本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于對(duì)介質(zhì)（10）進(jìn)行成像的超聲成像探頭，該超聲成像探頭包含了兩類換能器，其特征在于，第一類換能器（1）專用于所述介質(zhì)（10）的超聲成像，第二類換能器（2）專用于產(chǎn)生應(yīng)力，所述應(yīng)力造成了所成像的介質(zhì)（10）的至少一次瞬時(shí)改變，兩類換能器（1、2）都能夠至少工作在所謂的結(jié)合模式中，在該結(jié)合模式中，第一類換能器（1）以與第二類換能器（2）同步的方式工作，以便對(duì)所述介質(zhì)（10）的所述瞬時(shí)改變的時(shí)間過(guò)程進(jìn)行成像。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及用于超聲成像的探頭的整體領(lǐng)域，超聲成像也稱為“回波描記成像”。本專利技術(shù)更具體地涉及可以基于超聲輻射壓力的使用對(duì)粘彈特性進(jìn)行成像的方法和探頭。
技術(shù)介紹
常規(guī)的回波描記探頭被設(shè)計(jì)為將超聲波發(fā)射到介質(zhì)中的組織內(nèi)，并感測(cè)反向散射的信號(hào)以便對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析并形成該介質(zhì)的圖像。通常，這些探頭包含有一系列N個(gè)壓電換能器，這些換能器沿一條線排列。這條線可以是直的或彎曲的。經(jīng)由能夠施加彼此不同相的電信號(hào)的電子線路(electronic route)來(lái)對(duì)這些壓電換能器各自地進(jìn)行控制。通過(guò)根據(jù)圓柱定律調(diào)節(jié)相位和/或延遲，可以將超聲束聚焦在介質(zhì)中給定位置上，從而以電子方式創(chuàng)建了等同于透鏡的等同物。這些定律還在接收步驟中使用，以便將反向散射的信號(hào)與介質(zhì)的給定位置相隔離，并重建其聲學(xué)圖像。換能器的尺寸和間隔取決于超聲探頭的頻率，并且通常在所發(fā)射的超聲波波長(zhǎng)的 O. 5到I倍之間變化。使用這種一維波，僅能夠在一個(gè)平面中實(shí)現(xiàn)電子聚焦和超聲圖像重建。在稱為“標(biāo)高(elevation)”的第三維度中，通常在壓電換能器上運(yùn)用一個(gè)固定的幾何透鏡，使用該透鏡，可以將超聲束約束在合理厚度的部分上。因此，通常，壓電換能器的標(biāo)高尺寸是所發(fā)射的超聲波波長(zhǎng)的20倍，幾何聚焦深度是所發(fā)射的超聲波波長(zhǎng)的100倍。超聲波有時(shí)用于產(chǎn)生介質(zhì)中的瞬時(shí)變化，例如超聲輻射壓力。超聲福射壓力的用途在彈性成像(elastographic)技術(shù)中使用。這些技術(shù)是除了標(biāo)準(zhǔn)回波描記成像的成像模式之外的其他成像模式。然而，使用被特別地設(shè)計(jì)為提供非常高質(zhì)量的回波描記圖像的標(biāo)準(zhǔn)回波描記線陣，對(duì)于應(yīng)用彈性成像技術(shù)，更一般地對(duì)于在介質(zhì)中產(chǎn)生瞬時(shí)改變而言并非是最佳的。已知探頭的幾何特性和聲學(xué)特性并不適合于產(chǎn)生內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力。此外，所得到的彈性成像圖像的質(zhì)量并不令人滿意。在彈性成像技術(shù)的情況中，已知探頭具有的局限有三個(gè)。首先，機(jī)械應(yīng)力的穿透深度有限，通常是潛在的可探測(cè)深度的一半。接下來(lái)，探測(cè)區(qū)域的寬度也受到限制，因?yàn)閮?nèi)部機(jī)械振動(dòng)源具有不適合的幾何形狀。3最后，產(chǎn)生了非常強(qiáng)的聲學(xué)場(chǎng)，從而可能產(chǎn)生內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力。這些聲學(xué)場(chǎng)的強(qiáng)度可能超出當(dāng)前暴露限度，并對(duì)患者造成傷害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的主要目的是通過(guò)提出一種解決方案并且不會(huì)損害回波描記成像的質(zhì)量，來(lái)對(duì)這些缺陷進(jìn)行補(bǔ)救，該解決方案用于在滿足規(guī)定的聲學(xué)功能的同時(shí)產(chǎn)生最佳的內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力。因此，本專利技術(shù)涉及一種用于對(duì)介質(zhì)進(jìn)行成像的超聲成像探頭，該超聲成像探頭包含了工作在不同頻率上的兩類換能器，其特征在于，第一類換能器專用于所述介質(zhì)的超聲成像，第二類換能器專用于產(chǎn)生應(yīng)力，所述應(yīng)力至少造成了所成像的介質(zhì)的瞬時(shí)改變，兩類換能器都能夠至少工作在所謂的結(jié)合模式(coupled mode)中，其中，第一類換能器以與第二類換能器同步的方式工作，以便對(duì)所述介質(zhì)的所述瞬時(shí)改變的時(shí)間過(guò)程進(jìn)行成像。使用這種探頭，第二類換能器適合于產(chǎn)生所述介質(zhì)的瞬時(shí)改變，并且與要對(duì)該瞬時(shí)改變進(jìn)行成像的第一類換能器同步。兩類換能器的同步是依靠所述介質(zhì)的所述瞬時(shí)改變的過(guò)程的物理特性和動(dòng)力學(xué)特性而實(shí)現(xiàn)的。這些換能器的相對(duì)位置排列也取決于這些特性。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，兩類換能器在它們的幾何特征和聲學(xué)特征方面是不同的。有利的是，兩類換能器工作在不同頻率上。由于第一類換能器專用于超聲成像，因此可以獲得高質(zhì)量的回波描記圖像。這些回波描記圖像有利地是標(biāo)準(zhǔn)回波描記圖像和瞬時(shí)移動(dòng)的回波描記圖像，特別是允許進(jìn)行彈性成像測(cè)量的剪切移動(dòng)(shearing movement)的圖像。因此，有利的是，第一類換能器具有兩種工作模式，即所謂的結(jié)合模式和所謂的標(biāo)準(zhǔn)模式，在標(biāo)準(zhǔn)模式中，第一類換能器產(chǎn)生所述介質(zhì)的回波描記圖像。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)特定特征，產(chǎn)生瞬時(shí)變化的應(yīng)力是傳播式的，然后在考慮到產(chǎn)生瞬時(shí)變化的應(yīng)力的傳播特性的同時(shí)對(duì)第二類換能器進(jìn)行同步。使用該特征，可以直接且簡(jiǎn)單地觀察波在介質(zhì)中的傳播。有利的是，產(chǎn)生瞬時(shí)變化的應(yīng)力是超聲輻射壓力造成的機(jī)械應(yīng)力。這種應(yīng)力允許進(jìn)行彈性成像測(cè)量，使用彈性成像測(cè)量可以表征介質(zhì)的彈性特性。在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，專用于超聲成像的換能器以線形方式布置。該實(shí)施例對(duì)應(yīng)于成像探頭的一種通常形式，并且本專利技術(shù)在與已有探頭類似的探頭中的實(shí)現(xiàn)允許操作者能夠很快地熟悉它們。換能器的排列所形成的線可以是直的或彎曲的，甚至可以形成適合于要觀察的介質(zhì)的幾何特征的形狀。有利的是，專用于生成造成瞬時(shí)變化的應(yīng)力的換能器隨后分布在兩條線上，這兩條線布置在專用于成像的換能器的兩側(cè)上。后者的換能器的布置也可以是根據(jù)直線或曲線排列的，甚至可以根據(jù)適合于要觀察的介質(zhì)的幾何特征的形狀來(lái)布置它們。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)有利的特征，專用于生成所述導(dǎo)致瞬時(shí)變化的應(yīng)力的換能器與專用于成像的換能器相比，具有更大標(biāo)高的幾何聚焦。使用這種特性，增加了應(yīng)力區(qū)域的體積，提高了應(yīng)力的質(zhì)量，并降低了在介質(zhì)中累積的局部能量。根據(jù)本專利技術(shù)的另一特定特征，專用于生成所述導(dǎo)致瞬時(shí)變化的應(yīng)力的換能器與專用于成像的換能器相比，具有較低的共振頻率。在產(chǎn)生輻射壓力時(shí)的情況中，借助于該特性，使得后者更為有效并且更深。在一個(gè)實(shí)施例中，其中換能器具有標(biāo)高聚焦透鏡，這些透鏡與換能器的兩種類型無(wú)關(guān)。這些聚焦透鏡可以實(shí)現(xiàn)為具有兩個(gè)不同曲率的單個(gè)透鏡。在本專利技術(shù)的一種應(yīng)用中，兩類換能器通過(guò)獨(dú)立的電子線路進(jìn)行控制，并且能夠同步地進(jìn)行控制。附圖說(shuō)明根據(jù)以下描述，并參考附圖，本專利技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯而易見(jiàn)，附圖示出了本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例而不帶有任何限制性特征。在附圖中圖Ia和Ib示意性地示出了根據(jù)本專利技術(shù)的探頭；圖2a和2b示出了分別使用標(biāo)準(zhǔn)探頭和根據(jù)本專利技術(shù)的探頭得到的壓力場(chǎng)的示象；圖3示出了使用標(biāo)準(zhǔn)探頭和根據(jù)本專利技術(shù)的探頭獲得的與深度相對(duì)比的壓力場(chǎng)的幅度；圖4示出了由圖3的壓力場(chǎng)生成的剪切場(chǎng)的衰減；圖5a到5c示出了使用標(biāo)準(zhǔn)探頭和根據(jù)本專利技術(shù)的探頭獲得的三種不同焦點(diǎn)的聚焦效果。具體實(shí)施方式圖I描述了根據(jù)本專利技術(shù)的探頭的一個(gè)示例性實(shí)施例。所描述的探頭用于將回波描記成像和彈性成像相結(jié)合的應(yīng)用。更具體地，該探頭可以用于胸部成像。所描述的探頭沿著X維度延伸，并具有兩種換能器I和2。第一類換能器I位于探頭中心，并圖示為多個(gè)格子的表面，該第一類換能器用于成像。換能器I的數(shù)量例如為256個(gè)。它們有利地具有8MHz的共振頻率并在X維度上具有O. 2mm的寬度，在Y維度上具有4mm的高度。要注意，為了清晰起見(jiàn)，在圖I中，X和Y上的比例尺是不同的。經(jīng)由復(fù)用器通過(guò)128條獨(dú)立的電子線路來(lái)控制換能器，該復(fù)用器插入到實(shí)際探頭中，或者設(shè)置在探頭所連接的回波描記系統(tǒng)中。使用這種特征，換能器I提供了胸部的高質(zhì)量二維回波描記圖像。第二類換能器2用于產(chǎn)生內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力，該內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力允許剪切波在介質(zhì)中傳播。它們?cè)趽Q能器I的兩側(cè)以線形方式布置。這些換能器2數(shù)量為256個(gè)，即在換能器I 形成的線的每一側(cè)有128個(gè)換能器。這些換能器2具有的共振頻率等于第一類換能器I的共振頻率的一半，即，等于4MHz的共振頻率。它們具有兩倍的寬度O. 4mm，而高度是第一類換能器高度的一半，即2mm。兩類換能器都屬于超聲換能器家族。它們的共振頻率大于20KHz，但是屬于不同的頻率區(qū)間。從而可以以不同的超聲共振頻率以及以不同的幾何特本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于對(duì)介質(zhì)（10）進(jìn)行成像的超聲成像探頭，該超聲成像探頭中集成了兩類超聲換能器（1，2），其特征在于，第一類換能器（1）專用于所述介質(zhì)（10）的超聲成像，第二類換能器（2）專用于產(chǎn)生應(yīng)力，所述應(yīng)力造成了所成像的介質(zhì)（10）的至少一次瞬時(shí)改變，兩類換能器（1、2）都能夠至少工作在結(jié)合模式中，在該結(jié)合模式中，所述第一類換能器（1）以與所述第二類換能器（2）同步的方式工作，以便對(duì)所述介質(zhì)的所述瞬時(shí)改變的時(shí)間過(guò)程進(jìn)行成像，其中，所述第二類換能器（2）與所述第一類換能器（1）相比，具有更大標(biāo)高的幾何聚焦。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·貝科夫，C·科昂巴克里，J·蘇凱，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：超聲成像公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。