手持式医疗超声设备和用于确定断层图像的系统技术方案

一种手持式医疗超声设备(10)，其特别地用于乳房的超声计算断层成像，该医疗超声设备包括超声换能器(1)、反射器(2)和指示器(21，22，311，312)，该指示器使得能够指示换能器和反射器之间的相对位置和/或取向。在第一实施例中，换能器和反射器附接至一机械结构，该机械结构包括第一框架(33)和第二框架(34)，第一和第二框架允许调整换能器和反射器之间的距离(d)，以便适应乳房的形状。在第二实施例中，换能器和反射器不机械地连接，并且提供了位置和/或取向传感器来确定换能器和反射器之间的相对位置和/或取向。在第三实施例中，薄的共振反射器层被应用于在所追踪的反射器信号中引入声波标记。本公开还涉及用于确定断层图像的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】手持式医疗超声设备和用于确定断层图像的系统
本专利技术涉及一种手持式医疗超声设备以及一种医疗超声系统。
技术介绍
在传统的B型超声系统中并非总是可以检测到乳腺组织中的肿瘤和某些其他异常。然而，这些病症可能存在关于其他超声特征(例如超声传播速度和衰减)的高对比度。与X射线计算机断层扫描(CT)类似，为了获得这些参数的空间分辨图像，在多个角度取向上传输和记录超声波。目前，这需要高端的专用超声计算机断层扫描(USCT)设备，该设备基于定位在乳房周围的大量静止超声传感器，参见“Breastdensitymeasurementswithultrasoundtomogrtaphy:Acomparsionwithfilmanddigitalmammograoh”，Duric等，Med.Phys.40(1)，2013年1月；或者通过机械地旋转乳房周围的超声传感器，参见“ImagingofSoundSpeedUsingReflectionUltrosoundTomography”，Nebeker等，UltrasoundMed2012,31，第1389-1404页，这两种系统都需要将乳房浸入水箱中并用庞大的定制超声系统进行扫描。尽管结果准确，但这些系统在日常临床使用中是繁重的，其需要在诊所中存在额外空间并且要求专业人员执行，而且通常成本高昂，只能用于给定的特定目的。已经研究了当前的用于超声声速和衰减成像的X射线乳房照相系统的扩展，例如参见“Limited-angleultrasonictransmissiontomographyofthecompressedfemalebreast.Kruegeretal.IEEEUltrasonicsSymposium1998，第1345-1348页”。在这种情况下，乳房被完全压缩在两块固定压缩板之间，并且超声换能器被定位在压缩板之上和/或之下。在其他实施方式中，消除了其中一块板，并且乳房被压缩在换能器和一固定板之间，参见例如“Reconstructionofultrasonicsoundvelocityandattenuationcoefficientusinglineararrays:clinicalassessment.Changetal.2007,1681-1687”。根据这些设置对乳房进行压缩导致类似于X射线乳房照相术的痛苦诊断过程。这也降低了灵活性，原因在于超声换能器或为固定的、或被局限平行于压缩板(只能接近冠状面)移动。小尺寸乳房和胸壁附近的超声成像也被证实是难以实施的。对于USCT设备，乳房照相设置仅允许通过有限的角度取向进行传输和记录，这导致如果事先不了解异常(例如肿瘤)的位置和几何结构，则获得的超声图像中存在强烈的伪像。而且，小的气隙在压缩板和乳房之间难以避免，并且在超声图像中引起强烈的伪像。结果，用这些系统获得的诊断质量目前很差，并且因此没有一个达到商业实施的级别。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的问题是使得能够广泛使用超声计算机断层扫描设备(USCT)。通过手持式医疗超声设备来解决该问题，该手持医疗超声设备包括用于发射超声的超声换能器、用于反射所发射的超声的至少一部分的反射器、以及优选地指示器，该指示器使得能够指示换能器和反射器之间的相对位置和/或取向。该设备不必要包含全尺寸超声计算机断层扫描系统，但是该设备可以是这种系统的断层扫描单元的一部分和/或与其连接。超声设备是一种医疗设备，这意味着在医学背景下使用该医疗设备：该设备可用于医学筛查、诊断、分期(例如癌症分期)、术前计划、术中指导、和术后随访中的一项或多项。在这种背景下，手持表示是便携式的或可移动的。在检查患者期间，该设备可以由诸如医师或护士的超声医师持有。因此，该设备的重量和其延伸被设计成适当尺寸，以在任何地方应用该设备，而同时又没有被绑定到用于换能器的固定设置。超声换能器至少包括用于发射超声的元件，所述超声优选地介于1MHz和40MHz之间的范围内，并且更优选地介于3MHz和14MHz之间的范围内。超声换能器优选地例如借助于压电转换器这样的元件将电信号转换成超声波。在一个非常优选的实施例中，超声换能器还包括至少一个接收器元件并且优选地多个接收器元件，该接收器元件用于接收超声波，而且特别地用于接收被反射的超声波(将在下面进行解释)，并且用于将所接收的超声波转换成电信号。该设备还包括反射器，所述反射器用于反射由换能器发射并穿过被检查组织的超声波。因此，反射器具有超声反射特性，所述超声反射特性可以通过选择处于与组织不同的声阻抗条件下的反射器、或者通过在反射器中或上施加反射超声的材料来实现，所述材料例如为金属(例如铝、钢)、聚合物/塑料(例如PMMA、聚碳酸酯、ABS、橡胶、硅树脂)、夹带的空气或流体层、玻璃、陶瓷、矿物聚集体和其他复合材料或超材料。在操作中，优选地设想将待检查的身体组织(其优选为女性乳房)布置在换能器和反射器之间。优选的是，反射器和换能器相对于彼此布置，使得在行进通过组织之后，该反射器至少暴露于由换能器发射的超声的一部分中。优选地，换能器和反射器被布置为彼此对置，其中，该反射器直接面向或大致朝向换能器。超声波从一个或多个发射元件依序传输、透射通过乳房目标、在反射器板处反射和/或散射、并由接收元件中的一个或多个重新获取。这允许测量超声参数，特别是沿不同角度取向的超声传播速度和/或超声衰减，并且允许重建设备与其连接的断层扫描单元中的USCT图像。断层扫描单元被理解为例如将由设备提供的信号转换为显示给超声医师的图像。设备的指示器(如果有的话)使得能够指示换能器和反射器之间的相对位置和/或取向。不需要总是指示位置和取向两者，其中，该位置优选指的是换能器和反射器之间的距离，而取向指的是换能器和反射器之间的角度。这两种度量中的一种就可以足够，尤其是当例如通过设备中的换能器和反射器的布置方案预定义了另一个度量时。指示器不一定需要在设备自身显示位置和/或取向，其仅仅是可以这样。在一个实施例中，在设备自身处提供了由用户以特殊方式导出位置和/或取向信息的器件。这样的器件可以优选地包括允许评估例如换能器和反射器之间的距离的标度或其他视觉指示器。在另一个实施例中，该设备可以包含用于确定位置和/或取向中的一个或多个的传感器。在此，可以评估对应的传感器信号，并且可以在远程单元(例如传感器信号可以传送到的断层扫描单元)中确定位置和/或取向。在第三变体中，可以以这样的方式制备反射器自身，以允许识别由换能器接收的反射超声导出的图像中的反射器﹣换能器位置/取向并且最终显示在断层扫描单元的显示器上。优选的是，该设备用在医疗领域的超声计算机断层扫描设备(USCT)中，以检测乳房组织中的肿瘤包含物，该肿瘤包含物可能在传统的B型图像中不可见、或者可能是可见的但在单独的B型图像中可能未被诊断或分类。优选地，该设备被准备成允许在从换能器到反射器并返回换能器的途中测量超声的速度。通过使超声波传输通过已知位置和取向的超声换能器和反射器之间的组织并且通过组织返回到换能器，可以获得USCT图像。可以根据超声行进的路径的长度并且根据行进该路径所花费的时间来计算超声波的超声参数，所述路径长度在最简单的情况下等于换能器和反射器之间的距离的两倍，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式医疗超声设备(10)，其包括：用于发射超声的超声换能器(1)；和用于反射所发射的超声的至少一部分的反射器(2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.28 EP 15182877.91.一种手持式医疗超声设备(10)，其包括：用于发射超声的超声换能器(1)；和用于反射所发射的超声的至少一部分的反射器(2)。2.根据权利要求1所述的设备，其包括：指示器(21，22，311，312)，所述指示器能够指示所述换能器(1)和所述反射器(1)之间的相对位置和/或取向。3.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其中，所述换能器(1)和所述反射器(2)彼此对置地附接到机械结构(3)。4.根据权利要求3所述的设备(10)，其中，所述机械结构(3)包括距离调整部，所述距离调整部用于改变所述换能器(1)与所述反射器(2)之间的距离，所述距离调整部的至少一部分用作指示器(311，312)。5.根据权利要求3或4所述的设备(10)，其中，所述机械结构(3)包括：第一框架(33)，所述换能器(1)附接到所述第一框架；第二框架(34)，所述反射器(2)附接到所述第二框架、或集成到所述第二框架、或由所述第二框架组成；至少第一杆(31)，所述第一和第二框架(33，34)都安装到所述第一杆上，并且其中，所述第一和第二框架中的至少一个框架(33)能够滑动地安装在所述第一杆(31)上。6.根据权利要求4或5所述的设备(10)，其中，所述第一杆(31)包括用于将所述至少一个框架(33)保持在预定位置处的定位器件。7.根据权利要求6所述的设备(10)，其中，所述定位器件包括在所述第一杆(31)中的预定位置处的孔(311)，其中，所述至少一个框架(33，34)包括销(331)，所述销能够至少部分地插入到所述孔(311)中，以将所述至少一个框架(31)保持在所述第一杆(31)处的所述预定位置中。8.根据权利要求7所述的设备(10)，其中，所述销(331)安装在所述至少一个框架(33)中，以占据至少部分到达所述孔(311)中的任意一个孔内的第一位置以及从所述孔(311)中出来的第二位置，所述第二位置用于使所述框架(33)在所述第一杆(31)的两个相邻的孔(311)之间滑动，并且，特别地，其中，所述销(331)能够克服弹性力而从所述第一位置移动到所述第二位置。9.根据权利要求5所述的设备(10)，其中，所述机械结构(3)包括第二杆(32)，其中，所述第一框架(33)安装到所述第一和第二杆(31，32)两者上，其中，所述第二框架(34)安装到所述第一和第二杆(31，32)两者上，其中，所述第一和第二框架中的至少一个框架(33)能够滑动地安装在所述第一和第二杆(33，34)两者上，其中，所述第一和第二杆(31，32)中的每一个均包括定位器件，所述定位器件用于将所述至少一个框架(33)保持在预定位置处。10.根据权利要求9所述的设备(10)，其中，所述定位器件包括在所述第一和第二杆(31，32)中的每个中的所述预定位置处的孔(311，321)，并且其中，所述至少一个框架(33)包括能够至少部分地插入所述第一杆(31)的所述孔(311)中的销(311)和能够至少部分插入所述第二杆(32)的所述孔(321)中的另一个销(321)，以将所述至少一个框架(33)保持在所述预定位置中。11.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备(10)，其中，所述指示器包括位置和/或取向传感器(5)，以相应地确定所述换能器(1)和所述反射器(2)之间的位置和/或取向，并且特别地，其中，所述位置和/或取向传感器(51)是磁性传感器或光学传感器。12.根据权利要求11所述的设备(10)，其中，所述换能器(1)和所述反射器(2)机械地断开连接，并且特别地，其中，所述反射器(1)附接到平面框架(34)、或者集成在所述平面框架中、或者由所述平面框架构成。13.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备(10)，其中，所述指示器包括所述反射器(2)，所述反射器(2)包括单层、或包括具有不同超声反射性能的多层(21，22)。14.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备(10)，其中，所述第一框架(33)和所述第二框架(34)均具有宽度(w)和长度(l)，所述长度(l)超过所述宽度(w)，其中，每个框架(33，34)的宽度(w)至少在指定用于接触待检查的组织(4)的区域中小于2cm。15.一种医疗超声系统，其包括：-根据前述权利要求中的任意一项所述的设备(10)；-处理器(51)，其中，所述换能器(1)电连接到所述处理器(51)，并且其中，所述处理器(51)构造成确定承受由所述超声换能器(1)接收的反射超声波(usr)的基于超声的断层图像。16.根据权利要求15所述的医疗超声系统，其中，所述超声换能器(1)包括一组发射器元件(Tx)和一组接收器元件(Rx)，其中，对于一组发射器元件(Tx)﹣接收器元件(Rx)的组合来说，所述处理器(51)构造成触发相应的发射器元件(Tx)，以发射超声波(usr)，所述超声波行进通过布置在所述换能器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·戈克塞尔，S·萨那布里亚，
申请(专利权)人：ETH苏黎世公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH