一种方向可控的聚焦超声推石方法技术

本发明专利技术提供了一种方向可控的聚焦超声推石方法，属于医学超声治疗和声操控技术领域。本发明专利技术利用单频信号激励聚焦扇形换能器阵列构建聚焦声场，利用声辐射力实现焦点处结石的可控方向推动。基于声散射原理建立基于聚焦扇形换能器阵列的在轴刚性小球的声辐射力理论，通过声源声压调控实现不同尺寸结石的沿轴推动，通过环形扇区角度调制实现方向可控的超声推石。本发明专利技术无须复杂的实时相控和高精度机械移动，利用单一功率信号驱动聚焦扇形换能器阵列的相关扇区，实现焦点的精确定位和结石运动方向的灵活调控，具有系统结构和电路控制简单，定位准度高，推动方向灵活和准确等优点，适用于不同体位的临床推石应用，为无创结石治疗提供了一种实用新技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学超声和结石治疗，具体涉及一种方向可控的聚焦超声推石方法。

技术介绍

1、肾结石是一种常见的泌尿系统疾病，目前其治疗手段主要有冲击波碎石、输尿管镜碎石以及经皮肾镜取石。冲击波碎石方法排石率较高，且患者痛苦小和恢复快，但其较大的能量可能会使血管破裂而造成严重的肾损伤，同时术后残留碎片无法彻底清除，且碎石的再生容易引起泌尿系统感染等病症。声镊操控技术利用声辐射力非接触式捕获和移动物体，具有生物相容性高、无创、无标签操作、可操控类型广和尺度范围大等优点，在超声医学等领域得到关注和应用。为了减少冲击波碎石给患者带来的并发症，学者利用经皮超声在结石上产生的声辐射力，实现了速度cm/s和距离cm的结石移动，这为非接触的无创超声推石提供了可行性。

2、目前主要的超声推石方法是通过单阵元或者相控换能器阵列构建聚焦声场，通过声压调整来实现不同大小结石移动，但这些研究所用声场的聚焦深度(8.5cm)一般短于患者体内肾结石的深度，在实际应用中难以达到预期的治疗效果。常规单阵元聚焦换能器所构建的声场焦域具有轴对称性，一般对其中的物体产生轴向声辐射力，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，步骤S1中，采用单频正弦信号经功率放大后驱动聚焦换能器阵列，换能器阵列的焦距R0，开口半径a0为5～30cm，几何焦距R0＞a0，结石半径a≥0.1λ，其中λ为声波波长，换能器表面振速u0>10mm/s，声源声压p0>15kPa；

3.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，步骤S2中，扇形换能器阵列环形等幅调制条件下，开展声场和声辐射力研究；

4.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦...

【技术特征摘要】

1.一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，步骤s1中，采用单频正弦信号经功率放大后驱动聚焦换能器阵列，换能器阵列的焦距r0，开口半径a0为5～30cm，几何焦距r0＞a0，结石半径a≥0.1λ，其中λ为声波波长，换能器表面振速u0>10mm/s，声源声压p0>15kpa；

3.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，步骤s2中，扇形换能器阵列环形等幅调制条件下，开展声场和声辐射力研究；

4.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，步骤s2中，扇形换能器阵列环形等幅调制条件下，声场焦点处具有最大的轴向推石能力，其声辐射力和换能器声源声压的平方成正比，且随焦点处结石半径的增大而增大，而当结石半径超过焦域半径后轴向声辐射力增速降低，逐渐趋于稳定值；因此可以通过提高换能器的声源声压来增大轴向推动能力，而可推动结石的尺寸由声场焦域半径来确定；结石半径a小于声场焦域主瓣半径(约为0.61λr0/a0)时轴向声辐射力大于结石的重力，具有垂直推石能力。

5.根据权利要求1所述的一种方向可控的聚焦超声推石方法，其特征在于，步骤s3中，在环形扇区角度幅度调制中，轴向声辐射力fz随着关闭扇区角度的增大而减小，而其径向声辐射力fr增大，由此实现偏转角θ＝arctan(fr/fz)相应增大的超声推石；轴向和径向声辐射力均和声...

【专利技术属性】
技术研发人员：马青玉，李文溢，郭各朴，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：