关于医用超声内窥镜微型超声探头设计探究

田宝超

【摘 要】：医用超声内窥镜作为现代化的高科技诊疗设备，被越来越广泛的引用在临床医学上面，利用现代化的计算机图像成像技术，依靠微型探头对目标器官组织的三维立体扇面扫描成像。其微型探头的设计也越来越人性化、智能化，无论是从微型探头的结构原理上，还是从材料的选择上都需要我们去更近一步的改革和创新，使得更好的服务于临床医学的诊疗。

【关键词】：医用；超声；内窥镜；微型超声探头；

【中图分类号】R426.9 【文献标识码】A 【文章编号】1672-3783（2018）10-03--01

医用超声内窥镜是在电子内窥镜基础上结合现代化的超声传感技术等高科技相结合的产物，其微型超声探头是靠微型电机来驱动的，并以超声换能器为传感元件，从而实现对目标器官组织的扇面扫面成像，其超声微探头通过从内径的钳道插入，对病变部位进行三维的扫描，显示立体的三维病灶，从而达到诊疗的目的。通过借助超声内窥镜的诊断，能使医生快速了解分析出患者病变部位的组织形态和病变情况，而且通过微型超声探头的扇面扫描，还可以对病变部位的组织学特征了如指掌。

一 超声内窥镜概述

超声内窥镜是一种超声波探头与内窥镜的有机结合，其原理是利用内用内窥镜和超声回波来实现对目标器官组织的双重检查，对人体无任何创伤和电磁辐射，并且利用微型电机驱动超声探头进行扇面扫描成像，能准确生动的提供人体断面的动态图像。近年来，超声内窥镜在技术上的不断改革创新，以及其功能的越来越现代化、智能化使其在临床医学上越来越受到重视。

二 医用超声内窥镜概述

（一） 医用超声内窥镜的结构原理

医用超声内窥镜结构原理随着目前科学和技术的迅猛发展，高科技产品也越来越广泛的应用于各個领域，医学超声内窥镜的不断发展创新，并通过借助现代化的电子信息技术、数字图像处理技术等，使得被广泛的引用于临床医学的诊疗，其本身对患者没有任何的创伤，而且省时省力，深受医生和患者的欢迎。

医用超声内窥镜的系统成像主要依靠超声换能器为传感元件，使得超声探头在微型电动机的驱动下实现扇形扫描，并以超声回波的形式，通过回波信号获取目标部位的组织学特征，从而达到临床诊疗目的。超声回波的获得则是依靠超声换能材料压电晶体的逆电压效应和正电压效应来实现的。其大结构主要包括控制、发射接收、信号处理电路，换能器以及图像处理器和输出器。当然这些都离不开电源的控制。正压电效应是指压电晶体沿一定的方向，在外力的作用下，从形状上发生变化，从而导致其内部出现极化现象，其最直接的表现就是在压电晶体表面出现正负电荷，但是一旦把外力撤掉之后，晶体电荷就又会消失不见。逆电压效应正好与之相反，是在晶体的极化方向上加上电场，在电场外力的作用下，晶体的形状就会发生一定的变化，但是当电场被撤掉之后，晶体又会恢复原样。

（二） 医用超声内窥镜的发展概况

医用内窥镜的经历了漫长的发展和创新演变，其在技术上经历了从静态成像到动态成像，从二维走到三维的漫长的演变进化。其所达到的介质界面的大小，所反射回来的声波的强弱都影响着内窥镜的超声诊断，所有这些都迫切的需要内窥镜的创新，所以医用超声内窥镜在电子内窥镜的基础上经过不断的改进和创新，使得更加智能化。超声内窥镜最早被用于消化系统的临床诊疗是在1983年，随着现代科学技术的不断发展和进步，超声内窥镜成像分辨率越来越高，使得图像越来越清晰。超声与内窥镜的组合，使得在临床诊断上对于病变部位的病理形态等更为清晰化，大大改进了以往只能观察到病变部位表面不能深入其内里的弊端，更加方便对于肿瘤的早期发现和诊断。

三 医用微型超声探头设计

（一） 医用微型超声探头结构原理

医用超声内窥镜的核心组成部分是超声探头。它是由超声换能器、微型发电机、壳体等部分组成，借助超声换能器发射和接收电波，并通过对声波以及电信号的转变，来对目标部位进行扇面扫描，其使用简便易操作，对于胰胆管和消化道狭窄处的检查具有独特的优势，并且根据需要检查每个部位的需求不同，频率多样，使得声像图更为清晰。但是因为其本身材质的特殊性，使得其使用次数有限，从而会增加检查的成本。

超声探头根据其应用部位、几何形状、诊断的目标部位、波束的控制方式等的不同超声探头种类繁多，像根据斩断的目标部位的不同，就有眼科探头、腹部探头等。根据不同部位的需求，其形状也不尽相同，有圆形、弧形、柱形等等，所有这些，都使得临床诊疗更加方便快捷。

（二） 医用微型超声探头材料选择

压电元件是超声探头的换能器的最核心的组成部分，是由其利用压电材料的压电性能制备而成的，在内窥镜成像系统中，声波和电信号的转变正是由压电晶体本身所具有的正电压效应和逆电压效应来实现的。因为压电元件是超声探头的换能器的最核心的组成部分，所以压电材料优劣决定着整个超声内窥镜性能的优劣。压电材料一般包括：压电半导体、高分子压电材料、高熔点单晶体、压电陶瓷等，现代临床诊断应用的超声内窥镜探头换能器的材料一般是用压电陶瓷制备而成的。压电陶瓷的形态决定着其可加工性相对较强，可以根据其需要随意加工成所需要的形状，对环境的适应能力是其他晶体材质所不比拟的，具有极强的稳定性，而且其电极牢固不易脱落，此外其晶体的多样化，能够满足不同超声探头对压电材料的需求，从而使得其成为压电材料的首选。

四 结束语

综上所述，在临床医学中，内窥镜被越来越广泛的应用于临床诊断和治疗当中去，随着现代化技术的发达，内窥镜的设计也越来越人性化，现代化，利用现代化的高精尖技术使得内窥镜的设计与制造也更加的智能化。医用超声内窥镜是对电子内窥镜的更加智能化的发展升级，是在其基础上利用超声微探头探入人体内，通过扇面扫描，显示立体的三维病灶，获取相应部位的信息，达到检查诊断的目的。

参考文献

王晋.电子内窥镜系统的研究[D].西安科技大学，2010（01）.

曾兆鹏.内窥镜的构造及故障预防[J].中国医疗设备，2010（03）.

耿洁，李全禄，李娜，冯磊.医用超声内窥镜的研究现状与发展趋势[J].中国医学物理学杂志，2010（05）.