CN101966088A - 基于柔性相控超声阵列的口腔综合检测方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于柔性相控超声阵列的口腔综合检测方法与装置，装置构成为：显示模块、相控阵超声发射模块与相控阵超声接收模块分别与控制模块相连；相控阵超声发射模块与接收模块还与柔性相控阵超声换能器阵列连接。所述方法通过柔性相控阵超声换能器阵列在脸部口腔周围的皮肤外朝牙齿或其它口腔软组织各个方向进行超声扫描进行检测；在检测牙齿时，通过相控阵聚焦超声向检测点发射设定频率超声波，检测其反射波的波幅以及反射波中是否存在缺陷波；在检测口腔软组织时，则通过相控阵聚焦超声向检测点发射不同频率超声波，并在其另一端检测其透射波在不同频率下的衰减，得出宽带超声衰减参数，从而快速得出口腔软组织的健康状况。

Description

基于柔性相控超声阵列的口腔综合检测方法与装置

技术领域

本发明属于超声口腔检测的技术领域，具体涉及基于柔性相控超声阵列的口腔综合检测方法与装置。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，人们对口腔健康的重视程度也越来越高，因此进行口腔的检测和健康程度评价显得非常必要。作为口腔健康评价的关键在于检测是否有龋齿、蛀牙，牙龈是否有发炎、肿大、增生、萎缩以及是否有口腔溃疡等症状。

作为龋齿、蛀牙的检测方法，医生肉眼观察和使用X射线进行评价已经成为主流。然而，肉眼观察法的精度不高，也不能给出精确的数据以评价受检者牙质的状况。对于经验不足的牙医，不利于发现初期和牙齿内部的牙质异常。而利用X射线照相测定牙质的矿物密度和蛀洞情况虽然具有较高的精度，但由于该方法使用放射线，对人体有害，并且仪器体积较大，使用不方便。而对于口腔软组织的病变，虽然大多容易察觉，但对于无痛性口腔溃疡往往容易疏忽，并且传统检测也不能给出受检软组织与正常软组织差异程度的量化结果用来衡量口腔软组织的病变程度。因此，传统的口腔检测方法仍然具有一定的局限性。值得一提的是，对口腔作一次全面综合的检查，利用传统方法，往往需要耗费大量的时间和检查费用，且检查结果单一，不能同时对口腔其它部位，例如牙龈、舌头、口唇等进行扫描，以发现这些部位的异常情况并给出具体数据，以此对口腔健康程度进行综合评价。

基于超声波的检测技术因其费用低廉、无电离辐射、检测速度快、操作简单等优点而迅速发展，为人体无损无创伤检测带来了新的契机。目前，将超声波应用于口腔健康的发明专利有口腔或牙齿的超声波清洁器，而利用超声波的传播特性对口腔进行检测的装置尚无披露。

与此同时，相控阵波束成形技术的逐渐发展和成熟为口腔超声检测提供了更加方便、准确和快捷的方法。根据文献资料，相控阵超声是用若干压电阵元组成阵列换能器，通过控制各通道的发射和接收延迟，实现声束的相控发射与接收。具体地，可以分成相控阵发射和相控阵接收。相控阵发射时，多个换能器阵元按一定形状、尺寸排列，构成的超声阵列换能器分别调整每个阵元的发射信号的波形、幅度和相位延迟，使各阵元发射的超声子波束在空间叠加合成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。相控阵接收时，换能器发射的超声波遇到目标后产生回波信号，其到达各阵元的时间存在差异。按照回波到达各阵元的时间差对各阵元接收信号进行延时补偿，然后相加合成，就能将特定方向回波信号叠加增强，而其它方向的回波信号减弱甚至抵消。同时，通过各阵元的相位、幅度控制以及声束形成等方法，形成聚焦、变孔径、变迹等多种相控效果。

在进行人体无损检测时，相控阵超声技术使超声检测更加方便快捷，在不移动或少移动超声探头的情况下，通过相位控制，便能实现对人体不同检测部位发射超声波。同时由于相控阵超声的声束聚焦性，使发射的超声波具有更好的穿透检测能力。将相控阵用于口腔检测时，通过声束的聚焦与偏转，便能在探头位置固定时，对口腔大面积进行扫描，实现多个不同牙齿和不同部位软组织的检测，当发现检测结果异常时则记录下当前相控阵发射角度和聚焦位置以此可以实现口腔异常部位的定位。

然而，目前一般的阵列探头都是刚性阵列探头，即阵元之间是相对固定的，其优点是便于制作和定位。在使用刚性探头进行人体部位如口腔外部这种不规则曲面检测时，难以实现完全的接触性检测，因为对于表面不规则的受检物，刚性阵列探头只能通过声楔块来匹配，对于人脸部这种复杂的形状，采用刚性阵列探头检测不方便而且将大大影响检测精度。为了提高相控阵超声口腔检测的精度和便捷性，采用一种能够根据受检物具体形状和轮廓进行自适应的探头是必要的。而柔性相控阵超声探头具有明显的优势，由于柔性相控阵超声探头的阵元之间不相对固定，它能根据受检物的形状滑动或转动阵元，使探头与受检物之间能够紧密接触，将大大提高不规则受检物的检测精度。在进行超声口腔检测时，由于不同人之间口腔外部脸型轮廓不一，采用柔性相控阵阵列探头，只需添加少量耦合剂，即可实现不同脸部曲面的接触式检测并具有与传统刚性探头相比更高的检测精度。

发明内容

针对现有方法与技术的不足，本发明的目的在于提出基于柔性相控超声阵列的口腔综合检测方法与装置。本发明通过如下技术方案实现：

基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，包括柔性相控阵超声换能器阵列、相控阵超声发射模块、相控阵超声接收模块、控制模块、显示模块；相控阵超声发射模块与相控阵超声接收模块分别与控制模块相连；显示模块与控制模块相连；相控阵超声发射模块与相控阵超声接收模块还与柔性相控阵超声换能器阵列连接。

上述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，所述柔性相控阵超声换能器阵列由两个柔性面状相控阵超声阵列探头组成。

上述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，所述两个面状柔性阵列相控阵超声探头紧贴不同脸部和口腔外部曲面进行检测，检测反射波与透射波，并实现相位控制的超声动态聚焦；所述控制模块负责发出命令控制超声的发射与接收、柔性相控阵超声换能器阵列的启用与停用、超声波发射与接收的切换以及显示模块显示波形及检测结果。

上述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，所述相控阵超声发射模块由顺次连接的DSP单元、发射控制单元、数字波形存储单元、D/A转换器、高频功率驱动单元组成，负责发射超声波；所述相控阵超声接收模块由顺次连接的信号程控放大单元、滤波网络、A/D转换器、数字滤波单元、采样控制与存储单元组成，负责超声波的接收与缓存。

上述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，所述显示模块依据控制模块的命令，显示接收到的反射波或是透射波，同时显示出当前相控阵超声探头发射超声波的角度。

上述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，所述柔性相控阵超声换能器阵列由两个面状柔性阵列相控阵超声探头组成，且阵元之间不相对固定，能匹配不同的脸型曲面。

上述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，所述两个柔性面状相控阵超声阵列探头都具有超声波发射与接收的功能，通过超声波发射与接收通道的切换来进行选择，并具有以探头中心垂线为轴的120度即左右对称各60度的扫描范围。

所述显示模块依据控制模块的命令，显示接收到的反射波或是透射波，同时显示出当前相控阵超声探头发射超声波的角度。装置使用者通过当前记录的发射角度判断受检部位。在检测结束之后，显示模块同时显示出该受检部位在数据库中的正常波形与当前接收到的波形，通过这两个波形的比较判断受检者受检部位是否正常。

本发明还提供基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测方法，通过柔性相控阵超声换能器阵列在脸部口腔周围的皮肤外朝牙齿或其它口腔软组织各个方向进行超声扫描进行检测；在检测牙齿时，通过相控阵聚焦超声向检测点发射设定频率超声波，检测其反射波的波幅以及反射波中是否存在缺陷波；在检测口腔软组织时，则通过相控阵聚焦超声向检测点发射不同频率超声波，并在其另一端检测其透射波在不同频率下的衰减，得出宽带超声衰减参数，得出口腔软组织的健康状况。当检测出异常时，则记录下当前相控阵超声发射角度和聚焦位置，表明该位置存在异常，通过分析记录的发射角度判断出在口腔检测中出现异常的部位。

上述基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测方法，具体包括以下步骤：

步骤1、选取若干口腔健康受检者，通过超声扫描并记录数据，生成反映牙质健康的反射波形参数数据库1和反映口腔各典型部位软组织健康的宽带衰减参数数据库2，这两个数据库均存于控制模块中，它们分别用于今后测量牙齿和软组织时的比对。

步骤2、正式进行测量时，在柔性相控阵超声探头与脸部接触皮肤之间涂上具有一定声阻抗的耦合剂，并让受检者口腔中含有适量具有与口腔软组织声阻抗相匹配且对人体无毒无害的液体，例如水或其它匹配性更佳的耦合液，以便声阻抗的契合。柔性探头与受检曲面耦合良好后，控制模块采用WDA(acronym of Wavelet Detail and Approximate)-相关法来测试阵元标定探头各阵元位置，并根据需要检测区域，判定有效阵元。

步骤3、在相控阵超声探头与受检者就位之后，由控制模块选择需要检测牙齿或是口腔软组织。若选择牙齿，则继续选择全面检测模式或是特殊检测模式，之后跳转至步骤4继续执行；若选择口腔软组织，则跳转至步骤7继续执行。

步骤4、启用相控阵超声阵列探头A，并切换探头A为发射状态并根据检测需要与模式发射超声波。若选择特殊检测模式，则手动根据需要检测牙齿的具体位置确定相控阵超声阵列探头A的聚焦位置和发射角度，通过相控阵超声聚焦向受检部位发射特定频率超声波；若选择全面检测模式，则按照控制模块预设的检测顺序，在以探头中心垂线为轴的120度扫描范围内不断改变探头A的发射角度向受检牙齿发射特定频率超声波。此后，立即切换探头A为接收状态，接收相控阵的聚焦位置和接收角度和发射时一致。

步骤5、相控阵超声阵列探头A接收到反射波，将其波形与反射波幅数据存入控制模块，并将波形数据传送给显示模块进行显示。与控制模块中数据库1的数据进行比对并分析出该牙齿的牙质结果。若该牙质结果异常，则记录下当前相控阵超声阵列所聚焦的发射角度，判断该异常牙齿的位置。

步骤6、若选择全面检测模式，则按照控制模块预设的检测顺序改变相控阵发射角度后重复步骤4、5直至M次(M为控制模块预设需要改变发射角度的次数)，此后选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束；若选择特殊检测模式，则选择是否继续检测牙齿其它部位，是则手动确定需要检测的牙齿位置并重复步骤4、5，否则继续选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束。

步骤7、同时启用相控阵超声阵列探头A、B；并切换探头A为发射状态，探头B为接收状态，并根据需要检测的口腔软组织的具体位置确定探头A的聚焦位置和发射角度，同时B探头也对应调整好接收相控阵的聚焦位置和接收角度，使探头A发出的超声波经过被检的具体口腔软组织后再透射，探头B能接收到透射波。接收到的透射波波形与衰减后的波幅存入控制模块，并记录相应发射频率。

步骤8、在一定带宽的范围内，改变发射频率N次(N为预设值)，重复步骤7。最后得出N组相应频率与透射衰减后的波形幅值，将其拟合为反映超声在软组织的衰减与频率关系的宽带超声衰减曲线。与控制模块中数据库2的相应数据进行比对并分析出受检口腔软组织的异常情况。

步骤9、选择是否继续检测口腔软组织其它部位，是则重复步骤7、8；否则继续选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束。

本发明通过相控阵换能器阵列在脸部口腔周围的皮肤外朝牙齿或其它口腔软组织各个方向进行超声扫描进行检测。在检测牙齿时，通过相控阵聚焦超声向检测点发射特定频率超声波，检测其反射波的波幅以及反射波中是否存在缺陷波。在检测口腔软组织时，则通过相控阵聚焦超声向检测点发射不同频率超声波，并在其另一端检测其透射波在不同频率下的衰减，得出宽带超声衰减参数，得出口腔软组织的健康状况。

本发明专利将超声波的传播特性应用于口腔健康的检测中，既能克服传统的口腔综合检测过于耗时且费用高昂的缺点，又能给出精度较高且较为全面的口腔检测结果，并将其反射波和透射波以波形的形式直观显示。其具体优点及有益效果在于：

1.检测探头无需伸入口腔即能对口腔包括牙齿和其它软组织进行较高精度的检测，方便卫生，对人体无损无创伤。与传统口腔检查相比，成本更加低廉，耗时更少，方便快捷，故而在牙质检测中具有很大的实用性。

2.采用相控阵阵列超声探头，能够根据需要在不移动或少移动探头的情况下实现大面积的检测，通过相控阵阵列改变声束聚焦和偏转的位置就能实现对不同口腔部位的检测和扫描，同时根据相控阵阵列超声探头的发射角度定位出口腔异常部位。

3.采用柔性探头，柔性探头相较刚性探头可以改变形状，能够适应不同受检者检测部位的形状差别，对于不同受检者不同的口腔外部脸型，具有更好的楔合度和检测精度。

4.该装置不仅能实现对龋齿、蛀牙的早期发现，并同时能对其它口腔软组织如牙龈、口唇内侧等部位进行检测，及早发现牙龈是否有发炎、肿大、增生、萎缩或并定位其它口腔溃疡部位等。

5.通过反射波的波幅及缺陷波的测定，能较精确检测牙质脱矿程度以及蛀洞的大小；而通过透射波的宽带衰减曲线的斜率亦能较精确检测口腔溃疡的程度。无论是牙质检测还是口腔软组织检测，对异常度都能通过结果波形与数据库中的波形比对得出差异，使检测结果更加直观。

6.在检测牙齿时，提供了全面检测模式和特殊检测模式两种模式，全面检测模式无需手动聚焦定位，就能对牙齿大面积扫描，实现牙质总体健康检测；而特殊检测模式通过手动定位对特定牙齿部位进行检测，实现个别牙齿牙质状况的检测。两种模式的提供有利于受检者根据需要进行检测，优化了装置的使用，使得在使用该装置进行牙齿检测时更具灵活性和可操作性。

附图说明

图1是本发明实现柔性阵列相控阵超声口腔检测装置的电原理结构框图；

图2a是本发明中实现口腔牙质检测所接收到的正常牙齿反射波形图例；

图2b是本发明中实现口腔牙质检测所接收到的异常牙齿反射波形图例；

图3是本发明中实现口腔软组织检测所拟合的宽带超声衰减曲线图例；

图4是本发明实现柔性阵列相控阵超声口腔检测方法的流程图；

图5是本发明实现相控阵超声牙质检测的流程图；

图6是本发明实现相控阵超声口腔软组织检测的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置包括柔性相控阵超声换能器阵列、相控阵超声发射模块、相控阵超声接收模块、控制模块、显示模块。相控阵超声发射模块与接收模块通过PCI总线分别与控制模块相连；显示模块通过线缆与控制模块相连；而相控阵超声发射模块与接收模块又通过线缆与柔性相控阵超声换能器阵列连接。其中控制模块负责发出命令控制超声的发射与接收、柔性相控阵超声换能器阵列的启用与停用、超声波发射与接收通道的切换以及显示模块显示波形。而相控阵超声发射模块由DSP单元、发射控制单元、数字波形存储单元、D/A转换器、高频功率驱动单元组成并且它们通过线缆顺序相连，负责发射超声波。相控阵超声接收模块由信号程控放大单元、滤波网络、A/D转换器、数字滤波单元、采样控制与存储单元组成并且它们通过线缆顺序相连，负责超声波的接收与缓存。显示模块依据控制模块的命令，显示接收到的反射波或是透射波。柔性相控阵超声换能器阵列由两个柔性面状相控阵超声阵列探头A、B组成，由于其阵元之间不是相对固定，因此检测时可以匹配不同的脸型曲面。探头A、B都具有超声波发射与接收的功能，通过超声波发射与接收通道的切换来进行选择。采用了两个面状柔性阵列相控阵超声探头，能够紧贴不同脸部和口腔外部曲面进行检测，同时方便检测反射波与透射波，并且能够实现相位控制的超声动态聚焦。当检测牙质时，开启探头A发射状态，并向聚焦点发射超声波，此后立即切换探头A为超声接收状态接收它的反射波。当检测口腔软组织时，同时开启探头A发射状态和探头B接收状态，向受检软组织部位发射超声波，探头B接收它的透射波。

如图2所示，为本发明中实现口腔牙质检测所接收到的反射波形图例，但实际检测中所接收到的反射波形不限于此，该图用于定性说明牙质检测如何实现。图2a及图2b所描述的反射波形去除了发射脉冲与牙齿底面回波信号，只包括了沿超声发射方向第一个牙齿表面声学界面的反射回波以及其它异常信号。图2-a中波形只包括了第一个牙齿表面声学界面的反射回波，并具有较高的幅值。这是由于入射波介质声阻抗与透射波介质声阻抗相差较大时，根据声压反射率公式：

$r=\frac{Z_2\cos \mathrm{\α}-Z_1\cos \mathrm{\β}}{Z_2\cos \mathrm{\α}+Z_1\cos \mathrm{\β}}$ (公式1)

式中：α-声束入射角；β-声束反射角；Z₁-第一介质声阻抗；Z₂-第二介质声阻抗

即第一介质声阻抗Z₁与第二介质声阻抗Z₂相差较大时，声压反射率r较大，故超声波在声学界面将出现一个强反射，而这里超声波由软组织或口中耦合液入射至牙齿时，根据文献，它们的声阻抗相差约5倍，故而反射波具有较高的幅值。图2-b中波形包括了第一个牙齿表面声学界面的反射回波和牙齿中的一个缺陷波。显然，牙齿表面声学界面的反射回波的幅值比图2-a中的反射回波的幅值更小。可知，在此界面的反射率变小了，即口中耦合液与牙齿的声阻抗差值变小，即可推知，在口中耦合液声阻抗不变的情况下，牙齿的声阻抗变小了。根据牙齿声阻抗的变化来估算牙齿的异常情况。而图2-b中的第一个反射回波说明受检牙齿存在牙质脱矿或牙质疏松等异常；该图中还存在一个缺陷波，说明在牙齿之中仍然出现了一次强反射，可推知，该受检牙齿内部可能存在蛀洞。

如图3所示，为本发明中实现口腔软组织检测所拟合的宽带超声衰减曲线图例，但实际检测中所接收到的透射波衰减联合频率所拟合的宽带超声衰减曲线不限于此，该图用于定性说明通过扫频并拟合宽带超声衰减曲线以实现口腔软组织检测如何实现。使用该装置检测软组织时，通过相控阵聚焦向受检部位发射多种频率超声波，并检测不同频率下透射波的衰减，最后拟合成如图3的宽带超声衰减曲线。其中横坐标为发射超声波的频率(MHz)，纵坐标为接收到透射波的衰减量(dB)，宽带超声衰减(BUA)即为斜率，即

$A\left(f\right)=20\ln \left|\frac{V_S\left(f\right)}{V_r\left(f\right)}\right|=C+\mathrm{BUA}\×f$ (公式2)

其中，V_s(f)是超声穿过软组织后接收到的信号，V_r(f)是超声穿过空气或水后接收到的信号，C是常数。根据斜率的不同，可测出不同软组织的异常受损差异。如图所示，健康的软组织与溃疡软组织的宽带超声衰减曲线有明显的不同。通过受检软组织宽带超声衰减曲线与数据库中健康软组织的宽带超声衰减曲线的差异，即可评判受检软组织的异常状况。

如图4、5、6所示，本发明实现口腔综合检测功能的系统流程包括以下步骤：

步骤1、选取若干牙质健康受检者，通过相控阵聚焦对不同位置的牙齿扫描，将他们的反射波形与超声波在牙齿表面声学界面反射的波幅存入控制模块的数据库1，另外选取若干口腔软组织健康的受检者，通过相控阵聚焦对几个典型位置，诸如牙龈、舌头、口唇内侧等位置分别进行超声波宽带扫频，将他们在不同频率下的衰减与相应频率存入控制模块的数据库2，并生成不同典型位置的宽带衰减参数曲线，两个数据库分别用于今后测量牙齿和软组织时的比对。

步骤2、正式进行测量时，在柔性相控阵超声探头与脸部接触皮肤之间涂上具有一定声阻抗的耦合剂，以便探头与脸部更好地楔合。由于人脸曲面各不相同，故在柔性探头与受检曲面耦合良好后，通过控制中心采用WDA(acronym of Wavelet Detail and Approximate)-相关法通过测试阵元标定探头各阵元位置，并根据需要检测区域，判定有效阵元。之后让受检者口腔中含有适量具有与口腔软组织声阻抗相匹配且对人体无毒无害的液体，例如水或其它匹配性更佳的耦合液。

步骤3、在相控阵超声探头与受检者就位之后，由控制模块选择需要检测牙齿或是口腔软组织。若选择牙齿，则继续选择全面检测模式或是特殊检测模式，之后跳转至步骤4继续执行；若选择口腔软组织，则跳转至步骤7继续执行。

步骤4、启用相控阵超声阵列探头A，并切换探头A为发射状态并根据检测需要与模式发射超声波。若选择特殊检测模式，则手动根据需要检测牙齿的具体位置确定相控阵超声阵列探头A的聚焦位置和发射角度，通过相控阵超声聚焦向受检部位发射特定频率超声波；若选择全面检测模式，则按照控制模块预设的检测顺序，在以探头中心垂线为轴的120度扫描范围内不断改变探头A的发射角度向受检牙齿发射特定频率超声波。此后，立即切换探头A为接收状态，接收相控阵的聚焦位置和接收角度和发射时一致。

步骤5、相控阵超声阵列探头A接收到反射波，将其波形与反射波幅数据存入控制模块，并将波形数据传送给显示模块进行显示。与控制模块中数据库1的数据进行比对并分析出该牙齿的牙质结果。若该牙质结果异常，则记录下当前相控阵超声阵列所聚焦的发射角度，判断该异常牙齿的位置。

步骤6、若选择全面检测模式，则按照控制模块预设的检测顺序改变相控阵发射角度后重复步骤4、5直至M次(M为控制模块预设需要改变发射角度的次数)，此后选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束；若选择特殊检测模式，则选择是否继续检测牙齿其它部位，是则手动确定需要检测的牙齿位置并重复步骤4、5，否则继续选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束。

步骤7、同时启用柔性面状相控阵超声阵列探头A、B；并切换探头A为发射状态，探头B为接收状态，并根据需要检测的口腔软组织的具体位置确定探头A的聚焦位置和发射角度。此后，探头A通过相控阵超声聚焦向受检部位发射超声波，探头B接收到相应的透射波。将接收到的透射波波形与衰减后的波幅数据存入控制模块，并记录相应发射频率。

步骤8、在一定带宽的范围内，改变发射频率N次(N为预设值)，重复步骤7。最后得出N组相应频率与透射衰减后的波幅，将其拟合为反映超声在软组织的衰减与频率关系的宽带超声衰减曲线。与数据库2中的相应数据进行比对并分析出受检口腔软组织的异常情况。

步骤9、选择是否继续检测口腔软组织其它部位，是则重复步骤7、8；否则继续选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束。

本发明利用柔性阵列相控阵超声进行口腔综合检测，能够进行口腔牙齿和口腔软组织的检测。如果想提高该装置口腔检测的精度和多元性，可在准备阶段训练样本生成数据库时，增加一些典型异常牙质的反射波形和数据以及口腔软组织典型异常的宽带超声衰减曲线，因此，在以后的检测中，能够更精确地分析各种口腔异常状况并区分各种异常状况的差异，最大程度地降低症状的误诊率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于包括柔性相控阵超声换能器阵列、相控阵超声发射模块、相控阵超声接收模块、控制模块、显示模块；相控阵超声发射模块与相控阵超声接收模块分别与控制模块相连；显示模块与控制模块相连；相控阵超声发射模块与相控阵超声接收模块还与柔性相控阵超声换能器阵列连接。

2.根据权利要求1所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于所述柔性相控阵超声换能器阵列由两个柔性面状相控阵超声阵列探头组成。

3.根据权利要求2所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于所述两个面状柔性阵列相控阵超声探头紧贴不同脸部和口腔外部曲面进行检测，检测反射波与透射波，并实现相位控制的超声动态聚焦；所述控制模块负责发出命令控制超声的发射与接收、柔性相控阵超声换能器阵列的启用与停用、超声波发射与接收的切换以及显示模块显示波形及检测结果。

4.根据权利要求1所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于所述相控阵超声发射模块由顺次连接的DSP单元、发射控制单元、数字波形存储单元、D/A转换器、高频功率驱动单元组成，负责发射超声波；所述相控阵超声接收模块由顺次连接的信号程控放大单元、滤波网络、A/D转换器、数字滤波单元、采样控制与存储单元组成，负责超声波的接收与缓存。

5.根据权利要求1所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于所述显示模块依据控制模块的命令，显示接收到的反射波或是透射波，同时显示出当前相控阵超声探头发射超声波的角度。

6.根据权利要求1所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于所述柔性相控阵超声换能器阵列由两个面状柔性阵列相控阵超声探头组成，且阵元之间不相对固定，能匹配不同的脸型曲面。

7.根据权利要求6所述的基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测装置，其特征在于所述两个柔性面状相控阵超声阵列探头都具有超声波发射与接收的功能，通过超声波发射与接收通道的切换来进行选择，并具有以探头中心垂线为轴的120度即左右对称各60度的扫描范围。

8.基于柔性阵列相控阵超声的口腔综合检测方法，其特征在于通过柔性相控阵超声换能器阵列在脸部口腔周围的皮肤外朝牙齿或其它口腔软组织各个方向进行超声扫描进行检测；在检测牙齿时，通过相控阵聚焦超声向检测点发射设定频率超声波，检测其反射波的波幅以及反射波中是否存在缺陷波；在检测口腔软组织时，则通过相控阵聚焦超声向检测点发射不同频率超声波，并在其另一端检测其透射波在不同频率下的衰减，得出宽带超声衰减参数，得出口腔软组织的健康状况。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于当检测出异常时，则记录下当前相控阵超声发射角度和聚焦位置，表明该位置存在异常，通过分析记录的发射角度判断出在口腔检测中出现异常的部位。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、选取若干口腔健康受检者，通过超声扫描并记录数据，生成反映牙质健康的反射波形参数数据库和反映口腔各典型部位软组织健康的宽带衰减参数数据库，这两个数据库均存于控制模块中，它们分别用于今后测量牙齿和软组织时的比对；

步骤2、进行测量时，在柔性相控阵超声探头与脸部接触皮肤之间涂上具有一定声阻抗的耦合剂，并让受检者口腔中含有适量具有与口腔软组织声阻抗相匹配且对人体无毒无害的液体；柔性探头与受检曲面耦合良好后，控制模块测试阵元标定探头各阵元位置，并根据需要检测区域，判定有效阵元；

步骤3、在相控阵超声探头与受检者就位之后，由控制模块选择需要检测牙齿或是口腔软组织；若选择牙齿，则继续选择全面检测模式或是特殊检测模式，之后跳转至步骤4继续执行；若选择口腔软组织，则跳转至步骤7继续执行。

步骤4、启用两个面状柔性阵列相控阵超声探头中的一个，作为第一探头，该探头切换该探头为发射状态并根据检测需要与模式发射超声波；若选择特殊检测模式，则手动根据需要检测牙齿的具体位置确定第一探头的聚焦位置和发射角度，通过相控阵超声聚焦向受检部位发射设定频率超声波；若选择全面检测模式，则按照控制模块预设的检测顺序，在以探头中心垂线为轴的120度扫描范围内不断改变第一探头的发射角度向受检牙齿发射设定频率超声波；此后，立即切换探头A为接收状态，接收相控阵的聚焦位置和接收角度和发射时一致；

步骤5、第一探头接收到反射波，将其波形与反射波幅数据存入控制模块，并将波形数据传送给显示模块进行显示；与控制模块中所述反射波形参数数据库的数据进行比对并分析出该牙齿的牙质结果，若该牙质结果异常，则记录下当前相控阵超声阵列所聚焦的发射角度，判断该异常牙齿的位置；

步骤6、若选择全面检测模式，则按照控制模块预设的检测顺序改变相控阵发射角度后重复步骤4、步骤5直至M次，M为控制模块预设需要改变发射角度的次数，此后选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束；若选择特殊检测模式，则选择是否继续检测牙齿其它部位，是则手动确定需要检测的牙齿位置并重复步骤4、5，否则继续选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束；

步骤7、同时启用两个面状柔性阵列相控阵超声探头；两个面状柔性阵列相控阵超声探头分别命名为第一探头和第二探头，切第一探头为发射状态，第二探头为接收状态，并根据需要检测的口腔软组织的具体位置确定第一探头的聚焦位置和发射角度，同时第二探头也对应调整好接收相控阵的聚焦位置和接收角度，使第一探头发出的超声波经过被检的具体口腔软组织后再透射，第二探头能接收到透射波，接收到的透射波波形与衰减后的波幅存入控制模块，并记录相应发射频率；

步骤8、在设定带宽的范围内，改变发射频率N次，N为预设值，重复步骤7；最后得出N组相应频率与透射衰减后的波形幅值，将其拟合为反映超声在软组织的衰减与频率关系的宽带超声衰减曲线；与控制模块中宽带衰减参数数据库的相应数据进行比对并分析出受检口腔软组织的异常情况；

步骤9、选择是否继续检测口腔软组织其它部位，是则重复步骤7、8；否则继续选择是否结束口腔检测，否则跳转至步骤3，是则结束。

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