[发明专利]一种压电驱动扫描的血管内三维成像装置

说明书

本发明涉及一种压电驱动扫描的血管内三维成像装置，属于血管内介入成像技术领域。该装置包括成像导管与螺旋超声电机，螺旋超声电机带动成像导管进行螺旋运动；所述成像导管包括微型超声探头、探头底座、力矩弹簧和金属匹配管；所述螺旋超声电机包括塑料外壳、塑料盖、金属柱、定子、转子、弹簧和螺母。本发明的驱动装置小型化，轻量化，可手持且无电磁干扰，提高了系统的成像信噪比。

技术领域

本发明涉及一种压电驱动扫描的血管内三维成像装置，属于血管内介入成像技术领域。

背景技术

目前，心血管疾病是世界各地重大健康问题，全球近80％的心血管疾病死亡发生在中低收入国家。考虑到心血管疾病的死亡人数和总死亡率，我们面临着一个严重的公共卫生问题，因此准确识别这些疾病对于指导治疗策略至关重要。血管内介入成像技术是实时、层析评估管腔体积和斑块组成、大小和分布的关键。

现有的血管内三维成像系统中主要是机械扫描方式，利用近端驱动装置(一般利用两个电磁电机)在成像导管近端(置于人体外)旋转和直线回撤导管来实现三维血管内成像。然而，多个电机的组合带来机械扫描装置体积庞大，且电磁电机会产生电磁干扰，降低图像原始信噪比。因此将成像系统的驱动装置小型化可以提高临床医生操作度。另外避免系统驱动装置带来的电磁干扰，提高原始图像的信噪比，有利医生对成像区域的病灶区精准诊断。所以扫描装置的小型化，集成化以及无电磁干扰对临床诊断的便捷性与精准性至关重要。

超声电机作为一种新型的驱动器，相比传统的电磁电机具有结构紧凑、快速响应、高定位精度、自锁、无电磁干扰的优势。在超声电机中，螺纹超声电机可以被设计成采用特定的弯曲振动模式来实现旋转-直线耦合的螺旋运动，这样的设计激发我们对腔内扫描作动的新见解。基于以上优点，其将是血管内成像系统中驱动装置富有潜力的候选者。

在专利方面，美国专利US6940209B2公开了一种螺杆超声电机应用在三维位移平移台中的方法。其采用四块压电陶瓷片贴在中空的金属体上，整体作为电机的定子。采用螺杆作为转子与定子两端的螺纹帽结合，当定子利用弯曲振动实现呼啦圈的作动效果时，由于螺纹的存在会使得转子旋转的同时进行直线运动，其结构如附图1所示。但是该电机只用作位移平移台的直线运动，没有考虑和医学成像导管的结合。

在期刊方面，Shoude Chang等人首次利用了NEW SCALE公司的螺旋电机实现医学导管成像，如附图2所示(文章：用于360°光学相干断层成像的研究)。将螺纹电机集成到成像导管的前端，电机带动反射镜旋转运动，导管内的光纤出光由反射镜反射到组织上，最后重建光学相干断层图像。但是由于电机螺旋运动，会使得光从反射镜到样品的焦距发生改变，不利于成像聚焦。所以他们将螺旋电机设计为只做旋转运动，而没有直线运动，所以即使在成像中应用了螺旋超声电机却无法实现三维成像。

其他有关螺旋电机的专利与报道皆将其应用于光学调节系统或者MRI的推动泵中，电机在其中的作用主要是将旋转运动转化为直线运动，直线驱动系统部件。它们没有考虑将旋转与直线耦合的作用，因此这样的螺旋运动将十分适宜在三维血管内成像的应用。

综上所述，血管内超声成像导管结合螺旋超声电机结构紧凑，利于小型化，而且其避免电磁干扰等特点，可以为血管内超声成像领域带来成像精度高、系统成本低、高信噪比成像等优势。

发明内容

针对传统血管内驱动装置均采用电磁电机有着体积庞大、存在电磁干扰的缺点，本发明提出了一种压电驱动扫描的血管内三维成像装置，该系统的驱动装置小型化，轻量化，可手持且无电磁干扰，提高了系统的成像信噪比，其可以解决传统血管内成像系统驱动器件结构庞大、笨重且存在电磁干扰的问题。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：