一种高强聚焦超声系统及功率检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高强聚焦超声系统，包括信号源、功率放大器、耦合器、换能器、功率检测模块和控制单元，所述信号源、所述功率放大器、所述耦合器和所述换能器依次连接，所述控制单元连接所述信号源和所述功率检测模块，所述功率检测模块连接于所述耦合器，并周期交替地分别检测所述耦合器的前向功率和反向功率。本发明专利技术通过设计一种高强聚焦超声系统，利用功率检测模块周期交替地分别检测耦合器的前向功率和反向功率，即可实时监测功率放大器的输出功率和换能器的工作状态，以便实时调节靶区温度，控制聚集于靶区的超声波束能量大小、作用时间长短，大大降低了监测成本，同时保证了系统的控制精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高强聚焦超声(HighIntensityFocusedUltrasound,HIFU)技术的应用，尤其涉及一种高强聚焦超声系统及功率检测方法。
技术介绍
高强聚焦超声(HighIntensityFocusedUltrasound,HIFU)技术被认为是21世纪无创治疗肿瘤的新技术，已被成功地用于临床“消融”多种肿瘤。其机制是通过换能器把可控电能量转换为超声波束聚并集于靶区，使靶区组织的温度在短时间内达到65°以上，使得肿瘤细胞变性、坏死，从而达到热消融治疗肿瘤的目的。靶区温度是由聚焦靶区的能量大小和作用时间长短导致的。因此，控制聚集于靶区的超声波束能量大小、作用时间长短是控制靶区温度的关键。如何有效控制电能量的大小、时间，实现保证安全“空化”、“消融”，是HIFU技术的重要环节。目前主要利用安捷伦、罗德与施瓦茨的功率探头实现功率监测，但是同时实现前向功率和反射功率需要两个功率探头，电路结构比较复杂，成本也很高。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种成本低、精度高的高强聚焦超声系统及功率检测方法。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种高强聚焦超声系统，包括信号源、功率放大器、耦合器、换能器、功率检测模块和控制单元，所述信号源、所述功率放大器、所述耦合器和所述换能器依次连接，所述控制单元连接所述信号源和所述功率检测模块，所述功率检测模块连接于所述耦合器，并周期交替地分别检测所述耦合器的前向功率和反向功率。其中，所述功率检测模块的前向功率检测周期与反向功率检测周期之比为99:1。其中，所述功率检测模块包括同时连接所述耦合器的前向功率检测端和后向功率检测端，分别用于检测所述耦合器的前向功率和反向功率。其中，所述控制单元根据前向功率实时调节所述功率放大器的输出功率。其中，所述控制单元还包括报警模块，当前向功率超出预设前向功率值时，所述报警模块发出警报。本专利技术还提供了一种上述高强聚焦超声系统的功率检测方法，其中，在前向功率检测周期内，所述功率检测模块测得所述耦合器的前向功率，然后所述控制单元根据所述耦合器的前向耦合度计算所述功率放大器的输出功率，反向功率显示为预设反向功率值；在反向功率检测周期内，所述功率检测模块测得所述耦合器的反向功率，所述控制单元将测得的反向功率与所述预设反向功率值对比，以判断所述换能器的工作状态。本专利技术通过设计一种高强聚焦超声系统，利用功率检测模块周期交替地分别检测耦合器的前向功率和反向功率，即可实时监测功率放大器的输出功率和换能器的工作状态，以便实时调节靶区温度，控制聚集于靶区的超声波束能量大小、作用时间长短，本系统结构更加简单，大大降低了监测成本，同时保证了系统的控制精度。附图说明图1为本专利技术实施例高强聚焦超声系统的原理图。图2为本专利技术实施例高强聚焦超声系统的功率检测模块结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参阅图1，本专利技术的高强聚焦超声系统包括信号源10、功率放大器20、耦合器30、换能器40、功率检测模块50和控制单元60，信号源10、功率放大器20、耦合器30和换能器40依次连接，控制单元60连接信号源10和功率检测模块50，功率检测模块50连接于耦合器30，并周期交替地分别检测耦合器30的前向功率和反向功率。这里，控制单元60可以为电脑、单片机等。功率放大器20对信号源10产生的信号放大然后通过耦合器30传递给换能器40，将输入的电功率转换为机械功率即超声波传递出去，在前向功率检测周期T1内，功率检测模块50实时检测耦合器30的前向功率，并将检测信息反馈给控制单元60，控制单元60根据功率检测模块50的反馈信息实时调节功率放大器20输出功率的大小，并实现过功率报警；在反向功率检测周期T2内，功率检测模块50检测换能器40的连接或工作状态是否良好。反向功率检测为辅助检测，可以取样检测，因此，优选在一个检测周期内，功率检测模块50的前向功率检测周期T1与反向功率检测周期T2之比为99:1。结合图2所示，本专利技术实施例的功率检测模块50为探测探头，包括主体部50a、连接于主体部50a一端的前向功率检测端51和后向功率检测端52以及连接于主体部50a另一端的反馈端53；耦合器30包括信号输入端30a、信号输出端30b、前向耦合端30c和后向耦合端30d。其中，前向功率检测端51和后向功率检测端52分别连接耦合器30的前向耦合端30c和后向耦合端30d，分别用于监测耦合器30的前向功率和反向功率并将数据通过反馈端53传递给控制单元60进行分析处理。具体地，控制单元60包括报警模块(图未示)，当前向功率超出预设前向功率值时，报警模块发出警报。由于耦合器30的前向耦合度、后向耦合度为固定值，工作状态下，已知功率放大器20的输出功率可以对应测得耦合器30的前向功率和反向功率。因此，可以通过测试，可以得知功率放大器20的输出功率、耦合器30的前向功率和反向功率之间的关系。基于上述原理，本专利技术提供了一种高强聚焦超声系统的功率检测方法，其中，在前向功率检测周期T1内，功率检测模块50测得耦合器30的前向功率，然后控制单元60根据耦合器30的前向耦合度、后向耦合度计算功率放大器20的输出功率，反向功率显示为预设反向功率值，该预设反向功率值根据测得的功率放大器20的输出功率结合功率放大器20的输出功率、耦合器30的前向功率和反向功率之间的关系确定；在反向功率检测周期T1内，功率检测模块50测得耦合器30的反向功率，控制单元60将测得的反向功率与预设反向功率值对比，以判断换能器40的工作状态。本专利技术利用功率检测模块周期交替地分别检测耦合器的前向功率和反向功率，即可实时监测功率放大器的输出功率和换能器的工作状态，以便实时调节靶区温度，控制聚集于靶区的超声波束能量大小、作用时间长短，本系统结构更加简单，大大降低了监测成本，同时保证了系统的控制精度。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强聚焦超声系统，其特征在于，包括信号源(10)、功率放大器(20)、耦合器(30)、换能器(40)、功率检测模块(50)和控制单元(60)，所述信号源(10)、所述功率放大器(20)、所述耦合器(30)和所述换能器(40)依次连接，所述控制单元(60)连接所述信号源(10)和所述功率检测模块(50)，所述功率检测模块(50)连接于所述耦合器(30)，并周期交替地分别检测所述耦合器(30)的前向功率和反向功率。

【技术特征摘要】
1.一种高强聚焦超声系统，其特征在于，包括信号源(10)、功率放大器
(20)、耦合器(30)、换能器(40)、功率检测模块(50)和控制单元(60)，
所述信号源(10)、所述功率放大器(20)、所述耦合器(30)和所述换能器(40)
依次连接，所述控制单元(60)连接所述信号源(10)和所述功率检测模块(50)，
所述功率检测模块(50)连接于所述耦合器(30)，并周期交替地分别检测所述
耦合器(30)的前向功率和反向功率。
2.根据权利要求1所述的高强聚焦超声系统，其特征在于，所述功率检测
模块(50)的前向功率检测周期(T1)与反向功率检测周期(T2)之比为99:1。
3.根据权利要求1所述的高强聚焦超声系统，其特征在于，所述功率检测
模块(50)包括同时连接所述耦合器(30)的前向功率检测端(51)和后向功
率检测端(52)，分别用于检测所述耦合器(30)的前向功率和反向功率。

【专利技术属性】
技术研发人员：孟德，邹超，乔阳紫，刘新，郑海荣，钟耀祖，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44