[发明专利]一种带立体成像探头的双曲面条状功率超声装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种带立体成像探头的双曲面条状功率超声装置，属于医疗器械技术领域。

背景技术

功率超声在医疗领域的应用，常见的一种方式就是从人体外向人体内发射聚焦功率超声波，在人体内特定区域形成较大的能量聚集而改变该区域内的组织生物特性，实现治疗疾病的目的。其中的超声换能器用于将电能转换成声能并发射到人体中，当前常用的超声换能器一般采用单个换能器、多个换能器阵列、数百个换能器阵列等组成形式。不管是何种方式，基本都采用球冠形状，在球冠底部中心位置设有通孔放置成像引导超声探头。

球冠状超声换能器与人体接触的时候，底部与人体表面有一定距离，在治疗前使用成像探头时需要将成像探头伸出一段距离尽量缩短与人体间距离，进行治疗时，为了不挡住功率超声，成像探头要缩回来，与靶区距离加大，影响实时观察效果，本发明所述凹型结构可以和人体贴合，成像探头不用伸出缩回。

对于多个换能器阵列、数百个换能器阵列，当采用球冠状的排列方式时，其中的单个换能器一般采用圆形、多边形、梯形等形状。这些形状的换能器在使用相控阵控制电路进行声束电子偏转时，其可实现360度全向偏转，但因其在每个方向上的尺寸均比较大，依据声学一般原理，其在每个方向上的可偏转角度均比较小，影响了实用性。本发明所述凹形结构采用了以复合材料制作条形换能器阵列的方式，单个换能器呈细长条凹形，一是在换能器单元的宽度方向尺寸很小，具有很好的声束可偏转性，从而在该方向上进行声束电子偏转具备了实用性，二是在长条方向成凹型，使能量更好的向中心平面聚焦。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种带立体成像探头的双曲面条状功率超声装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种带立体成像探头的双曲面条状功率超声装置，其包括超声聚焦换能器、支撑结构件、水囊和超声成像探头，所述超声聚焦换能器通过防水胶水密封在支撑结构件内部的左右两侧，所述支撑结构件的四周设有作为防水全包结构件的水囊，所述水囊与支撑结构件之间的空隙填充满耦合剂，所述支撑结构件的上表面为圆弧状的单曲面，并且支撑结构件中心位置设有方形通孔，在该方形通孔内放置有所述超声成像探头，所述超声成像探头设在方形固定件中, 方形固定件与方形通孔的内壁相互贴合；所述超声聚焦换能器包括薄背衬组件，厚背衬和保护层，所述厚背衬和保护层的上表面均为圆弧曲面，所述薄背衬组件的内部开有切槽，薄背衬组件通过胶水粘贴在厚背衬的曲面上，外匹配层通过胶水粘贴在薄背衬组件的曲面上，所述保护层保护层为内凹结构并套装在外匹配层和厚背衬上方保护层隔离换能器内部组件与耦合剂。

所述超声聚焦换能器的中心频率为0.2MHz-5MHz，相对带宽不小于50%；；所述厚背衬的声学阻抗范围2MRayl到15MRayl，表面曲率半径为5cm-25cm，其曲面为双曲面。

所述切槽内灌满胶水或胶水混合物，该胶水为绝缘类胶水。所述保护层保护层其中声速大于水中声速，中心最大厚度为0.5mm-5mm。

所述薄背衬组件包括薄背衬，以及依次设在薄背衬上表面的FPC正电极层、压电材料层、内匹配层，FPC导电铜箔一侧用导电胶水粘贴到压电材料层上，FPC绝缘一侧用胶水粘贴到薄背衬上，压电材料层另一侧用胶水粘贴内匹配层，并通过划片机切割出多条切槽。

所述薄背衬声学阻抗范围2MRayl到15MRayl；所述压电材料层采用以发射型压电陶瓷为基底的1-3结构的压电复合材料；所述FPC正电极层为带铜导电层的软板；所述内匹配层声学阻抗范围3MRayl-15MRayl，其宽度小于压电材料层。

所述切槽的深度为切穿压电材料层，并深入薄背衬，深度至少达到薄背衬厚度的1/2，切槽宽度0.05mm-0.2mm，切槽数目大于20，阵元间距为0.5mm-2mm，或者在每个切槽之间附加深度与压电材料层厚度一样的次级切槽,形成基元,基元数为1-3个。

所述支撑结构件材料为不锈钢或铝，其内部掏长方体区域用于镶嵌所述超声聚焦换能器，围绕超声聚焦换能器的四个面方向可调，使镶嵌的两换能器焦点可重合到一点或两个不同的点，支撑结构件表面曲率半径为5cm-25cm，匹配治疗区域体表曲面，其可通过上部机械结构进行平移运动；超声聚焦换能器可以通过电子通道延时控制焦点深浅位置和偏转位置；所述超声成像探头为二维面阵，基元总数为64-16384个，中心频率为3MHz-8MHz；所述水囊中装载耦合剂充当换能器与水囊之间的声传播过渡介质，水囊材料为符合生物相容性材料；所述耦合剂为脱气水，其可以通过外部蠕动泵进行循环流动。