CN219289508U - 一种多超声通路成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多超声通路成像系统，包括超声控制单元以及多个超声通路，每个超声通路由一个超声换能组件形成，所述超声控制单元设置有多个通路接口用于连接多个所述超声换能组件；所述超声控制单元包括信号发生模块、超声发射/接收装置、数据采集模块、超声通路控制装置、显示模块、输入输出模块以及中央控制单元。采用上述技术方案，在超声控制单元上集成多个超声通路，可以实现多超声通路协同作业，通过一台设备可以提供多种超声换能组件的功能，或提供一种功能的多个超声换能组件，更好的满足医生的需求，为医生提供更大范围或更多位置的影像，减少了医生对多台设备分别操作的操作难度，也进一步减少了X射线的使用。

Description

一种多超声通路成像系统

技术领域

本实用新型涉及一种多超声通路成像系统，属于医疗器械技术领域。

背景技术

随着社会经济和医疗卫生条件的发展，由于超声技术带来的创口小、无辐射、并发症少等优点，越来越多的超声成像技术应用到了诊断治疗和监护，包括：1)血管内超声(intravenous ultrasound，IVUS)成像技术，使用超声显像技术和多普勒血流测定，显示心血管断面和血流；2)心腔内超声(IntraCardiac Echocardiography，ICE)成像技术，将超声探头置于心腔内部，以实现心脏解剖结构、心脏血流动力学、心脏功能等信息的实时成像；3)彩超(Color ultrasound)技术，采用相控阵、线阵、凸阵、机械扇扫、三维探头、内窥镜探头等各种形式换能器，采集血流运动、组织运动信息和人体器官组织成像，包括但不限于TCD(TransCranial Doppler，经颅多普勒超声)、TTE(Trans-Thoracic Echocardiography，经胸超声心动图)等。

IVUS主要应用于血管疾病诊断和介入治疗，尤其是应用于冠状动脉系统。包括治疗造影不能明确诊断的病例；明确病变形态和斑块性质；评价病变长度，显示支架位置；评价冠状动脉介入治疗疗效。ICE已被应用于房颤射频消融术、左心耳封堵术、房间隔缺损封堵术、二尖瓣成形术、心内膜心肌活检术等多种手术。彩超的超声成像、测量与血流运动信息采集供临床诊断检查使用，其中探头可血管内、术中经人体内部组织，和/或用于超声导航等领域。

鉴于超声技术无辐射、超声探头形式多样、多种指标精确测量等众多优点，不同超声技术融合以及与其他技术的融合也逐渐得到更广泛的应用。比如IVUS与OCT(OpticalCoherence tomography，光学相干断层扫描技术)融合，充分发挥IVUS的高穿透深度和OCT高分辨的优点，更精确的指导冠状动脉介入治疗。

目前的超声成像系统大多是单一超声通路的形式，超声通路由一个超声换能组件形成，超声换能组件包括接入患者体内的超声导管以及设置于超声导管内的超声换能装置，例如IVUS成像导管，或者包括位于患者体外的探头以及设置于探头上的超声换能装置，例如TTE成像探头装置，而对于不同超声技术进行融合的技术还不多，尤其缺失关于IVUS与彩超/ICE融合技术，从而造成各自优点没有得到更充分的应用；同时医院需要为不同的应用场景采购更多的种类的设备造成成本的增加和资源的浪费。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种多超声通路成像系统，能够实现多种超声设备的结合，在具体的综合应用中发挥各自的优点，更好的帮助医护人员；同时，减少医院采购的医疗设备数量，采用更少的设备实现更多的功能，减少浪费。

为了实现上述目的，本实用新型的一种多超声通路成像系统，包括超声控制单元以及多个超声通路，每个超声通路由一个超声换能组件形成，所述超声控制单元设置有多个通路接口用于连接多个所述超声换能组件；所述超声换能组件包括超声换能装置；所述超声控制单元包括超声发射/接收装置、数据采集模块以及数据处理模块；所述超声发射/接收装置连接于超声换能装置，用于向超声换能装置发送超声电信号以及用于接收超声换能装置反馈的超声电信号；所述数据采集模块连接于超声发射/接收装置，用于接收超声发射/接收装置发送的超声电信号并转化形成数字信号后发送至数据处理模块；所述数据处理模块对接收到的数字信号进行处理，形成可识别信息通过输出模块予以输出显示。

多个所述超声通路包括IVUS超声换能组件、ICE超声换能组件以及彩超超声换能组件中的至少一种。

每个所述超声换能装置连接于一个独立的所述超声发射/接收装置，或者多个所述超声换能装置连接于同一个所述超声发射/接收装置。

所述超声控制单元还包括信号发生模块，所述信号发生模块与超声发射/接收装置相连，用于输出触发信号或者信号序列。

所述超声发射/接收装置通过超声通路控制装置连接于所述超声换能组件，所述超声通路控制装置用于实现超声信号控制。

所述超声换能组件包括超声导管，所述超声通路控制装置还用于实现超声导管的空间位置控制。

每个所述超声换能组件连接于一个独立的所述超声通路控制装置，或者多个所述超声换能组件连接于同一个所述超声通路控制装置。

所述超声控制单元还包括中央控制单元，所述中央控制单元与信号发生模块、超声发射/接收装置、超声通路控制装置相连，用于系统的初始化配置以及工作状态检测和控制。

所述数据采集模块用于接收超声电信号后对超声电信号进行滤波、模拟/数字转化以及时域/频域变化的信号处理后输出至数据处理模块。

所述数据处理模块用于对数据进行解调、算法处理以及AI识别，形成用于显示输出的数字量。

采用上述技术方案，本实用新型的多超声通路成像系统，在超声控制单元上集成多个超声通路，可以实现多个超声通路的协同作业，通过一台设备可以提供多种超声换能组件的功能，或提供一种功能的多个超声换能组件，更好的满足医生的需求，为医生提供更大范围或更多位置的影像，更好的帮助医生进行手术或诊断，减少了医生对多台设备分别操作的操作难度，也进一步减少了X射线的使用；同时能够实现便携性和小型化，为医疗单位减少了设备数量，以更低的成本实现更多的功能，减少了手术室等医疗场所的占地空间。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的系统框图。

图2为本实用新型的实施例二的系统框图。

图3为本实用新型的实施例三的系统框图。

图4为本实用新型的实施例四的系统框图。

图5为本实用新型的实施例五的系统框图。

图6为本实用新型的实施例六的系统框图。

图7为本实用新型的实施例七的系统框图。

图8为本实用新型的实施例八的系统框图。

图9为本实用新型的实施例九的系统框图。

图10为本实用新型的实施例十的系统框图。

图11为本实用新型的实施例十一的系统框图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种多超声通路成像系统，包括超声控制单元以及两个超声通路，具体而言提供一种结合了ICE和IVUS功能的超声成像系统，两个所述超声通路分别为IVUS超声换能组件和ICE超声换能组件，所述IVUS超声换能组件包括IVUS超声导管以及设置在IVUS超声导管上的IVUS超声换能装置，ICE超声换能组件包括ICE超声导管以及设置在ICE超声导管上的ICE超声换能装置，所述超声控制单元设置有通路接口用于连接所述IVUS超声导管和ICE超声导管。

所述超声控制单元包括信号发生模块、IVUS超声发射/接收装置、ICE超声发射/接收装置、数据采集模块、IVUS超声通路控制装置、ICE超声通路控制装置、显示模块、输入输出模块以及中央控制单元。

所述输入输出模块用于实现用户的各种信息的输入和输出。用户通过输入输出模块输入控制指令。指令包括系统各模块、装置的相关控制开关、发射指标参数、接收指标参数、显示参数、超声导管和换能装置空间位置等。

所述中央控制单元用于根据用户指令控制系统各个模块、装置的工作，控制内容包括各模块、装置的初始化配置、工作状态检测和控制等所有工作。

所述信号发生模块受中央控制单元控制，根据需要产生触发信号或信号序列，输出信号到IVUS超声发射/接收装置或ICE超声发射/接收装置。

所述IVUS超声发射/接收装置和ICE超声发射/接收装置，用于接收信号发生模块的信号，根据中央控制单元的配置参数，有序发射超声电信号。超声电信号的有序性包括但不限于各通道的信号组合、相位控制和幅值控制等。

所述IVUS超声通路控制装置和ICE超声通路控制装置用于按照中央控制单元的指令，有序接收超声电信号并处理输出给超声导管，同时控制超声导管和超声换能器实现空间位置调整。有序接收超声电信号并处理的操作包括信道开关、信号链路切换、滤波等各种操作。空间位置调整包括导管前进、回撤、旋转、弯曲等各种操作。医生可以直接通过IVUS超声通路控制装置和ICE超声通路控制装置实现空间位置调整，以达到最优的影像效果。

电信号输送给超声换能装置后，超声换能装置把电信号转化为超声波。超声波在空间传播，反射波被超声换能装置接收转化为电信号。转化后的电信号通过IVUS超声通路控制装置和ICE超声通路控制装置传输至IVUS超声发射/接收装置和ICE超声发射/接收装置。IVUS超声通路控制装置和ICE超声通路控制装置也会对返回来的电信号进行信道开关、信号链路切换、滤波等各种操作。

IVUS超声发射/接收装置和ICE超声发射/接收装置将电信号输送至数据采集模块，数据采集模块用于实现IVUS和ICE电信号处理转化，并把转化后的数据输出给数据处理模块。电信号转化包括滤波、模拟/数字转化、时域/频域变化等信号处理相关操作。

数据处理模块对数据处理后，形成用户可识别的图像或者视频等信息，在显示模块或其他输出模块显示。数据处理包括各种解调、算法处理、AI识别等相关操作，最终把最基础的物理量转化为可以用于显示输出的数字量。数据处理后的信号处理在显示模块进行主题显示外，也可以在其他输出模块上进行显示，包括但不限于音频显示、指示灯显示、马达震动等用户可感知的各种物理形式。

用户根据收到的所有信息，通过输入输出模块进一步调整设备工作状态，或者通过IVUS超声通路控制装置和ICE超声通路控制装置直接控制超声信号发射，或控制超声导管和超声换能装置的空间位置。

上述各个步骤形成闭环，经1次或多次调整优化后，获得最优的诊断信息。最终的诊断信息可以包括实时2D/3D图像、实时音频等，也可以包括可回放的录音或者视频信息，以及结合AI自动识别等技术自动化生成的检查报告和诊断建议等。

实施例二：

如图2所示，在实施例一的基础上，还可以进一步地将ICE超声发射/接收装置和IVUS超声发射/接收装置集成为1个超声发射/接收装置。相比于实施例一，本实施例中的集成一体的超声发射/接收装置在如下方面具有更高的性能，包括发射接收信道数量，发射接收时间控制和相位控制，发射和接收信号带宽，以及与信号发生模块/数据采集模块的数据带宽等。

实施例三：

如图3所示，在本实施例中，还可以在实施例二的基础上进一步地对ICE超声通路控制装置和IVUS超声通路控制装置进行集成，形成集成的超声通路控制装置，兼具对ICE和IVUS的控制功能。超声通路控制装置除了同时满足ICE超声导管和IVUS超声导管的接口外，还包括对超声导管的回撤、旋转等机械控制功能，以及信号信道的开关、相位等电气控制和其他一般ICE和IVUS设备具有的控制功能。

超声通路控制装置可以提供2个或2个以上支持ICE超声导管和IVUS超声导管的接口。

实施例四：

如图4所示，在本实施例中，提供一种结合了彩超和IVUS功能的超声成像系统，即两个所述超声换能组件分别为IVUS超声换能组件和彩超超声换能组件，所述IVUS超声换能组件包括所述IVUS超声导管以及设置于IVUS导管上的IVUS超声换能装置，所述彩超超声换能组件包括彩超探头以及设置于彩超探头上的彩超超声换能装置，所述超声控制单元设置有通路接口用于连接所述IVUS超声导管和彩超探头。与之相对应地，所述超声控制单元包括信号发生模块、IVUS超声发射/接收装置、彩超超声发射/接收装置、数据采集模块、IVUS超声通路控制装置、彩超超声通路控制装置、显示模块、输入输出模块以及中央控制单元。

实施例五：

如图5所示，换能器1作为IVUS超声换能装置，是单阵元换能器，通过IVUS超声导管介入于患者组织内部，当然在其他实施方式中也可以是其他换能器阵列或者其他形式的超声探头。在本实施例中，换能器2作为彩超超声换能装置，是换能器阵列，也可以是单阵元或其他类型换能器。本实施例中换能器2位于患者组织外部，当然在其他实施方式中换能器2也可以介入于患者组织内部。

实施例六：

如图6所示，在实施例四的基础上，还可以进一步地将彩超超声发射/接收装置和IVUS超声发射/接收装置集成为1个超声发射/接收装置。相比于实施例四，本实施例中的集成一体的超声发射/接收装置在如下方面具有更高的性能，包括发射接收信道数量，发射接收时间控制和相位控制，发射和接收信号带宽，以及与信号发生模块/数据采集模块的数据带宽等。

实施例七：

如图7所示，进一步地，在本实施例中还可以在实施例六的基础上对彩超超声通路控制装置和IVUS超声通路控制装置进行集成，形成集成的超声通路控制装置，兼具对彩超和IVUS的控制功能。超声通路控制装置除了同时满足彩超探头和IVUS超声导管的接口外，还包括对超声导管的回撤、旋转等机械控制功能，以及信号信道的开关、相位等电气控制和其他一般彩超和IVUS设备具有的控制功能。

实施例八：

如图8所示，在本实施例中，提供一种结合了ICE、彩超和IVUS功能的超声成像系统，即三个所述超声换能组件分别为IVUS超声换能组件、ICE超声换能组件和彩超超声换能组件，所述IVUS超声换能组件包括所述IVUS超声导管以及设置于IVUS导管上的IVUS超声换能装置，所述彩超超声换能组件包括彩超探头以及设置于彩超探头上的彩超超声换能装置，所述ICE超声换能组件包括所述ICE超声导管以及设置于ICE导管上的ICE超声换能装置，所述超声控制单元设置有通路接口用于连接所述IVUS超声导管、ICE超声导管和彩超探头。与之相对应地，所述超声控制单元包括信号发生模块、IVUS超声发射/接收装置、ICE超声发射/接收装置、彩超超声发射/接收装置、数据采集模块、IVUS超声通路控制装置、ICE超声通路控制装置、彩超超声通路控制装置、显示模块、输入输出模块以及中央控制单元。

实施例九：

如图9所示，在实施例八的基础上，还可以进一步地将ICE超声发射/接收装置和彩超超声发射/接收装置集成为1个ICE、心脏彩超超声发射/接收装置，以及将ICE超声通路控制装置和彩超超声通路控制装置进行集成，形成集成的ICE、心脏彩超超声通路控制模块，兼具对ICE和彩超的控制功能。

实施例十：

如图10所示，在本实施例中，还可以在实施例九的基础上进一步将ICE、心脏彩超超声发射/接收装置以及IVUS超声发射/接收装置进行集成形成超声发射/接收装置。

实施例十一：

如图11所示，与实施例十相比，在本实施例中，所述超声发射/接收装置连接于集成的超声通路控制装置，所述超声通路控制装置上设置3个通路接口分别连接IVUS超声导管、ICE超声导管以及彩超探头。

除了上述十一个实施例之外，本实用新型还能够实现其他多种组合方式的多超声通路协同工作方案，例如结合多个彩超探头，或者结合多个IVUS超声导管，或者结合多个ICE超声导管，从而在同一个设备上提供多个功能相同的超声换能组件；还可以结合ICE超声导管以及彩超探头，或者结合多个IVUS超声导管、ICE超声导管以及彩超导管等诸多组合，以实现不同的手术或诊断需求，为医生提供更大范围或更多位置的影像，以及提供更加丰富的影像，更好的指导心脏或血管类手术或者诊断。

在本实用新型中，彩超包括但不局限于2维彩超、3维彩超、4维彩超等各种维度彩超；可以使用的探头包括但不限于相控阵、线阵、凸阵、机械扇扫、三维探头、内窥镜探头等类型探头；根据使用对象包括但不限于TCD(TransCranial Doppler，经颅多普勒超声)、TTE(Trans-Thoracic Echocardiography，经胸超声心动图)等。IVUS功能模式包括但不限于2D模式、3D渲染或者造影融合等IVUS功能模式。ICE功能模式包括但不局限于B模式、C模式、M模式、3D模式、4D模式和造影融合等ICE功能模式。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多超声通路成像系统，其特征在于：包括超声控制单元以及多个超声通路，每个超声通路由一个超声换能组件形成，所述超声控制单元设置有多个通路接口用于连接多个所述超声换能组件；所述超声换能组件包括超声换能装置；所述超声控制单元包括超声发射/接收装置、数据采集模块以及数据处理模块；所述超声发射/接收装置连接于超声换能装置，用于向超声换能装置发送超声电信号以及用于接收超声换能装置反馈的超声电信号；所述数据采集模块连接于超声发射/接收装置，用于接收超声发射/接收装置发送的超声电信号并转化形成数字信号后发送至数据处理模块；所述数据处理模块对接收到的数字信号进行处理，形成可识别信息通过输出模块予以输出显示。

2.如权利要求1所述的多超声通路成像系统，其特征在于：多个所述超声通路包括IVUS超声换能组件、ICE超声换能组件以及彩超超声换能组件中的至少一种。

3.如权利要求1所述的多超声通路成像系统，其特征在于：每个所述超声换能装置连接于一个独立的所述超声发射/接收装置，或者多个所述超声换能装置连接于同一个所述超声发射/接收装置。

4.如权利要求1所述的多超声通路成像系统，其特征在于：所述超声控制单元还包括信号发生模块，所述信号发生模块与超声发射/接收装置相连，用于输出触发信号或者信号序列。

5.如权利要求1-4任一项所述的多超声通路成像系统，其特征在于：所述超声发射/接收装置通过超声通路控制装置连接于所述超声换能组件，所述超声通路控制装置用于实现超声信号控制。

6.如权利要求5所述的多超声通路成像系统，其特征在于：所述超声换能组件包括超声导管，所述超声通路控制装置还用于实现超声导管的空间位置控制。

7.如权利要求5所述的多超声通路成像系统，其特征在于：每个所述超声换能组件连接于一个独立的所述超声通路控制装置，或者多个所述超声换能组件连接于同一个所述超声通路控制装置。

8.如权利要求1-4任一项所述的多超声通路成像系统，其特征在于：所述超声控制单元还包括中央控制单元，所述中央控制单元与信号发生模块、超声发射/接收装置、超声通路控制装置相连，用于系统的初始化配置以及工作状态检测和控制。

9.如权利要求1-4任一项所述的多超声通路成像系统，其特征在于：所述数据采集模块用于接收超声电信号后对超声电信号进行滤波、模拟/数字转化以及时域/频域变化的信号处理后输出至数据处理模块。

10.如权利要求1-4任一项所述的多超声通路成像系统，其特征在于：所述数据处理模块用于对数据进行解调、算法处理以及AI识别，形成用于显示输出的数字量。

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