[发明专利]用于对介质的瞬时改变进行成像的超声成像探头

说明书

本申请是申请日为2007年8月3日、申请号为200780030589.8的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于超声成像的探头的整体领域，超声成像也称为“回波描记成像”。

本发明更具体地涉及可以基于超声辐射压力的使用对粘弹特性进行成像的方法和探头。

背景技术

常规的回波描记探头被设计为将超声波发射到介质中的组织内，并感测反向散射的信号以便对这些信号进行分析并形成该介质的图像。

通常，这些探头包含有一系列N个压电换能器，这些换能器沿一条线排列。这条线可以是直的或弯曲的。

经由能够施加彼此不同相的电信号的电子线路（electronic route）来对这些压电换能器各自地进行控制。

通过根据圆柱定律调节相位和/或延迟，可以将超声束聚焦在介质中给定位置上，从而以电子方式创建了等同于透镜的等同物。这些定律还在接收步骤中使用，以便将反向散射的信号与介质的给定位置相隔离，并重建其声学图像。

换能器的尺寸和间隔取决于超声探头的频率，并且通常在所发射的超声波波长的0.5到1倍之间变化。

使用这种一维波，仅能够在一个平面中实现电子聚焦和超声图像重建。

在称为“标高（elevation）”的第三维度中，通常在压电换能器上运用一个固定的几何透镜，使用该透镜，可以将超声束约束在合理厚度的部分上。

因此，通常，压电换能器的标高尺寸是所发射的超声波波长的20倍，几何聚焦深度是所发射的超声波波长的100倍。

超声波有时用于产生介质中的瞬时变化，例如超声辐射压力。

超声辐射压力的用途在弹性成像（elastographic）技术中使用。这些技术是除了标准回波描记成像的成像模式之外的其他成像模式。

然而，使用被特别地设计为提供非常高质量的回波描记图像的标准回波描记线阵，对于应用弹性成像技术，更一般地对于在介质中产生瞬时改变而言并非是最佳的。

已知探头的几何特性和声学特性并不适合于产生内部机械应力。

此外，所得到的弹性成像图像的质量并不令人满意。

在弹性成像技术的情况中，已知探头具有的局限有三个。

首先，机械应力的穿透深度有限，通常是潜在的可探测深度的一半。

接下来，探测区域的宽度也受到限制，因为内部机械振动源具有不适合的几何形状。

最后，产生了非常强的声学场，从而可能产生内部机械应力。

这些声学场的强度可能超出当前暴露限度，并对患者造成伤害。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过提出一种解决方案并且不会损害回波描记成像的质量，来对这些缺陷进行补救，该解决方案用于在满足规定的声学功能的同时产生最佳的内部机械应力。

因此，本发明涉及一种用于对介质进行成像的超声成像探头，该超声成像探头包含了工作在不同频率上的两类换能器，其特征在于，第一类换能器专用于所述介质的超声成像，第二类换能器专用于产生应力，所述应力至少造成了所成像的介质的瞬时改变，两类换能器都能够至少工作在所谓的结合模式（coupled mode）中，其中，第一类换能器以与第二类换能器同步的方式工作，以便对所述介质的所述瞬时改变的时间过程进行成像。

使用这种探头，第二类换能器适合于产生所述介质的瞬时改变，并且与要对该瞬时改变进行成像的第一类换能器同步。两类换能器的同步是依靠所述介质的所述瞬时改变的过程的物理特性和动力学特性而实现的。这些换能器的相对位置排列也取决于这些特性。

根据本发明的一个实施例，两类换能器在它们的几何特征和声学特征方面是不同的。

有利的是，两类换能器工作在不同频率上。

由于第一类换能器专用于超声成像，因此可以获得高质量的回波描记图像。

这些回波描记图像有利地是标准回波描记图像和瞬时移动的回波描记图像，特别是允许进行弹性成像测量的剪切移动（shearing movement）的图像。

因此，有利的是，第一类换能器具有两种工作模式，即所谓的结合模式和所谓的标准模式，在标准模式中，第一类换能器产生所述介质的回波描记图像。

根据本发明的一个特定特征，产生瞬时变化的应力是传播式的，然后在考虑到产生瞬时变化的应力的传播特性的同时对第二类换能器进行同步。

使用该特征，可以直接且简单地观察波在介质中的传播。

有利的是，产生瞬时变化的应力是超声辐射压力造成的机械应力。