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

背景技術：

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

2、eus通常將末端集成了換能器陣列的內窺鏡導管，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部，對自然腔道以及周圍器官的相關結構進行可視化。eus被廣泛應用于消化道、氣管、膀胱與前列腺以及直腸等自然腔道手術的術中實時引導和穿刺活檢，并且對于婦科和消化道相關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)等相關場景。

3、對于與心臟、血管系統(tǒng)相關的應用場景，通常使用ice以及ivus進行結構信息的可視化與血流功能性信息的表征。ice在心臟消融、瓣膜修復以及左心耳封堵等重要的心臟結構病治療手術中，能夠為醫(yī)療人員提供心腔內結構的精確定位與導管引導，確保手術安全性和有效性。ivus則用以輔助冠狀動脈和心外周動脈的介入手術，在支架植入和血管成形術中評估血管狹窄、支架擴展情況及斑塊特性，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)的聲學介入影像平臺，降低聲學介入影像平臺的研發(fā)成本。

技術實現(xiàn)思路

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

2、本技術實施例公開了如下技術方案：

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

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

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

6、所述多通道多模態(tài)動態(tài)機電模塊，用于根據(jù)所述體內介入控制指令向所述多功能導管模塊的移動提供動力，以及通過所述多功能導管模塊向所述體內介入聲學傳感模塊傳送旋轉扭矩；所述多通道多模態(tài)動態(tài)機電模塊內集成有多自由度的動態(tài)調節(jié)單元，所述動態(tài)調節(jié)單元用于通過動態(tài)機電控制對所述多功能導管模塊的形態(tài)進行調整；

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

8、所述體內介入聲學傳感模塊內設有換能器，所述換能器在所述旋轉扭矩的作用下旋轉并探測當前所處的體內環(huán)境，生成探測信號傳輸給所述信號處理重建與人機交互模塊；

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

10、一種可選實現(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管，以匹配多種不同的體內環(huán)境；所述多個備用導管包括：適用于直線血管的導管、適用于彎曲支氣管的導管和適用于柔性腔道的導管；所述導管主體選自所述多個備用導管。

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

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

13、一種可選實現(xiàn)方式中，所述多模態(tài)非聲學傳感器設置在所述導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)的非聲學傳感器；所述多模態(tài)非聲學傳感器選自所述多個備用的不同模態(tài)的非聲學傳感器。

14、一種可選實現(xiàn)方式中，所述多通道多模態(tài)動態(tài)機電模塊包括多種不同介質的通道，所述多種不同介質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、扭矩或應力。

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

17、一種可選實現(xiàn)方式中，所述多通道多模態(tài)動態(tài)機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)進行實時融合和動態(tài)調控。

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

20、所述體外聲學傳感模塊內設有換能器，用于通過自身的換能器從體外探測目標對象的體內環(huán)境和探測所述體內介入聲學傳感模塊當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交互模塊；

21、所述信號處理重建與人機交互模塊，還用于根據(jù)所述體外聲學傳感模塊提供的信號進行信號處理和可視化重建，并將重建出的聲學影像數(shù)據(jù)進行可視化展示，以引導醫(yī)生通過人機交互的方式實時調整所述體內介入控制指令，以使所述多功能導管模塊和所述體內介入聲學傳感模塊到達所述目標對象的體內的預期位置。

22、一種可選實現(xiàn)方式中，所述動態(tài)調節(jié)單元包括以下一種或多種：

23、柔性多段電機、形狀記憶合金或液壓軟體執(zhí)行器。

24、一種可選實現(xiàn)方式中，所述導管主體的形態(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，本技術具有以下有益效果：

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