下文總體上涉及超聲(us)成像并且更具體地涉及用于超聲成像探頭的關節(jié)活動線應力消除。

背景技術：

存在至少兩種不同類型的超聲成像探頭——柔性的和剛性的。柔性超聲探頭包括關節(jié)活動部分(articulatingportion)，該關節(jié)活動部分能夠受控地做關節(jié)活動，以使探頭頭部的端部以及換能器陣列在1至4個平面中移動一角度，例如最大達180度。圖1a和圖1b示出柔性探頭100的實例；即，腹腔鏡換能器型號8666，它是丹麥herlev市的公司bk-medicalaps的產品。在圖1a中，關節(jié)活動部分102構造成關節(jié)活動至上位置104或下位置106。操縱桿112控制上/下關節(jié)活動。在圖1b中，關節(jié)活動部分102進一步構造成關節(jié)活動至左位置108或右位置110。操縱桿114控制左/右關節(jié)活動。通常，在檢查期間要么使用第一操縱桿112要么使用第二操縱桿114，而不同時使用操縱桿112和114兩者。

圖2a示出附接至凸輪202的操縱桿112以及附接至凸輪204的操縱桿114。第一線206連接在凸輪202的第一側與關節(jié)活動部分102的第一側之間，并且第二線208連接在凸輪202的第二相反側與關節(jié)活動部分102的第二相反側之間。第三線210連接在凸輪204的第一側與關節(jié)活動部分102的第三側之間，并且第四線212連接在凸輪204的第二側與關節(jié)活動部分102的第四側之間。操縱桿112使凸輪202旋轉，并且操縱桿114使凸輪204旋轉。旋轉凸輪202或204中的一者使得相應的線推關節(jié)活動部分102的一側并拉相反側，由此使得關節(jié)活動部分102做關節(jié)活動。關節(jié)活動部分102包括被樞軸214分開的多個椎骨形元件213。在相鄰的椎骨形元件213之間，第一對樞軸214用于左/右關節(jié)活動，并且第二對樞軸214用于上/下關節(jié)活動。樞軸214相對于關節(jié)活動部分102偏心地定位。

在圖2b中，操縱桿112沿逆時針方向旋轉，從而拉線206并推線208，由此產生左關節(jié)活動。由于樞軸214是偏心的，所以線206和208的拉和推長度不相同。也就是說，推長度比拉長度長。然而，凸輪202僅釋放相同長度的線，該長度是拉長度。因此，在被推的線中引起應力。使操縱桿112沿順時針方向旋轉，則操縱桿114沿逆時針方向旋轉，或者使操縱桿114沿順時針方向旋轉同樣在被推的線中引起應力。圖3a和圖3b示出利用操縱桿114做下和上關節(jié)活動。此外，未致動的操縱桿的兩條線將會同樣地承受應力。這可以在圖2b(線210和212)以及圖3a和圖3b(線206和208)中看到。一種用于減小這些應力的方法是將彈簧包括在線中。遺憾的是，利用這種方法，彈簧引起線中的松弛，導致用戶所期望的關節(jié)活動與實際關節(jié)活動之間的遲滯。

技術實現(xiàn)要素：

本申請的各方面解決了上述問題以及其他問題。

在一個方面中，一種細長超聲成像探頭包括關節(jié)活動部件。關節(jié)活動部件包括沿著細長超聲成像探頭的長軸依次布置的至少兩個椎骨形元件。關節(jié)活動部件還包括位于至少兩個椎骨形元件之間的多個樞軸。多個樞軸中的每一者相對于至少兩個椎骨形元件偏心地設置。多個樞軸中的每一者空間地定向成提供用于多個椎骨形元件中的一椎骨形元件的一組不同關節(jié)活動方向中的一不同關節(jié)活動方向的樞轉點。探頭還包括多個引導件，這些引導件包括用于相應的不同樞轉方向中的每一者的至少一個引導件。致動器具有一組控制器，每一個控制器構造成致動多個引導件中不同的一對引導件以控制相反的兩個關節(jié)活動方向，其中，致動器使在被推的引導件或未致動的引導件中的至少一者上引起的應力減小，其中，該應力是響應致動器拉引導件而引起的。

在另一個方面中，一種細長超聲成像探頭包括：屈伸件(flexor)，其構造成使探頭的尖端屈伸，其中，探頭的尖端容納換能器陣列；屈伸件控制系統(tǒng)，其構造成通過拉和推附連至屈伸件的引導件來控制屈伸件，以使尖端在多個不同方向中的一者上屈伸；以及屈伸件致動器，其構造成致動屈伸件控制系統(tǒng)來選擇性地拉和推引導件。

在另一個方面中，一種超聲成像系統(tǒng)包括探頭和控制臺。探頭包括：探頭頭部，其具有換能器陣列；軸；關節(jié)活動部件，其設置在探頭頭部與軸之間；關節(jié)活動部件致動器，其構造成通過引導線來控制關節(jié)活動部件，其中，關節(jié)活動部件通過結構元件來減小引導線中的應力，結構元件響應至少一條被拉的引導線而使被推的引導線或未致動的引導線中的至少一者松弛；以及控制臺接口?？刂婆_包括超聲成像器件以及探頭接口?？刂婆_接口和探頭接口是互補的接口，提供探頭和控制臺之間的電通信路徑。

本領域的技術人員在閱讀并理解了隨附的說明書之后將會認識到本申請的其他方面。

附圖說明

在附圖中以示例性而非限制性的方式示出本申請，附圖中相似的附圖標記表示相似的元件，在附圖中：

圖1a示出現(xiàn)有技術超聲成像探頭的探頭頭部的上/下關節(jié)活動；

圖1b示出圖1a的現(xiàn)有技術超聲成像探頭的探頭頭部的左/右關節(jié)活動；

圖2a示出圖1a和圖2b的探頭的關節(jié)活動的示例性控制；

圖2b示出圖1a和圖2b的探頭的左關節(jié)活動以及在被推的線和未被致動的線上引起的應力；

圖3a示出圖1a和圖2b的探頭的下關節(jié)活動以及在被推的線和未被致動的線上引起的應力；

圖3b示出圖1a和圖2b的探頭的上關節(jié)活動以及在被推的線和未被致動的線上引起的應力；

圖4示意性地示出具有關節(jié)活動子系統(tǒng)的具有探頭的示例性超聲成像系統(tǒng)。

圖5a示出關節(jié)活動子系統(tǒng)的實例。

圖5b示出使用中的關節(jié)活動子系統(tǒng)的實例。

圖5c示出與現(xiàn)有技術相關的關節(jié)活動子系統(tǒng)的實例。

圖6a示出關節(jié)活動子系統(tǒng)的另一個實例。

圖6b示出使用中的圖6a的示例性關節(jié)活動子系統(tǒng)。

具體實施方式

圖4示出成像系統(tǒng)402，例如超聲成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)402包括細長超聲探頭404和控制臺406。細長超聲探頭404包括手柄408、軸(shft)410、關節(jié)活動部件412和探頭頭部414。手柄408、軸410、關節(jié)活動部件412和探頭頭部414相對于彼此分別沿著細長超聲探頭404的縱向軸線415布置。

探頭頭部414包括第一端區(qū)域416和第二端區(qū)域418。在圖中所示的實施例中，探頭頭部414還包括換能器陣列420。在另一個實施例中，探頭頭部414還可以包括活組織檢查區(qū)域。第一端區(qū)域416包括探頭404的端部。第二端區(qū)域418附連至關節(jié)活動部件412。換能器陣列420包括換能器元件的一維或二維陣列。適當?shù)臉嬙彀ǖ幌抻诰€性的、彎曲的(例如凸形的)和相控陣列。換能器陣列420構造成獲取用于a模式、b模式等采集的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與彩色流、多普勒流等獨立或相結合地獲取。

關節(jié)活動部件412包括第一端區(qū)域422、第二端區(qū)域424和屈伸件426。第一端區(qū)域416附連至探頭頭部414的第二端區(qū)域418。第二端區(qū)域424附連至軸410。屈伸件426沿著縱向軸線415延伸。屈伸件426構造成使關節(jié)活動部件412屈伸至多個位置，例如在1至4個平面中經過最大達90度或更多的角度。適當位置的實例包括上、下、左、右和/或其他位置。如以下更詳細地描述的，在一個實例中，屈伸件包括多個椎骨形元件，在這些椎骨形元件之間具有樞軸。

軸410包括第一端區(qū)域428、第二端區(qū)域430以及屈伸件控制系統(tǒng)(fcs)432的至少第一部分。第一端區(qū)域428附連至關節(jié)活動部件412的第二端區(qū)域424。第二端區(qū)域430附連至手柄408。屈伸件控制系統(tǒng)426沿著縱向軸線415延伸。屈伸件控制系統(tǒng)426構造成推和拉屈伸件426以使關節(jié)活動部件412屈伸而做上/下和左/右關節(jié)活動。如以下更詳細地描述的，在一個實例中，屈伸件控制系統(tǒng)432包括多個引導件，例如拉和推椎骨形元件以使它們在樞軸上樞轉的線。

手柄408包括第一端區(qū)域434、第二端區(qū)域436、屈伸件控制系統(tǒng)432的至少第二部分、屈伸件致動器438以及接口440。第一端區(qū)域434附連至軸410的第二端區(qū)域430。第二端區(qū)域436表示探頭404的另一個相反端。屈伸件致動器438構造成控制屈伸件控制系統(tǒng)432，以控制屈伸件426的屈伸。在一個實施例中，屈伸件致動器438如圖1a和圖1b所示。在另一個實施例中，屈伸件致動器438包括位于每一個活動輪上的棘輪機構。棘輪機構可以在手柄408中接通/斷開。在另一個實施例中，屈伸件致動器438包括(電氣地設置于)手柄408上的基于電的開/關(和復制)按鈕。接口440構造成用于連接超聲控制臺的互補接口。

如以下更詳細地描述的，屈伸件致動器438構造成使得由于屈伸件致動器438的致動而在屈伸件426和屈伸件控制系統(tǒng)432中引起的應力減小。在一個實例中，這包括在被推的線中引起的用于上/下關節(jié)活動的應力，或者在被推的線中引起的用于左/右關節(jié)活動的應力。在另一個實例中，這包括在未被致動的線中引起的應力。在另一個實例中，這包括在被推的線中引起的應力以及在未被致動的線中引起的應力。

應該理解的是，探頭404可以用于腹腔鏡、內窺鏡和/或其他應用，并且可以用于：在例如肝臟、膽囊、腫瘤活組織檢查等的介入過程中輔助用戶，在例如射頻(rf)切除、化學注射等過程中引導用戶，和/或其他方面。如圖所示，探頭404和控制臺406一起使用。在其他實施例中，探頭404可以和其他控制臺一起使用。

控制臺406包括接口442。接口442和探頭404的接口440是互補的。在一個實例中，接口440包括具有機電連接器的線纜，并且接口442包括機電連接器。接口440和接口442構造成彼此機械地接合，并且例如通過插針與插槽和/或其他方式在彼此之間建立電通信。可選地，接口440和接口442是無線接口。

控制臺406包括發(fā)射電路444，該發(fā)射電路控制換能器陣列420的單個元件的致動的相位和/或時間，由此允許控制和/或聚焦從預定原點沿著該陣列并以預定角度發(fā)射的束。

控制臺406還包括接收電路446，該接收電路接收表示由換能器陣列420接收到的回波的信號。接收電路446可以將回波波束成形(例如，遲滯和求和)為沿著掃描平面的聚焦掃描線的一系列聚焦的相干回波樣本，和/或以其他方式處理回波。

控制臺406還包括控制器448，該控制器控制發(fā)射電路444和/或接收電路446。這種控制可以包括但不限于控制幀頻、掃描線組的數(shù)量、發(fā)射角度、發(fā)射能量、發(fā)射頻率、發(fā)射和/或接收遲滯等。

控制臺406還包括掃描轉換器450，該掃描轉換器例如通過將數(shù)據(jù)轉換至顯示器的坐標系來對數(shù)據(jù)幀進行掃描轉換以產生用于顯示的數(shù)據(jù)。這可以包括基于該顯示來改變信號的垂直和/或水平掃描頻率。此外，掃描轉換器450可以構造成采用模擬和/或數(shù)字掃描轉換技術。

控制臺406還包括顯示器452，該顯示器視覺地呈現(xiàn)所提供的數(shù)據(jù)。顯示器452可以集成在控制臺406中或者獨立于控制臺，并且通過有線和/或無線連接與控制臺進行電通信。

控制臺406還包括用戶界面454，該用戶界面包括輸入和/或輸出裝置，用于與控制器448進行互動以選擇數(shù)據(jù)采集模式(例如b模式)、啟動掃描等。用戶界面454可以包括各種控制器，例如按鈕、旋鈕、鍵盤、觸摸屏等。用戶界面454還可以包括各種類型的視覺(例如lcd、led等)和/或聽覺顯示器。

應該理解的是，系統(tǒng)402的器件的相對尺寸、形狀和位置是出于說明性的而不是限制性的目的而提供的。在其他實施例中，部件中的至少一者的尺寸、形狀和位置中的至少一者是不同的。

圖5a示意性地示出屈伸件致動器438、屈伸件控制系統(tǒng)432和屈伸件426的實例。

本實例構造成補償引導件的推和拉長度的差異。出于清楚和簡潔的目的，示出上/下或左/右關節(jié)活動子系統(tǒng)中的僅一者。然而，應該理解的是，上/下或左/右關節(jié)活動子系統(tǒng)包括相同的器件，一個控制上/下關節(jié)活動，另一個控制左/右關節(jié)活動。

屈伸件致動器438包括凸輪502。在本實例中，凸輪502是盤狀的，具有兩個(或第一和第二)半圓504和506。第一半圓504具有第一半徑508，并且第二半圓506具有第二半徑510。第一半徑508大于第二半徑510。凸輪502可旋轉地附連在旋轉軸線512處并且構造成圍繞旋轉軸線512旋轉。

屈伸件426包括多個椎骨形元件514。多個椎骨形元件514中相鄰的椎骨形元件對具有設置于其間的兩對樞軸。第一對樞軸516用于左/右(或上/下)關節(jié)活動。第二對樞軸518(前后設置)用于上/下(或左/右)關節(jié)活動。樞軸516和518都偏心地定位，樞軸518位于橫向于或垂直于樞軸516的方向上。

屈伸件控制系統(tǒng)432包括引導件(例如線、繩、線纜等)520和522。在半徑從較大半徑508過渡到較小半徑510的位置，引導件520連接在較大半圓504的一端的周邊處。同樣在半徑從較大半徑508過渡到較小半徑510的位置，引導件522連接在較大半圓504的另一端的周邊處。在樞軸516和518的外側，引導件520和522分別貫穿椎骨形元件514。

屈伸件致動器438還包括操縱桿524。操縱桿524固定地附連至凸輪502。操縱桿524代表圖1的操縱桿112或114。旋轉操縱桿512或514使凸輪502旋轉。這種旋轉可以包括沿順時針方向和/或逆時針方向旋轉。

多個椎骨形元件514彼此平行地對齊。凸輪502定向成使得引導件520或522都不被拉或被推。第二半圓506面向多個椎骨形元件514，并且第一半圓504背對多個椎骨形元件514。在這種構造中，關節(jié)活動部件412(圖4)和探頭頭部414(圖4)沿著縱向軸線415(圖4)直線地延伸，例如圖4所示，并且不做關節(jié)活動。

在圖5b中，操縱桿524沿第一或逆時針方向526旋轉。這使凸輪502在第一方向526上旋轉。這使得引導件520在關節(jié)活動部件412的一側拉多個椎骨形元件514，并且引導件522在關節(jié)活動部件412的另一側推多個椎骨形元件514。在該方向上，多個椎骨形元件514在一側的樞軸516上樞轉，由此使得多個椎骨形元件514在另一側分離。

如圖5c所示，相對于凸輪502僅具有較大半徑508的構造而言，在相同的旋轉運動下，半圓506的較小半徑510使拉引導件松弛，如圖5c中與引導件520’和第二半圓506’相關地示出的那樣。在圖5c中，引導件520’沿著第二半圓506’的周邊，而引導件520沿著第二半圓506的周邊。拉引導件的這種松弛使被推的引導件上的應力減小。此外，與引導件520和522包括彈簧的構造不同地，探頭頭部414當被用戶期望做關節(jié)活動時就做關節(jié)活動。

總體而言，凸輪502可以具有任意形狀，只要它提供推和拉側之間的引導件行程差來減少推引導件的應力即可。例如，在另一個實施例中，不是側面506包括較小半徑510，而是凸輪502包括如圖7所示的成角度的側面702和704。本文還包括其他構造。

圖6a示意性地示出屈伸件致動器438的另一個實例。

本實例構造成補償在未被致動的線中引起的應力。出于清楚和簡潔的目的，示出操縱桿/凸輪/引導件子系統(tǒng)中的僅一者的細節(jié)。然而，應該理解的是，操縱桿/凸輪/引導件子系統(tǒng)都包括相同的器件并且相同地操作，一個控制上/下關節(jié)活動，另一個控制左/右關節(jié)活動。

在本實例中，用于左/右關節(jié)活動的屈伸件致動器438包括具有子凸輪604的圓形凸輪602。凸輪602可旋轉地附連在旋轉軸線512處并且構造成圍繞旋轉軸線512旋轉。用于左/右關節(jié)活動的屈伸件426大致類似于圖5a和圖5b中描述的情況，因此不再詳細地描述。

屈伸件控制系統(tǒng)432包括多個固定的旋轉輪606和多個樞轉的旋轉輪608。輪606和608都構造成進行旋轉。輪606是靜止地固定的。輪608附接至樞轉部件610的自由端，該樞轉部件圍繞樞轉點612樞轉。樞轉點612設置在平移部件614上，該平移部件構造成沿著屈伸件426與凸輪524之間的軌道616平移。

用于上/下關節(jié)活動的屈伸件致動器438包括類似的圓形凸輪616，該凸輪具有子凸輪618。凸輪616可旋轉地附連在旋轉軸線620處并且構造成圍繞旋轉軸線620旋轉。操縱桿622附接至凸輪616并且構造成使凸輪616旋轉。用于上/下關節(jié)活動的屈伸件426也大致類似于圖5a和圖5b中描述的情況，因此不再詳細地描述。

當操縱桿622位于無上/下關節(jié)活動的位置時，子凸輪618支撐部件624。平移臂(推)626在一端附連至部件624。部件624能夠(例如在限定移動范圍的軌道上)移動。當凸輪616轉動時，部件624使子凸輪618向上移動并利用平移臂626推平移部件614，由此使得樞轉部件610圍繞樞轉點612樞轉，這將會使輪608內陷，從而使線520/522中的應力減小，如接下來更詳細地描述的那樣。

在圖6b中，操縱桿622沿逆時針方向旋轉。這導致本實例中的下關節(jié)活動。部件624從子凸輪618滾出并滾至凸輪616的周邊上。因此，線626朝輪628移動，從而允許平移部件614朝關節(jié)活動部件412平移。平移部件614的平移使得樞轉部件610朝彼此樞轉。這種樞轉使得用于左/右關節(jié)活動的引導件520和522松弛。

在一個實例中，這使得由于下關節(jié)活動而在引導件520和522上引起的用于左/右關節(jié)活動的應力減小。當在用于上關節(jié)活動的相反方向上旋轉時，結果相同。也就是說，平移部件614將會平移，使得用于左/右關節(jié)活動的引導件520和522松弛，使得由于上關節(jié)活動而在引導件520和522上引起的應力減小。當操作操縱桿524時，相應的平移部件將會平移，使得用于上/下關節(jié)活動的引導件松弛，使得由于左右關節(jié)活動而在這些引導件上引起的應力減小。

另一個實施例將圖5a或圖7和圖6a的構造組合起來。例如，利用組合的構造，該實施例包括兩個凸輪506和616，這兩個凸輪具有位于各凸輪的頂部上并固定至各凸輪的子凸輪。本文還預期了其他組合。

已經參考多個實施例描述了本申請。其他人在閱讀了本申請之后將會想到修改和變更。意圖將本發(fā)明解釋為包括處于隨附的權利要求書及其等同內容的范圍內的所有這種修改和變更。