低频低功率聚焦超声波治疗仪制造技术

本发明专利技术包括超声换能器、低频功率源，所述控制电路与所述超声换能器相连，所述超声换能器包括声头，所述声头设置在一个聚焦凹面镜的一侧。通过聚焦凹面镜，将所述超声换能器产生的低频超声波聚焦，并在焦域处产生的生物学效应限制于某一部位，不但将超声波射束聚集（具有靶向性），而且通过一个因素的两个能量级改变和联合微泡的使用，降低超声波所需的能量，从而减低了脑组织损伤的风险，也为我们提供了一种无创的、靶向的血栓溶解、血脑屏障（ＢＢＢ）开放以及神经细胞的基因转染的治疗装置，尤其能够成为中枢神经系统一种传输药物或大分子物质跨越血脑屏障，进入脑组织的重要手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种疾病治疗装置，具体来说是一种低频低功率聚焦超声波治疗仪。
技术介绍
超声技术应用到医学领域已近半个世纪，主要应用于心、肾、肝等胸、腹胀器的临床诊断。然而，超声技术应用于中枢神经系统疾病的研究，如脑肿瘤和脑血管疾病治疗的研究并不多见，仅在最近几年才有一定突破。这除了与超声波穿透颅骨透射比低、高阻抗有关外，其关键问题还与的高能超声对脑组织的损害作用有关，因此一直是高能聚集超声(HIFU)无创颅内疾病治疗的瓶颈。近年随着对超声波的生物学效应的深入研究和开发，人们已经意识到超声波的多种生物学效应在一定范围内有望对许多颅内疾病的治疗起到突破性作用。1989年Kudo等在狗股动脉血栓模型的溶栓实验中发现体外治疗性超声(ETUS)能增加溶栓酶溶解血栓的作用(颅外血管)；1995年Vykhodtseva实验研究首次发现ETUS能开放血脑屏障，而对脑组织损伤甚微；Ali(2002)和Hynynen(2003)(等通过超微结构的观察，证实HIFU短暂地的开放BBB，主要是毛细血管内皮细胞间的紧密连接增宽以及细胞膜表面出现短暂的小孔(＜5um)，并在短期内完全恢复，这一现象已被认为是目前质粒DNA分子通过细胞膜进入胞内最佳模式和最有前景的途径。针对肿瘤滋养血管，利用靶向微泡到达肿瘤部位后，通过低能量低频超声辐射，可使微泡破裂所产生的“休克”波直接破坏毛细血管的完整性，促进血管栓塞；同时又可将携带的药物、基因载体通过破损的血管壁进入到肿瘤部位。最近本研究小组(2003)应用低频超声波联合超声微泡造影剂辐射大鼠颅顶部观察超声对大脑的生物学效应，也证实了低频超声有很好的组织穿透性，能透过颅骨；在一定能量的超声经颅与微泡联合可引起短暂的脑微血管间隙水肿。超声波介导的微泡造影剂产生的空化效应可使大分子蛋白通过细胞膜和基因的转染和表达率明显提高等等，进一步拓展和深化了超声波的应用。治疗性超声技术主要是通过血管内直接超声和经皮超声两种方法。两种方法的效果均与超声的频率、焦域的声功率和辐射时间等有关。如血管内超声溶栓的实验可以成功获得血管再通，其使用的多为20～45kHZ的低频高强超声。但此方法对血管壁有一定的损伤，而且要求较高，如微型化、转角的发生器的工艺目前尚不能达到。而经皮超声的实验研究中发现，虽然通过改变超声的参数设置，可以得到不同的治疗效果，但是在以往的实验和设计中大多使用高频或高强度聚集超声，所产生的能量大，焦点太小，作用面积效率低。而且主要是利用超声波的聚集原理，作用于体内某一靶区，使靶区内温度急骤升高，通过热效应到达治疗目的。尽管大量的体外与动物实验的结果显示HIFU能较好地促进纤维蛋白的溶解，为临床运用提供了一个前景广阔的新疗法，但高频超声波在颅内疾病中的运用却受到极大的限制，其中最大障碍是颅骨对声波的吸收及阻抗，HIFU穿过颅骨的透射比非常有限，从而限制了它在脑血管疾病中的运用。另一方面使用HIFU的动物实验发现容易导致脑组织损伤，和引起血小板的聚集和纤维蛋白的沉积，从而导致血管的闭塞。因此目前国内外尚无真正实际应用中枢神经系统疾病的超声治疗仪器。
技术实现思路
本专利技术克服了上述缺点，提出一种穿透性强、对人体损伤小的低频低功率超声治疗仪。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是包括超声换能器、低频功率源，所述控制电路与所述超声换能器相连，所述超声换能器包括声头，所述声头设置在一个聚焦凹面镜的一侧。所述声头上还可设置有一个注水球囊。所述低频功率源可包括电源电路、控制调节电路、功率振荡电路，所述电源电路分别与所述功率振荡电路和控制调节电路相连，所述控制调节电路的输出端与所述功率振荡电路相连，所述功率振荡电路的连接所述超声换能器。所述超声换能器还可包括反馈电路，所述功率振荡电路的输出端与所述声头相连，所述反馈电路输出端与所述功率振荡电路相连。所述功率振荡器可包括一个可变电阻、一个电容和两个三极管。所述聚焦焦域面积可为波长的三倍。所述低频振荡电路的输出功率可为20～500Hz。所述声头直径可为40～80mm，聚焦后焦域面积可为0.5cm2。所述声头输出功率可为0.2～2W/CM2，对应聚焦点功率可为1～22W/CM2。本专利技术包括超声换能器、低频功率源，所述控制电路与所述超声换能器相连，所述超声换能器包括声头，所述声头设置在一个聚焦凹面镜的一侧。通过聚焦凹面镜，将所述超声换能器产生的低频超生波聚焦，并在焦域处产生的生物学效应限制于某一部位，不但将超声波射束聚集(具有靶向性)，而且通过一个因素的两个能量级改变和联合微泡的使用，降低超声波所需的能量，从而减低了脑组织损伤的风险，也为我们提供了一种无创的、靶向的血栓溶解、血脑屏障(BBB)开放以及神经细胞的基因转染的治疗装置，尤其能够成为中枢神经系统一种传输药物或大分子物质跨越血脑屏障，进入脑组织的重要手段；同时也实现超声与微泡能介导的血脑屏障或血瘤屏障(BTB)开放、辅助微侵袭颅内血肿或血栓溶解治疗技术进一步完善和丰富颅内疾病的治疗。附图说明图1为本专利技术中低频功率源框2为本专利技术中功率振荡电路原理3为本专利技术声头部分结构示意图具体实施方式本专利技术中包括低频功率源和与所述低频功率源相连的超声换能器，所述低频功率源如图1中所示，包括电源电路、控制调节电路、功率振荡电路、超声波换能器。所述电源电路包括一个用于将交流电源转化为低压直流输出的变压整流电路，还包括一个与所述变压整流电路的输出相连，用于将所述变压整流电路的输出转化为三组不同电压等级的稳定直流电源的直流稳压电源电路。所述控制调节电路包括用于控制超声波输出强度(即功率)的档位控制电路、用于控制超声波作用时间的输出时间控制电路，以及分别与所述档位控制电路相连的档位显示电路和与时间控制电路相连的时间显示电路。所述功率振荡电路用于产生所需频率的振荡信号，本实施例中振荡频率为500Hz，并输出到与所述功率振荡电路相连的超声波换能器的声头输入端，产生相应的500Hz的超声波，在通过所述超声换能器的反馈端接收到反馈信号传回到所述功率振荡器中。所述直流稳压电源的三个输出端根据不同电路的工作需要，分别连接到所述功率振荡器、档位控制电路、时间控制电路中，并且，与所述档位控制电路相连的电源端还同时与所述功率振荡器和时间控制电路相连。所述功率振荡电路如图2中所示，由包括晶振X1、电容C1、C2、可变电阻R1构成的振荡电路和两级三极管构成的放大电路构成，所述晶振X1的两端分别与所述电容C1、C2串联，所述可变电阻R1与另一电阻R2串联后与所述电容C1、C2和晶振X1相并联所述电容C2的另一端与由Q1、Q2构成的两级三极管的等效基极相连，等效集电极经过分别经过电阻R4、R5后输出，所述等效发射极经过电感L1、L2后接地，所述电阻R5的另一端和电感L1的另一端并联有另一个起到滤波作用的电容C4。所述可变电阻的调节，用于根据不同的需要调整不同的输出频率。如图3中所示，所述超声换能器中的声头1固定设置在一个聚焦晶体凹面镜5的一侧，所述声头中的压电片2通过导线3与所述低频功率源中的功率振荡电路相连，所述声头和聚焦凹面镜5一同设置在一个注水球囊6中。所述声头直径为60mm，压电片在功率振荡电路的控制下在声头上产生频率为500Hz、波长为1.6mm的超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低频低功率聚焦超声波治疗仪，其特征在于：包括超声换能器、低频功率源，所述控制电路与所述超声换能器相连，所述超声换能器包括声头，所述声头设置在一个聚焦凹面镜的一侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程远，马颖，毛思中，李代贵，陈维福，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]