CN118000778A - 一种环形相控阵内窥镜超声探头及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环形相控阵内窥镜超声探头及其使用方法。该超声探头包括内部具有中空腔体的超声内窥镜导管；位于超声内窥镜导管一端截面上的环形超声阵列，其包括背衬层、与背衬连接的压电振元层、与压电振元层连接的第一匹配层、以及与第一匹配层连接的第二匹配层，第一匹配层和第二匹配层配合降低了声阻抗；以及位于超声内窥镜导管另一端的超声探头信号线，用于接收压电振元层回传的电信号。与现有技术相比，本发明实现了向前发射超声进行成像、以及在光无法传播的非透明液体中实现前方物体观察。

Description

一种环形相控阵内窥镜超声探头及其使用方法

技术领域

本发明属于医用超声成像器械技术领域，尤其是涉及一种环形相控阵内窥镜超声探头及其使用方法。

背景技术

超声内窥镜是在充满血液等非透明液体的人体管道、腔体等器官内使用的一种新型医学影像设备。它通过内镜进入人体内部，利用高频超声探头对人体内部器官、组织进行无创、实时、动态的扫描，从而获取高分辨率的超声图像。这些图像能够清晰地显示人体内部的结构和病变情况，为医生提供更详细、更准确的诊断信息。超声内窥镜作为一种先进的医学影像技术，能够提供更详细、更准确的疾病诊断信息，为医生制定更精确的治疗方案提供了有力的支持。

传统的超声内窥镜多采用侧向发射接收信号，获得的是导丝已经到达部位或经过的管腔侧壁超声图像，而对于导丝或导管将要到达的组织部位无法预先看到，从而极大限制了医生诊疗技术的发挥和操作空间。

而向前发射的内窥镜超声4D实时成像可以提前观察到管腔前方内壁的形貌，预先发现病变情况，实时调整诊断和治疗方案，还能够减少对周围组织的损伤、直观观察病变部位、便于操作、适用于多种疾病诊断以及提高患者舒适度等。传统4D超声成像技术用体外探头，超声发射截面较大，一般采用二维方阵，而将4D超声成像用于人体管腔内成像需要微型超声面阵探头，面临许多技术挑战，因此需要全新的探头结构和制备工艺。

由于人体管腔一般是圆形截面，向前发射成像需要圆形或者环形的阵列。其次，人体内管腔一般空间都比较小，4D超声成像需要使用高频率的超声探头，以获取高分辨率的图像，且要做成阵列。更难的是想要向前发射，探头要装在导管或导丝前端的截面上，而它的面积又比较小，给设计和制备带来了很大的挑战。此外，4D超声成像需要处理大量的数据，包括探头位置、角度、深度等信息，以及接收到的超声信号。这些数据需要进行高速、高精度处理，以生成高质量的图像。同时，还需要对图像进行各种后处理和分析，以提取有用的信息。总之，4D超声成像是一项具有挑战性的技术，需要解决硬件、软件、图像质量和应用范围等多个方面的技术难点，才能获得较好的成像效果，为临床医学诊疗提供更好的服务和支持。

CN115813437A公开了一种超声探头及具有该超声探头的超声内窥镜，超声探头包括：第一壳体，具有第一腔室，两端部具有与第一腔室连通的第一开口与第二开口；固定套，设置于第一腔室中；转轴，具有沿转轴的长度方向贯穿的容纳腔，一端部穿过第一开口伸入第一腔室中且部分伸入固定套的套腔中，一端部能够相对于固定套转动，能够沿转轴的长度方向伸缩；鞘管，一端部与固定套连接；弹簧管，一端部与转轴固定连接，另一端部伸入鞘管内且能够在鞘管内转动；超声换能器，弹簧管的另一端部连接超声换能器，超声换能器设置于鞘管的另一端部；信号线，一端部从第一开口穿过转轴的容纳腔且伸入鞘管中与超声换能器连接。但是该申请采用侧向发射接收信号，获得的是导丝已经到达部位或经过的管腔侧壁超声图像，而对于导丝或导管将要到达的组织部位无法预先看到，即无法看到官腔前壁组织。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种环形相控阵内窥镜超声探头及其使用方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供了一种环形相控阵内窥镜超声探头，包括：

内部具有中空腔体的超声内窥镜导管；

位于所述超声内窥镜导管一端截面上的环形超声阵列，其包括背衬层、与所述背衬连接的压电振元层、与所述压电振元层连接的第一匹配层、以及与所述第一匹配层连接的第二匹配层，所述第一匹配层和第二匹配层配合降低了声阻抗；

以及位于所述超声内窥镜导管另一端的超声探头信号线，用于接收压电振元层回传的电信号。

进一步地，所述超声内窥镜导管包括：

一端与所述环形超声阵列连接且其另一端与所述超声探头信号线连接的导管本体；

包围住所述导管本体内表面的内壳；

以及包围住所述导管本体外表面的外壳。

更进一步地，所述背衬层的材质由质量比为4-1-2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成；

所述背衬层的声阻抗为5-8MRayl。

进一步地，所述环形超声阵列呈环形二维面阵布置并且其具有6-8环。

更进一步地，所述压电振元层压电振元数为64-256个。

进一步地，所述压电振元的材质选自锆钛酸铅压电陶瓷、或铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶材料。

进一步地，所述压电振元的振动模式采用厚度振动模式，压电常数d₃₃为600-2000pC/N；

或所述压电振元的振动模式采用长度收缩振动模式，压电常数d₃₁为1000-5000pC/N。

进一步地，所述第一匹配层的材质由质量比为4-1-2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，所述第一匹配层的声阻抗为8-11MRayl；

所述第二匹配层的材质由硬质塑料组成，所述第二层匹配层的声阻抗为2-4MRayl。

具体的，第一匹配层的厚度为：d₁＝c₁/4f；

具体的，第二匹配层的厚度为：d₂＝c₂/8f；

其中，c₁、c₂为材料中的声速、f为压电片的谐振频率。

进一步地，所述超声探头的中心频率为5-30MHz，超声的成像距离在5-60mm之间。

优选的，所述背衬层的材质由质量比为3:1的氧化锆粉和环氧树脂组成。

优选的，所述背衬层的声阻抗为8MRayl。

优选的，所述环形超声阵列呈环形二维面阵布置并且其具有8环。

优选的，所述压电振元层压电振元数为256个。

优选的，所述压电振元的材质选自锆钛酸铅压电陶瓷。

优选的，所述压电振元的振动模式采用厚度振动模式，压电常数d₃₃为2000pC/N。

优选的，所述第一匹配层的材质由质量比为2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成。

优选的，所述第一匹配层的声阻抗为11MRayl。

优选的，所述超声探头的中心频率为30MHz，超声的成像距离在60mm。

本发明还提供了一种环形相控阵内窥镜超声探头的使用方法，包括以下步骤：

S1：将超声探头固定在平台上，连接信号发生器和示波器，并将待测的圆形容器注水至七分满后放入钢板，再将待测物体放置在钢板上；

S2：打开信号发生器，信号发生器发出信号，压电振元受到激励发出超声波，发射到待测物体上并反射回压电振元层，压电振元层接受声信号，示波器显示声信号波形，观察声信号峰值并找到待测物体上距离超声探头最近的点对应的信号在示波器上显示的位置，以及钢板信号在示波器上的位置，调整示波器上波形的显示范围；

S3：将超声探头固定在待测物体上方2-10mm处，由外向内激励压电振元层，每个阵元呈扇形扫查范围，因不同直径圆环上的阵元激励时间不同，环形超声阵列向前对塑料圆环进行环形扫查；

S4：将扫查得到的数据进行处理，找到各信号峰值所对应的位置，以圆环到探头的距离即回波的位置信息作为成像的Z轴，使用origin软件对塑料圆环进行3D成像，成像结果可以观察到圆环表面大致形状。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明将超声探头放在导管的前端并使其向前发射超声进行成像，能够在光无法传播的非透明液体中实现前方物体观察。

2、本发明采用相控阵成像技术实现广角成像，解决了深入体内的导管前端面积较小，发射和接收超声的截面很小的问题，满足了对前方管墙壁成像需求。

3、本发明超声成像采用二维面阵，中心出留出了一个圆孔腔，可供其他成像或者治疗手段使用，可形成一个腔内介入的超声引导下诊疗一体平台。

4、本发明采用实时4D超声成像，能够更加逼真的观察管腔内前方物体形貌。

附图说明

图1为本发明的超声探头总体结构示意图。

图2为本发明的环形超声阵列的截面示意图。

图3为本发明的环形超声阵列的剖面示意图。

图4为本发明的环形超声阵列剖面的超声相控阵聚焦点分布及扫描方式示意图。

图5为本发明的环形超声阵列截面的超声相控阵聚焦点分布及扫描方式示意图。

图6为实施例1中超声探头的脉冲回波信号和带宽示意图。

图7为实施例13中超声探头所成4D超声图像示意图。

图8为实施例16中超声探头加载手术治疗钳具的示意图。

图9为实施例17中超声探头加载光学镜头的示意图。

图10为对比例1中商用一维线阵探头对囊肿体模的二维成像图。

图中标号：

1-超声内窥镜导管，101-导管本体，102-内壳，103-外壳，2-环形超声阵列，201-压电振元层，202-第一匹配层，203-第二匹配层，204-背衬层，3-超声探头信号线，4-超声聚集点，5-切向扫查方向，6-径向扫查方向，7-3D图中的钢板，8-圆环成像，9-官腔组织囊肿，10-手术治疗钳具，11-治疗钳具导管，12-光学镜头，13-光学镜头导管，14-平面图中的钢板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“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化地连接；可以是螺栓连接，也可以是焊接连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了实现向前发射超声进行成像、以及在光无法传播的非透明液体中实现前方物体观察，本发明提供了一种环形相控阵内窥镜超声探头，其结构请参见图1至图3所示，包括：

内部具有中空腔体的超声内窥镜导管1；

位于所述超声内窥镜导管1一端截面上的环形超声阵列2，其包括背衬层204、与所述背衬层204连接的压电振元层201、与所述压电振元层201连接的第一匹配层202、以及与所述第一匹配层202连接的第二匹配层203，所述第一匹配层202和第二匹配层203配合降低了声阻抗；

以及位于所述超声内窥镜导管1另一端的超声探头信号线3，用于接收压电振元层201回传的电信号。

在一些具体的实施方式中，请再参见图2所示，所述超声内窥镜导管1包括：

一端与所述环形超声阵列2连接且其另一端与所述超声探头信号线3连接的导管本体101；

包围住所述导管本体101内表面的内壳102；

以及包围住所述导管本体101外表面的外壳103。

更具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述背衬层204的材质由质量比为4-1-2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成；

所述背衬层204的声阻抗为5-8MRayl。

在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述环形超声阵列2呈环形二维面阵布置并且其具有6-8环。

更具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述压电振元层201压电振元数为64-256个。

在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述压电振元201的材质选自锆钛酸铅压电陶瓷、或铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶材料。

在一些具体的实施方式中，请再参见图1和图3所示，所述压电振元201的振动模式采用厚度振动模式，压电常数d₃₃为600-2000pC/N；

或所述压电振元201的振动模式采用长度收缩振动模式，压电常数d₃₁为1000-5000pC/N。

在一些具体的实施方式中，请再参见图1和图3所示，所述第一匹配层202的材质由质量比为4-1-2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，所述第一匹配层202的声阻抗为8-11MRayl；

所述第二匹配层203的材质由硬质塑料组成，所述第二层匹配层203的声阻抗为2-4MRayl。

在一些具体的实施方式中，请再参见图1和图3所示，所述超声探头的中心频率为5-30MHz，超声的成像距离在5-60mm之间。

本发明还提供了一种环形相控阵内窥镜超声探头的使用方法，包括以下步骤：

S1：将超声探头固定在平台上，连接信号发生器和示波器，并将待测的圆形容器注水至七分满后放入钢板，再将待测物体放置在钢板上；

S2：打开信号发生器，信号发生器发出信号，压电振元201受到激励发出超声波，发射到待测物体上并反射回压电振元层201，压电振元201层接受声信号，示波器显示声信号波形，观察声信号峰值并找到待测物体上距离超声探头最近的点对应的信号在示波器上显示的位置，以及钢板信号在示波器上的位置，调整示波器上波形的显示范围；

S3：将超声探头固定在待测物体上方2-10mm处，由外向内激励压电振元层201，每个阵元呈扇形扫查范围，因不同直径圆环上的阵元激励时间不同，环形超声阵列向前对塑料圆环进行环形扫查；

S4：将扫查得到的数据进行处理，找到各信号峰值所对应的位置，以圆环到探头的距离即回波的位置信息作为成像的Z轴，使用origin软件对塑料圆环进行3D成像，成像结果可以观察到圆环表面形状。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。

下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种环形相控阵内窥镜超声探头，参见图1至图3所示。

该超声探头包括：

内部具有中空腔体的超声内窥镜导管1，其包括一端与环形超声阵列2连接且其另一端与超声探头信号线3连接的导管本体101、包围住导管本体101内表面的内壳102、以及包围住导管本体101外表面的外壳103。

位于超声内窥镜导管1一端截面上的环形超声阵列2，其包括背衬层204、与背衬层204连接的压电振元层201、与压电振元层201连接的第一匹配层202、以及与第一匹配层202连接的第二匹配层203，第一匹配层202和第二匹配层203配合降低了声阻抗；

以及位于超声内窥镜导管1另一端的超声探头信号线3，用于接收压电振元层201回传的电信号。

具体的，背衬层204的材质由质量比为3:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，背衬层204的声阻抗为8MRayl。

具体的，环形超声阵列2呈环形二维面阵布置并且其具有8环。压电振元层201压电振元数为256个。

具体的，压电振元201的材质为锆钛酸铅压电陶瓷

具体的，压电振元201的振动模式采用厚度振动模式，压电常数d₃₃为2000pC/N。

具体的，第一匹配层202的材质由质量比为2:1的氧化锆粉和EPOTK环氧树脂组成，第一匹配层202的声阻抗为11MRayl；

具体的，第二匹配层203的材质由PVC(聚氯乙烯)板组成，第二层匹配层203的声阻抗为4MRayl。

具体的，超声探头的中心频率为30MHz，超声的成像距离在60mm之间。

具体的，对本实施例的超声探头进行性能验证，将超声探头固定在平台上，连接信号发生器和示波器，对钢板进行成像，具体请参见图6所示，可知图中为一条回波图形，后面弧形曲线是带宽图，带宽图是对回波数据进行傅立叶变换后得到的图形，该图验证了本实施例所制备超声探头具有成像性能。

具体的，对本实施例的环形超声阵列聚焦点分布及扫描方式进行分析，参见图4至图5所示，超声内窥镜探头安装于一个导管的前端，并被深入到血管、心脏等充满不透光液体的腔内，对内窥镜的前端锥形区域进行超声成像，获得前方和侧前方区域内组织表面形貌的4D实时超声图像。环形二维面阵阵列布置环形超声阵列的发射和接收超声信号，超声聚焦点3、切向扫查方向5和径向扫查方向6以相控阵方式进行控制，进行圆形扫查，不同半径的圆形合成一系列向前照射的超声回波信号数据。对信号进行数据采集和信号处理，采用4D成像模式，获得组织表面形貌的4D图像，并进行实时视频显示。

实施例2

与实施例1相比，绝大部分相同，除了背衬层204的材质由质量比为2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，背衬层204的声阻抗为5MRayl。

实施例3

与实施例1相比，绝大部分相同，除了背衬层204的材质由质量比为4:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，背衬层204的声阻抗为7MRayl。

实施例4

与实施例1相比，绝大部分相同，除了环形超声阵列2呈环形二维面阵布置并且其具有6环，压电振元层201压电振元数64个。

实施例5

与实施例1相比，绝大部分相同，除了环形超声阵列2呈环形二维面阵布置并且其具有7环，压电振元层201压电振元数128个。

实施例6

与实施例1相比，绝大部分相同，除了压电振元的材质为铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶材料。

实施例7

与实施例1相比，绝大部分相同，除了压电振元的振动模式采用长度收缩振动模式，压电常数d₃₁为5000pC/N。

实施例8

与实施例1相比，绝大部分相同，除了压电振元201的振动模式采用厚度振动模式，压电常数d₃₃为600pC/N。

实施例9

与实施例1相比，绝大部分相同，除了压电振元的振动模式采用长度收缩振动模式，压电常数d₃₁为1000pC/N。

实施例10

与实施例1相比，绝大部分相同，除了第一匹配层202的材质由质量比为2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，第一匹配层202的声阻抗为8MRayl。

实施例11

与实施例1相比，绝大部分相同，除了第一匹配层202的材质由质量比为4:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，第一匹配层202的声阻抗为9MRayl。

实施例12

本实施例提供了实施例1中一种环形相控阵内窥镜超声探头的使用方法，包括以下步骤：

S1：将超声探头固定在平台上，连接信号发生器和示波器，并将待测的圆形容器注水至七分满后放入钢板，再将待测物体放置在钢板上；

S2：打开信号发生器，信号发生器发出信号，压电振元层受到激励发出超声波，发射到待测物体上并反射回压电振元层，压电振元层接受声信号，示波器显示声信号波形，观察声信号峰值并找到待测物体上距离超声探头最近的点对应的信号在示波器上显示的位置，以及钢板信号在示波器上的位置，调整示波器上波形的显示范围；

S3：将超声探头固定在待测物体上方5mm处，由外向内激励压电振元层，每个阵元呈扇形扫查范围，因不同直径圆环上的压电振元激励时间不同，环形超声阵列向前对塑料圆环进行环形扫查；

S4：将扫查得到的数据进行处理，找到各信号峰值所对应的位置，以圆环到超声探头的距离即回波的位置信息作为成像的Z轴，使用origin软件对塑料圆环进行3D成像，成像结果可以观察到圆环表面大致形状。

实施例13

本实施例运用实施例12所提供的方法对塑料圆环进行向前探测的4D成像。

S1：将超声探头固定在平台上，连接信号发生器和示波器，将直径为100mm的圆形容器注水至七分满，先放入钢板，再将一材质为塑料的圆环放置在钢板上。

S2：打开信号发生器，信号发生器发出信号，压电振元层受到激励发出声波，发射到圆环上表面反射回压电振元层，压电振元层接受声信号，示波器显示声信号波形，观察声信号峰值的位置，可以观察到不同部位的回波波峰位置根据距离超声探头的距离不同而不断变化不同位置，距离超声探头越近的部位，回波信号峰值越靠前；距离超声探头越远的部位，回波信号峰值越靠后。找到圆环上距离超声探头最近的点对应的信号在示波器上显示的位置，以及钢板信号在示波器上的位置，调好示波器上波形的显示范围后不再调整示波器参数。

S3：将超声探头固定在塑料圆环正中心上方5mm处，以一定间隔时间，由外向内激励截面上不同直径由大到小的环形压电振元层，每个阵元呈扇形扫查范围，因不同直径圆环上的阵元激励时间不同，二维面阵阵列向前对塑料圆环进行环形扫查。

S4：将扫查得到的数据进行处理，找到各信号峰值所对应的位置，以物体到探头的距离即回波的位置信息作为成像的Z轴，使用origin软件对塑料圆环进行3D成像，成像结果可以观察到圆环表面大致形状，所得图形请参见图7右图所示，其中圆环成像8在平面图中的钢板14和3D图中的钢板7之间清晰可见。

实施例14

本实施例采用实施例12的方法对置于水中材质使氧化锆和环氧树脂混合物的35mm×40mm小人脸进行4D向前成像。

S1：直径为100mm的圆形容器注水至七分满，先置入2mm厚的钢板，再将小人脸面部朝上放置于钢板上。

S2：将实施例1中的超声探头固定在平台上，超声探头距离小人脸的最高处2mm。

S3：打开信号发生器和示波器，观察示波器上采集到的回波峰值和位置，确定示波器的信号显示范围，调好示波器上波形的显示范围后不再调整示波器参数，以一定时间间隔，由外向内激励截面上不同直径由大到小的压电振元层，二维面阵阵列向前对树脂小人脸进行环形扫查，对面部进行相控阵扫查。

S4：随着相控阵扫查，可以观察到不同部位的回波波峰位置根据距离超声探头的距离不同而不断变化不同位置，距离超声探头越近的部位，如鼻尖，回波信号峰值越靠前，距离超声探头越远的部位，如张开的口部，回波信号峰值越靠后。

S5：将采集到的数据进行整理，找到各信号峰值所对应的相对超声探头的距离位置，以距离作为成像的Z轴，使用origin软件对人脸进行3D成像，成像结果可以观察到人脸表面大致形状，可以从人脸上观察到眼睛，鼻子，嘴巴，脸颊，额头。

实施例15

本实施例采用实施例12的方法对对管腔进行4D成像。

S1：制作模拟血管有部分堵塞的塑胶模型，选取8cm长，外直径为10mm，内直径为7mm的塑胶软管，在软管一端滴入氧化锆粉末与环氧树脂混合物，使树脂混合物附着在管壁上来模拟血管内有异物附着堵塞的情况。

S2：将塑胶软管模型置于注水七分满的直径为100mm的圆形容器内，使水充盈塑胶软管模型内部，将超声探头从未滴入环氧混合物的一端探入塑胶软管模型内。

S3：将超声探头信号线接通并打开信号发生器和示波器，一边观察示波器上的波形一边控制超声探头缓慢探入塑胶软管模型内部，直至观察到示波器上有信号出现，且较为显著时停止超声探头的探入，固定塑胶软管模型和环形探头，使二者不会再发生相对位移。

S4：固定示波器的信号显示范围后不再调整示波器参数，以一定时间间隔，由外向内激励截面上不同直径由大到小的压电振元层，二维相控阵面阵向前对塑胶软管模型进行环形扫查。

S5：将采集到的数据进行整理，找到各信号峰值所对应的相对探头的距离位置，以距离作为成像的Z轴，使用origin软件对塑胶软管模型进行3D成像，成像结果可以观察到软管内部的超声探头前方3-4mm距离内的大致成像情况，能从3D图上观察到模型内壁上附着异物的大致形状。

实施例16

本实施例采用实施例1中环形相控阵内窥镜超声探头与其他介入治疗器械或者光学内窥镜进行联用。

S1：将超声探头深入充满液体的管腔组织内，对前方管腔内壁进行4D实时超声成像，发现管墙内壁上的囊肿、斑块、溃疡等病灶，并进行超声诊断。

S2：经超声探头的超声内窥镜导管的中空腔体探入手术治疗器械，如介入治疗用钳具、针、给药器等，具体的参见图8所示，治疗钳具导管11伸入超声内窥镜导管的中空腔体，并且手术治疗钳具11的前端可通过导管进行伸缩、旋转、加持等手术操作控制对具有管腔组织囊肿9的管腔进行治疗，能接触到管腔内壁上不同角度、不同距离的病灶。

S3：利用手术治疗钳具11对管腔组织上的病灶进行微创治疗。

实施例17

本实施例采用实施例1中环形相控阵内窥镜超声探头与其他介入治疗器械或者光学内窥镜进行联用。

具体的参见图9所示，在超声探头的超声内窥镜导管的中空腔体探入光学内窥镜探头，对官腔组织内壁超声成像的同时，进行光学成像。其中，光学镜头导管13伸入进超声内窥镜导管的中空腔体，接着光学镜头12对管腔组织进行光学成像。

两种成像模式可以实现分辨率、传播距离、组织识别等方面的互补，甚至可进行组织弹性、光谱测量等功能性成像的联用，实现多模态实时成像。

对比例1

本对比例采用商用(珠海医凯)的一维线阵超声探头对环形管道切面的二维成像图，操作与实施例13一致，除了实施例13中超声探头改为本对比例中的一维线阵超声探头，具体请参见图10所示。从图10中可以看出，一维超声线阵探头获得的是一个深度方向的切面二维灰度图，而实施例13获得的是探头前方空间的三维图，它可以观察到管道内探头前方及侧壁的表面形貌，能够获得更多信息。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，包括：

内部具有中空腔体的超声内窥镜导管(1)；

位于所述超声内窥镜导管(1)一端截面上的环形超声阵列(2)，其包括背衬层(204)、与所述背衬层(204)连接的压电振元层(201)、与所述压电振元层(201)连接的第一匹配层(202)、以及与所述第一匹配层(202)连接的第二匹配层(203)，所述第一匹配层(202)和第二匹配层(203)配合降低了声阻抗；

以及位于所述超声内窥镜导管(1)另一端的超声探头信号线(3)，用于接收压电振元层(201)回传的电信号。

2.根据权利要求1所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述超声内窥镜导管(1)包括：

一端与所述环形超声阵列(2)连接且其另一端与所述超声探头信号线(3)连接的导管本体(101)；

包围住所述导管本体(101)内表面的内壳(102)；

以及包围住所述导管本体(101)外表面的外壳(103)。

3.根据权利要求2所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述背衬层(204)的材质由质量比为4-1-2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成；

所述背衬层(204)的声阻抗为5-8MRayl。

4.根据权利要求1所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述环形超声阵列(2)呈环形二维面阵布置并且其具有6-8环。

5.根据权利要求4所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述压电振元层(201)压电振元数为64-256个。

6.根据权利要求1所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述压电振元(201)的材质选自锆钛酸铅压电陶瓷、或铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶材料。

7.根据权利要求1所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述压电振元(201)的振动模式采用厚度振动模式，压电常数d₃₃为600-2000pC/N；

或所述压电振元(201)的振动模式采用长度收缩振动模式，压电常数d₃₁为1000-5000pC/N。

8.根据权利要求1所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述第一匹配层(202)的材质由质量比为4-1-2:1的氧化锆粉和环氧树脂组成，所述第一匹配层(202)的声阻抗为8-11MRayl；

所述第二匹配层(203)的材质由硬质塑料组成，所述第二层匹配层(203)的声阻抗为2-4MRayl。

9.根据权利要求1所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头，其特征在于，所述超声探头的中心频率为5-30MHz，超声的成像距离在5-60mm之间。

10.如权利要求1-9任一所述的一种环形相控阵内窥镜超声探头的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将超声探头固定在平台上，连接信号发生器和示波器，并将待测的圆形容器注水至七分满后放入钢板，再将待测物体放置在钢板上；

S2：打开信号发生器，信号发生器发出信号，压电振元(201)受到激励发出超声波，发射到待测物体上并反射回压电振元层(201)，压电振元(201)层接受声信号，示波器显示声信号波形，观察声信号峰值并找到待测物体上距离超声探头最近的点对应的信号在示波器上显示的位置，以及钢板信号在示波器上的位置，调整示波器上波形的显示范围；

S3：将超声探头固定在待测物体上方2-10mm处，由外向内激励压电振元层(201)，每个阵元呈扇形扫查范围，因不同直径圆环上的阵元激励时间不同，环形超声阵列向前对塑料圆环进行环形扫查；

S4：将扫查得到的数据进行处理，找到各信号峰值所对应的位置，以圆环到探头的距离即回波的位置信息作为成像的Z轴，使用origin软件对塑料圆环进行3D成像，成像结果可以观察到圆环表面形状。