CN115067996A - 一种弹性检测振动装置、探头、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹性检测振动装置，包括第一振动部和驱动部，还包括可选择性与第一振动部固定的调节部，调节部与第一振动部固定时，两者构成第二振动部，第二振动部的上端面由调节部的上端面与第一振动部的上端面共同构成，或者，第二振动部的上端面由调节部的上端面单独构成；在调节部未与第一振动部固定时，驱动部用于驱动第一振动部振动；在调节部与第一振动部固定时，驱动部用于驱动第二振动部振动。上述弹性检测振动装置，只需要一把弹性检测振动装置，就可以解决常规瞬时弹性成像中需要多个不同型号的弹性检测探头的问题，有效地降低了瞬时弹性成像检测的经济成本；本发明提供了一种弹性检测探头、方法及系统。

Description

一种弹性检测振动装置、探头、方法及系统

技术领域

本发明涉及超声、医疗器械技术领域，特别涉及一种弹性检测振动装置、含有该弹性检测振动装置的弹性检测探头、控制方法及弹性检测系统。

背景技术

临床实践发现，生物组织的硬度或者弹性的变化往往与组织的病变程度密切相关，弹性成像在软组织病变的早期诊断上具有重要的研究意义。瞬时弹性成像技术(Transient Elastography,TE)作为肝病检测技术，具有无创、快速、定量的特点，能够为慢性肝病人群提供肝病早期筛查、诊断和治疗评估的有效工具，解决了传统诊断方式的创伤、不准确等问题，具有广阔的应用前景。目前，由于其诊断纤维化程度的准确性，已经被包括世界卫生组织在内的全球主要肝病指南所推荐。

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。常规的瞬时弹性成像技术中针对不同体型的病人采用不同的弹性检测手柄。目前采用的三种型号手柄有：S,M,XL三个不同型号的弹性检测手柄，其中S型号弹性检测手柄顶端结构尺寸是5mm，主要用于对小孩(小孩子的肋骨间隙比较狭窄)的弹性检测；M型号主要是针对常规成年人进行弹性检测，考虑到成年人的肋骨间隙及弹性检测效果，M型号弹性检测手柄顶端结构尺寸设定为7mm；XL型号弹性检测手柄主要是针对肥胖病人的弹性检测，增加其顶端结构的尺寸一定程度上增加了检测深度，对检测深度效果有所改善。

然而，常规的瞬时弹性成像技术中，对不同肥胖程度的病人进行检测时，需要切换不同尺寸或形状的弹性检测手柄，从而使得医院机构需要购买多把不同型号的弹性检测手柄才可以满足临床对不同类型病人进行检测的需求，导致成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹性检测振动装置，以解决现有的瞬时弹性成像检测技术的成本高的问题。

本发明提供了一种弹性检测振动装置，包括第一振动部和驱动部，还包括可选择性与第一振动部固定的调节部，所述调节部与所述第一振动部固定时，两者构成第二振动部，所述第二振动部的上端面由所述调节部的上端面与所述第一振动部的上端面共同构成，或者，所述第二振动部的上端面由所述调节部的上端面单独构成；在所述调节部未与所述第一振动部固定时，所述驱动部用于驱动所述第一振动部振动；在所述调节部与所述第一振动部固定时，所述驱动部用于驱动所述第二振动部振动。

上述弹性检测振动装置，在第一振动部头端部设置有可选择性固定的调节部，通过将调节部与弹性检测振动装置端部固定以改变弹性检测振动装置端部的尺寸，进而满足不同的临床实用需求，最终实现，只需要一把弹性检测振动装置，就可以解决常规瞬时弹性成像中需要多个不同型号的弹性检测探头的问题，有效地降低了瞬时弹性成像检测的经济成本。

进一步地，所述调节部为一个或多个。

进一步地，所述调节部具有容置腔，所述第一振动部的上端至少一部分位于其中一个调节部的容置腔内。

进一步地，所述调节部的容置腔为贯穿腔体，所述第一振动部的上端面与所述调节部的上端面呈平面或近似平面。

进一步地，所述第一振动部上端面为圆形、椭圆、正方形、长方形中的任一种。

进一步地，所述调节部上端面为环形。

进一步地，所述调节部纵切面呈倒u形、或凸字形，所述调节部上端面的面积异于所述第一振动部上端面的面积。

进一步地，所述调节部与所述第一振动部的固定方式为螺旋固定、卡扣式固定、或磁吸式固定。

进一步地，所述调节部具有均匀厚度，所述调节部位于所述第一振动部的上端面，所述调节部上端面面积异于所述第一振动部上端面面积，所述调节部与所述第一振动部的上端面相对应处为声透材质。

进一步地，所述第二振动部中，所述第一振动部与所述调节部接触处贴合紧密；所述调节部为多个时，所述调节部与所述调节部接触处贴合紧密。

进一步地，所述调节部与所述第一振动部之间设置耦合件。

进一步地，所述调节部上设有标识部，所述标识部用于标识所述调节部尺寸。

进一步地，所述第一振动部为超声换能器，所述第一振动部还用于发射和接收超声信号。

进一步地，还包括超声换能器，所述超声换能器设置于所述第一振动部内部或下方。

进一步地，所述第一振动部、所述第二振动部至少位于所述超声换能器检测面前端的部分为声透结构。

进一步地，所述超声换能器设置于所述第一振动部下方时，所述第一振动部/第二振动部与超声换能器直接连接或是间接连接。

进一步地，所述超声换能器为多阵元超声换能器。

进一步地，所述第一振动部与超声换能器直接连接情况下，所述超声换能器的检测面被所述第一振动部下端全部或部分覆盖。

进一步地，所述第一振动部与超声换能器间接连接情况下，所述第一振动部与所述超声换能器检测面之间设有连接件，所述连接件为声透材质。

进一步地，所述第一振动部与超声换能器同中心轴设置。

进一步地，所述第一振动部与调节部同中心轴设置。

进一步地，所述第一振动部或第二振动部上端面宽度为5-15mm。

进一步地，所述第一振动部为柱状或台状。

进一步地，所述第一振动部或所述第二振动部与所述超声换能器同步振动。

进一步地，所述第一振动部或所述第二振动部与所述超声换能器同步振动，或者，所述第一振动部或所述第二振动部单独振动。

进一步地，所述超声换能器带宽范围为1MHz～40MHz。

进一步地，所述调节部的形状与所述第一振动部至少一部分的形状相匹配。

本发明还提供了一种弹性检测探头，包括如上述任一项所述弹性检测振动装置，还包括弹性检测手柄外壳，所述弹性检测振动装置至少部分位于所述弹性检测手柄外壳内。

进一步地，所述第一振动部或所述第二振动部与所述弹性检测手柄外壳密封活动固定。

进一步地，还包括压力传感器，用于检测所述第一振动部、第二振动部与被测介质接触面的压力大小。

本发明还提供了一种弹性检测方法，使用上述任一项所述的弹性检测探头进行弹性检测，该方法包括，

第一步：根据待检测目标，选择性安装调节部，实现对弹性检测振动装置上端面尺寸的调整，形成第一振动部或是第二振动部；

第二步：弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动以激励出剪切波；

第三步：利用所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，获得超声回波信号；

第四步：对所述超声回波信号进行分析，提取出待检测目标的结构信息、特征信息，所述特征信息包括剪切波速度、肝脏脂肪含量、待检测目标粘弹性中的至少一种；

第五步:对所述结构信息、特征信息进行显示。

进一步地，所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测的开启时刻，在所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动之前、之中、或是之后。

进一步地，所述弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，判断第一振动部或第二振动部与待检测目标之间压力值，如满足设定值条件，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动；如不满足设定值，则调整所述第一振动部或是第二振动部与待检测目标之间压力值使之满足设定值条件后，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动。

进一步地，第三步还包括，在所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测之前，自动识别第一振动部或第二振动部上端面尺寸，根据所述上端面尺寸加载所述超声换能器第二阵列的发射中心频率。

进一步地，所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，指所述超声换能器的第二阵列对所述剪切波进行跟踪和检测。

本发明还提供了一种弹性检测系统，包括上述任一项所述的弹性检测探头，还包括信号处理装置、控制装置、显示装置；

所述信号处理装置与所述控制装置连接，用于处理接收到的超声波信号，获取待检测组织的结构信息和特征信息；

控制装置用于控制弹性检测探头的超声换能器收发信号，以及控制所述第一振动部或所述第二振动部振动；

所述显示装置，用于显示所述结构信息和特征信息。

附图说明

图1为本发明实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图3为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图4为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图

图6为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图7为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图8为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图9为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图10为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图11为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图12为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图13为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图14为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图

图15为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置的结构示意图；

图16为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图17为本发明另一实施例中的弹性检测探头的结构示意图；

图18为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置中第一振动部和调节部的结构示意图；

图19为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置中调节部的结构示意图；

图20为本发明另一实施例中的弹性检测振动装置中的第一振动部与超声换能器的剖面结构示意图；

图21为本发明实施例中的弹性检测方法的流程图。

主要元件符号说明：

第一振动部	10	密封胶圈	34	弹性检测手柄外壳	60
						驱动部	20	超声换能器	40	连接件	70
调节部	30	弹性介质	50	耦合件	80

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种弹性检测振动装置，包括第一振动部10和驱动部20，还包括可选择性与第一振动部10固定的调节部30，所述调节部30与所述第一振动部10固定时，两者构成第二振动部，所述第二振动部的上端面由所述调节部30的上端面与所述第一振动部10的上端面共同构成，在所述调节部30未与所述第一振动部10固定时，所述驱动部20用于驱动所述第一振动部10振动；在所述调节部30与所述第一振动部10固定时，所述驱动部20用于驱动所述第二振动部振动。

具体地，当第二振动部的上端面由调节部30的上端面与所述第一振动部10的上端面共同构成时，可拆卸的所述调节部30中间有贯穿腔体，该贯穿腔体用于容置所述第一振动部 10的至少一部分上端结构。所述第一振动部10上端面为圆形，也可以是其他形状，比如椭圆、正方形、长方形中的任一种。所述调节部30的形状与所述第一振动部10至少一部分的形状相匹配：所述第一振动部10为柱状或台状时，所述调节部30整体可以是对应形状的环状。

本实施例中，所述调节部30为圆环柱状，所述调节部30上端面为环形。所述第一振动部10的上端面与所述调节部30的上端面呈平面或近似平面。所述调节部30与所述第一振动部10安装在一起时，同时保持所述调节部30的上端面与所述第一振动部10的上端面保持在同一个平面或近似平面，形成一个整体的平面或近似平面，该组合构成的平面或近似平面即成为第二振动部的上端面。在形成的所述第二振动部中，所述第一振动部10与所述调节部 30接触处贴合紧密。当加上所述调节部30之后，其与第一振动部10共同构成第二振动部，而振动部(第一振动部、第二振动部均可称为振动部)上端面尺寸可以由原来的d0变成d1 (基于第一振动部10是圆柱形和调节部为圆环柱形)。所述调节部30与所述第一振动部10 以所述第一振动部10的中心轴同轴设置。在所述调节部30未与所述第一振动部10固定时，所述驱动部20用于驱动所述第一振动部10振动；在所述调节部30与所述第一振动部10固定时，所述驱动部20用于驱动所述第二振动部振动(由于此时调节部30与第一振动部10固定，可以通过驱动第一振动部10、或者/及驱动调节部30实现对第二振动部的驱动)。

上述弹性检测振动装置，在第一振动部10头端部设置有可选择性固定的调节部30，所述调节部的个数为一个或是多个，当所述调节部为多个时，每个调节部的上端面尺寸是不一样的。每个调节部的上端面尺寸(例如，调节部为圆环状时，指圆环的内外半径差)为1mm 至10mm之间，从而在使用中，通过第一振动部10与相应调节部的配合，形成适合待检测目标(例如小孩、成人、肥胖人员皮肤上表面)的振动部尺寸。通过将调节部30与弹性检测振动装置端部固定以改变弹性检测振动装置上端面的尺寸，进而满足不同的临床实用需求，最终实现，只需要一把弹性检测振动装置，就可以解决常规瞬时弹性成像中需要多个不同型号的弹性检测探头的问题，有效地降低了瞬时弹性成像检测的经济成本。

请参阅图2、图3、图4，本发明第二、三实施例提供的弹性检测振动装置，所述第二、三、四实施例与所述第一实施例的区别在于，所述第二、三、四实施例中，所述第二振动部的上端面由所述调节部30的上端面单独构成；所述调节部30纵切面呈倒u形(图2所示)、或凸字形(图3所示)、或一字形(图4所示)，所述调节部30上端面的面积异于所述第一振动部10上端面的面积；所述调节部30上端具有均匀厚度，所述调节部30至少部分位于所述第一振动部10的上端面，所述调节部30与所述第一振动部10的上端面相对应处为声透材质。

具体地，可选择性拆卸式固定的调节部30与所述第一振动部10构成第二振动部时，第二振动部的上端面也可以是由所述调节部30的上端面单独构成(如图2-图4)。所述调节部 30纵切面呈倒u形(如图2)、或凸字形(如图3)、或一字形(图4所示)。所述调节部 30上端面的面积异于所述第一振动部10上端面的面积。图2、3实施例中，所述调节部30 具有容置腔，所述第一振动部10的上端至少一部分位于其中一个调节部30的容置腔内。具体的，所述调节部30可以将所述第一振动部10的上端面全部覆盖并包裹住所述第一振动部 10的至少上端部(如图2和图3)，也可以是包裹住整个第一振动部10(图未给出)，并将所述调节部30与所述第一振动部10形成安装固定，形成第二振动部。

在本发明的一个实施例中，所述调节部30纵切面呈一字形(如图4)，所述调节部30具有均匀厚度，所述调节部30位于所述第一振动部10的上端面，所述调节部30上端面面积异于所述第一振动部10上端面面积，所述调节部30与所述第一振动部10的上端面相对应处为声透材质。所述第一振动部10的上端面与所述调节部30接触处贴合紧密固定，有助于超声信号在所述第一振动部10与所述调节部30之间的传播。

请参阅图2-图4，所形成的第二振动部的上端面，全部是由所述调节部30的上端面构成。所述调节部30的上端面是指所述调节部30上端最小的切面面积大小，具体地，当所述调节部30为凸字形时，此时所述调节部30的上端面是凸起部位的上端面。如图3所示。所述调节部30的至少上端与第一振动部10上端面对应区域为声透材质，只有是声透材质才可以让超声信号从所述第一振动部10上端面可以传播出去，有助于实现利用超声信号对所述第一振动部10在待检测目标表面振动时，对待检测目标内产生的剪切波信号进行检测。具体的，所述第二振动部中，所述第一振动部10与所述调节部30接触处贴合紧密；所述调节部30可以单独设置在所述第一振动部10上端面前面，通过声透黏贴方式固定。所述调节部30的上端面尺寸可以大于所述第一振动部上端面尺寸d0(如图2所示)，也可以小于所述第一振动部 10上端面尺寸(如图3和图4所示)。通过对上述不同形状，不同上端面尺寸的调节部的安装与拆卸，可以实现对振动部上端面尺寸的调节。

需要说明的是，对第二振动部上端面尺寸的调节可以采用多个调节部30组合实现，即为了达到所要求的振动部上端面尺寸，可以同时使用多个调节部30来实现，比如采用两个调节部30同时安装使用，请参阅图5，来达到对第二振动部上端面尺寸的要求。所述调节部30 为多个时，第一振动部10和与之相邻的调节部贴合紧密，相邻两所述调节部30接触处贴合紧密。

本发明的一个实施例中，请再参阅图5，所述第一振动部10的上端面尺寸为d0，如果想将第二振动部上端面的尺寸调整为d2，可以采用两个环柱状的调节部30组合实用，采用嵌套方式与所述第一振动部固定在一起，两个调节部30的上端面与所述第一振动部10的上端面共同构成所述第二振动部的上端面尺寸d2(如图5)。同样的，也可以采用两个“倒u型”形状的调节部以重叠盖帽的形式(如图6)，同时使用而达到预期的第二振动部上端面尺寸要求，此时第二振动部上端面尺寸为外层调节部上端面的尺寸。所述调节部30为多个时，第一振动部10和与之相邻的调节部贴合紧密，相邻两所述调节部30接触处贴合紧密。

所述调节部30与所述第一振动部10固定在一体，在驱动部20作用下，让二者一起同步被驱动，所述调节部30与所述第一振动部10的固定方式为螺旋固定(如图7)、卡扣式固定(如图8)、或磁吸式固定，磁吸式固定。

具体的，如图7所示，在所述调节部30下端与所述第一振动部10外壁接触的地方设置有公螺纹，对应所述第一振动部10位置设置有母螺纹，通过旋转方式将所述调节部30与所述第一振动部10固定在一起。采用这种螺纹式安装时，要求调节部30要是转轴对称形状。

另外，所述调节部30也可以采用卡接形式安装，此时对于不要求调节部30必须是转轴对称形状。比如，在调节部30两侧设有孔洞，在对应所述第一振动部10位置处设置有凸起，可以将调节部30通过孔洞与所述第一振动部的凸起位置卡扣方式实现固定安装，如图8所示。

图1-图4中，所述第一振动部10本身为超声换能器；当然，也可以将超声换能器40设置在所述第一振动部10内部，如图20所示，此时，所述第一振动部10至少位于所述超声换能器40检测面前端的部分为声透结构；可以理解的，在本发明的其他具有超声换能器的情况下，第一振动部10至少位于所述超声换能器40检测面前端的部分为声透结构。

当所述超声换能器40设置于所述第一振动部10下方时，所述第一振动部10与超声换能器40直接连接或是间接连接。

请参阅图9、图10，本发明的另外实施例中，所述弹性检测振动装置还包括超声换能器 40，所述超声换能器40设置在所述第一振动部10的下方，所述超声换能器40与所述第一振动部10直接接触固定(例如，第一振动部10直接附着在超声换能器40的检测面上表面)。具体地，所述超声换能器40检测面被所述第一振动部10下端全部或是部分覆盖。例如在图 9中，超声换能器40检测面的一部分被所述第一振动部10所接触覆盖，而在图10中，超声换能器40检测面全部被所述第一振动部10所接触覆盖。基于所述第一振动部10与所述超声换能器40检测面直接接触连接的情况下，进行产生剪切波时，所述驱动器驱动所述振动部(第一振动部10或所述第二振动部)与所述超声换能器40同步振动。

图11、图12示出了本发明的另外实施例，振动部10与超声换能器40之间的固定为间接连接，更具体地，振动部10与超声换能器40之间通过连接件实现间接连接。基于所述第一振动部10与所述超声换能器40检测面间接连接的情况，进行产生剪切波时，所述第一振动部10或所述第二振动部与所述超声换能器40同步振动，或者，所述第一振动部10或所述第二振动部40单独振动。

具体地，图11、12与图9,、10的区别在于，图11、12所示的弹性检测振动装置还具有连接件70。连接件70为可变形声透介质。连接件70具有声透可变形弹性伸缩特性，进一步，连接件70可以是聚丙烯酰胺凝胶的合成聚合物；或者连接件70为腔体，该腔体内置声透介质，该声透介质，也可以是声透液体，例如水，甘油等超声信号可以传播的介质，该腔体的外上表面至少围合振动部10与超声换能器40的边沿部分由弹性膜构成，位于超声换能器40的超声传播通道上的弹性膜具有声透特性。

图11、12中的实施例的弹性检测振动装置，可选择性设有固定部(未示出)。当设有固定部时，超声换能器40固设于固定部上，从而在振动部振动过程中，超声换能器40保持不动(即振动部单独振动)。所述振动部振动时，其与所述超声换能器的检测面之间的距离会发生改变，借助于连接件70的声透可变形弹性特性，实现即使振动部与超声换能器40之间距离改变，可依然保持他们之间的连接，确保超声换能器40发出的超声信号通过连接件70顺利传播。所述超声换能器可以通过固定架(图未示出)固定于弹性检测手柄外壳50上，进一步可以理解的，利用第一连接件的连接作用，可以实现所述超声换能器在静止状态下对振动部振动产生的剪切波进行跟踪和检测，提高了瞬时弹性成像检测准确性的同时，也可以实现待检测目标浅层深度位置(2cm以内)的瞬时弹性检测(如果所述超声换能器参与振动产生剪切波，即所述超声换能器要么振动的同时进行检测，要么停止振动后进行检测。当超声换能器一边振动一边检测时，需要对后续采集的信号做运动补偿处理，所述运动补偿处理是通过算法去除掉超声换能器本身振动对采集信号的影响；当超声换能器振动完再进行检测时，振动产生的剪切波已经传播至组织内部一定的深度，因此无法实现对浅层组织的瞬时弹性成像检测)。可以理解地，所述第一振动部10或是第二振动部至少位于所述超声换能器40检测面前端的部分为声透结构。因为只有处于超声换能器40成像面(超声信号传播区域)内为声透材质，才可以进行超声成像。

需要说明的是，所述超声换能器40设置于所述第一振动部10下方时，所述振动部10与超声换能器40的固定方式可以为直接连接或是间接连接中的任一种。所述振动部10至少位于所述超声换能器超声信号传播区域内为声透材质，以进行超声成像。

当超声换能器40设置在所述第一振动部10下方时，通常所述超声换能器为多阵元超声换能器。每一个阵元均可以独立工作，即实现超声信号的收发。所述超声换能器40可以是相控阵、凸阵、线阵或是其他类型的换能器。所述超声换能器40带宽范围是1MHz～40MHz。可以根据实际临床需要进行变更切换超声阵元的超声发射频率。所述超声换能器40具有二维成像功能，可以实现瞬时弹性成像时所需要的图像引导功能，利用图像引导功能可以避开肝脏中那些不适合进行瞬时弹性检测的区域，比如大血管，囊肿等地方；所述超声换能器40实现的二维成像区域一定程度上会受限于所述第二振动部件上端面的尺寸限定，但是一定程度上也具有了图像引导功能。在本发明的一个实施例中，所述超声换能器40具有第一阵列和第二阵列；所述第一阵列用于超声灰阶成像，通过所述超声灰阶成像可以观察到待检测目标的解剖结构。所述第一阵列是所述超声换能器40的大部分阵元或是全部阵元。所述第二阵列为所述超声换能器40阵元的一小部分，为一个阵元或是多个阵元。所述第二阵列的中心正对于所述第一振动部10或是第二振动部件的上端面，即所述第一振动部上端面或是第二振动部上端面正对于所述第二阵列的中心位置。所述第二阵列用于对振动产生的剪切波传播进行跟踪和检测。

需要补充说明的是，当所述调节部具有贯穿腔体结构时，所述调节部30可以不做声透特性要求，如图9所示。该案例中，所述调节部30设置于第一振动部10的周边。所述超声换能器40发出的超声信号只能通过所述第一振动部10传播至待检测目标内部。即使所述调节部30不具有声透特性，依然可以实现所述超声换能器40进行二维成像，只不过二维成像的大小受限于第一振动部10端部尺寸。为了进一步改良扩大所述超声换能器40所能成像范围，进一步将所述调节部30设定为具有声透特性，且要保持所述调节部30下端与所述超声换能器40检测面之间保持连接，因为只有保持连接，所述超声换能器40发出的超声信号才可以有机会传播至所述调节部直至待检测目标。

在本发明的一个实施例中，请参阅图9和图10，所述第一振动部10与所述调节部30接触处贴合紧密。所述调节部30为声透结构，所述调节部30的下端与超声换能器40检测面紧密贴合固定(图9)；或是，所述调节部30的下端与所述第一振动部10表面形状紧密贴合固定(图10)。只有紧密贴合固定，所述超声换能器40发出的超声信号才可以顺利传播出去。

在本发明的其他实施例中，如图9和图10所示，超声换能器40为多阵元超声换能器，所述第一振动部10设置于所述超声换能器40的前端，所述超声换能器40表面可以全部被所述第一振动部10全部覆盖，也可以是被部分覆盖。当超声换能器40被部分覆盖时，将所述调节部30与所述第一振动部10固定之后，所述调节部30的下端要与所述超声换能器40的检测面贴合连接，该贴合连接有助于超声信号传播出去。当所述第一振动10部全部覆盖在所述超声换能器40的检测面上时，所固定的调节部30的至少部分下端(与超声换能器40成像面相切位置处的下端处)要与所述第一振动部10形状匹配且贴合连接，同样是为了让超声信号无障碍的传播出去至待检测组织，可以实现二维成像的图像引导功能。

在本发明的一个实施例中，请参阅图13-图15，为了更好地确定所述调节部30与所述第一振动部10之间或是与所述超声换能器40检测面之间的贴合紧密，所述调节部30与所述第一振动部10之间，或是所述第一振动部10外壁与所述调节部之间至少部分区域设置耦合件 80。

具体地，当超声换能器40设置于所述第一振动部10下方，且为多阵元超声换能器时候，为了实现多阵元超声换能器40的图像功能，所述超声换能器40发出的超声信号需要顺利穿透所述第一振动部10及所述调节部30传播至待检测目标内。设置耦合件80的目的是让所述调节部30与所述第一振动部10之间的固定实现无缝隙固定，该无缝隙固定有助于超声信号的传播。该耦合件80可以设置在所述第一振动部10上端面与所述调节部30之间(图15)，也可以设置在所述第一振动部10外壁与调节部30之间(图13、图14)。考虑到耦合件80的作用是为了让超声信号顺利通过，因此，只需要在超声信号传播区域内进行设置即可，这样的设置均是为了实现或是优化改善超声信号在该处路径上的传播。所述耦合件80为声透材质，该耦合件80具有声透特性的同时又可以被挤压变形，比如可以是由具有伸缩特性的弹性膜制成的囊腔结构，该囊腔内容置有可声透材质，该材质可以是体积可变的固体，也可以是液体，比如水、甘油等声透液体。

在本发明的一个实施例中，所述调节部30的上端设置有可识别部，可识别部的作用是让弹性检测手柄系统自动识别出当作用该调节部30时，构成振动部30上端面尺寸自动被识别。

在本发明的一个实施例中，可以在所述调节部30的下端设置有标记柱，该标记柱的位置对应于检测手柄中的开关电路的开关位置。所述调节部30可以是含有腔体结构的，比如倒u 形，凸字形的调节部30，也可以是圆环柱状的调节部30。所述标记柱32可以设置在所述调节部30的下端。当将带有该标记柱的调节部30与所述第一振动部10固定在一起时，该标记柱可以将对应的开关电路导通，与该调节部30相关的信息通过导通电路被提取和识别，相关参数用于后续的信号处理当中。所述调节部30型号可以自动被识别的设计方案有助于实现检测结果优化及自动化，提高操作者的实用舒适度。

在本发明的其他实施例中，所述调节部30可以部分覆盖弹性检测手柄端部，比如仅仅覆盖所述第一振动部10；也可以覆盖整个弹性检测手柄的端部。

请参阅图16，所述调节部30不仅覆盖住了所述第一振动部10，所述调节部30的下端继续向下顺延直接覆盖住了整个弹性检测探头的端部。该设计可以更好地实现对不同病人采用一次性调节部30实现检测，一方面解决了不同尺寸的切换，另一方面实现了一次性实用，该一次性实用增强了卫生安全，降低了不同病人之间皮肤感染的风险。该案例中，如果所述调节部30全部覆盖住弹性检测手柄的端部，考虑到所述调节部30上端部总会有一定的厚度，那么当所述调节部30与所述第一振动部10固定时，就会增加或是改变所述超声换能器40与原有待检测目标之间的距离，进而引起后续算法中相关参数的改变。为了不改变所述超声换能器40检测面与原有待检测目标之间的距离，所述调节部30的上端也可以不封闭，进一步为了避免外部液体流入到所述调节部30与所述第一振动30之间，可以在端口结合处设置密封胶圈34。

请参阅图17，图17与图16的区别在于，图17实施例中，所述第二振动部的上端面由所述调节部30的上端面与所述第一振动部10的上端面共同构成。

需要说明的是，所述第一振动部10不限于圆柱形，也可以是圆台形状。对应的调节部 30也不限于圆环形，也可以是圆台环柱形(如图19)。调节部的上端面形状不限于圆环，也可以是圆角方形环(如图18)。

需要说明的是，在进行瞬时弹性成像检测时，需要将第一振动部10或是第二振动部放置于肋骨间隙。考虑到所述超声换能器40可以具有二维成像功能，因此，将振动部(第一振动部10或是第二振动部)放置在肋骨间隙时，需要将所述超声换能器40的成像面平行于两个肋骨间隙，使得所述超声换能器40的二维成像区域正好避开肋骨(肋骨妨碍二维成像)。该位置放置时，所述第一振动部10或是第二振动上端面在平行于肋骨间隙方向的宽度d1范围是5mm～15mm。该尺寸范围能够一方面方便将振动部(第一振动部10或第二振动)放置于肋骨间隙，另一方面可以产生合适的剪切波场便于瞬时弹性成像。

在本发明的一个实施例中，还包括压力传感器，用于检测所述第一振动部10、第二振动部与被测介质接触面的压力大小。需要说明的是，在瞬时弹性检测时，需要对待检测目标施加一定的压力有助于产生所需的剪切波。但是该压力大小很难通过操作人员的感知进行控制，因此降低了瞬时弹性成像的检测重复性，继而也降低了弹性检测质量。因此，优选地，本发明中在装置中还设置有压力检测装置，所述压力检测装置可以是压力传感器，所述压力传感器可以是接触式压力传感器，也可以是螺接式压力传感器。所述压力检测装置用于检测振动部与待检测目标之间的按压力度。在其中一个实施例中，压力传感器(图中未示出)可设置于振动部与驱动部20之间，压力传感器可以感知振动部上表面与待检测目标之间的压力。操作者可以根据压力大小，进一步判定是否开启瞬时弹性成像的剪切波激励，从而提高了弹性检测的可重复性及其质量。

在本发明的一个实施例中，还提供了一种弹性检测探头，包括如上述任一项所述弹性检测振动装置，还包括弹性检测手柄外壳60，所述弹性检测振动装置至少部分位于所述弹性检测手柄外壳60内。所述第一振动部10或所述第二振动部与所述弹性检测手柄外壳60密封活动固定。具体地，在图9-图14的实施例中，所述第一振动部10通过弹性介质50与弹性检测手柄外壳60固定。所述弹性介质50可以在所述第一振动部10振动时保持其与弹性检测手柄外壳60固定，通过此种固定设置，可以防止液体进入弹性检测手柄外壳60内部。

上述弹性检测探头，在第一振动部10头端部设置有可选择性固定的调节部30，通过将调节部30与弹性检测振动装置端部固定以改变弹性检测振动装置端部的尺寸，进而满足不同的临床实用需求，最终实现，只需要一把弹性检测探头，就可以解决常规瞬时弹性成像中需要多个不同型号的弹性检测探头的问题，有效地降低了瞬时弹性成像检测的经济成本。

需要说明的是，为方便说明，本发明部分图示中省略了驱动部。

请参阅图21，本发明的一个实施例中，还提供了一种弹性检测方法，使用上述任一项所述的弹性检测探头进行弹性检测，该方法(方法一)包括，

第一步：根据待检测目标，选择性安装调节部，实现对弹性检测振动装置上端面尺寸的调整，形成第一振动部或是第二振动部。可以理解的，通常针对不同的检测对象，实用不同的上端面尺寸，比如小孩检测时，上端面尺寸较小(5mm)；常规成年人时，采用的尺寸为7mm；当检测对象为肥胖病人时，由于脂肪促进剪切波衰减，可采用更大尺寸(比如10mm)振动部进行振动，有助于提高检测深度。

第二步：弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动以激励出剪切波；

第三步：利用所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，获得超声回波信号；

第四步：对所述超声回波信号进行分析，提取出待检测目标的结构信息、特征信息，所述特征信息包括剪切波速度、待检测目标(如肝脏)脂肪含量、待检测目标粘弹性中的至少一种。

第五步:对所述结构信息、特征信息进行显示。进一步解释，所述检测结果，包括组织的结构信息、粘弹性信息、或是脂肪含量等级等信息。

上述弹性检测探头的控制方法，根据待检测目标，选择性安装调节部30，实现对弹性检测振动装置上端面尺寸的调整，形成第一振动部10或是第二振动部，即在第一振动部10头端部设置有可选择性固定的调节部30，通过将调节部30与弹性检测振动装置端部固定以改变弹性检测振动装置端部的尺寸，进而满足不同的临床实用需求，最终实现，只需要一把弹性检测振动装置，就可以解决常规瞬时弹性成像中需要多个不同型号的弹性检测探头的问题，有效地降低了瞬时弹性成像检测的经济成本，然后弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，所述第一振动部10或是第二振动部在待检测目标表面振动以激励出剪切波，再利用所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，获得超声回波信号，然后对所述超声回波信号进行分析，提取出待检测目标的结构信息、特征信息，所述特征信息包括剪切波速度、肝脏脂肪含量、待检测目标粘弹性中的至少一种，最终对所述结构信息、特征信息进行显示，实现瞬时弹性成像检测。

在本发明的一个实施例中，所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测的开启时刻，在所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动之前、之中、或是之后，以对对激励出的剪切波进行检测和跟踪。

在本发明的一个实施例中，所述弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，判断第一振动部或第二振动部与待检测目标之间压力值，如满足设定值条件，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动；如不满足设定值，则调整所述第一振动部或是第二振动部与待检测目标之间压力值使之满足设定值条件后，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动，以使得弹性检测振动装置只能在规定的压力值下工作，提高了瞬时弹性成像检测的操作便利性和规范性。

在本发明的一个实施例中，第三步还包括，在所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测之前，自动识别第一振动部或第二振动部上端面尺寸，根据所述上端面尺寸加载所述超声换能器的发射中心频率，以使得弹性检测振动装置只能在规定的频率下工作，提高了瞬时弹性成像检测的操作便利性和规范性。

在本发明的一个实施例中，所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，指所述超声换能器的第二阵列对所述剪切波进行跟踪和检测。

当所述超声换能器为多阵元，可以进行二维成像时(方法二)：

Step1：利用所述超声换能器第一阵列阵元进行二维成像，进入超声灰阶成像模式，实现图像引导功能；

基于该弹性检测的复合探头的检测系统对病人检测时，有两个成像模式，一个是常规的 B型超声成像模式(超声灰阶成像模式)，一个是瞬时弹性成像检测模式。检测时，首先，将复合探头的振动部件放置于与靠近肝脏位置的两个肋骨间隙，弹性检测探头的初始位置大致垂直于皮肤表面，在振动部件与肋骨接触的地方及周边位置添加耦合器，使得振动部上端面与肋骨表面的皮肤充分接触，利用所述超声换能器的第一阵列进行B型超声成像。通过B 型超声成像可以观察到成像区域是否含有大血管、胆道或是局部的病灶，通过观察可以避开这些成像区域，继而实现图像引导功能。

进一步解释，当进行二维成像时，为了有助于增加成像范围，可以将振动部的上端面尺寸调整为最大尺寸，尽可能的有助于增加所述超声环能的成像区域。

Step2：选定位置之后，根据待检测目标的不同，选择性安装调节部，实现振动上端面尺寸的调节，形成第一振动部或是第二振动部。

需要说明但是，选定最佳位置后，根据检测对象的差异，选定不同的振动部尺寸，以达到最佳瞬时弹性检测。

Step3：调整完振动部上端面尺寸之后，进入弹性成像检测模式；利用调整后的所述振动部在待检测目标表面振动以产生剪切波；

Step4：在所述调整后的振动部振动之前、之中、或是之后，开启所述超声换能器的第二阵列工作，对激励出的剪切波进行检测和跟踪。

Step5：对所述超声换能器检测所得的信号进行分析，提取出待检测目标的结构信息、特征信息，所述特征信息包括剪切波速度、待检测目标脂肪含量、待检测目标粘弹性中的至少一种。

Step6：对检测结果进行显示。

具体的，所述检测结果，包括组织的结构信息、特征信息。

Step7：超声换能器重新进入超声灰阶成像模式，并对灰阶图像进行显示。

考虑振动部尺寸可以自动识别，进一步讲，所述超声换能器为多阵元时，所述超声换能器的频率可以切换，基于方法二，加入第二阵列频率可自动切换的步骤。

Step1：利用所述超声换能器第一阵列阵元进行二维成像，进入超声灰阶成像模式，实现图像引导功能；

具体的，当进行二维成像时，为了有助于增加成像范围，可以将振动部的上端面尺寸调整为最大尺寸，尽可能的有助于增加所述超声换能器的成像区域。

Step2：选定位置之后，根据待检测目标的不同，选择性安装调节部，实现振动上端面尺寸的调节。

其中，选定最佳位置后，根据检测对象的差异，选定不同的振动部尺寸，以达到最佳瞬时弹性检测。

Step3：调整完振动部上端面尺寸之后，进入弹性成像检测模式；利用调整后的所述振动部在待检测目标表面振动以产生剪切波；

Step4：调整完振动部上端面尺寸之后，系统可自动识别上端面尺寸，根据上端面尺寸重新加载所述超声换能器第二阵列的发射中心频率等参数。

需要说明的是，当对小孩进行检测时，检测深度相对较浅，可以采用高频超声信号检测；当对肥胖患者进行检测时，由于脂肪导致剪切波及超声信号容易衰减，因此通常设定采用低频超声信号进行检测。

Step5：在所述调整后的振动部振动之前、之中、或是之后，开启所述超声换能器的第二阵列工作，按照重新加载的超声频率，对激励出的剪切波进行检测和跟踪。

Step6：对所述超声换能器检测所得的信号进行分析，提取出待检测目标的结构信息、特征信息，所述特征信息包括剪切波速度、待检测目标脂肪含量、待检测目标粘弹性中的至少一种。

Step7：对检测结果进行显示。

需要说明的是，所述检测结果，包括待检测目标的结构信息、特征信息。

Step8：超声换能器重新进入超声灰阶成像模式，并对灰阶图像进行显示。

本发明的一个实施例还提供了一种弹性检测系统，包括上述任一项所述的弹性检测探头，还包括信号处理装置、控制装置、显示装置；

所述信号处理装置与所述控制装置连接，用于处理接收到的超声波信号，获取待检测组织的结构信息和特征信息；所述信号处理装置可以为cpu芯片，以实现信号处理功能。

控制装置用于控制弹性检测探头的超声换能器收发信号，以及控制所述第一振动部或所述第二振动部振动；其中，控制装置可以为MCU控制芯片，以实现控制所述第一振动部或所述第二振动部振动。

所述显示装置，用于显示所述结构信息和特征信息。其中显示装置可以为液晶显示器等具有显示功能的设备

上述弹性检测系统，通过在第一振动部头端部设置有可选择性固定的调节部，然后通过将调节部与弹性检测振动装置端部固定以改变弹性检测振动装置端部的尺寸，进而满足不同的临床实用需求，最终实现，只需要一个弹性检测系统，就可以实现常规瞬时弹性成像中所需要的多个不同型号的弹性检测系统，有效地降低了瞬时弹性成像检测的经济成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (26)

1.一种弹性检测振动装置，包括第一振动部和驱动部，其特征在于，还包括可选择性与第一振动部固定的调节部，所述调节部与所述第一振动部固定时，两者构成第二振动部，所述第二振动部的上端面由所述调节部的上端面与所述第一振动部的上端面共同构成，或者，所述第二振动部的上端面由所述调节部的上端面单独构成；在所述调节部未与所述第一振动部固定时，所述驱动部用于驱动所述第一振动部振动；在所述调节部与所述第一振动部固定时，所述驱动部用于驱动所述第二振动部振动。

2.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部为一个或多个。

3.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部具有容置腔，所述第一振动部的上端至少一部分位于其中一个调节部的容置腔内。

4.根据权利要求3所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部的容置腔为贯穿腔体，所述第一振动部的上端面与所述调节部的上端面呈平面或近似平面。

5.根据权利要求4所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部上端面为环形。

6.根据权利要求3所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部纵切面呈倒u形、或凸字形，所述调节部上端面的面积异于所述第一振动部上端面的面积。

7.根据权利要求3所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部与所述第一振动部的固定方式为螺旋固定、卡扣式固定、或磁吸式固定。

8.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部具有均匀厚度，所述调节部位于所述第一振动部的上端面，所述调节部上端面面积异于所述第一振动部上端面面积，所述调节部与所述第一振动部的上端面相对应处为声透材质。

9.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述第二振动部中，所述第一振动部与所述调节部接触处贴合紧密；所述调节部为多个时，所述调节部与所述调节部接触处贴合紧密。

10.根据权利要求9所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部与所述第一振动部之间设置耦合件。

11.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述第一振动部为超声换能器，所述第一振动部还用于发射和接收超声信号。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的弹性检测振动装置，其特征在于，还包括超声换能器，所述超声换能器设置于所述第一振动部内部或下方。

13.根据权利要求12所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述第一振动部、所述第二振动部至少位于所述超声换能器检测面前端的部分为声透结构。

14.根据权利要求13所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述超声换能器设置于所述第一振动部下方时，所述第一振动部/第二振动部与超声换能器直接连接或是间接连接。

15.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述第一振动部与调节部同中心轴设置。

16.根据权利要求13所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述超声换能器带宽范围为1MHz～40MHz。

17.根据权利要求1所述的弹性检测振动装置，其特征在于，所述调节部的形状与所述第一振动部至少一部分的形状相匹配。

18.一种弹性检测探头，其特征在于，包括权利要求1-17任一项所述弹性检测振动装置，还包括弹性检测手柄外壳，所述弹性检测振动装置至少部分位于所述弹性检测手柄外壳内。

19.根据权利要求18所述的弹性检测探头，其特征在于，还包括压力传感器，用于检测所述第一振动部、第二振动部与被测介质接触面的压力大小。

20.一种弹性检测方法，其特征在于，使用权利要求18-19任一项所述的弹性检测探头进行弹性检测，该方法包括，

第一步：根据待检测目标，选择性安装调节部，实现对弹性检测振动装置上端面尺寸的调整，形成第一振动部或是第二振动部；

第二步：弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动以激励出剪切波；

第三步：利用所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，获得超声回波信号；

第四步：对所述超声回波信号进行分析，提取出待检测目标的结构信息、特征信息，所述特征信息包括剪切波速度、待检测目标脂肪含量、待检测目标粘弹性中的至少一种；

第五步:对所述结构信息、特征信息进行显示。

21.根据权利要求20所述的弹性检测方法，其特征在于，所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测的开启时刻，在所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动之前、之中、或是之后。

22.根据权利要求21所述的弹性检测方法，其特征在于，所述弹性检测振动装置上端面尺寸调整后，判断第一振动部或第二振动部与待检测目标之间压力值，如满足设定值条件，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动；如不满足设定值，则调整所述第一振动部或是第二振动部与待检测目标之间压力值使之满足设定值条件后，所述第一振动部或是第二振动部在待检测目标表面振动。

23.根据权利要求21所述的弹性检测方法，其特征在于，第三步还包括，在所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测之前，自动识别第一振动部或第二振动部上端面尺寸，根据所述上端面尺寸加载所述超声换能器发射中心频率。

24.根据权利要求22所述的弹性检测方法，其特征在于，所述超声换能器对所述剪切波进行跟踪和检测，指所述超声换能器的第二阵列对所述剪切波进行跟踪和检测。

25.根据权利要求21所述的弹性检测方法，其特征在于，超声换能器为多阵元超声换能器时，第一步之前还包括，利用所述超声换能器第一阵列阵元进行二维成像，进入超声灰阶成像模式，实现图像引导功能；在第五步之后，重新进入超声灰阶成像模式，并对灰阶图像进行显示。

26.一种弹性检测系统，其特征在于，包括权利要求20-25任一项所述的弹性检测探头，还包括信号处理装置、控制装置、显示装置；

所述信号处理装置与所述控制装置连接，用于处理接收到的超声波信号，获取待检测组织的结构信息和特征信息；

控制装置用于控制弹性检测探头的超声换能器收发信号，以及控制所述第一振动部或所述第二振动部振动；

所述显示装置，用于显示所述结构信息和特征信息。

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