高强度聚焦超声设备与控制方法技术

本申请涉及一种高强度聚焦超声设备与控制方法。其中，所述高强度聚焦超声设备，通过设置可自由变换形状的聚焦换能器，使得整个换能器组件伸入待处理对象内腔后，不但实现换能器组件可以通过狭小部位伸入待处理对象内腔，而且在伸入待处理对象内腔后，换能器组件中的聚焦换能器形状变换，聚焦换能器的有效面积增大，产生的超声波能量增多，增强对待处理区域的照射强度，满足了换能器组件正常的工作需求。

【技术实现步骤摘要】
高强度聚焦超声设备与控制方法
本申请涉及医用器械
，特别是涉及一种高强度聚焦超声设备与控制方法。
技术介绍
高强度聚焦超声(High-IntensityFocusedUltrasound,简称HIFU)以其非侵入、强聚焦的特点成为超声处理领域近年来的热门研究领域。目前高强度聚焦超声的作用机制有两种：热消融机制和组织毁损机制。热消融机制主要利用了超声的热效应，将超声能量聚焦到靶区，形成局部的高强度超声能量以消融掉靶区组织，使靶区组织瞬间处于高温环境，产生凝固性坏死。组织毁损(Histotripsy)模式主要利用HIFU的空化机械效应，将靶区组织粉碎成微米尺寸的碎片。然而，传统方案中，由于设备成本与技术难度的限制，用于释放高强度聚焦超声脉冲的超声波能量均由体外设置的超声波能源发出，超声波能源很难设置于体内，导致传统方案产生缺乏用于体内高强度聚焦超声处理的探头或探针的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统方案缺乏用于体内高强度聚焦超声处理的探头或探针的问题，提供一种高强度聚焦超声设备与控制方法。本申请提供一种高强度聚焦超声设备，应用于待处理对象的内腔，包括互相固定连接的换能器组件与连接线，所述连接线包括连接端，所述连接线通过所述连接端与所述换能器组件固定连接，所述换能器组件包括：图像换能器，用于获取待处理对象内腔的超声图像；聚焦换能器，设置为第一形状，所述聚焦换能器伸入所述待处理对象内腔后，能够自由变换为第二形状，用于聚焦超声波能量，释放高强度聚焦超声脉冲，对所述待处理对象内腔的待处理区域进行照射。本申请涉及一种高强度聚焦超声设备，通过设置可自由变换形状的聚焦换能器，使得整个换能器组件伸入待处理对象内腔后，不但实现换能器组件可以通过狭小部位伸入待处理对象内腔，而且在伸入待处理对象内腔后，换能器组件中的聚焦换能器形状变换，聚焦换能器的有效面积增大，产生的超声波能量增多，增强对待处理区域的照射强度，满足了换能器组件正常的工作需求。本申请还提供一种高强度聚焦超声设备的控制方法，应用于前述内容提及的高强度聚焦超声设备，包括：向所述换能器组件发送伸入指令，以控制形状为第一形状的换能器组件伸入待处理对象内腔；向所述换能器组件中的聚焦换能器发送形状变换指令，以控制所述聚焦换能器完成形状变换，由所述第一形状变换为第二形状；设定一个工作周期t的时间长度，以及一个工作周期t内待处理区域的数量n；n为正整数且n大于0；向所述聚焦换能器发送工作指令，以控制所述聚焦换能器在一个工作周期t内对n个待处理区域依次进行一次超声脉冲处理；反复执行向所述聚焦换能器发送工作指令的步骤，以控制所述聚焦换能器在总工作周期T内，完成对n个待处理区域的超声脉冲处理，所述总工作周期T包括M个工作周期t；M为正整数且M大于0。本申请涉及一种高强度聚焦超声设备的控制方法，通过在换能器组件伸入受测者体体内后，控制换能器中的聚焦换能器进行形状变换，不但实现换能器组件可以通过狭小部位伸入待处理对象内腔，而且在伸入待处理对象内腔后，满足了换能器组件正常的工作需求。此外，通过控制所述聚焦换能器在一个工作周期内对多个待处理区域依次进行一次超声脉冲处理，节约了超声脉冲处理的处理时间，处理效率大大提高。附图说明图1为本申请一实施例提供的高强度聚焦超声设备的结构示意图；图2为本申请实施例1中聚焦换能器处于第二形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图3为本申请实施例1-1中聚焦换能器处于第一形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图4为本申请实施例1-1中聚焦换能器处于第二形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图5为本申请实施例1-2中聚焦换能器处于第一形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图6为本申请实施例1-2中聚焦换能器处于第二形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图7为本申请实施例2中聚焦换能器处于第一形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图8为本申请实施例2中聚焦换能器处于第二形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图9为本申请实施例2-1提供的聚焦换能器处于第一形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图10为本申请实施例3提供的聚焦换能器处于第一形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图11为本申请实施例3提供的聚焦换能器处于第二形状时，高强度聚焦超声设备的立体结构图；图12为本申请实施例3提供的聚焦换能器处于第二形状时，高强度聚焦超声设备的正视图；图13为本申请一实施例提供的高强度聚焦超声设备的控制方法的流程示意图；图14为本申请一实施例提供的高强度聚焦超声设备的控制方法的时序图。附图标记：10高强度聚焦超声设备100换能器组件110图像换能器120聚焦换能器121凹槽122第一换能器模块122a凹陷123第二换能器模块124第三换能器模块125第四换能器模块126第五换能器模块126a第五换能器模块a126b第五换能器模块b126c第五换能器模块c130活动销轴200连接线210连接端300控制线310第一控制线320第二控制线具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请提供一种高强度聚焦超声设备10，应用于待处理对象的内腔。如图1所示，在本申请的一实施例中，所述高强度聚焦超声设备10包括互相固定连接的换能器组件100与连接线200。所述连接线200包括连接端210。所述连接线200通过所述连接端210与所述换能器组件100固定连接。所述换能器组件100包括图像换能器110与聚焦换能器120。所述图像换能器110用于获取待处理对象内腔的超声图像。所述聚焦换能器120设置为第一形状。所述聚焦换能器120伸入所述待处理对象内腔后，能够自由变换为第二形状。所述聚焦换能器120用于聚焦超声波能量，释放高强度聚焦超声脉冲，对所述待处理对象内腔的待处理区域进行照射。具体地，所述待处理对象内腔可以为胃部、直肠等等。当所述高强度聚焦超声设备10处于所述待处理对象的外部时，所述聚焦换能器120呈现为第一形状，所述第一形状设置为易于进入所述待处理对象内腔。可以理解，胃部或直肠等器官，入口较为狭窄，呈现为第一形状的聚焦换能器120易于进入。当所述高强度聚焦超声设备10处于所述待处理对象的内腔时，所述聚焦换能器120呈现为第二形状，增大了所述聚焦换能器120的有效面积。可以理解，聚焦换能器120的有效面积越大，产生的超声波能量越多，对所述待处理对象内腔的待处理区域进行照射的照射强度越高。所述高强度聚焦超声设备1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度聚焦超声设备，其特征在于，包括互相固定连接的换能器组件(100)与连接线(200)，所述连接线(200)包括连接端(210)，所述连接线(200)通过所述连接端(210)与所述换能器组件固定连接，所述换能器组件(100)包括：/n图像换能器(110)，用于获取待处理对象内腔的超声图像；/n聚焦换能器(120)，设置为第一形状，所述聚焦换能器(120)伸入所述待处理对象内腔后，自由变换为第二形状，用于聚焦超声波能量，释放高强度聚焦超声脉冲，对所述待处理对象内腔的待处理区域进行照射。/n

【技术特征摘要】
20200406 SG 10202003167Y1.一种高强度聚焦超声设备，其特征在于，包括互相固定连接的换能器组件(100)与连接线(200)，所述连接线(200)包括连接端(210)，所述连接线(200)通过所述连接端(210)与所述换能器组件固定连接，所述换能器组件(100)包括：
图像换能器(110)，用于获取待处理对象内腔的超声图像；
聚焦换能器(120)，设置为第一形状，所述聚焦换能器(120)伸入所述待处理对象内腔后，自由变换为第二形状，用于聚焦超声波能量，释放高强度聚焦超声脉冲，对所述待处理对象内腔的待处理区域进行照射。


2.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声设备，其特征在于，所述第二形状为圆柱体或椭圆柱体，所述圆柱体或椭圆柱体的至少一个端面为凹球面；所述聚焦换能器(120)具有凹槽(121)；
所述图像换能器(110)的形状为圆柱体或椭圆柱体，所述图像换能器(110)嵌设于所述凹槽(121)，且所述图像换能器(110)的端面的圆心与所述聚焦换能器(120)的端面的物理中心重合。


3.根据权利要求2所述的高强度聚焦超声设备，其特征在于，所述聚焦换能器(120)包括两个第一换能器模块(122)；
当所述第二形状为圆柱体时，所述第一换能器模块(122)的形状为以轴截面分隔所述第二形状呈现的圆柱体后，形成的半圆柱体；当所述第二形状为椭圆柱体时，所述第一换能器模块(122)的形状为以轴截面分隔所述第二形状呈现的椭圆柱体后，形成的半椭圆柱体；所述第一换能器模块(122)具有凹陷(122a)；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于第一状态时，所述两个第一换能器模块(122)折叠，组合构成以所述第一形状呈现的聚焦换能器(120)；所述第一形状为两个半圆柱体折叠形成的半圆柱体或两个半椭圆柱体折叠形成的半椭圆柱体；所述第一状态为所述高强度聚焦超声设备(10)处于待处理对象的外部；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于第二状态时，所述两个第一换能器模块(122)展开，拼接构成以所述第二形状呈现的聚焦换能器(120)，所述两个第一换能器模块(122)的凹陷(122a)拼接构成所述凹槽(121)；所述第二状态为所述高强度聚焦超声设备(10)处于待处理对象内腔；
在所述聚焦换能器(120)形状变换的过程中，所述图像换能器(110)的形状与位置保持不变。


4.根据权利要求2所述的高强度聚焦超声设备，其特征在于，所述聚焦换能器(120)包括第二换能器模块(123)和两个第三换能器模块(124)，所述两个第三换能器模块(124)分别设置于所述第二换能器模块(123)的两侧，且与所述第二换能器模块(123)活动连接；所述凹槽(121)设置于所述第二换能器模块(123)；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于所述第一状态时，两个第三换能器模块(124)折叠，组合构成以所述第一形状呈现的聚焦换能器(120)；所述第一状态为所述高强度聚焦超声设备(10)处于待处理对象的外部；所述第一形状为所述第二换能器模块(123)的形状；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于所述第二状态时，两个第三换能器模块(124)展开，拼接构成以第二形状呈现的聚焦换能器(120)；所述第二状态为所述高强度聚焦超声设备(10)处于待处理对象内腔；
所述图像换能器(110)嵌设于所述凹槽(121)，在所述聚焦换能器(120)的形状变换的过程中，所述第二换能器模块(123)与所述图像换能器(110)的形状与位置保持不变。


5.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声设备，其特征在于，所述第一形状为多个正六棱柱依次相连接组成的链式结构，所述第二形状为多个正六棱柱在同一平面首尾围绕组成的环形结构。


6.根据权利要求5所述的高强度聚焦超声设备，其特征在于，所述聚焦换能器(120)包括多个通过活动销轴(130)依次连接的第四换能器模块(125)，所述第四换能器模块(125)的形状为正六棱柱；所述图像换能器(110)的形状为正六棱柱，所述聚焦换能器(120)呈现为所述第一形状的链式结构时，所述图像换能器(110)设置于所述链式结构的末端或两个第四换能器模块(125)之间；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于第一状态时，多个第四换能器模块(125)展开，组合构成以所述第一形状呈现的聚焦换能器(120)；所述第一状态为所述高强度聚焦超声设备(10)处于待处理对象的外部；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于所述第二状态时，距离所述连接端(210)最远的第四换能器模块(125)，向距离所述连接端(210)最近的第四换能器模块(125)靠近，以使多个第四换能器模块(125)围绕构成以所述第二形状呈现的聚焦换能器(120)；所述第二状态为所述高强度聚焦超声设备(10)处于待处理对象内腔。


7.根据权利要求6所述的高强度聚焦超声设备，其特征在于，还包括两条控制线(300)，贯穿每一个所述第四换能器模块(125)，用于控制所述第四换能器模块(125)的形状变换；两条控制线(300)之间不产生交叉；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于所述第一状态时，通过同时放松两条控制线(300)，以实现多个第四换能器模块(125)围绕构成以第一形状呈现的聚焦换能器(120)；
当所述高强度聚焦超声设备(10)处于所述第二状态时，通过拉紧一条控制线(300)，放松另一条控制线(300)，以实现多个第四换能器模块(125)围绕构成以所述第二形状呈现的聚焦换能器(120)...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛佳炜，袁进强，蒋祖平，周佳，高晓彬，
申请(专利权)人：奥昇医疗科技新加坡有限责任公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG