聚焦超声装置及聚焦超声换能器聚焦方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种聚焦超声装置及聚焦超声换能器聚焦方法，属于高强度聚焦超声治疗技术领域，其能够对聚焦超声换能器在人体组织内部的实际焦域位置进行校准，实现焦域的精准定位。本发明专利技术的聚焦超声装置包括聚焦超声换能器、连续波驱动源、脉冲信号仪及控制器，其中：聚焦超声换能器用于在首次发射连续超声波对焦域内的组织进行消融之前，在脉冲信号仪的驱动下向任意正常组织的界面发射脉冲超声波，并将接收到的回波信号发送至脉冲信号仪；以及在连续波驱动源的驱动下多次发射连续超声波，以对焦域内的组织进行消融；控制器用于控制聚焦超声换能器发射脉冲超声波，并通过脉冲信号仪获取回波信号，根据回波信号确定聚焦超声换能器的实际焦距。器的实际焦距。器的实际焦距。

Focused ultrasound device and focused ultrasound transducer focusing method

【技术实现步骤摘要】
聚焦超声装置及聚焦超声换能器聚焦方法


[0001]本专利技术属于高强度聚焦超声治疗
，具体涉及一种聚焦超声装置及聚焦超声换能器聚焦方法。

技术介绍

[0002]高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)技术被广泛用于治疗肝癌、乳腺癌、肾癌、骨肿瘤、子宫肌瘤等良恶性肿瘤，其利用超声的可聚焦性和穿透性，使超声在人体内的病变部位聚焦，将焦域的高能量密度机械能转换为热能，使病变组织凝固性坏死(又称超声热消融)；同时，其声通道上的超声能量较低，故可保证病变组织周围和声通道上的正常组织不受影响或受到的影响可接受。
[0003]目前，在应用高强度聚焦超声设备进行消融肿瘤手术过程时，通常需要根据聚焦超声换能器的几何焦距来实现体内焦域位置的定位，但是由于个体差异性和人体不同组织的差异性，导致聚焦超声换能器在每个人甚至同一个人的不同部位的几何焦距也不同，所以，如果在任何场景(任何人的任何部位)使用聚焦超声换能器时，都采用相同的几何焦距来进行焦域位置的定位，则可能导致焦域位置不准，无法确定人体组织内部实际的焦域位置。

技术实现思路

[0004]本专利技术至少部分解决现有的聚焦超声治疗设备焦域定位不准的问题，提供一种能够进行焦域校准的聚焦超声装置及聚焦超声换能器聚焦方法。
[0005]解决本专利技术技术问题一方面所采用的技术方案是一种聚焦超声装置，包括聚焦超声换能器、连续波驱动源、脉冲信号仪及控制器，其中：
[0006]所述聚焦超声换能器，分别与连续波驱动源和所述脉冲信号仪连接；所述聚焦超声换能器用于在首次发射连续超声波对焦域内的组织进行消融之前，在所述脉冲信号仪的驱动下向任意正常组织的界面发射脉冲超声波，并将接收到的回波信号发送至所述脉冲信号仪；以及在所述连续波驱动源的驱动下多次发射连续超声波，以对焦域内的组织进行消融；
[0007]所述控制器，与所述连续波驱动源和所述脉冲信号仪连接，用于控制所述聚焦超声换能器发射所述脉冲超声波，并通过所述脉冲信号仪获取所述回波信号，根据所述回波信号确定所述聚焦超声换能器的实际焦距。
[0008]可选地，所述控制器根据所述回波信号确定所述几何焦点是否位于所述正常组织的界面上，若所述几何焦点位于所述正常组织的界面上，则确定当前所述聚焦超声换能器的发射表面与所述正常组织的界面之间的距离为所述实际焦距；
[0009]若所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上，所述控制器则控制所述聚焦超声换能器移动至指定位置，以使所述几何焦点位于所述正常组织的界面上，确定所述聚焦超声换能器在所述指定位置时，其发射表面与所述正常组织的界面之间的距离为所述实际
焦距。
[0010]可选地，所述脉冲信号仪向所述聚焦超声换能器发射多个所述脉冲信号；
[0011]所述控制器通过所述脉冲信号仪获取多个所述回波信号的平均幅值，并在所述平均幅值大于等于第一预设阈值时，确定所述几何焦点位于所述正常组织的界面上；
[0012]所述控制器若未读取到回波信号或者所述回波信号的平均幅值小于第二预设阈值，确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上。
[0013]可选地，还包括信号处理器，所述信号处理器设置于所述控制器与所述脉冲信号仪之间；
[0014]所述控制器控制所述信号处理器从所述脉冲信号仪获取所有回波信号，并对所有回波信号进行降噪、滤波及频谱分析，以提取自所述正常组织的界面反射的、与所述脉冲超声波对应的目标回波信号。
[0015]可选地，所述控制器若确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上，则控制所述聚焦超声换能器移动一次或多次，直至所述控制器能够读取到平均幅值大于等于所述第一预设阈值的新回波信号。
[0016]可选地，还包括警报器，所述警报器与所述控制器连接；
[0017]所述控制器确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上时，控制所述警报器发出警报。
[0018]可选地，还包括存储器；
[0019]所述存储器与所述控制器连接，用于存储多个所述回波信号，并确定和存储多个所述回波信号的平均幅值。
[0020]可选地，还包括阻抗匹配器，所述阻抗匹配器设置于所述聚焦超声换能器与所述脉冲信号仪之间，用于改变负载阻抗，使其与所述脉冲信号仪的阻抗相匹配，并在超声换能器的工作频率上进行调谐。
[0021]可选地，还包括连续波驱动源和隔离开关，所述连续波驱动源与所述脉冲信号仪并联，并均与阻抗匹配器连接；
[0022]所述高压隔离开关设置于所述阻抗匹配器与所述脉冲信号仪之间，以防止所述连续波驱动源的功率传输至所述脉冲信号仪。
[0023]解决本专利技术技术问题另一方面所采用的技术方案是一种聚焦超声换能器聚焦方法，包括：
[0024]在首次发射连续超声波对焦域内的组织进行消融之前，将所述聚焦超声换能器的几何焦点移动至任意正常组织的界面；
[0025]控制所述聚焦超声换能器向所述正常组织的界面发射脉冲超声波，并控制所述聚焦超声换能器将接收到的回波信号发送至脉冲信号仪；
[0026]通过所述脉冲信号仪获取所述回波信号，并根据所述回波信号确定所述聚焦超声换能器的实际焦距。
[0027]可选地，根据所述回波信号确定所述聚焦超声换能器的实际焦距，包括：
[0028]所述控制器根据所述回波信号确定所述几何焦点是否位于所述正常组织的界面上，若所述几何焦点位于所述正常组织的界面上，则确定当前所述聚焦超声换能器的发射表面与所述正常组织的界面之间的距离为所述实际焦距；
[0029]若所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上，所述控制器则控制所述聚焦超声换能器移动至指定位置，以使所述几何焦点位于所述正常组织的界面上，确定所述聚焦超声换能器在所述指定位置时，其发射表面与所述正常组织的界面之间的距离为所述实际焦距。
[0030]可选地，所述控制所述聚焦超声换能器向所述正常组织的界面发射脉冲超声波，包括：
[0031]控制所述脉冲信号仪向所述聚焦超声换能器发射多个脉冲信号，以多次驱动所述聚焦超声换能器向所述正常组织的界面发射脉冲超声波；
[0032]所述通过所述脉冲信号仪获取所述回波信号，并根据所述回波信号确定所述聚焦超声换能器的实际焦距，包括：
[0033]通过所述脉冲信号仪获取多个所述回波信号，且根据多个所述回波信号确定平均幅值，并根据所述平均幅值确定所述聚焦超声换能器的实际焦距。
[0034]可选地，所述根据所述回波信号确定所述几何焦点是否位于所述正常组织的界面上，包括：
[0035]若所述回波信号的平均幅值大于等于第一预设阈值，则确定所述几何焦点位于所述正常组织的界面上；
[0036]若未读取到回波信号或者所述回波信号的平均幅值小于第二预设阈值，则确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上，并发出重新确定所述实际焦距的警报，其中，所述第二预设阈值小于等于所述第一预设阈值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚焦超声装置，其特征在于，包括聚焦超声换能器、连续波驱动源、脉冲信号仪及控制器，其中：所述聚焦超声换能器，分别与连续波驱动源和所述脉冲信号仪连接；所述聚焦超声换能器用于在首次发射连续超声波对焦域内的组织进行消融之前，在所述脉冲信号仪的驱动下向任意正常组织的界面发射脉冲超声波，并将接收到的回波信号发送至所述脉冲信号仪；以及在所述连续波驱动源的驱动下多次发射连续超声波，以对焦域内的组织进行消融；所述控制器，与所述连续波驱动源和所述脉冲信号仪连接，用于控制所述聚焦超声换能器发射所述脉冲超声波，并通过所述脉冲信号仪获取所述回波信号，根据所述回波信号确定所述聚焦超声换能器的实际焦距。2.如权利要求1所述的聚焦超声装置，其特征在于，所述控制器根据所述回波信号确定所述几何焦点是否位于所述正常组织的界面上，若所述几何焦点位于所述正常组织的界面上，则确定当前所述聚焦超声换能器的发射表面与所述正常组织的界面之间的距离为所述实际焦距；若所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上，所述控制器则控制所述聚焦超声换能器移动至指定位置，以使所述几何焦点位于所述正常组织的界面上，确定所述聚焦超声换能器在所述指定位置时，其发射表面与所述正常组织的界面之间的距离为所述实际焦距。3.如权利要求1所述的聚焦超声装置，其特征在于，所述脉冲信号仪向所述聚焦超声换能器发射多个所述脉冲信号；所述控制器通过所述脉冲信号仪获取多个所述回波信号的平均幅值，并在所述平均幅值大于等于第一预设阈值时，确定所述几何焦点位于所述正常组织的界面上；所述控制器若未读取到回波信号或者所述回波信号的平均幅值小于第二预设阈值，确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上。4.如权利要求3所述的聚焦超声装置，其特征在于，还包括信号处理器，所述信号处理器设置于所述控制器与所述脉冲信号仪之间；所述控制器控制所述信号处理器从所述脉冲信号仪获取所有回波信号，并对所有回波信号进行降噪、滤波及频谱分析，以提取自所述正常组织的界面反射的、与所述脉冲超声波对应的目标回波信号。5.如权利要3所述的聚焦超声装置，其特征在于，所述控制器若确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上，则控制所述聚焦超声换能器移动一次或多次，直至所述控制器能够读取到平均幅值大于等于所述第一预设阈值的新回波信号。6.如权利要求3所述的聚焦超声装置，其特征在于，还包括警报器，所述警报器与所述控制器连接；所述控制器确定所述几何焦点没有位于所述正常组织的界面上时，控制所述警报器发出警报。7.如权利要3-6任一项所述的聚焦超声装置，其特征在于，还包括存储器；所述存储器与所述控制器连接，用于存储多个所述回波信号，并确定和存储多个所述回波信号的平均幅值。8.如权利要3-6任一项所述的聚焦超声装置，其特征在于，还包括阻抗匹配器，所述阻
抗匹配器设置于所述聚焦超声换能器与所述脉冲信号仪之间，用于改变负载阻抗，使其与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭坚文，李雁浩，曾德平，王智彪，
申请(专利权)人：重庆融海超声医学工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：