CN102284141B - 颈动脉斑块超声治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超声治疗颈动脉斑块设备的技术领域，公开一种颈动脉斑块超声治疗仪，包括：治疗主机、治疗体件和TCD图像仪，所述治疗主机由计算机控制器、超声波发生器和显示器构成，所述计算机控制器数据接口端通过电缆与超声波发生器相连，超声波发生器输出端通过电缆与治疗体件相连；计算机控制器传输图像接口端通过电缆与显示器相连；所述显示器上设置有TCD图像接口端通过电缆与TCD图像仪相连；本发明能够控制超声波的频率、功率和工作时间，并能提示开停机时的振铃时间，能够通过计算机程序控制，把超声频率控制在0.25-1MHz，入射波功率控制在0.25-0.9W/cm2。本发明具有定时精准，定位明确，操作简单的功能。
Description
技术领域
本发明涉及超声治疗颈动脉斑块设备的技术领域，尤其涉及一种颈动脉斑块超声治疗仪。
背景技术
颈动脉是较粗大的血管，其颈内动脉直接向脑组织供应血和氧，其颈外动脉则向眼、耳、鼻、口腔等五官供给血和氧。颈动脉斑块是沉积在血管壁上的炎症介质和脂质，由于脂质的沉积，斑块会逐渐增大。研究表明，颈动脉内膜中层厚度每增加0.1毫米，心肌梗死危险增加10-15%，卒中危险增加13-18%。尤其是超声显示低回声的软斑块即不稳定斑块，更容易脱落导致脑卒中和心梗。在临床上，虽然他汀类、贝特类等药物可消除不稳定斑块，降低心脑血管疾病的死亡率，但长期服用毒副作用大。应用颈动脉内膜切除术和介入治疗不但有手术风险还有较多的手术禁忌症并且需要达到一定的手术指征且费用不菲。超声波治疗无入侵性，无辐射，可重复操作，如何更好的利用这些特性有效的消斑融斑为众所期待。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的提供一种颈动脉斑块超声治疗仪，能够控制超声波的频率、功率和工作时间，并且通过计算机程序使其更容易控制超声波的特性，更精确治疗时间和更方便患者。实现超声波更精确的定位和保持在颈动脉斑块上，对颈动脉斑块的更有效治疗。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种颈动脉斑块超声治疗仪，包括：治疗主机、治疗体件和TCD图像仪，所述治疗主机由计算机控制器、超声波发生器和显示器构成，所述计算机控制器数据接口端通过电缆与超声波发生器相连，超声波发生器输出端通过电缆与治疗体件相连；计算机控制器传输图像接口端通过电缆与显示器相连；所述显示器上设置有TCD图像接口端通过电缆与TCD图像仪相连；所述治疗仪体件由固定肩托上连接的超声波换能器组成。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述超声波发生器由微处理器MPU串行发送数据通过振荡电路、频率控制电路与推挽功率放大电路相连；所述推挽功率放大电路通过高频变压器与超声换能器相连，所述推挽功率放大电路通过反映超声振荡电信号强弱的电流取样反馈电路与微处理器MPU相连；
其中，微处理器IC6为芯片PICl6F73，且与数字电位器IC4芯片MCP41010、电位器Rw相连构成频率的粗调和细电路；所述细调的数字电位器IC4采用总阻值10 kΩ，256级的可调芯片；
其中，超声振荡电信号强弱的强度控制电路由微处理器IC6内部A／D转换电路输入端RAl脚与电位器Rw1相连，微处理器IC6的A／D转换电路输出端CCPl经滤波与IC5芯片TL494的2脚相连；
其中，芯片IC5的9脚和10脚通过电阻R11、R12与场效应管A1、A2组成的推挽功率放大电路、高频变压器输入端相连，高频变压器输出端与超声波换能器相连；
其中，电流取样反馈电路由场效应管A1、A2组成的推挽功率放大电路的电阻Ra通过IC3芯片MCP602与微处理器PICl6F73的RA0脚相连构成，超声波发生器工作用电源为+5V、+12V、+24V。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述微处理器PICl6F73与IC4数字电位器MCP41010芯片的通信采用SPI方式，采用数字电位器MCP41010控制TL494工作方式调节压电陶瓷片谐振频率的带宽。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，超声波发生器工作用电源由变压器CHI通过整流器B1得+24V，经IC1芯片MC34063与由电感L、二极管D2、电容C5组成的滤波得+12V，经电感LT1、IC2芯片7805得+5V电源。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述固定肩托上的超声波换能器至少为一个用于颈动脉斑块超声照射治疗换能器，固定肩托由两条肩带与胸带连接构成，肩带上设置有移动的固定肩垫夹，固定肩垫夹通过多方位转换的螺旋伸缩杆与超声波换能器连接成一体，所述超声波换能器的声头卡具有移动定位机构。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述螺旋伸缩杆采用金属带材或塑料片材卷制成型的可伸缩空心圆柱体杆。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述计算机控制器设置有驱动超声波发生器的程序和漏电保护程序。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述超声波发生器通过超声换能器发出的超声频率设置在0.25-1MHz之间，超声波发生器通过设置的程序使入射波功率小于0.9W/cm2。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述的显示器具有同步显示计算机控制器程序所控制的治疗时间、超声功率的触摸屏，触摸屏上设置有控制治疗时间和超声功率微调的触摸按键；所述的显示器设置有便于操作者通过显示诊断设备TCD对病变部位识别和定位的信号视频连接接口。
一种颈动脉斑块超声治疗仪的工作方法，是在计算机控制器控制超声波发生器产生占空比可控的推挽脉冲输出超声振荡信号工作的，由超声波发生器的微处理器MPU串行发送数据到振荡电路、频率控制电路产生超声振荡信号，所述超声振荡信号的占空比和频率受微处理器MPU控制；所述超声振荡信号经推挽功率放大电路传输至高频变压器升压，升压后的超声振荡电信号通过驱动超声换能器，超声换能器采用压电陶瓷片，经压电转换把超声振荡电信号转为超声机械振动信号发射出去，同时，反馈电路对超声振荡电信号的强弱通过电流取样反馈电路传输至微处理器MPU，控制发射功率在0.25-0.9W/cm2范围，超声波发生器的超声功率初始值设置为0.15w/cm2；操作步骤：
1）、频率控制，将压电陶瓷片振荡频率设定为0.25-1MHz，步进频率设定为≤0.25MHz；数字电位器芯片IC4是频率细调电位器，电位器Rw是频率粗调电位器，超声频率fosc调节的变化范围为0.25MHz～0.275MHz；
2）、强度控制，由微处理器PIC16F73的RAl脚外接电位器Rw1，调IC6微处理器RAl输入的模拟电压，经微处理器PICl6F73内部A／D转换为数字信号，该数字信号决定微处理器CCPl输出的PWM信号的占空比，PWM信号经滤波后送到芯片TL494的2脚，与l脚送入的参考电压比较，从而使TL494的9脚和10脚输出的振荡信号脉宽在0～48％；当微处理器PIC16F73判断到RC3输入为高电平，则微处理器PICl6F73的PWM输出占空比为0，TL494的9脚和10脚输出振荡信号占空比为O，从而控制颈动脉斑块超声治疗仪停止机械振荡输出。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
一种颈动脉斑块超声治疗仪，能够控制超声波的频率、功率和工作时间，并能提示开停机时的振铃时间，本发明中超声波发生器能被计算机程序控制，把超声频率控制在0.25-1MHz，入射波功率控制在0.25-0.9W/cm2。固定肩托通过聚乙烯肩架、尼龙背带和可移动声头卡构成。本发明定时精准，定位明确，操作简单，病患舒服。
临床资料如下：
患者尤XX，男，65岁发现糖尿病10年，，彩超检查在左颈动脉后壁有一复合型斑块，（在硬斑上出现了软斑和血栓），经颈动脉斑块超声治疗仪治疗30次后，软斑和血栓消失。
患者白XX，女，62岁，患高血压12年，彩超显示左颈动脉有一长23.1mm高2.5mm的斑块，经超声治疗30次后，颈动脉硬化斑块由原来的长度23.1缩减到20mm，高度由原来的2.5降至1.9mm。
附图说明
图1为超声治疗颈动脉斑块的设备结构示意图；
图2为超声波发生器的电路方框图；
图3为超声波换能器和固定肩托连接的结构示意图；
图4为超声波发生器的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，一种颈动脉斑块超声治疗仪，包括：治疗主机、治疗体件和TCD图像仪，所述治疗主机由计算机控制器、超声波发生器和显示器构成，所述计算机控制器数据接口端通过电缆与超声波发生器相连，超声波发生器输出端通过电缆与治疗体件相连；计算机控制器传输图像接口端通过电缆与显示器相连；所述显示器上设置有TCD图像接口端通过电缆与TCD图像仪相连；所述治疗仪体件由固定肩托上连接的超声波换能器组成。
所述的颈动脉斑块超声治疗仪，所述超声波发生器由微处理器MPU串行发送数据通过振荡电路、频率控制电路与推挽功率放大电路相连；所述推挽功率放大电路通过高频变压器与超声换能器相连，所述推挽功率放大电路通过反映超声振荡电信号强弱的电流取样反馈电路与微处理器MPU相连；
其中，微处理器IC6为芯片PICl6F73，且与数字电位器IC4芯片MCP41010、电位器Rw相连构成频率的粗调和细电路；所述细调的数字电位器IC4采用总阻值10 kΩ，256级的可调芯片；
其中，超声振荡电信号强弱的强度控制电路由微处理器IC6内部A／D转换电路输入端RAl脚与电位器Rw1相连，微处理器IC6的A／D转换电路输出端CCPl经滤波与IC5芯片TL494的2脚相连；
其中，芯片IC5的9脚和10脚通过电阻R11、R12与场效应管A1、A2组成的推挽功率放大电路、高频变压器输入端相连，高频变压器输出端与超声波换能器相连；
其中，电流取样反馈电路由场效应管A1、A2组成的推挽功率放大电路的电阻Ra通过IC3芯片MCP602与微处理器PICl6F73的RA0脚相连构成，超声波发生器工作用电源为+5V、+12V、+24V。
所述微处理器PICl6F73与IC4数字电位器MCP41010芯片的通信采用SPI方式，采用数字电位器MCP41010控制TL494工作方式调节压电陶瓷片谐振频率的带宽。
所述超声波发生器工作用电源由变压器CHI通过整流器B1得+24V，经IC1芯片MC34063与由电感L、二极管D2、电容C5组成的滤波得+12V，经电感LT1、IC2芯片7805得+5V电源。
所述固定肩托上的超声波换能器至少为一个用于颈动脉斑块超声照射治疗换能器，通过这个换能器提供治疗所用的超声波，并且入射波的超声波特性被微处理器MPU设定的程序控制在相应的范围。固定肩托由两条肩带4与胸带6连接构成，肩带4上设置有移动的固定肩垫夹3，固定肩垫夹3通过多方位转换的螺旋伸缩杆2与超声波换能器1连接成一体，所述超声波换能器1的声头卡具有移动定位机构。
所述颈动脉斑块治疗设备的声头可通过声头卡固定在肩托上，其声头兼顾活动性和定位性。其中声头卡和肩带4之间通过螺旋伸缩杆2链接，螺旋伸缩杆2采用金属带材或塑料片材卷制而成的可伸缩空心圆柱体杆，从而满足超声换能器活动定位的需求。
所述计算机控制器设置有驱动超声波发生器的程序和漏电保护程序。即计算机提供一个程序驱动超声波发生器刺激换能器发出的超声频率控制在0.25-1MHz之间并通过程序使入射波功率始终不超过0.9W/cm2。所述和生物接触的设备，该仪器还在微处理器MPU上设计了漏电保护程序。
所述超声波发生器通过超声换能器发出的超声频率设置在0.25-1MHz之间，超声波发生器通过设置的程序使入射波功率小于0.9W/cm2。
所述的显示器具有同步显示计算机控制器程序所控制的治疗时间、超声功率的触摸屏，触摸屏上设置有控制治疗时间和超声功率微调的触摸按键；所述的显示器设置有便于操作者通过显示诊断设备TCD对病变部位识别和定位的信号视频连接接口。
一种颈动脉斑块超声治疗仪的工作方法，是在计算机控制器控制超声波发生器产生占空比可控的推挽脉冲输出超声振荡信号工作的，即核心振荡电路在微处理器MPU控制下产生占空比可控的推挽脉冲输出，由超声波发生器的微处理器MPU串行发送数据到振荡电路、频率控制电路产生超声振荡信号，产生电路的振荡频率，所述超声振荡信号的占空比和频率受微处理器MPU控制；使振荡电路产生的振荡信号的占空比和频率受MPU控制，超声振荡信号经推挽功率放大电路传输至高频变压器升压，升压后的超声振荡电信号通过驱动超声换能器，超声换能器采用压电陶瓷片，经压电转换把超声振荡电信号转为超声机械振动信号，发射出去；同时，反馈电路对超声振荡电信号的强弱通过电流取样反馈电路传输至微处理器MPU，控制发射功率在0.25-0.9W/cm2范围，
使用时，连接好设备电源，根据病情选择好超声功率初始值，如超声波发生器的超声功率初始值设置为0.15w/cm2；病人患侧均匀涂抹超声耦合剂，然后调整肩托固定架将声头紧贴于患者皮肤，注意防止超声声头和皮肤中间存在空气，在本治疗仪上设定治疗时间，并根据患者诊断资料调整治疗超声发射强度。该颈动脉斑块超声治疗仪的基本工作过程如下：
MCP41010与PIcl6F73的通信采用方便快捷的SPI方式，采用数字电位器控制TL494工作方式可满足压电陶瓷片谐振带宽的要求。
1）、频率控制，为满足压电陶瓷片振荡频率设定为0.25-1MHz，步进频率设定为≤0.25MHz的要求，如电路图中的电位器Rw是阻值可变的频率粗调电位器，数字电位器芯片IC4是微处理器PICl6F73控制下的频率细调电位器。经电位器Rw粗调，使超声频率fosc调节的变化范围为0.25MHz～0.275MHz，满足要求。细调的数字电位器IC4选用总阻值10 kΩ，256级可调的MCP41010，
2）、强度控制，该颈动脉斑块超声治疗仪设计了灵敏的强度控制电路。由微处理器PIC16F73的RAl脚外接的电位器Rw1调节，调IC6微处理器RAl输入的模拟电压，当调在不同位置则RAl输入的模拟电压不同，经微处理器PICl6F73内部A／D转换为数字信号，该数字信号决定微处理器CCPl输出的PWM信号的占空比，PWM信号经滤波后送到芯片TL494的2脚，与l脚送入的参考电压比较，从而使TL494的9脚和10脚输出的振荡信号脉宽在0～48％；当微处理器PIC16F73判断到RC3输入为高电平，则微处理器PICl6F73的PWM输出占空比为0，TL494的9脚和10脚输出振荡信号占空比为O，从而控制颈动脉斑块超声治疗仪停止机械振荡输出。
Claims (9)
1.一种颈动脉斑块超声治疗仪，包括：治疗主机、治疗体件和TCD图像仪，其特征在于：所述治疗主机由计算机控制器、超声波发生器和显示器构成，所述计算机控制器数据接口端通过电缆与超声波发生器相连，超声波发生器输出端通过电缆与治疗体件相连；计算机控制器传输图像接口端通过电缆与显示器相连；所述显示器上设置有TCD图像接口端通过电缆与TCD图像仪相连；所述治疗仪体件由固定肩托上连接的超声波换能器组成；
所述超声波发生器由微处理器MPU、振荡电路、频率控制电路、推挽功率放大电路、高频变压器和超声换能器构成，所述微处理器MPU串行发送数据端通过振荡电路、频率控制电路与推挽功率放大电路相连；所述推挽功率放大电路一路通过高频变压器与超声换能器相连，所述推挽功率放大电路另一路通过反映超声振荡电信号强弱的电流取样反馈电路与微处理器MPU相连；
其中，微处理器IC6为芯片PICl6F73，且与数字电位器IC4芯片MCP41010、电位器Rw相连构成频率的粗调和细调电路；所述细调电路的数字电位器IC4采用总阻值10 kΩ，256级的可调芯片；
其中，超声振荡电信号强弱的强度控制电路由微处理器IC6内部A／D转换电路输入端RAl脚与电位器Rw1相连，微处理器IC6的A／D转换电路输出端CCPl经滤波与IC5芯片TL494的2脚相连；
其中，芯片IC5的9脚和10脚通过电阻R11、R12与场效应管A1、A2组成的推挽功率放大电路与高频变压器输入端相连，高频变压器输出端与超声波换能器相连；
其中，电流取样反馈电路由场效应管A1、A2组成的推挽功率放大电路的电阻Ra通过IC3芯片MCP602与微处理器PICl6F73的RA0脚相连构成，超声波发生器工作用电源为+5V、+12V、+24V。
2.根据权利要求1所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，其特征在于：所述微处理器PICl6F73与IC4数字电位器MCP41010芯片的通信采用SPI方式，采用数字电位器MCP41010控制TL494工作方式调节压电陶瓷片谐振频率的带宽。
3. 根据权利要求1所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，其特征在于：超声波发生器工作用电源由变压器CHI通过整流器B1得+24V，经IC1芯片MC34063与由电感L、二极管D2、电容C5组成的滤波得+12V，经电感LT1、IC2芯片7805得+5V电源。
4. 根据权利要求1所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，其特征在于：所述固定肩托上的超声波换能器至少为一个用于颈动脉斑块超声照射治疗换能器，固定肩托由两条肩带（4）与胸带（6）连接构成，肩带（4）上设置有移动的固定肩垫夹（3），固定肩垫夹（3）通过多方位转换的螺旋伸缩杆（2）与超声波换能器（1）连接成一体，所述超声波换能器（1）的声头卡具有移动定位机构。
5. 根据权利要求4所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，所述螺旋伸缩杆（2）采用金属带材或塑料片材卷制成型的可伸缩空心圆柱体杆。
6. 根据权利要求1所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，其特征在于：所述计算机控制器设置有驱动超声波发生器的程序和漏电保护程序。
7. 根据权利要求1所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，其特征在于：所述超声波发生器通过超声换能器发出的超声频率设置在0.25-1MHz之间，超声波发生器通过设置的程序使入射波功率小于0.9W/cm2。
8. 根据权利要求1所述的一种颈动脉斑块超声治疗仪，其特征在于：所述的显示器具有同步显示计算机控制器程序所控制的治疗时间、超声功率的触摸屏，触摸屏上设置有控制治疗时间和超声功率微调的触摸按键；所述的显示器设置有便于操作者通过显示诊断设备TCD对病变部位识别和定位的信号视频连接接口。
9. 如权利要求1所述一种颈动脉斑块超声治疗仪的工作方法，是在计算机控制器控制超声波发生器产生占空比可控的推挽脉冲输出超声振荡信号工作的，由超声波发生器的微处理器MPU串行发送数据到振荡电路、频率控制电路产生超声振荡信号，所述超声振荡信号的占空比和频率受微处理器MPU控制；所述超声振荡信号经推挽功率放大电路传输至高频变压器升压，升压后的超声振荡电信号通过驱动超声换能器，超声换能器采用压电陶瓷片，经压电转换把超声振荡电信号转为超声机械振动信号发射出去，同时，反馈电路对超声振荡电信号的强弱通过电流取样反馈电路传输至微处理器MPU，控制发射功率在0.25-0.9W/cm2范围，超声波发生器的超声功率初始值设置为0.15w/cm2；操作步骤：
1）、频率控制，将压电陶瓷片振荡频率设定为0.25-1MHz，步进频率设定为≤0.25MHz；数字电位器芯片IC4是频率细调电位器，电位器Rw是频率粗调电位器，超声频率fosc调节的变化范围为0.25MHz～0.275MHz；
2）、强度控制，由微处理器PIC16F73的RAl脚外接电位器Rw1，调IC6微处理器RAl输入的模拟电压，经微处理器PICl6F73内部A／D转换为数字信号，该数字信号决定微处理器CCPl输出的PWM信号的占空比，PWM信号经滤波后送到芯片TL494的2脚，与l脚送入的参考电压比较，从而使TL494的9脚和10脚输出的振荡信号脉宽在0～48％；当微处理器PIC16F73判断到RC3输入为高电平，则微处理器PICl6F73的PWM输出占空比为0，TL494的9脚和10脚输出振荡信号占空比为O，从而控制颈动脉斑块超声治疗仪停止机械振荡输出。
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| PB01 | Publication | ||
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