[发明专利]一种自动超声扫查系统

说明书

本发明涉及医疗器械技术领域，旨在提供一种自动超声扫查系统。该系统包括带有相机的机械臂、装于机械臂端部的超声探头、六维力传感器和上位机；六维力传感器固定在机械臂末端，超声探头通过夹具固定在六维力传感器上，六维力传感器能够检测超声探头与人体表面接触时产生的反作用力；上位机通过数据线分别连接六维力传感器、相机和图像采集卡，机械臂的控制器通过以太网通讯总线连接至上位机；超声机通过数据线连接图像采集卡。本发明能够在完成扫描需求的同时，避免过度压迫病人身体导致不适甚至疼痛。实现在扫描轨迹的特定离散点位置给予不同的接触力控制，用于模拟经验丰富的专业医生的扫描手法。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种具备力传感器的自动超声扫查系统，并进一步提供了其使用方法。

背景技术

超声扫描是一种相对廉价、有效的体表扫描检测方式。对于病灶的初步定位、估计有很大的帮助。近年来，随着人们对身体健康的重视，超声扫描的需求量不断增大。

但是，当前超声扫查方式也存在不足。首先，对于医生来说超声扫描是一种重复、乏味的工作，保持特定姿态的长时间工作会导致关节炎等疾病。其次，对于医疗不发达的偏远地区，缺少经验丰富的专业医生(甚至缺少专业医生)来完成对应的扫描操作过程，最后，由于医生个人业务素质存在差异，造成超声图像无法标准化，获取的图像信息不能获得广泛的认同。

目前已有多种能够自动实现超声扫查的装置，但这些装置都存在缺乏触感控制的问题，导致机械臂端部的超声探头在扫查过程中不能实时控制接触力度，甚至导致病患体表受到过大压迫导致不适，使用体验不佳。当然，也不能模拟经验丰富的专业医生的扫描手法。因此，提供一种全新的自动超声扫查系统用于解决上述现有技术存在的不足，是十分有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种自动超声扫查系统。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种自动超声扫查系统，包括带有相机的机械臂和装于机械臂端部的超声探头，后者通过信号线连接至超声机；该系统还包括六维力传感器和上位机；六维力传感器固定在机械臂末端，超声探头通过夹具固定在六维力传感器上，六维力传感器能够检测超声探头与人体表面接触时产生的反作用力；上位机通过数据线分别连接六维力传感器、相机和图像采集卡，机械臂的控制器通过以太网通讯总线连接至上位机；超声机通过数据线连接图像采集卡。

本发明中，上位机通过USB传输线分别连接六维力传感器、相机和图像采集卡，超声机通过HDMI线连接图像采集卡。

本发明中，所述相机是深度相机或是轮廓相机。

本发明进一步提供了利用前述自动超声扫查系统的使用方法，包括以下步骤：

(1)使待检病人平躺，由相机结合机械臂的手眼标定，获取扫查部位的空间曲面信息；

(2)根据扫查需要，在上位机上手动选取扫查起始点及期望扫描轨迹，上位机分析并获取轨迹中离散点在机械臂坐标系下的位置以及切向量和法向量；

(3)上位机向机械臂的控制器发送动作指令，沿期望扫描轨迹对病人身体进行扫描；在扫描过程中上位机实时接收力传感器的信号数据，然后将其与预置的接触力数值进行比较，并根据两者的差值调整机械臂作用于病人身体上的力度，使力传感器检测的接触力始终保持在设定的范围内；

(4)超声探头将扫描过程的超声检测信号传送至超声机，并由后者转换为超声图像，并将超声图像通过图像采集卡传送至上位机；

本发明中，所述步骤(3)中还包括：上位机按预设规则在期望扫描轨迹的各离散点处对期望的接触力进行插值，以此拟合特定的扫描手法；或者，上位机按预设规则在期望扫描轨迹的各离散点处设定接触力为指定的数值。