[發(fā)明專利]用于檢測和導航的雙頻超聲儀

有效

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• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113317873B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 李家奇;徐杰;邵維維;崔崤峣;韓志樂;李培洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B17/16;A61B17/17
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

本發(fā)明公開了一種用于檢測和導航的雙頻超聲儀，包括：手持探頭端，其包括旋轉導管、高低頻融合換能器、電機；超聲前端設備，其包括FPGA芯片、發(fā)射電路、接收電路；成像設備，其包括數(shù)據(jù)存儲模塊、成像模塊、圖像顯示模塊。本發(fā)明結合了低頻超聲穿透力強，但是近場盲區(qū)大，高頻超聲分辨率高近場盲區(qū)小但是衰減速度快的特點，充分利用各自的優(yōu)勢，使得檢測范圍和檢測分辨率可以兼顧，提高了儀器的適用范圍和檢測準確性；本發(fā)明不但可以單獨提供高頻圖像和低頻圖像，提供給使用者多種信息，而且可以提供高低頻融合圖像，提高了圖像的直觀性和對比性；本發(fā)明使用便捷，操作簡單，實時性好，對患者和醫(yī)務人員無電離輻射，無電磁干擾，安全性好。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)用檢測與導航領域，特別涉及一種用于檢測和導航的雙頻 超聲儀。

背景技術

超聲檢測和導航儀器是手術輔助的重要設備，目前超聲設備多為疾病診 斷類設備，而針對手術輔助的超聲引導設備種類較少，并且在某些特殊的人 體組織環(huán)境，如骨科手術鉆孔置釘過程中，對于釘?shù)朗欠衿茡p，釘?shù)谰嚯x皮 質(zhì)層距離，以及釘?shù)栏浇袩o重要血管神經(jīng)等判斷，還沒有專用的超聲設備。

常見的檢測導航設備如超聲電子氣管鏡，超聲上消化道內(nèi)鏡常為使用高 頻超聲檢測，檢測人體腔道表面和淺層信息，而對于腔道較深的組織和結構 則無法顯示，并且儀器為專用設備，應用范圍小。

在骨科臨床微創(chuàng)外科的時代，目前廣泛使用采用計算機手術導航系統(tǒng) (computerassisted surgery，CAS)輔助骨科置釘內(nèi)固定手術，包括術前CT 導航成像，術中C型臂透視導航、術中CT三維成像導航等，顯著提高了手 術的精確性和安全性，降低了手術風險。但是這些方式除了存在設備價格昂 貴、操作相對復雜、手術時間長等缺點，還存在其他各自的缺點：術前CT 影像導航將術前CT掃描數(shù)據(jù)用于術中參照點注冊，體位的變化容易產(chǎn)生注冊誤差；C型臂透視導航參照二維圖像進行三維操作，加上透視效果不佳， 螺釘置入的精確度較差；術中CT三維成像導航O型臂是目前唯一同時具有 獲得術中即時高質(zhì)量三維CT圖像和全自動注冊功能的導航系統(tǒng)，被公認是 目前脊柱外科領域最先進的導航技術，但其利用磁場作為空間定位系統(tǒng)的電 磁導航在手術室大量金屬物體存在的環(huán)境下限制了其應用范圍。上述CT和C 型臂設備都利用X射線透射的工作原理，患者和醫(yī)務人員會暴露在電離輻射下，對患者和醫(yī)務人員有一定的健康安全影響。

超聲近年來逐漸用于手術引導的成像，其具有獨特優(yōu)勢：超聲波無電離 輻射，對患者和醫(yī)務人員健康安全無影響、無電磁干擾，避免手術室中的電 磁干擾對成像的影響、可連續(xù)實時成像，不受術中移位的影響、費用低廉且 便于移動等。

當前超聲引導的操作多用在穿刺活檢、神經(jīng)阻滯等操作，目前超聲引導 并未廣泛運用到臨床，特別是骨科微創(chuàng)手術,主要原因包括超聲在骨骼中穿透 力低，且分辨率和穿透力成反比，不能同時兼顧分辨率和穿透深度。因此對 骨科手術導航,特別是骨科釘?shù)罊z測導航缺少專用設備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種 用于檢測和導航的雙頻超聲儀。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于檢測和導航 的雙頻超聲儀，包括：

手持探頭端，其包括旋轉導管、設置在所述旋轉導管末端的高低頻融合 換能器以及用于驅動所述旋轉導管轉動的電機；

超聲前端設備，其包括FPGA芯片、發(fā)射電路以及接收電路，所述超聲 前端設備與所述高低頻融合換能器配合能夠實現(xiàn)低頻超聲波發(fā)射、高頻超聲 波發(fā)射、低頻與高頻超聲波交替發(fā)射以及超聲波回波信號接收的功能；

以及成像設備，其包括數(shù)據(jù)存儲模塊、成像模塊以及圖像顯示模塊，所 述成像設備與所述超聲前端設備連接，通過所述成像模塊利用所述超聲前端 設備接收的超聲波回波信號能夠實現(xiàn)低頻超聲成像、高頻超聲成像以及高低 頻超聲融合成像。