[發(fā)明專利]壓縮聲焦域軸向長度的變厚度聚焦超聲換能器、換能系統(tǒng)及其聲焦域軸向長度的確定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010062757.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111151432A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊增濤;鄭維成
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B06B3/04;A61N7/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 尹麗云

本發(fā)明提供一種壓縮聲焦域軸向長度的變厚度聚焦超聲換能器、換能系統(tǒng)及其聲焦域軸向長度的確定方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中聲焦域長度較長的的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種壓縮聲焦域軸向長度的超聲換能器，包括：壓電片，所述壓電片包括壓電凹面和壓電凸面，所述壓電凹面和所述壓電凸面均為球面結(jié)構(gòu)，所述壓電片具有多個厚度不同的諧振單元；所述壓電凹面的曲率半徑為R₀，所述壓電凸面的曲率半徑為r₀，且R₀小于r₀。具有壓縮聲焦域軸向長度的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲治療領(lǐng)域，特別是涉及一種壓縮聲焦域軸向長度的變厚度聚焦超聲換能器、換能系統(tǒng)及其聲焦域軸向長度的確定方法。

背景技術(shù)

高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)是一種近年來新興的體外無創(chuàng)治療腫瘤技術(shù)，通過放置在體外的聚焦超聲換能器，將超聲能量聚焦在體內(nèi)形成高能量的焦區(qū)，體內(nèi)組織吸收超聲能量使焦區(qū)內(nèi)的組織產(chǎn)生凝固性壞死而不損傷聲路徑以及靶區(qū)周圍正常組織。傳統(tǒng)的HIFU換能器為單一頻率模式，聲焦域?yàn)闄E球形，軸向長度是橫向長度的幾倍(6以上)。在臨床治療過程中發(fā)現(xiàn)，單頻HIFU消融橫向薄層病變組織時(shí)，由于聲焦域軸向長度過長，可能損傷到靶區(qū)外的正常組織，增加治療過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)有改變聲焦域軸向長度的方法主要有：提高換能器工作頻率、優(yōu)化換能器結(jié)構(gòu)和采用多頻換能器。目前，應(yīng)用于臨床治療HIFU換能器的頻率都在1MHz左右，提高換能器工作頻率能使聲焦域軸向長度變短，但這是以犧牲超聲波對組織的穿透性為代價(jià)的。因此，有學(xué)者從換能器結(jié)構(gòu)上入手，發(fā)現(xiàn)增加聚焦換能器的開口半徑能夠從一定程度上縮短聲焦域軸向長度，但在實(shí)際應(yīng)用中，開口半徑過大會導(dǎo)致入射物體的聲窗口增大，從而影響使用范圍。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外學(xué)者開始了雙頻或多頻聚焦換能器的探究，Li等人從理論上系統(tǒng)性的分析了雙頻聚焦換能器的聲焦域，結(jié)果表明，與單頻聚焦換能器聲焦域軸向長度相比，雙頻聚焦換能器聲焦域軸向長度變長。Jianguo Ma等人采用兩塊等厚度壓電片串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)1.5MHz+3MHz的雙頻聚焦超聲換能器，結(jié)果表明，雙頻聚焦超聲換能器的聲焦域軸向長度介于1.5MHz和3MHz的單頻聚焦超聲換能器的聲焦域軸向長度之間。采用雙頻的方式雖然能改變聲焦域軸向長度，但由于不同頻率的個數(shù)太少達(dá)不到壓縮聲焦域軸向長度的目的。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種壓縮聲焦域軸向長度的變厚度聚焦超聲換能器、換能系統(tǒng)及其聲焦域軸向長度的確定方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中聲焦域長度較長的的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種壓縮聲焦域軸向長度的變厚度聚焦超聲換能器，包括：

壓電片，所述壓電片包括壓電凹面和壓電凸面，所述壓電凹面和所述壓電凸面均為球面結(jié)構(gòu)，所述壓電片具有多個厚度不同的諧振單元；

所述壓電凹面的曲率半徑為R₀，所述壓電凸面的曲率半徑為r₀，且R₀小于r₀。

可選的，所述壓電片的中心厚度為t₁，所述壓電片的邊緣厚度為H，其中H-t₁小于λ為壓電片的最高頻率的波長。

可選的，所述壓電片的中心厚度0.2m＜m₁＜t 5,所述壓電片的邊緣厚度0.2m＜m＜H 5，且t₁H。

可選的，所述壓電片由1-3型壓電復(fù)合材料制成。

一種換能系統(tǒng)，包括權(quán)利所述的變厚度聚焦超聲換能器；

還包脈沖源，所述脈沖源用于激勵所述壓電片，所述脈沖源為多頻脈沖源。

可選的，所述脈沖源為矩形脈沖。

可選的，所述矩形脈沖包含的頻率為0.5-2MHz。