[發明專利]一種用于經內鏡的環狀三維超聲探頭及其制備方法

有效

• 申請號: 201210229856.7
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102743192A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 朱本鵬;郭萬克;郭瑞超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61B8/12
• 分類號: A61B8/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于醫學超聲成像設備領域，具體涉及一種經內鏡的環狀三維超聲探頭及其制備方法。

背景技術

經內鏡（胃鏡、腹腔鏡、結腸鏡）超聲技術在臨床醫學應用中一直發揮著重要的作用。與體外超聲相比，經內鏡超聲可避免皮下脂肪、腸腔氣體和骨骼等對超聲波的影響和干擾。

近年來，三維超聲技術的發展勢頭迅猛，將三維超聲與經內鏡超聲融合已成為發展方向。經內鏡三維超聲既可提高超聲圖像的分辨率與立體感，還可增強成像實時性，能為醫生在手術提供實時導航。

二維超聲陣列的制備是經內鏡三維超聲技術中的重要一環也是難點所在。朝前探測的環狀二維陣列，不僅可以呈現實時的三維超聲圖像，而且由于其特殊的中空結構，還可有機的融入光學探頭或者插入手術器械便于經內鏡微創手術的開展，因此應用前景廣闊。

目前，已有的二維超聲陣列的制備方法通常為先制作一個個陣元，然后在圓筒上手工排列成呈環狀。此方法麻煩耗時，較難做到所制作的陣元大小相等，質量參差不齊，很難大規模生產應用，而且難以保證各個陣元同心、齊整、等間距排布，這就會影響所制備探頭的性能。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種用于經內鏡的環狀三維超聲探頭的制備方法，采用直接從壓電陶瓷圓環或者壓電單晶圓環上切割出多個壓電陣元的方式，解決了傳統方式采用的先制作好所有陣元再圍繞成圈的方法所造成的各個陣元無法同心、不齊整、不等間距排布的問題，同時，采用利用齒輪狀格子排布同軸電纜信號線，并隨后切割陣元的過程中使信號線電學斷開的方式，解決了傳統接線過程中逐個陣元與信號線去點焊的復雜操作的問題。

實現本發明的目的所采用的技術方案如下：

一種用于經內鏡的環狀三維超聲探頭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

首先，制備壓電圓筒：在圓筒狀壓電材料內外表面鍍電極并極化，再在極化處理后的壓電材料上灌注背襯材料和匹配層材料并加工切割鉆孔，形成壓電圓筒。

其次，加工絕緣棒和絕緣圓筒，由內到外依次將絕緣棒、壓電圓筒和絕緣圓筒固定，在絕緣棒粗端外側和絕緣圓筒外側沿軸向切割出齒輪狀格子凹槽并在凹槽中排列電纜信號線。

最后，將絕緣棒固定在旋轉裝置上，切割出環狀二維陣列，填入去耦材料，抽真空固化，鉆空中心塑料棒；

封裝上述材料，即可得到經內鏡環狀三維超聲探頭。

作為本發明的進一步改進，在加工絕緣棒時，要使絕緣棒一端粗一端細，使細端外徑與圓筒狀壓電材料內徑一致，粗端便于固定在旋轉裝置上。加工絕緣圓筒時，要使絕緣圓筒內徑與圓筒狀壓電材料外徑一致。

本發明的目的之二在于提供一種用于經內鏡的環狀三維超聲探頭，其主要包括：

同心且等距離排列的一定數目N的帶有導電聲阻抗匹配層壓電陣元，壓電陣元可選用各種壓電陶瓷和壓電單晶材料，壓電陣元的數目N可以是32、64、128甚至更多；

各壓電陣元都帶有導電的背襯材料，背襯材料彼此導通且用以吸收壓電陣元向后發射的超聲波，提高探頭的成像分辨率；

每個壓電陣元之間的去耦材料，用以減少壓電陣元之間的串波影響；

與每一個陣元相連的同軸電纜信號線，芯線與匹配層連通，地線與背襯材料相連，用以傳送激勵電壓信號和接收回波電壓信號；

以排布同軸電纜信號線以及切割陣元時定位的軸向凹槽，用以排列同軸電纜線、分隔同軸電纜線的芯線和地線以及切割陣元時的定位作用，其齒輪的數目等同于壓電陣元的數目，所有齒輪做到等距離和同心排列。

本發明直接從壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環上切割出多個壓電陣元，取代目前一般采用的制作好所有陣元再圍繞成圈的方法,避免了將多個壓電陣元手工排列呈圓管狀的過程中所造成的各個陣元無法同心、齊整、等間距排布等問題。利用齒輪狀環狀格子排布同軸電纜信號線，可使所有信號線同心且等間隔的對齊各陣元排布，只需將全部信號線連接好壓電材料并于隨后切割陣元的過程中使各個信號線電學斷開，省去逐個陣元和信號線去點焊操作。旋轉裝置與結合線切割機的巧妙結合，能通過旋轉來精確控制切割，得到同等大小同等間隔的各個陣元。因此，此種方法優化了工藝過程、提高了研制效率、節約了時間成本，簡單有效。

附圖說明

圖1為本發明的經內鏡環狀三維超聲探頭結構示意圖。

圖2為本發明的經內鏡環狀三維超聲探頭的截面圖。

圖3為用以固定和旋轉環狀三維超聲波探頭主體以及環狀格子主體的裝置（結合線切割機使用）。