CN104001277A - 一种复频超声波肿瘤治疗头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复频超声波肿瘤治疗头，其特征在于，包括超声波换能器，所述超声波换能器包括双头螺柱、后盖板、前盖板和位于所述双头螺柱的中段上的绝缘套，所述后盖板和所述前盖板分别位于双头螺柱的前后螺纹段上，并将顺次套接在所述绝缘套上的绝缘陶瓷片一、后压电陶瓷堆、绝缘陶瓷片二、质量块、绝缘陶瓷片三、前压电陶瓷堆、绝缘陶瓷片四压紧。本发明利用信号发生器发射两个信号频率，使换能器中质量块两端的两组电陶瓷堆产生不同的频率振动，换能器工作在双频模式，利用双频中差频所产生的低频来增强空化作用，诱导肿瘤新生血管形成血栓，阻断肿瘤供给营养的通道，达到治疗肿瘤的效果。本发明的结构简单、制造成本低，而且操作简单方便。

Description

一种复频超声波肿瘤治疗头

技术领域

本发明涉及超声造影剂微泡空化效应治疗肿瘤的技术领域，特别是涉及一种复频超声波肿瘤治疗头。

背景技术

肿瘤是严重威胁人类生命的重大疾病，已成为人类死亡的主要素因，目前，中国每年癌症患者发病人数大约250万，因癌症死亡人数约180万，而且呈现年轻化和逐年上升趋势。目前肿瘤治疗的方法有：手术治疗、放射治疗、化学治疗、生物治疗、其他治疗等。这些治疗方法在治疗肿瘤的同时很难避免损害不应受损的组织。超声治疗肿瘤有时也称为超声无血手术，是一种非介入性的治疗技术。原理是应用超声波的空化效应进行肿瘤治疗，这种手术不需要开刀，皮肤不受损伤，同时避免损害不应该受损的组织及功能。

早期的超声治疗肿瘤原理是超声热效应治疗。但该方法主要是针对浅表肿瘤的治疗，例如，专利“一种适用于浅表肿瘤治疗的聚焦换能器装置(CN102580261A)”公开的超声波肿瘤治疗装置，包括：组合探头外壳、治疗用压电陶瓷晶片、腔内B超探头、可插拔介质铝、背向吸声材料等组成。利用球型压电陶瓷晶片的超声热效应治疗浅表肿瘤。

现在常用的治疗方法是低功率超声辐射微泡剂治疗肿瘤，原理是向所需治疗的部位经静脉注射微泡剂，当组织血管被高浓度微泡灌注时，空化核密度大量增加，空化阀值降低，低频低功率的超声引起强烈的空化效应机械性损伤血管内皮细胞，使基底膜暴露，从而启动内源性凝血系统，导致肿瘤微循环栓塞阻断肿瘤供给营养的通道，达到治疗肿瘤的效果。与正常微血管不同，肿瘤微血管生长迅速导致结构紊乱，表现为管壁缺乏肌层，壁薄而脆，通透性高，所以更容易受到空化损伤。专利“超声治疗头及具有该治疗头的超声治疗仪(CN1754586A)”公开的超声波治疗头，包括：压电晶片、支撑压电晶片的支架、传动装置，通过传动装置带动压电晶片，进行超声治疗。但该装置采用单一频率的工作方式，超声波空化作用弱，肿瘤治疗效率低。

研究证明复频超声的声化学作用远大于单频超声的声化学作用。研究发现当复频模式下时，利用复频中差频所产生的低频可以增强空化作用。专利“聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统(CN102233159A)”，包括超声诊断探头26和半球形刚性球冠27。采用多频率聚焦换能器发射多种频率的聚焦超声波到靶组织，如附图2、3所示，在半球形刚性球冠27上等距离嵌入多组压电晶体28，所述压电晶体28产生的超声波汇聚成超声波汇聚焦斑29，利用聚焦的原理产生复频。只有在多个压电晶体28发射的超声波汇聚于一点，该点处才能形成复频用于治疗。治疗时，必须进行三维空间扫描，扫描周期长、工作效率低。该装置由多组压电晶体28等距离嵌入半球冠，结构复杂，要求制造、安装精度高，导致装置成本高。多频聚焦超声换能器安装在立体定位支架上，治疗时通过立体定位支架调整多频率超声换能器聚焦的焦点作用于肿瘤部位进行治疗，操作复杂。

发明内容

根据上述聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统治疗效率低、结构复杂等问题。本发明公开了一种肿瘤治疗的效率高、结构简单、方便医护人员操作的复频超声波肿瘤治疗头。

本发明采用的技术手段如下：

一种复频超声波肿瘤治疗头，，包括超声波换能器，所述超声波换能器包括双头螺柱、后盖板、前盖板和位于所述双头螺柱的中段上的绝缘套，所述后盖板和所述前盖板分别位于双头螺柱的前后螺纹段上，并将顺次套接在所述绝缘套上的绝缘陶瓷片一、后压电陶瓷堆、绝缘陶瓷片二、质量块、绝缘陶瓷片三、前压电陶瓷堆、绝缘陶瓷片四压紧；

所述后压电陶瓷堆与所述后盖板之间设有绝缘陶瓷片一，所述后压电陶瓷堆与所述质量块之间设有绝缘陶瓷片二；

所述前压电陶瓷堆与所述质量块之间设有绝缘陶瓷片三，所述前压电陶瓷堆与所述前盖板之间设有绝缘陶瓷片四；

所述后压电陶瓷堆上固定连接有电极片一，所述电极片一连接所述后压电陶瓷堆的前后端面,所述电极片一上设有连接信号发生器负极的导线一；

所述前压电陶瓷堆上固定连接有电极片二，所述电极片二连接所述前压电陶瓷堆的前后端面,所述电极片二上设有连接信号发生器负极的导线二；

所述后压电陶瓷堆包括两块并排放置的后压电陶瓷环以及位于所述两块后压电陶瓷环之间的电极片四，所述电极片四上设有连接信号发生器正极的导线四；

所述前压电陶瓷堆包括两块并排放置的前压电陶瓷环以及位于所述两块前压电陶瓷环之间的电极片三，所述电极片三上连接有连接信号发生器正极的导线三。

进一步地，还包括容纳所述超声波换能器的外壳和压盖，所述外壳的前端设有所述超声波换能器通过的开口一，所述压盖穿过所述前盖板将所述超声波换能器固定连接在所述开口一上，所述前盖板外还设有帽盖，所述帽盖在所述开口一处与所述外壳固定连接，所述外壳的后端设有所述导线一、所述导线二、所述导线三和所述导线四通过的开口二。

进一步地，所述外壳位于所述开口一处的一段内壁上设有内螺纹一，所述压盖的外壁上设有与所述内螺纹一相配合的外螺纹一，所述外壳位于所述开口一处的一段外壁上设有外螺纹二，所述帽盖的内壁上设有与所述外螺纹二相配合的内螺纹二。

进一步地，所述前盖板与所述帽盖之间的内部空腔内填充有超声波医用耦合剂。

进一步地，所述后盖板的材料为不锈钢，所述前盖板的材料为铝合金。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、治疗效率高

聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统是多频率聚焦换能器发射多种频率的聚焦超声波到靶组织，多频率超声波在同一焦点形成焦斑，利用聚焦的原理产生复频，只有在焦斑处才能形成复频用于治疗。采用聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统治疗时，必须进行三维空间扫描，才能实现对肿瘤血管的空化效应机械性损伤，阻断肿瘤供给营养的通道，达到治疗肿瘤的效果。因此，这种治疗方法的扫描周期长、工作效率低。

本发明公布的复频超声波肿瘤治疗头，采用同一方向上发射的多个超声波，在发射方向的一条直线上均产生复频作用。采用本发明公布的复频超声波肿瘤治疗头进行肿瘤治疗时，不用考虑治疗头在超声发射方向上的距离，只需在垂直于超声发射方向的一个平面内进行二维扫描，就可以实现肿瘤的治疗。因此其治疗扫描周期短，治疗效率大大提高。

2、结构简单、成本低

聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统采用的多频率聚焦换能器在同一个半球冠同一平面位置等距离嵌入多组发射不同频率超声波的压电晶体，每组相同频率的压电晶体在同一球冠同一平面等距排列，就会产生多频率超声波在同一焦点形成焦斑，利用聚焦的原理产生复频。所述的压电晶体实质上均为超声波换能器，由盖板、压电陶瓷堆等组成，该结构需要多个压电晶体在同一个半球冠同一平面位置等距离安装，结构复杂。半球形刚性球冠加工困难，制造成本高。由于聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统聚焦实现复频的工作原理，要求安装精度高，大大提高成本。

复频超声波肿瘤治疗头由两组压电陶瓷堆组成，分别产生不同频率的振动。当频率发生器同时接通时，两组压电陶瓷堆同时工作，产生两组相互叠加的超声波，形成复频作用。该结构相当于两个超声波换能器串联组成的杆状结构，结构简单。

由于复频超声波肿瘤治疗头相比于多频率聚焦换能器结构简单，制造成本降低。

3、操作简单、方便

在聚焦超声无创伤声动力肿瘤治疗系统中，多频聚焦超声换能器调整立体定位支架使焦斑对准靶组织进行治疗。多频聚焦超声换能器安装在立体定位支架上，弧形支架由弧形架和支撑架组成，弧形架靠支撑架支持，聚焦超声换能器依靠滑块套环与滑块相连接，滑块固定在弧形架，并可在弧形架上自由移动，工作时需要进行三维空间扫描，通过立体定位支架调整多频率超声换能器聚焦的焦点作用于肿瘤部位进行治疗。因此，治疗时需要调整立体定位支架，操作复杂。

本发明复频超声波肿瘤治疗头产生的超声波传播方向上一条线任意位置均是复频超声波。治疗时，不用考虑治疗头在超声发射方向上的距离，只需在垂直于超声发射方向的一个平面内进行二维扫描，复频超声波肿瘤治疗头产生一条线的复频超声波达到肿瘤处进行有效治疗。医护人员手持即可进行治疗，操作简单、方便。

基于上述理由本发明可在超声造影剂微泡空化效应治疗肿瘤等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种复频超声波肿瘤治疗头的剖面示意图。

图2是多频聚焦换能器的切面示意图。

图3是多频聚焦换能器的平面结构图。

图1中，1、外壳，2、导线一，3、导线二，4、后盖板，5、绝缘陶瓷片一，6、电极片一，7、后压电陶瓷堆，8、绝缘陶瓷片二，9、质量块，10、绝缘陶瓷片三，11、电极片二，12、前盖板，13、帽盖，14、压盖，15、绝缘陶瓷片四，16、电极片三，17、前压电陶瓷堆，18、电极片四，19、绝缘套，20、螺栓，21、导线三，22、导线四，23、开口一，24、开口二，25、限位圆台。

图2、3中，26、超声诊断探头，27、半球形刚性球冠，28、压电晶体，29、超声波汇聚焦斑。

具体实施方式

如图1所示，一种复频超声波肿瘤治疗头，包括超声波换能器，所述超声波换能器整体成圆柱形结构，所述超声波换能器包括双头螺柱20、后盖板4、前盖板12和位于所述双头螺柱20的中段上的绝缘套19，所述后盖板4和所述前盖板12分别位于双头螺柱20的前后螺纹段上，并将同轴顺次套接在所述绝缘套19上的绝缘陶瓷片一5、后压电陶瓷堆7、绝缘陶瓷片二8、质量块9、绝缘陶瓷片三10、前压电陶瓷堆17、绝缘陶瓷片四15压紧；

所述后压电陶瓷堆7与所述后盖板4之间设有绝缘陶瓷片一5，所述后压电陶瓷堆7与所述质量块9之间设有绝缘陶瓷片二8；所述前压电陶瓷堆17与所述质量块9之间设有绝缘陶瓷片三10，所述前压电陶瓷堆17与所述前盖板12之间设有绝缘陶瓷片四15；

所述前盖板12与所述绝缘陶瓷片四15相接触的一端设有限位圆台25；

所述超声波换能器还包括容纳所述超声波换能器的外壳1和压盖14，所述外壳1的前端设有所述超声波换能器通过的开口一23，所述压盖12穿过所述前盖板12并与所述前盖板12上的所述限位圆台25相配合，将所述超声波换能器通过螺纹连接在所述开口一23上，所述前盖板12外还设有帽盖13，所述帽盖13在所述开口一23处与所述外壳1螺纹连接；

所述后压电陶瓷堆7上固定连接有电极片一6，所述电极片一6连接所述后压电陶瓷堆7的前后端面,所述电极片一6上设有连接信号发生器负极的导线一3；

所述前压电陶瓷堆17上固定连接有电极片二11，所述电极片二11连接所述前压电陶瓷堆17的前后端面,所述电极片二11上设有连接信号发生器负极的导线二2；

所述后压电陶瓷堆7包括两块并排放置的后压电陶瓷环以及位于所述两块后压电陶瓷环之间的电极片四18，所述电极片四18上设有连接信号发生器正极的导线四21；

所述前压电陶瓷堆17包括两块并排放置的前压电陶瓷环以及位于所述两块前压电陶瓷环之间的电极片三16，所述电极片三16上连接有连接信号发生器正极的导线三22。

所述外壳1的后端设有所述导线一3、所述导线二2、所述导线三22和所述导线四21通过的开口二24。

所述前盖板12与所述帽盖8之间的内部空腔内填充有超声波医用耦合剂。

所述后盖板4选取密度较大的不锈钢，使超声波不易辐射，增强超声波的反射。所述前盖板12选取密度较小的铝合金，使超声波容易辐射。所述后盖板4的密度大于所述前盖板12的密度，使得两组压电陶瓷堆产生的超声波向所述前盖板12一侧传播，减少部分向后盖板方向传播的超声波。

使用复频超声波肿瘤治疗头治疗时，导线21接通一种频率信号发生器正极导线3接通负极，导线22接通另一频率信号发生器正极导线2接通负极，同时接通时，前压电陶瓷堆17与后压电陶瓷堆7同时进行工作，即所述的复频工作。在工作在复频模式下时，利用复频中差频所产生的低频可以增强空化作用。医护人员手持复频超声波肿瘤治疗头对准肿瘤处进行治疗。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复频超声波肿瘤治疗头，其特征在于，包括超声波换能器，所述超声波换能器包括双头螺柱(20)、后盖板(4)、前盖板(12)和位于所述双头螺柱(20)的中段上的绝缘套(19)，所述后盖板(4)和所述前盖板(12)分别位于双头螺柱(20)的前后螺纹段上，并将顺次套接在所述绝缘套(19)上的绝缘陶瓷片一(5)、后压电陶瓷堆(7)、绝缘陶瓷片二(8)、质量块(9)、绝缘陶瓷片三(10)、前压电陶瓷堆(17)、绝缘陶瓷片四(15)压紧；

所述后压电陶瓷堆(7)与所述后盖板(4)之间设有绝缘陶瓷片一(5)，所述后压电陶瓷堆(7)与所述质量块(9)之间设有绝缘陶瓷片二(8)；

所述前压电陶瓷堆(17)与所述质量块(9)之间设有绝缘陶瓷片三(10)，所述前压电陶瓷堆(17)与所述前盖板(12)之间设有绝缘陶瓷片四(15)；

所述后压电陶瓷堆(7)上固定连接有电极片一(6)，所述电极片一(6)连接所述后压电陶瓷堆(7)的前后端面,所述电极片一(6)上设有连接信号发生器负极的导线一(3)；

所述前压电陶瓷堆(17)上固定连接有电极片二(11)，所述电极片二(11)连接所述前压电陶瓷堆(17)的前后端面,所述电极片二(11)上设有连接信号发生器负极的导线二(2)；

所述后压电陶瓷堆(7)包括两块并排放置的后压电陶瓷环以及位于所述两块后压电陶瓷环之间的电极片四(18)，所述电极片四(18)上设有连接信号发生器正极的导线四(21)；

所述前压电陶瓷堆(17)包括两块并排放置的前压电陶瓷环以及位于所述两块前压电陶瓷环之间的电极片三(16)，所述电极片三(16)上连接有连接信号发生器正极的导线三(22)。

2.根据权利要求1所述的一种复频超声波肿瘤治疗头，其特征在于：还包括容纳所述超声波换能器的外壳(1)和压盖(14)，所述外壳(1)的前端设有所述超声波换能器通过的开口一(23)，所述压盖(12)穿过所述前盖板(12)将所述超声波换能器固定连接在所述开口一(23)上，所述前盖板(12)外还设有帽盖(13)，所述帽盖(13)在所述开口一(23)处与所述外壳(1)固定连接，所述外壳(1)的后端设有所述导线一(3)、所述导线二(2)、所述导线三(22)和所述导线四(21)通过的开口二(24)。

3.根据权利要求2所述的一种复频超声波肿瘤治疗头，其特征在于：所述外壳(1)位于所述开口一(23)处的一段内壁上设有内螺纹一，所述压盖(9)的外壁上设有与所述内螺纹一相配合的外螺纹一，所述外壳(1)位于所述开口一(23)处的一段外壁上设有外螺纹二，所述帽盖(8)的内壁上设有与所述外螺纹二相配合的内螺纹二。

4.根据权利要求2所述的一种复频超声波肿瘤治疗头，其特征在于：所述前盖板(12)与所述帽盖(8)之间的内部空腔内填充有超声波医用耦合剂。

5.根据权利要求1至4任一权利要求项所述的一种复频超声波肿瘤治疗头，其特征在于：所述后盖板(4)的材料为不锈钢，所述前盖板(12)的材料为铝合金。