專利名稱：對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁聲耦合成像技術。特別是涉及一種由步進電機驅動用于磁聲耦合成像的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置。
背景技術：
磁聲耦合成像是一種對組織電特性進行成像的功能成像，其目的是，在組織密度發生改變之前的電特性(如電導率)變化進行檢測，從而為疾病尤其是腫瘤的早期診斷提供依據。磁聲耦合成像兼具電阻抗成像的功能參數高對比度與超聲成像高空間分辨率的特點，同時該方法還具有逆問題良態、重建算法相對簡單的優點，目前已經成為功能成像領域一個新的研究熱點。如圖I所示，磁聲耦合成像的基本原理是，將待檢測組織A置于恒磁場中，同時加一相同方向頻率為超聲波段的變化磁場，變化的磁場(脈沖磁場)在具有帶電離子的組織內部產生感生電流，感生電流在垂直方向受到洛侖茲力的作用從而使組織局部粒子發生振動，進而產生與磁場相關頻率的超聲波。在組織周圍用換能器7檢測超聲信號可以重建反映組織病理生理功能變化的電導率分布。由電磁學和聲學理論可知，聲壓大小與穩恒磁場，目標內部電流密度、電參數密切相關V2P= V-(JxB)
C5 dt其中，Cs為超聲在成像目標體中的傳播速度，P。為介質密度，Ps為絕熱壓縮系數，P為聲壓，J為電流密度，B為穩恒磁場。可以推導出，在已知穩恒磁場和激勵電壓的情況下，對于一定電導率分布的成像體，產生的聲壓大小與電導率有關。利用換能器在體外檢測的時域聲信號，反映沿此傳播方向上內部電導率的變化。磁聲成像實驗中，由于檢測聲信號帶有實際的組織電導率信息，且于圖像重建的像素點位置息息相關，而聲換能器的定位，影響成像中聲換能器與檢測組織的相對位置的判定，最終影響圖像的重建。因此對該實驗裝置的定位和旋轉控制檢測，是磁聲成像信號檢測處理以及圖像重建關鍵步驟。然而磁聲成像實際實驗中，由于聲換能器的定位會對聲壓信號的檢測造成很大影響，聲換能器在旋轉檢測的過程中通常難以精確定位，使得聲換能器響應信號相對產生時移甚至畸變，影響聲源位置的確定，最終影響電導率圖像的重建。因此需要對磁聲成像實驗裝置進行精確定位和自動控制，從而減少實驗誤差。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種可對聲換能器進行精確定位和步進旋轉控制，從而保證聲源定位的精確性和穩定性的對磁聲稱合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置。
本發明所采用的技術方案是一種對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，包括有支撐框架，所述的支撐框架內的底面板上一體形成有用于放置待測組織的實驗臺，在支撐框架內的上方與所述的實驗臺相對應的設置有用于設置聲換能器的旋轉支架機構，以及驅動旋轉支架機構旋轉的驅動結構。所述的旋轉支架機構包括有旋轉軸，固定連接在旋轉軸底端的旋轉盤，連接在旋轉盤周邊的多個旋轉架，所述的旋轉軸的上端通過軸承連接在支撐框架的上面板上，所述的旋轉架是由橫架和縱架組成的T型結構，其中橫架與旋轉盤固定連接，所述縱架與橫架為可移動連接，所述縱架的架體上開有滑動槽，所述的滑動槽內可上下移動的設置有用于安裝聲換能器的聲換能器固定架。所述橫架為工字型的軌道結構，所述的縱架的頂端形成有用于嵌入工字型橫架的一端的嵌入槽，所述的橫架的一端嵌入在所述縱架的嵌入槽內，從而使縱架沿橫架徑向移動。所述的旋轉盤的底面上開有多個用于安裝旋轉架的凹槽，所述凹槽上開有多個螺孔，所述的旋轉架與旋轉盤相連的這一端開有與所述凹槽上的多個螺孔相對應的多個下螺孔，所述的旋轉架的該端鑲嵌在旋轉盤底面的凹槽內，并通過螺栓固定在旋轉盤上。所述的驅動旋轉支架機構旋轉的驅動結構，包括有設置在支撐框架的上面板的上表面上的電機，所述電機的電機軸貫穿支撐框架的上面板位于該上面板的下方，所述的電機軸通過傳送帶與連接在旋轉盤上面的旋轉軸相連，所述的電機通過傳送帶和旋轉軸驅動旋轉盤帶動旋轉架旋轉。所述的橫架的表面上設置有用于限定縱架徑向移動尺度的刻度尺。所述的縱架的表面上設置有用于限定聲換能器固定架上下移動尺度的刻度尺。所述的旋轉盤的周邊設置有2 4個用于設置聲換能器固定架的旋轉架。所述的聲換能器固定架為具有對聲換能器進行屏蔽的結構。本發明的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，是由步進電機驅動用于磁聲耦合成像的聲壓檢測裝置，可對聲換能器進行精確定位和步進旋轉控制，從而保證聲源定位的精確性和穩定性，為后續的圖像重建提供更加真實可靠的實驗數據。
圖I是磁聲成像的原理圖2是本發明的結構示意圖3是本發明半仰視的結構示意圖4是本發明的旋轉支架機構的側視圖。
圖中
I :支撐框架11 :底面板
12 :實驗臺13 :上面板
2 :傳送帶3 :旋轉支架機構
31 :旋轉軸32 :旋轉盤
33 :旋轉架331 :橫架
332 :縱架333 :滑動槽
34:聲換能器固定架36 :螺孔5 電機軸
35 :凹槽 4 :電機 6 :嵌入槽
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置做出詳細說明。如圖2、圖3所示，本發明的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，包括有支撐框架1，所述的支撐框架I內的底面板11上一體形成有用于放置待測組織的實驗臺12，在支撐框架I內的上方與所述的實驗臺12相對應的設置有用于設置聲換能器的旋轉支架機構3，以及驅動旋轉支架機構3旋轉的驅動結構。所述的旋轉支架機構包括有旋轉軸31，固定連接在旋轉軸31底端的旋轉盤32， 連接在旋轉盤32周邊的多個旋轉架33，所述的旋轉盤32的周邊設置有2 4個用于設置聲換能器固定架34的旋轉架33。所述的旋轉軸31的上端通過軸承連接在支撐框架I的上面板13上，所述的旋轉架33是由橫架331和縱架332組成的T型結構，所述橫架331與旋轉盤32固定連接，所述縱架332與橫架331為可移動連接，如圖4所示，所述橫架331為工字型的軌道結構，所述的縱架332的頂端形成有用于嵌入工字型橫架331的一端的嵌入槽 6，所述的橫架331的一端嵌入在所述縱架332的嵌入槽6內，從而使縱架332沿橫架331 徑向移動。所述的縱架332的架體上開有滑動槽333，所述的滑動槽333內可上下移動的設置有用于安裝聲換能器的聲換能器固定架34，用于調整聲換能器上下位置。所述的聲換能器固定架34為具有對聲換能器進行屏蔽的結構，即在聲換能器固定架34內形成有固定通孔式的槽，用于將圓柱形聲換能器定位并屏蔽外界電磁環境干擾。由于聲換能器的位置會對聲壓信號的檢測造成很大影響，聲換能器在旋轉檢測的過程中通常難以精確定位，使得聲換能器響應信號相對產生時移甚至畸變，導致磁聲實驗操作復雜，影響了實驗數據的精確性，最終影響電導率圖像的重建。因此需要對磁聲成像實驗裝置進行精確定位和自動控制。所以，在所述的橫架331表面上設置有用于限定縱架332 徑向移動尺度的刻度尺，在所述的縱架332的表面上設置有用于限定聲換能器固定架34下移動尺度的刻度尺，可以方便精確定位傳感器位置。所述的旋轉盤32的底面上開有多個用于安裝旋轉架33的凹槽35，所述凹槽35上開有多個螺孔36，用于調整和支撐旋轉架33，保證旋轉架33帶動聲換能器能夠按指定位置繞旋轉軸31旋轉，檢測聲壓信號。所述的旋轉架33與旋轉盤32相連的這一端開有與所述凹槽35的多個螺孔36相對應的多個下螺孔，所述的旋轉架33的該端鑲嵌在旋轉盤32底面的凹槽35內，并通過螺栓固定在旋轉盤32上。所述的驅動旋轉支架機構旋轉的驅動結構，包括有設置在支撐框架I的上面板13 的上表面上的步進電機4，所述步進電機4的電機軸5貫穿支撐框架I的上面板13位于該上面板13的下方，所述的電機軸5通過傳送帶2與連接在旋轉盤32上面的旋轉軸31相連， 所述的電機4通過傳送帶2和旋轉軸31驅動旋轉盤32帶動旋轉架33旋轉。所述的步進電機是由普通市電驅動，程序控制運行。所述步進電機采用Pacific Scientific公司生產的T23NRLC-LNN-NS-00型號產品。所述步進電機通過傳動帶和塑料軸承傳動，控制旋轉支架機構旋轉。所述塑料軸承由POM材料制成，用于帶動旋轉支架旋轉。磁聲成像的聲壓檢測原理，當激勵單元對介質仿體產生激勵脈沖信號后，在穩恒磁場作用下，實驗介質仿體產生的聲信號，并由聲換能器接收后轉換成電信號，電信號經過信號處理單元，存儲數據，完成了一次檢測。將聲換能器繞某一固定軸線旋轉一定角度，并重復上述檢測步驟，直至聲換能器旋轉I周檢測完畢，得到的聲壓信號可以用來重建介質仿體的電導率分布圖像。本發明的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置， 具體的工作過程如下I.首先將聲換能器置入聲換能器固定架的內固定槽中，用固定螺孔將聲換能器壓2.將一柱形水槽置于固定底座上，該柱形水槽用于提供磁聲耦合成像實驗環境；3.將待檢測組織或實驗仿體或通電線圈置于柱形水槽中固定；4.調整旋轉支架機構，使聲換能器處于一個合適的檢測位置，通過旋轉支架機構上的刻度標記記錄其旋轉半徑r及相對高度d ；4.將連接好的檢測裝置浸入聲耦合劑中，使用磁聲成像激勵源產生激勵信號；5.記錄波形S1⑴；6.通過步進電機驅動控制旋轉支架機構旋轉一個固定角度，再次使用磁聲成像激勵源產生相同的激勵信號激勵，記錄測量信號32(0，重復上述步驟，記錄33(0，S4(t)···， 直至旋轉支架機構旋轉一周信號檢測完畢。
權利要求
1.一種對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，包括有支撐框架(1)， 其特征在于，所述的支撐框架(I)內的底面板(11)上一體形成有用于放置待測組織的實驗臺(12)，在支撐框架(I)內的上方與所述的實驗臺(12)相對應的設置有用于設置聲換能器的旋轉支架機構(3)，以及驅動旋轉支架機構(3)旋轉的驅動結構。
2.根據權利要求I所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的旋轉支架機構包括有旋轉軸(31)，固定連接在旋轉軸(31)底端的旋轉盤 (32)，連接在旋轉盤(32)周邊的多個旋轉架(33)，所述的旋轉軸(31)的上端通過軸承連接在支撐框架(I)的上面板(13)上，所述的旋轉架(33)是由橫架(331)和縱架(332)組成的T型結構，其中橫架(331)與旋轉盤(32)固定連接，所述縱架(332)與橫架(331)為可移動連接，所述縱架(332)的架體上開有滑動槽(333)，所述的滑動槽(333)內可上下移動的設置有用于安裝聲換能器的聲換能器固定架(34)。
3.根據權利要求2所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述橫架(331)為工字型的軌道結構，所述的縱架(332)的頂端形成有用于嵌入工字型橫架(331)的一端的嵌入槽(6),所述的橫架(331)的一端嵌入在所述縱架(332)的嵌入槽￠)內，從而使縱架(332)沿橫架(331)徑向移動。
4.根據權利要求2所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的旋轉盤(32)的底面上開有多個用于安裝旋轉架(33)的凹槽(35)，所述凹槽(35)上開有多個螺孔(36)，所述的旋轉架(33)與旋轉盤(32)相連的這一端開有與所述凹槽(35)上的多個螺孔(36)相對應的多個下螺孔，所述的旋轉架(33)的該端鑲嵌在旋轉盤(32)底面的凹槽(35)內，并通過螺栓固定在旋轉盤(32)上。
5.根據權利要求I所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的驅動旋轉支架機構旋轉的驅動結構，包括有設置在支撐框架(I)的上面板(13)的上表面上的電機(4)，所述電機(4)的電機軸(5)貫穿支撐框架⑴的上面板(13) 位于該上面板(13)的下方，所述的電機軸(5)通過傳送帶(2)與連接在旋轉盤(32)上面的旋轉軸(31)相連，所述的電機(4)通過傳送帶(2)和旋轉軸(31)驅動旋轉盤(32)帶動旋轉架(33)旋轉。
6.根據權利要求2所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的橫架(331)的表面上設置有用于限定縱架(332)徑向移動尺度的刻度尺。
7.根據權利要求2所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的縱架(332)的表面上設置有用于限定聲換能器固定架(34)上下移動尺度的刻度尺。
8.根據權利要求2所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的旋轉盤(32)的周邊設置有2 4個用于設置聲換能器固定架(34)的旋轉架(33)。
9.根據權利要求2所述的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，其特征在于，所述的聲換能器固定架(34)為具有對聲換能器進行屏蔽的結構。
全文摘要
一種對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，包括有支撐框架，所述的支撐框架內的底面板上一體形成有用于放置待測組織的實驗臺，在支撐框架內的上方與所述的實驗臺相對應的設置有用于設置聲換能器的旋轉支架機構，以及驅動旋轉支架機構旋轉的驅動結構。本發明的對磁聲耦合成像中聲探頭位置精確定位和控制的裝置，是由步進電機驅動用于磁聲耦合成像的聲壓檢測裝置，可對聲換能器進行精確定位和步進旋轉控制，從而保證聲源定位的精確性和穩定性，為后續的圖像重建提供更加真實可靠的實驗數據。
文檔編號A61B5/053GK102599935SQ20121008059
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者劉志朋, 張順起, 殷濤, 馬任 申請人:中國醫學科學院生物醫學工程研究所