一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置及成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置及成像方法，包括头戴式经颅剪切波诱发装置和经颅超声成像系统；所述头戴式经颅剪切波诱发装置包括佩戴模块、振动模块和探头夹持支架，佩戴模块被构造成用于佩戴在头部的弹性框架，探头夹持支架的一端与佩戴模块连接，另一端用于夹持经颅超声成像系统的探头，并使探头抵接在头部的颞窗位置；所述超声成像装置在经颅条件下用于对脑组织在剪切波作用下产生的位移进行观测，根据所述超声成像装置采集的射频数据，通过超声信号后处理得到脑组织位移图像与剪切波速度估计，进而得到脑组织的弹性等力学特性。的弹性等力学特性。的弹性等力学特性。

【技术实现步骤摘要】
一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置及成像方法


[0001]本专利技术涉及医学超声成像
，具体为一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置及成像方法。

技术介绍

[0002]脑是人体中枢神经系统的重要组成部分。常见脑部疾病，例如：阿尔兹海默症、脑积水、脑肿瘤等都与脑组织的力学特性有关。现有脑组织弹性成像技术主要有核磁共振成像与超声成像两种方式，核磁共振成像相关设备往往体积巨大，造价高昂，难以大范围普及，单次采集时间过久并且依赖长距离的气动管道激励，无法满足弹性成像下的多频采集需求。现有超声脑组织弹性成像评估技术主要通过外部激励振动平台和经颅超声成像平台构成的仪器系统来实现。
[0003]目前，外部激励振动平台常用的是基于稳态激振仪辅以大功率电流放大器和特定的振动器件，并且额外要求配套的振动测量系统和水平姿态调控系统。此外还需要确保外部激励振动平台、振动测量系统和水平姿态调控系统以及被测人员均相对地面参考坐标系保持相对静止，故而该装置平台具有体积和重量较大、系统复杂、操作困难、患者位姿要求严苛，且不具有人群适配性等问题。而且，其经颅超声成像平台与振动平台的耦合性较弱，集成度较低。这些问题困扰了无创的经颅超声脑组织弹性成像的普适化、多场景化、便携化的应用。
[0004]因此，研制一种可以适配适用性强且操作便捷的的头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，实现脑组织黏弹性成像，显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种集成化的便携头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，用以解决现有装置不适用于不同颅骨形状，对被测人员姿态位置要求苛刻，需要振动测量系统和水平姿态调控系统等多系统耦合，操作复杂、调试困难的问题。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，包括头戴式经颅剪切波诱发装置和经颅超声成像系统；
[0008]所述头戴式经颅剪切波诱发装置包括佩戴模块、振动模块和探头夹持支架，佩戴模块被构造成用于佩戴在头部的弹性框架，探头夹持支架的一端与佩戴模块连接，另一端用于夹持经颅超声成像系统的探头，并使探头抵接在头部的颞窗位置；
[0009]所述振动模块包括振动器和自适应振动板，振动器固定在佩戴模块的顶部，自适应振动板与振动器连接并用于贴合在颅顶，振动器能够通过洛伦磁力使自适应振动板产生振动诱发经颅产生剪切波。
[0010]优选的，所述振动器包括振动壳体、导轨和磁性硬质平板；
[0011]所述磁性硬质平板套设在导轨上并能够滑动，导轨的两端与振动壳体固定，磁性
硬质平板位于振动壳体的底部，振动壳体中设置有电磁线圈并位于磁性硬质平板顶部。
[0012]优选的，所述振动壳体中还设置有压力传感器。
[0013]优选的，所述压力传感器包括薄膜压力传感器和弹簧，薄膜压力传感器设置在振动壳体的内顶面，多个弹簧布置在薄膜压力传感器与磁性硬质平板之间。
[0014]优选的，所述自适应振动板包括弹性薄膜囊，以及包裹在其内部的快速固化树脂与固化剂，快速固化树脂与固化剂分隔设置，弹性薄膜囊的顶面设置有粘接层。
[0015]优选的，所述佩戴模块包括弹性主体骨架、套筒式调节支架和限位耳套；
[0016]所述弹性主体骨架用于跨设在头颅上，弹性主体骨架的两端分别与套筒式调节支架连接，套筒式调节支架与限位耳套连接。
[0017]优选的，所述弹性主体骨架穿插在套筒式调节支架中并能够移动，用于调节弹性主体骨架与头颅的贴合度，套筒式调节支架与限位耳套转动连接。
[0018]优选的，所述探头夹持支架包括两个夹持杆，夹持杆的一端套设在套筒式调节支架上，夹持杆的另一端设置用于夹持探头的凹槽，两个夹持杆对称设置。
[0019]优选的，所述凹槽中设置有防滑的硅胶层。
[0020]一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置的成像方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1、将自适应振动板与振动装置连接，并贴合在颅顶，探头夹持支架固定经颅成像系统的探头，并使探头抵接在颞窗位置；
[0022]步骤2、触发振动模块产生剪切波，同时利用超声成像系统进行高帧频宽波束成像，获取不同剪切波频率下的射频信号数据；
[0023]步骤3、根据射频信号数据结合KVFD模型拟合获取该成像区域脑组织黏弹流性图像。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0025]本专利技术提供了一种便携的头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，包括头戴式经颅剪切波诱发装置和经颅超声成像系统，将弹性主体骨架构造成能够佩戴在头部的框架结构，并在弹性主体骨架的顶部设置振动装置，并在振动装置的底部设置可塑性的自适应振动板，使其贴合在颅顶位置，振动装置根据洛伦磁力使自适应振动板产生微米级的振动，从而诱发脑剪切波，同时在弹性主体骨架上设置夹持装置，用于对经颅超声成像系统的探头进行固定，并使探头位于头颅的颞窗位置，通过弹性主体骨架将经颅剪切波诱发装置和经颅超声成像系统进行耦合，实现脑组织黏弹性成像。该成像装置将经颅剪切波诱发装置与经颅超声成像系统集成为适用于不同颅骨形状的头戴式设备，确保在数据采集过程中，被测人员在坐姿调整和小幅度运动的情况下，依然能使经颅剪切波诱发装置与经颅超声成像系统相对于被测人员颅脑保持相对静止。从而基于经颅弹性成像原理解决了数据采集姿态要求严苛的局限性，方便不同颅骨形状的患者在多种姿态位置下的数据采集与力学特性测量，并且具有免调试、便携的特性，具有更广泛的应用前景。
[0026]进一步，传统振动模块由稳态激振仪配合振动杆组成，搭配振动测量反馈系统和水平姿态调控系统等多系统调控构成。本申请采用导轨式振动模块来替代传统的振动模块，以提高装置的稳定性和集成度，导轨式振动模块由含磁性线圈和压力传感器的壳体、金属弹簧、圆柱形导轨和振动板组成具有激励振动、轨迹制定、反馈调节的多功能振动模块，其体积小、质量轻、集成化高。金属弹簧可以发生不同程度的形变，以适配于不同的颅顶高
度并通过压力传感器记录其示数，保证在测量过程中保持不变。现有的成像装置中压力传感器设置在振动板与颅骨之间，而本申请将压力传感器设置在电磁线圈与弹簧之间，减少了头发和异形振动板导致的干扰，使得压力反馈更加灵敏。圆形导轨规定了振动板的运动轨迹，这样比传统的悬梁式振动系统更加稳定，且不需要通过监测系统反馈其运动轨迹，不需要测振调试。振动板由磁性硬质薄板和自适应异形薄板构成。磁性硬质薄板主要通过洛伦磁力带动整个振动板沿圆柱形轨道运动，自适应振动板中设置相互隔离的固化树脂与固化剂的薄囊，使用时通过按压使固化剂与树脂混合，再放置于颅顶，即可快速形成完全贴合颅骨形状的自适应异形薄板，从而确保经颅剪切波的高效诱发。
[0027]进一步，可以耦合于主体骨架的超声探头夹具，夹具由套筒式伸缩支架和夹持支架，可以实现两个自由度的随意调控。相较于传统手持探头，可以减小噪声，数据重复采集的稳定性，图像配准的一致性；相较于传统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，其特征在于，包括头戴式经颅剪切波诱发装置和经颅超声成像系统；所述头戴式经颅剪切波诱发装置包括佩戴模块、振动模块和探头夹持支架，佩戴模块被构造成用于佩戴在头部的弹性框架，探头夹持支架的一端与佩戴模块连接，另一端用于夹持经颅超声成像系统的探头，并使探头抵接在头部的颞窗位置；所述振动模块包括振动器和自适应振动板(10)，振动器固定在佩戴模块的顶部，自适应振动板(10)与振动器连接并用于贴合在颅顶，振动器能够通过洛伦磁力使自适应振动板(10)产生振动诱发经颅产生剪切波。2.根据权利要求1所述的一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，其特征在于，所述振动器包括振动壳体(7)、导轨(8)和磁性硬质平板(9)；所述磁性硬质平板(9)套设在导轨(8)上并能够滑动，导轨(8)的两端与振动壳体(7)固定，磁性硬质平板(9)位于振动壳体(7)的底部，振动壳体(7)中设置有电磁线圈并位于磁性硬质平板(9)顶部。3.根据权利要求2所述的一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，其特征在于，所述振动壳体(7)中还设置有压力传感器。4.根据权利要求3所述的一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，其特征在于，所述压力传感器包括薄膜压力传感器和弹簧(11)，薄膜压力传感器设置在振动壳体的内顶面，多个弹簧布置在薄膜压力传感器与磁性硬质平板(9)之间。5.根据权利要求1所述的一种头戴式经颅超声脑组织弹性成像装置，其特征在于，所述自适应振动板(10)包括弹性薄膜囊，以及包裹在其内...

【专利技术属性】
技术研发人员：万明习，于建军，陈怡然，郭昊，姜力元，宗瑜瑾，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：