用于对介质的瞬时改变进行成像的超声成像探头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对介质（10）进行成像的超声成像探头，该超声成像探头包含了两类换能器，其特征在于，第一类换能器（1）专用于所述介质（10）的超声成像，第二类换能器（2）专用于产生应力，所述应力造成了所成像的介质（10）的至少一次瞬时改变，两类换能器（1、2）都能够至少工作在所谓的结合模式中，在该结合模式中，第一类换能器（1）以与第二类换能器（2）同步的方式工作，以便对所述介质（10）的所述瞬时改变的时间过程进行成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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”。本专利技术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。
技术介绍
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 O. 5到I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。超声福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。3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。
技术实现思路
因此，本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术的一个实施例，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。根据本专利技术的一个特定特征，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。这种应力允许进行弹性成像测量，使用弹性成像测量可以表征介质的弹性特性。在本专利技术的一个实施例中，专用于超声成像的换能器以线形方式布置。该实施例对应于成像探头的一种通常形式，并且本专利技术在与已有探头类似的探头中的实现允许操作者能够很快地熟悉它们。换能器的排列所形成的线可以是直的或弯曲的，甚至可以形成适合于要观察的介质的几何特征的形状。有利的是，专用于生成造成瞬时变化的应力的换能器随后分布在两条线上，这两条线布置在专用于成像的换能器的两侧上。后者的换能器的布置也可以是根据直线或曲线排列的，甚至可以根据适合于要观察的介质的几何特征的形状来布置它们。根据本专利技术的一个有利的特征，专用于生成所述导致瞬时变化的应力的换能器与专用于成像的换能器相比，具有更大标高的几何聚焦。使用这种特性，增加了应力区域的体积，提高了应力的质量，并降低了在介质中累积的局部能量。根据本专利技术的另一特定特征，专用于生成所述导致瞬时变化的应力的换能器与专用于成像的换能器相比，具有较低的共振频率。在产生辐射压力时的情况中，借助于该特性，使得后者更为有效并且更深。在一个实施例中，其中换能器具有标高聚焦透镜，这些透镜与换能器的两种类型无关。这些聚焦透镜可以实现为具有两个不同曲率的单个透镜。在本专利技术的一种应用中，两类换能器通过独立的电子线路进行控制，并且能够同步地进行控制。附图说明根据以下描述，并参考附图，本专利技术的其他特征和优点将会变得显而易见，附图示出了本专利技术的示例性实施例而不带有任何限制性特征。在附图中图Ia和Ib示意性地示出了根据本专利技术的探头；图2a和2b示出了分别使用标准探头和根据本专利技术的探头得到的压力场的示象；图3示出了使用标准探头和根据本专利技术的探头获得的与深度相对比的压力场的幅度；图4示出了由图3的压力场生成的剪切场的衰减；图5a到5c示出了使用标准探头和根据本专利技术的探头获得的三种不同焦点的聚焦效果。具体实施方式图I描述了根据本专利技术的探头的一个示例性实施例。所描述的探头用于将回波描记成像和弹性成像相结合的应用。更具体地，该探头可以用于胸部成像。所描述的探头沿着X维度延伸，并具有两种换能器I和2。第一类换能器I位于探头中心，并图示为多个格子的表面，该第一类换能器用于成像。换能器I的数量例如为256个。它们有利地具有8MHz的共振频率并在X维度上具有O. 2mm的宽度，在Y维度上具有4mm的高度。要注意，为了清晰起见，在图I中，X和Y上的比例尺是不同的。经由复用器通过128条独立的电子线路来控制换能器，该复用器插入到实际探头中，或者设置在探头所连接的回波描记系统中。使用这种特征，换能器I提供了胸部的高质量二维回波描记图像。第二类换能器2用于产生内部机械应力，该内部机械应力允许剪切波在介质中传播。它们在换能器I的两侧以线形方式布置。这些换能器2数量为256个，即在换能器I 形成的线的每一侧有128个换能器。这些换能器2具有的共振频率等于第一类换能器I的共振频率的一半，即，等于4MHz的共振频率。它们具有两倍的宽度O. 4mm，而高度是第一类换能器高度的一半，即2mm。两类换能器都属于超声换能器家族。它们的共振频率大于20KHz，但是属于不同的频率区间。从而可以以不同的超声共振频率以及以不同的几何特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对介质（10）进行成像的超声成像探头，该超声成像探头中集成了两类超声换能器（1，2），其特征在于，第一类换能器（1）专用于所述介质（10）的超声成像，第二类换能器（2）专用于产生应力，所述应力造成了所成像的介质（10）的至少一次瞬时改变，两类换能器（1、2）都能够至少工作在结合模式中，在该结合模式中，所述第一类换能器（1）以与所述第二类换能器（2）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，其中，所述第二类换能器（2）与所述第一类换能器（1）相比，具有更大标高的几何聚焦。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·贝科夫，C·科昂巴克里，J·苏凯，
申请(专利权)人：超声成像公司，
类型：发明
国别省市：