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消化道超声内窥镜(Endoscopic Ultrasound,EUS)是将电子内窥镜和高频超声换能器结合起来对消化道及其周围组织器官进行成像的医学诊断技术。它不仅能通过电子内窥镜实时观察消化道壁管腔内表面粘膜,又能通过高频超声扫描获得组织器官断层的特征,不仅扩大了普通内窥镜的诊断范围和诊断能力,而且对于食道癌、胃癌和胰腺癌等疾病的分期诊断具有十分重要的意义,是当前提高消化道疾病早期诊断率的最佳方法。本文设计研制了一种用于上消化道检测的360°电子环扫型超声内窥镜,最大外径为9.58 mm,整体分为光学模组和超声探头两个部分,可同时提供128.3°的前端光学成像视野和360°的侧向环扫超声成像视野。光学模组采用的是128.3°的微距广角镜头和500万像素的高分辨率CMOS((Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器。本文采用拉普拉斯图像清晰度评价函数分析光学成像结果,其不仅可以大视野微距9.5 mm高清晰成像,而且可以实现20 mm内径管腔内壁高清晰成像,相比于传统摄像模组,可实现管腔内微距大视野高清晰成像,分辨率为500万像素,景深范围为3~18 mm。超声探头使用PZT-5H压电陶瓷作为压电材料,研制成一个128阵元的侧向环阵探头,扫描角度为360°,最大外径为9.58 mm。本文对其进行了电学性能、声学性能、各阵元kerf宽度的一致性和空间分辨率成像的测试。结果表明:探头的中心频率为8.2 MHz,-6 dB带宽为83%,且各阵元有较好的一致性,中心频率处的双向插入损耗为-39.62 dB,相邻阵元间的串扰小于-36 dB,圆环超声成像验证了探头各阵元间kerf宽度的一致性较高,线靶超声成像测得探头的横向分辨率和轴向分辨率分别为695μm和133μm。最后,本文使用封装集成的超声内窥镜对离体猪食管进行成像测试,能够实时同步获得360°侧向视野的清晰分辨猪食管四层食管壁结构和前端大视野内食管内壁表面纹路,表明研制的超声内窥镜封装集成效果好,且有望提高消化道管腔内疾病早期诊断率的准确性。