[发明专利]用于超声成像的声学设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于超声成像的声学设备。本发明还涉及具有声学设备的导管(catheter)，以及具有根据本发明的声学设备的成像系统。

背景技术

超声成像是医疗技术中最重要的诊断工具之一。通常，外部应用(例如从身体的外部对器官进行成像)中使用的换能器(transducer)是基于相控阵列配置，然而对于身体内的内部使用(例如导管应用)，换能器的尺寸非常有限。对于导管应用的方案之一是液体透镜超声配置，其中通过倾斜位于换能器前面的折射超声的液/液界面来执行超声扫描，从而允许在导管前面的边界明确的扇区内成像，所谓的B扫描成像。可以在WO 2008/023287中找到这样的超声成像设备的一个示例。

通过液/液界面成像的基本问题之一是超声从该界面向后反射至换能器，这在超声图像中生成不期望的信号或者回响(reverberation)。

对于超声法线入射到液/液界面，通过以下给出反射功率密度：

R=(Z2-Z1Z2+Z1)2]]>

其中Z_i是液体的声学阻抗，Z_i＝ρ_iv_i；ρ是密度并且v是该液体中的声速。因此，显然，在两个液体的阻抗Z几乎相等时，获得最小反射R。

然而，由于声学上的斯奈尔法则涉及在计算透射角度时的声速，因此仅仅那些具有大声速失配(mismatch)的液体才有益于折射超声。这自然意味着，两个液体的密度失配应该基本上与液体中的声速v的比率成反比。为了获得超声的合适折射，例如能够用于大致50度总角度的扇区的B扫描成像，液体中声速的比率应该优选为大致2，这意味着为了超声从液/液界面相对较小的反射，密度ρ的比率应该为大约0.5。附加的限定标准在于两种液体的声学阻抗Z应该接近于进行医学应用的组织和血液的声学阻抗。由于血液的大部分由水构成，这意味着，水适合选择作为一种液体。

一旦选择了适合的液体对，例如待用于B扫描成像的有效视角本质上由以下事实限定：液/液界面中的反射R在与法线入射不同的角度处相对较快地增加。这能够通过倾斜由液/液界面形成的声学透镜进行补偿，但是由于该倾斜反过来受到狭窄的导管应用中机械约束的限制，因此这不利地限制了成像设备的有效视角。因而，在法线和非法线入射处的反射，以及成像设备的有效视角在一定程度上限制或者阻碍了该领域的进一步改善。

因而，一种改善的用于超声成像的声学设备将是有利的，并且特别是更加有效和/或可靠的声学设备将是有利的。

发明内容

因此，本发明优选地寻求单独或者以任意组合的方式减轻、减缓或者消除上述缺点中的一个或者多个。具体地说，可以看出，本发明的目的在于提供一种解决在超声成像中视角有限情况下现有技术的上述问题的声学设备。

在本发明的第一方面中，通过提供一种用于对对象进行超声成像的声学设备来实现这一目的和若干其它目的，所述设备包括：能够接收和/或发射声脉冲的声学换能器，以及设置为可变地折射所述声脉冲至所述声学换能器和/或折射来自所述声学换能器的所述声脉冲的声学透镜，所述声学透镜包括由声学界面分隔开的第一流体和第二流体，所述声学界面的法线与所述声脉冲形成相对入射角，

其中选择所述声学透镜的所述第一流体和第二流体，以使得所述声学界面具有作为在非零的角度处的所述相对入射角的函数的反射最小值。

与目前为止看到的利用具有两个或者更多流体作为有源声学折射体的声学透镜的超声成像相比较，本发明特别但不排它地有利于获得适于在较宽的入射角度间隔中具有较小反射的超声成像的改善的声学设备。