CN113558660A - 超声扫查组件和4d超声成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声扫查组件，包括超声探头；探头夹持装置，具有用于夹持所述超声探头的夹持腔；探头旋转装置，包括手持外壳和设于所述手持外壳内的电机，所述电机的输出轴与所述探头夹持装置连接。本发明所提出的超声扫查组件，在对人体进行扫查时，先由操作人员手持超声扫查组件于待扫查部位，而后再通过电机带动超声探头左右摆动，以实现对于待扫查部位的扇形扫查，由于在扫查时是电机带动超声探头，其在扫查的过程中的移动速度为线性的，因此其所采集到的前后图像的相关性信息为连续的，从而有助于2D图像的分割重构，进而得到图像质量较高的3D或4D图像。此外，本发明还公开一种4D超声成像系统。

Description

超声扫查组件和4D超声成像系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种超声扫查组件和4D超声成像系统。

背景技术

普通线阵式或凸阵式类探头扫查只能得到2D图像，且这种2D图像基于超声操作人员手工扫查所得，各帧图像前后相关性信息比较随机且跳跃性较大，把这些图像信息分割重构进行处理得到3D或4D图像难度较大，即使呈现出3D或4D图像，其图像质量也较低。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种超声扫查组件，旨在解决现有因人工扫查而导致的2D超声图像的前后相关性信息不连续的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种超声扫查组件，所述超声扫查组件包括超声探头；探头夹持装置，具有用于夹持所述超声探头的夹持腔；探头旋转装置，包括手持外壳和设于所述手持外壳内的电机，所述电机的输出轴与所述探头夹持装置连接。

优选地，所述探头旋转装置还包括电机固定部件，所述电机固定部件套设于所述电机定子的外周上。

优选地，所述超声扫查组件还包括设于所述超声探头下方且与所述手持外壳连接的耦合剂容仓，所述耦合剂容仓用于盛装耦合剂且所述超声探头位于其内。

优选地，所述超声扫查组件还包括设于所述耦合剂容仓底部的压力传感器。

优选地，所述超声扫查组件还包括设于所述耦合剂容仓上的密封件。

优选地，所述耦合剂容仓的侧壁上凸设有安装板，所述安装板上开设有卡孔，所述手持外壳的侧壁上凸设有与所述卡孔相适配的卡块。

优选地，所述安装板上还设有位于所述卡孔两侧的通孔，所述手持外壳上对应设有两个钩挂板，两个所述钩挂板分别位于所述卡块的两侧。

优选地，所述超声扫查组件还包括设于所述探头夹持装置上的轨迹球定位装置，所述轨迹球定位装置包括至少两个轨迹球。

本发明还提出一种4D超声成像系统，所述4D超声成像系统包括支架、至少一个设于所述支架上的捕捉相机和前述所记载的超声扫查组件，所述捕捉相机用于获取所述轨迹球装置的位姿数据，且位于所述超声扫查组件的上方。

优选地，所述4D超声成像系统还包括至少一个设于所述支架上的深度相机，所述深度相机用于获取人体扫查区域的外轮廓3D点云数据。

与现有技术相比，本发明实施例的有益技术效果在于：

本发明所提出的超声扫查组件，在对人体进行扫查时，先由操作人员手持超声扫查组件于待扫查部位，而后再通过电机带动超声探头左右摆动，以实现对于待扫查部位的扇形扫查，由于在扫查时是电机带动超声探头，其在扫查的过程中的移动速度为线性的，因此其所采集到的前后图像的相关性信息为连续的，从而有助于2D图像的分割重构，进而得到图像质量较高的3D或4D图像。

附图说明

图1为本发明一实施例中的超声扫查组件的结构示意图；

图2为图1所示的超声扫查组件的爆炸结构示意图；

图3为图1所示的耦合剂容仓与探头旋转装置的结构示意图；

图4为图3所示的耦合剂容仓的结构示意图；

图5为图4所示的耦合剂容仓的底部结构示意图；

图6为图3所述的手持外壳的结构示意图；

图7为本发明一实施例中的4D超声成像系统的结构示意图；

图8为图7中A处的局部放大示意图；

图9为图7中B处的局部放大示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参见图1-2，本发明提出一种超声扫查组件，该超声扫查组件包括：

超声探头1；

探头夹持装置2，具有用于夹持超声探头1的夹持腔；

探头旋转装置3，包括手持外壳31和设于手持外壳31内的电机，电机32的输出轴与探头夹持装置2连接。

本实施例中，超声探头1用于获取人体待扫查部位的超声图像，而通过超声探头1所获取到的超声图像为二维图像，也即2D图像。为得到3D或4D图像，可将各帧连续的2D图像进行分割重构，其中，超声探头1可以是线阵式探头，也可以是凸阵式探头，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

探头夹持装置2用于固定夹持超声探头1，其具有与超声探头1相适配的夹持腔。在需要更换或拆下超声探头1时，可直接将其从夹持腔内抽出，夹持腔的大小可根据配套的超声探头1的大小进行设计。进一步的，探头夹持装置2包括面壳和底壳，面壳与底壳之间相互铰接，并且通过卡扣结构固定。如此，在更换或安装超声探头1时，可先通过卡扣结构将面壳与底壳打开，而后再转动面壳或底壳，使得面壳与底壳分离，然后便可将超声探头1从夹持腔内取出。

探头旋转装置3与探头夹持装置2连接，用于带动探头夹持装置2和安装于其夹持腔内的超声探头1转动。具体的，探头旋转装置3包括有手持外壳31和设于手持外壳31内的电机32，通过电机32带动探头夹持装置2和超声探头1转动，以实现对于待扫查部位的自动扇扫，而无需操作人员手移。进一步的，本实施例所提出的电机32可以为步进电机32，也可以为伺服电机32，包括但不限于此。

本发明所提出的超声扫查组件，在对人体进行扫查时，先由操作人员手持超声扫查组件于待扫查部位，而后再通过电机32带动超声探头1左右摆动，以实现对于待扫查部位的扇形扫查，由于在扫查时是电机32带动超声探头1，其在扫查的过程中的移动速度为线性的，因此其所采集到的前后图像的相关性信息为连续的，从而有助于2D图像的分割重构，进而得到图像质量较高的3D或4D图像。

实施例二

请参见图2，本发明实施例所提出的探头旋转装置3还包括电机固定部件33，电机固定部件33套设于电机32定子的外周上。本实施例中，电机32定子通过电机固定部件33安装于手持外壳31内，电机32转子与探头固定装置连接，定子通电后将驱动转子转动，转子转动将带动探头固定装置转动。进一步的，本实施例所提出的手持外壳31上设置有控制按钮，通过按下该控制按钮可实现固定角度的扇扫启停。

实施例三

请参见图2_4，本发明实施例所提出的超声扫查组件还包括设于超声探头1下方且与手持外壳31连接的耦合剂容仓4，耦合剂容仓4(内侧底部与超声探头前端部位)用于盛装耦合剂(液态或固态耦合剂或蒸馏水等超声传输介质)，且超声探头1位于其内。本实施例中，在对人体进行超声扫查时，为使得超声图像更加清晰，需要使用到耦合剂，该耦合剂则盛装于超声探头1下方的耦合剂容仓4内，在对人体进行扫查时，通过耦合剂容仓4与人体待扫查部分接触，而超声探头1则位于耦合剂容仓4内。需要说明的是，在对人体进行扫查时，耦合剂容仓4的底部是与人体待扫查部位接触的，而耦合剂容仓4则是不会旋转的，其与手持外壳31连接，只有超声探头1会在电机32的驱动下在耦合剂容仓4内转动。进一步的，在对人体进行超声扫查时，耦合剂容仓4的底部外侧(与人体组织接触侧)也会涂抹耦合剂，以使得超声图像更加清晰。

实施例四

请参见图5，本发明实施例所提出的超声扫查组件还包括设于耦合剂容仓4底部的压力传感器5。本实施例中，在耦合剂容仓4的底部设置有压力传感器5，通过压力传感器5可实时监测耦合剂容仓4与人体扫查部位之间的压力，也即可通过压力传感器5实现超声扫查时的一个力反馈，若耦合剂容仓4与扫查部位的压力过大，则可通过声光等信息提示操作人员，操作人员据此提示可作出相应的调节，比如将超声扫查组件整体向上移动一段距离。如此，在对人体部位进行超声扫查时，可实时监测接触压力，从而据此实时调节超声扫查时的压力，并且可提高超声图像的质量。作为优选，本实施例所提出的压力传感器5为薄膜压力传感器5，并且薄膜压力传感器5的数量为两个，两个薄膜压力传感器5并排设置在耦合剂容仓4的底部。

实施例五

请参见图5，本发明实施例所提出的超声扫查组件还包括设于耦合剂容仓4上的密封件。本实施例中，在耦合剂容仓4与超声探头1之间设置有用于防止耦合剂容仓4中的耦合剂溢流的密封件，作为优选，该密封件为薄膜橡胶袋。如果此设备配套医院现有超声探头升级改造，考虑工艺实施的便捷性，可用固态耦合剂实施检查，不存在像液态耦合剂或蒸馏水传输介质溢流风险，无需使用密封件也可。

实施例六

请参见图4、图6，本发明实施例所提出的耦合剂容仓4的侧壁上凸设有安装板41，安装板41上开设有卡孔42，手持外壳31的侧壁上凸设有与卡孔42相适配的卡块311。本实施例中，耦合剂容仓4通过安装板41与手持外壳31连接，安装板41上开设有卡孔42，手持外壳31上对应设置有卡块311，手持外壳31与耦合剂容仓4通过卡块311与卡孔42的卡接配合固定连接。需要说明的是，卡块311与卡孔42之间为过盈配合，也即卡块311与卡孔42之间是紧密配合的，将卡块311插入卡孔42时，在受到一定大小的外力作用下，卡块311会被卡接于卡孔42内，而后达到紧固的作用。作为优选，本实施例所提出的卡块311为方形卡块311，卡孔42为方形卡孔42。

实施例七

请参见图4、图6，本发明实施例所提出的安装板41上还设有位于卡孔42两侧的通孔43，手持外壳31上对应设有两个钩挂板312，两个钩挂板312分别位于卡块311的两侧。本实施例中，将卡块311卡接于卡孔42后，为进一步保证耦合剂容仓4与手持外壳31的连接强度，避免耦合剂容仓4从手持外壳31上脱离，在安装板41上还设置有两个通孔43，手持外壳31上对应设置有两个钩挂板312，通过两个钩挂板312分别钩挂在两个通孔43内，以使得耦合剂容仓4较为稳固的安装在手持外壳31上。同时实现耦合剂容仓快拆与消毒清洁处理。

实施例八

请参见图1-2，本发明实施例所提出的超声扫查组件还包括设于探头夹持装置2上的轨迹球定位装置6，轨迹球定位装置6包括至少两个轨迹球61。本实施例中，轨迹球61定位装置6配合相机可实时获取超声探头1的运动轨迹，也即能够实时获取超声探头1在捕捉相机构成局域坐标系下的位置坐标。具体的，轨迹球61定位装置6包括有至少两个轨迹球61、轨迹球61固定杆、轨迹球61定位块、轨迹球61连接杆，轨迹球61通过轨迹球61固定杆连接于轨迹球61定位块上，轨迹球61定位块再通过轨迹球61连接杆与超声探头1夹持装置连接。需要说明的是，由于轨迹球61定位装置6与超声探头1都是固定在超声探头1夹持装置上的，因此，轨迹球61定位装置6与超声探头1之间是不存在相对移动的，也即轨迹球61定位装置6与超声探头1之间的位置可以相互转换。如此，在获取到轨迹球61定位装置6的位置坐标后，便可转换得到超声探头1的位置坐标。作为优选，本实施例所提出的轨迹球61的数量为4个，此仅为示例性的，而非限制性的，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

实施例九

请参见图7-9，本发明进一步提出一种4D超声成像系统，该4D超声成像系统包括支架10、至少一个设于支架10上的捕捉相机20和前述实施例所记载的超声扫查组件，该超声扫查组件的具体结构参照上述实施例，由于本4D超声成像系统采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

捕捉相机20设置在支架10上，通过支架10架设于超声扫查组件的上方，以获取超声探头1的位置坐标。作为优选，本实施例所提出的支架10设置为两个，两个支架10间隔设置，每个支架10上都设置有一个捕捉相机20，通过捕捉相机20捕捉轨迹球61装置的运动轨迹，从而获取轨迹球61装置的位置坐标，进而获取到超声探头1的位置坐标。需要说明的是，设置两个捕捉相机20是为了避免出现因遮挡或视角限制而导致无法获取轨迹球61装置运动轨迹的情况，通过设置两个或多个捕捉相机20，可从不同的方向获取轨迹球61装置的运动轨迹，保证能够实时获取到超声探头1的位置坐标。

在获取到超声探头1的位置坐标后，结合超声探头1所获取到的2D图像，便能够处理得到3D超声图像。常规2D图像没有精确空间位置坐标，结合捕捉相机20所捕捉到的超声探头1的位置坐标(相对精确的空间坐标)，从而重构得到3D超声图像。

进一步的，4D超声成像系统还可以包括有机械臂，通过机械臂夹持超声扫查组件，而无需操作人员手持，如此可提高超声扫查的自动化程度。此外，在两个支架10的中间位置处设置有扫查床40，在对人体进行扫查时，人体只需平躺在扫查床40上即可。

实施例十

请参见图7-8，本发明实施例所提出的4D超声成像系统还包括至少一个设于支架10上的深度相机30，深度相机30用于获取人体扫查区域的外轮廓3D点云数据。本实施例中，通过深度相机30获取人体待扫查部位的外轮廓，在得到待扫查部位的外轮廓后，便可结合超声探头1所得到的超声图像，判断出该超声图像属于人体的详细部位。比如，在得到2D、3D或4D超声图像后，医生能够辨别出该超声图像属于人体的胸部且在胸部具体的方位，而对于普通人员而言，其无法对此超声图像作出判断，而在结合深度相机30所捕捉到的3D点云数据后，普通人员也能够十分清楚的判断出该超声图像所属的人体详细部位。作为优选，本实施例所提出的4D超声成像系统主要应用在乳腺筛查，三个深度相机30通过两个支架10之间的连杆固定。具体的，其中两个深度相机30设置在连杆的左右两侧，另一个深度相机30则设置在扫查床40的正上方，此仅为示例性的，而非限制性的。

以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种超声扫查组件，应用于乳腺扫查，其特征在于，包括：

超声探头；

探头夹持装置，具有用于夹持所述超声探头的夹持腔；

探头旋转装置，包括手持外壳和设于所述手持外壳内的电机，所述电机的输出轴与所述探头夹持装置连接。

2.根据权利要求1所述的超声扫查组件，其特征在于，所述探头旋转装置还包括电机固定部件，所述电机固定部件套设于所述电机定子的外周上。

3.根据权利要求1所述的超声扫查组件，其特征在于，还包括设于所述超声探头下方且与所述手持外壳连接的耦合剂容仓，所述耦合剂容仓用于盛装耦合剂且所述超声探头位于其内。

4.根据权利要求3所述的超声扫查组件，其特征在于，还包括设于所述耦合剂容仓底部的压力传感器。

5.根据权利要求3所述的超声扫查组件，其特征在于，还包括设于所述耦合剂容仓上的密封件。

6.根据权利要求3所述的超声扫查组件，其特征在于，所述耦合剂容仓的侧壁上凸设有安装板，所述安装板上开设有卡孔，所述手持外壳的侧壁上凸设有与所述卡孔相适配的卡块。

7.根据权利要求6所述的超声扫查组件，其特征在于，所述安装板上还设有位于所述卡孔两侧的通孔，所述手持外壳上对应设有两个钩挂板，两个所述钩挂板分别位于所述卡块的两侧。

8.根据权利要求1所述的超声扫查组件，其特征在于，还包括设于所述探头夹持装置上的轨迹球定位装置，所述轨迹球定位装置包括至少两个轨迹球。

9.一种4D超声成像系统，其特征在于，包括支架、至少一个设于所述支架上的捕捉相机和权利要求8所述的超声扫查组件，所述捕捉相机用于获取所述轨迹球装置的位姿数据，且位于所述超声扫查组件的上方。

10.根据权利要求9所述的4D超声成像系统，其特征在于，还包括至少一个设于所述支架上的深度相机，所述深度相机用于获取人体扫查区域的外轮廓3D点云数据。

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