超声空化的能量控制方法、超声空化消融及空化加热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超声空化的能量控制方法、超声空化消融及空化加热系统。该方法包括：接收高低能量切换控制指令；根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布输出；其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于各所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度。本方案通过能量切换的方式提高超声空化消融的有效性及安全性，也通过能量切换的方式提高了超声空化加热的有效性。超声空化加热的有效性。超声空化加热的有效性。

【技术实现步骤摘要】
超声空化的能量控制方法、超声空化消融及空化加热系统


[0001]本专利技术实施例涉及医疗领域，尤其涉及一种超声空化的能量控制方法、超声空化消融及空化加热系统。

技术介绍

[0002]超声空化消融术(HIFU)目前已用于包括子宫肌瘤、肝肿瘤、胰腺肿瘤等恶性肿瘤的消融治疗。其超声空化作用机理为：生物体靶区目标区域组织内液体在超声作用下，当达到超声强度阈值时，目标区域组织内液体中产生微气泡；微气泡同时在超声作用下产生震荡、膨胀、收缩以及内爆，伴随瞬态高温、高压、冲击波、放电和微射流等多种能量释放行为导致组织界面损伤，细胞膜通透性增高(声孔效应)，严重时发生细胞膜破裂、细胞溶解和碎裂等；与此同时，组织处以外的区域，因超声功率不强，不会损伤其组织，如此能够实现无创、精准消融治疗。
[0003]现有技术中，基于脉冲超声空化机制的消融方式有两种空化技术路径，一条是惯性空化消融，另外一条是沸腾空化消融；惯性空化消融每次超声只需要3
‑
20个高强度超声波，持续时间3
‑
20us左右，不断在100hz
‑
1khz的频率范围内重复，这种消融方法还要求瞬时声压极高，正向声压100Mpa，负向声压20Mpa以上工程实现难度大。沸腾空化消融每次高强度超声波500
‑
2000个，持续时间数百微妙到几毫秒，消融声压要求可以为正向声压20Mpa，负向声压
‑
10Mpa.由于上述两种空化技术路径均采用单一高能聚焦超声能量控制的方式实现组织消融，超声消融的有效性不高；同时采用使用恒定的能量对目标组织消融容易产生过热积累，这样造成超声消融的安全性不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种超声空化的能量控制方法、超声空化消融系统及空化加热系统，以通过能量切换的方式提高超声空化消融的有效性及安全性，也通过能量切换的方式提高了超声空化加热的有效性。
[0005]为达到以上目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种超声空化的能量控制方法，该方法包括：
[0006]接收高低能量切换控制指令；
[0007]根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布；
[0008]其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于各所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度。
[0009]可选的，所述第二连续脉冲能量信号的个数n与所述第二连续脉冲能量信号的个数m满足：1≤m/n≤10；其中，n,m均为正整数。
[0010]可选的，各所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度依次降低。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种超声空化消融系统，超声空化消融系统包括：
中央控制单元、能量控制单元、信号发生单元及超声换能器；所述中央控制单元、所述能量控制单元、所述信号发生单元及所述超声换能器依次电连接；
[0012]所述中央控制单元，用于根据目标生物组织区域输出高低能量切换控制指令；
[0013]所述能量控制单元，用于接收高低能量切换控制指令；并根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布输出；
[0014]其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度；
[0015]所述信号发生单元，用于根据所述预设能量分布产生预设电压信号；
[0016]所述超声换能器，用于根据所述预设电压信号输出预设声波信号至治疗工具头。
[0017]可选的，超声空化消融系统还包括：匹配单元；所述匹配单元与所述信号发生单元及所述超声换能器电连接；所述匹配单元，用于将所述预设电压信号过滤处理。
[0018]可选的，超声空化消融系统还包括：信号放大单元；所述信号放大单元与所述信号发生单元及所述匹配单元电连接；
[0019]所述信号放大单元，用于将所述预设电压信号放大处理。
[0020]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种超声空化加热系统，超声空化加热包括：中央控制单元、能量控制单元、信号发生单元及超声换能器；所述中央控制单元、所述能量控制单元、所述信号发生单元及所述超声换能器依次电连接；
[0021]所述中央控制单元，用于根据目标生物组织区域输出高低能量切换控制指令；
[0022]所述能量控制单元，用于接收高低能量切换控制指令；并根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布输出；
[0023]其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度；
[0024]所述信号发生单元，用于根据所述预设能量分布产生预设电压信号；
[0025]所述超声换能器，用于根据所述预设电压信号输出预设声波信号至生物组织处。
[0026]本专利技术实施例，通过接收高低能量切换控制指令；并根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布输出；其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于各所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度，如此通过能量切换的方式，交替的高低能量作用于需要消融的组织处，组织处产生超声空化消融效应，使组织发生凝固性坏死，达到了提高超声消融的有效性及安全性；同时通过该能量切换的方式，交替的高低能量作用于需要加热的组织处，组织处产生超声空化加热效应，提高了生物组织处的超声空化加热有效性。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例提供的一种超声空化的能量控制方法的流程图；
[0028]图2是本专利技术实施例提供的一种预设能量分布图；
[0029]图3是本专利技术实施例提供的另一种预设能量分布图；
[0030]图4是本专利技术实施例提供的一种超声空化消融系统的结构示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例提供的另一种超声空化消融系统的结构示意图；
[0032]图6是本专利技术实施例提供的另一种超声空化消融系统的结构示意图；
[0033]图7是本专利技术实施例提供的一种超声空化加热系统的结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0035]图1是本专利技术实施例提供的一种超声空化的能量控制方法的流程图，该方法适用于超声空化消融情况及超声空化加热情况；超声空化消融的基本工作机制为：生物体靶区目标区域组织内液体在能量较高的超声作用下，当达到惯性空化阈值时，目标区域组织内液体中瞬间产生微气泡，由于微气泡不稳定，同时微气泡在超声作用下瞬间震荡、膨胀、收缩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声空化的能量控制方法，其特征在于，包括：接收高低能量切换控制指令；根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布；其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于各所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度。2.根据权利要求1所述的超声空化的能量控制方法，其特征在于，所述第二连续脉冲能量信号的个数n与所述第二连续脉冲能量信号的个数m满足：1≤m/n≤10；其中，n,m均为正整数。3.根据权利要求1所述的超声空化的能量控制方法，其特征在于，各所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度依次降低。4.一种超声空化消融系统，其特征在于，包括：中央控制单元、能量控制单元、信号发生单元及超声换能器；所述中央控制单元、所述能量控制单元、所述信号发生单元及所述超声换能器依次电连接；所述中央控制单元，用于根据目标生物组织区域输出高低能量切换控制指令；所述能量控制单元，用于接收高低能量切换控制指令，并根据所述高低能量切换控制指令进行预设能量分布输出；其中，所述预设能量分布包括周期排布的第一连续脉冲能量信号和至少一第二连续脉冲能量信号；所述第一连续脉冲能量信号的平均脉冲强度大于所述第二连续脉冲能量信号的平均脉冲强度；所述信号发生单元，用于根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，李焕，高晓彬，邓勇，袁进强，杨一航，何飞飞，
申请(专利权)人：深圳市奥昇医疗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：