[發明專利]一種雙平面超聲換能器探頭及其換能器位置的設置方法

在審

• 申請號: 202210853024.6
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115381484A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 吳文燾;王玥;林洪甫;潘航
• 申請（專利權）人: 北京京聲普探科技有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B8/08;A61B10/02;A61B17/34;A61B90/11
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1.一種雙平面超聲換能器探頭中換能器位置的設置方法，以正對人體組織并貼合皮膚的單平面超聲換能器為基礎，對該單平面超聲換能器在三維坐標系中的位置進行變換，以計算雙平面超聲換能器探頭中兩個換能器的位置，其特征在于包括以下步驟：

s1：將單平面超聲換能器置于正對人體組織并貼合皮膚的位置，以皮膚表面為xoy平面建立平面直角坐標系，使得單平面超聲換能器的一個頂點位于原點，其長軸位于x軸正方向，短軸位于y軸負方向，其中超聲換能器的長軸為其長邊，即主動孔徑方向，短軸為超聲換能器的寬邊，即被動孔徑方向，單平面超聲換能器的位置為初始位置(x,y,z)；

s2：將初始位置的超聲換能器沿著y軸負方向平移δ，平移后的超聲換能器位置坐標為(x,y-δ,z)^T；

s3：使超聲換能器繞著短軸順時針旋轉α度，此時短軸與y軸重合，該變化對應的換能器坐標等于平移后的換能器坐標右乘繞y軸的旋轉矩陣R_y，R_y的表達式為：

s4：使換能器繞長軸旋轉β度，該旋轉可以分解為下列過程：首先將換能器繞y軸旋轉，使其一長邊與x軸重合，然后將換能器繞著x軸順時針旋轉β度，最后通過繞y軸還原旋轉的逆變換得到換能器P₁的坐標，這一系列變換的總變換矩陣H如下：

其中，

其中是R_y1的逆矩陣；

s5：對超聲換能器P₁的位置做鏡像操作獲得換能器P₂的幾何位置，鏡像平面與xoy平面垂直且其與P₁的長軸在xoy平面投影的夾角(即與x軸的夾角)為此時鏡像平面的單位法向量為鏡像平面的單位法向量為時對應的鏡像矩陣為

即

換能器P₁的坐標右乘以Q得到P₂換能器的坐標；

S6：使用超聲換能器P₁和P₂作為雙平面超聲換能器探頭的兩個換能器組件。

2.如權利要求1所述的雙平面超聲換能器探頭中換能器位置的設置方法，其中超聲換能器P₁和P₂可以分別為線性換能器或凸陣換能器或相控陣換能器。

3.如權利要求1所述的雙平面超聲換能器探頭中換能器位置的設置方法，其中雙平面超聲換能器的參數δ、α、β、γ根據盲區深度和進針角度進行調整。

4.如權利要求3所述的雙平面超聲換能器探頭中換能器位置的設置方法，其中雙平面超聲換能器的參數范圍為δ≥4mm，α≤10°，β≤20°，且γ在90°附近。

5.如權利要求3所述的雙平面超聲換能器探頭中換能器位置的構造方法，其中雙平面超聲換能器用于腎臟穿刺活檢時，其參數設置為δ＝4mm，α＝10°，β＝20°以及γ＝90°。

6.一種雙平面超聲換能器探頭，包括兩個超聲換能器，其中使用如權利要求1-5中任一所述的雙平面超聲換能器探頭中換能器位置的設置方法設置兩個超聲換能器的位置，兩個換能器的掃查平面的交線為進針路徑的導引線。