[发明专利]往复式超声装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年1月4日提交的美国临时专利申请第61/748,773号的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于在病人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)的超声束的有效往复运动的特征。

背景技术

超声技术已被用于治疗和诊断医疗程序中，所述治疗和诊断医疗过程可以包括提供身体内部部分的成像。超声程序通常使用换能器组件来传送和/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或电子转向，因此固定换能器组件可以观察全部图像区域。在其他设计中，可以通过连接至机械致动器的一维阵列而得到三维超声图像，所述机械致动器在体内移动阵列。这样的设计成本很高，并且会导致装置对于一些脉管或其他用途来说过大。为了达到良好的图像质量，阵列换能器必须在很多单独的通道上顺序地进行传送和接收。该条件要求很多昂贵且体积大的同轴电缆。可以使用较少的同轴电缆，但是这样会降低图像的质量和图像帧率。

已经提出的设计包括旋转换能器组件。通过在变化的旋转位置处发送连续超声脉冲的换能器组件而获得数据。在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(ring down artifact)(死区)。但是，由于必须绕垂直于导管轴线的轴线旋转换能器，所以在平行于导管轴线的平面上执行超声过程或当执行三维扫描时，这些设计存在问题。由于在俯仰方向(elevation)上的完整360°旋转通常是不现实的，所以需要进行往复运动。

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端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端传输至另一端时有可能会造成延迟，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，所述弹性能量也可以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。

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

发明内容

一个方案可以使用电机，所述电机提供在导管轴线上以及垂直于导管轴线的轴线上的换能器组件的往复运动，这去除了旋转机械/电联接的需要。但是，利用电机提供往复运动需要大功率的电机以及复杂的反馈控制系统。

在本申请的一个方面，公开了用于体内超声过程的装置以及用于制造和使用该装置的方法的实施方案。例如，医疗装置包括单向旋转电机、双向超声换能器以及单向至双向的传动组件，所述单向至双向的传动组件运行性地设置在电机和换能器之间。另外，用于体内超声治疗的装置可以包括旋转电机，其与驱动轴运行性地联接，其中驱动轴设置于电机的径向内部并且基本沿着旋转轴线延伸，从而电机的运行使驱动轴绕旋转轴线旋转。包括换能器组件，其配置为传输和/或接收超声信号。传动组件配置为在单方向旋转和同时的往复旋转中进行转换，并且包括内齿轮与第一和第二外齿轮。第一和第二外齿轮彼此内接合。内齿轮设置为绕旋转轴线旋转。传动组件与第一驱动轴和换能器运行性地联接。内齿轮具有第一齿部分和第一无齿部分，并且设置为在内齿轮的旋转期间，第一齿部分交替地接合第一外齿轮和第二外齿轮。

该装置还可以包括相对第一外齿轮(diametric first external gear)和相对第二外齿轮(diametric second external gear)。相对第一外齿轮设置为与第一外齿轮相对相对，并且相对第二外齿轮设置为与第二外齿轮相对相对。相对第一外齿轮与第二外齿轮和相对第二外齿轮两者接合。相对第二外齿轮与第一外齿轮和相对第一外齿轮两者接合。外齿轮的配置通过传动组件建立了径向中心孔，所述径向中心孔遵循旋转轴线。装置可以包括导电路径，其从换能器延伸通过孔。