基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法
2023-04-23 03:36:21 1
基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，包括兩個相對設置的超聲探頭，定位步驟如下：a)根據受測者的年齡信息預先設定壓力閾值；b)將超聲探頭通過導軌和氣囊相連，控制氣泵給氣囊充氣，利用氣囊緩慢推動超聲探頭機構沿導軌運動；c)通過壓力傳感器實時檢測當前壓力值，當壓力值到達預設壓力閾值時，控制氣泵停止充氣；d)獲取兩個相對設置的超聲探頭之間的距離。本發明提供的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，通過使用氣泵控制器給氣囊充氣的方式推動探頭機構運動，配合壓力傳感器對不同年齡的受測者預設不同的壓力閾值，從而能夠解決超聲探頭移動的自適應性同時滿足定位的準確性。
【專利說明】基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲探頭自動定位方法，尤其涉及一種基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法。
【背景技術】
[0002]目前市場上的超聲骨密度儀分為兩大類，測前臂脛骨和足根骨。兩類骨密度都需要一對超聲探頭通過相對安裝，通過測試超聲從發射端探頭通過受檢測的骨骼到達接收端探頭的時間，來計算在骨骼內的超聲速度，根據超聲在不同密度物體中傳播速度不同的特性得到骨骼的平均密度，進而對受測者的骨質水平進行判定。
[0003]可以說超聲骨密度儀實質上就是測量一段距離內超聲通過時間的儀器，根據速度=距離\時間，可以看出探頭間距離的確定對測量的準確性有著非常重要的意義。
[0004]目前國際上各類超聲骨密度儀在檢測時探頭定位通常採用三種方式:
[0005]1、探頭在固定位置，無可動機構。
[0006]此方案中，收發用的一對超聲探頭在儀器機架結構上固定的位置，不可移動。
[0007]優點:探頭間的距離是固定的值，只受到相關結構件加工、安裝時產生的累計誤差，在控制加工精度的情況下，誤差範圍基本可以忽略，理想情況下使用時儀器測量的準確度會很高。
[0008]缺點:實際使用時缺乏適應性，受檢測部`位無論是手臂還是足跟，其尺寸都是因人而異的。尺寸超過探頭設計間距的，在使用時會很難將受測部位放到指定位置，強行擠入很可能造成受測者的不適和儀器探頭的損壞。在尺寸低於設計間距時，探頭和受測部位之間會有空隙，雖然可以使用耦合劑等輔助材料補救，但在超聲路徑上必然會有耦合劑、空氣等其它介質混入，而在空氣中超聲波傳播速度差異很大，對實際測得的超聲通過時間和換算出的超聲平均速度精度影響很大。
[0009]2、採用可動機構，使用電機驅動探頭前進或後退固定距離。
[0010]此方案中，探頭固定在可動機構上，等待時探頭處於機構左右最大位置，檢測時通過軟體控制，在電機驅動沿導軌前進一段距離，通過限位開關控制運動停止，這時認為探頭和受測部位已經緊密接觸，儀器開始進行測試。測試後探頭和可動機構再沿導軌退回原位置。
[0011]優點:使用可動機構可以減少被檢測人將受測部位放入和拿出過程中的不適感，並減少了探頭損壞的可能性。
[0012]缺點:實際使用時為了保證檢測的準確性，探頭到達檢測位置時的相對距離是固定的，所以仍然有方案I的中的問題。受測部位尺寸大於設計距離，探頭在機構推動下已與受測部位接觸後由於還沒到達指定位置，電機會繼續工作推動機構前進。這種機械式的推進會造成受測者的不適，同樣非常容易造成探頭組件的損壞。即使能夠手動停止機構強行測量，由於距離和設計不同，得到的結果也是錯誤的。當受測部位尺寸小於設計距離時，同樣會因為存在空隙而無法得到準確的結果。[0013]3、採用手動推進探頭前進後退，到達合適位置時對距離進行讀數，再進行測量。
[0014]在此方案中，探頭前進後推通過操作者手動推進，再確認探頭和受測部位緊密接觸後，通過對探頭移動距離進行讀數，作為測試參數輸入計算機，再進行檢測。
[0015]優點:此方案由於直接由人操作，可以保證探頭和受測部位的接觸是緊密的且受力是合適的。通過讀取探頭移動距離的參數，軟體可以計算出探頭之間的實際距離，並用於測量，理論上可以實現準確的測量。
[0016]缺點:必須有專人進行操作，比如受過培訓的醫生或護士，這無疑大大影響了設備的使用速度。如今逐漸普及的體檢系統通常是無人值守或是只有一兩個操作人員要同時使用多臺儀器測試多位測試者，需要使用專人操作的儀器顯然是不合適的。同時理論上的準確測量，依賴於操作者每次操作的準確性，即使是採用標準尺寸的模塊進行多次檢測，也會由於操作者在推動探頭前進距離不同造成不同的距離讀數，影響檢測結果。
[0017]由上可見，現有方案一、二的缺點，主要是為了保證測量中距離參數定位準確度，使用了固定的測量距離，無法適應實際檢測中多變的情況。方案三採用人工操作，適應性好，但是對於探頭與受測部位的接觸情況是基於操作者的主觀判斷，反而影響了準確性。
【發明內容】
[0018]本發明所要解決的技術問題是提供一種基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，能夠解決超聲探頭移動的自適應性同時滿足定位的準確性；在保證受測者舒適度的情況下，提供精確的距離參數保證骨密度測量的準確性。
[0019]本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是提供一種基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，包括兩個相對設置的超聲探頭，其中，包括如下步驟:a)根據受測者的年齡信息預先設定`壓力閾值；b)將超聲探頭通過導軌和氣囊相連，控制氣泵給氣囊充氣，利用氣囊緩慢推動超聲探頭機構沿導軌運動；c)通過壓力傳感器實時檢測當前壓力值，當壓力值到達預設壓力閾值時，控制氣泵停止充氣；d)獲取兩個相對設置的超聲探頭之間的距離。
[0020]上述的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，其中，所述受測者的年齡信息通過手動輸入，或者通過網絡自動從病歷管理系統獲取。
[0021]上述的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，其中，所述壓力閾值和受測者年齡成正比，所述壓力閾值的範圍為40Kpa-70Kpa。
[0022]上述的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，其中，所述兩個相對設置的超聲探頭之間的距離通過位移傳感器或者雷射測距儀測量獲得。
[0023]本發明對比現有技術有如下的有益效果:本發明提供的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，通過使用氣泵控制器給氣囊充氣的方式推動探頭機構運動，配合壓力傳感器對不同年齡的受測者預設不同的壓力閾值，保證探頭和受測部位緊密接觸且始終施加合適的壓力，從而能夠解決超聲探頭移動的自適應性同時滿足定位的準確性；在保證受測者舒適度的情況下，能夠使骨密度超聲探頭自動進行移動定位，並能提供精確的距離參數保證骨密度測量的準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】[0024]圖1為本發明基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位流程示意圖；
[0025]圖2為本發明基於氣囊推動和氣壓檢測的信號控制交互示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
[0027]圖1為本發明基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位流程示意圖；圖2為本發明基於氣囊推動和氣壓檢測的信號控制交互示意圖。
[0028]請參見圖1和圖2，本發明提供的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法包括兩個相對設置的超聲探頭，其中，包括如下步驟:
[0029]步驟S1:根據受測者的年齡信息預先設定壓力閾值；所述受測者的年齡信息通過手動輸入，或者通過網絡自動從病歷管理系統獲取；所述壓力閾值和受測者年齡成正比，所述壓力閾值的範圍優選為40Kpa70Kpa。
[0030]步驟S2:將超聲探頭通過導軌和氣囊相連，控制氣泵給氣囊充氣，利用氣囊緩慢推動超聲探頭機構沿導軌運動；
[0031]步驟S3:通過壓力傳感器實時檢測當前壓力值，當壓力值到達預設壓力閾值時，控制氣泵停止充氣；
[0032]步驟 S4:獲取兩個相對設置的超聲探頭之間的距離；所述兩個相對設置的超聲探頭之間的距離通過位移傳感器或者雷射測距儀測量獲得。
[0033]為了實現探頭運動機構的自動往復運動，能採用的機械驅動機構主要是凸輪或齒輪傳動，而這兩者都不能實現無級調節的自由運動。對於探頭到位情況無法通過壓力感知，只能通過機構能否前進到固定位置的傳感器判斷。這也是現有的技術方案中可動機構都採用左右對稱並且運動固定距離的原因。而手動推動探頭的方法，由於操作者只能通過主觀判斷受測者受到的壓力情況，必然產生誤差，而且必須人工開始和停止，操作效率很低，無法實現自動化檢測。
[0034]本方明提供的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位，通過氣囊氣壓的測量使骨密度儀的超聲探頭能夠在與檢測者的受測部位保持適當壓力的接觸後立即停止，並能根據受測者的年齡等實際情況調節停止的氣囊壓力限制值，保證了受測者的舒適性和安全性。由於採用氣壓值判定，兩個超聲探頭在運動機構上前進的距離不是固定值也不需要完全一致，最大程度的保證了設備的適應性，減少了使用中損壞探頭的可能性。此外，由於探頭可以準確的與受測部位接觸，不會因檢測者受測部位尺寸不同造成空隙，配合使用位移測距得到的距離參數，可以使骨密度儀測量更加準確。最後，本方明的整個過程通過計算機系統和數字控制電路的配合，如圖2所示，全自動的完成，保證了測試準確度的同時提高了檢測效率。
[0035]雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，包括兩個相對設置的超聲探頭，其特徵在於，包括如下步驟: a)根據受測者的年齡信息預先設定壓力閾值； b)將超聲探頭通過導軌和氣囊相連，控制氣泵給氣囊充氣，利用氣囊緩慢推動超聲探頭機構沿導軌運動； c)通過壓力傳感器實時檢測當前壓力值，當壓力值到達預設壓力閾值時，控制氣泵停止充氣； d)獲取兩個相對設置的超聲探頭之間的距離。
2.如權利要求1所述的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，其特徵在於，所述受測者的年齡信息通過手動輸入，或者通過網絡自動從病歷管理系統獲取。
3.如權利要求1所述的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，其特徵在於，所述壓力閾值和受測者年齡成正比，所述壓力閾值的範圍為40Kpa-70Kpa。
4.如權利要求1所述的基於氣囊推動和氣壓檢測的超聲探頭自動定位方法，其特徵在於，所述兩個相對設`置的超聲探頭之間的距離通過位移傳感器或者雷射測距儀測量獲得。
【文檔編號】A61B8/08GK103860202SQ201410108459
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】俞建湧, 倪衛芳, 李聖 申請人:南京科進實業有限公司