НАПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БИОПСИИ С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ И СПОСОБ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК A61B8/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к направляющей системе для биопсии для направления биопсийной иглы вдоль траектории биопсии с осуществлением контроля с помощью ультразвукового преобразователя. Кроме того, изобретение относится к способу управления направлением биопсийной иглы с использованием такой направляющей для биопсии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Биопсия является медицинским анализом, содержащим взятие клеток или тканей из интересующей области, такой как патологическое изменение, в целях медицинского исследования. Взятые клетки или ткани могут исследоваться для определения наличия или степени болезни.

Для взятия клеток или тканей биопсийная игла должна быть введена в тело пациента и направляться в интересующую область. Чтобы иметь возможность контролировать введение и направление биопсийной иглы, часто используются ультразвуковые преобразователи, позволяющие наблюдать интересующую область во время введения биопсийной иглы.

Как описано, например, в WO2006/060657 A2, направляющая для биопсийной иглы, выполненная с возможностью направления биопсийной иглы вдоль траектории биопсии, может быть соединена с обычным устройством ультразвукового преобразователя.

Как схематично показано на фиг. 1-3, обычный ультразвуковой преобразователь 103 содержит одномерную (1D) лицевую поверхность 104 преобразователя, с которой могут излучаться ультразвуковые сигналы. Таким образом, может наблюдаться плоскость изображения под лицевой поверхностью преобразователя, обнаруживая отраженные ультразвуковые эхо-сигналы, приходящие от неоднородностей наблюдаемой области. Правильно располагая ультразвуковой преобразователь 103, можно наблюдать интересующую область, содержащую, например, патологическое изменение 108. Направляющая 105 для биопсийной иглы может быть прикреплена вблизи лицевой поверхности 104 преобразователя и может быть выполнена с возможностью направления биопсийной иглы вдоль траектории 107 биопсии в патологическом изменении 108.

Обычные одномерные ультразвуковые преобразователи содержат матрицу элементов 109, расположенных в линию. Деление элементов 109 на линии позволяет каждому элементу 109 передавать и принимать отдельные ультразвуковые сигналы, которые могут объединяться для создания изображения. Лицевая поверхность 104 матрицы преобразователей обычно является прямоугольной, где направление вдоль длинной стороны обычно упоминается как «азимутальное» направление, а ортогональное направление обычно упоминается как направление «возвышения». Поскольку элементы 109 располагаются в одну линию, ультразвуковой луч может управляться и фокусироваться в области, ортогональной лицевой поверхности 104 преобразователя 103, но которая наиболее просто описывается как плоскость. Эта плоскость простирается в азимутальном направлении и в направлении «дальности», где направление дальности является ортогональным к лицевой поверхности матрицы преобразователя и поэтому ортогонально как к азимутальному направлению, так и к направлению возвышения. Хотя лицевая поверхность преобразователя обычно является прямоугольной, поле зрения может быть треугольным, прямоугольным или трапецеидальным и ортогональным лицевой поверхности 104 матрицы и простирается в направлениях дальности и азимута; обычно оно упоминается как азимутальная плоскость.

В примере, показанном на фиг. 2, поле 110 зрения является трапецеидальным. Длина матрицы преобразователя в направлении возвышения в сочетании с конструктивной линзой может определять фокальные характеристики в направлении возвышения, и обычно называется «толщина среза». В идеале толщина пластины должна быть нулевой, чтобы изображение представляло собой поперечное сечение пациента, ортогональное к лицевой поверхности матрицы, но на практике толщина среза не может быть нулевой. Изображение, представленное на экране ультразвуковой системы, хотя изображается в одной плоскости, фактически является проекцией ультразвуковой информации, содержавшейся в ненулевом срезе в азимутальной плоскости. Толщина среза непостоянна по всей глубине изображения. На лицевой поверхности преобразователя она равна направлению возвышения; по мере того, как глубина увеличивается, толщина среза уменьшается, поскольку направление возвышения и кривизна линзы объединяются, чтобы фокусировать ультразвуковую энергию; после фокальной глубины, то есть, глубины, на которой толщина среза является наименьшей, ультразвуковой пучок отклоняется и толщина среза увеличивается. Чтобы дополнительно усложнить дело, ультразвуковой пучок не имеет совершенно резко очерченных границ. В приведенном ниже описании будут использоваться простые планарные структуры, чтобы проиллюстрировать поля зрения при ультразвуковом получении изображения, которые фактически являются действительно сложной выборкой трехмерного пространства.

Хотя на фиг. 1 ультразвуковой преобразователь 103 показан с плоской лицевой поверхностью 104 одномерной матрицы, одномерная матрица может также быть сформирована на изогнутой поверхности и в этом случае она обычно упоминается как «криволинейная матрица» (CLA). Это показано на фиг. 3. Такая CLA, вместо того, чтобы быть прямоугольной, является секцией цилиндра. Результирующее поле 110' зрения является секцией круга с внутренней границей, представляющей собой лицевую поверхность 104' матрицы. Хотя в последующем описании большинство примеров приводятся для плоской матрицы, идеи изобретения могут быть одинаково применимыми к изогнутой матрице.

Поскольку в обычных системах направления биопсии ультразвуковой преобразователь получает изображение наблюдаемой ткани только вдоль азимутальной плоскости, направляющая для биопсийной иглы, прикрепленная к ультразвуковому преобразователю, обычно выполнена с возможностью поддерживать введение иглы в азимутальной плоскости. Может быть использовано другое положение направляющей для иглы, но поскольку траектория биопсийной иглы может не попадать в пределы одной доступной плоскости получения изображения, получение изображения для направления не может быть доступно, так как игла будет невидима, пока не пройдет через плоскость получения изображения.

Соответственно, в обычных процедурах биопсии система направления биопсии, содержащая ультразвуковой преобразователь, будет перемещаться вдоль поверхности над интересующей областью, пока реальная интересующая область (содержащая, например, патологическое изменение) не будет видна на полученном ультразвуковом изображении, то есть пока плоскость получения изображения не пересечет интересующую область. Затем биопсийная игла может быть введена в ткань вдоль азимутальной плоскости. По мере того, как игла проходит вдоль плоскости получения изображения, текущее положение иглы может контролироваться в ультразвуковом изображении. Биопсия может быть взята, как только достигнута интересующая область.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретатель полагал, что требуемая точка введения биопсийной иглы может ограничиваться акустическим доступом или другими признаками на теле пациента. Поэтому может быть желательным иметь возможность получать изображение введения иглы из другого положения. Например, может быть желательным получать изображение ввода иглы, вводимой из положения, отличного от азимутального положения.

Задача изобретения заключается в обеспечении направляющей системы для биопсии, позволяющей иметь повышенную гибкость в выборе положения ввода биопсийной иглы и дающей в то же время возможность контролировать введение биопсийной иглы. Другая задача изобретения состоит в обеспечении способа управления направлением биопсийной иглы, используя такую направляющую систему для биопсии.

Изобретение определено в независимых пунктах формулы изобретения. Обладающие преимуществами варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена многопозиционная направляющая система для биопсии. Она содержит двумерный (2D) матричный ультразвуковой преобразователь и по меньшей мере одну направляющую для биопсийной иглы, выполненную с возможностью направления биопсийной иглы вдоль траектории биопсии. Согласно настоящему документу многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью управляемого направления биопсийной иглы вдоль траекторий биопсии в изменяемых положениях относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ управления направлением биопсийной иглы вдоль траектории биопсии с использованием многопозиционной направляющей системы для биопсии по первому аспекту изобретения. Способ содержит этапы, на которых: (a) определяют положение направляющей для биопсийной иглы относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя и (b) получают ультразвуковое изображение в плоскости изображения, совмещенной с траекторией биопсии, соответствующей определенному положению направляющей для биопсийной иглы.

Настоящее изобретение может рассматриваться как основанное на следующей идее.

В обычных направляющих системах для биопсии, использующих одномерные матрицы ультразвуковых преобразователей, биопсийную иглу необходимо направлять так, чтобы она входила в ткань по одной линии с плоскостью получения изображения ультразвукового преобразователя. Соответственно, могут контролироваться только правильно выровненные биопсийные иглы, вводимые вдоль траектории биопсии.

Многопозиционная направляющая система для биопсии по первому аспекту настоящего изобретения содержит двумерный матричный ультразвуковой преобразователь. Такой преобразователь может содержать матрицу элементов ультразвукового преобразователя, расположенных по столбцам и строкам. Лицевая поверхность матрицы преобразователя может все еще быть прямоугольной, как в случае одномерного ультразвукового преобразователя, но совокупность элементов преобразователя разделяется на двумерную матрицу. Это дополнительное усложнение может позволить управлять и фокусировать ультразвуковые пучки через трехмерное пространство, а не только в номинальной плоскости.

Таким образом, поле зрения, вместо того, чтобы быть только трапециевидным, может быть объемом, который обычно представляет собой усеченную пирамиду или, в случае секторного преобразователя, полную пирамиду с вершиной на лицевой поверхности преобразователя. Информация внутри поля зрения может получаться и отображаться разными способами. Пользователь может пожелать просматривать одну или более плоскостей в азимутальном направлении или в направлении возвышения. Также можно продемонстрировать так называемое получение изображений в X-плоскости, где азимутальная плоскость и плоскость возвышения отображаются на экране одновременно. В качестве дополнения могут отображаться диагональные плоскости. Наконец, ультразвуковая информация может быть представлена в трехмерном (3D) или объемном представлении, самым известным примером которого является так называемое «кукольное лицо». Этот перечень потенциальных плоскостей отображения, возможно, не полон, но демонстрирует способность матричных преобразователей отображать информацию, полученную внутри объемного поля зрения.

Идея настоящего изобретения состоит в том, чтобы использовать эту возможность гибкого получения и отображения изображений внутри объемного поля зрения. Использование двумерного матричного ультразвукового преобразователя содержит выравнивание плоскости изображения с произвольной траекторией биопсии, вдоль которой биопсийная игла направляется в ткань пациента. Соответственно, направляющая для биопсийной иглы может быть расположена в любом желаемом положении, например, вдоль окружности матричного ультразвукового преобразователя, и ультразвуковой преобразователь может управляться, например, чтобы получить ультразвуковое изображение в плоскости получения изображений, совмещенной с траекторией биопсии, вдоль которой направляющая для биопсийной иглы направляет биопсийную иглу.

Соответственно, предложенная направляющая система для биопсии, которая предусматривает многочисленные положения введения игл, могла бы позволить пользователю выбирать наиболее подходящее положение для данной ситуации. Для множества положений введения иглы могут быть полезны возможности матричного преобразователя в плане получения изображений, в частности возможность получения изображения во многих плоскостях одновременно или попеременно (например, в X-плоскостях), в плоскостях, которые не совмещены с основной осью (по азимуту или возвышению) преобразователей, или в объемах.

В соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, дополнительно описанного ниже более подробно, также возможно приспосабливать положение и/или ориентацию плоскости получения изображений к изменяющемуся положению биопсийной иглы, например, в случае, когда гибкая биопсийная игла отклоняется от ее первоначально намеченной траектории биопсии из-за неоднородностей в ткани пациента или из-за других механических препятствий. Дополнительно, также возможно контролировать введение двух или более биопсийных игл, вводимых одновременно или поочередно вдоль различных траекторий биопсии.

Возможные признаки и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения далее будут описаны более подробно.

Двумерный матричный ультразвуковой преобразователь, используемый в предложенной многопозиционной направляющей системе для биопсии, может содержать множество элементов ультразвукового приемопередатчика, выполненных с возможностью излучения ультразвуковых волн и приема их эхо-сигналов. Элементы могут располагаться в виде матрицы, где каждая строка и каждый столбец содержат множество смежных элементов преобразователя. Размер каждого элемента преобразователя, а также общий размер и геометрия матричного ультразвукового преобразователя могут быть приспособлены к конкретному применению. Например, матричный ультразвуковой преобразователь может содержать прямоугольную матрицу элементов преобразователя. Элементы преобразователя могут располагаться и управляться так, чтобы давать возможность управлять и фокусировать излучаемые ультразвуковые волны в любом произвольном направлении или плоскости в трехмерной области наблюдения.

Направляющая для биопсийной иглы предложенной многопозиционной направляющей системы для биопсии может быть выполнена с возможностью введения биопсийной иглы в ткань пациента вдоль траектории биопсии, причем положение траектории биопсии может быть управляемо изменяемым. Например, направляющая для биопсийной иглы может быть либо расположена в азимутальном положении относительно прямоугольного двумерного матричного ультразвукового преобразователя, либо, в качестве альтернативы, в положении возвышения. Она может также располагаться в любом другом положении относительно ультразвукового преобразователя. В качестве альтернативы множество направляющих для биопсийных игл могут быть размещены в различных положениях относительно ультразвукового преобразователя, так что каждая из направляющих для биопсийной иглы может вводить биопсийную иглу вдоль другой траектории биопсии.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения двумерный матричный ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью получения ультразвукового изображения в плоскости изображения, причем плоскость изображения является управляемо изменяемой. Другими словами, ультразвуковой преобразователь может управляться, например, управляющим устройством, таким образом, чтобы адресовать элементы матричного преобразователя так, чтобы ультразвуковые сигналы излучались в выбираемой плоскости получения изображения. Из обнаруженных эхо-сигналов может быть получено изображение области наблюдения в этой плоскости получения изображения.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью установки направляющей для биопсийной иглы в изменяемых положениях относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя. Другими словами, одна или более направляющих для биопсийных игл могут быть установлены в любом из множества возможных положений установки, например, вдоль окружности вокруг матричного ультразвукового преобразователя. Затем, например, в зависимости от пространственных требований, появляющихся при конкретном медицинском применении, биопсийная игла может направляться вдоль предпочтительной траектории биопсии, используя направляющую для биопсийной иглы, расположенную в одном из предоставленных возможных положений.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью определения положения направляющей для биопсийной иглы относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя. Например, положение направляющей для биопсийной иглы может быть введено вручную пользователем после предварительной установки направляющей для биопсийной иглы в конкретное положение. В качестве альтернативы предложенная многопозиционная направляющая система для биопсии может автоматически определять положение направляющей для биопсийной иглы. Например, в возможных положениях установки направляющей для биопсийной иглы могут обеспечиваться переключатели, так что когда направляющая для биопсийной иглы установлена в конкретном положении, соответствующий переключатель срабатывает и указывает положение.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью получения ультразвукового изображения в плоскости изображения, совмещенной с траекторией биопсии, соответствующей определенному положению направляющей для биопсийной иглы. Другими словами, предложенная многопозиционная направляющая система для биопсии может иметь управляющее устройство, которое, с одной стороны, способно определять положение направляющей для биопсийной иглы и которое, с другой стороны, способно управлять двумерным матричным ультразвуковым преобразователем, так что ультразвуковое изображение получается в плоскости получения изображения, которая совмещена с траекторией биопсии биопсийной иглы, направляемой направляющей для биопсийной иглы, находящейся в определенном положении. Соответственно, получение ультразвуковых изображений может автоматически выравниваться с траекторией биопсии, позволяя, таким образом, ведение простого и быстрого контроля процесса введения биопсийной иглы.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения предложенная многопозиционная направляющая система для биопсии содержит по меньшей мере две направляющих для биопсийных игл. В таком варианте осуществления две направляющих для биопсийных игл могут быть расположены так, что биопсийные иглы могут вводиться в ткань пациента вдоль траекторий биопсии, проходящих в различных плоскостях. Например, одна направляющая для биопсийной иглы может быть расположена в азимутальном направлении, а другая направляющая для биопсийной иглы может быть расположена в направлении возвышения. В качестве альтернативы дополнительные направляющие для биопсийных игл могут быть предусмотрены, например, в диагональном направлении. Каждая из направляющих для биопсийных игл может использоваться альтернативно в зависимости от конкретных требований медицинского применения. Например, при одном медицинском применении может быть предпочтительным вводить биопсийную иглу вдоль азимутального направления, тогда как при другом медицинском применении предпочтительным может быть направление возвышения.

Также может быть предпочтительным использовать по меньшей мере две направляющих для биопсийных игл, чтобы вводить одновременно две или более биопсийных иглы. Например, может быть желательным ввести первую биопсийную иглу в интересующую область для вливания медицинского, фармацевтического или контрастного вещества. Вторая биопсийная игла может использоваться, чтобы фактически получить образец биопсии из интересующей области. Альтернативно две биопсийных иглы могут быть направлены в интересующую область, чтобы применить терапевтическое лечение для разрушения поврежденной ткани.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью получения ультразвукового изображения в соответствующих плоскостях изображения, совмещенных с траекториями биопсии каждой из направляющих для биопсийных игл. Другими словами, поскольку двумерный матричный ультразвуковой преобразователь может быть способен получить ультразвуковое изображение в любой произвольной плоскости получения изображения, может быть предпочтительным получать ультразвуковое изображение в плоскостях получения изображений, совмещенных с каждой из возможных траекторий биопсии, так чтобы введение одной или, предпочтительно, нескольких биопсийных игл вдоль нескольких возможных траекторий биопсии могло наблюдаться квазиодновременно или поочередно.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения направляющая для биопсийной иглы выполнена с возможностью направления биопсийной иглы вдоль траектории биопсии под управляемо изменяемыми углами. Другими словами, направляющая для биопсийной иглы может содержать средства, позволяющие создавать различный наклон направляемой биопсийной иглы, так что биопсийная игла может быть введена в ткань пациента под выбираемым углом. Соответственно, угол введения биопсийной иглы может быть выбран так, что с помощью биопсийной иглы может быть достигнуто конкретное положение интересующей области. В частности, может быть предпочтительным в случае, когда направляющая для биопсийной иглы может быть установлена в предложенной многопозиционной направляющей системе для биопсии в различных выбранных положениях, таких как азимутальные положения или положения возвышения. В зависимости от выбранного положения для достижения интересующей области может требоваться другой угол введения биопсийной иглы.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения направляющая для биопсийной иглы может быть выполнена с возможностью направления различных типов биопсийных игл. Тип биопсийной иглы может быть выполнен с возможностью конкретного медицинского применения. Например, биопсийные иглы могут различаться по длине, форме или диаметру. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения двумерный матричный ультразвуковой преобразователь может быть выполнен с возможностью получения трехмерных ультразвуковых изображений. Способность двумерного матричного ультразвукового преобразователь получать ультразвуковые изображения из объема может позволить получать трехмерные ультразвуковые изображения. Таким образом, можно обеспечить трехмерное или объемное представление интересующей области. Такое трехмерное представление может быть даже зависимым от времени (иногда упоминается как "живое трехмерное" или "четырехмерное") за счет связывания множества трехмерных представлений, полученных во временной последовательности. Биопсийные иглы могут направляться в пределах полученного трехмерного изображения. Направление биопсии в живом трехмерном представлении может обеспечивать лучшее понимание близлежащих структур и может, таким образом, помочь избежать ошибок во время выполнения процедуры.

Устройство для биопсии, содержащее многопозиционную направляющую систему для биопсии, описанную выше, и дополнительно содержащее устройство отображения для отображения ультразвуковых изображений, полученных двумерным матричным ультразвуковым преобразователем, может использоваться для оказания помощи врачу в нахождении интересующей области и/или для контроля направления биопсийной иглы в направлении интересующей области. Например, ультразвуковое изображение может отображаться на устройстве отображения, в котором положение и ориентация плоскости изображения, где получается ультразвуковое изображение, может быть выровнено вручную хирургом или выровнено самим автоматическим устройством для проведения биопсии, так что процесс введения биопсийной иглы может эффективно контролироваться. В качестве альтернативы могут быть получены и могут отображаться два или более ультразвуковых изображений. Например, первое ультразвуковое изображение может быть получено в направлении, совпадающем с траекторией биопсии, тогда как второе ультразвуковое изображение может быть получено в направлении, ему ортогональном. По второму ультразвуковому изображению хирург может изучить, где биопсийная игла пересекает интересующую область в плоскости, перпендикулярной траектории проведения биопсии. Альтернативно, могут контролироваться две или более биопсийных игл. Два или более ультразвуковых изображений могут отображаться одновременно, например, рядом друг с другом, или поочередно. Соответственно, хирург может получить информацию, содержащуюся в изображении, и контролировать процесс биопсии в различных плоскостях получения изображения без необходимости перемещения ультразвукового преобразователя.

В соответствии с вариантом осуществления способа, соответствующим вышеупомянутому второму варианту изобретения, по меньшей мере две биопсийных иглы направляются, используя отдельные направляющие для биопсийной иглы, и каждая биопсийная игла визуализируется в соответствующих плоскостях получения изображений, используя двумерный матричный ультразвуковой преобразователь (3). Обе иглы могут быть визуализированы одновременно или поочередно.

Следует заметить, что аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения были описаны со ссылкой на различные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления были описаны со ссылкой на пункты, относящиеся к устройству, тогда как другие варианты осуществления или признаки были описаны со ссылкой на пункты, относящиеся к способу. Однако специалист в данной области техники из сказанного выше и нижеследующего описания придет к заключению, что, если не указано иное, в дополнение к любому сочетанию признаков, относящемуся к одному объекту изобретения, раскрытым в настоящей заявке также считается любое сочетание признаков, относящихся к разным объектам изобретения, в частности признаков пунктов формулы, относящихся к устройству, и признаков пунктов формулы, относящихся к способу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки и преимущества настоящего изобретения будут далее описаны со ссылкой на конкретные варианты осуществления, показанные на сопровождающих чертежах, причем изобретение не должно ограничиваться упомянутыми вариантами осуществления.

Фиг. 1 - вид в перспективе обычной направляющей для биопсии.

Фиг. 2 - схематический вид сбоку обычной направляющей системы для биопсии с одномерным ультразвуковым преобразователем.

Фиг. 3 - схематичное изображение поверхности одномерного ультразвукового преобразователя с криволинейной матрицей (CLA).

Фиг. 4 - схематичное изображение двумерного матричного ультразвукового преобразователя, используемого в многопозиционной направляющей системе для биопсии в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5a, 5b - ориентированные азимутально и по возвышению плоскости получения изображений двумерного матричного ультразвукового преобразователя, показанного в фиг. 4.

Фиг. 6 - схематичный вид сверху на многопозиционную направляющую систему для биопсии согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - схематичный вид плоскостей получения изображений, соответствующих положениям направляющих для биопсийных игл согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг. 6.

Фиг. 8 - схематическое представление трехмерного вида патологического изменения и диагональной траектории биопсийной иглы для многопозиционной направляющей системы для биопсии согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9a-9c - двумерные сечения через трехмерный объем, показанный на фиг. 8, в азимутальном направлении, направлении возвышения и в диагональном направлении.

Фиг. 10a-10c - сечения для фиг. 9a - 9c с добавлением траектории биопсии, соответствующей каждой плоскости.

Чертежи являются лишь схематическими и выполнены не в масштабе. Подобные элементы обозначены подобными ссылочными позициями.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обычная направляющая система 100 для биопсии, показанная на фиг. 1, содержит одномерный ультразвуковой преобразователь 103. Скоба 106 направляющей для биопсии располагается вокруг лицевой поверхности 104 преобразователя. В азимутальном положении относительно продольной лицевой поверхности 104 преобразователя направляющая 105 для биопсийной иглы прикрепляется к скобе 106 направляющей для биопсии. Как показано на фиг. 2, ультразвуковой преобразователь 103 с одномерной лицевой поверхностью 104 преобразователя выполнен с возможностью получения изображения внутри трапецеидальной области, содержащейся в плоскости 110 изображения, совпадающей и ортогональной лицевой поверхности 104 преобразователя.

Наряду с тем, что в обычной направляющей системе для биопсии, показанной на фиг. 1 и 2, плоскость 110 изображения должна двигаться вместе с направляющей системой для биопсии, пока она не совпадет с интересующей областью 108, так чтобы биопсийная игла могла направляться вдоль траектории 107 биопсии, используя направляющую 105 для биопсийной иглы, на фиг. 4 показано преимущество, которое может быть получено при использовании двумерного матричного ультразвукового преобразователя для направляющей системы для биопсии в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Используя такой двумерный матричный ультразвуковой преобразователь 3, имеющий матрицу элементов 9 преобразователя, расположенных по строкам и столбцам, можно обеспечить поле 10 зрения в форме усеченной пирамиды. Соответственно, поле зрения не ограничивается одиночной плоскостью, а охватывает трехмерное пространство.

Информация внутри поля 10 зрения может отображаться различными способами. Как показано на фиг. 5a, пользователь может выбрать просмотр одной или более плоскостей 10' в азимутальном направлении. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 5b, могут обеспечиваться плоскости 10" изображения в направлении возвышения. Также, используя двумерный матричный ультразвуковой преобразователь, может обеспечиваться любая другая ориентация плоскостей изображения.

Как схематично представлено на виде сверху, показанном на фиг. 6, одна или более направляющих 5', 5'', 5''' для биопсийных игл могут быть предусмотрены в различных положениях вокруг двумерного матричного ультразвукового преобразователя 3. Как показано на фиг. 7, первая направляющая 5' биопсийной иглы в азимутальном положении может быть совмещена с изображением 10' в азимутальной плоскости. Вторая направляющая 5''' биопсийной иглы, расположенная в углу прямоугольной лицевой поверхности преобразователя матричного преобразователя 3, может быть совмещена с диагональной плоскостью 10''' изображения. Третья направляющая 5'' биопсийной иглы, расположенная в вертикальном положении, может быть совмещена с плоскостью 10" возвышения для получения изображения.

На фиг. 8 схематически представлено трехмерное поле зрения матричного преобразователя 3. Внутри поля зрения находится патологическое изменение, из которого должна быть взята биопсия. Вокруг края линзы преобразователя 3 показаны три небольших прямоугольника 5', 5'', 5''', чтобы указать потенциальные положения направляющей для биопсийной иглы с траекториями биопсии в азимутальной плоскости, плоскости возвышения и диагональной плоскости, соответственно. На фиг. 9a-9c показаны двумерные поперечные сечения через трехмерный объем, показанный на фиг. 8, и на фиг. l0a-10c показаны те же самые поперечные сечения с добавлением траектории 7 биопсии, соответствующей каждой плоскости.

Для многопозиционной направляющей системы для биопсии, соответствующей вариантам осуществления настоящего изобретения, двумерный матричный преобразователь обладает способностью просматривать другие плоскости или трехмерный вид, что делает его полезным для определения множества положений направляющей для биопсийной иглы. Направление взятия биопсии в трех измерениях может также обеспечить лучшее понимание близлежащих структур и помочь избежать ошибок во время процедуры.

Наконец, следует отметить, что траектории биопсии в различных плоскостях получения изображений, показанные, например, на фиг. l0a-10c, располагаются под различными углами для прохождения через патологическое изменение 8. Соответственно, полезно обеспечить направляющие 5 для биопсийных игл, которые могут быть выполнены с возможностью установки под переменными углами к траектории биопсии.

Следует отметить, что упомянутые выше варианты осуществления конструкции иллюстрируют, а не ограничивают изобретение и что специалисты в данной области техники смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. Термин «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и единственное число элементов не исключает множество элементов. Следует также отметить, что ссылочные позиции в формуле изобретения не должны истолковываться как ограничение объема формулы изобретения. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратурного обеспечения, содержащего несколько различных элементов, и/или посредством соответственно программируемого процессора. Простой факт, что определенные средства повторяются во взаимно различных зависимых пунктах, не означает, что комбинация этих средств не может использоваться для достижения преимущества.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

3 Двумерный матричный ультразвуковой преобразователь

5 Направляющая для биопсийной иглы

7 Траектория биопсии

8 Патологическое изменение

9 Элементы преобразователя

10 Плоскость изображения

100 Направляющая для биопсии

103 Ультразвуковой преобразователь

104 Лицевая поверхность преобразователя

105 Направляющая для биопсийной иглы

106 Скоба

107 Траектория биопсии

108 Патологическое изменение

109 Элементы преобразователя

110 Плоскость изображения

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к направляющим системам для биопсии. Многопозиционная направляющая система для биопсии содержит двумерный матричный ультразвуковой преобразователь, элементы которого расположены в направлении возвышения и в азимутальном направлении, и направляющую биопсийной иглы для ее направления вдоль траектории биопсии. Направляющая выполнена с возможностью управляемого направления биопсийной иглы вдоль двух траекторий биопсии, проходящих в направлении возвышения и в азимутальном направлении и в изменяемых положениях относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя. Положения направляющей содержат первую сторону двумерного матричного ультразвукового преобразователя, на которой биопсийная игла совмещена с азимутальной плоскостью изображения преобразователя, вторую сторону двумерного матричного ультразвукового преобразователя, которая является ортогональной к первой стороне и на которой биопсийная игла совмещена с плоскостью возвышения изображения преобразователя, и третье положение, в котором биопсийная игла совмещена с диагональной плоскостью изображения преобразователя. Способ управления направлением биопсийной иглы с использованием многопозиционной направляющей системы содержит этапы, на которых выбирают направляющую для биопсийной иглы относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя, определяют положение направляющей таким образом, чтобы траектория биопсии была совмещена с выбранной одной из азимутальной плоскости изображения и плоскости возвышения изображения, и получают ультразвуковое изображение в плоскости изображения, совмещенной с траекторией биопсии, соответствующей определенному положению направляющей для биопсийной иглы. Использование изобретения позволяет контролировать процесс биопсии для различных положений и ориентаций направляемой биопсийной иглы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Многопозиционная направляющая система для биопсии, содержащая:
двумерный матричный ультразвуковой преобразователь, имеющий элементы преобразователя, расположенные в направлении возвышения и в азимутальном направлении; и
направляющую для биопсийной иглы для направления биопсийной иглы вдоль траектории биопсии;
причем направляющая для биопсийной иглы выполнена с возможностью управляемого направления биопсийной иглы вдоль двух траекторий биопсии, проходящих в направлении возвышения и в азимутальном направлении и в изменяемых положениях относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя, причем положения содержат первую сторону двумерного матричного ультразвукового преобразователя, на которой биопсийная игла совмещена с азимутальной плоскостью изображения преобразователя, вторую сторону двумерного матричного ультразвукового преобразователя, которая является ортогональной к первой стороне и на которой биопсийная игла совмещена с плоскостью возвышения изображения преобразователя, и третье положение, в котором биопсийная игла совмещена с диагональной плоскостью изображения преобразователя.

2. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.1, в которой двумерный матричный ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью получения ультразвуковых изображений в плоскости изображения, причем плоскость изображения является управляемо изменяемой.

3. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.2, причем многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью установки направляющей для биопсийной иглы в изменяемые положения относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя.

4. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.3, причем многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью определения положения направляющей для биопсийной иглы относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя.

5. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.3, причем многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью получения ультразвукового изображения в плоскости изображения, совмещенной с траекторией биопсии, соответствующей определенному положению направляющей для биопсийной иглы.

6. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.5, дополнительно содержащая вторую направляющую для биопсийной иглы, причем многопозиционная направляющая система для биопсии выполнена с возможностью получения ультразвуковых изображений в соответствующих плоскостях изображения, совмещенных с траекториями биопсии каждой из направляющих для биопсийной иглы.

7. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.6, в которой направляющая для биопсийной иглы выполнена с возможностью направления биопсийной иглы вдоль траектории биопсии под управляемо изменяемыми углами.

8. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.7, в которой направляющая для биопсийной иглы выполнена с возможностью направления различных типов биопсийных игл.

9. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.8, в которой двумерный матричный ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью получения трехмерных ультразвуковых изображений.

10. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.1, в которой переключатель установлен по меньшей мере в одном из положений таким образом, что когда биопсийная игла вводится по меньшей мере в одно из положений, переключатель срабатывает и указывает на положение введенной биопсийной иглы.

11. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.1, причем система для биопсии выполнена с возможностью определения в режиме реального времени положений по меньшей мере двух биопсийных игл, введенных в разных положениях на направляющей для биопсийной иглы.

12. Многопозиционная направляющая система для биопсии по п.1, в которой направляющая для биопсийной иглы содержит по меньшей мере одну установку для введения биопсийной иглы, причем установка может перемещаться в азимутальном измерении или измерении возвышения ультразвукового преобразователя.

13. Способ управления направлением биопсийной иглы вдоль траектории биопсии с использованием многопозиционной направляющей системы для биопсии по п.1, причем способ содержит этапы, на которых:
выбирают направляющую для биопсийной иглы относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя;
определяют положение направляющей для биопсийной иглы относительно двумерного матричного ультразвукового преобразователя таким образом, чтобы траектория биопсии была совмещена с выбранной одной из азимутальной плоскости изображения и плоскости возвышения изображения; и
получают ультразвуковое изображение в плоскости изображения, совмещенной с траекторией биопсии, соответствующей определенному положению направляющей для биопсийной иглы.

14. Способ по п.13, причем многопозиционная направляющая система для биопсии дополнительно содержит отдельные направляющие для биопсийных игл, причем способ дополнительно содержит этапы, на которых: направляют по меньшей мере две биопсийных иглы с использованием упомянутых отдельных направляющих для биопсийных игл и каждую биопсийную иглу визуализируют в соответствующих плоскостях получения изображения, используя двумерный матричный ультразвуковой преобразователь.