[发明专利]基于CMUT环形阵列的乳腺超声成像系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及生物医学成像和医疗器械技术领域，具体涉及一种乳腺癌检测装置，尤其涉及一种基于CMUT环形阵列的乳腺超声成像系统及其检测方法。

背景技术

乳腺癌是发生在乳腺腺上皮组织的恶性肿瘤，目前已成为威胁女性身心健康的常见肿瘤。而乳腺并不是维持人体生命活动的重要器官，原位乳腺癌并不致命，可怕的是如果乳腺癌不能及早发现及早治疗，癌细胞一旦脱落，游离的癌细胞可以随血液或淋巴液播撒全身，形成转移，危机生命。

众所周知，现在应用于临床的乳腺癌诊断技术主要包括乳腺X线摄影、核磁共振和超声波，其中乳腺X线摄影容易诱发乳腺癌的产生，核磁共振成本太高，而超声波成像具有价廉、简便、迅速、无创、无辐射性、准确、可连续动态重复扫描等优点，因此应用广泛。

但传统的超声波检测仪，需要操作人员来手动操作该探头完成扫描，而且为了提高成像质量需要在检测处涂抹大量耦合剂，不仅成像质量高度依赖于操作人员的技术水平，而且由于要使用大量耦合剂，使患者感到很不舒服。而且在乳腺检查中，探头需要用力贴近乳房皮肤，乳房软组织较多会随着探头的移动发生形状的改变，使得无法准确成像。并且由于需要操作人员手持探头接触测量，这样测量乳腺时会带来避免不了的尴尬。

传统的压电超声换能器 (PMUT)存在着压电材料与工作介质阻抗失配的问题，这不仅会降低界面处的声波透射系数，还会降低换能器的发射及接收灵敏度、系统的轴向分辨率和信息的丰富程度，系统的带宽和能量耦合效率也会随之降低。相比于传统的压电超声换能器，利用MEMS微加工技术制作的微电容超声波换能器 (CMUT)具有声阻抗与传播介质匹配，加工工艺相对容易，自身尺寸小、噪声低、频带宽以及易于制作集成阵列等优点，可广泛应用于医学成像等领域。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，而提供一种基于CMUT环形阵列的乳腺超声成像系统及其检测方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于CMUT环形阵列的乳腺超声成像系统，包括检测床板、水箱、CMUT环形阵列超声测试装置、控制系统和计算机；

检测床板固定于水箱顶部，检测床板上安装有导轨，同时还开设有检测窗口安置槽，导轨上滑动连接有两个检测窗口，且两个检测窗口位于检测窗口安置槽内；

水箱内装有作为超声波耦合剂的水，水箱的内箱壁上安装有加热棒、外箱壁上安装有加热棒显示器，加热棒与加热棒显示器连接；

CMUT环形阵列超声测试装置安装于检测窗口上，CMUT环形阵列超声测试装置包括电动旋转台、圆筒夹具和CMUT阵列换能器，电动旋转台倒立的固定于检测窗口上，圆筒夹具安装于电动旋转台的旋转部上，圆筒夹具的侧壁上均匀开设有四个竖向设置的安装窗口，CMUT阵列换能器分别插装于四个安装窗口内并通过设置于安装窗口底部的蝶形螺栓固定，其中，圆筒夹具及四个CMUT阵列换能器都位于水箱内的水面以下；

控制系统包括超声波信号发射电路、超声波信号接收电路、HV MUX高压开关、FPGA控制器、电动旋转台控制电路，电动旋转台与电动旋转台控制电路连接，电动旋转台控制电路与计算机连接，四个CMUT阵列换能器通过信号线与HV MUX高压开关的输出端连接，HV MUX高压开关的输入端分别与超声波信号发射电路的输出端以及超声波信号接收电路的输入端连接，超声波信号发射电路的输入端和超声波信号接收电路的输出端与FPGA控制器的输入端连接，FPGA控制器的输出端与计算机连接。

作为优选的技术方案，CMUT阵列换能器是由128个电容式微机械超声波传感器单元组成的线阵。

作为优选的技术方案，电动旋转台采用型号为ZX110-300的电动旋转台。