一种超声波治疗设备制造技术

本发明专利技术提供一种超声波治疗设备，该超声波治疗设备包括：超声波换能发射器，用于产生并向作用区域发射超声波；超声波换能接收器，用于从所述作用区域采集声信号，并将采集到的声信号转化为电信号；判断装置，用于根据所述电信号判断所述作用区域是否发生预定强度范围的声空化，获取一判断结果；反馈控制装置，用于在所述判断结果指示所述作用区域的声空化不在预定强度范围内时，控制所述超声波换能发射器的超声发射剂量，使所述作用区域的声空化处于所述预定强度范围内。本发明专利技术提高了超声空化控制手段的精确性，保证了治疗效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用仪器
，特别是一种超声波治疗设备。
技术介绍
高强度超声波信号在人体组织内可以产生若干生物组织效应，例如由于组织对超声波能量的吸收导致细胞热坏死、由于超声波的机械效应导致的细胞破裂、凋亡等。超声空化是一种超声波的机械效应，是由于高强度超声波作用于液体或类液体中的空化核(微小气泡)后产生的物理现象。微小气泡受声波正负压强反复驱动而产生体积交替迅速增大和压缩，由交变声压作用产生的气泡涨缩运动称为稳态空化。当气泡迅速剧烈涨缩而导致气液两相媒质分界处的气泡壁上的机械张力超出其临界值时，气泡崩溃产生瞬时空化。稳态空化时气泡体共振产生辐射力作用和微声流，这些振动源发射对应于声波驱动频率或气泡固有共振频率及其谐波频率的若干窄带声信号。瞬时空化时，伴随气泡体积缩小或崩溃瞬间，由于能量积聚或释放会产生局部瞬时高温、放电发光、水蒸汽中H和OH自由基释放并与其他成分发生化学反应，由此产生声至发光、冲击波和射流等现象。在应用医学研究领域，最近二十年来，超声空化的生物组织效应日益受到广泛研究和应用：利用其稳态空化效应，超声造影剂能显著提高超声影像的对比度；利用其瞬时空化效应，脉冲式高强度超声波在治疗肿瘤、药物输送、导致细胞破碎或凋零、阻断神经传导等方面的应用都有新的进展。在利用超声波的机械效应改变生物组织特性的过程中，这种改变应该是安全且可控的，以提高治疗效果，过低的声发射剂量无法产生声空化，而过高的声剂量则会导致组织吸热甚至沸腾而生产热损伤，导致过度治疗或其他不必要的组织伤害。然而现有的组织内超声空化的控制手段都是根据发射换能器发射端所发出的电信号进行控制，上述的控制方式至少存在如下的缺点：由于发射端与治疗区域之间存在的距离，因此并不是所有发射的能量都能够在治疗区域发生作用；或由于生物组织的个体差异，发射的能量不足以导致预期的超声空化作用，或远远超出空化所需的能量。因此此类方法只能从发射电信号的变化根据经验推理实际发生的生物组织效应，其仅仅是一种推理，并不是实际发生的状况，因此存在误判的可能，也存在精度不高的缺点。这些缺点都会危害治疗的安全性和有效性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超声波治疗设备，提高超声空化控制手段的精确性，保证治疗效果。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种超声波治疗设备，包括：超声波换能发射器，用于产生并向作用区域发射超声波；超声波换能接收器，用于从所述作用区域采集声信号，并将采集到的声信号转化为电信号；判断装置，用于根据所述电信号判断所述作用区域是否发生预定强度范围的声空化，获取一判断结果；反馈控制装置，用于在所述判断结果指示所述作用区域的声空化不在预定强度范围内时，控制所述超声波换能发射器的超声发射剂量，使所述作用区域的声空化处于所述预定强度范围内。上述的超声波治疗设备，其中，所述超声波换能发射器与超声波换能接收器均为聚焦式设备，且二者共焦点设置。上述的超声波治疗设备，其中，所述超声波换能发射器与超声波换能接收器的焦斑以一定角度相交，部分重合。上述的超声波治疗设备，其中，所述聚焦式超声波换能发射器的球冠中心顶部具有一容纳空间，所述聚焦式超声波换能接收器设置于所述容纳空间内，所述超声波换能发射器与超声波换能接收器的焦斑以零度交角相交，部分或全部重合。上述的超声波治疗设备，其中，环状的聚焦式超声波换能接收器附着于聚焦式超声波换能发射器外径之外、或前端耦合锥套出口外侧，共声轴共焦点。上述的超声波治疗设备，其中，所述环状的聚焦式超声波换能接收器由多个独立的超声波换能接收器沿聚焦式超声波换能发射器外环状空间放置组成。上述的超声波治疗设备，其中，所述判断装置具体包括：变换模块，用于利用傅立叶分析方法，对所述电信号进行时域到谱域变换；提取模块，用于从谱域变换后的信号中提取介于超声波换能发送器的工作基波频率的预定高次或低于基频的分数次谐波频率范围内的噪声幅度谱分布；第一判断模块，用于判断噪声幅度谱分布是否存在至少一个分立的峰值大于第一预设门限的峰值，或者多个连续的峰值大于第二预设门限的峰值，获取所述判断结果。上述的超声波治疗设备，其中，所述判断装置具体包括：变换模块，用于利用傅立叶分析方法，对所述电信号进行时域至谱域的变换；确定模块，用于确定谱域变换后的信号在超声波换能发送器的谐波频率处的谐振品质因数；第二判断模块，用于判断谐振品质因数是否处于一预定范围，获取所述判断结果。上述的超声波治疗设备，其中，所述判断装置具体包括：波形包络提取模块，用于对所述电信号进行波形包络提取；时域积分模块，用于波形包络提取得到的信号进行时域积分，得到接收信号的总能量；第三判断模块，用于比较所述总能量与预先测量得到的作用区域发生预定强度范围的声空化时的能量区间，获取所述判断结果。上述的超声波治疗设备，其中，判断装置具体包括：保存模块，用于保存作用区域发生预定强度范围的声空化时第一参考信号、作用区域发生低于预定强度范围的声空化时第二参考信号、以及作用区域发生高于预定强度范围的声空化时第三参考信号；互相关程度计算模块，用于计算所述电信号与第一、第二和第三参考信号的互相关程度；第四判断模块，用于根据所述互相关程度，获取所述判断结果。上述的超声波治疗设备，其中，还包括：一传感器；第二控制装置，用于根据所述传感器采集到的数据控制所述超声波换能发射器的超声发射剂量。上述的超声波治疗设备，其中，还包括：呈现模块，用于根据所述判断结果提供可视化的治疗信息。上述的超声波治疗设备，还包括一能够持续移动的机械臂以及一用于获取位置信息的机械臂定位装置，所述超声波换能发射器设置于所述机械臂上，所述呈现模块具体用于根据所述位置信息及所述判断结果提供可视化的治疗信息。上述的超声波治疗设备，其中，所述超声波换能发射器为一能够手持移动的超声发射换能器，所述超声发射换能器上设置有一用于获取位置信息的3维空间定位装置，所述呈现模块具体用于根据所述位置信息及所述判断结果提供可视化的治疗信息。本专利技术实施例具有以下的有益效果：本专利技术实施例提出了一种用于高功率超声治疗的超声波治疗设备，其能够通过检测作用区域的声音信号来判断超声空化效果是否处于预定范围内，并根据判断结果控制超声波的发射，提高了超声空化控制手段的精确性，保证了治疗效果。并通过提取接收信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波治疗设备，其特征在于，包括：
超声波换能发射器，用于产生并向作用区域发射超声波；
超声波换能接收器，用于从所述作用区域采集声信号，并将采集到的声信
号转化为电信号；
判断装置，用于根据所述电信号判断所述作用区域是否发生预定强度范围
的声空化，获取一判断结果；
反馈控制装置，用于在所述判断结果指示所述作用区域的声空化不在预定
强度范围内时，控制所述超声波换能发射器的超声发射剂量，使所述作用区域
的声空化处于所述预定强度范围内。
2.根据权利要求1所述的超声波治疗设备，其特征在于，所述超声波换
能发射器与超声波换能接收器均为聚焦式设备，且二者共焦点设置。
3.根据权利要求2所述的超声波治疗设备，其特征在于，所述超声波换
能发射器与超声波换能接收器的焦斑以一定角度相交，部分重合。
4.根据权利要求2所述的超声波治疗设备，其特征在于，所述聚焦式超
声波换能发射器的球冠中心顶部具有一容纳空间，所述聚焦式超声波换能接收
器设置于所述容纳空间内，所述超声波换能发射器与超声波换能接收器的焦斑
以零度交角相交，部分或全部重合。
5.根据权利要求2所述的超声波治疗设备，其特征在于，环状的聚焦式
超声波换能接收器附着于聚焦式超声波换能发射器外径之外、或前端耦合锥套
出口外侧，共声轴共焦点。
6.根据权利要求5所述的超声波治疗设备，其特征在于，所述环状的聚
焦式超声波换能接收器由多个独立的超声波换能接收器沿聚焦式超声波换能
发射器外环状空间放置组成。
7.根据权利要求1所述的超声波治疗设备，其特征在于，所述判断装置
具体包括：
变换模块，用于利用傅立叶分析方法，对所述电信号进行时域到谱域变换；
提取模块，用于从谱域变换后的信号中提取介于超声波换能发送器的工作
基波频率的预定高次或低于基频的分数次谐波频率范围内的噪声幅度谱分布；
第一判断模块，用于判断噪声幅度谱分布是否存在至少一个分立的峰值大
于第一预设门限的峰值，或者多个连续的峰值大于第二预设门限的峰值，获取
所述判断结果。
8.根据权利要求1所述的超声波治疗设备，其特征在于，所述判断装置
具体包括：
变换模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：印向涛，费兴波，于晋生，
申请(专利权)人：北京汇福康医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：