振动穿刺装置、频率调整方法及超声成像系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及超声成像技术领域，具体涉及振动穿刺装置、频率调整方法及超声成像系统。振动穿刺装置包括振动激励组件，用于基于驱动频率产生振动；穿刺件，与振动激励组件固定连接；反馈控制组件，与振动激励组件连接；反馈控制组件用于实时测量振动激励组件的电压以及电流，并基于电压以及电流调整振动激励组件的驱动频率，以使得电压与电流的相位角为零。通过反馈控制组件实时测量振动激励组件的电压以及电流，得到电压与电流的实时相位角，然后基于实时相位角调整振动激励组件的驱动频率，而保证振动激励组件始终在其谐振频率附近振荡，进而实现穿刺针在谐振频率工作，从而穿刺针激励所产生的剪切波幅值稳定，能够保证后续清晰的显影。

Vibration Puncture Device, Frequency Adjustment Method and Ultrasound Imaging System

【技术实现步骤摘要】
振动穿刺装置、频率调整方法及超声成像系统
本专利技术涉及超声成像
，具体涉及振动穿刺装置、频率调整方法及超声成像系统。
技术介绍
随着医学技术的进步和人们健康意识的提高，恶性肿瘤的早期发现与早期治疗已经得到了医生和患者的广泛共识，以及初步的临床应用。介入医学中的靶向穿刺活检就是在这种背景下发展起来的一种技术，在医学超声影像的引导下进行穿刺取样，具有创伤小、针对性强和快速高效等特点。在超声影像引导穿刺过程中，超声图像内的组织结构清晰度和穿刺针的良好可视性是穿刺质量保证的关键。在常规的各类临床实践中发现，传统超声引导的穿刺依然有很多问题。由于穿刺针是由金属材质制成的，它对超声波具有高反射率，若声波与穿刺针的角度满足一定条件时，存在反射回波无法进入探头的可能性，尤其当穿刺针较细、进针角度较大以及穿刺目标位置较深的时候，穿刺针的可视性很差，这极大的影响了穿刺精度和效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种振动穿刺装置、频率调整方法及超声成像系统，以解决显影不清晰的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种振动穿刺装置，包括：振动激励组件，用于基于驱动频率产生振动；穿刺件，与所述振动激励组件固定连接；反馈控制组件，与所述振动激励组件连接；其中，所述反馈控制组件用于实时测量所述振动激励组件的电压以及电流，并基于所述电压以及电流调整所述振动激励组件的驱动频率，以使得所述电压与所述电流的相位角为零。本专利技术实施例提供的振动穿刺装置，通过反馈控制组件实时测量振动激励组件的电压以及电流，得到电压与电流的实时相位角，然后基于实时相位角调整振动激励组件的驱动频率，以使得电压与电流的相位角始终等于零，从而保证振动激励组件始终在其谐振频率附近振荡，进而实现穿刺针在谐振频率工作，从而穿刺针激励所产生的剪切波幅值稳定，能够保证后续清晰的显影。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述振动激励组件具有换能器；其中，所述反馈控制组件包括：电压测量件，与所述换能器电连接，用于测量所述换能器的电压；电流测量件，连接于所述振动激励组件与所述反馈控制组件之间，用于测量所述振动激励组件的电流；控制单元，与所述电压测量件以及所述电流测量件连接，用于基于所述电压以及电流调整所述振动激励组件的驱动频率。结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述控制单元包括：数据采集卡，用于获取所述电压以及电流，并确定所述相位角；控制电路，与所述数据采集件连接；所述控制电路用于基于所述相位角调整输出频率值；信号发生器，与所述控制电路连接，用于产生与所述频率值对应的所述驱动频率。结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述电流测量件为电流互感器。本专利技术实施例提供的振动穿刺装置，利用电流互感器对振动激励组件的电流进行测量，由于电流互感仅需要套设在对应位置的导线上，就可以实现电流的测量，能够实现在不改变原有电路结构的基础上，实现电流的测量。结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第一方面第三实施方式中任一项，在第一方面第四实施方式中，还包括：夹持件，用于将所述穿刺件固定在所述振动激励组件的端部。本专利技术实施例提供的振动穿刺装置，采用夹持件将穿刺件夹紧在振动激励组件的端部，使得振动激励组件产生的振动能量能够很好地传递到穿刺件上；同时，穿刺件本身也可以起到变幅杆的作用，进一步放大运动位移，并在穿刺件的端部达到最大位移。根据第二方面，本专利技术实施例还提供了一种频率调整方法，包括：获取振动激励组件的电压以及电流；其中，所述振动激励组件用于基于驱动频率产生振动；计算所述电压与所述电流的相位角；根据所述相位角，调整所述驱动频率，以使得所述相位角为零。本专利技术实施例提供的频率调整方法，通过实时获取振动激励组件的电压以及电流，得到电压与电流的实时相位角，然后基于实时相位角调整振动激励组件的驱动频率，以使得电压与电流的相位角始终等于零，从而保证振动激励组件始终在其谐振频率附近振荡，进而实现穿刺针在谐振频率工作，从而穿刺针激励所产生的剪切波幅值稳定，能够保证后续清晰的显影。结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述根据所述相位角，调整所述驱动频率，包括：判断所述相位角是否等于零；当所述相位角不等于零时，增大或减小所述驱动频率，返回所述获取振动激励组件的电压以及电流的步骤。根据第三方面，本专利技术实施例还提供了一种超声成像系统，包括：本专利技术第一方面，或第一方面任一项实施方式中所述的振动穿刺装置，用于在体内产生剪切波；超声成像探头，用于获取在所述剪切波的预设范围内的回波数据；图像处理模块，与所述超声成像探头连接，用于对所述回波数据进行处理，以得到超声图像。本专利技术实施例提供的超声成像系统，振动的穿刺件会在组织内部引起剪切波，由于穿刺件本身本来就会穿刺到肿瘤组织附近，即便肿瘤组织在皮下组织较深处，产生的剪切波依然可以传播到；并且剪切波的频率是可以通过控制振动激励装置的驱动频率来调制的，使得振动激励装置始终工作在谐振频率附近，从而保证穿刺件的振幅稳定，所以可以在组织内部产生稳定的剪切波。结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，所述回波数据基于平面波得到的成像平面的数据。本专利技术实施例提供的超声成像系统，由于在平面波超声成像中，换能器发射的是平面波，在发射阶段不需要进行波束形成。因此，一次声束发射就能够得到一个成像平面的回波数据，经过后续的波束合成、解调等信号处理手段就能够得到一幅超声图像，大大提升帧频，从而能够检测到剪切波的传播，最终计算出剪切波传播区域内的弹性模量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的振动激励装置的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的反馈控制组件与振动激励组件的结构示意图；图3是根据本专利技术实施例的振动激励组件的结构示意图；图4是根据本专利技术实施例的频率调整方法的流程图；图5是根据本专利技术实施例的超声成像系统的结构示意图；图6是根据本专利技术实施例的利用平面波成像捕捉到的不同时刻的剪切波示意图；图7是根据本专利技术实施例的超声设备不同模式之间的切换方法示意图；图8是根据本专利技术实施例的肿瘤组织在B-mode和E-mode中的显影示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请专利技术人经过多次实验研究发现，振动穿刺装置在整个穿刺过程中，由于不同的穿刺角度，不同的穿刺深度，以及接触不同的组织，因而穿刺所需的力会不断变化，这些力也会加载在穿刺件上。进一步地，对于振动穿刺装置而言，其可以等效为一个谐振系统，这些变化的力相当于变化的负载作用在整个谐振系统上，例如，将穿刺件看做一个驱动件，不同的组织看做负载的话，不同的组织可以是看做不同的负载，那么组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动穿刺装置，其特征在于，包括：振动激励组件，用于基于驱动频率产生振动；穿刺件，与所述振动激励组件固定连接；反馈控制组件，与所述振动激励组件连接；其中，所述反馈控制组件用于实时测量所述振动激励组件的电压以及电流，并基于所述电压以及电流调整所述振动激励组件的驱动频率，以使得所述电压与所述电流的相位角为零。

【技术特征摘要】
1.一种振动穿刺装置，其特征在于，包括：振动激励组件，用于基于驱动频率产生振动；穿刺件，与所述振动激励组件固定连接；反馈控制组件，与所述振动激励组件连接；其中，所述反馈控制组件用于实时测量所述振动激励组件的电压以及电流，并基于所述电压以及电流调整所述振动激励组件的驱动频率，以使得所述电压与所述电流的相位角为零。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振动激励组件具有换能器；其中，所述反馈控制组件包括：电压测量件，与所述换能器电连接，用于测量所述换能器的电压；电流测量件，连接于所述振动激励组件与所述反馈控制组件之间，用于测量所述振动激励组件的电流；控制单元，与所述电压测量件以及所述电流测量件连接，用于基于所述电压以及电流调整所述振动激励组件的驱动频率。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括：数据采集卡，用于获取所述电压以及电流，并确定所述相位角；控制电路，与所述数据采集卡连接；所述控制电路用于基于所述相位角调整输出频率值；信号发生器，与所述控制电路连接，用于产生与所述频率值对应的所述驱动频率。...

【专利技术属性】
技术研发人员：江挺益，焦阳，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32