一种聚焦超声科研平台的制作方法

本实用新型涉及高强聚焦超声技术领域，尤其是一种聚焦超声科研平台。

背景技术：

hifu，高强聚焦超声(hifu，highintensityfocusedultrasound)是指采用超声波将体外低能量超声波聚焦于体内靶区，在肿瘤内产生瞬态高温、空化、机械作用等生物学效应，杀死靶区内的肿瘤细胞。

为了使hifu技术作用于肿瘤治疗机理，需要过程中需要进行许多基础实验研究验证，现有的hifu治疗设备和科研设备相互独立，单纯的hifu治疗设备针对于人体治疗，成本较高、并且无法较好的应用于科研和教学任务。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的是提供一种适应用科研和教学的聚焦超声科研平台。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种聚焦超声科研平台，包括：聚焦超声设备、实验操作台和显示装置，所述聚焦超声设备用于产生高强度聚焦超声波，所述实验操作台用于固定试验对象，所述显示装置用于捕捉实验过程中的图像信息，并投影显示。

进一步地，所述聚焦超声设备包括：上位机、功率源、换能器单元、定位系统和三维运动控制平台，所述上位机的输出端分别连接所述功率源的输入端和所述三维运动控制平台的输入端，所述换能器单元装配于所述三维运动控制平台上，所述功率源的输出端连接所述换能器单元的输入端，所述定位系统用于采集试验过程的图像信息并传输给所述上位机，以监测实验过程。

进一步地，所述聚焦超声设备还包括辅助系统，所述辅助系统用于制取介质水，所述换能器单元包括换能器模块，所述换能器模块置于所述介质水中。

进一步地，所述功率源包括信号源、第一级功放模块和第二级功放模块，所述信号源的输入端连接所述上位机的输出端，所述信号源的输出端连接所述第一级功放模块的输入端，所述第一级功放模块的输出端连接所述第二级功放模块的输入端，所述第二级功放模块的输出端连接所述换能器单元的输入端。

进一步地，所述换能器单元包括：所述换能器单元包括：hifu热消融换能器和/或超声空化换能器、接线端子、第一匹配电路和/或第二匹配电路，所述接线端子的输入端连接所述功率源的输出端，所述接线端子的输出端连接所述第一匹配电路的输入端和/或所述第二匹配电路的输入端，所述第一匹配电路的输出端连接所述hifu热消融换能器的输入端，所述第二匹配电路的输出端连接所述超声空化换能器的输入端。

进一步地，所述定位系统包括b超仪或磁共振成像仪，通过所述b超仪或磁共振成像仪的成像结果调节所述上位机和所述换能器单元的输出控制参数。

进一步地，所述显示装置包括高速相机和投影仪，所述高速相机和所述投影仪架分别设于所述实验操作台上，所述高速摄像机用于采集实验过程中的图像信息，所述投影仪用于放大所述采集实验过程中的图像信息。

进一步地，所述聚焦超声设备还包括直流稳压电源，所述直流稳压电源的输出端连接所述功率源的输入端，所述直流稳压电源电压可调。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过公开了一种聚焦超声科研平台，包括：聚焦超声设备、实验操作台和显示装置，通过将聚焦超声设备、实验操作台和显示装置有机结合，提供了一种成本低廉、功能完备且适用于教学的超声科研平台。

附图说明

图1是本实用新型中一种聚焦超声科研平台一具体实施例的结构原理图；

图2是本实用新型中一种聚焦超声科研平台中聚焦超声设备一具体实施例的结构原理图；

图3是本实用新型中一种聚焦超声科研平台中换能器单元一具体实施例的结构原理图；

图4是本实用新型中一种聚焦超声科研平台中功率源一具体实施例的结构原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，图1为本实用新型中一种聚焦超声科研平台一具体实施例的结构框图，包括：聚焦超声设备、实验操作台和显示装置，所述聚焦超声设备用于产生高强度聚焦超声波，所述实验操作台用于固定试验对象，所述显示装置用于捕捉实验过程中的图像信息，并投影显示。所述聚焦超声设备的发生装置的输出端架设于所述实验操作台上方，所述实验操作台连接所述显示装置。

聚焦超声设备用于定位并破坏病灶组织，实验操作台包括夹动物实验夹具，用于约束动物行为或者固定离体组织以确保超声实验顺利进行，显示装置用于辅助教学和演示，具体的，显示装置包括高速相机和投影仪，所述高速相机和所述投影仪架分别设于所述实验操作台上，所述高速摄像机用于采集实验过程中的图像信息，所述投影仪用于放大所述采集实验过程中的图像信息。

本实施例通过将聚焦超声设备、实验操作台和显示装置有机结合，提供了一种成本低廉、功能完备且适用于教学的超声科研平台。

具体的，如图2所示，图2为本实用新型实施例中一种聚焦超声科研平台中聚焦超声设备的结构原理图，聚焦超声设备包括：上位机、功率源、换能器单元、定位系统和三维运动控制平台，所述上位机的输出端分别连接所述功率源的输入端和所述三维运动控制平台的输入端，所述换能器单元装配于所述三维运动控制平台上，所述功率源的输出端连接所述换能器单元的输入端，所述定位系统用于采集试验过程的图像信息并传输给所述上位机，以监测实验过程。

上位机用于输出治疗规划实验方案，并将打击参数通过串口发送给功率源。

功率源接收上位机接收治疗参数，产生激励信号输出到换能器单元，换能器单元产生高强度的聚焦超声。

直流稳压电源用于向功率源提供对应治疗模式下的电压。

换能器单元装配于三维运动控制平台上，由上位机通过三维运动控制平台带动换能器单元实现精确定位，换能器单元和三维运动控制平台为装配关系，可拆卸。

辅助系统为介质水制取装置，用于提供去汽水、自动抽水及自助排水，所述换能器单元包括换能器模块，所述换能器模块置于所述介质水中，通过介质水优化超声传输通道，减少能量损失。

定位系统用于检测聚焦动态信息，并向上位机反馈。具体的，定位系统包括b超仪或磁共振成像仪，通过所述b超仪或磁共振成像仪的成像结果调节所述上位机和所述换能器单元的输出控制参数。

如图3所示，本实施例中换能器单元所述换能器单元包括：hifu热消融换能器和/或超声空化换能器、接线端子、第一匹配电路和/或第二匹配电路，所述接线端子的输入端连接所述功率源的输出端，所述接线端子的输出端连接所述第一匹配电路的输入端和/或所述第二匹配电路的输入端，所述第一匹配电路的输出端连接所述hifu热消融换能器的输入端，所述第二匹配电路的输出端连接所述超声空化换能器的输入端。

功率源支持hifu热消融模式和超声空化模式，hifu热消融模式通过换能器产生的热效应使生物病灶组织发生凝固性坏死；超声空化模式通过换能器产生的空化效应使生物病灶组织内部发生爆裂，形成匀浆。

hifu热消融模式下，直流稳压源输出40～100v电压，功率源输出的大电流信号经过接线端子和匹配电路后，形成稳定的正弦波，正弦波加载在hifu热消融换能器两端，使得超声换能器产生高强度的超声波，超声波透过耦合层，进入正常组织，并在病灶组织内聚焦，形成一个椭球性焦域，焦域内的温度迅速升高到65℃以上，使得焦域内组织发生不可逆凝固性坏死，达到治疗目的。

超声空化模式下，直流稳压源输出150～250v电压，功率源输出的大电流信号经过接线端子和匹配电路后，形成稳定的脉冲波，脉冲波加载在超声空化换能器，产生高强度的超声波，超声波透过耦合层，进入正常组织，并在病灶组织内聚焦，形成一个椭球性焦域，焦域内声压迅速达到空气化阈值，使组织细胞发生压缩膨胀过程，直至最后爆裂，形成组织匀浆。

如图4所示，功率源包括信号源、第一级功放模块和第二级功放模块，所述信号源的输入端连接所述上位机的输出端，所述信号源的输出端连接所述第一级功放的输入端，所述第一级功放的输出端连接所述第二级功放的输入端，所述第二级功放的输出端连接所述换能器的输入端。

仅保留聚焦超声设备对科研和教学有必要的模块，可显著降低设备成本。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。