CN116636879B - 一种基于柔性探头的颈部超声检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，涉及医疗器械技术领域，包括环状的外壳，外壳外侧安装有电源、气泵、升降气囊、探头接口和蓝牙模块；外壳内部安装有探头姿态位置调整组件，探头姿态位置调整组件内部集成了探头旋转组件，探头支持架，探头自变形组件，十字形柔性超声探头，通过设置更加贴合穴位位置的六个十字形柔性超声探头，以及其探头姿态自调节功能，检测更准确，可以根据应变传感器和超声A回波的数据自适应地对颈部主要的软组织进行超声B成像，超声多普勒成像和剪切波弹性成像，提高检测效率，结合便携设备和深度学习算法，没有经过超声操作训练的普通用户也可以在家自主检测颈部软组织。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种基于柔性探头的颈部超声检测装置。
背景技术
颈部是连接大脑与躯干的部分，除颈椎外，内部还分布着丰富的神经，血管，胸锁乳突肌，斜方肌，斜角肌等软组织，是维持生命活动的重要部位。如果颈部的软组织产生病变，大脑和躯干都会受到影响，甚至严重的情况下还会引起脑卒中，肢体功能障碍等疾病。比如，为大脑供血的颈动脉如果出现狭窄或闭塞会引起头晕，甚至是脑梗塞；颈部的神经病变会引起支配区域麻木甚至运动功能丧失；颈部肌肉的病变则会导致颈部运动功能受限，加重颈椎病，引起肩痛头痛等症状。
因此，对颈部软组织的在体无创检测具有重要意义。超声影像是现代医学常用的辅助诊断工具。目前，超声成像不仅可以得到组织结构的声像图，并计算血流动力参数，如血流量，血流速度等，还可以计算软组织的杨氏模量，能够为医生提供丰富的数据依据，提高诊断的精确度。传统的超声检测方式需要专业的医护人员手持超声探头贴在患者颈部进行显像。然而，超声多普勒成像和剪切波弹性成像等方法对医护人员的操作要求标准较高，同时还对他们的肩颈有很大的负担导致职业病的患病几率增加。基于柔性超声探头的颈部超声检测装置可以减少医护人员的工作负担，提高诊断的效率。而且，便携超声设备可以适应医院之外的应用场景，更大限度的满足医生与患者的需求。
针对上述问题，特提出一种基于柔性探头的颈部超声检测装置。
发明内容
为实现上述目的，本发明的目的在于提供一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，以实现对颈部软组织自适应成像，包括超声B成像，多普勒成像和剪切波弹性成像。
本发明提供如下技术方案：一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，包括环状的外壳，所述的外壳外侧安装有电源、气泵、升降气囊、探头接口和蓝牙模块；
探头接口用于连接大型超声成像平台，用于实时快速精确成像的数据传输；
蓝牙模块可以用于连接便携设备，实现数据间的无线传输；
外壳的内部安装有探头姿态位置调整组件，探头姿态位置调整组件的内部集成了探头旋转组件，探头支持架，探头自变形组件，十字形柔性超声探头；
探头自变形组件安装在探头支持架的一端；
探头自变形组件是由基底，柔软的十字形盖，两组第一介电弹性体驱动器和应变传感器组成；
每组第一介电弹性体驱动器是由两片介电弹性体复合而成；
两组第一介电弹性体驱动器沿着十字形排列并倾斜安装在较为坚硬的基底上，沿着中间向两端的方向，倾斜角度逐渐增加，第一介电弹性体驱动器的上端与十字形盖之间没有固定连接；
安装在外壳上的电源为第一介电弹性体驱动器供电；
所述的十字形柔性超声探头的数量为六个，所述的六个十字形柔性超声探头以所述的外壳的中轴线为对称线左、右对称分布，所述十字形柔性超声探头通过探头连接线与探头接口连接。
优选的，所述的探头旋转组件是由一个套筒和上下两组对称倾斜安装在套筒内表面的第二介电弹性体驱动器组成；
套筒内部有一圈表面涂有减阻耐磨涂层的环状凸起，环状凸起和探头支持架上设置的凹槽接触配合使用。
优选的，所述的探头姿态位置调整组件是由两个对称放置的四腔气动柔性驱动器组成；
探头旋转组件安装在两个四腔气动柔性驱动器的内部，位于左侧的四腔气动柔性驱动器的左端面和位于右侧的四腔气动柔性驱动器的右端面固定安装在外壳内部，通过气管与气泵连接。
优选的，所述的六个十字形柔性超声探头使用浇注或者粘贴的方式安装在探头自变形组件的十字形盖的外表面上。
优选的，所述的升降气囊的数量为两个，两个升降气囊分别位于外壳外部的左、右两侧，所述的两个升降气囊通过气管与所述的气泵连通。
优选的，所述的十字形盖的内表面采用集成的方式设置所述的应变传感器，通过浇注和所述的基底做成一体。
优选的，所述的第二介电弹性体驱动器的另一端和探头支持架之间留有微小缝隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的颈部超声检测装置可以根据应变传感器和超声A回波的数据自适应地对颈部主要的软组织进行超声B成像，超声多普勒成像和剪切波弹性成像。
本发明所述的颈部超声检测装置可以减轻医护人员的检查工作，提高检测效率，结合便携设备和深度学习算法，没有经过超声操作训练的普通用户也可以在家自主检测颈部软组织，满足多方用户的使用需求。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的仰视图；
图3为本发明的正视图；
图4为本发明的后视图；
图5为本发明探头姿态位置调整组件，探头旋转组件，探头支持架，探头自变形组件，十字形柔性超声探头相对位置示意图；
图6为本发明探头旋转组件结构示意图；
图7为本发明探头自变形组件结构示意图；
图8为本发明探头姿态位置调整组件的气动柔性驱动器气动腔室的结构示意图；
其中： 1、外壳，2、气泵，3、电源，4、升降气囊，5、十字形柔性超声探头，6、探头姿态位置调整组件，7、探头自变形组件，8、探头支持架，9、探头旋转组件，10、第一介电弹性体驱动器，11、应变传感器，12、探头连接线，13、十字形盖，14、基底，15、探头接口，16、蓝牙模块，17、第二介电弹性体驱动器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，它可以根据超声回波数据/图像和传感器自适应地对颈部血管和肌肉等软组织进行自主检测，其特征有环状外壳1，安装在外壳外侧的电源3，气泵2，升降气囊4，探头接口15和蓝牙模块16，外壳1的内部则安装了探头姿态位置调整组件6，探头姿态位置调整组件6的内部集成了探头旋转组件9，探头支持架8，探头自变形组件7，十字形柔性超声探头5。
为了满足医疗检测和日常监护的工作场景，分别设置了探头接口15和蓝牙模块16，探头接口15用于大型超声成像平台，保证实时快速精确成像；蓝牙模块16可以用于连接便携设备，实现数据无线传输。
为了调整探头的高度，扩大检测的范围，在外壳1和受试者肩膀相接触的两个位置对称安装了两个柔性升降气囊4，通过气管与气泵2连接。
十字形柔性超声探头5的数量为六个，六个十字形柔性超声探头5以所述的外壳1的中轴线为对称线左、右对称分布，并且六个十字形柔性超声探头5是根据颈部的解剖结构对称排布，六个十字形柔性超声探头5以三排，每排对称的两个的方式分布，外侧的两个十字形柔性超声探头5可以检测颈动脉，胸锁乳突肌，迷走神经等；中间的两个十字形柔性超声探头5可以检测斜角肌，肩胛提肌，副神经等；内侧的两个十字形柔性超声探头5可以检测斜方肌，头夹肌，半棘肌等，六个十字形柔性超声探头5使用浇注或者粘贴等方式安装在探头自变形组件7的十字形盖13的外表面上，十字形柔性超声探头5通过探头连接线12与探头接口15连接。
探头自变形组件7是由基底14，柔软的十字形盖13，两组第一介电弹性体驱动器10和应变传感器11组成，每个第一介电弹性体驱动器10是由两片介电弹性体复合而成，两组第一介电弹性体驱动器10沿着十字形排列并倾斜安装在较为坚硬的基底14上，沿着中间向两端的方向，倾斜角度逐渐增加，第一介电弹性体驱动器10的上端与十字形盖13之间没有固定连接，安装在外壳1上的电源3为第一介电弹性体驱动器10供电，当没有通电的时候，第一介电弹性体驱动器10的上端和柔软的十字形盖13正好相接触，而对第一介电弹性体驱动器10通电激励时，外侧介电弹性体实施高激励电压，内侧介电弹性体实施低激励电压，使第一介电弹性体驱动器10产生形变，导致柔软的十字形盖13产生形变与皮肤贴合，十字形盖13的内表面集成了一个应变传感器11，通过浇注和基底14做成一体，当柔性十字形盖13产生形变时，应变传感器11检测的数据产生变化，即差分/梯度不为0；而当十字形柔性超声探头5与皮肤适形接触后，十字形盖13不再产生形变，此时传感器检测的数据的差分为0，记录数据差分恰好变为0的时刻，此时十字形柔性超声探头5正好与皮肤接触，保持此时的介电弹性体的触发电压和频率进行超声检测，整个探头自变形组件7安装在探头支持架8的一端。
所述的颈部超声检测装置，探头旋转组件9是由一个套筒和上下两组对称倾斜安装在套筒内表面的第二介电弹性体驱动器17组成，套筒内部有一圈表面涂有减阻耐磨涂层的环状凸起，环状凸起和探头支持架8的凹槽接触配合，两组第二介电弹性体驱动器17分别可以使探头支持架8向左或向右旋转，第二介电弹性体驱动器17的另一端和探头支持架8之间有微小缝隙，当第二介电弹性体驱动器17受到电激励时，产生形变的介电弹性体驱动器会接触探头支持架8并产生力矩。
探头姿态位置调整组件6是由两个对称放置的四腔气动柔性驱动器组成。探头旋转组件9安装在两个气动柔性驱动器的内部，左驱动器的左端面和右驱动器的右端面固定安装在外壳1内部，通过气管与气泵2连接。探头姿态位置调整组件6的工作原理如下：当气室A（A’）和气室B（B’）充入等量同压力的高压气体时，探头旋转组件9的左端（右端）向下移动；当气室B（B’）和气室C（C’）充入等量同压力的高压气体时，探头旋转组件9的左端（右端）向左移动，以此类推。当左右驱动器使探头旋转组件9的两端产生同样的运动时，探头旋转组件9会平移；而当两端运动不对称时，探头旋转组件9会产生偏转。探头旋转组件9的运动方式，即左右气动驱动器的充气方式，是超声A回波确定的。当受试者戴上检测装置之后，根据检测部位的需求，选择使用的一把或多把探头，激励探头边缘和中间的阵元得到A回波。根据A回波的波峰计算探头边缘和中点到皮肤的距离，如果边缘处的距离和探头中间的距离相差较小时，探头只需要平移微调位置对准被测组织的大致位置，如果边缘处的距离和探头中心位置的距离相差较大，且两边的差值一正一负时，则需要偏转探头方向，与被测位置的皮肤曲面相切。
本发明通过设置更加贴合穴位位置的六个十字形柔性超声探头，以及其探头姿态自调节功能，检测的更准确。
本发明可以根据应变传感器和超声A回波的数据自适应地对颈部主要的软组织进行超声B成像，超声多普勒成像和剪切波弹性成像。
本发明可以减轻医护人员的检查工作，提高检测效率，结合便携设备和深度学习算法，没有经过超声操作训练的普通用户也可以在家自主检测颈部软组织，满足多方用户的使用需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，包括环状的外壳（1），其特征在于：所述的外壳（1）外侧安装有电源（3）、气泵（2）、升降气囊（4）、探头接口（15）和蓝牙模块（16）；
探头接口（15）用于连接大型超声成像平台，用于实时快速精确成像的数据传输；
蓝牙模块（16）可以用于连接便携设备，实现数据间的无线传输；
外壳（1）的内部安装有探头姿态位置调整组件（6），探头姿态位置调整组件（6）的内部集成了探头旋转组件（9），探头支持架（8），探头自变形组件（7），十字形柔性超声探头（5）；
探头自变形组件（7）安装在探头支持架（8）的一端；
探头自变形组件（7）是由基底（14），柔软的十字形盖（13），两组第一介电弹性体驱动器（10）和应变传感器（11）组成；
每组第一介电弹性体驱动器（10）是由两片介电弹性体复合而成；
两组第一介电弹性体驱动器（10）沿着十字形排列并倾斜安装在基底（14）上，沿着中间向两端的方向，倾斜角度逐渐增加，第一介电弹性体驱动器（10）的上端与十字形盖（13）之间没有固定连接；
安装在外壳（1）上的电源（3）为第一介电弹性体驱动器（10）供电；
所述的十字形柔性超声探头（5）的数量为六个，所述的六个十字形柔性超声探头（5）以所述的外壳（1）的中轴线为对称线左、右对称分布，所述十字形柔性超声探头（5）通过探头连接线（12）与探头接口（15）连接；
所述的探头旋转组件（9）是由一个套筒和上下两组对称倾斜安装在套筒内表面的第二介电弹性体驱动器（17）组成；
套筒内部有一圈表面涂有减阻耐磨涂层的环状凸起，环状凸起和探头支持架（8）上设置的凹槽接触配合使用；
所述的探头姿态位置调整组件（6）是由两个对称放置的四腔气动柔性驱动器组成；
探头旋转组件（9）安装在两个四腔气动柔性驱动器的内部，位于左侧的四腔气动柔性驱动器的左端面和位于右侧的四腔气动柔性驱动器的右端面固定安装在外壳（1）内部，通过气管与气泵（2）连接；
所述的六个十字形柔性超声探头（5）使用浇注或者粘贴的方式安装在探头自变形组件（7）的十字形盖（13）的外表面上；
第一介电弹性体驱动器（10）产生形变，导致柔软的十字形盖（13）产生形变与皮肤贴合，十字形盖（13）的内表面集成了一个应变传感器（11），通过浇注和基底（14）做成一体，当柔性十字形盖（13）产生形变时，应变传感器（11）检测的数据产生变化，即差分/梯度不为0；而当十字形柔性超声探头（5）与皮肤适形接触后，十字形盖（13）不再产生形变，此时传感器检测的数据的差分为0，记录数据差分恰好变为0的时刻，此时十字形柔性超声探头（5）正好与皮肤接触，保持此时的介电弹性体的触发电压和频率进行超声检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，其特征在于：所述的升降气囊（4）的数量为两个，两个升降气囊（4）分别位于外壳（1）外部的左、右两侧，所述的两个升降气囊（4）通过气管与所述的气泵（2）连通。
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性探头的颈部超声检测装置，其特征在于：所述的第二介电弹性体驱动器（17）的另一端和探头支持架（8）之间留有缝隙。
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