[发明专利]超声浅表组织与器官容积扫描断层成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及医学影像设备领域，尤其涉及一种用于浅表组织与器官的容积成像设备。

背景技术

超声(Ultrasound)医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程等，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。

超声医学的中的一个重要的项目就是超声成像技术。超声成像技术就是由一探头发射超声波并接收反射的超声波。依据超声波的回声信号来产生图像。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影像学科，称为超声影像学。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，一个主机可以配置一个、两个或更多的探头，而一个探头内可以安装数十个以至上千个以上晶片，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。

一般的普通超声所采集的图像为二维平面图像，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，通常只能观察到垂直体表或稍有一定角度切面的组织情况，并且受位置等影响较大，无法实现冠状面的观察诊断。

近年来，为了克服传统普通超声的不足，研发了三维超声技术。三维超声的基本工作原理如下：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为间隔采集由探头采集的二维平面图像。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，达到三维超声的效果。图形工作站通常采用一种称为三维容积断层技术(iSlice)来处理由探头采集的二维平面图像，将这些二维平面图像构建成三维图形，从而可以重建出各个方向切面(包括冠状面)图像。用于浅表组织和器官的三维超声探头结构复杂，外观呈方形，使用起来就像对病灶加盖印章，对于稍大的病灶很难获取其完整图像信息。最近，基于乳放的结构特点，超声厂家开发出了自动乳腺容积扫描(auto breast volume scanner，ABVS)，并在部分大医院开始应用于临床，其探头采用特制的15.4cm长的线阵探头，扫描距离达16.8cm。通过机械工艺保证探头的匀速运行，在匀速运行的过程中按一定的时间间隔采样二维平面图像图像，然后由图形工作站重建出冠状面图像。由于其体积庞大，不适用于应用于甲状腺、四肢等部位的检测。他们共同的缺点是应用的灵活性不足，全套设备成本高昂，很多医院难以承受，不适合广泛推广。

发明内容

本发明旨在提出一种适用于乳腺、甲状腺和四肢等浅表组织与器官的容积扫描断层成像设备。

根据本发明的一实施例，提出一种超声浅表组织与器官容积扫描断层成像设备，包括探头、支架和图形工作站。探头为具有内凹的端部，发射超声波并接收回波，生成浅表组织与器官的垂直体表方向的二维超声图像。探头安装在支架上，支架驱动探头移动并产生触发信号，探头依据触发信号采样连续的多帧二维切面超声图像数据。图形工作站连接到超声探头，获取超声探头采集的二维超声图像容积数据，基于二维超声图像重构浅表组织与器官的三正交切面，即横切面、矢状面和冠状面图像，图形工作站包括预处理服务器、切面图像处理服务器和三正交切面同步处理服务器。

在一个实施例中，支架包括支架本体、探头固定件、驱动机构和信号发生器。支架本体上设置有滑轨。探头固定件滑动安装在滑轨上，探头固定件固定探头。驱动机构驱动探头固定件连同探头沿滑轨移动。信号发生器探测探头固定件的位置，信号发生器基于探头固定件的位置产生触发信号，信号发生器连接到探头。