[发明专利]用于医学超声的多扭曲声阵列

说明书

相关申请

本专利文献是于2007年9月21日提交的序列号为11/903,287的 申请的部分继续申请，所述序列号为11/903,287的申请是于2006年11 月28日提交的序列号为11/605,738的申请的部分继续申请，二者的公 开内容被合并在此以作参考。

技术领域

本发明的实施例涉及用于医学超声的声阵列。声阵列是由半导体或 压电材料形成的。压电材料包括固体压电材料或复合材料。所述材料在 声能与电能之间进行换能。

背景技术

所述材料被划分成多个元件，比如将一块压电材料板切割成一个线 性元件阵列。通过安装在刚性或半刚性背衬之上，所述元件阵列保持所 期望的平面发射面。对于曲线线性阵列可以弯曲元件设置。举例来说， 由压电复合材料形成的阵列可以被卷曲。末端的元件被定位成远离方位 轴。所述阵列的发射面在高度上是平坦的，但是沿着方位角弯曲。

二维阵列被用于三维成像。沿着两个维度将换能器材料划分成多个 元件。但是这样一来，元件数目就变大。一种替代方案是在一个维度上、 比如在摇摆换能器中的一维阵列中进行机械操纵。但是所述机械操纵需 要空间并且增加复杂度。

声阵列可以被定位在导管、经食道探头或者用于插入到患者内的其 他设备中。由于所述导管或探头的尺寸，用于导线或机械结构的空间可 能受到限制。但是例如对于消融术来说，期望能够在三个维度上从导管 进行扫描。举例来说，美国公开专利申请No.2006/0173348示出扭曲 导管中的一维阵列以用于体积成像。作为另一个例子，美国公开专利申 请No.2007/0066902示出被铰接以展开用于体积成像的多维阵列。铰 链可以使用记忆金属来进行操作。

可以使用其他复杂的阵列几何结构。但是这种阵列可能需要复杂且 昂贵的制造技术。具有匹配所期望的曲率的机制件的夹具和组件可能会 导致材料、加工和劳力方面的高成本。

发明内容

作为介绍，下面描述的优选实施例包括各种方法、系统、改进以及 换能器。本发明提供多个扭曲或旋转阵列。举例来说，记忆合金允许在 一平坦衬底上制造多行元件。所述合金的记忆被激活来以不同方式扭曲 不同行，比如两个相邻的基本上平行但是相反地旋转的阵列。通过沿着 给定的旋转阵列选择不同的孔径，由于所述孔径的元件的方向上的差异 而扫描不同的平面。通过在不同地旋转的阵列上选择不同的孔径，可以 扫描更大的体积。

在第一方面中，提供一种用于声学换能器的系统。第一阵列的第一 多个第一元件限定所述第一阵列的第一发射面。所述第一元件沿着方位 轴间隔开。所述第一阵列的第一元件中的一些以相对于其他第一元件扭 曲的关系围绕所述方位轴被旋转。基于所述旋转，所述第一发射面在不 同方向上成角度。第二阵列的第二多个第二元件限定所述第二阵列的第 二发射面。所述第二元件沿着方位轴间隔开。所述第二阵列的第二元件 中的一些以相对于其他第二元件扭曲的关系围绕所述方位轴被旋转。基 于所述旋转，所述第二发射面在不同方向上成角度。电导线与相应的第 一和第二元件连接。

在第二方面中，提供具有元件的医学超声换能器。所述元件被设置 在至少两个螺旋中，使得沿着所述至少两个螺旋中的每一个的方位轴间 隔开的每组至少一个元件的不同组可操作用于扫描在高度上堆叠的并 且具有类似的方位角限度的不同平面区域，并且使得使用所述至少两个 螺旋中的不同螺旋来扫描所述平面区域中的不同平面区域。

在第三方面中，提供一种用于利用声学换能器进行扫描的方法。在 第一元件阵列上形成第一孔径。围绕第一纵轴扭曲所述第一元件阵列。 利用所述第一孔径扫描第一平面。在所述第一元件阵列上形成不同的第 二孔径。所述第二孔径对应于沿着所述第一元件阵列在方位角上移动所 述第一孔径。所述第一阵列的元件沿着由围绕所述第一纵轴被扭曲的元 件所限定的同一条线。利用所述第二孔径扫描不同的第二平面。所述第 二平面的位置对应于与所述第一孔径的元件相关联的扭曲角度，该扭曲 角度不同于与所述第二孔径的元件相关联的扭曲角度。对围绕第二纵轴 被扭曲的第二元件阵列重复所述形成步骤和扫描步骤。所述重复针对不 同于所述第一和第二平面的第三和第四平面。根据来自所述扫描的数据 以及所述第一、第二、第三和第四平面的相对位置生成三维表示。