CN103860202B - 基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，包括两个相对设置的超声探头，定位步骤如下：a)根据受测者的年龄信息预先设定压力阈值；b)将超声探头通过导轨和气囊相连，控制气泵给气囊充气，利用气囊缓慢推动超声探头机构沿导轨运动；c)通过压力传感器实时检测当前压力值，当压力值到达预设压力阈值时，控制气泵停止充气；d)获取两个相对设置的超声探头之间的距离。本发明提供的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，通过使用气泵控制器给气囊充气的方式推动探头机构运动，配合压力传感器对不同年龄的受测者预设不同的压力阈值，从而能够解决超声探头移动的自适应性同时满足定位的准确性。

Description

基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法

技术领域

本发明涉及一种超声探头自动定位方法，尤其涉及一种基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法。

背景技术

目前市场上的超声骨密度仪分为两大类，测前臂胫骨和足根骨。两类骨密度都需要一对超声探头通过相对安装，通过测试超声从发射端探头通过受检测的骨骼到达接收端探头的时间，来计算在骨骼内的超声速度，根据超声在不同密度物体中传播速度不同的特性得到骨骼的平均密度，进而对受测者的骨质水平进行判定。

可以说超声骨密度仪实质上就是测量一段距离内超声通过时间的仪器，根据速度＝距离\时间，可以看出探头间距离的确定对测量的准确性有着非常重要的意义。

目前国际上各类超声骨密度仪在检测时探头定位通常采用三种方式：

1、探头在固定位置，无可动机构。

此方案中，收发用的一对超声探头在仪器机架结构上固定的位置，不可移动。

优点：探头间的距离是固定的值，只受到相关结构件加工、安装时产生的累计误差，在控制加工精度的情况下，误差范围基本可以忽略，理想情况下使用时仪器测量的准确度会很高。

缺点：实际使用时缺乏适应性，受检测部位无论是手臂还是足跟，其尺寸都是因人而异的。尺寸超过探头设计间距的，在使用时会很难将受测部位放到指定位置，强行挤入很可能造成受测者的不适和仪器探头的损坏。在尺寸低于设计间距时，探头和受测部位之间会有空隙，虽然可以使用耦合剂等辅助材料补救，但在超声路径上必然会有耦合剂、空气等其它介质混入，而在空气中超声波传播速度差异很大，对实际测得的超声通过时间和换算出的超声平均速度精度影响很大。

2、采用可动机构，使用电机驱动探头前进或后退固定距离。

此方案中，探头固定在可动机构上，等待时探头处于机构左右最大位置，检测时通过软件控制，在电机驱动沿导轨前进一段距离，通过限位开关控制运动停止，这时认为探头和受测部位已经紧密接触，仪器开始进行测试。测试后探头和可动机构再沿导轨退回原位置。

优点：使用可动机构可以减少被检测人将受测部位放入和拿出过程中的不适感，并减少了探头损坏的可能性。

缺点：实际使用时为了保证检测的准确性，探头到达检测位置时的相对距离是固定的，所以仍然有方案1的中的问题。受测部位尺寸大于设计距离，探头在机构推动下已与受测部位接触后由于还没到达指定位置，电机会继续工作推动机构前进。这种机械式的推进会造成受测者的不适，同样非常容易造成探头组件的损坏。即使能够手动停止机构强行测量，由于距离和设计不同，得到的结果也是错误的。当受测部位尺寸小于设计距离时，同样会因为存在空隙而无法得到准确的结果。

3、采用手动推进探头前进后退，到达合适位置时对距离进行读数，再进行测量。

在此方案中，探头前进后推通过操作者手动推进，再确认探头和受测部位紧密接触后，通过对探头移动距离进行读数，作为测试参数输入计算机，再进行检测。

优点：此方案由于直接由人操作，可以保证探头和受测部位的接触是紧密的且受力是合适的。通过读取探头移动距离的参数，软件可以计算出探头之间的实际距离，并用于测量，理论上可以实现准确的测量。

缺点：必须有专人进行操作，比如受过培训的医生或护士，这无疑大大影响了设备的使用速度。如今逐渐普及的体检系统通常是无人值守或是只有一两个操作人员要同时使用多台仪器测试多位测试者，需要使用专人操作的仪器显然是不合适的。同时理论上的准确测量，依赖于操作者每次操作的准确性，即使是采用标准尺寸的模块进行多次检测，也会由于操作者在推动探头前进距离不同造成不同的距离读数，影响检测结果。

由上可见，现有方案一、二的缺点，主要是为了保证测量中距离参数定位准确度，使用了固定的测量距离，无法适应实际检测中多变的情况。方案三采用人工操作，适应性好，但是对于探头与受测部位的接触情况是基于操作者的主观判断，反而影响了准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，能够解决超声探头移动的自适应性同时满足定位的准确性；在保证受测者舒适度的情况下，提供精确的距离参数保证骨密度测量的准确性。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，包括两个相对设置的超声探头，其中，包括如下步骤：a)根据受测者的年龄信息预先设定压力阈值；b)将超声探头通过导轨和气囊相连，控制气泵给气囊充气，利用气囊缓慢推动超声探头机构沿导轨运动；c)通过压力传感器实时检测当前压力值，当压力值到达预设压力阈值时，控制气泵停止充气；d)获取两个相对设置的超声探头之间的距离。

上述的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，其中，所述受测者的年龄信息通过手动输入，或者通过网络自动从病历管理系统获取。

上述的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，其中，所述压力阈值和受测者年龄成正比，所述压力阈值的范围为40Kpa-70Kpa。

上述的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，其中，所述两个相对设置的超声探头之间的距离通过位移传感器或者激光测距仪测量获得。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，通过使用气泵控制器给气囊充气的方式推动探头机构运动，配合压力传感器对不同年龄的受测者预设不同的压力阈值，保证探头和受测部位紧密接触且始终施加合适的压力，从而能够解决超声探头移动的自适应性同时满足定位的准确性；在保证受测者舒适度的情况下，能够使骨密度超声探头自动进行移动定位，并能提供精确的距离参数保证骨密度测量的准确性。

附图说明

图1为本发明基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位流程示意图；

图2为本发明基于气囊推动和气压检测的信号控制交互示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位流程示意图；图2为本发明基于气囊推动和气压检测的信号控制交互示意图。

请参见图1和图2，本发明提供的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法包括两个相对设置的超声探头，其中，包括如下步骤：

步骤S1：根据受测者的年龄信息预先设定压力阈值；所述受测者的年龄信息通过手动输入，或者通过网络自动从病历管理系统获取；所述压力阈值和受测者年龄成正比，所述压力阈值的范围优选为40Kpa70Kpa。

步骤S2：将超声探头通过导轨和气囊相连，控制气泵给气囊充气，利用气囊缓慢推动超声探头机构沿导轨运动；

步骤S3：通过压力传感器实时检测当前压力值，当压力值到达预设压力阈值时，控制气泵停止充气；

步骤S4：获取两个相对设置的超声探头之间的距离；所述两个相对设置的超声探头之间的距离通过位移传感器或者激光测距仪测量获得。

为了实现探头运动机构的自动往复运动，能采用的机械驱动机构主要是凸轮或齿轮传动，而这两者都不能实现无级调节的自由运动。对于探头到位情况无法通过压力感知，只能通过机构能否前进到固定位置的传感器判断。这也是现有的技术方案中可动机构都采用左右对称并且运动固定距离的原因。而手动推动探头的方法，由于操作者只能通过主观判断受测者受到的压力情况，必然产生误差，而且必须人工开始和停止，操作效率很低，无法实现自动化检测。

本方明提供的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位，通过气囊气压的测量使骨密度仪的超声探头能够在与检测者的受测部位保持适当压力的接触后立即停止，并能根据受测者的年龄等实际情况调节停止的气囊压力限制值，保证了受测者的舒适性和安全性。由于采用气压值判定，两个超声探头在运动机构上前进的距离不是固定值也不需要完全一致，最大程度的保证了设备的适应性，减少了使用中损坏探头的可能性。此外，由于探头可以准确的与受测部位接触，不会因检测者受测部位尺寸不同造成空隙，配合使用位移测距得到的距离参数，可以使骨密度仪测量更加准确。最后，本方明的整个过程通过计算机系统和数字控制电路的配合，如图2所示，全自动的完成，保证了测试准确度的同时提高了检测效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，包括两个相对设置的超声探头，其特征在于，包括如下步骤：

a)根据受测者的年龄信息预先设定压力阈值；

b)将超声探头放置在导轨上且连接于气囊，控制气泵给气囊充气，利用气囊缓慢推动超声探头机构沿导轨运动；

c)通过压力传感器实时检测当前压力值，当压力值到达预设压力阈值时，控制气泵停止充气；

d)获取两个相对设置的超声探头之间的距离。

2.如权利要求1所述的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，其特征在于，所述受测者的年龄信息通过手动输入，或者通过网络自动从病历管理系统获取。

3.如权利要求1所述的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，其特征在于，所述压力阈值和受测者年龄成正比，所述压力阈值的范围为40Kpa-70Kpa。

4.如权利要求1所述的基于气囊推动和气压检测的超声探头自动定位方法，其特征在于，所述两个相对设置的超声探头之间的距离通过位移传感器或者激光测距仪测量获得。