全自動(dòng)超聲掃描儀及掃描檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，公開了一種全自動(dòng)超聲掃描儀及掃描檢測(cè)方法。本發(fā)明中，包括：超聲波探頭；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)超聲波探頭運(yùn)動(dòng)；柔性結(jié)構(gòu)，超聲波探頭安裝在柔性結(jié)構(gòu)上，該柔性結(jié)構(gòu)使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。本發(fā)明中，全自動(dòng)超聲掃描儀的柔性結(jié)構(gòu)具有自適應(yīng)的效果，可根據(jù)人體的不同曲線實(shí)時(shí)調(diào)整掃描軌跡和探頭角度，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直，提高了掃描圖像質(zhì)量，從而提高了早期篩查的檢出率和準(zhǔn)確率，減少漏診幾率。
【專利說明】
全自動(dòng)超聲掃描儀及掃描檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，特別涉及全自動(dòng)超聲掃描儀及掃描檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的手持式超聲乳腺掃描儀在進(jìn)行乳腺癌篩查時(shí)通過醫(yī)師手持探頭進(jìn)行掃描(圖像數(shù)據(jù)采集)和現(xiàn)場(chǎng)診斷(圖像數(shù)據(jù)分析)，存在以下技術(shù)問題:
[0003]1.檢查必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)醫(yī)師來操作，而且檢查過程耗時(shí)長(zhǎng)；
[0004]2.掃描的完整性不確定，可能無法覆蓋整個(gè)乳房；
[0005]3.檢測(cè)效果依賴于醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)、身體狀態(tài)，不穩(wěn)定；
[0006]4.圖像數(shù)據(jù)由于采集非標(biāo)準(zhǔn)化所以無法存儲(chǔ)、傳輸。
[0007]所以手持式乳腺超聲更適合治療診斷而不是早期篩查，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣乳腺癌篩查時(shí)，特別是農(nóng)村或中小城市，因缺乏有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)醫(yī)師，導(dǎo)致早期乳腺癌的超聲檢測(cè)效果無法達(dá)到預(yù)期。
[0008]此外，乳腺超聲檢查的基本要求如圖1所示，病人在檢查時(shí)需仰臥，超聲波探頭在掃描過程中要保持和乳房緊密接觸并和皮膚表面呈垂直角度。但是由于每個(gè)人的體型以及器官大小形狀不盡相同，超聲波探頭對(duì)此并不能根據(jù)人體的不同曲線進(jìn)行調(diào)整，目前的超聲檢查是由專業(yè)醫(yī)師手持掃描探頭進(jìn)行檢查或者固定形狀掃描，很難適應(yīng)各種體型、乳房大小及致密程度，進(jìn)而形成掃描盲區(qū)到致漏診。
[0009]此外，現(xiàn)有技術(shù)中也有在待檢測(cè)器官皮膚表面和超聲波探頭之間增加水袋等柔性部件，但由于超聲波探頭不是直接接觸皮膚進(jìn)行探測(cè)，探頭與皮膚之間的水袋造成了多次反射的干涉圖像，且探頭與皮膚并不是始終維持垂直的狀態(tài)，采集的圖像的反射角度不同，最終將導(dǎo)致掃描圖像質(zhì)量不高，存在漏診的風(fēng)險(xiǎn)。
[0010]因此，亟需一種能夠根據(jù)人體的不同曲線自適應(yīng)調(diào)整掃描軌跡和探頭角度的全自動(dòng)掃描儀，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種全自動(dòng)超聲掃描儀及掃描檢測(cè)方法，可根據(jù)人體的不同曲線自適應(yīng)調(diào)整掃描軌跡和探頭角度，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式公開了一種全自動(dòng)超聲掃描儀，包括:
[0013]超聲波探頭；
[0014]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)超聲波探頭運(yùn)動(dòng)；
[0015]柔性結(jié)構(gòu)，超聲波探頭安裝在柔性結(jié)構(gòu)上，該柔性結(jié)構(gòu)使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施方式還公開了一種全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0017]使用全自動(dòng)超聲掃描儀順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直進(jìn)行掃描，獲取待掃描器官的N組二維圖像，N為大于等于2的整數(shù)；
[0018]將獲取的N組二維圖像進(jìn)行重建得到三維立體數(shù)字圖像。
[0019]本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于:
[0020]全自動(dòng)超聲掃描儀的柔性結(jié)構(gòu)具有自適應(yīng)的效果，可根據(jù)人體的不同曲線實(shí)時(shí)調(diào)整掃描軌跡和探頭角度，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直，提高了掃描圖像質(zhì)量，從而提高了早期篩查的檢出率和準(zhǔn)確率，減少漏診幾率。
[0021]進(jìn)一步地，通過將超聲波探頭安裝在松緊彈性可調(diào)的柔性履帶上，使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。
[0022]進(jìn)一步地，結(jié)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與第一升降支承導(dǎo)向組件，使得超聲波探頭左右移動(dòng)的同時(shí)能夠根據(jù)與皮膚之間的接觸進(jìn)行上下移動(dòng)并調(diào)節(jié)角度，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直。壓簧能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波探頭緊貼待檢測(cè)器官上下移動(dòng)，且不需要額外的導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作。
[0023]進(jìn)一步地，壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波探頭以精確的壓力緊貼待檢測(cè)器官上下移動(dòng)。
[0024]進(jìn)一步地，機(jī)械手六維可控，能夠精確地控制超聲波探頭的上下左右移動(dòng)以及角度調(diào)節(jié)。
[0025]進(jìn)一步地，固定網(wǎng)膜可用于固定待檢測(cè)器官并保持一定的形狀，同時(shí)還能夠避免耦合液的流動(dòng)。
[0026]進(jìn)一步地，對(duì)三維立體數(shù)字圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和保存，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。
【附圖說明】
[0027]圖1是乳腺超聲檢查中基本要求的示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明第二實(shí)施方式中一種全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式中柔性履帶構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景不意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明第三實(shí)施方式中一種全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明第三實(shí)施方式中柔性履帶構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景不意圖；
[0033]圖7是本發(fā)明第四實(shí)施方式中一種全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8是本發(fā)明第四實(shí)施方式中柔性履帶構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景不意圖；
[0035]圖9是本發(fā)明第五實(shí)施方式中一種全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0036]圖10是本發(fā)明第六實(shí)施方式中掃描生成的系列二維圖像；
[0037]圖11是本發(fā)明第六實(shí)施方式中縱向掃描的示意圖；
[0038]圖12是本發(fā)明第六實(shí)施方式中橫向掃描的示意圖；
[0039]圖13是本發(fā)明第六實(shí)施方式中三維重建的立體影像；
[0040]圖14是本發(fā)明第六實(shí)施方式中全自動(dòng)乳腺超聲掃描檢測(cè)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0042]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0043]本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)超聲掃描儀，圖2是該全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖，該全自動(dòng)超聲掃描儀包括:
[0044]超聲波探頭；
[0045]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)超聲波探頭運(yùn)動(dòng)；
[0046]柔性結(jié)構(gòu)，超聲波探頭安裝在柔性結(jié)構(gòu)上，該柔性結(jié)構(gòu)使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。
[0047]本實(shí)施方式中，全自動(dòng)超聲掃描儀的柔性結(jié)構(gòu)具有自適應(yīng)的效果，可根據(jù)人體的不同曲線實(shí)時(shí)調(diào)整掃描軌跡和探頭角度，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直，提高了掃描圖像質(zhì)量，從而提高了早期篩查的檢出率和準(zhǔn)確率，減少漏診幾率。
[0048]以下第二實(shí)施方式至第五實(shí)施方式將提供四種具體技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述柔性結(jié)構(gòu)，以使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。
[0049]本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)超聲掃描儀，圖3是該全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地說:
[0050]柔性結(jié)構(gòu)包括繞于皮帶輪I和張緊輪2上的柔性履帶3，超聲波探頭4安裝在柔性履帶3上。其中，
[0051]皮帶輪I與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5連接，以帶動(dòng)柔性履帶3和超聲波探頭4運(yùn)動(dòng)；
[0052]張緊輪2用于調(diào)節(jié)柔性履帶3的松緊彈性，使柔性履帶3和超聲波探頭4按照待檢測(cè)器官的形狀貼覆在皮膚表面。
[0053]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5驅(qū)動(dòng)貼覆在皮膚表面的柔性履帶3和超聲波探頭4在掃描時(shí)左右移動(dòng)并順沿皮膚上下移動(dòng)。
[0054]可以理解，由于履帶是柔性的且可調(diào)節(jié)松緊彈性，壓在皮膚上可根據(jù)待測(cè)器官的形狀變形，由此保證超聲波探頭在掃描時(shí)和皮膚緊密接觸并和皮膚表面垂直。超聲波探頭和皮膚緊密接觸直接進(jìn)行探測(cè)，不會(huì)造成干涉圖像導(dǎo)致掃描圖像質(zhì)量不高。
[0055]此外，可以理解，待掃描器官可以為乳腺，甲狀腺，四肢及軀干等淺表組織和器官。
[0056]優(yōu)選地，還包括固定網(wǎng)膜6，用于固定待檢測(cè)器官。固定網(wǎng)膜可用于固定待檢測(cè)器官并保持一定的形狀，同時(shí)還能夠避免耦合液的流動(dòng)。
[0057]如圖4所示為柔性履帶構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景示意圖，超聲波探頭安裝在機(jī)械掃描裝置內(nèi)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)超聲波探頭左右移動(dòng)并隨乳房形狀上下移動(dòng)。操作人員放置掃描裝置于乳房上，啟動(dòng)掃描裝置使超聲波探頭在乳房上左右移動(dòng)獲取乳房超聲信息，通過計(jì)算機(jī)換算取得二維乳房超聲影像。
[0058]此外，在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，通過柔性履帶實(shí)現(xiàn)柔性結(jié)構(gòu)的方式并不限于圖3中所示的方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以作各種改動(dòng)或者修改，以通過柔性履帶實(shí)現(xiàn)柔性結(jié)構(gòu)。
[0059]例如，圖3中所示的柔性履帶是首尾連接循環(huán)往復(fù)的結(jié)構(gòu)，而在另一優(yōu)選例中，柔性履帶也可以首尾不相連接，而是直接將柔性履帶卷入由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)的滾輪或者皮帶輪上，同樣可以實(shí)現(xiàn)上述功能。
[0060]再如，圖3中所示的柔性履帶是通過張緊輪調(diào)節(jié)松緊彈性的，張緊輪位于柔性履帶的松邊內(nèi)側(cè)，而在另一優(yōu)選例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以針對(duì)張緊輪的位置進(jìn)行等效替換，也完全可以使用其它部件替代張緊輪調(diào)節(jié)松緊彈性或者通過柔性履帶自身的彈性實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
[0061]本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)超聲掃描儀，圖5是該全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]第三實(shí)施方式是另一種實(shí)現(xiàn)柔性結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，在第三實(shí)施方式中，結(jié)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與第一升降支承導(dǎo)向組件，使得超聲波探頭左右移動(dòng)的同時(shí)能夠根據(jù)與皮膚之間的接觸進(jìn)行上下移動(dòng)并調(diào)節(jié)角度，確保超聲波探頭貼著皮膚表面掃描并保持和皮膚表面垂直。且第一升降支承導(dǎo)向組件中的壓簧能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波探頭緊貼待檢測(cè)器官上下移動(dòng)，而不需要額外的導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作。具體地說:
[0063]柔性結(jié)構(gòu)包括第一升降支承導(dǎo)向組件7，第一升降支承導(dǎo)向組件7的底端安裝有超聲波探頭4，第一升降支承導(dǎo)向組件7用于調(diào)節(jié)超聲波探頭的升降并用于導(dǎo)向超聲波探頭的角度。
[0064]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5用于驅(qū)動(dòng)第一升降支承導(dǎo)向組件7整體左右移動(dòng)，以帶動(dòng)超聲波探頭4左右移動(dòng)。
[0065]第一升降支承導(dǎo)向組件7包括導(dǎo)桿8，軸承9，壓簧10和導(dǎo)向探頭罩11。其中
[0066]導(dǎo)桿8豎直穿過軸承9的內(nèi)圈，且導(dǎo)桿8底端連接超聲波探頭4。
[0067]壓簧10的一端固定于軸承9，另一端固定于導(dǎo)桿8。壓簧10用于根據(jù)導(dǎo)桿底端超聲波探頭與皮膚之間的壓力變化相應(yīng)的進(jìn)行收縮和舒張，帶動(dòng)導(dǎo)桿上下移動(dòng)以保持超聲波探頭始終緊貼在皮膚表面。
[0068]優(yōu)選地，壓簧10的一端固定于軸承9的內(nèi)圈，另一端固定于導(dǎo)桿8的下端，更有利于壓簧實(shí)現(xiàn)收縮和舒張。當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，也可以將壓簧設(shè)置在其它位置，只要能夠根據(jù)壓力變化進(jìn)行相應(yīng)的收縮和舒張即可，在此不進(jìn)行限定。
[0069]導(dǎo)向探頭罩11根據(jù)皮膚起伏轉(zhuǎn)動(dòng)以維持與皮膚表面相切，帶動(dòng)超聲波探頭4同步旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)超聲波探頭的角度保持與皮膚表面垂直。
[0070]根據(jù)上述描述，可以理解，第一升降支承導(dǎo)向組件7 —方面用于調(diào)節(jié)超聲波探頭的升降(即上下移動(dòng))，另一方面用于導(dǎo)向超聲波探頭的角度，其中:
[0071]導(dǎo)桿8，軸承9和壓簧10用于調(diào)節(jié)超聲波探頭的升降；
[0072]導(dǎo)向探頭罩11用于調(diào)節(jié)超聲波探頭的角度。
[0073]為便于理解，需要另外說明的是，壓簧的工作原理主要為:
[0074]當(dāng)超聲波探頭與皮膚之間的壓力增大時(shí)，導(dǎo)桿向上移動(dòng)并帶動(dòng)壓簧向上收縮；當(dāng)超聲波探頭與皮膚之間的壓力減小時(shí)，壓簧的彈力使壓簧向下舒張并帶動(dòng)導(dǎo)桿向下移動(dòng)。
[0075]從而壓簧能夠根據(jù)導(dǎo)桿底端超聲波探頭與皮膚之間的壓力變化，自適應(yīng)地調(diào)整壓簧的收縮和舒張以帶動(dòng)導(dǎo)桿上下移動(dòng)，以保持超聲波探頭始終緊貼在皮膚表面。
[0076]如圖6所示為第一升降支承導(dǎo)向組件構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景示意圖，超聲探頭安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械掃描裝置內(nèi)。
[0077]第一升降支承導(dǎo)向組件7和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5實(shí)現(xiàn)探頭上下左右移動(dòng)，壓簧實(shí)現(xiàn)探頭以近似一定的壓力緊貼乳房上下運(yùn)動(dòng)，易拆卸探頭和探頭罩結(jié)構(gòu)方便清洗。操作人員放置掃描裝置于乳房上，啟動(dòng)掃描裝置使超聲波探頭在乳房上來回移動(dòng)獲取乳房超聲信息，通過計(jì)算機(jī)換算取得二維乳房超聲影像。
[0078]本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)超聲掃描儀，圖7是該全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0079]第四實(shí)施方式與第三實(shí)施方式基本相同，區(qū)別主要在于:在第三實(shí)施方式中，第一升降支承導(dǎo)向組件包括導(dǎo)桿，軸承，壓簧和導(dǎo)向探頭罩，壓簧根據(jù)導(dǎo)桿底端超聲波探頭與皮膚之間的壓力變化相應(yīng)的進(jìn)行收縮和舒張，帶動(dòng)導(dǎo)桿上下移動(dòng)以保持超聲波探頭始終緊貼在皮膚表面。
[0080]然而在第四實(shí)施方式中，壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波探頭以精確的壓力緊貼待檢測(cè)器官上下移動(dòng)。具體地說:
[0081]如圖7所示，柔性結(jié)構(gòu)包括第二升降支承導(dǎo)向組件12，第二升降支承導(dǎo)向組件12的底端安裝有超聲波探頭4，第二升降支承導(dǎo)向組件12用于調(diào)節(jié)超聲波探頭的升降并用于導(dǎo)向超聲波探頭的角度。
[0082]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5用于驅(qū)動(dòng)第二升降支承導(dǎo)向組件12整體左右移動(dòng)，以帶動(dòng)超聲波探頭左右移動(dòng)。
[0083]第二升降支承導(dǎo)向組件12包括導(dǎo)桿8，軸承9，壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)13和導(dǎo)向探頭罩11。其中
[0084]導(dǎo)桿8豎直穿過軸承9的內(nèi)圈，且導(dǎo)桿8底端連接超聲波探頭4。
[0085]壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)13包括壓力傳感器和導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置。
[0086]壓力傳感器探測(cè)超聲波探頭受皮膚的壓力，輸出壓力信號(hào)。
[0087]導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿8上升或者下降，以保持超聲波探頭始終緊貼在皮膚表面。
[0088]導(dǎo)向探頭罩11根據(jù)皮膚起伏轉(zhuǎn)動(dòng)以維持與皮膚表面相切，帶動(dòng)超聲波探頭同步旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)超聲波探頭的角度保持與皮膚表面垂直。
[0089]此外，可以理解，如果壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)獲取的壓力信號(hào)大于壓力預(yù)定值，即超聲波探頭與皮膚之間過于緊密，則導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿收縮，從而超聲波探頭被向上抬起，高度變高；
[0090]如果壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)獲取的壓力信號(hào)小于壓力預(yù)定值，即超聲波探頭與皮膚接觸不緊密或者沒有接觸到皮膚，則導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿伸長(zhǎng)，從而超聲波探頭被向下壓，高度變低。
[0091]優(yōu)選地，導(dǎo)桿的外層設(shè)有第一齒輪，導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置包括:驅(qū)動(dòng)控制器，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)和齒輪驅(qū)動(dòng)盤；齒輪驅(qū)動(dòng)盤的外圍設(shè)有與第一齒輪相配合的第二齒輪；驅(qū)動(dòng)控制器與壓力傳感器連接，根據(jù)壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，以帶動(dòng)第二齒輪正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第一齒輪實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿上升或者下降，以調(diào)節(jié)超聲波探頭的高低。
[0092]此外，可以理解，在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，齒輪驅(qū)動(dòng)盤可以為多個(gè)，都與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)連接，共同帶動(dòng)導(dǎo)桿外層的第一齒輪。
[0093]此外，在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置也可以通過其它方式實(shí)現(xiàn)，例如，導(dǎo)桿直接與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)連接，且導(dǎo)桿在該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)桿外表面設(shè)有外螺紋，外螺紋與軸承中的內(nèi)螺紋配合，當(dāng)導(dǎo)桿在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿升降。
[0094]優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，皮帶輪和皮帶，以及水平引導(dǎo)桿16。
[0095]皮帶輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，皮帶繞于皮帶輪上，優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
[0096]第一升降支承導(dǎo)向組件或第二升降支承導(dǎo)向組件中水平設(shè)置有導(dǎo)向管道，以與水平引導(dǎo)桿16滑動(dòng)配合。
[0097]且第一升降支承導(dǎo)向組件或第二升降支承導(dǎo)向組件與皮帶連接，皮帶移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)升降支承導(dǎo)向組件沿水平引導(dǎo)桿水平滑動(dòng)以左右移動(dòng)。
[0098]如圖8所示為第二升降支承導(dǎo)向組件構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景示意圖，超聲探頭安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械掃描裝置內(nèi)。
[0099]超聲探頭安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械掃描裝置內(nèi)。第二升降支承導(dǎo)向組件12和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5實(shí)現(xiàn)探頭上下左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲探頭左右，上下移動(dòng)，壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)探頭以精確的壓力緊貼乳房上下運(yùn)動(dòng)，易拆卸清洗探頭和探頭罩。操作人員放置掃描裝置于乳房上，啟動(dòng)掃描裝置使超聲波探頭在乳房上來回移動(dòng)獲取乳房超聲信息，通過計(jì)算機(jī)換算取得二維乳房超聲影像。
[0100]本發(fā)明第五實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)超聲掃描儀，圖9是該全自動(dòng)超聲掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。第五實(shí)施方式是另一種實(shí)現(xiàn)柔性結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，具體地說:
[0101]還包括激光三維相機(jī)，激光三維相機(jī)用于拍攝并傳輸待掃描器官的三維圖像。
[0102]柔性機(jī)構(gòu)包括可控機(jī)械手，可控機(jī)械手的端部安裝有超聲波探頭。
[0103]機(jī)械手根據(jù)待掃描器官的三維圖像，調(diào)節(jié)超聲波探頭的位置和角度，使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。
[0104]優(yōu)選地，機(jī)械手為六維可控機(jī)械手，能夠精確地控制超聲波探頭的上下左右移動(dòng)以及角度調(diào)節(jié)。
[0105]如圖所示，在該可控機(jī)械手構(gòu)成的全自動(dòng)超聲掃描儀的乳腺掃描應(yīng)用場(chǎng)景中，乳房用繃緊網(wǎng)膜固定，用三維成像系統(tǒng)(三維相機(jī))拍攝獲取乳房的三維形狀。超聲探頭安裝在一個(gè)6維可控機(jī)械手上。通過計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手根據(jù)乳房的三維形狀進(jìn)行掃描獲取三維乳房超聲影像。
[0106]上述第二至第五實(shí)施方式詳細(xì)描述了實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施方式中柔性結(jié)構(gòu)的具體技術(shù)方案，下面將詳細(xì)介紹基于上述各全自動(dòng)超聲掃描儀的掃描檢測(cè)方法。
[0107]本發(fā)明第六實(shí)施方式涉及一種全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，該全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0108]步驟SI，使用第一實(shí)施方式至第五實(shí)施方式中任一項(xiàng)的全自動(dòng)超聲掃描儀順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直進(jìn)行掃描，獲取待掃描器官的N組二維圖像，N為大于等于2的整數(shù)；
[0109]步驟S2，將獲取的N組二維圖像進(jìn)行重建得到三維立體數(shù)字圖像。
[0110]使用全自動(dòng)超聲掃描儀進(jìn)行掃描時(shí)可根據(jù)人體不同曲線實(shí)時(shí)調(diào)整掃描軌跡和角度，保持掃描儀探頭始終順沿皮膚表面并和皮膚表面垂直，能自動(dòng)適應(yīng)各種患者生理特征，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)化，減少誤診和漏診。
[0111]此外，可以理解，當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)掃描時(shí)，由于超聲波探頭的寬度尺寸有限，檢查要分N組進(jìn)行，一般要分2到3組進(jìn)行掃描，每組掃描采集的圖像多達(dá)300多張，形成海量的數(shù)據(jù)。如圖10所示為掃描生成的系列二維圖像，其中針對(duì)三個(gè)不同的掃描區(qū)域生成了三組二維圖像。
[0112]優(yōu)選地，在步驟SI中，掃描的方向包括縱向掃描和橫向掃描，分別如圖11和12所示，從臨床診斷的角度來說，兩種掃描方式是等效的，可以根據(jù)實(shí)際操作時(shí)的方便程度來自由選擇。
[0113]優(yōu)選地，在步驟SI之前，還包括以下步驟:對(duì)全自動(dòng)超聲掃描儀進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置包括掃描時(shí)超聲波探頭與皮膚之間的壓力閾值，掃描方向，掃描的二維圖像的組數(shù)N。
[0114]優(yōu)選地，在步驟S2中，重建得到的三維立體數(shù)字圖像包括冠狀面重建圖像和橫斷面圖像，如圖13所示為3維重建的立體影像。
[0115]優(yōu)選地，在步驟S2之后，還包括步驟:對(duì)三維立體數(shù)字圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和保存，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。
[0116]作為優(yōu)選例，全自動(dòng)乳腺超聲掃描檢測(cè)的工作流程如圖14所示，由于傳統(tǒng)手持超聲的數(shù)據(jù)采集是非標(biāo)準(zhǔn)化的，因此醫(yī)師只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行審閱和診斷，無法實(shí)現(xiàn)檢查與診斷分離，采集的數(shù)據(jù)也沒有辦法進(jìn)行儲(chǔ)存和事后回看及比對(duì)。而如圖14所示的計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)掃描使得數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)化，將以上計(jì)算機(jī)自動(dòng)掃描采集的2維圖像經(jīng)過圖像數(shù)字工作站處理重建為三維立體數(shù)字影像供醫(yī)生審閱診斷，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷和數(shù)據(jù)檔案的長(zhǎng)期保存。
[0117]綜上所述，計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行自動(dòng)掃描的難點(diǎn)之一是如何根據(jù)人體的不同曲線實(shí)時(shí)調(diào)整掃描軌跡和探頭角度，以保持與乳房緊密接觸并且和皮膚表面呈垂直角度。
[0118]針對(duì)這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，本發(fā)明一方面研發(fā)了柔性全自動(dòng)掃描儀，因?yàn)樘筋^是柔性的，所以能自動(dòng)適應(yīng)各種女性(特別是亞洲和中國(guó)女性)體型、乳房大小和乳腺的致密程度，同時(shí)以避免了掃描盲區(qū)，從而真正做到全乳房無盲點(diǎn)掃描，由此提高圖像質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)圖像的標(biāo)準(zhǔn)化，從而提高了早期篩查的檢出率和準(zhǔn)確率。
[0119]另一方面通過實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)掃描，將乳腺超聲的圖像數(shù)據(jù)采集(檢查)和圖像數(shù)據(jù)分析(診斷)分離，在檢查時(shí)無需專業(yè)醫(yī)師操作，節(jié)省專業(yè)醫(yī)師的寶貴時(shí)間，因此降低了檢查成本和減少對(duì)有經(jīng)驗(yàn)專業(yè)醫(yī)師的需求；掃描時(shí)能夠確保覆蓋全乳房，減少漏診幾率；圖像數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，一來與操作人員的經(jīng)驗(yàn)和身體狀態(tài)無關(guān)，減少漏診和誤診，二來采集到的圖像數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存和遠(yuǎn)程傳輸，因此可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷及事后的回顧和分析比對(duì)。
[0120]此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0121]需要說明的是，在本專利的權(quán)利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0122]雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，包括: 超聲波探頭； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)超聲波探頭運(yùn)動(dòng)； 柔性結(jié)構(gòu)，超聲波探頭安裝在柔性結(jié)構(gòu)上，該柔性結(jié)構(gòu)使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述柔性結(jié)構(gòu)包括繞于皮帶輪和張緊輪上的柔性履帶，所述超聲波探頭安裝在所述柔性履帶上；其中， 所述皮帶輪與所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，以帶動(dòng)所述柔性履帶和所述超聲波探頭運(yùn)動(dòng)；所述張緊輪用于調(diào)節(jié)柔性履帶的松緊彈性，使所述柔性履帶和超聲波探頭按照待檢測(cè)器官的形狀貼覆在皮膚表面； 所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述貼覆在皮膚表面的柔性履帶和超聲波探頭在掃描時(shí)左右移動(dòng)并順沿皮膚上下移動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述柔性結(jié)構(gòu)包括第一升降支承導(dǎo)向組件，所述第一升降支承導(dǎo)向組件的底端安裝有超聲波探頭，所述第一升降支承導(dǎo)向組件用于調(diào)節(jié)所述超聲波探頭的升降并用于導(dǎo)向超聲波探頭的角度； 所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述第一升降支承導(dǎo)向組件整體左右移動(dòng)，以帶動(dòng)所述超聲波探頭左右移動(dòng)； 所述第一升降支承導(dǎo)向組件包括導(dǎo)桿，軸承，壓簧和導(dǎo)向探頭罩；其中 所述導(dǎo)桿豎直穿過所述軸承的內(nèi)圈，且導(dǎo)桿底端連接所述超聲波探頭； 所述壓簧的一端固定于所述軸承，另一端固定于所述導(dǎo)桿；所述壓簧用于根據(jù)導(dǎo)桿底端超聲波探頭與皮膚之間的壓力變化相應(yīng)的進(jìn)行收縮和舒張，帶動(dòng)導(dǎo)桿上下移動(dòng)以保持超聲波探頭始終緊貼在皮膚表面； 所述導(dǎo)向探頭罩根據(jù)皮膚起伏轉(zhuǎn)動(dòng)以維持與皮膚表面相切，帶動(dòng)所述超聲波探頭同步旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)所述超聲波探頭的角度保持與皮膚表面垂直。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述柔性結(jié)構(gòu)包括第二升降支承導(dǎo)向組件，所述第二升降支承導(dǎo)向組件的底端安裝有超聲波探頭，所述第二升降支承導(dǎo)向組件用于調(diào)節(jié)所述超聲波探頭的升降并用于導(dǎo)向超聲波探頭的角度； 所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述第二升降支承導(dǎo)向組件整體左右移動(dòng)，以帶動(dòng)所述超聲波探頭左右移動(dòng)； 所述第二升降支承導(dǎo)向組件包括導(dǎo)桿，軸承，壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向探頭罩；其中 所述導(dǎo)桿豎直穿過所述軸承的內(nèi)圈，且導(dǎo)桿底端連接所述超聲波探頭； 所述壓力傳感器預(yù)壓結(jié)構(gòu)包括壓力傳感器和導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置； 所述壓力傳感器探測(cè)所述超聲波探頭受皮膚的壓力，輸出壓力信號(hào)； 所述導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)桿上升或者下降，以保持超聲波探頭始終緊貼在皮膚表面； 所述導(dǎo)向探頭罩根據(jù)皮膚起伏轉(zhuǎn)動(dòng)以維持與皮膚表面相切，帶動(dòng)所述超聲波探頭同步旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)所述超聲波探頭的角度保持與皮膚表面垂直。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述導(dǎo)桿的外層設(shè)有第一齒輪，所述導(dǎo)桿升降驅(qū)動(dòng)裝置包括:驅(qū)動(dòng)控制器，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)和齒輪驅(qū)動(dòng)盤； 所述齒輪驅(qū)動(dòng)盤的外圍設(shè)有與所述第一齒輪相配合的第二齒輪； 所述驅(qū)動(dòng)控制器與所述壓力傳感器連接，根據(jù)所述壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，以帶動(dòng)所述第二齒輪正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)所述第一齒輪實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)桿上升或者下降，以調(diào)節(jié)所述超聲波探頭的高低。6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，皮帶輪和皮帶，以及水平引導(dǎo)桿； 所述皮帶輪由所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述皮帶繞于所述皮帶輪上； 所述第一升降支承導(dǎo)向組件或第二升降支承導(dǎo)向組件中水平設(shè)置有導(dǎo)向管道，以與所述水平引導(dǎo)桿滑動(dòng)配合； 且所述第一升降支承導(dǎo)向組件或第二升降支承導(dǎo)向組件與所述皮帶連接，皮帶移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述升降支承導(dǎo)向組件沿所述水平引導(dǎo)桿水平滑動(dòng)以左右移動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，還包括激光三維相機(jī)，所述激光三維相機(jī)用于拍攝并傳輸待掃描器官的三維圖像； 所述柔性機(jī)構(gòu)包括可控機(jī)械手，所述可控機(jī)械手的端部安裝有所述超聲波探頭； 所述機(jī)械手根據(jù)所述待掃描器官的三維圖像，調(diào)節(jié)所述超聲波探頭的位置和角度，使超聲波探頭在掃描時(shí)始終順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，所述機(jī)械手為六維可控機(jī)械手。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)超聲掃描儀，其特征在于，還包括固定網(wǎng)膜，用于固定待檢測(cè)器官。11.一種全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 使用權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的全自動(dòng)超聲掃描儀順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直進(jìn)行掃描，獲取待掃描器官的N組二維圖像，所述N為大于等于2的整數(shù)； 將所述獲取的N組二維圖像進(jìn)行重建得到三維立體數(shù)字圖像。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，其特征在于，所述重建得到的三維立體數(shù)字圖像包括冠狀面重建圖像和橫斷面圖像。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，其特征在于，在所述使用全自動(dòng)超聲掃描儀順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直進(jìn)行掃描的步驟中，所述掃描的方向包括橫向掃描和豎向掃描。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，其特征在于，還包括步驟: 對(duì)所述三維立體數(shù)字圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和保存。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的全自動(dòng)超聲掃描檢測(cè)方法，其特征在于，在所述使用全自動(dòng)超聲掃描儀順沿皮膚表面的曲線并和皮膚表面保持垂直進(jìn)行掃描的步驟的步驟之前，還包括以下步驟: 對(duì)所述全自動(dòng)超聲掃描儀進(jìn)行設(shè)置，所述設(shè)置包括掃描時(shí)超聲波探頭與皮膚之間的壓力閾值，掃描方向，掃描的二維圖像的組數(shù)N。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK105877780SQ201510527764
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日
【發(fā)明人】田旭東, 孫志鋒
【申請(qǐng)人】上海深博醫(yī)療器械有限公司