[发明专利]射频施加器和采用射频施加器的热声成像系统

说明书

一种射频施加器，其包括开口的中空波导，该波导中具有孔。实心插入件定位在波导内。实心插入件中形成有与孔对准的凹部。在波导和插入件的相对的表面之间提供填充材料，以填充它们之间的间隙。射频(RF)源延伸穿过孔并进入凹部，并且被配置为生成RF能量脉冲。

领域

本公开涉及热声成像，并且特别涉及射频(RF)施加器和采用射频(RF)施加器的热声成像系统以及组装射频施加器的方法。

背景

在高频系统中，通常采用波导，以通过将在波导内传播的电磁波的扩展限制为一维或二维来以最小的能量损失引导电磁波或声音。根据要传播的电磁波的性质，波导可以采用不同的形式。另外，在许多情况下，采用滤波器来允许在某些频率的电磁波通过并沿波导行进，同时拒绝在其他频率的电磁波。例如，当传播射频(RF)波时，经常采用中空的、开口的导电金属波导。在一些情况下，为了提供期望的滤波，这些中空的金属波导装配有由高介电常数材料形成的实心插入件。

在热声成像系统中已经采用了波导(例如上述那些波导)。热声成像是一种成像方式，其提供与组织的热弹性属性相关的信息。热声成像使用电磁能的短脉冲(例如RF脉冲)，其被引导到受试者中，以快速加热受试者内的吸热特征，这继而引起声压波，这些声压波使用声接收器(例如一个或更多个热声或超声换能器阵列)进行检测。检测到的声压波通过信号处理进行分析，并进行处理以用于呈现为操作员可以解读的热声图像。

为了在热声成像期间将RF脉冲引导到受试者中，采用波导的射频(RF)施加器耦合到与要成像的受试者内的感兴趣区域(ROI)相邻的组织。RF施加器到组织的次优耦合可能会引起问题(例如效率低下的能量传输、降低的加热速率、降低的信号强度、不均匀的能量沉积、组织热点、组织过热、RF电源损坏和差的图像质量)。导致RF施加器到组织的次优耦合的因素包括受试者大小、受试者内组织的大小、受试者内组织的几何形状、受试者内组织的组成等的可变性。

在装配有实心插入件的波导的制造期间，气隙(air gaps)可以在波导和实心插入件的相对的表面(facing surfaces)之间形成。不幸的是，气隙可以以不可预测的方式改变波导的频率特性。因此，如将理解的，需要改进。因此，至少一个目的是提供新颖的射频(RF)施加器和采用该新颖的射频(RF)施加器的热声成像系统、以及组装射频施加器的新颖方法。

概述

应当理解，提供本概述来以简化的形式介绍在下面的详细描述中进一步描述的一系列概念。本概述不旨在用于限制要求保护的主题的范围。

因此，在一个方面，提供了射频施加器，其包括：其中具有孔的开口的中空波导；在波导内的实心插入件，该实心插入件中形成有与所述孔对准的凹部；填充材料，其在波导和插入件的相对的表面之间以填充相对的表面之间的间隙；和射频(RF)源，其延伸穿过孔并进入凹部，并且被配置为生成RF能量脉冲。

在一个或更多个实施例中，插入件由陶瓷材料形成。陶瓷材料可以具有大于10(例如在大约57到大约63之间)的实相对介电常数和小于0.01的损耗角正切。

在一个或更多个实施例中，填充材料具有在从大约40摄氏度到大约120摄氏度的范围内的熔点。填充材料可以是以陶瓷蜡复合材料的形式。陶瓷蜡复合材料可以具有在大约30到大约50之间的实相对介电常数和在大约2到大约7之间的虚相对介电常数。例如，陶瓷蜡复合材料可以包含按重量计69％至80％的二氧化钛、按重量计10％至15％的蜡和按重量计4％至13％的石墨。

在一个或更多个实施例中，填充材料是以下项之一：(i)陶瓷蜡复合材料；(ii)导电膏；(iii)导电脂；和(iv)陶瓷粉末和凝胶蜡混合物。