莫里斯敦的Honeywell Sensingand Control购买这种三维(“3-D”)磁性传感器。此外，本实施方案的磁性传感器92被配置为霍尔效应传感器，但是也可以采用其他类型的磁性传感器。此外，可以根据需要包括和布置多个一维磁性传感器而非3-D传感器，以取得1-D、2-D或3-D检测能力。

在本实施方案中，磁性传感器92包括传感器阵列90中的五个磁性传感器，以使得不仅能够在三维空间(即，X、Y、Z坐标空间)中检测针100，而且能够检测针自身的俯仰和偏航取向。注意，在一个实施方案中，磁性传感器92中的两个或更多个的正交感测组件可以使得能够测定磁性元件110的俯仰和偏航姿态，从而确定针100的俯仰和偏航姿态。

在其他实施方案中，取决于应用，可以在传感器阵列中采用更少或更多的传感器。更一般地，应当理解，传感器阵列的传感器的数量、尺寸、类型和布置可以与本文明确显示的不同。

图4A和4B示出了根据一个实施方案的针100的一个实例的细节，针100可以与引导系统10结合用于接近患者的目标体内部分，如图2所示。具体地，针100包括中空套管(cannula)102，中空套管102具有近端102A和远端102B。在本实施方案中，衬套104被附接至套管102的近端102A并且包括开口端104A，开口端104A被配置为用于连接各种设备的连接器。实际上，衬套104的开口端104A与套管102的内腔流体连通，使得导丝、管心针或其他部件可以穿过衬套进入套管。

如图4A和4B所示，磁性元件110与衬套104一起被包括。如在图4B中最佳显示的，本实施方案中的磁性元件110是永磁体，包括例如铁磁性物质并且是环形的，以限定与套管102对准的孔112。这样配置，磁性元件110产生由超声探头40的传感器阵列90可检测的磁场，使得针100的位置、取向和移动能够被引导系统10跟踪，如下文进一步描述的。

在其他实施方案中，可以理解，针100或其他医疗部件可以采用许多其他类型、数量和尺寸的磁性元件，以使得本发明的引导系统能够对其进行跟踪。

现在参考图5A和5B，其示出了引导系统10的超声探头40和针100，针100已经就位并且已经准备通过患者的皮肤表面120插入，以接近目标体内部分。具体地，将超声探头40示出为头部80抵靠患者皮肤放置并且产生超声束122，以超声成像患者的皮肤表面120下方的皮下脉管126的一部分。脉管126的超声图像可以被描绘在引导系统10的显示器30上(图2)。

如上所述，本实施方案中的引导系统10被配置为检测上述针100的位置、取向和移动。具体地，超声探头40的传感器阵列90被配置为检测与磁性元件110(其与针100一起被包括)相关联的磁场。传感器阵列90的磁性传感器92中的每个被配置为在三维空间中以空间形式检测磁性元件110。因此，在引导系统10的操作期间，由每个磁性传感器92感测的针的相关联的磁性元件110的磁场强度数据被转发至处理器，比如控制台20的处理器22(图1)，处理器22实时计算磁性元件110的位置和/或取向。在某些实施方案中，针可以由磁性材料制成，使得不需要磁性元件110即可由超声探头40的传感器阵列90进行检测。

具体地并且如图5A和5B所示，可以使用由磁性传感器92感测的磁场强度数据，通过引导系统10测定磁性元件110在X、Y和Z坐标空间中相对于传感器阵列90的位置。另外，图5A显示还可以测定磁性元件110的俯仰，而图5B显示还可以测定磁性元件110的偏航。超声探头40、控制台20或系统的其他部件的合适的电路可以提供这种位置/取向需要的计算。在一个实施方案中，可以使用如下中的一个或多个的教导跟踪磁性元件110：美国专利号5,775,322、美国专利号5,879,297、美国专利号6,129,668、美国专利号6,216,028和美国专利号6,263,230，其中的每个以其全部通过引用并入本文。

通过引导系统10确定的上述位置和取向信息，连同套管102的长度和磁性元件110相对于远端针尖的位置(如已知的或输入系统的)，使得系统能够准确地确定针100的整个长度相对于传感器阵列90的位置和取向。任选地，磁性元件110和远侧针尖之间的距离是已知的或输入引导系统10的。这又使得引导系统10能够将针100的图像叠加在由超声探头40的超声波束122产生的图像上。图6A和6B示出了这种针在超声图像上的叠加的实施例。具体地，例如，图6A和6B各自示出了可以在显示器30上描绘的截屏130(图2)。在图6A中，示出了超声图像132，包括对皮肤表面120和脉管126的描绘。例如，超声波图像132对应于由图5A和5B所示的超声波束122获取的图像。

截屏130进一步示出了表示由如上所述的引导系统10确定的针100的位置和取向的虚拟针图像134。因为系统能够确定针100相对于传感器阵列90的位置和取向，所以系统能够准确地确定针100相对于超声图像132的位置和取向，并且将其叠加在其上，以在显示器30上作为针图像134加以描绘。通过由引导系统10的处理器22或其他合适的部件执行的合适的算法而协调针图像134在超声图像132上的定位。

磁性传感器92被配置为在引导系统10的操作期间连续地检测与针100的磁性元件110相关联的磁场。在某些实施方案中，不是将磁性元件110与磁场结合，而是可以使针100自身磁化以产生磁场，从而需要的部件更少。在美国专利公开号2018/0310955中公开了磁化针、磁化系统和磁化器的实施例，其以全文引用的方式并入本申请。通过传感器连续检测的过程，使得引导系统10能够连续地更新针图像134的位置和取向，用于在显示器30上加以描绘。因此，通过显示器30上的针图像134实时描绘针100的推进或其他移动。注意，当在放置手术或其他活动期间发生超声探头40和针100的移动时，引导系统10能够连续地更新显示器30上的超声图像132和针图像134。

图6A进一步示出了在一个实施方案中，引导系统10可以基于如针图像134描绘的针100的当前位置和取向来描绘投影路径136。投影路径136帮助临床医生确定针100的当前取向(如显示器30上的针图像134描绘的)是否将导致到达期望的体内部分目标，如在此示出的脉管126。此外，随着针图像134的取向和/或位置改变，引导系统10相应地修改投影路径136。引导系统10还可以在显示器30上描绘目标138，目标138指示投影路径136穿过超声图像132的平面的点。如图6A所示，在本实施例中，目标138位于在超声图像132中描绘的脉管126内。注意，当调整针100和/或超声图像132时，也可以修改目标138在显示器30上的位置。截屏130还包括概率区域139，在此描绘为方框，概率区域139指示：由于针长度、针刚度和弯曲、磁元件的场强、磁性针的场强、磁性干扰、磁性元件的磁轴与针的纵轴在对准上的可能的偏差、传感器阵列相对于超声成像平面的取向等而引起的系统的任何可能的误差幅度。

图6B示出了，在一个实施方案中，截屏130可以被配置为使得超声图像132和针图像134的取向被设置为以三维方式显示。这使得能够确定如针图像134所示的针100的角度和取向，并且将其与由超声图像132成像的预期目标进行比较。应当注意，截屏130仅仅是由引导系统10产生的用于显示的可能的描述内容的实例；实际上，可以使用其他视觉描绘。还要注意，被成像的身体的特定区域仅仅是示例；系统可以被用于超声成像各种身体部分，而不应当限于附图中明确描绘的内容。此外，如本申请描绘和描述的系统可以在需要时被包括作为较大系统的部件，或可以被配置为独立设备。此外，可以理解，除在显示器30上提供的视觉信息之外，引导系统10还可以采用听觉信息，比如哔哔声、响铃等，以在将针定位并且插入患者期间帮助临床医生。

在一个实施方案中，可以通过由探头/系统测量磁性元件110或磁性针的特性(比如其场强)而确定针的长度(或医疗部件的其他方面)。例如，在一个实施方案中，针100的磁性元件110或磁性针可以被定位在距超声探头40的预定距离处或相对于超声探头40的预定位置处。在磁性元件110或磁性针如此定位的情况下，超声探头40的传感器阵列可以检测和测量相关联的磁性元件110的场强。系统可以将测量的场强与对应于不同已知针长度的可能的场强的存储列表进行比较。系统可以匹配这两个强度并且确定针长度。然后可以如本申请所述进行针定位和随后的针插入。在另一个实施方案中，磁性元件110或磁性针可以围绕超声探头40移动，使得超声探头40获取多个场强读数，而不是将磁性元件110保持固定在预定位置处。可以修改以下方面从而赋予一组磁性元件以不同的场强：磁性元件的尺寸、形状和组成等。

关于根据一个实施方案的使用引导系统10引导与患者的目标体内部分(“目标”)的超声成像有关的针或其他医疗设备，在此给出了进一步细节。在针100及其磁性元件定位成与包括传感器阵列90的超声探头40相距适当距离(例如，两英尺或更远)的情况下，探头被用于对患者内的目标进行超声成像，以便在引导系统10的显示器30上进行描绘，针预期经由经皮插入而与该目标交叉。然后可以启动引导系统10的校准，其中控制台20的处理器22执行算法，以确定将实施手术的附近环境中的任何环境磁场的基线。如下所述，引导系统10可以经由各种反馈系统来生成状态指示器以通知临床医生将需要执行校准和/或校准当前正在进行中。如上文已经讨论的，比如通过用户输入、自动检测或以其他合适的方式，引导系统10还可以获知针100的总长度和/或磁性元件相对于远侧针尖的位置。

然后可以将针100带入超声探头40的传感器阵列90的磁性传感器92的范围内。每个磁性传感器92检测与针100的磁性元件110或与磁针相关联的磁场强度，场强数据被转发至处理器22。在一个实施方案中，这一数据可以被存储在存储器中直到处理器需要。当磁性传感器92检测磁场时，处理器22执行合适的算法以计算磁性针或针100的磁性元件110在相对于探头的空间中的预测点处的磁场强度。然后，处理器22将磁性传感器92检测的实际磁场强度数据与计算的磁场强度值进行比较。注意，前文所述美国专利进一步描述了这一方法。方法可以迭代地执行，直到预测点的计算值与测量数据匹配。一旦达成匹配，磁性元件110就定位在三维空间中。使用由磁性传感器92检测的磁场强度数据，也可以确定磁性元件110的俯仰和偏航(即，取向)。连同针100的已知长度和针的远侧尖端相对于磁性元件的位置，这使得能够通过引导系统10实现针的位置和取向的准确表示，并且将其描绘为显示器30上的虚拟模型，即针图像134。注意，在引导系统10的一个实施方案中，预测的和实际的检测值必须在预定的公差或置信水平内匹配，以使得能够进行对针的描绘。

在本实施方案中，通过将针图像重叠在显示器30的超声图像132上，执行如上所述的对针100的针图像134描绘(图6A、6B)。处理器22或其他合适的部件执行的引导系统10的合适算法进一步使得能够在目标的超声图像132顶上在显示器30上确定并描绘投影路径136、目标138和概率区域139(图6A、6B)。反复执行上述预测、检测、比较和描绘过程，以继续实时跟踪针100的移动。

临床医生可能希望通过在手术期间调整或微调针和/或探头的放置，将探头定位在适当的校准区域内而增强超声图像。在许多实施方案中，引导系统10可以向临床医生提供感官反馈以便于更好地放置在校准区域内，并且因此通过降低不当移动的风险或缩短完成所需的时间来提高手术的效率。引导系统10可以通过基于在手术期间接收的测量结果或其他数据向临床医生提供状态指示器来促进这一点。这种状态指示器可以例如通知临床医生针100和/或超声探头40需要被校准、超声探头40需要围绕轴移动特定量以保持在校准区域中，或引导系统10中是否存在通信故障。通常，在手术期间将这些状态指示器传输给临床医生，可以要求临床医生中断对给定任务的关注，以探明引导系统10内的另一个位置中的当前状态。例如，专注于沿着患者的皮肤表面120取向超声探头40的临床医生，可能需要在手术期间保持视觉关注，但是临床医生必须查看显示器30以了解当前状态，注意力就会转移。相反，在手术期间查看显示器30的超声区域的临床医生，则可能因为确定屏幕上别处的系统的当前状态而必须转移注意力，或因为观察超声探头40的定位而转移注意力。

因此，期望提供感官反馈，使得临床医生能够在基本上不改变他们的关注点或注意力区域的情况下接收反馈。因此，通过比如在超声探头40上、显示器30上，或经由可穿戴设备或其他声音提供状态指示器，临床医生可以保持关注于特定任务而不需要查看别处。

现在参考图7A和7B描述在引导过程期间提供感官反馈的一个实施方案。超声探头40示出为具有位于探头顶部处的两个指示灯，具体是左状态指示灯140和右状态指示灯142。在图7A至7D中描绘的探头以俯视图示出，其通常在引导过程期间向上指向并且在临床医生的视野内。左状态指示灯140和右状态指示灯142位于探头的相对侧上，之间是通信线(communication cord)入口144，通信线入口144提供通信线可以通过其进入超声探头40的开口。

在一个实施方案中，左状态指示灯140和右状态指示灯142可以被配置为任选地以一个或多个系列模式从“关闭”状态(参见图7A)改变为“开启”状态(参见图7B)。此外，左状态指示灯140和右状态指示灯142可以包括在每个状态指示灯内的多个发光二极管(LED)，以根据选择的LED的类型提供各种颜色。在某些实施方案中，LED可以是多色的并且以编程方式而不是经由多个单色LED提供颜色改变。通常，LED位于超声探头40的壳体内，在探头壳体中的切除部(cutaway)中的透明或半透明窗口下方。在图7A至7C所示的实施方案中，探头壳体内的切除部和设置在其中的窗口包括可以传递方向信息的形状，比如双向箭头。

超声探头40的LED在状态(即，关闭和开启)以及强度和颜色上可以独立地操作。图7A示出了处于“关闭”状态的左状态指示灯140和右状态指示灯142，而图7B示出了处于“开启”状态的左状态指示灯140和右状态指示灯142。本领域技术人员应当理解，可以经由LED的可控的特性的可能的组合指示多种信息。例如，一个或多个系列光模式可以传递信息比如与引导系统的部件的校准相关联的状态、移动探头以提升跟踪精度的建议方向等。实际上，一个或多个系列光模式可以包括多种颜色，指示移动探头以提升跟踪精度的建议方向，其中多种颜色中的至少两种颜色之间的变换与建议方向相关联。

通过例如在左状态指示灯140和右状态指示灯142内生成一对纯色(solid)黄灯，LED可以向临床医生指示何时超声探头40或针100需要校准。类似地，黄色闪烁灯可以被编程以通知临床医生校准当前正在进行中。其他颜色和强度组合可以告知超声探头40或其他部件在引导系统10内未正确连接或正确通信(例如，通过在左状态指示灯140和右状态指示灯142二者上显示纯色红灯)。其他颜色比如纯色绿光的存在，可以向临床医生告知，跟踪当前处于就绪状态并且可以继续。

通过将LED放置在切除形状比如双向箭头内，LED状态、颜色和强度的改变可以告知临床医生如何在引导期间调整针100和/或超声探头40的俯仰或其他取向。这可以例如帮助将超声探头40和/或针100保持在校准区域内，并且临床医生获取状态更新更少费力，因为如果需要，他们的眼睛可以聚焦在超声探头40上而非聚焦在显示器30上。

此外，LED可以位于探头壳体的切除部下方的不同位置处。这样，增加的方向信息可以被传输至临床医生。图7C示出了具有位于左状态指示灯140和右状态指示灯142中间的发光LED的超声探头40。在一个实施方案中，LED被放置在左状态指示灯140的窗口内或窗口下，位于窗口的中心、前向部分146和后向部分147处。在右状态指示灯142上可以有类似的布置，除窗口下方的双向箭头切除部的中心的LED之外，还包括窗口的前向部分145和后向部分149。

通过在左状态指示灯140和右状态指示灯142上的双向箭头切除部的不同点处放置LED，改变光状态、颜色和强度，可以传递关于状态的增加的信息量。例如，通过在任何一个方向中照亮双向箭头的两端，可以通知临床医生应当通过将探头的俯仰朝向LED指示的方向移动而改变超声探头40的俯仰。在其他实施方案中，通过在左状态指示灯140和右状态指示灯142的双向箭头的相对端照亮LED，引导系统10可以指示应当在指示的方向中调整超声探头40的偏航。

还可以经由颜色变化和/或光强度传达所需的调整幅度。例如，在左状态指示灯140的窗口的前向部分146处点亮的绿色LED与在右状态指示灯142的后向部分149处点亮的绿色LED可以传达下述状态：应当在顺时针方向中调节探头的偏航。在一个实施方案中，通过将LED的颜色从绿色变为黄色，然后变为红色，可以表示逐渐增强的在指示方向中改变探头偏航的指示。类似地，LED可以逐渐地增加与超声探头40的移动的建议的变化相关的光强度。

如图7D所示，左状态指示灯140和右状态指示灯142可以包括超声探头40中的三向切除部。左状态指示灯140由窗口的前向部分146(例如，箭头)、后向部分147(例如，箭头)和侧向箭头148(例如，箭头)及其下方的LED组成。类似地，右状态指示灯142还包括窗口的前向部分145(例如，箭头)、后向部分149(例如，箭头)，和侧向部分141(例如，箭头)及其下方的LED。在某些实施方案中，添加侧向部分141和148可以向临床医生传达将超声探头40移动至任何一侧的建议的调节。在一个实施方案中，侧向部分141和148包括可以与左状态指示灯140和右状态指示灯142的其他LED分开点亮的单独的LED。这允许通过改变在任何一个侧向部分141或148上的光的状态、颜色和/或强度而实现引导系统与临床医生之间的另一种程度的沟通。以这种方式，三向左状态指示灯140和右状态指示灯142可以向临床医生传达如何沿着三个独立的轴取向超声探头40，而不需要临床医生查看显示器30。

现在参考图8A和8B，其示出了超声探头840的另一个实施方案，其中双向状态指示灯150位于超声探头840的前侧。双向指示灯150包括左向部分152(例如，箭头)和右向部分154(例如，箭头)。图8B所示的实施方案具有“打开”的双向指示灯150以提供纯色光。如上所述，这种类型的状态指示器可以被用于例如向临床医生通知校准状态(黄色)、错误状态(红色)或就绪状态(绿色)。类似地，如图8B所示，双向状态指示灯150可以在特定区域发光，以增加可以传达给临床医生的信息的细节和数量。使用多区域状态指示灯的不同区域的方法和设备在上面的图7C和7D中讨论过，并且可以在图8B所示的超声探头840以及任何其他类似实施方案中使用。

现在参考图9A至9D，其示出了在引导系统10的操作期间显示器30上的状态指示框162(例如，彩色框)的截屏930。如上所述，当跟踪和确定针100的位置时，引导系统10的显示器30可以显示由超声波束122产生的图像以及针100的叠加图像。当临床医生查看显示器30上呈现的图像时，传达与引导系统10中的校准、就绪状态和/或故障相关的事项是有利的。

如图9A所示，显示器30的截屏930包括围绕超声图像区域的状态指示框162。在一个实施方案中，状态指示框162是静态(例如，不闪烁)彩色(例如，黄色或类似高对比度颜色)指示框以通知临床医生引导系统10需要校准。状态指示框162被配置为允许临床医生容易地注意和看到状态指示框162以及伴随的状态指示文本164和/或状态指示图标166。状态指示框162连同相关联的状态指示文本164和状态指示图标166可以被设计为由临床医生容易地感知，即使他们在手术期间专注于超声区域。例如，状态指示框162可以是高对比度颜色，临床医生凭借他们的外围意识(peripheral awareness)就能容易地感知和识别它，而不需要转移注意力离开显示器30上的超声图像或其他图像。

类似地，图9B的截屏930对应于进行中的校准，例如，在临床医生察觉到图9A的状态指示器162、164和166中的一个或多个，并且开始校准过程后。与图9A的状态指示框162类似，图9B的状态指示框162可以是彩色的(例如，黄色或另一种高对比度颜色)，适于由临床医生察觉。在一个实施方案中，执行校准的系统10的状态指示方法是使用闪烁的黄色连同相关联的状态指示文本164一起显示状态指示框162。

现在参考图9C和9D，其进一步示出了包括状态指示框162的显示器30的截屏930。当引导系统10处于就绪状态准备使用时，可以使用较低的对比度显示状态框指示器162和相关联的状态指示文本164。在一个实施方案中，当已经达到就绪状态并且临床医生可以开始或继续手术时，引导系统10使用纯绿色显示状态指示框162。在其他实施方案中，引导系统10可以在就绪状态期间移除状态指示框162，以便当状态变化触发另一个状态指示框162和相关联的状态指示文本164的显示时，形成更大的对比度。超声探头40或一些其他部件，例如可能失去通信，报告引导系统10内的某种错误或故障。这可以触发使用高对比度颜色显示状态指示框162和相关联的状态指示图标166，如图9D所示。在一个实施方案中，在引导系统10内检测的故障或特定错误的存在有助于状态指示框162在超声图像周围显示为纯红色，可选地，状态指示图标166作为错误图标。在解决了故障或错误后，显示器30可以移除或以其他方式改变状态指示框162和相关联的状态指示图标166。以此方式，引导系统10被配置为提示临床医生做出反应并且进行校正，这可以提高手术实施的总体效率。

考虑到上述内容，状态指示框162通过呈现颜色(例如，绿色、黄色、红色等)、动画效果(例如，闪烁、呼吸灯等)，或不呈现颜色或动画效果等，提供用于指示状态(例如，校准中、错误、就绪等)的与引导系统10或其部件相关联的模式(例如，颜色模式)。

可以理解，可以实现其他形式的基于感观的反馈，以便在手术实施时避免临床医生注意力分散并且有助于注意力集中。在一些实施方案中，超声探头40或引导系统显示器30可以发出与引导系统10的各种状态相对应的可听提示。音量、音高和音色可以基于可使用的不同状态而变化。这些可听状态指示声音可以由临床医生基于偏好预编程或调整。

在一个实施方案中，超声探头40包含至少一个可以提供显著水平的触觉反馈的振动生成部件。与其他状态指示器类似，在超声探头40中生成的振动可以根据指示的状态变化。例如，当探头移动至校准区域之外时，超声探头40可以产生低水平的振动，随着探头进一步移动至校准区域之外，振动水平强度增加。类似地，可以连续利用短突发振动指示可能需要校准和/或正在进行校准。可以理解，通常使用低水平的振动，以避免振动干扰超声探头40和针100的使用。

还可以在与临床医生链接的可穿戴设备上生成感官反馈并且将其传输给临床医生。在一个实施方案中，用户可以佩戴一副智能眼镜，智能眼镜可以生成与在临床医生的视野内可见的状态警告相关的图像，从而使得临床医生了解引导系统状态，而不管他们正在看什么。类似地，智能手表可以被无线地连接至引导系统10，并且因此通过振动报警或智能手表上触发的音频和/或视觉提示来提供状态指示。例如，类似于如上所述的存在于超声探头40中的振动部件，智能手表可以被配置为向临床医生提供触觉反馈。在其他实施方案中，智能手表可以被配置为递送与同样如上所述的可听状态通知声音类似的可听声音。

虽然在上面的图中已经讨论了颜色、取向、方向和反馈强度的特定组合，但是应当理解，可以基于期望的应用利用其他组合。类似地，尽管以上许多实施方案包括LED，但是可以利用其他发光设备产生类似的状态指示。最后，可以理解，图9A至9D的状态指示框162、相关联的状态指示文本164和状态指示图标166被示出为包围超声图像，可以根据期望的应用利用其他实施方案，它们在显示器30上提供类似对比图像的可选的布置和组合。

在不脱离本公开内容的精神的情况下，本发明的实施方案可以通过其他具体形式实施。应当认为，描述的实施方案在所有方面仅仅是说明性的，而不是限制性的。因此，实施方案的范围由所附权利要求而不是由前面的描述指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变型都包含在其范围内。

Claims (31)

1.一种用于引导针插入患者体内的引导系统，包括：

超声成像设备，其包括用于对体内部分目标超声成像的探头；

至少一个传感器，其与所述探头一起包括，所述至少一个传感器感测与所述针相关联的磁场；

处理器，其接收由所述至少一个传感器感测的磁场数据以确定所述针在三个空间维度中的位置；和

显示器，其描绘所述针的确定的位置连同所述目标的图像；

其中所述超声成像设备被配置为基于所述确定的位置，经由感官反馈，提供至少一个状态指示。

2.根据权利要求1所述的引导系统，其中经由可见光递送所述感官反馈。

3.根据权利要求2所述的引导系统，其中经由位于所述探头上的多个发光二极管产生所述可见光。

4.根据权利要求3所述的引导系统，其中所述多个发光二极管被配置为发射第一系列光模式，以指示与所述引导系统的部件的校准相关联的至少一个状态。

5.根据权利要求3所述的引导系统，其中所述多个发光二极管被配置为发射第二系列光模式，以指示移动所述探头以增大跟踪准确度的建议的方向。

6.根据权利要求5所述的引导系统，其中所述第二系列光模式包括利用多种颜色指示所述建议的方向。

7.根据权利要求6所述的引导系统，其中在所述多种颜色中的至少两种之间的变化与所述建议的方向相关联。

8.根据权利要求6所述的引导系统，其中所述多个发光二极管中的至少两个被定位在所述探头的相对侧上，并且其中在所述第二系列光模式的所述多种颜色中的至少两种之间的变化与所述建议的方向相关联。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的引导系统，其中经由所述显示器上的视觉指示器递送所述感官反馈。

10.根据权利要求9所述的引导系统，其中所述显示器被配置为发射第一颜色模式，以指示与所述引导系统的部件的校准相关联的至少一个状态。

11.根据权利要求9所述的引导系统，其中所述显示器被配置为发射第二颜色模式，以指示所述引导系统内的至少一个错误。

12.根据权利要求9所述的引导系统，其中所述显示器被配置为发射第三颜色模式，以指示所述引导系统内的就绪状态。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的引导系统，其中经由视觉图像递送所述感官反馈，所述视觉图像经由连接至所述引导系统的可穿戴设备生成。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的引导系统，其中经由在所述探头内生成的触觉反馈递送所述感官反馈。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的引导系统，其中经由音频信号递送所述感官反馈，所述音频信号经由所述引导系统内的扬声器递送。

16.一种利用成像技术引导针插入患者体内的方法，所述方法包括：

(a)对体内的目标成像；

(b)经由探头感测与所述针相关的可检测特性；

(c)通过与感测的可检测特性和感测的弯曲程度相关的数据，确定所述针在至少两个空间维度中的位置；

(d)显示所述针相对于所述目标的位置连同所述目标的图像；和

(e)基于确定的位置，经由感官反馈，提供至少一个状态指示。

17.根据权利要求16所述的用于引导的方法，其中经由可见光递送所述感官反馈。

18.根据权利要求17所述的用于引导的方法，其中经由位于所述探头上的多个发光二极管产生所述可见光。

19.根据权利要求18所述的用于引导的方法，其中所述多个发光二极管被配置为发射第一系列光模式，以指示与引导系统的部件的校准相关联的至少一个状态。

20.根据权利要求18所述的用于引导的方法，其中所述多个发光二极管被配置为发射第二系列光模式，以指示移动所述探头以增大跟踪准确度的建议的方向。

21.根据权利要求20所述的用于引导的方法，其中所述第二系列光模式包括利用多种颜色指示所述建议的方向。

22.根据权利要求21所述的用于引导的方法，其中在所述多种颜色中的至少两种之间的变化与所述建议的方向相关联。

23.根据权利要求21所述的用于引导的方法，其中所述多个发光二极管中的至少两个被定位在所述探头的相对侧上，并且其中在所述第二系列光模式的所述多种颜色中的至少两种之间的变化与所述建议的方向相关联。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的用于引导的方法，其中经由显示器上的视觉指示器递送所述感官反馈。

25.根据权利要求24所述的用于引导的方法，其中显示进一步发射第一颜色模式，以指示与至少一个部件的校准状态相关联的至少一个状态。

26.根据权利要求24所述的用于引导的方法，其中显示进一步发射第二颜色模式，以指示至少一个错误。

27.根据权利要求24所述的用于引导的方法，其中显示进一步发射第三颜色模式，以指示就绪状态。

28.根据权利要求16至27中任一项所述的用于引导的方法，其中经由通过可穿戴设备生成的视觉图像递送所述感官反馈。

29.根据权利要求16至28中任一项所述的用于引导的方法，其中经由在所述探头内生成的触觉反馈递送所述感官反馈。

30.根据权利要求16至29中任一项所述的用于引导的方法，其中所述提供感官反馈进一步包括经由扬声器递送音频信号。

31.一种用于引导针插入患者体内的引导系统，包括：

超声成像设备，其包括用于对校准区域内的体内部分目标超声成像的探头，所述校准区域由校准过程确定；

至少一个传感器，其与所述探头一起包括，所述至少一个传感器感测与所述针相关联的磁场；

处理器，其接收由所述至少一个传感器感测的磁场数据以确定所述针在所述校准区域内的三个空间维度中的位置；和

显示器，其描绘所述针的确定的位置连同所述目标的图像；

其中所述超声成像设备被配置为经由感官反馈提供至少一个状态指示，所述感官反馈来自放置在所述探头上的多个发光二极管；并且

其中所述感官反馈包括生成所述探头正在移动靠近所述校准区的边界的视觉通知。

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