[实用新型]超声动态弹性成像探头

说明书

技术领域

本实用新型属于医学超声成像的技术领域。

背景技术

目前，传统用于医学超声成像(又叫回波成像)的电子探头由N个压电换能器阵元排成一直线或曲线阵列。探头只有一种换能器，通过电子的方法控制声束的扫描和聚焦，在接收时检测纵波，利用回波幅度成像法或多普勒成像法重建出声像图，提供解剖结构信息或动力学信息。但不能提供组织硬度或弹性的有关生物力学特性。

在动态弹性成像技术中，超声波的另一种作用是用来激励组织产生瞬时变化，例如产生超声辐射力。利用超声辐射力激励物体组织运动，产生横向传播的剪切波，再检测剪切波传播所引起的组织纵向位移，重建出组织弹性物理量，并对之成像，提供组织的弹性信息。

虽然可以使用传统的电子探头，给予不同于回波幅度法或多普勒法的激励实现动态弹性成像。然而，传统电子探头是只由一组换能器阵元组成，因为组织对超声的衰减随着频率的增加而增大，为了保证图像的空间分辨力必须使用足够高的超声频率，这样就导致了在较深的深度处无法产生足够强的剪切波，影响弹性图像的信噪比，质量无法令人满意。概括地，对现有弹性成像技术来说，传统探头存在以下几个方面的缺点：

(1)机械压力的穿透深度受到限制，通常只能达到潜在探测深度的一半。

(2)因内部的剪切波源传播范围有限，造成探测区域的深度受到限制。

(3)为了产生可检测的剪切波而采用过强的声场会产生空化效应，对病人造成伤害。

(4)过强的超声激励会超出国家标准。

因此传统的探头不是弹性成像的最佳选择。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种既可保证高质量的传统超声成像，又能提供定量的动态弹性成像、符合国家声功率标准的超声动态弹性成像探头。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：超声动态弹性成像探头，探头内包括频率较高的成像换能器和频率较低的激励换能器，所述的成像换能器位于中间，所述的激励换能器位于成像换能器的两旁；成像换能器和激励换能器在耦合模式下同步工作，激励换能器产生的超声辐射力在组织内产生剪切波，剪切波的横向传播引起组织的纵向位移；成像换能器发射超声波检测组织的纵向位移，然后根据波动方程重建出弹性物理量，从而获取组织的弹性图像。

所述的成像换能器和激励换能器均排成线性阵列的形式。

所述的成像换能器阵列和激励换能器阵列的每个阵元都是独立电子控制的，并可实现同步。

所述的激励换能器的谐振频率是成像换能器谐振频率的1/2以下。

所述的激励换能器的谐振频率为1MHz～4MHz，成像换能器的谐振频率为5MHz～12MHz。

所述的成像换能器和激励换能器都采用独立电子聚焦。

所述的激励换能器的电子聚焦深度可调范围为10-40mm，激励换能器的电子聚焦深度可调范围为10-40mm。

所述的激励换能器与成像换能器的数量比为2∶2～2∶5之间的范围。

所述的激励换能器与成像换能器的数量比为2∶3。

本实用新型的成像换能器可在标准模式下工作，用于传统超声成像。成像换能器和激励换能器在耦合模式下同步工作，可用于动态弹性成像。激励换能器使用较低频率的聚焦超声束激励组织，由于声传播的非线性，产生的超声辐射力在组织内产生剪切波，剪切波的横向传播引起组织的纵向位移，成像换能器发射超声波检测此位移，然后根据波动方程可以重建出弹性物理量，此物理量的分布反映了定量的组织弹性性质，让弹性定量测量成为可能，从而获取组织的弹性图像。

本实用新型用于激发组织的换能器，与成像换能器相比，可以聚焦于更远处，在相同的聚焦深度处可以有更强的声强。有这样的一种特性，使得声场区域加大，场强增加，从而可以降低发射声强。

本实用新型用于激发组织的换能器的谐振频率是成像换能器谐振频率的1/2以下。利用这个特性，在辐射压力产生方面，激发组织的换能器会更加有效，可以聚焦于更深的深度。

本实用新型采用了由较低频率的换能器激励组织产生剪切波，所产生的剪切波强度更大，有效激励范围更广，同时由传统的较高频率的换能器对剪切波的传播成像，弹性图像的信噪比高，图像质量高，符合国家声功率标准。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1是超声动态弹性成像探头的冠面结构示意图；

图2是超声动态弹性成像探头的侧面结构示意图。

具体实施方式