CN111821588B - 超声治疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声治疗设备，属于超声治疗技术领域，其可至少部分解决现有的从单一位置(体内或体外)发射超声进行治疗的技术均难以达到满意效果的问题。本发明实施例的一种超声治疗设备包括：第一超声单元，其用于发射聚焦的第一超声；第二超声单元，其用于发射第二超声，且所述第二超声单元能进入体内；控制单元，用于控制所述第一超声单元从第一位置向待治疗部位发射第一超声，控制所述第二超声单元从体内的第二位置向待治疗部位发射第二超声。

Description

超声治疗设备

技术领域

本发明属于超声治疗技术领域，具体涉及一种超声治疗设备。

背景技术

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)技术利用超声的可聚焦性和穿透性，使超声在待治疗部位聚焦，通过聚焦超声的热效应使病变组织的温度瞬间上升至60～100℃，使病变组织的细胞蛋白变性并不可逆的坏死(又称超声热消融)；同时还通过超声的空化效应使组织间液、细胞间液、细胞内气体分子在超声波正负压相作用下形成气泡，气泡爆破时产生的能量也能使细胞坏死。具体的，高强度聚焦超声技术在临床上已用于治疗肝癌、乳腺癌、肾癌、骨肿瘤、子宫肌瘤等良恶性肿瘤。

但是，人体结构十分复杂，某些待治疗部位因所在位置、周边组织结构、体外超声入射角限制等因素，导致从体外发射的超声很难在待治疗部位处良好聚焦，治疗效果受限。

而从体内发射超声的设备由于受到体内空间的限制，故尺寸很小，从而其超声功率受到很大限制，发出的超声强度低，且对冷却、控制精度等的要求都很高，也难以达到良好的治疗效果。

发明内容

本发明至少部分解决现有的从单一位置(体内或体外)发射超声进行治疗的技术均难以达到满意效果的问题，提供一种可提高治疗效果的超声治疗设备。

本发明的一个方面提供一种超声治疗设备，其包括：

第一超声单元，其用于发射聚焦的第一超声；

第二超声单元，其用于发射第二超声，且所述第二超声单元能进入体内；

控制单元，用于控制所述第一超声单元从第一位置向待治疗部位发射第一超声，控制所述第二超声单元从体内的第二位置向待治疗部位发射第二超声。

可选的，所述第一超声单元为用于向前列腺发射第一超声的超声单元。

可选的，所述第二超声单元为能插入尿道的尿管，其用于从尿道内向前列腺发射第二超声。

可选的，所述第二超声为非聚焦的超声。

可选的，所述控制单元用于：

在控制第一超声单元向待治疗部位发射第一超声的同时，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声，以使所述待治疗部位的总超声强度大于第一超声的强度。

可选的，在至少部分所述第一超声和第二超声均经过的非治疗部位，所述第二超声的相位与第一超声的相位相反，以使该非治疗部位的总超声强度小于第一超声的强度。

可选的，所述控制单元用于：

在控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声前，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声以提高待治疗部位的温度。

可选的，所述第二超声为聚焦超声。

可选的，所述控制单元用于：

在控制所述第一超声单元向待治疗部位发射第一超声的同时，控制所述第二超声单元向待治疗部位发射第二超声，以使所述待治疗部位的总超声强度大于第一超声的强度。

可选的，所述控制单元用于：

在控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声前，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声以使待治疗部位产生凝固性坏死。

可选的，所述第一位置位于体外。

本发明实施例的超声治疗设备中的两个超声单元从不同位置发射超声，从而第二超声能辅助第一超声，克服声传播中组织的不均匀厚度和声窗的狭小等问题，改善整体的治疗效果；而且，两个超声单元可分别控制，故可实现多样化的治疗，提高治疗的可控性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种超声治疗设备的组成框图；

图2为本发明实施例的一种超声治疗设备中C形超声换能器的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种超声治疗设备中尿管的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例中使用第二超声使待治疗部位凝固性坏死后第一超声的作用示意图；

其中，附图标记为：11、C形超声换能器；21、本体；22、环状超声换能器；23、背衬；24、透声膜；25、超声媒介；251、进水口；252、进水管；253、出水口；254、出水管。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明中的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明相关的部分，而与本发明无关的部分未在附图中示出。

可以理解的是，本发明的实施例中所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构。

参照图1至图4，本实施例提供一种超声治疗设备，其包括：

第一超声单元，其用于发射聚焦的第一超声；

第二超声单元，其用于发射第二超声，且第二超声单元能进入体内；

控制单元，用于控制第一超声单元从第一位置向待治疗部位发射第一超声，控制第二超声单元从体内的第二位置向待治疗部位发射第二超声。

其中，每个超声单元可包括一个或多个超声换能器，用于发射超声。每个超声换能器可用于发射非聚焦超声(如发声面为平面)，也可用于发射聚焦超声(如发声面为凹弧面)。当每个超声换能器均发射非聚焦超声时，也可设置多个超声换能器的发声面朝向同一位置，从而使超声单元整体上发射聚焦超声。

当然，超声单元中还可包括用于为超声换能器提供驱动信号的驱动单元、用于支撑超声换能器的基体单元(如支架)、用于驱动超声换能器运动的运动单元、用于提供超声媒介25(如脱气水)的超声媒介单元等，在此不再详细描述。

其中，第一位置和第二位置是指相对人体处在明显不同的两个部位的两个位置，而不是相对人体处在同一部位而只有细微差别的位置，且其中第二位置必然位于人体内。例如，两个位置可一个(第一位置)位于人体外，另一个(第二位置)位于人体内；再如，也可以是两个位置均位于人体内，如一个位置位于直肠内，另一个位置位于尿道内等。

其中，两超声单元发射的超声对应的待治疗部位应当是相同的，即控制单元应控制两超声单元向同一个待治疗部位发射超声。

参照图1，本实施例的超声治疗设备中包括两个用于发射超声的单元，二者分别用于设置在不同位置；控制单元则控制两个超声单元分别从两个不同位置向待治疗部位(病变组织)发射超声。

本实施例的超声治疗设备中的两个超声单元从不同位置发射超声，从而第二超声能辅助第一超声，克服声传播中组织的不均匀厚度和声窗的狭小等问题，改善整体的治疗效果；而且，两个超声单元可分别控制，故可实现多样化的治疗，提高治疗的可控性。

可选的，第一位置位于体外。

也就是说，以上第一超声单元优选设置在人体之外，而第二超声单元则用于设置于人体内部，故控制单元控制两个超声单元分别从人体内和人体外向待治疗部位(病变组织)发射超声。这是因为，第一超声单元发射的是聚焦超声，故其通常需要有较大的体积，更适合于设在体外。

其中，由于第一超声单元位于体外，体积不受限制，发射的第一超声可具有较大的功率和较长的焦距；而第二超声单元位于体内，故可更接近待治疗部位，且能从特定角度避开特定组织，从而可更准确的将第二超声发射到待治疗部位。

当然，如果第一超声单元也是能进入人体(如直肠)内的超声单元，也是可行的。

可选的，第一超声单元为用于向前列腺发射第一超声的超声单元。

具体的，以上第一超声单元可用于向前列腺发射超声。因为前列腺位置的特殊性，故单独从单一位置(体外或体内)向前列腺发射超声较难取得良好的治疗效果，因此本发明实施例的超声治疗设备特别适用于前列腺的治疗。

可选的，以上第一超声单元的超声换能器可为参照图2的C形超声换能器11，该C形超声换能器11从侧面看为类似于字母C的形状，其发声面(内表面)为球面的一部分，患者可以截石位从C形的开口使盆腔部位进入C形内，以实现对前列腺发射第一超声。

当然，如前，第一超声单元也可为其它的形式，例如其可为用于从直肠(体内)向前列腺发射超声的超声单元。

可选的，第二超声单元为能插入尿道的尿管，其用于从尿道内向前列腺发射第二超声。

当第一超声单元为用于向前列腺发射超声的单元时，相应的，第二超声单元也用于向前列腺发射超声。从体内向前列腺发射超声的较优选位置是尿道(因为尿道距离前列腺较近，且二者间能阻挡超声的组织较少)。为此，第二超声单元可为用于插入尿道中的尿管(导尿管)。

具体的，参照图3，尿管包括本体21，该本体21为尿管的主体结构，其可为中空且端部开口的管状，而本体21上可设有一个或多个用于发射超声的超声换能器。

可选的，超声换能器可以是环状超声换能器22，其用于向环状外侧的各个方向发射超声，由此不用对尿管沿周向的不同位置进行区分，方便使用。当然，环状超声换能器22虽然整体上为环状，但其实际可分为多个独立的部分，不同部分可独立的发射或不发射超声。

可选的，超声换能器可为完整的结构(如完整的环状)，也可具有镂空结构。

可选的，每个超声换能器可用于发射非聚焦超声(如发声面为平面)，也可用于发射聚焦超声(如发声面为凹弧面)。当每个超声换能器均发射非聚焦超声时，也可设置多个超声换能器的发声面朝向同一位置(如将多个超声换能器设于本体21外的凹弧面上，或将本体21弯曲以改变其上超声换能器的朝向)，从而使尿管整体发射聚焦超声。

可选的，超声换能器可有多个，且多个超声换能器可沿本体21的长度方向间隔设置(如相邻超声换能器间的间隔不超过5mm)。

可选的，多个超声换能器可分别独立控制，以根据尿管的具体位置和治疗需求选择开启哪些超声换能器，从而既保证治疗效果，又避免不必要的区域发生升温，降低对其它组织的损伤。

可选的，环状超声换能器22的外侧面可为圆锥体表面或漏斗状表面，以使发射的超声轻微扩散，覆盖不同超声换能器之间的间隔造成的声场缝隙。

可选的，超声换能器与本体21之间可通过背衬22连接，以吸热并提高适配性。

可选的，超声换能器可被透声膜24包裹，且透声膜24与本体21外表面间形成封闭空间，封闭空间内填充用于传导超声的超声媒介25(如脱气水)，以改善超声传递，同时使尿管整体的外表面更加平滑，降低人体不适感。

可选的，以上封闭空间可连通进水口251、进水管252、出水口253、出水管254，以使封闭空间内的超声媒介25能流动，带走超声换能器发出的热量。

可选的，以上超声媒介25中还可设有温度传感器(如设于封闭空间中)，以监控超声媒介25的温度。

可选的，本体21外表面还可设有能膨胀/收缩的膨胀结构(如气囊)，该膨胀结构在尿管插入尿道前处于收缩状态，以缩小尿管直径便于插入，而在尿管插入尿道后可膨胀并与尿道壁接触，从而将尿管定位。或者，以上封闭空间也可同时作为膨胀结构。

可选的，本体21外表面还可设有超声反射结构，用于反射来自其它方向(如来自体外)并射到其上的超声。

当然，以上尿管中还可包括其它结构，如用于为其中需要电能的结构(如超声换能器、温度传感器)供电的引线等，在此不再详细描述。

当然，以上虽然以向前列腺发射超声为例进行说明，但应当理解，本发明的超声治疗设备也可用于向其它的待治疗部位发射超声；而且，其中的每个超声单元也均不限于以上描述的具体形式不同(如第一超声单元可不采用C形超声换能器，第二超声单元可不是尿管)。

可选的，作为本发明实施例的一种方式，第二超声为非聚焦的超声。

作为一种可形的方式，以上第二超声单元可发射非聚焦的超声。非聚焦超声没有明显的高能量的焦点，故通常难以直接实现消融，但可在较大的区域中较均匀的分布。

可选的，控制单元用于：在控制第一超声单元向待治疗部位发射第一超声的同时，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声，以使待治疗部位的总超声强度大于第一超声的强度。

也就是说，控制单元可控制第二超声单元和第一超声单元同时向待治疗部位发射超声，从而两种超声在待治疗部位叠加，使待治疗部位的总超声强度比任何一个单一的超声在该位置的强度都更高，以改善消融效果。

其中，非聚焦的第二超声还可提高待治疗部位的组织温度，使待治疗部位的组织对超声更加敏感，更容易坏死，从而降低所需的聚焦超声(第一超声)的强度，提升消融效果。

可选的，在至少部分第一超声和第二超声均经过的非治疗部位，第二超声的相位与第一超声的相位相反，以使该非治疗部位的总超声强度小于第一超声的强度。

当控制单元控制第一超声单元和第二超声单元同时发射超声时，第一超声和第二超声也会在部分非治疗部位(如超声传播到待治疗部位的路径)叠加。由此，控制单元可调整两种超声的相位，使第一超声和第二超声在待治疗部位的相位相同，以提高该位置的超声强度；同时，使第一超声和第二超声在至少部分非治疗部位的相位相反，从而通过相位相消作用降低非治疗部位的总超声强度，也就是降低超声对非治疗部位的损伤。

可选的，控制单元用于：在控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声前，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声以提高待治疗部位的温度。

也就是说，控制单元可先控制第二超声单元向待治疗部位发射非聚焦的第二超声，之后再控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声。其中，第二超声的能量可能不足以消融待治疗部位的组织，但可提高待治疗部位的组织温度，使待治疗部位的组织对超声更加敏感，更容易坏死，从而降低后续的聚焦超声(第一超声)所需的强度，提升消融效果。

当然，应当理解，控制单元在控制第一超声单元开始发射超声后，也可继续控制第二超声单元发射超声，以提高待治疗部位的总超声强度。

可选的，作为本发明实施例的一种另方式，第二超声为聚焦超声。

也就是说，以上第二超声单元发射的超声也可以是聚焦的。该聚焦的第二超声焦点处能量较高，可一定程度上使组织坏死，但因为第二超声单元处于人体内，故其功率受限，一般单靠第二超声无法达到很好的消融效果。

可选的，控制单元用于：在控制第一超声单元向待治疗部位发射第一超声的同时，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声，以使待治疗部位的总超声强度大于第一超声的强度。

也就是说，控制单元可控制两个超声单元同时向待治疗部位发射超声(如控制第一超声和第二超声的焦点均在待治疗部位)，从而大大提高待治疗部位的总超声强度，降低所需的聚焦超声(第一超声)的强度，提升消融效果。

可选的，控制单元用于：在控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声前，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声以使待治疗部位产生凝固性坏死。

也就是说，当第二超声为聚焦超声时，控制单元也可控制第二超声单元先向待治疗部位发射第二超声，使待治疗部位凝固性坏死，之后再控制第一超声单元向待治疗部位(坏死区域)发射第一超声，将其彻底消融。

由于第二超声单元置于人体内，距离待治疗部位(如前列腺)更近，可更准确向待治疗部位发射聚焦超声，虽然该聚焦超声(第二超声)因功率限制可能无法彻底消融待治疗部位的组织，但可使其发生初步的凝固性坏死，形成坏死区域。

相对于正常组织，坏死区域对超声能量更较强的阻挡作用。由此，参照图4，即使后续发射的第一超声的焦点位置并不很准确(如焦点比待治疗部位更远离第一超声单元的超声换能器)，但其超声能量也可主要在坏死区域及其靠近第一超声单元的超声换能器的一侧沉积，这样，就降低对了对第一超声的聚焦位置精度要求(例如，由于靠近尿道、直肠等，故前列腺治疗使对聚焦位置精度原本要求很高)，以实现良好的消融效果。

同时，由于坏死区域阻挡了血流，故后续的第一超声产生的热量不会被血流带走，可进一步提升消融效果。

当然，应当理解，控制单元在控制第一超声单元开始发射超声后，也可继续控制第二超声单元发射超声，以提高待治疗部位的总超声强度。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声治疗设备，其特征在于，包括：

第一超声单元，其用于发射聚焦的第一超声；

第二超声单元，其用于发射第二超声，且所述第二超声单元能进入体内；

控制单元，用于控制所述第一超声单元从第一位置向待治疗部位发射第一超声，控制所述第二超声单元从体内的第二位置向待治疗部位发射第二超声；

所述第一位置位于体外。

2.根据权利要求1所述的超声治疗设备，其特征在于，

所述第一超声单元为用于向前列腺发射第一超声的超声单元。

3.根据权利要求2所述的超声治疗设备，其特征在于，

所述第二超声单元为能插入尿道的尿管，其用于从尿道内向前列腺发射第二超声。

4.根据权利要求1所述的超声治疗设备，其特征在于，

所述第二超声为非聚焦的超声。

5.根据权利要求4所述的超声治疗设备，其特征在于，所述控制单元用于：

在控制第一超声单元向待治疗部位发射第一超声的同时，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声，以使所述待治疗部位的总超声强度大于第一超声的强度。

6.根据权利要求5所述的超声治疗设备，其特征在于，

在至少部分所述第一超声和第二超声均经过的非治疗部位，所述第二超声的相位与第一超声的相位相反，以使该非治疗部位的总超声强度小于第一超声的强度。

7.根据权利要求4所述的超声治疗设备，其特征在于，所述控制单元用于：

在控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声前，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声以提高待治疗部位的温度。

8.根据权利要求1所述的超声治疗设备，其特征在于，

所述第二超声为聚焦超声。

9.根据权利要求8所述的超声治疗设备，其特征在于，所述控制单元用于：

在控制所述第一超声单元向待治疗部位发射第一超声的同时，控制所述第二超声单元向待治疗部位发射第二超声，以使所述待治疗部位的总超声强度大于第一超声的强度。

10.根据权利要求8所述的超声治疗设备，其特征在于，所述控制单元用于：

在控制第一超声单元开始向待治疗部位发射第一超声前，控制第二超声单元向待治疗部位发射第二超声以使待治疗部位产生凝固性坏死。

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