TWI616191B - 超音波成像設備 - Google Patents

Abstract

一種超音波成像設備，包括有超音波裝置、超音波傳導介質結構以及位移裝置；其中，前述超音波裝置具有至少一超音波掃描器；前述超音波傳導介質結構係構型為穿戴件或艙體，以容置超音波傳導介質而包覆一待檢測者之身體；前述位移裝置則係用以移動前述至少一超音波掃描器，以透過前述超音波傳導介質結構之超音波傳導介質對於前述待檢測者進行超音波掃描，以擷取二維超音波影像。

Description

超音波成像設備

本發明係有關於一種超音波成像設備，尤指一種利用超音波傳導介質結構作為超音波掃描器與待檢測者體表間之媒介，以克服超音波掃描器於人體體表進行掃描時因體表解剖結構之限制所產生障礙，並可進而達成多點同時自動化掃描目標之超音波成像設備。

現今常見醫學影像包括以X射線、聲波、磁場或正子為造影源之X光、斷層掃描、超音波、核磁共振以及正子斷層掃描。於此等醫學影像種類中，除超音波外，或是有因輻射劑量累積反而影響待檢測者健康之問題(如X光、斷層掃描、正子斷層掃描)，或是有成本昂貴、不易普及化之問題(如斷層掃描、核磁共振、正子斷層掃描)，或是有所需空間大而不易操作之問題(如核磁共振)。相較於此，超音波以其無輻射性、價位相對低廉、體積小且操作靈活以及高安全性等優勢，已成為最具未來性之醫學影像。

然而，超音波也存在著一些仍待克服的缺點，其中主要包括聲波本質上之侷限性以及操作上之困難。例如，聲波受其本質之侷限性，無法穿透骨組織、氣體；即使沒有骨組織或氣體之干擾，超音波之探查深度也是有限的。另就操作上而言，超音波檢查相當依賴操作者之熟練度，因此欠缺技術普及化之客觀可能性。

為使超音波可有效傳導入接受檢查之待檢測者體內，同時降低超音波掃描器探頭於人體表面上移動之阻礙，於一般超音波檢查中，常以傳導膠作為探頭與待進行檢查之體表位置間之超音波傳導介質，藉以於協助將超音波導入人體之同時，亦可使探頭之移動平順化。然而，由於傳導膠於使用過程中常因消耗而有補充之需要，且其可降低探頭移動障礙之程度亦為有限，因此無法適用於於多點同時掃描之自動化系統。

有鑑於此，為彌補習知技術之不足，發明人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本發明之產生。

本發明之一主要目的在於提供一種利用超音波傳導介質結構以作為超音波掃描器以及待檢查待檢測者體表間之媒介，以克服超音波掃描器於人體體表進行掃描時因體表解剖結構之限制所產生障礙之超音波成像設備。

本發明之另一目的在於提供一種同時以複數個超音波掃描器透過超音波傳導介質結構，對於一待檢測者體表上複數個位置同時進行超音波掃描以擷取複數張二維超音波影像之超音波成像設備。

為達成前述目的並產生所預期之技術效果，本發明係提供一種超音波成像設備，包括一超音波裝置、一超音波傳導介質結構以及一位移裝置。前述超音波裝置係具有至少一超音波掃描器；前述超音波傳導介質結構係具有超音波傳導介質，供包覆一待檢測者之身體；前述位移裝置則係用以移動前述至少一超音波掃描器，藉此得以透過前述超音波傳導介質結構之超音波傳導介質對於前述待檢測者進行超音波掃描，以擷取二維超音波影像。

實施時，前述超音波傳導介質結構係構型為一穿戴件，前述穿戴件係由一固態超音波傳導介質所製成，供穿戴於前述待檢測者身體上；前述位移裝置係將前述至少一超音波掃描器沿著前述穿戴件之外表面移動，以透過前述穿戴件對於前述待檢測者進行超音波掃描。

實施時，前述超音波傳導介質結構係構型為一穿戴件，前述穿戴件包括由一固態超音波傳導介質所製成之一外表層以及由一液態或膠狀超音波傳導介質所組成之一內填充層，供穿戴於前述待檢測者身體上；前述位移裝置係將前述至少一超音波掃描器沿著前述穿戴件外表層之外表面移動，以透過前述穿戴件對於前述待檢測者進行超音波掃描。

實施時，前述超音波傳導介質結構係構型為一中空傳導艙，其內定義有一空間，供容置前述待檢測者之身體，且前述空間內係注入有足以覆蓋前述待檢測者身體之液態超音波傳導介質；前述位移裝置係供將前述至少一超音波掃描器於前述中空傳導艙內沿著前述超音波傳導介質之表面移動，以透過前述超音波傳導介質而對於前述待檢測者進行超音波掃描。

於一實施例中，前述位移裝置係具有至少一條機械手臂，供將前述至少一超音波掃描器於前述中空傳導艙內部沿著超音波傳導介質之表面移動。於另一實施例中，前述位移裝置係包括有複數條軌道，該複數條軌道係設置於前述中空傳導艙之頂部內表面，而供前述至少一超音波掃描器於其上移動。

實施時，前述超音波傳導介質結構係構型為一中空傳導艙，其內部係設有一由一固態超音波傳導介質所構成之內艙，供容置前述待檢測者之身體；前述內艙之內部係注入有足以覆蓋前述待檢測者身體之液態超音波傳導介質；前述位移裝置係供將前述至少一超音波掃描器於前述中 空傳導艙內沿著該內艙之外表面移動，以透過該內艙而對於前述待檢測者進行超音波掃描。

於一實施例中，前述位移裝置係具有至少一條機械手臂，供將前述至少一超音波掃描器於前述中空傳導艙內部沿著該內艙之外表面移動。於另一實施例中，前述位移裝置係包括有複數條軌道，該複數條軌道係設置於前述中空傳導艙之內表面，供前述至少一超音波掃描器於其上移動。於再一實施例中，前述位移裝置係包括有複數條軌道，該複數條軌道係設置於前述內艙之外表面上，供前述至少一超音波掃描器於其上移動。

為對於本發明之特點與作用能有更深入之瞭解，茲藉實施例配合圖式詳述於後。

1‧‧‧超音波成像設備

10‧‧‧超音波裝置

102‧‧‧超音波掃描器

104‧‧‧廣角探頭

106‧‧‧二維超音波影像

12‧‧‧自動位移裝置

122‧‧‧機械手臂

124‧‧‧軌道

14、14’‧‧‧穿戴件

142‧‧‧外表層

144‧‧‧內填充層

16、18‧‧‧中空傳導艙

160、180‧‧‧入水口

160’、180’‧‧‧出水口

162、182‧‧‧空間

164、184‧‧‧超音波傳導介質

186‧‧‧內艙

166‧‧‧蓋體

168、188‧‧‧軌道

168’、188’‧‧‧座體

2‧‧‧影像處理裝置

21‧‧‧有效區域

22‧‧‧解剖結構標記

23‧‧‧三維超音波影像

3‧‧‧平台

第1A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第一實施例之架構示意圖。

第1B圖係顯示第1A圖中超音波傳導介質結構沿著AA’剖線所得之剖面示意圖。

第2A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第二實施例中超音波傳導介質結構之示意圖。

第2B圖係顯示第2A圖中超音波傳導介質結構沿著BB’剖線所得之剖面示意圖。

第3A~3C圖係顯示影像處理裝置處理所擷取二維超音波影像之示意圖。

第4A~4C圖係顯示本發明之超音波成像設備之第一實施例中超音波掃描器之結構示意圖。

第5A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第三實施例中超音波傳導介質結構之示意圖。

第5B圖係顯示第5A圖中超音波傳導介質結構沿著CC’剖線所得之剖面示意圖。

第6A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第四實施例中超音波傳導介質結構之示意圖。

第6B圖係顯示第6A圖中超音波傳導介質結構沿著DD’剖線所得之剖面示意圖。

第6C圖係顯示本發明之超音波成像設備之第四實施例中超音波傳導介質結構之使用狀態圖。

本發明係有關於一種超音波成像設備，包括有一超音波裝置、一超音波傳導介質結構以及一位移裝置，其中：前述超音波裝置係具有至少一超音波掃描器；前述超音波傳導介質結構係具有超音波傳導介質，供包覆一待檢測者之身體；前述位移裝置係供移動前述至少一超音波掃描器，以透過前述超音波傳導介質結構之超音波傳導介質而對於前述待檢測者進行超音波掃描，以擷取二維超音波影像。

請參閱第1A圖，其係顯示本發明之超音波成像設備之一第一實施例之架構示意圖。如第1A圖所示，本發明之超音波成像設備1主要包括一超音波裝置10、一位移裝置12以及一超音波傳導介質結構，其中該超音波傳導介質結構係構型為一穿戴件14，供穿戴於待檢測者身上。

於本實施例中，前述超音波裝置10係具有複數個超音波掃描器102，藉此可對於一待檢測者體表上複數個位置同時進行超音波掃描，以 擷取複數張二維超音波影像106。前述自動位移裝置12則係以機械手臂122控制該等超音波掃描器102之移動。前述機械手臂122除可控制超音波掃描器102之移動外，亦可使超音波掃描器沿著一軸作上下或左右方向之轉動，藉此可顯著增加掃描範圍。於檢查前，則可依據待檢測之標的解剖結構，事先決定於一待檢測者體表上待同時進行超音波掃描之複數個位置，亦可依據待進行超音波掃描之體表位置，決定待使用超音波掃描器之構型。

於實施時，該超音波裝置10可為B模式超音波裝置、都卜勒模式超音波裝置、彈性圖模式超音波裝置或其組合，藉此可擷取B模式、都卜勒模式、彈性圖模式之二維超音波影像。此外，前述超音波掃描器係可於構型上加以改變，以增廣其應用層面。例如，請參閱第4A圖，超音波掃描器可設計為具有凸型廣角探頭(較佳為具有60~120度之掃描角度)者，藉此得以增加超音波掃描器之探測範圍。此外，超音波掃描器亦可順應施行掃描體表位置之解剖結構加以構型，例如，請參閱第4B、4C圖，其中超音波掃描器係構型為長條形者，且其凸型廣角探頭係設置於其長邊或短邊側面上，藉以得以應用於例如肋骨間之掃描。

如第3A圖所示，前述由超音波裝置10所擷取之複數張二維超音波影像106可繼續以一影像處理裝置2進行處理，以建構一對應於前述待檢測者體內解剖結構之三維超音波影像23。於本實施例中，影像處理裝置2係依照下述方式以複數張二維超音波影像產生三維超音波影像：如第3B圖所示，該影像處理裝置23係先分析所擷取之複數張二維超音波影像，於每一張二維超音波影像106中選取一有效區域21。隨後，如第3C圖所示，於每一有效區域21內標記所出現之解剖結構22(A、B)，再依據前述複數個有效區 域內所標記解剖結構(A、B)之關聯性，配合超音波掃描器之位置以及方位等資訊(可經由一定位裝置獲得)，以例如體積成像法而建構三維超音波影像23。

請參閱第1B圖，其係顯示第1A圖中超音波傳導介質結構沿著AA’剖線所得之剖面示意圖。如前文所述，於本實施例中，超音波傳導介質結構係構型為穿戴件14，且該穿戴件14包括有一外表層142以及為該外表層142所包覆之一內填充層144。前述外表層142係由一固態超音波傳導介質所製成，前述內填充層144則係由一液態或膠狀超音波傳導介質所組成。此外，製成前述外表層142之固態超音波傳導介質另具備良好之順應性，藉此可緊密貼合於待檢測者身體上，以避免存在有任何空氣間隙。於本實施例中，前述穿戴件係以背心為示例，於實施時，可依據實際需要另構型為其他種類之服裝形式(例如褲子、頸套、袖套等)。

請參閱第2A與2B圖，其中第2A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第二實施例中超音波傳導介質結構之示意圖，而第2B圖則係顯示第2A圖中超音波傳導介質結構沿著BB’剖線所得之剖面示意圖。於第二實施例中，本發明之超音波成像設備亦包括有超音波裝置、位移裝置以及構型為穿戴件之超音波傳導介質結構，惟本實施例之穿戴件14’係直接由固態超音波傳導介質所製成。

請參閱第5A與5B圖，其中第5A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第三實施例中超音波傳導介質結構之示意圖，而第5B圖則係顯示第5A圖中超音波傳導介質結構沿著CC’剖線所得之剖面示意圖。於第三實施例中，本發明之超音波成像設備亦包括有超音波裝置、位移裝置以及超 音波傳導介質結構，惟本實施例之超音波傳導介質結構係構型為一中空傳導艙16。

如第5A、5B圖所示，該中空傳導艙16係具有一蓋體166，且於其內部定義有一空間162，可供待檢測者躺入。於前述空間162內，係注入有足以覆蓋待檢測者身體之超音波傳導介質164；以水為例，如第5A圖所示，於使用前可經由一入水口160將水注入該空間162內，於使用後則可經由一出水口160’將水排出。

於本實施例中，該位移裝置係具有複數條交錯排列之軌道168，該等軌道168係設置於前述蓋體166之內表面上，且於該等軌道168上係設有複數個可於軌道上位移之座體168’，其中每一座體168’供容置一超音波掃描器102。藉此設計，可控制複數個超音波掃描器102於蓋體168內表面上之移動。此外，前述座體除可於軌道上移動外，亦可沿著一軸作轉動，或沿著遠離該蓋體內表面之方向移動。藉由轉動，可改變超音波掃描器之掃描範圍；藉由沿著遠離該蓋體內表面之方向移動，則可解決軌道和超音波傳導介質表面之間距離過長之問題。除上述方式外，亦可採用其他機制(例如磁力或電力)控制超音波掃描器於蓋體內表面上之移動，或以機械手臂控制超音波掃描器於中空傳導艙內之移動。

請參閱第6A與6B圖，其中第6A圖係顯示本發明之超音波成像設備之一第四實施例中超音波傳導介質結構之示意圖，而第6B圖則係顯示第6A圖中超音波傳導介質結構沿著DD’剖線所得之剖面示意圖。於第四實施例中，本發明之超音波成像設備同樣具有超音波裝置、位移裝置以及超音波傳導介質結構，惟本實施例之超音波傳導介質結構係構型為一直立雙 艙式中空傳導艙18。藉由雙艙之設計，待檢測者可站立於內艙中，超音波掃描器則可於中空傳導艙內、內艙外之空間中以360度環繞待檢測者之方式移動，而對於待檢測者進行超音波掃描。

如第6A、6B圖所示，該中空傳導艙18係具有一內艙186，且於其內部定義有一空間182(即中空傳導艙18內、內艙186外之空間)。前述內艙186係由固態超音波傳導介質所構成，且於該內艙186內另注入有足以覆蓋待檢測者身體之液態超音波傳導介質184(例如水)。此外，如第6A圖所示，該內艙186係設置有一入水口180以及一出水口180’，藉此於使用前可經由該入水口180將液態超音波傳導介質184注入內艙186內部，於使用後則可將液態超音波傳導介質184經由該出水口180’排出。

本實施例之位移裝置係具有複數條交錯排列之軌道188，該等軌道188係設置於該中空傳導艙18之內表面上，且於該等軌道188上係設有複數個可於軌道上位移之座體188’，其中每一座體188’供容置一超音波掃描器102。藉此設計，可控制複數個超音波掃描器於中空傳導艙18之內表面上移動，以透過該注入有液態超音波傳導介質之內艙，對於待檢測者進行超音波掃描。

前述軌道除可設置於該中空傳導艙之內表面外，亦可設置於該內艙之外表面上；例如，前述軌道可建構為一架體形式，而結合於該內艙之外表面，其不僅可供超音波掃描器移動，亦可作為該內艙之外部支撐結構。此外，前述座體除可於軌道上移動外，亦可沿著一軸作轉動，或沿著遠離該中空傳導艙內表面之方向移動。藉由轉動，可改變超音波掃描器之掃描範圍；藉由沿著遠離該中空傳導艙內表面之方向移動，則可解決軌 道和內艙之間距離過長之問題。除上述方式外，亦可採用其他機制(例如磁力、電力)以控制超音波掃描器於中空傳導艙內表面上之移動，或透過機械手臂以控制超音波掃描器於空間182內移動。

於實施時，前述中空傳導艙可設有一門體以供待檢測者進入內艙，或經設計為相對於一平台可垂直移動者，而藉由中空傳導艙之垂直移動，而使待檢測者進入內艙中。請參閱第6C圖，其係顯示第四實施例中超音波傳導介質結構之使用狀態圖。如圖所示，中空傳導艙18係設計為可移入或移出一平台3者。於一開始時可先將中空傳導艙18完全移入該平台3內部，待檢測者可站上該平台3上相對應於內艙之位置，再依據檢測需要，使埋設於平台內部之中空傳導艙18垂直向上移動至預設位置(例如相對於待檢測者之腰部、胸部或頸部之位置)，再經由入水口將液態超音波傳導介質注入內艙中，即可進行超音波掃描。藉此設計，除可滿足不同檢測需要外，亦可隨著不同待檢測者之身高而調整該中空傳導艙自該平台移出之高度，而於使用上更具彈性。

綜上前述，本發明確實可達到預期之目的，而提供一種利用超音波傳導介質結構作為超音波掃描器與待檢測者體表間之媒介，以克服超音波掃描器於人體體表進行掃描時因體表解剖結構之限制所產生障礙，並可進而達成多點同時自動化掃描目標之超音波成像設備。其極具產業利用之價值，爰依法提出專利申請。

又上述說明與圖式僅是用以說明本發明之實施例，凡熟於此業技藝之人士，仍可做等效的局部變化與修飾，其並未脫離本發明之技術與精神。

Claims (10)

1. 一種超音波成像設備，包括：一超音波裝置，其具有複數個超音波掃描器；一超音波傳導介質結構，其具有超音波傳導介質，供包覆一待檢測者之身體；以及一位移裝置，供移動前述複數個超音波掃描器，以透過前述超音波傳導介質結構之超音波傳導介質，對於前述待檢測者體表上依據待檢測標的解剖結構預先決定之複數個位置同時進行超音波掃描，以擷取複數張二維超音波影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之超音波成像設備，其中前述超音波傳導介質結構係構型為一穿戴件，前述穿戴件係由一固態超音波傳導介質所製成，供穿戴於前述待檢測者身體上；前述位移裝置係將前述複數個超音波掃描器沿著前述穿戴件之外表面移動，以透過前述穿戴件對於前述待檢測者進行超音波掃描。
3. 如申請專利範圍第1項所述之超音波成像設備，其中前述超音波傳導介質結構係構型為一穿戴件，前述穿戴件包括由一固態超音波傳導介質所製成之一外表層以及由一液態或膠狀超音波傳導介質所組成之一內填充層，供穿戴於前述待檢測者身體上；前述位移裝置係將前述複數個超音波掃描器沿著前述穿戴件外表層之外表面移動，以透過前述穿戴件對於前述待檢測者進行超音波掃描。
4. 如申請專利範圍第1項所述之超音波成像設備，其中前述超音波傳導介質結構係構型為一中空傳導艙，該中空傳導艙具有一弧狀內表面，且於 內部定義有一空間，供容置前述待檢測者之身體，且前述空間內係注入有足以覆蓋前述待檢測者身體之液態超音波傳導介質；前述位移裝置係供將前述複數個超音波掃描器沿著前述中空傳導艙之弧狀內表面上移動，以透過前述超音波傳導介質而對於前述待檢測者進行超音波掃描。
5. 如申請專利範圍第4項所述之超音波成像設備，其中前述位移裝置係具有複數個條機械手臂，供將前述複數個超音波掃描器沿著前述中空傳導艙之弧狀內表面移動。
6. 如申請專利範圍第4項所述之超音波成像設備，其中前述位移裝置係包括有複數條軌道，該複數條軌道係設置於前述中空傳導艙之弧狀內表面，而供前述複數個超音波掃描器於其上移動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之超音波成像設備，其中前述超音波傳導介質結構係構型為一中空傳導艙，其內部係設有一由一固態超音波傳導介質所構成之內艙，供容置前述待檢測者之身體；前述內艙之內部係注入有足以覆蓋前述待檢測者身體之液態超音波傳導介質；前述中空傳導艙具有一弧狀內表面，前述內艙具有一弧狀外表面；前述位移裝置係供將前述複數個超音波掃描器於前述中空傳導艙內沿著該內艙之弧狀外表面移動，以透過該內艙而對於前述待檢測者進行超音波掃描。
8. 如申請專利範圍第7項所述之超音波成像設備，其中前述位移裝置係具有複數個條機械手臂，供將前述複數個超音波掃描器於前述中空傳導艙內部沿著該內艙之弧狀外表面移動。
9. 如申請專利範圍第7項所述之超音波成像設備，其中前述位移裝置係包括有複數條軌道，該複數條軌道係設置於前述中空傳導艙之弧狀內表 面，供前述複數個超音波掃描器於其上移動。
10. 如申請專利範圍第7項所述之超音波成像設備，其中前述位移裝置係包括有複數條軌道，該複數條軌道係設置於前述內艙之弧狀外表面上，供前述複數個超音波掃描器於其上移動。