胡新芬 薛艷華

引言：在臨床醫(yī)學中，內(nèi)窺鏡被越來越廣泛的應用于臨床診斷和治療當中去，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)達，內(nèi)窺鏡的設(shè)計也越來越人性化，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，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，獲取相應部位的信息，達到檢查診斷的目的。

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來驅(qū)動的，并以超聲換能器為傳感元件，從而實現(xiàn)對目標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，對病變部位進行三維的掃描，顯示立體的三維病灶，從而達到診療的目的。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)窺鏡的有機結(jié)合，其原理是利用內(nèi)用內(nèi)窺鏡和超聲回波來實現(xiàn)對目標器官組織的雙重檢查，對人體無任何創(chuàng)傷和電磁輻射，并且利用微型電機驅(qū)動超聲探頭進行扇面掃描成像，能準確生動的提供人體斷面的動態(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)原理隨著目前科學和技術(shù)的迅猛發(fā)展，高科技產(chǎn)品也越來越廣泛的應用于各個領(lǐng)域，醫(yī)學超聲內(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)學的診療，其本身對患者沒有任何的創(chuàng)傷，而且省時省力，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機的驅(qū)動下實現(xiàn)扇形掃描，并以超聲回波的形式，通過回波信號獲取目標部位的組織學特征，從而達到臨床診療目的。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和正電壓效應來實現(xiàn)的。其大結(jié)構(gòu)主要包括控制、發(fā)射接收、信號處理電路，換能器以及圖像處理器和輸出器。當然這些都離不開電源的控制。正壓電效應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)正負電荷，但是一旦把外力撤掉之后，晶體電荷就又會消失不見。逆電壓效應正好與之相反，是在晶體的極化方向上加上電場，在電場外力的作用下，晶體的形狀就會發(fā)生一定的變化，但是當電場被撤掉之后，晶體又會恢復原樣。

（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)成像到動態(tài)成像，從二維走到三維的漫長的演變進化。其所達到的介質(zhì)界面的大小，所反射回來的聲波的強弱都影響著內(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)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，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

（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、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的轉(zhuǎn)變，來對目標部位進行扇面掃描，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特的優(yōu)勢，并且根據(jù)需要檢查每個部位的需求不同，頻率多樣，使得聲像圖更為清晰。但是因為其本身材質(zhì)的特殊性，使得其使用次數(shù)有限，從而會增加檢查的成本。

超聲探頭根據(jù)其應用部位、幾何形狀、診斷的目標部位、波束的控制方式等的不同超聲探頭種類繁多，像根據(jù)斬斷的目標部位的不同，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，聲波和電信號的轉(zhuǎn)變正是由壓電晶體本身所具有的正電壓效應和逆電壓效應來實現(xiàn)的。因為壓電元件是超聲探頭的換能器的最核心的組成部分，所以壓電材料優(yōu)劣決定著整個超聲內(nèi)窺鏡性能的優(yōu)劣。壓電材料一般包括：壓電半導體、高分子壓電材料、高熔點單晶體、壓電陶瓷等，現(xiàn)代臨床診斷應用的超聲內(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，可以根據(jù)其需要隨意加工成所需要的形狀，對環(huán)境的適應能力是其他晶體材質(zhì)所不比擬的，具有極強的穩(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)學上面，利用現(xiàn)代化的計算機圖像成像技術(shù)，依靠微型探頭對目標器官組織的三維立體扇面掃描成像。其微型探頭的設(shè)計也越來越人性化、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，使得更好的服務于臨床醫(yī)學的診療。

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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，實習研究員，碩士，醫(yī)用電子學。

薛艷華，實習研究員，工作單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心。