一種復頻超聲波腫瘤治療頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種復頻超聲波腫瘤治療頭，包括超聲波換能器，所述超聲波換能器包括雙頭螺柱、后蓋板、前蓋板和位于所述雙頭螺柱的中段上的絕緣套，所述后蓋板和所述前蓋板分別位于雙頭螺柱的前后螺紋段上，并將順次套接在所述絕緣套上的絕緣陶瓷片一、后壓電陶瓷堆、絕緣陶瓷片二、質量塊、絕緣陶瓷片三、前壓電陶瓷堆、絕緣陶瓷片四壓緊。本實用新型利用信號發(fā)生器發(fā)射兩個信號頻率，使換能器中質量塊兩端的兩組電陶瓷堆產生不同的頻率振動，換能器工作在雙頻模式，利用雙頻中差頻所產生的低頻來增強空化作用，誘導腫瘤新生血管形成血栓，阻斷腫瘤供給營養(yǎng)的通道，達到治療腫瘤的效果。本實用新型的結構簡單、制造成本低，而且操作簡單方便。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及超聲造影劑微泡空化效應治療腫瘤的【技術領域】，特別是涉及一種 復頻超聲波腫瘤治療頭。 一種復頻超聲波腫瘤治療頭

【背景技術】
[0002] 腫瘤是嚴重威脅人類生命的重大疾病，已成為人類死亡的主要素因，目前，中國每 年癌癥患者發(fā)病人數大約250萬，因癌癥死亡人數約180萬，而且呈現年輕化和逐年上升趨 勢。目前腫瘤治療的方法有：手術治療、放射治療、化學治療、生物治療、其他治療等。這些 治療方法在治療腫瘤的同時很難避免損害不應受損的組織。超聲治療腫瘤有時也稱為超聲 無血手術，是一種非介入性的治療技術。原理是應用超聲波的空化效應進行腫瘤治療，這種 手術不需要開刀，皮膚不受損傷，同時避免損害不應該受損的組織及功能。
[0003] 早期的超聲治療腫瘤原理是超聲熱效應治療。但該方法主要是針對淺表腫瘤的 治療，例如，專利"一種適用于淺表腫瘤治療的聚焦換能器裝置（CN102580261A) "公開的超 聲波腫瘤治療裝置，包括：組合探頭外殼、治療用壓電陶瓷晶片、腔內B超探頭、可插拔介質 鋁、背向吸聲材料等組成。利用球型壓電陶瓷晶片的超聲熱效應治療淺表腫瘤。
[0004] 現在常用的治療方法是低功率超聲輻射微泡劑治療腫瘤，原理是向所需治療的部 位經靜脈注射微泡劑，當組織血管被高濃度微泡灌注時，空化核密度大量增加，空化閥值降 低，低頻低功率的超聲引起強烈的空化效應機械性損傷血管內皮細胞，使基底膜暴露，從而 啟動內源性凝血系統，導致腫瘤微循環(huán)栓塞阻斷腫瘤供給營養(yǎng)的通道，達到治療腫瘤的效 果。與正常微血管不同，腫瘤微血管生長迅速導致結構紊亂，表現為管壁缺乏肌層，壁薄而 脆，通透性高，所以更容易受到空化損傷。專利"超聲治療頭及具有該治療頭的超聲治療儀 (CN1754586A)"公開的超聲波治療頭，包括：壓電晶片、支撐壓電晶片的支架、傳動裝置，通 過傳動裝置帶動壓電晶片，進行超聲治療。但該裝置采用單一頻率的工作方式，超聲波空化 作用弱，腫瘤治療效率低。
[0005] 研究證明復頻超聲的聲化學作用遠大于單頻超聲的聲化學作用。研究發(fā)現當復頻 模式下時，利用復頻中差頻所產生的低頻可以增強空化作用。專利"聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力 腫瘤治療系統（CN102233159A) "，包括超聲診斷探頭26和半球形剛性球冠27。采用多頻率 聚焦換能器發(fā)射多種頻率的聚焦超聲波到靶組織，如附圖2、3所示，在半球形剛性球冠27 上等距離嵌入多組壓電晶體28,所述壓電晶體28產生的超聲波匯聚成超聲波匯聚焦斑29， 利用聚焦的原理產生復頻。只有在多個壓電晶體28發(fā)射的超聲波匯聚于一點，該點處才能 形成復頻用于治療。治療時，必須進行三維空間掃描，掃描周期長、工作效率低。該裝置由多 組壓電晶體28等距離嵌入半球冠，結構復雜，要求制造、安裝精度高，導致裝置成本高。多 頻聚焦超聲換能器安裝在立體定位支架上，治療時通過立體定位支架調整多頻率超聲換能 器聚焦的焦點作用于腫瘤部位進行治療，操作復雜。 實用新型內容
[0006] 根據上述聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統治療效率低、結構復雜等問題。本 實用新型公開了一種腫瘤治療的效率高、結構簡單、方便醫(yī)護人員操作的復頻超聲波腫瘤 治療頭。
[0007] 本實用新型采用的技術手段如下：
[0008] -種復頻超聲波腫瘤治療頭，，包括超聲波換能器，所述超聲波換能器包括雙頭螺 柱、后蓋板、前蓋板和位于所述雙頭螺柱的中段上的絕緣套，所述后蓋板和所述前蓋板分別 位于雙頭螺柱的前后螺紋段上，并將順次套接在所述絕緣套上的絕緣陶瓷片一、后壓電陶 瓷堆、絕緣陶瓷片二、質量塊、絕緣陶瓷片三、前壓電陶瓷堆、絕緣陶瓷片四壓緊；
[0009] 所述后壓電陶瓷堆與所述后蓋板之間設有絕緣陶瓷片一，所述后壓電陶瓷堆與所 述質量塊之間設有絕緣陶瓷片二；
[0010] 所述前壓電陶瓷堆與所述質量塊之間設有絕緣陶瓷片三，所述前壓電陶瓷堆與所 述前蓋板之間設有絕緣陶瓷片四；
[0011] 所述后壓電陶瓷堆上固定連接有電極片一，所述電極片一連接所述后壓電陶瓷堆 的前后端面，所述電極片一上設有連接信號發(fā)生器負極的導線一；
[0012] 所述前壓電陶瓷堆上固定連接有電極片二，所述電極片二連接所述前壓電陶瓷堆 的前后端面，所述電極片二上設有連接信號發(fā)生器負極的導線二；
[0013] 所述后壓電陶瓷堆包括兩塊并排放置的后壓電陶瓷環(huán)以及位于所述兩塊后壓電 陶瓷環(huán)之間的電極片四，所述電極片四上設有連接信號發(fā)生器正極的導線四；
[0014] 所述前壓電陶瓷堆包括兩塊并排放置的前壓電陶瓷環(huán)以及位于所述兩塊前壓電 陶瓷環(huán)之間的電極片三，所述電極片三上連接有連接信號發(fā)生器正極的導線三。
[0015] 進一步地，還包括容納所述超聲波換能器的外殼和壓蓋，所述外殼的前端設有所 述超聲波換能器通過的開口一，所述壓蓋穿過所述前蓋板將所述超聲波換能器固定連接在 所述開口一上，所述前蓋板外還設有帽蓋，所述帽蓋在所述開口 一處與所述外殼固定連接， 所述外殼的后端設有所述導線一、所述導線二、所述導線三和所述導線四通過的開口二。
[0016] 進一步地，所述外殼位于所述開口一處的一段內壁上設有內螺紋一，所述壓蓋的 外壁上設有與所述內螺紋一相配合的外螺紋一，所述外殼位于所述開口一處的一段外壁上 設有外螺紋二，所述帽蓋的內壁上設有與所述外螺紋二相配合的內螺紋二。
[0017] 進一步地，所述前蓋板與所述帽蓋之間的內部空腔內填充有超聲波醫(yī)用耦合劑。
[0018] 進一步地，所述后蓋板的材料為不銹鋼，所述前蓋板的材料為鋁合金。
[0019] 與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
[0020] 1、治療效率高
[0021] 聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統是多頻率聚焦換能器發(fā)射多種頻率的聚焦 超聲波到靶組織，多頻率超聲波在同一焦點形成焦斑，利用聚焦的原理產生復頻，只有在焦 斑處才能形成復頻用于治療。采用聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統治療時，必須進行 三維空間掃描，才能實現對腫瘤血管的空化效應機械性損傷，阻斷腫瘤供給營養(yǎng)的通道，達 到治療腫瘤的效果。因此，這種治療方法的掃描周期長、工作效率低。
[0022] 本實用新型公布的復頻超聲波腫瘤治療頭，采用同一方向上發(fā)射的多個超聲波， 在發(fā)射方向的一條直線上均產生復頻作用。采用本實用新型公布的復頻超聲波腫瘤治療頭 進行腫瘤治療時，不用考慮治療頭在超聲發(fā)射方向上的距離，只需在垂直于超聲發(fā)射方向 的一個平面內進行二維掃描，就可以實現腫瘤的治療。因此其治療掃描周期短，治療效率大 大提商。
[0023] 2、結構簡單、成本低
[0024] 聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統采用的多頻率聚焦換能器在同一個半球冠 同一平面位置等距離嵌入多組發(fā)射不同頻率超聲波的壓電晶體，每組相同頻率的壓電晶體 在同一球冠同一平面等距排列，就會產生多頻率超聲波在同一焦點形成焦斑，利用聚焦的 原理產生復頻。所述的壓電晶體實質上均為超聲波換能器，由蓋板、壓電陶瓷堆等組成，該 結構需要多個壓電晶體在同一個半球冠同一平面位置等距離安裝，結構復雜。半球形剛性 球冠加工困難，制造成本高。由于聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統聚焦實現復頻的工 作原理，要求安裝精度高，大大提高成本。
[0025] 復頻超聲波腫瘤治療頭由兩組壓電陶瓷堆組成，分別產生不同頻率的振動。當頻 率發(fā)生器同時接通時，兩組壓電陶瓷堆同時工作，產生兩組相互疊加的超聲波，形成復頻作 用。該結構相當于兩個超聲波換能器串聯組成的桿狀結構，結構簡單。
[0026] 由于復頻超聲波腫瘤治療頭相比于多頻率聚焦換能器結構簡單，制造成本降低。
[0027] 3、操作簡單、方便
[0028] 在聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統中，多頻聚焦超聲換能器調整立體定位支 架使焦斑對準靶組織進行治療。多頻聚焦超聲換能器安裝在立體定位支架上，弧形支架由 弧形架和支撐架組成，弧形架靠支撐架支持，聚焦超聲換能器依靠滑塊套環(huán)與滑塊相連接， 滑塊固定在弧形架，并可在弧形架上自由移動，工作時需要進行三維空間掃描，通過立體定 位支架調整多頻率超聲換能器聚焦的焦點作用于腫瘤部位進行治療。因此，治療時需要調 整立體定位支架，操作復雜。
[0029] 本實用新型復頻超聲波腫瘤治療頭產生的超聲波傳播方向上一條線任意位置均 是復頻超聲波。治療時，不用考慮治療頭在超聲發(fā)射方向上的距離，只需在垂直于超聲發(fā)射 方向的一個平面內進行二維掃描，復頻超聲波腫瘤治療頭產生一條線的復頻超聲波達到腫 瘤處進行有效治療。醫(yī)護人員手持即可進行治療，操作簡單、方便。
[0030] 基于上述理由本實用新型可在超聲造影劑微泡空化效應治療腫瘤等領域廣泛推 廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0032] 圖1是本實用新型的一種復頻超聲波腫瘤治療頭的剖面示意圖。
[0033] 圖2是多頻聚焦換能器的切面示意圖。
[0034] 圖3是多頻聚焦換能器的平面結構圖。
[0035] 圖1中，1、夕卜殼，2、導線一，3、導線二，4、后蓋板，5、絕緣陶瓷片一，6、電極片一，7、 后壓電陶瓷堆，8、絕緣陶瓷片二，9、質量塊，10、絕緣陶瓷片三，11、電極片二，12、前蓋板， 13、帽蓋，14、壓蓋，15、絕緣陶瓷片四，16、電極片三，17、前壓電陶瓷堆，18、電極片四，19、絕 緣套，20、螺栓，21、導線三，22、導線四，23、開口一，24、開口二，25、限位圓臺。
[0036] 圖2、3中，26、超聲診斷探頭，27、半球形剛性球冠，28、壓電晶體，29、超聲波匯聚 焦斑。

【具體實施方式】
[0037] 如圖1所示，一種復頻超聲波腫瘤治療頭，包括超聲波換能器，所述超聲波換能器 整體成圓柱形結構，所述超聲波換能器包括雙頭螺柱20、后蓋板4、前蓋板12和位于所述雙 頭螺柱20的中段上的絕緣套19,所述后蓋板4和所述前蓋板12分別位于雙頭螺柱20的前 后螺紋段上，并將同軸順次套接在所述絕緣套19上的絕緣陶瓷片一 5、后壓電陶瓷堆7、絕 緣陶瓷片二8、質量塊9、絕緣陶瓷片三10、前壓電陶瓷堆17、絕緣陶瓷片四15壓緊；
[0038] 所述后壓電陶瓷堆7與所述后蓋板4之間設有絕緣陶瓷片一 5,所述后壓電陶瓷堆 7與所述質量塊9之間設有絕緣陶瓷片二8 ;所述前壓電陶瓷堆17與所述質量塊9之間設 有絕緣陶瓷片三10,所述前壓電陶瓷堆17與所述前蓋板12之間設有絕緣陶瓷片四15 ;
[0039] 所述前蓋板12與所述絕緣陶瓷片四15相接觸的一端設有限位圓臺25 ;
[0040] 所述超聲波換能器還包括容納所述超聲波換能器的外殼1和壓蓋14,所述外殼1 的前端設有所述超聲波換能器通過的開口一 23,所述壓蓋12穿過所述前蓋板12并與所述 前蓋板12上的所述限位圓臺25相配合，將所述超聲波換能器通過螺紋連接在所述開口一 23上，所述前蓋板12外還設有帽蓋13,所述帽蓋13在所述開口一 23處與所述外殼1螺紋 連接；
[0041] 所述后壓電陶瓷堆7上固定連接有電極片一6,所述電極片一 6連接所述后壓電陶 瓷堆7的前后端面，所述電極片一 6上設有連接信號發(fā)生器負極的導線一 3 ;
[0042] 所述前壓電陶瓷堆17上固定連接有電極片二11，所述電極片二11連接所述前壓 電陶瓷堆17的前后端面，所述電極片二11上設有連接信號發(fā)生器負極的導線二2 ;
[0043] 所述后壓電陶瓷堆7包括兩塊并排放置的后壓電陶瓷環(huán)以及位于所述兩塊后壓 電陶瓷環(huán)之間的電極片四18,所述電極片四18上設有連接信號發(fā)生器正極的導線四21 ;
[0044] 所述前壓電陶瓷堆17包括兩塊并排放置的前壓電陶瓷環(huán)以及位于所述兩塊前壓 電陶瓷環(huán)之間的電極片三16,所述電極片三16上連接有連接信號發(fā)生器正極的導線三22。
[0045] 所述外殼1的后端設有所述導線一 3、所述導線二2、所述導線三22和所述導線四 21通過的開口二24。
[0046] 所述前蓋板12與所述帽蓋8之間的內部空腔內填充有超聲波醫(yī)用耦合劑。
[0047] 所述后蓋板4選取密度較大的不銹鋼，使超聲波不易輻射，增強超聲波的反射。所 述前蓋板12選取密度較小的鋁合金，使超聲波容易輻射。所述后蓋板4的密度大于所述前 蓋板12的密度，使得兩組壓電陶瓷堆產生的超聲波向所述前蓋板12 -側傳播，減少部分向 后蓋板方向傳播的超聲波。
[0048] 使用復頻超聲波腫瘤治療頭治療時，導線21接通一種頻率信號發(fā)生器正極導線3 接通負極，導線22接通另一頻率信號發(fā)生器正極導線2接通負極，同時接通時，前壓電陶瓷 堆17與后壓電陶瓷堆7同時進行工作，即所述的復頻工作。在工作在復頻模式下時，利用 復頻中差頻所產生的低頻可以增強空化作用。醫(yī)護人員手持復頻超聲波腫瘤治療頭對準腫 瘤處進行治療。
[〇〇49] 以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，根據本實用 新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范 圍之內。
【權利要求】
1. 一種復頻超聲波腫瘤治療頭，其特征在于，包括超聲波換能器，所述超聲波換能器包 括雙頭螺柱（20)、后蓋板（4)、前蓋板（12)和位于所述雙頭螺柱（20)的中段上的絕緣套 (19)，所述后蓋板（4)和所述前蓋板（12)分別位于雙頭螺柱（20)的前后螺紋段上，并將順 次套接在所述絕緣套（19)上的絕緣陶瓷片一（5)、后壓電陶瓷堆（7)、絕緣陶瓷片二（8)、質 量塊（9)、絕緣陶瓷片三（10)、前壓電陶瓷堆（17)、絕緣陶瓷片四（15)壓緊； 所述后壓電陶瓷堆（7)與所述后蓋板（4)之間設有絕緣陶瓷片一（5)，所述后壓電陶瓷 堆（7)與所述質量塊（9)之間設有絕緣陶瓷片二（8); 所述前壓電陶瓷堆（17)與所述質量塊（9)之間設有絕緣陶瓷片三（10)，所述前壓電陶 瓷堆（17)與所述前蓋板（12)之間設有絕緣陶瓷片四（15); 所述后壓電陶瓷堆（7)上固定連接有電極片一（6)，所述電極片一（6)連接所述后壓電 陶瓷堆（7)的前后端面，所述電極片一（6)上設有連接信號發(fā)生器負極的導線一（3); 所述前壓電陶瓷堆（17)上固定連接有電極片二（11)，所述電極片二（11)連接所述前 壓電陶瓷堆（17)的前后端面，所述電極片二（11)上設有連接信號發(fā)生器負極的導線二 ⑵； 所述后壓電陶瓷堆（7)包括兩塊并排放置的后壓電陶瓷環(huán)以及位于所述兩塊后壓電 陶瓷環(huán)之間的電極片四（18)，所述電極片四（18)上設有連接信號發(fā)生器正極的導線四 (21)； 所述前壓電陶瓷堆（17)包括兩塊并排放置的前壓電陶瓷環(huán)以及位于所述兩塊前壓電 陶瓷環(huán)之間的電極片三（16)，所述電極片三（16)上連接有連接信號發(fā)生器正極的導線三 (22)。
2. 根據權利要求1所述的一種復頻超聲波腫瘤治療頭，其特征在于：還包括容納所述 超聲波換能器的外殼（1)和壓蓋（14)，所述外殼（1)的前端設有所述超聲波換能器通過的 開口一（23)，所述壓蓋（12)穿過所述前蓋板（12)將所述超聲波換能器固定連接在所述開 口一（23)上，所述前蓋板（12)外還設有帽蓋（13)，所述帽蓋（13)在所述開口一（23)處與 所述外殼（1)固定連接，所述外殼（1)的后端設有所述導線一（3)、所述導線二（2)、所述導 線三（22)和所述導線四（21)通過的開口二（24)。
3. 根據權利要求2所述的一種復頻超聲波腫瘤治療頭，其特征在于：所述外殼⑴位 于所述開口一（23)處的一段內壁上設有內螺紋一，所述壓蓋（9)的外壁上設有與所述內螺 紋一相配合的外螺紋一，所述外殼（1)位于所述開口一（23)處的一段外壁上設有外螺紋 二，所述帽蓋（8)的內壁上設有與所述外螺紋二相配合的內螺紋二。
4. 根據權利要求2所述的一種復頻超聲波腫瘤治療頭，其特征在于：所述前蓋板（12) 與所述帽蓋（8)之間的內部空腔內填充有超聲波醫(yī)用耦合劑。
5. 根據權利要求1至4任一權利要求項所述的一種復頻超聲波腫瘤治療頭，其特征在 于：所述后蓋板（4)的材料為不銹鋼，所述前蓋板（12)的材料為錯合金。
【文檔編號】A61N7/02GK203874298SQ201420317570
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】馬付建, 張生芳, 高成森, 張國洋, 劉宇, 沙智華 申請人:大連交通大學