[发明专利]一种压电驱动超声扫描成像装置

说明书

本发明公开了一种压电驱动超声扫描成像装置，该装置中超声激励接收设备连接第一超声换能器，第一超声换能器封装在毛细金属管尾端，毛细金属管穿过压电陶瓷管的轴心，并用胶与压电陶瓷管固定，毛细金属管尾端一部分突出压电陶瓷管呈悬臂状，压电陶瓷管固定于金属保护管内，压电陶瓷管分别与压电陶瓷驱动电路和综合信息处理单元连接，综合信息处理单元与成像设备连接。本发明中压电陶瓷管带动毛细金属管摆动，同时超声激励接收设备控制第一超声换能器发射超声波信号，回波信号经过超声激励接收设备采样和综合信息处理单元处理之后，在成像设备上显示成超声图像，本发明可以实现高分辨率快速C‑mode超声成像。

技术领域

本发明涉及医学超声成像领域，具体涉及一种压电驱动超声扫描成像装置。

背景技术

超声成像与CT、X射线等医学成像技术相比，以其无损无辐射且成本低廉的优点，正越来越多地被应用于临床诊断治疗的各个领域。超声成像系统中的核心器件是超声换能器，其既是超声波发射源，也是组织回波的接收器，因此其性能直接决定着超声成像系统的成像质量和性能优劣。由于能够很好的平衡穿透性和分辨率，高频微超声成像技术得到日益广泛的关注和应用。高频微超声成像技术在临床中常应用于内窥超声、浅表和眼科等方面的疾病检测。

高频微超声成像技术的核心器件是高频、微型超声换能器。由于频率和使用区域的限制，高频换能器的尺寸非常小，按照阵元的个数分为单阵元换能器和阵列型换能器。这两类换能器分别对应机械扫描和电子扫描两种扫描方式来获取二维超声图像。一般超声成像获取B-mode超声图像比较容易，获取C-mode图形比较难。B-mode超声(Brightness-modeUltrasound)，简称B超，是指使用超声探头发射超声波给物体，记录物体内部结构的回波，将回波进行处理而形成灰度图像，以反映物体的内部结构(即纵向截面像)。C-mode又称超声波C扫技术，是利用超声探伤原理提取垂直于声束指定截面(即横向截面像)的回波信息而形成二维图像的技术，可获取不同截面的信息，因此应用广泛。获取C-mode超声图像一种方式用单阵元采用逐点逐行扫描，成像效率极低，另一种方式是用上万个阵元的二维阵列进行相控阵电子扫描获取。二维阵列加工成本极高，电路设计复杂，系统十分昂贵。目前实现快速C-mode成像的技术难度与成本都非常高。

发明内容

发明目的：本发明提供一种压电驱动超声扫描成像装置,降低了加工成本和电路系统的复杂性，解决了现有的装置需要通过复杂的二维阵列相控扫描才能实现C-mode快速成像的问题。

技术方案：本发明一种压电驱动超声扫描成像装置，包括：第一超声换能器、毛细金属管、压电陶瓷管、金属保护管、超声激励接收设备、压电陶瓷驱动电路、综合信息处理单元、成像设备，超声激励接收设备连接第一超声换能器，第一超声换能器封装在毛细金属管尾端，毛细金属管穿过压电陶瓷管的轴心，并用胶与压电陶瓷管固定，毛细金属管尾端一部分突出压电陶瓷管呈悬臂状，压电陶瓷管固定于金属保护管内，压电陶瓷管分别与压电陶瓷驱动电路和综合信息处理单元连接，综合信息处理单元与成像设备连接。

进一步的，所述第一超声换能器为高频单阵元超声换能器，所述高频单阵元超声换能器的压电结构材料为压电陶瓷、压电单晶或复合材料中的任意一种。

进一步的，所述毛细金属管的结构为双层或三层不锈钢弹簧管，其外径为400～600μm，选用不锈钢弹簧管原因是可以获取较大的振幅。

进一步的，所述压电陶瓷管外表面镀电极，所述电极为条状并与压电陶瓷管轴线平行，所述电极极化方向为径向极化，压电陶瓷管为中空圆筒形，外径3～5mm，壁厚0.3～0.66mm，长度10～20mm，压电陶瓷管外表面电极为条状与压电陶瓷管轴线平行且均分为12片电极，8片为驱动电极，用于驱动压电陶瓷管；其余电极为传感电极，利用压电效应，将压电陶瓷管的形变转变为电压信号传递至综合信息处理单元来感知第一超声换能器的姿态。