【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超声相控阵系统，特别是一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，属于生物医学仪器与设备领域。
技术介绍
1、高强度聚焦超声技术是一种通过从体外向体内发射功率超声并汇聚在特定目标靶区，由此产生一定的人体生物学效应而实现无创治疗效果的新型技术。
2、现有的高强度聚焦超声设备主要可分为单阵元和多阵元的相控阵设备。在这类相控阵聚焦超声设备中，通常将几何焦点位置的焦域尺寸作为所有空间位置的通用标准，并以此为基础进行治疗靶区内焦点序列的规划。然而，实际情况是，相控阵聚焦超声设备在不同空间位置的焦域尺寸存在差异。将焦域尺寸设定为静态数值的规划方法虽然设计简便，但却导致了治疗靶区内不同位置的焦域分布不一致。特别是在新的适应症应用场景中，例如内脏脂肪改良、肾交感神经消融等，由于靶区附近存在重要器官和组织，对相控阵聚焦超声系统的靶区规划精度提出了更高的要求。因此，在焦点序列规划中，有必要充分考虑不同空间位置下焦域尺寸的变化。
3、此外，在超声相控阵系统中，存在焦点位置变化时的实时追踪手段的不足。当前系统缺乏有效的机制来动态追踪并监测焦点位置的变化，从而影响了治疗的精准性和安全性。为了弥补这一不足，需要引入能够实现焦点位置实时追踪的技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术缺点，提出一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，包括中央
3、所述中央控制单元包括一个或多个处理器，其用于对所述超声成像单元、相控阵发射单元、机械运动单元、去气水处理单元、组合探头进行控制，并且所述中央控制单元对靶区内靶点坐标和发射参数进行规划；
4、所述超声成像单元通过所述组合探头中的超声成像探头获取靶区的图像数据；
5、所述相控阵发射单元通过独立控制相控阵换能器不同阵元的发射相位，实现在目标靶区中生成一个或多个焦点，并能够控制一个或多个焦点的聚焦位置；
6、所述机械运动单元包括机械运动驱动器和多维运动机械结构，其用于移动所述组合探头；
7、所述去气水处理单元用于产生去气水，并将去气水传输到所述组合探头的水罐中，并控制去气水在所述水罐与去气水处理单元之间循环；
8、所述组合探头包括相控阵换能器、超声成像探头和信息存储装置。
9、进一步的，所述中央控制单元接收用户设定的如下信息：焦域的空间峰值时间平均声强、超声辐照时间t、温度阈值。
10、进一步的，所述超声成像单元获取的图像数据包括灰度图像数据、彩色图像数据；同时，还获取靶区的超声rf数据，所述超声rf数据为经过波束形成之后的原始超声回波信号；所述超声成像单元，在每一帧超声图像的第一根线开始扫描时发送帧脉冲信号给所述相控阵发发射单元，在第一根线除外的每一帧超声图像的每一根线开始扫描时发送线脉冲信号给所述相控阵发发射单元。
11、进一步的，所述相控阵发射单元在接收到所述超声成像单元发送的帧脉冲信号时，控制相控阵换能器发射超声波，并对所述超声成像单元发送的线脉冲信号进行计数，当计数达到第一设定阈值a时，停止相控阵换能器发射超声波，同时重新对线脉冲信号进行计数，当计数达到第二设定阈值b时，继续控制相控阵换能器发射超声波，直到再次接收到所述超声成像单元发送的帧脉冲信号时重复该过程；通过控制第一设定阈值、第二设定阈值的大小，使在所述超声成像单元对靶区进行超声图像扫描时，停止相控阵换能器发射超声波，从而避免高强度的超声波对靶区微弱超声回波信号的干扰。
12、进一步的，所述信息存储装置用于存储相控阵换能器的各种参数；
13、所述相控阵换能器包括两个或以上数量的独立阵元；
14、所述超声成像探头与所述相控阵换能器中心共轴组装在一起，所述超声成像探头采用2d超声成像探头或3d超声成像探头。
15、进一步的，所述超声成像探头采用2d超声成像探头，组合探头还包括位置控制装置；所述位置控制装置根据焦点坐标的位置，控制所述2d超声成像探头沿中心轴线旋转，并使所述2d超声成像探头的成像视野所在平面始终穿过焦点坐标，从而实现在超声发射过程中通过超声图像对焦点位置的实时显示。
16、更进一步的，当靶点坐标为时，所述位置控制装置控制所述超声成像探头沿中心轴线旋转的角度为α，按照如下公式计算：
17、。
18、进一步的，所述中央控制单元根据焦点处于不同空间位置时的不同焦域尺寸进行靶区内靶点坐标的智能规划；所述靶区内靶点坐标的智能规划方法包括以下步骤：
19、s001：设定相控阵换能器的顶面中心为坐标系的圆点，相控阵换能器轴线方向为z轴，成像探头成像扫描方向为x轴，垂直于成像探头成像扫描方向为y轴；
20、s002：获取由用户设定的靶区边界像素点的坐标集合；
21、s003：根据像素点坐标集合和像素点间距计算得出：靶区边界的物理坐标；
22、s004：获取系统内置的如下信息：x、y、z轴方向焦域边界与靶区边界之间的安全间距、、；
23、获取用户设定的如下信息：x、y、z轴方向焦域边界之间的间距、、；
24、获取用户设定的如下信息：焦域的空间峰值时间平均声强、超声辐照时间t、温度阈值；
25、s005：将靶区边界扩展为矩形区域；
26、其中，所述矩形区域的上下两个面垂直于z轴，上下两个面分别穿过点和；左右两个面垂直于x轴，左右两个面分别穿过点和；前后两个面垂直于y轴，前后两个面分别穿过点和；
27、s006：设定矩形区域内靶点坐标为：
28、 ；
29、其中，点位于穿过点且垂直于z轴的x-y平面内；
30、s007：分别计算：靶点在z轴上的坐标，也就是靶点所在不同x-y平面所经过的z轴坐标，靶点在x轴上的坐标，靶点在y轴上的坐标 ；
31、s008：根据靶区边界和安全间距、、，计算得到安全边界；
32、s009：对于中每一焦点坐标，按照如下运算得到对应焦域边界在x、y、z轴上极限位置的新坐标点：
33、、、 ；
34、s010：进一步通过射线法判断新坐标点是否在安全边界内，如有任一新坐标点不在安全边界内，则删除新坐标点在中对应的焦点坐标；
35、s011：重复s009、s010的步骤，直到遍历中每一焦点坐标，得到最终靶点坐标。
36、更进一步的，计算靶点在z轴上的坐标的步骤如下：
37、a）计算第一个坐标：，其中n≥1，n为整数；n从1开始逐次加1进行如下计算：
38、根据声场焦域计算方法计算焦点位于时的焦域长度l、x轴焦域宽度wx，y轴焦域宽度wy，直到第一次出现满足公式时，将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，包括中央控制单元、超声成像单元、相控阵发射单元、机械运动单元、去气水处理单元和组合探头，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述中央控制单元接收用户设定的如下信息：焦域的空间峰值时间平均声强、超声辐照时间t、温度阈值。
3.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述超声成像单元获取的图像数据包括灰度图像数据、彩色图像数据；同时，还获取靶区的超声RF数据，所述超声RF数据为经过波束形成之后的原始超声回波信号；所述超声成像单元，在每一帧超声图像的第一根线开始扫描时发送帧脉冲信号给所述相控阵发发射单元，在第一根线除外的每一帧超声图像的每一根线开始扫描时发送线脉冲信号给所述相控阵发发射单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述相控阵发射单元在接收到所述超声成像单元发送的帧脉冲信号时，控制相控阵换能器发射超声波，并对所述超声成像单元发送的线脉冲信号进行计数
5.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述信息存储装置用于存储相控阵换能器的各种参数；
6.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述超声成像探头采用2D超声成像探头，组合探头还包括位置控制装置；所述位置控制装置根据焦点坐标的位置，控制所述2D超声成像探头沿中心轴线旋转，并使所述2D超声成像探头的成像视野所在平面始终穿过焦点坐标，从而实现在超声发射过程中通过超声图像对焦点位置的实时显示。
7.根据权利要求6所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，当靶点坐标为时，所述位置控制装置控制所述超声成像探头沿中心轴线旋转的角度为α，按照如下公式计算：
8.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述中央控制单元根据焦点处于不同空间位置时的不同焦域尺寸进行靶区内靶点坐标的智能规划；所述靶区内靶点坐标的智能规划方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，计算靶点在Z轴上的坐标的步骤如下：
10.根据权利要求8所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，计算靶点在X轴上的坐标的步骤如下：
11.根据权利要求8所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，计算靶点在轴上的坐标的步骤如下：
12.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述中央控制单元根据焦点处于不同空间位置时的不同焦域尺寸进行靶区内靶点发射参数的智能规划， 所述靶点发射参数的智能规划方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，包括中央控制单元、超声成像单元、相控阵发射单元、机械运动单元、去气水处理单元和组合探头，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述中央控制单元接收用户设定的如下信息：焦域的空间峰值时间平均声强、超声辐照时间t、温度阈值。
3.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述超声成像单元获取的图像数据包括灰度图像数据、彩色图像数据；同时，还获取靶区的超声rf数据，所述超声rf数据为经过波束形成之后的原始超声回波信号；所述超声成像单元，在每一帧超声图像的第一根线开始扫描时发送帧脉冲信号给所述相控阵发发射单元，在第一根线除外的每一帧超声图像的每一根线开始扫描时发送线脉冲信号给所述相控阵发发射单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特征在于，所述相控阵发射单元在接收到所述超声成像单元发送的帧脉冲信号时，控制相控阵换能器发射超声波，并对所述超声成像单元发送的线脉冲信号进行计数，当计数达到第一设定阈值a时，停止相控阵换能器发射超声波，同时重新对线脉冲信号进行计数，当计数达到第二设定阈值b时，继续控制相控阵换能器发射超声波，直到再次接收到所述超声成像单元发送的帧脉冲信号时重复该过程；通过控制第一设定阈值、第二设定阈值的大小，使在所述超声成像单元对靶区进行超声图像扫描时，停止相控阵换能器发射超声波，从而避免高强度的超声波对靶区微弱超声回波信号的干扰。
5.根据权利要求1所述的一种基于靶点参数智能规划方法的超声相控阵系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥清，张恩光，郭瑞彪，蔡菁，车飞飞，付志超，
申请(专利权)人：南京广慈医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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