[實用新型]一種血管內超聲聚焦診斷儀及聚焦換能器

有效

• 申請號: 201520682024.X
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN205006923U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 袁建人;陳友偉;馬曉雯;曹培杰
• 申請（專利權）人: 上海愛聲生物醫療科技有限公司;深圳開立生物醫療科技股份有限公司
• 主分類號: A61B8/12
• 分類號: A61B8/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本實用新型涉及血管內超聲診斷儀，特別涉及一種血管內超聲聚焦診斷儀及聚焦換能器。

背景技術

血管內超聲診斷儀是用以診斷心血管或外圍血管的阻塞情況的最為有效的超聲診斷儀器；被稱為是分析心血管或外圍血管的阻塞情況的“金標準”。它可以定量地檢測阻塞截面的距離位置和范圍大小等等。由于血管管壁由血管壁從管腔面向外依次由內膜(tunicaintima)、中膜(tunicamedia)和外膜(tunicaadventitia)組成，血管內超聲診斷儀還可以用來分析血管管壁的病變情況。

血管內徑僅在毫米到厘米的范圍。為了分析血管堵塞和管壁的病變，需要高分辨率的血管內超聲診斷儀。目前血管內超聲診斷儀的工作頻率在40MHz，其縱向和橫向分辨率大約分別在100微米和400微米左右。提高儀器的工作頻率，可以提高檢測的分辨率，但是，同時也會減小儀器的檢測范圍(距離)和增加由于血管內的環境對信號的散射，導致減低儀器的檢測信噪比。

實用新型內容

本實用新型針對上述現有技術中存在的問題，提出一種血管內超聲聚焦診斷儀及聚焦換能器，利用超聲聚焦技術，顯著提高了血管診斷儀的分辨率，解決了現有技術中為了提高分辨率而使檢測信噪比降低的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型是通過如下技術方案實現的：

本實用新型提供一種血管內超聲聚焦診斷儀，其包括：超聲導管、回撤/驅動裝置以及電子成像系統。所述超聲導管的前端安裝有血管內超聲聚焦換能器，后端連接所述回撤/驅動裝置；所述回撤/驅動裝置另一端連接所述電子成像系統，所述電子成像系統上裝載有重建圖像的電子部件，所述血管內超聲聚焦換能器的孔徑為0.3mm～2mm，其對發射的超聲信號進行聚焦，減小了超聲信號的指向角因子，并減小了散射體積。

本實用新型的血管內超聲聚焦換能器為微型超聲傳感器，能夠進入血管內部，對血管內部病變進行探測。所述回撤/驅動裝置先經導絲將超聲導管送至靶病變部位遠端，然后緩慢回撤超聲導管進行超聲檢查，就可以在電子成像系統的顯示屏上看到一系列的血管橫斷面圖像，輔助臨床醫生對血管內病變進行診斷。

目前常用的血管內超聲導管的設計主要有兩種：機械旋轉式和電子相控陣式。機械旋轉式是通過單個陣元的換能器在360度范圍內的旋轉，并發射超聲波，同時將血管截面反射回的聲波采集，通過圖像處理，得到血管橫截面圖像，此時回撤裝置將兼有驅動換能器旋轉的功能。電子相控陣式的換能器呈圓柱形排列，無需旋轉，利用電子延遲激勵的方法，將血管截面反射回的聲波采集，圖像處理后得到血管橫截面圖像。

與這兩種設計相對應的換能器有兩種，分別為：(1)單波束的平面換能器(如圖1所示)；(2)圓柱形陣列的換能器(如圖2所示)。

單波束的平面換能器通常由背襯材料，壓電材料和匹配層組成，背襯材料，壓電材料和匹配層都可以是僅僅一層或多層復合而成，以得到所需要的性能要求。圓柱形陣列的換能器是由多個單元組成的圓柱狀換能器陣列組成，圓柱狀換能器的中心是背襯材料和適當的電子器件，條狀的各個單元按一定的聲學要求分布在圓柱面上。

現有的這兩種換能器的波束在探測的方向上都沒有聚焦的功能。聲波在探測的傳播方向上只有一個近場和遠場的自然分界面。因此，圖像的橫向分辨率取決于波束的自然帶寬，沒有聚焦的波束的自然帶寬較寬，其分辨率較低。本實用新型的超聲聚焦換能器的聲波為聚焦聲波，自然帶寬窄，因此，其分辨率高，即提高了血管診斷儀的分辨率。

醫療超聲檢測的聲強度定義為單位面積上的聲能量，即等于總能W和波束面積的比：

I=WS]]>

顯然，對于給定的聲功率，減小波束面積S，便能增加聲強度I，從而提高成像檢測的信噪比。

對于給定的空間角dΩ，超聲散射聲強度是對空間的體積積分。其中Sv是體積散射系數。dv是散射體積元，定義為其中：r是超聲換能器到目標的距離，c是聲速，τ是脈沖長度；和分別為發射和接收的指向角因子，其原理如圖3所示。