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CN111867479A - 活检针可视化 - Google Patents

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CN111867479A
CN111867479A CN201980020152.9A CN201980020152A CN111867479A CN 111867479 A CN111867479 A CN 111867479A CN 201980020152 A CN201980020152 A CN 201980020152A CN 111867479 A CN111867479 A CN 111867479A
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T·菲斯克
M·古特斯洛
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Abstract

为基于超声成像的活检针的操作提供指导的方法和系统。超声波被发射并由超声换能器检测，以生成图像数据。在生成的图像数据内识别活检针，并且活检针可以处于击发前配置。基于活检针的识别，所述方法和系统可以至少部分地基于活检针特性来确定活检针的预测位置。活检针的预测位置可以是活检针处于其击发后配置时的预测位置。可以显示指示所确定的预测位置的至少一个指示符。

Description

活检针可视化
相关申请的交叉引用
本申请作为PCT国际专利申请于2019年5月3日提交，并要求享有于2018年5月4日提交的标题为“Biopsy Needle Visualization”的美国临时专利申请序列No.62/666,869的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
活检是用于从患者的目标位置提取组织以进行进一步检查的规程。例如，可以在患者体内识别病变或肿块，并且期望该病变或肿块的样本用于进一步的测试、分析或检查。在一些活检规程(诸如经皮核心活检)期间，外科医生或医学专家通过患者皮肤的切口将活检针插入患者体内。为了用活检针准确地瞄准和/或可视化病变，采用各种成像模态，包括使用超声技术查看皮下位置处针的图像。虽然超声技术的这种使用是有用的，但是先前的超声引导的活检技术提供了视觉指示，但是关于病变或活检针的附加信息有限，并且对执行活检规程的医学专业人员几乎没有提供指导或见识。因此，活检规程很大程度上依靠医疗专业人员的技能、经验和直觉。
关于这些和其它一般考虑，已经做出了本文公开的方面。而且，虽然可以讨论相对具体的问题，但是应当理解的是，示例不应当限于解决在背景技术中或本公开中其它地方识别出的具体问题。
发明内容
本公开的示例描述了用于通过超声技术连同其它模态的附加组合来定位植入的标记物的系统和方法。
在一方面，该技术涉及一种用于为活检针的操作提供指导的方法。该方法包括：从超声探头的超声换能器发射超声声波的阵列；由超声换能器检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括从患者体内反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；以及根据反射的超声声波生成图像数据。该方法还包括由处理器在生成的图像数据内识别患者体内的活检针的至少一部分。该方法还包括至少部分地基于活检针的识别，由处理器至少部分地基于存储在可操作地连接到处理器的存储器中的一个或多个活检针特性来确定活检针的一个方面的预测位置。此外，该方法包括：在可操作地连接到处理器的显示器上显示基于生成的图像数据的超声图像；以及在超声图像上显示至少一个用于活检针的所述方面的预测位置的指示符。
在示例中，识别活检针包括识别处于击发前配置的活检针，并且活检针的预测位置是处于击发后配置的活检针的预测位置。在另一个示例中，显示用于活检针的预测位置的至少一个指示符包括显示指示预测的活检针尖端位置的尖端指示符或指示预测的活检针孔位置的孔指示符中的至少一个。在又一个示例中，识别活检针包括接收在超声图像中识别活检针的用户输入。在又一个示例中，识别活检针包括由处理器通过图像分析技术分析生成的图像数据以识别活检针。在又一个示例中，该方法还包括基于以下至少一项来确定针尖端位置的偏转概率：(1)用于活检针的类型的实验数据，以及(2)活检针的一个或多个存储的特性，这些特性包括针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状、投掷长度和针击发机构特性中的至少一项。
在另一个示例中，活检针的一个或多个存储的特性基于关于活检针的类型的用户输入。在又一个示例中，关于活检针的类型的输入包括活检针的型号和制造商。在又一个示例中，该方法还包括确定偏转概率还基于沿着活检针的击发轨迹的患者体内的组织特性。在又一个示例中，组织特性基于识别组织特性的输入。
在另一个示例中，该方法还包括通过以下步骤来确定组织特性：由处理器基于生成的图像数据来确定活检针的击发轨迹；接收沿着用于活检针的击发轨迹的至少一部分的组织的弹性成像数据；以及基于接收到的弹性成像数据来确定组织特性。在又一个示例中，该方法还包括在超声图像上显示偏转概率指示符，其中该偏转概率指示符基于确定的偏转概率来指示击发后尖端位置的范围。在又一个示例中，偏转概率指示符是椭圆形、矩形、正方形、三角形或圆形中的一种。在又一个示例中，偏转概率指示符指示击发后尖端位置的概率的范围。
在另一个示例中，偏转概率指示符包括热图。在又一个示例中，该方法还包括确定预测位置在超声图像的外部；以及响应于确定预测位置在超声图像之外而显示警报。在又一个示例中，该方法还包括确定最大击发前活检针深度，对于该最大深度，预测的击发后活检针尖端位置仍保留在超声图像内；以及显示最大针深度指示符，其中最大针深度指示符指示所确定的最大击发前活检针深度。在又一个示例中，最大针深度指示符是垂直于活检针的击发轨迹的线段。
在另一个示例中，该方法还包括：确定活检针已经转移出超声图像的成像平面；以及响应于确定活检针已经转移出超声图像的成像平面而执行以下操作中的至少一项：显示指示活检针已经转移出超声图像的成像平面的警报；或更改从超声探头发射的波束形式，以补偿活检针从成像平面转移出去。在又一个示例中，确定活检针已经转移出超声图像的成像平面还包括：在第一时间确定活检针的第一表观深度；在第一时间之后的第二时间确定活检针的第二表观深度，第二表观深度大于第一表观深度；在第二时间之后的第三时间确定活检针的第三表观深度，该第三表观深度小于第二表观深度；以及基于第三表观深度小于第二表观深度并且第二表观深度大于第一表观深度，确定活检针已经转移出超声图像的成像平面。
在另一个示例中，尖端指示符是具有基于活检针的尖端的几何形状的形状的图形元素。在又一个示例中，孔指示符包括垂直于活检针的击发轨迹的两个线段。在又一个示例中，尖端指示符和孔指示符被同时显示。
在一方面，该技术涉及一种系统，其包括：超声探头，该超声探头包括超声换能器，该超声换能器被配置为发射超声声波的阵列并检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括在患者体内被反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；显示器；至少一个处理器，可操作地连接到显示器和超声探头；以及存储器，可操作地连接到至少一个处理器，存储在由至少一个处理器执行时执行操作集的指令。该操作集包括根据反射的超声声波生成图像数据；由处理器在生成的图像数据内识别患者体内的活检针；至少部分地基于活检针的识别，由处理器基于活检针的一个或多个存储的特性来确定活检针的一个方面的预测位置；在可操作地连接到处理器的显示器上显示基于生成的图像数据的超声图像；以及在超声图像上显示用于活检针的该方面的预测位置的至少一个指示符。
在一方面，该技术涉及一种用于为活检针的操作提供指导的方法。该方法包括显示用于选择要用于活检规程的活检针的类型的用户界面；在用户界面中接收输入，该输入指示被用于活检规程的活检针的类型；基于指示活检针的类型的输入，确定活检针的针特性，其中针特性包括针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状以及针击发机构特性中的至少一项；基于所确定的针特性，确定活检针的击发后尖端位置的偏转概率；从超声探头的超声换能器发射超声声波的阵列；由超声换能器检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括在从患者体内反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；根据反射的超声声波生成超声图像；在生成的超声图像内识别活检针；以及基于活检针的识别和确定的活检针的击发后尖端位置的偏转概率，在超声图像上显示偏转概率指示符，其中偏转概率指示符基于确定的偏转概率指示预测的击发后尖端位置的范围。
在示例中，用户界面中的输入指示活检针的品牌和型号。在另一个示例中，确定活检针的针特性包括基于从用户界面接收的输入来查询包含针特性的数据库。在又一个示例中，权利要求25所述的方法，其中偏转概率指示符是椭圆形、圆形、正方形、矩形或三角形中的一种。在又一个示例中，偏转概率指示符指示击发后尖端位置的概率的范围。在又一个示例中，偏转概率指示符包括指示击发后尖端位置的概率的范围的热图。
在另一个示例中，确定偏转概率还基于沿着活检针的击发轨迹的患者体内的组织特性。在又一个示例中，组织特性基于识别组织特性的用户输入。在又一个示例中，该方法还包括通过以下步骤来确定组织特性：基于生成的超声图像来确定活检针的击发轨迹；接收沿着用于活检针的击发轨迹的至少一部分的组织的弹性成像数据；以及基于接收到的弹性成像数据来确定组织特性。在又一个示例中，确定偏转概率基于用于确定具有确定的针特性的针的挠曲的数学分析。在另一个示例中，该方法包括聚合用于将活检针多次插入患者体内的超声图像数据；基于聚合的超声图像数据来训练机器学习工具；并且其中确定偏转概率至少部分地使用经训练的机器学习工具来确定。
在一方面，该系统涉及：包括超声换能器的超声探头，该超声换能器被配置为发射超声声波的阵列并检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括在患者体内被反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；显示器；至少一个处理器，可操作地连接到显示器和超声探头；以及存储器，可操作地连接到至少一个处理器，存储在由至少一个处理器执行时执行操作集的指令。该操作集包括在显示器上显示用于选择要用于活检规程的活检针的类型的用户界面；在用户界面中接收输入，该输入指示将用于活检规程的活检针的类型；基于指示活检针的类型的输入，确定活检针的针特性，其中针特性包括针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状以及针击发机构特性中的至少一项；基于所确定的针特性，确定活检针的击发后尖端位置的偏转概率；根据反射的超声声波生成超声图像；在生成的超声图像中识别活检针；以及基于活检针的识别和确定的活检针的击发后尖端位置的偏转概率，在超声图像上显示偏转概率指示符，其中偏转概率指示符基于确定的偏转概率指示预测的击发后尖端位置的范围。
提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。示例的附加方面、特征和/或优点将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从描述中变得清晰，或者可以通过本公开的实践而获知。
附图说明
参考以下附图描述非限制性和非穷举性示例。
图1A描绘了活检针可视化系统的示例。
图1B描绘了活检针处于击发前配置的活检针可视化系统的示例。
图1C描绘了活检针处于击发后配置的活检针可视化系统的示例。
图1D描绘了处于击发前配置的活检针的示例。
图1E描绘了在击发过程期间图1D的活检针的示例。
图1F描绘了处于击发后配置的图1D-1E的活检针的示例。
图1G描绘了用于结合到活检针可视化系统的合适操作环境的示例。
图2描绘了包括活检针预测指示符的示例超声图像。
图3A描绘了用于活检针的可视化的示例方法。
图3B描绘了用于活检针的可视化的另一个示例方法。
图3C描绘了用于活检针的可视化的另一个示例方法。
图4描绘了用于检测活检针的平面转移的示例方法。
具体实施方式
活检针的正确定位对于成功的活检规程是重要的。在活检针未正确定位的情况下，可能需要重复执行活检规程，直到获得期望的样本为止。不正确的定位还会导致在规程期间的重复步骤、在同一规程期间获取附加样本，和/或患者必须返回以进行其它后续活检规程。但是，随着使用不同的活检针，活检针的正确定位变得更加困难。作为示例，一些活检针是弹簧加载的并且具有使得活检针的一部分延伸以捕获样本的其它“击发”机构。例如，可以将活检针的外套管插入患者体内，并且在释放机构被触发后，从外套管内击发具有孔的内套管，以使内套管进一步延伸到患者体内以捕获样本。这样的活检针的示例包括来自Marlborough,Massachusetts的Hologic公司的
Figure BDA0002688288900000071
活检设备和
Figure BDA0002688288900000072
活检设备。甚至在具有这样的活检针处于皮下位置的超声图像的情况下，活检针的击发后位置仍是未知的。即，虽然可以在超声图像上看到处于其击发前配置的活检针的一部分，但是不一定能够单独地从超声图像辨别处于其击发后配置的活检针的最终位置。
许多活检规程，甚至那些具有先前超声技术的活检规程，都严重依靠执行活检规程的医学专业人员的技能、经验和直觉。虽然一些训练有素且经验丰富的医疗专业人员能够大致估计出活检针在击发后位置中可能位于的地方，但经验不足的医疗专业人员可能难以做出这样的近似。另外，活检针在不同品牌和型号之间也有所不同，这进一步增加了过程的不可预测性。例如，一根活检针在被击发时可以比另一根偏转更大，并且这种偏转也可以取决于活检针在被击发时将穿过的特定组织。对于那些经验丰富的外科医生来说，即使不是不可能，这些偏转也是极其难以预测的。此外，患者乳房组织的性质和成分存在差异，会造成活检针在击发后的最终位置的某种不可预测性。
为了减轻那些问题，除其它以外，本技术尤其提供了一种活检针可视化系统，该系统在活检规程期间提供更精确和有用的反馈，以允许医疗专业人员更准确地定位活检针。作为示例，活检针可视化系统可以基于其击发前配置来提供处于其击发后配置的活检针的预测位置和/或地点的标记。活检针的预测位置可以优选地在活检针的实况或实时超声图像上显示为覆盖图并且作为活检针的目标位置。因此，为医疗专业人员提供了附加的指导以使用活检针执行组织的更准确采样。例如，如果外科医生看到预测位置不是目标位置，那么医疗专业人员能够将活检针调整到准确的位置。活检针的预测位置可以被显示为活检预测指示符的集合，其可以指示活检针的尖端和活检针的孔的预测位置。预测还可以基于当前用于执行活检的活检针的特性。因而，提供给外科医生的指导是特定于所使用的具体活检针的，从而允许医疗专业人员即使他或她之前从未使用过该特定的针也可以执行活检。医疗专业人员在规程期间可以确定或指示的患者乳房组织的成分也可以被用于确定活检针的预测位置，从而提供更准确的预测。因此，本文描述的技术为经验丰富的和经验不足的外科医生都提供了改进的性能。
图1A描绘了活检针可视化系统100的示例。活检针可视化系统100包括超声探头102，超声探头102包括超声换能器104。超声换能器104被配置为发射超声波106的阵列。超声换能器104将电信号转换成超声声波106。超声换能器104还可以被配置为检测超声声波，诸如已经从患者的内部部分反射的超声声波。在一些示例中，超声换能器104可以结合电容性换能器和/或压电换能器以及其它合适的换能技术。
超声换能器104也可操作地连接(例如，有线或无线)到显示器110。显示器110可以是计算系统的一部分，其包括被配置为产生和分析超声图像的处理器和存储器。下面参考图1G提供合适的计算系统的进一步讨论。显示器110被配置为基于患者的超声成像显示超声图像。在活检针可视化系统100中执行的超声成像主要是B模式成像，其导致患者体内的一部分的横截面的二维超声图像。所得图像中像素的亮度一般与反射的超声波的振幅或强度对应。也可以使用其它超声成像模式。虽然本文使用术语“收发器”，但是该术语旨在覆盖发送器、接收器和收发器，以及它们的任意组合。
图1B描绘了活检针124处于击发前配置的活检针可视化系统100的示例。超声探头102与患者112的一部分(诸如患者112的乳房)接触。在图1B中描绘的位置，超声探头102被用于对患者112的包含病变114的一部分成像。具有活检针124的活检设备122被插入患者112体内。活检针124以其击发前配置被描绘。为了对患者112的包含活检针124的部分成像，超声换能器104将超声声波106的阵列发射到患者112的体内。当活检针124在视场中时，超声声波106的一部分从患者112的内部特征以及活检针124反射，并且作为反射的超声声波120返回到超声探头102。反射的超声声波120可以由超声换能器104检测。例如，超声换能器104接收反射的超声声波120并将超声声波120转换成可以被处理和分析以在显示器110上生成超声图像数据的电信号。
图1C描绘了活检针124处于击发后配置的活检针可视化系统100的示例。如图1C中所描绘的活检针可视化系统100与图1B中所描绘的活检针可视化系统100基本相同，不同之处在于活检针124处于击发后配置。在击发后配置中，活检针具有从活检针124延伸出的投掷部分126。在一些示例中，投掷部分126可以是活检针124的内套管。投掷部分126还包括用于收集来自病变114的组织的孔130。孔130位于活检针尖端128和活检针124的击发前配置下的活检针124的该部分之间。
如从图1B-1C可以看出的，活检针124在朝着病变114的方向上插入患者体内。当处于其击发前配置的活检针124到达患者112体内的特定点时，活检针124被击发。常常通过按压或以其它方式操纵位于活检设备122上的触发器来触发活检针124的击发。当活检针124被击发时，投掷部分126从活检针124延伸。在所描绘的示例中，期望投掷部分126的孔130位于病变114处，使得可以收集来自病变114的组织样本。如以上讨论的，确定处于击发前配置的活检针124的正确位置和定位以在击发后配置中实现期望的孔130和尖端128位置既重要又困难。通过在活检规程期间生成包括活检针124的超声图像，可以对图像执行分析以提供关于针的定位的附加指导，如下面参考图2-4进一步讨论的。
图1D-1F描绘了在击发过程期间的多个阶段的活检针124的示例，并同时进行讨论。特别地，图1D描绘了处于击发前配置的活检针124，图1E描绘了在击发过程期间的活检针124，并且图1F描绘了处于击发后配置的活检针124。示例活检针124包括外套管132和内套管134。内套管134包括孔130和活检针尖端128。在击发过程期间，内套管134从外套管132前进。内套管134从外套管132延伸的距离可以被称为投掷距离。一旦内套管134已经从外套管132延伸(如图1E中所描绘的)，组织就被捕获在孔130中。在一些示例中，真空机构可以附接到活检针124以将组织拉入孔130。随着组织被捕获在孔130中，外套管132在内套管134上前进(如图1F中所描绘)，这切开组织，从而将捕获在孔130中的组织与患者的剩余组织分离。外套管132(单独)或外套管132和内套管134两者都可以全部或部分地由显示出高回声程度的材料制成，这使得那些元件在结果产生的超声图像中显得更亮。然后，活检针124处于完全的击发后配置，并且可以从患者112撤回。然后，可以从活检针124移除在孔130中捕获的组织，以进行进一步的分析和检查。可以多次执行上述规程，以移除多个活检样本。在活检规程结束时，可以将标记活检部位的位置的标记物插入活检位置。
在另一种情况下，外套管132的仅一部分135由高回声性材料形成，其可以完全或部分地围绕内套管的圆周。当处于其最大程度时，部分135位于外套管132上与内套管134的尖端128相距已知距离D的位置处。例如，这个距离D可以特定于特定的针类型或制造商。在此，已知距离D将部分135定位在尖端128的远侧，并与部分135的孔130相对，但是可以预期其它位置。通过仅由高回声材料形成外套管132的部分135并且与尖端128形成已知距离D，可以提高内套管134的击发后位置的准确性。更具体而言，如果使用具有完全由高回声材料形成的外套管的活检针，那么分析图像的处理器(或执行该规程的外科医生)可能不知道识别出的外套管的表观尖端是否是那个部件的实际尖端。给定超声波的穿透深度，有可能外套管的表观尖端可以只是外套管的位于那个波穿透的最大深度处的一部分。但是，在图1D-1E中所描绘的构造中，一旦检测到部分135，就可以更容易地确定实际尖端128的位置。
图1G描绘了用于结合到活检针可视化系统100中的合适的操作环境150的示例。在其最基本的配置中，操作环境150通常包括至少一个处理单元152和存储器154。取决于计算设备的确切配置和类型，存储器154(存储执行本文公开的主动监视实施例的指令)可以是易失性的(诸如RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)，或两者的某种组合。这种最基本的配置在图1E中由虚线156示出。另外，环境150还可以包括存储设备(可移动设备158和/或不可移动设备160)，包括但不限于磁盘、光盘或磁带。类似地，环境150还可以具有(一个或多个)输入设备164(诸如键盘、鼠标、笔、语音输入等)，和/或(一个或多个)输出设备166(诸如显示器、扬声器、打印机等)。输入设备164还可以包括接收或检测从活检针可视化系统100的各个部件发射的信号的电路系统或接口，诸如超声探头102。环境中还可以包括一个或多个通信连接162，诸如LAN、WAN、点对点等。在实施例中，连接可以可操作以促进点对点通信、面向连接的通信、无连接通信等。
操作环境150通常包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由处理单元152或包括操作环境的其它设备访问的任何可用介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储装置、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备，或任何其它可以用于存储期望信息的非瞬态介质。计算机存储介质不包括通信介质。
通信介质在诸如载波或其它运输机制之类的经调制的数据信号中实施计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息递送介质。术语“经调制的数据信号”是指具有以将信息编码为信号的方式来设置或改变其一个或多个特点的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接之类的有线介质，以及诸如声学、RF、红外、微波和其它无线介质之类的无线介质。以上任何内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
操作环境150可以是使用到一个或多个远程计算机的逻辑连接在网络环境中操作的单个计算机。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它公共网络节点，并且通常包括上述许多或全部元素以及未提及的其它元素。逻辑连接可以包括可用通信媒体支持的任何方法。
图2描绘了包括活检针224和多个活检针预测指示符的超声图像201的示例。超声图像显示在显示器200上。显示器200可以是以上参考图1A讨论的显示器110。超声图像201是其中活检针224在超声探头的视野内的超声图像的示例。超声图像201是根据从检测到的反射的超声声波生成的图像数据生成的。基于图像数据或超声图像201，可以通过图像分析技术的使用来识别活检针224。活检针224的形状一般可与人体的其它组织或内部部分区分开。例如，活检针224具有在人体中不自然发生的形状。另外，活检针224的材料也可以全部或部分地由使得标记物易于在超声图像201或图像数据内检测的材料制成。例如，活检针224的材料的至少一部分可以是具有高回声性的材料，这使得活检针224的那部分在结果产生的超声图像201中显得更亮。活检针内的空气或其它气体还可以使得活检针224在超声图像201中显得更亮。
因而，基于活检针224的有区别的形状和材料，图像分析技术可以更容易地在超声图像201内识别活检针。图像分析技术还可以基于机器学习技术，诸如神经网络、深度学习算法、统计分析技术、增强对比度技术或其它基于活检针的形状进行训练的模式识别或匹配技术。作为示例，可以首先在包含特定类型的活检针224的超声图像集合上训练图像分析算法。然后将当前超声图像201或图像数据作为输入提供给经训练的图像分析算法，以检测或识别活检针224。可以基于活检针224的横截面来识别活检针224，因为超声图像201是具有活检针224的横截面的二维图像。
在附加的示例中，超声技术人员、外科医生或其他用户可以提供附加的输入以帮助识别超声图像201中的活检针224。例如，可以提供指示正被用于活检规程的活检针的类型的输入。在示例中，输入可以包括提供用于活检针224的型号、品牌或其它识别信息。基于来自用户的输入，系统可以获得关于活检针224的维度和其它信息，诸如从存储这种信息的本地或远程数据库获得。本地或远程数据库可以用几种活检针模型、品牌或类型进行预编程，并且包括与活检针相关联的相关联几何形状。然后，图像分析技术可以使用活检针224的维度以帮助识别超声图像201内的活检针224。来自超声技术人员、外科医生或其他用户的附加输入还可以包括直接识别超声图像201上的活检针，诸如接收指针、触摸或其它输入以定位活检针224。例如，超声技术人员可以通过在超声图像的显示上用鼠标点击活检针224来选择活检针224。识别活检针224的输入(诸如在活检针224的图像上的点击)也可以在图像分析技术中被用于限制要分析的超声图像201的面积。例如，在从超声技术人员接收到活检针224的选择后，可以分析选择点周围的预定区域以识别活检针224。在其它示例中，超声技术人员可以提供二维输入(诸如方框)，以便为要通过图像分析技术分析以识别活检针224的区域提供边界。在其它示例中，超声图像的显示上的用户输入和图像分析技术的组合可以被用于确定活检针224。
一旦在超声图像201中识别出活检针224，就可以基于在击发之后活检针224的预测位置来生成活检针预测指示符。活检针预测指示符指示在活检针224击发之后活检针224及其元件的预测位置。例如，当活检针224被击发时，活检针224可以在其静止到其击发后配置状态之前偏转。活检针224的偏转部分地基于活检针224的特性连同活检针224在击发期间穿过的组织的特点或特性。如下面进一步讨论的，根据活检针224特性和/或组织特点来确定由活检针预测指示符表示的活检针224的元件的预测位置。
例如，乳房组织包括腺、结缔组织和脂肪组织。接受乳房活检的患者可以具有这些不同类型的乳房组织的不同相对量。例如，致密的乳房具有相对大量的腺组织和纤维结缔组织以及相对少量的脂肪性乳房组织。另一方面，乳房可以主要由脂肪性乳房组织制成。乳房组织的其它特点可以包括致密的腺组织和纤维结缔组织的散布区域以及具有腺组织和纤维结缔组织的许多区域的异质致密的乳房组织。乳房组织的不同特点可以导致活检针224的预测指示符的不同位置。在一个示例中，当活检针224在击发期间穿过乳房组织时，具有较高密度或刚度的乳腺组织可以导致活检针224的更大偏转。可以通过图像分析和/或来自用户的指示乳房组织的特点的输入来确定乳房组织的特点。乳房组织的部分可以在超声图像中被突出显示或以其它方式强调。例如，如果通过图像分析和/或用户输入识别出组织的特别致密或僵硬的部分，那么可以在超声图像上突出显示组织的那个部分或以其它方式强调，以提醒医疗专业人员该组织的存在。
活检针预测指示符包括轨迹指示符202、尖端指示符204、偏转概率指示符206、孔指示符208和最大针深度指示符210。轨迹指示符202指示活检针224的轨迹。例如，如果活检针224在超声图像201中的其当前位置被击发，那么活检针224的投掷部分被预测为沿着轨迹指示符202的线。如图2中所描绘的，轨迹指示符202可以被显示为从活检针224延伸并基本上平行于活检针224延伸的线。尖端指示符204指示处于其击发后配置的活检针224的尖端的最可能位置。例如，如果从当前超声图像201中的其当前位置击发活检针224，那么处于击发后配置的活检针224的尖端最可能的位置由尖端指示符204示出。活检针224可以是三角形的形状，或者具有与用于该规程的当前活检针224的尖端形状更相似的形状。例如，尖端指示符204的形状可以基于用于活检的活检针224的尖端的几何形状。因而，尖端指示符204的形状可以基于用于执行活检的特定活检针224而改变。用于尖端指示符204的其它形状也是可能的，包括刺血针尖端针、套管针尖端针、斜面尖端和多点尖端等。偏转概率指示符206也显示为与尖端指示符204相邻。偏转概率指示符206基于所确定的针对活检针224的偏转概率来指示预测的击发后尖端位置的范围。例如，尖端指示符204可以指示活检针224的尖端的最可能的预测位置，并且偏转概率指示符206可以涵盖活检针224的尖端的所有可能的预测位置。在其它示例中，偏转概率指示符206可以涵盖可能的预测尖端位置的很大一部分，诸如80％的可能性或与最可能的尖端位置相距一或两个标准偏差内的预测尖端位置。偏转概率指示符206可以是椭圆形、圆形、正方形、矩形或其它形状。偏转概率指示符206也可以是示出预测的尖端位置的概率分布的热图的形式。
孔指示符208指示处于其击发后配置的活检针224的孔的预测位置。通过查看由孔指示符208表示的孔的预测位置，外科医生能够更准确地预测在击发活检针224之后孔是否将处于目标位置(例如，病变或肿块)。孔指示符208可以由垂直于轨迹指示符202的两个线段表示。孔指示符208之间的距离表示被用于执行活检的特定活检针224的孔的长度。因而，对于不同的活检针，孔指示符208之间的距离可以改变。
最大针深度指示符210指示活检针224在处于其击发前配置时可以延伸的最大深度，在这里仍可以对尖端位置进行预测。例如，如果处于其击发前配置的活检针224要通过最大针深度指示符210，那么活检针224的尖端将在当前超声图像201的外部。最大针深度指示符210可以是垂直于轨迹指示符202的线段。虽然已经将活检针预测指示符描述和描绘为具有某些形状或朝向，但是本文也预期其它形状和朝向。例如，虽然指示符中的一些以虚线显示而其它指示符以实线显示，但是该技术不限于这样的示例。
图3A描绘了用于活检针的预测可视化的示例方法300A。预测可视化方法300A提供附加的指导和活检针预测指示符，以在执行活检时显示在超声图像上。照此，执行活检的外科医生能够接收用于执行活检的基本实时的指导。方法300A和本文中讨论的其它方法的操作可以由至少一个处理器结合合适操作环境(诸如图1G中的操作环境150)的其它部件在图1A-1C中所描绘的系统例如系统100内来执行。
在操作302处，从超声探头的超声换能器发射超声声波的阵列。如上面所讨论的，超声声波进入患者体内并且从患者体内的部件(包括自然组织以及活检针)反射。然后在操作304处检测反射的超声声波。在操作306处，然后从检测到的反射的超声声波生成超声图像数据。超声图像数据可以是B模式超声成像数据。
在操作308处，由活检针可视化系统的处理器分析图像数据以识别或检测图像数据内的活检针。如以上所讨论的，图像分析技术可以基于图像处理技术和基于植入患者体内的标记物的形状进行训练的机器学习技术(诸如神经网络、深度学习算法或其它模式匹配技术)。作为示例，可以首先在包含活检针的处于不同朝向和视图的超声图像的集合上训练图像分析算法。然后将当前的超声图像或图像数据作为输入提供给经训练的图像分析算法，以检测或识别活检针。识别标记物一般可以基于活检针的形状和维度。
在操作310处，访问或以其它方式确定活检针的特性。活检针的特性是针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状以及针击发机构特性、孔长度、投掷长度中的至少一项，以及其它潜在的活检针特性。可以通过查询在活检针可视化系统100中本地存储的数据库或可从活检针可视化系统100访问的远程数据库来访问活检针的特性。在示例中，可以首先在活检规程的开始处显示用户界面，以允许选择或输入要在活检规程中使用的活检针的类型。在示例中，到用户界面的输入可以指示活检针的特定品牌或型号。在这样的示例中，到用户界面的输入可以被用于查询相应的数据库，以访问或确定由到用户界面的输入所指示的活检针的特性。在其它示例中，活检针的特性(例如，针长度、量规等)直接作为输入提供给用户界面。在这种示例中，由于已经直接提供了特性，因此不执行数据库查询。
在操作312处，确定活检针的预测位置。确定活检针的预测位置可以包括确定活检针的方面或部分(诸如活检针的针尖端、孔、投掷部分或其它特征)的位置。例如，可以确定处于击发后配置的活检针的位置。在这种示例中，可以针对处于击发后配置的针来确定活检针的各个方面(诸如针尖端、孔、投掷部分和/或活检针的其它特征、方面或部分)。活检针的预测位置的确定可以基于在操作310中访问或确定的活检针的特性。此外，所确定的活检针的预测位置也可以基于组织特性。在操作314处，活检针预测指示符显示在超声图像上。例如，活检针预测指示符可以包括轨迹指示符、尖端指示符、偏转概率指示符、孔指示符和最大针深度指示符中的一个或多个。显示预测指示符还可以包括改变预测指示符的状态。例如，当处于其击发前位置的活检针在患者体内移动时，预测指示符的状态可以改变。作为示例，随着活检针被重新定位，所显示的预测指示符的位置可以改变。预测指示符还可以包括活检设备中的听觉指示符或触觉指示符。下面参考图3B和3C讨论关于确定活检针的预测位置的附加细节。
除了预测指示符之外，还可以显示附加的定位指示符，以向医疗专业人员指示如何更改活检针的位置以更准确地瞄准病变或关注区域。例如，可以通过图像分析和/或用户输入来识别病变或感兴趣区域。如果活检针孔的预测位置未与病变对准，那么可以显示定位指示符以指导医疗专业人员如何将针移动到针孔的预测位置更准确地瞄准病变的位置。除其它指示符外，这样的定位指示符尤其可以是提供定位指导的箭头和/或文本的形式。此外，可以显示视觉、触觉和/或听觉定位指示符，其指示活检针的正确定位。作为示例，当针被定位成使得针的孔将正确地瞄准病变时，可以提供触觉、听觉和/或视觉反馈。例如，可以提供可听的声音，并且当活检针朝着或远离正确地瞄准病变或关注区域移动时，声音可以改变音量或频率。
图3B描绘了用于活检针的预测可视化的另一个示例方法300B。在操作320处，基于特定活检针的特性确定在活检规程中使用的特定活检针的偏转概率。当击发活检针时，投掷部分可以会由于患者的内部组织而偏转。偏转的方向和量取决于活检针特性以及被击发时活检针通过的组织的类型。如以上所讨论的，活检针的特性可以包括以下一项或多项：针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状以及针击发机构特性、孔长度、投掷长度，以及其它潜在的活检针特性。这些特性中的每一个都可能对活检针在被击发时的偏转产生影响。例如，具有长长度但大量规(即，小直径)的活检针在被击发时更可能偏转。类似地，壁厚度较薄的针也可以更可能具有较大的偏转度。活检针尖端的几何形状也影响偏转的量以及偏转的方向。活检针的击发机构特性进一步影响由于击发针的力而引起的偏转。活检针的其它特性也会影响活检针偏转的量值和/或方向。
可以通过分析和/或基于实验数据的集合来确定活检针的偏转概率。例如，基于针的特性，可以对最终针位置及其偏转的概率进行数学预测。数学预测可以基于空心圆柱体前进通过其密度和/或刚度类似于活检部位处的人体组织的密度和/或刚度的材料的机械行为。可以基于活检针的特性和所得的中空圆柱体或管的挠曲来修改中空圆柱体或管的特性。还可以处理针对活检针的计算机化模拟，以确定活检针偏转的概率。计算机化模拟的结果提供了活检针的偏转概率。偏转概率也可以根据经验由实验结果的集合确定。例如，可以将活检针插入乳房(或特定于活检部位的其它人体组织)的复制物中并击发。可以使用活检针可视化系统来跟踪针的偏转。可以重复进行测试，形成用于不同活检针的实验数据集。例如，可以为穿过致密组织的针和穿过脂肪组织的针生成实验数据。可以从实验数据集确定特定活检针的偏转特性。
在操作322处，可选地接收弹性成像数据。弹性成像数据可以是沿着活检针的击发轨迹的组织的弹性成像数据(例如，活检针被击发时将穿过的路径)。弹性成像数据可以直接从活检针可视化系统获得。作为示例，超声部件的成像模式可以包括弹性成像模式，该弹性成像模式提供指示组织的刚度或其它弹性特性的弹性成像数据。也可以从其它源并基于活检部位处的已知组织接收弹性成像数据。在一个示例中，可以部分地基于超声图像数据来确定击发轨迹，并且可以已经为轨迹指示符确定了击发轨迹。然后沿击发轨迹接收组织的至少一部分的弹性成像数据。基于接收到的弹性成像数据，可以确定沿着击发轨迹的组织的组织特性。
在操作324处，患者的组织特性可以被用于调整偏转概率。组织特点可以是沿着针的击发轨迹的组织特点或活检部位的一般组织特点。在一些示例中，为围绕击发轨迹的预定距离确定组织特点。可以根据在操作322中接收或捕获的弹性成像数据、超声图像的图像分析和/或用户输入来确定组织特性。例如，在弹性成像数据指示在活检针击发轨迹内存在组织的刚性部分的情况下，更可能发生偏转。然后可以基于组织的该部分的刚度和/或组织的该部分的位置来更新偏转概率。还可以结合其它组织特性(诸如密度和/或组织拆分)以调整偏转概率。在示例中，可以通过超声图像的图像分析来识别这样的组织特点。例如，可以针对在超声图像中显得更亮和/或具有特定形状的组织的一部分来确定组织特点。此外，用户还可以提供识别组织的一部分并提供所识别出的组织的组织特点(诸如密度、刚度等)的输入。用户输入和/或图像分析还可以识别超声图像中的组织的类型。例如，用户输入和/或图像分析可以将组织的部分识别为或者腺组织、结缔组织或者脂肪组织。然后可以访问或接收该类型的组织的组织特点，诸如从本地或远程数据库访问或接收，然后可以将其用于确定偏转概率。在操作320中，组织特性也可以直接结合到概率偏差确定中。
在操作326处，基于偏转概率和活检针的特性来生成尖端指示符。尖端指示符可以用于处于击发后配置的活检针。例如，基于特定针的投掷部分的长度和偏转概率，可以确定处于击发后配置的活检针的尖端的预测位置，并且可以基于那个确定来生成尖端指示符。在操作328处，可以基于偏转概率和活检针的特性来生成孔指示符(或多个孔指示符)。孔指示符可以用于处于其击发后配置的活检针。例如，基于投掷部分的长度、孔位置和偏转概率，可以确定处于击发后配置的活检针的孔的预测位置。可以基于那个确定来生成孔指示符。在操作330处，生成偏转概率指示符。偏转概率指示符可以针对处于其击发后配置的活检针的尖端。偏转概率指示符基于所确定的偏转概率。偏转概率指示符基于所确定的活检针的偏转概率来指示预测的击发后尖端位置的范围。例如，尖端指示符可以指示活检针的尖端的最可能的预测位置，并且偏转概率指示符可以涵盖活检针的尖端的所有可能的预测位置。在其它示例中，偏转概率指示符可以涵盖可能的预测尖端位置的很大一部分，诸如90％、80％或70％的可能性，或者距最可能的尖端位置在一个或两个标准偏差内的预测尖端位置。为了示出所确定的偏转概率的概率分布，偏转概率指示符也可以是热图的形式。
图3C描绘了用于活检针的预测可视化的另一种方法300C。在操作332处，确定最大击发前活检针深度用于预测。最大击发前活检针深度是活检针在其击发前配置中可以延伸的最大深度，在这里，仍可以对尖端位置进行预测。最大击发前活检针深度的确定可以基于预测的尖端位置和显示超声图像的显示器的尺寸。基于所确定的最大击发前活检针深度，生成最大针深度指示符并且可以被显示在所确定的最大击发前活检针深度的位置。
在操作336处，确定处于其击发前配置的活检针是否已经通过最大击发前活检针深度。如果活检针已经通过最大击发前活检针深度，那么方法300C进行到操作336，在那里生成提醒外科医生尖端位置预测不再能够呈现在屏幕上的警报。警报可以是视觉、听觉或触觉的。在示例中，还可以提供听觉或触觉指示符，其随着活检针接近最大击发前活检针深度而改变频率或振幅。因而，基于指示符的变化的状态，可以为医疗专业人员提供关于活检针的定位的连续指导。如果活检针深度尚未通过最大击发前活检针深度，那么超声成像会继续进行，并且最大击发前活检针深度指示符保持显示，以供外科医生视觉参考。
图4描绘了用于检测活检针的平面转移的示例方法400。在超声图像中，当活检针基本上与超声成像系统的成像平面对准时，可以看到活检针进一步深入患者体内。如果针转移出成像平面，那么尽管针实际上进一步移入患者体内，针仍会在超声图像中看起来不再前进。在一些情况下，在超声图像中可以看到针的表观深度的减小。如果表观深度的减少与从患者体内撤回的针不对应，那么外科医生很可能已将针转移到成像平面之外并且可以需要重新调整针或超声成像探头。方法400提供警报或来自超声成像探头的波束形式的改变，作为这种针转移出成像平面的结果。
在操作402处，在第一时间(t1)确定活检针的第一表观深度(D1)。活检针的表观深度是活检针在超声图像中出现时进入患者体内的深度。在一些示例中，可以通过测量在超声图像中出现的活检针的部分的长度来确定针的表观深度。在操作404处，在随后的时间(t2)再次确定针的表观深度。这个随后的表观深度是第二表观深度(D2)。在操作406处，确定D2是否大于D1。如果D2不大于D1，那么针可能不前进或已撤回。照此，方法400返回到操作402，在那里方法402重复。如果D2大于D1，那么针可能在成像平面上前进到患者体内，并且方法400进行到操作408。在操作408处，在时间(t2)之后的时间(t3)测量第三表观深度(D3)。在操作410处，确定D3是否小于D2。如果D3大于D2，那么针仍在前进并且在成像平面中，并且方法400返回到操作402，在那里方法400重复。如果D3小于D2，那么或者针已转移出成像平面或已撤回。如果D3小于D2，那么方法400进行到可选操作412，在那里比较D3与D2之间的差以确定该差是否超过阈值。通过将D3与D2之间的差与阈值进行比较，可以避免在仅观察到表观深度的微小变化的情况下发生误报警。如果D2与D3之间的差小于阈值，那么方法400进行回到操作402，在那里方法400重复。如果D2与D3之间的差超过阈值，那么方法400进行到操作414，在那里可以生成转移警报。转移警报指示针可能已转移出超声图像的成像平面。转移警报允许外科医生重新定位针或超声探头，以使针与成像平面重新成一直线。如果针实际上正在从患者体内撤回，那么外科医生还可以忽略或使警报静音。此外，可以显示定位指示符，以向医疗专业人员指示如何更改活检针的位置以将活检针带回到成像平面中。例如，如果针已经转移出成像平面，那么在操作414中可以显示定位指示符。除其它可能的指示符外，定位指示符尤其可以是向医疗专业人员提供关于如何移动针以将针带回到成像平面中的指导的箭头和/或文本的形式。
在操作414处，还可以更改从超声探头发射的超声声波的波束形式，以更改成像平面。例如，通过更改超声波的波束形式，可以更改波的方向以修改所得的成像平面。当检测到潜在的转移时(诸如D3小于D2)，可以更改波束形式。可以基于针的移动来预先确定波束形式的改变，或者可以改变波束形式，直到可以确定针的表观深度大于D2为止。
可以使用软件、硬件或软件和硬件的组合来采用本文描述的实施例，以实现和执行本文公开的系统和方法。虽然在整个公开中已经将具体的设备描述为执行具体的功能，但是本领域的技术人员将认识到的是，提供这些设备是为了说明性目的，并且在不脱离本公开范围的情况下，可以采用其它设备来执行本文公开的功能。
本公开参考附图描述了本技术的一些实施例，在附图中仅示出了一些可能的实施例。但是，其它方面可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将可能的实施例的范围充分传达给本领域技术人员。
虽然在本文描述了具体的实施例，但是本技术的范围不限于那些具体的实施例。本领域技术人员将认识到在本技术的范围和精神内的其它实施例或改进。因此，仅作为说明性实施例公开了具体的结构、动作或介质。该技术的范围由所附权利要求及其中的任何等同形式限定。

Claims (36)

1.一种用于为活检针的操作提供指导的方法，该方法包括：
从超声探头的超声换能器发射超声声波的阵列；
由超声换能器检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括从患者体内反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；
根据反射的超声声波生成图像数据；
由处理器在生成的图像数据内识别患者体内的活检针的至少一部分；
至少部分地基于活检针的识别，由处理器至少部分地基于存储在可操作地连接到处理器的存储器中的一个或多个活检针特性来确定活检针的一个方面的预测位置；
在可操作地连接到处理器的显示器上显示基于生成的图像数据的超声图像；以及
在超声图像上显示用于活检针的所述方面的预测位置的至少一个指示符。
2.如权利要求1所述的方法，其中识别活检针包括识别处于击发前配置的活检针，并且活检针的预测位置是处于击发后配置的活检针的预测位置。
3.如权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中显示用于活检针的预测位置的所述至少一个指示符包括显示指示预测的活检针尖端位置的尖端指示符或指示预测的活检针孔位置的孔指示符中的至少一个。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中识别活检针包括接收在超声图像中识别活检针的用户输入。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中识别活检针包括由处理器通过图像分析技术分析生成的图像数据以识别活检针。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中该方法还包括基于以下至少一项来确定针尖端位置的偏转概率：(1)用于活检针的类型的实验数据，以及(2)活检针的一个或多个存储的特性，这些特性包括针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状、投掷长度和针击发机构特性中的至少一项。
7.如权利要求6所述的方法，其中活检针的所述一个或多个存储的特性基于关于活检针的类型的用户输入。
8.如权利要求7所述的方法，其中关于活检针的类型的输入包括活检针的型号和制造商。
9.如权利要求6所述的方法，其中确定偏转概率还基于患者体内的沿着活检针的击发轨迹的组织特性。
10.如权利要求9所述的方法，其中组织特性基于识别组织特性的输入。
11.如权利要求9所述的方法，还包括通过以下步骤来确定组织特性：
由处理器基于生成的图像数据来确定活检针的击发轨迹；
接收沿着用于活检针的击发轨迹的至少一部分的组织的弹性成像数据；以及
基于接收到的弹性成像数据来确定组织特性。
12.如权利要求6所述的方法，还包括在超声图像上显示偏转概率指示符，其中该偏转概率指示符基于确定的偏转概率来指示击发后尖端位置的范围。
13.如权利要求12所述的方法，其中偏转概率指示符是椭圆形、矩形、正方形、三角形或圆形中的一种。
14.如权利要求12所述的方法，其中偏转概率指示符指示击发后尖端位置的概率的范围。
15.如权利要求14所述的方法，其中偏转概率指示符包括热图。
16.如权利要求1-15中的任一项所述的方法，还包括：
确定预测位置在超声图像的外部；以及
响应于确定预测位置在超声图像之外，显示警报。
17.如权利要求1-16中的任一项所述的方法，还包括：
确定最大击发前活检针深度，对于该最大深度，预测的击发后活检针尖端位置仍保留在超声图像内；以及
显示最大针深度指示符，其中最大针深度指示符指示所确定的最大击发前活检针深度。
18.如权利要求17所述的方法，其中最大针深度指示符是垂直于活检针的击发轨迹的线段。
19.如权利要求1-18中的任一项所述的方法，还包括：
确定活检针已经转移出超声图像的成像平面；以及
响应于确定活检针已经转移出超声图像的成像平面，执行以下操作中的至少一项：
显示指示活检针已经转移出超声图像的成像平面的警报；或者
更改从超声探头发射的波束形式，以补偿活检针从成像平面转移出去。
20.如权利要求19所述的方法，其中确定活检针已经转移出超声图像的成像平面还包括：
在第一时间确定活检针的第一表观深度；
在第一时间之后的第二时间确定活检针的第二表观深度，第二表观深度大于第一表观深度；
在第二时间之后的第三时间确定活检针的第三表观深度，该第三表观深度小于第二表观深度；以及
基于第三表观深度小于第二表观深度并且第二表观深度大于第一表观深度，确定活检针已经转移出超声图像的成像平面。
21.如权利要求3所述的方法，其中尖端指示符是具有基于活检针的尖端的几何形状的形状的图形元素。
22.如权利要求3所述的方法，其中孔指示符包括垂直于活检针的击发轨迹的两个线段。
23.如权利要求3所述的方法，其中尖端指示符和孔指示符被同时显示。
24.一种系统，包括：
超声探头，其包括超声换能器，该超声换能器被配置为发射超声声波的阵列并检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括在患者体内被反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；
显示器；
至少一个处理器，可操作地连接到显示器和超声探头；以及
存储器，可操作地连接到所述至少一个处理器，存储在由所述至少一个处理器执行时执行操作集的指令，操作包括：
根据反射的超声声波生成图像数据；
由所述至少一个处理器在生成的图像数据内识别患者体内的活检针；
至少部分地基于活检针的识别，由所述至少一个处理器至少部分地基于存储在存储器的一个或多个活检针特性来确定活检针的一个方面的预测位置；
在可操作地连接到处理器的显示器上显示基于生成的图像数据的超声图像；以及
在超声图像上显示用于活检针的该方面的预测位置的至少一个指示符。
25.一种用于为活检针的操作提供指导的方法，该方法包括：
显示用于选择要用于活检规程的活检针的类型的用户界面；
在用户界面中接收输入，该输入指示要用于活检规程的活检针的类型；
基于指示活检针的类型的输入，确定活检针的针特性，其中针特性包括针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状以及针击发机构特性中的至少一项；
基于所确定的针特性，确定活检针的击发后尖端位置的偏转概率；
从超声探头的超声换能器发射超声声波的阵列；
由超声换能器检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括在从患者体内反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；
根据反射的超声声波生成超声图像；
在生成的超声图像内识别活检针；以及
基于活检针的识别和确定的活检针的击发后尖端位置的偏转概率，在超声图像上显示偏转概率指示符，其中偏转概率指示符基于确定的偏转概率指示预测的击发后尖端位置的范围。
26.如权利要求25所述的方法，其中用户界面中的输入指示活检针的品牌和型号。
27.如权利要求25-26中的任一项所述的方法，其中确定活检针的针特性包括基于从用户界面接收的输入来查询包含针特性的数据库。
28.如权利要求25-27中的任一项所述的方法，其中偏转概率指示符是椭圆形、圆形、正方形、矩形或三角形中的一种。
29.如权利要求25-28中的任一项所述的方法，其中偏转概率指示符指示击发后尖端位置的概率的范围。
30.如权利要求25-29中的任一项所述的方法，其中偏转概率指示符包括指示击发后尖端位置的概率的范围的热图。
31.如权利要求25至30中的任一项所述的方法，其中确定偏转概率还基于患者体内的沿着活检针的击发轨迹的组织特性。
32.如权利要求31所述的方法，其中组织特性基于识别组织特性的用户输入。
33.如权利要求31所述的方法，还包括通过以下步骤来确定组织特性：
基于生成的超声图像来确定活检针的击发轨迹；
接收沿着用于活检针的击发轨迹的至少一部分的组织的弹性成像数据；以及
基于接收到的弹性成像数据来确定组织特性。
34.如权利要求25-33中的任一项所述的方法，其中确定偏转概率基于用于确定具有确定的针特性的针的挠曲的数学分析。
35.如权利要求25-34中的任一项所述的方法，还包括：
聚合用于将活检针多次插入患者体内的超声图像数据；
基于聚合的超声图像数据来训练机器学习工具；以及
其中确定偏转概率至少部分地使用经训练的机器学习工具来确定。
36.一种系统，包括：
超声探头，其包括超声换能器，该超声换能器被配置为发射超声声波的阵列并检测反射的超声声波，其中反射的超声声波包括在患者体内被反射之后的超声声波的阵列的至少一部分；
显示器；
至少一个处理器，可操作地连接到显示器和超声探头；以及
存储器，可操作地连接到所述至少一个处理器，存储在由所述至少一个处理器执行时执行操作集的指令，操作包括：
在显示器上显示用于选择要用于活检规程的活检针的类型的用户界面；
在用户界面中接收输入，该输入指示要用于活检规程的活检针的类型；
基于指示活检针的类型的输入，确定活检针的针特性，其中针特性包括针长度、针量规、针壁厚度、针材料成分、针尖端几何形状以及针击发机构特性中的至少一项；
基于所确定的针特性，确定活检针的击发后尖端位置的偏转概率；
根据反射的超声声波生成超声图像；
在生成的超声图像中识别活检针；以及
基于活检针的识别和确定的活检针的击发后尖端位置的偏转概率，在超声图像上显示偏转概率指示符，其中偏转概率指示符基于确定的偏转概率指示预测的击发后尖端位置的范围。
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