CN111407236B - 一种触觉超声医疗检测探头以及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触觉超声医疗检测探头以及医疗设备，涉及医疗设备技术领域，包括超声压电探测模块和触觉模块，所述超声压电探测模块包括压电传感器阵元层，所述触觉模块包括触觉传感阵元层，所述压电传感器阵元层和所述触觉传感阵元层排布于同一层。本发明将超声探测得到的形态结构图像和触诊成像系统得到的组织弹性图像进行融合，提高诊断的准确性以及效率。

Description

一种触觉超声医疗检测探头以及医疗设备

【技术领域】

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种触觉超声医疗检测探头以及医疗设备。

【背景技术】

超声探测在医学诊断、治疗及超声探伤等多种场合被应用。作为医疗设备的示例，超声成像设备从对象主体的表面朝向对象的目标部位发射超声信号，并且在无创的情况下利用反射(或透射)的超声信号(超声回波信号)的信息获取软组织的层析图像或者血流的图像。相比于X射线诊断设备、X射线计算机断层扫描成像(CT)、磁共振(MRI)设备和核医学诊断设备等其他图像诊断设备相比，超声成像系统体积小、价格低、允许实时显示图像，并且无辐射暴露，具有高安全性，被广泛地应用于心脏或腹部区域、泌尿系统以及产科/妇科疾病的诊断。

触诊成像系统采用组织弹性成像原理，模仿医生触诊过程，通过压力(触觉)传感触觉探头，把临床触诊的压力信号转变成全数字的电子信号，可以立即生成表面压力分布的图像，实时显示病变的二维或三维图像。

在临床诊断中，单一模态的图像往往不能提供医生所需要的足够信息，影响诊断的准确性，而不同模态的图像则需要患者辗转多处分别进行检测，再由医生根据检测结果进行诊断，导致诊断效率低下。

【发明内容】

为解决前述问题，本发明提供了一种触觉超声医疗检测探头，将超声探测得到的形态结构图像和触诊成像系统得到的组织弹性图像进行融合，提高诊断的准确性以及效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种触觉超声医疗检测探头，包括用于采集超声信号的超声压电探测模块和用于采集触觉压力信号的触觉模块，所述触觉超声医疗检测探头具有若干层，所述超声压电探测模块包括压电传感器阵元层，所述触觉模块包括触觉传感阵元层，所述压电传感器阵元层和所述触觉传感阵元层排布于同一层。

可选的，所述压电传感器阵元层包括压电材料，所述触觉传感阵元层包括若干触觉传感器，若干所述触觉传感器设于所述压电材料所在的平面内。

可选的，所述压电材料为压电晶体或者复合压电材料。

可选的，所述触觉超声医疗检测探头具有信号传输端，沿所述触觉超声医疗检测探头与被检测患者接触的一端至所述触觉超声医疗检测探头信号传输端，所述超声压电探测模块依次包括声透镜层、匹配层和背衬材料层，所述压电传感器阵元层位于所述匹配层和背衬材料层之间。

可选的，所述触觉超声医疗检测探头包括用以支撑固定所述超声压电探测模块和所述触觉模块的支撑架，所述超声压电探测模块的背衬材料层安装于所述支撑架上。

可选的，所述触觉超声医疗检测探头具有无线通信模块，所述超声压电探测模块采集的超声信号和触觉模块采集的触觉压力信号通过所述无线通信模块输出。

可选的，所述触觉超声医疗检测探头具有信号线，所述超声压电探测模块采集的超声信号和触觉模块采集的触觉压力信号通过所述信号线输出。

可选的，所述信号线穿过所述支撑架连接所述超声压电探测模块和所述触觉模块。

本发明具有如下有益效果：

本发明所提供的技术方案，能将超声和触诊成像进行融合，在提供超声形态结构图像的同时，触觉模块同时能够获得病变包块的形态、硬度、大小、边际、活动度、瘤体内部均质性等大量信息，实现了解剖结构信息和功能信息的有机地结合，在一幅图像上同时综合地表达来自多种成像源的信息，不仅提高了诊断的准确性，便于医生了解病变组织或器官的综合情况，做出更加准确的诊断或制定出更加科学优化的治疗方案，同时无需患者辗转多处进行检测，减轻了患者的负担，提高了诊断的效率。

此外，本发明还提供了一种医疗设备，所述医疗设备包括前述任意一项所述的触觉超声医疗检测探头。

可选的，所述超声压电探测模块和所述触觉模块将信号传输至所述医疗设备，所述医疗设备根据所述信号进行成像。

本发明所提供的医疗设备的有益效果与前述触觉超声医疗检测探头的有益效果推理过程相似，在此不再赘述。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。

【附图说明】

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2至图6为本发明实施例一中触觉传感器在压电材料所在平面内排布的示意图；

图7为本发明实施例二的示意图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种触觉超声医疗检测探头，主要用于乳腺癌的检测。触觉超声医疗检测探头1具有若干层，包括用于采集超声信号的超声压电探测模块和用于采集触觉压力信号的触觉模块。

超声压电探测模块包括声透镜层11、匹配层12、压电传感器阵元层13和背衬材料层14。声透镜层11是直接与被检测患者接触的一端，用以在横轴方向和/或纵轴方向聚焦。匹配层12用以减少由于皮肤与声透镜层11之间的声阻抗的差别所造成的多重反射。压电传感器阵元层13包括压电材料131，压电材料131可以为压电晶体或者复合压电材料，其几何形状和尺寸可根据诊断的场景和要求设计，包括凸阵，线阵等多种形状设计，在此不作限定。压电传感器阵元层13用以发射/接收超声波，完成声电和电声转换工作，既能将电信号变换为超声信号，又能将超声信号变换为电信号，即具有超声发射和接受双重功能。在通电状态下，压电材料131能产生弹性形变，从而产生超声波；相反情况下，当超声波通过压压电材料131时，又能产生弹性形变，继而引起电压的变化。背衬材料层14用以减轻来自压压电材料131的振动，缩短波长并提高轴向分辨率。超声压电探测模块通过控制其发射的超声信号或者利用接收的超声信号生成所需的图像，并且允许实时显示图像，无辐射暴露，具有高安全性。

触觉模块包括触觉传感阵元层17，触觉传感阵元层17包括若干触觉传感器171，利用组织弹性成像原理，把临床触诊的物理压力信号转变成为数字信号，可以立即生成表面压力分布的图像，实时显示病变的二位和三维图像。当整个触觉超声医疗检测探头1触及乳腺并施加一定的压力时，触觉传感器171，即压力传感器可以获得由不同硬度组织产生的反作用力，然后这些力的信息被触诊探头探测到并通过电路转换成为电信号。触觉模块的所生成的数字信号形成的图像特征清晰明确，能够获得病变包块的形态、硬度、大小、边际、活动度、瘤体内部均质性等大量信息，易于辨认分析，并可进行实时记录和回放。

压电传感器阵元层13和触觉传感阵元层17排布于同一层。具体而言，是若干触觉传感器171设于压电材料131所在的平面内，排布方式如图2至图6所示：

如图2所示，触觉传感器171呈竖向间隔排布于压电材料131内；

如图3所示，触觉传感器171呈横向间隔排布于压电材料131内；

如图4所示，触觉传感器171呈环形间隔排布于压电材料131内；

如图5所示，触觉传感器171呈正方环形阵列排布于压电材料131内；

如图6所示，触觉传感器171呈圆环形阵列排布于压电材料131内。

触觉超声医疗检测探头1的几何形状可以按照使用场景分为矩形探头、柱断部位的各形探头、凸形(又称弧形)探头、圆形探头等，还包括支撑架15。支撑架15用以支撑固定超声压电探测模块和触觉模块。

触觉超声医疗检测探头1具有信号传输端，超声压电探测模块采集的超声信号和触觉模块采集的触觉压力信号可以通过有线方式或无线方式输出，采用无线方式输出时，可采用wifi、蓝牙以及其他无线传输方式，在此不作限定，采用有线方式输出时，触觉超声医疗检测探头1的信号线16穿过支撑架15连接超声压电探测模块和触觉模块。本实施例中，超声压电探测模块的背衬材料层14安装于支撑架15上，沿着从声透镜层11至信号线16的方向，超声压电探测模块的各层依次排布为：声透镜层11、匹配层12、压电传感器阵元层13和背衬材料层14，也就是说，压电传感器阵元层位于匹配层12和背衬材料层14之间。声透镜层11、匹配层12和压电传感器阵元层13通过背衬材料层14安装于支撑架15上。

本实施例所提供的触觉超声医疗检测探头1，能将超声探测模态和触诊成像模态进行融合，在提供超声图像的同时，触觉模块同时能够获得病变包块的形态、硬度、大小、边际、活动度、瘤体内部均质性等大量信息，实现了解剖信息和功能信息的有机地结合，在一幅图像上同时综合地表达来自多种成像源的信息，不仅提高了诊断的准确性，便于医生了解病变组织或器官的综合情况，做出更加准确的诊断或制定出更加科学优化的治疗方案，同时无需患者辗转多处进行检测，减轻了患者的负担，提高了诊断的效率。

实施例二

如图7所示，本实施例提供了一种医疗设备，医疗设备2包括实施例1所述的触觉超声医疗检测探头。超声压电探测模块和触觉模块将信号传输至医疗设备2，医疗设备2根据信号进行成像。

触觉超声医疗检测探头1与乳腺癌检测仪采用有线连接或无线连接，当采用有线连接时，触觉超声医疗检测探头1直接由医疗设备2供电，当采用无线连接时，则采用电池对触觉超声医疗检测探头1进行供电。

触觉超声医疗检测探头1在使用时，首先将触觉超声医疗检测探头1的表面涂上耦合剂，然后在需要检查的组织表面进行轻微按压，超声压电探测模块和触觉模块分别接收超声信号和组织的触觉信号，然后将接收到的信号发送至医疗设备2，传输的方式可以采用有线传输，也可以采用无线传输，在此不作限定。经过医疗设备2的处理，得到检查组织的超声图像21和触诊图像22。超声图像21显示组织解剖信息，触觉模块可以探测组织的位置，所形成的触诊图像22包括二维平面图和三维网格图等多种不同形式显示。二维平面图显示为探测组织的硬度和边缘信息，一般颜色越深表示病变部位的硬度越大。三维网格图显示病变部位的边缘，硬度计尺寸，单一结节或者多结节，高度越高，表示硬度越大，基底越大说明尺寸越大。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.一种触觉超声医疗检测探头，其特征在于，所述触觉超声医疗检测探头包括用于采集超声信号的超声压电探测模块和用于采集触觉压力信号的触觉模块，所述触觉超声医疗检测探头具有若干层，所述超声压电探测模块包括压电传感器阵元层，所述触觉模块包括触觉传感阵元层，所述压电传感器阵元层和所述触觉传感阵元层排布于同一层，其中，所述压电传感器阵元层包括压电材料，所述压电材料为压电晶体或者复合压电材料，所述触觉传感阵元层包括若干触觉传感器，若干所述触觉传感器间隔排布于压电材料内，所述触觉超声医疗检测探头具有信号传输端，沿所述触觉超声医疗检测探头与被检测患者接触的一端至所述信号传输端，所述超声压电探测模块依次包括声透镜层、匹配层和背衬材料层，所述压电传感器阵元层位于所述匹配层和背衬材料层之间，所述触觉超声医疗检测探头具有无线通信模块，所述超声压电探测模块采集的超声信号和触觉模块采集的触觉压力信号通过所述无线通信模块输出，其中，所述超声压电探测模块和所述触觉模块的探测结果在同一幅图像上显示，所述触觉超声医疗检测探头包括用以支撑固定所述超声压电探测模块和所述触觉模块的支撑架，所述超声压电探测模块的背衬材料层安装于所述支撑架上。

2.根据权利要求1所述的触觉超声医疗检测探头，其特征在于：所述触觉超声医疗检测探头具有信号线，所述超声压电探测模块采集的超声信号和触觉模块采集的触觉压力信号通过所述信号线输出。

3.根据权利要求1所述的触觉超声医疗检测探头，其特征在于：所述信号线穿过所述支撑架连接所述超声压电探测模块和所述触觉模块。

4.一种医疗设备，其特征在于，所述医疗设备包括权利要求1至3中任意一项所述的触觉超声医疗检测探头。

5.根据权利要求4所述的医疗设备，其特征在于：所述超声压电探测模块和所述触觉模块将信号传输至所述医疗设备，所述医疗设备根据所述信号进行成像。