本技術(shù)涉及聲學(xué)影像，特別是涉及一種通用于自然腔道與血管系統(tǒng)的聲學(xué)介入影像平臺。

背景技術(shù)：

1、聲學(xué)介入影像平臺由于聲學(xué)穿透性，能夠在更接近病灶的體內(nèi)對深層結(jié)構(gòu)組織實(shí)時(shí)可視化，同時(shí)提供血流相關(guān)的動態(tài)信息，能在充滿體液的復(fù)雜環(huán)境中清晰成像，且相比于x射線和ct更加安全，在術(shù)中引導(dǎo)和早期診療中已經(jīng)逐漸被廣泛應(yīng)用。一般情況下，聲學(xué)介入影像平臺大多是針對特定應(yīng)用場景設(shè)計(jì)的。當(dāng)前以超聲作為成像模態(tài)的聲學(xué)介入影像平臺主要分以下三類：超聲內(nèi)鏡（endoscopic?ultrasound,?eus），心腔內(nèi)超聲（intracardiacechocardiography,?ice）以及血管內(nèi)超聲（intravascular?ultrasound,?ivus）。eus、ice以及ivus這三類聲學(xué)介入影像平臺的應(yīng)用都需要數(shù)字減影血管造影（digitalsubtraction?angiography,?dsa）技術(shù)的配合，且各自的應(yīng)用場景較為局限。

2、eus通常將末端集成了換能器陣列的內(nèi)窺鏡導(dǎo)管，經(jīng)咽喉、呼吸道、尿道或陰道等人體自然腔道被輸送至人體內(nèi)部，對自然腔道以及周圍器官的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化。eus被廣泛應(yīng)用于消化道、氣管、膀胱與前列腺以及直腸等自然腔道手術(shù)的術(shù)中實(shí)時(shí)引導(dǎo)和穿刺活檢，并且對于婦科和消化道相關(guān)疾病的早期篩查有重要的意義。但是無法適用于心臟、血管系統(tǒng)等相關(guān)場景。

3、對于與心臟、血管系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用場景，通常使用ice以及ivus進(jìn)行結(jié)構(gòu)信息的可視化與血流功能性信息的表征。ice在心臟消融、瓣膜修復(fù)以及左心耳封堵等重要的心臟結(jié)構(gòu)病治療手術(shù)中，能夠?yàn)獒t(yī)療人員提供心腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的精確定位與導(dǎo)管引導(dǎo)，確保手術(shù)安全性和有效性。ivus則用以輔助冠狀動脈和心外周動脈的介入手術(shù)，在支架植入和血管成形術(shù)中評估血管狹窄、支架擴(kuò)展情況及斑塊特性，確保治療效果。但是ice以及ivus則難以適用于消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)以及生殖系統(tǒng)等自然腔道的介入場景。

4、目前，亟待提出一種能夠通用于自然腔道及血管系統(tǒng)的聲學(xué)介入影像平臺，降低聲學(xué)介入影像平臺的研發(fā)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本技術(shù)提供了一種通用于自然腔道與血管系統(tǒng)的聲學(xué)介入影像平臺，目的是解決聲學(xué)介入影像平臺的應(yīng)用場景的局限性問題。

2、本技術(shù)實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

3、本技術(shù)提供一種通用于自然腔道與血管系統(tǒng)的聲學(xué)介入影像平臺，平臺包括：體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊、多功能導(dǎo)管模塊、多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊及信號處理重建與人機(jī)交互模塊；

4、所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊連接于所述多功能導(dǎo)管模塊的第一端，所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊連接于所述多功能導(dǎo)管模塊的第二端；所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊和所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊均與所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊通信連接；所述多功能導(dǎo)管模塊與所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊通信連接；

5、所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊，用于向所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊傳遞體內(nèi)介入控制指令；

6、所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊，用于根據(jù)所述體內(nèi)介入控制指令向所述多功能導(dǎo)管模塊的移動提供動力，以及通過所述多功能導(dǎo)管模塊向所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊傳送旋轉(zhuǎn)扭矩；所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊內(nèi)集成有多自由度的動態(tài)調(diào)節(jié)單元，所述動態(tài)調(diào)節(jié)單元用于通過動態(tài)機(jī)電控制對所述多功能導(dǎo)管模塊的形態(tài)進(jìn)行調(diào)整；

7、所述多功能導(dǎo)管模塊的導(dǎo)管主體具有多段柔性結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)管主體用于在所述動態(tài)機(jī)電單元的控制下發(fā)生形態(tài)變化，以適應(yīng)當(dāng)前所處的體內(nèi)環(huán)境，并基于所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊提供的動力移動；

8、所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊內(nèi)設(shè)有換能器，所述換能器在所述旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下旋轉(zhuǎn)并探測當(dāng)前所處的體內(nèi)環(huán)境，生成探測信號傳輸給所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊；

9、所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊，還用于根據(jù)所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊提供的探測信號，進(jìn)行信號處理和可視化重建，生成聲學(xué)影像數(shù)據(jù)，對所述聲學(xué)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。

10、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述平臺包括具有形態(tài)差異和/或柔韌性差異的多個備用導(dǎo)管，以匹配多種不同的體內(nèi)環(huán)境；所述多個備用導(dǎo)管包括：適用于直線血管的導(dǎo)管、適用于彎曲支氣管的導(dǎo)管和適用于柔性腔道的導(dǎo)管；所述導(dǎo)管主體選自所述多個備用導(dǎo)管。

11、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述多功能導(dǎo)管模塊與所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊通信連接；所述多功能導(dǎo)管模塊還包括多模態(tài)非聲學(xué)傳感器；所述多模態(tài)非聲學(xué)傳感器，用于標(biāo)測空間位置信號、生物電信號、壓力與應(yīng)力信號、生物化學(xué)信號以及溫度信號中的一種或多種，并將標(biāo)測的信號傳輸至所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊；

12、所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊，還用于對所述探測信號和所述標(biāo)測的信號進(jìn)行多模態(tài)融合，以生成多模態(tài)信息融合的影像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可視化展示。

13、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述多模態(tài)非聲學(xué)傳感器設(shè)置在所述導(dǎo)管主體的表面且可拆卸；所述平臺包括多個備用的不同模態(tài)的非聲學(xué)傳感器；所述多模態(tài)非聲學(xué)傳感器選自所述多個備用的不同模態(tài)的非聲學(xué)傳感器。

14、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊包括多種不同介質(zhì)的通道，所述多種不同介質(zhì)的通道分別用于傳輸不同模態(tài)的信號；所述不同模態(tài)的信號包括以下至少兩種：

15、聲信號、光信號、電信號、氣體信號、液體信號、扭矩或應(yīng)力。

16、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊還配置有耦合器，所述耦合器用于實(shí)現(xiàn)所述不同模態(tài)的信號在所述多種不同介質(zhì)的通道內(nèi)的耦合或隔離。

17、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊還包括多模態(tài)協(xié)同處理單元；

18、所述多模態(tài)協(xié)同處理單元，用于進(jìn)行所述不同模態(tài)的信號的解碼與重建，并基于重建出的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)融合和動態(tài)調(diào)控。

19、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述平臺還包括：體外聲學(xué)傳感模塊；所述體外聲學(xué)傳感模塊與所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊通信連接；

20、所述體外聲學(xué)傳感模塊內(nèi)設(shè)有換能器，用于通過自身的換能器從體外探測目標(biāo)對象的體內(nèi)環(huán)境和探測所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊當(dāng)前所處的位置和姿態(tài)；將探測到的信號傳輸給所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊；

21、所述信號處理重建與人機(jī)交互模塊，還用于根據(jù)所述體外聲學(xué)傳感模塊提供的信號進(jìn)行信號處理和可視化重建，并將重建出的聲學(xué)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，以引導(dǎo)醫(yī)生通過人機(jī)交互的方式實(shí)時(shí)調(diào)整所述體內(nèi)介入控制指令，以使所述多功能導(dǎo)管模塊和所述體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊到達(dá)所述目標(biāo)對象的體內(nèi)的預(yù)期位置。

22、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述動態(tài)調(diào)節(jié)單元包括以下一種或多種：

23、柔性多段電機(jī)、形狀記憶合金或液壓軟體執(zhí)行器。

24、一種可選實(shí)現(xiàn)方式中，所述導(dǎo)管主體的形態(tài)變化包括以下一種或多種：

25、彎曲、膨脹、分段展開或收縮。

26、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)具有以下有益效果：

27、本技術(shù)提供的一種通用于自然腔道與血管系統(tǒng)的聲學(xué)介入影像平臺中，信號處理重建與人機(jī)交互模塊傳遞體內(nèi)介入控制指令；多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊提供動力和傳送旋轉(zhuǎn)扭矩；多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電模塊通過動態(tài)機(jī)電控制對多功能導(dǎo)管模塊的形態(tài)進(jìn)行調(diào)整。導(dǎo)管主體具有多段柔性結(jié)構(gòu)，基于動力移動，在動態(tài)機(jī)電單元的控制下發(fā)生形態(tài)變化。體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊的換能器在旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下旋轉(zhuǎn)并探測當(dāng)前所處的體內(nèi)環(huán)境生成探測信號；信號處理重建與人機(jī)交互模塊根據(jù)體內(nèi)介入聲學(xué)傳感模塊提供的探測信號，進(jìn)行信號處理和可視化重建生成聲學(xué)影像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可視化展示。由于導(dǎo)管主體具有多段柔性結(jié)構(gòu)，在多通道多模態(tài)動態(tài)機(jī)電控制模塊的作用下能夠發(fā)生形態(tài)變化，從而可以靈活適配當(dāng)前所處的體內(nèi)環(huán)境。可見，該平臺具備較強(qiáng)的場景通用性，可以推廣到自然腔道及血管系統(tǒng)等不同體內(nèi)環(huán)境中應(yīng)用。該平臺有效解決的當(dāng)前以eus、ice以及ivus為代表的幾類聲學(xué)介入影像平臺的應(yīng)用場景局限性問題。