【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声波聚焦，尤其涉及一种用于高强度聚焦超声波的系统。
技术介绍
1、随着超声波技术的发展，超声波技术在医疗领域获得广泛的应用，尤其是使用高强聚焦超声波量(high-intensity focusedultrasound，hifu)来治疗肿瘤，相对于传统外科手术或化疗方式对患者的损伤小，可以实现无创治疗，在临床应用上极其重要。治疗肿瘤的超声治疗装置通常采用球面聚焦方式，各点发射的超声波均指向球心，在球心位置处形成高强度超声波聚焦点。将高强度超声波聚焦点聚焦于患者病灶部位产生瞬态高温效应，温度可以达到65℃～100℃，高温将病灶区域的肿瘤组织产生凝固性坏死，失去增殖，浸润，和转移能力，从而实现肿瘤治疗目的。
2、现有的超声波聚焦装置中为通常采用多个超声波换能器同时发射超声波并将该超声波进行聚焦的方式得到高能量超声波聚焦点；如在授权公告号为cn101284162b的中国专利技术专利中公开了一种超声肿瘤治疗系统双重聚焦装置，该专利实施例中将八只超声压电换能器发射的超声波进行聚焦，得到的超声波聚焦点焦斑较小，能量较高；在公布号为cn103052426a的专利技术专利中公开了一种聚焦超声波生成装置，该装置采用三个或五个以上的超声波变换器进行超声波聚焦，得到高能量的超声波聚焦点。虽然超声波聚焦点的能量越高，治疗效果越好，但是超声波聚焦点能量高的同时治疗中对患者的副作用也同步增大。具体为表现为，治疗中将高能量超声波聚焦在病灶部位时，患者会感到疼痛；这种疼痛虽然在治疗前可通过给患者使用局部麻醉药物或镇痛药物的方式缓解，但
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种用于高强度聚焦超声波的系统，以解决现有技术中超声波聚焦装置的超声波聚焦点能量高，治疗中对患者的副作用较大的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于高强度聚焦超声波的系统，包括躺床、升降机构、探头移动支架、变焦式超声探头和控制系统；躺床上设有升降机构，升降机构顶部设有探头移动支架；探头移动支架上安装有变焦式超声探头；探头移动支架和变焦式超声探头均与控制系统电性连接。
4、在本方案中，在躺床上设计升降机构，升降机构能带动探头移动支架以及与之连接的变焦式超声探头升降运动，适用于治疗中各种治疗场景；变焦式超声探头能够实现超声波聚焦点的变焦，避免超声波长时间聚焦对患者局部造成烧伤。
5、进一步地，探头移动支架包括支架外壳，支架外壳连接于升降机构顶部；支架外壳内部横向驱动组件和纵向驱动组件，横向驱动组件和纵向驱动组件上滑动连接有探头安装件；探头安装件下方安装有变焦式超声探头。
6、在本方案中，在支架外壳内部设计横向驱动组件和纵向驱动组件，通过横向驱动组件和纵向驱动组件可以驱动变焦式超声探头移动；在治疗中可以驱动变焦式超声探头沿着患者的病灶区域运动，实现精准的超声治疗。
7、进一步地，横向驱动组件包括两根横向丝杠，两根横向丝杠转动连接于支架外壳内壁；两根横向丝杠上设有横向移动杆，横向移动杆两端分别与两根横向丝杠螺纹连接；探头安装件滑动连接在横向移动杆上；其中一根横向丝杠上传动连接有横向电机，横向电机设于支架外壳内壁，两根横向丝杠之间传动连接；
8、纵向驱动组件包括两根纵向丝杠，两根纵向丝杠垂直于横向丝杠方向设置，两根纵向丝杠转动连接于支架外壳内壁；两根纵向丝杠上设有纵向移动杆，纵向移动杆两端分别与两根纵向丝杠螺纹连接；探头安装件滑动连接在纵向丝杠上，其中一根纵向丝杠上传动连接有纵向电机，纵向电机设于支架外壳内壁，两根纵向丝杠之间传动连接；
9、横向丝杠和纵向电机均与控制系统连接；
10、控制系统通过横向电机驱动横向丝杠转动，横向移动杆在横向丝杠的螺旋驱动下沿着横向丝杠运动，同时带动探头安装件横向运动；控制系统通过纵向电机驱动纵向丝杠转动，纵向移动杆在纵向丝杠的螺旋驱动下沿着纵向丝杠运动，同时带动探头安装件纵向运动。
11、在本方案中，横向移动杆两端分别连接两根横向丝杠，纵向移动杆两端分别连接两根纵向丝杠，横向电机和纵向电机分别驱动横向丝杠和纵向丝杠转动时，横向移动杆和纵向移动杆可以平稳的移动，使得变焦式超声探头平稳的运行；该设计保证了治疗中变焦式超声探头运动时超声波聚焦点抖动幅度较小，提高了变焦式超声探头的稳定性。
12、进一步地，变焦式超声探头包括探头壳体，探头壳体设于探头安装件上；探头壳体内部设有球冠体；球冠体中心设有超声波图像采集仪；球冠体边缘开有六个圆孔，六个圆孔均匀环绕分布在球冠体上；每个圆孔内活动连接有一个超声波换能器；每个超声波换能器的端部均与变焦组件连接；变焦组件驱动六个超声波换能器调整角度，以对六个超声波换能器的超声波聚焦点进行调整；
13、超声波图像采集仪和超声波换能器均与控制系统连接。
14、在本方案中，将六个超声波换能器的发射的超声波进行聚焦，得到的超声波聚焦点能量高，治疗效果好。
15、进一步地，变焦组件包括六根连接杆，六根连接杆的一端均通过万向旋转接头连接六个超声波换能器，六根连接杆的另一端通过万向旋转接头连接变焦转盘的边缘；变焦转盘的中心通过轴承连接偏心轴的一端；偏心轴的另一端通过联轴器与变焦电机连接；变焦电机设于探头壳体顶部；变焦电机与控制系统连接；
16、变焦电机通过偏心轴带动变焦转盘周向旋转，变焦转盘通过连接杆驱动六个超声波换能器运动，六个超声波换能器运动中超声波聚焦点周向旋转；超声波聚焦点周向旋转中扫掠的区域为聚焦点扫掠面积s，变焦转盘周向旋转中扫掠的面积为变焦转盘扫掠面积t，聚焦点扫掠面积s和变焦转盘扫掠面积t之间满足关系：
17、
18、其中，t＝πr2，r为偏心轴的偏心半径；r为球冠体的曲率半径；l为连接杆的长度。
19、在本方案中，变焦电机带动变焦转盘运动，变焦转盘运动中通过连接杆驱动六个超声波换能器调整角度，使得超声波聚焦点周向运动形成聚焦点扫掠面积s；在实际治疗中，超声波聚焦点周向运动可以不断的对病灶区域进行循环性的超声治疗，避免了超声波长时间聚焦于局部，对患者造成灼烧；且超声波聚焦点不断运动，能有效防止患者皮肤温度异常升高，治疗中无需中途停止或采取别的措施，加快了手术进程，提高了患者的手术体验。
20、进一步地，圆孔内套设有转环，转环外侧为凸球形结构，圆孔内壁为凹球形结构，转环和圆孔通过凸球形结构嵌入凹球形结构内部的方式活动连接；超声波换能器设置在转环内部。
21、在本方案中，转环的凸球形结构嵌入圆孔的凹球形结构内部实现二者的活动连接，变焦转盘运动中带动连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：包括躺床(1)、升降机构(2)、探头移动支架(3)、变焦式超声探头(4)和控制系统；所述躺床(1)上设有升降机构(2)，所述升降机构(2)顶部设有探头移动支架(3)；所述探头移动支架(3)上安装有变焦式超声探头(4)；所述探头移动支架(3)和所述变焦式超声探头(4)均与所述控制系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述探头移动支架(3)包括支架外壳(31)，所述支架外壳(31)连接于所述升降机构(2)顶部；所述支架外壳(31)内部横向驱动组件和纵向驱动组件，所述横向驱动组件和所述纵向驱动组件上滑动连接有探头安装件(34)；所述探头安装件(34)下方安装有所述变焦式超生探头。
3.根据权利要求2所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述横向驱动组件包括两根横向丝杠(32)，两根所述横向丝杠(32)转动连接于所述支架外壳(31)内壁；两根所述横向丝杠(32)上设有横向移动杆(33)，所述横向移动杆(33)两端分别与两根所述横向丝杠(32)螺纹连接；所述探头安装件(
4.根据权利要求3所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述变焦式超声探头(4)包括探头壳体(41)，所述探头壳体(41)设于所述探头安装件(34)上；所述探头壳体(41)内部设有球冠体(42)；所述球冠体(42)中心设有超声波图像采集仪(48)；所述球冠体(42)边缘开有六个圆孔，六个所述圆孔均匀环绕分布在所述球冠体(42)上；每个所述圆孔内活动连接有一个超声波换能器(43)；每个所述超声波换能器(43)的端部均与变焦组件连接；所述变焦组件驱动六个所述超声波换能器(43)调整角度，以对六个所述超声波换能器(43)的超声波聚焦点进行调整；
5.根据权利要求4所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述变焦组件包括六根连接杆(44)，六根所述连接杆(44)的一端均通过万向旋转接头连接六个所述超声波换能器(43)，六根所述连接杆(44)的另一端通过万向旋转接头连接变焦转盘(45)的边缘；所述变焦转盘(45)的中心通过轴承连接偏心轴(46)的一端；所述偏心轴(46)的另一端通过联轴器与变焦电机(47)连接；所述变焦电机(47)设于所述探头壳体(41)顶部；所述变焦电机(47)与所述控制系统连接；
6.根据权利要求5所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述圆孔内套设有转环(431)，所述转环(431)外侧为凸球形结构，所述圆孔内壁为凹球形结构，所述转环(431)和所述圆孔通过所述凸球形结构嵌入所述凹球形结构内部的方式活动连接；所述超声波换能器(43)设置在所述转环(431)内部。
7.根据权利要求5所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述控制系统包括医用电脑，所述医用电脑与所述超声波图像采集仪(48)连接，所述超声波图像采集仪(48)采集患者体内病灶图像信息并发送至所述医用电脑，所述医用电脑接收根据所述病灶图像信息确定的超声治疗区域；所述医用电脑将所述超声治疗区域划分为若干条探头路径，所述探头路径的宽度为路径宽度D，路径宽度D满足：
8.根据权利要求7所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述医用电脑将所述超声治疗区域横向划分为若干条探头路径；所述医用电脑通过所述横向电机(35)和所述纵向电机(38)控制所述变焦式超声探头(4)运动至第一条探头路径的一端，并通过所述横向电机(35)控制所述变焦式超声探头(4)沿着所述第一条探头路径移动；所述医用电脑控制六个所述超声波换能器(43)发射超声波对第一条探头路径进行治疗，治疗中所述医用电脑通过所述变焦电机(47)调整六个所述变焦式超声探头(4)的超声波聚焦点，使超声波聚焦点覆盖聚焦点扫掠面积S；当所述医用电脑通过所述横向电机(35)控制所述变焦式超声探头(4)移动至所述第一条探头路径另一端时，所述医用电脑再通过纵向电机(38)控制所述变焦式超声探头(4)纵向运动至第二条探头路径上对第二条探头路径进行治疗。
9.根据权利要求1～8任一所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述升降机构(2)为电动升降杆，所述探头移动支架(3)设于所述电动升降杆顶部。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：包括躺床(1)、升降机构(2)、探头移动支架(3)、变焦式超声探头(4)和控制系统；所述躺床(1)上设有升降机构(2)，所述升降机构(2)顶部设有探头移动支架(3)；所述探头移动支架(3)上安装有变焦式超声探头(4)；所述探头移动支架(3)和所述变焦式超声探头(4)均与所述控制系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述探头移动支架(3)包括支架外壳(31)，所述支架外壳(31)连接于所述升降机构(2)顶部；所述支架外壳(31)内部横向驱动组件和纵向驱动组件，所述横向驱动组件和所述纵向驱动组件上滑动连接有探头安装件(34)；所述探头安装件(34)下方安装有所述变焦式超生探头。
3.根据权利要求2所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述横向驱动组件包括两根横向丝杠(32)，两根所述横向丝杠(32)转动连接于所述支架外壳(31)内壁；两根所述横向丝杠(32)上设有横向移动杆(33)，所述横向移动杆(33)两端分别与两根所述横向丝杠(32)螺纹连接；所述探头安装件(34)滑动连接在所述横向移动杆(33)上；其中一根所述横向丝杠(32)上传动连接有横向电机(35)，所述横向电机(35)设于所述支架外壳(31)内壁，两根所述横向丝杠(32)之间传动连接；
4.根据权利要求3所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述变焦式超声探头(4)包括探头壳体(41)，所述探头壳体(41)设于所述探头安装件(34)上；所述探头壳体(41)内部设有球冠体(42)；所述球冠体(42)中心设有超声波图像采集仪(48)；所述球冠体(42)边缘开有六个圆孔，六个所述圆孔均匀环绕分布在所述球冠体(42)上；每个所述圆孔内活动连接有一个超声波换能器(43)；每个所述超声波换能器(43)的端部均与变焦组件连接；所述变焦组件驱动六个所述超声波换能器(43)调整角度，以对六个所述超声波换能器(43)的超声波聚焦点进行调整；
5.根据权利要求4所述的用于高强度聚焦超声波的系统，其特征在于：所述变焦组件包括六根连接杆(44)，六根所述连接杆(44)的一端均通过万向旋转接头连接六个...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐英，杨明涛，胡辉权，李均，徐凡，殷姝，
申请(专利权)人：南充市中心医院，
类型：发明
国别省市：
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