一種經(jīng)子宮的輸卵管超聲檢測方法、診斷儀及換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸卵管診斷儀，特別涉及一種經(jīng)子宮的輸卵管超聲檢測方法、診斷儀 及換能器。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸卵管堵塞是造成女性不孕的最主要病因，約占25%至35%。輸卵管是連接卵巢 和子宮之間的渠道，擔(dān)任了輸卵、貯卵、輸精、提供精卵結(jié)合的場所，運(yùn)送受精卵至子宮內(nèi)膜 的功能。若輸卵管發(fā)生堵塞，就會阻礙精卵結(jié)合等一系列受孕過程，從而導(dǎo)致女性不孕。輸 卵管位于子宮兩側(cè)，每側(cè)的輸卵管有兩個開口，內(nèi)端開口于子宮腔與子宮底的外側(cè)角相連， 外端開口于腹膜腔位于卵巢的上方。整個輸卵管為細(xì)長曲折的管狀結(jié)構(gòu)，全長約70-130毫 米，直徑約5毫米。造成輸卵管堵塞的原因主要是由炎癥引起，輸卵管粘膜發(fā)生炎性改變， 輸卵管上皮發(fā)生退行性或成片脫落，導(dǎo)致輸卵管粘膜粘連，繼而堵塞輸卵管管腔或傘部。
[0003] 對于輸卵管的診斷是治療輸卵管堵塞進(jìn)而治療由此引起的女性不孕癥的關(guān)鍵步 驟。目前能夠?qū)斅压芏氯M(jìn)行影響學(xué)診斷的技術(shù)有：腹腔鏡、宮腔鏡和輸卵管鏡。
[0004] 腹腔鏡是一種伸入腹腔的內(nèi)窺鏡。手術(shù)時在腹部開一個小孔，將腹腔鏡鏡頭插入 腹腔內(nèi)，通過前端的微型攝像頭觀察盆腔和腹腔內(nèi)的組織和臟器情況，可以清晰的看到卵 巢和輸卵管的整體結(jié)構(gòu)和周圍組織。但該技術(shù)無法觀察輸卵管內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和病變，無法評 價輸卵管堵塞的程度和部位。
[0005] 宮腔鏡是一種伸入子宮內(nèi)的內(nèi)窺鏡。手術(shù)時將宮腔鏡經(jīng)子宮頸伸入子宮，通過前 端的微型攝像頭觀察宮腔內(nèi)的情況。該技術(shù)可以觀察輸卵管在子宮內(nèi)的開口，但無法伸入 輸卵管觀察輸卵管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和阻塞情況。
[0006] 輸卵管鏡是一種伸入輸卵管的內(nèi)窺鏡。它由一根柔軟的成像光纖構(gòu)成，可以伸 入輸卵管對整個輸卵管腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)、阻塞情況進(jìn)行光學(xué)成像，但成像視野小，成像分辨率低 (毫米級別），而且僅能對組織表面進(jìn)行成像，不能觀察組織深部病變。
[0007] 現(xiàn)有的三種技術(shù)都存在一定的缺點(diǎn)，腹腔鏡和宮腔鏡僅能夠從輸卵管的外部進(jìn)行 觀察，輸卵管鏡雖然能夠?qū)斅压艿膬?nèi)部進(jìn)行觀察，但其僅能對組織表面進(jìn)行成像，不能觀 察組織深部病變。因此，目前的輸卵管診斷技術(shù)不能對輸卵管進(jìn)行全面，有效地檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種經(jīng)子宮的輸卵管超聲檢測方 法、診斷儀及換能器，利用超聲波成像原理，提高了穿透率及成像分辨率，不僅可以對輸卵 管組織的內(nèi)部表面進(jìn)行成像，且提高了檢測深度，觀察視野大，不存在視野死角。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0010] 本發(fā)明提供一種經(jīng)子宮的輸卵管超聲檢測方法，其包括以下步驟：
[0011]S11 :將中心頻率為10MHz~100MHz的輸卵管內(nèi)超聲換能器通過直徑為0. 5mm~ 5mm的超聲導(dǎo)管經(jīng)子宮送入輸卵管待測部位，以減小所述輸卵管內(nèi)超聲換能器的檢測距 離；
[0012] S12 :向所述輸卵管待測部位360度發(fā)射、接收超聲信號，以獲知所述輸卵管待測 部位的橫截面信息；
[0013] S13 :同時回撤輸卵管內(nèi)超聲換能器，以獲知回撤路徑上不同位置處的多個所述輸 卵管待測部位的橫截面信息。
[0014] 較佳地，所述步驟S12還包括：對所述超聲信號進(jìn)行聚焦，以減小超聲信號的指向 角因子來提高成像分辨率，同時減小散射體積來降低輸卵管待測部位對超聲信號的散射強(qiáng) 度。
[0015] 本發(fā)明還提供一種經(jīng)子宮的輸卵管超聲診斷儀，其包括：
[0016] 超聲導(dǎo)管，所述超聲導(dǎo)管的前端安裝有輸卵管內(nèi)超聲換能器；輸卵管所述超聲導(dǎo) 管的直徑為0. 5mm~5mm;所述輸卵管內(nèi)超聲換能器的中心頻率為10MHz~100MHz，所述超 聲導(dǎo)管用于經(jīng)子宮將所述輸卵管內(nèi)超聲換能器送入輸卵管待測部位；
[0017] 回撤/驅(qū)動裝置；
[0018] 以及電子成像系統(tǒng)，其上裝載有重建圖像的電子部件；其中：
[0019] 所述超聲導(dǎo)管的后端與所述回撤/驅(qū)動裝置相連；所述回撤/驅(qū)動裝置與所述電 子成像系統(tǒng)相連。
[0020] 本發(fā)明的輸卵管內(nèi)超聲換能器為微型傳感器，可經(jīng)子宮（直徑一般小于5_)進(jìn)入 輸卵管部位。所述回撤/驅(qū)動裝置先由導(dǎo)絲將超聲導(dǎo)管送至輸卵管部位，然后旋轉(zhuǎn)、緩慢回 撤超聲導(dǎo)管進(jìn)行超聲檢查，就可以在電子成像系統(tǒng)的顯示屏上看到一系列的輸卵管橫斷面 圖像和三維圖像，輔助臨床醫(yī)生對輸卵管內(nèi)病變進(jìn)行診斷，通過其成像圖像也可以引導(dǎo)醫(yī) 生進(jìn)行手術(shù)或做活體組織檢查。
[0021] 本發(fā)明將超聲換能器經(jīng)子宮送入輸卵管部位，利用超聲成像原理，成像分辨率高 (微米級別），提高了圖片清晰度，且其穿透能力強(qiáng)，不僅能夠觀測輸卵管的內(nèi)部表面，還能 觀察組織深部病變，穿透深度可達(dá)5毫米以上；另外，通過導(dǎo)管360度旋轉(zhuǎn)、回撤，可將獲得 的二位圖像轉(zhuǎn)換為三維圖像，對整個輸卵管進(jìn)行三維重構(gòu)，從而無觀察死角。
[0022] 較佳地，所述輸卵管內(nèi)超聲換能器為單波束超聲換能器或圓柱型陣列超聲換能 器；
[0023] 當(dāng)所述輸卵管內(nèi)超聲換能器為單波束超聲換能器時，所述輸卵管內(nèi)超聲換能器在 所述超聲導(dǎo)管的作用下360度旋轉(zhuǎn)；
[0024] 當(dāng)所述輸卵管內(nèi)超聲換能器圓柱型陣列超聲換能器時，所述輸卵管內(nèi)超聲換能器 包括多個沿圓柱面360度分布的超聲換能單元。
[0025] 本發(fā)明所述的超聲導(dǎo)管的設(shè)計主要有兩種：機(jī)械旋轉(zhuǎn)式和電子相控陣式。機(jī)械旋 轉(zhuǎn)式是通過單個陣元的換能器在360度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，并發(fā)射超聲波，同時將輸卵管截面 反射回的聲波采集，通過圖像處理，得到輸卵管橫截面圖像，此時回撤裝置將兼有驅(qū)動換能 器旋轉(zhuǎn)的功能。電子相控陣式的換能器呈圓柱型排列，無需旋轉(zhuǎn)，利用電子延遲激勵的方 法，將輸卵管截面反射回的聲波采集，圖像處理后得到輸卵管橫截面圖像。
[0026] 與這兩種設(shè)計相對應(yīng)的換能器有兩種，分別為：（1)單波束的單陣元平面換能器、 單波束的單陣元曲面換能器（如圖1所示）；（2)單波束的多陣元環(huán)狀換能器（如圖6、如 圖7、如圖8所示）、圓柱型陣列的換能器（如圖2所示）。
[0027] 較佳地，所述輸卵管內(nèi)超聲換能器為輸卵管內(nèi)超聲聚焦換能器，可以通過對超聲 換能器的自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)使其具有聚焦功能，也可在超聲換能器的前端加聚焦單元。
[0028] 醫(yī)療超聲檢測的聲強(qiáng)度定義為單位面積上的聲能量，即等于總能W和波束面積的 比：
[0029]
[0030] 顯然，對于給定的聲功率，減小波束面積S，便能增加聲強(qiáng)度I，從而提高成像檢測 的信噪比。
[0031 ] 對于給定的空間角dQ，超聲散射聲強(qiáng)度是(b(認(rèn)_ * 5V*dv/r_:} * (b'(認(rèn)p) /r:)對空 間的體積積分。其中Sv是體積散射系數(shù)。dv是散射體積元，定義為dV=|r:dD$Cr，其中： r是超聲換能器到目標(biāo)的距離，c是聲速，t是脈沖長度；b(A的和b'(久的分別為發(fā)射和接 收的指向角因子，其原理如圖3所示。
[0032] 不難看出，減小指向角因子b(民的和久列，將直接提高成像檢測的分辨率。當(dāng) 輸卵管內(nèi)超聲換能器具有聚焦功能時，不僅減小了指向角因子可民#和提高了成 像檢測的分辨率；同時也減小了散射體積dv，進(jìn)一步降低了輸卵管內(nèi)環(huán)境的散射強(qiáng)度，從 而提高了成像檢測的信噪比（信號散射噪聲比），提高了成像的清晰度，即圖像的質(zhì)量。
[0033] 本發(fā)明聚焦超聲技術(shù)的實現(xiàn)按實現(xiàn)的方法可分為：（1)機(jī)械結(jié)構(gòu)聚焦；(2)電子聚 焦。機(jī)械結(jié)構(gòu)聚焦又可以分為整體聲學(xué)結(jié)構(gòu)聚焦和聲透鏡聚焦。
[0034] 較佳地，所述輸卵管內(nèi)超聲換能器包括依次緊密連接的背襯層、壓電層及聲匹配 層；其中：
[0035] 所述背襯層和/或所述壓電層和/或所述聲匹配層具有機(jī)械曲面，其是采用整體 聲學(xué)結(jié)構(gòu)聚焦技術(shù)來實現(xiàn)聚焦，所述機(jī)械曲面的曲率半徑根據(jù)預(yù)定的焦距f?確定，聚焦因 子K定義為焦距f和換能器孔徑d的比，S卩：K=f/d，孔徑d的尺寸可根據(jù)預(yù)定的聚焦因子 K和焦距f?來確定。
[0036] 較佳地，所述輸卵管內(nèi)超聲換能器包括依次緊密連接的背襯層、壓電層聲、匹配層 及聲透鏡；其中：
[0037] 所述聲透鏡具有機(jī)械曲面，其是聲透鏡聚焦，其曲率半徑根據(jù)預(yù)定的焦距f確定， 聚焦因子K定義為焦距f和換能器孔徑d的比，S卩：K=f/d，孔徑d的尺寸可根據(jù)預(yù)定的聚 焦因子