CN111419286A - 一种超声成像导管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超声成像导管，其包括导管接头、保护鞘和导管内核，所述导管接头与导管内核的一端连接，所述保护鞘位于导管内核的外侧；所述导管内核的另一端设有成像组件，所述成像组件包括超声换能器和成像扫描机构，所述导管接头包括超声信号接口及机械运动连接接口；所述成像扫描机构包括支撑构件和可转动构件，所述可转动构件相对的两侧分别通过连接构件与机械运动连接接口连接；所述可转动构件与支撑构件转动连接，所述超声换能器与可转动构件连接，所述支撑构件与导管内核连接。采用本发明的技术方案，通过组合驱动连接构件，实现在导管行进方向获取两个方向的二维扫描和空间的三维扫描；使得采集的影像信息更加全面。

Description

一种超声成像导管
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种超声成像导管。
背景技术
目前，内窥成像技术被广泛应用于心脑血管系、消化道、泌尿系统以及呼吸道等多个领域的影像诊断和图像引导治疗，现有内窥成像扫描机构多采用机械旋转扫描方式，获取的是导管行进方向横截面图像。然而在一些特殊应用中，如心腔内超声需要获取的是导管行进方向上的影像信息，现有机械旋转扫描机构很难满足此类临床使用需求。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种超声成像导管，可实现获取导管行进方向的二维或三维的图像，使获得的影像信息更加全面。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种超声成像导管，其包括导管接头、保护鞘和导管内核，所述保护鞘位于导管内核的外侧，所述导管内核的一端有导管接头与连接，所述导管内核的另一端设有成像组件，所述成像组件包括超声换能器和成像扫描机构，所述导管接头包括超声信号接口及机械运动连接接口；
所述成像扫描机构包括支撑构件和可转动构件，所述可转动构件相对的两侧分别通过连接构件与机械运动连接接口连接；所述超声换能器与超声信号接口电连接；所述可转动构件与支撑构件转动连接，所述支撑构件与导管内核连接，所述超声换能器与可转动构件连接。
其中，保护鞘起到保护导管内核的作用，用于隔离导管内核组件与待检组织，起保护作用，可以是刚性的或是柔性的。进一步的，所述保护鞘的外径小于3mm。超声换能器将电信号转换成超声波信号发射，并将接收到的超声波信号转换成电信号。支撑构件用于支撑可转动构件进行多方向往复摆动运动。导线用于换能器与系统间的电信号传输。所述连接构件用于驱动可转动构件进行两个或多个方向的往复摆动运动。
采用此技术方案，机械运动连接接口与驱动装置连接，驱动装置带动连接构件移动，使得可转动构件绕着支撑构件转动，从而实现换能器在外鞘内转动，从而实现不同方向的二维扫描。通过驱动多个连接构件，还可以实现可转动构件可实现绕支撑轴作空间三维往复摆动运动，即实现空间三维扫描。
作为本发明的进一步改进，所述可转动构件设有转动槽，所述支撑构件通过转动槽与可转动构件连接。
作为本发明的进一步改进，所述支撑构件包括支撑轴和支撑架，所述支撑轴与支撑架连接，所述支撑轴通过转动槽与可转动构件连接；所述支撑架与导管内核固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述导管内核包括弹簧管。
作为本发明的进一步改进，所述连接构件为至少两个，相对的两个连接构件与可转动构件相对的两侧连接。
作为本发明的进一步改进，所述连接构件为钢丝。
作为本发明的进一步改进，所述钢丝为四根，四根钢丝分别与可转动构件的四个侧边连接。
作为本发明的进一步改进，所述可转动构件包括第一摆动机构和第二摆动机构，所述第一摆动机构和第二摆动机构转动连接，所述第二摆动机构与支撑构件转动连接，所述超声换能器与第一摆动机构连接；
所述连接构件包括第一连接构件、第二连接构件、第三连接构件和第四连接构件，所述第一连接构件、第二连接构件分别与第一摆动机构的两侧连接，所述第一摆动机构分别与第二摆动机构的两侧连接。
采用此技术方案，通过驱动第一连接构件、第二连接构件、第三连接构件和第四连接构件，可以使得第一摆动机构或第二摆动机构转动。通过驱动任一摆动机构做往复摆动，同时触发超声换能器发射和接收超声波，可实现行进方向的二维扫描。通过组合驱动第一摆动机构和第二摆动机构，同时触发超声换能器发射和接收超声波，可间接实现超声换能器在导管行进方向作空间三维往复摆动运动，即实现空间的三维扫描，这样成像组件在实现二维或三维扫描时，导管内核无需旋转，不存在电信号的运动传输，有效减小信号衰减及信号干扰。
作为本发明的进一步改进，所述第一摆动机构与第二摆动机构的转动轴线方向垂直。
作为本发明的进一步改进，所述第二摆动机构为球带形，所述第一摆动机构位于第二摆动机构的一侧开口的中部，并与转动轴连接，所述第二摆动机构的开口的两端设有支撑槽，所述转动轴与支撑槽连接。
所述支撑构件包括支撑轴和支撑架，所述第二摆动机构的两侧通过支撑轴与支撑架连接，所述支撑轴的延伸方向与转动轴的延伸方向垂直。
作为本发明的进一步改进，所述超声换能器固定在第一摆动机构的中部。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用发明的技术方案，通过组合驱动连接构件，可以使得可转动构件实现绕支撑构件作两个方向的二维往复摆动运动，即实现在导管行进方向获取两个方向的二维扫描；另外，通过组合驱动连接构件，可转动构件实现绕支撑轴作空间三维往复摆动运动即实现空间三维扫描，导管内核无需旋转，不存在电信号的运动传输，有效减小信号衰减及信号干扰；本发明的技术方案使得采集的影像信息更加全面，给医生提供了更好的信息。
附图说明
图1是本发明的超声成像导管的结构示意图，其中，a）为超声成像导管的立体图，b）为a）中A部分的内部结构图，c）为a）中B部分的内部结构图。
图2是本发明的成像扫描机构的立体结构示意图。
图3是本发明的成像扫描机构的侧面示意图。
图4是本发明的第一摆动机构转动的示意图。
图5是本发明的第一摆动机构转动的另一示意图。
图6是本发明的超声成像导管的二维扫描示意图。
图7是本发明的超声成像导管的三维扫描示意图。
图8是本发明的超声成像导管的另一种三维扫描示意图。
附图标记包括：1-导管接头，2-弹簧管，3-成像组件，4-保护鞘，5-同轴连接器；
10-第一驱动钢丝A接口，11-第二驱动钢丝A接口，12-第一驱动钢丝B接口，13-第二驱动钢丝B接口；
300-第一摆动机构，301-第二摆动机构，302-超声换能器，303-第一支撑架，304-第二支撑架，305-第一驱动钢丝A 连接点，306-第二驱动钢丝A连接点，307-第一驱动钢丝B连接点，308-第二驱动钢丝B连接点，309-支撑槽。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1~图8所示，一种超声成像导管，其包括导管接头1、保护鞘4和导管内核，所述保护鞘4位于导管内核的外侧，所述导管内核包括弹簧管4，所述导管接头1与导管内核的一端连接，所述导管内核的另一端设有成像组件3，所述成像组件3包括超声换能器302和成像扫描机构，所述导管接头1包括超声信号接口及机械运动连接接口；所述成像扫描机构包括支撑构件和可转动构件，所述可转动构件相对的两侧分别通过连接构件与机械运动连接接口连接；所述可转动构件与支撑构件转动连接，所述超声换能器302与可转动构件连接，所述支撑构件与弹簧管4连接。所述超声换能器302通过超声信号传输线缆与导管接头1前端的同轴连接器5相连。通过驱动连接构件的拉伸带动对应可转动构件实现往复摆动运动。进一步的，所述保护鞘4可以是刚性的或是柔性的，所述保护鞘4的外径小于3mm。
如图2~图5所示，所述可转动构件包括第一摆动机构300和第二摆动机构301，所述第一摆动机构300和第二摆动机构301转动连接，所述第二摆动机构301与支撑构件转动连接，所述超声换能器302与第一摆动机构300固定连接；所述连接构件包括第一连接构件、第二连接构件、第三连接构件和第四连接构件，所述第一连接构件、第二连接构件分别与第一摆动机构300的两侧连接，所述第一摆动机构300分别与第二摆动机构301的两侧连接。所述第一摆动机构300与第二摆动机构301的转动轴线方向垂直。所述第一连接构件、第二连接构件、第三连接构件和第四连接构件为钢丝。
具体而言，所述第二摆动机构301为球带形，所述第一摆动机构300位于第二摆动机构301的一侧开口的中部，并与转动轴连接，所述第二摆动机构301的开口的两端设有支撑槽309，所述转动轴与支撑槽309连接；所述支撑构件包括支撑轴和支撑架，所述支撑架包括位于两侧的第一支撑架303和第二支撑架304，所述第二摆动机构301的两侧通过支撑轴分别与第一支撑架303和第二支撑架304连接，所述第一支撑架303和第二支撑架304与弹簧管4连接。所述支撑轴的延伸方向与转动轴的延伸方向垂直。所述第二摆动机构301可绕支撑轴作两个方向往复摆动运动。所述第一摆动机构300相对支撑槽309做两个方向往复摆动运动。
所述机械运动连接接口包括第一驱动钢丝A接口10、第二驱动钢丝A接口11、第一驱动钢丝B接口12和第二驱动钢丝B接口13。所述第一摆动机构的两侧设有第一驱动钢丝A连接点305和第二驱动钢丝A连接点306，所述第二摆动机构的两侧设有第一驱动钢丝B连接点307和第二驱动钢丝B连接点308。所述第一驱动钢丝A接口10与第一驱动钢丝A 连接点305之间、第二驱动钢丝A接口11与第二驱动钢丝A 连接点306之间、第一驱动钢丝B接口12与第一驱动钢丝B连接点307之间、第二驱动钢丝B接口13与第二驱动钢丝B连接点308之间分别通过钢丝连接。
本实施例中，通过驱动任一摆动机构做往复摆动，同时触发超声换能器302发射和接收超声波，可实现行进方向的二维扫描。通过组合驱动第一摆动机构300和第二摆动机构301，同时触发超声换能器302发射和接收超声波，可间接实现超声换能器302在导管行进方向作空间三维往复摆动运动，即实现空间的三维扫描。成像组件3在实现二维或三维扫描时，导管内核无需旋转，不存在电信号的运动传输，有效减小信号衰减及信号干扰。下面对于操作步骤进行具体的说明。
二维扫描：
1）第二摆动机构301保持不动；
2）与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝拉，与第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝伸，第一摆动机构300往与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝方向摆动；
3）与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝伸，第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝拉，第一摆动机构300往第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝方向摆动；
4）重复2）-3）动作，且超声换能器302同步进行超声的发射和接收，即可实现一个方向的扇形二维扫描，如图6所示。
除此之外，还可以按照以下方式实现二维扫描：
1）第一摆动机构300保持不动
2）与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝拉，与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝伸，第二摆动机构301往与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝方向摆动；
3）与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝伸，与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝拉，第二摆动机构301往第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝方向摆动；
4）重复2）-3）动作，且超声换能器302同步进行超声的发射和接收，即可实现一个方向的扇形二维扫描，如图6所示。
以上两种二维扫描方法，通过改变第1）步的第一摆动机构300或第二摆动机构301的初始方位，后续操作不变，可实现对导管行进方向不同角度的二维扫描。改变第一摆动机构300或第二摆动机构301的初始方位只需调整对应驱动钢丝组的初始拉伸状态并保持。
三维扫描：
1）与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝拉，与第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝伸，第一摆动机构300往与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝方向摆动；
2）与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝伸，与第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝拉，第一摆动机构300往与第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝方向摆动；
3）与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝拉，与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝伸，第二摆动机构301往与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝方向摆动；
4）与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝伸，与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝拉，第二摆动机构301往与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝方向摆动；
5）在3）-4）运动的一个周期内，配合1）-2）的多周期往复摆动，且换能器同步进行超声的发射和接收，即可实现一个空间的三维扫描，如图7所示。
除此之外，还可以按照以下方式实现三维扫描：
1）与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝、与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝、与第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝、与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝间隔指定时间依次执行拉动作；
2）与第一驱动钢丝A 连接点305连接的钢丝、与第一驱动钢丝B连接点307连接的钢丝、与第二驱动钢丝A 连接点306连接的钢丝、与第二驱动钢丝B连接点308连接的钢丝拉到指定幅度后立刻切换为伸动作；
3）执行1）-2）操作可实现超声换能器302表面绕导管内核轴向摆动一周；
4）每执行1）-2）操作一次，改变指定拉伸幅度及间隔时间再次重复执行1）-2）；
5）拉伸幅度及间隔时间按正弦波形式赋值；即可实现超声换能器表面以不同摆角绕导管内核轴向圆周摆动，且换能器同步进行超声的发射和接收，即可实现一个空间的三维扫描，如图8所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声成像导管，其特征在于：其包括导管接头、保护鞘和导管内核，所述保护鞘位于导管内核的外侧，所述导管内核的一端有导管接头与连接，所述导管内核的另一端设有成像组件，所述成像组件包括超声换能器和成像扫描机构，所述导管接头包括超声信号接口及机械运动连接接口；
所述成像扫描机构包括支撑构件和可转动构件，所述可转动构件相对的两侧分别通过连接构件与机械运动连接接口连接；所述超声换能器与超声信号接口电连接；所述可转动构件与支撑构件转动连接，所述支撑构件与导管内核连接，所述超声换能器与可转动构件连接。
2.根据权利要求1所述的超声成像导管，其特征在于：所述可转动构件设有转动槽，所述支撑构件通过转动槽与可转动构件连接。
3.根据权利要求2所述的超声成像导管，其特征在于：所述支撑构件包括支撑轴和支撑架，所述支撑轴与支撑架连接，所述支撑轴通过转动槽与可转动构件连接；所述支撑架与导管内核固定连接。
4.根据权利要求3所述的超声成像导管，其特征在于：所述导管内核包括弹簧管。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的超声成像导管，其特征在于：所述连接构件为至少两个，相对的两个连接构件与可转动构件相对的两侧连接。
6.根据权利要求5所述的超声成像导管，其特征在于：所述连接构件为钢丝。
7.根据权利要求6所述的超声成像导管，其特征在于：所述钢丝为四根，四根钢丝分别与可转动构件的四个侧边连接。
8.根据权利要求5所述的超声成像导管，其特征在于：所述可转动构件包括第一摆动机构和第二摆动机构，所述第一摆动机构和第二摆动机构转动连接，所述第二摆动机构与支撑构件转动连接，所述超声换能器与第一摆动机构连接；
所述连接构件包括第一连接构件、第二连接构件、第三连接构件和第四连接构件，所述第一连接构件、第二连接构件分别与第一摆动机构的两侧连接，所述第一摆动机构分别与第二摆动机构的两侧连接。
9.根据权利要求8所述的超声成像导管，其特征在于：所述第一摆动机构与第二摆动机构的转动轴线方向垂直。
10.根据权利要求9所述的超声成像导管，其特征在于：所述第二摆动机构为球带形，所述第一摆动机构位于第二摆动机构的一侧开口的中部，并与转动轴连接，所述第二摆动机构的开口的两端设有支撑槽，所述转动轴与支撑槽连接。
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