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超聲成像是主流的成像診斷手段之一，在臨床中發(fā)揮重要作用。超聲換能器是超聲成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其中心頻率決定超聲圖像的分辨率，頻率越高，越容易獲得高質(zhì)量的圖像；但頻率的提高往往導(dǎo)致探測深度的減小，限制了換能器的成像范圍，對臨床使用不利。目前，常見的超聲換能器的工作頻率為2~20MHz，一般工作于單一的頻率，如需更換工作頻率以獲得相應(yīng)的成像效果則需更換另一種探頭，這帶來諸多不便，尤其在介入式超聲檢查（如血管內(nèi)超聲）中，更換探頭會(huì)極大地增加患者的痛苦。這種分辨率與成像深度之間的矛盾限制了超聲探頭性能的進(jìn)一步提升，如何使超聲圖像兼顧成像分辨率與成像深度，提高成像質(zhì)量，成為亟需解決的問題。

多頻超聲成像技術(shù)有望解決這樣的矛盾。多頻超聲換能器能夠工作于不同的中心頻率并靈活切換，工作于低頻條件時(shí)，可得到大探測深度，獲得較大區(qū)域的“粗略”信息，發(fā)現(xiàn)“可疑”部位后切換到高頻工作條件獲得詳細(xì)的病理信息。利用圖像融合技術(shù)之后可將不同頻率對應(yīng)的超聲圖像融合，得到更高質(zhì)量的圖像。多頻超聲換能器能夠較大地豐富超聲圖像的信息，提高診斷范圍，是超聲換能器的重要發(fā)展方向。

近日，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所醫(yī)用聲學(xué)室研究團(tuán)隊(duì)在合作企業(yè)的支持下，在已掌握的單頻超聲探頭研制技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制出一種基于壓電復(fù)合材料的兼具成像分辨和成像深度的多頻大帶寬超聲探頭。該探頭能夠在12MHz、20MHz和30MHz三個(gè)不同的工作頻率協(xié)同工作（同步或異步，同步指幾種頻率同時(shí)工作，異步指幾種頻率工作于不同時(shí)間），進(jìn)行不同頻率圖像的融合和諧波成像等功能后，可豐富超聲的圖像信息和成像模式，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)探頭，多種工作頻率”，解決分辨率與成像深度不能兼顧的問題，滿足各種超聲檢測、診斷和介入手術(shù)的需要，提升超聲醫(yī)療設(shè)備研發(fā)和相關(guān)疾病診治的水平。

相關(guān)研究成果以A triple-frequency transducer for endoscopic imaging: Simulation design and experimental verification為題，在線發(fā)表在Sensors and Actuators A: Physical上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省社會(huì)發(fā)展-臨床前沿技術(shù)項(xiàng)目及中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。

圖1.自制多頻超聲內(nèi)窺鏡樣品

圖2.多頻超聲內(nèi)窺鏡所獲得的多層仿體超聲圖像