[发明专利]基于后端扫描的三维超声图像的数据采集装置

说明书

技术领域

本发明属于三维超声成像技术领域，具体涉及一种三维超声图像的数据采集装置。

背景技术

传统的B型超声成像系统所提供的是人体某一断面的二维图像，医生必须根据自己的经验对多幅二维图像在大脑中进行合成以理解其三维解剖结构。与传统的二维超声成像相比，三维超声成像具有明显的优势。

当前国内的三维超声成像基础是：基于二维超声探头的扫描数据然后通过重建算法而得到。扇扫和平扫是使用最为频繁的扫描方式，但传统的扇扫和平扫具有不可避免的缺陷：因肋骨的影响无法扫描胸部脏器的解剖结构。为了实现胸部脏器的三维超声图像，当前提出了一种基于前端固定后端扫描的扫描模式，在此模式下，二维超声探头顶端固定在人体两条肋骨之间，探头摆动一定角度，在此角度下，完成二维超声数据的采集。

此种扫描模式成功避免了人体肋骨的影响，但扫描装置有冗杂沉重，操作复杂，扫描角度小，精度不够高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于后端扫描的三维超声图像的数据采集装置，采用二维超声探头前端保持固定后端进行摆动的机械装置，避免先前装置的冗杂、精度不够、扫描角度小等缺陷，提高了扫描的精度和三维成像的质量。

本发明实现上述目的的具体实施方案如下：

一种基于后端扫描的三维超声图像的数据采集装置，包括：

支架，包括两块对置平行放置的侧面支撑板，该两侧面支撑板同向的一端通过固定连接板连接形成一体，其中，该侧面支撑板由相互垂直的连接段和安装段两部分组成，整体呈“T”型；

探头夹，可摆动地设置在两侧面支撑板之间的空间中，该探头夹中安装有探头；

两个步进电机，分别设置在两侧面支撑板外侧，用于驱动所述探头夹在支架内摆动；

其特征在于，还包括摆动机构，其在所述电机的驱动下，带动所述探头夹以探头顶端的超声波发射面为顶点作扇形扫描运动，进行超声数据的采集。

作为本发明的改进，所述摆动机构为两组，分别设置在各侧面支撑板与探头夹端面之间，其包括与支架固定连接的弧形导航轨道、与探头夹固定连接的弧形齿轮轨道以及与该弧形齿轮轨道啮合的主动齿轮，其中，所述探头夹与侧面支撑板连接的端面上开设有凹槽，所述弧形导航轨道和弧形齿轮轨道布置在该凹槽中，所述电机的输出轴穿过侧面支撑板和所述弧形导航轨道后，其末端设置所述主动齿轮，以与所述弧形齿轮轨道啮合。

作为本发明的改进，所述弧形齿轮轨道上表面上的任一点到二维超声探头顶端所在的、与探头中轴线垂直的平面的距离，等于该弧形齿轮轨道的半径。

作为本发明的改进，所述侧面支撑板的连接段为长条形，其一端与固定连接板固定连接，另一端与安装段连接，所述安装段为呈矩形，其中部开有中心孔，用于步进电机输出轴穿过，其外周开有多个安装孔，用于固定安装电机以及弧形导航轨道。

作为本发明的改进，该装置还包括手柄，其固定设置在所述固定连接板上。

本发明的扇形扫描方式，即二维超声探头前端保持不动，固定在人体需要扫描的某一部位，在步进电机的驱动下，二维超声探头做前端固定的运动模式，可成功扫描人体肋骨下的脏器，采集数据并在相应软件作用下实现三维重建。

本发明为实现二维超声探头前端固定的扫描模式，需保证二维超声探头以前端顶点为圆心，做往回摆动。二维超声探头由探头夹夹紧，所夹位置刚好满足：弧形齿轮轨道上表面到二维超声探头顶端的距离和齿轮轨道齿轮面的轨道半径相等。两个步进电机固定在支架两侧，成对称分布，夹有探头的夹子刚好放置在支架内侧的滑块上。步进电机通过其本身轴承直接将动力传输到末端齿轮上，末端齿轮再将动力传送给弧形齿形轨道，二维超声探头就可以在在步进电机的驱动下做前端固定的扫描运动。

本发明的扫描装置，结构简单，操作轻便，双步进电机驱动的机械设计保证了二维超声探头扫描过程的稳定性和精确性，避免了人体肋骨对扫描的影响，对于三维超声重建结果质量的提高具有促进作用，整套机械装置设计简单且易于实现。

附图说明

图1为本发明中的数据采集装置的整体示意图。

图2为探头支架各部件的配合示意图。

图3为探头支架总体示意图。

图4为探头夹及其与弧形导航滑块、弧形齿轮轨道装配关系示意图。

图5为传动关系示意图。

图6为探头夹与二维超声探头固定关系示意图。