CN107684671B

CN107684671B - 一种超声治疗系统

Info

Publication number: CN107684671B
Application number: CN201610639779.0A
Authority: CN
Inventors: 陈毅; 汪震; 胡庆茂; 王岚; 黄园
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2036-08-05
Also published as: CN107684671A

Abstract

本发明适用于医疗设备技术领域，提供了一种超声治疗系统，包括上位机处理系统和超声探头，所述超声探头的工作参数可调，包括：通过上位机处理系统调整所述超声探头的工作参数；或者，在所述超声探头内预置的多套工作参数中进行设定；所述工作参数包括工作频率或工作强度。本发明主要采用了复合频率的聚焦超声探头设计，并且可以调节不同的聚焦深度，同时还配合了加热和振子模块，以大大地提高了作用效果，有效地针对现有技术中超声探头的单一频率设计进行了改进，能够提升超声治疗仪的工作效率。

Description

一种超声治疗系统

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种超声治疗系统。

背景技术

肩周炎、腰椎间盘突出及乳房肿块是家庭多发的一些疾病，而且常常会引发一些慢性疼痛，此类问题若多采用物理疗法则能够得到较好的疗效。超声疗法作为物理疗法的一种，具有如下特点：超声波在传播时，方向性强，能量易于集中；超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。临床研究表明，一定剂量的超声波辐照可以导致生物体系不同结构层次上各种各样的生物效应，对一些病症有明确的治疗作用，而且与其他的物理疗法相比较，超声疗法治疗时间短，无创伤，并且治疗的深度可以控制。

现有的物理治疗仪器存在以下技术缺陷：多采用单一作用频率对患处进行照射，在没有熟练操作培训的前提下，工作效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种超声治疗系统，以解决现有技术进行超声治疗多采用单一作用频率对患处进行照射，在没有熟练操作培训的前提下，工作效率低的问题。

第一方面，提供了一种超声治疗系统，其特征在于，包括上位机处理系统和超声探头，所述超声探头的工作参数可调，包括：

通过上位机处理系统调整所述超声探头的工作参数；或者，

在所述超声探头内预置的多套工作参数中进行设定；

所述工作参数包括工作频率或工作强度。

作为第一方面的第一种可能的实现方式，调节所述超声探头内聚焦超声的聚焦夹角，以改变所述超声探头的聚焦深度。

作为第一方面的第二种可能的实现方式，调节所述超声探头内偏振电机的偏移量，以改变所述超声探头的聚焦深度。

作为第一方面的第三种可能的实现方式，所述超声探头通过旋钮开关实现在所述多套工作参数中设定所述超声探头的工作参数。

作为第一方面的第四种可能的实现方式，所述超声探头通过热敏电阻收集热沉材料背部的表面温度，当检测到所述表面温度高于预设温度值时，令贴近所述热沉材料的半导体制冷模块工作。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述热沉材料包括铜质材料。

作为第一方面的第六种可能的实现方式，所述超声探头采用便携式电池。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，当所述便携式电池的电量低于预设百分比时，所述超声探头发出充电提醒。

作为第一方面的第八种可能的实现方式，所述上位机处理系统和所述超声探头之间通过蓝牙进行通信。

作为第一方面的第九种可能的实现方式，当所述超声探头的连续工作时间超过预设时间阈值时，所述超声探头停止工作。

本发明实施例主要采用了复合频率的聚焦超声探头设计，并且可以调节不同的聚焦深度，同时还配合了加热和振子模块，以大大地提高了作用效果，有效地针对现有技术中超声探头的单一频率设计进行了改进，能够提升超声治疗仪的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的超声治疗系统的设计示意图；

图2是本发明实施例提供的超声探头的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的超声治疗系统的软件程序流程示例图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明实施例提供的超声治疗系统的设计如图1所示，其由上位机处理系统和超声探头(下位机处理系统)组成，上位机处理系统和超声探头之间可以通过有线或无线方式实现通信，优选地，二者之间可以通过蓝牙方式进行短距离无线通信。在本发明实施例中，超声探头的工作参数可调，包括其工作频率可调，或者包括其工作强度可调，以使得作用到聚焦点上的超声治疗信号可以加载多种治疗方案。在本发明实施例中，对超声探头进行工作参数调整，包括但不限于以下两种方式：

一、通过上位机处理系统调整所述超声探头的工作参数：

具体地，当需要对超声探头的工作参数进行调整的时候，用户可以通过系统配套的APP进行工作参数设置，上位机处理系统在接收到了安装在智能终端上的APP发送的需要修改的工作参数后，将修改的工作参数通过蓝牙传输模块传输到超声探头，以改变超声探头中原先的参数设置。

二、在所述超声探头内预置的多套工作参数中进行设定。

由于超声治疗仪通常涉及的产品功能较多，可调控的界面较为繁杂，不方便家庭使用，因此，在本发明实施例中，可以在超声探头内部预设若干套常用的工作参数，例如，在脊柱疼痛干预时常用的超声控头工作频率或工作强度，的一些常用参数，这样，在进行工作参数调整的时候，用户仅仅需要在超声探头上进行操作即可。

示例性地，为超声探头设计的超声信号的工作频率在0.5～1MHz之间，最大功率为2.5W/cm²。作为本发明的一个实施例，在超声探头中对工作参数进行设置，可以通过旋钮开关实现在所述多套工作参数中设定所述超声探头的工作参数，脉冲输出的功率为1.0W/cm²，旋钮开关中其占空比可调制档位分1档，2档，3档，以方便用户进行快捷操作，而在此基础之上，对工作参数的微调可以通过上位机处理系统实现。

作为本发明的一个实施例，为了使得对超声治疗仪的使用符合安全剂量的相关规范，默认地，系统自动设定连续输出的功率为0.3W/cm²，连续输出的时间为20分钟，以符合超声疗法的一般剂量，当仪器连续输出20分钟(该值可调，为一可调的预设时间阈值)后，超声探头自动停止工作。而在脉冲调制方式中，默认脉冲输出的功率为1.0W/cm²，对应的治疗时间为25分钟(该值可调，为一可调的预设时间阈值)，到时间后超声探头自动停止工作，并可以通过声音、屏幕显示等方式向用户发出相应的报警提醒。

在本发明实施例中，超声治疗仪至少可以提供聚焦超声、低频振动及发热等若干种干预治疗的办法。图2是本发明实施例提供的超声探头的结构示意图，如图2所示，其超声探头如图所示主要由加热模块、聚焦超声模块、热沉体、半导体制冷(Thermo ElectricCooler，TEC)模块、偏振电机、外壳体及同轴线缆等组成。同轴电缆连接各工作模块，给各工作模块供电和提供工作信号。加热装置位于治疗头中距离皮肤接触面最近的位置。在治疗的时候提供温升，改善作用区域的血流循环。提高治疗效果。

在本发明实施例中，超声探头的一个数模转换接口(A/D)连接压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)(也称为电压频率转换器(Voltage FrequencyConverter，VFC)，VCO是一种频率可控的振荡器，它的振荡频率随输入控制电压的变化而改变，这样就可以通过单片机的软件控制探头的输出频率，并且可以通过占空比的办法来调整输出的强度。受控单元所连接的功放对晶体需要的电压进行合理的放大，驱动超声晶体工作。

本发明实施例提供的超声治疗仪所提供的强度和频率可以支持一种以上的超声治疗，超声聚焦在皮下0.3～1.5cm之间，聚焦深度可调，其深度调节的办法一是调节两个或多个聚焦超声形成的聚焦夹角，或者，办法二是通过改变偏振电机的振动参数(例如偏移量)，使得整个探头在Y轴方向上垂直振动深度改变，如图2所示，超声探头的偏振电机与超声探头金属的外壳体相连，偏振电机的轴心与超声探头的作用面x轴平行，这样就使得当偏振电机在振动时，探头与接触面产生垂直方向的接触力，那么通过改变偏振电机的偏移量，就能够改变超声在皮下的聚焦点，通过振动来刺激皮肤表面，以达到缓解疼痛等治疗目的。

作为本发明的一个实施例，当超声晶体在工作的时候，会有一定的温升，当温度较高时会损坏晶体的寿命，因此，在本发明实施例中，在超声治疗仪的探头中采用热沉材料，将超声晶体产生的热量传导到热沉材料的背部，并用热敏电阻收集热沉材料背部的表面温度，将收集到的温度传入下位机系统。当下位机系统检测到热沉材料背部的表面温度过热时，下位机系统令贴近热沉材料的TEC模块工作，使得热沉材料能够保持较低的温度。

优选地，在本发明实施例中，所述热沉材料可以为导热良好的铜质材料。

超声治疗仪的主要作用点在于超声探头的头部，其轴长决定了整个探头的振动幅度，其力矩决定了相关的力度情况。对于人体来说，皮肤对振动刺激的感受有两种主要的感受器：Meissner小体与Pacinian小体,前者主要感受10～50Hz的振动刺激,后者主要感受100～300Hz的振动刺激,而神经的反应(血液动力学的反应)对35Hz与150Hz的振动刺激也有不同，因此，在本发明实施例中，超声治疗仪采用了变化的振动频率，偏振电机的频率在整个治疗时间中，从10Hz到35Hz缓慢变化，人体经过振动疗法治疗以后,可使局部皮温升高,改善皮肤组织的代谢及营养,改善神经部分的炎症反应，使疼痛得到大大的缓解。

为了方便手持操作，本发明实施例中，超声探头可以采用便携电池设计，进一步地，还可以在超声探头上电时，对电池的容量进行监测，当电量低于预设百分比(例如10％)的时候，超声探头会发出充电提醒，自动报警，提醒使用者进行充电，电量、用电模式及剩余可用时间等相关电池信息会通过超声探头中的液晶显示器进行显示提醒。

此外，考虑到小型化和便携性的要求，本发明实施例对超声探头的资源进行了最大限度的利用，系统中的所有控制信号都由超声探头的I/O口承担，治疗的预设时间阈值、模式选择、档位选择、各模块的控制也由软件编程实现。程序流程图如图3所示：

初始化程序包括清屏、开中断和设置初始的默认参数，默认参数有治疗方式、定时时间、输出强度3项。由于键盘以中断方式工作，故在治疗过程中也可以随时改变参数而并不中断仪器工作。定时功能由下位机定时器承担。当参数设置好以后，就可以按启动按键启动治疗仪工作，当按下暂停键或预定时间到了，仪器将停止工作。如果出现错误操作，系统进入保护状态，电源自动切断，输出停止，并发出警告信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超声治疗系统，其特征在于，包括上位机处理系统和超声探头，所述超声探头的工作参数可调，包括：

通过上位机处理系统调整所述超声探头的工作参数；或者，

在所述超声探头内预置的多套工作参数中进行设定；

所述工作参数包括工作频率或工作强度；所述超声探头包括压控振荡器，且通过输入控制电压的变化改变控制探头的输出频率，通过占空比的方式调节输出强度；所述超声探头还包括加热装置，所述加热装置位于头中距离皮肤最近的位置；所述超声探头还包括偏振电机，改变超声在皮下的聚焦点；

调节所述超声探头内两个或多个聚焦超声的聚焦夹角，以改变所述超声探头的聚焦深度；

所述超声探头通过热敏电阻收集热沉材料背部的表面温度，当检测到所述表面温度高于预设温度值时，令贴近所述热沉材料的半导体制冷模块工作，使得热沉材料能够保持较低温度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，调节所述超声探头内偏振电机的偏移量，以改变所述超声探头的聚焦深度。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声探头通过旋钮开关实现在所述多套工作参数中设定所述超声探头的工作参数。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热沉材料包括铜质材料。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声探头采用便携式电池。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述便携式电池的电量低于预设百分比时，所述超声探头发出充电提醒。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机处理系统和所述超声探头之间通过蓝牙进行通信。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述超声探头的连续工作时间超过预设时间阈值时，所述超声探头停止工作。