本发明专利技术涉及一种超声球曲面扫描三维体治疗装置，具有超声聚焦换能器；超声聚焦换能器的中心孔安装有测位探头升降装置和测位探头旋转装置；其特征在于：超声聚焦换能器的上端依次串联连接有摇摆机构、旋转机构和升降机构；摇摆机构的下端通过摇摆旋转轴与超声聚焦换能器铰接，其上端与旋转机构的转动盘固定连接；旋转机构与升降机构的活动端相连接；超声聚焦换能器、摇摆机构、旋转机构、升降机构、测位探头升降装置、测位探头旋转装置和用于盛放耦合水的水槽水囊组成HIFU治疗头。本发明专利技术采用的超声球曲面扫描三维体治疗机械结构，治疗头直径小、重量轻，治疗时不需要移动，克服现有机械结构的缺陷，完成治疗范围内任意形三维扫描体热消融治疗要求。
A three-dimensional volume treatment device with ultrasonic spherical surface scanning and its application
【技术实现步骤摘要】
超声球曲面扫描三维体治疗装置及其使用方法
本专利技术涉及一种超声波治疗设备，特别涉及一种超声球曲面扫描三维体治疗装置及其使用方法，属于医疗设备
技术介绍
高强度聚焦超声(HIFU)是无创治疗新方法，具有无创口、无感染、恢复周期短、疗效好先进治疗新方法。自1942年，Lynn等首次报道HIFU治疗起，目前，国内外已有多家HIFU产品完成医疗器械产品注册，应用于临床。HIFU原理是采用低兆赫兹频段具束射性和在人体组织中的良好穿透能力，通过会聚技术在焦点周围的媒质中形成能量密集的三维区域—焦域。当传播媒质为人体组织时，焦域中的组织吸收超声能并转化为热能使自身温度升高。当焦域中声强达到每平方厘米数百千时，即会使温度在瞬间升高至56～100℃，从而导致蛋白变性，细胞凝固性坏死，即消融(ablation)；由于焦域边缘的陡峭，焦域外边的组织声强和温度远较内部为低，仍可处于安全状态。由于超声聚焦焦域体尺寸远小于所需治疗肿瘤尺寸，并且肿瘤形状与焦域形状不相吻合，所以，HIFU需要实体肿瘤进行点线面三维扫描体的热消融治疗，实现三维扫描体扫描方式中，最为普遍、可靠、方便的是采用三维机械传动运动结构。目前，HIFU产品采用三维机械传动运动结构有二种方式：1.治疗用聚焦超声换能器治疗深度调节、测位装置旋转等功能与人体耦合水囊(或水槽)形成独立的治疗头，在另外一组二维机械运动结构作用下，使人体内目标与治疗头二者之间相对运动，进行三维扫描体扫描治疗。优点是：治疗头直径与超声聚焦换能器(1)辐射面直径基本相等，使治疗头直径较小，方便治疗定位；不足也十分明显，主要是治疗过程中治疗头耦合水囊与人体接触面有位移，会造成人体内脏器官移动，有可能使正常内脏器官移入超声传播途径，阻碍聚焦超波的传播影响治疗效果，或直接损伤移入超声传播途径的正常内脏器官；治疗头耦合水囊与人体接触有一定压力，二者位移会迫使体内目标组织的移动，无法准确执行三维扫描体扫描热消融治疗规划。这种结构会影响HIFU治疗安全。另外，当HIFU治疗需要改变聚焦超声入射角改变，即聚焦超声换能器二维运动平面与人体接触表面非平行状态，有可能引起治疗平面范围的限制，妨碍正常的HIFU治疗过程。若治疗用聚焦超声换能器采用水槽耦合，人体治疗需要卧于水槽，治疗头对体无压力产生，但是，卧态治疗人腹部器官时，肠道会滑动下垂直接进入超声传播途径中，严重影响治疗安全，需要另加水袋挤压肠道离开超声传播途径。挤压仍然产生与上述相同缺陷；2.治疗用聚焦超声换能器三维移动、测位装置旋转等功能与人体耦合水囊(或水槽)一体形成独立的治疗头，聚焦超声换能器在治疗头内完成相对人体内目标三维移动，进行三维扫描体扫描治疗。优点是：治疗头耦合水囊与人体接触压力，治疗过程中治疗头不需要移动，固定了人体内脏器官位置，治疗安全。缺陷是聚焦超声换能器在治疗头内三维移动，增加运动维度机械结构重量增加；治疗头直径需要增大运动程距离，治疗头外直径增大，同时，耦合用水量成倍增加，要求产品机械尺寸和规模增大。另外，治疗头直径变较大重量变重，也会影响HIFU治疗应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种治疗头直径小、重量轻，治疗时不需要移动，克服现有机构的缺陷，完成治疗范围内任意形三维扫描体热消融治疗要求的超声球曲面扫描三维体治疗装置及其使用方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种超声球曲面扫描三维体治疗装置，具有超声聚焦换能器；所述超声聚焦换能器的中心孔安装有测位探头升降装置和测位探头旋转装置；其特征在于：所述超声聚焦换能器的上端依次串联连接有摇摆机构、旋转机构和升降机构；所述摇摆机构的下端通过摇摆旋转轴与超声聚焦换能器铰接，其上端与旋转机构的转动盘固定连接；所述旋转机构与升降机构的活动端相连接；所述超声聚焦换能器、摇摆机构、旋转机构、升降机构、测位探头升降装置、测位探头旋转装置和用于盛放耦合水的水槽水囊组成HIFU治疗头。一种超声球曲面扫描三维体治疗装置的使用方法，所述HIFU治疗头通过控制机构摇摆角α、旋转机构旋转角β、升降机构移动位置Z参数，可以在三维曲面圆柱体内，形成任意形状的消融体。上述技术方案所述摇摆机构使超声聚焦换能器以摇摆机构旋转轴为中心倾斜α角度，使用时，超声聚焦换能器在其声轴焦点位置组织产生消融灶；若摇摆机构改变倾斜角α，超声聚焦换能器将会以摇摆机构旋转轴中心至其声轴焦点位置的垂直距离为曲线半径R的曲线位置上形成另一消融灶；连续、有序改变倾斜角α，使用时，在其曲线上组织将会产生消融灶曲线。上述技术方案中，组织消融曲线形成后，升降机构运动位置Z改变，再进行上述消融灶曲线的治疗形成另一消融灶曲线；持续改变升降机构运动位置Z，继续HIFU组织消融曲线的使用，将会形成HIFU消融面，消融面高度受其升降机构运动行程Z控制，宽度受范围受摇摆机构摇摆角α及曲线半径R控制。上述技术方案所述旋转机构改变旋转角β，将会在以倾斜角为0角焦点位置为圆心，以曲线半径R与倾斜角α正弦乘积为半径r的圆环位置上形成另一消融灶；连续、有序改变旋转角β为0-360°，使用时，在其圆环上组织将会产生消融灶圆环。上述技术方案中，组织消融圆环形成后，摇摆机构中心倾斜角α改变，再进行上述消融灶圆环的治疗形成另一形成消融灶圆环；持续改变摇摆机构摇摆角α，继续HIFU组织消融灶圆环的使用，将会形成HIFU消融灶曲面或有中央孔的曲面；消融灶曲面最大直径等于曲线半径R与最大倾斜角α正弦乘积值。上述技术方案所述升降机构运动位置Z改变，形成另一HIFU消融灶曲面；连续、有序改变升降机构运动位置Z，继续HIFU组织消融曲面使用，将会形成HIFU三维曲面圆柱消融体；三维曲面圆柱消融体最大高度是升降机构Z运动最大行程，曲面最大直径等于曲线半径R与最大倾斜角α正弦乘积值。采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：(1)本专利技术的HIFU治疗头外形直径仍与聚焦换能器辐射面直径基本相等，仅增加聚焦换能器倾斜产生的尺寸；结构仅增加摇摆结构，水槽容量变化不大，所以，治疗头重量增加不多。(2)本专利技术的治疗头直径较小，结构重量较轻，对产品机械结构要求低，不要求产品增加另外一组二维机械运动结构使人体内目标与治疗头二者之间相对运动。(3)本专利技术治疗头外形直径较小，治疗定位方便，HIFU治疗应用范围宽泛(4)本专利技术的治疗头内超声球曲面扫描三维体治疗机构完成治疗范围内任意形三维扫描体热消融治疗，治疗过程中治疗头不需要相对人体表面移动，治疗安全。(5)本专利技术的治疗头耦合水囊与人体接触有一定压力，固定了人体内脏器官位置，有利于三维扫描体扫描热消融治疗规划准确执行。(6)本专利技术的治疗头聚焦超声入射角改变，不影响治疗头内超声球曲面扫描三维体治疗机械结构完成治疗范围内任意形三维扫描体热消融治疗。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1为本专利技术实施例1形成消融灶曲线的示本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声球曲面扫描三维体治疗装置，具有超声聚焦换能器(1)；所述超声聚焦换能器(1)的中心孔安装有测位探头升降装置和测位探头旋转装置；其特征在于：所述超声聚焦换能器(1)的上端依次串联连接有摇摆机构(2)、旋转机构(3)和升降机构(4)；所述摇摆机构(2)的下端通过摇摆旋转轴(5)与超声聚焦换能器(1)铰接，其上端与旋转机构(3)的转动盘固定连接；所述旋转机构(3)与升降机构(4)的活动端相连接；所述超声聚焦换能器(1)、摇摆机构(2)、旋转机构(3)、升降机构(4)、测位探头升降装置、测位探头旋转装置和用于盛放耦合水的水槽水囊组成HIFU治疗头。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声球曲面扫描三维体治疗装置，具有超声聚焦换能器(1)；所述超声聚焦换能器(1)的中心孔安装有测位探头升降装置和测位探头旋转装置；其特征在于：所述超声聚焦换能器(1)的上端依次串联连接有摇摆机构(2)、旋转机构(3)和升降机构(4)；所述摇摆机构(2)的下端通过摇摆旋转轴(5)与超声聚焦换能器(1)铰接，其上端与旋转机构(3)的转动盘固定连接；所述旋转机构(3)与升降机构(4)的活动端相连接；所述超声聚焦换能器(1)、摇摆机构(2)、旋转机构(3)、升降机构(4)、测位探头升降装置、测位探头旋转装置和用于盛放耦合水的水槽水囊组成HIFU治疗头。
2.一种如权利要求1所述的超声球曲面扫描三维体治疗装置的使用方法，其特征在于：所述HIFU治疗头通过控制机构摇摆角α、旋转机构旋转角β、升降机构移动位置Z参数，可以在三维曲面圆柱体内，形成任意形状的消融体。
3.根据权利要求2所述的超声球曲面扫描三维体治疗装置的使用方法，其特征在于：所述摇摆机构(2)使超声聚焦换能器(1)以摇摆机构(2)旋转轴为中心倾斜α角度，使用时，超声聚焦换能器(1)在其声轴焦点位置组织产生消融灶；若摇摆机构(2)改变倾斜角α，超声聚焦换能器(1)将会以摇摆机构(2)旋转轴中心至其声轴焦点位置的垂直距离为曲线半径R的曲线位置上形成另一消融灶；连续、有序改变倾斜角α，使用时，在其曲线上组织将会产生消融灶曲线(6)。
4.根据权利要求3所述的超声球曲面扫描三维体治疗装置的使用方法，其特征在于：组织消融曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿晓鸣，何林，王国英，虞敏浩，
申请(专利权)人：无锡海鹰医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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