[发明专利]非整数维机械扫描式超声探头及成像系统和成像方法

说明书

本发明涉及非整数维机械扫描式超声探头及成像系统和成像方法，该超声探头包括探头本体、声透镜、以及换能器，在探头本体内部设有沿着声透镜长度方向延伸的直线导轨，超声探头还包括与直线导轨配合且能够往复滑动地设置在直线导轨上的滑座、以及驱动件，换能器沿着声透镜长度方向延伸，且有多个，多个换能器沿着声透镜的宽度方向并排设置在滑座上。本发明的利用多个不同的换能器设置，实现对目标不同频率、分辨率、深度的超声扫描，进而控制成像区域整体的切片厚度分布均匀，同时也可利用多个换能器的连接线缆之间相独立或者相串并联连接设置，实现多普勒血流成像，进一步拓展系统应用功能和领域。

技术领域

本发明属于超声成像技术领域，具体涉及一种非整数维机械扫描式超声探头，同时还涉及一种非整数维机械扫描式成像系统和一种非整数维机械扫描式成像方法。

背景技术

随着高频超声成像技术的发展，高频超声探头或换能器需求日益增多，如眼科超声探头、皮肤超声探头、超声内窥镜和血管内超声导管等。

高频超声探头由于频率高，其压电片厚度薄，通常只有几十到一两百微米，探头组成的匹配层、背衬等材料的加工精度要求高。此外，由于振动模态的需要，高频超声探头的阵元要远小于常规临床1-5MHz探头的大小，其焊接封装难度也大。因此，多阵元高频超声探头全世界只有少数企业能够研制，且供应量有限。

另外，从系统角度看，由于受高速高频采样芯片等核心器件的制约，暂时还未有多通道的高频AD、AFE、高压脉冲芯片或器件销售，导致目前国内高频超声系统多为单通道系统，无法满足多阵元高频超声探头的使用需要。

因此，为了在现有条件下实现高频成像，多采用机械扫描的方式，如血管内超声的机械环扫、皮肤超声的线性扫描、心内超声摆扫等来完成对目标的成像。但单阵元超声探头，在偏离焦点（声透镜或其近场焦点）区域，声束扩散导致切片厚度迅速降低，造成切片厚度在近场、远场的空间一致性分布迅速降低，进而影响到成像质量，给诊断带来了障碍。此外，现有的单阵元机械扫描系统，受限于成像方法，多无多普勒成像技术，无法显示目标中血管的分布和血流情况，也限制了相关高频超声成像产品在临床的应用。

也就是说，目前高频超声成像探头和系统的主要技术问题：一是多阵元超声探头工艺复杂，制作难度大，成本高；二是系统限制，多通道高频超声成像系统核心器件ADC、AFE、高压脉冲等产品不成熟，研制成本高，难度大。而目前的机械扫描高频超声成像探头和系统，都是单阵元的，导致在偏离焦点区域切片厚度迅速降低，造成切片厚度在近场、远场的空间一致性分布迅速降低，影响成像质量，且无多普勒成像功能，即，无法进行血流测试和血液成像等。导致应用场景受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的非整数维机械扫描式超声探头。

同时本发明还涉及一种非整数维机械扫描式成像系统和一种非整数维机械扫描式成像方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种非整数维机械扫描式超声探头，其包括探头本体、形成在探头本体端面的声透镜、以及换能器，在探头本体内部设有沿着声透镜长度方向延伸的直线导轨，超声探头还包括与直线导轨配合且能够往复滑动地设置在直线导轨上的滑座、以及驱动件，换能器沿着声透镜长度方向延伸，且有多个，多个换能器沿着声透镜的宽度方向并排设置在滑座上，其中每个换能器的宽度为0.05 mm～3 mm，频率范围为0.1 MHz～100 MHz，且每个换能器均设有一根连接线缆，多根连接线缆之间相独立或者相串并联连接设置。

优选地，换能器有五个，且为沿着声透镜宽度方向依次分布的第一换能器、第二换能器、第三换能器、第四换能器、第五换能器，其中第一换能器、第二换能器、第四换能器、第五换能器的宽度相等，第三换能器的宽度至少为第一换能器宽度的2倍。

具体的，第一换能器和第五换能器的连接线缆相串接，第二换能器和第四换能器的连接线缆相串接，第三换能器独立一根连接线缆，超声探头为1.5D超声波探头。