CN111790066A - 一种可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，包括：控制模块、信号发生器、功率放大器、信号检测模块、温度检测模块和成像模块，所述控制模块与信号发生器、信号检测模块、温度检测模块、成像模块连接，功率放大器与所述信号发生器连接，多个换能器与所述信号检测模块、温度检测模块、成像模块和功率放大器连接，控制模块还与显示模块和存储模块连接；所述控制模块产生控制信息通过信号发生器和功率放大器输出到所述多个换能器，所述换能器输出的反馈信号可通过信号检测模块、温度检测模块、成像模块进入所述控制模块，所述控制模块的信息通过显示模块和存储模块进行显示和存储。本发明可进行频率和幅度调节并同时具有诊断和治疗功能。

Description

一种可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别涉及肿瘤相关的超声诊断和治疗系统。

背景技术

恶性肿瘤是严重威胁人类健康的一大类疾病。随着人口老龄化逐渐加剧、工业化和城镇化进程的不断加快，由于慢性感染、不健康生活方式、环境等危险因素的累加，恶性肿瘤防控形势严峻。近10多年来，中国恶性肿瘤发病率每年保持约3.9％的增幅，死亡率每年保持2.5％的增幅。目前应用的手术、化疗、放疗等方法在杀伤肿瘤的同时对正常细胞也有很大副作用，因此需要一种对人体正常细胞影响较小而又能有效控制肿瘤的治疗方法。

肿瘤超声治疗是一种有前途的新型治疗方法，在体外和体内研究中均显示出令人印象深刻的抗肿瘤活性。已有研究表明，基于肿瘤细胞与正常细胞之间的差异，超声波优先损害恶性肿瘤细胞。超声波具有热效应、机械效应、空化效应，可以有效杀伤肿瘤细胞并阻断肿瘤微血管，而且对肿瘤微环境中的免疫细胞也有调节作用。通常使用的超声系统采用更高频率的超声（≥1 MHz），而较低频率的超声波通常更擅长产生惯性空化，较低的超声频率使微气泡有更多的时间通过膨胀半周期中的校正扩散而增长，从而在随后的压缩半周期中产生更剧烈的坍塌。这种空化效应具有更好的抗肿瘤生物学效应，而对正常细胞影响较小。以往对超声治疗设备不能进行频率和幅度调节，这样对不同大小、不同部位、不同类型的肿瘤就无法进行灵活调节达到最佳治疗效果。

长时间的超声治疗会产生局部温度升高，特别是皮肤温度升高会对患者产生困扰，因此需要能够及时检测局部温度，并对温度进行及时调节，这样能使患者更舒适，也可以使肿瘤局部超声能量更大，达到良好的抗肿瘤效应。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，能够进行频率和幅度调节并同时具有诊断和治疗功能。具体技术方案如下：

一种可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，包括：控制模块、信号发生器、功率放大器、信号检测模块、温度检测模块和成像模块，所述控制模块与信号发生器、信号检测模块、温度检测模块、成像模块连接，所述功率放大器与所述信号发生器连接，多个换能器与所述信号检测模块、温度检测模块、成像模块和功率放大器连接，所述控制模块还与显示模块和存储模块连接；所述控制模块产生控制信息通过信号发生器和功率放大器输出到所述多个换能器，所述换能器输出的反馈信号可通过信号检测模块、温度检测模块、成像模块进入所述控制模块，所述控制模块的信息通过显示模块和存储模块进行显示和存储。

进一步的，所述控制模块用于接收用户在显示模块输入的参数信息并转化为对应的信号发生器的工作信号，并根据相应工作信号输出相应的控制信号，所述参数包括：频率、振幅、声强比、占空比、治疗时间，同时根据所述控制信号控制相应的治疗模式。

进一步的，所述信号发生器，用于将所述控制模块产生的控制信号处理为相应的激励信号；所述功率放大器，用于将所述信号发生器产生的激励信号的进行放大并激励所述换能器产生相应超声波。

进一步的，所述换能器，包括诊断超声换能器和治疗超声换能器，用于根据所述功率放大器的激励信号产生相应的诊断和治疗用治疗超声波，所述换能器在治疗时可与独立的超声耦合垫配合应用，所述独立的超声耦合垫集成有温度传感器；所述温度检测模块，用于检测所述独立的超声耦合垫集成的温度传感器所产生的温度信息，并反馈给控制模块；所述诊断超声换能器与功率放大器和成像模块相连接，将功率放大器的激励信号转化为诊断超声信号，并接收组织的回波信号输出到成像模块；治疗超声换能器与功率放大器相连接，将功率放大器的激励信号转化为治疗超声信号，并可与独立的超声耦合垫配套应用。

进一步的，所述信号检测模块，用于检测所述超声换能器产生的超声信号的实际频率、振幅、功率信息，并反馈给控制模块。

进一步的，所述成像模块，用于检测诊断换能器产生的回波信号并转换成图像信息；所述显示模块，用于显示治疗部位的超声图像以及超声治疗设备的工作状态和治疗信息；所述存储模块，用于存储控制信息、治疗信息和病例信息。

进一步的，所述控制模块包括调频调幅控制模块，所述调频调幅控制模块通过可编程处理器产生不同频率、不同振幅、不同声强比、不同占空比、不同治疗时间等控制信息；所述信号发生器，根据所述调频调幅控制模块产生的控制信号，通过直接数字频率合成器产生所需的超声激励信号；所述功率放大器，将所述信号发生器产生的激励信号调整至所述换能器所需的激励信号。

进一步的，所述信号检测模块，对换能器实际输出的频率、振幅、功率信息进行检测。

进一步的，所述温度检测模块，与所述超声耦合垫连接，超声耦合垫集成的温度传感器采集所述治疗区域皮肤表面产生的温度，并将温度信息反馈至所述温度检测模块，然后通过控制模块对超声激励信号进行实时调整；所述成像模块，将诊断换能器的回波信号经过处理后生成图像信息，并通过控制模块与显示模块相连接，在显示模块中显示图像；所述显示模块，接受输入的参数信息，通过控制模块对进行相应参数调节；所述显示模块，接受控制模块所传递的成像信号，生成相应图像，显示病例信息、治疗信息，以及控制模块所允许显示的其他各种信息；所述存储模块，包括具有存储数据的非暂时性存储介质，用于存储指令信息、参数信息、图像信息、病例信息、治疗信息以及其他各种数据集。

进一步的，所述独立的超声耦合垫，集成有温度传感器和热电制冷片，所述温度传感器采集所述治疗区域皮肤表面产生的温度，并将温度信息反馈至所述温度检测模块，然后通过所述控制模块产生控制信号控制所述热电制冷片产生制冷。

本发明操作简便，易于使用，可重复治疗，适用范围广，因为副反应较轻，也可用于良性疾病的治疗。

附图说明

图1 为本发明调频调幅肿瘤超声诊断和治疗系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种调频调幅肿瘤超声诊断和治疗系统，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图 1所示，本发明的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，包括：控制模块10、信号发生器21、功率放大器22、信号检测模块24、温度检测模块25和成像模块23，控制模块10与信号发生器21、信号检测模块24、温度检测模块25、成像模块23连接，功率放大器22与所述信号发生器21连接，多个换能器31与所述信号检测模块24、温度检测模块25、成像模块23和功率放大器22连接，所述控制模块10还与显示模块41和存储模块42连接。

所述控制模块10产生控制信息通过信号发生器21和功率放大器22输出到多个换能器31，所述换能器31输出的反馈信号可通过信号检测模块24、温度检测模块25、成像模块23进入所述控制模块10，所述控制模块10的信息可通过显示模块41和存储模块42进行显示和存储。

所述控制模块10用于接收用户在显示模块输入的参数信息并转化为对应的信号发生器21工作信号，并根据相应工作信号输出相应的控制信号，所述参数包括：频率、振幅、声强比、占空比、治疗时间，同时根据所述控制信号控制相应的治疗模式。

所述信号发生器21，用于将所述控制模块10产生的控制信号处理为相应的激励信号。

所述功率放大器22，用于将所述信号发生器21产生的激励信号的进行放大并激励所述换能器31产生相应超声波。

所述换能器31，包括诊断超声换能器和治疗超声换能器，用于根据所述功率放大器22的激励信号产生相应的诊断和治疗用治疗超声波。所述超声换能器在治疗时可与独立的超声耦合垫配合应用。所述独立的超声耦合垫集成有温度传感器。

所述信号检测模块24，用于检测所述超声换能器31产生的超声信号的实际频率、振幅、功率信息，并反馈给控制模块10。

所述温度检测模块25，用于检测所述独立的超声耦合垫集成的温度传感器所产生的温度信息，并反馈给控制模块10。

所述成像模块23，用于检测诊断换能器31产生的回波信号并转换成图像信息。

所述显示模块41，用于显示治疗部位的超声图像以及超声治疗设备的工作状态和治疗信息。

所述存储模块42，用于存储控制信息、治疗信息和病例信息。

所述控制模块10包括调频调幅控制模块，所述调频调幅控制模块通过可编程处理器产生不同频率、不同振幅、不同声强比、不同占空比、不同治疗时间等控制信息。

其中，频率调节功能用于对输入信号进行频率调整，然后产生的相应的控制信号，输出相应频率；

振幅调节功能用于对输入信号进行振幅调整，然后产生的相应的控制信号，输出相应振幅；

声强比调节功能用于对输入信号进行声强比调整，然后产生的相应的控制信号，输出相应声强比的信号；

占空比调节功能用于对输入信号进行占空比调整，然后产生的相应的控制信号，输出相应占空比的信号；

治疗时间调节功能，用于根据相应的时间控制信号，输出相应时间的信号；

所述信号发生器21，根据所述调频调幅控制模块产生的控制信号，通过直接数字频率合成器产生所需的超声激励信号。

所述功率放大器22，将所述信号发生器产生的激励信号调整至所述换能器所需的激励信号。

所述换能器31包括诊断超声换能器和治疗超声换能器，诊断超声换能器与功率放大器和成像模块相连接，将功率放大器的激励信号转化为诊断超声信号，并接收组织的回波信号输出到成像模块。所述换能器31通过压电复合材料和声匹配层产生超声波。

治疗超声换能器与功率放大器相连接，将功率放大器的激励信号转化为治疗超声信号，并可与独立的超声耦合垫配套应用。

所述信号检测模块24，对换能器31实际输出的频率、振幅、功率信息进行检测，查看是否达到要求。这种检测是实时进行的检测。

所述温度检测模块25，与所述超声耦合垫连接，超声耦合垫集成的温度传感器采集所述治疗区域皮肤表面产生的温度，并将温度信息反馈至所述温度检测模块25，然后通过控制模块10对超声激励信号进行实时调整。

所述成像模块23，可以将诊断换能器的回波信号经过处理后生成图像信息，并通过控制模块10与显示模块41相连接，在显示模块41中显示图像。所述成像模块23可以生成肿瘤组织及其周边组织的图像，还可以生成微泡空化图像，并通过对微泡空化的实时监测，反馈调整信号发生器21的相应参数。所述成像模块的成像模式包括但不限于A模式、M模式、B模式、3D模式、多普勒模式和弹性模式。

所述显示模块41，可以接受输入的参数信息，通过控制模块10对进行相应参数调节。所述显示模块41，可以接受控制模块10所传递的成像信号，生成相应图像。显示模块41也可以显示病例信息、治疗信息，以及控制模块10所允许显示的其他各种信息。

所述存储模块42，包括具有存储数据的非暂时性存储介质。可用于存储指令信息、参数信息、图像信息、病例信息、治疗信息以及其他各种数据集。

所述独立的超声耦合垫，集成有温度传感器和热电制冷片，所述温度传感器采集所述治疗区域皮肤表面产生的温度，并将温度信息反馈至所述温度检测模块25，然后通过所述控制模块10产生控制信号控制所述热电制冷片产生制冷功能，从而发挥调节治疗区域皮肤温度的作用。

Claims (10)

1.一种可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，包括：控制模块（10）、信号发生器（21）、功率放大器（22）、信号检测模块（24）、温度检测模块（25）和成像模块（23），其特征在于：所述控制模块（10）与信号发生器（21）、信号检测模块（24）、温度检测模块（25）、成像模块（23）连接，所述功率放大器（22）与所述信号发生器（21）连接，多个换能器（31）与所述信号检测模块（24）、温度检测模块（25）、成像模块（23）和功率放大器（22）连接，所述控制模块（10）还与显示模块（41）和存储模块（42）连接；所述控制模块（10）产生控制信息通过信号发生器（21）和功率放大器（22）输出到所述多个换能器（31），所述换能器（31）输出的反馈信号可通过信号检测模块（24）、温度检测模块（25）、成像模块（23）进入所述控制模块（10），所述控制模块（10）的信息通过显示模块（41）和存储模块（42）进行显示和存储。

2.根据权利要求1所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述控制模块（10）用于接收用户在显示模块输入的参数信息并转化为对应的信号发生器（21）的工作信号，并根据相应工作信号输出相应的控制信号，所述参数包括：频率、振幅、声强比、占空比、治疗时间，同时根据所述控制信号控制相应的治疗模式。

3.根据权利要求1所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述信号发生器（21），用于将所述控制模块（10）产生的控制信号处理为相应的激励信号；所述功率放大器（22），用于将所述信号发生器（21）产生的激励信号的进行放大并激励所述换能器（31）产生相应超声波。

4.根据权利要求1或2所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述换能器（31），包括诊断超声换能器和治疗超声换能器，用于根据所述功率放大器（22）的激励信号产生相应的诊断和治疗用治疗超声波，所述换能器（31）在治疗时可与独立的超声耦合垫配合应用，所述独立的超声耦合垫集成有温度传感器；所述温度检测模块（25），用于检测所述独立的超声耦合垫集成的温度传感器所产生的温度信息，并反馈给控制模块（10）；所述诊断超声换能器与功率放大器和成像模块相连接，将功率放大器的激励信号转化为诊断超声信号，并接收组织的回波信号输出到成像模块；治疗超声换能器与功率放大器相连接，将功率放大器的激励信号转化为治疗超声信号，并可与独立的超声耦合垫配套应用。

5.根据权利要求1所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述信号检测模块（24），用于检测所述超声换能器（31）产生的超声信号的实际频率、振幅、功率信息，并反馈给控制模块（10）。

6.根据权利要求1所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述成像模块（23），用于检测诊断换能器（31）产生的回波信号并转换成图像信息；所述显示模块（41），用于显示治疗部位的超声图像以及超声治疗设备的工作状态和治疗信息；所述存储模块（42），用于存储控制信息、治疗信息和病例信息。

7.根据权利要求1所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述控制模块（10）包括调频调幅控制模块，所述调频调幅控制模块通过可编程处理器产生不同频率、不同振幅、不同声强比、不同占空比、不同治疗时间等控制信息；所述信号发生器（21），根据所述调频调幅控制模块产生的控制信号，通过直接数字频率合成器产生所需的超声激励信号；所述功率放大器（22），将所述信号发生器产生的激励信号调整至所述换能器所需的激励信号。

8.根据权利要求1所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述信号检测模块（24），对换能器（31）实际输出的频率、振幅、功率信息进行检测。

9.根据权利要求4所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述温度检测模块（25），与所述超声耦合垫连接，超声耦合垫集成的温度传感器采集所述治疗区域皮肤表面产生的温度，并将温度信息反馈至所述温度检测模块（25），然后通过控制模块（10）对超声激励信号进行实时调整；所述成像模块（23），将诊断换能器的回波信号经过处理后生成图像信息，并通过控制模块（10）与显示模块（41）相连接，在显示模块（41）中显示图像；

所述显示模块（41），接受输入的参数信息，通过控制模块（10）对进行相应参数调节；所述显示模块（41），接受控制模块（10）所传递的成像信号，生成相应图像，显示病例信息、治疗信息，以及控制模块（10）所允许显示的其他各种信息；所述存储模块（42），包括具有存储数据的非暂时性存储介质，用于存储指令信息、参数信息、图像信息、病例信息、治疗信息以及其他各种数据集。

10.根据权利要求4所述的可调频调幅的肿瘤超声诊断和治疗系统，其特征在于：所述独立的超声耦合垫，集成有温度传感器和热电制冷片，所述温度传感器采集所述治疗区域皮肤表面产生的温度，并将温度信息反馈至所述温度检测模块（25），然后通过所述控制模块（10）产生控制信号控制所述热电制冷片产生制冷。

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