[发明专利]用于优化的医疗部件插入监测和成像增强的系统和方法

说明书

根据一个实施方式，描述了一种用于辅助医疗部件在患者体内推进的引导系统。引导系统以探头和控制台为特征。控制台可通信地联接到探头，并且以基于AI的可视化控制件和基于AI的引导辅助逻辑为特征。基于AI的可视化控制件配置为生成、定位和重新定位医疗部件与患者的目标脉管系统之间的可视化区域。可视化区域是由控制台呈现的总成像区域的子区域。基于AI的引导辅助逻辑配置为监测医疗部件在可视化区域内的存在，提供用于生成医疗部件在可视化区域内的通知的反馈，并且对可视化区域内的成像数据的至少一部分施加成像增强以辅助推进。

优先权

本申请要求2020年8月4日提交的美国临时申请号63/061,120的优先权，该申请通过引用整体并入本申请。

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及用于优化的医疗部件插入监测和成像增强的系统和方法。

背景技术

过去，临床医生依赖于各种引导系统，例如超声系统，以辅助将针插入患者的脉管系统(例如血管、动脉等)。然而，在没有大量专业知识的情况下，临床医生不能容易地检测到在超声系统监测器上显示的图像内存在针。由于可能需要临床医生在皮下组织内突然移动针以穿透目标脉管系统，因此缺乏针位置的实时检测是有问题的。结果，患者在该过程中可能经历不必要的疼痛，并且针插入目标脉管系统的成功率(下文中称为“针插入成功率”)可能低于期望。

传统的针插入引导系统依赖于传感器阵列，该传感器阵列配置为感测与针相关的可检测特性，例如针包括的磁性元件的磁场。在该示例中，传感器布置在超声探头内以连续地检测由磁性元件引起的磁场，以便处理引导系统内的电路计算针在其推进期间的位置和取向。然而，对于仅依赖于所捕获的超声图像的无经验的临床医生，针的实际定位可以不同于在引导系统的监测器上呈现的针的位置。这种显示延迟可导致针插入成功率的降低。

另外，已经使用根据机器学习或神经网络技术运行的人工智能(AI)程序来分析图像。然而，AI程序的操作复杂度与被分析图像的尺寸具有一定的相关性，其中分析在超声系统的监测器上呈现的用于显示的某些图像的复杂度可能导致延迟生成这些图像。在超声系统监测器上呈现图像的延迟(等待时间)还向临床医生提供关于针的当前取向和定位的不准确信息。

因此，需要低等待时间的引导增强以改进超声或其他引导系统的可操作性。

发明内容

简要概括地，在此公开的实施方式涉及用于比如针的医疗部件的引导系统。引导系统的一个实施方式配置为根据医疗部件跟踪子系统通过声波(超声)和/或磁场来监测医疗部件(例如针、引导器、导管等)的推进。医疗部件跟踪子系统可以包括但不限于或局限于基于超声或基于磁的跟踪系统(例如如下所述的具有控制台I/O部件组合的传感器阵列)、尖端定位子系统(TLS)或在其推进通过脉管系统期间的医疗部件的远端的任何其他跟踪子系统(例如经由永磁体(多个永磁体)或电磁体(多个电磁体))跟踪，如美国专利第9,456,766号所描述的，该专利的内容通过引用并入本文。引导系统还配置有传感器分析逻辑以响应于检测到医疗部件正在进入/离开目标脉管系统(例如静脉、动脉等)而生成视觉、音频或触觉反馈。

引导系统的另一个实施方式的以基于人工智能(AI)的可视化控制件和基于AI的引导辅助逻辑为特征。基于AI的可视化控制件配置为基于医疗部件的取向和推进来生成并定位可视化区域，即，由引导系统呈现的总成像区域的指定部分。换句话说，在医疗部件接触目标脉管系统的外壁表面之前，作为医疗部件的定位(通过医疗部件跟踪子系统已知)，可视化区域由基于AI的可视化控制件定位(并且必要时重新定位)以截取医疗部件。

基于AI的引导辅助逻辑配置为与医疗部件跟踪子系统通信以监测进入可视化区域或从可视化区域离开，以便通知临床医生医疗部件靠近目标脉管系统并且生成医疗部件或可视化区域的一部分的成像增强。临床医生的通知可以通过将信令传输到监测器、音频装置(例如扬声器)或探头的音频、视觉或触觉(例如触感)反馈来完成，探头生成视觉、听觉和触觉通知。