一种超声体模、测量超声体模内声压的测量装置和方法与流程

本发明涉及超声医疗，具体为一种超声体模、测量超声体模内声压的测量装置和方法。

背景技术：

1、随着声学的发展和进步，超声技术正被广泛的应用于医学成像和治疗、无创检测、流量传感、超声清洗和萃取等各种医学、工程领域。由于超声波对一般材料物体都有很好的穿透作用，因此被广泛的用来研究和探测物体内部的结构细节等问题，这就需要对超声声压的分布有足够的了解。

2、目前超声技术已经用于人体治疗，例如聚焦超声消融手术治疗肿瘤等。当超声穿过人体皮肤、脂肪、肌肉等组织后，如何进一步在人体内传播，依然是很难实现的探测技术问题。通常会用人体模型来做相应的试验，利用一些仿生材料模拟人体组织，即便如此，如何测量这些仿生材料内部声压也是较为困难的技术难题，因为一般测量声压的方式，例如麦克风或水听器，只适合在气体或液体的环境下进行测量，无法用于对固体仿生材料的内部声压分布的测量。因此这对超声医疗器械的开发提出了挑战，需要找到一种技术手段，在模拟人体内部超声传播过程的同时，还能测量仿生材料内部的声压分布。

技术实现思路

1、一、解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种超声体模、测量超声体模内声压的测量装置和方法，解决了现有技术中不能测量仿生材料内部声压分布情况的技术问题。

3、二、技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种超声体模，其关键在于：包括多条细长柱状的体模单元，所述体模单元平行并均匀的紧密排列，所述体模单元包括用于将声压转换成光强的测量段和用于传导所述测量段光波的传输段，各个所述体模单元的测量段等长、同向且端面齐平，各个所述体模单元的传输段等长、同向且端面齐平。

6、可选的，所述测量段包括采用导光材料制成的第一导光体和均匀分布在第一导光体内且颗粒直径为5～50微米的压敏荧光粉；所述传输段包括采用导光材料制成的第二导光体。

7、可选的，所述体模单元的侧面涂覆有折射率小于所述导光体折射率的粘连层，所述体模单元之间通过所述粘连层粘连排列。

8、可选的，所述体模单元的径向截面呈正六边形，所述体模单元呈蜂窝状紧密排列。

9、可选的，所述体模单元的外接圆直径为0.5～3mm；

10、和/或所述体模单元的传输段长度为测量段长度的1～2倍。。

11、可选的，所述体模单元排列组成的面积根据所需测试范围而增大或减小。

12、还提供一种测量超声体模内部声压的测量装置，其关键在于，包括：

13、箱体，所述箱体内注有仿生液；

14、上述任一示例示出的超声体模，设于所述箱体内；

15、光源充能装置，形成垂直于所述超声体模轴向的平面光束并沿超声体模的轴向移动，用于对所述测量段进行分区段照射补充光能；

16、超声换能器，设置于所述箱体内并朝向所述超声体模测量段的端面；

17、介质层，设置于所述箱体内并位于所述超声换能器与超声体模之间；

18、发光记录装置，正对所述超声体模传输段的端面并用于检测和记录该传输段端面的发光情况。

19、可选的，所述光源充能装置包括产生平行于所述超声体模轴向光束的激光器、用于反射激光器光束的反光镜、用于将反光镜的反射光转换成垂直于所述平面光束的柱面镜，所述反光镜和柱面镜安装在导向装置上并沿所述超声体模的轴向移动。

20、可选的，所述介质层采用用于模拟生物体体腔壁的仿生组织或离体生物组织。

21、还提供一种上述任一示例示出的所述测量装置的测量方法，其特征在于，按以下步骤进行：

22、步骤一：所述测量装置的模拟环境准备好后，打开所述光源充能装置，所述光源充能装置的平面光束与所述超声体模测量段的端面对齐，并作为起始剖切面；

23、步骤二：所述平面光束对超声体模测量段剖切面区域照射1分钟后，充能至饱和，关闭光源充能装置，打开发光记录装置记录超声体模传输段端面的发光过程；等待30秒后，打开超声换能器，通过发光记录装置记录整个传输段端面发光变化过程，10秒后关闭超声换能器，至超声体模停止发射荧光；

24、步骤三：所述平面光束沿超声体模轴向向另一端移动δz间距后，重复步骤二，通过发光记录装置记录每次移动后测试的信息，直至整个超声体模测量段测试完成；

25、步骤四：发光记录装置测试的传输段端面的发光信息，通过数据处理得到测量段的发光情况，从而得到测量段内部声压分布情况。

26、可选的，所述数据处理公式为：i`＝αa-δzβbi；

27、其中a为超声体模测量段的总长，b为超声体模传输段总长，α为超声体模测量段的衰减系数，β为超声体模传输段的衰减系统，δz为测量段任一剖切面与起始剖切面的距离，i为发光记录装置记录的传输段端面任一点的光强，i`为测量段剖切面对应点的光强。

28、三、有益效果

29、1、通过对超声体模自身结构的设计，通过不同位点的体模单元对不同声压转换成对应的光强，使超声体模具备能够反应出内部声压分布情况的条件。

30、2、通过超声换能器发出的超声波穿过介质层后，传递到超声体模的测量段，通过测量段对声压转化成光强，通过发光记录装置对光强的记录，可以初步反应出超声体模测量段相应剖切面上声压的分布情况。

31、3、测量装置配合测量方法，可以系统的对超声体模的测量段进行测量和记录，在配合数据处理手段，可以真实反应出超声体模测量段不同剖切面上不同位点的声压分布情况，从而反应出超声体模测量段内部整体的声压分布情况。

技术特征：

1.一种超声体模，其特征在于：包括多条细长柱状的体模单元，所述体模单元平行并均匀的紧密排列，所述体模单元包括用于将声压转换成光强的测量段和用于传导所述测量段光波的传输段，各个所述体模单元的所述测量段等长、同向且端面齐平，各个所述体模单元的所述传输段等长、同向且端面齐平。

2.根据权利要求1所述的一种超声体模，其特征在于：所述测量段包括采用导光材料制成的第一导光体和均匀分布在第一导光体内且颗粒直径为5～50微米的压敏荧光粉；所述传输段包括采用导光材料制成的第二导光体。

3.根据权利要求2所述的一种超声体模，其特征在于：所述体模单元的侧面涂覆有折射率小于所述导光体折射率的粘连层，所述体模单元之间通过所述粘连层粘连排列。

4.根据权利要求3所述的一种超声体模，其特征在于：所述体模单元的径向截面呈正六边形，所述体模单元呈蜂窝状紧密排列。

5.根据权利要求4所述的一种超声体模，其特征在于：所述体模单元的外接圆直径为0.5～3mm；

6.根据权利要求5所述的一种超声体模，其特征在于：所述体模单元排列组成的面积根据所需测试范围而增大或减小。

7.一种测量超声体模内部声压的测量装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于：所述光源充能装置包括产生平行于所述超声体模轴向光束的激光器、用于反射激光器光束的反光镜、用于将反光镜的反射光转换成垂直于所述平面光束的柱面镜，所述反光镜和所述柱面镜安装在导向装置上并沿所述超声体模的轴向移动。

9.根据权利要求7或8所述的测量装置，其特征在于：所述介质层采用用于模拟生物体体腔壁的仿生组织或离体生物组织。

10.一种权利要求7～9任一项所述测量装置的测量方法，其特征在于，按以下步骤进行：

11.根据权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述数据处理公式如为：i`＝αa-δzβbi；

技术总结
本发明提供一种超声体模，包括多条细长柱状的体模单元，体模单元平行并均匀的紧密排列，体模单元包括用于将声压转换成光强的测量段和用于传导测量段光波的传输段，各个体模单元的测量段等长、同向且端面齐平，各个体模单元的传输段等长、同向且端面齐平。还提供了一种测量上述超声体模内部声压的测量装置和方法。本发明通过对超声体模自身结构的设计，通过体模单元对不同声压转换成对应的光强，使超声体模具备能够反应出内部声压分布情况的条件；可以通过测量装置初步反应出超声体模测量段相应剖切面上声压的分布情况；通过测量装置配合测量方法，可以真实反应出超声体模测量段不同剖切面上不同位点的声压分布情况。

技术研发人员：李成勇,刘雅璐,尤开军
受保护的技术使用者：重庆融海超声医学工程研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11