一种可视食道超声探头及其成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种医学设备领域，尤其涉及一种可视食道超声探头及其成像系统，包括：探测单元，其包括用于对食道深处发射超声波的超声波探头；限位单元，其包括与外壳相连接用于调节所述弹性线缆的延伸方向的若干第一方向调节机构，与第一方向调节机构相连接用于调节弹性线缆的延伸方向的第二方向调节机构，用于调节弹性线缆延伸长度以使超声波探头的卷盘机构；夹持单元，其包括设置于限位套管表面用于对弹性线缆施加夹持力的螺杆；中控单元，其用于根据超声波探头的坐标变化量与弹性线缆的延伸长度的对比结果判定超声波探头的运动是否受阻。本发明专利技术能够对食道内的超声波探头的位姿进行调整使其获取完整的感兴趣区域图像。姿进行调整使其获取完整的感兴趣区域图像。姿进行调整使其获取完整的感兴趣区域图像。

【技术实现步骤摘要】
一种可视食道超声探头及其成像系统


[0001]本专利技术涉及医学设备领域，尤其涉及一种可视食道超声探头及其成像系统。

技术介绍

[0002]食道超声探头是一种能够实现超声成像检查的医学诊断技术。它是通过超声探头收集被检查者的内部体征信息，将数据转变为图像，最终实现对被检对象的形态、状态及病变等情况进行诊断。通常，常规经食道超声探头主要包括声头组件、手柄组件、插入管组件及插座组件。在传统的经食道超声探头中，临床医生想要调整探头位置时，必须手动操作以获取清晰图像，给临床操作带来困难。
[0003]中国专利CN114680943A公开了一种经食道超声探头，其手柄组件与插入管组件以可相对转动的方式对接，同时，手柄组件和插入管组件中的一个设有锁止机构。该锁止机构能够将手柄组件和插入管组件锁止和释放，在释放状态下，可以保持手柄组件不动，而方便地旋转插入管组件以及声头组件。但是，存在人工调节超声波探头位姿时因无法精确控制弹性线缆的弯曲走向使在调节过程中无法准确控制超声波探头的方位的问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种可视食道超声探头，可以解决人工调节超声波探头位姿时因无法精确控制弹性线缆的弯曲走向使在调节过程中无法准确控制超声波探头的方位的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种可视食道超声探头，包括：
[0006]外壳；
[0007]探测单元，其包括用于对食道深处发射超声波的超声波探头，设置于所述超声波探头内用于实时获取超声波探头的坐标的位置传感器，与超声波探头相连接用于牵引超声波探头进入食道深处的弹性线缆；
[0008]限位单元，其包括与所述外壳相连接用于调节所述弹性线缆的延伸方向以调节所述超声波探头在第一方向的轴向位置的若干第一方向调节机构，与各所述第一方向调节机构相连接的限位套管，各第一方向调节机构通过调节所述限位套管的位置以调节弹性线缆的延伸方向，所述限位单元还包括与限位套管相连接用于调节弹性线缆的延伸方向以调节所述超声波探头在第二方向的轴向位置的第二方向调节机构，与所述外壳内壁相连接用于调节弹性线缆延伸长度的卷盘机构，其中，第一方向为各第一方向调节机构在摆动过程中的切线方向，第二方向为第二方向调节机构的高度变化方向；
[0009]夹持单元，其包括设置于所述限位套管表面用于对所述弹性线缆施加夹持力的螺杆，与所述螺杆相连接用于调节螺杆对弹性线缆施加的夹持力的螺母，与所述螺母相连接用于驱动螺母旋转的驱动装置；
[0010]显示器，其设置于所述外壳表面，用于实时显示所述超声波探头在发射超声波过程中形成的超声图像；
[0011]中控单元，其分别与所述探测单元、所述限位单元、所述显示器及所述夹持单元相连接，用于根据所述位置传感器传输的所述超声波探头的坐标变化量与所述弹性线缆的延伸长度的对比结果判定超声波探头的运动是否受阻，当超声波探头的运动受阻时，所述中控单元根据超声波探头的当前坐标与预设原点坐标的对比结果对各所述第一方向调节机构、所述第二方向调节机构以及所述卷盘机构进行调节，中控单元还用于根据超声图像的特征轮廓与预存参考轮廓的相似度判定所述超声波探头的探测方向是否准确。
[0012]进一步地，所述卷盘机构驱动所述弹性线缆在食道内延伸以牵引所述超声波探头向食道深处运动，所述位置传感器预设在非运行状态时的位置点为坐标原点，以坐标原点为中心建立任意空间直角坐标系，设定位置传感器的坐标原点为(x0，y0，z0)，设定位置传感器的实时坐标为(x，y，z)，所述中控单元判定，
[0013]若所述位置传感器传输的所述超声波探头的坐标变化量大于所述弹性线缆的计算延伸长度，所述中控单元判定超声波探头的运动未受阻；
[0014]若所述位置传感器传输的所述超声波探头的坐标变化量小于等于所述弹性线缆的计算延伸长度，所述中控单元判定超声波探头的运动受阻；
[0015]其中，所述超声波探头的坐标变化量其中，所述超声波探头的坐标变化量所述弹性线缆的第一计算延伸长度为弹性线缆实际延伸长度与弹性线缆第一弯曲折算率的乘积，弹性线缆第一弯曲折算率α＝((L0
‑
L)/L)
1/3
L0为弹性线缆总长度，L为弹性线缆实际延伸长度。
[0016]进一步地，所述中控单元在所述超声波探头的运动受阻时根据所述位移传感器传输的所述超声波探头的坐标变化率与所述弹性线缆的延伸长度变化率的对比结果判定是否调节各所述第一方向调节机构、所述第二方向调节机构及所述卷盘机构，其中，
[0017]所述卷盘机构在第一判定条件下回收弹性线缆，设定卷盘机构回收弹性线缆的回收长度达到预设回收长度时停止对弹性线缆的回收，并恢复对弹性线缆的延伸；
[0018]各所述第一方向调节机构在第二判定条件下以预设摆角做钟摆运动，并经预设数量周期后停止运动，所述第二方向调节机构在第二判定条件下由当前高度h0提升第二方向调节机构预设高度差h后回降至高度h0；
[0019]其中，第一判定条件为所述位移传感器传输的所述超声波探头的坐标变化率小于所述弹性线缆计算延伸长度变化率，第二判定条件为所述位移传感器传输的所述超声波探头的坐标变化率大于等于所述弹性线缆计算延伸长度变化率，所述弹性线缆的计算延伸长度变化率等于弹性线缆的延伸长度变化率与弹性线缆第二弯曲折算率的乘积，弹性线缆第二弯曲折算率β＝(L0
‑
L)/L。
[0020]进一步地，当满足第一判定条件或第二判定条件时，所述卷盘机构暂停运行，所述中控单元在各所述第一方向调节机构与所述第二方向调节机构恢复原工作状态时获取所述位移传感器传输的所述超声波探头的当前坐标，并根据超声波探头的当前坐标与各第一方向调节机构与第二方向调节机构改变工作状态前的超声波探头的障碍位置坐标的对比结果调节所述卷盘机构的运行状态，其中，
[0021]所述中控单元在第三判定条件下调节所述卷盘机构运行状态至第一运行状态；
[0022]所述中控单元在第四判定条件下调节所述卷盘机构运行状态至第二运行状态；
[0023]其中，第三判定条件为所述超声波探头的当前坐标与超声波探头的障碍位置坐标的直线距离小于预设调整距离，第四判定条件为所述超声波探头的当前坐标与超声波探头的障碍位置坐标的直线距离大于等于预设调整距离，所述卷盘机构的第一运行状态为回收所述弹性线缆，在弹性线缆的回收长度达到预设回收长度时停止对弹性线缆的回收并回复对弹性线缆的延伸，卷盘机构的第二运动状态为匀速延伸弹性线缆。
[0024]进一步地，所述中控单元基于边缘算法在所述弹性线缆的延伸长度达到预设值时对所述显示器实时显示的超声图像的特征轮廓进行提取，基于SIFT算法获取超声图像的特征轮廓与预存参考轮廓的相似度判定所述超声波探头的探测方向是否准确，其中，
[0025]若超声图像的特征轮廓与预存参考轮廓的相似度小于预设标准相似度，所述中控单元判定所述超声波探头的探测方向存在偏差；
[0026]若超声图像的特征轮廓与预存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视食道超声探头，其特征在于，包括：外壳；探测单元，其包括用于对食道深处发射超声波的超声波探头，设置于所述超声波探头内用于实时获取超声波探头的坐标的位置传感器，与超声波探头相连接用于牵引超声波探头进入食道深处的弹性线缆；限位单元，其包括与所述外壳相连接用于调节所述弹性线缆的延伸方向以调节所述超声波探头在第一方向的轴向位置的若干第一方向调节机构，与各所述第一方向调节机构相连接的限位套管，各第一方向调节机构通过调节所述限位套管的位置以调节弹性线缆的延伸方向，所述限位单元还包括与限位套管相连接用于调节弹性线缆的延伸方向以调节所述超声波探头在第二方向的轴向位置的第二方向调节机构，与所述外壳内壁相连接用于调节弹性线缆延伸长度的卷盘机构，其中，第一方向为各第一方向调节机构在摆动过程中的切线方向，第二方向为第二方向调节机构的高度变化方向；夹持单元，其包括设置于所述限位套管表面用于对所述弹性线缆施加夹持力的螺杆，与所述螺杆相连接用于调节螺杆对弹性线缆施加的夹持力的螺母，与所述螺母相连接用于驱动螺母旋转的驱动装置；显示器，其设置于所述外壳表面，用于实时显示所述超声波探头在发射超声波过程中形成的超声图像；中控单元，其分别与所述探测单元、所述限位单元、所述显示器及所述夹持单元相连接，用于根据所述位置传感器传输的所述超声波探头的坐标变化量与所述弹性线缆的延伸长度的对比结果判定超声波探头的运动是否受阻，当超声波探头的运动受阻时，所述中控单元根据超声波探头的当前坐标与预设原点坐标的对比结果对各所述第一方向调节机构、所述第二方向调节机构以及所述卷盘机构进行调节，中控单元还用于根据超声图像的特征轮廓与预存参考轮廓的相似度判定所述超声波探头的探测方向是否准确。2.根据权利要求1所述的可视食道超声探头，其特征在于，所述卷盘机构驱动所述弹性线缆在食道内延伸以牵引所述超声波探头向食道深处运动，所述位置传感器预设在非运行状态时的位置点为坐标原点，以坐标原点为中心建立任意空间直角坐标系，设定位置传感器的坐标原点为(x0，y0，z0)，设定位置传感器的实时坐标为(x，y，z)，所述中控单元判定，若所述位置传感器传输的所述超声波探头的坐标变化量大于所述弹性线缆的计算延伸长度，所述中控单元判定超声波探头的运动未受阻；若所述位置传感器传输的所述超声波探头的坐标变化量小于等于所述弹性线缆的计算延伸长度，所述中控单元判定超声波探头的运动受阻；其中，所述超声波探头的坐标变化量其中，所述超声波探头的坐标变化量所述弹性线缆的第一计算延伸长度为弹性线缆实际延伸长度与弹性线缆第一弯曲折算率的乘积，弹性线缆第一弯曲折算率α＝((L0
‑
L)/L)
1/3
，L0为弹性线缆总长度，L为弹性线缆实际延伸长度。3.根据权利要求2所述的可视食道超声探头，其特征在于，所述中控单元在所述超声波探头的运动受阻时根据所述位移传感器传输的所述超声波探头的坐标变化率与所述弹性线缆的延伸长度变化率的对比结果判定是否调节各所述第一方向调节机构、所述第二方向
调节机构及所述卷盘机构，其中，所述卷盘机构在第一判定条件下回收弹性线缆，设定卷盘机构回收弹性线缆的回收长度达到预设回收长度时停止对弹性线缆的回收，并恢复对弹性线缆的延伸；各所述第一方向调节机构在第二判定条件下以预设摆角做钟摆运动，并经预设数量周期后停止运动，所述第二方向调节机构在第二判定条件下由当前高度h0提升第二方向调节机构预设高度差h后回降至高度h0；其中，第一判定条件为所述位移传感器传输的所述超声波探头的坐标变化率小于所述弹性线缆计算延伸长度变化率，第二判定条件为所述位移传感器传输的所述超声波探头的坐标变化率大于等于所述弹性线缆计算延伸长度变化率，所述弹性线缆的计算延伸长度变化率等于弹性线缆的延伸长度变化率与弹性线缆第二弯曲折算率的乘积，弹性线缆第二弯曲折算率β＝(L0
‑
L)/L。4.根据权利要求3所述的可视食道超声探头，其特征在于，当满足第一判定条件或第二判定条件时，所述卷盘机构暂停运行，所述中控单元在各所述第一方向调节机构与所述第二方向调节机构恢复原工作状态时获取所述位移传感器传输的所述超声波探头的当前坐标，并根据超声波探头的当前坐标与各第一方向调节机构与第二方向调节机构改变工作状态前的超声波探头的障碍位置坐标的对比结果调节所述卷盘机构的运行状态，其中，所述中控单元在第三判定条件下调节所述卷盘机构运行状态至第一运行状态；所述中控单元在第四判定条件下调节所述卷盘机构运行状态至第二运行状态；其中，第三判定条件为所述超声波探头的当前坐标与超声波探头的障碍位置坐标的直线距离小于预设调整距离，第四判定条件为所述超声波探头的当前坐标与超声波探头的障碍位置坐标的直线距离大于等于预设调整距离，所述卷盘机构的第一运行状态为回收所述弹性线缆，在弹性线缆的回收长度达到预设回收长度时停止对弹性线缆的回收并回复对弹性线缆的延伸，卷盘机构的第二运动状态为匀速延伸弹性线缆。5.根据权利要求4所述的可视食道超声探头，其特征在于，所述中控单元基于边缘算法在所述弹性线缆的延伸长度达到预设值时对所述显示器实时显示的超声图像的特征轮廓进行提取，基于SIFT算法获取超声图像的特征轮廓与预存参考轮廓的相似度判定所述超声波探头的探测方向是否准确，其中，若超声图像的特征轮廓与预存参考轮廓的相似度小于预设标准相似度，所述中控单元判定所述超声波探头的探测方向存在偏差；若超...

【专利技术属性】
技术研发人员：林珊虹，朱宁，
申请(专利权)人：宁波市第一医院，
类型：发明
国别省市：