胡新芬 薛艷華

引言：在臨床醫(yī)學(xué)中，內(nèi)窺鏡被越來越廣泛的應(yīng)用于臨床診斷和治療當(dāng)中去，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)達(dá)，內(nèi)窺鏡的設(shè)計(jì)也越來越人性化，現(xiàn)代化，利用現(xiàn)代化的高精尖技術(shù)使得內(nèi)窺鏡的設(shè)計(jì)與制造也更加的智能化。醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡是對電子內(nèi)窺鏡的更加智能化的發(fā)展升級(jí)，是在其基礎(chǔ)上利用超聲微探頭探入人體內(nèi)，通過扇面掃描，顯示立體的三維病灶，獲取相應(yīng)部位的信息，達(dá)到檢查診斷的目的。

醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡是在電子內(nèi)窺鏡基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代化的超聲傳感技術(shù)等高科技相結(jié)合的產(chǎn)物，其微型超聲探頭是靠微型電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，并以超聲換能器為傳感元件，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)器官組織的扇面掃面成像，其超聲微探頭通過從內(nèi)徑的鉗道插入，對病變部位進(jìn)行三維的掃描，顯示立體的三維病灶，從而達(dá)到診療的目的。通過借助超聲內(nèi)窺鏡的診斷，能使醫(yī)生快速了解分析出患者病變部位的組織形態(tài)和病變情況，而且通過微型超聲探頭的扇面掃描，還可以對病變部位的組織學(xué)特征了如指掌。

一、超聲內(nèi)窺鏡概述

超聲內(nèi)窺鏡是一種超聲波探頭與內(nèi)窺鏡的有機(jī)結(jié)合，其原理是利用內(nèi)用內(nèi)窺鏡和超聲回波來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)器官組織的雙重檢查，對人體無任何創(chuàng)傷和電磁輻射，并且利用微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)超聲探頭進(jìn)行扇面掃描成像，能準(zhǔn)確生動(dòng)的提供人體斷面的動(dòng)態(tài)圖像。近年來，超聲內(nèi)窺鏡在技術(shù)上的不斷改革創(chuàng)新，以及其功能的越來越現(xiàn)代化、智能化使其在臨床醫(yī)學(xué)上越來越受到重視。

二、醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡概述

（一）醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)原理

醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)原理隨著目前科學(xué)和技術(shù)的迅猛發(fā)展，高科技產(chǎn)品也越來越廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)超聲內(nèi)窺鏡的不斷發(fā)展創(chuàng)新，并通過借助現(xiàn)代化的電子信息技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)等，使得被廣泛的引用于臨床醫(yī)學(xué)的診療，其本身對患者沒有任何的創(chuàng)傷，而且省時(shí)省力，深受醫(yī)生和患者的歡迎。

醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡的系統(tǒng)成像主要依靠超聲換能器為傳感元件，使得超聲探頭在微型電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)扇形掃描，并以超聲回波的形式，通過回波信號(hào)獲取目標(biāo)部位的組織學(xué)特征，從而達(dá)到臨床診療目的。超聲回波的獲得則是依靠超聲換能材料壓電晶體的逆電壓效應(yīng)和正電壓效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。其大結(jié)構(gòu)主要包括控制、發(fā)射接收、信號(hào)處理電路，換能器以及圖像處理器和輸出器。當(dāng)然這些都離不開電源的控制。正壓電效應(yīng)是指壓電晶體沿一定的方向，在外力的作用下，從形狀上發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其內(nèi)部出現(xiàn)極化現(xiàn)象，其最直接的表現(xiàn)就是在壓電晶體表面出現(xiàn)正負(fù)電荷，但是一旦把外力撤掉之后，晶體電荷就又會(huì)消失不見。逆電壓效應(yīng)正好與之相反，是在晶體的極化方向上加上電場，在電場外力的作用下，晶體的形狀就會(huì)發(fā)生一定的變化，但是當(dāng)電場被撤掉之后，晶體又會(huì)恢復(fù)原樣。

（二）醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡的發(fā)展概況

醫(yī)用內(nèi)窺鏡的經(jīng)歷了漫長的發(fā)展和創(chuàng)新演變，其在技術(shù)上經(jīng)歷了從靜態(tài)成像到動(dòng)態(tài)成像，從二維走到三維的漫長的演變進(jìn)化。其所達(dá)到的介質(zhì)界面的大小，所反射回來的聲波的強(qiáng)弱都影響著內(nèi)窺鏡的超聲診斷，所有這些都迫切的需要內(nèi)窺鏡的創(chuàng)新，所以醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡在電子內(nèi)窺鏡的基礎(chǔ)上經(jīng)過不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，使得更加智能化。超聲內(nèi)窺鏡最早被用于消化系統(tǒng)的臨床診療是在1983年，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，超聲內(nèi)窺鏡成像分辨率越來越高，使得圖像越來越清晰。超聲與內(nèi)窺鏡的組合，使得在臨床診斷上對于病變部位的病理形態(tài)等更為清晰化，大大改進(jìn)了以往只能觀察到病變部位表面不能深入其內(nèi)里的弊端，更加方便對于腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)和診斷。

三、醫(yī)用微型超聲探頭設(shè)計(jì)

（一）醫(yī)用微型超聲探頭結(jié)構(gòu)原理

醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡的核心組成部分是超聲探頭。它是由超聲換能器、微型發(fā)電機(jī)、殼體等部分組成，借助超聲換能器發(fā)射和接收電波，并通過對聲波以及電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，來對目標(biāo)部位進(jìn)行扇面掃描，其使用簡便易操作，對于胰膽管和消化道狹窄處的檢查具有獨(dú)特的優(yōu)勢，并且根據(jù)需要檢查每個(gè)部位的需求不同，頻率多樣，使得聲像圖更為清晰。但是因?yàn)槠浔旧聿馁|(zhì)的特殊性，使得其使用次數(shù)有限，從而會(huì)增加檢查的成本。

超聲探頭根據(jù)其應(yīng)用部位、幾何形狀、診斷的目標(biāo)部位、波束的控制方式等的不同超聲探頭種類繁多，像根據(jù)斬?cái)嗟哪繕?biāo)部位的不同，就有眼科探頭、腹部探頭等。根據(jù)不同部位的需求，其形狀也不盡相同，有圓形、弧形、柱形等等，所有這些，都使得臨床診療更加方便快捷。

（二）醫(yī)用微型超聲探頭材料選擇

壓電元件是超聲探頭的換能器的最核心的組成部分，是由其利用壓電材料的壓電性能制備而成的，在內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)中，聲波和電信號(hào)的轉(zhuǎn)變正是由壓電晶體本身所具有的正電壓效應(yīng)和逆電壓效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)閴弘娫浅曁筋^的換能器的最核心的組成部分，所以壓電材料優(yōu)劣決定著整個(gè)超聲內(nèi)窺鏡性能的優(yōu)劣。壓電材料一般包括：壓電半導(dǎo)體、高分子壓電材料、高熔點(diǎn)單晶體、壓電陶瓷等，現(xiàn)代臨床診斷應(yīng)用的超聲內(nèi)窺鏡探頭換能器的材料一般是用壓電陶瓷制備而成的。壓電陶瓷的形態(tài)決定著其可加工性相對較強(qiáng)，可以根據(jù)其需要隨意加工成所需要的形狀，對環(huán)境的適應(yīng)能力是其他晶體材質(zhì)所不比擬的，具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性，而且其電極牢固不易脫落，此外其晶體的多樣化，能夠滿足不同超聲探頭對壓電材料的需求，從而使得其成為壓電材料的首選。

四、結(jié)束語

綜上所述，醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡作為現(xiàn)代化的高科技診療設(shè)備，被越來越廣泛的引用在臨床醫(yī)學(xué)上面，利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)圖像成像技術(shù)，依靠微型探頭對目標(biāo)器官組織的三維立體扇面掃描成像。其微型探頭的設(shè)計(jì)也越來越人性化、智能化，無論是從微型探頭的結(jié)構(gòu)原理上，還是從材料的選擇上都需要我們?nèi)ジ徊降母母锖蛣?chuàng)新，使得更好的服務(wù)于臨床醫(yī)學(xué)的診療。

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（作者單位：1.深圳市恩普電子技術(shù)有限公司；2.國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心）

作者簡介：胡新芬（1985.8-），女，深圳市恩普電子技術(shù)有限公司，工程師，實(shí)習(xí)研究員，碩士，醫(yī)用電子學(xué)。

薛艷華，實(shí)習(xí)研究員，工作單位：國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心。