[实用新型]一种血管内超声聚焦诊断仪及聚焦换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及血管内超声诊断仪，特别涉及一种血管内超声聚焦诊断仪及聚焦换能器。

背景技术

血管内超声诊断仪是用以诊断心血管或外围血管的阻塞情况的最为有效的超声诊断仪器；被称为是分析心血管或外围血管的阻塞情况的“金标准”。它可以定量地检测阻塞截面的距离位置和范围大小等等。由于血管管壁由血管壁从管腔面向外依次由内膜(tunicaintima)、中膜(tunicamedia)和外膜(tunicaadventitia)组成，血管内超声诊断仪还可以用来分析血管管壁的病变情况。

血管内径仅在毫米到厘米的范围。为了分析血管堵塞和管壁的病变，需要高分辨率的血管内超声诊断仪。目前血管内超声诊断仪的工作频率在40MHz，其纵向和横向分辨率大约分别在100微米和400微米左右。提高仪器的工作频率，可以提高检测的分辨率，但是，同时也会减小仪器的检测范围(距离)和增加由于血管内的环境对信号的散射，导致减低仪器的检测信噪比。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提出一种血管内超声聚焦诊断仪及聚焦换能器，利用超声聚焦技术，显著提高了血管诊断仪的分辨率，解决了现有技术中为了提高分辨率而使检测信噪比降低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供一种血管内超声聚焦诊断仪，其包括：超声导管、回撤/驱动装置以及电子成像系统。所述超声导管的前端安装有血管内超声聚焦换能器，后端连接所述回撤/驱动装置；所述回撤/驱动装置另一端连接所述电子成像系统，所述电子成像系统上装载有重建图像的电子部件，所述血管内超声聚焦换能器的孔径为0.3mm～2mm，其对发射的超声信号进行聚焦，减小了超声信号的指向角因子，并减小了散射体积。

本实用新型的血管内超声聚焦换能器为微型超声传感器，能够进入血管内部，对血管内部病变进行探测。所述回撤/驱动装置先经导丝将超声导管送至靶病变部位远端，然后缓慢回撤超声导管进行超声检查，就可以在电子成像系统的显示屏上看到一系列的血管横断面图像，辅助临床医生对血管内病变进行诊断。

目前常用的血管内超声导管的设计主要有两种：机械旋转式和电子相控阵式。机械旋转式是通过单个阵元的换能器在360度范围内的旋转，并发射超声波，同时将血管截面反射回的声波采集，通过图像处理，得到血管横截面图像，此时回撤装置将兼有驱动换能器旋转的功能。电子相控阵式的换能器呈圆柱形排列，无需旋转，利用电子延迟激励的方法，将血管截面反射回的声波采集，图像处理后得到血管横截面图像。

与这两种设计相对应的换能器有两种，分别为：(1)单波束的平面换能器(如图1所示)；(2)圆柱形阵列的换能器(如图2所示)。

单波束的平面换能器通常由背衬材料，压电材料和匹配层组成，背衬材料，压电材料和匹配层都可以是仅仅一层或多层复合而成，以得到所需要的性能要求。圆柱形阵列的换能器是由多个单元组成的圆柱状换能器阵列组成，圆柱状换能器的中心是背衬材料和适当的电子器件，条状的各个单元按一定的声学要求分布在圆柱面上。

现有的这两种换能器的波束在探测的方向上都没有聚焦的功能。声波在探测的传播方向上只有一个近场和远场的自然分界面。因此，图像的横向分辨率取决于波束的自然带宽，没有聚焦的波束的自然带宽较宽，其分辨率较低。本实用新型的超声聚焦换能器的声波为聚焦声波，自然带宽窄，因此，其分辨率高，即提高了血管诊断仪的分辨率。

医疗超声检测的声强度定义为单位面积上的声能量，即等于总能W和波束面积的比：

I=WS]]>

显然，对于给定的声功率，减小波束面积S，便能增加声强度I，从而提高成像检测的信噪比。

对于给定的空间角dΩ，超声散射声强度是对空间的体积积分。其中Sv是体积散射系数。dv是散射体积元，定义为其中：r是超声换能器到目标的距离，c是声速，τ是脉冲长度；和分别为发射和接收的指向角因子，其原理如图3所示。