專利名稱：復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置。
背景技術(shù)：
愛美是人類的天性，隨著年齡增大，體形不可避免發(fā)生改變，人們?cè)絹碓蕉嘞Ｍㄟ^身體局部減肥塑形技術(shù)改變身體外形和體表的美觀程度，據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)美容學(xué)會(huì)進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，18 60歲的成年女性人群中，有興趣通過身體塑形技術(shù)和程序改變個(gè)人外觀的比例高達(dá)45.8%。過去，想要移除身體局部多余脂肪，改善身體曲線的方式，唯有通過抽脂手術(shù)來抽取局部皮下脂肪。盡管抽脂手術(shù)治療效果明顯，但是由于系外科手術(shù)，不可避免存在很多固有的缺陷，包括需在無菌手術(shù)室進(jìn)行，需在局部皮下脂肪注射低滲腫脹液體，需進(jìn)行麻醉， 手術(shù)過程中出血，術(shù)后疼痛和腫脹、淤血，術(shù)后需要加壓包扎，術(shù)后需要數(shù)天至數(shù)周的恢復(fù)時(shí)間，術(shù)后需服用抗菌藥物，術(shù)后可能出現(xiàn)感染和出血等并發(fā)癥，上述缺陷在很大程度上限制了抽脂手術(shù)的普及。無創(chuàng)傷治療技術(shù)應(yīng)用于整容醫(yī)學(xué)的需求越來越迫切，這種巨大的市場(chǎng)需求已經(jīng)推動(dòng)研究全新的無創(chuàng)傷技術(shù)替代傳統(tǒng)的手術(shù)抽脂技術(shù)，減少減肥者的痛苦，避免不良的副作用。中國(guó)實(shí)用新型專利“非創(chuàng)傷性溶解皮下脂肪的超聲波裝置”(專利申請(qǐng)?zhí)?200410023982. 2)提出的一種非創(chuàng)傷性溶解皮下脂肪的超聲波裝置，應(yīng)用超聲換能器置于目標(biāo)減肥區(qū)域的皮膚表面，通過傳輸聚焦的超聲波能量至皮下脂肪組織，高能的超聲振動(dòng)使脂肪細(xì)胞膜破裂，產(chǎn)生局部脂肪溶解。中國(guó)發(fā)明專利“聚焦超聲波無創(chuàng)抽脂的方法和裝置”(專利申請(qǐng)?zhí)?00810042848. 5)提出的一種聚焦超聲波無創(chuàng)抽脂的方法和裝置，應(yīng)用聚焦超聲換能器置于目標(biāo)減肥區(qū)域的皮膚表面，傳輸聚焦超聲波能量聚焦于皮下脂肪組織，高能的超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的空穴效應(yīng)，導(dǎo)致皮下脂肪的細(xì)胞膜破裂，產(chǎn)生局部皮下脂肪細(xì)胞破裂溶解。其缺陷為，采用的聚焦超聲治療頭直經(jīng)過大，超聲輸出聲強(qiáng)功率過大，生產(chǎn)制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)制造成本高，故應(yīng)用價(jià)值受到限制。研究證實(shí)，體外超聲非創(chuàng)傷性溶解皮下脂肪的機(jī)理主要與超聲穩(wěn)定空化作用有關(guān)，主要是通過空化效應(yīng)而發(fā)揮溶解皮下脂肪的作用，聚焦超聲無創(chuàng)抽脂系統(tǒng)應(yīng)用超聲技術(shù)，發(fā)射聚焦超聲束，準(zhǔn)確地將超聲束聚焦于皮下脂肪組織層，特殊設(shè)計(jì)的超聲波頻率和調(diào)制脈沖參數(shù)，驅(qū)使治療聚焦超聲波僅破壞脂肪細(xì)胞膜，促使脂肪細(xì)胞破裂，而不破壞其它任何鄰近組織的正常組織結(jié)構(gòu)，不損傷皮膚、皮下結(jié)締組織、周圍血管和周圍神經(jīng)。聚焦超聲無創(chuàng)抽脂系統(tǒng)發(fā)射的超聲波能量會(huì)聚在一個(gè)狹窄的焦斑范圍內(nèi)，產(chǎn)生特殊的超聲波空穴作用，這是一種機(jī)械作用而非加熱效應(yīng)，這種特殊效應(yīng)的產(chǎn)生是由于精心設(shè)計(jì)的聲學(xué)參數(shù)和特殊設(shè)計(jì)的脈沖能量，多種組織學(xué)檢查和臨床試驗(yàn)證據(jù)表明，環(huán)繞在皮下脂肪組織周圍的非脂肪正常組織，例如鄰近皮膚、皮下結(jié)締組織、血管和神經(jīng)等不會(huì)被這種機(jī)械作用損傷，與聚焦超聲波加熱效應(yīng)不同，超聲波的機(jī)械效應(yīng)能夠選擇性破壞脂肪細(xì)胞膜而不損傷鄰近正常組織的細(xì)胞及組織完整性。研究表明，超聲頻率越低，通過空化效應(yīng)而發(fā)揮溶解皮下脂肪作用所需的聲強(qiáng)越低，兩者之間呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，應(yīng)用25KHz頻率的超聲波聲強(qiáng)僅需約1/20 SOOKHz頻率超聲波的聲強(qiáng)，即可獲得同樣溶解皮下脂肪的效果。同樣，頻率越高，在局部組織產(chǎn)生的加熱效應(yīng)越強(qiáng)，局部組織的損傷越大，因此，為了獲得最大的溶解皮下脂肪的效果，應(yīng)用超聲波的頻率越低，產(chǎn)生的溶解皮下脂肪效果越好，聲強(qiáng)越小，對(duì)周圍正常組織的傷害越小。盡管低頻超聲擁有上述優(yōu)點(diǎn)，但在具體應(yīng)用時(shí)，由于其波長(zhǎng)太大(以25KHz的超聲波為例，波長(zhǎng)為6cm)，而按照聲學(xué)理論，應(yīng)用現(xiàn)代聲聚焦技術(shù)，其焦斑面積不可能小于波長(zhǎng)(即25KHz的聚焦超聲焦斑不可能小于6cm)，因此，不能達(dá)到聚焦超聲治療的目的；而高頻超聲卻可以應(yīng)用聚焦技術(shù)達(dá)到聚焦到數(shù)毫米的目的，但由于其顯著的加熱效應(yīng)，又可能損傷周圍鄰近組織。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是針對(duì)目前體外聚焦超聲溶解皮下脂肪細(xì)胞技術(shù)的缺陷，參考國(guó)際最新的動(dòng)物及人體研究成果，提出溶解皮下脂肪細(xì)胞效果更顯著，聚焦超聲治療頭直經(jīng)更小，超聲輸出聲強(qiáng)功率更小，對(duì)人體周圍正常組織損傷更小，治療更精確的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法及裝置。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法及裝置，其特征是，綜合應(yīng)用低頻超聲和中高頻大功率聚焦超聲同時(shí)作用于皮下脂肪，應(yīng)用復(fù)合頻率溶解皮下脂肪的治療模式，長(zhǎng)時(shí)間低頻低功率超聲在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部穩(wěn)定發(fā)生超聲空泡作用，使其內(nèi)部張力蓄積接近臨界閥值，而瞬間發(fā)射的中高頻、大功率聚焦超聲波由于可將聲波聚焦于準(zhǔn)確的焦距范圍，可僅選擇性作用于皮下脂肪細(xì)胞，而不破壞周圍組織，瞬間發(fā)射的中高頻大功率聚焦超聲波在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部穩(wěn)定空泡已經(jīng)接近臨界閥值狀態(tài)下，誘發(fā)產(chǎn)生瞬間不穩(wěn)定超聲波空泡效應(yīng)，在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部誘發(fā)爆破，促使皮下脂肪細(xì)胞溶解，這是一種革命革命性的創(chuàng)新治療模式。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法及裝置，其特征是，本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置由主控制單元，治療部位指導(dǎo)單元、低頻超聲發(fā)射單元、脈沖調(diào)制中頻聚焦超聲治療換能器單元，多頻超聲波發(fā)生控制單元組成。本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置通過治療部位指導(dǎo)單元，指導(dǎo)治療頭當(dāng)時(shí)應(yīng)該所處的位置，主控制單元根據(jù)預(yù)定程序確定當(dāng)時(shí)治療頭位置，通過啟動(dòng)代表該位置指導(dǎo)激光定位束，明確指導(dǎo)治療部位，治療頭定位光電開關(guān)模塊接受該位置指導(dǎo)激光定位束，光電開關(guān)接通，通過I/O接口發(fā)出數(shù)字開關(guān)信號(hào)至主控制單元，主控制單元發(fā)出控制信號(hào)至多頻超聲波發(fā)生控制單元，通過控制多頻超聲波發(fā)生控制單元的工作，啟動(dòng)治療超聲波發(fā)生單元，經(jīng)超聲換能器照射治療部位。本發(fā)明提出的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法和裝置，其技術(shù)特征是，在超聲治療頭內(nèi)同時(shí)安裝低頻超聲換能器和中高頻聚焦超聲換能器，上述兩種超聲換能器的縱向軸心在同一支點(diǎn)，兩種超聲換能器發(fā)射的超聲波能量在同一超聲輻射部位內(nèi)重合，組成多種梯度超聲能量沉積區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)不同頻率的超聲波能量同步積聚或分別積聚，誘發(fā)皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生特征性的空泡效應(yīng)，破裂溶解皮下脂肪細(xì)胞，獲得良好的溶解脂肪細(xì)胞的效果。本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷脂肪裝置中的復(fù)合頻率超聲治療頭，由低頻平面超聲換能器與中高頻聚焦超聲換能器組合而成，所述低頻超聲換能器的頻率范圍從 20KHz ΙΟΟΚΗζ，所述高頻聚焦超聲換能器的頻率范圍從IOOKHz 3000KHz，所述低頻超聲換能器的類型是普通平面非聚焦超聲換能器，其輸出聲強(qiáng)<30W/cm2，所述中高頻聚焦超聲換能器采用脈沖調(diào)制超聲波的輸出模式，其峰值輸出功率50W 300W，其峰值聲強(qiáng)50W/ cm2 1000W/cm2，所述中高頻聚焦超聲換能器可以采用多種超聲聚焦結(jié)構(gòu)，最簡(jiǎn)單的可以采用自聚焦結(jié)構(gòu)，也可以采用聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)，或者在半球形剛性球冠同一平面位置粘貼多個(gè)壓電晶元進(jìn)行聚焦。本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法和裝置中復(fù)合頻率超聲治療頭， 可以采用多種結(jié)構(gòu)及方法組合低頻平面超聲換能器和中高頻聚焦超聲換能器，一種最簡(jiǎn)單的組合方式是，自聚焦型中高頻聚焦超聲換能器的壓電球冠頂部中央開個(gè)空洞，空洞中央裝配低頻率平面超聲換能器，在空洞周圍裝配橡膠防震墊圈，隔離兩個(gè)換能器并起到防震的效果；另一種有效的組合方式，適合于應(yīng)用聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)的中高頻聚焦超聲換能器結(jié)構(gòu)，其組合方式是采用帶中央園孔的平面壓電晶體，應(yīng)用帶中央園孔的聲透鏡聚焦，中央園孔頂端粘貼低頻率平面壓電晶體，經(jīng)橡膠防震套圈隔離，安裝在中央空洞位置；還有一種組合方式是在多晶元聚焦結(jié)構(gòu)的中高頻聚焦超聲換能器半球形鋼性球冠中央留置一個(gè)中央空洞，裝配低頻平面換能器。本發(fā)明提出的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法及裝置，其特征是，采用低頻超聲和和中高頻大功率聚焦超聲相結(jié)合的解決方案進(jìn)行體外無創(chuàng)傷溶脂，本發(fā)明復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置中所述的低頻超聲發(fā)射單元，系由單個(gè)、雙個(gè)或多個(gè)低頻超聲換能器組成，構(gòu)成上述體外溶栓系統(tǒng)的低頻超聲部份，單個(gè)或多個(gè)低頻超聲換能器縱軸方向與按治療計(jì)劃確定的治療部位在同一縱軸位置，發(fā)射的低頻超聲是低頻率(20KHz ΙΟΟΚΗζ)，低功率< 3w/cm2連續(xù)或間斷性發(fā)射(采用占空比10% 90% )，低頻超聲的主要目的是作用于皮下脂肪細(xì)胞，利用超聲波空穴作用和機(jī)械作用，誘發(fā)穩(wěn)定空泡形成，所述的低頻低功率超聲換能器，直徑約1. 5cm 5cm，更小的換能器在實(shí)際制造過程中有困難，而且，按照聲學(xué)理論，換能器面積過小，影響聲波發(fā)射的距離，為了更準(zhǔn)確將低頻低功率超聲聚焦于皮下脂肪部位，本發(fā)明采用在上述換能器前端加用準(zhǔn)直器的方案，準(zhǔn)直器是中央留有空洞的圓柱樣裝置，圓柱樣裝置與換能器前端蓋板之間采用硅膠粘合緩沖，準(zhǔn)直器采用高度吸收聲波的材料制備，在橡膠內(nèi)加入鎢粉，準(zhǔn)直器與人體體表接觸面采用醫(yī)用等級(jí)硅橡膠制備，準(zhǔn)直器的園孔直徑約0. 2 1cm，根據(jù)不同病灶直徑選擇，準(zhǔn)直器僅允許園孔中央有聲波穿過，而周圍聲波全部被準(zhǔn)直器所吸收，最大程度減少超聲波對(duì)周圍正常組織的影響。本發(fā)明提出的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置中所述聚焦超聲換能器治療單元，系由單個(gè)或數(shù)個(gè)中高頻率，中大功率聚焦超聲換能器組成，構(gòu)成上述體外溶栓系統(tǒng)的中頻超聲部份和/或高頻超聲部份，聚焦超聲換能器可以采用自聚焦方式的半球形壓電陶瓷換能器或者應(yīng)用平板壓電陶瓷加用聲透鏡結(jié)構(gòu)聚焦換能器的結(jié)構(gòu)，或者采用多個(gè)壓電陶瓷晶片固定在半球形球冠內(nèi)的多個(gè)壓電晶元在半球形球冠內(nèi)聚焦的聚焦換能器結(jié)構(gòu)，其超聲波頻率范圍在IOOKHz 3000KHZ之間，發(fā)射功率范圍，峰值脈沖聲強(qiáng)5 lOOOw/cm2，采用脈沖調(diào)制超聲發(fā)射方式，占空比10 % 90 %，中頻超聲和/或高頻超聲的目的，是通過聚焦超聲窄小準(zhǔn)確的聚焦超聲束，準(zhǔn)確照射在皮下脂肪細(xì)胞，利用脈沖調(diào)制的特殊超聲頻率誘發(fā)不穩(wěn)定的空泡，導(dǎo)致皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部瞬間發(fā)生崩裂，促使皮下脂肪細(xì)胞膜崩裂，促進(jìn)皮下脂肪的溶解。低頻超聲和中高頻聚焦超聲配合無創(chuàng)傷溶脂創(chuàng)新治療模式，比單個(gè)超聲無創(chuàng)傷溶脂治療模式具有多方面優(yōu)勢(shì)，首先，低頻超聲通過準(zhǔn)確定位，在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部誘發(fā)穩(wěn)定的空泡作用，降低穩(wěn)定空泡效應(yīng)發(fā)生的閥值，在此基礎(chǔ)上，利用中高頻超聲聚焦特性，短時(shí)間發(fā)射瞬間大功率、高聲強(qiáng)、經(jīng)脈沖調(diào)制的聚焦超聲波，準(zhǔn)確將聲波聚焦在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部，強(qiáng)大的瞬間功率誘發(fā)皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生超聲波不穩(wěn)定空泡效應(yīng)，在極短時(shí)間內(nèi)，皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生內(nèi)爆炸，促使皮下脂肪細(xì)胞膜崩裂，溶解皮下脂肪細(xì)胞的同時(shí)，保持周圍組織的完整性，取得無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的良好效果。上述的低頻超聲和中高頻超聲體外無創(chuàng)傷溶脂的組合可以有多種方式，可以是單個(gè)低頻超聲和單個(gè)中高頻超聲結(jié)合的方式，也可以是多個(gè)低頻超聲和單個(gè)中高頻超聲結(jié)合方式,還可以是多個(gè)低頻超聲OOKHz IOOKHz)和單個(gè)中頻超聲OOOKHz 400KHz)和單個(gè)高頻超聲(500KHZ SOOKHz)結(jié)合方式，最佳結(jié)合方式是單個(gè)低頻超聲與單個(gè)中高頻聚焦超聲結(jié)合的方式。本發(fā)明所述復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置中多頻超聲波發(fā)生控制單元，是一種基于直接數(shù)字合成(Direct Digital Synthesi^DDS)技術(shù)的智能超聲波功率源，由直接數(shù)字合成信號(hào)發(fā)生電路、單片機(jī)控制電路、功率放大電路、超聲波功率源與換能器匹配電路等部份組成，應(yīng)用單片機(jī)AT89C51控制DDS芯片AD9850產(chǎn)生頻率IKHz IMHz的波形信號(hào)， 功率放大采用半橋放大電路，其中功率開關(guān)使用MOSFET模塊，通過輸出變壓器和電感組成的匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)壓電換能器激發(fā)超聲波。有數(shù)個(gè)低頻，數(shù)個(gè)中頻和數(shù)個(gè)高頻超聲波頻率可供選擇，根據(jù)治療計(jì)劃需要進(jìn)行選擇。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明所述復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明裝置中聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明裝置中自聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明裝置中多個(gè)壓電晶體聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭切面示意圖。圖5是本發(fā)明裝置中多個(gè)壓電晶體聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭平面結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明裝置中雙重聚焦超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭的切面示意圖。圖7是本發(fā)明裝置中雙重聚焦超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭的平面結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明裝置中準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖。圖9本發(fā)明裝置中智能超聲波系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例1超聲波治療系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖11是本表明實(shí)施例1超聲波治療系統(tǒng)原理圖。圖12是本表明實(shí)施例1超聲波治療系統(tǒng)內(nèi)部連接示意圖。圖13是本表明實(shí)施例1超聲波治療系統(tǒng)內(nèi)部模塊通訊圖。圖14是本表明實(shí)施例1超聲波治療系統(tǒng)治療模擬示意圖。圖1中復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置(01)由治療部位指導(dǎo)單元(10)，多頻 DDS智慧型超聲波功率源(20)，低頻低功率換能器單元00)(虛線內(nèi))，中高頻聚焦超聲換能器50 (虛線內(nèi))，和溫度測(cè)量單元(30)組成。其中，治療部位指導(dǎo)單元(10)由治療部位指導(dǎo)器(101)、數(shù)字量信號(hào)采集器(10 、I/O接口，微處理機(jī)(10 和中央定位激光發(fā)射器電源(104)等四個(gè)部份組成。圖1中DDS智慧超聲波功率源O0)發(fā)生的低頻低功率超聲波信號(hào)與低頻超聲換能器(201)耦合，超聲波功率經(jīng)準(zhǔn)直器(20 過濾和縮窄在與病灶切面平行的多個(gè)方向放射；DDS智慧超聲波功率源發(fā)生的脈沖調(diào)制型中高頻超聲波信號(hào)與聚焦超聲換能器(203) 耦合，經(jīng)過超聲治療耦合水袋(204)調(diào)整焦距，針對(duì)皮下脂肪細(xì)胞準(zhǔn)確發(fā)射聚焦超聲波，超聲波焦斑準(zhǔn)確照射在皮下脂肪內(nèi)部，多維低頻低功率超聲和中高頻聚焦超聲聯(lián)合應(yīng)用，完成皮下脂肪細(xì)胞無創(chuàng)傷溶脂治療模式(205)。圖1中治療部位指導(dǎo)單元(10)硬件由點(diǎn)狀激光發(fā)射器(紅色激光)組成的治療部位指導(dǎo)器(101)(感探測(cè)器)、數(shù)字量信號(hào)采集器(102)(數(shù)字開關(guān))、I/O接口，微處理機(jī) (103)和中央定位激光發(fā)射器電源(104)(綠色激光)等四個(gè)部份組成。所述治療部位指導(dǎo)器，由點(diǎn)狀激光發(fā)射器(紅色激光)組成，主控制模塊根據(jù)預(yù)定程序確定當(dāng)時(shí)治療頭位置， 通過啟動(dòng)代表該位置指導(dǎo)激光定位束，明確指導(dǎo)治療部位，治療頭定位光電開關(guān)模塊接受該位置指導(dǎo)激光定位束，光電開關(guān)接通，通過I/O接口發(fā)出數(shù)字開關(guān)信號(hào)至主控制模塊，主控制模塊發(fā)出控制信號(hào)至超聲波發(fā)生控制模塊，通過控制超聲發(fā)生器的工作，啟動(dòng)治療超聲波經(jīng)超聲換能器照射治療部位。圖1中溫度測(cè)量單元(30)，由多導(dǎo)溫度測(cè)量電極(301)采集腦電信號(hào)，經(jīng)溫度測(cè)量信號(hào)放大調(diào)理模塊(30 放大調(diào)理后，貯存在多導(dǎo)溫度測(cè)量信號(hào)貯存模塊(30 內(nèi)，溫度測(cè)量信號(hào)自動(dòng)分析軟件(304)自動(dòng)分析溫度測(cè)量信號(hào)，對(duì)溫度測(cè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過顯示裝置 (305)用多媒體方式報(bào)警。圖2顯示的是復(fù)合頻率，聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭結(jié)構(gòu)圖。圖中，聲透鏡(201)、壓電晶體(202)、蓋板(303)和手柄(204)依序排列，構(gòu)成了換能器的結(jié)構(gòu)，壓電晶體安裝在聲透鏡背部的空腔內(nèi)，蓋板從背后擠壓和支撐壓電晶體，蓋板背面蓋板園柱(20 用其園周凸起部份接觸并支撐壓電晶體，蓋板頂板壓電晶體之間形成的空腔內(nèi)充滿空氣，形成壓電晶體背面的空氣隔離層，阻止壓電晶體向背面放射超聲波，接近蓋板頂板園周外側(cè)的蓋板連接螺紋(20 與聲透鏡頂部?jī)?nèi)螺紋楔合，將蓋板固定在聲透鏡的尾部；手柄頂部外園周的手柄連接螺紋O06)與蓋板頂板園洞內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋楔合，將手柄固定在蓋板頂板上，貫通手柄的電纜穿線孔O07)內(nèi)允許電纜通過，在壓電晶體與聲透鏡中央部位的空洞013)內(nèi)安裝低頻低功率超聲換能器011)，中央部位的空洞013)內(nèi)壁安裝橡膠墊圈012)固定安裝低頻低功率超聲換能器，同時(shí)，橡膠墊圈(212)隔離低頻低功率超聲換能器和聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器。
圖3顯示的是復(fù)合頻率，壓電晶體自聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭結(jié)構(gòu)圖。圖中，治療頭外殼(301)、自聚焦結(jié)構(gòu)壓電晶體(313)，壓電晶體背面蓋板(302)、蓋板 (303)和手柄(304)依序排列，構(gòu)成了換能器的結(jié)構(gòu)，自聚焦結(jié)構(gòu)壓電晶體(313)安裝在治療頭外殼(301)的空腔內(nèi)，壓電晶體背面蓋板(30 從背后擠壓和支撐壓電晶體，蓋板背面蓋板園柱(308)用其園周凸起部份接觸并支撐自聚焦結(jié)構(gòu)壓電晶體(313)，蓋板頂板和壓電晶體之間形成的空腔內(nèi)充滿空氣，形成壓電晶體背面的空氣隔離層，阻止壓電晶體向背面放射超聲波，接近蓋板頂板園周外側(cè)的蓋板連接螺紋(30 與聲透鏡頂部?jī)?nèi)螺紋楔合， 將蓋板固定在聲透鏡的尾部；手柄頂部外園周的手柄連接螺紋(306)與蓋板頂板園洞內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋楔合，將手柄固定在蓋板頂板上，貫通手柄的電纜穿線孔(307)內(nèi)允許電纜通過， 在壓電晶體中央部位的空洞(314)內(nèi)安裝低頻低功率超聲換能器(311)，中央部位的空洞 (314)內(nèi)壁安裝橡膠墊圈(312)固定安裝低頻低功率超聲換能器，同時(shí)，橡膠墊圈(312)隔離低頻低功率超聲換能器和自聚焦壓電晶體結(jié)構(gòu)超聲換能器。圖4和圖5分別顯示的是復(fù)合頻率，多個(gè)壓電晶體聚焦超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭的切面示意圖和平面結(jié)構(gòu)圖。圖4中(01)和圖5中(201)代表半球形鋼性球冠，圖 4，在鋼性球冠中，多個(gè)不同頻率的壓電晶體(02)和(03)排列在同一平面。圖5顯示的是 8組壓電晶體F1、F2、F3、F4，S1、S2、S3、S4排列在鋼性球冠的同一平面，8組壓電晶體可以是1組相同頻率壓電晶體，也可以是的是1組相同頻率壓電晶體F1、F2、F3、F4和另一組頻率相同的壓電晶元組S1、S2、S3、S4排列在鋼性球冠的同一平面，同一平面的壓電晶體(02) 和(03)，發(fā)射超聲波(05)和(06)聚焦在靶組織(07)，圖4中(04)和圖5中(202)代表的是多個(gè)多頻率壓電晶體放置在同一平面。圖4中的(08)和圖5中(203)代表的是放置于聚焦換能器中央的低頻低功率超聲換能器，對(duì)靶組織發(fā)射低頻低功率超聲，根據(jù)臨床需要， 多個(gè)多頻率超聲換能器可以同時(shí)排列在鋼性球冠的不同平面，發(fā)射超聲波軸線穿越靶組織 (07)的中點(diǎn)，形成多重壓電晶體聚焦的效果，提高聚焦超聲功率和聲強(qiáng)。圖6和圖7分別顯示的是復(fù)合頻率，雙重聚焦超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭的切面示意圖和平面結(jié)構(gòu)圖，圖中放置在鋼性球冠(031)內(nèi)壁的是聚焦型超聲換能器(032) 和(033)，采用自聚焦或聲透鏡聚焦方式，發(fā)射聚焦超聲束(03 和(036)，雙重聚焦在靶組織(037)，同頻率聚焦超聲換能器組F101、F102、F103和F104，與另一組同頻率聚焦超聲換能器組S101、S102、S103、S104，其中心軸線排列在鋼性球冠同一平面(034)和(402)，低頻低功率超聲換能器(038)和003)，同樣放置于鋼性球冠中央，對(duì)靶組織(037)發(fā)射低頻低功率超聲。圖8顯示的是準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中準(zhǔn)直器(20 是由準(zhǔn)直器套筒(909)和準(zhǔn)直器體(907)組成的中央有空洞的圓柱體結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)直器套筒(909)依靠其未端的內(nèi)螺紋 (903)與換能器外壁外螺紋連接固定，準(zhǔn)直器后端橡膠層(904)依靠彈性與換能器金屬外殼緊密連接，起到緩沖作用，準(zhǔn)直器前端硅橡膠層與人體體表直接接觸，超聲換能器發(fā)射的超聲波通過準(zhǔn)直器入口(908)射入，通過出口(90 射出。圖9為智能超聲波系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。用單片機(jī)AT89C51控制DDS芯片AD9850 產(chǎn)生頻率為IKHz IMHz的波形信號(hào)；功率放大采用半橋放大電路的方式，其中，功率開關(guān)使用MOSFET模塊；通過輸出變壓器和電感組成的匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)壓電換能器激發(fā)超聲波。系統(tǒng)的主要特征采用數(shù)字DDS技術(shù)產(chǎn)生波形信號(hào)，分辨率高，穩(wěn)定性好、頻率范圍大，系統(tǒng)頻率不會(huì)隨工作時(shí)間出現(xiàn)漂移；功率放大器件，采用大功率的MOSFET模塊，功率檔根據(jù)需要擴(kuò)大；采用變壓器輸出，通過串聯(lián)諧振提高換能器兩端電壓，提高了電能的利用率；系統(tǒng)通過單片機(jī)串行口接收反饋或者其它數(shù)據(jù)的輸入，利用編程實(shí)現(xiàn)智能控制。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 超聲波治療系統(tǒng)本發(fā)明以超聲波治療系統(tǒng)為實(shí)施例1，說明復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置的實(shí)施方式。超聲波治療系統(tǒng)是用來接收、處理和發(fā)送治療超聲波信號(hào)和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，并根據(jù)控制指令控制治療超聲波輸出，設(shè)計(jì)超聲波治療系統(tǒng)的目的有兩個(gè)，一方面完成特定狀態(tài)下相關(guān)參數(shù)的測(cè)量，從而為超聲波治療提供信息；另一方面則是基于超聲波治療系統(tǒng)對(duì)治療超聲波進(jìn)行控制。從功能上可以將超聲波治療系統(tǒng)分為主控制模塊001、溫度測(cè)量模塊002、治療部位指導(dǎo)模塊003、脈沖占空比調(diào)節(jié)模塊004、功率調(diào)節(jié)模塊005、超聲波發(fā)生控制模塊006、超聲波發(fā)生器007、警報(bào)模塊008、人機(jī)界面009、治療頭定位光電開關(guān)模塊010、中央定位激光模塊011、超聲換能器012。(見圖10)。圖10中，超聲波治療系統(tǒng)通過治療部位指導(dǎo)模塊003指導(dǎo)治療頭當(dāng)時(shí)應(yīng)該所處的位置，溫度測(cè)量換塊02測(cè)量超聲換能器外殼的溫度，主控制模塊001，根據(jù)預(yù)定程序確定當(dāng)時(shí)治療頭位置，通過啟動(dòng)代表該位置指導(dǎo)激光定位束，明確指導(dǎo)治療部位，治療頭定位光電開關(guān)模塊接受該位置指導(dǎo)激光定位束，光電開關(guān)接通，通過I/O接口發(fā)出數(shù)字開關(guān)信號(hào)至主控制模塊001，主控制模塊001發(fā)出控制信號(hào)至超聲波發(fā)生控制模塊006，通過控制超聲發(fā)生器07的工作，啟動(dòng)治療超聲波經(jīng)超聲換能器012照射治療部位。溫度測(cè)量模塊002定時(shí)測(cè)量超聲換能器表面溫度，將定時(shí)測(cè)量的溫度數(shù)值傳輸至主控制模塊001，主控制模塊001對(duì)比預(yù)置的溫度警報(bào)閾值，如果實(shí)時(shí)測(cè)量溫度超過警報(bào)閾值，主控制模塊001 —方面通過超聲波發(fā)生模塊阻止超聲波發(fā)生器007發(fā)射超聲波功率，另一方面?zhèn)魉托盘?hào)至警報(bào)模塊008，通過人機(jī)界面009發(fā)出聲光信號(hào)。主控制模塊001通過功率調(diào)節(jié)模塊005，調(diào)整輸出功率的數(shù)值，通過脈沖占空比調(diào)節(jié)模塊004調(diào)節(jié)脈沖超聲波輸出的脈沖占空比，通過超聲波發(fā)生控制模塊006，控制治療超聲波功率的輸出。主控制模塊001通過人機(jī)界面009，輸入控制指令和顯示實(shí)時(shí)工作狀態(tài)及顯示設(shè)置的參數(shù)，主控制模塊001同樣經(jīng)I/O接口，經(jīng)開關(guān)量控制器件，控制中央定位激光模塊011 和治療部位指導(dǎo)模塊003中激光發(fā)射器激光束的發(fā)射。超聲系統(tǒng)硬件由主處理機(jī)模塊001和治療部位指導(dǎo)模塊003兩個(gè)獨(dú)立的模塊組成，如圖11所示，主處理機(jī)模塊001，是以單片機(jī)作為微處理器的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為控制單元，其硬件組成包括以單片機(jī)為核心組成的微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)11、超聲波電源及蕩振器電路 14、人機(jī)界面19、20和21、溫度傳感器16、激光發(fā)射管27。超聲系統(tǒng)硬件由主處理機(jī)模塊001和治療部位指導(dǎo)模塊003兩個(gè)獨(dú)立的模塊組成，如圖12所示，主處理機(jī)模塊001，是以單片機(jī)作為微處理器的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為控制單元，其硬件組成包括以單片機(jī)為核心組成的微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)11、超聲波電源及蕩振器電路14、人機(jī)界面19、20和21、溫度傳感器16、激光發(fā)射管27。所述的微計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11，選擇8位或16位單片機(jī)作為核心部件，選擇的單片機(jī)最好采用SOC芯片(system on chip，系統(tǒng)級(jí)芯片)，內(nèi)置8位 12位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元12，方便調(diào)節(jié)電壓輸出，內(nèi)置PMW調(diào)節(jié)功能，可以方便地調(diào)節(jié)脈沖占空比， 采用8051指令集或與其兼容的指令集，編程方便容易，內(nèi)置閃存/電擦除(FLASH/EE)存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并且儲(chǔ)存容量足夠大，不需外接存儲(chǔ)器。所述的人機(jī)界面采用觸摸式顯示屏，既可輸入指令又可顯示各類參數(shù)和控制信息，或者采用觸摸面板加LCD顯示器，應(yīng)用觸摸面板輸入控制指令，利用LCD顯示各種參數(shù)； 所述的溫度傳感器可以采用智能溫度傳感器，通過其輸出口直接連接單片機(jī)的I/O 口，定時(shí)測(cè)量溫度；所述的激光發(fā)射器采用市售的點(diǎn)狀激光發(fā)射器，自攜透鏡和外殼，直接安裝在治療頭尾部正中；所述的治療部位指導(dǎo)模塊003硬件由點(diǎn)狀激光發(fā)射器(紅色激光)組成的治療部位指導(dǎo)器四(感探測(cè)器)、數(shù)字開關(guān)觀(數(shù)字量信號(hào)采集器)、I/O接口 31、微處理機(jī)17以及中央定位激光發(fā)射器電源(綠色激光)組成。所述治療部位指導(dǎo)器四，由點(diǎn)狀激光發(fā)射器(紅色激光)組成，主控制模塊001，根據(jù)預(yù)定程序確定當(dāng)時(shí)治療頭位置，通過啟動(dòng)代表該位置指導(dǎo)激光定位束，明確指導(dǎo)治療部位，治療頭定位光電開關(guān)模塊接受該位置指導(dǎo)激光定位束，光電開關(guān)接通，通過I/O接口發(fā)出數(shù)字開關(guān)信號(hào)至主控制模塊001，主控制模塊001 發(fā)出控制信號(hào)至超聲波發(fā)生控制模塊006，通過控制超聲發(fā)生器07的工作，啟動(dòng)治療超聲波經(jīng)超聲換能器012照射治療部位。本系統(tǒng)的目的就在于提供一種智能化治療超聲波控制裝置，使其可以隨意地控制超聲波發(fā)生的能量，調(diào)制頻率以及作用方式，并采用閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和鎖定超聲的發(fā)生狀態(tài)，進(jìn)而控制超聲波儀器按照使用需求達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。本系統(tǒng)的進(jìn)一步目的在于提供一種智能化治療超聲波控制裝置，通過應(yīng)用治療部位指導(dǎo)模塊裝置，自動(dòng)選擇治療部位，在選定的治療部位自動(dòng)定時(shí)發(fā)射超聲波，避免同一部位重復(fù)治療現(xiàn)象出現(xiàn)，防止選定治療部位以外的區(qū)域受到超聲波發(fā)射，提高了超聲波治療儀的安全性，可靠性和準(zhǔn)確度。為了達(dá)到上述目的，本系統(tǒng)提供了一種智能化超聲波控制裝置，至少包括電源與振蕩器單元、換能器、傳感器、該電源及振蕩器通過線纜同時(shí)與換能器和傳感器相連，換能器與傳感器連接；該裝置還進(jìn)一步包括主處理機(jī)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、接口控制單元、監(jiān)控單元和治療部位指導(dǎo)模塊。所述的監(jiān)控單元至少包括功率顯示單元、時(shí)域顯示單元、治療時(shí)間顯示單元和輸出方式顯示單元，換能器溫度顯示單元，分別通過LCD顯示器，定時(shí)顯示超聲波輸出功率 (W)，時(shí)域(脈沖頻率占空比值)，設(shè)定的治療時(shí)間和超聲波輸出方式(連續(xù)/間斷)，顯示單元與顯示器相連，顯示器為CRT或IXD點(diǎn)陣顯示器。所述的治療部位指導(dǎo)模塊是一個(gè)單獨(dú)擁有微處理器的工作模塊，該模塊通過治療部位指導(dǎo)器發(fā)射的定位激光束，指導(dǎo)治療部位，準(zhǔn)確指導(dǎo)治療頭所在治療部位，微處理器發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)經(jīng)通用模塊傳輸至主處理機(jī)，啟動(dòng)超聲波功率振蕩器，發(fā)射超聲波，并以聲光顯示方式顯示該部位治療正在進(jìn)行，發(fā)射時(shí)間由設(shè)定的延時(shí)數(shù)值控制，當(dāng)定時(shí)超聲功率發(fā)射完成后，自動(dòng)停止發(fā)射超聲波功率。本系統(tǒng)還可包括一用戶輸入裝置，該用戶輸入裝置用來設(shè)置參數(shù)和控制設(shè)備，該用戶輸入裝置采用觸摸屏作為用戶輸入裝置。本系統(tǒng)采用閉環(huán)方式進(jìn)行自動(dòng)控制，第一個(gè)反饋控制環(huán)是超聲換能器溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，安裝在換能器外殼表面的溫度傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)換能器外殼溫度，主控制模塊對(duì)比預(yù)置的溫度警報(bào)閾值，如果實(shí)時(shí)測(cè)量溫度超過警報(bào)閾值。圖12，圖13和圖14所示可見，本裝置主要由主處理機(jī)11、數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元12、接口控制單元13、換能器溫度傳感器16、治療部位指導(dǎo)模塊17、用戶輸入裝置19、顯示裝置 20、蜂鳴器21組成。主處理機(jī)11通過接口控制單元，驅(qū)動(dòng)和控制電源及振蕩器14產(chǎn)生超聲波功率輸出至超聲波換能器15，將高頻電振蕩轉(zhuǎn)化為超聲波振蕩，同時(shí)，控制超聲治療頭內(nèi)置的治療頭定位光電開關(guān)模塊。圖13中所示的監(jiān)測(cè)單元18，通過顯示裝置20，顯示多種超聲波裝置工作狀態(tài)；通過功率顯示單元181顯示超聲波的輸出功率；通過換能器溫度顯示單元182顯示換能器實(shí)時(shí)工作溫度；通過時(shí)域顯示單元183顯示調(diào)制脈沖占空比數(shù)值；通過治療時(shí)間顯示單元 184，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前設(shè)置的治療時(shí)間數(shù)值；通過輸出方式顯示單元185，顯示目前超聲波屬于連續(xù)輸出方式和間斷輸出方式；通過警報(bào)單元22，經(jīng)蜂鳴器21和顯示裝置20發(fā)出聲光警報(bào)。圖14中，治療頭50尾部激光管51發(fā)射的激光束52觸發(fā)光電開關(guān)模塊175中的光電開關(guān)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊176送入微處理機(jī)評(píng)估是否屬于設(shè)定治療部位，以及治療部位信號(hào)是否為第一次傳送，當(dāng)確定為該信號(hào)位置處于設(shè)定治療區(qū)域內(nèi)，并且是第一次觸發(fā)治療部位信號(hào)，反饋控制模塊174發(fā)送信號(hào)經(jīng)通訊模塊173，傳輸啟動(dòng)治療裝置的信號(hào)到主處理機(jī)11，通過控制電源及振蕩器單元14，輸出超聲波高頻信號(hào)至換能器15，在治療部位發(fā)射超聲波；同時(shí)顯示裝置20顯示該部位已經(jīng)被治療信號(hào)，以綠色信號(hào)閃爍作為信號(hào)，與此同時(shí)蜂鳴器21在超聲波發(fā)射同時(shí)發(fā)出悅耳音樂，直到治療終止。如果微處理機(jī)判定該信號(hào)為設(shè)定治療區(qū)域以外信號(hào)，或者雖屬治療區(qū)域內(nèi)，但該部位已經(jīng)被治療，則監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊172 發(fā)送警報(bào)信號(hào)經(jīng)通訊模塊173傳輸至主處理機(jī)11，經(jīng)顯示裝置20和蜂鳴器21發(fā)出聲光警報(bào)，指示治療部位錯(cuò)誤，顯示裝置在代表該部位的位置上發(fā)出紅色閃爍信號(hào)，蜂鳴器發(fā)出警笛聲，直至治療頭移開該位置，紅色閃爍才會(huì)停止，警笛聲才會(huì)終止。實(shí)施例2 復(fù)合頻率治療頭本發(fā)明以復(fù)合頻率，壓電晶體自聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭為實(shí)施例2，說明復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置的復(fù)合頻率治療頭實(shí)施方式。圖3顯示的是復(fù)合頻率，壓電晶體自聚焦結(jié)構(gòu)超聲換能器構(gòu)成復(fù)合頻率治療頭結(jié)構(gòu)圖。圖中，治療頭外殼(301)、自聚焦結(jié)構(gòu)壓電晶體013)，壓電晶體背面蓋板(302)、蓋板 (303)和手柄(304)依序排列，構(gòu)成了換能器的結(jié)構(gòu)，自聚焦結(jié)構(gòu)壓電晶體(313)安裝在治療頭外殼(301)的空腔內(nèi)，壓電晶體背面蓋板(30 從背后擠壓和支撐壓電晶體，蓋板背面蓋板圓柱(208)用其圓周凸起部份接觸并支撐自聚焦結(jié)構(gòu)壓電晶體(313)，蓋板頂板和壓電晶體之間形成的空腔內(nèi)充滿空氣，形成壓電晶體背面的空氣隔離層，阻止壓電晶體向背面放射超聲波，接近蓋板頂板圓周外側(cè)的蓋板連接螺紋(30 與聲透鏡頂部?jī)?nèi)螺紋楔合， 將蓋板固定在聲透鏡的尾部；手柄頂部外圓周的手柄連接螺紋(306)與蓋板頂板園洞內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋楔合，將手柄固定在蓋板頂板上，貫通手柄的電纜穿線孔(307)內(nèi)允許電纜通過， 在壓電晶體中央部位的空洞(313)內(nèi)安裝低頻低功率超聲換能器(311)，中央部位的空洞(313)內(nèi)壁安裝橡膠墊圈(312)固定安裝低頻低功率超聲換能器，同時(shí)，橡膠墊圈(312)隔離低頻低功率超聲換能器和自聚焦壓電晶體結(jié)構(gòu)超聲換能器。當(dāng)復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置啟動(dòng)，智能超聲波系統(tǒng)控制DDS芯片AD9850產(chǎn)生復(fù)合頻率的超聲波形信號(hào)；功率放大采用半橋放大電路的方式放大超聲波形信號(hào)，通過輸出變壓器和電感組成的匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)低頻低功率超聲換能器和自聚焦壓電晶體結(jié)構(gòu)超聲換能器發(fā)射超聲波。實(shí)施例3 復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)告— .復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置應(yīng)用實(shí)施例1和實(shí)施例的裝置，作為復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置.二 .脂肪組織標(biāo)本準(zhǔn)備和處理從一頭重100公斤的肌肉層表面剝離肌肉上方的脂肪層及其表面的皮膚組織，切割剝離皮下脂肪和表面皮膚的過程緊接于動(dòng)物屠宰之后，組織標(biāo)本厚度大約2cm，被切割剝離的皮下脂肪組織及其表面的皮膚隨即放在4°C冰箱中冷藏，總的冷藏時(shí)間不超過12小時(shí)，將上述組織切割為圓柱體形狀，直徑1cm，厚度2cm，該組織標(biāo)本包含皮膚、皮下脂肪組織和殘離的肌肉組織(在2cm深度時(shí)如果還殘余部份肌肉組織的話)，組織標(biāo)本用10%的甲醛緩沖液固定48小時(shí)，在將組織切割為圓柱體形狀后，馬上應(yīng)用聚焦超聲換能器照射。一、組織病理學(xué)采用標(biāo)準(zhǔn)的組織病理學(xué)技術(shù)準(zhǔn)備標(biāo)本，組織著床(embeding)，切片(sectioning) 和采用蘇木素(Haematoxylin)和曙紅(四溴螢光素，Eosin)，[Tissue embedding, sectioningand staining with Haematoxylin and Eosin]。每一個(gè)切片都是縱向切開，因此，超聲波能量沿治療軸向的效果可以被研究。二、顯微鏡分析顯微鏡分析采用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行，放大倍數(shù)設(shè)定在50倍、100倍和400倍的放大倍率，應(yīng)用連接電腦的顯微鏡照相系統(tǒng)設(shè)置圖片，在每一個(gè)放大倍率，每張玻片檢查4個(gè)視野，以魅形細(xì)胞(空殼細(xì)胞，ghost cell)的出現(xiàn)，細(xì)胞膜破裂和囊腫形成作為評(píng)估組織損傷的標(biāo)記，而不管其大小和范圍。400倍的放大倍率用于觀察在研究視野內(nèi)，可能出現(xiàn)損傷的細(xì)節(jié)特征，分別由主治醫(yī)師和科學(xué)家進(jìn)行分析。在研究時(shí)，對(duì)有可能被損傷的皮下脂肪正常組織，例如皮下脂肪層內(nèi)包含的結(jié)締組織、外周神經(jīng)、外周血管(動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管)，或者對(duì)鄰近正常組織，例如皮膚和肌肉等，采用50倍、100倍和400倍的放大倍率進(jìn)行檢查，較大倍率的顯微鏡檢查確保任何微小的損傷能夠被發(fā)現(xiàn)。三、試驗(yàn)結(jié)果分析測(cè)試結(jié)果可以推斷出以下結(jié)論1.復(fù)合頻率聚焦超聲波照射特異性選擇溶解脂肪組織的同時(shí)保持鄰近正常組織結(jié)構(gòu)的完整性，沒有被破壞和損傷照射區(qū)域內(nèi)的組織及其器官。2.當(dāng)應(yīng)用低功率超聲波照射時(shí)，有限的脂肪溶解發(fā)生。3.在復(fù)合頻率聚焦超聲波輸出功率下，照射時(shí)間，時(shí)間增加(參數(shù)省略)倍，溶解脂肪效果僅增加。
4.在復(fù)合頻率聚焦超聲波照射的功率在更高水平時(shí)，即使在非常短的照射時(shí)間， 也可以產(chǎn)生最大程度的脂肪溶解效果。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，綜合應(yīng)用低頻超聲和中高頻大功率聚焦超聲同時(shí)作用于皮下脂肪，應(yīng)用復(fù)合頻率溶解皮下脂肪的治療模式，長(zhǎng)時(shí)間低頻低功率超聲在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部穩(wěn)定發(fā)生超聲空泡作用，使其內(nèi)部張力蓄積接近臨界閥值，而瞬間發(fā)射的中高頻、大功率聚焦超聲波由于可將聲波聚焦于準(zhǔn)確的焦距范圍，可僅選擇性作用于皮下脂肪細(xì)胞，而不破壞周圍組織，瞬間發(fā)射的中高頻大功率聚焦超聲波在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部穩(wěn)定空泡已經(jīng)接近臨界閥值狀態(tài)下，誘發(fā)產(chǎn)生瞬間不穩(wěn)定超聲波空泡效應(yīng)，在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部誘發(fā)爆破，促使皮下脂肪細(xì)胞溶解。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置由主控制單元，治療部位指導(dǎo)單元、 低頻超聲發(fā)射單元、脈沖調(diào)制中頻聚焦超聲治療換能器單元，多頻超聲波發(fā)生控制單元組成。
3.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，在超聲治療頭內(nèi)同時(shí)安裝低頻超聲換能器和中高頻聚焦超聲換能器，上述兩種超聲換能器的縱向軸心在同一支點(diǎn)，兩種超聲換能器發(fā)射的超聲波能量在同一超聲輻射部位內(nèi)重合，組成多種梯度超聲能量沉積區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)不同頻率的超聲波能量同步積聚或分別積聚，誘發(fā)皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生特征性的空泡效應(yīng)，破裂溶解皮下脂肪細(xì)胞，獲得良好的溶解脂肪細(xì)胞的效果。
4.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷脂肪裝置中的復(fù)合頻率超聲治療頭，由低頻平面超聲換能器與中高頻聚焦超聲換能器組合而成，所述低頻超聲換能器的頻率范圍從 20KHz ΙΟΟΚΗζ，所述高頻聚焦超聲換能器的頻率范圍從IOOKHz 3000KHz，所述低頻超聲換能器的類型是普通平面非聚焦超聲換能器，其輸出聲強(qiáng)<30W/cm2，所述中高頻聚焦超聲換能器采用脈沖調(diào)制超聲波的輸出模式，其峰值輸出功率50W 300W，其峰值聲強(qiáng)50W/ cm2 1000W/cm2，所述中高頻聚焦超聲換能器可以采用多種超聲聚焦結(jié)構(gòu)，最簡(jiǎn)單的可以采用自聚焦結(jié)構(gòu)，也可以采用聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)，或者在半球形剛性球冠同一平面位置粘貼多個(gè)壓電晶元進(jìn)行聚焦。
5.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法和裝置中復(fù)合頻率超聲治療頭，可以采用多種結(jié)構(gòu)及方法組合低頻平面超聲換能器和中高頻聚焦超聲換能器，一種最簡(jiǎn)單的組合方式是，自聚焦型中高頻聚焦超聲換能器的壓電球冠頂部中央開個(gè)空洞，空洞中央裝配低頻率平面超聲換能器，在空洞周圍裝配橡膠防震墊圈，隔離兩個(gè)換能器并起到防震的效果；另一種有效的組合方式，適合于應(yīng)用聲透鏡聚焦結(jié)構(gòu)的中高頻聚焦超聲換能器結(jié)構(gòu)， 其組合方式是采用帶中央園孔的平面壓電晶體，應(yīng)用帶中央園孔的聲透鏡聚焦，中央園孔頂端粘貼低頻率平面壓電晶體，經(jīng)橡膠防震套圈隔離，安裝在中央空洞位置；還有一種組合方式是在多晶元聚焦結(jié)構(gòu)的中高頻聚焦超聲換能器半球形鋼性球冠中央留置一個(gè)中央空洞，裝配低頻平面換能器。
6.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，采用低頻超聲和和中高頻大功率聚焦超聲相結(jié)合的解決方案進(jìn)行體外無創(chuàng)傷溶脂， 本發(fā)明復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置中所述的低頻超聲發(fā)射單元，系由單個(gè)、雙個(gè)或多個(gè)低頻超聲換能器組成，構(gòu)成上述體外溶栓系統(tǒng)的低頻超聲部份，單個(gè)或多個(gè)低頻超聲換能器縱軸方向與按治療計(jì)劃確定的治療部位在同一縱軸位置，發(fā)射的低頻超聲是低頻率 (20KHz ΙΟΟΚΗζ)，低功率< 3w/cm2連續(xù)或間斷性發(fā)射(采用占空比10% 90% )，所述的低頻低功率超聲換能器，直徑約1. 5cm 5cm，為了更準(zhǔn)確將低頻低功率超聲聚焦于皮下脂肪部位，本發(fā)明采用在上述換能器前端加用準(zhǔn)直器的方案，準(zhǔn)直器是中央留有空洞的園柱樣裝置，園柱樣裝置與換能器前端蓋板之間采用硅膠粘合緩沖，準(zhǔn)直器采用高度吸收聲波的材料制備，在橡膠內(nèi)加入鎢粉，準(zhǔn)直器與人體體表接觸面采用醫(yī)用等級(jí)硅橡膠制備，準(zhǔn)直器的園孔直徑約0. 2 1cm，根據(jù)不同病灶直徑選擇。
7.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，本發(fā)明提出的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置中所述聚焦超聲換能器治療單元， 系由單個(gè)或數(shù)個(gè)中高頻率，中大功率聚焦超聲換能器組成，構(gòu)成上述體外溶栓系統(tǒng)的中頻超聲部份和/或高頻超聲部份，聚焦超聲換能器可以采用自聚焦方式的半球形壓電陶瓷換能器或者應(yīng)用平板壓電陶瓷加用聲透鏡結(jié)構(gòu)聚焦換能器的結(jié)構(gòu)，或者采用多個(gè)壓電陶瓷晶片固定在半球形球冠內(nèi)的多個(gè)壓電晶元在半球形球冠內(nèi)聚焦的聚焦換能器結(jié)構(gòu)，其超聲波頻率范圍在IOOKHz 3000KHZ之間，發(fā)射功率范圍，峰值脈沖聲強(qiáng)5 lOOOw/cm2，采用脈沖調(diào)制超聲發(fā)射方式，占空比10% 90%，。
8.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪裝置的低頻超聲和中高頻超聲體外無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的組合可以有多種方式，可以是單個(gè)低頻超聲和單個(gè)中高頻超聲結(jié)合的方式，也可以是多個(gè)低頻超聲和單個(gè)中高頻超聲結(jié)合方式，還可以是多個(gè)低頻超聲(20KHz 1 OOKHz)和單個(gè)中頻超聲OOOKHz 400KHz)和單個(gè)高頻超聲(500KHz SOOKHz)結(jié)合方式，最佳結(jié)合方式是單個(gè)低頻超聲與單個(gè)中高頻聚焦超聲結(jié)合的方式。
9.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，本發(fā)明所述體外溶栓系統(tǒng)中多頻超聲波發(fā)生控制單元，是一種基于直接數(shù)字合成 (DirectDigital Synthesis, DDS)技術(shù)的智能超聲波功率源，由直接數(shù)字合成信號(hào)發(fā)生電路、單片機(jī)控制電路、功率放大電路、超聲波功率源與換能器匹配電路等部份組成，應(yīng)用單片機(jī)AT89C51控制DDS芯片AD9850產(chǎn)生頻率IKHz IMHz的波形信號(hào)，功率放大采用半橋放大電路，其中功率開關(guān)使用MOSFET模塊，通過輸出變壓器和電感組成的匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)壓電換能器激發(fā)超聲波，有數(shù)個(gè)低頻，數(shù)個(gè)中頻和數(shù)個(gè)高頻超聲波頻率可供選擇，根據(jù)治療計(jì)劃需要進(jìn)行選擇。
10.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶解皮下脂肪的方法及裝置，其特征是，本發(fā)明所述的復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂裝置通過治療部位指導(dǎo)單元，指導(dǎo)治療頭當(dāng)時(shí)應(yīng)該所處的位置，主控制單元根據(jù)預(yù)定程序確定當(dāng)時(shí)治療頭位置，通過啟動(dòng)代表該位置指導(dǎo)激光定位束，明確指導(dǎo)治療部位，治療頭定位光電開關(guān)模塊接受該位置指導(dǎo)激光定位束，光電開關(guān)接通，通過1/0接口發(fā)出數(shù)字開關(guān)信號(hào)至主控制單元，主控制單元發(fā)出控制信號(hào)至多頻超聲波發(fā)生控制單元，通過控制多頻超聲波發(fā)生控制單元的工作，啟動(dòng)治療超聲波發(fā)生單元，經(jīng)超聲換能器照射治療部位。
全文摘要
一種復(fù)合頻率聚焦超聲無創(chuàng)傷溶脂方法及裝置，其特征是，綜合應(yīng)用低頻超聲和中高頻大功率聚焦超聲同時(shí)作用于皮下脂肪，應(yīng)用復(fù)合頻率溶解皮下脂肪的治療模式，長(zhǎng)時(shí)間低頻低功率超聲在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部穩(wěn)定發(fā)生超聲空泡作用，使其內(nèi)部張力蓄積接近臨界閥值，而瞬間發(fā)射的中高頻、大功率聚焦超聲波由于可將聲波聚焦于準(zhǔn)確的焦距范圍，可僅選擇性作用于皮下脂肪細(xì)胞，而不破壞周圍組織，瞬間發(fā)射的中高頻大功率聚焦超聲波在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部穩(wěn)定空泡已經(jīng)接近臨界閥值狀態(tài)下，誘發(fā)產(chǎn)生瞬間不穩(wěn)定超聲波空泡效應(yīng)，在皮下脂肪細(xì)胞內(nèi)部誘發(fā)爆破，促使皮下脂肪細(xì)胞溶解。
文檔編號(hào)A61N7/00GK102247661SQ20101017941
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者高春平 申請(qǐng)人:高春平