CN202654159U

CN202654159U - 自动全容积成像系统用支架

Info

Publication number: CN202654159U
Application number: CN 201220331659
Authority: CN
Inventors: 陈悦; 陈林
Original assignee: Huadong Hospital
Current assignee: Huadong Hospital
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2022-07-10

Abstract

本实用新型揭示了一种自动全容积成像系统用支架，包括：支架、探头固定件、驱动机构和信号发生器。支架上设置有滑轨。探头固定件滑动安装在支架的滑轨上，探头固定件固定超声波探头。驱动机构驱动探头固定件连同超声波探头沿滑轨移动。信号发生器探测探头固定件的位置，信号发生器连接到图像处理器，信号发生器发送采样信号给图像处理器，图像处理器依据采样信号采集超声波探头的超声图像。本实用新型的自动全容积成像系统用支架改变了以固定时间间隔进行二维图像采样的方式，改为使用定距离进行二维图像采样，因此可以省去复杂的机械控制设备。本实用新型使得普通的超声探头可以被用来与超声容积断层成像诊断设备配合，大大降低了制造成本。

Description

自动全容积成像系统用支架

技术领域

本实用新型涉及诊疗设备领域，尤其涉及一种与超声容积扫描断层重建设备配合使用的自动全容积成像系统用支架。

背景技术

每秒振动2万-10亿次，人耳听不到的声波称为超声波。利用超声波的物理特性进行诊断和治疗的一门影像学科，称为超声医学。其临床应用范围广泛，目前已成为现代临床医学中不可缺少的诊断方法。

目前常规的超声诊断仪器包括主机和探头，一个主机可以有一个、两个或更多的探头，而一个探头内可以安装数十个以至千个以上晶片，这些晶片组成阵元，依次轮流工作、发射和接收声能。晶片由电致伸缩材料构成，担任电/声或声/电的能量转换，故也称为换能器。探头的种类案按频率分有单频、多频和宽频探头。按压电晶片的排列分有线阵、环阵、凸阵，按用途分又有体表、腔内、管内等等。

超声诊断的基本原理如下：超声在人体内传播，由于人体各种组织有声学的特性差异，超声波在两种不同组织界面处产生反射、折射、散射、绕射、衰减以及声源与接收器相对运动产生多普勒频移等物理特性。应用不同类型的超声诊断仪，采用各种扫查方法，接收这些反射、散射信号，显示各种组织及其病变的形态，结合病理学、临床医学，观察、分析、总结不同的反射规律，而对病变部位、性质和功能障碍程度作出诊断。

一般的普通超声采集二维平面图像，目前普通超声是使用最为广泛的超声诊断技术。但是二维平面图像有其局限性，通常只能观察到同一个截面内的情况，并且受位置等影响较大，无法实现全面的观察诊断。

近年来，为了克服传统二维超声的不足，研发了针对乳房疾病检测的容积扫描断层成像的技术。其基本工作原理如下：通过机械工艺保证探头的匀速运行，在匀速运行的探头所观察到的二维平面图像中，以固定的时间间隔采样图像，比如以10ms为间隔采集二维平面图像。在获取了一系列的平面图像后，将这些平面图像以图像帧的形式提供给图形工作站，由图形工作站依据这些图像帧进行建模，产生三维模型，达到重建出冠状面图像的效果。

目前这种针对乳房的超声容积断层扫描成像技术还存在如下的不足：由于采样是以固定的时间间隔进行，因此需要确保探头以匀速运行，因此使用了机械控制；但在进行超声检测的过程中，探头需要紧贴人体皮肤，对于人体某些不是平面部位，遇到的阻力将产生变化，将难以保证探头实现匀速行进。另外，该探头为特制探头，外观（包括探头外框）较大，长径达15.4cm，对于人体其他部位（比如腹股沟、甲状腺和肢体等），使用起来非常不便。并且，其机械工艺十分复杂，造价昂贵。由此可见，这种容积扫描超声技术的使用范围受到了很大的局限，目前仅应用在面积相对较大、较为平滑的乳房检测领域。

图1揭示了现有技术中使用的容积扫描断层成像诊断设备的探头部分的结构，该种设备只能用于乳房的超声检测。如图1所示，该设备的探头部分包括一个有机玻璃盒体102、放置在有机玻璃盒体102中的探头104、用于实现机械控制的机械控制器106。如图1所示，有机玻璃盒体102底面开口，其余面均封闭，机械控制器106固定在有机玻璃盒体102的上方，探头104放置在有机玻璃盒体102中，探头104连接到机械控制器106。机械控制器106控制探头104在有机玻璃盒体102中做匀速运动。机械控制器106是十分复杂的机构，需要对探头104移动过程中时刻变化的阻力和速度进行实时调节，以确保探头104以均匀的速度移动。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种配合具有广泛适应性的自动全容积成像系统用支架，用于浅表组织与器官的超声自动容积扫描成像系统（AutomaticVolume Scanning System，AVSS），使得常规探头也能够实现实现容积扫描断层成像。

根据本实用新型的一实施例，提出自动全容积成像系统用支架，包括：支架、探头固定件、驱动机构和信号发生器。支架上设置有滑轨。探头固定件滑动安装在支架的滑轨上，探头固定件固定超声波探头。驱动机构驱动探头固定件连同超声波探头沿滑轨移动。信号发生器探测探头固定件的位置，信号发生器连接到图像处理器，信号发生器发送采样信号给图像处理器，图像处理器依据采样信号采集超声波探头的超声图像。

在一个实施例中，支架为矩形盒状，支架的侧壁上安装有滑轨。

在一个实施例中，探头固定件包括滑块和环形架。滑块滑动安装在支架的滑轨上，环形架固定连接到滑块，超声波探头套接在环形架上，环形架上具有弹簧件，弹簧件夹紧超声波探头。

在一个实施例中，探头固定件包括滑块和架托。滑块滑动安装在支架的滑轨上，架托设置在探头的两侧，架托上设置有弹簧件，架托从两侧夹紧超声波探头。

在一个实施例中，驱动机构为电机，电机驱动滑块沿滑轨移动。电机为步进电机，信号发生器连接到步进电机，信号发生器包括距离计算器、缓冲触发器和信号产生器。距离计算器连接到步进电机，根据步进电机的旋转周数计算探头固定件的移动距离。缓冲触发器连接到距离计算器，缓冲触发器累加探头固定件的移动距离，累加的移动距离达到触发值则发出触发信号并清空缓冲触发器。信号产生器连接到缓冲触发器，信号产生器根据触发信号产生采样信号。

在一个实施例中，滑轨上设置有定标尺，定标尺上间隔设置有一系列的定标标记。滑块上设置有检测器，检测器检测到滑块经过一个定标标记就发出触发信号。定标标记是光标，检测器是光检测器，或者定标标记是磁标，检测器是磁检测器。

在一个实施例中，信号发生器与检测器通信，根据触发信号产生采样信号。

本实用新型的自动全容积成像系统用支架改变了以固定时间间隔进行二维图像采样的方式，改为使用定距离进行二维图像采样，因此可以省去复杂的机械控制设备，使得普通的超声探头和可以被用来与容积扫描断层成像系统（AVSS）配合，大大降低了制造成本，同时，由于不再需要考虑维持探头匀速运动并且可以采用现有超声探头，使得超声容积扫描断层成像系统（AVSS）的应用范围得到有效扩展。

附图说明

图1揭示了现有技术中容积扫描断层成像系统（AVSS）的探头部分的结构。

图2揭示了根据本实用新型的第一实施例的自动全容积成像系统用支架的结构图。

图3揭示了图2所示的第一实施例的局部放大结构。

图4揭示了根据本实用新型的第二实施例的自动全容积成像系统用支架的结构图。

图5揭示了图4所示的第二实施例的局部放大结构。

图6揭示了根据本实用新型的第三实施例的自动全容积成像系统用支架的结构图。

图7a和图7b揭示了图6所示的第三实施例的局部放大结构。

图8a和图8b揭示了适用于本实用新型的各个实施例的超声波探头的结构。

具体实施方式

针对现有技术中的不足，主要是用于控制探头匀速运行的机械控制器过于复杂，导致必须与专用探头配合使用，本实用新型提出一种能够与普通探头配合使用的自动全容积成像系统用支架。在现有技术中，确保匀速运行的目的主要是为了保证采样的二维图像的均匀性。在后续的图形工作站的图像处理器中，要求所采集的二维图像帧是以等间距的形式采集，这样才能准确实现断层图像的重建。由于现有技术中的采样信号是以等时间间隔的方式发出，因此需要保证探头以匀速行进，达到等间距采样的目的。

本实用新型采用不同的设计方式，放弃以等时间间隔发出采样信号的方式，而改成直接以等间距来触发采样信号，这样就能够省去现有技术中复杂的机械控制器，以低成本、通用的方式来实现同样的图像采样。

图8a和8b揭示了可以用于本实用新型的各个实施例，比如下面所要描述的第一～第三实施例的超声波探头的结构。本实用新型主要适用于对浅表组织与器官的超声扫描成像，根据浅表组织与器官的特点，本实用新型使用的超声波探头的端面是内凹的。根据不同的应用需求，内凹的端面可以是大圆弧凹面，比如图8a所示的形式，或者小圆弧凹面，比如图8b所示的形式。

图2、图4和图6分别揭示了根据本实用新型的三个实施例的自动全容积成像系统用支架的结构图。如图所示，在这三个实施例中，自动全容积成像系统用支架200均包括如下的共同结构：支架202、探头固定件、驱动机构206和信号发生器208。但三个实施例的实现形式略有不同。

首先参考图2所示的第一实施例。支架202可以呈矩形盒状，材质可以选用有机玻璃，也可以使用其他材质。支架202的顶部和底部都可以开口，不需要设计成封闭形式。如图2所示，支架202的侧壁上安装有滑轨203。在图2所示的实施例中，滑轨203是沿水平方向布置的滑轨，图3揭示了图2所示的第一实施例的滑轨和部分探头固定件的局部放大图。探头固定件204滑动安装在支架202的滑轨203上，探头固定件204固定超声波探头400。探头固定件204包括滑块240和环形架241。滑块240滑动安装在支架202的滑轨203上。在图3所示的实施例中，由于滑轨203是水平方向布置的滑轨，因此滑块240是竖直方向设置的滑块，滑块240包括插入在滑轨之间的杆部和圆形的头部。滑块240圆形的头部用于安装环形架241。环形架241固定连接到滑块400，超声波探头400套接在环形架241上。超声波探头400可以是常规的探头，套在环形架241上后由环形架241夹持，在一个实施例中，可以在环形架241上设置弹簧件，弹簧件利用弹簧力夹紧超声波探头400。在图3所示的实施例中，在环形架241的端部具有锁紧环242，锁紧环242将环形架锁紧于滑块240的圆形的头部上。驱动机构206驱动探头固定件204连同超声波探头400沿滑轨203移动。在图2所示的实施例中，驱动机构206为电机，电机驱动滑块240沿滑轨203移动。信号发生器208探测探头固定件204的位置，信号发生器208连接到图像处理器，信号发生器208发送采样信号给图像处理器，图像处理器依据采样信号采集超声波探头的超声图像。图像处理器并非本实用新型的涉及技术，图像处理器可以使用现有技术中的图形工作站实现，本实用新型的主要改进在于探头的移动控制和适用性，对于图像处理可以沿用现有技术的方案。

在第一实施例中，对于驱动机构206和信号发生器208亦有两种实现方式：

第一种实现方式中，信号发生器208依据驱动机构206的运转周数来计算探头固定件的位置。在该种实现方式中，驱动机构206为步进电机，步进电机可以准确记录其运转周数，并且根据运转周数可以计算出其驱动的探头固定件的移动距离。在该种实现方式中，信号发生器208包括如下的部件：距离计算器、缓冲触发器和信号产生器。距离计算器连接到步进电机，根据步进电机的旋转周数计算探头固定件的移动距离，即根据步进电机的旋转周数乘以每一周对应的移动距离得出探头固定件的移动距离。缓冲触发器连接到距离计算器，缓冲触发器累加探头固定件的移动距离，累加的移动距离达到触发值则发出触发信号并清空缓冲触发器。缓冲触发器可以设置一个触发值，比如0.01mm，每次当距离计算器计算探头固定件的移动距离达到0.01mm时，缓冲触发器发出触发信号，并且清空缓存触发器，等待下一次的触发。信号产生器连接到缓冲触发器，信号产生器根据触发信号产生采样信号，采样信号被提供给图像处理器。

第二种实现方式中则是直接检测探头固定件的实际位置。在该种实现中，在滑轨203上设置定标尺，定标尺上间隔设置有一系列的定标标记，比如，每隔0.01mm就设置一个定标标记。滑块240上设置有检测器，检测器检测到滑块240经过一个定标标记就发出触发信号。定标标记和检测可以采用光或者磁的形式来实现。如果定标标记是光标，检测器就使用光检测器。相应地，如果定标标记是磁标，检测器就是磁检测器。信号发生器208与检测器通信，在接收到检测器发出的触发信号时信号发生器208产生采样信号提供给图像处理器。

参考图4所示的第二实施例。支架202也呈矩形盒状，材质同样可以是有机玻璃或者其他材质。支架202的顶部和底部都可以开口，不需要设计成封闭形式。如图4所示，支架202的侧壁上安装有滑轨303。在图4所示的实施例中，滑轨303是沿竖直方向布置的滑轨，图5揭示了图4所示的第二实施例的滑轨和部分探头固定件的局部放大图。探头固定件304滑动安装在支架202的滑轨303上，探头固定件304固定超声波探头400。探头固定件304包括滑块340和环形架341。滑块340滑动安装在支架302的滑轨303上。在图5所示的实施例中，由于滑轨303是竖直方向布置的滑轨，因此滑块340是水平方向设置的滑块，滑块340的一端插入在滑轨之间，另一端连接到环形架341。环形架341固定连接到滑块340，超声波探头400套接在环形架341上。超声波探头400可以是常规的探头，套在环形架341上后由环形架341夹持，在一个实施例中，可以在环形架341上设置弹簧件，弹簧件利用弹簧力夹紧超声波探头400。驱动机构206驱动探头固定件304连同超声波探头400沿滑轨303移动。在图4所示的实施例中，驱动机构206为电机，电机驱动滑块340沿滑轨303移动。信号发生器208探测探头固定件304的位置，信号发生器208连接到图像处理器，信号发生器208发送采样信号给图像处理器，图像处理器依据采样信号采集超声波探头的超声图像。图像处理器并非本实用新型的涉及技术，图像处理器可以使用现有技术中的图形工作站实现，本实用新型的主要改进在于探头的移动控制和适用性，对于图像处理可以沿用现有技术的方案。

在第二实施例中，对于驱动机构206和信号发生器208同样有两种实现方式：

第二中实现方式则是直接检测探头固定件的实际位置。在该种实现中，在滑轨303上设置定标尺，定标尺上间隔设置有一系列的定标标记，比如，每隔0.01mm就设置一个定标标记。滑块340上设置有检测器，检测器检测到滑块340经过一个定标标记就发出触发信号。定标标记和检测可以采用光或者磁的形式来实现。如果定标标记是光标，检测器就使用光检测器。相应地，如果定标标记是磁标，检测器就是磁检测器。信号发生器208与检测器通信，在接收到检测器发出的触发信号时信号发生器208产生采样信号提供给图像处理器。

参考图6所示的第三实施例。支架202可以呈矩形盒状，材质可以选用有机玻璃，也可以使用其他材质。支架202的顶部和底部都可以开口，不需要设计成封闭的形式。如图6所示，支架202的侧壁上安装有滑轨603。在图6所示的实施例中，滑轨603是沿水平方向布置的滑轨。图7a和图7b揭示了图6所示的第三实施例的滑轨和部分探头固定件的局部放大图。探头固定件604滑动安装在滑轨603上，探头固定件604固定超声波探头400。探头固定件604包括滑块640和架托641。滑块640滑动安装在支架202的滑轨603上。在图6、7a和7b所示的实施例中，滑轨603是水平方向布置的滑轨，因此滑块640是竖直方向设置的滑块，滑块640包括插入在滑轨之间的杆部和一体积较大的头部，其横截面可以是圆形、方形或者其他形状。架托641固定连接到滑块640，架托641共有两个，分别设置在超声波探头400的两侧，架托641从两侧夹紧超声波探头400。架托641上设置有弹簧件642，弹簧件642连接在架托641和滑块640之间，弹簧件642向架托641施加向内的弹簧力，夹紧超声波探头400。

与前两个实施例相类似，在第三实施例中，对于驱动机构206和信号发生器208同样有两种实现方式：

第二中实现方式则是直接检测探头固定件的实际位置。在该种实现中，在滑轨603上设置定标尺，定标尺上间隔设置有一系列的定标标记，比如，每隔0.01mm就设置一个定标标记。滑块640上设置有检测器，检测器检测到滑块640经过一个定标标记就发出触发信号。定标标记和检测可以采用光或者磁的形式来实现。如果定标标记是光标，检测器就使用光检测器。相应地，如果定标标记是磁标，检测器就是磁检测器。信号发生器208与检测器通信，在接收到检测器发出的触发信号时信号发生器208产生采样信号提供给图像处理器。

本实用新型的自动全容积成像系统用支架改变了以固定时间间隔进行二维图像采样的方式，改为使用定距离进行二维图像采样，因此可以省去复杂的机械控制设备，使得普通的超声探头和可以被用来与容积扫描成像系统（AVSS）配合，大大降低了制造成本，同时，由于不再需要考虑维持探头匀速运动并且可以采用现有超声探头，使得超声容积扫描成像的应用范围得到有效扩展，比如可以更好的应用于躯干、四肢、甲状腺、腹股沟等部位。

Claims

1.一种自动全容积成像系统用支架，其特征在于，包括：

支架，支架上设置有滑轨；

探头固定件，探头固定件滑动安装在支架的滑轨上，探头固定件固定超声波探头；

驱动机构，驱动机构驱动探头固定件连同超声波探头沿滑轨移动；

信号发生器，信号发生器探测探头固定件的位置，信号发生器连接到图像处理器，信号发生器发送采样信号给图像处理器，图像处理器依据采样信号采集超声波探头的超声图像。

2.如权利要求1所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，所述支架为矩形盒状，支架的侧壁上安装有滑轨。

3.如权利要求2所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，所述探头固定件包括：

滑块，滑块滑动安装在支架的滑轨上；

环形架，环形架固定连接到所述滑块，超声波探头套接在所述环形架上，环形架上具有弹簧件，弹簧件夹紧所述超声波探头。

4.如权利要求2所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，所述探头固定件包括：

滑块，滑块滑动安装在支架的滑轨上；

架托，架托设置在探头的两侧，架托上设置有弹簧件，架托从两侧夹紧所述超声波探头。

5.如权利要求3或4所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，所述驱动机构为电机，电机驱动所述滑块沿滑轨移动。

6.如权利要求5所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，所述电机为步进电机，所述信号发生器连接到所述步进电机，信号发生器包括：

距离计算器，距离计算器连接到步进电机，根据步进电机的旋转周数计算探头固定件的移动距离；

缓冲触发器，连接到距离计算器，缓冲触发器累加探头固定件的移动距离，累加的移动距离达到触发值则发出触发信号并清空缓冲触发器；

信号产生器，信号产生器连接到缓冲触发器，信号产生器根据触发信号产生采样信号。

7.如权利要求3或4所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，

所述滑轨上设置有定标尺，定标尺上间隔设置有一系列的定标标记；

所述滑块上设置有检测器，检测器检测到滑块经过一个定标标记就发出触发信号。

8.如权利要求7所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，所述信号发生器与检测器通信，根据触发信号产生采样信号。

9.如权利要求7所述的自动全容积成像系统用支架，其特征在于，

所述定标标记是光标，所述检测器是光检测器；或者

所述定标标记是磁标，所述检测器是磁检测器。