[发明专利]一种用于体内器官或组织超声造影的声学反射薄膜

说明书

本发明属于声学，医学和超材料领域，公开了一种用于体内器官或组织超声造影的声学反射薄膜，包括材料声速互不相同的第一材料和第二材料，其中，第一材料为柔性材料，第二材料分布在第一材料的内部、且呈周期性排列；周期性排列的第二材料能够基于多重散射效应增强超声反射，起到造影的作用。本发明跳出了传统口服型造影剂的固有思路，利用2种材料声速不同的材料并基于周期性结构得到声学反射薄膜，该薄膜能够通过手术植入等手段贴附体内器官或组织外壁上，用于体内器官或组织长期的超声造影，可有效解决现有的超声成像设备对体内组织器官无法清晰成像，而现有的口服式液体造影剂无法在体内长期存在且可用部位有限的问题。

技术领域

本发明属于声学，医学和超材料领域，更具体地，涉及一种用于体内器官或组织超声造影的声学反射薄膜，能够增强声学反射，可用于在医学上对体内器官或组织进行超声造影。

背景技术

人体内的许多器官都有周期性蠕动的特性，例如胃肠器官在消化过程中的周期性蠕动，膀胱的充盈与收缩，心脏强有力的搏动以及血管的微搏动等。人体内器官的蠕动状态反映了多种健康参数，例如胃窦周期，排尿情况，心率，脉搏等，对体内器官的蠕动的监测(尤其是长期监测)是医学和健康领域中亟待解决的重要问题。

目前监测心脏搏动的方法包括直接在心脏上植入电子传感器监测心脏搏动，并在心脏搏动异常时及时介入进行心脏起搏；或间接地通过监测心电图(ECG，Electrocardiogram)波形来获知心率周期与搏动状态，对低心率，房颤等进行预警。

对血管的搏动监测目前主要有对深层血管进行侵入式的穿刺法，对上肢血管有非侵入式的袖带加压法，以及中医依靠经验来对腕部血管进行把脉等，对血管的搏动监测可以用来监测脉搏周期，血压等健康参数。

由胃肠蠕动异常引起的胃肠功能障碍，是最常见的消化系统疾病之一。尤其对进行过消化道部分切除手术的患者而言，半数以上的患者术后都会有短期或长期的消化道蠕动异常症状，需要在发现蠕动异常时及时进行服药治疗，以保证正常消化功能。临床上常使用的胃肠动力监测方法包括：插管法，X射线钡餐法，胶囊内镜，放射元素闪烁扫描法等。而超声诊断法作为一种对身体无害且没有痛苦的诊断方法，在胃肠动力检查中也使用的越来越多。然而，由于胃壁组织和胃内溶液对超声信号的反射能力均较弱，因此无法在院内进行超声成像时成清晰回波。因此，目前在使用超声诊断胃肠动力状态前，患者需要先口服或注射稀释后的液体造影剂(这种液体造影剂一般通过在液体中混合大量的10um左右的气泡进行制备)，然后再使用超声成像手段观察胃部的蠕动情况。以口服造影剂为例，液体的造影剂在1～2小时内就会从胃部被排空，因而每次检查前都需要重新服用造影剂，不适于对慢性胃肠疾病患者的长期监测。

发明内容

针对现有的超声成像设备对体内组织器官无法清晰成像，而现有的口服式液体造影剂无法在体内长期存在且可用部位有限的问题，本发明的目的在于提供一种用于体内器官或组织超声造影的声学反射薄膜，跳出传统口服型造影剂的固有思路，利用2种材料声速不同的材料并基于周期性结构得到声学反射薄膜，形成基于柔性声学超构表面设计的超声造影薄膜，该超声造影薄膜通过手术植入等手段贴附体内器官或组织外壁上，供器官超声成像使用，尤其可用于体内器官长期的超声造影。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于体内器官或组织超声造影的声学反射薄膜，其特征在于，包括材料声速互不相同的第一材料和第二材料，其中，所述第一材料为柔性可变形材料，所述第二材料分布在第一材料的内部、且沿分布平面呈周期性排列；第一材料和第二材料中，材料声速较大者的材料声速是材料声速较小者材料声速的至少2倍；

该声学反射薄膜用于固定在待超声成像的体内器官或体内组织表面；超声波用于沿与所述分布平面法线方向夹角不超过60°的入射方向入射，如此，周期性排列的第二材料能够基于多重散射效应增强超声的反射，从而起到造影的作用。

作为本发明的进一步优选，所述第二材料为空气，相应的，所述声学反射薄膜包括片状柔性材料基体以及密封在该基体内的、呈周期性排列的空气孔(102)。