一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，該裝置包括管探測端和后臺處理設(shè)備。管探測端包括大功率發(fā)射探頭、軟質(zhì)管、薄膜套、高靈敏接收探頭陣列、透聲液罐、機(jī)械控制單元、信號處理單元和通信單元。大功率發(fā)射探頭在體外發(fā)射超聲波，超聲波沿著軟質(zhì)管內(nèi)的透聲液傳播到體內(nèi)器官，探測后再由插入體內(nèi)的薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列接收，接收的探測數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_處理設(shè)備處理顯示以及提供給醫(yī)生診斷。另外增加發(fā)射功率還可直接對某些病灶進(jìn)行超聲治療。本發(fā)明針對不同的檢測部位采用不同的薄膜套實(shí)現(xiàn)全局耦合或局部耦合或點(diǎn)耦合，實(shí)用性強(qiáng)，可以對食管、氣管及部分內(nèi)臟器官進(jìn)行體內(nèi)超聲檢測和治療，立體的掃描數(shù)據(jù)可以對病癥進(jìn)行定量分析。
【專利說明】
一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超聲醫(yī)療和超聲檢測技術(shù)，具體涉及一種進(jìn)入體內(nèi)的超聲檢測和治療
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)學(xué)上，由于超聲波對人體的無害性，超聲波檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于組織形貌檢測，器官病變的診斷，判斷血管的通暢程度，胎兒成長情況鑒定等等，讓醫(yī)生可以提前看到人體內(nèi)部組織的病變情況，提早診斷，盡早治療。另外利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動(dòng)而破碎，從而減緩病痛，達(dá)到治愈的目的。除此之外，利用超聲波的高能量還能破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)，進(jìn)行殺菌消毒。利用強(qiáng)度較低的超聲波的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，用聚焦或非聚焦聲束對疾病部位進(jìn)行“加熱”和機(jī)械刺激來治療某些疾病，對促進(jìn)傷口愈合和囊腫的吸收等都有較好的效果。
[0003]以上的超聲診斷和超聲醫(yī)療，超聲所有的檢測器件都是在體外的。超聲波在體外發(fā)射，經(jīng)人體組織反射后再由體外的接收裝置接收，所經(jīng)歷的路徑長，干擾多，接收的回波微弱，影響探測精度。而且超聲波從體外傳到體內(nèi)，經(jīng)常會因?yàn)楣趋赖恼趽趸蛘吣承┢鞴贇馀莸挠绊懚鵁o法探測到。若能把檢測器件伸入到體內(nèi)將會克服此不足。
[0004]目前沒有伸入體內(nèi)的超聲醫(yī)療器件，只有伸入到體內(nèi)檢查的光學(xué)檢測器件，稱為內(nèi)窺鏡，針對不同的器官不同的應(yīng)用場景有不同的內(nèi)窺鏡。如，有食管鏡，支氣管鏡等。對于食管，食管鏡是進(jìn)行食管異物夾、食管檢查和其他重要手術(shù)的重要工具，現(xiàn)今多使用纖維軟質(zhì)食管鏡，它采用電子CCD(電荷耦合元件)光學(xué)系統(tǒng)，外接的攝像中心主機(jī)和冷光源主機(jī)能提供醫(yī)生清晰的CCD影像，配合各種各樣的手術(shù)器械，醫(yī)生可以深入食管內(nèi)，進(jìn)行消化道手術(shù)，幫助醫(yī)生檢查和診斷。此類方法通過光學(xué)鏡的照射原理來獲得檢測物表面影像，醫(yī)生據(jù)此憑借經(jīng)驗(yàn)來主觀判斷病情，而沒能獲得檢測物內(nèi)部組織的數(shù)據(jù)，從而不能進(jìn)行定量的分析。且該方法進(jìn)入人體體內(nèi)的器械比較多，給患者的器官帶來額外的傷害，增加患者的痛苦。
[0005]前面也提到超聲可以對組織形貌成像，若能把超聲探頭插入到體內(nèi)，則也可以對內(nèi)臟、氣管、食管等成像，從而不使用光學(xué)鏡。但是超聲探頭若發(fā)射和接收探頭(或收發(fā)一體的探頭)都插入體內(nèi)，由于發(fā)射探頭一般體積比較大而使得整套系統(tǒng)龐大，插入困難。有專利“具有彩色多普勒超聲掃描功能的食管鏡系統(tǒng)(申請?zhí)?201010614344.3)”將醫(yī)用彩色多普勒超聲探頭與軟質(zhì)食管鏡結(jié)合使用的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該方法是向患者食管插入軟質(zhì)纖維食管鏡，彩色多普勒超聲探頭的探頭工作端部經(jīng)軟質(zhì)纖維食管鏡的器械通道進(jìn)入食管，對食管壁及周圍組織進(jìn)行掃描，由此獲取可以進(jìn)行定量分析的器官組織的數(shù)據(jù)。該方法是在食管鏡的基礎(chǔ)上加上彩色多普勒超聲系統(tǒng)，因此進(jìn)入人體體內(nèi)的器械更多，給患者的器官帶來額外的傷害，增加患者的痛苦。其實(shí)插入體內(nèi)的超聲探頭也可以獲得食管的圖像，從而可以不必使用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。
[0006]若能直接把超聲探測應(yīng)用于人體體內(nèi)(管道內(nèi))，則既可以實(shí)時(shí)獲得立體的探測圖像，即是除了表面還有該組織表面以下的結(jié)構(gòu)圖像，實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的功能;也可以獲取器官組織細(xì)致的立體的檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)而對其病灶進(jìn)行仔細(xì)分析和劃分，在沒有使用光學(xué)鏡的情況下提升內(nèi)窺鏡的作用。另外，伸入體內(nèi)的超聲更容易利用其熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，產(chǎn)生能量來排痰、吸收囊腫等，以此來治療某些疾病。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對目前超聲診斷和超聲醫(yī)療都是基于體外發(fā)射和接收的，接收信號微弱，且對食管、氣管及部分內(nèi)臟器官檢測困難，而內(nèi)窺鏡利用光學(xué)原理來獲得影像，難以進(jìn)行器官組織的定量分析等。本發(fā)明提出一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，在體外發(fā)射大功率的超聲波，超聲沿著軟質(zhì)管內(nèi)的透聲液傳播到體內(nèi)，探測后再由插入體內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列接收，接收的探測數(shù)據(jù)再傳輸?shù)胶笈_處理設(shè)備處理顯示以及提供給醫(yī)生診斷。另外當(dāng)增加發(fā)射功率還可以直接對某些病灶在體內(nèi)進(jìn)行超聲治療或者理療。
[0008]本發(fā)明的目的至少通過如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。
[0009]—種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，包括管探測端和由主機(jī)、操作鍵盤或手持操作設(shè)備及其顯示器組成的后臺處理設(shè)備;管探測端包括大功率發(fā)射探頭、透聲液罐、軟質(zhì)管、薄膜套、高靈敏接收探頭陣列、機(jī)械控制單元、信號處理單元和通信單元，探測端通過通信單元與后臺處理設(shè)備通信;所述軟質(zhì)管的頭端和大功率發(fā)射探頭連接，另外一端即末端套有薄膜套，在軟質(zhì)管的頭端附近開有與透聲液罐相連的體外端口，工作時(shí)透聲液罐通過體外端口向軟質(zhì)管注入透聲液;所述高靈敏接收探頭陣列貼在薄膜套內(nèi)壁上;所述機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管、薄膜套、高靈敏接收探頭陣列一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)包括插入，上升、下降和旋轉(zhuǎn);所述信號處理單元主要負(fù)責(zé)對后臺處理設(shè)備傳來的信號進(jìn)行緩存、數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率控制和功率放大，對高靈敏接收探頭陣列接收的信號進(jìn)行前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和緩存。
進(jìn)一步地，所述通信單元負(fù)責(zé)管探測端和后臺處理設(shè)備之間的無線通信或者有線通
?目O
[0010]進(jìn)一步地，所述高靈敏接收探頭陣列為接收探頭組成的陣列。
[0011]進(jìn)一步地，薄膜套采用均勻的厚度時(shí)，在整個(gè)薄膜套里面均勻放置接收探頭。
[0012]進(jìn)一步地，薄膜套采用非均勻的厚度，在薄的地方放置接收探頭，接收探頭為電容式微加工超聲探頭或薄膜型探頭。
[0013]進(jìn)一步地，軟質(zhì)管管壁涂非透聲材料，使得超聲只在軟質(zhì)管里面?zhèn)鞑?所述透聲液罐里面暫存透聲液;所述薄膜套采用透聲材料制作。
[0014]進(jìn)一步地，所述的大功率發(fā)射探頭為大功率的壓電陶瓷換能器，發(fā)送超聲波。
[0015]進(jìn)一步地，在工作時(shí)透聲液罐通過軟質(zhì)管的體外端口朝軟質(zhì)管注入透聲液，透聲液沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，薄膜套膨脹變大，布置在薄膜套內(nèi)壁上的高靈敏接收探頭陣列和檢測部位緊貼，高靈敏接收探頭陣列的各個(gè)接收探頭處于空間不同的位置；當(dāng)薄膜套均勻厚度時(shí)，薄膜套能大面積地和檢測部位全局耦合；當(dāng)薄膜套非均勻厚度時(shí)，則薄膜套膨脹成非規(guī)則的形狀，薄的地方凸起，薄膜套和檢測部位局部耦合或者點(diǎn)耦合。
[0016]進(jìn)一步地，所述的高靈敏接收探頭陣列的接收探頭和信號處理單元之間的電纜線為細(xì)導(dǎo)線，沿軟質(zhì)管的內(nèi)管壁和薄膜套的內(nèi)壁布置，工作時(shí)軟質(zhì)管和薄膜套都充滿透聲液，透聲液為絕緣的材料，如食用油等。
[0017]進(jìn)一步地，所述的管探測端的透聲液罐、機(jī)械控制單元、信號處理單元、通信單元和大功率發(fā)射探頭位于體外，機(jī)械控制單元、信號處理單元、通信單元和大功率發(fā)射探頭集成在一塊板子上;軟質(zhì)管的末端、薄膜套和高靈敏接收探頭陣列工作時(shí)插入體內(nèi)的氣管或者食道。
[0018]上述管探測端的高靈敏接收探頭陣列的接收探頭和信號處理單元之間的電纜線為細(xì)導(dǎo)線，沿軟質(zhì)管的內(nèi)管壁和薄膜套的內(nèi)壁布置，工作時(shí)軟質(zhì)管和薄膜套都充滿透聲液，故透聲液選用絕緣的材料，如食用油等。
[0019]進(jìn)一步地，所述管內(nèi)超聲檢測及治療裝置有兩種工作模式，一是檢測模式，檢測器官的病理狀況;二是治療模式，進(jìn)行超聲治療。其中檢測模式，某個(gè)部位的一次檢測過程為:
(1)軟質(zhì)管帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列插入體內(nèi)的氣管或者食道等器官，此時(shí)薄膜套是癟的；
(2)注入透聲液。透聲液罐里面的透聲液通過軟質(zhì)管的體外端口被注入軟質(zhì)管，并沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，使得薄膜套膨脹變大，最后透聲液充滿軟質(zhì)管和薄膜套；
(3)體外聲激勵(lì)。后臺處理設(shè)備確定超聲檢測信號的發(fā)射功率，由通信單元傳送至信號處理單元;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送，超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)薄膜套壁，由于薄膜套采用透聲材料且膨脹后與檢測部位緊貼，耦合好，因此超聲波容易穿過薄膜套壁到達(dá)檢測部位；
(4)接收檢測部位的反射超聲波。超聲波到達(dá)檢測部位，經(jīng)過檢測部位下層組織的反射，形成反射波，薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列的每個(gè)接收探頭都接收到一個(gè)反射波，轉(zhuǎn)換成電信號，由細(xì)導(dǎo)線傳至信號處理單元。多個(gè)接收探頭使得信號處理單元收到由多個(gè)反射波組成的一組信號，信號處理單元對此組信號前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和緩存，之后再由通信單元傳給后臺處理設(shè)備。
[0020](5)后臺處理設(shè)備處理和成像顯示。后臺處理設(shè)備收到的數(shù)據(jù)是多個(gè)空間位置不同的接收探頭采集的多個(gè)反射波，又由于后臺處理設(shè)備已知薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列各個(gè)接收探頭的位置，故可以進(jìn)行處理后得到此部位此次檢測的三維立體成像。
[0021]另外，還可以對同一個(gè)檢測部位進(jìn)行不同方向的檢測，即是通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列旋轉(zhuǎn)，再重復(fù)(3)(4)(5)即可。不同方向的三維立體成像可以由已知位置拼接為更為清晰的可旋轉(zhuǎn)三維立體成像。要進(jìn)行下一個(gè)部位的檢測，則通過后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備控制，上下移動(dòng)軟質(zhì)管的位置，到達(dá)下個(gè)檢測部位，再重復(fù)(3)(4)(5)即可。
[0022]當(dāng)某些部位需要進(jìn)行超聲治療時(shí)可以啟用治療模式。此模式需要增加超聲信號的發(fā)射功率，使得大功率發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)治療部位，進(jìn)而進(jìn)行超聲治療。如食道有痰的時(shí)候，可以增加發(fā)射功率來達(dá)到超聲化痰的目的。
[0023]其工作過程可為:在檢測模式中檢測到某個(gè)部位有異常需要治療時(shí)直接增加超聲信號的發(fā)射功率來對該部位進(jìn)行超聲治療。也可以是還沒有啟用檢測模式，直接到治療模式，其過程為:
(I)軟質(zhì)管帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列插入體內(nèi)的氣管或者食道等器官； (2)注入透聲液。透聲液罐里面的透聲液通過軟質(zhì)管的體外端口被注入軟質(zhì)管，并沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，使得薄膜套膨脹變大，最后透聲液充滿軟質(zhì)管和薄膜套；
(3)體外聲激勵(lì)。后臺處理設(shè)備確定超聲治療信號發(fā)射功率，由通信單元傳送至信號處理單元;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送；
(4)體內(nèi)超聲治療。大功率發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)治療部位，進(jìn)行超聲治療；
當(dāng)某個(gè)部位的一次治療過程完成后可以對同一個(gè)治療部位進(jìn)行不同方向的治療，即是通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列旋轉(zhuǎn)，再重復(fù)(3)(4)即可。要進(jìn)行下一個(gè)部位的治療，則通過后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備控制，上下移動(dòng)軟質(zhì)管的位置，到達(dá)下個(gè)治療部位，再重復(fù)(3)(4)即可。
[0024]上述檢測模式和治療模式可以在工作中直接交替進(jìn)行，不需取出軟質(zhì)管。若在檢測模式中發(fā)現(xiàn)需要治療，則操作人員切換到治療模式，改變發(fā)射功率來對該部位進(jìn)行超聲治療。若在治療模式中發(fā)現(xiàn)需要檢測，則操作人員切換到檢測模式，改變發(fā)射功率來對該部位進(jìn)彳丁超聲檢測；
上述檢測或者治療完成之后，用一個(gè)吸收裝置把透聲液從薄膜套和軟質(zhì)管內(nèi)吸出，薄膜套變癟變小，再把帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列的軟質(zhì)管取出。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明直接把超聲探測應(yīng)用于人體體內(nèi)(管道內(nèi))，與體外的超聲探測醫(yī)療技術(shù)相比，大大縮短超聲反射波到接收探頭的距離，大幅提高接收信號的強(qiáng)度，故可以提高信噪比，提尚探測精度。
[0026](2)本發(fā)明可以獲取器官組織細(xì)致的立體的探測數(shù)據(jù)，即是除了表面還有該組織表面以下的結(jié)構(gòu)組織圖像，進(jìn)而對其病灶進(jìn)行仔細(xì)分析和劃分，在沒有使用光學(xué)鏡的情況下提升內(nèi)窺鏡的作用。
[0027](3)本發(fā)明針對不同的探測組織采用不同的薄膜套實(shí)現(xiàn)全局耦合或局部耦合或點(diǎn)耦合，耦合好使得超聲探測組織時(shí)受其他氣泡等的干擾小，提高探測精度，同時(shí)實(shí)用性強(qiáng)。
[0028](4)本發(fā)明采用的高靈敏接收探頭陣列的接收探頭體積小，可以在薄膜套里面布置很多接收探頭，接收探頭多利于高精度的成像。
[0029](5)本發(fā)明增加發(fā)射功率可以在體內(nèi)進(jìn)行超聲治療。大功率發(fā)射探頭發(fā)射的超聲治療信號穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)治療部位，進(jìn)行超聲治療。伸入體內(nèi)的超聲器件還可以順帶進(jìn)行藥物的噴涂，更容易利用其熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，產(chǎn)生能量來排痰、吸收囊腫，以及有利于治療的器官組織對藥物的吸收等。
[0030](6)本發(fā)明伸入患者體內(nèi)的器件比較小和少，可以減輕患者的不適感;另外除了應(yīng)用到人體，也可以應(yīng)用到其他的生物體。
[0031]【附圖說明】
[0032]圖1是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測裝置的示意圖。
[0033]圖2是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測裝置管探測端的示意圖。
[0034]圖3是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4a是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測裝置的均勻厚度的薄膜套工作膨脹時(shí)候的示意圖。
[0036]圖4b是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測裝置的非均勻厚度的薄膜套工作膨脹時(shí)候的示意圖。
[0037]圖5是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測裝置的管探測端的使用示意圖。
[0038]圖6是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測方法檢測模式的工作過程。
[0039]圖7是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測方法治療模式的工作過程。
[0040]圖8是本實(shí)施例管內(nèi)超聲檢測方法的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
[0042]如圖1所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置的示意圖。一種管內(nèi)超聲檢測裝置包括管探測端I和由主機(jī)(可采用超聲系統(tǒng)主機(jī))、操作鍵盤或手持操作設(shè)備(如操作手柄)及其顯示器組成的后臺處理設(shè)備2。管探測端負(fù)責(zé)探測采集數(shù)據(jù)，后臺處理設(shè)備負(fù)責(zé)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成像顯示和人機(jī)交互。主機(jī)負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)的控制，操作鍵盤或手持操作設(shè)備主要是主機(jī)的輸入設(shè)備以及對管探測端的插入位置控制，顯示器主要對設(shè)置參數(shù)顯示以及探測數(shù)據(jù)的成像顯示。管探測端與后臺處理設(shè)備可以通過有線或者無線的方式連接，圖示了無線的連接方式。
[0043]如圖2所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置管探測端的示意圖。管探測端I包括大功率發(fā)射探頭11、軟質(zhì)管12、薄膜套13、高靈敏接收探頭陣列14、透聲液罐15、機(jī)械控制單元16、信號處理單元17和通信單元18。其中大功率發(fā)射探頭11為大功率的壓電陶瓷換能器，發(fā)送超聲波;透聲液罐15里面暫存透聲液;軟質(zhì)管12—端(頭端)和大功率發(fā)射探頭連接，另外一端(末端)系薄膜套，在頭端附近開一小口(稱為體外端口)和透聲液罐用軟管相連，軟質(zhì)管管壁涂非透聲材料，工作時(shí)打開透聲液罐的開關(guān)閥19透聲液罐通過體外端口向軟質(zhì)管注入透聲液，使得超聲只在軟質(zhì)管里面?zhèn)鞑?，軟質(zhì)管的尺寸根據(jù)檢測器官的大小選擇管壁涂非透聲材料;薄膜套13套在軟質(zhì)管的末端，高靈敏接收探頭陣列14為接收探頭組成的陣列，貼在薄膜套13內(nèi)壁上;接收探頭可以是電容式微加工超聲探頭或薄膜等多類型的探頭。機(jī)械控制單元16控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管、薄膜套、高靈敏接收探頭陣列一起運(yùn)動(dòng)，包括插入，上升、下降和旋轉(zhuǎn)。信號處理單元17是對后臺處理設(shè)備傳來的要發(fā)送信號的緩存、DA、功率控制和功率放大，以及對高靈敏接收探頭陣列接收的信號進(jìn)行前置放大、AD和緩存。通信單元18是負(fù)責(zé)和后臺處理設(shè)備之間的無線通信或者提供有線的通信接口。大功率發(fā)射探頭11、機(jī)械控制單元16、信號處理單元17和通信單元18集成固定在一塊板子上。
[0044]如圖3所示，是本實(shí)施例所述所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。后臺處理設(shè)備確定超聲檢測信號的發(fā)射功率以及發(fā)送信號，由通信單元傳送至信號處理單元;另外后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備的發(fā)出控制命令，由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列到確定的位置;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送。超聲波到達(dá)檢測部位(探測組織)，經(jīng)過檢測部位下層組織的反射，形成反射波，薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列的每個(gè)接收探頭都接收到一個(gè)反射波，轉(zhuǎn)換成電信號，由細(xì)導(dǎo)線傳至信號處理單元。多個(gè)接收探頭使得信號處理單元收到由多個(gè)反射波組成的一組信號，信號處理單元對此組信號前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和緩存，之后再由通信單元傳給后臺處理設(shè)備。后臺處理設(shè)備收到的數(shù)據(jù)是多個(gè)空間位置不同的接收探頭采集的多個(gè)反射波，又由于后臺處理設(shè)備已知薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列各個(gè)接收探頭的位置，故可以進(jìn)行處理后得到此部位此次檢測的三維立體成像。
[0045]如圖4a、圖4b所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置管探測端薄膜套工作時(shí)膨脹的示意圖。管探測端的薄膜套13套在軟質(zhì)管的末端，薄膜套根據(jù)應(yīng)用的需要可以采用均勻或者非均勻的厚度。薄膜套采用均勻的厚度，則在整個(gè)薄膜套里面均勻放置接收探頭;采用非均勻的厚度，則在薄的地方放置接收探頭。圖示4a示意了薄膜套采用均勻的厚度，圖示4b示意了薄膜套采用非均勻的厚度。在工作時(shí)透聲液罐通過軟質(zhì)管的體外端口朝軟質(zhì)管注入透聲液，透聲液沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，薄膜套膨脹變大，布置在薄膜套內(nèi)壁上的高靈敏接收探頭陣列和檢測部位緊貼，高靈敏接收探頭陣列的各個(gè)接收探頭處于空間不同的位置。當(dāng)薄膜套均勻厚度時(shí)(圖示4a)，薄膜套可以大面積地和檢測部位全局耦合;當(dāng)薄膜套非均勻厚度時(shí)(圖示4b)，則薄膜套膨脹成非規(guī)則的形狀，薄的地方凸起，薄膜套和檢測部位局部耦合或者點(diǎn)耦合。
[0046]從上圖中都可以看到，管探測端的高靈敏接收探頭陣列的接收探頭和信號處理單元之間的電纜線110為細(xì)導(dǎo)線沿軟質(zhì)管的內(nèi)管壁和薄膜套的內(nèi)壁布置，工作時(shí)軟質(zhì)管和薄膜套都充滿透聲液，故透聲液選用絕緣的材料，如食用油等。
[0047]如圖5所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置管探測端的使用示意圖。如檢測食管，患者平躺，做適當(dāng)體位，向患者口腔部放入支撐器并固定，做好準(zhǔn)備工作，然后向患者食管緩慢插入軟質(zhì)管，軟質(zhì)管12帶著癟的薄膜套13和高靈敏接收探頭陣列14插入體內(nèi)的食道，而管探測端的大功率發(fā)射探頭11，以及透聲液罐15、機(jī)械控制單元16、信號處理單元17和通信單元18，都是在體外的。后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備發(fā)出控制命令，由通信單元傳給機(jī)械控制單元，機(jī)械控制單元控制軟質(zhì)管伸入合適的位置，開始工作。先打開透聲液罐的開關(guān)閥19，透聲液罐里面的透聲液注入軟質(zhì)管，沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，薄膜套變大，最后充滿軟質(zhì)管和薄膜套。薄膜套處的高靈敏接收探頭陣列和檢測部位全局耦合。體外的大功率發(fā)射探頭發(fā)射超聲，穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)檢測部位，反射的超聲波由高靈敏接收探頭陣列接收，接收的探測數(shù)據(jù)由細(xì)電纜線傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧偻ㄟ^通信單元傳輸?shù)胶笈_處理設(shè)備處理顯示以及提供給醫(yī)生診斷。檢測完成之后，用一個(gè)吸收裝置把透聲液從薄膜套和軟質(zhì)管內(nèi)吸出，薄膜套變癟變小，再把帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列的軟質(zhì)管取出。
[0048]如圖6所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置檢測模式的工作過程。某個(gè)部位的一次檢測過程為:
(1)軟質(zhì)管帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列插入體內(nèi)的氣管或者食道等器官，此時(shí)薄膜套是癟的；
(2)注入透聲液。透聲液罐里面的透聲液通過軟質(zhì)管的體外端口被注入軟質(zhì)管，并沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，使得薄膜套膨脹變大，最后透聲液充滿軟質(zhì)管和薄膜套；
(3)體外聲激勵(lì)。后臺處理設(shè)備確定超聲檢測信號的發(fā)射功率，由通信單元傳送至信號處理單元;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送，超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)薄膜套壁，由于薄膜套采用透聲材料且膨脹后與檢測部位緊貼，耦合好，因此超聲波容易穿過薄膜套壁到達(dá)檢測部位；
(4)接收檢測部位的反射超聲波。超聲波到達(dá)檢測部位，經(jīng)過檢測部位下層組織的反射，形成反射波，薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列的每個(gè)接收探頭都接收到一個(gè)反射波，轉(zhuǎn)換成電信號，由細(xì)導(dǎo)線傳至信號處理單元。多個(gè)接收探頭使得信號處理單元收到由多個(gè)反射波組成的一組信號，信號處理單元對此組信號前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和緩存，之后再由通信單元傳給后臺處理設(shè)備。
[0049](5)后臺處理設(shè)備處理和成像顯示。后臺處理設(shè)備收到的數(shù)據(jù)是多個(gè)空間位置不同的接收探頭采集的多個(gè)反射波，又由于后臺處理設(shè)備已知薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列各個(gè)接收探頭的位置，故可以進(jìn)行處理后得到此部位此次檢測的三維立體成像。
[0050]另外，還可以對同一個(gè)檢測部位進(jìn)行不同方向的檢測，即是通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列旋轉(zhuǎn)，再重復(fù)(3)(4)(5)即可。不同方向的三維立體成像可以由已知位置拼接為更為清晰的可旋轉(zhuǎn)三維立體成像。要進(jìn)行下一個(gè)部位的檢測，則通過后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備控制，上下移動(dòng)軟質(zhì)管的位置，到達(dá)下個(gè)檢測部位，再重復(fù)(3)(4)(5)即可。
[0051]如圖7所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測裝置治療模式的工作過程。當(dāng)某些部位需要進(jìn)行超聲治療時(shí)可以啟用此模式。此模式需要增加超聲信號的發(fā)射功率，使得大功率發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)檢測部位，進(jìn)而進(jìn)行超聲治療。如食道有痰的時(shí)候，可以增加發(fā)射功率來達(dá)到超聲化痰的目的。
[0052]其工作過程可為:在檢測模式中檢測到某個(gè)部位有異常需要治療時(shí)直接增加超聲信號的發(fā)射功率來對該部位進(jìn)行超聲治療。也可以是還沒有啟用檢測模式，直接到治療模式，則過程為:
(1)軟質(zhì)管帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列插入體內(nèi)的氣管或者食道等器官；
(2)注入透聲液。透聲液罐里面的透聲液通過軟質(zhì)管的體外端口被注入軟質(zhì)管，并沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，使得薄膜套膨脹變大，最后透聲液充滿軟質(zhì)管和薄膜套；
(3)體外聲激勵(lì)。后臺處理設(shè)備確定超聲治療信號發(fā)射功率，由通信單元傳送至信號處理單元;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送；
(4)體內(nèi)超聲治療。大功率發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)治療部位，進(jìn)行超聲治療；
當(dāng)某個(gè)部位的一次治療過程完成后可以對同一個(gè)治療部位進(jìn)行不同方向的治療，即是通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列旋轉(zhuǎn)，再重復(fù)(3)(4)即可。要進(jìn)行下一個(gè)部位的治療，則通過后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備控制，上下移動(dòng)軟質(zhì)管的位置，到達(dá)下個(gè)治療部位，再重復(fù)(3)(4)即可。
[0053]如圖8所示，是本實(shí)施例所述一種管內(nèi)超聲檢測方法的工作過程。
[0054](I)參數(shù)設(shè)置。在后臺處理設(shè)備端設(shè)置好要發(fā)送的信號，發(fā)射功率選擇、模式選擇、顯示參數(shù)。要發(fā)送的信號根據(jù)檢測或者治療部位不同可以采用不同頻帶的超聲檢測或者超聲治療信號;發(fā)射功率選擇，也是根據(jù)檢測或者治療部位不同選擇不同的發(fā)射功率;模式選擇有檢測模式和治療模式兩種可選;顯示參數(shù)則主要是成像的參數(shù)。
[0055](2)軟質(zhì)管帶著薄膜套和高靈敏接收探頭陣列插入體內(nèi)的氣管或者食道等器官；
(3)注入透聲液。透聲液罐里面的透聲液通過軟質(zhì)管的體外端口被注入軟質(zhì)管，并沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，使得薄膜套膨脹變大，最后透聲液充滿軟質(zhì)管和薄膜套；
若選擇檢測模式:
(4)體外聲激勵(lì)。后臺處理設(shè)備確定超聲檢測信號的發(fā)射功率，由通信單元傳送至信號處理單元;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送，超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)薄膜套壁，由于薄膜套采用透聲材料且膨脹后與檢測部位緊貼，耦合好，因此超聲波易穿過薄膜套壁到達(dá)檢測部位；
(5)接收檢測部位的反射超聲波。超聲波到達(dá)檢測部位，經(jīng)過檢測部位下層組織的反射，形成反射波，薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列的每個(gè)接收探頭都接收到一個(gè)反射波，轉(zhuǎn)換成電信號，由細(xì)導(dǎo)線傳至信號處理單元。多個(gè)接收探頭使得信號處理單元收到由多個(gè)反射波組成的一組信號，信號處理單元對此組信號前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和緩存，之后再由通信單元傳給后臺處理設(shè)備；
(6)后臺處理設(shè)備處理和成像顯示。后臺處理設(shè)備收到的數(shù)據(jù)是多個(gè)空間位置不同的接收探頭采集的多個(gè)反射波，又由于后臺處理設(shè)備已知薄膜套內(nèi)的高靈敏接收探頭陣列各個(gè)接收探頭的位置，故可以進(jìn)行處理后得到此部位此次檢測的三維立體成像；
(7)旋轉(zhuǎn)檢測。通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列旋轉(zhuǎn)一定的方向(或角度)，再對此檢測部位進(jìn)行檢測。重復(fù)步驟(4)(5)(6)(7)，直至全方位旋轉(zhuǎn)完成。后臺處理設(shè)備得到此部位全方向的檢測數(shù)據(jù)，以此得到更為細(xì)致的可旋轉(zhuǎn)超聲三維立體成像以及分析；
(8)下一個(gè)部位的檢測。通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列移動(dòng)到下一個(gè)部位，對此檢測部位進(jìn)行檢測。重復(fù)步驟(4)(5)(6)(7)(8)，直至所有部位檢測完成；
若選擇治療模式:
(4)體外聲激勵(lì)。后臺處理設(shè)備確定超聲治療信號發(fā)射功率，由通信單元傳送至信號處理單元;信號處理單元對后臺處理設(shè)備通過通信單元傳來的要發(fā)送信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的功率放大后，由大功率發(fā)射探頭進(jìn)行超聲波發(fā)送；
(5)體內(nèi)超聲治療。大功率發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波穿過軟質(zhì)管和薄膜套內(nèi)的透聲液到達(dá)治療部位，進(jìn)行超聲治療； (6 )旋轉(zhuǎn)治療。通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列旋轉(zhuǎn)一定的方向(或角度)，再對此治療部位進(jìn)行治療。重復(fù)步驟(4)(5)(6)，直至全方位旋轉(zhuǎn)完成；
(7)下一個(gè)部位的治療。通過控制后臺處理設(shè)備的操作鍵盤或手持操作設(shè)備，進(jìn)而把此控制命令由通信單元傳給機(jī)械控制單元，由機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)薄膜套和高靈敏接收探頭陣列移動(dòng)到下一個(gè)部位，對此治療部位進(jìn)行治療。重復(fù)步驟(4)(5)(6)(7)，直至所有部位治療完成；
檢測模式和治療模式可以在工作中直接交替進(jìn)行，無需取出軟質(zhì)管。若在檢測模式中發(fā)現(xiàn)需要治療，則操作人員切換到治療模式，增加超聲信號的發(fā)射功率來對該部位進(jìn)行超聲治療。若在治療模式中發(fā)現(xiàn)需要檢測，則操作人員切換到檢測模式，減少超聲信號的發(fā)射功率來對該部位進(jìn)行超聲檢測。
[0056]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于包括管探測端和由主機(jī)、操作鍵盤或手持操作設(shè)備及其顯示器組成的后臺處理設(shè)備;管探測端包括大功率發(fā)射探頭、透聲液罐、軟質(zhì)管、薄膜套、高靈敏接收探頭陣列、機(jī)械控制單元、信號處理單元和通信單元，探測端通過通信單元與后臺處理設(shè)備通信;所述軟質(zhì)管的頭端和大功率發(fā)射探頭連接，另外一端即末端套有薄膜套，在軟質(zhì)管的頭端附近開有與透聲液罐相連的體外端口，工作時(shí)透聲液罐通過體外端口向軟質(zhì)管注入透聲液;所述高靈敏接收探頭陣列貼在薄膜套內(nèi)壁上;所述機(jī)械控制單元控制插入體內(nèi)的軟質(zhì)管、薄膜套、高靈敏接收探頭陣列一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)包括插入，上升、下降和旋轉(zhuǎn);所述信號處理單元主要負(fù)責(zé)對后臺處理設(shè)備傳來的信號進(jìn)行緩存、數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率控制和功率放大，對高靈敏接收探頭陣列接收的信號進(jìn)行前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和緩存。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于所述通信單元負(fù)責(zé)管探測端和后臺處理設(shè)備之間的無線通信或者有線通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于所述高靈敏接收探頭陣列為接收探頭組成的陣列。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于薄膜套采用均勻的厚度時(shí)，在整個(gè)薄膜套里面均勻放置接收探頭。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于薄膜套采用非均勻的厚度，在薄的地方放置接收探頭，接收探頭為電容式微加工超聲探頭或薄膜型探頭。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于軟質(zhì)管管壁涂非透聲材料，使得超聲只在軟質(zhì)管里面?zhèn)鞑?所述透聲液罐里面暫存透聲液;所述薄膜套采用透聲材料制作。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于所述的大功率發(fā)射探頭為大功率的壓電陶瓷換能器，發(fā)送超聲波。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于在工作時(shí)透聲液罐通過軟質(zhì)管的體外端口朝軟質(zhì)管注入透聲液，透聲液沿著軟質(zhì)管到達(dá)薄膜套，薄膜套膨脹變大，布置在薄膜套內(nèi)壁上的高靈敏接收探頭陣列和檢測部位緊貼，高靈敏接收探頭陣列的各個(gè)接收探頭處于空間不同的位置；當(dāng)薄膜套均勻厚度時(shí)，薄膜套能大面積地和檢測部位全局耦合；當(dāng)薄膜套非均勻厚度時(shí)，則薄膜套膨脹成非規(guī)則的形狀，薄的地方凸起，薄膜套和檢測部位局部耦合或者點(diǎn)耦合。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于所述的高靈敏接收探頭陣列的接收探頭和信號處理單元之間的電纜線為細(xì)導(dǎo)線，沿軟質(zhì)管的內(nèi)管壁和薄膜套的內(nèi)壁布置，工作時(shí)軟質(zhì)管和薄膜套都充滿透聲液，透聲液為絕緣的材料。10.根據(jù)權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述管內(nèi)超聲檢測及治療裝置，其特征在于所述的管探測端的透聲液罐、機(jī)械控制單元、信號處理單元、通信單元和大功率發(fā)射探頭位于體外，機(jī)械控制單元、信號處理單元、通信單元和大功率發(fā)射探頭集成在一塊板子上;軟質(zhì)管的末端、薄膜套和高靈敏接收探頭陣列工作時(shí)插入體內(nèi)的氣管或者食道。
【文檔編號】A61N7/00GK106073828SQ201610365299
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】韋崗, 曹燕, 楊萃, 王歌, 王一歌, 馬碧云, 劉嬌蛟, 李 杰, 趙明劍
【申請人】華南理工大學(xué)