一种用于高强度聚焦超声的换能装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于高强度聚焦超声的换能装置，包括：底座；固定在所述底座上的弧形导轨；与所述弧形导轨滑动配合的弧形支座，所述弧形支座上安装有若干换能器片，所有换能器片的焦点与弧形导轨的圆心位于同一点；用于固定弧形支座和弧形导轨相对位置的锁紧机构。本发明用于高强度聚焦超声的换能装置，通过机械运动使换能器片的声路径避免被遮挡，实现在不关断换能器片的情况下，进行高强度聚焦超声治疗。
【专利说明】一种用于高强度聚焦超声的换能装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高强度聚焦超声【技术领域】，具体涉及一种用于高强度聚焦超声的换能 装置。
【背景技术】
[0002] 高强度聚焦超声治疗技术作为一种新的局部治疗手段，由于其具有无创、有效、安 全、治疗后恢复快、无放射性损伤等优点，在要求无创和保留器官功能的肿瘤疾病治疗中， 越来越受到关注，应用前景十分广阔，临床应用和研究方兴未艾。
[0003] 但是，由于人体的许多脏器都深居体内，在进行超声治疗的过程中，超声波难免会 被遮挡，若强行进行治疗，则避免不了对健康部位的伤害，超声的能量以及治疗效果都会大 打折扣。
[0004] 例如，在进行肝脏部位的超声治疗时，由于肝脏位于肋骨内部，在进行高强度聚焦 超声治疗的时候，若恰好肋骨位于部分换能器片的声路径上，由于肋骨的遮挡，导致超声能 量大部分在肋骨上被吸收反射，这样不仅会使病灶部位所聚集的能量大幅度减小，导致治 疗效果大打折扣，同时，也会使能量在肋骨聚集，造成肋骨的损伤。
[0005] 目前，世界上实现避开遮挡物进行超声治疗的方法主要是依赖关断换能器的方式 进行，一方面，关断声路径被遮挡的换能器片来避免对遮挡物的损伤，另外一方面，为能够 达到治疗效果，增加其他换能器片的输出能量，使病灶位置的温度满足治疗需求。
[0006] 由于病灶位置的治疗温度不能因为关断部分换能器片而改变，因而关断的换能器 片的能量需要平均分散到其余的换能器片上，这样一来增加了每一片换能器片及其驱动电 路的负担，提高了对单独的换能器片以及驱动电路的要求。
[0007] 不仅如此，由于被遮挡的换能器片的数量不确定，为了确保能够输出足够的能量， 必须对换能器片及其驱动电路所能发出的能量留有冗余，这无疑进一步提高了对换能器片 及其驱动电路的要求，对于系统的安全性以及其风险性都提出了更大的挑战。
[0008] 因此，在不增加换能器片及其驱动电路负担的前提下，如何实现HIFU系统有效避 开遮挡物或者穿透遮挡物，使能量在病灶部位有效累积，成为超声治疗过程中急需解决的 一个问题。
【发明内容】
[0009] 本发明提供了一种用于高强度聚焦超声的换能装置，通过机械运动使换能器片的 声路径避免被遮挡，实现在不关断换能器片的情况下，进行高强度聚焦超声治疗。
[0010] 一种用于高强度聚焦超声的换能装置，包括：
[0011] 底座；
[0012] 固定在所述底座上的弧形导轨；
[0013] 与所述弧形导轨滑动配合的弧形支座，所述弧形支座上安装有若干换能器片，所 有换能器片的焦点与弧形导轨的圆心位于同一点；
[0014]用于固定弧形支座和弧形导轨相对位置的锁紧机构。
[0015]弧形支座上的所有换能器片的声路径聚焦为一点（即换能器片的焦点），该点作 用于病灶部位，实现高强度聚焦超声治疗。
[0016]所述弧形支座沿弧形导轨运动时，能够保证换能器片的焦点始终维持在同一位 置，在此过程中，各个换能器片的声路径却已经发生了改变，穿过机体的位置和方向都会改 变，能够有效地避开遮挡物，当遮挡物被避开后，所述锁紧机构锁定弧形支座的位置。
[0017]作为优选，所述弧形导轨所处的平面与弧形支座所处的平面相互垂直。
[0018]所述弧形导轨所处的平面是指，忽略弧形导轨的宽度和厚度，将弧形导轨近似为 弧线，该弧线所处的平面，为简化表述，将该平面定义为第一平面。
[0019]所述弧形支座所处的平面是指，忽略弧形支座的宽度和厚度，将弧形支座近似为 弧线，该弧线所处的平面，为简化表述，将该平面定义为第二平面。
[0020] 所述弧形支座上的所有换能器片的声路径位于同一平面内，为简化表述，将该平 面定义为第三平面，第三平面与第二平面平行或者重合，弧形支座沿弧形导轨运动时，第三 平面与第一平面始终保持垂直状态，第三平面与弧形支座简化得到的弧线始终保持垂直状 〇
[0021] 所述弧形导轨的弧度按照换能器片的自然焦点到换能器片之间的距离设计，使所 述弧形支座沿弧形导轨运动时，弧形支座上的换能器片沿换能器片的焦半径的球面运动。
[0022] 作为优选，还设有支架，所述底座转动安装在所述支架上。
[0023] 在进行高强度聚焦超声治疗时，支架一般保持不动，转动底座，能够使位于底座上 的弧形导轨和弧形支座旋转，底座旋转的轴线通过换能器片的焦点。
[0024] 在进行避开遮挡物的换能器片位置调整时，一方面，可以调整弧形支座与弧形导 轨的相对位置，另一方面，可以转动底座，进行这两种调整操作时，能够维持所有换能器片 的焦点始终保持在病灶部位。
[0025] 采用本发明所提供的换能装置，可以在初始时，将所有换能器片聚焦于病灶部位， 然后通过转动底座或者调整形支座与弧形导轨的相对位置，来实现对遮挡物的避开，不仅 操作简单，而且不需要关断换能器片，降低对换能器片的性能需求。
[0026] 作为优选，所述弧形导轨上设有沿弧形支座运动方向布置的防脱槽，所述弧形支 座设有伸入防脱槽的卡爪。
[0027] 所述弧形支座沿弧形导轨滑动配合，为了提高运动的灵活性，可以加以必要的润 滑，或者将滑动配合改进为滚动配合。
[0028] 作为优选，所述弧形支座设有螺纹通孔，所述锁紧机构为与螺纹通孔相配合且与 弧形导轨抵紧的螺钉。
[0029] 由于换能器片以及弧形支座的重量较轻，因此，可以依靠螺钉与弧形导轨的抵紧 力维持弧形支座与弧形导轨的相对位置。
[0030] 由于高强度聚焦超声设备在磁共振时使用，因此，不能够使用铁磁性材料，所述弧 形支座、弧形导轨、底座、支架以及螺钉均采用硬质的塑料（例如聚苯乙烯、聚酯），相对于 金属材质而言，硬质的塑料具有一定的弹性和韧性，利用这种弹性和靭性，使螺钉能够抵紧 弧形导轨，将弧形支座与弧形导轨的位置锁定。
[0031] 作为优选，所述底座上设有两根相互平行的导向条，两根导向条均为弧形且分别 位于弧形导轨的两侧，所述弧形支座上设有分别与两根导向条相配合的导向槽。
[0032] 所述导向条主要是实现弧形支座沿弧形导轨滑动时的导向作用。所述导向条的横 截面具有一个向外延伸的角部，该角部相应的两个侧壁上嵌装有用于与导向槽滚动配合的 滚珠。导向条与弧形支座之间滚动配合，能够保证弧形支座运行的顺畅。
[0033] 所述导向条的横截面可以采用各种形状，例如，所述导向条的横截面为四角星，所 述角部为四角星的其中一角。
[0034] 所有换能器片对称排列的弧形支座中点的两侧。所述螺钉设置在弧形支座的中 点。所述弧形支座上开设有若千安装槽，每个安装槽内对应安装一个所述的换能器片。
[0035] 换能器片与安装槽的配合方式可以有多种，例如，可以通过过盈配合嵌装在安装 槽内，或者将换能器片置入安装槽后利用螺栓固定。
[0036] 所述弧形导轨上可以同时配合多个弧形支座，多个弧形支座并列设置，各个弧形 支座上的换能器片的声路径聚焦于同一点。
[0037] 本发明仅针对高强度聚焦超声设备的换能装置（换能器片的组合排列装置）进行 改进，高强度聚焦超声设备的其余部件采用现有技术。
[0038] 本发明用于高强度聚焦超声的换能装置通过机械移动，可以在不关断换能器片的 前提下，避免了换能器片的声路径被阻挡，对于同样的输出功率，具体到每个换能器片上的 负担就变小了，相应的每个换能器片的驱动电路的要求也会随之降低，系统出现问题的可 能性会大大减小，也就是降低了对于硬件设别的要求，降低了治疗的风险性，对于系统的安 全性能有了进一步的保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明用于高强度聚焦超声的换能装置的示意图；
[0040]图2为本发明用于高强度聚焦超声的换能装置的俯视图；
[0041]图3为本发明用于高强度聚焦超声的换能装置中弧形支座与导向条的弧度关系 示意图；
[0042] 图4为本发明用于高强度聚焦超声的换能装置中锁定机构的另一种实施方式。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图，对本发明用于高强度聚焦超声的换能装置做详细描述。
[0044]如图1所示，一种用于高强度聚焦超声的换能装置，包括：支架（图中未示出）、转 动安装在支架上的底座7、固定在底座7上的弧形导轨2、与弧形导轨2滑动配合的弧形支 座1、安装在弧形支座1上的若干换能器片以及用于固定弧形支座1和弧形导轨2相对位置 的锁紧机构。
[0045]为了保证聚焦超声的强度，弧形导轨2上可以同时配合多个弧形支座1，各个弧形 支座1并列设置，所有弧形支座1上的换能器片的声路径聚焦于同一点。
[0046] 每个弧形支座1上的所有换能器片对称排列在弧形支座1中点的两侧，且弧形支 座1上开设有若干安装槽4,每个安装槽4内对应安装一个换能器片。
[0047]以下仅以弧形导轨2上配合一个弧形支座1为例，说明换能装置各部件之间的关 系。
[0048] 弧形支座1能够沿弧形导轨2滑动，弧形支座1滑动至弧形导轨2的中部时，弧形 支座1与弧形导轨2的位置关系如图2所示，弧形导轨2所处的平面与弧形支座1所处的 平面相互垂直，弧形导轨2所处的平面为垂直于纸面且沿竖直方向延伸的平面，弧形支座1 所处的平面为垂直于纸面且沿水平方向延伸的平面，在图2所示的状态中，底座7的转动轴 的中轴线恰为弧形导轨2所处的平面与弧形支座1所处的平面的交线，且在弧形支座1沿 弧形导轨2运动的过程中，底座7的转动轴的中轴线始终保持在同一位置，不做变动。
[0049] 如图1所示，弧形支座1上的所有换能器片的焦点与弧形导轨2的圆心位于同一 点，弧形支座1沿弧形导轨2滑动时，所有换能器片的焦点维持在同一位置，底座7相对于 支架转动时，所有换能器片的焦点位置也不会发生改变。
[0050] 如图1、图2所示，弧形导轨2上设有沿弧形支座1运动方向布置的防脱槽8,弧形 支座1设有伸入防脱槽的卡爪3。
[0051] 如图1所示，弧形支座1设有螺纹通孔，锁紧机构为与螺纹通孔相配合且与弧形导 轨2抵紧的螺钉6。
[0052]如图1、图2所示，底座7上设有两根相互平行的导向条5,两根导向条5均为弧形 且分别位于弧形导轨2的两侧，弧形支座1上设有分别与两根导向条5相配合的导向槽。 [0053] 导向条5的横截面导向条5的横截面为四角星，四角星的其中一角延伸入弧形支 座1，且该角相应的两个侧壁上嵌装有用于与导向槽滚动配合的滚珠。
[0054] 弧形支座1与导向条5的弧度关系如图3所示，大圆截取一部分即为弧形支座1， 大圆与导向条5所处的平面具有两个交点，以两个交点间距的一半为半径，以两个交点连 线的中点为圆心做小圆，小圆的半径即为导向条5的曲率半径，忽略导向条5的宽度和厚 度，将导向条5近似为弧形后，该弧形所处的平面与弧形导轨2所处的平面平行。
[0055] 锁紧机构还可以采用其他形式，例如，所述弧形支座1的两端分别铰接有摆动杆， 每根摆动杆上连接有传动件，传动件伸入所述导向槽内且与导向条5相抵，所述底座7和摆 动杆设有相互配合的扣合件用以锁定摆动杆的位置，摆动杆定位后，传动件与导向条抵紧 实现弧形支座的定位。
[0056]这种形式具体的实现方式如图4所示，所述弧形支座1的两端分别铰接有摆动杆 12,该摆动杆12中开设有条形槽11，条形槽11内滑动安装有可摆动的推杆10 (推杆的转轴 位于条形槽内且可沿条形槽滑动）；所述导向槽包括水平段和竖直段，所述推杆10伸入竖 直段内，且伸入端为斜面，水平段内设有两端带斜面的传动杆9,所述传动杆9的一端与推 杆的斜面相配合，用以将推杆的竖直运动转换为传动杆的水平运动，传动杆的另一端与所 述导向条 5相配合，用以在推杆作用下抵紧导向条5。以上部件中推杆和传动杆两者共同构 成传动件，为了实现摆动杆的定位，所述底座7上设有限位凸起13,所述摆动杆具有与限位 凸起相卡合的限位槽14。利用摆动杆锁定弧形支座操作方便快捷，各部件形状简单易于加 工和装配。
[0057]本发明用于高强度聚焦超声的换能装置使用时，首先将换能器片聚焦于病灶部 位，然后移动弧形支座或者转动底座，使各换能器片的声路径避开遮挡物。
【权利要求】
1· 一种用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，包括： 底座； 固定在所述底座上的弧形导轨； 与所述弧形导轨滑动配合的弧形支座，所述弧形支座上安装有若千换能器片，所有换 能器片的焦点与弧形导轨的圆心位于同一点； 用于固定弧形支座和弧形导轨相对位置的锁紧机构。
2·如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述弧形导轨 所处的平面与弧形支座所处的平面相互垂直。
3·如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，还设有支架，所 述底座转动安装在所述支架上。
4. 如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述弧形导轨 上设有沿弧形支座运动方向布置的防脱槽，所述弧形支座设有伸入防脱槽的卡爪。
5. 如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述弧形支座 设有螺纹通孔，所述锁紧机构为与螺纹通孔相配合且与弧形导轨抵紧的螺钉。
6. 如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述底座上设 有两根相互平行的导向条，两根导向条均为弧形且分别位于弧形导轨的两侧，所述弧形支 座上设有分别与两根导向条相配合的导向槽。
7. 如权利要求6所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述导向条的 横截面具有一个向外延伸的角部，该角部相应的两个侧壁上嵌装有用于与导向槽滚动配合 的滚珠。
8. 如权利要求7所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述导向条的 横截面为四角星，所述角部为四角星的其中一角。
9. 如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所有换能器片 对称排列的弧形支座中点的两侧。
10. 如权利要求1所述的用于高强度聚焦超声的换能装置，其特征在于，所述弧形支座 上开设有若干安装槽，每个安装槽内对应安装一个所述的换能器片。
【文档编号】A61N7/02GK104190006SQ201410461084
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】孙非, 訾振军 申请人:孙非, 訾振军