一種基于壓電復合材料的兼具成像分辨和成像深度的多頻大帶寬超聲探頭

超聲成像是主流的成像診斷手段之一，在臨床中發(fā)揮重要作用。超聲換能器是超聲成像系統(tǒng)的關鍵部件，其中心頻率決定超聲圖像的分辨率，頻率越高，越容易獲得高質量的圖像；但頻率的提高往往導致探測深度的減小，限制了換能器的成像范圍，對臨床使用不利。目前，常見的超聲換能器的工作頻率為2~20MHz，一般工作于單一的頻率，如需更換工作頻率以獲得相應的成像效果則需更換另一種探頭，這帶來諸多不便，尤其在介入式超聲檢查（如血管內超聲）中，更換探頭會極大地增加患者的痛苦。這種分辨率與成像深度之間的矛盾限制了超聲探頭性能的進一步提升，如何使超聲圖像兼顧成像分辨率與成像深度，提高成像質量，成為亟需解決的問題。

多頻超聲成像技術有望解決這樣的矛盾。多頻超聲換能器能夠工作于不同的中心頻率并靈活切換，工作于低頻條件時，可得到大探測深度，獲得較大區(qū)域的“粗略”信息，發(fā)現“可疑”部位后切換到高頻工作條件獲得詳細的病理信息。利用圖像融合技術之后可將不同頻率對應的超聲圖像融合，得到更高質量的圖像。多頻超聲換能器能夠較大地豐富超聲圖像的信息，提高診斷范圍，是超聲換能器的重要發(fā)展方向。

近日，中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所醫(yī)用聲學室研究團隊在合作企業(yè)的支持下，在已掌握的單頻超聲探頭研制技術的基礎上，研制出一種基于壓電復合材料的兼具成像分辨和成像深度的多頻大帶寬超聲探頭。該探頭能夠在12MHz、20MHz和30MHz三個不同的工作頻率協(xié)同工作（同步或異步，同步指幾種頻率同時工作，異步指幾種頻率工作于不同時間），進行不同頻率圖像的融合和諧波成像等功能后，可豐富超聲的圖像信息和成像模式，實現“一個探頭，多種工作頻率”，解決分辨率與成像深度不能兼顧的問題，滿足各種超聲檢測、診斷和介入手術的需要，提升超聲醫(yī)療設備研發(fā)和相關疾病診治的水平。

圖1 自制多頻超聲內窺鏡樣品

圖2 多頻超聲內窺鏡所獲得的多層仿體超聲圖像

相關研究成果以A triple-frequency transducer for endoscopic imaging: Simulation design and experimental verification為題，在線發(fā)表在Sensors and Actuators A: Physical上。研究工作得到國家自然科學基金、江蘇省社會發(fā)展-臨床前沿技術項目及中科院青年創(chuàng)新促進會的支持。

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