一种曲面高强度聚焦超声（HIFU）换能器包括：具有相对的凹形前表面和凸形后表面的曲面压电阵列，该前表面包括声发射表面；以及被设置在所述凸形后表面上用于向该阵列施加电发射信号的多个电极；以及印刷电路板，其与该曲面压电阵列的后表面间隔开并且与该曲面压电阵列的后表面相对，该印刷电路板将电信号耦合到该阵列的该电极，该印刷电路板与该曲面压电阵列之间的空间包括压电阵列的声学空气衬垫通道，该通道用于对该曲面压电阵列和该印刷电路板进行气冷。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及医疗诊断超声系统，并且本专利技术特别地涉及用于通过高强度聚焦超声 (称为HIFU)来可控地加热身体组织的超声换能器。
技术介绍
以超声方式传送的提高温度的处置被用于各种各样的治疗目的。在HIFU处置中， 超声能量被聚焦于人体中的小点，以便将组织加热到足够产生所期望的治疗效果的温度。 该技术与碎石术类似，在碎石术中聚焦的能量高到足以打碎肾结石，但是该技术利用通过延长的时间而不是突然的脉冲传送的非常小的能量。HIFU技术可以被用于选择性破坏身体中不需要的组织。例如，通过施加聚焦超声能量以将细胞加热到足以杀死组织的温度(通常是大约60到大约80摄氏度)，可以消灭肿瘤或其他病理组织，而不消灭邻近的正常组织。 其它提高温度的处置包括选择性加热组织以在受检者身体的所选择部分中选择性地激活药物或者促进ー些其他生理变化。HIFU换能器经常被形成为具有曲率半径的抛物面形碟面或球面形碟面，该曲率半径使该换能器具有几何焦点。參见，例如，在公开号是W098/5M65的国际专利申请(Acker 等的)和公开号是US2009/0230822的美国专利申请中描述的HIFU换能器。利用比诊断成像换能器大得多的能量来驱动HIFU换能器，并且可以产生大量的热量。该热量可以引起 HIFU换能器和附着于该换能器的诸如安装框架和电气部件之类的部件的膨胀和收縮。因此，通过提供ー些装置来冷却该换能器，该装置例如是Acker等的换能器的底座中的冷却剂通道。提供靠近HIFU换能器并且靠近暴露于来自换能器的热量的邻近电气部件的冷却是所期望的。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，描述了ー种球面的HIFU换能器，由来自位于该HIFU换能器后面的印刷电路板的驱动信号来以电气方式向该换能器供给能量。该印刷电路板与该换能器间隔开以在该换能器和该电路板之间形成空气通道。该空气通道为该换能器提供空气吸声衬垫(air acoustic backing)，并且还提供用于对该换能器和该印刷电路板两者进行气冷的通道。柔性触点(compliant contact)跨越该换能器和该印刷电路板之间的通道以将驱动信号电耦合到该换能器。附图说明在附图中图1以透视图示出用于本专利技术的HIFU换能器的単独形成的球面换能器匹配层。图加示出陶瓷压电材料片的端视图，该陶瓷压电材料片被切割以形成用于本专利技术的HIFU换能器的复合换能器阵列。图2b示出根据本专利技术原理构建的具有非磁性过孔的复合换能器阵列。图3示出根据本专利技术原理构建的具有发射元件和非磁性过孔的复合换能器阵列。图4示出用于本专利技术的HIFU换能器的在球面成形之前的复合压电瓦片。图5以截面图示出复合压电瓦片在用于本专利技术的HIFU换能器的匹配层上的布置。图6以透视图示出本专利技术的九瓦片HIFU换能器的背部。图7a和图7b示出用于本专利技术HIFU换能器的具有延伸的柔性触点的曲面印刷电路板的前表面和后表面。图8以透视图示出本专利技术HIFU换能器的背部，该HIFU换能器具有附着的用于图7a和图7b的印刷电路板的支撑框架。图9是印刷电路板的延伸的柔性触点与本专利技术的HIFU换能器的换能器区域的连接的详细视图。图10是具有外围框架和后管道盖(back duct cover)的本专利技术的HIFU换能器的局部截面图和透视图。图11是图10的后管道盖的平面图。图12是图10的HIFU换能器的截面图。图12a是图12的HIFU换能器的周界的放大图。图13是本专利技术的HIFU换能器被安装在患者支撑台中时的透视图。具体实施例方式本专利技术的HIFU换能器的构建可以从制造球面或碟形匹配层开始。换能器的匹配层提供压电换能器的声学属性与患者身体的声学属性或换能器和患者身体之间的媒介的声学属性的至少部分匹配。匹配的属性可以包括声阻抗、声速和材料密度。在超声换能器的常规构建中，匹配层通常形成于换能器堆上，并且在位于压电材料发射表面上的参考电极之上形成。对于本公开中描述的HIFU换能器，球面匹配层独立于换能器的其他部分单独形成。存在数种形成球面匹配层的方式，包括铸造、模塑、热成型或机械加工。本文描述的HIFU换能器的球面匹配层由负载有粒子的负载环氧树脂(loaded印oxy)制成，如本领域已知的，该粒子向匹配层提供了其所期望的声学属性。该粒子优选是非磁性的。在铸造或模塑该球面匹配层时，将该负载环氧树脂注入具有所期望的球面形状的凹形夹具中。将凸形夹具闭合在该凹形夹具之上，迫使液态环氧树脂充满这两个夹具之间的球面空间。环氧树脂被固化并且被从夹具移除，然后被外围地机械加工成其最终形状。在热成型过程中，由负载环氧树脂形成期望厚度的平面片，然后部分固化。然后将该片置于加热后的具有期望曲率的凸形夹具或凹形夹具上，该夹具加热该片，使得该片变得柔软并且符合该夹具的曲率。当该片已经达到其期望的球面形状时，其被固化并且被制成。在机械加工过程中，铸造或模塑并且固化负载环氧树脂的圆盘。然后在一侧机械加工该圆盘以形成凸形表面。然后将该圆盘放置于凹形夹具上，并且将该圆盘的另一侧进行机械加工以形成球面匹配层的凹形侧。在所构建的实施例中，利用这些过程中的任意完成的球面匹配层是0. 5mm厚，具有140mm的直径和140mm的球面半径，具有成品的HIFU换能器的尺寸和形状。图1示出这样的球面匹配层10。凹形表面12是成品的换能器中面向患者的发射表面，而凸形表面14被溅射以产生冗余信号返回电极，然后被覆盖复合压电瓦片(tile)。该刚性的匹配层因此为压电瓦片层的装配提供期望曲率的形状。由于在该瓦片前面的匹配层10是连续形成的表面，因此它提供了 HIFU换能器的其他部分与在HIFU换能器前面的患者和外部环境的所期望的电气隔离和环境隔离。复合压电换能器阵列的构建从如图加和图2b中所示的陶瓷压电材料的片30开始。在所构建的换能器中，片30是1.2mm厚(T)。首先，在期望具有从换能器的背部到前部(发射侧)的电连接的地方贯穿该片30钻若干孔。然后利用填充银的环氧树脂填充这些孔，以形成贯穿该片的过孔32。银填充提供了导电性，并且对于在MRI系统的磁场中的操作是非磁性的。可以使用其他非磁性导电材料来用于导电填充。银环氧树脂被固化。然后利用在如图加中的片30的边缘的视图所示的一个方向上的平行切口 16，在厚度上部分地切割该片。然后利用正交方向上的平行切口部分地切割该片，留下多个向上突出的压电柱18和过孔32。然后用非导电的环氧树脂填充并固化切割的切口。然后将该片的上表面和下表面机械加工磨平到由图加中的虚线表示的深度。这将得到如图2b中所示的具有在环氧树脂36中的压电柱18和导电过孔32的阵列的成品片。该成品片包括压电柱的1 :3阵列，每个压电柱在其贯穿该片的厚度的纵向方向上具有其主导振动模式(dominant vibrationalmode)，并且压电柱主要在向着换能器的前(面向患者)侧的方向上发射超声。复合材料的该主导振动模式降低了不需要的跨越该阵列向该阵列的其它有效区域的横向发射。将扁平的复合压电片30机械加工成如图4中的复合压电瓦片40的周界形状所示的梯形形状。在所构建的HIFU换能器中，该瓦片具有图4的梯形形状以允许下面所描述的圆球面中心瓦片。可替代地，每个瓦片可以被加工成一块馅饼(pie)的形状，从而这些瓦片将覆盖匹配本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·克拉克，B·谢尔埃尔，R·曼宁，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。