CN112752544B - 引导超声探头辅助设备放置的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于促进一个对象医学成像的装置。所述装置包括：一个医学成像设备接收器，配置为接收一个医学成像设备；至少一个辅助设备接收器，配置为接收放置在所述对象目标部位的一个辅助设备；以及一个声波操纵模块，布置为引导声波在所述医学成像设备和所述对象之间传输，其中所述目标部分的图像由所述医学成像设备形成，用于引导所述辅助设备的放置。本发明还涉及一种部署所述装置的方法。

Description

引导超声探头辅助设备放置的装置

技术领域

本发明涉及一种用于医学成像的装置、系统和方法。

背景技术

下文中对技术背景的讨论的目的仅在于促进对本发明的理解。需要说明的是，该讨论并不代表或承认讨论中提及的内容是本发明优先权日时在任何司法管辖区已经发表、已知或属于技术人员公知常识的一部分。

超声检查是一种医学成像技术，可以应用于各种医学诊断和检查应用中。所述诊断和检查应用包括肿瘤检测，提供胎儿图像以评估其发育，以及监测各重要器官内的血流。

超声检查也被用于识别个体的解剖特征，例如脊椎动物的腰部间隙，例如但不限于人类。一种已知的用于超声检查的仪器是波导管，也称为超声探头。在识别腰部间隙的情况下，这种波导管装置典型地基于超声波反射的原理来操作，在人的外部皮肤上做出标记之前来识别腰部间隙。然后，可以使用该标记将合适的设备插入间隙中进行引导。这类设备可包括，例如，用于施用局部或全身麻醉剂的针或导管。

在使用波导管和标记时，可以理解，用户的两只手都被利用，即一只手用来握住和移动波导管以识别腰部间隙，另一只手用来使用标记/标识符来标记皮肤上的间隙区域/斑点。这可能会损害识别过程的整体准确性，因为当用户在皮肤上标记空隙区域/斑点时，确保波导管不会无意中挪动或移动，这取决于用户。

本发明的目的是改善上述的一个或多个困难。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于促进一种对象(subject)医学成像的装置。包括：一个医学成像设备接收器，配置为接收一个医学成像设备；至少一个辅助设备接收器，配置为接收放置在所述对象目标部位的一个辅助设备；以及一个声波操纵模块，布置为引导声波在所述医学成像设备和所述对象之间传输，其中所述目标部分的图像由所述医学成像设备形成，用于引导所述辅助设备的放置。

在一些实施例中，所述声波操纵模块包括一个声波偏导面(sound wavedeflection surface)，其被布置为改变至少一部分声波的传输方向。

在一些实施例中，所述声波偏导面被布置为促进以下至少一种：声波的反射、折射、衍射。

在一些实施例中，所述声波偏导面由具有相对于水以3.0至11.0比率的声传输速度的材料形成。

在一些实施例中，所述声波操纵模块包括一个声波传输部位，其被布置为至少在所述医学成像设备和所述声波偏导面之间促进所述声波的传输。

在一些实施例中，所述声波传输部位由具有相对于水以0.8至5.0比率的声传输速度的材料形成。

在一些实施例中，所述声波传输接口(soundwave transmission interface)包括一种凝胶基质材料。

在一些实施例中，所述凝胶基质材料置于所述声波操纵模块的中空部分。

在一些实施例中，所述声波操纵模块由一种均质材料制成，具有相对于水以2.0至3.0比率的声传输速度。

在一些实施例中，所述声波操纵模块、所述医学成像设备接收器和所述辅助设备接收器整体形成一体式元件(integrally formed as a one-piece element)。

在一些实施例中，所述至少一个辅助设备接收器被配置成便于放置所述辅助设备到相对于所述装置的基本平面的一个以上期望位置。

在一些实施例中，所述医学成像设备相对于所述装置的一个基本平面以0到90度之间的第一角度安装，以及所述声波偏导面可以相对于所述装置的一个基本平面以0到90度之间的第二角度安装。

在一些实施例中，所述装置包括用于控制所述装置在所述对象的体表上运动的手柄。

在一些实施例中，所述装置包括一个锁定机构，用于将所述医疗设备保持在相对于所述装置的一部分的期望位置。

在一些实施例中，所述装置包括一个基准标记以指示所述辅助设备的位置。

在一些实施例中，所述医学成像设备接收器和所述至少一个辅助设备接收器相对于彼此可旋转。

在一些实施例中，所述装置进一步还包括一个可安装在所述对象身体上的框架，其中所述框架被布置为便于所述医学成像设备接收器和所述至少一个辅助设备接收器沿着至少两个轴移动。

在一些实施例中，所述装置进一步还包括多个快拆机构，以便于安装所述框架到所述身体上。

在一些实施例中，所述快拆机构包括以下至少一种：抽吸设备、皮带和锁扣、可拆卸粘合剂。

根据本发明另一方面，提供了一种用于部署用于促进医学成像的装置的方法。所述方法包括如下步骤：将一个医学成像设备固定到所述装置的所述医学成像设备接收器；将所述装置放置到一个对象的体表上；移动所述体表上的所述装置，以获得所述对象的目标部分的一个图像；将一个辅助设备固定到所述装置的至少一个辅助设备接收器上；基于所述目标部分的所述图像调整所述辅助设备的位置，并朝所述目标部分插入所述辅助设备。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于部署用于促进医学成像的装置的方法。所述方法包括如下步骤：将所述装置的所述框架安装到一个目标对象的身体上；将一个医学成像设备固定到所述装置的所述医学成像设备接收器上；将一个辅助设备固定到所述装置的至少一个辅助设备接收器上；沿第一轴移动所述医学成像设备，和沿第二轴移动所述辅助设备，以获得所述对象一个目标部分的一个图像；基于所述目标部分的所述图像调整所述辅助设备的位置，并朝所述目标部分插入所述辅助设备。

在一些实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：a)在快拆时固定所述框架的固定机构(catch mechanism)，和/或b)拆卸用于所述医学成像设备或辅助设备的所述固定机构，使其沿相反方向移动。

通过结合附图阅读以下对本发明特定实施例的描述，本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

在附图中，仅以示例的方式示出了本发明的实施方式，其中：

图1和图2示出了根据一个实施例的一种用于促进医学成像的装置，其与一种医学成像设备和一种安装在上面的辅助设备一起使用；

图3和图4示出了根据另一个实施例的用于促进医学成像的设备；

图5A和图5B示出了根据另一个实施例的一种用于促进医学成像的设备；

图6A和6B示出了根据一个实施例的带有框架的设备，所述框架用于促进安装在其上的辅助设备和/或医学成像设备移动；

图7A到图7D阐述了安装在所述装置上的所述医疗成像设备和所述辅助设备的调整；

图8示出了其他实施例的与医疗成像设备一起使用的装置；

图9示出了其他实施例的与一种医疗成像设备一起使用并集成的装置；

图10A描述了根据一些实施例的一种使用所述装置的方法；

图10B描述了根据进一步的实施例的一种使用所述装置的方法。

具体实施方式

在整个文件中，除非另有相反说明，否则术语“包括”、“由...组成”、“具有”等应解释为非穷举，或者换言之，意为“包括但不限于”。

此外，在整个说明书中，除非上下文另外要求，否则词语“包括”或诸如“包括”或“包括”之类的变体应理解为暗示包括所述整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。

在整个说明书中，术语“医学图像”或“医学成像”可以包括基于多种技术的图像或成像方法，并且包括为临床分析和医学干预而创建身体内部的视觉表示的过程，以及某些器官或组织功能的视觉表示。

根据本发明的一方面并参考如图1-6，存在一种装置10用于促进一种对象(例如，患者的身体部分)的医学成像。所述装置10包括：一个医学成像设备接收器140，其被配置为接收医学成像设备20；一个声波操纵模块110，被布置为沿着指定路径在所述医学成像设备20和所述对象之间传输声波；以及至少一个辅助设备接收器130，其被配置为接收放置在所述对象目标部位的辅助设备22，其中，所述目标部位的图像由所述医学成像装置20形成，用于引导所述辅助设备22的放置。

在各种实施例中，所述医学成像设备20可以是一种超声探头20的形式。一种示例性超声探头可以包括一个用于产生特定频率范围的声波的换能器，该声波通过换能器的形状、换能器前面的透镜或来自耦合到换能器的发射波束形成器的一组复杂控制脉冲来聚焦。一段弧形声波从所述超声探头20的表面传输到一个目标对象(例如，一个患者)。声波的波形和频率可以被调整，使得声波可以沿着一条或多条超声扫描线传播，并且可以进入目标对象的期望深度。所述超声探头的所述换能器可用于接收来自所述目标对象的声波回波。所述超声探头还可以包括或者可以连接到图像处理模块/电路，图像处理模块/电路用于解释接收到的回波数据以生成所述目标对象的图像。

应当理解，出于诊断医学成像的目的，产生和控制超声波以及接收和解释从超声波接收的回波的替代技术也可以与本发明的各种实施例一起使用。例如，其它类型的发射器和/或接收器可用于所述换能器的附加或替代，其可消除对发射波束形成器的需要，并且可允许通过对接收到的回波进行后处理来执行波束形成。还可以理解，可以对接收到的回波执行各种信号处理技术。例如，可以使用接收波束形成器和/或各种数字/模拟信号处理技术从接收的声波回波处获取图像信息，并从所述目标对象的多个二维图像平面执行三维图像重建。

在多种实施例中，所述辅助设备22可以是用于协助医疗诊断程序的工具。在一些实施例中，所述辅助设备可以是一种侵入性医疗设备，包括但不限于，抽吸或活检针、导管和内窥镜。在使用中，临床医生需要将所述辅助设备22朝着所述对象的身体部分/内部的特定目标放置或插入。值得注意的是，在这种程序中，放置/插入所述辅助设备的准确性和速度是关键。

在各种实施例中，所述装置10包括一种医疗成像设备接收器140，用于接收和/或保持所述医疗成像设备20。

在各种实施例中，如图1、图2和图4-5B所示，所述装置10可包括容纳所述装置部件的壳体，包括所述声波操纵模块110。所述装置的壳体可以具有形状和尺寸为用于接收医疗成像设备20的医疗成像设备接收器140的结构(例如，模制塑料部件)。在使用中，所述医学成像设备20(例如，超声探头)可以插入或安装到医学成像设备接收器140中。医学成像设备接收器140可以是可适应的或包括适应性结构(例如，可调整的侧部、可滑动的部分)，以接收大多数(如果不是全部)市售超声探头。

在一些实施例中，所述医学设备接收器140可包括一次性接口(未示出)。所述一次性接口可以包括一种接口附件，并且可以是保持无菌的区域/特征。

在一些实施例中，所述一次性接口包含或包括各种材料，例如聚合物。由于材料的性质及其有限的保质期，此类材料是单次使用并且是一次性的。此外，当与任何超声凝胶和超声探头一起使用时，有些磨损会导致该零件无法使用或不经济，或不易清洁、准备和重复使用。

在一些实施例中，所述医学设备接收器140可进一步提供一种锁定机构120，用于将所述医学成像设备20相对于所述装置10固定/保持在期望位置。所述锁定机构120的一个非限制性示例可以是用于锁定所述医学成像设备20上的相应突出边缘的按扣。可以理解的是，各种类型的按扣包括环形、扭转、悬臂扣，其配合设计可实施为用于所述固定医学成像装置20的所述锁定机构120。通过使用所述锁定机构120可以减少所述医学成像设备20相对于所述装置10的松动，该松动可能将噪声/干扰引入到成像系统中。

在一些实施例中，所述装置10包括一个声波操纵模块110，其被布置为在所述医学成像设备20和所述对象之间传输声波(更具体地，所述装置10放置在所述对象身体上)。特别地，所述声波操纵模块120包括能够改变至少声波传输方向的一个或多个声学组件。

在各种实施例中，所述声波操纵模块110可以包括声波偏导面113和声波传输部分116。可以提供偏导器材料以实现在声波偏导面113处偏转或重定向声波的功能。一种声传输材料可以用于形成所述声波传输部分116，以便于其中的声波传输。

在各种实施中，所述声波偏导面113可被布置为改变至少一部分声波的传输方向。在使用中，所述医学成像设备20(例如，超声探头)被放置在所述声波操纵模块110的旁边或紧邻，以便从所述医学成像设备20产生的超声波被引导向所述声波偏导面113传播。

在各种实施例中，所述医学成像设备可以相对于所述装置10的基本平面15以0到90度之间的第一角度安装，并且所述声波偏导面113可以相对于所述装置10的基本平面15以0到90度之间的第二角度布置。在使用中，所述装置的基本平面15可停留在所述对象的身体部分的表面43(即身体表面43)上，或可与身体表面43基本平行并靠近身体表面43。当所述装置10(带有附着在其上的医学成像设备20)放置在所述身体表面43上时，所述医学成像设备20不发射声能或直接向所述身体表面43发射声波。

所述声波偏导面113用作声波重定向器的功能，允许声波向所述对象的身体部位传播，并允许来自身体部位的回波传播回所述超声探头以进行图像构建。声波的传输遵循指定的路径或指定的传播轨迹。更具体地说，如图2所示，声波基本上沿着所述装置10的基本平面15沿第一方向从超声波探头20传播到声波偏导面113。所述声波偏导面113可以以相对于基本平面15成一定角度定位。当声波(例如，纵向声阵列的形式)撞击声波偏导面时，至少一部分声波被偏导以沿第二方向传播并且朝向所述对象的身体部分方法，该方向是所述装置10的基本平面15被放置的位置。来自所述对象身体部分的声波回波朝着所述声波偏导面113传输，并且被重定向以沿着相似或相同的传播轨迹向超声探头接收器处传播。

在一些实施例中，所述声波偏导面113可以被配置为基于波反射、波折射或波衍射的原理工作。特别地，有几种重定向超声波的方法。这些方法包括：a.当超声波通过一个或多个开口(光栅)，(如果存在)或围绕屏障时衍射；b.当超声波通过不同性质的材料时折射，即通过不同的层或不均匀的介质。这些特性的示例可以是材料的密度、声波阻抗或材料的声波传输速度。

在一些实施例中，所述声波偏导面113由偏导材料(deflector material)形成，具有与声波传输部分116的声波传输材料基本不同的声传输速度。或者，与所述声波传输材料相比，所述偏导材料的声传播速度在相当不同的范围内。在一些实施例中，合适的偏导材料可具有相对于水在3.0到11.0的比率范围内的声传输速度。

声波的偏导发生在两种不同介质的界面上，即偏导材料和声传输材料。由于偏导材料和声传输材料的声波传播速度不同，声波在声波偏导面上发生偏转。以这种方式，可以改变声波的传播路径/轨迹。可以理解的是，传播方向上的期望变化程度(即声波的偏导程度)可以通过选择合适的偏导材料，和/或通过以合适的方式定位和塑形(shaping)声波偏导面113来实现。

在一些实施例中，为了达到有效的声波偏导目的，可以提供一个或多个反射面来替代或补充偏导材料。所述反射面可以由合适的材料制成，用于连贯而高效地反射超声波。所述反射面的形状或质地还可被设计成重塑或聚焦波图案，以便通过声波操纵提高波接收的清晰度或效率。

在一些实施例中，所述反射面可以包括一种或多种刚性材料，诸如聚丙烯(PP)，聚碳酸酯(PC)，玻璃，金属或合适的聚合物。可以对一种或多种上述材料进行以下修改：合适的涂层材料可以用化学方法沉积或电镀各种金属，例如金，镍，铜，铬等。所述反射面可以包含或主要由微结构或图案纹理组成，以控制超声波从而达到适当的聚集或波束成型。所述反射面可由所述材料的多孔或非多孔内部结构构成。

在一些实施例中，所述反射面可以通过一种或多种衍射机制(例如超声波光栅)进行补充。在一些实施例中，多个反射面可以相对于彼此以各种角度布置，以实现最佳反射。

在一些实施例中，所述声波偏导面113可以是可更换的部分。不同的配置或不同的波形成特征可以安装到所述装置10上，并部署为声波重新引导器。例如，对于不同厚度的皮肤或身体结构，可使用将不同地影响声波图案的可更换部件来以更有效的方式生成图像。

在各种实施例中，所述声波操纵模块110可以进一步压缩声波传输部分116，所述声波传输部分116被布置成促进声波操纵模块110内声波的有效传输。更具体地，所述声波传输部分116被布置为一种媒介用于声波在所述医学成像设备20(例如超声探头发射器/接收器端)和所述声波偏导面113之间传播，和在所述声波偏导面113和所述对象的目标部分之间传播，根据由声波偏导面113控制的指定传输或传播轨迹。

具有所需声学特性(例如，所需的声音传输速度)的合适声传输材料可用于形成声波传输部分116。在一些实施例中，所述声传输材料可具有相对于水在0.8到5.0的比率范围内的声传输速度。在一些实施例中，所述声传输材料可具有相对于水在2.0到3.0比率范围内的声传输速度。

在一些实施例中，所述声波传输模块可以形成为清晰且均匀的结构。该结构可以是透明的或半透明的。将声波传输部分116内的伪影最小化或消除，以便促进其中声波的有效传输。声波传输部分116内的假影被最小化或消除，以促进声波在其中的有效传输。

在一些实施例中，用于形成声波传输部分116的合适的声传输材料包括但不限于，聚(甲基丙烯酸甲酯)或PMMA，聚碳酸酯或PC，聚酰胺(例如尼龙)，聚氯乙烯或PVC，聚苯乙烯或PS，聚丙烯或PP，有机硅或聚硅氧烷，天然或合成橡胶。

在一些实施例中，所述声波传输部分116可以由一种水基质材料或一种凝胶基质材料形成，其使得超声波的传播速度类似于水或软组织。此类水基质或凝胶基质声传输材料可包括但不限于水、明胶、聚乙烯醇、琼脂糖和聚丙烯酰胺。所述水基或凝胶基声波传输材料可以凝胶垫的形式提供。所述凝胶垫可置于所述声波操纵模块110的中空部分或空腔处。所述凝胶垫声波传输材料的形式和形状可根据所述声波操纵模块110的中空部分/空腔的内部轮廓来调整。有利地，可以最小化可能干扰声波传播部分116内的声波传播的任何间隙，气穴或其他不规则性(以设置在中空部分中的凝胶垫的形式)。

在一些实施例中，所述声波操纵模块110可以由一种或多种接口材料补充。在使用中，一个或多个接口材料可置于所述医学成像设备20和所述声波传输部分116(即探头-装置接口141)之间的接口处和/或置于所述声波传输部分116和所述对象身体部分之间的接口处。

与用于形成凝胶垫形式声波传输部116的声传输材料类似，界面材料的主要(核心)成分可以是水基的(例如，明胶、聚乙烯醇、琼脂糖、聚丙烯酰胺)，其导致超声的传播速度类似于水或软组织。另外，散射剂可以悬浮在缓冲液/凝胶介质中以产生增强超声成像的反向散射。散射剂通常包括颗粒物，并且可以包括石墨颗粒、二氧化硅颗粒和聚苯乙烯球。

可提供接口材料以提高效率和与现有超声探头的兼容性(即用于超声缓冲器)。所述接口界面材料可以包括声学材料，包括含有各种添加剂的明胶基材料(即凝胶)，以提供增强或控制超声(US)波的真实声学特性。所述添加剂可以是微米级的二氧化硅颗粒或类似物，以引起声散射和脂肪乳剂的百分比(范围)以改变超声衰减。可以理解的是，通常可以对所述接口材料进行修改以实现超声穿过介质传播的速度、声衰减和声反向散射的最佳或最佳范围。

在一些实施例中，所述声波传输部分116还可以包括缓冲材料，所述缓冲材料通过提供具有该特征的接口来提高声波通过各种介质到超声探头接收器的传输效率。所述缓冲材料可以是可连接到各种探针形状并与之兼容的一次性部件。

在各种实施例中，所述装置10包括至少一个辅助设备接收器130，用于接收至少一个辅助设备22。所述辅助设备22可以设置在或以其他方式连接到所述声波操纵模块110的所述声波偏导面113上。

在各种实施例中，所述辅助设备接收器130的形状和尺寸设计成接收一种辅助设备，以插入朝向和/或进入所述对象的身体部分。

所述辅助设备接收器130提供用于保持和/或引导辅助设备的方法。例如，如图1-4所示，所述辅助设备接收器130可以是孔径/通道的形式，其形状和尺寸适于插入所述辅助设备22(例如针或导管)。

所述辅助设备接收器130可以配置为可容纳大多数(如果不是全部)市售的抽吸/活检针和导管。

在一些实施例中，所述至少一个辅助设备接收器130可被配置成便于将辅助设备放置在相对于所述装置10的基本平面15的多个位置上。例如，所述装置10可以具有多个不同形状和尺寸的孔径/通道，用于接收不同类型的辅助设备22。此外，如图4所示，用于接收辅助设备22的孔径/通道可相对于所述装置10的基本平面15以不同角度布置。这允许从不同方向放置/插入所述辅助设备22，参考所述装置15的基本平面或所述体表43。

所述孔径/通道的形状和尺寸可以基本上对应于针或导管的形状和尺寸，这允许针或导管沿着所述孔径/通道的纵轴插入，同时可以允许针/导管在所述孔径/通道内进行一定程度的横向或旋转运动。换句话说，孔径/通道和辅助设备没有紧密布置。当针/导管插入孔径/通道时，针/导管与孔径/通道内壁之间留有间隙，从而使针/导管不完全被孔径/通道限制，且针/导管的位置可调节到一定程度。在一些实施例中，插入的针或导管能够在孔径/通道内进行角运动和/或横向运动。例如，由孔径/通道保持的针/导管能够围绕孔径的中心轴或通道的纵轴作-20°到20°的角运动。

在一些实施例中，所述装置10还包括一个手柄，用于控制所述装置在所述对象的体表43上的移动。例如，所述手柄121可以是设置在所述装置10的上表面上的突出部分，如图2所示。特别地，所述手柄121为用户(例如，从医人员)提供方便，以使所述装置10穿过所述体表43移动以识别目标部分。

在一些实施例中，所述医学成像设备140和所述至少一个辅助设备接收器130可相对旋转，以实现辅助设备22(当存在时)的最佳视图以及通往目标对象的清晰路径。更具体地说，所述超声探头20和/或所述辅助设备接收器140可以围绕所述装置10的所述基本表面15上的一部分(点)旋转，以提供角度调整。一个从医人员可以调整所述超声探头20和所述辅助设备接收器40的位置以获得最佳超声图像。

有利地是，前述的装置10提供了一种通过反射或衍射技术有效重定向超声波的布置，以提供诸如针的辅助设备(当存在时)的清晰视图，用于插入一个对象的识别位置。该布置还提供了所述辅助设备22到对象的识别位置的清晰路径和最佳视图。

此外，通过参考由所述医学成像设备形成的目标位置的实时图像，从医人员可以将辅助设备准确地放置在对象的目标部分上或将辅助设备插入到所述对象的目标部分中。可以省去标记辅助设备的放置/插入位置，以及移除所述超声探头以准备将辅助设备放置/插入目标部分的步骤。

可以理解的是，所描述的装置10的各种组件的布置可以以各种合适的方式实现。

在如图1和图2所示的一些实施例中，辅助设备接收器130和医学成像设备接收器140中的一个可以形成为装置10壳体的一部分。例如，这些特征可以使用塑料成型技术与装置的壳体一体形成。所述壳体可以包括用于放置和/或连接装置10的其他部件的可适应结构，包括所述声波偏面113和声波传输部分116。

在一些其他实施例中，如图3和图4所示。所述装置10，特别是所述声波操纵模块110，所述医学设备接收器140和所述辅助设备接收器130，可以形成一个整体元件。例如，通过使用塑料成型工艺。必要时，可以使用一个或多个其他成形过程来形成用于安装/接收所述医学成像设备20和所述辅助设备22的结构。这种装置10可被称为“整体(mono-block)”设计或“整体(mono-block)”装置10。

在一些实施例中，整体装置(mono-block apparatus)10的形状和尺寸使得声波沿着指定路径在所述整体装置内传播。具体地，所述声波偏导面113可以以适当的角度布置，以便将声波重新定向到所述目标身体部分或将声波回波重新定向到所述医学成像设备20(或超声探头)。进一步，所述整体装置10可以形成沿适当的长度从所述探头-装置接口141延伸到所述声波偏导面113，例如在5mm至60mm的范围内。

从图3和图4可以看出，在整体设计中，所述整体材料和空气之间的接口113形成并起声波偏导面113的作用。

具有合适的声传输速度的材料，其允许声波的轨迹在所述声偏导面113处以期望的角度偏导，可用于形成所述整体装置10。这样的材料可以包括前述的声传输材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA，聚碳酸酯或PC，聚酰胺(例如尼龙)，聚氯乙烯或PVC，聚苯乙烯或PS，聚丙烯或PP，有机硅或聚硅氧烷，天然或合成橡胶。

在一些实施例中，用于形成整体装置10的材料可具有相对于水在2.0到3.0的比率范围内的声传输速度。相应地，从医学成像设备20传输的声波和来自所述体表的回声在撞击所述声波偏导面113时可以以期望的角度向整体材料(mono-block material)偏导。在各种实施例中，所述整体装置10可以形成清晰且均质的结构，其中利用该装置使假影(例如，气穴、杂质)最小化或消除，从而使对其中传播的声波的干扰最小。所述声波偏导面113和所述探头-装置接口141是以最小的表面粗糙度/不规则性形成的光滑且均质的表面。有利地，可以实现所述整体装置10内的有效声波传输，以及在所述声波偏导面113处的有效声波衍射。

在如图5A和5B所示的一些实施例中，所述辅助设备接收器130、所述壳体和包括所述声波偏导面113、所述医学成像设备接收器140以及所述声波传输模块116的所述装置的其他组件，可形成单独的部件，组装/连接在一起。可以看出，当顶块214、底块216和固定件217组合再一起时可以形成中空部分212。所述中空部分212可用于容纳一种声波传输材料，例如，包含凝胶基质材料的凝胶垫。多个连接装置(例如，通过使用螺钉、铆钉、粘合材料、机械联锁结构)可用于连接/组装上述部件以形成装置10。

在此配置中，所述声波偏导面113和所述装置的其他组件可以替换。可以基于所述装置的特定应用，例如基于所需的图像分辨率和焦点，来选择合适的声波偏导面113。此外，也可以更换损坏或磨损的零件。

在图6A和6B以及图7A至7D所示的一些实施例中，所述装置10可进一步包括可安装在所述对象身体部分上的框架412，其中所述框架被布置成便于所述医学图像装置接收器140和所述至少一个辅助设备接收器130沿至少两个轴移动。

所述框架412可安装到所述对象身体部分上，例如人的背部。所述框架412包括用于接收医学成像设备20的第一部分414和用于接收所述辅助设备22的第二部分416。所述医学成像设备20可以是超声探头，所述辅助设备22可以是在身体部分的指定位置插入身体部分的针或导管。紧固/调整设备可用于以一定角度固定超声探头20。

图7A和7B示出了超声探头形式的医学成像设备20和持针器134形式的辅助设备接收器130。声波偏导面113(例如，以一个或多个声波反射面的形式)可位于所述持针器134上面。所述声波偏导面113可以是可替换的，以用于不同的配置或用于如上所述的波操纵方法。所述持针器134包括至少一个孔径/通道，其形状和尺寸设计成可容纳针或导管。

在各种实施例中，所述框架412可以是矩形的框，其具有两个相对的端部412a、412b，用作滑动地接收所述医学成像设备20的引导。所述相对的端部412a、412b包括轨道432或诸如齿轮齿(gear teeth)之类的其它适当机构，所述齿轮齿被布置成允许第一部分414沿着轨道432沿着诸如Y轴之类的轴移动。所述第一部分414可包括将所述超声探头20放置在其上的板。

在一些实施例中，所述第一部分414可包括一个固定机构(未示出)与所述轨道432相互作用，从而当第一部分414沿轨道432(通过第一方向)移动到第一位置时，其可通过固定机构(例如，通过摩擦和/或其他快拆固定件)保持在第一位置。为了沿着轨道432移动到第二位置，第一部分414可以在第一方向(Y1)上继续移动，第一方向(Y1)可以是向前的方向。然而，如果第二部分416不沿第一方向，而是在例如与第一方向相反的方向(即Y2)上，则在第一部分414可以移动到第二部分416之前，需要释放固定机构。

在各种实施例中，所述框架412可包括用于连接到主体部分的多个紧固件418。这样的紧固件418可以是例如,吸盘、可释放带(例如velcro^TM类型)、带子和带扣装置、可移除粘合剂以及上述的一种或多种组合的形式。

在各种实施例中，所述第一部分414可以是安装在所述框架412的轨道432上的板。所述第一部分414的形状和尺寸为可支撑安装在其上的超声探头20。所述第一部分414可包括凹槽、凸缘和/或紧固件，所述凹槽、凸缘和/或紧固件被布置成与一种或多种类型的超声探头的形状相对应。

在各种实施例中，所述第二部分416可以安装在所述第一部分414上。在一些实施例中，所述第二部分416可沿所述第一部分414滑动地移动。所述第二部分416包括可用于配置为接收辅助设备(例如针、导管)的支架，用于插入在所述身体部分的特定位置。所述第二部分416被配置谓相对于第一部分414在近似垂直的方向上移动。例如，如果所述第一部分414被配置为沿y轴移动，则第二部分416被配置为可沿x轴移动。

在一些实施例中，所述第二部分416可以沿所述第一部分414移动。所述第二部分416可由用户移动到方向(X1)，该方向可以是向前的方向，到期望的位置。然而，如果用户希望在相反的方向(X2)上移动，则在所述第二部分416可以在X2的方向上移动之前，需要释放所述固定装机构(未示出)。

所述辅助设备接收器130的位置可以被调节以获得最佳的超声图像质量。在一些实施例中，所述辅助设备接收器130和安装在其上的声波偏导面113可以进一步被配置为相对于所述超声探头20旋转。

在一些实施例中，参考图7A至7D，所述装置10可包括一个可旋转的子组件134，以使所述超声探头20和所述辅助设备接收器130相对于彼此旋转。此功能至少具有以下优点：(a)所述声波偏导面113的角度可以调节以获得最佳超声图像质量，和/或调节图像的焦点。通过调节所述超声偏导面113的距离，即通过将所述超声探头20移向或远离声波偏导面，可以进一步提高所述图像质量。(b)当安装在所述框架412上时，所述可旋转子组件134提供针(当存在时)的旋转运动，以便于辅助设备22的精确瞄准，和/或在插入之前考虑身体轮廓。

在一些实施例中，所述第一部分414可以包括一个或多个基准标记415，以指示辅助设备22相对于超声探头20的位置(当两者都存在时)。所述基准标记415对于声波可以是不透明的，使得声波的波形和/或传播轨迹不受所述基准标记415的影响。

可以理解的是，上述装置10的各个部件的安排是非限制性示例，可以考虑其他合适的布置，以实现使用声音操纵模块重新定向声波的相同效果，允许形成所述对象的实时图像以指导辅助设备的插入/放置。所述装置10的其他两个非限制性示例如下面及图8和图9中示出。

如图8所示，所述超声探头可以通过探头固定器462(所述医学成像设备接收器130的一种特定形式)安装在粘贴板460上。所述粘贴板460在使用期间附着在用户身上，所述超声探头20被所述探头固定器462以一定角度固定。声波偏导面113被安排为与所述超声探头20的移动方向相反，以便为用户提供识别针插入的精确位置的指南。声波偏导面113可以是反射面(例如镜子)的形式，并且包括形状和尺寸适合于要插入的辅助设备的孔径。

在插入之后，超声凝胶可以用于特定的实施例以用作声波传输部分116以及辅助设备接收器116。针或其他辅助设备可由超声凝胶保持在位置上，这也有助于超声波在超声波探头20和目标对象之间传输。所述探头可以相对于粘贴板的平面以0到90度之间的第一角度安装，并且所述偏导面113可以相对于粘贴板的平面以0到90度之间的第二角度安装。所述偏导面113可以集成到粘性板上。

所述装置10的另一种可能的配置如图9所示，其中所述医学成像设备20是超声探头的形式。声波操纵模块110(以缓冲材料的形式)和辅助设备接收器130(以固定到缓冲材料的孔径、通道或持针器的形式)与超声探头20整合在一起以向用户提供方便的体验。通常，超声缓冲液的工程设计(以及折射超声射线的角度)应确保针不需要穿过缓冲器或不干扰声波，同时在针插入时进行实时超声成像。针迹要么穿过缓冲液上的孔，要么不穿过缓冲液。

在用于促进医学成像的方法的上下文中描述了装置10。可以适当地使用该方法来识别个体的腰部间隙，但是应当理解，可以将本方法用于技术人员已知的其他类型的医学成像。

根据一个实施例，用于部署所述装置10的方法可以包括以下步骤：

]首先通过医学成像设备接收器140将所述医学成像设备20固定到所述装置10(步骤s101)。然后，将所述声波操纵模块110放置到一个对象的体表，例如个人的背上，优选地由合格的从医人员操作(步骤s102)。所述装置10的基本平面15可以放置在体表43上。

所述装置10的位置可以调整，以获得目标对象的图像(步骤S104)，通过所述医学成像设备20(步骤S103)。所述医学成像设备20，即超声探头被打开，并且所述装置10可以在体表43上移动并穿过体表43，由此可以识别目标部分，以便由辅助设备22执行进一步的程序。例如，用户可以移动所述装置10和所述超声探头20以定位所述对象的腰部间隙，该间隙可以是但不限于L2-L3间隙，L3-L4间隙，L4-L5间隙。

辅助设备22(例如，针，导管或内窥镜)可以经由至少一个辅助设备接收器130固定到装置10(步骤s104)。所述装置10可以包括一个以上的辅助设备接收器130，且一个合适的辅助设备接收器130可主要基于辅助设备22的尺寸和形状来选择。

一旦目标部分被识别，辅助设备22可以朝目标部分插入。由医学成像设备20形成的实时图像可用于指导辅助设备22的放置/插入(步骤s105)。在此过程中，可基于目标部分的实时图像来调整辅助设备22的位置。以这种方式，可以达到准确和快速的放置辅助设备22。

根据另一个实施例，部署所述装置10的方法可包括以下步骤：

所述框架412首先安装在一个对象的身体部分上，优选地由合格的从医人员操作(步骤s302)。接下来，所述医学成像设备20，即所述超声探头20被打开，且一个用户移动所述超声探头20(其已安装在第一部分414上)来定位腰部间隙，该腰部间隙可以是但不限于L2-L3间隙、L3-L4间隙、L4-L5间隙(步骤s304)。

在识别出期望的腰部间隙后，所述从医人员随后将针/导管定位在第二部分416上(步骤s306)。接下来将第二部分416调整到腰部间隙上的期望位置。该调整可包括通过旋转子组件的角度调整(步骤s308)。

一旦所述第一部分414和所述第二部分416就位，该过程可以通过导管的插入而继续，或者如果使用其他类型的辅助设备22，则该过程可以通过使用辅助设备22而继续(步骤s310)。

在一些实施例中，所述装置10的一部分可以是一次性的，以保持卫生标准。

例如，所述框架12的一次性部分可以由模制聚丙烯或聚碳酸酯或类似塑料制成。一些部分，如附件特征，可能是由硅胶或橡胶制成的吸盘，或尼龙织物的皮带和扣子。

本质上，矩形框架需要符合人体工程学—当进行腰椎穿刺时，病人侧卧时要蜷缩起来，坐着时要向前弓背—因此，当我们想要固定病人的4个端点时，这可能会造成问题。另一种选择是支架，支架上有一个固定探头的柔性机械臂。这两种解决方案都需要确保探头与患者皮肤之间的接触始终良好。

如本发明所述，已经考虑了与医学成像设备(诸如超声波导设备)一起使用的装置。所述医学成像设备和一个或多个辅助设备固定器相对于彼此布置在不同的位置，以实现辅助设备(如果存在)的最佳视图和到一个对象(例如患者)目标部位的路径。

各种实施例有利于提供一种快速释放的，可安装在身体上的多轴跟踪设备，用于引导超声探头和穿刺针，以提高这种医疗过程的准确性，以及通过在引导的位置和方向上保持住前述器械来释放使用者的手。该引导是可调节的，并符合带有主动摩擦锁定的用户触发的运动要求，可实现免提操作。

本领域技术人员应当理解，以上发明不限于所描述的实施例。特别地，可以在不脱离本发明的范围的情况下进行修改和改进。

本领域技术人员应进一步认识到，可以将上述相互不排斥的修改或改进中的一个或多个进一步组合以形成本发明的其他实施例。

参考

10装置(apparatus)

15基本平面(base plane)

20医学成像设备(medical imaging device)

22辅助设备(auxiliary equipment)

40目标对象(target subject)

43体表(body surface)

110声波操纵模块(sound wave manipulation module)

113声波偏导面(sound wave deflection surface)

116声波传输部位(sound wave transmission portion)

120锁定机构(locking mechanism)

121手柄(handle)

130辅助设备接收器(auxiliary equipment receiver)

134持针器(needle holder)

140医学成像设备接收器(medical imaging device receiver)

141探头-装置接口(probe-apparatus interface)

212中空部分(hollow portion)

214顶块(top block)

215底块(bottom block)

216声波传输部位(sound wave transmission portion)

217固定件(catch)

412框架(frame)

412a,412b框架相对的端部(opposite ends of the frame)

413声波偏导面(sound wave deflection surface)

414第一部分(first portion)

415基准标记(fiducial mark(s))

416第二部分(second portion)

418紧固件(fastener)

432轨道(rail)

460粘贴板(sticker plate)

462探头固定器(probe holder)。

Claims (22)

1.一种用于促进一个对象医学成像的装置，包括：

一个医学成像设备接收器，配置为接收一个超声医学成像设备，一个声波操纵模块，包括一个声波偏导面布置为引导声波在所述超声医学成像设备和所述对象之间传输，并且

至少一个辅助设备接收器，配置为接收一个辅助设备并且提供一个供辅助设备插入的路径，其中所述路径从所述声波偏导面延伸至所述装置放置在所述对象上时的基本平面上，并且一个所述对象的图像由所述超声医学成像设备形成，用以引导所述辅助设备插向所述对象的目标部位。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声波偏导面，其被布置为改变至少一部分声波的传输方向。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述声波偏导面被布置为促进以下至少一种：声波的反射、折射、衍射。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述声波偏导面由具有相对于水以3.0至11.0比率的声传输速度的材料形成。

5.如权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述声波操纵模块包括一个声波传输部位，其被布置为至少在所述超声医学成像设备和所述声波偏导面之间促进所述声波的传输。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述声波传输部位由具有相对于水以0.8至5.0比率的声传输速度的材料形成。

7.如权利要求5-6任一项所述的装置，其特征在于，所述声波传输部位包括一种凝胶基质材料。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述凝胶基质材料置于所述声波操纵模块的中空部分。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声波操纵模块由一种均质材料制成，具有相对于水以2.0至3.0比率的声传输速度。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述声波操纵模块、所述医学成像设备接收器和所述辅助设备接收器整体形成一体式元件。

11.如权利要求1-10任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个辅助设备接收器被配置成便于放置所述辅助设备到相对于所述装置的基本平面的一个以上期望位置。

12.如权利要求1-11任一项所述的装置，其特征在于，所述超声医学成像设备相对于所述装置的一个基本平面以0到90度之间的第一角度安装，以及所述声波偏导面可以相对于所述装置的一个基本平面以0到90度之间的第二角度安装。

13.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括用于控制所述装置在所述对象的体表上运动的手柄。

14.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括一个锁定机构，用于将所述超声医学成像设备保持在相对于所述装置的一部分的期望位置。

15.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括一个基准标记以指示所述辅助设备的位置。

16.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括一个可旋转的子装配件配置来给所述至少一个辅助设备接收器提供旋转运动。

17.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，进一步还包括一个可安装在所述对象身体上的框架，其中所述框架被布置为便于所述医学成像设备接收器和所述至少一个辅助设备接收器沿着至少两个轴移动。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，进一步还包括多个快拆机构，以便于安装所述框架到所述身体上。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述快拆机构包括以下至少一种：抽吸设备、皮带和锁扣、可拆卸粘合剂。

20.一种用于部署如权利要求1-16任一项所述装置的方法，包括以下步骤：

将一个超声医学成像设备固定到所述装置的所述医学成像设备接收器；

将所述装置放置到一个对象的体表上；

移动所述体表上的所述装置，以获得所述对象的目标部分的一个图像；

将一个辅助设备固定到所述装置的至少一个辅助设备接收器上；基于所述目标部分的所述图像调整所述辅助设备的位置，并延着所述至少一个辅助设备接收器所提供的所述路径朝所述目标部分插入所述辅助设备。

21.一种用于部署如权利要求17-19任一项所述装置的方法，包括以下步骤：

将所述装置的所述框架安装到一个目标对象的身体上；

将一个超声医学成像设备固定到所述装置的所述医学成像设备接收器上；

将一个辅助设备固定到所述装置的至少一个辅助设备接收器上；沿第一轴移动所述超声医学成像设备，和沿第二轴移动所述辅助设备，以获得所述对象一个目标部分的一个图像；

基于所述目标部分的所述图像调整所述辅助设备的位置，并延着所述至少一个辅助设备接收器所提供的所述路径朝所述目标部分插入所述辅助设备。

22.如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：a)在快拆时固定所述框架的固定机构，和/或b)拆卸用于所述超声医学成像设备或所述辅助设备的所述固定机构，使其沿相反方向移动。