[發明專利]超聲換能器的姿態恢復

在審

• 申請號: 201710193154.0
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107238396A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: A.卡普爾;R.廖;劉雯霈;J.克萊珀
• 申請（專利權）人: 美國西門子醫療解決公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李雪娜,劉春元

1.一種用于超聲換能器的姿態恢復的系統，該系統包括：

與超聲換能器連接的慣性測量單元；

位置傳感器，其被定位成感測超聲換能器；以及

處理器，其被配置成基于來自位置傳感器和慣性測量單元的輸出來確定超聲換能器的姿態。

2.根據權利要求1所述的系統，其中所述慣性測量單元包括加速度計、陀螺儀、磁力計或其組合。

3.根據權利要求1所述的系統，其中所述超聲換能器在導管中，并且其中所述慣性測量單元在導管中在超聲換能器的陣列的一厘米內。

4.根據權利要求3所述的系統，其中所述超聲換能器包括多個不透射線標記，并且其中所述位置傳感器包括被配置成對不透射線標記成像的x射線成像器。

5.根據權利要求1所述的系統，其中所述超聲換能器包括具有線、曲線或區域形狀圖案的發光二極管的手持換能器，并且其中所述位置傳感器包括具有被配置成將信息與發光二極管的頻率范圍隔離的濾波器的攝像機。

6.根據權利要求1所述的系統，其中所述超聲換能器包括腹腔鏡，并且其中所述慣性測量單元被定位在腹腔鏡的具有陣列的一部分中，所述部分可相對于腹腔鏡的另一部分旋轉。

7.根據權利要求1所述的系統，其中所述處理器被配置成利用在比來自位置傳感器的輸出更高頻率的來自慣性測量單元的輸出確定姿態，所述姿態在更高的頻率確定。

8.根據權利要求4所述的系統，其中所述處理器被配置成根據來自x射線成像器的圖像的圖像處理來確定姿態，所述圖像處理包括基于來自先前姿態的反饋的來自慣性測量單元的針對某個階段的姿態信息。

9.根據權利要求1所述的系統，所述位置傳感器包括與超聲換能器或無線定位系統連接的超聲掃描儀。

10.根據權利要求4所述的系統，其中所述處理器被配置成利用限制針對姿態的搜索空間的慣性測量單元的輸出來確定姿態。

11.根據權利要求1所述的系統，其中所述處理器被配置成利用表面點云來初始化姿態的確定。

12.根據權利要求1所述的系統，其中所述處理器被配置成利用基于所述輸出的期望最大化濾波器來確定姿態。

13.一種用于超聲換能器的姿態恢復的系統，所述系統包括：

超聲換能器的手持外罩；

被定位在所述手持外罩上的發光二極管，所述發光二極管形成鄰近、視覺上連接的光源的幾何圖案；

被定位成捕獲發光二極管的圖像的攝像機；

濾波器，其被配置成減少在不同于發光二極管的發射頻率的頻率處的所述圖像中的信號；以及

處理器，其被配置成基于由濾波器輸出的圖像和來自幾何圖案的模型的二維投影之間的差異的最小化來確定姿態。

14.根據權利要求13所述的系統，其中所述發光二極管被嵌入在手持外罩中，其具有分布在非平面三維表面上的幾何圖案。

15.根據權利要求13所述的系統，其中所述幾何圖案包括視覺上連接的光源的一個或多個線、曲線、二維形狀或其組合。

16.根據權利要求13所述的系統，其中所述處理器被配置成利用根據姿態的先前估計或手持外罩的至少一部分的三維點云的初始化來確定姿態。

17.根據權利要求13所述的系統，還包括手持外罩上的慣性測量單元，其中所述處理器被配置成基于慣性測量單元的輸出和所述最小化來確定姿態。

18.根據權利要求17所述的系統，其中所述處理器被配置成利用所述輸出基于所述最小化來確定姿態，所述輸出限制所述最小化的搜索，利用作為所述輸出的取向細化所述最小化，或其組合。

19.根據權利要求17所述的系統，其中所述手持外罩包括腹腔鏡，其具有在可插入患者體內的第一部分上的慣性測量單元以及在第一部分被插入患者體內的同時所手持的第二部分上的發光二極管。

20.一種用于超聲換能器的姿態恢復的系統，所述系統包括：

導管，其具有聲學換能器元件陣列、慣性傳感器和不透射線標記；

x射線成像器，其被配置成在導管在患者體內的同時對導管成像；

處理器，其被配置成利用來自x射線成像器的圖像和慣性傳感器的輸出確定陣列的姿態。