一種復(fù)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(fù)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(zhì)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(zhì)量塊兩端的兩組電陶瓷堆產(chǎn)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(chǎn)生的低頻來增強空化作用，誘導(dǎo)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(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，而且操作簡單方便。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及超聲造影劑微泡空化效應(yīng)治療腫瘤的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種 復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭。 一種復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭

【背景技術(shù)】
[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(shù)大約250萬，因癌癥死亡人數(shù)約180萬，而且呈現(xiàn)年輕化和逐年上升趨 勢。目前腫瘤治療的方法有：手術(shù)治療、放射治療、化學(xué)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(yīng)受損的組織。超聲治療腫瘤有時也稱為超聲 無血手術(shù)，是一種非介入性的治療技術(shù)。原理是應(yīng)用超聲波的空化效應(yīng)進行腫瘤治療，這種 手術(shù)不需要開刀，皮膚不受損傷，同時避免損害不應(yīng)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(yīng)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(nèi)B超探頭、可插拔介質(zhì) 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(yīng)治療淺表腫瘤。
[0004] 現(xiàn)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(jīng)靜脈注射微泡劑，當(dāng)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(yīng)機械性損傷血管內(nèi)皮細胞，使基底膜暴露，從而 啟動內(nèi)源性凝血系統(tǒng)，導(dǎo)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)紊亂，表現(xiàn)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(fù)頻超聲的聲化學(xué)作用遠大于單頻超聲的聲化學(xué)作用。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)復(fù)頻 模式下時，利用復(fù)頻中差頻所產(chǎn)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(tǒng)（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(chǎn)生的超聲波匯聚成超聲波匯聚焦斑29， 利用聚焦的原理產(chǎn)生復(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求制造、安裝精度高，導(dǎo)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(diào)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(fù)雜。 實用新型內(nèi)容
[0006] 根據(jù)上述聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統(tǒng)治療效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。本 實用新型公開了一種腫瘤治療的效率高、結(jié)構(gòu)簡單、方便醫(yī)護人員操作的復(fù)頻超聲波腫瘤 治療頭。
[0007] 本實用新型采用的技術(shù)手段如下：
[0008] -種復(fù)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(zhì)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(shè)有絕緣陶瓷片一，所述后壓電陶瓷堆與所 述質(zhì)量塊之間設(shè)有絕緣陶瓷片二；
[0010] 所述前壓電陶瓷堆與所述質(zhì)量塊之間設(shè)有絕緣陶瓷片三，所述前壓電陶瓷堆與所 述前蓋板之間設(shè)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(shè)有連接信號發(fā)生器負極的導(dǎo)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(shè)有連接信號發(fā)生器負極的導(dǎo)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(shè)有連接信號發(fā)生器正極的導(dǎo)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(shè)有所述導(dǎo)線一、所述導(dǎo)線二、所述導(dǎo)線三和所述導(dǎo)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(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋一，所述壓蓋的 外壁上設(shè)有與所述內(nèi)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(shè)有外螺紋二，所述帽蓋的內(nèi)壁上設(shè)有與所述外螺紋二相配合的內(nèi)螺紋二。
[0017] 進一步地，所述前蓋板與所述帽蓋之間的內(nèi)部空腔內(nèi)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(xiàn)有技術(shù)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(tǒng)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(chǎn)生復(fù)頻，只有在焦 斑處才能形成復(fù)頻用于治療。采用聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統(tǒng)治療時，必須進行 三維空間掃描，才能實現(xiàn)對腫瘤血管的空化效應(yīng)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(fù)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(chǎn)生復(fù)頻作用。采用本實用新型公布的復(fù)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(nèi)進行二維掃描，就可以實現(xiàn)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(jié)構(gòu)簡單、成本低
[0024] 聚焦超聲無創(chuàng)傷聲動力腫瘤治療系統(tǒng)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(chǎn)生多頻率超聲波在同一焦點形成焦斑，利用聚焦的 原理產(chǎn)生復(fù)頻。所述的壓電晶體實質(zhì)上均為超聲波換能器，由蓋板、壓電陶瓷堆等組成，該 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)復(fù)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(tǒng)聚焦實現(xiàn)復(fù)頻的工 作原理，要求安裝精度高，大大提高成本。
[0025] 復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭由兩組壓電陶瓷堆組成，分別產(chǎn)生不同頻率的振動。當(dāng)頻 率發(fā)生器同時接通時，兩組壓電陶瓷堆同時工作，產(chǎn)生兩組相互疊加的超聲波，形成復(fù)頻作 用。該結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個超聲波換能器串聯(lián)組成的桿狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單。
[0026] 由于復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭相比于多頻率聚焦換能器結(jié)構(gòu)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(tǒng)中，多頻聚焦超聲換能器調(diào)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(diào)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(diào) 整立體定位支架，操作復(fù)雜。
[0029] 本實用新型復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭產(chǎn)生的超聲波傳播方向上一條線任意位置均 是復(fù)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(nèi)進行二維掃描，復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭產(chǎn)生一條線的復(fù)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(yīng)治療腫瘤等領(lǐng)域廣泛推 廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 下面結(jié)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(fù)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(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖1中，1、夕卜殼，2、導(dǎo)線一，3、導(dǎo)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(zhì)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(dǎo)線三，22、導(dǎo)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(fù)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(jié)構(gòu)，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(zhì)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(shè)有絕緣陶瓷片一 5,所述后壓電陶瓷堆 7與所述質(zhì)量塊9之間設(shè)有絕緣陶瓷片二8 ;所述前壓電陶瓷堆17與所述質(zhì)量塊9之間設(shè) 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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)有連接信號發(fā)生器負極的導(dǎo)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(shè)有連接信號發(fā)生器負極的導(dǎo)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(shè)有連接信號發(fā)生器正極的導(dǎo)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(dǎo)線三22。
[0045] 所述外殼1的后端設(shè)有所述導(dǎo)線一 3、所述導(dǎo)線二2、所述導(dǎo)線三22和所述導(dǎo)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(nèi)部空腔內(nèi)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(chǎn)生的超聲波向所述前蓋板12 -側(cè)傳播，減少部分向 后蓋板方向傳播的超聲波。
[0048] 使用復(fù)頻超聲波腫瘤治療頭治療時，導(dǎo)線21接通一種頻率信號發(fā)生器正極導(dǎo)線3 接通負極，導(dǎo)線22接通另一頻率信號發(fā)生器正極導(dǎo)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(fù)頻工作。在工作在復(fù)頻模式下時，利用 復(fù)頻中差頻所產(chǎn)生的低頻可以增強空化作用。醫(yī)護人員手持復(fù)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(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用 新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范 圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)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(zhì) 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(shè)有絕緣陶瓷片一（5)，所述后壓電陶瓷 堆（7)與所述質(zhì)量塊（9)之間設(shè)有絕緣陶瓷片二（8); 所述前壓電陶瓷堆（17)與所述質(zhì)量塊（9)之間設(shè)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(shè)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(shè)有連接信號發(fā)生器負極的導(dǎo)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(shè)有連接信號發(fā)生器負極的導(dǎo)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(shè)有連接信號發(fā)生器正極的導(dǎo)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(dǎo)線三 (22)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)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(shè)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(shè)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(shè)有所述導(dǎo)線一（3)、所述導(dǎo)線二（2)、所述導(dǎo) 線三（22)和所述導(dǎo)線四（21)通過的開口二（24)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)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(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋一，所述壓蓋（9)的外壁上設(shè)有與所述內(nèi)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(shè)有外螺紋 二，所述帽蓋（8)的內(nèi)壁上設(shè)有與所述外螺紋二相配合的內(nèi)螺紋二。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)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(nèi)部空腔內(nèi)填充有超聲波醫(yī)用耦合劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求項所述的一種復(fù)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(quán)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(xué)