[发明专利]适用于光声成像系统的超声阵元复用装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于光声成像系统的超声阵元复用装置及方法，该装置包括超声换能器阵列、离轴偏心轮和驱动电机；驱动电机与离轴偏心轮的轴承相连，通过轴承驱动离轴偏心轮旋转；离轴偏心轮通过枢轴连接超声换能器阵列，驱动电机的连续旋转运动通过离轴偏心轮的振荡转换成超声换能器阵列的往复旋转运动；所述超声换能器阵列在由激光脉冲的重复率定义的相同时间间隔下以相等的角度旋转，且其内置的待测物在超声换能器阵列的单个往复旋转运动周期中接收m个激光脉冲，实现超声换能器阵列的阵元的n倍复用；其中，当n＝2时，m＝2；当n＞2时，m＝2n；本发明在不增加阵元数量和超声阵列体积的情况下，有效提高了光声成像的分辨率和清晰度。

技术领域

本发明属于光声成像技术领域，更具体地，涉及一种适用于光声成像系统的超声阵元复用装置及方法。

背景技术

光声成像是一种基于光声效应建立的一种成像方法。一般来说，在光声成像中需要用脉冲激光照射成像部位。一部分被吸收的光能将会被转化为热能，使附近的组织发生热弹性膨胀，从而形成宽带(兆赫兹级)的超声波发射。这一超声波可以用超声换能器检测，而超声换能器正是一般超声造影中所用的主要探测器。

要在一个比较大的面积内获得清晰的光声影像，超声换能器中的阵元数量必须足够高。理想情况下，超声换能器阵列的阵元间距应为超声波长的一半。比如一台3MHz的设备，声速按1500m/s，那么相邻的超声阵元就需要0.5mm的间距，若超声换能器阵列的周长为660mm，那么就一共需要1320个超声阵元。对于分辨率要求更高的成像系统，要选择更短波长的超声波，因此需要的阵元数也将更多。超声阵元数量的增加将大大提高超声换能器阵列的制作难度和成本。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于光声成像系统的超声阵元复用装置及方法，其目的在于解决高成像分辨率需要更多的阵元数量以及更大的超声阵列体积的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于光声成像系统的超声阵元复用装置，包括超声换能器阵列、离轴偏心轮和驱动电机；

所述驱动电机与离轴偏心轮的轴承相连，通过所述轴承驱动离轴偏心轮旋转；所述离轴偏心轮通过枢轴连接超声换能器阵列，驱动电机的连续旋转运动通过离轴偏心轮的振荡转换成所述超声换能器阵列的往复旋转运动；

该超声换能器阵列在由激光脉冲的重复率定义的相同时间间隔下以相等的角度旋转，且其内置的待测物在超声换能器阵列的单个往复旋转运动周期中接收m个激光脉冲，实现超声换能器阵列的阵元的n倍复用；其中，当n＝2时，m＝2；当n＞2时，m＝2n。

优选的，上述超声阵元复用装置，当n＝2或3时，所述驱动电机以恒定的转速旋转以带动超声换能器阵列进行往复旋转运动。

优选的，上述超声阵元复用装置，当n＝4或5时，所述驱动电机在每个四分之一旋转周期内以恒定的加速度旋转以带动超声换能器阵列进行往复旋转运动。其中，在驱动电机的单个旋转周期中，第一个四分之一周期与第三个四分之一周期具有相同的速度和加速度值，第二个四分之一周期与第四个四分之一周期具有相同的速度和加速度值，且第二个四分之一周期的加速度值为第一个四分之一周期对应的加速度值的相反数。

优选的，上述超声阵元复用装置，当n＞5时，所述驱动电机在每个旋转四分之一周期内以变化的加速度旋转以带动超声换能器阵列进行往复旋转运动；其中，在驱动电机的单个旋转周期中，第一个四分之一周期与第三个四分之一周期具有相同的速度和加速度值，第二个四分之一周期与第四个四分之一周期具有相同的速度和加速度值，且第二个四分之一周期的加速度值为第一个四分之一周期对应的加速度值的相反数。

优选的，上述超声阵元复用装置，所述枢轴采用框架弹簧。

优选的，上述超声阵元复用装置还包括支撑轴承，超声换能器阵列安装在所述支撑轴承上，该支撑轴承用来支持超声换能器阵列的轴向旋转运动。