往复式体内超声换能器组件的制作方法

文档序号:8515216阅读:428来源:国知局
往复式体内超声换能器组件的制作方法
【专利说明】往复式体内超声换能器组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年10月12日提交的美国临时申请第61/713,135号的权益,其通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本公开涉及用于在病人的身体内使用超声的装置和方法,特别地,其涉及允许在较小身体区域中(比如,在血管内)有效使用的特征。
【背景技术】
[0004]超声技术已被用于治疗和诊断医疗过程中,所述治疗和诊断医疗过程可以包括提供身体内部的成像。超声过程通常使用换能器组件来发送和/或接收信号。在一些情况下,由于在阵列中的多个超声元件的特殊布置,因此固定的换能器组件可以观察全部图像区域。另一种设计包括具有单一超声元件的旋转换能器组件,其通过机械地旋转换能器组件来获得数据。在这种情况下,通过在改变的旋转位置处发送连续超声脉冲的换能器组件获得数据。与阵列设计相比较时,单一元件旋转设计的优点包括更小的导管直径、更好的图像质量、可能更高的中心频率、更低的用于超声成像操纵台的成本以及更少的环晕伪像(ringdown artifact)(死区)。
[0005]单一元件设计也可以包括某些缺点,比如不均勾旋转扭曲(NURD)。在包括单一元件设计的成像过程期间,超声元件通常利用扭矩式电缆(torque cable)进行旋转。在超声元件均匀旋转速度的理想情况下,以相等间隔时间顺序方式发送超声脉冲。每个反射的超声脉冲或回声信号表示图像的扫描线或其一部分。图像处理器基于代表图像的数据点来自相等间隔脉冲的假设收集数据。然而,可能难以在将扭矩式电缆用作驱动装置时实现超声元件的均匀旋转速度。超声元件可以与扭矩式电缆的驱动端部相距大约一米。理想的是,扭矩式电缆将具有足够的刚度以在两个端部处提供均匀旋转的同时具备可操纵性。然而,实际上,足够可操纵的扭矩式电缆在将扭矩从电缆的一个端部传输至其他端部时会有可能造成延迟,这是因为电缆存储并释放弹性能量,即使在旋转源以均匀速度进行旋转时,所述弹性能量也使换能器组件以不均匀速度进行旋转。不均匀旋转速度导致生成的图像扭曲。
[0006]尝试采用没有扭矩式电缆的单一元件设计带来了进一步的问题。包括微小型电机的设计需要额外的空间,所述微小型电机位于固定的换能器组件和旋转反射器附近。此外,控制线或结构性零件可以穿过使部分图像被屏蔽的透声窗(acoustic window)。另一个问题是存在使包括超声换能器的导管尖端损坏的可能性。包括位于旋转换能器组件附近的微小型电机的设计带来了进一步的问题。当前的商业化设计使用花费高且体积大的旋转变压器,以便将固定的电气线从操纵台连接到旋转超声元件。然而,旋转变压器是这样的成像系统中最昂贵的零件之一。滑动环具有的缺点在于,它们占用空间且使超声信号增加电噪声。
[0007]在当前设计中也存在其他问题。通常地,换能器组件位于专用导管中。该导管通常与治疗导管共用相同的实体管腔,所述治疗导管难以让医师在利用额外过程(比如,例如,布置支架或进行移植,或者进行活组织检查)或在额外过程期间的同时执行成像监控。
[0008]因此,需要具备这样的超声系统设计,其可以集成有价格划算、体积较小并且生成没有NURD伪像且不阻挡观察区域的图像的导管。

【发明内容】

[0009]在本发明的各个方面,公开的实施方案包括在体内超声过程中使用的装置以及制造并使用装置的方法。例如,用于体内超声成像的装置包括固定电机,其与驱动轴可操作地联接,其中驱动轴位于电机的径向内部并基本沿着旋转轴延伸,从而操作电机绕所述旋转轴旋转驱动轴。配置成传输和/或接收超声信号的换能器与驱动轴可操作地联接,从而换能器响应于驱动轴的旋转而旋转。换能器经由限定透声窗的范围绕旋转轴是可旋转的,所述透声窗从所述换能器向外延伸。整个透声窗具有允许可以成像的超声信号通过的声学衰减。
[0010]第一导电路径通过所述驱动轴从所述换能器延伸,所述第一导电路径的部分至少包括整合到所述驱动轴并通过所述驱动轴延伸的第一导体。电机具有这样的操作状态,其中固定电机交替地在第一旋转方向和相反的第二旋转方向之间绕旋转轴旋转所述驱动轴。第二导电路径可以通过所述驱动轴从所述换能器延伸,并且所述第二导电路径的部分至少包括整合到所述驱动轴并通过所述驱动轴延伸的第二导体。第一和第二导体可以固定地附接在所述驱动轴内并随所述驱动轴旋转。所述驱动轴可以为同轴电缆,并且所述第一导电路径相对于所述第二导电路径同中心地放置。第一和第二导电路径可以具有在电机的控制侧上的各自的非旋转控制侧部分。
[0011]装置可以包括偏置构件,其具有第一和第二端部。第一端部可以固定地附接至所述驱动轴,并且第二端部可以相对于所述固定电机固定地进行设置。所述偏置构件可以为螺旋弹簧。所述偏置构件可以包括第一偏置导体,所述第一偏置导体是所述第一导电路径的部件。所述偏置构件可以包括与所述第一偏置导体电气绝缘的第二偏置导体,所述第二偏置导体是所述第二导电路径的部件。
[0012]所述驱动轴可以为限定管腔(lumen)的中空驱动轴,并且所述第一导体通过管腔延伸。在一些示例中,操作状态可以具有的是,电机在第一和第二旋转方向的每一个上使驱动轴旋转至少180度,在每一个方向上旋转至少360度,或者在270和360度之间的弧上旋转。所述驱动轴也可以在旋转方向的每一个上在使用者限定的全部范围内进行旋转。
[0013]在一些示例中,提供了流体密封腔室,其封闭所述换能器。腔室填充有流体,所述流体具有允许借此成像的声阻抗。这样的流体的特定示例为盐水、矿物油、蓖麻油或混合醇。
[0014]所述换能器也可以包括联接到超声元件的背部,并且在这样的实施方案中,所述第一导电路径可以通过背部的部分。特定示例具有由所述换能器的方向和旋转限定的超声场。采用将导体保持在超声场外部的方式,超声场可以定向为经由透声窗而远离所述换能器。所述第一导电路径可以具有旋转部分和非旋转部分,所述旋转部分关于所述换能器固定,所述非旋转部分位于电机的控制侧上。
[0015]在一些示例中,所述固定电机可以为电磁电机。装置可以包括导管,其中所述固定电机和换能器位于所述导管的应用侧部分内。在一些示例中,所述换能器位于旋转轴上。
【附图说明】
[0016]图1为具有中空驱动轴的超声装置的示意性部分横截面图。
[0017]图2为具有同轴驱动轴和偏置构件导体的替代性超声装置的示意性局部透视图。
[0018]图3为图2的同轴驱动轴的横截面图。
[0019]图4为具有导电螺旋弹簧的图1的超声装置的示意性部分横截面图。
【具体实施方式】
[0020]为了促进理解本公开原理的目的,将参照示于附图中的实施方案,并使用特定的语言描述该实施方案。然而应了解这并不旨在限制权利要求的范围。本公开相关领域的技术人员通常会想到所描述的实施方案中的任何改变和进一步的修改,以及本文所述的本公开的原理的任何进一步的应用。
[0021]通常地,参照附图,示出了适合于冠状动脉医疗过程的装置20的实施方案。装置20可以与包括操纵台(未示出)和装置20的系统一起使用。在一些情况下,系统可以为成像系统。超声操纵台可以为通常用于医疗超声成像的类型,例如,通常包括可以由医师使用的控制装置以及显示在超声过程期间获得的图形图像的图形显示器。装置20可以用于获得在身体的不同位置处(比如,血管、尿道、输尿管、阴道、直肠、喉咙、耳朵)的图像,或者获得例如经由经皮穿刺术而穿过人为管道(artificial tract)(或管腔)的图像。操纵台部分可以连接到市场上可获得的具有兼容引出线的超声探针或导管,或者连接到配置成用于冠状动脉过程的其他医疗装置。装置20可以发送并接收超声信号,并且随后将从超声信号获得的数据与操纵台进行通信。操纵台配置成处理数据并生成在显示器或其他数据输出设备上可观察到的图像。
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