多维阻抗断层扫描装置的制作方法

专利名称：多维阻抗断层扫描装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗设备影像技术，特别是涉及一种多维阻抗断层扫描装置的技术。
背景技术：
乳腺阻抗断层扫描(ElectricalImpedance Mammography,简称EIM)技术,是一种基于阻抗断层扫描(Electrical Impedance Tomography,简称EIT)的医学图像技术。这种扫描技术通过在病人乳房上用有限数量的表面电极采集特定区域的电阻抗数据，再根据采集的数据采取特定的图像重建算法重建出内部的三维组织结构和病理图像，从而为乳腺肿瘤检测提供基本的临床图像信息，能检测出乳腺肿瘤的发生，及乳腺肿瘤的位置，而且还能提供肿瘤的病理数据来辅助肿瘤的诊断，尤其是对早期乳腺肿瘤的诊断有很大的价值。采用乳腺阻抗断层扫描技术的设备主要由乳腺阻抗断层扫描装置、数据采集盒及计算机组成，数据采集盒通过乳腺阻抗断层扫描装置采集病人乳房特定区域的电阻抗数据，并将采集的数据传递给计算机，计算机再根据采集到的数据建立三维组织结构和病理图像。现有乳腺阻抗断层扫描装置实现乳房断层扫描的方法有以下几种:1)将多个相互独立的电极一一贴附在患者皮肤上进行数据采集；2)将单个平板式电极板(即单面布设有电极阵列的平板)人为用手按压在患者乳房上进行数据采集；3)将单个圆筒式圈电极罩(SP内壁布设有电极阵列的圆形筒体)罩设在患者乳房上，再用手调整每个电极使之与患者乳房接触，进而实现数据采集。这几种乳房断层扫描方法存在着以下缺陷:1)受被测区域皮肤面积限制，只能使用较少数量的电极来采集数据，导致测量图像的分辨率较低；2)电极与皮肤的接触面引入的接触阻抗大小变化及其随机变化远远高于目标测量值，从而引入了随机的系统测量误差；3)采用圆筒式圈电极罩测量时，会导致的中心区的测量灵敏度较低，对于中心肿瘤高发区的乳腺癌检测效果较差，而且圆筒式圈电极罩通常都为固定尺寸，很难满足各种大小尺寸乳房的测量；4)人为操作误差较大，临床上很难保证电极与乳房位置的相对固定，导致图像可重复性较低。

发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种测量图像分辨率高，且图像可重复性高，测量效果好，测量误差低的多维阻抗断层扫描装置。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种多维阻抗断层扫描装置，包括电极盘，所述电极盘的盘体绝缘，其盘体上端面固设有由多个平面电极组成的平面电极阵列，其特征在于:还包括扫描筒、电极罩；
所述扫描筒是一上端开口的直筒，其内壁上部沿周向均布有绕其轴线一周的由多个圈电极组成的圈电极阵列，扫描筒内腔中设有一能上下活动且与其同轴的活动筒；
所述电极罩是一 个导电率在0.2 25mS/cm的导电体,活动安装在扫描筒内，且位于活动筒上方，其碗口朝上；
所述活动筒的内腔中设有一活动的内筒；所述内筒的外径小于活动筒的内径，所述电极盘固定在内筒上端，所述活动筒的上端设有供电极盘外露的开口；
所述活动筒内壁及内筒外壁上分别设有相配合的用于限制内筒相对活动筒轴向位移的内筒限位结构；
所述扫描筒、活动筒及内筒的筒体均为电绝缘体；
所述扫描筒安装在一落地物上，该落地物上设有用于驱动内筒升降、平移及转动的内筒驱动机构。进一步的，所述活动筒的外周面与扫描筒内壁之间的结合部防水密封，所述内筒的顶端与活动筒顶部内壁活动连接并防水密封，所述电极盘与电极罩之间填充有导电介质。进一步的，所述电极罩的碗底设有一上下贯通的乳头定位孔。进一步的，所述电极盘的盘体上端面设有一向下凹陷的凹坑，该凹坑位于电极罩上的乳头定位孔的正下方。进一步的，所述内筒限位结构包括，设于内筒外周面且沿内筒周向绕内筒外周面一圈的至少一条线型限位凸缘，及设于活动筒内壁且沿活动筒周向对称布设的多个与内筒外周面的各线型限位凸缘分别嵌合的线形限位槽，所述内筒的轴线与活动筒的轴线重合时，内筒外周面的各线型限位凸缘与活动筒内壁的各线形限位槽槽底之间留有间隙。进一步的，所述落地物是一床体，所述内筒驱动机构包括分别用于驱动内筒沿扫描筒轴向升降的升降驱 动子机构，用于驱动内筒沿活动筒径向移动的的平移驱动子机构，用于驱动内筒转动的旋转驱动子机构；
所述落地物上开设有一上下贯通的通孔，该通孔与扫描筒的上端开口对接。进一步的，所述扫描筒内设有一摄像头，该摄像头位于电极罩下方。进一步的，还包括一除气泡机构，所述除气泡机构包括真空泵、水泵、除气泡容器、导电介质容器；
所述扫描筒的筒壁上设有一贯通其筒壁的进液口，该进液口位于电极罩及电极盘之间的筒壁上；
所述除气泡容器设有一进液口、一排液口、一排气口，其排气口由一透气的滤膜封闭，其排液口经管件接到扫描筒筒壁上的进液口；
所述水泵的进水口经管件接到导电介质容器的容腔，其泵水口经一过滤减压阀接到除气泡容器的进液口；
所述真空泵的吸气口接到除气泡容器的排气口。进一步的，所述电极罩是一导电的碗形体。本发明提供的多维阻抗断层扫描装置，利用电极罩，扫描筒内壁的圈电极和电极盘上端面的平面电极采集乳房数据，通过控制电极盘升降能适应不同大小乳房的扫描，通过控制电极盘转动、平移能采集不同乳房区域的数据，实现利用有限电极数量实现数倍于电极数量的扫描，从而大幅度提高图像的独立测量值送入计算机，而且电极罩与电极盘上的平面电极通过导电介质电耦合连接，保证了电极罩与电极盘上各平面电极之间的导电连续，使得计算机能利用数倍于电极数量的数据构建乳房的高分辨率图像，从理论上可以实现有限电极获得无限密度的独立数据，具有测量图像分辨率高，图像可重复性高，及测量误差低的有益效果。


图1是本发明实施例的多维阻抗断层扫描装置的结构示意 图2是本发明实施例的多维阻抗断层扫描装置中的扫描筒、电极罩、活动筒及电极盘的连接示意 图3是本发明实施例的多维阻抗断层扫描装置中的电极罩、活动筒、内筒及电极盘的连接示意 图4是本发明实施例的多维阻抗断层扫描装置中的活动筒、内筒及电极盘的连接示意
图5是本发明实施例的多维阻抗断层扫描装置中的除气泡机构的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附 图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1-图4所示，本发明实施例所提供的一种多维阻抗断层扫描装置，包括电极盘4，所述电极盘4的盘体绝缘，其盘体上端面固设有由多个平面电极41组成的平面电极阵列，其特征在于:还包括扫描筒2、电极罩3 ;
所述扫描筒2 (见图2)是一上端开口的直筒，其内壁上部沿周向均布有绕其轴线一周的由多个圈电极21组成的圈电极阵列，扫描筒2内腔中设有一能上下活动且与其同轴的活动筒5 ;
所述电极罩3是一个导电率在0.2 25mS/cm的导电碗形体,活动安装在扫描筒2内，且位于活动筒5上方，其碗口朝上，其碗底设有一上下贯通的乳头定位孔31 ；
所述活动筒5 (见图3、图4)的外周面与扫描筒2内壁之间的结合部防水密封，其内腔中设有一活动的内筒6 ；
所述内筒6的外径小于活动筒5的内径，内筒6顶端与活动筒5顶部内壁活动连接并防水密封，所述电极盘4固定在内筒6上端，其盘体上端面设有一向下凹陷的凹坑42，该凹坑42位于电极罩上的乳头定位孔的正下方，所述活动筒5的上端设有供电极盘4外露的开Π ；
所述活动筒5内壁及内筒6外壁上分别设有相配合的用于限制内筒6相对活动筒5轴向位移的内筒限位结构；
所述电极盘4与电极罩3之间填充有导电介质；
所述扫描筒2、活动筒5及内筒6的筒体均为电绝缘体，最好用低介电常数材料制作；所述扫描筒2安装在一落地物I上，该落地物I上设有用于驱动内筒升降、平移及转动的内筒驱动机构9。如图4所示，本发明实施例中，所述内筒限位结构包括，设于内筒6外周面且沿内筒周向绕内筒6外周面一圈的至少一条线型限位凸缘61 (本实施例中有两条)，及设于活动筒5内壁且沿活动筒周向对称布设的多个与内筒6外周面的各线型限位凸缘61分别嵌合的线形限位槽51，所述内筒6的轴线与活动筒5的轴线重合时，内筒6外周面的各线型限位凸缘61与活动筒5内壁的各线形限位槽51槽底之间留有间隙，通过内筒限位结构能避免内筒产生相对活动筒的轴向位移，从而保证内筒顶端与活动筒顶部内壁之间的密封有效；本发明实施例实际应用时，内筒限位结构也可以采用其它能限制内筒相对活动筒轴向位移的类似结构。本发明实施例中，所述导电介质是导电胶或导电盐水，所述电极罩由导电尼龙或导电橡胶制成。本发明实施例中，所述落地物I是一床体，落地物上开设有一上下贯通的通孔，该通孔与扫描筒的上端开口对接；
所述内筒驱动机构9为现有技术，包括分别用于驱动内筒沿扫描筒轴向升降的升降驱动子机构，用于驱动内筒沿活动筒径向移动的的平移驱动子机构，用于驱动内筒转动的旋转驱动子机构；
所述平移驱动子机构包括直线型平移滑轨、线型平移齿条、平移电机，所述平移滑轨、平移齿条均固定在落地物上，且相互平行，并平行于地面，所述平移滑轨上设有一沿其轨线滑动的平移滑块，所述平移电机安装在平移滑块上，其动力轴经齿轮连接平移齿条；
所述升降驱动子机构包括直线型升降滑轨、直线型升降齿条、升降电机，所述升降滑轨、升降齿条均固定在平移滑块上，且均直于地面，所述升降滑轨上设有一沿其轨线滑动的升降滑块，所述升降电机安装在升降滑块上，其动力轴经齿轮连接升降齿条；
所述旋转驱动子机构包括一旋转电机，所述旋转电机安装在升降滑块上，其动力轴垂直于地面，并与内筒轴接；
所述平移电机、升降电机及旋转电机均为步机电机；
本发明实施例通过平移电机、升降电机及旋转电机，能控制内筒上的电极盘实现微米级的升降、平移、转动 ，通过电极盘的升降、平移、转动及电极盘三种移动方式的组合，能实现微米级的多维扫描，本发明实施例实际应用时，内筒驱动机构也可以采用能驱动内筒升降、平移及转动的其它类似机构。本发明实施例中，所述扫描筒2内设有一摄像头(图中未示)，该摄像头位于电极罩下方，本实施例中的摄像头是3毫米微型广角红外摄像头。本发明实施例中，所述电极罩3由导电材料制成，制作电极罩的导电材料可以是符合食品标准及医用标准的导电硅胶、导电尼龙或其它可塑性导电材料。本发明实施例需配合电极数据采集盒及计算机使用，所述电极数据采集盒及计算机均为现有技术，使用时将电极罩，及电极盘顶面的各平面电极，扫描筒内壁的各圈电极分别接到电极数据采集盒的各个采集端，计算机则以通信方式连接电极数据采集盒。本发明实施例适用于乳房的医学检测，可用于医学上检测乳腺疾病，其使用方式如下:
需要控制电极盘、电极罩升降时，通过升降电机控制升降滑块上升或下降，使升降滑块上的各部件也随之升降，升降滑块上的旋转电机也随之带动内筒升降，在内筒的带动下，活动筒、电极盘、电极罩也随之同步升降，通过控制电极盘、电极罩的升降，能适应不同大小乳房的扫描；
需要控制电极盘平移时，通过平移电机驱动平移滑块水平移动，升降滑块也随之平移，使升降滑块上的各部件也随之平移，升降滑块上的旋转电机也随之带动内筒平移，在内筒的带动下，电极盘也随之同步平移，而此时活动筒、电极罩则不发生位移；
需要控制电极盘转动时，通过旋转电机驱动内筒转动，电极盘即在内筒的带动下同步转动，而此时活动筒、电极罩则不发生位移；
检测时，让患者俯卧在床体上，并将待检测的单侧乳房置入扫描筒内，然后控制电极盘及电极罩上升，直到电极罩包容住置入扫描筒的乳房，且乳房上的乳头伸入电极罩的乳头定位孔及电极盘盘体中心的凹坑，此时即可采集电极扫描数据，扫描筒底部的摄像头可监测乳头定位状况；
采集电极扫描数据时，电极罩与电极盘上的平面电极通过导电介质进行电耦合连接，通过控制电极盘转动、平移可采集不同乳房区域的数据，从而实现利用有限电极数量实现数倍于电极数量的扫描，从而大幅度提高图像的独立测量值送入计算机，使得计算机能利用数倍于电极数量的数据构建乳房的高分辨率图像，通过控制电极盘转动、平移，从理论上可以实现有限电极获得无限密度的独立数据。本发明实施例中，电极罩、圈电极和平面电极可在安全电流及电流密度允许的条件下提高被测乳房的电流密度及均匀性，从而提高电流的穿透性，能测得高质量的数据，有利于计算机构建高分辨率图像。本发明实施例中，所述电极罩的碗形曲面结构可根据不同乳房外形及年龄、种族进行设计，主要目的是使与乳房外形轮廓一致以加强导电材料和皮肤的接触从而加强电极和乳房的接触，同时保证乳房扫描过程中病人的舒适，电极罩与电极盘之间填充的导电介质用于保证电极罩与电极盘之间的导电连续，电极罩与皮肤间有导电介质能保证均匀连续导电，并能降低导电材料和皮肤间的接触阻抗；不同的人种可以使用不同导电率的电极罩。本发明实施例实际 应用时，所述电极罩也可以是平板型的导电体，或其它适合罩设在人体乳房部位的形状。如图5所示,本发明实施例还包括一除气泡机构,所述除气泡机构包括真空泵84、水泵81、除气泡容器83、导电介质容器(图中未示)；
所述扫描筒的筒壁上设有一贯通其筒壁的进液口，该进液口位于电极罩及电极盘之间的筒壁上；
所述除气泡容器83设有一进液口、一排液口、一排气口，其排气口由一透气的滤膜封闭，其排液口经管件接到扫描筒筒壁上的进液口 ；
所述水泵81的进水口经管件接到导电介质容器的容腔，其泵水口经一过滤减压阀82接到除气泡容器83的进液口 ；
所述真空泵84的吸气口接到除气泡容器83的排气口。通过除气泡机构可去除注入扫描筒内的导电介质中夹杂的气泡，除气泡机构去除导电介质中气泡的工作原理如下:
导电介质流过除气泡容器时，导电介质内夹杂的气泡在真空泵吸力的作用下穿过除气泡容器排气口的滤膜排出，导电介质则在滤膜的挡阻下留在除气泡容器内，最后从除气泡容器的排液口排入扫描筒。本发明实施例实际应用时，除气泡机构也可以采用能去除导电介质中气泡的其它类似机构。
权利要求
1.一种多维阻抗断层扫描装置，包括电极盘，所述电极盘的盘体绝缘，其盘体上端面固设有由多个平面电极组成的平面电极阵列，其特征在于还包括扫描筒、电极罩； 所述扫描筒是一上端开口的直筒，其内壁上部沿周向均布有绕其轴线一周的由多个圈电极组成的圈电极阵列，扫描筒内腔中设有一能上下活动且与其同轴的活动筒； 所述电极罩是一个导电率在O. 2 25mS/cm的导电体,活动安装在扫描筒内，且位于活动筒上方，其碗口朝上； 所述活动筒的内腔中设有一活动的内筒； 所述内筒的外径小于活动筒的内径，所述电极盘固定在内筒上端，所述活动筒的上端设有供电极盘外露的开口； 所述活动筒内壁及内筒外壁上分别设有相配合的用于限制内筒相对活动筒轴向位移的内筒限位结构； 所述扫描筒、活动筒及内筒的筒体均为电绝缘体； 所述扫描筒安装在一落地物上，该落地物上设有用于驱动内筒升降、平移及转动的内筒驱动机构。
2.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述活动筒的外周面与扫描筒内壁之间的结合部防水密封，所述内筒的顶端与活动筒顶部内壁活动连接并防水密封，所述电极盘与电极罩之间填充有导电介质。
3.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述电极罩的碗底设有一上下贯通的乳头定位孔。
4.根据权利要求3所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述电极盘的盘体上端面设有一向下凹陷的凹坑，该凹坑位于电极罩上的乳头定位孔的正下方。
5.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述内筒限位结构包括，设于内筒外周面且沿内筒周向绕内筒外周面一圈的至少一条线型限位凸缘，及设于活动筒内壁且沿活动筒周向对称布设的多个与内筒外周面的各线型限位凸缘分别嵌合的线形限位槽，所述内筒的轴线与活动筒的轴线重合时，内筒外周面的各线型限位凸缘与活动筒内壁的各线形限位槽槽底之间留有间隙。
6.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述落地物是一床体，所述内筒驱动机构包括分别用于驱动内筒沿扫描筒轴向升降的升降驱动子机构，用于驱动内筒沿活动筒径向移动的的平移驱动子机构，用于驱动内筒转动的旋转驱动子机构； 所述落地物上开设有一上下贯通的通孔，该通孔与扫描筒的上端开口对接。
7.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述扫描筒内设有一摄像头，该摄像头位于电极罩下方。
8.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于还包括一除气泡机构，所述除气泡机构包括真空泵、水泵、除气泡容器、导电介质容器； 所述扫描筒的筒壁上设有一贯通其筒壁的进液口，该进液口位于电极罩及电极盘之间的筒壁上； 所述除气泡容器设有一进液口、一排液口、一排气口，其排气口由一透气的滤膜封闭，其排液口经管件接到扫描筒筒壁上的进液口； 所述水泵的进水口经管件接到导电介质容器的容腔，其泵水口经一过滤减压阀接到除气泡容器的进液口； 所述真空泵的吸气口接到除气泡容器的排气口。
9.根据权利要求I所述的多维阻抗断层扫描装置，其特征在于所述电极罩是一导电的碗形体。
全文摘要
一种多维阻抗断层扫描装置，涉及医疗设备影像技术领域，所解决的是提高测量图像分辨率、测量效果，及降低测量误差的技术问题。该装置包括上端面设有平面电极阵列的电极盘，上端开口且内壁上部设有圈电极阵列的扫描筒，及分别设于扫描筒内的能上下活动的活动筒、碗形导电电极罩，所述电极罩碗口朝上且位于活动筒上方；所述活动筒的外周面与扫描筒内壁之间防水密封，其内腔中设有一能径向活动的内筒；所述内筒的顶端与活动筒顶部内壁活动连接并防水密封，所述电极盘固定在内筒上端，所述活动筒的上端设有供电极盘外露的开口；所述扫描筒、活动筒及内筒的筒体均为绝缘体。本发明提供的装置，适用于乳房的医学扫描，能实现微米级的多维扫描。
文档编号A61B5/053GK103251407SQ20121003371
公开日2013年8月21日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者乔国锋, 赵之凡 申请人:乔国锋