專利名稱：超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用超聲治療領(lǐng)域，特別是指一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法及裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，超聲波與人體組織相互作用可以產(chǎn)生若干生物組織效應(yīng)。根據(jù)超聲波的局部聲強(qiáng)高低和聲波發(fā)射方式，這些生物組織效應(yīng)可以分為熱效應(yīng)和非熱機(jī)械效應(yīng)。組織熱效應(yīng)指細(xì)胞對(duì)超聲波能量的吸收導(dǎo)致其升溫至熱壞死。組織非熱機(jī)械效應(yīng)指由于聲空化、聲流和局部小振幅振動(dòng)導(dǎo)致的細(xì)胞活動(dòng)增加進(jìn)而使細(xì)胞形態(tài)產(chǎn)生改變、破裂、凋亡等現(xiàn)象。影響超聲生物組織效應(yīng)的物理因素包括聲場(chǎng)聚焦形式、聲波頻率、聲壓幅度、連續(xù)或脈沖聲發(fā)射方式(脈沖重復(fù)頻率和占空比)、駐波條件、媒質(zhì)靜態(tài)壓強(qiáng)、溫度、黏滯狀態(tài)和邊界條件等因素。近年來(lái)，超聲波的生物組織效應(yīng)在治療超聲領(lǐng)域日益受到廣泛研究和應(yīng)用。高強(qiáng)度超聲治療在腫瘤熱消融、體外沖擊波粉碎尿結(jié)石、藥物輸送、阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)等方面的應(yīng)用都有新的進(jìn)展。在減肥和美容應(yīng)用領(lǐng)域，超聲波也顯現(xiàn)其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如采用體外低頻率超聲波輔助微創(chuàng)吸脂手術(shù)可以增強(qiáng)局部脂肪破壞效率。單獨(dú)采用體外發(fā)射高強(qiáng)度聚焦超聲波破壞局部脂肪組織的方法和設(shè)備正在經(jīng)歷臨床驗(yàn)證，并顯現(xiàn)其療效，其安全性也得到初步驗(yàn)證。此類治療往往先選定需治療區(qū)域，然后采用體外超聲波超聲換能器發(fā)射超聲波聚焦于皮下脂肪層內(nèi)，基于超聲波的人體組織熱效應(yīng)或機(jī)械效應(yīng)原理在當(dāng)前焦斑區(qū)域破壞脂肪組織，并逐點(diǎn)移動(dòng)超聲換能器改變焦點(diǎn)位置覆蓋所需的治療區(qū)域。在合適的治療區(qū)域和劑量條件下，超聲波破碎的脂肪組織經(jīng)由人體自體新陳代謝循環(huán)分解。在超聲治療中，由于超聲換能器壓電材料本身特性的離散性，以及治療時(shí)的使用參數(shù)和工作環(huán)境往往不盡相同，使得超聲換能器的輸出能量隨使用時(shí)間變化，而超聲輸出能量會(huì)影響治療質(zhì)量的一致性和有效性。更為危險(xiǎn)的是，若超聲換能器或其驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)故障，從安全性的角度考慮，迫切需要能夠在能量超出安全邊界時(shí)立刻停止治療，避免進(jìn)一步的傷害。此外，由于常用的高強(qiáng)度聚焦超聲換能器大多工作于高諧振品質(zhì)因數(shù)(Q值)狀態(tài)，若超聲換能器的諧振頻率有所飄移，可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)頻率與諧振頻率失配而無(wú)法產(chǎn)生所希望的超聲換能器輸出功率，影響治療效果或損壞超聲換能器。從延長(zhǎng)超聲換能器使用壽命和保證治療有效性的角度，也需要能夠?qū)Τ晸Q能器的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整。而對(duì)超聲換能器的聲場(chǎng)輸出特征進(jìn)行直接測(cè)量能夠?yàn)檎{(diào)整超聲換能器工作狀態(tài)提供最直接的定量依據(jù)，因此，對(duì)超聲換能器的聲場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控已經(jīng)成為一個(gè)急需解決的重要的臨床安全性問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法及裝置，能夠?qū)Τ晸Q能器的聲場(chǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并適當(dāng)反饋調(diào)整超聲換能器的工作參數(shù)，從而增加超聲換能器使用的安全性，以及提升超聲治療質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供技術(shù)方案如下—方面，提供一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，包括獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)；比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)； 根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。進(jìn)一步地，所述獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)包括采用第二超聲換能器接收所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)，其中，所述第二超聲換能器為單個(gè)或多個(gè)寬帶超聲換能器或水聽(tīng)器。進(jìn)一步地，所獲取的聲信號(hào)包括所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)、或治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)、或治療頭與人體組織分界面的聲反射信號(hào)、或耦合液腔體內(nèi)的聲散射信號(hào)；所述聲信號(hào)的參數(shù)包括聲信號(hào)的時(shí)間延遲、頻率、幅度和相位。進(jìn)一步地，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)時(shí)，所述提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)包括將所述聲信號(hào)與所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得兩者之間的互相關(guān)系數(shù)；將所述互相關(guān)系數(shù)與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較；當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)頻率以使所述互相關(guān)系數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)超出允許的變化范圍，或所述聲信號(hào)的時(shí)間延遲與預(yù)期的傳播距離不符，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)。進(jìn)一步地，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)時(shí)，所述提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)包括檢測(cè)所述聲信號(hào)的諧波與基波各分量的幅度和頻帶寬度，計(jì)算得到所述聲信號(hào)的諧振品質(zhì)因數(shù)；將所述諧振品質(zhì)因數(shù)與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較；當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，則調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入電功率以使所述諧振品質(zhì)因數(shù)達(dá)到所述第二預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)超出允許的變化范圍，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置，包括用于獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)的獲取豐吳塊；用于比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)的處理模塊；用于根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)的控制模塊。進(jìn)一步地，所述獲取模塊包括用于采用第二超聲換能器接收所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)的接收子模塊，其中，所述第二超聲換能器為單個(gè)或多個(gè)寬帶超聲換能器或水聽(tīng)器。進(jìn)一步地，所獲取的聲信號(hào)包括所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)、或治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)、或治療頭與人體組織分界面的聲反射信號(hào)、或耦合液腔體內(nèi)的聲散射信號(hào)；所述聲信號(hào)的參數(shù)包括聲信號(hào)的時(shí)間延遲、頻率、幅度和相位。進(jìn)一步地，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)時(shí)，所述獲取模塊包括用于將所述聲信號(hào)與所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得兩者之間的互相關(guān)系數(shù)的第一獲取子模塊；所述處理模塊包括 用于將所述互相關(guān)系數(shù)與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的第一處理子模塊；所述控制模塊包括用于當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)頻率以使所述互相關(guān)系數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)超出允許的變化范圍，或所述聲信號(hào)的時(shí)間延遲與預(yù)期的傳播距離不符，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)的第一控制子模塊。進(jìn)一步地，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)時(shí)，所述獲取模塊包括用于檢測(cè)所述聲信號(hào)的諧波與基波各分量的幅度和頻帶寬度，計(jì)算得到所述聲信號(hào)的諧振品質(zhì)因數(shù)的第二獲取子模塊；所述處理模塊包括用于將所述諧振品質(zhì)因數(shù)與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的第二處理子模塊；所述控制模塊包括用于當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，則調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入電功率以使所述諧振品質(zhì)因數(shù)達(dá)到所述第二預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)超出允許的變化范圍，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)的第二控制子模塊。本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果上述方案中，首先獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，并根據(jù)比較結(jié)果控制第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例能夠?qū)Τ晸Q能器的聲場(chǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并適當(dāng)反饋調(diào)整超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，從而增加超聲換能器使用的安全性，以及提升超聲治療質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法及裝置，能夠?qū)Τ晸Q能器的聲場(chǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并適當(dāng)反饋調(diào)整超聲換能器的工作參數(shù)，從而增加超聲換能器使用的安全性，以及提升超聲治療質(zhì)量。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法的流程示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例包括步驟101 :獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)；步驟102 比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)；步驟103 :根據(jù)比較結(jié)果控制第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，首先獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，并根據(jù)比較結(jié)果控制第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例能夠?qū)Τ晸Q能器的聲場(chǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并適當(dāng)反饋調(diào)整超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，從而增加超聲換能器使用的安全性，以及提升超聲治療質(zhì)量。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置的流程示意圖，如圖2所示，本實(shí)施例包括用于獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)的獲取模塊20 ；用于比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)的處理模塊22 ；用于根據(jù)比較結(jié)果控制第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)的控制模塊24。進(jìn)一步地，獲取模塊20包括用于采用第二超聲換能器接收第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)的接收子模塊，其中，第二超聲換能器為單個(gè)或多個(gè)寬帶超聲換能器或水聽(tīng)器。進(jìn)一步地，所獲取的聲信號(hào)包括第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)、或治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)、或治療頭與人體組織分界面的聲反射信號(hào)、或耦合液腔體內(nèi)的聲散射信號(hào);聲信號(hào)的參數(shù)包括聲信號(hào)的時(shí)間延遲、頻率、幅度和相位。進(jìn)一步地，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為 治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)時(shí)，
獲取模塊20包括用于將聲信號(hào)與第一超聲換能器的輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得兩者之間的互相關(guān)系數(shù)的第一獲取子模塊；處理模塊22包括用于將互相關(guān)系數(shù)與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的第一處理子模塊；控制模塊24包括用于當(dāng)互相關(guān)系數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，調(diào)整第一超聲換能器的輸入信號(hào)頻率以使互相關(guān)系數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)互相關(guān)系數(shù)超出允許的變化范圍，或聲信號(hào)的時(shí)間延遲與預(yù)期的傳播距離不符，則控制第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)的第一控制子模塊。進(jìn)一步地，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)時(shí)，獲取模塊20包括用于檢測(cè)聲信號(hào)的諧波與基波的幅度比值，以及最高次諧波分量的頻率，計(jì)算得到聲信號(hào)的諧振品質(zhì)因數(shù)的第二獲取子模塊；處理模塊22包括用于將諧振品質(zhì)因數(shù)與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的第二處理子模塊；控制模塊24包括用于當(dāng)諧振品質(zhì)因數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，則調(diào)整第一超聲換能器的輸入電功率以使諧振品質(zhì)因數(shù)達(dá)到第二預(yù) 設(shè)閾值；當(dāng)諧振品質(zhì)因數(shù)超出允許的變化范圍，則控制第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)的第二控制子模塊。本發(fā)明實(shí)施例的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置，在工作時(shí)，首先獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，并根據(jù)比較結(jié)果控制第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例能夠?qū)Τ晸Q能器的聲場(chǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并適當(dāng)反饋調(diào)整超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，從而增加超聲換能器使用的安全性，以及提升超聲治療質(zhì)量。下面對(duì)本發(fā)明的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用另外設(shè)置的超聲換能器來(lái)接收超聲治療頭內(nèi)的超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)，下面描述中，將超聲治療頭內(nèi)的超聲換能器作為第一超聲換能器，另外設(shè)置的超聲換能器作為第二超聲換能器，采用第二超聲換能器在固定位置實(shí)時(shí)接收第一超聲換能器發(fā)射的聲波能量信號(hào)。其中，第二超聲換能器可以為單個(gè)或多個(gè)寬帶超聲換能器或水聽(tīng)器，第二超聲換能器接收來(lái)自第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)、或治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)、或治療頭(即包括第一超聲換能器的超聲治療頭)與人體組織分界面的聲反射信號(hào)、或治療頭的耦合液腔體內(nèi)的聲散射信號(hào)。該第二超聲換能器可以是聚焦或非聚焦的，均可以提供非接觸遙距測(cè)量聲場(chǎng)聲壓變化的功能。第二超聲換能器還可以是固定接收距離或可變接收距離的。第二超聲換能器可以內(nèi)置在超聲治療頭內(nèi)，與第一超聲換能器集成在同一個(gè)治療頭外殼內(nèi)；或外置在超聲治療頭外。第二超聲換能器還可以擴(kuò)展為分立的若干超聲換能器在不同位置接收。第二超聲換能器接收到的聲信號(hào)經(jīng)過(guò)該超聲換能器的逆向壓電效應(yīng)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)行合適的信號(hào)處理操作，例如時(shí)域波形積分、匹配濾波、包絡(luò)檢測(cè)、基頻和諧頻分量檢測(cè)等，提取出聲信號(hào)相應(yīng)的時(shí)域或譜域特征，包括第一超聲換能器發(fā)射的聲波信號(hào)的時(shí)間延遲、頻率、幅度和相位等信息；然后對(duì)這些聲信號(hào)特征進(jìn)行判斷，判斷這些聲信號(hào)特征是否符合預(yù)期的聲場(chǎng)特征；根據(jù)判斷結(jié)果，調(diào)整相應(yīng)的第一超聲換能器的功放輸出，以便調(diào)整聲信號(hào)特征至希望的狀態(tài)。上述各操作可以采用模擬電路、數(shù)字電路、或模數(shù)混合電路實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例一第二超聲換能器接收到治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)，將之與第一超聲換能器的輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得兩信號(hào)之間的互相關(guān)系數(shù)，并將該互相關(guān)系數(shù)的數(shù)值與第一預(yù)設(shè)閾值相比較，若小于第一預(yù)設(shè)閾值，則判斷聲信號(hào)與輸入信號(hào)失真。另外還可以匹配濾波輸出的時(shí)間延遲推算聲波傳播的對(duì)應(yīng)距離，作為判斷治療焦斑位置的信息?；ハ嚓P(guān)系數(shù)是判斷兩個(gè)信號(hào)的時(shí)域波形形狀和信號(hào)頻率相似程度的定量指針。大多數(shù)情況下，信號(hào)頻率的差異對(duì)互相關(guān)系數(shù)的影響較為明顯，互相關(guān)系數(shù)可以作為衡量?jī)尚盘?hào)頻率偏差的定量依據(jù)。將互相關(guān)系數(shù)與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)互相關(guān)系數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，即信號(hào)失真度較小(頻率偏差較小)，可以通過(guò)微調(diào)第一超聲換能器的輸入信號(hào)頻率來(lái)改進(jìn)，使得互相關(guān)系數(shù)達(dá)到第一預(yù)設(shè)閾值，散射聲信號(hào)的頻率和輸入信號(hào)的頻率之間的差異被控制在容許范圍內(nèi)，輸入信號(hào)頻率向超聲換能器的實(shí)時(shí)工作頻率靠攏，減少電-聲能量轉(zhuǎn)換的損耗。當(dāng)互相關(guān)系數(shù)超出允許的變化范圍，即信號(hào)失真度過(guò)大(主要 是頻率偏差過(guò)大)，或時(shí)間延遲與預(yù)期的傳播距離不符，則控制第一超聲換能器停止發(fā)射并向用戶報(bào)錯(cuò)。實(shí)施例二聲波信號(hào)傳播的非線性導(dǎo)致該信號(hào)產(chǎn)生高次諧波分量，聲信號(hào)強(qiáng)度越高，高次諧波分量就越強(qiáng)。第二超聲換能器接收到第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)，檢測(cè)其諧波與基波的幅度比值，以及最高次諧波分量的頻率，據(jù)此來(lái)判斷第一超聲換能器是否處于良好功率輸出狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)聲信號(hào)的基波或諧波各分量的幅度和頻帶寬度進(jìn)行檢測(cè)，將基波和各諧波分量的中心頻率除以各自的_6dB帶寬，可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的諧振品質(zhì)因數(shù)。將諧振品質(zhì)因數(shù)與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)諧振品質(zhì)因數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，調(diào)整第一超聲換能器的輸入電功率以使諧振品質(zhì)因數(shù)達(dá)到第二預(yù)設(shè)閾值，比如若第一超聲換能器的輸出信號(hào)幅度不足，則需要通過(guò)提高超聲換能器輸入電功率進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)諧振品質(zhì)因數(shù)超出允許的變化范圍，即超聲換能器諧振狀態(tài)超出設(shè)定的范圍，則控制第一超聲換能器停止發(fā)射并向用戶報(bào)錯(cuò)。另外，由于第一超聲換能器在發(fā)射聲信號(hào)的同時(shí)也會(huì)接收來(lái)自組織的聲散射、聲反射或聲發(fā)射信號(hào)并在自身的電端產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，那么對(duì)第一超聲換能器接收到的聲信號(hào)進(jìn)行與對(duì)第二超聲換能器接收到的聲信號(hào)類似的處理也可以部分實(shí)現(xiàn)對(duì)第一超聲換能器的聲場(chǎng)狀態(tài)的檢測(cè)。進(jìn)一步地，上述實(shí)施例一和實(shí)施例二的技術(shù)方案可以單獨(dú)或混合使用。在對(duì)上述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲得的超聲換能器聲場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行分析判斷后，可以向操作者進(jìn)行信息反饋，顯示超聲換能器聲場(chǎng)狀態(tài)，以便對(duì)聲場(chǎng)狀態(tài)加以控制，以及用于超聲治療后的質(zhì)量控制和分析。具體地，可以將所監(jiān)測(cè)的聲信號(hào)特征在操作軟件界面上顯示，并在系統(tǒng)軟硬件內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述監(jiān)測(cè)信號(hào)出界時(shí)的相應(yīng)容錯(cuò)措施，或提示操作者進(jìn)行干預(yù)。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法,其特征在于,包括獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)；比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)；根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，其特征在于，所述獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)包括采用第二超聲換能器接收所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)，其中，所述第二超聲換能器為單個(gè)或多個(gè)寬帶超聲換能器或水聽(tīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，其特征在于，所獲取的聲信號(hào)包括所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)、或治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)、或治療頭與人體組織分界面的聲反射信號(hào)、或耦合液腔體內(nèi)的聲散射信號(hào)；所述聲信號(hào)的參數(shù)包括聲信號(hào)的時(shí)間延遲、頻率、幅度和相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，其特征在于，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)時(shí)，所述提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)包括將所述聲信號(hào)與所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得兩者之間的互相關(guān)系數(shù)；將所述互相關(guān)系數(shù)與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較；當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)頻率以使所述互相關(guān)系數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)超出允許的變化范圍，或所述聲信號(hào)的時(shí)間延遲與預(yù)期的傳播距離不符，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，其特征在于，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)時(shí)，所述提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)，比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)包括檢測(cè)所述聲信號(hào)的諧波與基波各分量的幅度和頻帶寬度，計(jì)算得到所述聲信號(hào)的諧振品質(zhì)因數(shù)；將所述諧振品質(zhì)因數(shù)與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較；當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，則調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入電功率以使所述諧振品質(zhì)因數(shù)達(dá)到所述第二預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)超出允許的變化范圍，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)。
6.—種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置,其特征在于,包括用于獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)，并提取所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)的獲取模塊；用于比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)的處理模塊；用于根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作狀態(tài)參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)的控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置，其特征在干，所述獲取模塊包括 用于采用第二超聲換能器接收所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)的接收子模塊，其中，所述第二超聲換能器為單個(gè)或多個(gè)寬帶超聲換能器或水聽(tīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置，其特征在于，所獲取的聲信號(hào)包括所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)、或治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)、或治療頭與人體組織分界面的聲反射信號(hào)、或耦合液腔體內(nèi)的聲散射信號(hào)； 所述聲信號(hào)的參數(shù)包括聲信號(hào)的時(shí)間延遲、頻率、幅度和相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置，其特征在干，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為治療焦斑區(qū)域的散射聲信號(hào)吋， 所述獲取模塊包括 用于將所述聲信號(hào)與所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，獲得兩者之間的互相關(guān)系數(shù)的第一獲取子模塊； 所述處理模塊包括 用于將所述互相關(guān)系數(shù)與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的第一處理子模塊； 所述控制模塊包括 用于當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入信號(hào)頻率以使所述互相關(guān)系數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述互相關(guān)系數(shù)超出允許的變化范圍，或所述聲信號(hào)的時(shí)間延遲與預(yù)期的傳播距離不符，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)的第一控制子模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控裝置，其特征在干，當(dāng)所獲取的聲信號(hào)為所述第一超聲換能器的直接發(fā)射聲信號(hào)吋， 所述獲取模塊包括 用于檢測(cè)所述聲信號(hào)的諧波與基波各分量的幅度和頻帶寬度，計(jì)算得到所述聲信號(hào)的諧振品質(zhì)因數(shù)的第二獲取子模塊； 所述處理模塊包括 用于將所述諧振品質(zhì)因數(shù)與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的第二處理子模塊； 所述控制模塊包括 用于當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)在允許的變化范圍內(nèi)，則調(diào)整所述第一超聲換能器的輸入電功率以使所述諧振品質(zhì)因數(shù)達(dá)到所述第二預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述諧振品質(zhì)因數(shù)超出允許的變化范圍，則控制所述第一超聲換能器停止發(fā)射并報(bào)錯(cuò)的第二控制子模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法及裝置，屬于醫(yī)用超聲治療領(lǐng)域。其中，該超聲換能器的聲場(chǎng)監(jiān)控方法，包括獲取第一超聲換能器當(dāng)前發(fā)射的聲信號(hào)的參數(shù)；比較所獲取的聲信號(hào)的參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)；根據(jù)比較結(jié)果控制所述第一超聲換能器的工作參數(shù)，以使所述第一超聲換能器發(fā)射的聲信號(hào)符合設(shè)定的參數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠增加超聲換能器使用的安全性，提升超聲治療的質(zhì)量。
文檔編號(hào)A61N7/00GK103028199SQ201110302599
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
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