一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，包括：底座；固定在所述底座上的弧形導(dǎo)軌；與所述弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的弧形支座，所述弧形支座上安裝有若干換能器片，所有換能器片的焦點(diǎn)與弧形導(dǎo)軌的圓心位于同一點(diǎn)；用于固定弧形支座和弧形導(dǎo)軌相對(duì)位置的鎖緊機(jī)構(gòu)。本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)使換能器片的聲路徑避免被遮擋，實(shí)現(xiàn)在不關(guān)斷換能器片的情況下，進(jìn)行高強(qiáng)度聚焦超聲治療。
【專利說(shuō)明】一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高強(qiáng)度聚焦超聲【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能 裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)作為一種新的局部治療手段，由于其具有無(wú)創(chuàng)、有效、安 全、治療后恢復(fù)快、無(wú)放射性損傷等優(yōu)點(diǎn)，在要求無(wú)創(chuàng)和保留器官功能的腫瘤疾病治療中， 越來(lái)越受到關(guān)注，應(yīng)用前景十分廣闊，臨床應(yīng)用和研究方興未艾。
[0003] 但是，由于人體的許多臟器都深居體內(nèi)，在進(jìn)行超聲治療的過(guò)程中，超聲波難免會(huì) 被遮擋，若強(qiáng)行進(jìn)行治療，則避免不了對(duì)健康部位的傷害，超聲的能量以及治療效果都會(huì)大 打折扣。
[0004] 例如，在進(jìn)行肝臟部位的超聲治療時(shí)，由于肝臟位于肋骨內(nèi)部，在進(jìn)行高強(qiáng)度聚焦 超聲治療的時(shí)候，若恰好肋骨位于部分換能器片的聲路徑上，由于肋骨的遮擋，導(dǎo)致超聲能 量大部分在肋骨上被吸收反射，這樣不僅會(huì)使病灶部位所聚集的能量大幅度減小，導(dǎo)致治 療效果大打折扣，同時(shí)，也會(huì)使能量在肋骨聚集，造成肋骨的損傷。
[0005] 目前，世界上實(shí)現(xiàn)避開(kāi)遮擋物進(jìn)行超聲治療的方法主要是依賴關(guān)斷換能器的方式 進(jìn)行，一方面，關(guān)斷聲路徑被遮擋的換能器片來(lái)避免對(duì)遮擋物的損傷，另外一方面，為能夠 達(dá)到治療效果，增加其他換能器片的輸出能量，使病灶位置的溫度滿足治療需求。
[0006] 由于病灶位置的治療溫度不能因?yàn)殛P(guān)斷部分換能器片而改變，因而關(guān)斷的換能器 片的能量需要平均分散到其余的換能器片上，這樣一來(lái)增加了每一片換能器片及其驅(qū)動(dòng)電 路的負(fù)擔(dān)，提高了對(duì)單獨(dú)的換能器片以及驅(qū)動(dòng)電路的要求。
[0007] 不僅如此，由于被遮擋的換能器片的數(shù)量不確定，為了確保能夠輸出足夠的能量， 必須對(duì)換能器片及其驅(qū)動(dòng)電路所能發(fā)出的能量留有冗余，這無(wú)疑進(jìn)一步提高了對(duì)換能器片 及其驅(qū)動(dòng)電路的要求，對(duì)于系統(tǒng)的安全性以及其風(fēng)險(xiǎn)性都提出了更大的挑戰(zhàn)。
[0008] 因此，在不增加換能器片及其驅(qū)動(dòng)電路負(fù)擔(dān)的前提下，如何實(shí)現(xiàn)HIFU系統(tǒng)有效避 開(kāi)遮擋物或者穿透遮擋物，使能量在病灶部位有效累積，成為超聲治療過(guò)程中急需解決的 一個(gè)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供了一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)使換能器片的 聲路徑避免被遮擋，實(shí)現(xiàn)在不關(guān)斷換能器片的情況下，進(jìn)行高強(qiáng)度聚焦超聲治療。
[0010] 一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，包括：
[0011] 底座；
[0012] 固定在所述底座上的弧形導(dǎo)軌；
[0013] 與所述弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的弧形支座，所述弧形支座上安裝有若干換能器片，所 有換能器片的焦點(diǎn)與弧形導(dǎo)軌的圓心位于同一點(diǎn)；
[0014]用于固定弧形支座和弧形導(dǎo)軌相對(duì)位置的鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0015]弧形支座上的所有換能器片的聲路徑聚焦為一點(diǎn)（即換能器片的焦點(diǎn)），該點(diǎn)作 用于病灶部位，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度聚焦超聲治療。
[0016]所述弧形支座沿弧形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠保證換能器片的焦點(diǎn)始終維持在同一位 置，在此過(guò)程中，各個(gè)換能器片的聲路徑卻已經(jīng)發(fā)生了改變，穿過(guò)機(jī)體的位置和方向都會(huì)改 變，能夠有效地避開(kāi)遮擋物，當(dāng)遮擋物被避開(kāi)后，所述鎖緊機(jī)構(gòu)鎖定弧形支座的位置。
[0017]作為優(yōu)選，所述弧形導(dǎo)軌所處的平面與弧形支座所處的平面相互垂直。
[0018]所述弧形導(dǎo)軌所處的平面是指，忽略弧形導(dǎo)軌的寬度和厚度，將弧形導(dǎo)軌近似為 弧線，該弧線所處的平面，為簡(jiǎn)化表述，將該平面定義為第一平面。
[0019]所述弧形支座所處的平面是指，忽略弧形支座的寬度和厚度，將弧形支座近似為 弧線，該弧線所處的平面，為簡(jiǎn)化表述，將該平面定義為第二平面。
[0020] 所述弧形支座上的所有換能器片的聲路徑位于同一平面內(nèi)，為簡(jiǎn)化表述，將該平 面定義為第三平面，第三平面與第二平面平行或者重合，弧形支座沿弧形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，第三 平面與第一平面始終保持垂直狀態(tài)，第三平面與弧形支座簡(jiǎn)化得到的弧線始終保持垂直狀 〇
[0021] 所述弧形導(dǎo)軌的弧度按照換能器片的自然焦點(diǎn)到換能器片之間的距離設(shè)計(jì)，使所 述弧形支座沿弧形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，弧形支座上的換能器片沿?fù)Q能器片的焦半徑的球面運(yùn)動(dòng)。
[0022] 作為優(yōu)選，還設(shè)有支架，所述底座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述支架上。
[0023] 在進(jìn)行高強(qiáng)度聚焦超聲治療時(shí)，支架一般保持不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)底座，能夠使位于底座上 的弧形導(dǎo)軌和弧形支座旋轉(zhuǎn)，底座旋轉(zhuǎn)的軸線通過(guò)換能器片的焦點(diǎn)。
[0024] 在進(jìn)行避開(kāi)遮擋物的換能器片位置調(diào)整時(shí)，一方面，可以調(diào)整弧形支座與弧形導(dǎo) 軌的相對(duì)位置，另一方面，可以轉(zhuǎn)動(dòng)底座，進(jìn)行這兩種調(diào)整操作時(shí)，能夠維持所有換能器片 的焦點(diǎn)始終保持在病灶部位。
[0025] 采用本發(fā)明所提供的換能裝置，可以在初始時(shí)，將所有換能器片聚焦于病灶部位， 然后通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)底座或者調(diào)整形支座與弧形導(dǎo)軌的相對(duì)位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遮擋物的避開(kāi)，不僅 操作簡(jiǎn)單，而且不需要關(guān)斷換能器片，降低對(duì)換能器片的性能需求。
[0026] 作為優(yōu)選，所述弧形導(dǎo)軌上設(shè)有沿弧形支座運(yùn)動(dòng)方向布置的防脫槽，所述弧形支 座設(shè)有伸入防脫槽的卡爪。
[0027] 所述弧形支座沿弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，為了提高運(yùn)動(dòng)的靈活性，可以加以必要的潤(rùn) 滑，或者將滑動(dòng)配合改進(jìn)為滾動(dòng)配合。
[0028] 作為優(yōu)選，所述弧形支座設(shè)有螺紋通孔，所述鎖緊機(jī)構(gòu)為與螺紋通孔相配合且與 弧形導(dǎo)軌抵緊的螺釘。
[0029] 由于換能器片以及弧形支座的重量較輕，因此，可以依靠螺釘與弧形導(dǎo)軌的抵緊 力維持弧形支座與弧形導(dǎo)軌的相對(duì)位置。
[0030] 由于高強(qiáng)度聚焦超聲設(shè)備在磁共振時(shí)使用，因此，不能夠使用鐵磁性材料，所述弧 形支座、弧形導(dǎo)軌、底座、支架以及螺釘均采用硬質(zhì)的塑料（例如聚苯乙烯、聚酯），相對(duì)于 金屬材質(zhì)而言，硬質(zhì)的塑料具有一定的彈性和韌性，利用這種彈性和靭性，使螺釘能夠抵緊 弧形導(dǎo)軌，將弧形支座與弧形導(dǎo)軌的位置鎖定。
[0031] 作為優(yōu)選，所述底座上設(shè)有兩根相互平行的導(dǎo)向條，兩根導(dǎo)向條均為弧形且分別 位于弧形導(dǎo)軌的兩側(cè)，所述弧形支座上設(shè)有分別與兩根導(dǎo)向條相配合的導(dǎo)向槽。
[0032] 所述導(dǎo)向條主要是實(shí)現(xiàn)弧形支座沿弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向作用。所述導(dǎo)向條的橫 截面具有一個(gè)向外延伸的角部，該角部相應(yīng)的兩個(gè)側(cè)壁上嵌裝有用于與導(dǎo)向槽滾動(dòng)配合的 滾珠。導(dǎo)向條與弧形支座之間滾動(dòng)配合，能夠保證弧形支座運(yùn)行的順暢。
[0033] 所述導(dǎo)向條的橫截面可以采用各種形狀，例如，所述導(dǎo)向條的橫截面為四角星，所 述角部為四角星的其中一角。
[0034] 所有換能器片對(duì)稱排列的弧形支座中點(diǎn)的兩側(cè)。所述螺釘設(shè)置在弧形支座的中 點(diǎn)。所述弧形支座上開(kāi)設(shè)有若千安裝槽，每個(gè)安裝槽內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝一個(gè)所述的換能器片。
[0035] 換能器片與安裝槽的配合方式可以有多種，例如，可以通過(guò)過(guò)盈配合嵌裝在安裝 槽內(nèi)，或者將換能器片置入安裝槽后利用螺栓固定。
[0036] 所述弧形導(dǎo)軌上可以同時(shí)配合多個(gè)弧形支座，多個(gè)弧形支座并列設(shè)置，各個(gè)弧形 支座上的換能器片的聲路徑聚焦于同一點(diǎn)。
[0037] 本發(fā)明僅針對(duì)高強(qiáng)度聚焦超聲設(shè)備的換能裝置（換能器片的組合排列裝置）進(jìn)行 改進(jìn)，高強(qiáng)度聚焦超聲設(shè)備的其余部件采用現(xiàn)有技術(shù)。
[0038] 本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置通過(guò)機(jī)械移動(dòng)，可以在不關(guān)斷換能器片的 前提下，避免了換能器片的聲路徑被阻擋，對(duì)于同樣的輸出功率，具體到每個(gè)換能器片上的 負(fù)擔(dān)就變小了，相應(yīng)的每個(gè)換能器片的驅(qū)動(dòng)電路的要求也會(huì)隨之降低，系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的可 能性會(huì)大大減小，也就是降低了對(duì)于硬件設(shè)別的要求，降低了治療的風(fēng)險(xiǎn)性，對(duì)于系統(tǒng)的安 全性能有了進(jìn)一步的保證。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置的示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置的俯視圖；
[0041]圖3為本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置中弧形支座與導(dǎo)向條的弧度關(guān)系 示意圖；
[0042] 圖4為本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置中鎖定機(jī)構(gòu)的另一種實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置做詳細(xì)描述。
[0044]如圖1所示，一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，包括：支架（圖中未示出）、轉(zhuǎn) 動(dòng)安裝在支架上的底座7、固定在底座7上的弧形導(dǎo)軌2、與弧形導(dǎo)軌2滑動(dòng)配合的弧形支 座1、安裝在弧形支座1上的若干換能器片以及用于固定弧形支座1和弧形導(dǎo)軌2相對(duì)位置 的鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0045]為了保證聚焦超聲的強(qiáng)度，弧形導(dǎo)軌2上可以同時(shí)配合多個(gè)弧形支座1，各個(gè)弧形 支座1并列設(shè)置，所有弧形支座1上的換能器片的聲路徑聚焦于同一點(diǎn)。
[0046] 每個(gè)弧形支座1上的所有換能器片對(duì)稱排列在弧形支座1中點(diǎn)的兩側(cè)，且弧形支 座1上開(kāi)設(shè)有若干安裝槽4,每個(gè)安裝槽4內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝一個(gè)換能器片。
[0047]以下僅以弧形導(dǎo)軌2上配合一個(gè)弧形支座1為例，說(shuō)明換能裝置各部件之間的關(guān) 系。
[0048] 弧形支座1能夠沿弧形導(dǎo)軌2滑動(dòng)，弧形支座1滑動(dòng)至弧形導(dǎo)軌2的中部時(shí)，弧形 支座1與弧形導(dǎo)軌2的位置關(guān)系如圖2所示，弧形導(dǎo)軌2所處的平面與弧形支座1所處的 平面相互垂直，弧形導(dǎo)軌2所處的平面為垂直于紙面且沿豎直方向延伸的平面，弧形支座1 所處的平面為垂直于紙面且沿水平方向延伸的平面，在圖2所示的狀態(tài)中，底座7的轉(zhuǎn)動(dòng)軸 的中軸線恰為弧形導(dǎo)軌2所處的平面與弧形支座1所處的平面的交線，且在弧形支座1沿 弧形導(dǎo)軌2運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，底座7的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中軸線始終保持在同一位置，不做變動(dòng)。
[0049] 如圖1所示，弧形支座1上的所有換能器片的焦點(diǎn)與弧形導(dǎo)軌2的圓心位于同一 點(diǎn)，弧形支座1沿弧形導(dǎo)軌2滑動(dòng)時(shí)，所有換能器片的焦點(diǎn)維持在同一位置，底座7相對(duì)于 支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所有換能器片的焦點(diǎn)位置也不會(huì)發(fā)生改變。
[0050] 如圖1、圖2所示，弧形導(dǎo)軌2上設(shè)有沿弧形支座1運(yùn)動(dòng)方向布置的防脫槽8,弧形 支座1設(shè)有伸入防脫槽的卡爪3。
[0051] 如圖1所示，弧形支座1設(shè)有螺紋通孔，鎖緊機(jī)構(gòu)為與螺紋通孔相配合且與弧形導(dǎo) 軌2抵緊的螺釘6。
[0052]如圖1、圖2所示，底座7上設(shè)有兩根相互平行的導(dǎo)向條5,兩根導(dǎo)向條5均為弧形 且分別位于弧形導(dǎo)軌2的兩側(cè)，弧形支座1上設(shè)有分別與兩根導(dǎo)向條5相配合的導(dǎo)向槽。 [0053] 導(dǎo)向條5的橫截面導(dǎo)向條5的橫截面為四角星，四角星的其中一角延伸入弧形支 座1，且該角相應(yīng)的兩個(gè)側(cè)壁上嵌裝有用于與導(dǎo)向槽滾動(dòng)配合的滾珠。
[0054] 弧形支座1與導(dǎo)向條5的弧度關(guān)系如圖3所示，大圓截取一部分即為弧形支座1， 大圓與導(dǎo)向條5所處的平面具有兩個(gè)交點(diǎn)，以兩個(gè)交點(diǎn)間距的一半為半徑，以兩個(gè)交點(diǎn)連 線的中點(diǎn)為圓心做小圓，小圓的半徑即為導(dǎo)向條5的曲率半徑，忽略導(dǎo)向條5的寬度和厚 度，將導(dǎo)向條5近似為弧形后，該弧形所處的平面與弧形導(dǎo)軌2所處的平面平行。
[0055] 鎖緊機(jī)構(gòu)還可以采用其他形式，例如，所述弧形支座1的兩端分別鉸接有擺動(dòng)桿， 每根擺動(dòng)桿上連接有傳動(dòng)件，傳動(dòng)件伸入所述導(dǎo)向槽內(nèi)且與導(dǎo)向條5相抵，所述底座7和擺 動(dòng)桿設(shè)有相互配合的扣合件用以鎖定擺動(dòng)桿的位置，擺動(dòng)桿定位后，傳動(dòng)件與導(dǎo)向條抵緊 實(shí)現(xiàn)弧形支座的定位。
[0056]這種形式具體的實(shí)現(xiàn)方式如圖4所示，所述弧形支座1的兩端分別鉸接有擺動(dòng)桿 12,該擺動(dòng)桿12中開(kāi)設(shè)有條形槽11，條形槽11內(nèi)滑動(dòng)安裝有可擺動(dòng)的推桿10 (推桿的轉(zhuǎn)軸 位于條形槽內(nèi)且可沿條形槽滑動(dòng)）；所述導(dǎo)向槽包括水平段和豎直段，所述推桿10伸入豎 直段內(nèi)，且伸入端為斜面，水平段內(nèi)設(shè)有兩端帶斜面的傳動(dòng)桿9,所述傳動(dòng)桿9的一端與推 桿的斜面相配合，用以將推桿的豎直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)桿的水平運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)桿的另一端與所 述導(dǎo)向條 5相配合，用以在推桿作用下抵緊導(dǎo)向條5。以上部件中推桿和傳動(dòng)桿兩者共同構(gòu) 成傳動(dòng)件，為了實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)桿的定位，所述底座7上設(shè)有限位凸起13,所述擺動(dòng)桿具有與限位 凸起相卡合的限位槽14。利用擺動(dòng)桿鎖定弧形支座操作方便快捷，各部件形狀簡(jiǎn)單易于加 工和裝配。
[0057]本發(fā)明用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置使用時(shí)，首先將換能器片聚焦于病灶部 位，然后移動(dòng)弧形支座或者轉(zhuǎn)動(dòng)底座，使各換能器片的聲路徑避開(kāi)遮擋物。
【權(quán)利要求】
1· 一種用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，包括： 底座； 固定在所述底座上的弧形導(dǎo)軌； 與所述弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的弧形支座，所述弧形支座上安裝有若千換能器片，所有換 能器片的焦點(diǎn)與弧形導(dǎo)軌的圓心位于同一點(diǎn)； 用于固定弧形支座和弧形導(dǎo)軌相對(duì)位置的鎖緊機(jī)構(gòu)。
2·如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述弧形導(dǎo)軌 所處的平面與弧形支座所處的平面相互垂直。
3·如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，還設(shè)有支架，所 述底座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述支架上。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述弧形導(dǎo)軌 上設(shè)有沿弧形支座運(yùn)動(dòng)方向布置的防脫槽，所述弧形支座設(shè)有伸入防脫槽的卡爪。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述弧形支座 設(shè)有螺紋通孔，所述鎖緊機(jī)構(gòu)為與螺紋通孔相配合且與弧形導(dǎo)軌抵緊的螺釘。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述底座上設(shè) 有兩根相互平行的導(dǎo)向條，兩根導(dǎo)向條均為弧形且分別位于弧形導(dǎo)軌的兩側(cè)，所述弧形支 座上設(shè)有分別與兩根導(dǎo)向條相配合的導(dǎo)向槽。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向條的 橫截面具有一個(gè)向外延伸的角部，該角部相應(yīng)的兩個(gè)側(cè)壁上嵌裝有用于與導(dǎo)向槽滾動(dòng)配合 的滾珠。
8. 如權(quán)利要求7所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向條的 橫截面為四角星，所述角部為四角星的其中一角。
9. 如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所有換能器片 對(duì)稱排列的弧形支座中點(diǎn)的兩側(cè)。
10. 如權(quán)利要求1所述的用于高強(qiáng)度聚焦超聲的換能裝置，其特征在于，所述弧形支座 上開(kāi)設(shè)有若干安裝槽，每個(gè)安裝槽內(nèi)對(duì)應(yīng)安裝一個(gè)所述的換能器片。
【文檔編號(hào)】A61N7/02GK104190006SQ201410461084
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】孫非, 訾振軍 申請(qǐng)人:孫非, 訾振軍