[0060] 其中，n = 0，l，2,3,……，修正因子-1<δ
[0061] 優(yōu)選地，探頭3的各個cMUT陣元可W設置成具有相同或不同的中屯、頻率、帶寬和形 狀結構(尺寸大?。?，所W相較于傳統(tǒng)的菲涅爾環(huán)陣式聚焦換能器，面陣探頭可W精確控制 每個陣元的激勵與工作狀態(tài)，因此對同一環(huán)內的陣元其也可W根據(jù)其與探測目標的各自具 體距離，進行精確地相位調制或激勵延時，從而獲得更佳的聚焦效果。
[0062] 優(yōu)選地，聚焦治療模式包括單點聚焦治療模式和多點聚焦治療模式。例如，如圖2 所示，為cMUT面陣單點聚焦治療工作模式示意圖，圖中被圓環(huán)圈中的cMUT陣元（陰影部分） 為在聚焦治療模式下接通激勵電壓工作的陣元，而其它非圓環(huán)內的cMUT陣元(無陰影部分） 為在聚焦治療模式下不施加激勵電壓即不工作的陣元。所述多點聚焦治療模式中的各個焦 點包含相同或不同的焦距、能量強度和聚焦區(qū)域大小/形狀，其可W因需要而進行調節(jié)。
[0063] 優(yōu)選地，面陣31包括至少一個區(qū)域，屬于一個區(qū)域的陣元具有相同的中屯、頻率和 帶寬，屬于不同區(qū)域的陣元具有不同的中屯、頻率、帶寬和形狀結構(尺寸大小），從而實現(xiàn)多 點聚焦治療工作模式。例如，如圖3所示，為cMUT面陣多點聚焦治療工作模式示意圖，圖中被 圓環(huán)圈中的cMUT陣元（陰影部分)為在聚焦治療模式下接通激勵電壓工作的陣元，而其它非 圓環(huán)內的cMUT陣元(無陰影部分)為在聚焦治療模式下不施加激勵電壓即不工作的陣元。
[0064] 由此可見，在聚焦治療時，cMUT面陣探頭的聚焦方式并非只能單點聚焦，也可W是 多點聚焦。只要控制相應區(qū)域陣元呈菲涅爾環(huán)分布工作即可，而且通過控制cMUT陣元各自 菲涅爾環(huán)的直徑和波束形成，各個區(qū)域的焦距和強度也可W是不同的。
[0065] 上述診療一體化超聲系統(tǒng)，通過設置超聲聚焦治療裝置可W使cMUT面陣探頭工作 于聚焦治療模式，從而可W在使用同一探頭的情況下，進行高強度的超聲聚焦用于治療。且 不同于W往球面或凹面聚焦的超聲HI即探頭，該探頭的聚焦方式和焦距是通過菲涅爾相位 調制實現(xiàn)的，因而可W通過需要靈活設定調節(jié)，而且焦點也可W根據(jù)需要靈活設定調節(jié)，不 再是唯一的，可W同時在各個區(qū)域有多個焦點，甚至各焦點的聚焦、強度也可W是不同的， 從而提高了聚焦精度，也可W適應多種應用環(huán)境。
[0066] 優(yōu)選地，探頭的cMUT面陣中的一部分區(qū)域的陣元受超聲聚焦治療裝置2的控制工 作在聚焦治療模式下，一部分區(qū)域的陣元受超聲成像診斷裝置1的控制工作在成像診斷模 式下。例如，如圖4所示，圖中面陣中屯、被圓環(huán)圈中的cMUT陣元（陰影部分)為在聚焦治療模 式下接通激勵電壓工作的陣元，而其它非圓環(huán)內的cMUT陣元(非陰影部分)為在聚焦治療模 式下不施加激勵電壓即不工作的陣元，而在面陣上下兩端的黑色cMUT陣元為與中間cMUT陣 元不同中屯、頻率的cMUT，可用于對治療目標區(qū)域進行超聲成像。
[0067] 因此，在聚焦治療模式的同時，可W根據(jù)需要，切換系統(tǒng)的工作模式，通過成像模 式下得到的超聲圖像，決定后續(xù)聚焦治療模式的探頭聲強和焦點等。例如，只要切換cMUT面 陣探頭部分區(qū)域陣元的工作模式就可實現(xiàn)。如圖4所示，根據(jù)波束成形控制兩側探頭對治療 區(qū)域的切面或區(qū)域實時成像，進而實現(xiàn)同一探頭邊成像邊治療的功能。優(yōu)選地，為了克服聚 焦治療超聲波對成像聲波的影響，可W在設計制作cMUT面陣探頭時，使其周邊(如圖4)或特 定區(qū)域的陣元與用于聚焦治療的陣元的超聲中屯、頻率不同，進而在后期通過頻譜濾波等方 法，可W降低治療超聲陣元對成像的影響。
[0068] 上述診療一體化超聲系統(tǒng)，通過將探頭的cMUT面陣中的不同部分區(qū)域的陣元設置 成工作在聚焦治療模式或超聲成像模式的不同的工作模式下，從而能實現(xiàn)在聚焦治療時實 時成像治療區(qū)域，觀測治療效果，實現(xiàn)術中調整治療區(qū)域和超聲強度，從而可W改進治療效 果。運些特點使得該系統(tǒng)在超聲成像、聚焦治療等方面具有很大的優(yōu)越性，具有廣闊的科學 研究和實際應用前景。
[0069] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對 于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可W做出其它不同形式的變化或 變動。運里無需也無法對所有的實施方式予W窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權項】
1. 一種基于電容式微加工超聲換能器面陣的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，包括 超聲成像診斷裝置(1)、超聲聚焦治療裝置(2)和探頭(3); 所述探頭（3)包括由電容式微加工超聲換能器作為陣元組成的面陣（31)，每個所述陣 元均分別與所述超聲成像診斷裝置（1)和超聲聚焦治療裝置(2)連接，所述探頭(3)用于工 作在成像診斷模式和/或聚焦治療模式下。2. 根據(jù)權利要求1所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，各個所述陣元具有相同或 不同的中心頻率、帶寬、和形狀結構。3. 根據(jù)權利要求1所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述面陣(31)包括至少一 個區(qū)域，屬于一個區(qū)域的陣元具有相同的中心頻率和帶寬，屬于不同區(qū)域的陣元具有不同 的中心頻率、帶寬和形狀結構。4. 根據(jù)權利要求3所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，一部分所述區(qū)域的陣元受 所述超聲聚焦治療裝置(2)的控制工作在聚焦治療模式下，一部分所述區(qū)域的陣元受所述 超聲成像診斷裝置(1)的控制工作在成像診斷模式下。5. 根據(jù)權利要求1所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述成像診斷模式包括A 模式、M模式、B模式、3D模式、多普勒模式和彈性模式。6. 根據(jù)權利要求5所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述成像診斷模式為彈性 模式時，探頭（3)的陣元中的一部分用于發(fā)射聲輻射，另一部分用于接收橫向傳播的彈性 波。7. 根據(jù)權利要求1所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦治療模式包括單 點聚焦治療模式和多點聚焦治療模式。8. 根據(jù)權利要求7所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述多點聚焦治療模式中 的各個焦點對應的特點包含相同或不同的焦距、能量強度和聚焦區(qū)域形狀。9. 根據(jù)權利要求1所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲成像診斷裝置 (1)包括發(fā)射控制模塊(11)、脈沖發(fā)射模塊(12)、信號接收模塊(13)和顯示模塊(14); 所述發(fā)射控制模塊（11)與脈沖發(fā)射模塊（12)連接，用于生成包含波束形成特點的第一 信號并將其傳輸給所述脈沖發(fā)射模塊(12); 所述脈沖發(fā)射模塊（12)與所述探頭(3)連接，用于根據(jù)所述第一信號控制所述探頭(3) 的各個陣元的激勵順序和時間延遲； 所述信號接收模塊（13)與所述探頭(3)連接，用于接收所述探頭(3)的各個陣元根據(jù)按 序接收到的反射回波超聲信號所生成的電信號，并將所述電信號進行放大和濾波處理后輸 出給所述顯示模塊(14); 所述顯示模塊（14)用于將所述電信號轉換成圖像進行顯示。10. 根據(jù)權利要求1-9任一項所述的診療一體化超聲系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲聚焦 治療裝置(2)包括治療控制模塊(21)和聚焦發(fā)射模塊(22); 所述治療控制模塊(21)與所述聚焦發(fā)射模塊(22)連接，用于生成包含菲涅爾環(huán)分布特 點的第二信號并將其傳輸給所述聚焦發(fā)射模塊(22); 所述聚焦發(fā)射模塊(22)與所述探頭(3)連接，用于根據(jù)所述第二信號控制所述探頭(3) 的各個所述陣元的工作狀態(tài)以獲得聚焦的焦距和強度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于電容式微加工超聲換能器面陣的診療一體化超聲系統(tǒng)，包括超聲成像診斷裝置、超聲聚焦治療裝置和探頭；所述探頭包括由電容式微加工超聲換能器作為陣元組成的面陣，每個所述陣元均分別與所述超聲成像診斷裝置和超聲聚焦治療裝置連接，所述探頭用于工作在成像診斷模式和/或聚焦治療模式下。本實用新型的診療一體化超聲系統(tǒng)集超聲成像診斷和超聲聚焦治療于一體，寬帶寬、高靈敏度、小體積、低噪聲、易聲阻抗匹配和工作溫度范圍大等諸多優(yōu)點。
【IPC分類】A61B8/00, A61N7/00
【公開號】CN205306997
【申請?zhí)枴緾N201521104538
【發(fā)明人】簡小華, 崔崤峣, 韓志樂, 邵維維
【申請人】中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月28日