[發明專利]低頻經顱專用超聲換能器及其應用

在審

• 申請號: 201711295998.2
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108175439A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 萬明習;柏晨;張馨予;紀美伶
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B8/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明提供一種低頻經顱專用超聲換能器及其應用：本發明提供的超聲換能器為中心頻率在1.6MHz至2.3MHz之間，陣元數目為128陣元～256陣元的線陣、1.5D線陣或面陣換能器，該換能器大小能夠較好的貼合顳骨進行成像，通過對上述超聲換能器的成像實驗，其穿透性更好，透過顱骨后的聲壓更強，成像效果更好，同時可以更好地提高成像的分辨率，從而可以作為經顱專用的超聲換能器使用。本發明提供的低頻超聲換能器不僅可以進行B模式成像，也可以進行平面波、線性調頻、寬聚焦等方式成像，可應用于經顱B超成像、經顱多普勒成像、經顱脈沖逆轉成像中，提高圖像質量。

技術領域

本發明屬于超聲檢測及超聲成像技術領域，具體涉及低頻超聲換能器陣列設計及應用。

背景技術

超聲成像是利用超聲聲束掃描人體，通過對反射信號的接收和處理，以獲得內臟器官的圖像。雖然超聲成像可以對諸多人體組織和器官進行成像觀察，但是對于顱內組織和血管的成像還處于發展階段。目前超聲技術對于顱骨內的監測主要采用經顱多普勒技術。顱內血管造影成像技術的發展為顱內監測和疾病的檢測提供了更準確的方法。對顱內血管進行血管成像克服了經顱多普勒檢測的許多缺點。

超聲波在人體骨骼中衰減明顯，所以為使顱內血管成像效果更好，需要尋找顱骨最薄的地方進行研究。顱骨一共8塊，由右額骨、篩骨、蝶骨、枕骨各一塊，及顳骨、頂骨各一對組成。正常人的顱骨厚度在1～1.5cm之間，但是顱骨厚度不一，在額、定節處最厚，顳枕棱處最薄。經過實驗，也驗證在顳骨邊緣超聲波透過顱骨的聲衰減最弱。所以顱內血管的造影成像主要通過顳骨。

顱骨對超聲波的衰減作用是影響超聲技術對顱內血管及組織成像的主要因素，因此解決超聲透過顱骨后的衰減問題是超聲顱內血管成像技術的關鍵。雖然顳骨周圍是顱骨最薄的部位，但是對超聲波仍然具有很強的衰減作用。所以經顱超聲換能器的設計應減少超聲波衰減的同時保障成像的分辨率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低頻經顱專用超聲換能器及其應用，在克服了顱內血管成像超聲波衰減的同時保障了成像的分辨率。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種低頻經顱專用超聲換能器，該超聲換能器包括由多個陣元構成的線陣、1.5D線陣或面陣；所述線陣中，陣元長度為8mm～12mm，陣元中心間距為0.15mm～0.25mm或0.25mm～0.35mm，有效孔徑對應為19.2mm～32mm或32mm～44.8mm，中心頻率為1.6MHz～2.3MHz，陣元數為128～256；所述1.5D線陣中，主軸陣元中心間距為0.25mm～0.35mm，主軸有效孔徑為16mm～22.4mm，次軸陣元中心間距為4mm～6mm，次軸有效孔徑為16mm～24mm，中心頻率為1.6MHz～2.3MHz，陣元數為128～256；所述面陣中，主軸陣元中心間距為1mm～1.4mm，主軸有效孔徑為16mm～22.4mm，次軸陣元中心間距為1mm～1.4mm，次軸有效孔徑為16mm～22.4mm，中心頻率為1.6MHz～2.3MHz，陣元數為128～256。

優選的，所述超聲換能器的陣元數為128或256。

優選的，所述線陣的中心頻率為1.8MHz～2.2MHz，1.5D線陣的中心頻率為1.8MHz～2.2MHz，面陣的中心頻率為1.6MHz～1.9MHz。

優選的，所述超聲換能器的脈沖寬度小于等于10μs，帶寬大于等于60％，相鄰陣元串擾小于等于-30dB，背材衰減小于等于-60dB。符合實際設計要求，且提供多樣化的工作模式。

上述低頻經顱專用超聲換能器在經顱B超成像、經顱多普勒成像或經顱脈沖逆轉成像中的應用。

優選的，所述低頻經顱專用超聲換能器用于顱內血管成像(例如，腦血管超聲造影成像)。利用低頻超聲換能器可以進一步提高成像質量，為顱內血管的檢測提供更精確的信息。

本發明的有益效果體現在：