一种超声共振成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超声共振成像系统，包括：差频振动声产生机构，用于形成递增或递减的差频振动声，刺激共焦区组织产生回波信号；其特征在于，还包括：振动声信号采集分析显示系统，用于接收和分析所述共焦区组织产生的回波信号，并获取所述共焦区组织的共振频率和共振幅度；共振声图分析显示系统，用于接收和分析目标区域内连续的多个所述共焦区组织的共振频率和共振幅度，形成所述目标区域的共振频率及共振幅度分布图。该系统采用探测“共振频率和幅度”的方式来获得目标区域组织的共振峰频率和幅度分布图，显著提高成像精确度，并且更加准确地反应了目标区域组织的弹性、机械、共振等多种物理属性。

【技术实现步骤摘要】
一种超声共振成像系统
本专利技术涉及医疗器械
，具体地说，是一种超声共振成像系统。
技术介绍
近年来，随着无创超声系统的发展，利用超声系统快速准确的对人体深部组织进行成像，进而找到疾病治疗的靶点并特异性治疗是目前主流的研究方向。高强度聚集超声(HIFU)作为一种无创、有效、安全的治疗方式，在中晚期肝癌、肾上腺肿瘤等实体肿瘤的综合治疗中发挥着重要作用，能够显著改善患者的临床症状和长期预后。但传统HIFU仍然存在以下缺陷：1.无法实现一体化，需要超声影像等其它影像系统引导定位；2.部分患者病灶位置较深，超声影像定位因受各项因素干扰而导致定位成像效果欠佳，一方面可能导致病灶组织消融不全影响疗效，另一方面也可能导致过度消融造成正常组织损伤；3.传统HIFU消融时功率较大，主要通过热效应发挥治疗作用，缺乏组织特异性，且因消融能量较大可能造成声传导路径损害及病灶周围重要组织血管损伤。因此仍需要探索一种超声成像系统，用于指导聚集超声消融。本申请人课题组长期致力于差频聚焦超声的研究，探索了差频聚焦超声在人体深部组织成像及干预方面的作用，具体内容如下：采用不同频率但有共同焦点(同轴更好)的超声换能器同时发射超声，两组超声的频率(f1和f2)有细微的差值(即差频⊿f＝f1-f2,⊿f约为主频的1％)，基于波动干涉原理在焦点会产生以差频⊿f工作的低频振动(或称为拍频)辐射力。基于该原理，本申请人已经申请专利(CN2019109021190)中，根据聚焦超声在焦点部位产生的低频振动而产生的应力作为标测源，再以焦点处的差频振动产生应力“叩击”焦点的组织，并在焦点的组织上产生的“响度”及振动声幅度来区分探测点的声音强度，且该探测点的声音强度与该探测点的硬度是一一对应的，通过探测点的声音强度从而获得探测点的硬度特征，根据多个硬度特征进而拾取低频振动作用在目标神经上的物理信号而获得硬度分布图；该硬度分布图显示了目标的解剖结构及其神经的分布状态，从而获得目标神经的探测面。申请人课题组继续研究，旨在设计一种成像精确度更高,包含弹性、机械、共振等多种物理属性的超声共振探测成像系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种能够应用于人体内部组织，成像精度更高的超声共振成像系统。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种超声共振成像系统，包括：超声波产生机构，用于形成连续变频的振动声，刺激共焦区组织产生回波信号；其特征在于，还包括：振动声信号采集分析显示系统，用于接收和分析所述共焦区组织产生的回波信号，并获取所述共焦区组织的共振频率和共振幅度；共振声图分析显示系统，用于接收和分析目标区域内连续的多个所述共焦区组织的共振频率和共振幅度，形成所述目标区域的共振频率及共振幅度分布图。优选地，所述的超声波产生机构包括双频超声信号发生器，用于发出两组不同的频率信号，所述的两组不同的频率信号经差频聚焦超声换能器形成两组不同频率的共焦超声束；以及扫频控制系统，与主控计算机相关联，通过调控两组所述共焦超声束的频差(⊿f)，生成连续递增或递减的差频振动声。优选地，所述的振动声信号采集分析显示系统包括：振动声信号采集系统，用于接收所述共焦区组织生成的所述回波信号；以及振动声信号分析显示系统，通过分析所接收的所述回波信号，获取所述共焦区组织的共振频率和共振幅度。优选地，所述振动声信号分析显示系统包括振动声信号显示系统以及振动声信号分析系统，其中所述振动声信号显示系统将所述回波信号转换成数字化信号，并进行显示；所述振动声信号分析系统通过分析所述回波信号的声压幅值，获取所述共焦区组织的共振峰，并与所述扫频控制系统相关联，获取与所述共振峰相对应的共振频率。优选地，所述振动声信号显示系统包括：前置放大器、滤波器以及数字显示器。优选地，还包括三维运动扫描系统，控制所述差频聚焦超声换能器相对所述目标区域进行三维任意面运动，对目标区域的任意面进行扫描。本专利技术优点在于：1、本专利技术的一种超声共振成像系统，将高频聚焦超声在机体深部形成焦点，利用差频聚焦超声干涉原理，在焦点产生低频振动声的机械应力形成“叩击”力，并通过扫频控制系统调节两组聚焦超声束的频差(⊿f)调节共焦区组织的机械应力频率大小，通过对特定频段的连续扫查，以探测组织的共振频率和共振幅度并进行成像，创建利用差频聚焦超声在机体深部组织“共振频率成像”定位方法。2、在某一频段内，以不同差频的超声对某一共焦区组织进行刺激扫描，可观察到在特定共振频率下，共焦区组织振动幅度呈几何级数增加，并出现锐利的共振峰。在共焦区大小确定的情况下，共振频率与组织弹性模量、组织超声波吸收和散射特性相关，因此不同组织有其特异性的共振频率。该声共振系统采用的是探测“共振频率和幅度”的方式来获得目标区域组织的共振峰频率和幅度分布图，显著提高成像精确度，更加准确地反应了目标区域组织的弹性、机械、共振等多种物理属性，形成了一种以组织产生共振为特征的新的成像方法。3、目标区域内消融靶组织在与其共振频率相同的差频振动声作用下将发生共振，与其它类型组织相比靶组织振动幅度显著增加，机械效应明显增强。因此，在靶组织共振频率下给予较低治疗功率能够特异性的干预靶组织，更大程度减少因机械效应和热效应对其它组织造成的损伤，进一步提高聚焦超声干预的有效性和安全性。4、共振成像系统通过主控计算机扫频控制系统控制超声信号发生器，调节两组共焦超声束的频差(⊿f)，来探测共焦区组织的共振频率。其中，标测源在体外进行，无需借助任何电极或导管进入体内就能实现良好的声耦合，通过共振频率成像可获得深部组织的解剖结构和组织分布信息。5、共振成像系统设有三维运动扫描系统，在进行共振频率和幅度探测时，控制聚焦超声换能器相对目标区域进行三维任意面运动，能够对待检测部位进行任意三维扫描，从而使得振动声信号采集分析系统获得更加全面的共振频率和幅度分布图，从而精准的获得探测面。在进行生理信号探测时，焦点不受解剖结构的限制，而可以在实体组织的任意点进行二维或三维的扫描，实现了标测和消融治疗时同一焦点。而传统的生理检测时，因无三维运动扫描系统，生理检测在血管内刺激将受到空间限制，如神经距离血管远一点就不能检测。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，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。附图1是本专利技术各实施例的超声共振成像系统的结构框图。附图2为本专利技术各实施例的振动声信号分析显示系统结构框图。附图3为本专利技术各实施例的生理信号标测系统的结构框图。附图4为本专利技术的各实施例的共焦区的共振峰图。附图5为本专利技术的各实施例的目标区域的共振频率和幅度分布图。下面结合附图对本专利技术提供的具体实施方式作详细说明。附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声共振成像系统，包括：差频振动声产生机构，用于形成递增或递减的差频振动声，刺激共焦区组织产生回波信号；其特征在于，还包括：振动声信号采集分析显示系统，用于接收和分析所述共焦区组织产生的回波信号，并获取所述共焦区组织的共振频率和共振幅度；共振声图分析显示系统(9)，用于接收和分析目标区域内连续的多个所述共焦区组织的共振频率和共振幅度，形成所述目标区域的共振频率及共振幅度分布图。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声共振成像系统，包括：差频振动声产生机构，用于形成递增或递减的差频振动声，刺激共焦区组织产生回波信号；其特征在于，还包括：振动声信号采集分析显示系统，用于接收和分析所述共焦区组织产生的回波信号，并获取所述共焦区组织的共振频率和共振幅度；共振声图分析显示系统(9)，用于接收和分析目标区域内连续的多个所述共焦区组织的共振频率和共振幅度，形成所述目标区域的共振频率及共振幅度分布图。


2.根据权利要求1所述的超声共振成像系统，其特征在于，所述的超声波产生机构包括双频超声信号发生器(3)，用于发出两组不同的频率信号，所述的两组不同的频率信号经差频聚焦超声换能器(5)形成两组不同频率的共焦超声束；以及扫频控制系统(2)，与主控计算机(1)相关联，通过调控两组所述共焦超声束的频差，生成连续递增或递减的差频振动声。


3.根据权利要求2所述的超声共振成像系统，其特征在于，所述的振动声信号采集分析显示系统包括：振动声信号采集系统(7)，用于接收所述共焦区组织生成的所述回波信号；以及振动声信号分析显示系统(8)，通过分析所接收的所述回波信号，获取所述共焦区组织的共振频率和共振幅度。


4.根据权利要求3所述的超声共振成像系统，其特征在于，所述振动声信号分析显示系统(8)包括振...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晶，熊波，廖睛瑶，胡天洋，郑小宇，钱俊，容顺康，姚源清，
申请(专利权)人：黄晶，
类型：发明
国别省市：重庆;50