CN113116553A - 一种温度检测设备 - Google Patents

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谭坚文
桂逢烯
李雁浩
曾德平
王智彪
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    • A61B2017/320069—Surgical cutting instruments using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic for ablating tissue

Abstract

本发明提供一种温度检测设备，包括：超声发送模块，用于向物体内部的待检测区域发出测试超声波；超声接收模块，用于接收所述待检测区域反射所述测试超声波而产生的测试反射超声波；计算模块，用于根据从所述超声发送模块发出所述测试超声波到所述超声接收模块接收到所述测试反射超声波所经过的检测时间，得到所述待检测区域的温度。在本发明提供的温度检测设备中，计算模块能够获取所述超声发送模块发出实时测试超声波至所述超声接收模块接收所述测试反射超声波之间的检测时间，并根据检测时间与温度之间的对应关系直接得到所述待检测区域的当前温度，从而在超声消融治疗过程中实时、高效地对焦域组织进行温度监测。

Description

一种温度检测设备
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，具体地，涉及一种温度检测设备。
背景技术
超声消融是指利用超声波可通过人体组织并聚焦在特定区域的特性，将超声波的能量聚集到足够的强度，使聚集的焦点区域(即焦域)达到瞬间高温，破坏病变组织，使该病变组织在组织病理学上表现为凝固性坏死(即消融)，从而在不损伤正常组织的前提下达到破坏病变组织的目的。该技术及相关产品经过多年实践，已经在治疗子宫肌瘤等疾病上获得验证，并使传统外科产生了革命性的变化。
在现有的超声消融技术中，通常需要在治疗结束时对病灶进行温度检测，以确定焦域温度是否达到预定标准，该检测步骤通常通过核磁共振成像(MRI，MagneticResonance Imaging)实现，然而，核磁共振成像的成像时间较长(例如，对焦域温度成像通常需要5至10秒)，无法实时反映焦域温度的变化情况，难以及时确定治疗效果。
因此，如何提供一种能够实时、高效地检测焦域温度的焦域温度检测设备，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开旨在提供一种能够实时、高效地检测焦域温度的温度检测设备。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种温度检测设备，所述设备包括：
超声发送模块，所述超声发送模块用于向物体内部的待检测区域发出测试超声波；
超声接收模块，所述超声接收模块用于接收所述待检测区域反射所述测试超声波而产生的测试反射超声波；
计算模块，所述计算模块用于根据从所述超声发送模块发出所述测试超声波到所述超声接收模块接收到所述测试反射超声波所经过的检测时间，得到所述待检测区域的温度。
可选地，所述设备还包括温度检测件，用于检测所述待检测区域的基准温度；
所述超声发送模块还用于向物体内部的待检测区域发出基准超声波；
所述超声接收模块还用于接收所述待检测区域反射所述基准超声波而产生的基准反射超声波；
所述计算模块包括基准记录单元，用于记录所述基准反射超声波的声波信息，所述声波信息包括从所述超声发送模块发出所述基准超声波到所述超声接收模块接收到所述基准反射超声波所经过的基准时间。
可选地，所述计算模块还包括时间分析单元和温度计算单元，其中，
所述时间分析单元用于获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差；
所述温度计算单元用于根据所述时间差和所述基准温度得到所述待检测区域的温度。
可选地，所述时间分析单元包括相位差分析子单元和时间差分析子单元，其中，
所述相位差分析子单元用于获取所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差；
所述时间差分析子单元用于根据所述相位差得到所述检测时间与所述基准时间之间的时间差。
可选地，所述相位差分析子单元用于对所述测试反射超声波的声波信息和所述基准反射超声波的声波信息进行互相关运算，以得到所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差。
可选地，所述相位差分析子单元用于比较所述测试反射超声波的信息中各数据点与所述基准反射超声波的信息中相应数据点之间的相位差的大小，并根据相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值，确定所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差。
可选地，所述温度检测件包括热电偶。
可选地，所述计算模块还用于根据所述检测时间判断所述待检测区域的温度是否发生改变。
可选地，所述超声发送模块发出的超声波为聚焦脉冲超声波，且所述聚焦脉冲超声波的焦点位于所述待检测区域。
可选地，所述超声发送模块和所述超声接收模块为同一收发一体式聚焦超声换能器。
在本发明提供的温度检测设备中，超声发送模块能够发出测试超声波，再通过超声接收模块接收焦域组织反射该测试超声波产生的测试反射超声波，在焦域组织处于不同温度时超声波在该焦域组织中的传播速度也随之改变，进而影响发出实时测试超声波至接收所述测试反射超声波之间的检测时间。因此，计算模块根据所述检测时间，即可根据检测时间与温度之间的对应关系判定所述待检测区域的当前温度，从而在超声消融治疗过程中实时、高效地对焦域组织进行温度监测。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的温度检测设备的一种结构的示意图；
图2是本发明提供的温度检测设备的另一种结构的示意图；
图3是本发明提供的温度检测设备的另一种结构的示意图。
附图标记说明
10：超声发送模块 20：超声接收模块
30：计算模块 31：基准记录单元
32：时间分析单元 321：相位差分析子单元
322：时间差分析子单元 33：温度计算单元
40：温度检测件
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种温度检测设备，如图1所示，所述设备包括：
超声发送模块10，超声发送模块10用于向物体内部的待检测区域发出测试超声波；
超声接收模块20，超声接收模块20用于接收所述待检测区域反射所述测试超声波而产生的测试反射超声波；
计算模块30，计算模块30用于根据从超声发送模块10发出所述测试超声波到超声接收模块20接收到所述测试反射超声波所经过的检测时间，得到所述待检测区域的温度。
本发明的发明人在超声消融实验中发现，在对焦域组织进行升温处理，使焦域组织发生变性时(即超声消融时)，焦域组织的硬度会随温度的上升而改变，而焦域组织的硬度与超声波在焦域组织中的传播速度有关，即，焦域组织发生变性的程度与超声波在组织中的传播速度相关。因此，超声波在焦域组织中的传播速度与焦域组织的温度存在相关性。
需要说明的是，在本发明中，温度检测设备可以在超声消融治疗结束后对焦域(即所述待检测区域)组织进行温度检测，也可以在超声消融治疗中对焦域组织温度进行实时检测，例如，在每个超声消融治疗回合结束时对焦域组织温度进行一次检测。所述超声发送模块发出的超声波为聚焦脉冲超声波，且所述聚焦脉冲超声波的焦点位于所述待检测区域。并且，所述超声发送模块发出的超声波中可以包含脉冲信息，计算模块30能够根据反射超声波中的脉冲信息精确地得到发出超声波到接收反射超声波所经过的时间。
在本发明提供的温度检测设备进行的每一次温度检测过程中，先由超声发送模块10发出测试超声波，再通过超声接收模块20接收焦域组织反射该测试超声波产生的测试反射超声波，在焦域组织处于不同温度时超声波在该焦域组织中的传播速度也随之改变，进而影响发出实时测试超声波至接收所述测试反射超声波之间的时间间隔(即上述检测时间)。因此，计算模块30仅需要获取所述检测时间，即可根据检测时间与温度之间的对应关系判定所述待检测区域的当前温度，从而在超声消融治疗过程中精确、实时且高效地对焦域组织进行温度监测。
本发明对计算模块30如何得到所述检测时间不做具体限定，例如，可选地，计算模块30可以在每次温度检测过程中直接以超声发送模块10发出测试超声波的时刻为原点，开始记录超声接收模块20所接收到的声波波形信息，在该波形信息中所述反射超声波的相位即可用于表示所述检测时间。
在实验研究中，发明人还发现，由于患者之间的个体差异、以及不同位置组织之间的物理性质差异，在相同焦域温度下，不同患者/治疗位置检测得到的所述检测时间(或上述反射超声波的相位)之间也存在一定的差异。
为了消除上述个体差异/位置差异对检测结果的影响，作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，所述设备还包括温度检测件40，用于检测所述待检测区域的基准温度；
超声发送模块10还用于向物体内部的待检测区域发出基准超声波；
超声接收模块20还用于接收所述待检测区域反射所述基准超声波而产生的基准反射超声波；
计算模块30包括基准记录单元31，用于记录所述基准反射超声波的声波信息，所述声波信息包括从超声发送模块10发出所述基准超声波到超声接收模块20接收到所述基准反射超声波所经过的基准时间。
在本发明实施例中，在超声消融治疗开始之前先由温度检测件对待检测区域(即焦域)的基准温度(即初始温度)进行测量，再通过超声发送模块10向焦域发出基准超声波，并由超声接收模块20接收焦域反射出的基准反射超声波，由计算模块30中的基准记录单元31对基准温度下测得的基准时间进行记录，从而在计算模块30根据检测时间获得焦域组织温度时，可结合焦域在基准温度下测得的基准时间对计算结果进行修正，以消除个体差异/位置差异对检测结果的影响。
需要说明的是，所述声波信息不仅包括所述基准时间，还可以进一步包括所述基准反射超声波以超声发送模块10发出基准超声波的时刻为原点的声波波形信息及相位信息等。
本发明对计算模块30如何利用所述基准温度和所述基准时间修正计算结果不做具体限定，例如，可选地，如图2所示，计算模块30还包括时间分析单元32和温度计算单元33，其中，
时间分析单元32用于获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差；
温度计算单元33用于根据所述时间差和所述基准温度得到所述待检测区域的温度。
在本发明中，计算模块30中的时间分析单元32能够直接获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差(即超声波在基准温度下以及在当前温度下经过所述焦域组织的时间差)，温度计算单元33可以根据该时间差判断当前温度与基准温度之间的温度差值，进而通过温度差值和所述基准温度得到焦域当前的温度。由此，无论对哪种状态、哪些部位的组织进行温度检测，本发明提供的温度检测设备均可以消除组织差异对温度检测结果的影响，进而提高检测精度。
需要说明的是，本发明提供的温度检测设备用于在治疗过程中高效地检测焦域组织温度，而温度检测件40仅需要在治疗前对焦域组织进行基准温度的检测，因此本发明实施例并不要求温度检测件40具有较高的检测效率，只需要温度检测件40的检测精度达到要求即可，例如，为提高基准温度的检测精度，优选地，温度检测件40包括热电偶。
为提高所述时间差的获取精度，优选地，所述检测时间与所述基准时间之间的时间差可通过所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差计算得到，例如，如图3所示，时间分析单元32可以包括相位差分析子单元321和时间差分析子单元322，其中，
相位差分析子单元321用于获取所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差；
时间差分析子单元322用于根据所述相位差得到所述检测时间与所述基准时间之间的时间差。
在本发明优选实施例中，相位差分析子单元321可以直接根据所述测试反射超声波以及所述基准反射超声波的波形信息，获取得到所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差，并直接通过相位差得到所述时间差。不必先根据接收到的所述测试反射超声波以及所述基准反射超声波的波形信息得到各自对应的检测时间以及基准时间，再对两个时间值进行运算，减少了数据的计算步骤，进而提高了获取所述时间差的精度。
本发明对相位差分析子单元321如何得到所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差不做具体限定，例如，可选地，相位差分析子单元321用于对所述测试反射超声波的声波信息和所述基准反射超声波的声波信息进行互相关运算，以得到所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差。
当焦域组织附近的组织结构较为复杂，使获取到的反射超声波较为杂乱时，为了提高检测温度的精确性，优选地，相位差分析子单元321用于比较所述测试反射超声波的信息中各数据点与所述基准反射超声波的信息中相应数据点之间的相位差的大小，并根据相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值，确定所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差。
由于在超声消融治疗中，只有焦域组织升温最为明显，超声波在焦域组织中的传播速率变化最为明显，因此只有焦域组织反射产生的反射超声波的相位变化最明显。因此，在本发明中，相位差分析子单元321仅对相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值进行整合分析，从而实现了仅利用焦域组织反射产生的反射超声波获取焦域温度，提高了温度检测的精确性。
在本发明中，所述温度检测设备不仅可以用于检测温度值，还可以在治疗中起到辅助提示作用，例如，可选地，计算模块30还用于根据所述检测时间判断所述待检测区域的温度是否发生改变。在本发明实施例中，计算模块30可以直接根据所述检测时间(或相位)是否发生变化来判断焦域组织的温度是否发生了改变，进而帮助医疗工作者或医疗机器判断超声消融是否聚焦到了正确的焦域位置，为超声消融治疗提供辅助提示功能。
本发明对超声发送模块10和超声接收模块20的结构不做具体限定，例如，可选地，超声发送模块10和超声接收模块20中的至少一者为超声波换能器(Ultrasonictransducer)。
为简化设备结构，优选地，超声发送模块10和超声接收模块20为同一收发一体式聚焦超声换能器，且该收发一体式聚焦超声换能器的焦点位于所述待检测区域。即，通过同一收发一体式聚焦超声换能器实现超声波信号与电信号之间的相互转换。例如，在进行温度检测的一个周期中，收发一体式聚焦超声换能器根据电信号向待检测区域发出测试超声波，所述待检测区域反射所述测试超声波而产生的测试反射超声波传播至该收发一体式聚焦超声换能器时，该收发一体式聚焦超声换能器根据所述反射超声波产生相应的电信号，并传输至计算模块30，以通过计算模块30进行后续的相位分析。
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)

1.一种温度检测设备，其特征在于，所述设备包括：
超声发送模块，所述超声发送模块用于向物体内部的待检测区域发出测试超声波；
超声接收模块，所述超声接收模块用于接收所述待检测区域反射所述测试超声波而产生的测试反射超声波；
计算模块，所述计算模块用于根据从所述超声发送模块发出所述测试超声波到所述超声接收模块接收到所述测试反射超声波所经过的检测时间，得到所述待检测区域的温度。
2.根据权利要求1所述的温度检测设备，其特征在于，所述设备还包括温度检测件，用于检测所述待检测区域的基准温度；
所述超声发送模块还用于向物体内部的待检测区域发出基准超声波；
所述超声接收模块还用于接收所述待检测区域反射所述基准超声波而产生的基准反射超声波；
所述计算模块包括基准记录单元，用于记录所述基准反射超声波的声波信息，所述声波信息包括从所述超声发送模块发出所述基准超声波到所述超声接收模块接收到所述基准反射超声波所经过的基准时间。
3.根据权利要求2所述的温度检测设备，其特征在于，所述计算模块还包括时间分析单元和温度计算单元，其中，
所述时间分析单元用于获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差；
所述温度计算单元用于根据所述时间差和所述基准温度得到所述待检测区域的温度。
4.根据权利要求3所述的温度检测设备，其特征在于，所述时间分析单元包括相位差分析子单元和时间差分析子单元，其中，
所述相位差分析子单元用于获取所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差；
所述时间差分析子单元用于根据所述相位差得到所述检测时间与所述基准时间之间的时间差。
5.根据权利要求4所述的温度检测设备，其特征在于，所述相位差分析子单元用于对所述测试反射超声波的声波信息和所述基准反射超声波的声波信息进行互相关运算，以得到所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差。
6.根据权利要求4所述的温度检测设备，其特征在于，所述相位差分析子单元用于比较所述测试反射超声波的信息中各数据点与所述基准反射超声波的信息中相应数据点之间的相位差的大小，并根据相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值，确定所述测试反射超声波与所述基准反射超声波之间的相位差。
7.根据权利要求2至6中任意一项所述的温度检测设备，其特征在于，所述温度检测件包括热电偶。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的温度检测设备，其特征在于，所述计算模块还用于根据所述检测时间判断所述待检测区域的温度是否发生改变。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的温度检测设备，其特征在于，所述超声发送模块发出的超声波为聚焦脉冲超声波，且所述聚焦脉冲超声波的焦点位于所述待检测区域。
10.根据权利要求9所述的温度检测设备，其特征在于，所述超声发送模块和所述超声接收模块为同一收发一体式聚焦超声换能器。
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