CN115607186A - 乳腺容积探头及乳腺超声检测装置 - Google Patents

Abstract

一种乳腺容积探头及乳腺超声检测装置,该乳腺容积探头包括壳体、声窗、换能器、保护层以及驱动机构。该壳体具有朝向检测对象设置的开口，声窗将开口封闭。换能器朝向声窗的一端为检测端。保护层采用透声材料制成，其与换能器固定连接，其中，检测端的端面上至少部分区域被保护层覆盖。该换能器与保护层没有相对运动，保护层能够将换能器上至少一部分端面与声窗完全隔离，不与声窗直接接触摩擦，从而减少损耗。

Description

乳腺容积探头及乳腺超声检测装置

技术领域

本申请涉及乳腺超声检测领域，具体涉及一种乳腺超声检测设备的乳腺容积探头。

背景技术

乳腺机为乳腺检查及乳腺病变诊断的设备。通常，乳腺机的悬臂上安装有超声探头，超声探头的探头壳体内安装有换能器等器件，探头壳体的下端具有检测口，检测口设有声窗，该声窗用于隔离换能器与人体肌肤，并能够透过超声波。检测时，探头壳体内的换能器将移动至与人体接近或接触检测。

其中，换能器的声头部分属于关键部件，直接影响超声图像质量。在探头长期使用过程中，换能器经常出现损坏，从而导致超声图像质量随着是探头使用年限的增加而逐渐降低。

发明内容

本申请提供一种乳腺容积探头及乳腺超声检测装置，以降低换能器的损耗。

基于上述目的，本申请一种实施例中提供一种乳腺容积探头，包括：

壳体，所述壳体具有安装腔，所述安装腔具有朝向乳腺部位设置的开口；

声窗，所述声窗设于所述开口处；

换能器，所述换能器设于所述安装腔内，所述换能器朝向所述声窗的一端为检测端，所述声窗将所述检测端与所述乳腺部位隔开，所述换能器用于向所述乳腺部位发射超声波，并接收所述超声波的回波，得到超声回波信号；

保护层，所述保护层与换能器固定连接，所述检测端的端面上至少部分区域被所述保护层覆盖，所述保护层采用透声材料制成；

以及驱动机构，所述驱动机构与换能器传动连接，用于驱动所述换能器在所述安装腔内移动，以进行乳腺容积扫描。

一种实施例中，所述检测端的端面设有透镜，所述检测端的端面上至少所述透镜被所述保护层覆盖。

一种实施例中，所述检测端的端面设有传感器，所述传感器位于所述透镜的侧方，所述保护层覆盖所述传感器。

一种实施例中，所述传感器包括用于进行压力信号采集的压力传感器和/或用于实现惯性导航的惯性导航传感器。

一种实施例中，所述保护层覆盖整个所述检测端的端面。

一种实施例中，所述检测端的端面与保护层之间填充有耦合介质，以排出空气。

一种实施例中，所述检测端的端面与保护层紧密贴合。

一种实施例中，所述保护层以不可拆卸或可拆卸的方式固定在所述换能器上。

一种实施例中，所述保护层与换能器之间粘接、焊接、铆接或卡接固定。

一种实施例中，所述保护层与声窗之间具有间隙，所述间隙内填充耦合介质。

一种实施例中，所述保护层采用聚乙烯、聚丙烯或聚酰亚胺材料制成。

一种实施例中，所述保护层的厚度a取值范围为：0.01mm≤a≤0.05mm。

一种实施例中，所述声窗具有透声密封体，所述透声密封体固定在所述开口处并保持张紧状态，将所述开口完全封闭，其中所述透声密封体为不透气和不透液的透声密封体体结构。

一种实施例中，所述声窗以可拆卸或不可拆卸的方式固定安装在所述壳体上。

一种实施例中，所述透声密封体的厚度a取值范围为：0.2mm≤a≤0.5mm。

一种实施例中，所述透声密封体采用聚乙烯、聚丙烯或聚酰亚胺材料。

基于上述目的，本申请一种实施例中提供一种乳腺超声检测装置，包括支撑架、处理装置和如上述任一项所述的乳腺容积探头，所述乳腺容积探头与所述处理装置连接，所述乳腺容积探头悬设于所述支撑架上，所述处理装置用于接收和处理来自于所述乳腺容积探头发回的超声回波信号，以获得乳腺容积图像。

依据上述实施例的乳腺容积探头,该乳腺容积探头包括壳体、声窗、换能器、保护层以及驱动机构。该壳体具有朝向检测对象设置的开口，声窗将开口封闭。换能器朝向声窗的一端为检测端。保护层采用透声材料制成，其与换能器固定连接，其中，检测端的端面上至少部分区域被保护层覆盖。该换能器与保护层没有相对运动，保护层能够将换能器上至少一部分端面与声窗完全隔离，不与声窗直接接触摩擦，从而减少损耗。

附图说明

图1为本申请一种实施例中声窗与壳体(省略了部分区域，以便展示壳体内部结构)分离状态下的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中声窗与壳体(省略了部分区域，以便展示壳体内部结构)装配状态下的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中乳腺容积探头的爆炸图；

图4为本申请一种实施例中平行于换能器移动方向的剖视图；

图5为图4中A-A线剖视图；

图6为本申请一种实施例中换能器与保持层的示意图；

图7为本申请一种实施例中换能器的检测端的端面示意图；

图8为本申请一种实施例中耦合介质设置示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实施例提供了一种乳腺容积探头，其应用于人体乳腺检查和诊断。请参考图1-8，一种实施例中，该乳腺容积探头包括壳体100，换能器200，声窗300，驱动机构400以及其他相关部件。

该壳体100具有安装腔，该安装腔具有朝向乳腺部位1000设置的开口。该壳体100可采用一体成型的结构，也可采用多个子部件拼合而成。声窗300设于壳体100的开口处，将该开口覆盖，这种覆盖可以为密封覆盖，例如声窗300具有不透气和不透液制成的遮挡部，如薄膜结构，通过该遮挡部将开口完全隔绝，使安装腔内的换能器200与检测对象完全隔开。声窗300对该开口处的覆盖也可能是半封闭，即声窗300的遮挡部覆盖开口，但遮挡部采用可透气和/或透液的材料制成，如采用常用的多孔布等，以选择性的透过一些液体或气体。当然，无论是密封覆盖，还是半封闭的覆盖，该遮挡部都采用透声材料制成，即具有超声波透过性，以免影响超声信号的传递。

该换能器200设于安装腔内。换能器200用于向乳腺部位1000发射超声波，并接收超声波的回波，得到超声回波信号。该换能器200可采用现有任意的可行结构。该换能器200朝向声窗300的一端为检测端210，在检测时，该检测端210朝向检测对象，发送并接收超声信号。声窗300将检测端210与检测对象的乳腺部位1000隔开，避免检测端210与检测对象直接接触。

该驱动机构400与换能器200传动连接，即能够传递运动，驱动机构400驱动换能器200在安装腔内移动，以进行乳腺容积扫描。在检测和检测完毕时，换能器200通常在驱动机构400的驱动下于壳体100内平移，以实现扫描以及复位等目的。当然某些特殊的检查中，换能器200也可能以其他方式移动，并不限于平移活动，如旋转运动。

本发明人经过反复实验和分析后终于发现，在换能器200移动过程中，声窗300的遮挡部将会对换能器200的检测端210的端面211造成磨损，尤其是换能器200移动速度越快，这种磨损效果更大，进而对换能器200造成极大的损伤，直接影响超声图像质量。而且为了排除空气，提高图像质量，如图8所示，一些实施例中换能器200与声窗300之间，声窗300与人体组织之间填充耦合介质600，该耦合介质600更会加剧换能器200与声窗300摩擦过程中的损耗。此外，全乳自动扫描设备属于新技术，技师或者超声医生在学习使用过程中可能存在压力过大，声窗300安装不合格等各种异常，都可能影响换能器200的使用寿命或者性能质量。

针对该问题，请参考图1-8，本申请一种实施例中还提供了一种保护层500，该保护层500与换能器200固定连接，其中，检测端210的端面211上至少部分区域被保护层500覆盖，至少对该部分区域起到保护作用，防止磨损。其中，该覆盖的区域可根据需要而自行选择，例如某些产品中，该检测端210的端面211的中部磨损概率较大，可至少将该部分用保护层500进行覆盖，再例如，该检测端210的端面211的某一侧区域(例如左侧区域或右侧区域)磨损概率较大，可至少将该一侧区域用保护层500覆盖。当然，该保护层500采用透声材料制成，以避免影响超声信号的传递。

该换能器200与保护层500没有相对运动，保护层500能够将换能器200上至少一部分端面211与声窗300完全隔离，不与声窗300直接接触摩擦，从而减少损耗，延长换能器200的使用寿命。

该保护层500的覆盖区域可根据需要而灵活设置，请参考图7，一种实施例中，该检测端210的端面211设有透镜212，在换能器200移动过程中，透镜212极易被磨损，因此，一种实施例中，该检测端210的端面211上至少透镜212被保护层500覆盖，即保护层500至少覆盖透镜212的一部分或全部。

请继续参考图7，一种实施例中，该检测端210的端面211设有传感器213，其中，该传感器213位于透镜212的侧方，为了保护传感器213，减少其磨损，该保护层500在覆盖透镜212的同时，也可以覆盖传感器213，即保护层500覆盖部分或全部传感器213。一种实施例中，如图7所示，该传感器213成对设置在透镜212的两侧，每侧传感器213的数量为3个或其他数量。

根据需要获得的信号和数据的不同，传感器213种类也可能不同。本实施例所示传感器213可选择任意能够应用在乳腺容积探头的换能器200上的传感器种类。例如，一种实施例中，该传感器213包括但不限于用于进行压力信号采集的压力传感器和/或用于实现惯性导航的惯性导航传感器。

当然，为了更好的保护换能器200的检测端210，一种实施例中，该保护层500可覆盖整个检测端210的端面211。甚至，请参考图4和5，一些实施例中，该保护层500还可覆盖到检测端210上与该端面211相邻的一个或多个侧面，进而保护这些侧面，为检测端210提供全面的防护，提高保护效果。此外，该一个或侧面也可加大保护层500与检测端210的接触面积，尤其是采用粘接或焊接等与接触面积相关的固定方式时，可进一步提高两者固定稳定性。

保护层500可通过部分区域与检测端210固定的方式来实现整个保护层500与检测端210的固定且无相对运动，例如从保护层500的两侧、中间或者任选几个点将保护层500固定到检测端210上。当然，保护层500也可以整体区域全部与检测端210固定，例如整体粘接贴合到检测端210的端面211，甚至侧面，使检测端210的端面211与保护层500紧密贴合，提高固定稳定性。

当保护层500部分区域与检测端210固定时，保护层500与检测端210的端面211之间可能存在缝隙，一种实施例中，为了排出该缝隙内的空气，提高超声图像质量，可在检测端210的端面211与保护层500之间填充有耦合介质600，以排出空气。

在固定方式上，保护层500可采用但不限于粘接、焊接、铆接、卡接等各种可拆卸或不可拆卸的方式实现。例如保护层500直接粘接在检测端210表面，或者通过焊接(包括可应用到超声探头上的各种焊接工艺)或铆接的方式固定在检测端210上，再或者通过卡扣等方式与检测端210卡接扣合在一起。

其中，考虑到保护层500易被磨损，因此一些实施例中，可将保护层500设计为以可拆卸的方式固定在换能器200上，以便于更换保护层500，此时保护层500可被设计为一次性或者定期更换。例如，一些实施例中，可采用能够撕下的胶粘方式固定或者通过可打开的卡扣形式固定等。

当然，某些实施例中也可将保护层500以不可拆卸的方式永久性固定在检测端210上，通常这种固定方式的固定效果更好。

在材料方面，保护层500可采用任意可行的透声材料制成，如考虑提高耐磨性及减少拆卸次数的话，可选择更耐磨的透声材料。一些实施例中，该保护层500采用PE类(聚乙烯)，ABS类(聚丙烯)和PI类(聚酰亚胺)材料制成。进一步地，PE类还可以细分为LDPE(低密度聚乙烯)，HDPE(高密度聚乙烯)，UPE(超高密度聚乙烯)和混合PE(例如80％PE+20％HDPE)。

在厚度方面，保护层500可以选择任意可行的厚度固定在检测端210上，但过薄的保护层500容易被磨透，而过厚的保护层500则可能导致超声传递的效果，本申请一种实施例中，综合耐磨性和透声效果，该保护层500的厚度a取值范围为：0.01mm≤a≤0.05mm，例如取0.025mm。

进一步地，请参考图8，一种实施例中，该换能器200的检测端210及保护层500与声窗300的遮挡部之间可具有间隙，为了消除该间隙内的空气，该间隙内填充耦合介质600。同理，检测时声窗300与被测乳腺部位1000之间也可设置耦合介质600，以消除空隙的影响。

另一方面，通常声窗300的遮挡部多采用柔软材料，例如多孔布。该多孔布具有空隙，扫描过程中换能器200扫过乳头、浅表病灶或其他敏感区域时可能引起病人不适甚至疼痛。发明人经过反复实验和分析得知，造成这种现象的原因是以下一个或者多个综合导致的：

其一、多孔布是柔软的，易变形的。扫描前当乳腺容积探头的声窗300向下覆盖挤压乳腺部位1000时，多孔布不能把乳腺部位1000压平，扫描过程中当换能器200在多孔布的内侧扫查时二次施压产生疼痛。

其二、多孔布存在孔和缝隙。换能器200经过这些局部区域时是和人体组织直接接触的。当耦合介质600浸润多孔布的两面以及孔或缝隙中，换能器200和人体组织之间通过耦合介质600更充分接触。扫描过程中当换能器200在布内侧扫查时，会挤压多孔布擀走布内侧和布孔/缝隙中的耦合介质600，这个动作会牵动人体组织产生位移：组织/皮肤上的毛发被耦合介质600牵引从多孔布正面透过孔或缝隙来到孔布内侧，甚至在换能器200和多孔布之间产生碾压，因此产生揪拽感和碾压感，而且这种揪拽感和碾压感和扫描速度成正比，换能器200速度越快，痛感发生概率越高，痛感越明显。

其三、柔软的材料受外力平推容易皱褶，乳腺容积探头向下覆盖挤压乳腺部位1000的压力如果过小，多孔布不能完全展平并固定乳腺部位1000，换能器200移动到乳头乳晕，皮肤褶皱或者浅表凸起病灶时，可能引起多孔布重叠，并牵引耦合剂和人体组织毛发一起折叠，产生病人痛感，导致采集图像变形。同样这种情况的发生概率也和扫描速度有关，换能器200速度越快发生概率越高。

无论是以上哪种原因，结果都是降低了乳腺检查的工作效率，当病人产生疼痛和不适，检查必须暂停，操作者需要用更轻的压力或者更慢的速度再次扫描，但是由于压力太小换能器200与声窗300，声窗300与人体组织之前存在气泡影响图像质量。又或者病人还是不能承受，全乳检查只能停止；而且病人的疼痛影响了图像质量也限制了换能器200扫描的扫描速度。

针对这一问题，本申请一种实施例中提供了声窗300，请参考图4-6，该声窗300的遮挡部为透声密封体320。透声密封体320固定在壳体100的开口处并保持张紧状态，将开口完全封闭，其中透声密封体320为不透气和不透液的结构。

该透声密封体320可以在该探头工作之前被预张紧并且在工作过程中保持张紧状态。所说的透声密封体320保持“张紧状态”是指向透声密封体320施加力使得透声密封体320处于被拉紧的状态。此时，在一些实施例中，在该被拉紧的状态下，可以是形成透声密封体320的材料受力被拉紧但是材料本身并没有拉伸变形；或者，在另外的实施例中，在该被拉紧的状态下，形成透声密封体320的材料本身也可以存在拉伸变形(例如，弹性变形)，例如，形成透声密封体320的材料本身可以被拉长。

进行乳腺检查时，透声密封体320紧压在被检查者的乳腺部位1000上，换能器200在驱动机构400的带动下运动，并透过透声密封体320扫描乳腺部位1000。进行乳腺检查时，薄膜的外侧面与被检查者的乳腺部位1000直接接触，换能器200在薄膜的内侧扫描乳腺部位1000。在检查过程中，透声密封体320可以始终保持张紧状态，透声密封体320与乳腺部位1000没有相对移动，而且由于透声密封体320保持张紧状态，其能够为乳腺部位1000提供较大的保持力，使乳腺部位1000保持固定，从而使得在扫描过程中乳腺部位1000的组织不容易发生运动而影响成像质量。透声密封体320可以采用透声不透气和不透液的材质，即超声波能够透过该薄膜但气体和液体不能透过该薄膜。一些实施例中，该透声密封体320可采用与保护层500类似的材料，例如采用PE类(聚乙烯)，ABS类(聚丙烯)和PI类(聚酰亚胺)材料制成。进一步地，PE类还可以细分为LDPE(低密度聚乙烯)，HDPE(高密度聚乙烯)，UPE(超高密度聚乙烯)和混合PE(例如80％PE+20％HDPE)

该透声密封体320的材质和厚度决定了透声密封体320的超声波透过性和强度。本发明的一些实施例中，透声密封体320可以由具有良好抗疲劳性和抗蠕变性的高分子材料制成。透声密封体320的厚度太小可能由于强度不够导致蠕变或破损，或者在挤压固定乳腺部位1000时自身产生皱褶影响图像质量，太大可能导致超声波透过性能下降，产生伪像等原因而影响图像质量。因此，本发明的一些实施例中，透声密封体320的厚度可以在0.2mm≤a≤0.5mm之间。

进一步地，该声窗300可以只包括透声密封体320，即透声密封体320即为声窗300，并且该透声密封体320可拆卸地或者永久地连接到壳体100上。

当然，声窗300也能够以可拆卸或不可拆卸的方式固定安装在壳体100上。请参考图3-5，另一些实施例中，声窗300可以还包括外框310，该透声密封体320被张紧并连接到该外框310上，该外框310与壳体100可拆卸地或者永久地连接，从而将该声窗300连接到壳体100上。

进一步地，请参考图1-5，在一种更具体的实施例中，该壳体100包括上壳体110和下壳体120，该上壳体110和下壳体120固定连接而围出安装腔。声窗300的外框310与下壳体120的底部固定。驱动机构400设置于外壳的安装腔中，该驱动机构400可以包括丝杠副和电机410，丝杠副包括螺纹连接的丝杠420和螺母430，电机410与丝杠420动力连接，螺母430与换能器200固定，换能器200安装在直线导轨440上，直线导轨440固定在外壳的安装腔内。为了便于移动整个超声扫描探头，外壳上还可以设有手柄700。

进一步地，本申请一种实施例中还提供了一种乳腺超声检测装置，该包括支撑架、处理装置和如上述任一实施例所示的乳腺容积探头，该乳腺容积探头与处理装置连接，乳腺容积探头悬设于支撑架上，处理装置用于接收和处理来自于乳腺容积探头发回的超声回波信号，以获得乳腺容积图像。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (17)

1.一种乳腺容积探头,其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有安装腔，所述安装腔具有朝向乳腺部位设置的开口；

声窗，所述声窗设于所述开口处；

换能器，所述换能器设于所述安装腔内，所述换能器朝向所述声窗的一端为检测端，所述声窗将所述检测端与所述乳腺部位隔开，所述换能器用于向所述乳腺部位发射超声波，并接收所述超声波的回波，得到超声回波信号；

保护层，所述保护层与换能器固定连接，所述检测端的端面上至少部分区域被所述保护层覆盖，所述保护层采用透声材料制成；

以及驱动机构，所述驱动机构与换能器传动连接，用于驱动所述换能器在所述安装腔内移动，以进行乳腺容积扫描。

2.如权利要求1所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述检测端的端面设有透镜，所述检测端的端面上至少所述透镜被所述保护层覆盖。

3.如权利要求2所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述检测端的端面设有传感器，所述传感器位于所述透镜的侧方，所述保护层覆盖所述传感器。

4.如权利要求3所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述传感器包括用于进行压力信号采集的压力传感器和/或用于实现惯性导航的惯性导航传感器。

5.如权利要求1所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述保护层覆盖整个所述检测端的端面。

6.如权利要求1-5任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述检测端的端面与保护层之间填充有耦合介质，以排出空气。

7.如权利要求1-5任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述检测端的端面与保护层紧密贴合。

8.如权利要求1-7任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述保护层以不可拆卸或可拆卸的方式固定在所述换能器上。

9.如权利要求8所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述保护层与换能器之间粘接、焊接、铆接或卡接固定。

10.如权利要求1-9中任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述保护层与声窗之间具有间隙，所述间隙内填充耦合介质。

11.如权利要求1-10中任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述保护层采用聚乙烯、聚丙烯或聚酰亚胺材料制成。

12.如权利要求1-11中任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述保护层的厚度a取值范围为：0.01mm≤a≤0.05mm。

13.如权利要求1-12中任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述声窗具有透声密封体，所述透声密封体固定在所述开口处并保持张紧状态，将所述开口完全封闭，其中所述透声密封体为不透气和不透液的透声密封体体结构。

14.如权利要求13所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述声窗以可拆卸或不可拆卸的方式固定安装在所述壳体上。

15.如权利要求13或14所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述透声密封体的厚度a取值范围为：0.2mm≤a≤0.5mm。

16.如权利要求12-15任一项所述的乳腺容积探头，其特征在于，所述透声密封体采用聚乙烯、聚丙烯或聚酰亚胺材料。

17.一种乳腺超声检测装置，其特征在于，包括支撑架、处理装置和如权利要求1-16任一项所述的乳腺容积探头，所述乳腺容积探头与所述处理装置连接，所述乳腺容积探头悬设于所述支撑架上，所述处理装置用于接收和处理来自于所述乳腺容积探头发回的超声回波信号，以获得乳腺容积图像。

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