用于弹性成像的复合设备和系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动控制技术，尤其涉及一种用于弹性成像的复合设备和系统。


背景技术：

2.近年来，弹性成像(elastography)技术得到了迅速的发展，该技术能够获得组织内部的弹性分布的定量信息，弥补了传统医学成像模态的不足，具有非常重要的临床价值和广阔的应用前景，且弹性成像技术通常基于超声影像设备和弹性检测设备实现。
3.在现有技术中，由于超声影像设备和弹性检测设备在原理上的差异，超声影像设备和弹性检测设备会设计为两个分离状态的设备，且两个分离状态的设备在各自对应的软件系统层面相互独立，超声影像设备在其对应的超声影像软件系统的支持下进行影像操作定位(即检测区域定位)，弹性检测设备则在其对应的弹性检测软件系统的支持下进行弹性定量检测(即组织弹性检测)。
4.发明人在实现本技术的过程中，发现至少存在以下问题：超声影像设备和弹性检测设备为两个完全独立的个体，占用空间相对较大，即存在空间利用率偏低的问题，且在使用过程中，需要同时搬运两个设备，从而造成了人工成本偏高，且在使用过程中，当需要对两个分离状态的设备进行切换时，需要操作人员手动实现切换操作，存在对操作人员的操作技能要求高，操作不方便，存在由于人工切换动作可能导致检测位置偏差等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种用于弹性成像的复合设备和系统，用以解决上述技术中的至少一种。
6.第一方面，本实用新型提供一种用于弹性成像的复合设备，包括：控制组件和传输组件；所述控制组件通过所述传输组件分别与超声影像探头、弹性检测探头连接；
7.所述控制组件，用于通过所述传输组件控制所述超声影像探头对目标对象进行检测，得到超声波影像，所述超声波影像中包括所述目标对象的目标区域；通过所述传输组件控制所述弹性检测探头在所述目标区域振动，并追踪所述振动在组织中传播的运动信息，进而得到所述目标区域的组织弹性信息。
8.在一些实施例中，所述传输组件中包括：用于产生激励信号的多通道发射电路、用于接收回波信号的多通道接收电路；
9.所述控制组件的发送端通过所述多通道发射电路分别与所述超声影像探头、所述弹性检测探头连接；所述控制组件的接收端通过所述多通道接收电路分别与所述超声影像探头、所述弹性检测探头连接。
10.其中，激励信号可以为用于控制超声影像探头和弹性检测探头工作的信号，回波信号可以为超声影像探头获取的超声波信号，也可以为弹性检测探头获取的剪切回波信号。
11.在一些实施例中，所述多通道接收电路上设置有用于将所述超声影像探头反馈的
模拟信号、所述弹性检测探头反馈的模拟信号转换为数字信号的模数转换器。
12.在一些实施例中，所述传输组件还包括高压开关，所述高压开关的第一端与所述多通道发射电路的端口连接，所述高压开关的第二端与所述多通道接收电路的端口连接；所述高压开关的第三端与所述超声影像探头连接，所述高压开关的第四端与所述弹性检测探头连接；
13.其中，在所述控制组件控制所述超声影像探头对目标对象进行检测时，所述高压开关的第三端与所述超声影像探头连通；在所述控制组件控制所述弹性检测探头对所述目标区域进行检测时，所述高压开关的第四端与所述弹性检测探头连通。
14.在一些实施例中，所述传输组件还包括收发开关，所述高压开关的第二端通过收发开关与所述多通道接收电路的端口连接。
15.在一些实施例中，所述传输组件还包括用于检测所述超声影像探头的压力值的压力检测电路，其中，所述压力检测电路分别与所述超声影像探头、所述控制组件连接。
16.在一些实施例中，所述传输组件还包括用于驱动所述弹性检测探头产生低频振动的振动驱动电路，其中，所述振动驱动电路分别与所述弹性检测探头、所述控制组件连接。
17.在一些实施例中，所述传输组件包括电路箱体，所述多通道发射电路、所述多通道接收电路、所述压力检测电路、以及所述振动驱动电路设置于所述电路箱体中。
18.在一些实施例中，所述电路箱体中设置有电源，所述电源分别与所述多通道发射电路、所述多通道接收电路、所述压力检测电路、以及所述振动驱动电路连接。
19.在一些实施例中，所述多通道发射电路、所述多通道接收电路、所述压力检测电路、以及所述振动驱动电路设置于同一电路板上。
20.在一些实施例中，所述控制组件中设置有探头切换控制器，其中，所述探头切换控制器通过所述传输组件分别与所述超声影像探头、所述弹性检测探头连接。
21.在一些实施例中，所述控制组件上设置有用于与外接设备通信的数据通讯接口。
22.第二方面，本实用新型提供一种用于弹性成像的复合系统，包括：如第一方面所述的复合设备、超声影像探头以及弹性检测探头。
23.在一些实施例中，所述弹性检测探头内部设置有一个振动器，所述振动器与振动驱动电路相连，用于在所述振动驱动电路控制下产生低频振动信号；还设置有一个超声波换能器触头，所述超声波换能器触头分别与所述多通道发射电路、所述多通道接收电路连接。
24.本实用新型提供的用于弹性成像的复合设备，包括：控制组件和传输组件；控制组件通过传输组件分别与超声影像探头、弹性检测探头连接，控制组件，用于通过传输组件控制超声影像探头对目标对象进行检测，得到超声波影像，超声波影像中包括目标对象的目标区域，通过传输组件控制弹性检测探头在目标区域振动，并追踪振动在组织中传播的运动信息，进而得到目标区域的组织弹性信息，在本实施例中，复合设备包括控制组件和传输组件，并通过控制组件和传输组件实现将相关技术中两个分离设备(即超声影像设备和弹性检测设备)整合为复合设备，从而避免了相关技术中采用两个分离的设备实现弹性成像造成的占用空间大，使用不便等弊端，实现了提高资源利用率，节约成本的技术效果。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
26.图1为相关技术中的用于弹性成像的设备的示意图；
27.图2为本实用新型一个实施例提供的用于弹性成像的复合设备；
28.图3为本实用新型另一实施例提供的用于弹性成像的复合设备。
29.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.请参阅图1，图1为相关技术中的用于弹性成像的设备的示意图。
32.如图1所示，相关技术中的用于弹性成像的设备包括：超声影像设备101和弹性检测设备102。
33.示例性地，如图1所示，超声影像设备101可以包括：第一控制处理器1011、多通道发射电路1012、开关阵列1013、多通道接收电路1014、以及超声影像探头1015。
34.其中，第一控制处理器1011可以依次通过多通道发射电路1012和开关阵列1013控制超声影像探头1015进入工作状态。
35.进入工作状态的超声影像探头1015可以对目标对象(如肝脏等)进行检测区域定位，即向目标对象发射超声波信号，并接收超声回波信号，依次通过开关阵列1013和多通道接收电路1014将超声波信号传输给第一控制处理器1011。
36.相应地，第一控制处理器1011接收超声回波信号，并生成超声波影像。
37.同理，如图1所示，弹性检测设备102也可以包括：第二控制处理器1021、单通道发射电路1022、单通道接收电路1023、振动驱动电路1024、以及弹性检测探头1025。
38.其中，第二控制处理器1021可以通过振动驱动电路1024和单通道发射电路1022控制弹性检测探头1025进入工作状态。
39.进入工作状态的弹性检测探头1025可以在目标区域振动，并通过单通道发射电路1022发射超声波来追踪该振动在组织中传播的运动信息，以及通过单通道接收电路1023接收超声回波信号传输给第二控制处理器1021。
40.相应地，第二控制处理器1021根据接收到的超声回波信号得到组织弹性信息。
41.需要说明地是，在相关技术中，超声检测设备101与弹性检测设备102之间的切换，可以由工作人员实现，具体切换的实现原理可以参见相关技术，此处不再赘述。
42.然而，结合上述对相关技术中的用于弹性成像的设备地描述可知，在相关技术中，超声检测设备101与弹性检测设备102为两个相互分离的设备，占用空间相对较大，即存在空间利用率偏低的问题，且在使用过程中，需要同时搬运相互分离的设备，从而造成了人工
成本偏高，且在使用过程中，当需要对相互分离状态的设备进行切换时，需要操作人员手动实现切换操作，存在对操作人员的操作技能要求高，操作不方便，存在由于人工切换动作可能导致检测位置移位/偏差等问题。
43.为了解决上述问题中的至少一个，本实用新型的发明人经过创造性地劳动，得到了本实用新型的发明构思：将超声影像设备和弹性检测设备进行整合，得到一体集成的用于弹性成像的复核设备，以提高资源利用率，且节约空间和成本。
44.基于上述发明构思，本实用新型提供了一种用于弹性成像的复合设备。
45.请参阅图2，图2为本实用新型一个实施例提供的用于弹性成像的复合设备。
46.如图2所示，该复合设备200包括：控制组件201和传输组件202；控制组件201通过传输组件202分别与超声影像探头203、弹性检测探头204连接。
47.其中，控制组件201，用于通过传输组件202控制超声影像探头203对目标对象进行检测，得到超声波影像，超声波影像中包括目标对象的目标区域；通过传输组件202控制弹性检测探头204在目标区域振动，并通过收发超声波方式来追踪振动在组织中传播的运动信息，进而得到目标区域的组织弹性信息。
48.结合图2可知，在本实施例中，超声影像设备和弹性检测设备被组合成一个用于实现确定目标对象的组织弹性信息的复合设备200，在该复合设备200中，可以由控制组件201分别对超声影像探头203和弹性检测探头204的工作状态进行控制，且具体为均通过传输组件202进行控制。
49.例如，控制组件201可以在有确定超声波影像的需求时，通过传输组件202控制超声影像探头203进入工作状态，超声影像探头203可以对目标对象进行超声影像学检测，从而使得控制组件201得到超声波影像。
50.相应地，控制组件201可以在有确定组织弹性信息的需求时，通过传输组件202控制弹性检测探头204进入工作状态，弹性检测探头204可以在目标区域进行振动，并通过收发超声波方式追踪该振动在组织中传播的运动信息，以便控制组件201获得运动信息，进而确定组织弹性信息。
51.基于上述分析可知，本实施例在需要确定组织弹性信息时，可以仅采用一个复合设备实现即可，一方面，无需搬运两个相互分离的设备，从而实现了节约空间资源，且节约了搬运的人力和物力的成本；另一方面，本实施例中可以采用一个控制组件实现对超声影像探头和弹性检测探头的控制，无需采用两个相互分离的控制处理器(如图1中所示的第一控制处理器和第二控制处理器)，从而可以实现提高资源利用率，降低设备成本；再一方面，通过将超声影像探头的控制器与超声影像探头之间的电路、弹性检测探头的控制器与弹性检测探头之间的电路进行整合，得到传输组件，以便控制组件通过传输组件分别对超声影像探头和弹性检测探头进行控制，可以实现节约成本，提高传输资源的合理利用。
52.请参阅图3，图3为本实用新型一个实施例提供的用于弹性成像的复合设备。
53.如图3所示，该复合设备包括：控制组件301和传输组件302，传输组件302包括(为了便于阅读，在图3中用虚线框出的部分)：多通道发射电路3021、高压开关3022、收发开关3023、多通道接收电路3024、模数转换器3025、压力检测电路3026、振动驱动电路3027；其中，
54.控制组件301分别与多通道发射电路3021、模数转换器3025、压力检测电路3026、
以及振动驱动电路3027。
55.高压开关3022分别与多通道发射电路3021、收发开关3023、超声影像探头303、以及弹性检测探头304连接，且高压开关3022具体可以与弹性检测探头304的超声波换能器触头3042连接。
56.示例性地，高压开关3022可以包括多个端，且通过不同的端连接至不同的实体，如高压开关3022可以通过高压开关3022的第一端与多通道发射电路3021连接，以此类推，此处不再一一列举。且在一些实施例中，高压开关3022具体为开关阵列。
57.多通道接收电路3024分别与收发开关3023和模数转换器3025连接。
58.值得说明地是，在一些实施例中，多通道接收电路3024中可以集成有收发开关3023和模数转换器3025。
59.压力检测电路3026还与超声影像探头303连接。
60.振动驱动电路3027还与弹性检测探头304连接，且具体为与弹性检测探头304的振动器3041连接。
61.结合图3和图1可知，在本实施例中，超声检测设备101与弹性检测设备102不再为两个相互分离的设备，而是一体集成，共用部分资源的复合设备。
62.例如，在本实施例中，超声检测设备与弹性检测设备共用控制组件301，共用多通道发射电路3021，共用多通道接收电路3024，等等，通过将超声检测设备101与弹性检测设备102整合成一体集成的复合设备，可以提高对复合设备使用的便捷性，可以相对减少复合设备的空间占用率，且通过超声检测设备和弹性检测设备共用部分组件，得到复合设备，相对可以减少部分组件的成本，提高资源利用率，降低成本的技术效果。
63.现结合图3，对如图3所示的复合设备实现弹性成像，确定组织弹性信息的原理进行示范性地阐述如下：
64.控制组件301包括两种工作模式，一种工作模式为超声影像模式，在超声影像模式下，控制组件301可以理解为与超声影像设备对应的上位机，即与超声影像探头303对应的上位机，则控制组件301可以通过控制超声影像探头303获取超声波影像；另一种工作模式为弹性检测模式，在弹性检测模式下，控制组件301可以理解为与弹性检测设备304对应的上位机，即与弹性检测探头304对应的上位机，则控制组件301可以通过控制弹性检测探头304获取组织弹性信息。
65.考虑到对弹性成像的实际应用过程中，一般先采用超声影像设备确定目标区域，然后确定目标区域的组织弹性信息，因此，在本实施例中，可以将复合设备的初始的工作模式设置为超声影像模式。
66.在一些实施例中，控制组件301可以包括显示器；也可以为与显示器分离设置的控制器(或者服务器、处理器、以及芯片等)，且与显示器连接。
67.显示器可以用于完成弹性成像的应用界面，并可以通过应用界面接收启动指令。则控制组件301可以通过显示器接收启动指令，并可以通过显示器输出相应的检测结果，如组织弹性信息等。
68.例如，用户(如相关工作人员等)可以通过应用界面向控制组件301发起启动指令，启动指令用于指示控制组件301进入工作模式。
69.相应地，控制组件301接收由用户发起的启动指令，若控制组件301的初始的工作
模式为超声影像模式，则控制组件301可以根据启动指令进入超声影像模式。
70.在超声影像模式下，控制组件301可以依次通过多通道发射电路3021和高压开关3022控制超声影像探头303对目标对象发射超声波进行检测，并接收超声回波信号。
71.超声影像探头303依次通过收发开关3023、多通道接收电路3024、以及模数转换器3025将超声回波信号传输给控制组件301。
72.相应地，控制组件301接收超声回波信号，并根据超声回波信号生成超声波影像，且超声波影像中包括目标对象的目标区域。
73.需要说明地是，超声影像探头303采集的为模拟信号的超声回波信号，而当模拟信号经过模数转换器3025时，由模数转换器3025对模拟信号的超声回波信号进行模数转换处理，得到数字信号的超声回波信号，并将数字信号的超声回波信号传输给控制组件301。
74.在控制组件301控制超声影像探头303对目标对象进行检测时，还可以控制压力检测电路3026对超声影像探头303的压力值进行检测，从而得到超声影像探头303的压力值。
75.控制组件301可以将压力值与预设的压力阈值进行比较，若压力值达到压力阈值，则控制组件301可以将工作模式由超声影像模式切换至弹性检测模式。
76.其中，压力阈值可以基于需求、历史记录、以及试验等方式进行设置，本实施例不做限定。
77.在一些实施例中，控制组件301可以包括比较器，并通过比较器对压力值和压力阈值进行比较。控制组件301还可以包括探头切换控制器，且探头切换控制器可以包括探头切换电路，探头切换电路用于对不同的工作模式进行切换，如将超声影像模式切换至弹性检测模式。其中，探头切换电路可以采用74ls139芯片实现。
78.在弹性检测模式下，控制组件301通过振动驱动电路3027向振动器3041传输驱动信号，驱动信号用于驱动振动器3041工作。
79.控制组件301还依次通过多通道发射电路3021中的至少部分通道发射电路和高压开关3022向超声波换能器触头3042传输激励信号，激励信号用于控制超声波换能器触头3042进入工作状态。
80.需要说明地是，结合上述在超声影像设备工作时，多通道发射电路中的各通道发射电路均需使用，而在弹性检测设备下，可以仅使用一个通道发射电路，因此，在本实施例中，若为弹性检测模式，则控制组件可以通过多通道发射电路中的至少部分通道发射电路和高压开关向超声波换能器触头传输激励信号。
81.振动器3041在驱动信号的驱动下进入工作状态，触发低频振动。
82.超声波换能器触头3042根据激励信号产生超声波，并接收超声回波信号，所述超声回波信号承载低频振动在目标区域中传播的运动信息，依次通过收发开关3023、多通道接收电路3024中的至少部分通道接收电路、以及模数转换器3025将超声回波信号传输给控制组件301。
83.相应地，控制组件301接收超声回波信号，超声回波信号承载低频振动在目标区域中传播的运动信息，根据运动信息得到与目标区域对应的目标对象的组织弹性信息。
84.同理，结合上述在超声影像设备工作时，多通道接收电路中的各通道接收电路均需使用，而在弹性检测设备下，可以仅使用一个通道接收电路，因此，在本实施例中，若为弹性检测模式，则控制组件可以通过多通道接收电路中的至少部分通道接收电路和高压开关
向超声波换能器触头传输激励信号。
85.超声波换能器触头3042采集的为模拟信号的超声回波信号，而当模拟信号经过模数转换器3025时，由模数转换器3025对模拟信号的超声回波信号进行模数转换处理，得到数字信号的超声回波信号，并将数字信号的超声回波信号传输给控制组件301。
86.值得说明地是，在图3以及上述实施例的基础上，在一些实施例中，控制组件301可以包括发射信号控制子组件、发射波束形成子组件、接收波束合成子组件、接收信号控制子组件、超声信号处理子组件、以及弹性信号处理子组件。
87.其中，发射波束形成子组件可以分别与发射信号控制子组件和多通道发射电路连接。结合上述示例，发射信号控制子组件可以接收用户发送的启动指令，并根据启动指令生成并输出发射用于控制超声影像探头工作的第一发射信号，发射信号控制子组件也可以在压力值达到压力阈值时发射用于控制弹性检测探头工作的第二发射信号。
88.例如，第一发射信号和第二发射信号可以为激励信号。
89.发射波束形成子组件可以对发射信号(第一发射信号和第二发射信号)进行波束形成处理，并将波束形成处理后的发射信号依次通过多通道发射电路和高压开关传输给超声影像探头或者弹性检测探头。
90.接收波束合成子组件可以用于对数字信号的超声波信号进行波束合成处理，也可以对数字信号的运动信息进行波束合成处理，并将波束合成处理后的运动信息传输给接收信号控制子组件。
91.接收信号控制子组件可以包括识别电路，且识别电路可以采用74ls153芯片实现，并若波束合成处理后的运动信息为与超声影像探头对应的信号，则将波束合成处理后的运动信息传输给超声信号处理子组件，从而得到包括目标区域的超声波影像；若波束合成处理后的运动信息为与弹性检测探头对应的信号，则将波束合成处理后的运动信息传输给弹性信号处理子组件，从而得到与目标区域对应的组织弹性信息。
92.在另一些实施例中，控制组件301还可以包括用于与外接设备通信的数据通讯接口。
93.例如，外接设备可以为打印机，则控制组件301可以通过数据通讯接口将组织弹性信息传输给打印机。
94.在另一些实施例中，传输组件302包括电路箱体，传输组件302中的各组件可以设置于该电路箱体中。
95.例如，多通道发射电路3021、高压开关3022、收发开关3023、多通道接收电路3024、模数转换器3025、压力检测电路3026、以及振动驱动电路3027设置于电路箱体中。
96.在另一些实施例中，控制组件301也可以与传输组件302设置于同一电路箱体中。
97.值得说明地是，若控制组件301包括显示器时，则显示器可以与电路箱体分离设置，且可以与同一电路箱体中的控制组件301其他组件连接。
98.在另一些实施例中，电路箱体中设置有电源，电源与电路箱体中的各组件连接，以便为电路箱体中的各组件提供电源，如电源可以分别与多通道发射电路3021、高压开关3022、收发开关3023、多通道接收电路3024、模数转换器3025、压力检测电路3026、以及振动驱动电路3027连接。
99.在另一些实施例中，电路箱体中的各组件可以设置于同一电路板上，如多通道发
射电路3021、高压开关3022、收发开关3023、多通道接收电路3024、模数转换器3025、压力检测电路3026、以及振动驱动电路3027可以设置于同一电路板。
100.根据本实用新型实施例的另一个方面，本实用新型实施例还提供了一种用于弹性成像的复合系统，包括如上任一实施例所述的复合设备，如包括如图2所示，或者如图3所示的复合设备，还包括超声影像探头以及弹性检测探头。
101.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
102.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。