一种相控阵高强度聚焦超声检测、治疗系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种相控阵高强度聚焦超声检测、治疗系统。
【背景技术】
[0002]高强度聚焦超声HIFU (high intensity focused ultrasound)技术是 20 世纪 50年代出现的用于肿瘤治疗的高强度超声治疗技术。HIFU治疗技术是利用超声波具有组织穿透性和可聚焦等物理特征，以及聚焦后的超声具有高温、机械振动、空化等物理和生物学效应，作用于人体内组织目标区域(如肿瘤)，可使目标区域组织瞬间发生变性、坏死，从而实现无创切除实体肿瘤，避免外科手术，目前临床上已经用于乳腺癌、体表转移癌、腹腔肿瘤、盆腔肿瘤及肢体肿瘤的治疗。
[0003]在HIFU治疗系统中，这种高强度的能量来自超声换能器，由电信号驱动产生超声能量。超声换能器置于体外且尽量靠近目标区域的部位，按一定的几何形状定位，产生与人体目标区域一致的“聚焦区”，从而将超声能作用于目标组织，使之坏死或变性。因此，超声换能器是HIFU治疗系统的关键部件，自20世纪70年代以来，人们就对它进行了不断的改进和研宄，从单元透镜聚焦换能器发展到后来的多元小平面几何聚焦换能器和现在的多元阵双重聚焦换能器，这些换能器的改进一方面提高了电-声转换效率，使得焦域有更强的超声能量，另一方面让HIFU治疗系统操作起来更加方面，监测更加容易，维修更加简单。
[0004]相控阵HIFU的出现，可以增强HIFU在目标区域的作用效果，例如增加目标区域组织的坏死面积，或提高作用效率，通过对各个阵元的控制，可通过增加驱动信号的振幅，不但可以向聚集区提供更多的超声能量，还可以构建出更加灵活的焦域，但这样也同时增加了穿过聚集区周围组织的能量，造成正常组织(非目标组织)的损伤或坏死。既往公布的关于相控阵HIFU的案例中，虽然可以利用超声检测探头以二维平面的方式扫描(如B型超声、彩色多普勒超声等)进行对目标组织的查找和定位，但这种超声换能器发射超声和检测探头分离的工作方式，很难识别出是否为高强度聚焦超声声能穿过路径上的非目标组织，因此仍无法避免对非目标组织的损伤。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本申请提供一种相控阵高强度聚焦超声检测、治疗系统，以避免在治疗过程中对非目标组织造成损伤。
[0006]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0007]一种相控阵高强度聚焦超声检测、治疗系统，包括:
[0008]超声波发射装置，用于根据强度指令和频率指令向人体发射强度与所述强度指令相对应、频率与所述频率指令相对应的多束超声波，同时还用于接收所述人体内组织反射的背向散射超声波和反射超声波，并根据所述背向散射超声波生成背向散射超声波信号、根据所述反射超声波生成反射超声波信号。
[0009]信号处理装置，用于根据所述背向散射超声波信号和所述反射超声波信号获得各阵元声通道上的声学信息，并构建所述人体的目标组织立体图像、超声路径的非目标组织立体图像和组织变化量；
[0010]反馈装置，用于根据所述目标组织每一声通道的回声强度及变化、所述目标组织立体图像、所述非目标组织立体图像、所述组织变化量和预设的预设组织变化量输出所述强度指令和所述频率指令；
[0011]人机交互装置，用于根据操作人员的操作命令设定反馈装置的工作参数，并向所述反馈装置输出所述预设组织变化量。
[0012]优选的，所述超声波发射装置包括:
[0013]超声波驱动模块，用于根据所述强度指令和所述频率指令输出超声波指令信号；
[0014]相控阵超声换能器阵列，用于将来自所述超声驱动模块的指令转换为所述多束超声波，还用于接收所述每一换能器的背向散射超声波和所述反射超声波，并将所述背向散射超声波信号和所述反射超声波信号向信号处理装置输出。
[0015]优选的，所述相控阵超声换能器阵列包括多个可独立工作的换能器阵元，所述换能器阵元用于根据所述超声波信号发射单束超声波和接收所述背向散射超声波信号和所述反射超声波。
[0016]优选的，所述相控阵超声换能器阵列包括一维阵列、二维阵列、三维阵列或按需可变阵列。
[0017]优选的，所述换能器阵元包括:
[0018]超声波换能器，用于根据所述超声波信号发射所述单束超声波，还用于接收每一声通道上所述背向散射超声波和所述反射超声波；
[0019]超声驱动电路，与所述超声波换能器相连接，用于向所述超声波换能器输出所述超声波指令；
[0020]信号转换电路，用于将所述背向散射超声波输出所述背向散射超声波信号、根据所述反射超声波输出所述反射超声波信号。
[0021]优选的，所述换能器阵元还用于独立作为探测及治疗超声发射源和接收单元；
[0022]所述换能器阵元包含一个探测用超声换能器和一个治疗用超声换能器。
[0023]优选的，所述换能器阵元用于发射探测超声和/或及治疗超声。
[0024]优选的，所述目标组织立体图像和所述非目标组织立体图像分别为数表图、灰度图、多普勒图。
[0025]优选的，所述组织变化量包括目标组织受作用后的变化量和/或非目标组织受作用后的变化量。
[0026]优选的，所述人机交互装置包括控制模块和监视模块，其中:
[0027]所述控制模块用于接收所述操作命令，并根据所述操作命令输出所述预设组织变化量；
[0028]所述监视模块用于显示所述目标组织立体图像和/或所述非目标组织立体图像，并利用不同色标显示各声束治疗的安全程度。
[0029]优选的，所述预设组织变化量包括预设达成治疗目标的目标组织变化量和/或预设非目标组织变化量。
[0030]优选的，所述超声波发射装置用于将所述多束超声波在所述人体内以相控阵原理构造出与所述人体的目标组织的治疗范围相一致的焦域。
[0031]优选的，所述超声波发射装置还用于根据所述范围控制其指向非目标组织或待确定组织的换能器阵元停止发射。
[0032]优选的，当入声通道出现强回声阻滞声传导信号时则自动停止声发射超声波以避免组织损伤。
[0033]优选的，所述反馈装置还用于根据其各换能器阵元获得的声通道和治疗靶区回声情况自动设置所述换能器阵元的空间分布、剂量和治疗方案，并不断获取治疗靶区回声信号的变化，并不断监测组织损伤的副作用，发出治疗达成和治疗终止信号。
[0034]从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种相控阵高强度聚焦超声治疗系统，包括超声波发射装置、信号处理装置、反馈装置和人机交互装置。超声波发射装置分别与信号处理装置、反馈装置相连接，反馈装置还分别与信号处理装置、人际交互装置相连接。本相控阵高强度聚焦超声治疗系统的反馈装置能够根据信号处理装置输出的目标组织立体图像、非目标组