一種自動化程度高的醫用超聲檢測裝置的使用方法與流程

2023-12-07 08:04:46 3

本發明涉及一種超聲檢測方法，特別是一種便攜移動式醫用超聲檢測裝置的使用方法。

背景技術：

超聲在醫療中的應用正變得越來越重要。從其應用看，我們大致可以將醫療超聲分為診斷超聲和治療超聲兩個應用方向。

診斷超聲的應用目前已經較為成熟，從A超(A-mode)，B超(B-modc)，C超(C-mode)到M超(M-mode)，以及採用高次諧波成像的B超，種類繁多，技術相對比較成熟。

最近幾年，治療超聲在超聲聚焦刀、超聲碎石方面陸續有了突破，在臨床應用方面得到7大發展，特別是超聲聚焦刀(即高強聚焦超聲High Intensity Focal Ultrasound(HIM)在中國有著領先世界的發展，具有非常大的應用前景。然而，同醫療超聲的廣泛應用相比較，其發展的制約因素也同樣明顯地表現出來.。

醫療超聲的應用，是一種對超聲聲場的精確應用，從理論上說，這種應用首先要對醫療超聲聲場有著完整準確的描述和測量才行。但是，由於超聲測量的特殊性和人體組織結構的複雜性，導致了對人體中超聲聲場的精確描述和測量都極其困難。因此，對醫療超聲的應用是走了一條先應用的道路。即在有了大致的聲場描述條件下，先進行超聲應用，取得動物實驗和臨床應用的醫療經驗，用作以後的指導。面對困難的聲場精確描述和測量，留作以後再解決。

在這樣的情況下，醫療超聲的醫學應用就走在了前面，並且取得了令世人注目的成績，其診斷和治療效果得到醫學界的廣泛認同。然而，在我們己經確定了醫療超聲功效的情況下，對其聲學測量依然處在不成熟、不完善的階段，己經遠遠不能同醫療超聲的成功應用相比，可以說，在醫療超聲的應用方面，醫學家所做的貢獻要大於聲學家。如以前的聲場空間測量採用螺杆驅動空間掃瞄方式，其精度和測量範圍受限，遠達不到IEC標準的要求。

然而，在電子技術和計算機技術迅猛發展的今天，聲學測量如果能同最新的技術相結合，我們認為是完全有可能突破原有的測量局限，以達到初步滿足醫學臨床應用的需要。

眾所周知，醫用超聲設備在疾病診斷與治療時，為了保證診斷與治療的效果，需要超聲的圖像清晰，然而，圖像越清晰，診斷超聲設備的輸出聲功率將越大，過大的超聲輸出功率將會對人體組織產生生物變化，甚至可能造成胎兒的畸形等。因此，既要保證安全，又要達到圖像清晰和生物效應成了一對矛盾的主體。為了保障安全使用超聲設備，行業內提出了醫用超聲設備所使用超聲的安全閾值的問題。為此，必須對醫用超聲設備的聲參數進行評價，確保臨床應用中的安全性。

水聽器又稱水下傳聲器，是把水下聲信號轉換為電信號的換能器。 其是利用材料的特性以及它與周圍環境相互作用產生的種種調製效應，探測液體中壓力、聲音等信號的儀器。在民用領域，水聽器可以通過檢測水聲信號進行石油勘探、海洋生物監測、海底考察等。在軍事領域，水聽器作為聲納系統的最前端，承擔著探測敵方目標信號的作用。將水聽器用於醫學上，則可以用來檢測醫用超聲設備中的超聲，以測定這些超聲值是否在安全的接收範圍之內。

2007年12月27日公開的申請號為200610088285.4號中國發明專利，其發明創造的名稱為「醫療超聲檢測方法和系統」。其中，醫療超聲檢測裝置包括水槽中設有水聽器進行測量的裝置，水聽器設在三坐標機上，三坐標機設在全花崗巖固態結構中，且三坐標機測量裝置採用全氣浮式隔振結構，全氣浮式隔振設在高精度的氣浮導軌上進行三坐標空間測量，還包括設有聲發射或同時聲接收的支架，換能器在支架上設有俯仰角和左右擺動角的調整軸。

另外，上述專利申請中，醫療超聲檢測方法為：在水槽中利用水聽器進行測量，對空間聲場分布和時間聲場分布的測量進行聲參量的檢測，通過一個三維空間精確掃描系統，用以完整測量醫療超聲聲場(聲壓)的空間和時間分布；三維空何精確掃描系統採用三坐標機的基本測量，實現空間聲場的測量；三坐標機採用設於全花崗巖固態結構中進行測量，且三坐標測量裝置採用全氣浮式隔振，阻隔通常的振動幹擾;全氣浮式隔振設在高精度的三坐標機氣浮導軌上進行三坐標空間測量。

上述醫療超聲檢測方法和系統，首次將水聽器用於醫療超聲中，能夠成功對醫療超聲進行檢測。

2009年4月29日公開的申請號為200810236253.3號中國發明專利，其發明創造的名稱為「醫療超聲檢測系統」，其包括一個玻璃水槽，在玻璃水槽的的一端中設有玻璃隔板，該玻璃隔板將水槽分隔成一大一小兩個槽體。兩個槽體的底部相通，一個安裝在前述玻璃水槽周圍的用於支承X向花崗巖水平導軌的支架；所述的X向花崗巖水平導軌上橫架有Y向花崗巖水平導軌，該Y向花崗巖水平導軌與驅動其沿X向移動的絲杆馭動機構相連，在Y向花崗巖水平導軌的端面上設有壓縮空氣進氣口，一個安裝在前述Y向花崗巖水平導軌上的水平滑臺、一個能上下移動的安裝杆以及一個換能器夾具。

然而，上述醫療超聲檢測系統與醫療超聲檢測方法和系統，仍然存在如下不足：

1. 三坐標結或X/Y向花崗巖水平導軌，構結構龐大、複雜，不能隨便移動，即使移動後，有需要對三坐標或水平導軌進行重新調試，故一般均設置在一個固定的地方，對於不同區域的醫療超聲設備來說，檢測十分不便。

2. 水聽器的定位安裝，仍然需要人工操作。而一般醫用超聲設備的水箱均設置在較高的地方，故一方面人工勞動強度大，存在不安全隱患；另一方面，水聽器的安裝與定位精度與準確度不高，所需時間長，效率低下。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種操作簡便，自動化程度高，水聽器安裝與定位準確、快速的便攜移動式醫用超聲檢測裝置的使用方法。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

一種便攜移動式醫用超聲檢測裝置的使用方法，包括以下步驟：

第一步，水聽器安裝；將帶有升降支架的底座滑移至待檢測超聲設備的水箱旁邊並鎖定，將水聽器安裝在水聽器安裝臂的固定座上，所述水聽器安裝臂為凹狀圓弧形，使水聽器、與水聽器安裝臂的圓心重合的定位杆的自由端、攝像頭處於同一軸線上。

第二步，水聽器初定位；第一步中的固定座上升，使水聽器頂端與定位杆的自由端相接近，初定位完成。

第三步，水聽器二次定位；第二步中的定位杆向上90°翻轉，攝像頭對水聽器的頂端自動聚焦、拍照，並將照片傳遞給計算機，計算機中內置圖像識別及圖像處理軟體對接收圖片進行處理，然後計算出水聽器頂端與水聽器安裝臂圓心之間的距離值，然後，計算機指令第二步中的固定座繼續上升計算機計算出的距離值，二次定位完成。

第四步，水聽器置於超聲設備的水箱內：根據水箱高度、長度及寬度尺寸，升降支架升高，橫杆伸縮，使安裝杆位於水箱的正上方；然後，升降支架下降，使水聽器緩慢浸入水箱內，水聽器頂端敏感面位於水箱高度的1/2-2/3處；所述水聽器為磁複合三維矢量水聽器，該磁複合三維矢量水聽器能抗噪聲幹擾，並能自動測量水聽器在水箱中的位置。

第五步，超聲檢測：第四步中的水聽器將自動檢測所在位置處的超聲數值，並將該檢測的超聲數值以及第四步中檢測的位置信息，一起傳送給計算機。

第六步，各個方向超聲檢測：第四步中的安裝杆旋轉90°，同時水聽器也隨之旋轉90°，停止後，再次檢測位於90°處的超聲數值，然後將該超聲數值及位置信息，再次發送給計算機；同理，水聽器旋轉180°、270°並重複上述操作。

所述水聽器安裝臂能夠前後擺動，在所述第三步與第四步之間，還包括水聽器波動精度的檢測：水聽器前後擺動，攝像頭按設定頻率對水聽器頂端敏感面進行聚焦、拍照，計算機根據攝像頭提供的信息，進行計算與判定水聽器頂端敏感面的波動範圍值是否在設定範圍內。

在所述水聽器波動精度的檢測與水聽器置於超聲設備的水箱之前，還包括水聽器旋轉精度的檢測：水聽器分別旋轉90°、180°、270°，攝像頭分別對各位置的水聽器頂端敏感面進行聚焦、拍照，計算機自動計算各角度位置處，水聽器頂端敏感面的波動範圍值。

所述水聽器安裝臂前後擺動的幅度為±60°。

所述安裝杆採用花崗巖材質。

本發明採用上述方法後，能將檢測裝置快速移動至待檢測的水箱處，使用方便，整個安裝與檢測均自動完成，自動化程度高。另外，水聽器能快速、準確定位，並節省了人力。

附圖說明

圖1是本發明一種便攜移動式醫用超聲設備用超聲檢測裝置的結構示意圖；

圖2是本發明便攜移動式醫用超聲設備用超聲檢測裝置工作狀態的示意圖。

其中有：1.底座；2.滾輪；3.升降支架；4.支撐臂；5.安裝杆；6.水聽器安裝臂；7.橫杆；8.水聽器；9.計算機；10.安裝夾；11.定位杆；12.固定座；13.攝像頭；14.水箱。

具體實施方式

下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，一種便攜移動式醫用超聲檢測裝置包括底座1、設置於底座1下方的具有鎖定功能的若干個滾輪2、豎直設置於底座1上的升降支架3和計算機9。

上述帶有滾輪2的底座1，使能申請的超聲檢測裝置，能隨意攜帶或滑移至所需要檢測的超聲設備的位置。

上述升降支架3的高度升降，優選由與計算機9連接的電機進行控制，電機優選為伺服電機，且內置在底座1內。

上述升降支架3的頂端水平設置有一根長度能伸縮的橫杆7。橫杆7的長度伸縮也優選由與計算機9連接的電機進行控制，電機也優選為伺服電機，且內置在底座1內。這樣，上述升降支架3的高度升降和橫杆8的長度伸縮能夠根據計算機9的指令，進行精確控制。

上述橫杆7的另一端連接有一根支撐臂4，支撐臂4的底端設置有一根能夠旋轉的安裝杆5，安裝杆5優選採用花崗巖材質。安裝杆5上設置有與計算機9相連接的角度傳感器。安裝杆5的旋轉，也優選由與計算機9連接的電機進行控制，電機優選為伺服電機，且內置在底座1內。另外，角度傳感器能夠自動檢測安裝杆5的旋轉角度，同時，也能根據計算機9的指令，精確控制安裝杆5的旋轉角度，使其符合設定要求。

上述安裝杆5的底部設置安裝夾10，該安裝夾10的一端與安裝5固定連接，也即能隨著安裝杆5的旋轉而旋轉。

上述安裝夾10另一端的頂部設置有一個向外貫通的凹槽，該凹槽內設置有一根定位杆11，定位杆11能夠向上進行90°角度的翻折。定位杆11的翻轉也優選由與計算機9連接的電機進行控制，電機也優選為伺服電機，且內置在底座1內。安裝夾10另一端的底部連接有一根水聽器安裝臂6，該水聽器安裝臂6優選通過能夠前後擺動，擺動幅度優選為±60°。當在最低點停止時，還能自動進行鎖定，防止其擺動，水聽器安裝臂6的擺動也優選由與計算機9連接的電機進行控制，電機也優選為伺服電機，且內置在底座1內。從而，能夠精確設置水聽器安裝臂6的擺動幅度以及擺動頻率，這裡擺動頻率，需設置的慢一點，以便後續攝像頭13能夠清晰拍攝。

上述水聽器安裝臂6為凹狀圓弧形，故能使其原離聲場中心，避免幹擾的產生，從而在超聲檢測時，能使測試結果更為準確，測試數據的可靠度高。

水聽器安裝臂6的底部內側設置有用於安裝水聽器8的固定座12。這裡的水聽器優選為矢量水聽器，如磁複合三維矢量水聽器，故能可以獲得聲場的矢量信息及所處位置信息，提高系統的抗噪聲幹擾能力和線譜檢測能力。固定座12的高度能夠升降，其高度升降也由與計算機9連接的電機進行控制，電機也優選為伺服電機，且內置在底座1內。

上述定位杆11未向上翻折時，定位杆11的自由端能與水聽器安裝臂6的圓心重合，位於安裝杆5四周的支撐臂4上還設置有至少一個與計算機9相連接的攝像頭13，每個攝像頭13與安裝杆5之間的垂直距離與水聽器安裝臂6的半徑相等。也即每個攝像頭13均與水聽器8的頂端敏感面相對應，以便能快速對其進行聚焦、定位於拍照。

上述計算機9內置有聲功率檢測軟體及圖像識別與圖像處理軟體。

如圖2所示，一種便攜移動式醫用超聲檢測裝置的使用方法，包括以下步驟：

第一步，水聽器安裝；將帶有升降支架3的底座1滑移至待檢測超聲設備的水箱14旁邊並鎖定，將水聽器8安裝在水聽器安裝臂6的固定座12上。水聽器安裝臂6為凹狀圓弧形，使水聽器8、與水聽器安裝臂6的圓心重合的定位杆11的自由端、攝像頭13處於同一軸線上。

第二步，水聽器初定位；第一步中的固定座12上升，使水聽器8頂端與定位杆11的自由端相接近，初定位完成。

第三步，水聽器二次定位；第二步中的定位杆11向上90°翻轉，攝像頭13對水聽器8的頂端自動聚焦、拍照，並將照片傳遞給計算機9，計算機9中內置圖像識別及圖像處理軟體對接收圖片進行處理，然後計算出水聽器8頂端與水聽器安裝臂6圓心之間的距離值，然後，計算機9指令第二步中的固定座12繼續上升計算機9計算出的距離值，二次定位完成。

第四步，水聽器波動精度的檢測：水聽器8前後擺動，攝像頭13按設定頻率對水聽器8頂端敏感面進行聚焦、拍照，計算機9根據攝像頭提供的信息，進行計算與判定水聽器8頂端敏感面的波動範圍值是否在設定範圍內。

第五步，水聽器旋轉精度的檢測：水聽器8分別旋轉90°、180°、270°，攝像頭13分別對各位置的水聽器8頂端敏感面進行聚焦、拍照，計算機9自動計算各角度位置處，水聽器8頂端敏感面的波動範圍值。

第六步，水聽器置於超聲設備的水箱內：根據水箱14高度、長度及寬度尺寸，升降支架3升高，橫杆7伸縮，使安裝杆5位於水箱14的正上方；然後，升降支架3下降，使水聽器8緩慢浸入水箱14內，水聽器8頂端敏感面位於水箱14高度的1/2-2/3處；水聽器8為磁複合三維矢量水聽器，能自動測量水聽器8在水箱14中的位置。

第七步，超聲檢測：第四步中的水聽器8將自動檢測所在位置處的超聲數值，並將該檢測的超聲數值以及第四步中檢測的位置信息，一起傳送給計算機9。

第八步，各個方向超聲檢測：第四步中的安裝杆5旋轉90°，同時水聽器8也隨之旋轉90°，停止後，再次檢測位於90°處的超聲數值，然後將該超聲數值及位置信息，再次發送給計算機9；同理，水聽器旋轉180°、270°並重複上述操作。