[發明專利]一種帶立體成像探頭的雙曲面條狀功率超聲裝置

在審

• 申請號: 201710168017.1
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106861063A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 孔祥清;薛洪惠;楊帥;孔有年
• 申請（專利權）人: 南京廣慈醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N7/02
• 分類號: A61N7/02;A61B8/00;B06B1/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 夏平

技術領域

本發明涉及一種帶立體成像探頭的雙曲面條狀功率超聲裝置，屬于醫療器械技術領域。

背景技術

功率超聲在醫療領域的應用，常見的一種方式就是從人體外向人體內發射聚焦功率超聲波，在人體內特定區域形成較大的能量聚集而改變該區域內的組織生物特性，實現治療疾病的目的。其中的超聲換能器用于將電能轉換成聲能并發射到人體中，當前常用的超聲換能器一般采用單個換能器、多個換能器陣列、數百個換能器陣列等組成形式。不管是何種方式，基本都采用球冠形狀，在球冠底部中心位置設有通孔放置成像引導超聲探頭。

球冠狀超聲換能器與人體接觸的時候，底部與人體表面有一定距離，在治療前使用成像探頭時需要將成像探頭伸出一段距離盡量縮短與人體間距離，進行治療時，為了不擋住功率超聲，成像探頭要縮回來，與靶區距離加大，影響實時觀察效果，本發明所述凹型結構可以和人體貼合，成像探頭不用伸出縮回。

對于多個換能器陣列、數百個換能器陣列，當采用球冠狀的排列方式時，其中的單個換能器一般采用圓形、多邊形、梯形等形狀。這些形狀的換能器在使用相控陣控制電路進行聲束電子偏轉時，其可實現360度全向偏轉，但因其在每個方向上的尺寸均比較大，依據聲學一般原理，其在每個方向上的可偏轉角度均比較小，影響了實用性。本發明所述凹形結構采用了以復合材料制作條形換能器陣列的方式，單個換能器呈細長條凹形，一是在換能器單元的寬度方向尺寸很小，具有很好的聲束可偏轉性，從而在該方向上進行聲束電子偏轉具備了實用性，二是在長條方向成凹型，使能量更好的向中心平面聚焦。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種帶立體成像探頭的雙曲面條狀功率超聲裝置。

本發明采取的技術方案如下：

一種帶立體成像探頭的雙曲面條狀功率超聲裝置，其包括超聲聚焦換能器、支撐結構件、水囊和超聲成像探頭，所述超聲聚焦換能器通過防水膠水密封在支撐結構件內部的左右兩側，所述支撐結構件的四周設有作為防水全包結構件的水囊，所述水囊與支撐結構件之間的空隙填充滿耦合劑，所述支撐結構件的上表面為圓弧狀的單曲面，并且支撐結構件中心位置設有方形通孔，在該方形通孔內放置有所述超聲成像探頭，所述超聲成像探頭設在方形固定件中, 方形固定件與方形通孔的內壁相互貼合；所述超聲聚焦換能器包括薄背襯組件，厚背襯和保護層，所述厚背襯和保護層的上表面均為圓弧曲面，所述薄背襯組件的內部開有切槽，薄背襯組件通過膠水粘貼在厚背襯的曲面上，外匹配層通過膠水粘貼在薄背襯組件的曲面上，所述保護層保護層為內凹結構并套裝在外匹配層和厚背襯上方保護層隔離換能器內部組件與耦合劑。

所述超聲聚焦換能器的中心頻率為0.2MHz-5MHz，相對帶寬不小于50%；；所述厚背襯的聲學阻抗范圍2MRayl到15MRayl，表面曲率半徑為5cm-25cm，其曲面為雙曲面。

所述切槽內灌滿膠水或膠水混合物，該膠水為絕緣類膠水。所述保護層保護層其中聲速大于水中聲速，中心最大厚度為0.5mm-5mm。

所述薄背襯組件包括薄背襯，以及依次設在薄背襯上表面的FPC正電極層、壓電材料層、內匹配層，FPC導電銅箔一側用導電膠水粘貼到壓電材料層上，FPC絕緣一側用膠水粘貼到薄背襯上，壓電材料層另一側用膠水粘貼內匹配層，并通過劃片機切割出多條切槽。

所述薄背襯聲學阻抗范圍2MRayl到15MRayl；所述壓電材料層采用以發射型壓電陶瓷為基底的1-3結構的壓電復合材料；所述FPC正電極層為帶銅導電層的軟板；所述內匹配層聲學阻抗范圍3MRayl-15MRayl，其寬度小于壓電材料層。

所述切槽的深度為切穿壓電材料層，并深入薄背襯，深度至少達到薄背襯厚度的1/2，切槽寬度0.05mm-0.2mm，切槽數目大于20，陣元間距為0.5mm-2mm，或者在每個切槽之間附加深度與壓電材料層厚度一樣的次級切槽,形成基元,基元數為1-3個。

所述支撐結構件材料為不銹鋼或鋁，其內部掏長方體區域用于鑲嵌所述超聲聚焦換能器，圍繞超聲聚焦換能器的四個面方向可調，使鑲嵌的兩換能器焦點可重合到一點或兩個不同的點，支撐結構件表面曲率半徑為5cm-25cm，匹配治療區域體表曲面，其可通過上部機械結構進行平移運動；超聲聚焦換能器可以通過電子通道延時控制焦點深淺位置和偏轉位置；所述超聲成像探頭為二維面陣，基元總數為64-16384個，中心頻率為3MHz-8MHz；所述水囊中裝載耦合劑充當換能器與水囊之間的聲傳播過渡介質，水囊材料為符合生物相容性材料；所述耦合劑為脫氣水，其可以通過外部蠕動泵進行循環流動。