[发明专利]柔性超声换能器阵列及其应用装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声换能器，尤其涉及超声换能器阵列；更具体地说，本发明涉及形状可变的柔性超声换能器阵列，以及该柔性超声换能器阵列在超声治疗与超声成像等医学领域的应用装置。

背景技术

传统超声换能器阵列一般具有两种形状，或为平直形状，或为弯曲形状；并且其形状总是固定不变，其中各组成换能器之间的相对位置和方向也总是固定不变。当具有弯曲形状的身体部位需要超声成像或超声治疗时，为了获得良好接触，就必须把传统超声换能器阵列紧压至该身体部位的组织表面。即使如此，经常还是无法获得良好接触。例如，当对肢体骨折进行超声治疗时，传统超声换能器阵列就不能很好地贴合肢体表面。

此外，在大多情况下，应用传统超声换能器进行超声成像或超声治疗时，不能接受身体部位的几何形态变化。例如，在应用传统超声换能器对身体部位进行无形变的三维(3D)立体形状成像过程中，就不允许该身体部位出现任何几何形态变化，以避免因该几何形态变化导致的超声成像效果不佳。

发明内容

针对上述传统超声换能器阵列的应用效果不佳及应用场合受限的现有技术状态，本发明目的在于，提供一种柔性超声换能器阵列，其形状可变从而能够很好地贴合具有不同表面形状的身体部位。

本发明另一目的在于，提供应用该柔性超声换能器阵列的超声装置，因其中柔性超声换能器阵列能够很好地贴合身体部位，从而能够获得现有技术无法达到的良好效果。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：提供一种柔性超声换能器阵列，包括有数量不少于2的超声换能器单元和柔性层介质；所述柔性层介质形状可变，从而能够贴合于超声治疗/超声成像对象的表面；而所述超声换能器单元以阵列形式安置于该柔性层介质中或表面，从而所述阵列形状可随所述柔性层介质的形状变化而变化。其中：所述阵列形式可为一维阵列形式，也可为二维阵列形式；所述柔性层介质可为热塑性塑料或记忆合金等条件柔性层介质，该条件柔性层介质在其相应的柔性条件下(比如，温度高于某一特定值)时形状可变；也可为硅胶等完全柔性层介质，该完全柔性层介质的形状一直可变；所述柔性超声换能器阵列可由支撑装置支撑，也可安置于该支撑装置中；该支撑装置或为肢体/义肢承托座(socket)，或为矫形器材，或为医用支架(shell)、甚或为坐垫等各种其他用于支撑的装置。

进一步改进上述柔性超声换能器阵列的方法之一是，增加形状扫描仪；该形状扫描仪用于在该柔性超声换能器阵列使用之前或之中测量其表面形状，获得该柔性超声换能器阵列的表面形状信息；而该表面形状信息，则可用于控制该柔性超声换能器阵列中各超声换能器单元的激励电信号的输入和/或超声脉冲回波信号的采集，以帮助超声波束的聚焦和定向。其中，所述形状扫描仪是光学形状成像仪。

进一步改进上述柔性超声换能器阵列的方法之二是，增加形状传感器；该形状传感器用于在该柔性超声换能器阵列使用过程中实时监测其表面形状，获得该柔性起声换能器阵列的表面形状信息；而该表面形状信息，同样可用于控制该柔性超声换能器阵列中各超声换能器单元的激励电信号的输入和/或超声脉冲回波信号的采集，以帮助超声波束的聚焦和定向。其中：所述形状传感器的数量不少于1，其具体取值视精度需求和所采用传感器的设备精度而定；所述形状传感器为电传感器，或为光传感器，或为超声传感器，或为任何一种现有公知的传感器；所述形状传感器可安置于所述柔性超声换能器阵列之中，也可安置于所述柔性超声换能器阵列的表面，还可安置于所述柔性超声换能器阵列的上方。

为了实现上述另一发明目的，本发明采取的技术方案之一是：提供一种超声装置，该超声装置包括有数量不少于2的超声换能器单元，超声发射器，超声耦合介质，及微处理器；其中：所述超声换能器单元，通过所述超声耦合介质与探测对象相连，用于将激励电信号转换成超声波；所述超声发射器，分别与所述超声换能器单元及所述微处理器相连，用于产生具有超声频率的激励电信号，并将该激励电信号输入所述超声换能器单元；所述微处理器，与所述超声发射器相连，用于控制参数；而所述参数包括有，超声波的频率、强度、占空比、发射时间，以及所述各个超声换能器单元激励电信号的输入延迟；此外，该超声装置还包括有柔性层介质，所述超声换能器单元以阵列形式安置于该柔性层介质中或表面，构成柔性超声换能器阵列。