CN112236077A - 用于使解剖可视化、定位医疗设备或放置医疗设备的***和方法 - Google Patents

用于使解剖可视化、定位医疗设备或放置医疗设备的***和方法 Download PDF

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Abstract

一种医疗设备放置***，包括医疗设备尖端位置传感器(“TLS”)、超声探头、控制台和替代现实耳机，医疗设备尖端位置传感器被配置用于放置在患者的胸部上。超声探头可以被配置为将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。控制台可以被配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段，并且将来自TLS的TLS信号转换为医疗设备在患者体内的位置信息。替代现实耳机可以包括显示屏，替代现实耳机的穿戴者可以通过显示屏看到患者。显示屏可以被配置为在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内根据医疗设备的位置信息在患者上显示虚拟医疗。

Description

用于使解剖可视化、定位医疗设备或放置医疗设备的***和 方法
优先权
本申请要求2019年3月29日提交的美国专利申请号16/370,353以及2018年12月4日提交的其部分继续申请母案美国专利申请号16/209,601(其要求2017年12月4日提交的美国临时申请号62/594,454的优先权权益)的优先权权益。本申请还要求2018年6月4日提交的美国临时申请号62/680,299的优先权权益。上述申请中的每个通过引用以其全部并入本申请。
背景技术
在将医疗设备放置在外周脉管***(比如臂部或腿部的脉管***)中时，难以确定医疗设备或其尖端在任何给定时间点时的位置。例如，临床医生经常使用荧光镜检查追踪医疗设备比如导丝或导管，但是在这种基于X射线的技术中脉管***是不可见的，这使得不能精确地确定导丝或导管的尖端在脉管***中的位置。此外，荧光镜检查使患者和临床医生二者均暴露于电离辐射，将他们的健康置于危险。因此，需要使解剖(anatomy)比如外周脉管***可视化的能力。此外，需要使这种解剖连同医疗设备比如导丝和导管可视化的能力，从而最终使得可以精确地确定这种医疗设备在其放置期间的位置。最后，这种能力不应当不利地影响患者或临床医生。
本文公开了用于使解剖可视化、定位医疗设备或放置医疗设备的***和方法，该***和方法解决了比如前述的一种或多种需要。
发明内容
本文公开了一种医疗设备放置***，其在一些实施方案中包括医疗设备尖端位置传感器(“TLS”)、超声探头、控制台和替代现实(alternative-reality)耳机。TLS被配置用于放置在患者的胸部上。超声探头被配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。控制台具有包括存储器和处理器的电子电路***，该处理器配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构(anatomical structure)的超声图像片段(segment)。控制台还被配置为：当TLS被放置在患者的胸部上时，将来自TLS的TLS信号转换为医疗设备在患者内的位置信息。替代现实耳机包括耦接至框架的显示屏，该框架具有包括存储器和处理器的电子电路***。显示屏被配置使得替代现实耳机的穿戴者可以通过显示屏看到患者。显示屏被配置为根据医疗设备在虚拟解剖对象(其对应于超声图像片段)内的位置信息，在患者上显示虚拟医疗设备。
在一些实施方案中，超声探头被配置有用于发射和接收超声信号的脉冲波多普勒成像模式。控制台被配置为根据脉冲波多普勒成像模式捕获超声成像帧(frame)，利用拼接算法(stitching algorithm)将超声成像帧拼接在一起，并且利用图像分割算法(imagesegmentation algorithm)将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。
在一些实施方案中，控制台被配置为利用虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象。控制台被配置为将虚拟医疗设备和虚拟解剖对象二者发送至替代现实耳机用于在患者上显示。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为将虚拟医疗设备和虚拟解剖对象锚定至患者，虚拟医疗设备和虚拟解剖对象被显示在该患者上。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个眼睛追踪相机，其配置为捕获穿戴者的眼睛运动。替代现实耳机的处理器被配置为利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象、虚拟医疗设备或二者。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个面向患者的相机，其配置为捕获穿戴者的姿态。替代现实耳机的处理器被配置为利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个麦克风，其配置为捕获穿戴者的音频。替代现实耳机的处理器被配置为利用音频命令算法处理音频以识别由穿戴者发出的基于音频的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
在一些实施方案中，TLS包括布置在壳体中的一个或多个磁性传感器。TLS信号是来自一个或多个磁性传感器的磁性传感器信号，控制台可用于将磁性传感器信号转换为医疗设备的位置信息。
在一些实施方案中，一个或多个磁性传感器中的每个磁性传感器与一个或多个磁性传感器中的另一个磁性传感器具有固定的空间关系。
在一些实施方案中，医疗设备是磁化医疗设备比如外周***的中心导管(“PICC”)等。
本文还公开了一种医疗设备放置***，其在一些实施方案中包括医疗设备TLS、超声探头、控制台和替代现实耳机。TLS包括布置在壳体中的一个或多个磁性传感器，该TLS配置用于放置在患者的胸部上。超声探头被配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。控制台具有包括存储器和处理器的电子电路***，该处理器配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段。控制台还被配置为当TLS被放置在患者的胸部上时，将来自TLS的一个或多个磁性传感器的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备比如PICC在患者内的位置信息。替代现实耳机包括耦接至框架的显示屏，该框架具有包括存储器和处理器的电子电路***。显示屏被配置使得替代现实耳机的穿戴者可以通过显示屏看到患者。显示屏被配置为根据医疗设备在对应于超声图像片段的锚定的虚拟解剖对象内的位置信息，在患者上显示锚定的虚拟医疗设备。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个眼睛追踪相机，其配置为捕获穿戴者的眼睛运动。替代现实耳机的处理器被配置为利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象、虚拟医疗设备或二者。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个面向患者的相机，其配置为捕获穿戴者的姿态。替代现实耳机的处理器被配置为利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
本文还公开了一种无线医疗设备放置***，其在一些实施方案中包括超声探头、医疗设备TLS以及配置为与超声探头和TLS无线通信的替代现实耳机。超声探头被配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。TLS被配置用于放置在患者的胸部上。替代现实耳机包括框架和耦接至框架的显示屏，通过该显示屏，替代现实耳机的穿戴者可以看到包括患者的环境。框架具有包括存储器和处理器的电子电路***，该处理器配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段，并且当TLS被放置在患者的胸部上时将来自TLS的TLS信号转换为医疗设备在患者内的位置信息。显示屏被配置为根据医疗设备在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内的位置信息，显示虚拟医疗设备。替代性地或另外地，显示屏被配置为显示一个或多个图形控制元件窗口，其包括对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为根据超声探头的成像模式捕获超声成像帧，利用拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为显示包括对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出的一个或多个窗口。一个或多个窗口包括超声窗口，并且对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出包括对应于利用超声探头的超声成像的超声成像帧。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为利用虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象，并且在环境上显示虚拟医疗设备和虚拟解剖对象二者。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为将虚拟医疗设备和虚拟解剖对象锚定至显示屏上的持久位置、穿戴者的参考系中的持久位置或环境中的持久位置。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个眼睛追踪相机，其配置为捕获穿戴者的眼睛运动。替代现实耳机的处理器被进一步配置为利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象、虚拟医疗设备或二者。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个面向患者的相机，其配置为捕获穿戴者的姿态。替代现实耳机的处理器被进一步配置为利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个麦克风，其配置为捕获穿戴者的音频。替代现实耳机的处理器被进一步配置为利用音频命令算法处理音频以识别由穿戴者发出的基于音频的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
本文还公开了一种医疗设备放置***，其在一些实施方案中包括超声探头、医疗设备TLS、管心针和处理装置，该处理装置配置用于处理回波超声信号、TLS信号和心电图(“ECG”)信号组。超声探头被配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。TLS被配置用于放置在患者的胸部上。管心针被配置用于***医疗设备的内腔。管心针包括在管心针的远端部分中的ECG电极，其配置为响应于与患者的心脏的去极化(depolarization)和复极化(repolarization)相关联的电气变化而生成ECG信号组。处理装置包括电子电路***，该电子电路***包括存储器和处理器，该处理器配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段，当TLS被放置在患者的胸部上时将来自TLS的TLS信号转换为医疗设备在患者内的位置信息，并且将ECG信号组转换为ECG。可穿戴的显示屏(其穿戴者可以通过该显示屏看到包括患者的环境)被配置为根据医疗设备在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内的位置信息，显示虚拟医疗设备。替代性地或另外地，显示屏被配置为显示一个或多个图形控制元件窗口，其包括对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出。
在一些实施方案中，处理装置被配置为根据超声探头的成像模式捕获超声成像帧，利用拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。
在一些实施方案中，显示屏被配置为显示包括对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出的一个或多个窗口。一个或多个窗口包括超声窗口，并且对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出包括对应于利用超声探头的超声成像的超声成像帧。
在一些实施方案中，一个或多个窗口进一步包括ECG窗口，并且对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出进一步包括对应于利用包括ECG电极的管心针的心电描记法的ECG。
在一些实施方案中，医疗设备放置***进一步包括一定数量的ECG电极垫，其配置为响应于与患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化而生成对应数量的ECG信号组。处理装置被进一步配置为将该数量的ECG信号组转换为对应数量的ECG。
在一些实施方案中，对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出进一步包括对应于利用该数量的ECG电极垫的心电描记法的该数量的ECG。ECG窗口中的ECG中的每个ECG被配置用于由显示屏的穿戴者安置在ECG窗口中。
在一些实施方案中，处理装置被配置为利用虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象，用于在环境上显示虚拟医疗设备和虚拟解剖对象二者。
在一些实施方式中，处理装置是医疗设备放置***的控制台、医疗设备放置***的替代现实耳机或控制台与替代现实耳机的组合。替代现实耳机包括框架，显示屏被耦接至该框架。
在一些实施方案中，管心针被配置为通过将包括管心针的无菌区与包括TLS的非无菌区分开的无菌盖布而连接至TLS。TLS被配置为与替代现实耳机无线通信或精油至控制台的第一端口的第一有线连接与控制台通信。超声探头被配置为与替代现实耳机无线通信或经由至控制台的第二端口的第二有线连接与控制台通信。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为将虚拟医疗设备和虚拟解剖对象锚定至显示屏上的持久位置、穿戴者的参考系中的持久位置或环境中的持久位置。
在一些实施方案中，显示屏被配置为显示在医疗设备放置***的一个或多个对应部件周围的一个或多个轮廓、在医疗设备放置***的一个或多个对应部件上的一个或多个虚拟部件或其组合。
在一些实施方案中，显示屏被配置为显示在无菌盖布下的TLS周围的TLS轮廓、在无菌盖布上的环境中的任何地方的TLS的虚拟TLS或其组合。
在一些实施方案中，医疗设备是PICC，并且PICC在患者中的期望位置是接近患者的心脏的右心房中的窦房结的上腔静脉。
在一些实施方案中，当医疗设备被推进通过患者体内时，虚拟医疗设备的远端部分借助于视觉指示器指示至患者中的期望位置的接近度。
本文还公开了一种解剖可视化***，其在一些实施方案中包括超声成像***和替代现实耳机。超声成像***包括超声探头和控制台。超声探头被配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。控制台具有包括存储器和处理器的电子电路***，该处理器配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段。替代现实耳机包括耦接至框架的显示屏，该框架具有包括存储器和处理器的电子电路***。显示屏被配置使得替代现实耳机的穿戴者可以通过显示屏看到患者。显示屏被配置为在患者上显示对应于超声图像片段的虚拟解剖对象。
在一些实施方案中，超声探头被配置有用于发射和接收超声信号的脉冲波多普勒成像模式。控制台被配置为根据脉冲波多普勒成像模式捕获超声成像帧，利用拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。
在一些实施方案中，控制台被配置为利用虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象。控制台被配置为将虚拟解剖对象发送至替代现实耳机，用于在患者上显示。
在一些实施方案中，替代现实耳机被配置为将虚拟解剖对象锚定至患者，虚拟解剖对象被显示在该患者上。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个眼睛追踪相机，其配置为捕获穿戴者的眼睛运动。替代现实耳机的处理器被配置为利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个面向患者的相机，其配置为捕获穿戴者的姿态。替代现实耳机的处理器被配置为利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
在一些实施方案中，替代现实耳机进一步包括耦接至框架的一个或多个麦克风，其配置为捕获穿戴者的音频。替代现实耳机的处理器被配置为利用音频命令算法处理音频以识别由穿戴者发出的基于音频的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
本文还公开了一种医疗设备放置***的方法，其在一些实施方案中包括：借助于超声探头的压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号；利用具有包括存储器和处理器的电子电路***的控制台转换回波超声信号，以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段；利用控制台将来自一个或多个磁性传感器(其布置在放置在患者的胸部上的医疗设备TLS的壳体内)的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备在患者体内的位置信息；根据医疗设备在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内的位置信息，在替代现实耳机的透视显示屏上显示在患者上的虚拟医疗设备，该替代现实耳机在耦接至显示屏的框架中具有电子电路***，该电子电路***包括存储器和处理器。
在一些实施方式中，方法进一步包括：在发射和接收超声信号的同时，根据超声探头的脉冲波多普勒成像模式，将超声成像帧捕获在控制台的存储器中；利用拼接算法将超声成像帧拼接在一起；并且利用图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。
在一些实施方案中，方法进一步包括：利用虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象；并且将虚拟医疗设备和虚拟解剖对象二者发送至替代现实耳机用于在患者上显示。
在一些实施方案中，方法进一步包括将虚拟医疗设备和虚拟解剖对象锚定至患者，虚拟医疗设备和虚拟解剖对象被显示在该患者上。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机的框架的一个或多个眼睛追踪相机，将穿戴者的眼睛运动捕获在控制台的存储器中；并且利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机的框架的一个或多个面向患者的相机，将穿戴者的姿态捕获在控制台的存储器中；并且利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机的框架的一个或多个麦克风，将穿戴者的音频捕获在控制台的存储器中；并且利用音频命令算法处理音频以识别由穿戴者发出的基于音频的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
本文还公开了一种医疗设备放置***的方法，其在一些实施方案中包括：借助于超声探头的压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号；利用替代现实耳机的框架中的电子电路***(其包括存储器和处理器的)转换回波超声信号，以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段；利用替代现实耳机将来自一个或多个磁性传感器(其布置在放置在患者的胸部上的医疗设备TLS的壳体内)的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备在患者内的位置信息；并且根据医疗设备在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内的的位置信息，在替代现实耳机的透视显示屏上，为替代现实耳机的穿戴者显示在包括患者的环境上的虚拟医疗设备、一个或多个图形控制元件窗口(其包括对应于医疗设备放置***的一个或多个处理的输出)或虚拟解剖对象内的虚拟医疗设备以及一个或多个窗口二者。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机的框架的一个或多个眼睛追踪相机，将穿戴者的眼睛运动捕获在替代现实耳机的存储器中；并且利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟医疗设备、虚拟解剖对象、一个或多个窗口或一个或多个窗口中的输出。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机的框架的一个或多个面向患者的相机，将穿戴者的姿态捕获在替代现实耳机的存储器中；并且利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机执行该命令。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使得穿戴者能够将虚拟医疗设备、虚拟解剖对象中的任何对象或一个或多个窗口中的任何窗口锚定至显示屏上的持久位置、替代现实耳机的穿戴者的参考系中的持久位置或环境中的持久位置。
在一些实施方案中，方法进一步包括：使得穿戴者能够借助于平移、旋转或尺寸调整虚拟医疗设备、虚拟解剖对象中的任何对象或一个或多个窗口中的任何窗口，在环境上转换虚拟医疗设备、虚拟解剖对象中的任何对象或一个或多个窗口中的任何窗口。
鉴于更详细地公开了概念的特定实施方案的附图和以下描述，本文中提供的这种概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更显而易见。
附图说明
图1提供了根据一些实施方案的解剖可视化***的框图。
图2提供了根据一些实施方案的医疗设备定位***的框图。
图3提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***的框图。
图4提供了根据一些实施方案的连接至解剖可视化***的控制台的超声探头的框图。
图5提供了根据一些实施方案的解剖可视化***的替代现实耳机的框图。
图6A展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象。
图6B展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象的截面增强。
图7提供了根据一些实施方案的连接至医疗设备定位***的控制台的医疗设备检测器的框图。
图8A提供了根据一些实施方案的第一医疗设备检测器。
图8B提供了根据一些实施方案的围绕患者的肢体的第一医疗设备检测器。
图9提供了根据一些实施方案的围绕患者的肢体的第二医疗设备检测器。
图10提供了根据一些实施方案的连接至医疗设备放置***的控制台的超声探头和医疗设备检测器的框图。
图11A展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象和医疗设备表示。
图11B展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象和医疗设备表示的放大增强。
图12提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***的框图。
图13提供了根据一些实施方案的连接至医疗设备放置***的控制台的超声探头和尖端位置传感器的框图。
图14展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象和医疗设备表示。
图15展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的包括管心针的医疗设备放置***以及虚拟解剖对象和医疗设备表示。
图16展示了根据一些实施方案的没有控制台的无线医疗设备放置***的框图。
图17展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的包括管心针的无线医疗设备放置***以及虚拟解剖对象内的医疗设备表示。
图18展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示、患者上的第二医疗设备的第二表示和患者旁边的环境中的包括医疗设备放置***的输出的窗口。
图19展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示、患者上的第二医疗设备的第三表示和患者旁边的环境中的包括医疗设备放置***的输出的窗口。
图20展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的患者上方的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示、患者上方的第二医疗设备的第三表示和患者旁边的环境中的包括医疗设备放置***的输出的窗口。
图21展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机的显示屏看到的远离患者的环境中的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示、远离患者的环境中的第二医疗设备的第三表示和远离患者的环境中的包括医疗设备放置***的输出的窗口。
图22A提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***的第一视图。
图22B提供了图22A的医疗设备放置***的第二视图。
图22C提供了根据一些实施方案的与图22A和22B的医疗设备放置***一起使用的管心针。
具体实施方式
在更详细地公开一些特定实施方案之前，应当理解，本文中公开的特定实施方案并不限制本文中提供的概念的范围。还应当理解，本文中公开的特定实施方案可以具有可以容易地与特定实施方案分离并且可以随意地与本文公开的多个其他实施方案中的任何一个的特征组合或被替代的特征。
关于本文中使用的术语，还应当理解，这些术语是出于描述一些特定实施方案的目的，并且这些术语不限制本文中提供的概念的范围。序数(例如，第一、第二、第三等)通常被用于区分或标识一组特征或一组步骤中的不同特征或不同步骤，并且不提供序列或数字限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”特征或步骤不必按这个顺序出现，并且包括此类特征或步骤的特定实施方案不必局限于这三个特征或步骤。标签比如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”是为了方便而使用的，并不旨在暗示例如任何特定的固定位置、取向或方向。相反，此类标签被用于反映例如相对位置、取向或方向。单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确指示。
例如，关于比如导管的医疗设备的“近侧”、“近侧部分”或“近端部分”包括当导管被用在患者上时预期靠近临床医生的导管部分。同样地，例如，导管的“近侧长度”包括当导管被用在患者上时预期靠近临床医生的导管的长度。例如，导管的“近端”包括当导管被用在患者上时预期靠近临床医生的导管的一端。导管的近侧部分、近端部分或近侧长度可以包括导管的近端；然而，导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不需要包括导管的近端。即，除非上下文另有说明，否则导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不是导管的末端部分或末端长度。
例如，关于本文中公开的比如导管的医疗设备的“远侧”、“远侧部分”或“远端部分”包括当导管被用在患者上时预期靠近患者或在患者中的导管部分。同样地，例如，导管的“远侧长度”包括当导管被用在患者上时预期靠近患者或在患者中的导管的长度。例如，导管的“远端”包括当导管被用在患者上时预期靠近患者或在患者中的导管的一端。导管的远侧部分、远端部分或远侧长度可以包括导管的远端；然而，导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不需要包括导管的远端。即，除非上下文另有说明，否则导管的远侧部分、远端部分或远端长度不是导管的末端部分或末端长度。
关于“替代现实”，替代现实包括虚拟现实、增强现实和混合现实，除非上下文另有说明。“虚拟现实”包括虚拟布景中的虚拟内容，该布景可以是幻想或真实世界模拟。“增强现实”和“混合现实”包括真实世界布景中的虚拟内容。增强现实包括真实世界布景中的虚拟内容，但是虚拟内容不必锚定在真实世界布景中。例如，虚拟内容可以是覆盖真实世界布景的信息。信息可以随着真实世界布景因真实世界布景中的时间或环境条件的改变而改变，或信息可以由于增强现实的体验者移动通过真实世界布景而改变，但是信息保持覆盖真实世界布景。混合现实包括在真实世界布景的每个维度中锚定的虚拟内容。例如，虚拟内容可以是在真实世界布景中锚定的虚拟对象。虚拟对象可以随着真实世界布景因真实世界布景中的时间或环境条件的变化而改变，或虚拟对象可以随着体验者移动通过真实世界布景而改变以适应混合现实的体验者视角。虚拟对象还可以根据与体验者或另一个真实世界或虚拟代理的任何交互而改变。除非虚拟对象被混合现实的体验者或某一个其他真实世界或虚拟代理移动到真实世界布景中的另一个位置，否则虚拟对象保持锚定在真实世界布景中。混合现实不排除覆盖参考增强现实描述的真实世界布景的前述信息。
除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
如上所述，需要使解剖比如外周脉管***可视化的能力。此外，需要使这种解剖以及医疗设备比如导丝和导管可视化的能力，从而最终使得可以精确地确定这种医疗设备在其放置期间的位置。最后，这种能力不应当不利地影响患者或临床医生。
本文公开了用于使解剖可视化、定位医疗设备或放置医疗设备的***和方法，该***和方法解决了比如前述的一种或多种需要。
图1提供了根据一些实施方案的解剖可视化***100的框图。图2提供了根据一些实施方案的医疗设备定位***200的框图。图3提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***300的框图。图12提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***1200的框图。
如图所示，解剖可视化***100包括超声成像***102和替代现实耳机130，其中超声成像***102包括控制台110和超声探头120；医疗设备定位***200包括控制台210、医疗设备检测器240和可选地替代现实耳机130；并且医疗设备放置***300包括控制台310、超声探头120、替代现实耳机130和医疗设备检测器240。因此，医疗设备放置***300是解剖可视化***100和医疗设备定位***200的至少一些元件的组合。类似于医疗设备放置***300，医疗设备放置***1200包括控制台1210、超声探头120和替代现实耳机130。不同地，医疗设备放置***1200不包括与医疗设备放置***300相同的医疗设备定位***200，而是包括具有医疗设备尖端位置传感器(“TLS”)1240代替医疗设备检测器240的医疗设备定位***(虽然未在单独的图中显示，医疗设备放置***1200的医疗设备定位***包括控制台1210、替代现实耳机130和作为医疗设备检测器的TLS 1240)。TLS 1240类似于在WO 2014/062728中描述的导管放置***10的TLS 50，其公开文本通过引用以其全部并入本申请。因此，医疗设备放置***1200是解剖可视化***100和WO 2014/062728的导管放置***10(特别是TLS 50)的至少一些元件的组合。
虽然控制台110、210、310和1210中的每个控制台在本文由不同的附图标记指示，但是控制台110、210、310和1210不需要是不同的控制台。即，控制台110、210、310和1210可以是相同的控制台。例如，相同的控制台可以是医疗设备放置***300的控制台310，其中控制台310是解剖可视化***100的控制台110和医疗设备定位***200的控制台210的组合。鉴于前述内容，参考解剖可视化***100描述的控制台110的部件和功能应当被理解为适用于解剖可视化***100、医疗设备放置***300或医疗设备放置***1200。类似地，参考医疗设备定位***200描述的控制台210的部件和功能应当被理解为适用于医疗设备定位***200、医疗设备放置***300或医疗设备放置***1200。
尽管如此，在解剖可视化***100、医疗设备定位***200、医疗设备放置***300和医疗设备放置***1200的一些实施方案中，不存在各自的控制台110、210、310和1210。在这种实施方案中，替代现实耳机130或另一个***部件用作控制台或执行其功能(例如，处理)。这种医疗设备放置***的实施例是图16的医疗设备放置***1600。
解剖可视化***
再次地，图1提供了根据一些实施方案的解剖可视化***100的框图。
如图所示，解剖可视化***100包括超声成像***102和替代现实耳机130，其中超声成像***102包括控制台110和超声探头120。
图4提供了根据一些实施方案的连接至解剖可视化***100的控制台的超声探头120的框图。
如图所示，控制台110具有包括存储器412和一个或多个处理器414的电子电路***，一个或多个处理器414配置为利用一种或多种算法416转换来自患者的回波超声信号，以由其产生对应于患者的解剖结构的超声图像和超声图像片段。控制台110被配置为根据超声探头120的脉冲波多普勒成像模式将超声成像帧(即，逐帧超声图像)捕获在存储器412中，利用一种或多种算法416中的拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用一种或多种算法416中的图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。控制台110被配置为利用一种或多种算法416中的虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象。控制台110被配置为将虚拟解剖对象发送至替代现实耳机130，用于借助于无线通信接口418在患者上显示。
控制台110及其包括存储器412和一个或多个处理器414的电子电路***也可以被配置为利用一种或多种算法416中的ECG算法转换一个或多个ECG信号组，从而对应地产生一个或多个ECG。当连接至控制台110时，一个或多个ECG电极(比如一个或多个ECG电极垫)被配置为响应于与患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化而生成一个或多个ECG信号组，并且将一个或多个ECG信号组提供给控制台110。
控制台110包括解剖可视化***100的一定数量的部件，并且控制台110可以采取各种形式中的任何形式以容纳该数量的部件。控制台110的一个或多个处理器414和存储器412(例如，非易失性存储器比如电可擦除可编程只读存储器[“EEPROM”])被配置用于控制解剖可视化***100的各种功能，比如在解剖可视化***100的操作期间执行一种或多种算法416。数字控制器或模拟接口420也与控制台110一起被包括，并且数字控制器或模拟接口420与一个或多个处理器414和其他***部件通信以管理探头120、替代现实耳机130以及其他***部件之间的接口连接。
控制台110进一步包括用于与附加可选部件比如一个或多个ECG电极连接的端口422以及包括打印机、存储介质、键盘等可选部件424。端口422可以是通用串行总线(“USB”)端口(尽管也可以使用其他端口或端口组合)以及本文描述的其他接口或连接。电力连接426与控制台110一起被包括，以实现至外部电源428的可操作连接。内部电源430(例如，一次性或可再充电电池)也可以与外部电源428一起使用或排除外部电源428单独使用。电力管理电路***432与控制台110的数字控制器或模拟接口420一起被包括，以调节电力使用和分配。
显示器434可以是例如集成入控制台110并且用于在手术期间向临床医生显示信息的液晶显示器(“LCD”)。例如，显示器434可以被用于显示由探头120获得的患者的目标体内部分的超声图像或一个或多个ECG。替代性地，显示器434可以与控制台110分开而不是集成入控制台110；然而，这种显示器不同于替代现实耳机130的显示器。控制台110可以进一步包括控制台按钮接口436。结合探头120上的控制按钮，临床医生可以使用控制台按钮接口436立即调用显示器434上的期望模式以供临床医生在手术中使用。
超声探头120被配置为借助于压电传感器阵列438将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。超声探头120可以被配置有连续波或脉冲波成像模式。例如，超声探头120可以被配置有用于发射和接收超声信号的前述脉冲波多普勒成像模式。
探头120进一步包括用于管理探头120及其按钮的操作的按钮及存储器控制器440。按钮及存储器控制器440可以包括非易失性存储器比如EEPROM。按钮及存储器控制器440与控制台110的探头接口442可操作地通信，该探头接口包括用于与探头120的压电传感器阵列438接口连接的压电输入-输出部件444以及用于与探头120的按钮及存储器控制器440接口连接的按钮及存储器输入-输出部件446。
图5提供了根据一些实施方案的解剖可视化***100的替代现实耳机130的框图。
如图所示，可以具有护目镜类型或面罩类型形式要素的替代现实耳机130包括适当配置的显示屏512和其上的窗口514，它们耦接至框架516，框架516具有包括存储器518和一个或多个处理器520的电子电路***。显示屏512被配置使得替代现实耳机130的穿戴者可以根据窗口514的不透明度通过显示屏512看到包括患者的环境(例如，手术室)，该不透明度是利用不透明度控制件548可调整的。显示屏512被配置为在环境上(比如在患者上)显示虚拟解剖对象，虚拟解剖对象对应于由控制台110利用图像分割算法产生的超声图像片段(例如参见图6A，其中虚拟解剖对象对应于患者的肢体中的脉管***)。当在环境上显示虚拟解剖对象时，替代现实耳机130可以被配置为将虚拟解剖对象三维地锚定至环境(比如锚定至在其上显示虚拟解剖对象的患者)，这允许替代现实耳机130的穿戴者看到患者的解剖的真实表示，用于一个或多个后续医疗程序(例如，进入脉管并且将医疗设备比如导管的导丝放置在脉管中)。将虚拟解剖对象锚定至环境或锚定至在其上显示虚拟解剖对象的患者是混合现实的特征。
替代现实耳机130可以进一步包括感知用户界面(“PUI”)，其配置为使得替代现实耳机130的穿戴者能够在没有物理输入设备比如键盘或鼠标的情况下与替代现实耳机130交互。代替物理输入设备，PUI可以具有输入设备，包括但不限于一个或多个面向穿戴者的眼睛追踪相机522、一个或多个面向患者的相机524、一个或多个麦克风526或其组合。PUI及其输入设备的至少一个优点是临床医生不必到达无菌区之外来执行替代现实耳机130的命令。
关于一个或多个眼睛追踪相机522，一个或多个眼睛追踪相机522可以被耦接至框架516并且配置为将穿戴者的眼睛运动捕获在相机缓存器534或存储器518中。替代现实耳机130的处理器520可以被配置为利用一种或多种算法528中的眼睛运动算法处理眼睛运动，以识别穿戴者的聚焦，用于选择对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象或其他表示(例如，医疗设备、虚拟医疗设备的轮廓等)。例如，穿戴者的聚焦可以被PUI用于选择虚拟解剖对象，用于借助于突出显示虚拟解剖对象或增加虚拟解剖对象与其环境之间的对比度而增强虚拟解剖对象。在另一个实施例中，穿戴者的聚焦可以由PUI用于选择虚拟解剖对象，用于执行PUI的一个或多个其他操作，比如放大虚拟解剖对象、提供一个或多个虚拟解剖对象的截面等(例如参见图6B，其中虚拟解剖对象对应于患者的肢体中的脉管***，并且其中虚拟解剖对象呈截面)。
关于一个或多个面向患者的相机524，一个或多个面向患者的相机524可以被耦接至框架516并且配置为将穿戴者的姿态捕获在相机缓存器534或存储器518中。替代现实耳机130的处理器520可以被配置为利用一种或多种算法528中的姿态命令算法处理姿态，以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由替代现实耳机130执行该基于姿态的命令。
关于一个或多个麦克风526，一个或多个麦克风526可以被耦接至框架516，框架516配置为将穿戴者的音频捕获在存储器518中。替代现实耳机130的处理器520可以被配置为利用一种或多种算法528中的音频命令算法处理音频，以识别由穿戴者发出的基于音频的命令，用于由替代现实耳机130执行该基于音频的命令。
电子电路***包括处理器520、与存储器518(例如，动态随机存取存储器[“DRAM”])通信的存储器控制器530、相机接口532、相机缓存器534、显示驱动器536、显示格式化器538、定时发生器540、显示输出接口542和显示输入接口544。这些部件可以通过处理器520、一条或多条总线的专用线或其组合彼此通信。
相机接口216被配置为提供至一个或多个眼睛追踪相机522和一个或多个面向患者的相机524的接口，并且将从相机522、524接收的各自的图像存储在相机缓存器534或存储器518中。一个或多个眼睛追踪相机522中的每个相机可以是红外(“IR”)相机或位置敏感检测器(“PSD”)，其配置为相应地通过IR反射或眼睛闪烁(eye-glint)位置数据来追踪眼睛闪烁位置。
显示驱动器220被配置为驱动显示屏512。显示格式化器538被配置为向控制台110的一个或多个处理器414提供虚拟解剖对象的显示格式化信息，用于格式化虚拟解剖对象，从而用于在显示屏512上显示在环境上(比如显示在患者上)。定时发生器540被配置为提供用于替代现实耳机130的定时数据。显示输出接口542包括用于从一个或多个眼睛追踪相机522或一个或多个面向患者的相机524向控制台110的一个或多个处理器414提供图像的缓存器。显示输入接口544包括用于接收将在显示屏512上显示的图像(比如虚拟解剖对象)的缓存器。显示输出接口542和显示输入接口544被配置为借助于无线通信接口546与控制台110通信。不透明度控制548被配置为改变窗口514的不透明程度。
附加电子电路***包括电压调节器550、眼睛追踪照明驱动器552、音频数模转换器(“DAC”)及放大器554、麦克风前置放大器及音频模数转换器(“ADC”)556、温度传感器接口558和时钟发生器560。电压调节器550被配置为通过电力连接566从内部电源562(例如电池)或外部电源564接收电力。电压调节器550被配置为将接收的电力提供给替代现实耳机130的电子电路***。眼睛追踪照明驱动器236被配置为借助于驱动电流或电压控制眼睛追踪照明单元568以大约预定波长或在预定波长范围内操作。音频DAC及放大器554被配置为向听筒或扬声器570提供音频数据。麦克风前置放大器及音频ADC 556被配置为提供用于一个或多个麦克风526的接口。温度传感器接口558被配置作为用于温度传感器572的接口。此外，替代现实耳机130可以包括取向传感器，该取向传感器包括三轴磁力计574、三轴陀螺仪576和三轴加速度计578，其配置为提供用于确定替代现实耳机130在任何给定时间的取向的取向传感器数据。此外，替代现实耳机130可以包括全球定位***(“GPS”)接收器580，其配置为接收GPS数据(例如，一个或多个GPS卫星的时间和位置信息)，用于确定替代现实耳机130在任何给定时间的位置。
医疗设备定位***
再次地，图2提供了根据一些实施方案的医疗设备定位***200的框图。
如图所示，医疗设备定位***200包括控制台210、包括磁性传感器阵列242的医疗设备检测器240和可选地替代现实耳机130。
图7提供了根据一些实施方案的连接至医疗设备定位***200的控制台210的医疗设备检测器240的框图。
如图所示，控制台210具有包括存储器712和一个或多个处理器714的电子电路***，一个或多个处理器714配置为当医疗设备检测器240围绕患者的肢体被放置时，利用一种或多种算法716(例如，位置寻找算法，包括例如三角测量)将来自磁性传感器阵列242的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备(例如，包括磁性元件的导管)在患者的肢体内的位置信息。
控制台210包括医疗设备定位***200的一定数量的部件，并且控制台210可以采取各种形式中的任何形式以容纳该数量的部件。控制台210的一个或多个处理器714和存储器712(例如，非易失性存储器比如EEPROM)被配置用于控制医疗设备定位***200的各种功能，比如在医疗设备定位***200的操作期间执行一种或多种算法716。数字控制器或模拟接口720也与控制台210一起被包括，并且数字控制器或模拟接口720与一个或多个处理器714和其他***部件通信以管理医疗设备检测器240、替代现实耳机130和其他***部件之间的接口连接。控制台210还可以被配置有无线通信接口418以向替代现实耳机130发送位置信息、或根据磁化医疗设备在患者的肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)，用于在替代现实耳机130的显示屏512上显示(例如参见图11A和11B，其中虚拟解剖对象对应于患者的肢体中的脉管***，并且其中医疗设备(比如导丝或导管)的表示被推进通过该脉管***)。
控制台210进一步包括用于与医疗设备检测器240以及附加可选部件比如磁场发生器740、打印机、存储介质、键盘连接的端口722。端口722可以是通用USB端口，但也可以使用其他端口或端口组合以及本文中描述的其他接口或连接。电力连接726与控制台210一起被包括，以实现与外部电源728的可操作连接。内部电源730(例如，一次性或可再充电电池)也可以与外部电源728一起使用或排除外部电源728单独使用。电力管理电路***732与被控制台210的数字控制器或模拟接口720一起被包括，以调节电力使用和分配。
显示器734可以是例如集成入控制台210并且用于在手术期间向临床医生显示信息的LCD。例如，显示器734可以用于显示位置信息，或描绘根据磁化医疗设备在患者肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。替代性地，显示器734可以与控制台210分开而不是集成入控制台210；然而，这种显示器不同于替代现实耳机130的显示器，其也可以被配置为显示位置信息(例如，作为位置信息覆盖物(overlay))，或描绘根据磁化医疗设备在患者的肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。控制台210可以进一步包括控制台按钮接口736。临床医生可以使用控制台按钮接口736立即调用显示器734上的期望模式(例如，利用磁场发生器740的模式、不利用磁场发生器740的模式等)以供临床医生在手术中使用。
图8A提供了根据一些实施方案的第一医疗设备检测器800。图8B提供了根据一些实施方案的围绕患者的肢体的第一医疗设备检测器800。图9提供了根据一些实施方案的围绕患者的肢体的第二医疗设备检测器900。
如图所示，第一医疗设备检测器800和第二医疗设备检测器900中的每个医疗设备检测器包括嵌入配置用于围绕患者的肢体(例如，臂部或腿部)放置的壳体810、910内的磁性传感器阵列242。当医疗设备检测器800、900围绕患者的肢体被放置时，控制台210被配置为利用一种或多种算法716(例如，位置寻找算法)将来自磁性传感器阵列242的磁性传感器信号转换为位置信息，或根据磁化医疗设备在患者肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。
第一医疗设备检测器800的壳体810是刚性框架。嵌入框架内的磁性传感器阵列242中的每个磁性传感器与另一个磁性传感器具有固定的空间关系。在将第一医疗设备检测器800连接至控制台210的端口722中的一个端口或利用控制台210的控制台按钮接口736调用一个或多个模式以用于在不利用磁场发生器740的情况下使用第一医疗设备检测器800时，固定的空间关系被通信至控制台210。使用第一医疗设备检测器800中的磁性传感器阵列242的固定的空间关系，控制台210能够将来自磁性传感器阵列242的磁性传感器信号转换为位置信息，或根据磁化医疗设备在患者的肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。
第一医疗设备检测器800的壳体810可以进一步包括嵌入框架内(比如框架的支柱812内)的一个或多个发光二极管(“LED”)或激光器。一个或多个LED或激光器可以被配置为照亮第一医疗设备检测器800围绕其放置的患者的肢体，或一个或多个LED或激光器可以被配置为照亮患者的肢体的仅一部分。患者的肢体的部分可以是医疗设备的尖端在其下方位于患者的肢体内的部分(例如参见图8B，其中“X”指示照明医疗设备的尖端位于其下方的患者肢体的仅一部分)。如此，一个或多个LED或激光器可以充当用于标识医疗设备的位置的基于真实世界光的指向***。基于光的指向***可以结合替代现实耳机130使用，用于确认医疗设备的位置，因为由基于光的指向***提供的照明通过替代现实耳机130的透视显示屏512是可见的。
第二医疗设备检测器900的壳体910是盖布。嵌入盖布内的磁性传感器阵列242中的每个磁性传感器与另一个磁性传感器具有可变的空间关系，这取决于盖布如何围绕患者的肢体放置。出于这个原因，医疗设备定位***200可以进一步包括磁场发生器740，其配置为围绕第二医疗设备检测器900生成磁场，用于确定磁性传感器阵列242中的一个磁性传感器与另一个磁性传感器的空间关系。在将第二医疗设备检测器900连接至控制台210的端口722中的一个端口或利用控制台210的控制台按钮接口736调用一个或多个模式以用于在利用磁场发生器740的情况下使用第二医疗设备检测器900时，存在于磁性传感器阵列242中的每个磁性传感器被通信至控制台210。在磁性传感器阵列424的每个磁性传感器已知的情况下，控制台210被配置为在存在生成的磁场的情况下，根据由磁性传感器阵列242生成的磁性传感器信号，确定每个磁性传感器与另一个磁性传感器的空间关系。这部分地由于如下而成为可能：磁性传感器阵列424中的每个磁性传感器至少在生成的磁场的强度和取向方面唯一的磁性环境中。使用第二医疗设备检测器900中的磁性传感器阵列242的确定的空间关系，控制台210能够将来自磁性传感器阵列242的磁性传感器信号转换为位置信息，或根据磁化医疗设备在患者的肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。为了确保准确性，考虑到在患者的肢体内的医疗设备，可以在存在新生成的磁场的情况下周期性地确认磁性传感器阵列242的确定的空间关系。
医疗设备放置***
再次地，图3提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***300的框图。
如图所示，医疗设备放置***300可以包括解剖可视化***100的超声探头120、包括医疗设备定位***200的磁性传感器阵列242的医疗设备检测器240、替代现实耳机130和控制台310，控制台310包括与控制台110和控制台210二者的电子电路***类似的电子电路***。
图10提供了根据一些实施方案的连接至医疗设备放置***300的控制台310的超声探头120和医疗设备检测器240的框图。
如图所示，控制台310具有包括存储器1012和一个或多个处理器1014的电子电路***。类似于控制台110，控制台310被配置为利用一种或多种算法1016转换来自患者的回波超声信号以由其产生对应于患者的解剖结构的超声图像和超声图像片段。控制台310被配置为根据超声探头120的脉冲波多普勒成像模式将超声成像帧捕获在存储器1012中，利用一种或多种算法1016中的拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用一种或多种算法1016中的图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。控制台310被配置为利用一种或多种算法1016中的虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象。同样类似于控制台110，控制台310及其包括存储器1012和一个或多个处理器1014的电子电路***也可以被配置为利用一种或多种算法1016中的ECG算法转换一个或多个ECG信号组，从而对应地产生一个或多个ECG。当连接至控制台310时，一个或多个ECG电极1050(比如一个或多个ECG电极垫)、管心针1752(参见图15)或其组合被配置为响应于与患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化，生成一个或多个ECG信号组，并且将一个或多个ECG信号组提供给控制台310。
类似于控制台210，控制台310被配置为当医疗设备检测器240围绕患者的肢体被放置时，利用一种或多种算法1016(例如，位置寻找算法)将来自磁性传感器阵列242的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备在患者的肢体内的位置信息。控制台310被配置为借助于无线通信接口1018根据位置信息向替代现实耳机130发送虚拟解剖对象和在患者的肢体内的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)二者，用于在替代现实耳机130的显示屏512上显示在环境上或患者上。在显示虚拟解剖对象和医疗设备表示时，替代现实耳机130可以被配置为将虚拟解剖对象和医疗设备表示锚定至环境或患者，这是混合现实的特征。
控制台310包括医疗设备放置***300的一定数量的部件，并且控制台310可以采取各种形式中的任何形式以容纳该数量的部件。控制台310的一个或多个处理器1014和存储器1012(例如，非易失性存储器比如EEPROM)被配置用于控制医疗设备放置***300的各种功能，比如在医疗设备放置***300的操作期间执行一种或多种算法1016。数字控制器或模拟接口1020也与控制台310一起被包括，并且数字控制器或模拟接口1020与一个或多个处理器1014和其他***部件通信以管理探头120、医疗设备检测器240、替代现实耳机130和其他***部件之间的接口连接。
控制台310进一步包括用于与医疗设备检测器240和附加可选部件(比如磁场发生器740、比如管心针1752(参见图15)的一个或多个ECG电极1050或可选部件424(例如，打印机、存储介质、键盘等))连接的端口1022。端口1022可以是通用USB端口，但也可以使用其他端口或端口组合以及本文中描述的其他接口或连接。电力连接1026与控制台310一起被包括，以实现与外部电源1028的可操作连接。内部电源1030(例如，一次性或可再充电电池)也可以与外部电源1028一起使用或排除外部电源1028单独使用。电力管理电路***1032被包括在控制台310的数字控制器或模拟接口1020中，以调节电力使用和分配。
作为将一个或多个ECG电极1050连接至控制台310的一个或多个端口1022的替代方案，医疗设备检测器240被配置有用于连接一个或多个ECG电极1050(包括管心针1752的ECG电极)的一个或多个端口或补充连接器。
显示器1034可以是例如集成入控制台310并且用于在手术期间向临床医生显示信息的LCD。例如，显示器1034可以用于显示由探头120获得的患者的目标体内部分的超声图像或一个或多个ECG、医疗设备在患者的肢体内的位置信息或根据医疗设备在患者的肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。替代性地，显示器1034可以与控制台310分开而不是集成入控制台310；然而，这种显示器不同于替代现实耳机130的显示器，其也可以被配置为显示虚拟解剖对象和在患者的肢体内的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。
控制台310可以进一步包括控制台按钮接口1036。结合探头120上的控制按钮，临床医生可以使用控制台按钮接口1036立即调用显示器1034上的期望超声成像模式(例如，连续波成像模式或脉冲波成像模式)以供临床医生在手术中使用。临床医生可以使用控制台按钮接口1036立即调用显示器734上的期望医疗设备定位模式(例如，利用磁场发生器740的模式、不利用磁场发生器740的模式等)以供临床医生在手术中使用。
关于医疗设备放置***300的超声探头120和替代现实耳机130，应当参考针对解剖可视化***100提供的超声探头120和替代现实耳机130进行的描述。关于医疗设备放置***300的医疗设备检测器240和磁场发生器740，应当参考针对医疗设备定位***200提供的医疗设备检测器240和磁场发生器740进行的描述。
再次地，图12提供了根据一些实施方案的医疗设备放置***1200的框图。
如图所示，医疗设备放置***1200可以包括解剖可视化***100的超声探头120、替代现实耳机130和控制台1210，控制台1210包括与控制台110的电子电路***类似的电子电路***。此外，医疗设备放置***1200包括类似于WO 2014/062728中描述的导管放置***10的TLS 50的TLS 1240，该公开文本通过引用以其全部并入本申请。
图13提供了根据一些实施方案的连接至医疗设备放置***1200的控制台1210的超声探头120和TLS 1240的框图。
如图所示，控制台1210具有包括存储器1312和一个或多个处理器1314的电子电路***。类似于控制台110，控制台1210被配置为利用一种或多种算法1316转换来自患者的回波超声信号以从其产生对应于患者的解剖结构的超声图像和超声图像片段。控制台1210被配置为根据超声探头120的脉冲波多普勒成像模式将超声成像帧捕获在存储器1312中，利用一种或多种算法1316中的拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用一种或多种算法1316中的图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。控制台1210被配置为利用一种或多种算法1316中的虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象。同样类似于控制台110，控制台1210及其包括存储器1312和一个或多个处理器1314的电子电路***也可以被配置为利用一种或多种算法1016中的ECG算法转换一个或多个ECG信号组，从而对应地产生一个或多个ECG。当连接至控制台1210时，一个或多个ECG电极1050(比如一个或多个ECG电极垫)、管心针1752(参见图15)及其组合被配置为响应于与患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化而生成一个或多个ECG信号组，并且将一个或多个ECG信号组提供给控制台1210。
类似于控制台210，控制台1210被配置为当TLS 240被放置在患者的胸部上时，利用一种或多种算法1316(例如，位置寻找算法)将TLS信号(例如，来自以固定的空间关系布置在TLS 1240的壳体中的一个或多个磁性传感器1242的磁性传感器信号)转换为磁化医疗设备(例如，PICC)在患者体内的位置信息。控制台1210被配置为借助于无线通信接口1318根据位置信息向替代现实耳机130发送虚拟解剖对象和在患者的肢体内的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)二者，用于在替代现实耳机130的显示屏512上显示在环境上或患者上。
图14展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的患者上的虚拟解剖对象和医疗设备表示。图15展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的患者上的包括管心针1752的医疗设备放置***1200以及虚拟解剖对象和医疗设备表示。
当在显示屏512上在环境上或患者上显示虚拟解剖对象和医疗设备表示时，替代现实耳机130可以被配置为将虚拟解剖对象和医疗设备表示锚定至环境或患者，这是混合现实的特征。关于医疗设备比如导丝或导管1460(例如，PICC)，在显示屏512上显示的虚拟解剖对象可以被限制为使用超声探头120的多普勒成像模式的患者的循环***(如图6A和6B的脉管***所示)，并且导丝或导管1460可以在显示屏512上被显示在患者的脉管***内。医疗设备放置***1200可以被配置为追踪和显示导丝或导管1460沿着患者的至少接近患者心脏的右心房中的窦房结的上腔静脉(“SVC”)一直向上推进直到期望位置，这包括显示医疗设备表示(比如导丝或导管1460)在虚拟解剖对象(比如虚拟SVC)中的放置，如图14所示。在将导丝或导管1460推进到患者体内的期望位置时，医疗设备表示的远端部分可以被配置为借助于医疗设备表示的视觉指示器(例如，颜色梯度、闪烁速度、发光强度等)指示导丝或导管1460到患者体内的期望位置的接近度。因为控制台1210被配置有如下端口1322，所以一个或多个ECG电极1050比如管心针1752(其包括在管心针1752的远端部分中的ECG电极)可以连接至控制台1210。管心针1752是否被***医疗设备(比如导管1460)的内腔并且向上推进到靠近患者心脏的窦房结的SVC、一个或多个ECG电极垫是否被粘附至患者身体上的各个位置或其组合，一个或多个ECG电极1050可以在连接至控制台1210时向控制台1210提供一个或多个ECG信号组。当在替代现实耳机130的显示屏512上显示为虚拟解剖对象时，可以使用一个或多个ECG信号组来动画显示患者的心脏。动画显示患者的心脏包括动画显示心脏的心跳，如图14所示。
控制台1210包括医疗设备放置***1200的一定数量的部件，并且控制台1210可以采取各种形式中的任何形式以容纳该数量的部件。控制台1210的一个或多个处理器1314和存储器1312(例如，非易失性存储器比如EEPROM)被配置用于控制医疗设备放置***1200的各种功能，比如在医疗设备放置***1200的操作期间执行一种或多种算法1316。数字控制器或模拟接口1320也与控制台1210一起被包括，并且数字控制器或模拟接口1320与一个或多个处理器1314和其他***部件通信以管理探头120、TLS 1240、替代现实耳机130和其他***部件之间的接口连接。
控制台1210进一步包括用于与TLS 1240和附加可选部件(比如管心针1752(参见图15)的一个或多个ECG电极1050或可选部件424(例如，打印机、存储介质、键盘等))连接的端口1322。端口1322可以是通用USB端口，但也可以使用其他端口或端口组合以及本文中描述的其他接口或连接。电力连接1326与控制台1210一起被包括，以实现与外部电源1328的可操作连接。内部电源1330(例如，一次性或可再充电电池)也可以与外部电源1328一起使用或者排除外部电源1328单独使用。电力管理电路***1332与控制台1210的数字控制器或模拟接口1320一起被包括，以调节电力使用和分配。
作为将一个或多个ECG电极1050连接至控制台1210的一个或多个端口1322的替代方案，TLS 1240被配置有用于连接一个或多个ECG电极1050(包括管心针1752的ECG电极)的一个或多个端口或补充连接器。TLS 1240的一个或多个补充连接器类似于在WO 2010/030820中描述的导管放置***10的TLS 50的补充连接器，该公开文本通过引用以其全部并入本申请。例如，TLS 1240可以被配置为通过将包括管心针1752的无菌区与包括TLS 1240的非无菌区分开的无菌盖布而连接至管心针1752。在某些实施方案中，TLS 1240被配置为在至控制台1210的端口1322中的一个端口的有线连接上与控制台1210通信或与替代现实耳机130无线通信。
显示器1334可以是例如集成入控制台1210并且用于在手术期间向临床医生显示信息的LCD。例如，显示器1334可以用于显示由探头120获得的患者的目标体内部分的超声图像、一个或多个ECG、医疗设备在患者的肢体内的位置信息或根据医疗设备在患者的肢体内的位置信息的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。替代性地，显示器1334可以与控制台1210分开而不是集成入控制台1210；然而，这种显示器不同于替代现实耳机130的显示器，其也可以被配置为显示虚拟解剖对象和在患者的肢体内的医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。
控制台1210可以进一步包括控制台按钮接口1336。结合探头120上的控制按钮，临床医生可以使用控制台按钮接口1336立即调用显示器1334上的期望超声成像模式(例如，连续波成像模式或脉冲波成像模式)以供临床医生在手术中使用。临床医生可以使用控制台按钮接口1336立即调用显示器734上的期望医疗设备定位模式以供临床医生在手术中使用。
关于医疗设备放置***1200的超声探头120和替代现实耳机130，应当参考针对解剖可视化***100提供的超声探头120和替代现实耳机130进行的描述。关于医疗设备放置***1200的TLS 1240，应当参考WO 2014/062728中描述的导管放置***10的TLS 50的描述，该公开内容通过引用以其全部并入本申请。
如上所述，替代现实耳机130可以相应地用作解剖可视化***100、医疗设备定位***200、医疗设备放置***300或医疗设备放置***1200中的控制台110、210、310或1210，或至少当控制台110、210、310或1210不存在于其相应的***中时执行其功能(例如，处理)。因此，应当理解，在这种实施方案中，替代现实耳机130进一步包括上文阐述的必要的电子电路***、算法等以充当控制台110、210、310或1210。
图16展示了根据一些实施方案的没有控制台的无线医疗设备放置***1600的框图。图17展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的患者上的包括管心针1752的无线医疗设备放置***1600以及在虚拟解剖对象(例如SVC)内的医疗设备(例如PICC)的表示。与医疗设备放置***1600共同的解剖可视化***100、医疗设备定位***200、医疗设备放置***300或医疗设备放置***1200的部件的附图标记被保留在以下针对医疗设备放置***1600阐述的描述中，以便直接参考以上阐述的描述。然而，应当理解，除上文针对此类部件阐述的描述之外，某些部件(例如，超声探头120、医疗设备检测器240、TLS 1240等)进一步包括无线通信接口和电子电路***以支持与替代现实耳机130的无线通信。
如图所示，医疗设备放置***1600可以包括解剖可视化***100的超声探头120、医疗设备定位***200的医疗设备检测器240或医疗设备定位***1200的TLS 1240和替代现实耳机130，替代现实耳机130配置为与超声探头120和医疗设备检测器240或TLS 1240无线通信。医疗设备放置***1600可选地进一步包括一个或多个ECG电极1050，ECG电极1050包括管心针1752。
类似于控制台110、310和1210，替代现实耳机130的框架516具有包括存储器和处理器(例如，存储器518和一个或多个处理器520)的电子电路***，该处理器配置为利用一种或多种算法528转换来自患者的回声超声信号以从其产生对应于患者的解剖结构的超声图像和超声图像片段。替代现实耳机130被配置为根据超声探头120的成像模式将超声成像帧(即，逐帧超声图像)捕获在存储器518中，利用一种或多种算法528中的拼接算法将超声成像帧拼接在一起，并且利用一种或多种算法528中的图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。替代现实耳机130被配置为利用一种或多种算法528中的虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象以用于在显示屏512上在包括患者的环境上显示。同样类似于控制台110、310和1210，替代现实耳机130及其包括存储器518和一个或多个处理器520的电子电路***也可以被配置为利用一种或多种算法528中的ECG算法来转换一个或多个ECG信号组，从而对应地产生一个或多个ECG。当连接至TLS 1240时，一个或多个ECG电极1050(比如一个或多个ECG电极垫)、管心针1752(参见图15)及其组合被配置为响应于与患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化来生成一个或多个ECG信号组，并且借助于TLS 1240将一个或多个ECG信号组提供给替代现实耳机130。
类似于控制台1210，包括存储器518和一个或多个处理器520的框架516的电子电路***被配置为利用一种或多种算法528(例如，位置寻找算法)将TLS信号(例如，来自以固定的空间关系设置在TLS 1240的壳体中的一个或多个磁性传感器1242的磁性传感器信号)转换为磁化医疗设备(例如，PICC)在患者体内的位置信息，用于根据位置信息在替代现实耳机130的显示屏512上显示医疗设备表示(例如，医疗设备的轮廓、虚拟医疗设备等)。结合对应于超声图像片段的虚拟解剖对象，可以根据医疗设备的位置信息在显示屏512上在虚拟解剖对象内显示医疗设备表示。
图18展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的患者上的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示1860、患者上的第二医疗设备的第二表示1840和患者旁边的环境中的包括医疗设备放置***1600的输出的窗口1870。图19展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的患者上的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示1860、患者上的第二医疗设备的第三表示1842和患者旁边的环境中的包括医疗设备放置***1600的输出的窗口1870。图20展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的患者上方的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示1860、患者上方的第二医疗设备的第三表示1842和患者旁边的环境中的包括医疗设备放置***1600的输出的窗口1870。图21展示了根据一些实施方案的如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的远离患者的环境中的虚拟解剖对象内的第一医疗设备的第一表示1860、远离患者的环境中的第二医疗设备的第三表示1842和远离患者的环境中的包括医疗设备放置***1600的输出的窗口1870。
关于图18和19所示的医疗设备表示，第一医疗设备的第一表示1860是如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的对应于导管1460的虚拟医疗设备，其中虚拟医疗设备或虚拟导管在患者上的虚拟解剖对象(比如虚拟SVC)内，并且锚定至其。虚拟SVC内的虚拟导管实时地表示导管1460在患者的SVC中的位置。第二医疗设备的第二表示1840是如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的对应于TLS 1240的轮廓，其中在TLS 1240周围在无菌盖布1802上并且锚定至其的轮廓指示在无菌盖布1802下方在患者的胸部上的TLS 1240。第二医疗设备的第三表示1842是对应于TLS 1240的虚拟医疗设备，其中虚拟医疗设备或虚拟TLS在无菌盖布1802上并且锚定至其，用于将TLS 1240可视化而不损害由无菌盖布802限定的无菌区。
关于图20所示的医疗设备表示，如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的第一医疗设备的第一表示1860或虚拟导管保持在虚拟解剖对象或虚拟SVC内，但是虚拟导管和虚拟SVC二者均锚定至患者或替代现实耳机130的穿戴者的参考系上方的环境并且暂时位于患者上方。同样，如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的第二医疗设备的第三表示1842或虚拟TLS被锚定至患者或替代现实耳机130的穿戴者的参考系上方的环境并且暂时位于患者上方。当任何虚拟解剖对象或医疗设备表示的表示1840、1842和1860被锚定至替代现实耳机130的穿戴者的参考系时，取决于穿戴者的视角，虚拟解剖对象或医疗设备表示可以暂时位于患者旁边(参见图18至20)或在远离患者的一定距离处(参见图20)。
关于图21所示的医疗设备表示，如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的第一医疗设备的第一表示1860或虚拟导管保持在虚拟解剖对象或虚拟SVC内，但是虚拟导管和虚拟SVC二者均锚定至远离患者或替代现实耳机130的穿戴者的参考系的一定距离处的环境并且暂时位于远离患者的一定距离处。同样，如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的第二医疗设备的第三表示1842或虚拟TLS被锚定至远离患者或替代现实耳机130的穿戴者的参考系的一定距离处的环境并且暂时位于远离患者的一定距离处。
关于图18至21所示的窗口1870，窗口1870是如通过替代现实耳机130的显示屏512看到的包括医疗设备放置***1600的输出的图形控制元件窗口。窗口1870包括但不限于超声窗口1872，其中对应于医疗设备放置***1600的一个或多个处理的超声窗口1872的输出包括对应于利用超声探头120进行的超声成像的超声成像帧。窗口1870还包括但不限于ECG窗口1874，其中对应于医疗设备放置***1600的一个或多个处理的ECG窗口1874的输出包括对应于利用包括具有ECG电极的管心针1752的一个或多个ECG电极150进行的心电描记法的一个或多个ECG。ECG窗口1874中的一个或多个ECG中的每个ECG被配置用于由替代现实耳机130的穿戴者安置在ECG窗口中。图18至20中的窗口1870中的每个窗口被锚定至患者或替代现实耳机130的穿戴者的参考系旁边的环境。在图21中，窗口1870中的每个窗口被锚定至远离患者或替代现实耳机130的穿戴者的参考系一定距离处的环境。当窗口1870中的任何窗口被锚定至替代现实耳机130的穿戴者的参考系时，取决于穿戴者的视角，窗口可以暂时位于患者旁边(参见图18至图20)或远离患者的一定距离处(参见图20)。
如上所述，替代现实耳机130可以被配置为当在显示屏512上显示虚拟解剖对象和医疗设备表示时将虚拟解剖对象和医疗设备表示三维地锚定在环境中的任何地方(比如锚定至患者)，这是混合现实的特征。鉴于图18至21，应当理解，替代现实耳机130还可以被配置为将图形控制元件比如窗口1870三维地锚定至比如患者旁边的环境，如至少图18和19所示。然而，如图18至21中例示的，替代现实耳机130的配置不限于将虚拟解剖对象、医疗设备表示和图形控制元件锚定至环境。实际上，替代现实耳机130可以被配置为独立地将任何虚拟对象(例如，任何虚拟解剖对象、任何医疗设备表示、任何图形控制元件等)锚定至显示屏512上的持久位置(例如，总是在显示屏512的底部，像手术放大镜)、替代现实耳机130的穿戴者的参考系中的持久位置(例如，总是偏离穿戴者的一侧，但是在该侧一眼可见并且在臂部的可达范围内)或环境中的持久位置(比如在患者上)。
图22A和22B提供了根据一些实施方案的具有TLS 2240的医疗设备放置***1200的不同视图。图22C提供了根据一些实施方案的与图22A和图22B的具有TLS 2240的医疗设备放置***1200一起使用的管心针2246。
再次地，医疗设备放置***1200可以包括解剖可视化***100的超声探头120、替代现实耳机130和控制台1210，控制台1210包括与控制台110的电子电路***类似的电子电路***。作为具有TLS 1240的医疗设备放置***1200的替代方案，医疗设备放置***1200的医疗设备定位***可以替代性地包括TLS 2240。TLS 2240与TLS 1240的不同之处在于TLS 2240包括床边传感器栅格2242和配置为放置在患者的胸部上的传感器基准点2244。传感器栅格2242包括嵌入在壳体内的磁性传感器阵列。传感器基准点2244包括电磁线圈。TLS2240被配置为检测包括布置在管心针2246的内腔中的电磁线圈2248的管心针2246，其中传感器基准点2244的电磁线圈和管心针2244的电磁线圈2248在不同频率、不同振幅、或不同频率和振幅二者下操作。
具有其电磁线圈的传感器基准点2244被配置用于放置在患者的胸部上，由此提供TLS 2240的传感器基准点。再次，传感器基准点2244的电磁线圈被配置为以与管心针2244的电磁线圈2248不同的频率或振幅运行。传感器基准点2244的电磁线圈的不同频率或振幅可以与管心针2244的电磁线圈2248的频率或振幅多路复用。
包括TLS 2240的医疗设备放置***1200被配置为与躺有患者的床的一侧处的传感器栅格2242一起操作，使用管心针2246的电磁线圈2248作为发射器线圈。当传感器栅格2242的磁性传感器阵列是被配置为充当发射器线圈的电磁线圈阵列并且管心针2246的电磁线圈2248是磁性传感器时，前述配置的相反配置也是可能的。
继续传感器栅格2242包括磁性传感器阵列并且管心针2246包括电磁线圈2248的配置，管心针2246的电磁线圈2248与传感器基准点2244的相对位置可以被追踪并且在替代现实耳机130的显示屏512上以3维空间显示在患者上的不同位置中。这样的追踪和显示允许临床医生了解静脉路径并且克服医疗设备放置障碍，比如障碍物(例如，损伤)、在患者的脉管***、心脏瓣膜等中不正确地遵循的路径。
从传感器基准点2244测量的深度可以提供相对于医疗设备放置(比如奇静脉放置或下腔静脉放置)的实时信息。包括TLS 2240的医疗设备放置***1200的动脉放置也是可能的。
包括TLS 2240的医疗设备放置***1200的一些优点包括以下能力：1)将具有小电磁线圈的医疗设备(比如管心针2246)放置在新生儿或儿科患者以及带有颈托的患者体内；2)使用多个电磁线圈(比如替代性传感器栅格2242中的阵列电磁线圈)来在曲折路径上追踪医疗设备(比如管心针2246)的尖端；3)在x、y和z方向以及俯仰、偏转和旋转上追踪并提供来自多个电磁线圈的反馈；以及4)同时利用多个传感器基准点(比如传感器基准点2244)追踪在不同解剖位置中的多个医疗设备。
方法
用于医疗设备放置***300、1200或1600的方法结合至少用于解剖可视化***100和医疗设备定位***200的方法等，这些方法在下面通过参考解剖可视化***100、医疗设备定位***200或其部件(例如，超声探头120、医疗设备检测器240、TLS 1240等)是可分辨的。
用于医疗设备放置***300或1200的方法包括：借助于超声探头120的压电传感器阵列438将超声信号发射入患者(例如患者的肢体)并且从患者接收回波超声信号；利用具有包括存储器1012或1312、一种或多种算法1016或1316以及一个或多个处理器1014或1314的电子电路***的控制台310或1210转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段；将磁化医疗设备***患者体内(例如，患者的肢体)，并且利用控制台310或1210的一种或多种算法1016或1316(例如，位置寻找算法)将来自嵌入围绕患者放置的壳体810或910内的磁性传感器阵列242或布置在放置在患者的胸部上的TLS 1240的壳体内的一个或多个磁性传感器1242的磁性传感器信号转换为医疗设备在患者体内的位置信息；在替代现实耳机130的透视显示屏512上在患者上显示根据医疗设备在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内的位置信息的比如虚拟医疗设备的医疗设备表示，替代现实耳机具有在耦接至显示屏512的框架516中的包括存储器518和一个或多个处理器520的电子电路***。可以在将医疗设备***患者体内之前的任何时间进行超声成像以产生虚拟解剖对象，并且可以在控制台310或1210的存储器1012或1312或者连接至控制台310或1210的端口的存储介质中存储虚拟解剖对象以供稍后使用。
方法可以进一步包括：在发射和接收超声信号时，根据超声探头120的脉冲波多普勒成像模式在控制台310或1210的存储器1012或1312中捕获超声成像帧；利用一种或多种算法1016或1316中的拼接算法将超声成像帧拼接在一起；并且利用一种或多种算法1016或1316中的图像分割算法将超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成超声图像片段。
方法可以进一步包括：利用一种或多种算法1016或1316中的虚拟化算法将超声图像片段转换为虚拟解剖对象；并且将医疗设备表示和虚拟解剖对象二者发送至替代现实耳机130以用于在患者上显示。
方法可以进一步包括：将医疗设备表示和虚拟解剖对象锚定至患者，在患者上显示虚拟医疗设备和虚拟解剖对象。
方法可以进一步包括：使用耦接至替代现实耳机130的框架516的一个或多个眼睛追踪相机522将穿戴者的眼睛运动捕获在控制台310或1210的存储器1012或1312中；并且利用一种或多种算法528中的眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，以用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟解剖对象。
方法可以进一步包括：使用耦接至替代现实耳机130的框架516的一个或多个面向患者的相机524将穿戴者的姿态捕获在控制台310或1210的存储器1012或1312中；并且利用一种或多种算法528中的姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，以用于由替代现实耳机130执行基于姿态的命令。
方法可以进一步包括：使用耦接至替代现实耳机130的框架516的一个或多个麦克风526将穿戴者的音频捕获在控制台310或1210的存储器1012或1312中；并且利用一种或多种算法528中的音频命令算法处理音频以识别由穿戴者发出的基于音频的命令，以用于由替代现实耳机130执行基于音频的命令。
方法可以进一步包括：利用磁场发生器740生成磁场；并且在存在所生成的磁场时，从由磁性传感器阵列242产生的磁性传感器信号中确定磁性传感器阵列242中的每个磁性传感器与另一个磁性传感器的空间关系。当磁性传感器阵列242被嵌入在壳体910(例如，盖布)内时，对于磁性传感器取决于壳体910如何围绕患者的肢体放置而具有彼此可变的空间关系，确定磁性传感器阵列242中的每个磁性传感器与另一个磁性传感器的空间关系是重要的。
用于医疗设备放置***1600的方法包括：借助于超声探头120的压电传感器阵列438将超声信号发射入患者(例如患者的肢体)并且从患者接收回波超声信号；利用包括存储器518和一个或多个处理器520的在替代现实耳机130的框架516中的电子电路***来转换回波超声信号，以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段；利用替代现实耳机130将来自设置在放置在患者的胸部上的TLS 1240的壳体内的一个或多个磁性传感器1242的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备在患者体内的位置信息；并且在包括患者的环境上在替代现实耳机130的透视显示屏512上为替代现实耳机的穿戴者显示在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内的根据医疗设备的位置信息的虚拟医疗设备、包括对应于医疗设备放置***1600的一个或多个处理的输出的一个或多个图形控制元件窗口1870、或者在虚拟解剖对象内的虚拟医疗设备以及一个或多个窗口1870二者。
方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机130的框架516的一个或多个眼睛追踪相机522将穿戴者的眼睛运动捕获在替代现实耳机130的存储器518中；并且利用眼睛运动算法处理眼睛运动以识别穿戴者的聚焦，以用于选择或增强对应于穿戴者的聚焦的虚拟医疗设备、虚拟解剖对象、一个或多个窗口1870、或在一个或多个窗口1870中的输出。
方法进一步包括：使用耦接至替代现实耳机130的框架516的一个或多个面向患者的相机524将穿戴者的姿态捕获在替代现实耳机130的存储器518中；并且利用姿态命令算法处理姿态以识别由穿戴者发出的基于姿态的命令，以用于由替代现实耳机130执行基于姿态的命令。
方法进一步包括：使穿戴者能够将虚拟医疗设备、虚拟解剖对象中的任何对象、或一个或多个窗口1870中的任何窗口锚定至显示屏512上的持久位置、替代现实耳机130的穿戴者的参考系中的持久位置、或环境中的持久位置。
方法进一步包括：使穿戴者能够借助于平移、旋转或尺寸上调整虚拟医疗设备、虚拟解剖对象中的任何对象、或一个或多个窗口1870中的任何窗口在环境上转换虚拟医疗设备、虚拟解剖对象中的任何对象、或一个或多个窗口1870中的任何窗口。
虽然本文中已经公开了一些特定实施方案，并且虽然已经公开了特定实施方案的一些细节，但是这些特定实施方案并不旨在限制本文中提供的概念的范围。对于本领域普通技术人员来说，额外的适应和/或修改可以是显而易见的，并且在更广泛的方面，这些适应和/或修改也被涵盖。因此，在不偏离本文中提供的概念的范围的情况下，可以偏离本文中公开的特定实施方案。

Claims (27)

1.一种无线医疗设备放置***，包括：
超声探头，其配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从所述患者接收回波超声信号；
医疗设备尖端位置传感器(“TLS”)，其配置用于放置在所述患者的胸部上；和
替代现实耳机，其配置为与所述超声探头和所述TLS无线通信，所述替代现实耳机包括：
框架，其具有包括存储器和处理器的电子电路***，所述处理器配置为：
转换所述回波超声信号，以产生对应于所述患者的解剖结构的超声图像片段；并且
当所述TLS被放置在所述患者的胸部上时，将来自所述TLS的TLS信号转换为医疗设备在所述患者内的位置信息；和
显示屏，其耦接至所述框架，所述替代现实耳机的穿戴者通过所述显示屏能够看到包括所述患者的环境，所述显示屏配置为：
在对应于所述超声图像片段的虚拟解剖对象内，根据所述医疗设备的位置信息，显示虚拟医疗设备；
显示一个或多个图形控制元件窗口，所述一个或多个图形控制元件窗口包括对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出；或
显示在所述虚拟解剖对象内的所述虚拟医疗设备和所述一个或多个窗口二者。
2.根据权利要求1所述的医疗设备放置***，其中所述替代现实耳机被配置为：根据所述超声探头的成像模式捕获超声成像帧；利用拼接算法将所述超声成像帧拼接在一起；并且利用图像分割算法将所述超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成所述超声图像片段。
3.根据权利要求2所述的医疗设备放置***，其中所述替代现实耳机被配置为显示包括对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出的所述一个或多个窗口，所述一个或多个窗口包括超声窗口，并且对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出包括对应于利用所述超声探头的超声成像的所述超声成像帧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗设备放置***，其中所述替代现实耳机被配置为：利用虚拟化算法将所述超声图像片段转换为所述虚拟解剖对象；并且在所述环境上显示所述虚拟医疗设备和所述虚拟解剖对象二者。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的医疗设备放置***，其中所述替代现实耳机被配置为将所述虚拟医疗设备和所述虚拟解剖对象锚定至所述显示屏上的持久位置、所述穿戴者的参考系中的持久位置或所述环境中的持久位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的医疗设备放置***，所述替代现实耳机进一步包括耦接至所述框架的一个或多个眼睛追踪相机，所述一个或多个眼睛追踪相机配置为捕获所述穿戴者的眼睛运动，所述替代现实耳机的处理器进一步配置为利用眼睛运动算法处理所述眼睛运动，以识别所述穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于所述穿戴者的聚焦的所述虚拟解剖对象、所述虚拟医疗设备或二者。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的医疗设备放置***，所述替代现实耳机进一步包括耦接至所述框架的一个或多个面向患者的相机，所述一个或多个面向患者的相机配置为捕获所述穿戴者的姿态，所述替代现实耳机的处理器进一步配置为利用姿态命令算法处理所述姿态，以识别由所述穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由所述替代现实耳机执行所述基于姿态的命令。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的医疗设备放置***，所述替代现实耳机进一步包括耦接至所述框架的一个或多个麦克风，所述一个或多个麦克风配置为捕获所述穿戴者的音频，所述替代现实耳机的处理器进一步配置为利用音频命令算法处理所述音频，以识别由所述穿戴者发出的基于音频的命令，用于由所述替代现实耳机执行所述基于音频的命令。
9.一种医疗设备放置***，包括：
超声探头，其配置为借助于压电传感器阵列将超声信号发射入患者并且从所述患者接收回波超声信号；
医疗设备尖端位置传感器(“TLS”)，其配置用于放置在所述患者的胸部上；
管心针，其配置用于***医疗设备的内腔，所述管心针包括在所述管心针的远端部分中的心电图(“ECG”)电极，所述心电图电极配置为响应于与所述患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化而生成ECG信号组；
处理装置，其配置用于处理所述回波超声信号、所述TLS信号和所述ECG信号组，所述处理装置包括电子电路***，所述电子电路***包括存储器和处理器，所述处理器配置为：
转换所述回波超声信号，以产生对应于所述患者的解剖结构的超声图像片段；
当所述TLS被放置在所述患者的胸部上时，将来自所述TLS的TLS信号转换为所述医疗设备在所述患者内的位置信息；并且
将所述ECG信号组转换为ECG；和
可穿戴的显示屏，其穿戴者通过所述可穿戴的显示屏能够看到包括所述患者的环境，所述显示屏配置为：
在对应于所述超声图像片段的虚拟解剖对象内，根据所述医疗设备的位置信息，显示虚拟医疗设备；
显示一个或多个图形控制元件窗口，所述一个或多个图形控制元件窗口包括对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出；或
显示在所述虚拟解剖对象内的所述虚拟医疗设备和所述一个或多个窗口二者。
10.根据权利要求9所述的医疗设备放置***，其中所述处理装置被配置为：根据所述超声探头的成像模式捕获超声成像帧；利用拼接算法将所述超声成像帧拼接在一起；并且利用图像分割算法将所述超声成像帧或拼接的超声成像帧分割成所述超声图像片段。
11.根据权利要求10所述的医疗设备放置***，其中所述显示屏被配置为显示包括对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出的所述一个或多个窗口，所述一个或多个窗口包括超声窗口，并且对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出包括对应于利用所述超声探头的超声成像的所述超声成像帧。
12.根据权利要求11所述的医疗设备放置***，其中所述一个或多个窗口进一步包括ECG窗口，并且对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出进一步包括对应于利用包括所述ECG电极的所述管心针的心电描记法的所述ECG。
13.根据权利要求12所述的医疗设备放置***，进一步包括一定数量的ECG电极垫，所述数量的ECG电极垫配置为响应于与所述患者的心脏的去极化和复极化相关联的电气变化而生成对应数量的ECG信号组，其中所述处理装置被进一步配置为将所述数量的ECG信号组转换为对应数量的ECG。
14.根据权利要求13所述的医疗设备放置***，其中对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出进一步包括对应于利用所述数量的ECG电极垫的心电描记法的所述数量的ECG，所述ECG窗口中的所述ECG中的每个ECG配置用于由所述显示屏的穿戴者安置在所述ECG窗口中。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的医疗设备放置***，其中所述处理装置被配置为：利用虚拟化算法将所述超声图像片段转换为所述虚拟解剖对象，用于在所述环境上显示所述虚拟医疗设备和所述虚拟解剖对象二者。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的医疗设备放置***，其中所述处理装置是所述医疗设备放置***的控制台、所述医疗设备放置***的替代现实耳机或所述控制台与所述替代现实耳机的组合，所述替代现实耳机包括框架，所述显示屏被耦接至所述框架。
17.根据权利要求16所述的医疗设备放置***，其中所述管心针被配置为通过无菌盖布连接至所述TLS，所述无菌盖布将包括所述管心针的无菌区与包括所述TLS的非无菌区分开，所述TLS被配置为与所述替代现实耳机无线通信或经由至所述控制台的第一端口的第一有线连接与所述控制台通信，并且所述超声探头被配置为与所述替代现实耳机无线通信或经由至所述控制台的第二端口的第二有线连接与所述控制台通信。
18.根据权利要求17所述的医疗设备放置***，其中所述替代现实耳机被配置为将所述虚拟医疗设备和所述虚拟解剖对象锚定至所述显示屏上的持久位置、所述穿戴者的参考系中的持久位置或所述环境中的持久位置。
19.根据权利要求17或18所述的医疗设备放置***，其中所述显示屏被配置为显示在所述医疗设备放置***的一个或多个对应部件周围的一个或多个轮廓、在所述医疗设备放置***的一个或多个对应部件上的一个或多个虚拟部件或其组合。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的医疗设备放置***，其中所述显示屏被配置为显示在所述无菌盖布下方的所述TLS周围的TLS轮廓、在所述无菌盖布上的所述环境中的任何地方的所述TLS的虚拟TLS或其组合。
21.根据权利要求9至20中任一项所述的医疗设备放置***，其中所述医疗设备是外周***的中心导管(“PICC”)，并且所述PICC在所述患者中的期望位置是接近所述患者的心脏的右心房中的窦房结的上腔静脉。
22.根据权利要求21所述的医疗设备放置***，其中当所述医疗设备被推进通过所述患者的身体时，所述虚拟医疗设备的远端部分借助于视觉指示器指示至所述患者中的所述期望位置的接近度。
23.一种医疗设备放置***的方法，包括：
借助于超声探头的压电传感器阵列，将超声信号发射入患者并且从所述患者接收回波超声信号；
利用替代现实耳机的框架中的电子电路***，转换所述回波超声信号，以产生对应于所述患者的解剖结构的超声图像片段，所述电子电路***包括存储器和处理器；
利用所述替代现实耳机，将来自一个或多个磁性传感器的磁性传感器信号转换为磁化医疗设备在所述患者内的位置信息，所述一个或多个磁性传感器布置在放置在所述患者的胸部上的医疗设备尖端位置传感器(“TLS”)的壳体内；并且
在所述替代现实耳机的透视显示屏上，给所述替代现实耳机的穿戴者在包括所述患者的环境上显示：
在对应于所述超声图像片段的虚拟解剖对象内的根据所述医疗设备的位置信息的虚拟医疗设备；
一个或多个图形控制元件窗口，所述一个或多个图形控制元件窗口包括对应于所述医疗设备放置***的一个或多个处理的输出；或
在所述虚拟解剖对象内的所述虚拟医疗设备和所述一个或多个窗口二者。
24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：
使用耦接至所述替代现实耳机的框架的一个或多个眼睛追踪相机，将所述穿戴者的眼睛运动捕获在所述替代现实耳机的存储器中；并且
利用眼睛运动算法处理所述眼睛运动，以识别所述穿戴者的聚焦，用于选择或增强对应于所述穿戴者的聚焦的所述虚拟医疗设备、所述虚拟解剖对象、所述一个或多个窗口或所述一个或多个窗口中的输出。
25.根据权利要求23或24所述的方法，进一步包括：
使用耦接至所述替代现实耳机的框架的一个或多个面向患者的相机，将所述穿戴者的姿态捕获在所述替代现实耳机的存储器中；并且
利用姿态命令算法处理所述姿态，以识别由所述穿戴者发出的基于姿态的命令，用于由所述替代现实耳机执行所述基于姿态的命令。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，进一步包括使得所述穿戴者能够将所述虚拟医疗设备、所述虚拟解剖对象中的任何对象或所述一个或多个窗口中的任何窗口锚定至所述显示屏上的持久位置、所述替代现实耳机的穿戴者的参考系中的持久位置或所述环境中的持久位置。
27.根据权利要求23所述的方法，进一步包括使得所述穿戴者能够借助于平移、旋转或尺寸调整所述虚拟医疗设备、所述虚拟解剖对象中的任何对象或所述一个或多个窗口中的任何窗口，转换所述环境上的所述虚拟医疗设备、所述虚拟解剖对象中的任何对象或所述一个或多个窗口中的任何窗口。
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