CN112826536A - 一种血管内超声成像导管及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种血管内超声成像导管及系统，其中血管内超声成像导管包括：鞘管(10)；柔性驱动轴(20)，设于鞘管(10)内，且第一端用于电连接驱动装置(100)，驱动装置(100)被配置为驱动柔性驱动轴(20)在鞘管(10)内旋转和沿柔性驱动轴(20)的轴向移动；换能器器件，设于柔性驱动轴(20)第二端，包括微机电超声波换能器阵列芯片(30)，用于电连接超声主机(200)以将获得的成像电信号输送到超声主机(200)或者接收超声主机(200)输送的激励电信号。本申请解决了传统血管内超声成像导管采用的超声波换能元件加工工艺复杂、集成度低、制造成本高，而且还限制血管内超声成像系统工作性能提升的问题。
Description
技术领域
本申请涉及超声导管技术领域，特别涉及一种血管内超声成像导管及系统。
背景技术
血管内超声(Intravascular Ultrasound，IVUS)导管在血管介入治疗手术中作为诊断工具被广泛用于评估人体内患病血管(如心脏冠状动脉、外周动脉等)病变的程度及性质，使用时导管经桡动脉或股动脉穿刺推送至血管病灶区域，接着导管内的柔性传动轴在回撤过程中通过设置在其前端的超声换能器对血管管腔和管壁的截面进行成像。
传统的血管内超声成像导管采用机械式超声探头，机械式超声探头所采用的超声波换能器元件由PZT压电陶瓷、声匹配层、背衬材料、金属电极等组成，涉及高频PZT陶瓷粉体配方，以及高温烧结并将PZT陶瓷研磨至100微米以内、声匹配层和背衬制作等复杂加工工艺，整体集成度低，制造成本高昂；此外，基于PZT压电陶瓷的超声波换能器元件需要较大的驱动电压，噪声电平高，功耗高，接收信号灵敏度低，在一定程度上限制了血管内超声成像系统工作性能的提升。
发明内容
本申请实施例提供一种血管内超声成像导管及系统，解决了传统血管内超声成像导管采用的超声波换能器元件加工工艺复杂、集成度低、制造成本高，而且还会限制血管内超声成像系统工作性能提升的问题。
第一方面，提供了一种血管内超声成像导管，包括：
鞘管；
柔性驱动轴，所述柔性驱动轴设于所述鞘管内，且第一端用于电连接驱动装置，所述驱动装置被配置为驱动所述柔性驱动轴在所述鞘管内旋转和沿所述柔性驱动轴的轴向移动；
换能器器件，所述换能器器件设于所述柔性驱动轴的第二端，所述换能器器件包括微机电超声波换能器阵列芯片；
所述微机电超声波换能器阵列芯片用于电连接超声主机以将获得的成像电信号输送到所述超声主机或者接收所述超声主机输送的激励电信号。
根据本申请实施例提供的血管内超声成像导管，采用微机电超声波换能器阵列芯片来替换传统的压电陶瓷超声波换能器件作为超声波换能器件，不仅加工工艺简单、集成度高、制造成本低，而且简化了超声波换能器件的结构，使得超声波换能器件获得的血管内超声成像电信号的信噪比得到提升进而提升血管内超声成像电信号处理得到的图像质量。
在一种可能的设计中，所述换能器器件还包括：
固定件，所述固定件连接于所述柔性驱动轴的第二端；所述微机电超声波换能器阵列芯片固定在所述固定件上；
背衬，所述背衬固定在所述微机电超声波换能器阵列芯片的底面，用于消除所述微机电超声波换能器阵列芯片的底面传导出的超声干扰信号。
在一种可能的设计中，所述背衬的表面具有锯齿状结构。
在一种可能的设计中，所述固定件上设有开口，所述开口与所述微机电超声波换能器阵列芯片的超声信号发射接收面相对。
在一种可能的设计中，所述微机电超声波换能器阵列芯片包括发射阵列子芯片和接收阵列子芯片；
所述发射阵列子芯片用于在激励电信号的驱动下向垂直于所述柔性驱动轴的直线方向发射超声波；
所述接收阵列子芯片用于接收超声回波信号，并将超声回波信号转换为电信号输送至所述超声主机。
在一种可能的设计中，所述换能器器件还包括：
模拟前端收发芯片，所述模拟前端收发芯片与所述微机电超声波换能器阵列芯片通过三维集成或者晶圆级扇出封装工艺封装为一个整体。
在一种可能的设计中，所述血管内超声成像导管还包括：
导线，所述导线用于电连接所述微机电超声波换能器阵列芯片和超声主机；
所述柔性驱动轴具有内部腔体，所述导线沿着所述内部腔体布置。
在一种可能的设计中，所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)采用微机电超声波换能器PMUT制造工艺在硅基上制备而成。
第二方面，提供了一种血管内超声成像导管系统，包括：
如上述的血管内超声成像导管；
驱动装置，所述驱动装置与所述血管内超声成像导管连接，用于驱动所述柔性驱动轴在所述鞘管内沿垂直于所述柔性驱动轴的直线方向旋转或者向体外方向撤回；
超声主机，所述超声主机与所述驱动装置电连接，用于通过所述驱动装置向所述微机电超声波换能器阵列芯片输送激励电信号以驱动所述微机电超声波换能器阵列芯片发射超声波信号，或者接收所述微机电超声波换能器阵列芯片发送的其获得的成像电信号。
本发明实现的有益效果为：本申请采用基于微机电超声波换能器PMUT制造工艺制备的微机电超声波换能器阵列芯片作为超声波换能器件，不仅加工工艺简单、集成度高、制造成本低，而且简化了超声波换能器件的结构；此外，设置表面为锯齿状的背衬可以消除微机电超声波换能器阵列芯片的底面传导出的超声干扰信号；设置发射阵列子芯片和接收阵列子芯片以使超声波发射和超声波接收分隔开，避免互相干扰；将模拟前端收发芯片和微机电超声波换能器阵列芯片集成在一起，有利于对微机电超声波换能器阵列芯片包含的多个换能阵元分别进行收发控制，使得超声波换能器件获得的血管内超声成像电信号的信噪比得到提升进而提升血管内超声成像电信号处理得到的图像质量。
附图说明
图1是本申请实施例提供的血管内超声成像导管的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的鞘管的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的微机电超声波换能器阵列芯片的结构示意图。
图4是本申请实施例提供的血管内超声成像导管系统的结构示意图。
图5是模拟前端收发芯片与微机电超声波换能器阵列芯片集成在一起的电路原理框图。
附图标记：10、鞘管；11、端接口；12、伸缩管；13、管体；14、导丝腔；101、冲洗口；131、近端管；132、远端管；
20、柔性驱动轴；21、内部腔体；
30、微机电超声波换能器阵列芯片；31、固定件；32、背衬；33、模拟前端收发芯片；310、开口；301、发射阵列子芯片；302、接收阵列子芯片；
40、导线；
100、驱动装置；200、超声主机；300、血管内超声成像导管。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“侧”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
还需说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。
本申请实施例提供一种血管内超声成像导管，解决了传统血管内超声成像导管采用的超声波换能器元件加工工艺复杂、集成度低、制造成本高，而且还会限制血管内超声成像系统工作性能提升的问题。
图1是本申请实施例提供的血管内超声成像导管的结构示意图。
如图1所示，本申请实施例提供的血管内超声成像导管包括鞘管10、柔性驱动轴20、换能器器件；柔性驱动轴20设于鞘管10内，且第一端用于电连接驱动装置100，驱动装置100被配置为驱动柔性驱动轴20在鞘管10内旋转和沿柔性驱动轴20的轴向移动；换能器器件设于柔性驱动轴20的第二端，换能器器件包括微机电超声波换能器阵列芯片30；微机电超声波换能器阵列芯片30用于电连接超声主机200以将获得的成像电信号输送到超声主机200或者接收超声主机200输送的激励电信号。
根据本申请实施例提供的血管内超声成像导管，采用微机电超声波换能器阵列芯片30来替换传统的压电陶瓷超声波换能器件作为超声波换能器件，不仅加工工艺简单、集成度高、制造成本低，而且简化了超声波换能器件的结构，使得超声波换能器件获得的血管内超声成像电信号的信噪比得到提升进而提升血管内超声成像电信号处理得到的图像质量。
可选的，上述微机电超声波换能器阵列芯片30采用微机电超声波换能器PMUT制造工艺在硅基上制备而成。
可选的，鞘管10用于建立血管介入通道，同时保护柔性驱动轴20在血管中高速旋转。鞘管10的内壁光滑，可以减少柔性驱动轴20旋转和移动时与鞘管10内壁的摩擦，有利于柔性驱动轴20均匀旋转进而有利于设置在柔性驱动轴20第二端的换能器器件均匀旋转。鞘管10可以为多层结构，其中内层采用PTFE(聚四氟乙烯)、UHMWPE(超高分子量聚乙烯)等材料制作。
本申请中，鞘管10包括近端接口11、伸缩管12和管体13；近端接口11与驱动装置100连接，柔性驱动轴20和微机电超声波换能器阵列芯片30的导电信号都是从近端接口输入的；柔性驱动轴20设于管体13内以使管体13对柔性驱动轴20形成保护；伸缩管12分别连接近端接口11和管体13，用于在柔性驱动轴20回撤的时候收缩以使管体13与柔性驱动轴20保持同步回撤，对柔性驱动轴20形成保护，伸缩管需要具备一定的刚性，可以选用PEEK、HDPE、LDPE或者掺杂有增强剂的尼龙等材料制作。
进一步的，由于空气的存在会影响血管内超声成像导管的成像效果以及病人的安全，因此鞘管10的近端接口上设有冲洗口101，冲洗口带有鲁尔接头，用于手术前血管内超声成像导管的冲洗排气。
需要说明的是，管体13包括近端管131和远端管132，其中近端管与伸缩管连接，近端管的直径大于远端管的直径，同时近端管的硬度也大于远端管的硬度，以便实现更好的推送能力。
在一种优选的实施例中，近端管的不同位置处可以有不同的直径，靠近伸缩管的一端直径较大，靠近远端管的一端直径较小；或者从靠近伸缩管的一端到靠近远端管的一端，直径递减，整个近端管属于锥形；或者近端管的部分区域是直管，部分区域是锥管。远端管的不同位置处可以有不同的直径，靠近近端管的一端直径较大，远离近端管的一端直径较小；或者从靠近近端管的一端到远离近端管的一端，直径递减，整个远端管属于锥形；或者远端管的部分区域是直管，部分区域是锥管。
在一种优选的实施例中，近端管的不同位置处可以具有不同的硬度，靠近伸缩管的一端硬度较大，靠近远端管的一端硬度较小，或者从靠近伸缩管的一端到靠近远端管的一端，硬度递减。远端管的不同位置处可以具有不同的硬度，靠近近端管的一端硬度较大，远离近端管的一端硬度较小，或者从靠近近端管的一端到远离近端管的一端，硬度递减。
近端管的制作材料可以是尼龙12，尼龙11，Pebax(嵌段聚醚酰胺树脂)等。远端管的管材特性可以允许微机电超声波换能器阵列芯片30和血管组织之间经鞘管10的成像窗口传导超声波时具有最少能量的衰减、反射或折射，比如，远端管的管材可以是PE(聚乙烯)、Pebax(嵌段聚醚酰胺树脂)、TPU(热塑性聚氨酯)等。
远端管132可以连接导丝腔14，在工作时，导引导丝可以从远端管的远端尖端伸入，从导丝腔的导丝口伸出，从而使远端管可以带动近端管沿着导引导丝进入体内。这里的导引导丝是医用导丝，在使用血管内超声成像导管进入血管时，可以先利用穿刺针或其他穿刺装置刺破血管，接着将引导导丝沿着刺破的位置推送进入血管直至病变血管区域。由于导丝腔穿接着导丝，因此血管内超声成像导管可以顺着引导导丝平稳的进入血管。
同时导丝腔也可以进行显影定位，显影定位的实现方式为可以在导丝腔管壁内嵌入铂环、钽环等，也可以对导丝腔管材进行显影材料的掺杂，如掺杂三氧化二铋、钨等，掺杂量为30～80％。
远端管和导丝腔外部具有润滑涂层，如PVP(聚吡咯烷酮)，润滑涂层可以减少血管内超声成像导管与血管之间的摩擦，也有利于血管内超声成像导管更好地通过血管迂曲病变位置。
本申请的柔性驱动轴20是双层或者多层反向螺旋结构，具有足够柔软性的同时也能够保持旋转所需要的刚性，在高速旋转时可以保持柔性驱动轴20的紧密性。
本申请的微机电超声波换能器阵列芯片30是单片芯片，呈矩形或者圆形，可与液体直接耦合，通过微机电超声波换能器PMUT制造工艺在硅基上制备而成，微机电超声波换能器阵列芯片30包括多个呈线状或者呈环状的换能阵元，但是所有换能阵元共享一个控制端口，该控制端口通过金属导线与超声主机200电连接，换能阵元包括多个依次并联的换能器单元。
如图1所示，换能器器件还包括固定件31，固定件31连接于柔性驱动轴20的第二端；微机电超声波换能器阵列芯片30固定在固定件31上；背衬32，背衬32固定在微机电超声波换能器阵列芯片30的底面，用于消除微机电超声波换能器阵列芯片30的底面传导出的超声干扰信号。
以上设置中，固定件31可以是固定壳，并且在一种优选的实现方式中固定壳呈圆柱形，且固定壳的壁厚超薄，其外径略大于柔性驱动轴20的直径，更贴合鞘管10，以减少不均匀转动的情况；固定壳中具有安装槽，且安装槽与微机电超声波平面陈列芯片相配，将微机电超声波平面陈列芯片安装在安装槽中以使微机电超声波平面陈列芯片固定在固定壳中，这样可以当柔性驱动轴20高速旋转带动固定壳旋转时，微机电超声波平面陈列芯片不会脱离固定壳，确保其工作性能的稳定。
如图1所示，背衬32的表面具有锯齿状结构。
通过以上设置，背衬32的表面具有锯齿状结构可以消除从微机电超声波换能器阵列芯片30的底面传导出来的超声干扰信号，背衬32表面的锯齿状结构可以是对称的，也可以是不对称的。背衬32是通过粘结的方式固定在微机电超声波换能器阵列芯片30底面与固定壳内表面之间。
如图1所示，固定件31上设有开口310，开口310与微机电超声波换能器阵列芯片30的超声信号发射接收面相对。
以上设置中，固定壳上的开口310略小于固定壳的截面直径，超声波信号从固定壳的开口310处发出，并从开口310处接收超声回波信号。
图3是本申请实施例提供的微机电超声波换能器阵列芯片30的结构示意图。
如图3所示，微机电超声波换能器阵列芯片30包括发射阵列子芯片301和接收阵列子芯片302；发射阵列子芯片301用于在激励电信号的驱动下向垂直于柔性驱动轴20的直线方向发射超声波；接收阵列子芯片302用于接收超声回波信号，并将超声回波信号转换为电信号输送至超声主机200。
以上设置中，发射阵列子芯片301采用微机电超声波换能器PMUT制造工艺在硅基上制备而成，其发射功率大，机电耦合效率高，具备更优的超声波探测深度；接收阵列子芯片302采用微机电超声波换能器PMUT制造工艺在硅基上制备而成，其接收灵敏度高，获得的超声回波电信号具备更优的信噪比，本申请将发射阵列子芯片301和接收阵列子芯片302分开单独设置，可以超声波换能器件发射超声波和接收超声回波的性能更优。
可选的，换能器器件还包括模拟前端收发芯片33，模拟前端收发芯片33与微机电超声波换能器阵列芯片30通过三维集成或者晶圆级扇出封装工艺封装为一个整体。
以上设置中，模拟前端收发芯片33包括电源管理电路模块、时钟电路模块、发射电路模块、接收电路模块、模数转换电路模块、BGR电路模块和Buffer电路模块；模拟前端收发芯片33与微机电超声波换能器阵列芯片30集成在一起，有利于采用超声合成孔径控制算法对微机电超声波换能器阵列芯片30包括的多个换能阵元分别进行收发控制，同时接收电路模块与换能阵元直接集成将使超声成像电信号获得更高的信噪比，进而提升了超声图像的实时性和分辨率。
图5是模拟前端收发芯片33与微机电超声波换能器阵列芯片30集成在一起的电路原理框图。
如图1所示，血管内超声成像导管还包括导线40，导线40用于电连接微机电超声波换能器阵列芯片30和超声主机200；柔性驱动轴20具有内部腔体21，导线40沿着内部腔体21布置。
以上设置中，导线40是金属导线，为了减少信号的干扰，导线40是带屏蔽层的同轴线。
图4是本申请实施例提供的血管内超声成像导管系统的结构示意图。
如图4所示，本申请实施例提供的血管内超声成像导管系统包括：上述的血管内超声成像导管300；驱动装置100，驱动装置100与血管内超声成像导管300连接，用于驱动柔性驱动轴20在鞘管10内沿垂直于柔性驱动轴20的直线方向旋转或者向体外方向撤回；超声主机200，超声主机200与驱动装置100电连接，用于通过驱动装置100向微机电超声波换能器阵列芯片30输送激励电信号以驱动微机电超声波换能器阵列芯片30发射超声波信号，或者接收微机电超声波换能器阵列芯片30发送的其获得的成像电信号。
本申请实施例提供的血管内超声成像导管系统在使用时，首先，将导丝经血管刺穿位置进入血管目标区域例如病变区，接着将血管内超声成像导管穿接在导丝上并推送至血管目标区域，同时确保血管内超声成像导管的微机电超声波换能器阵列芯片在血管目标区域的远端。这样，可以保证对血管目标区域的完整检测。
然后在超声主机上核对血管目标区域的图像。核对无误后，保持血管内超声成像导管和导丝不动，启动驱动装置将柔性驱动轴以一定速度从血管病变处向体外自动撤回。回撤过程中，可以通过旋转柔性驱动轴带动微机电超声波换能器阵列芯片对血管目标区域的状况(例如管腔和管壁)进行旋转测量。撤回柔性轴后，先保持导丝的位置不变，先撤出血管内超声成像导管，再回撤导丝。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种血管内超声成像导管，其特征在于，包括：
鞘管(10)；
柔性驱动轴(20)，所述柔性驱动轴(20)设于所述鞘管(10)内，且第一端用于电连接驱动装置(100)，所述驱动装置(100)被配置为驱动所述柔性驱动轴(20)在所述鞘管(10)内旋转和沿所述柔性驱动轴(20)的轴向移动；
换能器器件，所述换能器器件设于所述柔性驱动轴(20)的第二端，所述换能器器件包括微机电超声波换能器阵列芯片(30)；
所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)用于电连接超声主机(200)以将获得的成像电信号输送到所述超声主机(200)或者接收所述超声主机(200)输送的激励电信号。
2.根据权利要求1所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述换能器器件还包括：
固定件(31)，所述固定件(31)连接于所述柔性驱动轴(20)的第二端；所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)固定在所述固定件(31)上；
背衬(32)，所述背衬(32)固定在所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)的底面，用于消除所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)的底面传导出的超声干扰信号。
3.根据权利要求2所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述背衬(32)的表面具有锯齿状结构。
4.根据权利要求2或3所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述固定件(31)上设有开口(310)，所述开口(310)与所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)的超声信号发射接收面相对。
5.根据权利要求1所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)包括发射阵列子芯片(301)和接收阵列子芯片(302)；
所述发射阵列子芯片(301)用于在激励电信号的驱动下向垂直于所述柔性驱动轴(20)的直线方向发射超声波；
所述接收阵列子芯片(302)用于接收超声回波信号，并将超声回波信号转换为电信号输送至所述超声主机(200)。
6.根据权利要求2所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述换能器器件还包括：
模拟前端收发芯片(33)，所述模拟前端收发芯片(33)与所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)通过三维集成或者晶圆级扇出封装工艺封装为一个整体。
7.根据权利要求1所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述血管内超声成像导管还包括：
导线(40)，所述导线(40)用于电连接所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)和所述超声主机(200)；
所述柔性驱动轴(20)具有内部腔体(21)，所述导线(40)沿着所述内部腔体(21)布置。
8.根据权利要求1-7任一项所述的血管内超声成像导管，其特征在于，所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)采用微机电超声波换能器PMUT制造工艺在硅基上制备而成。
9.一种血管内超声成像导管系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-8任一项所述的血管内超声成像导管(300)；
驱动装置(100)，所述驱动装置(100)与所述血管内超声成像导管(300)连接，用于驱动所述柔性驱动轴(20)在所述鞘管(10)内沿垂直于所述柔性驱动轴(20)的直线方向旋转或者向体外方向撤回；
超声主机(200)，所述超声主机(200)与所述驱动装置(100)电连接，用于通过所述驱动装置(100)向所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)输送激励电信号以驱动所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)发射超声波信号，或者接收所述微机电超声波换能器阵列芯片(30)发送的其获得的成像电信号。
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Cited By (6)
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