一种超声光学双模成像装置及检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种超声光学双模成像装置及检测系统。


背景技术：

2.消化道疾病发病率高而且发病范围广泛，可以在所有年龄段的人群中出现，病情容易反复发作，对患者的身体健康造成巨大影响。消化道疾病主要分为三大类，包括食管疾病、胃部疾病和肠道炎症疾病。不同的发病部位和病情需要不同的治疗策略，因此只有经过专业的检查并诊断出病情后才能对症治疗。
3.内窥镜已经在人体消化道疾病的诊断中扮演了重要的角色。它由图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等模块构成，可以经口腔或其他天然孔道进入体内。医生可以借助内窥镜观察人体内部的病变情况，并据此制定出最佳的治疗方案。然而，受到光学成像深度的限制，传统内窥镜只能观察到腔道表面的情况，无法获取腔道组织深层的病变信息，大大限制了诊断的完整性和准确性。
4.超声成像是一种重要的医学诊断技术，超声波可以到达组织深层结构并反射回波，最终形成图像，因而可用于组织深层病变的检查。在消化道疾病的诊断中，超声成像技术的优点是能显示胃肠管腔内充盈和排空等变化，显示管壁的蠕动、厚度和层次结构；对肿瘤以及其他胃肠管壁增厚性疾病有良好的显示能力，提示病变的部位和范围，能显示恶性肿瘤的转移情况。
5.现有技术的超声成像装置通常使用机械扫描成像方式，难以实现图像的高帧频，使其在医学检查上的应用受到了限制，并且超声成像装置的机械旋转均依靠实心电机来带动，侧面走线的方式会对超声换能器的成像造成遮挡。此外，现有技术的超声成像装置的探头信号通道数较多，前端部较硬，内径导管外径较粗，弯曲度小，导致插入镜困难，插进时患者较痛苦，不适合心、肺、脑疾病患者使用。
6.现有技术难以实现图像的高帧频、侧面走线遮挡超声换能器成像、装置难以插入，所以需要对现有技术进行改进。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提出了一种超声光学双模成像装置及检测系统，用以克服上述现有技术难以实现图像的高帧频、侧面走线遮挡超声换能器成像、装置难以插入等至少一个前述问题。
8.具体地，一种超声光学双模成像装置，包括超声换能器、中心轴、转动驱动、摄像模组、线缆和外壳，所述超声换能器、所述中心轴、所述转动驱动和所述摄像模组位于所述外壳内，
9.所述转动驱动设有容置腔，所述容置腔贯穿所述转动驱动的两端，所述中心轴穿过所述容置腔，所述超声换能器套设在所述中心轴上，使所述转动驱动旋转时带动所述超
声换能器旋转；
10.所述线缆连接所述外壳，且伸入所述外壳内部，所述线缆电性连接所述摄像模组和所述超声换能器。
11.进一步，所述超声光学双模成像装置还包括旋转连通装置，所述旋转连通装置套设在所述中心轴上；
12.所述旋转连通装置包括第一定子和第一转子，所述超声换能器与所述第一转子通过第一导线组件连接，所述第一转子配置为能够与所述超声换能器一起转动，所述第一转子与所述第一定子之间通过电磁耦合实现电性连接；
13.所述中心轴设有中心孔，所述摄像模组与第二导线组件连接，所述第二导线组件穿过所述中心孔。
14.进一步，所述转动驱动包括第二转子和第二定子，所述第二转子与所述第二定子通过轴承连接，所述第二转子与所述中心轴固定连接，所述第二转子配置为能够带动所述中心轴转动。
15.进一步，所述旋转连通装置设置在所述摄像模组和所述超声换能器之间；
16.所述第一定子连接有第三导线组件，所述第三导线组件穿过所述中心孔。
17.进一步，所述超声换能器设置在所述摄像模组与所述旋转连通装置之间。
18.进一步，所述超声换能器、所述第一转子安装在一起形成旋转成像组件，所述旋转成像组件绕所述中心轴旋转；
19.所述第一定子连接有第三导线组件，所述第三导线组件穿过所述中心孔。
20.进一步，所述摄像模组设有无线传输模块，所述无线传输模块用于传输光学成像信息。
21.进一步，所述转动驱动的数量为多个，多个所述转动驱动套设在所述中心轴上。
22.一种检测系统，包括超声光学双模成像装置、图像生成系统、显示器和调控单元，所述显示器与所述图像生成系统连接，所述调控单元与所述超声光学双模成像装置连接；
23.所述调控单元用于控制所述摄像模组和所述超声换能器成像；
24.所述图像生成系统用于对所述摄像模组和所述超声扫描数据进行实时图像处理，并将处理结果发送至所述显示器；
25.所述显示器用于对光学图像和超声图像进行显示。
26.综上所述，本实用新型至少具有以下有益效果：
27.本实用新型不仅可以获取人体腔道表面的光学图像还可以获取人体腔道的超声截面图像，将扫查范围从腔道表面拓宽到腔道的深层组织。使用单阵元超声换能器降低了线缆的尺寸，改善了临床耐受性。本实用新型提出的中空电机带动超声成像装置能支持装置中部走线，从而可在装置前端装配其他成像组件，这些成像组件的信号线可以从装置的中部通过，既拓展了装置的成像性能，又不会遮挡原有超声换能器的成像。本实用新型提出的超声光学双模成像装置采用非接触式电磁耦合器来支持旋转的超声换能器与其外接线缆之间的数据传输，能实现高转速高帧频的超声成像。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
29.图1为本实用新型超声光学双模成像装置的结构示意图。
30.图2为本实用新型超声光学双模成像装置一种实施例的结构示意图。
31.图3为本实用新型转动驱动的结构示意图。
32.图4为本实用新型实施例超声数据传输示意图。
33.图5为本实用新型超声光学双模成像装置另一种实施例的结构示意图。
34.图6为本实用新型超声光学双模成像装置再一种实施例的结构示意图
35.图7为本实用新型超声光学双模成像装置在人体腔道内的工作示意图。
36.图8为本实用新型实施例成像方法的流程框图。
37.图9为本实用新型实施例检测系统的示意图。
38.附图标记：
39.1-超声换能器；2-中心轴；21-中心孔；3-转动驱动；31-第一转动驱动；32-第二转动驱动；311-第一转动输出部；321-第二转动输出部；33-转动输入部；34-容置腔；35-第二转子；36-第二定子；361-第二定子本体；362-转动驱动外壳；37-轴承；41-第一导线组件；42-第三导线组件；43-第二导线组件；5-旋转连通装置；51-第一转子；52-第一定子；6-摄像模组；7-外壳；71-透光部；72-透声部；8-线缆；9-壳体；101-超声光学双模成像装置；102-图像生成系统；103-显示器；104-调控单元；a-人体腔道。
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
41.本实用新型的超声光学双模成像超声光学双模成像装置在医疗领域的应用为观察人体内部的病变情况。为了能够采集到较完整的人体腔道a超声图像，本实用新型需要具有旋转成像的功能。本实用新型提供了一种超声光学双模成像装置，包括超声换能器1和中心轴2，超声换能器2套设在中心轴2上，超声换能器1能够跟随中心轴2旋转，获取完整的人体腔道a超声图像。
42.具体的，为了实现超声换能器1的旋转成像功能，如说明书附图1所示，本实施例的超声光学双模成像装置还包括转动驱动3，转动驱动3设有容置腔34，中心轴2设置在容置腔34中。转动驱动3用于驱动超声换能器1和中心轴2旋转，使超声换能器1对人体腔道a进行环形扫描。
43.本实施例的转动驱动3为中空电机，中空电机套设在中心轴2上。进一步，当中空电机的数量为两个或两个以上时，中空电机同轴套设在中心轴2上，使超声换能器1在旋转时更加稳定，不会产生抖动、偏移。又或者，本实施例可以设置有多个偏置的转动驱动3，多个转动驱动3分别设置有转动输出部，本实施例的超声光学双模成像装置还设置有转动输入部33，转动输入部33与超声换能器1传动连接，转动输出部和转动输入部33传动连接。为了
使超声换能器1能够稳定旋转，同时体积不会太大，使成像装置不难插入人体腔道a内，优选的，如说明书附图2所示，本实施例采用两个转动驱动3来稳定地实现超声换能器1的旋转功能。具体的，第一转动驱动31设置有第一转动输出部311，第一转动驱动32设置有第二转动输出部321，第一转动输出部311与第二转动输出部321分别与转动输入部33转动连接。第一转动输出部311与第二转动输出部321的转动轴心与转动输入部33的转动轴心不同轴。
44.具体的，如说明书附图3所示，本实施例的转动驱动3包括第二转子35、第二定子36和轴承37，第二转子36与第二定子35通过轴承37连接，第二转子35与中心轴2固定连接，第二定子36通过电磁感应原理带动第二转子35转动，进而带动中心轴2转动，而第二定子36不转动。进一步，第二定子36包括第二定子本体361和转动驱动外壳362，第二定子本体361设置在转动驱动外壳362内部，第二转子35与转动驱动外壳362之间嵌套轴承。本实施例的转动驱动3结构简单，能够有效减小成像装置的尺寸，并且转动驱动3直接带动中心轴2旋转，效率更高。
45.现有技术通常采用阵列超声换能器获取超声图像，阵列超声换能器前端部较硬，探头信号通道较多，内镜导管外径较粗，弯曲度小，不易插入人体腔道a内，插进时患者较痛苦。而本实施例采用信号通道较少的超声换能器1，同时选择更加纤细的线缆进行超声换能器1与图像生成系统之间的信号和电力传输，便于超声换能器1进入人体腔道a，降低患者的不适感。优选的，本实施例的超声换能器1选用单阵元超声换能器。
46.超声换能器1扫描得到的超声信息和驱动超声换能器1的电流需要通过第一导线组件41传导，第一导线组件41包括用于传递超声信号的超声信号线和/或用于传输电流的电源线，第一导线组件41一端与超声换能器1连接。超声换能器1在中心轴2上旋转时，第一导线组件41容易发生扭转，导致第一导线组件41在旋转过程中造成损伤并且阻碍超声换能器1旋转。现有技术也采用电机带动换能器旋转来采集组织信号，但由于受到换能器线缆的限制，其旋转方式只能不断变换方向来避免线缆的扭转，因此无法保证成像的稳定性，也无法实现高帧频成像。为了保证电流或信号可以正常传输到图像生成系统，中心轴2上套设有旋转连通装置5，旋转连通装置5包括第一转子51和第一定子52，第一转子51和第一定子52通过电磁耦合以进行信号传输。其中，旋转连通装置的第一转子51和第一定子52由于是电磁耦合进行信号传输，第一转子51旋转或者不旋转时都能进行信号传输。
47.如说明书附图4所示，第一导线组件41的另一端与第一转子51连接，第一定子52连接有第三导线组件42，第三导线组件42与图像生成系统连接。
48.本实施例的旋转连通装置5选择非接触式电磁耦合器，来支持旋转的超声换能器1数据传输，实现高转速高帧频的超声成像，采集速度快，能够更有效地捕捉到目标的运动轨迹。
49.进一步，中心轴2为中空结构，中心轴2设有中心孔21，第三导线组件42穿过中心孔21与图像生成系统连接。本实施例中心轴2的中空结构设计很好地将第三导线组件42收纳在中心轴2内部，使得本实施例还可以兼容其它成像组件，如摄像模组6等，从而形成多模态成像超声光学双模成像装置。例如，参照说明书附图1，摄像模组6设置在胶囊装置的前端以进行摄像，摄像模组6的第二导线组件43穿过中心孔21与图像生成系统连接，避免侧面走线遮挡超声换能器1成像。第二导线组件43包括光学信号线和电源线，用于传递摄像模组6的光学信号并向摄像模组6传输电能。另外，本实施例的摄像模组6还可以设有无线传输模块，
无线传输模块用于传输光学成像信息，无需使用导线组件传输信号，简化装置，节省成本，避免缠绕。
50.进一步，摄像模组6包括摄像模块和照明模块，摄像模块用于采集光学图像，照明模块用于给摄像模块提供充足的照明。
51.具体地，如说明书附图1所示，旋转连通装置5位于摄像模组6与超声换能器1之间；又或者，如说明书附图5所示，旋转连通装置5位于超声换能器1与转动驱动3之间。
52.如说明书附图6所示，为另一种实施例，成像装置还可以包括旋转成像组件，旋转成像组件包括超声换能器1、第一转子51，超声换能器1、第一转子51通过旋转成像组件的壳体9装配为一个整体。超声换能器1固定在旋转成像组件的壳体9上，第一转子51与第一定子52电磁耦合，实现电性连接，转动驱动3带动旋转成像组件绕中心轴2旋转，中心轴2保持不动。
53.为了本实施例的超声光学双模成像装置能够顺利进入人体腔道a内部，本实施例的超声光学双模成像装置还包括外壳7，摄像模组6、旋转连通装置5、超声换能器1和中控电机3都位于外壳7内部。为了减轻病患的不适感，外壳7为易于吞咽的软性材料，例如硅橡胶、聚氯乙烯、热弹性塑料体等。在应用中，外壳8还可以根据实际需要设置为球形、椭圆形或其他易于吞咽的形状。
54.在本实施例超声光学双模成像装置的实际应用场景中，病患需要让超声光学双模成像装置进入人体腔道a进行图像获取，再将超声光学双模成像装置从人体腔道a内取出。所以，本实施例的超声光学双模成像装置还包括线缆8，线缆8连接外壳7且伸入外壳7内部，线缆8电性连接摄像模组6和超声换能器1，用于将超声光学双模成像装置从人体腔道a内移出。其中，第一导线组件41、第三导线组件42和第二导线组件43设置在线缆8内部。
55.具体的，如说明书附图7所示，外壳7的前部、中部依次为透光部71、透声部72。摄像模组6的位置与透光部71对应，摄像模组6能够通过透光部71清晰地采集到人体腔道a的光学图像；超声换能器1的位置与透声部72对应，超声换能器1能够透过透声部82反射和接收超声波。
56.如说明书附图8所示，本实施例还提供了一种超声光学双模成像装置的具体成像方法，超声换能器1向外壳7方向发射超声波并接收目标物返回的超声波，中空电机带动中心轴2旋转，进而带动超声换能器1旋转以进行环形扫描，采集人体腔道a的断面图，超声换能器1将得到的超声扫描数据通过第一导线组件41和第三导线组件42传递给图像生成系统；摄像模组6获取光学成像数据，并将光学成像数据通过第二导线组件43传递给图像生成系统。由此，得到人体腔道a的光学图像和超声图像。
57.如说明书附图9所示，本实施例还提供了一种检测系统，包括超声光学双模成像装置101、图像生成系统102、显示器103和调控单元104，显示器103与图像生成系统102连接，调控单元104与超声光学双模成像装置101连接；调控单元104用于控制摄像模组6和超声换能器1成像；图像生成系统102用于对光学成像数据和所述超声扫描数据进行实时图像处理，将处理结果发送至显示器103；显示器103用于对光学图像和超声图像进行显示。
58.由此，本实用新型提出了一种超声光学双模成像装置及检测系统，其中超声光学双模成像装置包括超声换能器、中心轴、转动驱动、摄像模组、线缆和外壳，超声换能器、中心轴、动驱动和摄像模组位于外壳内，转动驱动设有容置腔，容置腔贯穿转动驱动的两端，
中心轴穿过容置腔并与转动驱动连接，超声换能器套设在中心轴上，使转动驱动旋转时带动超声换能器旋转；线缆连接外壳，且伸入外壳内部，线缆电性连接摄像模组和超声换能器。本实用新型不仅可以获取人体腔道表面的光学图像还可以获取人体腔道的超声截面图像，将扫查范围从腔道表面拓宽到腔道的深层组织。使用单阵元超声换能器降低了线缆的尺寸，改善了临床耐受性。本实用新型提出的中空电机带动超声成像装置能支持装置中部走线，从而可在装置前端装配其他成像组件，这些成像组件的信号线可以从装置的中部通过，既拓展了装置的成像性能，又不会遮挡原有超声换能器的成像。本实用新型提出的超声光学双模成像装置采用非接触式电磁耦合器来支持旋转的超声换能器与其外接线缆之间的数据传输，能实现高转速高帧频的超声成像。
59.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，除了以上实施例以外，还可以具有不同的变形例，以上实施例的技术特征可以相互组合，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。