一種超聲彈性成像的掃描裝置及其掃描方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲彈性成像的掃描裝置以其掃描方法，該掃描裝置包括計(jì)算機(jī)以及與計(jì)算機(jī)連接的超聲探頭，還包括用于固定超聲探頭的支架以及分別與計(jì)算機(jī)連接的運(yùn)動(dòng)控制裝置和深度感應(yīng)器；支架設(shè)置在運(yùn)動(dòng)控制裝置上；運(yùn)動(dòng)控制裝置包括控制超聲探頭進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和控制超聲探頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)分別與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭每次掃描時(shí)都能緊貼組織表面且與掃描點(diǎn)的法向量平行，因此保證了在掃描過程中超聲探頭與掃描組織表面垂直以及每個(gè)掃描點(diǎn)在壓縮前后所受的壓力都是均勻恒定的。
【專利說明】一種超聲彈性成像的掃描裝置及其掃描方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)三維超聲彈性成像的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種超聲彈性成像的掃描裝置及其掃描方法。
【背景技術(shù)】
[0002]彈性是表征一種物質(zhì)物理特性的重要參數(shù)，其中測(cè)量某種物質(zhì)的彈性或者對(duì)它的彈性特性分布進(jìn)行成像對(duì)于了解該種物質(zhì)的屬性及結(jié)構(gòu)是一種相當(dāng)重要的手段，其中組織彈性對(duì)疾病的診斷具有重要的參考價(jià)值。超聲彈性成像能提供與組織異常的病理狀態(tài)密切相關(guān)的組織彈性信息，超聲彈性成像通過探頭獲取感興趣區(qū)中同一位置兩次不同的壓力下超聲回波信號(hào)的波形，并利用兩次回波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲取相應(yīng)的組織彈性信息。其中超聲探頭對(duì)組織掃描的壓力大小、移動(dòng)速度和掃描方向等會(huì)直接影響到彈性成像的質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有的超聲彈性成像技術(shù)中，常用的掃描方法主要有:自由臂掃描、二維面陣探頭掃描和機(jī)械定位掃描；其中自由臂掃描系統(tǒng)，需要6個(gè)自由度的電磁式位置傳感器定位,操作復(fù)雜，同時(shí)極易受到電磁、鐵磁材料等干擾?；诙S面陣探頭的掃描方式由于二維面陣的陣元數(shù)量巨大，每個(gè)陣元都要配置相應(yīng)的采集通道，因此對(duì)技術(shù)手段和采用的設(shè)備要求較高?；谶@兩種掃描方式進(jìn)行掃描時(shí)，探頭對(duì)被掃描組織的壓力很難保持均勻恒定，探頭移動(dòng)的速度和方向也會(huì)發(fā)生變化，因此對(duì)生成的彈性圖像有很大的影響。傳統(tǒng)的機(jī)械定位掃描方式，雖然可以保證探頭移動(dòng)速度和方向的恒定，但由于事先無法準(zhǔn)確得到被檢測(cè)組織的表面深度信息，因而掃描過程中會(huì)出現(xiàn)接觸不到組織或者對(duì)組織壓力過大兩種情況，即仍然無法保證探頭對(duì)被掃描組織的壓力均勻恒定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種對(duì)掃描組織壓力均勻的超聲彈性成像的掃描裝置。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述超聲彈性成像的掃描裝置的掃描方法。
[0006]本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種超聲彈性成像的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)以及與計(jì)算機(jī)連接的超聲探頭，還包括用于固定超聲探頭的支架以及分別與計(jì)算機(jī)連接的運(yùn)動(dòng)控制裝置和深度感應(yīng)器；所述支架設(shè)置在運(yùn)動(dòng)控制裝置上；所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括控制超聲探頭進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和控制超聲探頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)分別與計(jì)算機(jī)連接。
[0007]優(yōu)選的，所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊，所述第一、第二和第三電機(jī)分別通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)控制電路板連接，所述電機(jī)控制電路板與計(jì)算機(jī)連接，所述第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)上分別連接有運(yùn)動(dòng)軸，所述三根運(yùn)動(dòng)軸分別呈X、Y和Z軸的三維方向排布，其中X軸方向表示左、右方向，Y軸方向表不前、后方向，Z軸方向表不上、下方向；所述支架設(shè)置在Z軸方向的運(yùn)動(dòng)軸上；所述第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)通過其上的運(yùn)動(dòng)軸分別控制支架在X、Y和Z軸方向上移動(dòng)；[0008]旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)、第六步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊，第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)和第六步進(jìn)電機(jī)分別依次通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊與計(jì)算機(jī)連接，第四步進(jìn)電機(jī)與所述Z軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制Z軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)；第五步進(jìn)電機(jī)與所述X軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制X軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)；第六步進(jìn)電機(jī)與所述Y軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制Y軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)。
[0009]優(yōu)選的，所述深度感應(yīng)器安裝于掃描組織的上方，其探測(cè)范圍為IOcm~400cm。
[0010]本發(fā)明的第二目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]一種超聲彈性成像的掃描裝置的掃描方法，包括以下步驟:
[0012](I)利用深度感應(yīng)器獲取掃描組織的表面深度圖像信息，根據(jù)表面深度圖像信息，重建出掃描組織表面的三維輪廓圖；
[0013](2)根據(jù)掃描組織表面的三維輪廓圖制定掃描軌跡；然后根據(jù)掃描組織表面的曲率大小，計(jì)算出掃描軌跡中各掃描點(diǎn)的法向量，并保存在計(jì)算機(jī)中；
[0014](3)控制超聲探頭移動(dòng)到掃描軌跡的起始點(diǎn)；
[0015](4)通過計(jì)算機(jī)查詢到超聲探頭所在當(dāng)前掃描點(diǎn)的位置信息及法向量信息；所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)前掃描點(diǎn)的位置信息控制支架上的超聲探頭在三維各方向上移動(dòng)，并通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭繞三維各方向分別旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，直到超聲探頭貼著被掃描組織的表面并與當(dāng)前掃描點(diǎn)的法向量平行；
[0016](5)采集超聲探頭當(dāng)前所處掃描點(diǎn)的超聲回波信號(hào)，然后通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿著該掃描點(diǎn)法向量指向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)d距離，再次采集超聲回波信號(hào)，將該掃描點(diǎn)的位置信息以及兩次采集到的超聲回波信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中；三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿該掃描點(diǎn)法向量背向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)d距離，超聲探頭恢復(fù)到當(dāng)前所處掃描點(diǎn)上的原位置上；同時(shí)判斷該掃描點(diǎn)是否為掃描軌跡中的最后一個(gè)掃描
占.[0017]若是，則三維超聲彈性成像的掃描結(jié)束；
[0018]若否，則執(zhí)行步驟(6);
[0019](6)計(jì)算出掃描軌跡中下一個(gè)掃描點(diǎn)和當(dāng)前掃描點(diǎn)在三維各方向上的距離以及在三維各方向上的角度偏差，通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭在三維的各方向上同時(shí)移動(dòng)相應(yīng)距離，同時(shí)要通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭繞三維的各方向分別進(jìn)行相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)，到達(dá)下一個(gè)要掃描的點(diǎn)，使超聲探頭貼著被掃描組織的表面并與其所在掃描點(diǎn)的法向量平行；然后回到步驟(5)。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟(1)中通過多幀表面深度圖像信息來重建掃描組織表面的三維輪廓圖。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(5)中三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿著該掃描點(diǎn)法向量指向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)的距離d為I~3mm。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟(2)中還制定了超聲探頭的掃描速度、掃描范圍、三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的步進(jìn)距離以及超聲探頭的旋轉(zhuǎn)角度。
[0023]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0024]本發(fā)明掃描裝置通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭每次掃描時(shí)都能緊貼組織表面且與掃描點(diǎn)的法向量平行，保證了在掃描過程中超聲探頭與掃描組織表面垂直，以獲得能夠更加準(zhǔn)確反應(yīng)組織彈性信息的超聲回波信號(hào)；另外本發(fā)明中每次針對(duì)掃描組織進(jìn)行壓縮的距離為固定值，保證了每個(gè)掃描點(diǎn)在壓縮前后所受的壓力都是均勻恒定的?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械定位掃描方式難以做到以均勻壓力對(duì)組織進(jìn)行掃描的缺陷，所得到的超聲彈性圖像更加準(zhǔn)確、清晰，能夠更生動(dòng)地顯示、定位病灶及鑒別病灶性質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明掃描裝置的組成框圖。
[0026]圖2是本發(fā)明掃描裝置中各部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3是本發(fā)明掃描方法的流程圖。
[0028]圖4a是本發(fā)明掃描方法重建的三維輪廓圖。
[0029]圖4b是本發(fā)明掃描方法重建的三維輪廓圖上的掃描軌跡以及法向量示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0031]實(shí)施例
[0032]如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種超聲彈性成像的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)1、與計(jì)算機(jī)I連接的超聲探頭3、 用于固定超聲探頭的支架以及分別與計(jì)算機(jī)I連接的運(yùn)動(dòng)控制裝置和深度感應(yīng)器2 ;支架設(shè)置在運(yùn)動(dòng)控制裝置上；運(yùn)動(dòng)控制裝置包括控制超聲探頭進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)4和控制超聲探頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)5，所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)4和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)5分別與計(jì)算機(jī)連接。
[0033]本實(shí)施例中三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊，第一、第二和第三電機(jī)分別通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)控制電路板連接，電機(jī)控制電路板與計(jì)算機(jī)連接，所述第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)上分別連接有運(yùn)動(dòng)軸，三根運(yùn)動(dòng)軸分別呈X、Y和Z軸的三維方向排布,其中X軸方向表不左、右方向，Y軸方向表不前、后方向，Z軸方向表不上、下方向；所述支架設(shè)置在Z軸方向的運(yùn)動(dòng)軸上；第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)通過其上的運(yùn)動(dòng)軸分別控制支架在X、Y和Z軸方向上移動(dòng)；
[0034]旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)、第六步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊，第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)和第六步進(jìn)電機(jī)分別依次通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊與計(jì)算機(jī)連接，第四步進(jìn)電機(jī)與所述Z軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制Z軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)，以使得支架上的超聲探頭繞Z軸旋轉(zhuǎn)；第五步進(jìn)電機(jī)與所述X軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制X軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)，以使得支架上的超聲探頭繞X軸旋轉(zhuǎn)；第六步進(jìn)電機(jī)與所述Y軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制Y軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)，以使得支架上的超聲探頭繞Y軸旋轉(zhuǎn)。
[0035]如圖2所示，深度感應(yīng)器安裝于掃描組織的上方，其探測(cè)范圍為IOcm~400cm。通過深度感應(yīng)器可以獲得被檢測(cè)人體表面各點(diǎn)到攝像裝置上攝像頭的距離，該距離的精度為厘米級(jí)、毫米級(jí)或更高。
[0036]如圖3所示，本實(shí)施例還公開了一種基于上述超聲彈性成像的掃描裝置的掃描方法，包括以下步驟:
[0037](I)利用深度感應(yīng)器獲取掃描組織的多幀表面深度圖像信息，根據(jù)多幀表面深度圖像信息，重建出如圖4a所示的掃描組織表面的三維輪廓圖；其中ha、hb和he分別是指掃描組織距離深度感應(yīng)器的距離；
[0038](2)根據(jù)掃描組織表面的三維輪廓圖制定掃描軌跡，其中本實(shí)施例中制定的掃描軌跡如圖4b所示包括被掃描組織的整個(gè)區(qū)域，根據(jù)掃描組織表面的曲率大小，計(jì)算出該掃描軌跡中如圖4b所示各掃描點(diǎn)的法向量，并保存在計(jì)算機(jī)中；
[0039]同時(shí)本實(shí)施例中還制定了超聲探頭的掃描速度、掃描范圍、三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的步進(jìn)距離等掃描參數(shù)以及超聲探頭的旋轉(zhuǎn)參數(shù)等，其中旋轉(zhuǎn)參數(shù)包括超聲探頭繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的角度；
[0040](3)控制超聲探頭移動(dòng)到掃描軌跡的起始點(diǎn)；
[0041](4)通過計(jì)算機(jī)查詢到超聲探頭所在當(dāng)前掃描點(diǎn)的位置信息及法向量信息；三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)前掃描點(diǎn)的位置信息控制支架上的超聲探頭在三維方向上移動(dòng)，并通`過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭按照步驟(2)中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)參數(shù)繞X、Y、Z軸方向上分別旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，直到超聲探頭緊貼被掃描組織的表面并與當(dāng)前掃描點(diǎn)的方向量平行；
[0042](5)超聲探頭在掃描組織上按照步驟(2)制定的掃描速度和掃描范圍對(duì)當(dāng)前所處的點(diǎn)進(jìn)行掃描，并且采集超聲探頭當(dāng)前所處掃描點(diǎn)的超聲RF回波信號(hào)，然后通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿著該掃描點(diǎn)法向量指向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)d距離，再次采集超聲RF回波信號(hào)，將該掃描點(diǎn)的位置信息以及兩次采集到的超聲RF信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中；三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿該掃描點(diǎn)法向量背向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)d距離，超聲探頭恢復(fù)到當(dāng)前所處掃描點(diǎn)上的原位置上；同時(shí)判斷該掃描點(diǎn)是否為掃描軌跡中的最后一個(gè)掃描點(diǎn)；
[0043]若是，則三維超聲彈性成像的掃描結(jié)束；
[0044]若否，則執(zhí)行步驟(6)；
[0045](6)計(jì)算出掃描軌跡中下一個(gè)掃描點(diǎn)和當(dāng)前掃描點(diǎn)在三維的X、Y和Z軸三個(gè)方向上的距離以及在X、Y和Z軸三個(gè)方向上的角度偏差，通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭在X、Y和Z軸對(duì)應(yīng)方向上同時(shí)移動(dòng)相應(yīng)距離，同時(shí)要通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭繞三維的X、Y和Z軸三個(gè)方向分別進(jìn)行相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)，到達(dá)下一個(gè)要掃描的點(diǎn)，使得超聲探頭緊貼被掃描組織的表面并與超聲探頭所在掃描點(diǎn)的法向量平行；然后回到步驟(5)，得到掃描軌跡中所有掃描點(diǎn)的兩個(gè)超聲RF信號(hào)以及位置信息。
[0046]在本實(shí)施例步驟(5)中超聲探頭沿著該掃描點(diǎn)法向量指向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)的距離d為2mm，當(dāng)然d的距離也可以為其他值，如I~3mm中的其他數(shù)字，d的值具體根據(jù)實(shí)際使用時(shí)超聲探頭類型以及組織的軟硬度和厚度進(jìn)行選擇。
[0047]通過本實(shí)施例的上述掃描方法分別得到掃描組織中各掃描點(diǎn)的位置以及各掃描點(diǎn)在不同壓力下的兩次超聲RF回波信號(hào)，然后利用兩次回波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲取相應(yīng)的組織彈性應(yīng)變量，從而得到最終彈性成像。
[0048]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲彈性成像的掃描裝置，包括計(jì)算機(jī)以及與計(jì)算機(jī)連接的超聲探頭，其特征在于，還包括用于固定超聲探頭的支架以及分別與計(jì)算機(jī)連接的運(yùn)動(dòng)控制裝置和深度感應(yīng)器；所述支架設(shè)置在運(yùn)動(dòng)控制裝置上；所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括控制超聲探頭進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和控制超聲探頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)分別與計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲彈性成像的掃描裝置，其特征在于，所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊，所述第一、第二和第三電機(jī)分別通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)控制電路板連接，所述電機(jī)控制電路板與計(jì)算機(jī)連接，所述第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)上分別連接有運(yùn)動(dòng)軸，所述三根運(yùn)動(dòng)軸分別呈X、Y和Z軸的三維方向排布，其中X軸方向表不左、右方向，Y軸方向表不前、后方向，Z軸方向表上、下方向；所述支架設(shè)置在Z軸方向的運(yùn)動(dòng)軸上；所述第一、第二和第三步進(jìn)電機(jī)通過其上的運(yùn)動(dòng)軸分別控制支架在X、Y和Z軸方向上移動(dòng)； 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)、第六步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊，第四步進(jìn)電機(jī)、第五步進(jìn)電機(jī)和第六步進(jìn)電機(jī)分別依次通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制模塊與計(jì)算機(jī)連接，第四步進(jìn)電機(jī)與所述Z軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制Z軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)；第五步進(jìn)電機(jī)與所述X軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制X軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)；第六步進(jìn)電機(jī)與所述Y軸方向的運(yùn)動(dòng)軸連接，用于控制Y軸方向運(yùn)動(dòng)軸自轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲彈性成像的掃描裝置，其特征在于，所述深度感應(yīng)器安裝于掃描組織的上方，其探測(cè)范圍為IOcm~400cm。
4.一種基于上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的超聲彈性成像的掃描裝置的掃描方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)利用深度感應(yīng)器獲取掃描組織的表面深度圖像信息，根據(jù)表面深度圖像信息，重建出掃描組織表面的三維輪廓圖； (2)根據(jù)掃描組織表面的三維輪廓圖制定掃描軌跡；然后根據(jù)掃描組織表面的曲率大小，計(jì)算出掃描軌跡中各掃描點(diǎn)的法向量，并保存在計(jì)算機(jī)中； (3)控制超聲探頭移動(dòng)到掃描軌跡的起始點(diǎn)； (4)通過計(jì)算機(jī)查詢到超聲探頭所在當(dāng)前掃描點(diǎn)的位置信息及法向量信息；所述三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)前掃描點(diǎn)的位置信息控制支架上的超聲探頭在三維各方向上移動(dòng)，并通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭繞三維各方向分別旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，直到超聲探頭貼著被掃描組織的表面并與當(dāng)前掃描點(diǎn)的法向量平行； (5)采集超聲探頭當(dāng)前所處掃描點(diǎn)的超聲回波信號(hào)，然后通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿著該掃描點(diǎn)法向量指向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)d距離，再次采集超聲回波信號(hào)，將該掃描點(diǎn)的位置信息以及兩次采集到的超聲回波信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中；三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿該掃描點(diǎn)法向量背向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)d距離，超聲探頭恢復(fù)到當(dāng)前所處掃描點(diǎn)上的原位置上；同時(shí)判斷該掃描點(diǎn)是否為掃描軌跡中的最后一個(gè)掃描點(diǎn)； 若是，則三維超聲彈性成像的掃描結(jié)束； 若否，則執(zhí)行步驟(6); (6)計(jì)算出掃描軌跡中下一個(gè)掃描點(diǎn)和當(dāng)前掃描點(diǎn)在三維各方向上的距離以及在三維各方向上的角度偏差，通過三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭在三維的各方向上同時(shí)移動(dòng)相應(yīng)距離，同時(shí)要通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭繞三維的各方向分別進(jìn)行相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)，到達(dá)下一個(gè)要掃描的點(diǎn)，使超聲探頭貼著被掃描組織的表面并與其所在掃描點(diǎn)的法向量平行；然后回到步驟(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲彈性成像的掃描方法，其特征在于，所述步驟(1)中通過多幀表面深度圖像信息來重建掃描組織表面的三維輪廓圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲彈性成像的掃描方法，其特征在于，所述步驟(5)中三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)控制超聲探頭沿著該掃描點(diǎn)法向量指向組織表面的方向運(yùn)動(dòng)的距離d為I~3mm ο
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲彈性成像的掃描方法，其特征在于，所述步驟(2)中還制定了超聲探頭的掃描速度、掃描范圍、三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的步進(jìn)距離以及超聲探頭的旋轉(zhuǎn)角度。`
【文檔編號(hào)】A61B8/08GK103750864SQ201410014844
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】黃慶華, 葉鵬飛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)