[发明专利]超分辨超声显微装置

说明书

本发明涉及超声成像技术领域，提供一种超分辨超声显微装置包括平面超声换能器、声人工结构件以及成像装置。平面超声换能器的发射端发射出一定频率的超声声波信号，超声声波经过声人工结构件后发生衍射现象，并且，沿超声声波的传输方向在声人工结构件的后于声人工结构件远离平面超声换能器的一侧形成超衍射极限聚焦声场区域，置于超衍射极限聚焦声场区域内的待成像对象阻挡的超声声波反射至平面超声换能器并接收，最后，接收的信号传输至成像装置进行超声成像，并且，其成像图像的分辨率更高。

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，具体涉及一种超分辨超声显微装置。

背景技术

超声作为一种机械波，是由物体(声源)振动产生，并通过压缩和膨胀媒质导致其传播。超声除了具有波的一般属性，还有一个重要特点，即在水、肌肉等人体组织内的衰减很小，可以抵达较深的人体组织。医学超声波与人体组织相互作用，主要应用了声波与物质相互作用的基本物理特性，具有波动效应、力学效应和热效应等三大声学效应，这些效应在生物医学中有着重要的应用或重大潜力。传统的超声基于波动效应和热效应，已经发展成为具有成像诊断和热消融治疗两大基本功能。波动效应可用于B超、彩超、造影等在临床具有十分广泛应用的超声成像诊断技术；热效应可用于肿瘤的热消融和神经核团毁损治疗，比如高强度聚焦超声。

超声成像，尤其是B超成像一直作为人体器官诊断的主要检测方法，随着超声的迅速发展，超声成像如内径超声、造影超声、三维成像、弹性成像等均在B超成像的基础上快速发展。现今B超成像均是利用传统曲面超声换能器，或者利用凸面声透镜结合平面超声换能器进行超声成像。而由于经典波本身存在衍射极限的限制，一般情况下很难打破限制实现超分辨。由此超声成像的分辨率不是很高，无法分辨人体组织的细微结构及形态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超分辨超声显微装置及其应用，旨在解决现有的超声成像设备成像分辨率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：超分辨超声显微装置，包括用于发射超声声波信号的平面超声换能器、位于所述平面超声换能器的发射端的且用于调控声波超衍射极限聚焦的声人工结构件以及用于接收所述平面超声换能器的成像反射信号的成像装置，超声声波经过所述声人工结构件后形成用于对待成像对象进行成像的超衍射极限聚焦声场区域。

在一个实施例中，所述声人工结构件为首尾连接且封闭的圆环柱体，圆环柱体的中部具有供超声声波穿过用以超衍射极限聚焦声场的第一衍射通道。

在一个实施例中，所述圆环柱体的圆环直径范围为大于等于4λ且小于等于12λ，其中，λ为超声声波的波长。

在一个实施例中，所述圆环柱体的柱体直径范围为大于等于0.2λ且小于等于6λ。

在一个实施例中，所述圆环柱体的材质为树脂、橡胶以及聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。

在一个实施例中，所述声人工结构件为片状柱体，所述片状柱体的中部开设有供超声声波穿过用以超衍射极限聚焦声场的第二衍射通道。

在一个实施例中，所述片状柱体的直径范围为大于等于2.4λ且小于等于12λ，其中，λ为超声声波的波长。

在一个实施例中，所述第二衍射通道的直径范围为大于等于0.4λ且小于等于10λ。

在一个实施例中，所述片状柱体的厚度范围为大于等于0.2λ且小于等于λ。

在一个实施例中，所述片状柱体的材质为树脂、橡胶以及聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。

在一个实施例中，所述平面超声换能器的发射频率范围为0.2MHz～100MHz。

在一个实施例中，所述超衍射极限聚焦声场区域的声波聚焦焦斑小于等于0.61λ，其中，λ为超声声波的波长。