RU2478340C2 - Системы и способы для механического перемещения цельной матричной решетки - Google Patents

Системы и способы для механического перемещения цельной матричной решетки Download PDF

Info

Publication number
RU2478340C2
RU2478340C2 RU2010116422/14A RU2010116422A RU2478340C2 RU 2478340 C2 RU2478340 C2 RU 2478340C2 RU 2010116422/14 A RU2010116422/14 A RU 2010116422/14A RU 2010116422 A RU2010116422 A RU 2010116422A RU 2478340 C2 RU2478340 C2 RU 2478340C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transducer
phased array
dimensional
transducer elements
dimensional phased
Prior art date
Application number
RU2010116422/14A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010116422A (ru
Inventor
Дэвид Н. РАУНДХИЛЛ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2010116422A publication Critical patent/RU2010116422A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2478340C2 publication Critical patent/RU2478340C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52079—Constructional features
    • G01S7/5208—Constructional features with integration of processing functions inside probe or scanhead
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/4461—Features of the scanning mechanism, e.g. for moving the transducer within the housing of the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/483—Diagnostic techniques involving the acquisition of a 3D volume of data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8925—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being a two-dimensional transducer configuration, i.e. matrix or orthogonal linear arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8934—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a dynamic transducer configuration
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/35—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using mechanical steering of transducers or their beams
    • G10K11/352—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using mechanical steering of transducers or their beams by moving the transducer
    • G10K11/355—Arcuate movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/445—Details of catheter construction

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим системам и способам ультразвуковой визуализации. Трансвагинальный ультразвуковой датчик содержит удлиненный корпус, включающий участок наконечника, промежуточный участок и участок основания. В пределах участка наконечника корпуса расположен держатель с установленной на нем двумерной фазированной решеткой элементов преобразователя и механизмом перемещения. Держатель имеет ось перемещения, ориентированную перпендикулярно продольной оси корпуса. Двумерная фазированная решетка передает и принимает звуковые волны в пределах трехмерной пространственной области, расположенной спереди участка наконечника, и выполнена с возможностью поворота вокруг оси перемещения. Механизм перемещения перемещает держатель преобразователя вдоль траектории шарнирного поворота таким образом, что достигается регулируемое желаемое с клинической точки зрения поле обзора. Способ выполнения ультразвуковой диагностической визуализации включает приемы работы с ультразвуковым датчиком. Использование изобретения позволяет повысить эффективность сбора данных в клинических условиях и улучшить характеристики диагностической визуализации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее описание относится к системам на основе датчиков для диагностических систем ультразвуковой визуализации. Более конкретно, настоящее описание направлено на устройства/системы ультразвуковых датчиков и соответствующих способов, которые включают в себя и/или обеспечивают физическое перемещение двумерной фазированной решетки элементов преобразователя для улучшения диагностической визуализации.
Диагностические системы ультразвуковой визуализации позволяют медицинским специалистам обследовать внутренние ткани и органы пациентов без инвазивных эксплоративных хирургических вмешательств. Диагностические системы ультразвуковой визуализации дают эксплуатационные преимущества перед другими технологиями, в которых используется ионизирующее излучение, такими как рентгеновская томография. Кроме того, диагностические системы ультразвуковой визуализации обычно являются менее сложными, а потому обычно менее затратными по сравнению с традиционными системами визуализации, такими как системы магниторезонансной визуализации и системы компьютерной томографии.
Таким образом, диагностические системы ультразвуковой визуализации дают существенные преимущества во множестве клинических ситуаций, например, при контролировании развития плода. Ультразвуковая визуализация плода может быть осуществлена путем размещения ультразвукового датчика на поверхности живота беременной женщины и получения диагностических данных. Согласно альтернативному варианту ультразвуковая визуализация плода может быть выполнена трансвагинально путем вагинального введения ультразвукового датчика беременной женщине и получения диагностических данных.
Диагностическая визуализация плода в первый триместр беременности является надежным инструментом для выявления возможных аномалий плода. Например, она может быть эффективна для выявления потенциальных аномалий на раннем гестационном цикле для улучшения планирования мероприятий по медицинскому обслуживанию в оставшийся период беременности и/или для помощи в принятии решения на ранней стадии в отношении исхода беременности в долгосрочном плане. Большое многообразие потенциальных аномалий ставит серьезные задачи перед врачом-клиницистом, который должен поставить диагноз в отношении плода. Визуализация анатомии плода в значительных объемах должна выполняться с высоким разрешением, чтобы можно было провести такую диагностику плода. Например, ультразвуковая визуализация для диагностики аномалий сердца плода требует как высокого пространственного разрешения, так и высокого разрешения по времени в пределах относительно малого поля обзора, в то время как поле обзора, необходимое для трансвагинального исследования плода, т.е. полного анатомического строения плода, существенно больше (примерно 140480 градусов).
С середины 1990-х годов были достигнуты значительные успехи в ранней диагностике аномалий плода с использованием трансвагинальных ультразвуковых датчиков, в которых применяются высокие частоты и одномерные решетки элементов преобразователя. Позднее было осуществлено механическое перемещение трансвагинальных ультразвуковых датчиков, использующих решетки с размерностью 1 и так называемой «1,5», для обеспечения трехмерных изображений.
Однако современные диагностические системы ультразвуковой визуализации с механическим перемещением имеют множество ограничений. Например, невозможно выполнить трехмерную визуализацию сердца плода в реальном времени, не прибегая к технологиям пространственно-временной корреляции изображений, которые не вполне полноценны. Кроме того, современные технологии имеют ограниченные возможности по получению цветных допплеровских изображений при сборе изображений сердца плода. В дополнение к этому, современные датчики обладают низким пространственным разрешением в вертикальной плоскости механически перемещаемой одномерной решетки, которая отчасти рассматривается в качестве так называемой решетки с размерностью «1,5» (в которой в вертикальном измерении имеется множество элементов преобразователя - более одного, но существенно меньше, чем в продольном измерении). Кроме того, анатомические особенности матери обычно ограничивают доступ датчика, что снижает возможности сбора необходимых диагностических данных (дополнительные ограничения могут быть связаны с положением плода в матке).
Устройства, системы и способы настоящего описания направлены на решение указанных проблем и/или решают их. В действительности, в настоящем описании сущности изобретения обеспечиваются предпочтительные устройства, системы и способы, которые способствуют механическому перемещению двумерных матричных решеток преобразователей для эффективного сбора данных в клинических условиях. Раскрытые устройства, системы и способы имеют многочисленные клинические применения, в том числе, например, для выполнения визуализации плода при трансвагинальном исследовании.
В настоящем описании обеспечиваются предпочтительные устройства, системы и способы для получения трехмерных диагностических изображений. Согласно примерам вариантов осуществления обеспечивается ультразвуковой датчик в сборе, который включает в себя удлиненный корпус, выполненный с возможностью приспособления к анатомическим ограничениям, блок чувствительных элементов, установленный в корпусе, включающий в себя двумерную фазированную решетку элементов преобразователя, а также механизм управления шарнирным поворотом, который перемещает двумерную фазированную решетку элементов преобразователя относительно удлиненного корпуса. Блок чувствительных элементов предпочтительно выполнен с возможностью физического перемещения in situ для обеспечения желаемого с клинической точки зрения поля обзора.
Удлиненный корпус ультразвукового датчика в сборе, в общем, включает в себя участок наконечника, участок основания, а также промежуточный участок, расположенный между участком наконечника и участком основания. Блок чувствительных элементов, в общем, размещен в пределах участка наконечника удлиненного корпуса (или в нем). Кроме того, раскрытый механизм управления шарнирным поворотом, в общем, расположен на участке основания удлиненного корпуса или установлен, полностью или частично, на нем.
Согласно настоящему описанию врач-клиницист имеет возможность взаимодействовать с механизмом управления шарнирным поворотом или манипулировать им. В примерах вариантов осуществления настоящего описания при приведении в действие механизма управления шарнирным поворотом врачом-клиницистом гибкий промежуточный участок, относящийся к удлиненному корпусу (или определяемый им), позволяет участку наконечника перемещаться относительно участка основания, что обеспечивает оптимальную ориентацию решетки датчика относительно продольной оси удлиненного корпуса в направлении целевой области. Механизм управления шарнирным поворотом управляет шарнирным поворотом двумерной фазированной решетки элементов преобразователя относительно упомянутого удлиненного корпуса в направлении, по существу перпендикулярном продольной оси упомянутого удлиненного корпуса.
Описанный блок чувствительных элементов, в общем, включает в себя матричную решетку или двумерную фазированную решетку элементов преобразователя. Двумерная фазированная решетка элементов преобразователя соединена с механизмом перемещения или установлена на механизме перемещения, выполненном с возможностью поворота решетки элементов преобразователя вокруг или относительно оси, заставляя тем самым элементы преобразователя перемещаться с охватом заданного поля обзора. Звуковые волны испускаются элементами преобразователя и отражаются (по меньшей мере, частично) тканью или иными анатомическими структурами в целевой области. Отраженные волны принимаются блоком чувствительных элементов, который формирует соответствующие электрические сигналы, передаваемые в блок обработки данных, где они обрабатываются для формирования трехмерного изображения, например, на устройстве отображения. На устройстве отображения также может отображаться вид толстого среза с использованием данных, собранных в вертикальном измерении. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления настоящего описания приведение в действие механизма управления шарнирным поворотом и манипулирование им эффективно позволяют перемещать двумерную фазированную решетку элементов преобразователя относительно продольной оси удлиненного корпуса в направлении целевой области, повышая тем самым качество отображенного изображения.
Имеются существенные преимущества, реализуемые в примерах вариантов осуществления настоящего описания, по сравнению с традиционными системами ультразвуковых датчиков, например трансвагинальными датчиками. К примеру, возможность эффективного использования перемещаемой матричной решетки, в пределах допуска согласно настоящему описанию, позволяет получать скорости сбора данных, достаточные для выполняемой в реальном времени трехмерной объемной визуализации желаемых анатомических структур, например, целиком сердца плода. Конкретнее, перемещение с механической подачей двумерной решетки по настоящему описанию обеспечивает врачу-клиницисту широкое поле обзора для визуализации всего плода, в то время как двумерная решетка, не будучи перемещаемой двигательным механизмом, обеспечивает высокую скорость сбора ультразвуковых изображений в пределах малого поля обзора, что оптимально пригодно для визуализации сердца плода, органа с высокой частотой сокращений (обычно 170 ударов в минуту). Настоящее описание обеспечивает предпочтительный шарнирный поворот наконечника, чтобы позволить осуществить визуализацию соответствующего анатомического строения в полном объеме.
Следует отметить, что трехмерные данные изображений, собранные с помощью раскрытых матричных решеток датчиков, могут быть пригодны для вспомогательных технологий обработки данных. Например, такие трехмерные данные могут быть дополнены цветной допплеровской информацией, чтобы показать кровоток в сосудах сердца плода. Однако, как известно на данном уровне техники, обработку допплеровских сигналов можно выполнить только с акустическими данными, которые специально получены для этой цели, что требует проведения множества циклов передачи/приема в одном направлении.
Хотя конкретные варианты осуществления ультразвуковых датчиков в сборе, выполненные в соответствии с настоящим описанием, могут быть использованы с получением желаемых результатов для трансвагинальной визуализации плода, следует признать, что этим настоящее описание не ограничивается. Как ясно среднему специалисту, ультразвуковые датчики в сборе, выполненные в соответствии с идеей настоящего описания, могут применяться для различных типов диагностической визуализации, в том числе при визуализации простаты, диагностической визуализации при лапароскопических вмешательствах и в других клинических приложениях.
Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание служат примерами и имеют целью предоставить дополнительные объяснения раскрытых устройств, систем и способов. Прилагаемые чертежи, которые входят в данное описание и составляют его часть, включены для иллюстрации и обеспечения дополнительного понимания раскрытых устройств, систем и способов. Дополнительные предпочтительные признаки, функции и преимущества раскрытых устройств, систем и способов станут понятными из последующего описания, в особенности, в сочетании с прилагаемыми чертежами.
В помощь специалистам для создания и использования раскрытых датчиков в сборе и сопутствующих способов сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, где:
на Фигуре 1 схематично представлен пример ультразвукового датчика в сборе, выполненного в соответствии с настоящим описанием;
на Фигуре 2 показан шарнирный поворот матричной решетки на примере ультразвукового датчика в сборе, представленного на Фигуре 1; и
на Фигуре 3 показан пример ультразвукового датчика в сборе, представленного на Фигуре 1, расположенного для трансвагинальной визуализации плода.
Согласно примерам вариантов осуществления в настоящем описании обеспечивается ультразвуковой датчик в сборе для анатомической визуализации, например трансвагинальной визуализации плода, который включает в себя физически перемещаемую двумерную решетку элементов преобразователя, выполненную с возможностью шарнирного поворота для размещения с целью улучшения диагностической визуализации плода. При осуществлении визуализации плода представленным ультразвуковым датчиком в сборе двумерная решетка элементов преобразователя имеет возможность шарнирно поворачиваться во влагалище пациентки. Могут быть разработаны альтернативные клинические пути реализации согласно настоящему описанию, где шарнирный поворот двумерной решетки элементов преобразователя помогает улучшить сбор данных визуализации.
Обратимся к Фигуре 1, на которой типовой ультразвуковой датчик в сборе обозначен в целом позицией 10. Ультразвуковой датчик 10 в сборе включает в себя удлиненный корпус 12, выполненный с возможностью приспособления к соответствующим анатомическим ограничениям, например анатомическим ограничениям тела матери, в плане визуализации ее плода. Удлиненный корпус 12 включает в себя участок 14 наконечника, промежуточный участок 16, а также участок 18 основания.
Участок 14 наконечника размещает в себе и/или несет на себе блок 20 датчика, который включает в себя матричную решетку элементов 22 преобразователя. Матричная решетка является в общем плоской или по существу плоской с геометрической точки зрения, хотя могут применяться и другие геометрические формы без отхода от сущности и объема изобретения. Матричная решетка элементов преобразователя в настоящем описании также упоминается как двумерная фазированная решетка элементов 22 преобразователя. Отдельные элементы преобразователя (не показаны) продолжаются как в горизонтальном измерении, обозначенном стрелкой 24 на Фигуре 2, так и в вертикальном измерении, перпендикулярном горизонтальному измерению и обозначенном стрелкой 26 на Фигуре 2. Могут использоваться различные конструкции элементов преобразователя согласно настоящему описанию. Например, отдельные элементы преобразователя могут быть пьезоэлектрическими элементами, расположенными так, как раскрыто в патенте США №6419633. Конструкция и/или выбор соответствующих элементов преобразователя для включения в состав раскрытой матричной решетки целиком определяются опытом средних специалистов на основе, в частности, соответствующих рабочих, конструкционных и/или клинических параметров.
Двумерная фазированная решетка элементов 22 преобразователя обычно крепится к держателю 28 преобразователя или установлена на нем. Держатель 28 преобразователя шарнирно закреплен на оси 30 перемещения, перпендикулярной продольной оси, определяемой удлиненным корпусом. Обеспечивается механизм 32 перемещения, который включает в себя шаговый двигатель (не показан), используемый для физического перемещения двумерной фазированной решетки элементов 22 преобразователя путем поворота держателя 28 преобразователя вокруг оси 30 перемещения, как показано стрелкой 34. Держатель 28 преобразователя приводится в движение шаговым двигателем, который может соединяться с держателем 28 преобразователя через соответствующий соединительный механизм (соединительные механизмы), например механизм зубчатой передачи (не показан), ременный привод (не показан) или их сочетание.
Под контролем врача-клинициста механизм 32 перемещения заставляет двумерную фазированную решетку элементов 22 преобразователя «качаться» из стороны в сторону, охватывая поле обзора, составляющее примерно 140 градусов. Таким образом, в примере осуществления настоящего описания внешний модуль управления (не показан) выполнен с возможностью отправки/передачи сигналов управления на шаговый двигатель, например, с использованием беспроводной среды передачи или по проводам управления (не показаны), заставляя тем самым двумерную фазированную решетку элементов 22 преобразователя физически перемещаться с охватом поля обзора в процессе ультразвуковой визуализации. Поле обзора, охватываемое перемещением двумерной фазированной решетки элементов 22 преобразователя, может быть заранее определено, например, с учетом угловых границ, времени пребывания, скорости перемещения и т.п.
В примерах вариантов осуществления согласно настоящему описанию блок 20 датчика включает в себя подчиненное электронное устройство 36 формирования лучей, находящееся в электрической связи с двумерной фазированной решеткой элементов преобразователя и служащее для минимизации количества сигналов, передаваемых между блоком 20 датчика и внешним устройством обработки данных (не показано). Подчиненное электронное устройство формирования лучей перемещается с охватом поля обзора посредством механизма перемещения. Например, в патенте США №6491638 раскрыто аналогичное электронное устройство формирования лучей, предназначенное для одномерной решетки элементов преобразователя.
Вернемся к Фигуре 1, где участок 18 основания включает в себя механизм 38 управления шарнирным поворотом, который можно привести в действие для перемещения двумерной фазированной решетки элементов 22 преобразователя по направлению вглубь или за пределы страницы. В примерах вариантов осуществления механизм 38 управления шарнирным поворотом может представлять собой регулировочную головку, связанную через удлиненный корпус 12 с узлом зубчатой передачи (не показан), который также соединен с основанием участка 14 наконечника. Когда пользователь приводит в действие механизм 38 управления шарнирным поворотом, поворачивая регулировочную головку, участок 14 наконечника перемещается относительно участка 18 основания. Например, если пользователь перемещает механизм 38 управления шарнирным поворотом в направлении по часовой стрелке, участок 14 наконечника перемещается по направлению вглубь страницы, а когда пользователь перемещает механизм 38 управления шарнирным поворотом в противоположном направлении, участок 14 наконечника перемещается по направлению за пределы страницы.
В других примерах вариантов осуществления механизм 38 управления шарнирным поворотом может быть связан через корпус 12 с электронным переключателем (не показан), который электронным образом соединен с шаговым двигателем (не показан), связанным (непосредственно или опосредованно) с блоком 20 датчика. Когда пользователь приводит в действие механизм 38 управления шарнирным поворотом в направлении по часовой стрелке, шаговый двигатель перемещает блок 20 датчика по направлению вглубь страницы. Точно так же, когда пользователь приводит в действие механизм 38 управления шарнирным поворотом в противоположном направлении, шаговый двигатель перемещает блок 20 датчика по направлению за пределы страницы.
Обратимся к Фигуре 2, на которой показан пример шарнирного поворота двумерной фазированной решетки элементов 22 преобразователя. Блок 20 датчика показан в неповернутом положении, при котором центр блока 20 датчика изначально располагается в положении 40. Двумерная фазированная решетка элементов 22 преобразователя осуществляет сбор данных в трехмерной пространственной области 42, расположенной спереди участка наконечника в направлении, противоположном направлению расположения участка основания. Хотя и не показано на Фигуре 2, трехмерная пространственная область 42 перемещается по мере того, как механизм 32 перемещения (показанный на Фигуре 1) перемещает двумерную фазированную решетку элементов 22 преобразователя с охватом поля обзора, например заданного поля обзора.
Вернемся к схематичному описанию на Фигуре 2, где механизм управления шарнирным поворотом (показанный на Фигуре 1) был приведен в действие, что вызвало перемещение блока 20 датчика вдоль траектории 44 шарнирного поворота, в результате которого центр блока 20 датчика переместился в положение 46. Шарнирный поворот блока 20 датчика, как показано, приводит к смещению трехмерной пространственной области 42. Таким образом, пользователь/врач-клиницист может направить трехмерную пространственную область 42 в область интереса и получить для этой области ультразвуковые данные с высоким разрешением.
Обратимся к Фигуре 3, на которой показано приложение диагностической трансвагинальной визуализации с использованием типового ультразвукового датчика 10. Ультразвуковой датчик 10 расположен в пациентке 50 для трансвагинальной визуализации плода 52. Если в этом примере сердце плода 52 расположено на правой стороне пациентки 50, то специалист-медик/врач-клиницист (не показан) может привести в действие механизм 38 управления шарнирным поворотом для перемещения двумерной фазированной решетки элементов 22 преобразователя совместно с трехмерной пространственной областью сбора ультразвуковых данных (см. Фигуру 2) в направлении правой стороны пациентки 50 для получения изображений сердца плода 52 с высоким разрешением.
Устройства, системы и способы, представленные в настоящем описании, могут быть использованы для широкого круга приложений по визуализации при ультразвуковой диагностике. Устройства, выполненные согласно идеям настоящего описания, в особенности, пригодны для ультразвуковой диагностической визуализации плода с высоким разрешением. Существенным преимуществом ультразвуковых датчиков, выполненных согласно настоящему описанию, в числе прочих являются повышенные характеристики диагностической визуализации, достигаемые путем перемещения двумерной решетки элементов преобразователя. В настоящем описании, таким образом, предложены ультразвуковые датчики в сборе, которые, в частности, имеют относительно небольшую двумерную решетку элементов преобразователя, расположенную в небольшом корпусе датчика, что позволяет получить небольшой ультразвуковой датчик со сравнительно широким полем обзора. Шарнирный поворот наконечника датчика обеспечивает оптимальное позиционирование двумерной решетки элементов преобразователя для улучшения визуализации.
Хотя настоящее описание было описано со ссылками на примеры вариантов осуществления и примеры приложений, настоящее описание ими не ограничивается. Наоборот, раскрытые устройства, системы и способы допускают различные изменения, модификации, усовершенствования и/или альтернативные приложения без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Более того, настоящее описание определенно включает в себя все подобные изменения, модификации, усовершенствования и альтернативные приложения.

Claims (13)

1. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе, содержащий:
удлиненный корпус (12), имеющий продольную ось, который включает в себя участок (14) наконечника, промежуточный участок (16), и участок(18) основания;
двумерную фазированную решетку элементов (22) преобразователя, продолжающуюся в горизонтальном измерении (24) и вертикальном измерении (26), перпендикулярном упомянутому горизонтальному измерению (24), которая установлена на держателе (28) преобразователя, имеющем ось (30) перемещения, ориентированную в целом перпендикулярно продольной оси корпуса, причем держатель преобразователя и упомянутая двумерная фазированная решетка элементов преобразователя расположены в пределах участка (14) наконечника упомянутого удлиненного корпуса (12), причем двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя выполнена с возможностью передачи и приема звуковых волн в пределах трехмерной пространственной области (42), расположенной спереди участка наконечника в направлении, противоположном направлению расположения участка основания, и выполнена с возможностью поворота вокруг оси перемещения; и
механизм (32) перемещения для физического перемещения держателя (28) преобразователя, оси (30) перемещения и двумерной фазированной решетки элементов (22) преобразователя для изменения ориентации оси перемещения относительно продольной оси так, чтобы обеспечить регулируемое желаемое с клинической точки зрения поле обзора путем перемещения трехмерной пространственной области вдоль траектории (44) шарнирного поворота, причем держатель преобразователя, ось перемещения и двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя соединены с механизмом (32) перемещения, и механизм (32) перемещения выполнен с возможностью перемещения трехмерной пространственной области в разные положения вдоль траектории шарнирного поворота.
2. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.1, в котором ось (30) перемещения в одном положении вдоль траектории (44) шарнирного поворота перпендикулярна продольной оси, определяемой упомянутым удлиненным корпусом (12).
3. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.1, в котором двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя представляет собой плоскую матричную решетку.
4. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.1, в котором конфигурация и размеры удлиненного корпуса (12) приспособлены к анатомическим ограничениям.
5. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.1, дополнительно содержащий подчиненное электронное устройство (36) формирования лучей, находящееся в электрической связи с упомянутой двумерной фазированной решеткой элементов (22) преобразователя; при этом упомянутое подчиненное электронное устройство (36) формирования лучей перемещается с охватом поля обзора посредством упомянутого механизма (32) перемещения.
6. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.1, в котором механизм (32) перемещения дополнительно содержит механизм (38) управления шарнирным поворотом для управления шарнирным поворотом упомянутой двумерной фазированной решетки элементов (22) преобразователя относительно упомянутого удлиненного корпуса (12).
7. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.6, в котором упомянутый механизм (38) управления шарнирным поворотом управляет шарнирным поворотом упомянутой двумерной фазированной решетки элементов (22) преобразователя относительно упомянутого удлиненного корпуса (12) в направлении, по существу, перпендикулярном продольной оси упомянутого удлиненного корпуса (12).
8. Трансвагинальный ультразвуковой датчик (10) в сборе по п.7, в котором упомянутый удлиненный корпус (12) дополнительно включает в себя промежуточный участок (16), примыкающий к участку (14) наконечника, и участок (18) основания, примыкающий к промежуточному участку (16), при этом упомянутый механизм (38) управления шарнирным поворотом выполнен с возможностью перемещения участка (14) наконечника относительно участка (18) основания, посредством чего упомянутая двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя шарнирно поворачивается относительно участка (18) основания упомянутого удлиненного корпуса (12).
9. Способ выполнения ультразвуковой диагностической визуализации, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают ультразвуковой датчик (10) в сборе в участке наконечника удлиненного корпуса (12), который включает в себя участок наконечника, промежуточный участок (16) и участок (18) основания, причем участок наконечника, промежуточный участок и участок основания расположены вдоль продольной оси удлиненного корпуса, при этом ультразвуковой датчик в сборе дополнительно включает в себя двумерную фазированную решетку элементов (22) преобразователя, размещенную в пределах участка (14) наконечника, при этом упомянутая двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя продолжается в горизонтальном измерении (24) и в вертикальном измерении (26), перпендикулярном упомянутому горизонтальному измерению (24), причем двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя также выполнена с возможностью передачи и приема звуковых волн в пределах трехмерной пространственной области (42), расположенной спереди участка наконечника вдоль продольной оси в направлении, противоположном направлению расположения участка основания; и
физически перемещают упомянутую двумерную фазированную решетку элементов (22) преобразователя вокруг оси (30) перемещения в первом направлении, отличном от направления продольной оси, и перемещают датчик в сборе вдоль траектории (44) шарнирного поворота во втором направлении, отличном от направления продольной оси, с помощью механизма (32) перемещения для обеспечения желаемого с клинической точки зрения поля обзора посредством механизма перемещения, при этом двумерная фазированная решетка элементов (22) преобразователя присоединена с возможностью изменения положения посредством механизма (32) перемещения.
10. Способ выполнения ультразвуковой диагностической визуализации по п.9, в котором упомянутый этап перемещения включает в себя физическое перемещение упомянутой двумерной фазированной решетки элементов (22) преобразователя вокруг оси (30) перемещения, перпендикулярной продольной оси упомянутого удлиненного корпуса (12).
11. Способ выполнения ультразвуковой диагностической визуализации по п.9, дополнительно содержащий этап отображения вида толстого среза с использованием данных, собранных в вертикальном измерении (26).
12. Способ выполнения ультразвуковой диагностической визуализации по п.9, в котором перемещение датчика в сборе вдоль траектории (44) шарнирного поворота дополнительно содержит этап физического шарнирного поворота, выполняемого посредством механизма (38) управления шарнирным поворотом, упомянутой двумерной фазированной решетки элементов (22) преобразователя относительно продольной оси упомянутого удлиненного корпуса (12) в направлении целевой области.
13. Способ выполнения ультразвуковой диагностической визуализации по п.12, в котором упомянутый этап шарнирного поворота включает в себя физический шарнирный поворот упомянутого участка (14) наконечника относительно продольной оси упомянутого удлиненного корпуса (12) по отношению к целевой области.
RU2010116422/14A 2007-09-27 2008-09-23 Системы и способы для механического перемещения цельной матричной решетки RU2478340C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97557707P 2007-09-27 2007-09-27
US60/975,577 2007-09-27
PCT/IB2008/053871 WO2009040738A2 (en) 2007-09-27 2008-09-23 Systems and methods for mechanical translation of full matrix array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010116422A RU2010116422A (ru) 2011-11-10
RU2478340C2 true RU2478340C2 (ru) 2013-04-10

Family

ID=40436366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116422/14A RU2478340C2 (ru) 2007-09-27 2008-09-23 Системы и способы для механического перемещения цельной матричной решетки

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8568324B2 (ru)
EP (1) EP2195682B1 (ru)
JP (1) JP2010540061A (ru)
CN (1) CN101809459B (ru)
RU (1) RU2478340C2 (ru)
WO (1) WO2009040738A2 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011033333A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 B-K Medical Aps Ultrasound probe
EP2925222A4 (en) * 2012-11-30 2016-07-13 Dib Ultrasound Catheter Llc SYSTEM AND METHOD FOR VISUALIZING THE PLACEMENT OF A BLOOD VESSEL CATHETER
US9958420B2 (en) * 2013-02-06 2018-05-01 Bwxt Technical Services Group, Inc. Synthetic data collection method for full matrix capture using an ultrasound array
US10413274B2 (en) * 2015-09-02 2019-09-17 Ningbo Marvoto Intelligent Technology Co., Ltd Method for controlling wireless intelligent ultrasound fetal imaging system
CN105030280B (zh) * 2015-09-02 2019-03-05 宁波美童智能科技有限公司 一种无线智能超声胎儿成像系统
CN105769250B (zh) * 2016-03-22 2018-10-19 王慧丽 一种肛肠科多用护理清洁检查装置
CN107945589B (zh) * 2018-01-09 2023-12-05 浙江理工大学 基于直线步进电机的点阵成型装置
KR102426398B1 (ko) * 2020-05-14 2022-07-28 한양대학교 산학협력단 태아의 움직임을 고려한 모터 구동 방식의 태아 심박 측정 시스템 및 그 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5191890A (en) * 1991-04-22 1993-03-09 Interspec, Inc. Ultrasonic probe assembly
US6419633B1 (en) * 2000-09-15 2002-07-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. 2D ultrasonic transducer array for two dimensional and three dimensional imaging
WO2006119173A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-09 Fluid Medical, Inc. Multiple transducers for intravascular ultrasound imaging
RU80105U1 (ru) * 2006-12-27 2009-01-27 ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Устройство для получения трехмерных ультразвуковых изображений внутренних органов человека

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4742829A (en) 1986-08-11 1988-05-10 General Electric Company Intracavitary ultrasound and biopsy probe for transvaginal imaging
US4834102A (en) * 1988-02-25 1989-05-30 Jack Schwarzchild Endoscope for transesophageal echocardiography
JPH0255050A (ja) 1988-08-22 1990-02-23 Toshiba Corp 機械式走査型超音波探触子
DE4423808A1 (de) 1993-07-19 1995-01-26 Siemens Ag Ultraschall-Endoskop
US5379772A (en) * 1993-09-14 1995-01-10 Intelliwire, Inc. Flexible elongate device having forward looking ultrasonic imaging
US5957850A (en) 1997-09-29 1999-09-28 Acuson Corporation Multi-array pencil-sized ultrasound transducer and method of imaging and manufacture
US6059731A (en) 1998-08-19 2000-05-09 Mayo Foundation For Medical Education And Research Simultaneous side-and-end viewing underfluid catheter
JP3699880B2 (ja) * 2000-05-19 2005-09-28 アロカ株式会社 超音波探触子
JP4652528B2 (ja) * 2000-05-23 2011-03-16 アロカ株式会社 超音波診断装置
JP2001346769A (ja) 2000-06-09 2001-12-18 Nippon Colin Co Ltd 循環状態監視装置
US6491634B1 (en) 2000-10-13 2002-12-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sub-beamforming apparatus and method for a portable ultrasound imaging system
US7597663B2 (en) * 2000-11-24 2009-10-06 U-Systems, Inc. Adjunctive ultrasound processing and display for breast cancer screening
US6780153B2 (en) 2001-06-25 2004-08-24 Angelsen Bjoern A. J. Mechanism and system for 3-dimensional scanning of an ultrasound beam
US6589179B2 (en) * 2001-11-27 2003-07-08 Koninklijke Philips Electronics Nv Three-dimensional doppler ultrasonic imaging system and method
US7691060B2 (en) 2003-10-10 2010-04-06 Angelsen Bjoern A J Probe for 3-dimensional scanning and focusing of an ultrasound beam
US7066887B2 (en) * 2003-10-21 2006-06-27 Vermon Bi-plane ultrasonic probe
CN1942144A (zh) * 2004-04-14 2007-04-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有宽视场特征的超声成像探头
US7300403B2 (en) 2004-07-20 2007-11-27 Angelsen Bjoern A J Wide aperture array design with constrained outer probe dimension
JP2006255083A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 超音波画像生成方法および超音波診断装置
JP5475280B2 (ja) * 2005-06-23 2014-04-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 固定ビームを用いてパラメタを推定する３ｄ超音波撮像するための方法及び装置
US7798971B2 (en) 2005-07-07 2010-09-21 Vermon Motorized ultrasonic scanhead
US20070167821A1 (en) 2005-11-30 2007-07-19 Warren Lee Rotatable transducer array for volumetric ultrasound
BRPI0810162B8 (pt) * 2007-04-13 2021-06-22 Koninklijke Philips Electonics N V sistema de imagem de diagnóstico ultrassônico

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5191890A (en) * 1991-04-22 1993-03-09 Interspec, Inc. Ultrasonic probe assembly
US6419633B1 (en) * 2000-09-15 2002-07-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. 2D ultrasonic transducer array for two dimensional and three dimensional imaging
WO2006119173A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-09 Fluid Medical, Inc. Multiple transducers for intravascular ultrasound imaging
RU80105U1 (ru) * 2006-12-27 2009-01-27 ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Устройство для получения трехмерных ультразвуковых изображений внутренних органов человека

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009040738A2 (en) 2009-04-02
CN101809459A (zh) 2010-08-18
US20100217127A1 (en) 2010-08-26
EP2195682B1 (en) 2016-07-06
US8568324B2 (en) 2013-10-29
JP2010540061A (ja) 2010-12-24
CN101809459B (zh) 2013-07-31
WO2009040738A3 (en) 2009-05-22
EP2195682A2 (en) 2010-06-16
RU2010116422A (ru) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2478340C2 (ru) Системы и способы для механического перемещения цельной матричной решетки
EP2113201B1 (en) Moveable ultrasound element for use in medical diagnostic equipment
JP4578976B2 (ja) 走査プローブ
EP2298175B1 (en) Three-dimensional probe apparatus
JP4828802B2 (ja) 穿刺治療のための超音波診断装置
EP0936889B1 (en) Enhanced breast imaging/biopsy system employing targeted ultrasound
US7597665B2 (en) Ultrasonic medical device and associated method
US8137279B2 (en) Scanning probe
US20210085286A1 (en) Ultrasound based three-dimensional imaging lesion verification within a vasculature
KR20090027722A (ko) 통합 초음파 영상 시스템을 구비한 생검 시스템
JP2011505951A (ja) 取得された画像データに反応するフィードバックを用いる微調整及び位置決め制御を持つロボット超音波システム
CN105708499A (zh) 超声诊断装置的探测器
Fenster et al. Three-dimensional ultrasound imaging
CN107261346A (zh) 用于使用超声形成阻塞的方法和系统
JP2002523161A (ja) 超音波画像を記録する方法および装置
US7909767B2 (en) Method for minimizing tracking system interference
NL2002010C2 (en) Imaging and navigation system.
JP4698355B2 (ja) 超音波診断装置
US20050245826A1 (en) Apparatus for imaging human tissue
CN115334963A (zh) 产生组织成像生物标记的系统和方法
AU2023200901B2 (en) Systems and methods for vascular mapping
JP2002034986A (ja) 超音波診断装置
JP4394945B2 (ja) 三次元組織移動計測装置及び超音波診断装置
Freudenrich How ultrasound works
JP4467658B2 (ja) 超音波診断装置及び超音波プローブ