一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，包括觸發(fā)信號發(fā)生模塊、相控陣延時產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、匹配電路、超聲換能器和電源模塊，觸發(fā)信號發(fā)生模塊通過信號線與相控陣延時產(chǎn)生模塊連接，相控陣延時產(chǎn)生模塊與功率放大模塊連接，功率放大模塊通過匹配電路與超聲換能器連接，電源模塊分別與各部件相連，為各部件的電子元器件提供工作電源的同時為功率放大模塊提供驅(qū)動電源。本實(shí)用新型其發(fā)射的聚焦超聲可形成一個條形的聚焦區(qū)域，條形的聚焦區(qū)域比傳統(tǒng)的點(diǎn)狀聚焦區(qū)域單個治療位置可以覆蓋更多目標(biāo)區(qū)域而不會在待治療區(qū)域邊緣處造成明顯的溢出，擴(kuò)大了單個治療位置處的治療范圍，整體上縮短了治療所需時間。
【專利說明】一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備
[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0002]本實(shí)用新型涉及一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，用于醫(yī)學(xué)治療中的熱療方法，并主要針對血管、腿骨、臂骨等整體或局部呈條狀的治療區(qū)域，本實(shí)用新型涉及醫(yī)療超聲治療領(lǐng)域?qū)儆卺t(yī)療超聲治療領(lǐng)域。
[0003]【【背景技術(shù)】】
[0004]眾所周知，聲波是一種機(jī)械波，可透過人將能量體傳遞到人體內(nèi)部。超聲波是一種頻率在2萬赫茲以上的聲波，具有良好的傳播方向性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷和治療領(lǐng)域。
[0005]高強(qiáng)度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound),是一種將超聲波能量在人體內(nèi)特定區(qū)域內(nèi)聚集的方法，在此區(qū)域內(nèi)形成溫度升高，從而影響該處組織的性質(zhì)，達(dá)到治療疾病的效果。在聚焦區(qū)域之外的地方，因超聲波未聚集，能量密度很低而不會形成溫度身高，不會對正常組織造成損傷。
[0006]由于高強(qiáng)度聚焦超聲采取的是設(shè)備在人體外，通過聲波傳遞能量的方式，在治療過程中對人體沒有創(chuàng)傷，是一種新興的無創(chuàng)醫(yī)療手段，受到醫(yī)生和病人的歡迎。該種治療方法在腫瘤、婦科、結(jié)石等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很多的應(yīng)用，并取得了良好的效果。
[0007]超聲換能器(Ultrasonic Transducer)，是一種利用壓電材料將電能量變成聲能量的器件，通過超聲壓電材料的自身形狀或外加聲透鏡方式，可將產(chǎn)生的超聲波聚集起來，形成一個聚焦區(qū)域。聚焦區(qū)域的形狀，和壓電材料的形狀或外加聲透鏡結(jié)合形成的形狀有關(guān)。
[0008]傳統(tǒng)的高強(qiáng)度聚焦超聲設(shè)備，一般采用對稱的超聲換能器，形成點(diǎn)狀聚焦區(qū)域。這樣的聚焦區(qū)域，在治療的時候具有很好的普適性，通過移動聚焦點(diǎn)的方式就可以將全部需治療區(qū)域都覆蓋。但是對于血管、腿骨、臂骨等整體或局部呈條狀的治療區(qū)域，點(diǎn)狀的聚焦區(qū)域需逐點(diǎn)覆蓋待治療區(qū)域，用時較長，病人需忍受較長的治療時間。由于在治療過程中病人需一直保持同一個姿態(tài)，較長的治療時間給病人帶來身體上的不適，同時也影響了設(shè)備的利用效率。
[0009]針對待治療區(qū)域呈條狀的特定情況，可通過改變超聲換能器形狀的方式將聚焦區(qū)域變成條形區(qū)域，擴(kuò)大單個治療位置的范圍，從而縮短在特定治療方式下的總治療時間，減輕病人的身體不適情況。同時，由于待治療區(qū)域和聚焦區(qū)域都是呈條形，在待治療區(qū)域邊緣處不會造成明顯的溢出現(xiàn)象，減少對周圍正常組織的損傷。
[0010]【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]本實(shí)用新型的目的在于:利用特定形狀的超聲換能器，形成條形的超聲聚焦區(qū)域，針對血管、腿骨、臂骨等呈條狀的特定治療區(qū)域，擴(kuò)大單個治療位置的范圍，從而縮短總的治療之間，減輕病人在治療過程中因長時間保持同一姿態(tài)而造成的身體不適。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是: [0013]本實(shí)用新型所述的一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，包括觸發(fā)信號發(fā)生模塊、相控陣延時產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、匹配電路、超聲換能器和電源模塊，觸發(fā)信號發(fā)生模塊通過信號線與相控陣延時產(chǎn)生模塊連接，相控陣延時產(chǎn)生模塊與功率放大模塊連接，功率放大模塊通過匹配電路與超聲換能器連接，電源模塊分別與各部件相連，為各部件的電子元器件提供工作電源的同時為功率放大模塊提供驅(qū)動電源。
[0014]在本實(shí)用新型中:所述的超聲換能器是由壓電材料鑄造成型且切割成若干個基
j Li ο
[0015]在本實(shí)用新型中:所述的超聲換能器是由聲透鏡和壓電材料結(jié)合而成，其中所述的壓電材料被切割成若干個基元。
[0016]在本實(shí)用新型中:所述超聲換能器的端面為曲面形狀，端面的長度為Y，端面的寬度為X，端面沿Y軸方向?yàn)槠矫媲也捎孟嗫仃囯娮泳劢沟姆绞?，沿X軸方向?yàn)榍媲也捎脵C(jī)械結(jié)構(gòu)聚焦的方式，在Y軸方向用以形成相控陣的基元個數(shù)為大于等于2，其中Y>X，且Y/Χ>1。
[0017]在本實(shí)用新型中:所述功率放大模塊對每一路通道進(jìn)行功率放大時，采用相同的功率放大比率或采用不同的功率放大比率，且通道間的放大比率可按任意比例組合。
[0018]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型有益效果為:本實(shí)用新型其發(fā)射的聚焦超聲可形成一個條形的聚焦區(qū)域，在醫(yī)療超聲治療領(lǐng)域，面對諸如血管、腿骨、臂骨等呈條狀的待治療部位時，條形的聚焦區(qū)域比傳統(tǒng)的點(diǎn)狀聚焦區(qū)域可以覆蓋更多目標(biāo)區(qū)域而不會在邊緣處造成明顯的溢出，擴(kuò)大了單個治療位置處的治療范圍，從而在整體上縮短了治療所需時間，減輕了病人因長時間保持同一體態(tài)而造成的痛苦。
[0019]【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0020]此處所說明的 附圖是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定，在附圖中:
[0021]圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型中一種超聲換能器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型中另一種超聲換能器的結(jié)構(gòu)本意圖；
[0024]圖4是圖3中超聲換能器的側(cè)視圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型中超聲換能器的俯視圖。
[0026]圖中:1.壓電材料；2.條形焦域；3.聲透鏡。
[0027]【【具體實(shí)施方式】】
[0028]下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型，其中的示意性實(shí)施例以及說明僅用來解釋本實(shí)用新型，但并不作為對本實(shí)用新型的限定。
[0029]如圖1、2、3、4和5所示，一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，包括觸發(fā)信號發(fā)生模塊、相控陣延時產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、匹配電路、超聲換能器和電源模塊，觸發(fā)信號發(fā)生模塊通過信號線與相控陣延時產(chǎn)生模塊連接，相控陣延時產(chǎn)生模塊與功率放大模塊連接，功率放大模塊通過匹配電路與超聲換能器連接，電源模塊分別與各部件相連，為各部件的電子元器件提供工作電源的同時為功率放大模塊提供驅(qū)動電源。所述的超聲換能器是由壓電材料I鑄造成型且切割成若干個基元；所述的超聲換能器是由聲透鏡3和壓電材料I結(jié)合而成，其中所述的壓電材料I被切割成若干個基兀；所述超聲換能器的端面為曲面形狀，端面的長度為Y，端面的寬度為X，端面沿Y軸方向?yàn)槠矫媲也捎孟嗫仃囯娮泳劢沟姆绞?，沿X軸方向?yàn)榍媲也捎脵C(jī)械結(jié)構(gòu)聚焦的方式，在Y軸方向用以形成相控陣的基元個數(shù)為大于等于2，其中Y>X，且Υ/Χ>1 ;所述功率放大模塊對每一路通道進(jìn)行功率放大時，采用相同的功率放大比率或采用不同的功率放大比率，且通道間的放大比率可按任意比例組合。
[0030]高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，一般作為高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的一部分，結(jié)合醫(yī)學(xué)影像引導(dǎo)設(shè)備、溫度監(jiān)測設(shè)備和機(jī)械傳動設(shè)備共同工作。操作者首先通過醫(yī)學(xué)影像引導(dǎo)設(shè)備確定待治療區(qū)域的位置，隨后由機(jī)械傳動設(shè)備將高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備對準(zhǔn)待治療區(qū)域。完成對準(zhǔn)后，啟動高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，提升待治療區(qū)域的溫度，實(shí)現(xiàn)治療過程。在治療過程中，某些情況下還將使用溫度監(jiān)測設(shè)備實(shí)時監(jiān)測待治療區(qū)域的溫度，防止溫度提升過局而損傷正常組織。
[0031]在治療過程中，高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備接收到啟動指令后便開始工作。由觸發(fā)信號發(fā)生模塊產(chǎn)生工作指令，超聲發(fā)生設(shè)備的工作節(jié)奏可以是連續(xù)的也可以是間斷的，可以根據(jù)預(yù)存在觸發(fā)信號發(fā)生模塊內(nèi)的規(guī)則也可以根據(jù)外部傳遞來的控制指令；接收到觸發(fā)信號后，相控陣延時產(chǎn)生模塊開始工作，根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則或者接收的外部指令，對每個通道的進(jìn)行延時觸發(fā)，以達(dá)到電子控制聚焦的效果；觸發(fā)信號是一個小信號，沒有足夠的能量，因此，需要利用功率放大模塊將觸發(fā)信號的能量提高，以滿足治療所需的功率要求；由于超聲換能器的阻抗與其材料類型和幾何尺寸有關(guān)，一般情況下與功率放大電路間的阻抗無法直接匹配，需要經(jīng)過匹配電路的阻抗轉(zhuǎn)換后才能正確匹配。
[0032]經(jīng)過功率放大的電信號傳遞到超聲換能器，在此電能量被轉(zhuǎn)換成聲能量。根據(jù)換能器的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子控制延時的情況，聲波被聚焦在預(yù)定區(qū)域且聚焦區(qū)域呈條形區(qū)域。在聚焦區(qū)域內(nèi)的聲能量密度很大，溫度被提升；在聚焦區(qū)域外的聲能量密度很小，溫度幾乎不變化。由此，實(shí)現(xiàn)了對特定區(qū)域的無創(chuàng)治療。
[0033]由于此設(shè)備中的超聲換能器在X和Y兩個方向采取了不同的聚焦方式，一般情況下兩個方向的聚焦尺寸都是不同的，從而形成了一個條形的聚焦區(qū)域，很適用于血管、腿骨、臂骨等整體或局部呈條狀的待治療區(qū)域，可縮短治療時間而不會造成明顯的溢出情況。
[0034]整個設(shè)備的電源供應(yīng)由電源模塊供應(yīng)和保障，包括各類電子元器件的供電和激發(fā)超聲換能器所需的電能。
[0035]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，故凡依本實(shí)用新型專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本實(shí)用新型專利申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，其特征在于:包括觸發(fā)信號發(fā)生模塊、相控陣延時產(chǎn)生模塊、功率放大模塊、匹配電路、超聲換能器和電源模塊，觸發(fā)信號發(fā)生模塊通過信號線與相控陣延時產(chǎn)生模塊連接，相控陣延時產(chǎn)生模塊與功率放大模塊連接，功率放大模塊通過匹配電路與超聲換能器連接，電源模塊分別與各部件相連，為各部件的電子元器件提供工作電源的同時為功率放大模塊提供驅(qū)動電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，其特征在于:所述的超聲換能器是由壓電材料鑄造成型且切割成若干個基元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，其特征在于:所述的超聲換能器是由聲透鏡和壓電材料結(jié)合而成，其中所述的壓電材料被切割成若干個基元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，其特征在于:所述超聲換能器的端面為曲面形狀，端面的長度為Y，端面的寬度為X，端面沿Y軸方向?yàn)槠矫媲也捎孟嗫仃囯娮泳劢沟姆绞?，沿X軸方向?yàn)榍媲也捎脵C(jī)械結(jié)構(gòu)聚焦的方式，在Y軸方向用以形成相控陣的基元個數(shù)為大于等于2，其中Y>X，且Υ/Χ>1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合機(jī)械與相控陣產(chǎn)生條形焦域的高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)生設(shè)備，其特征在于:所述功率放大模塊對每一路通道進(jìn)行功率放大時，采用相同的功率放大比率或采用不同的功率放大比率，且通道間的放大比率可按任意比例組合。
【文檔編號】A61N7/02GK203598377SQ201320804346
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】孔有年, 孔祥清, 薛洪惠 申請人:南京廣慈醫(yī)療科技有限公司