可变形超声阵列和系统技术方案

公开了一种包括载体(10)上的多个超声换能器元件(20)的超声阵列，所述载体还承载具有响应于电磁刺激而可调节的形状的材料的致动器布置(30、30’)，例如电活聚合物或光学相应聚合物，其中，所述材料被布置为响应于所述刺激而改变所述超声换能器元件的取向。这促进利用超声阵列的可配置波束整形和/或身体轮廓匹配。还公开了包括这样的超声阵列的超声系统(100)。

Deformable ultrasonic array and system

A public carrier (10) includes a plurality of ultrasonic transducer elements on the ultrasonic array (20), the carrier bearing actuator arrangement with response to electromagnetic stimulation and can adjust the shape of the material (30, 30), such as electricity, polymer or the corresponding optical polymer, among them, the material are arranged to change the orientation of the ultrasonic transducer element in response to the stimulus. This promotes configurable beam shaping and / or body contour matching by using an ultrasonic array. The ultrasonic system including such an ultrasonic array (100) is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变形超声阵列和系统
本专利技术涉及包括多个超声换能器元件的可变形超声阵列。本专利技术还涉及包括这样的可变形超声阵列的超声系统。
技术介绍
超声波发现医学中的若干应用。一种这样的应用是超声成像，其中，超声波由超声换能器的阵列发射到患者的体内，并且超声波的回波由超声换能器或由专用超声接收器收集并被处理以生成超声图像，例如1D、2D或3D超声图像。另一种应用是超声治疗，例如高强度聚焦超声(HIFU)治疗，其中，超声波束由超声换能器元件生成并且聚焦在患病组织上。在焦点处的显著能量沉积创建在约65℃至85℃范围中的局部温度，所述局部温度通过凝固性坏死破坏患病组织。这种应用面临若干挑战。例如，在成像应用中，实现在超声换能器阵列与要成像的身体的部分之间的良好接触是远非微不足道的。这通常通过使用改进在超声换能器阵列与身体部分之间的接触的特殊凝胶来实现。然而，这种方法的缺点是通常必须使用大量的凝胶，所述凝胶可能包含干扰超声信号的发送或接收的气泡。此外，超声换能器阵列(例如，探头形式的)在成像流程期间通常是手持的，这使得流程容易出错。在治疗应用中存在类似的挑战，其中，聚焦波束需要周期性重新调节以处置患病组织的多个区域。这可以通过调节聚焦元件手动进行或通过调节由相应的超声换能器元件生成的信号的相对相位而通过波束操纵来进行。手动调节倾于不准确，并且相位范围控制的波束操纵可能不足以在没有阵列位移的情况下达到所有患病组织。进一步的复杂性在于常常通过磁共振成像监测治疗性处置(例如HIFU处置)，使得超声换能器阵列中的材料必须与磁共振技术兼容，例如必须是反磁性的。US2008/0125661A1公开了包括形状记忆合金的超声换能器阵列。这允许阵列在两个几何结构(即，实际的几何结构和由形状记忆合金“记忆”的几何结构)之间切换。合金的记忆能够在制造期间引起阵列几何结构的期望变化，例如形状记忆合金由于所应用的热将阵列扭曲成弯曲的或螺旋的。阵列可以通过记忆合金或记忆合金的定位之后的键合被固定就位，从而防止进一步的实质性变化。缺点在于，这样的阵列难以控制并且必须通过热来控制，这是有问题的。
技术实现思路
本专利技术试图提供一种具有更通用的可调节形状的超声阵列，以用于调节到要被成像或处置的身体部分和/或用于调节由阵列产生的波束方向。本专利技术还试图提供一种包括这样的超声阵列的超声系统。根据一方面，提供了一种包括载体上的多个超声换能器元件的超声阵列，所述载体还承载具有响应于电磁刺激而可调节的形状的材料的致动器布置，其中，所述材料被布置为响应于所述刺激而改变所述超声换能器元件的取向。本专利技术基于以下认识：能够响应于电磁刺激(例如电压、电流或光)而进行形状变化的新类别的材料的可用性促进了包括这样的材料致动器布置的超声阵列的取向的可配置改变。这样的材料的范例是电活性聚合物和光学响应聚合物。这例如使得能够使超声阵列的形状与要成像或处置的身体轮廓符合，从而避免了使用大量的凝胶来实现阵列和身体部分之间的令人满意的接触的需要和/或者手动将阵列保持就位的需要。例如，还可以通过调节个体超声换能器元件和/或超声换能器元件的组的取向来调节由超声阵列产生的波束方向。在实施例中，致动器布置包括多个材料部分，其中，每个部分被定位于载体与所述超声换能器元件之一的外围部分之间。每个部分可以个体可寻址，即，个体地被提供有电磁刺激，使得可以响应于这样的刺激的应用而改变个体超声换能器元件的发送表面的取向，例如用于波束形成的目的。在备选实施例中，所述致动器布置被布置为响应于所述刺激而同时改变另外的多个所述超声换能器元件的取向，其中，另外多个至少是多个的子集。在该实施例中，超声换能器元件的组可以安装在材料的单个部分上，使得该部分的致动以相关方式调节组的取向。所述致动器布置可以包括在所述载体上延伸的箔，使得当箔变形时，根据该变形调节在所述箔上安装的超声换能器元件的取向。这例如尤其适于在单个方向上使阵列变形。所述致动器布置可以包括在所述载体上延伸的多个条带。所述条带可以是个体可寻址的，以增加对阵列的变形的控制。所述致动器布置还可以包括在所述载体上延伸的另外的多个条带，所述另外的多个条带在垂直于多个条带的方向上延伸以形成垫式致动器布置。这促进在多个方向上的阵列的变形。另外的多个条带可以是个体可寻址的，以进一步增加对阵列的变形的控制。所述多个条带和另外的多个条带可以形成交织的垫式致动器布置，以促进在多个方向上的阵列的变形。所述超声换能器元件可以与所述垫式致动器布置的相应接合部对准，或与由来自多个条带的条带的邻近对和来自另外的多个条带的条带的邻近对定界的所述垫式致动器布置中的相应空隙对准。在实施例中，致动器布置包括分布在所述载体上的环形材料部分的阵列。环形材料部分可以是个体可寻址的。这样的环形部分还促进在多个方向上的阵列的变形。所述载体可以是柔性的，并且可以被定位于多个超声换能器元件和致动器布置之间。这例如促进通过柔性载体(例如，柔性PCB)向超声换能器元件提供连接。超声阵列还可以包括保护性箔，其中，所述致动器布置被定位于所述载体与所述保护性箔之间。这保护材料致动器布置免受外部影响的损害。在实施例中，超声阵列还包括阵列被附接到的束带，以用于将阵列抵靠着身体部分固定。这进一步将阵列抵靠着身体部分固定，因此进一步减少在流程期间由于阵列的无意移位的成像或处置伪迹的风险。根据另一方面，提供一种超声系统，包括上述实施例中的任何的超声阵列；耦合到超声换能器元件的超声信号生成级；以及耦合到具有可调节形状的材料的致动器布置的电磁刺激生成器。这样的超声系统例如可以用于超声处置，其中，将聚焦的超声波束递送到患病组织，如先前解释的。超声系统还可以包括耦合到超声换能器元件的超声成像处理级，以用于根据由超声换能器元件中的至少一些接收到的超声回波生成超声图像。这样的超声系统例如可以用于超声成像，其中，超声回波由超声成像处理级进行收集和处理，以生成超声图像。附图说明参考附图，通过非限制性范例更详细地描述本专利技术的实施例，其中：图1示意性地描绘了根据实施例的超声阵列的截面视图；图2示意性地描绘了根据另一实施例的超声阵列的截面视图；图3示意性地描绘了根据又一实施例的超声阵列的透视图；图4示意性地描绘了根据又一实施例的超声阵列的透视图；图5示意性地描绘了根据又一实施例的超声阵列的透视图；图6示意性地描绘了根据又一实施例的超声阵列的透视图；图7示意性地描绘了根据又一实施例的超声阵列的截面视图；图8A)-D)描绘了由不同的超声阵列几何结构引起的对组织中的热生成的影响的生物热模型模拟的可视化；图9示出了由根据不同几何结构中的实施例的超声阵列反射的光斑的一系列照片；图10示意性地描绘了根据实施例的超声系统；并且图11示意性地描绘了根据另一实施例的超声系统。具体实施方式应当理解，附图仅仅是示意性的，而没有按比例绘制。还应当理解，贯穿附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。本专利技术的实施例涉及超声阵列，其中，超声换能器元件相对于法向平面的取向可以通过具有响应于电磁刺激而可调节的形状的材料的致动器布置来调节，其中，所述材料被布置为响应于所述刺激而改变所述超声换能器元件的取向。在本申请的背景下，这样的材料特征在于示出了在变形的程度与电磁刺激的强度的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括载体(10)上的多个超声换能器元件(20)的超声阵列，所述载体还承载具有响应于电磁刺激而能调节的形状的材料的致动器布置(30、30’)，所述材料的变形的程度与所述电磁刺激的强度相关，其中，所述材料被布置为响应于所述刺激而改变所述超声换能器元件的取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.13 EP 15180855.7;2015.05.11 US 62/159,7281.一种包括载体(10)上的多个超声换能器元件(20)的超声阵列，所述载体还承载具有响应于电磁刺激而能调节的形状的材料的致动器布置(30、30’)，所述材料的变形的程度与所述电磁刺激的强度相关，其中，所述材料被布置为响应于所述刺激而改变所述超声换能器元件的取向。2.根据权利要求1所述的超声阵列，其中，所述致动器布置(30)包括多个材料部分，其中，每个部分被定位于所述载体(10)与所述超声换能器元件(20)中的一个的外围部分(22)之间。3.根据权利要求1所述的超声阵列，其中，所述致动器布置(30、30’)被布置为响应于所述刺激而同时地改变多个所述超声换能器元件(20)的至少子集的取向。4.根据权利要求3所述的超声阵列，其中，所述致动器布置(30)包括在所述载体(10)上延伸的箔。5.根据权利要求3所述的超声阵列，其中，所述致动器布置(30、30’)包括在所述载体(10)上延伸的多个条带(30)。6.根据权利要求5所述的超声阵列，其中，所述致动器布置(30、30’)还包括在所述载体上延伸的另外的多个条带(30’)，所述另外的多个条带在垂直于所述多个条带的方向上延伸以形成垫式致动器布置。7.根据权利要求6所述的超声阵列，其中，所述多个条带(30)和所述另外的多个条带(30’)形成交织的垫式致动器布置。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：F·J·G·哈肯斯，D·雷姆布罗纳贝格，W·克鲁伊曼斯，C·P·亨德里克斯，S·舒列波夫，E·G·勒杜列斯库，D·马修，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL