[发明专利]往复式体内超声换能器组件

说明书

一种用于冠状动脉治疗和诊断的超声过程的装置，包括电机，其旋转驱动轴和超声换能器。在一个示例中，导体附接至换能器并通过中空驱动轴延伸。在另一个示例中，偏置构件传导电信号并存储能量。装置包括电机交替地在第一方向和相反的第二方向之间旋转所述驱动轴的操作状态。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年10月12日提交的美国临时申请第61/713,135号的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于在病人的身体内使用超声的装置和方法，特别地，其涉及允许在较小身体区域中(比如，在血管内)有效使用的特征。

背景技术

超声技术已被用于治疗和诊断医疗过程中，所述治疗和诊断医疗过程可以包括提供身体内部的成像。超声过程通常使用换能器组件来发送和/或接收信号。在一些情况下，由于在阵列中的多个超声元件的特殊布置，因此固定的换能器组件可以观察全部图像区域。另一种设计包括具有单一超声元件的旋转换能器组件，其通过机械地旋转换能器组件来获得数据。在这种情况下，通过在改变的旋转位置处发送连续超声脉冲的换能器组件获得数据。与阵列设计相比较时，单一元件旋转设计的优点包括更小的导管直径、更好的图像质量、可能更高的中心频率、更低的用于超声成像操纵台的成本以及更少的环晕伪像(ringdown artifact)(死区)。

单一元件设计也可以包括某些缺点，比如不均匀旋转扭曲(NURD)。在包括单一元件设计的成像过程期间，超声元件通常利用扭矩式电缆(torque cable)进行旋转。在超声元件均匀旋转速度的理想情况下，以相等间隔时间顺序方式发送超声脉冲。每个反射的超声脉冲或回声信号表示图像的扫描线或其一部分。图像处理器基于代表图像的数据点来自相等间隔脉冲的假设收集数据。然而，可能难以在将扭矩式电缆用作驱动装置时实现超声元件的均匀旋转速度。超声元件可以与扭矩式电缆的驱动端部相距大约一米。理想的是，扭矩式电缆将具有足够的刚度以在两个端部处提供均匀旋转的同时具备可操纵性。然而，实际上，足够可操纵的扭矩式电缆在将扭矩从电缆的一个端部传输至其他端部时会有可能造成延迟，这是因为电缆存储并释放弹性能量，即使在旋转源以均匀速度进行旋转时，所述弹性能量也使换能器组件以不均匀速度进行旋转。不均匀旋转速度导致生成的图像扭曲。

尝试采用没有扭矩式电缆的单一元件设计带来了进一步的问题。包括微小型电机的设计需要额外的空间，所述微小型电机位于固定的换能器组件和旋转反射器附近。此外，控制线或结构性零件可以穿过使部分图像被屏蔽的透声窗(acoustic window)。另一个问题是存在使包括超声换能器的导管尖端损坏的可能性。包括位于旋转换能器组件附近的微小型电机的设计带来了进一步的问题。当前的商业化设计使用花费高且体积大的旋转变压器，以便将固定的电气线从操纵台连接到旋转超声元件。然而，旋转变压器是这样的成像系统中最昂贵的零件之一。滑动环具有的缺点在于，它们占用空间且使超声信号增加电噪声。

在当前设计中也存在其他问题。通常地，换能器组件位于专用导管中。该导管通常与治疗导管共用相同的实体管腔，所述治疗导管难以让医师在利用额外过程(比如，例如，布置支架或进行移植，或者进行活组织检查)或在额外过程期间的同时执行成像监控。

因此，需要具备这样的超声系统设计，其可以集成有价格划算、体积较小并且生成没有NURD伪像且不阻挡观察区域的图像的导管。

发明内容

在本发明的各个方面，公开的实施方案包括在体内超声过程中使用的装置以及制造并使用装置的方法。例如，用于体内超声成像的装置包括固定电机，其与驱动轴可操作地联接，其中驱动轴位于电机的径向内部并基本沿着旋转轴延伸，从而操作电机绕所述旋转轴旋转驱动轴。配置成传输和/或接收超声信号的换能器与驱动轴可操作地联接，从而换能器响应于驱动轴的旋转而旋转。换能器经由限定透声窗的范围绕旋转轴是可旋转的，所述透声窗从所述换能器向外延伸。整个透声窗具有允许可以成像的超声信号通过的声学衰减。