双频聚焦超声系统技术方案

本申请公开了一种双频聚焦超声系统，包括：设置有共焦的第一超声换能器和第二超声换能器的超声换能器组件，与第一超声换能器相连接的第一功率放大器，与第一功率放大器相连接的第一信号发生器；与第二超声换能器相连接的第二功率放大器，与第二功率放大器相连接的第二信号发生器；与人体皮肤相接触的多个信号接收装置，与多个信号接收装置相连接的信号分析装置。该系统利用差频干涉产生拍频的原理，采用两个空间指向性好的高频声波在目标区域产生一个力学效应好的低频振动，实现组织、器官的力学刺激，进而通过双频聚焦超声将力学刺激与组织消融结合起来，实现力学刺激到病灶的诊断及病灶的治疗。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及医疗器械
，特别是涉及一种基于双频高强度聚焦超声的诊断及治疗系统。
技术介绍
在生物体的各种生命活动中,刺激-反应-反馈调节模式是生命调节的基本模式，其中力-电学耦联在该调节中发挥着十分重要的作用，尤其在心脏、脑、神经、肌肉及内脏等组织、器官中的作用明显。因此，通过力学刺激，触发、获取组织、器官的电学活动变化，进而明确组织、器官的功能状态及病灶位置在医学研究及临床诊疗领域具有十分重要的作用。目前，在医学研究及临床诊疗中对组织、器官的力学刺激往往通过直接作用而获 得，并且对于深部的组织器官进行刺激时往往需要通过手术或介入操作的方式进入，将力学刺激源直接作用于组织器官上。这一方面会增加机体的损伤，另一方面也不可避免的带来一系列的并发症，从而限制了其临床应用。近年来随着医学超声发展迅速，超声在诊断、治疗领域取得了长足的发展。尤其是聚焦超声在医学研究及临床诊疗领域的广泛应用。从聚焦超声的本身特点来看，良好的组织穿透性及准确的空间指向性是其显著特征，决定了其可以准确的到达深部实体组织、器官，从而产生诊疗效应。但从目前聚焦超声的应用来看，主要集中在两个方面(1)高强度聚焦超声，该技术主要是通过高能量的聚焦声束对组织产生的热效应和空化效应导致焦区内的组织破坏，而不损伤周围的正常组织，但目前高强度聚焦超声几乎都为单一频率工作；(2)超声激发声发射(Ultrasound-Stimulated Acoustic Emission, USAE):该技术是利用差频超声干涉产生拍频的原理引起目标区域组织低频振动形成声发射,从而形成声谱成像。通过对现有技术研究，申请人发现对于高强度聚焦超声，其主要引起组织的高频振动而产生热效应及空化效应，其损伤效应明显而力学效应不明显；对于USAE，由于其超声束能量较低，引起的组织振动有限，不能形成良好的组织力学特征，此外低频超声空间指向性差，不能对深部组织特定的点进行刺激和发现病灶，不适合用来进行组织力学刺激。因此现有的两种聚焦超声应用都不适用于活体组织力学刺激。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供一种双频聚焦超声系统，该系统利用差频干涉产生拍频的原理，采用两个空间指向性好的高频声波在目标区域产生一个力学效应好的低频振动，实现组织、器官的力学刺激，进而通过双频聚焦超声将力学刺激与组织消融结合起来，实现力学刺激到病灶的诊断及病灶的治疗。为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下一种双频聚焦超声系统，包括第一信号发生器、第一功率放大器、第二信号发生器、第二功率放大器、超声换能器组件、多个信号接收装置和信号分析装置，其中所述超声换能器组件中设置有共焦的第一超声换能器和第二超声换能器，所述第一超声换能器和第二超声换能器具有频率差，并且所述第一超声换能器通过所述第一功率放大器与第一信号发生器相连接，所述第二超声换能器通过所述第二功率放大器与第二信号发生器相连接；多个所述信号接收装置用于采集人体生理电信号，所述信号分析装置与多个所述信号接收装置相连接，用于将多个所述信号接收装置采集得到的人体生理电信号生成可表示靶区功能状态的信息并输出。优选地，所述第一超声换能器和第二超声换能器的输出声功率为100mW-500mW，并且所述第一超声换能器和第二超声换能器的频率差值小于基础频率的I %，所述基础频率为 0. lMHz-5MHz。优选地，所述第一超声换能器和第二超声换能器的输出声功率为100-500W。优选地，所述第一超声换能器和第二超声换能器为同心共焦。 优选地，所述第一超声换能器和第二超声换能器均为球壳自聚焦换能器，并且第一超声换能器和第二超声换能器以共心的方式排列。优选地，所述信号分析装置具体为心电监护仪，多个信号接收装置为与所述心电监护仪相连接的电极片。优选地，所述信号分析装置具体为脑电监护仪，多个信号接收装置为与所述脑电监护仪相连接的电极片。优选地，该系统进一步包括信号反馈调节单元，所述信号反馈调节单元的输入端与所述信号分析装置的输出端相连接，输出端分别与所述第一功率放大器、第二功率放大器相连接，用于根据所述信号分析装置输出的医学信号调节所述第一功率放大器、第二功率放大器的放大倍数。优选地，所述信号反馈调节单元包括诊断信号反馈调节单元和治疗信号反馈调节单元，并且所述诊断信号反馈调节单元和治疗信号反馈调节单元可调节第一功率放大器、第二功率放大器放大倍数的范围不同。优选地，该系统进一步包括B超影像装置，用于采集所述第一超声换能器和第二超声换能器的焦点位置的影像，在所述第一超声换能器和第二超声换能器的圆心位置设置有通孔，所述B超影像装置的超声探头固定在所述通孔内。由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该双频聚焦超声系统，与现有技术相比较，具有如下优势(I)、利用差频聚焦超声束的力学效应，对目标区域组织进行功能定位，相比较与现有高强度聚焦超声治疗系统依靠二维超声解剖图像对目标区域进行定位更准确因为二维超声解剖图像容易受到多种因素的干扰，尤其是对于结构相似、临近的组织难于区分；同时对于体内许多病变并不一定会表现为解剖结构的异常，如心脏的异位节律点、脑组织中的癫痫病灶，这些情况均不能通过解剖影像来实现定位，而本专利技术可以通过差频聚焦超声束对目标区域进行力学刺激，一方面能对相邻组织的力学特征进行分析，并加以鉴别，也可以对同一组织的不同状态加以区分，如水肿组织、纤维化组织、瘢痕组织，另一方面可以通过有效的力学刺激诱发病灶的异常电活动，记录并分析其电活动变化可以明确病灶部位及范围。从以上几个方面可以看出本专利技术能够实现对目标区域精确的功能定位，从而显著的提闻治疗的准确性和有效性。(2)、利用本专利技术可以明显提高治疗效率，缩短治疗时间本专利技术由于差频的作用，明显的增强了治疗焦区内的空化效应，使其较单频高强度聚焦超声治疗在相同的声功率下具有更大的消融灶，这可以极大的提高治疗效率、缩短治疗时间。(3)、利用双频聚焦超声的力学效应对目标组织前后力学特征的改变，客观评价治疗效果目前对聚焦超声治疗前后疗效的评价主要通过治疗前后目标区域的灰度变化来体现，但灰度变化的判断受人为因素影响较多，尚缺乏统一、客观的标准，不利于对疗效的统一、客观评价。运用该系统，可以通过差频形成USAE的原理，形成组织治疗前后的声谱发射图，而声谱发射图可以客观的评价组织的力学状态，也就是说可以客观的反应出组织的硬度，从而对治疗前后目标区域组织改变进行统一、客观的评价，进而对疗效进行客观评价。附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本申请实施例提供的一种双频聚焦超声系统的结构示意图；图2为本申请实施例提供的超声换能器组件的示意图；图3为本申请实施例提供的另一种双频聚焦超声系统的结构不意图。具体实施例方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频聚焦超声系统，其特征在于，包括：第一信号发生器、第一功率放大器、第二信号发生器、第二功率放大器、超声换能器组件、多个信号接收装置和信号分析装置，其中：所述超声换能器组件中设置有共焦的第一超声换能器和第二超声换能器，所述第一超声换能器和第二超声换能器具有频率差，并且所述第一超声换能器通过所述第一功率放大器与第一信号发生器相连接，所述第二超声换能器通过所述第二功率放大器与第二信号发生器相连接；多个所述信号接收装置用于采集人体生理电信号，所述信号分析装置与多个所述信号接收装置相连接，用于将多个所述信号接收装置采集得到的人体生理电信号生成可表示靶区功能状态的信息并输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晶，曾德平，赵纯亮，罗真春，
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：