[发明专利]一种用于经内镜的环状三维超声探头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医学超声成像设备领域，具体涉及一种经内镜的环状三维超声探头及其制备方法。

背景技术

经内镜（胃镜、腹腔镜、结肠镜）超声技术在临床医学应用中一直发挥着重要的作用。与体外超声相比，经内镜超声可避免皮下脂肪、肠腔气体和骨骼等对超声波的影响和干扰。

近年来，三维超声技术的发展势头迅猛，将三维超声与经内镜超声融合已成为发展方向。经内镜三维超声既可提高超声图像的分辨率与立体感，还可增强成像实时性，能为医生在手术提供实时导航。

二维超声阵列的制备是经内镜三维超声技术中的重要一环也是难点所在。朝前探测的环状二维阵列，不仅可以呈现实时的三维超声图像，而且由于其特殊的中空结构，还可有机的融入光学探头或者插入手术器械便于经内镜微创手术的开展，因此应用前景广阔。

目前，已有的二维超声阵列的制备方法通常为先制作一个个阵元，然后在圆筒上手工排列成呈环状。此方法麻烦耗时，较难做到所制作的阵元大小相等，质量参差不齐，很难大规模生产应用，而且难以保证各个阵元同心、齐整、等间距排布，这就会影响所制备探头的性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于经内镜的环状三维超声探头的制备方法，采用直接从压电陶瓷圆环或者压电单晶圆环上切割出多个压电阵元的方式，解决了传统方式采用的先制作好所有阵元再围绕成圈的方法所造成的各个阵元无法同心、不齐整、不等间距排布的问题，同时，采用利用齿轮状格子排布同轴电缆信号线，并随后切割阵元的过程中使信号线电学断开的方式，解决了传统接线过程中逐个阵元与信号线去点焊的复杂操作的问题。

实现本发明的目的所采用的技术方案如下：

一种用于经内镜的环状三维超声探头的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，制备压电圆筒：在圆筒状压电材料内外表面镀电极并极化，再在极化处理后的压电材料上灌注背衬材料和匹配层材料并加工切割钻孔，形成压电圆筒。

其次，加工绝缘棒和绝缘圆筒，由内到外依次将绝缘棒、压电圆筒和绝缘圆筒固定，在绝缘棒粗端外侧和绝缘圆筒外侧沿轴向切割出齿轮状格子凹槽并在凹槽中排列电缆信号线。

最后，将绝缘棒固定在旋转装置上，切割出环状二维阵列，填入去耦材料，抽真空固化，钻空中心塑料棒；

封装上述材料，即可得到经内镜环状三维超声探头。

作为本发明的进一步改进，在加工绝缘棒时，要使绝缘棒一端粗一端细，使细端外径与圆筒状压电材料内径一致，粗端便于固定在旋转装置上。加工绝缘圆筒时，要使绝缘圆筒内径与圆筒状压电材料外径一致。

本发明的目的之二在于提供一种用于经内镜的环状三维超声探头，其主要包括：

同心且等距离排列的一定数目N的带有导电声阻抗匹配层压电阵元，压电阵元可选用各种压电陶瓷和压电单晶材料，压电阵元的数目N可以是32、64、128甚至更多；

各压电阵元都带有导电的背衬材料，背衬材料彼此导通且用以吸收压电阵元向后发射的超声波，提高探头的成像分辨率；

每个压电阵元之间的去耦材料，用以减少压电阵元之间的串波影响；

与每一个阵元相连的同轴电缆信号线，芯线与匹配层连通，地线与背衬材料相连，用以传送激励电压信号和接收回波电压信号；

以排布同轴电缆信号线以及切割阵元时定位的轴向凹槽，用以排列同轴电缆线、分隔同轴电缆线的芯线和地线以及切割阵元时的定位作用，其齿轮的数目等同于压电阵元的数目，所有齿轮做到等距离和同心排列。

本发明直接从压电陶瓷圆环或压电单晶圆环上切割出多个压电阵元，取代目前一般采用的制作好所有阵元再围绕成圈的方法,避免了将多个压电阵元手工排列呈圆管状的过程中所造成的各个阵元无法同心、齐整、等间距排布等问题。利用齿轮状环状格子排布同轴电缆信号线，可使所有信号线同心且等间隔的对齐各阵元排布，只需将全部信号线连接好压电材料并于随后切割阵元的过程中使各个信号线电学断开，省去逐个阵元和信号线去点焊操作。旋转装置与结合线切割机的巧妙结合，能通过旋转来精确控制切割，得到同等大小同等间隔的各个阵元。因此，此种方法优化了工艺过程、提高了研制效率、节约了时间成本，简单有效。

附图说明

图1为本发明的经内镜环状三维超声探头结构示意图。

图2为本发明的经内镜环状三维超声探头的截面图。

图3为用以固定和旋转环状三维超声波探头主体以及环状格子主体的装置（结合线切割机使用）。