專利名稱：一種多頻超聲探頭及其掃描方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲探頭，尤其是一種多頻超聲探頭及其掃描方法，屬于超聲探頭的技術領域。
背景技術：
超聲診斷儀器作為一種診斷儀器，將超聲檢測技術應用于人體，通過測量來了解生理組織結構的數(shù)據(jù)和形態(tài)，以達到發(fā)現(xiàn)疾病的目的。超聲成像 的基本原理是利用人體不同的病理組織有其特定的聲阻抗和衰減特性，然后產(chǎn)生不同的反射與衰減，這些不同的反射與衰減是構成超聲圖像的基礎，然后超聲診斷儀按照收到回聲信號的強弱，用明暗不同的光點依次顯示在屏幕上，則可顯示出人體的斷面超聲圖像。超聲診斷儀是靠探頭發(fā)射超聲波，進行掃描。而探頭一般靠其內的陶瓷片形成的基元振動，發(fā)射出超聲波。對于特定厚度的基元，發(fā)射出的超聲波有一個共振頻率，也叫做中心頻率，另外還有一定的頻率帶寬，在其頻率帶寬之內都能正常工作。例如，一個基元發(fā)射的超聲波中心頻率是7. 5MHz，其工作頻率范圍可能是5 10MHz。通過發(fā)射電路發(fā)出不同頻率的電信號，可以控制基元在其工作頻率范圍內發(fā)射出對應頻率的超聲波。超聲探頭一般具有多個基元，所有的基元在獲取一幀圖像時，都是工作在同一頻率下。通過控制發(fā)射電路，可以實現(xiàn)在不同幀的圖像獲取時使用不同的發(fā)射頻率。用戶一般通過操作面板上的“頻率”按鍵來調節(jié)當前圖像獲取所使用的發(fā)射頻率，當發(fā)射頻率越高，獲取圖像的分辨率就越好，但是超聲波的穿透深度就越淺；反之，當發(fā)射頻率越低，獲取圖像的分辨率就越差，但是超聲波的穿透深度就越深。如圖5所示，在對于具有不同掃描深度目標50進行掃描時，其通常的操作方式有兩種。一種是將超聲探頭52的超聲發(fā)射頻率調整到比較合適深度的發(fā)射頻率，發(fā)射單一頻率的超聲波，完成掃描。另一種是，調整不同的發(fā)射頻率，以適應不同深度的掃描，通過多次發(fā)射從而獲得多幀不同深度的圖像數(shù)據(jù)，并使用拼接算法來得到完整的圖像。對于以上兩種傳統(tǒng)的超聲探頭的掃描方式，其獲得的掃描圖像，通常是矩形，這對于一些具有弧形表面的掃描物體而言，例如，女性的乳房，其在超聲數(shù)據(jù)獲得及處理方面，會造成一定的浪費。進一步的，對于第一種發(fā)射單一頻率超聲波的掃描方式而言，為了獲取最深掃描深度的超聲圖像，就必須降低發(fā)射頻率，因此獲取圖像的分辨率就比較差；為了獲取更清晰的圖像，就必須提高發(fā)射頻率，掃描深度就變差，從而物體就不能完整被掃描。而對于第二種掃描方式，一方面不同頻率的掃描圖像在后期圖像數(shù)據(jù)拼接處理方面，算法比較復雜；另外一方面對于不同深度的掃描，所獲得的掃描圖像的分辨率也是不同的，也就使得拼接后圖像的質量并不均一，有些區(qū)域圖像比較細膩，而有些區(qū)域圖像比較粗糙。。因此，業(yè)界需要一種新型的超聲探頭，來豐富超聲探頭類型，推進超聲探頭的發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種多頻超聲探頭及其掃描方法，其能同時發(fā)射兩種或多種數(shù)量不同頻率的超聲波，使得其適應不同掃描深度的掃描應用。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述多頻超聲探頭，包括陶瓷片，所述陶瓷片具有主體部，主體部的長度、厚度及高度分別在X軸、Y軸及Z軸方向延伸；主體部在Z軸方向上延伸的高度與在X軸上延伸的長度呈單調遞增，且主體部在Z軸上的初始值Z1與終值Zn間的比值為I. I N，其中5彡N彡20。 進一步地，在不同實施方式中，所述主體部在Z軸方向上延伸的高度與在X軸上延伸的長度的單調遞增包括線性遞增或曲線遞增。 進一步地，在不同實施方式中，所述陶瓷片的主體部在X軸方向被切割成32、64、128或256個基元。進一步地，在不同實施方式中，所述陶瓷片上設置與陶瓷片形狀相對應的匹配層。進一步地，在不同實施方式中，所述陶瓷片上設置2層或2層以上的匹配層。進一步地，在不同實施方式中，所述陶瓷片的下方設置背襯層。進一步地，在不同實施方式中，所述陶瓷片上方設有透鏡，所述透鏡的曲率半徑與陶瓷片的高度相對應。一種多頻超聲探頭的掃描方法，利用所述多頻超聲探頭對掃描目標進行錐形掃描。進一步地，在不同實施方式中，利用主體部呈單調遞增的表面，圍繞具有弧形外形的掃描目標進行錐形掃描。進一步地，在不同實施方式中，所述多頻超聲探頭與掃描目標間設置耦合劑
本發(fā)明與已有技術相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供了一種新型的多頻超聲探頭，由于采用本發(fā)明陶瓷片主體部在Z軸上延伸的高度與在X軸上延伸的長度間呈遞增關系，使得其可一次同時發(fā)射出不同頻率范圍的超聲波，從而使得其更加適用于不同掃描深度物體的檢測，例如，女性乳房檢測。同時，本發(fā)明也提供出了一種新型超聲探頭多頻超聲探頭，其可一次同時發(fā)射出不同頻率的超聲度，特別適用于對具有不同掃描深度的目標進行掃描，并且獲得的掃描圖像效果比較均勻。這為超聲探頭的發(fā)展，指出了一條新的發(fā)展方向。


圖I為本發(fā)明涉及的用于多頻超聲探頭的陶瓷片的結構示意圖。圖2為本發(fā)明涉及的多頻超聲探頭的結構不意圖。圖3為本發(fā)明涉及的錐形掃描方法的示意圖。圖4為圖3所示錐形掃描方法獲得的掃描圖像的示意圖。圖5為現(xiàn)有技術中超聲探頭對具有不同深度的目標進行掃描的方式。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖I所示，在一個本發(fā)明涉及多頻探頭所選用的陶瓷片的實施方式中，陶瓷片包括有主體部，所述陶瓷片的主體部為一個非矩形體的構型，在本實施方式中，其為一個梯形體構型，主體部的長度、厚度及高度分別在X軸、Y軸及Z軸方向延伸；其中沿Z軸方向上的高度與沿X軸方向上的長度之間有一個函數(shù)關系，即z=/(x)，在本實施方式中，兩者間是線性函數(shù)關系，即Z=kX。而在Y方向上的寬度，則是不變的。進一步地，主體部在Z軸方向上的延伸高度與在X軸方向上的長度單調遞增關系也可以為曲線函數(shù)關系，具體可以根據(jù)實際需要來設定。進一步地，在不同實施方式中，陶瓷片主體部在沿Y軸方向上的厚度是保持不變的。對于主體部在Z軸上的取值范圍，其是符合超聲波發(fā)射頻率的基本原則。而具體Z的初始值Z1和終值Zn，則是根據(jù)具體需要實現(xiàn)的頻寬所決定的。例如，若想獲得頻寬范圍是2Μ 20Μ，則根據(jù)超聲波發(fā)射頻率和波長之間的定律λ =c/f,分別獲得2M和20M的波長，其中λ表示波長、f表示發(fā)射頻率，c為速率。在本發(fā)明中陶瓷片的厚度一般是小于確定波長的1/2，優(yōu)選的可以是小于1/3。這樣，根據(jù)2M和20M的波長，可分別確定陶瓷片的最初厚度以及最終厚度，然后根據(jù)Z=kX這個線性方程，按照實際需要，選擇合適的參數(shù)，確定陶瓷 片厚度的遞進程度。對于k的具體取值范圍，可隨需要而定，并無限定。本發(fā)明實施例中，主體部在Z軸上延伸的終值Zn和初始值Z1之間的比例在I. I、范圍內，其中5彡N彡20。如此，使用本發(fā)明涉及的陶瓷片，由于兩端高度的差值范圍比較大，根據(jù)超聲波發(fā)射的原理，也就使得本發(fā)明涉及的多頻超聲探頭一次可發(fā)射出一定頻寬范圍內的多種頻率的超聲波。例如，陶瓷片高度初始點Z1發(fā)射的超聲波的頻率可以是20M，而高度終點Zn發(fā)射的超聲波的頻率可以是2M。這樣其一次可同時發(fā)射出頻率范圍從2Μ 20Μ的超聲波，這對于掃描具有不同深度的物體，可以更為恰當?shù)恼{整出發(fā)射頻率，針對不同的掃描深度，一次發(fā)射出對應頻率的超聲波，從而獲得效果更好的掃描圖像，即掃描圖像的質量比較均一，不會出現(xiàn)分辨率起伏變化。請參閱圖2所示，本發(fā)明的又一個實施方式，提供了一種裝配有本發(fā)明涉及的陶瓷片的多頻超聲探頭20，其包括有背襯層21，于背襯層21上設置有本發(fā)明涉及的陶瓷片22(具體未圖示單個陶瓷片)。在陶瓷片22上，還設置有第一匹配層23及第二匹配層24，在本實施方式中，在陶瓷片22上設置兩層匹配層；而在其它實施方式中，其具體的層數(shù)，可隨具體需要而定。匹配層的形狀與陶瓷片22的形狀相對應，且匹配層的厚度是隨陶瓷片厚度變化的。在匹配層之上為透鏡26，且透鏡26的曲率半徑是根據(jù)陶瓷片發(fā)射出的超聲波的頻率相對應變化的，即其是一個變化的值，可以是從小逐漸變大，也可以是從大逐漸變小，其變化對應于超聲發(fā)射頻率。具體的在一個實施方式中，透鏡是沿Y軸方向彎曲，并且其曲率半徑沿X軸方向增加。進一步的，本發(fā)明涉及的多頻超聲探頭，由于其外部形狀可以是斜面狀，因此，也就可以根據(jù)其形狀，實現(xiàn)一種錐形掃描方式。這種錐形掃描方式，特別適用于一些具有斜面或是弧面目標的掃描，例如，女性的乳房，進行旋轉掃描，即在旋轉的過程中，同時發(fā)射不同頻率的超聲波及接收反射回來的超聲波。其中錐形掃描的具體操作方式，可以是，如圖3所示，沿著目標30的外表面，旋轉本發(fā)明涉及的多頻超聲探頭32，同時，探頭32發(fā)出并接收多頻超聲波。探頭32和掃描目標30之間會設置業(yè)界常用的耦合劑。超聲獲得的掃描圖像，請參閱圖4所示。相比較于傳統(tǒng)超聲探頭獲得的掃描圖像而言，本發(fā)明涉及的多頻超聲探頭獲得的掃描圖像，在圖像尺寸上明顯要小于傳統(tǒng)的超聲探頭。這樣，在后續(xù)的掃描圖像數(shù)據(jù)處理方面，涉及處理的數(shù)據(jù)會相對少些，從而也加快了數(shù)據(jù)處理速度。另外，由于對于不同掃描深度，其所對應的發(fā)射頻率也是不同的。這也就使得，獲得的掃描圖像，在整體圖像的分辨率上，也是比較均勻的，從而使得圖像質量也是比較均勻的。而傳統(tǒng)掃描方式獲得的圖像，其整體圖像的分辨率會變化較大，這是由于其采用單一掃 描頻率造成的，也是無法改變的。
權利要求
1.一種多頻超聲探頭，包括陶瓷片，其特征是所述陶瓷片具有主體部，主體部的長度、厚度及高度分別在X軸、Y軸及Z軸方向延伸；主體部在Z軸方向上延伸的高度與在X軸上延伸的長度呈單調遞增，且主體部在Z軸上的初始值Z1與終值Zn間的比值為I. ΓΝ,其中5彡N彡20。
2.根據(jù)權利要求I所述的多頻超聲探頭，其特征是所述主體部在Z軸方向上延伸的高度與在X軸上延伸的長度的單調遞增包括線性遞增或曲線遞增。
3.根據(jù)權利要求I所述的多頻超聲探頭，其特征是所述陶瓷片的主體部在X軸方向被切割成32、64、128或256個基元。
4.根據(jù)權利要求I所述的多頻超聲探頭，其特征是所述陶瓷片上設置與陶瓷片形狀相對應的匹配層。
5.根據(jù)權利要求4所述的多頻超聲探頭，其特征是所述陶瓷片上設置2層或2層以上的匹配層。
6.根據(jù)權利要求I所述的多頻超聲探頭，其特征是所述陶瓷片的下方設置背襯層。
7.根據(jù)權利要求I所述的多頻超聲探頭，其特征是所述陶瓷片上方設有透鏡，所述透鏡的曲率半徑與陶瓷片的高度相對應。
8.一種利用權利要求I所述多頻超聲探頭的掃描方法，其特征是利用所述多頻超聲探頭對掃描目標進行錐形掃描。
9.根據(jù)權利要求8所述的多頻超聲探頭的掃描方法，其特征是利用主體部呈單調遞增的表面，圍繞具有弧形外形的掃描目標進行錐形掃描。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的多頻超聲探頭的掃描方法，其特征是所述多頻超聲探頭與掃描目標間設置耦合劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多頻超聲探頭及其掃描方法，其包括陶瓷片，所述陶瓷片具有主體部，主體部的長度、厚度及高度分別在X軸、Y軸及Z軸方向延伸；主體部在Z軸方向上延伸的高度與在X軸上延伸的長度呈單調遞增，且主體部在Z軸上的初始值Z1與終值Zn間的比值為1.1~N，其中5≤N≤20。本發(fā)明使得其可一次同時發(fā)射出不同頻率范圍的超聲波，從而使得其更加適用于不同掃描深度物體的檢測，例如，女性乳房檢測。同時，本發(fā)明也提供出了一種新型超聲探頭多頻超聲探頭，其可一次同時發(fā)射出不同頻率的超聲度，特別適用于對具有不同掃描深度的目標進行掃描，并且獲得的掃描圖像效果比較均勻。
文檔編號A61B8/00GK102715918SQ20121024331
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者莫善玨, 趙丹華, 趙明昌, 陳建軍 申請人:無錫祥生醫(yī)學影像有限責任公司