[发明专利]低频经颅专用超声换能器及其应用

说明书

本发明提供一种低频经颅专用超声换能器及其应用：本发明提供的超声换能器为中心频率在1.6MHz至2.3MHz之间，阵元数目为128阵元～256阵元的线阵、1.5D线阵或面阵换能器，该换能器大小能够较好的贴合颞骨进行成像，通过对上述超声换能器的成像实验，其穿透性更好，透过颅骨后的声压更强，成像效果更好，同时可以更好地提高成像的分辨率，从而可以作为经颅专用的超声换能器使用。本发明提供的低频超声换能器不仅可以进行B模式成像，也可以进行平面波、线性调频、宽聚焦等方式成像，可应用于经颅B超成像、经颅多普勒成像、经颅脉冲逆转成像中，提高图像质量。

技术领域

本发明属于超声检测及超声成像技术领域，具体涉及低频超声换能器阵列设计及应用。

背景技术

超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收和处理，以获得内脏器官的图像。虽然超声成像可以对诸多人体组织和器官进行成像观察，但是对于颅内组织和血管的成像还处于发展阶段。目前超声技术对于颅骨内的监测主要采用经颅多普勒技术。颅内血管造影成像技术的发展为颅内监测和疾病的检测提供了更准确的方法。对颅内血管进行血管成像克服了经颅多普勒检测的许多缺点。

超声波在人体骨骼中衰减明显，所以为使颅内血管成像效果更好，需要寻找颅骨最薄的地方进行研究。颅骨一共8块，由右额骨、筛骨、蝶骨、枕骨各一块，及颞骨、顶骨各一对组成。正常人的颅骨厚度在1～1.5cm之间，但是颅骨厚度不一，在额、定节处最厚，颞枕棱处最薄。经过实验，也验证在颞骨边缘超声波透过颅骨的声衰减最弱。所以颅内血管的造影成像主要通过颞骨。

颅骨对超声波的衰减作用是影响超声技术对颅内血管及组织成像的主要因素，因此解决超声透过颅骨后的衰减问题是超声颅内血管成像技术的关键。虽然颞骨周围是颅骨最薄的部位，但是对超声波仍然具有很强的衰减作用。所以经颅超声换能器的设计应减少超声波衰减的同时保障成像的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低频经颅专用超声换能器及其应用，在克服了颅内血管成像超声波衰减的同时保障了成像的分辨率。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种低频经颅专用超声换能器，该超声换能器包括由多个阵元构成的线阵、1.5D线阵或面阵；所述线阵中，阵元长度为8mm～12mm，阵元中心间距为0.15mm～0.25mm或0.25mm～0.35mm，有效孔径对应为19.2mm～32mm或32mm～44.8mm，中心频率为1.6MHz～2.3MHz，阵元数为128～256；所述1.5D线阵中，主轴阵元中心间距为0.25mm～0.35mm，主轴有效孔径为16mm～22.4mm，次轴阵元中心间距为4mm～6mm，次轴有效孔径为16mm～24mm，中心频率为1.6MHz～2.3MHz，阵元数为128～256；所述面阵中，主轴阵元中心间距为1mm～1.4mm，主轴有效孔径为16mm～22.4mm，次轴阵元中心间距为1mm～1.4mm，次轴有效孔径为16mm～22.4mm，中心频率为1.6MHz～2.3MHz，阵元数为128～256。

优选的，所述超声换能器的阵元数为128或256。

优选的，所述线阵的中心频率为1.8MHz～2.2MHz，1.5D线阵的中心频率为1.8MHz～2.2MHz，面阵的中心频率为1.6MHz～1.9MHz。

优选的，所述超声换能器的脉冲宽度小于等于10μs，带宽大于等于60％，相邻阵元串扰小于等于-30dB，背材衰减小于等于-60dB。符合实际设计要求，且提供多样化的工作模式。

上述低频经颅专用超声换能器在经颅B超成像、经颅多普勒成像或经颅脉冲逆转成像中的应用。

优选的，所述低频经颅专用超声换能器用于颅内血管成像(例如，脑血管超声造影成像)。利用低频超声换能器可以进一步提高成像质量，为颅内血管的检测提供更精确的信息。

本发明的有益效果体现在：