CN114305493A - 一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法，弹性检测探头包括：超声换能器；声透结构，声透结构设置在超声换能器前端；声透结构顶部设置有凸起部，凸起部用于振动产生剪切波；可变形声透部件，可变形声透部件对称设置在声透结构上，在二维成像过程中，可变形声透部件于声透结构的外侧面鼓起形成超声信号传播通道。本发明通过在声透结构的侧面设置可变形声透部件，在二维成像过程中，可变形声透部件于声透结构的外侧面鼓起形成延伸结构，该延伸结构加强了与组织皮肤的充分接触，能够形成超声信号传播通道，提高了二维成像效果。而当进行瞬时弹性成像时，可变形声透部件形成的延伸结构复原，能够避免对高质量瞬时弹性成像检测造成影响。

Description

一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及的是一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法。

背景技术

瞬时弹性成像技术原理主要通过测量低频剪切波在肝组织纤维中的传播速度来判断肝脏的硬度，从而评估出肝脏纤维化的程度。瞬时弹性成像中的剪切波是利用探头本身机械振动，作用于检测目标表面，在检测目标内部激励出剪切波，对探头正下方沿中心轴区域剪切波的传播进行跟踪和检测。有研究表明，当用于激励剪切波的探头尺寸变大时，激励出的剪切波会存在一定程度的衍射现象，利用该剪切波进行弹性检测，得出的剪切波速度会偏离真实值，导致检测结果存在偏差或是错误。常规的瞬时弹性成像存在图像引导和弹性检测无法兼得的矛盾问题。

为了解决瞬时弹性成像中弹性检测和图像引导功能的矛盾问题，相关专利提出采用声透结构设置在二维成像超声换能器前端的方案进行实现。声透结构设置在超声换能器前端，利用声透结构直接或是间接和组织皮肤接触，通过机械振动作用于组织，在组织内部激励出剪切波。为提高瞬时弹性成像质量，现有方案中通过在声透结构设置一个突出的凸起部，使得用于机械振动的声透结构中的凸起部界面尺寸不会过大，减小了衍射效应的产生。然而，具有凸起部的声透结构设置在超声换能器前端的设计虽然可以实现利用多阵元超声换能器进行成像，但是成像的范围依然受限于放置在其前端用于振动的声透结构的尺寸大小，导致二维成像效果较差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法，以解决具有凸起部的声透结构设置在超声换能器前端导致二维成像效果较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种弹性检测探头，其包括：超声换能器；声透结构，所述声透结构设置在所述超声换能器前端；所述声透结构顶部设置有凸起部，所述凸起部用于振动产生剪切波；可变形声透部件，所述可变形声透部件对称设置在所述声透结构上，在二维成像过程中，所述可变形声透部件于所述声透结构外侧面鼓起形成超声信号传播通道。

本发明进一步地设置，所述可变形声透部件为可变形腔体，所述可变形腔体内设有声透介质。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体位于所述声透结构的对称两侧或对称四周。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体由第一弹性膜和所述声透结构的表面构成。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体由弹性囊袋构成。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体对应的声透结构处设有开槽。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体贯穿所述声透结构。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体至少两端由第二弹性膜构成。

本发明进一步地设置，所述超声换能器的上表面构成所述可变形腔体的下表面，或者，所述超声换能器的上表面与所述可变形腔体的下表面贴合。

本发明进一步地设置，所述声透介质为声透液体。

本发明进一步地设置，所述可变形腔体侧面设有支撑架。

本发明进一步地设置，所述凸起部的表面宽度方向上的两外延切面分别与所述凸起部中心轴之间的夹角为0-30度。

本发明进一步地设置，所述凸起部的表面的宽度为5-15mm。

本发明进一步地设置，所述凸起部为柱状或圆台状。

本发明进一步地设置，所述凸起部的端面的长度小于两倍所述凸起部的端面的宽度。

本发明进一步地设置，所述声透结构两侧设置有曲面结构，所述曲面结构自所述凸起部的端面延伸至所述声透结构底部，所述可变形声透部件设置在所述曲面结构上。

本发明进一步地设置，其特征在于，所述超声换能器包括第一阵列及位于所述第一阵列两侧的第二阵列，所述凸起部设置在所述第一阵列正上方，所述凸起部的中心轴与所述第一阵列的中心轴重合。

本发明进一步地设置，在瞬时弹性成像过程中，所述第一阵列的至少部分阵元用于发射和接收超声信号，以对剪切波进行跟踪和检测。

本发明进一步地设置，所述弹性检测探头还包括第一驱动器，所述第一驱动器用于驱动声透结构。

本发明进一步地设置，所述声透结构单独活动或所述声透结构与所述超声换能器一体活动。

一种弹性检测装置，包括如上述所述的弹性检测探头，还包括输送组件，所述输送组件设置有声透介质，所述输送组件用于将所述声透介质输送至所述可变形声透部件中。

本发明进一步地设置，所述输送组件包括：

储罐，所述声透介质设置在所述储罐内，所述储罐的表面至少一部分可按压变形；

导管，所述导管的一端与所述可变形声透部件连通，所述导管的另一端与所述储罐连通。

本发明进一步地设置，所述弹性检测装置还包括：壳体；所述储罐位于所述壳体内，所述壳体设有一开孔，所述储罐的可挤压变形表面与所述开孔对应。

本发明进一步地设置，所述弹性检测装置还包括：按压部；所述按压部穿过所述壳体，并抵接于所述储罐。

本发明进一步地设置，所述输送组件包括：

第二驱动杆；

储罐，所述声透介质设置在所述储罐内；

第一活塞，所述第一活塞设置在所述储罐内并与所述第二驱动杆连接；

导管，所述导管的一端与所述可变形声透部件连通，所述导管的另一端与所述储罐连通。

本发明进一步地设置，所述输送组件还包括：

第二驱动器；所述第二驱动杆与所述第二驱动器连接。

本发明进一步地设置，所述弹性检测装置还包括：壳体与安装部；所述安装部设置在所述声透结构底部；其中，所述安装部中空设置，并与所述声透结构形成一腔体，所述超声换能器容置于所述腔体内并抵接于所述声透结构；所述安装部通过弹性介质设置在所述壳体上。

一种弹性检测方法，应用于上述所述的弹性检测装置，包括：

驱动所述可变形声透部件于所述声透结构外侧面鼓起以在所述声透结构两侧形成超声信号通路；

通过所述超声换能器的第一阵列与第二阵列进行二维成像以得到二维图像，通过所述二维图像锁定需要进行瞬时弹性成像的位置以得到待检测目标的检测位置；

驱动所述可变形声透部件复位，以突出所述声透结构的所述凸起部；

驱动所述凸起部振动，以在待检测目标内部产生剪切波；

通过激励所述超声换能器的第一阵列中的至少部分阵元进行发射以及接收超声信号，以对所述剪切波进行跟踪与检测；

根据所述第一阵列接收的超声信号得到反映组织硬度的剪切波速度信息或是反映肝脏脂肪程度的超声衰减信息。

本发明所提供的一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法，弹性检测探头包括：超声换能器；声透结构，所述声透结构设置在所述超声换能器前端；所述声透结构顶部设置有凸起部，所述凸起部用于振动产生剪切波；可变形声透部件，所述可变形声透部件对称设置在所述声透结构上，在二维成像过程中，所述可变形声透部件于所述声透结构的外侧面鼓起形成超声信号传播通道。本发明通过在声透结构的侧面设置可变形声透部件，在二维成像过程中，所述可变形声透部件于所述声透结构的外侧面鼓起形成延伸结构，该延伸结构加强了与组织皮肤的充分接触，能够形成超声信号传播通道，提高了二维成像效果。而当进行瞬时弹性成像时，可变形声透部件形成的延伸结构复原，能够避免对高质量瞬时弹性成像检测造成影响。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明中弹性检测探头的内部结构示意图1。

图2是本发明中弹性检测探头的内部结构示意图2。

图3是本发明中第一弹性膜与声透结构的结构示意图。

图4是本发明中弹性囊袋与声透结构的结构示意图。

图5是本发明中可变形腔体贯穿声透结构的示意图1。

图6是本发明中可变形腔体贯穿声透结构的示意图2。

图7是本发明中可变形腔体贯穿声透结构的示意图3。

图8是本发明中支撑架与第一声透膜的结构示意图。

图9是本发明中第一声透膜鼓起时支撑架的状态示意图。

图10是本发明中声透结构与安装部的结构示意图。

图11是本发明中声透结构的局部示意图。

图12是本发明中凸起部的结构示意图。

图13是本发明中声透结构与曲面结构的结构示意图。

图14是本发明中曲面结构与第一声透膜的结构示意图。

图15是本发明中具有曲面结构的声透结构的成像示意图。

图16是本发明中超声换能器的阵列分布示意图。

图17是本发明中第一声透膜设置在曲面结构上声透结构的成像示意图。

图18是本发明一个实施例中输送组件的结构示意图1。

图19是本发明一个实施例中输送组件的结构示意图2。

图20是本发明中另一实施例中输送组件的结构示意图1。

图21是本发明中另一实施例中输送组件的的结构示意图2。

图22是本发明中再一实施例中输送组件的结构示意图。

图23是本发明中弹性检测装置的整体结构示意图。

图24是本发明中一种弹性检测方法的流程示意图。

附图中各标记：1、超声换能器；11、第一阵列；12、第二阵列；2、声透结构；21、凸起部；22、安装部；3、第一弹性膜；4、弹性囊袋；5、开槽；6、第二弹性膜；7、支撑架；8、外延切面；9、曲面结构；10、输送组件；101、储罐；1011、可挤压变形表面；102、导管；103、第二驱动杆；104、第一活塞；105、第二驱动器；13、壳体；14、按压部；141、按压板；142、推动杆；143、弹簧；144、第二活塞；15、弹性介质；16、脚踏板；17、皮肤组织。

具体实施方式

本发明提供一种弹性检测探头、弹性检测装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请同时参阅图1至图17，本发明提供了一种弹性检测探头的较佳实施例。

如图1与图2所示，本发明提供的一种弹性检测探头，其包括：超声换能器1、声透结构2以及可变形声透部件。所述声透结构2设置在所述超声换能器1前端，其中所述声透结构2顶部设置有凸起部21，所述凸起部21用于振动产生剪切波；所述可变形声透部件对称设置在所述声透结构2上，在二维成像过程中，所述可变形声透部件于所述声透结构2外侧面鼓起形成超声信号传播通道。

具体地，所述超声换能器1为多阵元超声换能器，所述声透结构2代替瞬时弹性成像中探头本身的振动来产生剪切波，将可以实现二维成像功能的多阵元超声换能器放置在所述声透结构2的后方，让所述超声换能器1激励出的超声信号可以穿透所述声透结构2完成信号的发射和接收。

所述声透结构2采用超声信号可以穿透的材质制成，放置在声透结构2下面的多阵元超声换能器发出的超声信号可以穿透所述声透结构2。所述声透结构2设置在所述超声换能器1前端，且所述超声换能器1的二维成像切面与所述声透结构2相切，其中所述声透结构2有一个凸起部21，所述凸起部21直接或是间接与组织皮肤接触。所述凸起部21用于在被检测组织皮肤表面进行机械振动，在组织内部产生剪切波。所述凸起部21是代替常规瞬时弹性检测中的超声换能器1本身进行振动产生剪切波。所述凸起部21的形状可以是圆柱形，或是圆锥梯台结构，也可以是其他结构如椭圆结构、圆台结构等。所述凸起部21向下顺延形成对放置在下面的超声换能器1表面的覆盖。

所述可变形声透部件具有一定的弹性，可以伸缩和变形，同时也要具有声透特性，即超声信号可以穿透所述可变形声透部件。在二维成像过程中，所述可变形声透部件于所述声透结构2的外侧面鼓起形成延伸结构，该延伸结构加强了与组织皮肤的充分接触，能够形成超声信号传播通道，提高了二维成像效果。而当进行瞬时弹性成像时，可变形声透部件形成的延伸结构复原，能够避免对高质量瞬时弹性成像检测造成影响。

可见，本发明通过在所述声透结构2的侧面设置所述可变形声透部件，当进行二维成像时，所述可变形声透部件形成延伸结构，该延伸结构加强了与组织皮肤的充分接触，形成二维超声信号传播通道，提高了二维成像效果。当进行瞬时弹性成像时，让可变形声透部件形成的延伸结构复原，减少其与组织皮肤接触，又不会影响高质量瞬时弹性成像检测，避免了成像的范围依然受限于放置在其前端用于振动的声透结构2尺寸大小，能够兼得瞬时弹性成像存在图像引导和弹性检测两种功能。

在一个实施例的进一步地实施方式中，所述可变形声透部件为可变形腔体，所述可变形腔体内设有声透介质。

具体地，所述声透介质是指超声信号可以穿透的介质，其形态可以是固体的(例如体积不变、形状可变的介质)，也可以是液体的，在一种实现方式中，所述声透介质优选为液体形态的介质。通过向所述可变形腔体填充所述声透介质与否来控制可变形腔体的膨胀与收缩。例如，当在所述可变形腔体填充声透介质时，所述可变形腔体可以发生变形或是膨胀，继而形成一个向外延伸的结构，该延伸结构可以加强与皮肤的接触，避免空气间隙的存在。可以让超声信号无阻断的进行传播，该延伸结构可以形成超声信号传播通道，因此有利于二维成像。当通过将所述可变形腔体的所述声透介质取出时，所述可变形腔体可以收缩或是复位，收缩或是复位之后，仍然可以保持突出所述声透结构2中的凸起部21，用于振动产生剪切波。

请参阅图1至图3，在一些实施例中，所述可变形腔体位于所述声透结构2的对称两侧或对称四周。

具体地，当所述可变形腔体位于所述声透结构2的对称两侧或对称四周时，所述可变形腔体由第一弹性膜3和所述声透结构2的表面构成，所述第一弹性膜3粘接在所述声透结构2的对称两侧或者对称四周。

进一步地，所述声透结构2与所述可变形腔体对应的位置设置开槽5，所述第一弹性膜3的边缘与所述开槽5的边缘黏贴在一起，且所述第一弹性膜3与开槽5中间不黏贴，所述弹性膜与所述开槽5之间形成一定空间，用于填充所述声透介质。

请参阅图4，当所述可变形腔体位于所述声透结构2的对称两侧或对称四周时，在另一些实施例中，所述可变形腔体由弹性囊袋4构成，所述弹性囊袋4直接粘接在所述声透结构2的侧面上，所述弹性囊袋4填充声透介质时可发生膨胀形成一延伸结构。进一步地，所述声透结构2与所述弹性囊袋4对应的位置设置开槽5，所述弹性囊袋4的底面与所述开槽5的底面粘接在一起。

请参阅图1与图4，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述开槽5自所述凸起部21的端面延伸至所述声透结构2底部，使得所述弹性膜或所述弹性囊袋4变形或膨胀后形成的向外延伸的结构可以与所述超声换能器1的二维成像面相切。

请参阅图5至图7，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述可变形腔体贯穿所述声透结构2。

具体地，所述可变形腔体至少两端由第二弹性膜6构成。例如，当所述可变形腔体两端由第二弹性膜6构成时，所述第二弹性膜6位于所述声透结构2两侧，所述超声换能器1的上表面构成所述可变形腔体的下表面，所述超声换能器1的上表面直接与所述声透介质接触，如图5所示。

当所述可变形腔体的三端由第二弹性膜6构成时，所述第二弹性膜6位于所述声透结构2的左右两侧以及上部，所述超声换能器1的上表面构成所述可变形腔体的下表面，所述超声换能器1的上表面直接与所述声透介质接触，如图6所示。

当所述声透结构2的上下面与左右面均由第二弹性膜6构成时，所述超声换能器1的上表面与所述可变形腔体的底面接触，如图7所示。

请参阅图8与图9，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述可变形腔体侧面设有支撑架7。

具体地，为了使可变形腔体的形状进一步受到控制，使得可变形腔体膨胀后的形状更加满足临床需求，在可变形腔体的第一弹性膜3或第二弹性膜6上组合添加支撑架7。其中，所述支撑架7具有声透特性，同时具有一定的硬度，从而起到支撑作用，它的形状可以是一个近似长方形的面状介质，也可以是其他形状如椭圆面状。

在一种实现方式中，所述支撑架7可以是粘贴在凸起部21两侧的第一弹性膜3或第二弹性膜6上，也可以是构成可变形腔体的外壁的一部分。通过所述支撑架7可以让膨胀后的可变形腔体因为支撑架7的存在使得所述可变形腔体的形状进一步受到控制。

具体实施时，为了让可变形腔体膨胀之后与所述凸起部21一起形成一个近似的平面(近似于常规线阵探头的表面)，以便于进行进行二维成像，可在第一弹性膜3或第二弹性膜6临近凸起部21附近粘贴或是组合添加支撑架7。具体的，当可变形腔体没有被填充膨胀时，支撑架7位于凸起部21的两侧，与凸起部21的侧边贴合，突出凸起部21，方便用于振动产生剪切波。当需要进行二维成像时，可变形腔体被填充声透液体，可变形腔体开始膨胀伸缩，由于支撑架7的存在，可以使得可变形腔体膨胀后的形状上表面与凸起部21一起形成一个近似的平面(近似常规的线阵超声换能器1表面)，进而有利于二维成像，如图9所示。

请参阅图11，请参阅图2与图9，在一个实施例的进一步地设置中，所述凸起部21的表面宽度方向d1上的两外延切面8分别与所述凸起部21中心轴之间的夹角为0-30度。

具体地，所述超声换能器1的阵元的阵列方向与所述凸起部21的表面的长度方向d2相对应设置，该设置方便利用多阵元超声换能器进行二维成像。所述外延切面8位于所述凸起部21的表面的宽度方向d1两侧，所述外延切面8与所述凸起部21呈中心对称分布。其中，所述外延切面8与所述凸起部21中心轴之间的夹角为0-30°，这样在振动的过程中，位于两所述外延切面8之间的所述凸起部21的部分可以无阻挡的进入到肋骨之间的间隙中，从而形成有效振动。在一种实现方式中，所述外延切面8与所述凸起部21中心轴之间的夹角可以是0°。

请参阅图12，在一个实施例的进一步地实施例中，所述凸起部21的表面的宽度d1为5-15mm。

具体地，所述凸起部21的表面直接或是间接作用于检测目标的表面，在机械振动的作用下，所述凸起部21的表面s直接与皮肤发生相对的机械振动作用。为了能够更好的在肋骨间隙通过振动产生适合瞬时弹性成像检测的剪切波场，对所述凸起部21的表面s的尺寸d1不能过大，所述凸起部21的宽度d1为5-15mm，宽度方向对应于肋骨间隙方向，如图12所示。对患者进行检测时，将该所述凸起部21放置于肋骨之间。所述超声换能器1的阵元的阵列方向与所述凸起部21的表面的长度方向d2相对应设置，该设置方便利用多阵元超声换能器1进行二维成像。前述低频振动的频率范围为0.01-10KHz,优选地，所述低频振动的频率范围为20-300Hz，例如，200Hz。

所述凸起部21的表面s机械振动作用于肋骨间隙，由于肋骨的位置是相对固定的，机械振动作用力下，所述凸起部21的表面会将肋骨间隙的皮肤组织压入肋骨间隙内部，相较于肋骨固定位置而言，会形成一个明显的断层，该断层有利于产生剪切波。尺寸d1设置于肋骨间隙，其尺寸决定了断层面的大小，直接对产生的剪切波场造成较大影响。尺寸d1不宜过大，尺寸过大一方面会产生衍射效果，不利于弹性检测，另一方面难以放置于肋骨间隙中，也不利于弹性检测。尺寸d1与常规的瞬时弹性成像探头尺寸范围保持一致性，通常三种型号S，M，XL的探头分别是5mm,7mm，10mm。S型号适用于肋骨间隙较窄的儿童，对常规的成年人采用M型号的探头，对肥胖病人采用较大尺寸的XL型号探头。

请参照图12，进一步地，所述凸起部21的端面的长度小于两倍所述凸起部21的端面的宽度。

具体地，所述凸起部21的端面的长度，即平行于肋骨方向的尺寸为d2，尺寸d2也会对剪切波场的产生造成影响，但是相对于尺寸d1对剪切波的产生影响较小，因为在平行于肋骨方向，所述凸起部21振动时候缺少肋骨的支撑作用，形成的断层力度较弱，因此对剪切波场的影响较小。适当的增加尺寸d2，有利于放置在其后面的多阵元超声换能器进行二维成像，但同时考虑尺寸过大产生衍射效应，其中尺寸d1与尺寸d2的关系为：d2<2*d1。

请参阅图10，在一个实施例的进一步地设置中，所述凸起部21为柱状或圆台状。

具体地，所述凸起部21的形状近似为圆柱状、椭圆柱状或圆台状，但不限于上述形状，例如，还可以是长方体，那么所述凸起部21的表面的形状则可以是圆形、椭圆形、方形等形状，同时，所述凸起部21的表面还可以是凸面或凹面。为提高用户的使用舒适性，一般来说，所述凸起部21的形状设置为圆柱状或圆台状。例如，当所述凸起部21为椭圆柱时，所述凸起部21的横截面的形状为椭圆，其端面也为椭圆。其中，为保证瞬时弹性成像检测质量，所述凸起部21的表面与所述超声换能器1的上表面之间的垂直高度为0.5-30mm，例如可以是15mm。

请参阅图13，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述声透结构2两侧设置有曲面结构9，所述曲面结构9自所述凸起部21的端面延伸至所述声透结构2底部，所述可变形声透部件设置在所述曲面结构9上。

具体地，在所述超声换能器1的成像面与所述声透结构2相交的两侧设置有曲面结构9，所述曲面结构9具有凹型曲面，该设计一定程度上有利于二维成像而又不影响瞬时弹性检测。由于凸起部21明显突出(明显突出有利于瞬时弹性成像)，当其与检测皮肤组织17接触时，凸起界面(凸起部21的端面)与皮肤组织17接触的周边附近容易形成空气间隙，该空气间隙将会阻断超声信号的传播，继而降低二维成像效果(破坏超声换能器1的成像范围)，如图15所示。

请参阅图14，当所述可变形声透部件由第一弹性膜3与所述声透结构2的表面构成时，所述第一弹性膜3上端临近于凸起部21的凸起界面与两侧的交接处。所述第一弹性膜3形成的延伸结构可以挤压或是排挤出所述凸起部21周边的空气间隙，形成超声信号传播通道，如图17所示。

随着远离凸起界面，超声信号传播通路上存在空气阻断区域开始变大，此处中端点位置的弹性膜宽度可以适当加宽。当对腔内液体施加压力时，可以近似形成如图17所示的延伸结构，该延伸结构可以很好的和皮肤组织17形成充分接触，可以让超声信号无阻断的进行传播，继而有利于二维成像。当进行瞬时弹性成像时，需要减少第一弹性膜3延伸结构对皮肤组织17的接触，需要将该延伸结构收回或是取消，只需要减少腔内液体的压强即可。

请参阅图16，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述超声换能器1包括第一阵列11及位于所述第一阵列11两侧的第二阵列12，所述凸起部21设置在所述第一阵列11正上方，所述凸起部21的中心轴与所述第一阵列11的中心轴重合，如图6所示。在瞬时弹性成像过程中，所述第一阵列11的至少部分阵元用于发射和接收超声信号，以对剪切波进行跟踪和检测，以提高瞬时弹性检测的准确性。

在一些实施例中，当将声透结构2设置于超声换能器1前端时，该弹性检测探头可以在兼顾图像引导功能的同时实现瞬时弹性成像功能。进行检测时，有两个成像模式：一个是二维B图像引导功能，通过该功能可以规避肝脏组织中的大血管等不适合进行瞬时弹性成像的区域，进而选定最佳瞬时弹性成像位置；当选定需要进行瞬时弹性成像的位置后，再切换至瞬时弹性成像模式。二维图像引导模式下，第一阵列11和第二阵列12同时工作参与完成；瞬时弹性模式下，只有第一阵列11中的部分阵元或是全部阵元进行工作完成。所述第一阵列11设置在凸起部的正下方位置，利用与凸起部21的中心轴对应位置的阵元对凸起部21振动产生的剪切波进行跟踪，以提高剪切波速度计算的准确性，如果弹性检测阵元的位置与振动产生剪切波的位置不对应，那么利用瞬时弹性检测方法所得的剪切波速度与真实值就会存在较大偏差。所述凸起部21进行振动产生剪切波，利用所述第一阵列11中的部分阵元或是全部阵元对剪切波进行跟踪。所述第一阵列11中的被激励的阵元数目越少时，所获得的剪切波速度能够反映组织中与激励阵元对应较小区域的平均剪切波速度，弹性检测区域较小但检测灵敏度较高；当所述第一阵列11中的被激励的阵元数目越多时，所获得的剪切波速度能够反映组织中与激励阵元对应较大区域的平均剪切波速度，弹性检测区域变大但检测灵敏度降低；

在另一些实施例中，刚开始为二维图像引导模式，第一阵列11和第二阵列12发射的超声信号经过声透结构2，传至待检测目标，超声回波信号通过声透结构2后被第一阵列11和第二阵列12所接收，利用接收的超声回波信号即可形成二维成像，通过二维成像结果可以看到肝脏的结构图，从而引导操作者移动复合探头，寻找最佳瞬时弹性成像位置。最佳瞬时弹性成像位置确定后，开启瞬时弹性模式，利用凸起部21完成瞬时弹性成像。具体过程为:驱动凸起部21在待检测目标表面进行机械低频振动，在待检测目标内形成剪切波，利用与凸起部21对应的第一阵列11中的至少一部分阵元，以脉冲-回波形式对凸起部21正对的待检测目标内的剪切波进行跟踪和检测。

需要说明的是，所述凸起部21的位置不限于是所述超声换能器1的中心位置，也可以在超声换能器1阵列的其他位置。另外，用于弹性检测的阵元开启工作的时间可以是在凸起部21启动振动之前，也可以是凸起部21启动振动之后。

在一个实施例的进一步地实施方式中，所述弹性检测探头还包括第一驱动器，所述第一驱动器用于驱动声透结构2。其中，所述声透结构2单独活动或所述声透结构2与所述超声换能器1一体活动。

具体地，所述凸起部21用于在第一驱动器的驱动下在待检测目标介质内部产生剪切波，所述第一驱动器(图中未标出)通过第一驱动杆(图中未标出)可以与凸起部21直接连接，仅仅带动声透结构2(含凸起部21)进行机械振动，此时，超声换能器1保持静止，超声换能器1与声透结构2之间通过连接件进行连接，该连接件可以是充满液体的具有弹性的声透囊腔连接，可以保证声透结构2单独振动的同时，不仅保持凸起部21与超声换能器1之间的连接，而且保证了超声换能器1发出的超声信号通过连接件顺利传播出去。

当所述声透结构2和超声换能器1直接或是间接固定在一起，形成一个整体时，所述第一驱动器通过所述第一驱动杆直接与超声换能器1连接，在驱动作用下，所述超声换能器1和所述声透结构2一起进行机械振动，同样可以实现剪切波的激励。

请参阅图1至图22，在一些实施例中，本发明还提供了一种弹性检测装置，包括输送组件10以及上述所述的弹性检测探头。其中，所述输送组件10内设置有声透介质，所述输送组件10用于将所述声透介质输送至所述可变形声透部件中。

在一些实施例中，所述输送组件10包括：储罐101与导管102，所述声透介质设置在所述储罐101内，所述储罐101的表面至少一部分可按压变形，所述导管102的一端与所述可变形声透部件连通，所述导管102的另一端与所述储罐101连通。

具体地，所述声透介质存储在所述储罐101内，通过按压所述储罐101的可挤压变形表面1011，可将所述储罐101内的声透介质通过所述导管102挤压至所述可变形声透介质内，如图18与图19所示。当所述可变形声透部件位于所述声透结构2左右两侧时，从所述储罐101出来的所述导管102一分为二分别与所述声透结构2两侧的所述可变形腔体连接。

请继续参阅图18与图19，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述弹性检测装置还包括：壳体13；所述储罐101位于所述壳体13内，所述壳体13设有一开孔，所述储罐101的可挤压变形表面1011与所述开孔对应。

具体地，所述弹性检测装置具有一壳体13，所述储罐101安装在所述壳体13内，所述储罐101的可挤压变形表面1011与所述壳体13上的开孔的位置相对应，以便于操作者对所述储罐101的可挤压变形表面1011的进行施加压力。当操作者按压储罐101一侧的可按压的一面时，所述储罐101内的声透液体沿着导管102流入可变形腔体的内部，进而实现可变形腔体的膨胀，形成超声信号传播通道，有利于进行二维成像。当释放对储罐101可挤压变形表面1011的压力时，由于可挤压变形表面1011材质本身具有弹性，因此，可变形腔体内的部分液体进行回流，可变形腔体恢复原状，保持突出凸起部21，便于瞬时弹性成像。

请参阅图20与图21，在一些实施例中，所述弹性检测装置还包括：按压部14；所述按压部14穿过所述壳体13，并抵接于所述储罐101。

具体地，所述储罐101位于所述壳体13内，所述按压部14包括按压板141、推动杆142、弹簧143和第二活塞144。其中所述第二活塞144与所述储罐101的内壁紧密滑动连接，所述弹簧环绕于推动杆142上，所述弹簧143的一端与所述壳体13接触，所述弹簧143的另一端与所述按压板141接触。操作者通过按压按压板141，推动第二活塞144挤压储罐101的声透液体通过导管102流至可变形腔体，进一步实现可变形腔体的膨胀，有利于二维成像。待寻找到最佳弹性检测位置后，释放对按压板141的压力，在弹簧143的作用力下推动按压板141带动第二活塞144复位，可以将可变形腔体内的部分声透液体回流至储罐101，进一步使得可变形腔体复位，便于利用突出的凸起部21进行瞬时弹性成像检测。

请参阅图1与图23，在另一实施例中，所述输送组件10包括：第二驱动器105、第二驱动杆103、储罐101、第一活塞104以及导管102。其中，所述第二驱动杆103与所述第二驱动器105连接，所述声透介质设置在所述储罐101内，所述第一活塞104设置在所述储罐101内并与所述第二驱动杆103连接，所述导管102的一端通过所述第一通孔与所述第一腔体连通，所述导管102的另一端与所述储罐101连通。

具体地，所述声透介质存储在所述储罐101内，从所述储罐101出来的所述导管102与所述声透结构2侧面的可变形腔体连接。所述第二驱动器105与所述储罐101通过卡接方式与所述壳体13固定连接。其中所述第一活塞104与所述储罐101紧密滑动连接，能够在所述第二驱动器105的驱动下在所述储罐101内上下移动，以将所述声透介质从所述储罐101输送至所述可变形腔体内，或者将所述声透介质从所述可变形腔体内抽出至所述储罐101。所述第二驱动器105与所述所述第一驱动器也可以是同一个驱动器。

当然，所述储罐101也可以设置在所述壳体13外，所述储罐101与所述可变形腔体通过所述导管102连接，所述储罐101内部填充声透液体，所述储罐101外壁至少部分可以被按压变形。通过对储罐101施加压力，使其内部声透液体在施加压力作用下被挤出流向可变形腔体，该施压方式可以是用手按压，也可以通过踏板16用脚按压。如图22所示，储罐101放置在踏板16下方即可实现通过脚压将声透液体输送至可变形腔体。

请参阅图1及图23，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述弹性检测装置还包括：安装部22；所述安装部22设置在所述声透结构2底部；其中，所述安装部22中空设置，并与所述声透结构2形成一腔体，所述超声换能器1容置于所述腔体内并抵接于所述声透结构2；所述安装部22通过弹性介质15设置在所述壳体13上。

具体地，所述安装部22连接在所述声透结构2与所述壳体13之间，用于将所述声透结构2安装在所述壳体13上。所述导管102穿过所述安装部22与所述可变形腔体连通，以将所述声透介质传输至所述可变形腔体。而所述超声换能器1则容置于所述腔体中。其中，所述安装部22可以与所述声透结构2一体设置，所述安装部22的材质可以是但不限于是声透材质。

所述安装部22通过弹性介质15直接或间接与所述壳体13连接，以形成封闭的超声检测探头。其中，所述弹性介质15具有伸缩作用，能够使所述声透结构2在所述第一驱动器的带动下完成振动，并保持与所述壳体13连接。

需要理解的是，因超声信号无法在空气中传播，设置可变形声透部件的最终目的是为了让其形成的延伸结构能够占据或是排挤掉超声信号传播通路中的空气。膨胀后的可变形声透部件形成一个向外延伸的结构(如图7所示)，该延伸结构要能够让多阵元超声换能器1发出的超声信号借助于该延伸结构顺利无阻断地传播到被检测组织当中，形成一个超声信号传播通路，继而可以进行二维图像成像。多阵元超声换能器1放置在所述声透结构2下面，进行二维成像时，超声信号传播通路中存在空气区域的位置及大小会随着声透结构2的不同而有所变化，可以依据声透结构2的形状及成像时存在空气区域的大小，对可变形声透部件设定的位置及形状进行设定。

可变形声透部件位置及形状设计的原则是：存在空气区域越大的地方，越是需要可变形声透部件产生一个较大的延伸结构。考虑的因素：基于第一弹性膜3或第二弹性膜6形成的可变形声透部件内，对其内部液体施加压力时，在弹性膜厚度均等的情况下，弹性膜宽度越宽的地方，其形成的延伸结构就会越突出。在弹性膜承受相同的液体压力时，弹性膜等宽的情况下，弹性膜越薄的地方，越容易形成延伸凸起。也可以综合考虑弹性膜的厚度及挖孔宽度两个参数来进行设置，以达到同一个延伸结构效果。因此，可以在需要较大延伸结构的位置，弹性膜的宽度较宽，或者该处的弹性膜厚度较薄。相反，需要较小的延伸结构时，弹性膜的宽度较小，或者其厚度偏厚。

具体实施时，即在使用具有可变形声透部件的弹性检测探头对病人测量时，要注意探头在肋骨间隙放置的位置，将超声换能器1所能成像的一切面放置于肋骨间隙，方便多阵元超声换能器1能够避开肋骨对组织进行成像或是检测。由于可变形声透部件本身就是设置在超声换能器1的成像面，因此可以通过可变形声透部件的位置识别超声换能器1的成像面。

利用弹性检测探头对病人进行检测时，首先对病人检测区域进行搜寻，需要避开大血管等不利于弹性检测的区域，此过程中需要借助于二维图像引导功能实现。利用多阵元超声换能器1进行二维成像功能时，用于驱动第二驱动器105的信号可以被激活，该信号可以是手动档触发，也可以是系统在二维成像时自动开启。当然，若储罐101为具有可挤压变形表面1011的话，则可以手动挤压储罐101，以将声透介质输送至可变形腔体中。手动开启档位可以设置在弹性检测探头上，也可以设置在与弹性检测探头连接的主机显示器触摸屏上，或是通过脚踏开关进行控制。驱动信号作用于第二驱动器105，通过第二驱动杆103推动第一活塞104运动。当第一活塞104向上运动时，挤压储罐101内的液体(声透介质)通过导管102流入声透结构2的可变形腔体，形成对可变形腔体内部液体施加正压力。在正压力作用下，弹性膜向外发生形变，形成延伸结构。借助于弹性膜形成的延伸结构可以很好的进行二维图像引导功能，实现避开肝脏中大血管等不宜进行瞬时弹性成像检测的位置。在寻找到适合进行瞬时弹性成像检测的位置后，关闭二维成像功能，切换至瞬时弹性成像模式。在瞬时弹性检测之前，收回弹性膜的驱动信号被激活，作用于第二驱动器105，让第一活塞104向下运动，声透结构2内的液体通过导管102流向储罐101，直至弹性膜完成收缩复位恢复形变，此时弹性膜形成的延伸结构消失。待延伸结构消失后，自动或是手动开启瞬时弹性成像模式。

其中，所述第二驱动器105为常规的电机，对第二驱动器105的驱动可以设定不同的等级，比如高、中、低档，满足不同的临床实际情况。比如当对肥胖病人检测时，较多的脂肪组织容易形成超声成像通道，对弹性膜形成的延伸结构需求力度不是特别大，因此，对加压第二驱动器105的驱动力度可以较小，可以采用低档驱动。相反，当对瘦弱病人检测时，可以对第二驱动器105增加驱动力度，采用高档驱动。

请参阅图24，在一些实施例中，本发明还提供了一种弹性检测方法，应用于上述所述的弹性检测装置，包括步骤：

S100、驱动所述可变形声透部件于所述声透结构外侧面鼓起以在所述声透结构两侧形成超声信号通路；

S200、通过所述超声换能器的第一阵列与第二阵列进行二维成像以得到二维图像，通过所述二维图像锁定需要进行瞬时弹性成像的位置以得到待检测目标的检测位置；

S300、驱动所述可变形声透部件复位，以突出所述声透结构的所述凸起部；

S400、驱动所述凸起部振动，以在待检测目标内部产生剪切波；

S500、通过激励所述超声换能器第一阵列中至少部分阵元进行发射和接收超声信号，实现对剪切波的跟踪和检测。

S600、根据所述第一阵列接收的超声信号，可以提取得到反映组织硬度的剪切波速度信息或是反映肝脏脂肪程度的超声衰减信息。具体如一种弹性检测装置的实施例所述，在此不再赘述。

在另一些实施例中，所述超声换能器第一阵列中至少部分阵元被激励的时间可以在所述凸起部振动时刻之前。此时，可以通过所述超声换能器第一阵列回波超声信号观察到剪切波从振动到传播的整个过程。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (28)

1.一种弹性检测探头，其特征在于，包括：

超声换能器；

声透结构，所述声透结构设置在所述超声换能器前端；所述声透结构顶部设置有凸起部，所述凸起部用于振动产生剪切波；

可变形声透部件，所述可变形声透部件对称设置在所述声透结构上，在二维成像过程中，所述可变形声透部件于所述声透结构外侧面鼓起形成超声信号传播通道。

2.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形声透部件为可变形腔体，所述可变形腔体内设有声透介质。

3.根据权利要求2所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体位于所述声透结构的对称两侧或对称四周。

4.根据权利要求3所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体由第一弹性膜和所述声透结构的表面构成。

5.根据权利要求3所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体由弹性囊袋构成。

6.根据权利要求4或5所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体对应的声透结构处设有开槽。

7.根据权利要求2所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体贯穿所述声透结构。

8.根据权利要求7所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体至少两端由第二弹性膜构成。

9.根据权利要求8所述的弹性检测探头，其特征在于，所述超声换能器的上表面构成所述可变形腔体的下表面，或者，所述超声换能器的上表面与所述可变形腔体的下表面贴合。

10.根据权利要求2所述的弹性检测探头，其特征在于，所述声透介质为声透液体。

11.根据权利要求2所述的弹性检测探头，其特征在于，所述可变形腔体侧面设有支撑架。

12.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述凸起部的表面宽度方向上的两外延切面分别与所述凸起部中心轴之间的夹角为0-30度。

13.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述凸起部的表面的宽度为5-15mm。

14.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述凸起部为柱状或圆台状。

15.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述凸起部的端面的长度小于两倍所述凸起部的端面的宽度。

16.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述声透结构两侧设置有曲面结构，所述曲面结构自所述凸起部的端面延伸至所述声透结构底部，所述可变形声透部件设置在所述曲面结构上。

17.根据权利要求1至5、7至16任一项所述的弹性检测探头，其特征在于，所述超声换能器包括第一阵列及位于所述第一阵列两侧的第二阵列，所述凸起部设置在所述第一阵列正上方，所述凸起部的中心轴与所述第一阵列的中心轴重合。

18.根据权利要求17所述的的弹性检测探头,其特征在于，在瞬时弹性成像过程中，所述第一阵列的至少部分阵元用于发射和接收超声信号，以对剪切波进行跟踪和检测。

19.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，还包括第一驱动器，所述第一驱动器用于驱动声透结构。

20.根据权利要求1所述的弹性检测探头，其特征在于，所述声透结构单独活动或所述声透结构与所述超声换能器一体活动。

21.一种弹性检测装置，包括权利要求1-20任一项所述的弹性检测探头，其特征在于，还包括输送组件，所述输送组件设置有声透介质，所述输送组件用于将所述声透介质输送至所述可变形声透部件中。

22.根据权利要求21所述的弹性检测装置，其特征在于，所述输送组件包括：

储罐，所述声透介质设置在所述储罐内，所述储罐的表面至少一部分可按压变形；

导管，所述导管的一端与所述可变形声透部件连通，所述导管的另一端与所述储罐连通。

23.根据权利要求22所述的弹性检测装置，其特征在于，还包括：壳体；所述储罐位于所述壳体内，所述壳体设有一开孔，所述储罐的可挤压变形表面与所述开孔对应。

24.根据权利要求22所述的弹性检测装置，其特征在于，还包括：按压部；所述按压部穿过所述壳体，并抵接于所述储罐。

25.根据权利要求21所述的弹性检测装置，其特征在于，所述输送组件包括：

第二驱动杆；

储罐，所述声透介质设置在所述储罐内；

第一活塞，所述第一活塞设置在所述储罐内并与所述第二驱动杆连接；

导管，所述导管的一端与所述可变形声透部件连通，所述导管的另一端与所述储罐连通。

26.根据权利要求25所述的弹性检测装置，其特征在于，所述输送组件还包括：

第二驱动器；所述第二驱动杆与所述第二驱动器连接。

27.根据权利要求21或22所述的弹性检测装置，其特征在于，还包括：壳体与安装部；所述安装部设置在所述声透结构底部；其中，所述安装部中空设置，并与所述声透结构形成一腔体，所述超声换能器容置于所述腔体内并抵接于所述声透结构；所述安装部通过弹性介质设置在所述壳体上。

28.一种弹性检测方法，应用于权利要求17所述弹性检测装置，其特征在于，包括：

驱动所述可变形声透部件于所述声透结构外侧面鼓起以在所述声透结构两侧形成超声信号通路；

通过所述超声换能器的第一阵列与第二阵列进行二维成像以得到二维图像，通过所述二维图像锁定需要进行瞬时弹性成像的位置以得到待检测目标的检测位置；

驱动所述可变形声透部件复位，以突出所述声透结构的所述凸起部；

驱动所述凸起部振动，以在待检测目标内部产生剪切波；

通过激励所述超声换能器的第一阵列中的至少部分阵元进行发射以及接收超声信号，以对所述剪切波进行跟踪与检测；

根据所述第一阵列接收的超声信号得到反映组织硬度的剪切波速度信息或是反映肝脏脂肪程度的超声衰减信息。

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