CN113117263B - 超声消融的监控装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种超声消融的监控方法及装置。该监控方法包括：控制超声换能器多次向焦域发射检测信号，并且多次接收焦域对检测信号反射形成的反馈信号；提取多次接收到的反馈信号内的后场特征值；根据发射顺序将多次提取到的后场特征值进行排序，并且输出排序结果；根据排序结果，判断超声消融是否完成。本申请实施例通过超声换能器向焦域发射检测信号，并且接收反馈信号，将反馈信号中的后场特征值进行排序，并且根据排序结果判断超声消融是否完成，进而实现了对超声消融过程的实时监控，从而确保了超声消融治疗的安全性及有效性，还可以对超声消融治疗的过程进行引导以及对疗效进行评价，进而有效提高了超声消融的治疗效率。

Description

超声消融的监控装置

技术领域

本申请涉及超声消融技术领域，具体而言，本申请涉及一种超声消融的监控方法及装置。

背景技术

目前，高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound, HIFU)是一种将超声波聚焦后穿透到人体内,并且将超声波聚焦到生物组织(如肿瘤)中一点，其聚焦能量产生的65℃的高温会使焦域内的组织发生变形并凝固性坏死，从而达到治疗的目的。HIFU治疗由于具有靶向性、无创性和无电离辐射等优点得到广泛的关注和研究。在治疗过程中，如果HIFU强度或剂量过大，会造成过度治疗；但是剂量不够或者时间太短，则不足以使焦域内的组织变性坏死，从而无法达到理想的治疗效果。

目前，影像监控手段主要是磁共振成像和超声成像，虽然磁共振成像具有软组织对比度好、分辨率好等超声成像无法比拟的优点，但磁共振设备较为昂贵且每次扫描时间过长，严重影响了HIFU的治疗进程。因此为了确保HIFU治疗的安全性和有效性，需要一种无创的方法及装置来对HIFU治疗进行实时监控、引导及疗效评价。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种超声消融的监控方法及装置，用以解决现有技术存在无法对治疗过程实时监控、治疗成本较高且治疗周期较长等技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种超声消融的监控方法，包括：控制超声换能器多次向焦域发射检测信号，并且多次接收所述焦域对所述检测信号反射形成的反馈信号；提取多次接收到的反馈信号内的后场特征值；根据发射顺序将多次提取到的后场特征值进行排序，并且输出排序结果；根据所述排序结果，判断超声消融是否完成。

于本申请的一实施例中，每隔预设时间，向焦域发射相同频率的多个脉冲超声波，并且接收多个由脉冲超声波反射形成多个回波信号。

于本申请的一实施例中，每隔预设时间，提取多个回波信号的后场特征值，并且计算多个后场特征值的平均值。

于本申请的一实施例中，将多次提取到的后场特征值的平均值依次进行排序，并且输出排序结果。

于本申请的一实施例中，将每次提取到的后场特征值根据焦域后场的多个区域划分多个子后场特征值。

于本申请的一实施例中，将相同区域的子后场特征值划分为组后场特征值；依次对各组后场特征值进行排序，并且输出排序结果。

于本申请的一实施例中，根据任意组后场特征值的排序结果，判断超声消融是否完成。

于本申请的一实施例中，当所述排序结果为降序时，则确定超声消融完成。

第二个方面，本申请实施例提供了一种超声消融的监控装置，包括：超声换能器，用于多次向焦域发射检测信号，并且多次接收所述焦域对所述检测信号反射形成的反馈信号；驱动器，用于在控制器控制下驱动超声换能器发射检测信号；控制器,用于提取多次接收到的反馈信号内的后场特征值；根据发射顺序将多次提取到的后场特征值进行排序，并且输出排序结果；根据所述排序结果，判断超声消融是否完成。

于本申请的一实施例中，所述超声换能器为聚焦超声换能器。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请实施例通过超声换能器向焦域发射检测信号，并且通过超声换能器接收反馈信号，将反馈信号中的后场特征值根据能量大小进行排序，并且根据排序结果判断超声消融是否完成。本申请实施例实现了对超声消融过程的实时监控，从而确保了超声消融治疗的安全性及有效性，并且还可以对超声消融治疗的过程进行引导以及对疗效进行评价，从而有效提高了超声消融的治疗效率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种超声消融的监控方法中的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种超声消融的监控方法中的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种超声消融的监控方法中的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种超声消融的监控装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

实施例一

本申请实施例提供了一种超声消融的监控方法，该方法的流程示意图如图1所示该方法包括：

S101：控制超声换能器多次向焦域发射检测信号，并且多次接收焦域对检测信号反射形成的反馈信号。

可选地，每隔预设时间，向焦域发射相同频率的多个脉冲超声波，并且接收多个由脉冲超声波反射形成多个回波信号。

S102：提取多次接收到的反馈信号内的后场特征值。

可选地，每隔预设时间，提取多个回波信号的后场特征值，并且计算多个后场特征值的平均值。

S103：根据发射顺序将多次提取到的后场特征值进行排序，并且输出排序结果。

可选地，将多次提取到的后场特征值的平均值依次进行排序，并且输出排序结果。

S104：根据所述排序结果，判断超声消融是否完成。

例如，超声换能器可以根据需求多次向焦域发射检测信号。发射检测信号的时机可以是超声换能器多次发射治疗信号的间隔，即超声换能器可以在发射治疗信号之前发射检测信号，也可以在任意两次发射治疗信号的间隔内发射检测信号，由此可以实现实时监控超声消融的状态。检测信号穿过复杂人体组织后可以到达焦域组织，并且反射形有反馈信号，超声换能器可以根据发射检测信号的顺序依次接收反馈信号。将接收到的反馈信号的能量进行排序，并且输出反馈信号的排序结果，最终根据反馈信号的排序结果来判断超声消融是否完成。可选地，当排序结果为降序时，则确定超声消融完成。

具体来说，本申请实施例可以根据焦域组织反射的反馈信号的变化趋势来判断焦域内的组织是否发生了凝固性坏死。超声换能器不仅可以精准的定位焦点的位置，而且可以将焦点区域及整个焦域后场的反馈信号采集回来，并且从反馈信号内提取后场特征值，根据焦域的后场特征值来判断焦域内的组织损伤程度。具体地后场特征值可以具有以下几种情况：当组织温度升高且未产生凝固性坏死，后场特征值会随着温度的升高发生时移；当凝固性坏死小于理想焦域面积，检测信号在焦域处会发生反射(或散射)，穿透焦点区域到达焦域后场之后，后场特征值的能量会发生变化；当凝固性坏死与理想焦域面积吻合，检测信号到达焦域后场之后，后场特征值的能量会随着损伤面积增大而被阻挡；当凝固性坏死大于理想焦域面积，检测信号到达焦域后场之后，后场特征值的能量变得更小。因此，可以通过分析检测信号穿过焦点区域到达焦域后场之后，后场特征值的能量变化来判断焦域内的组织凝固性坏死的情况，因此实现了通过反馈信号判断超声消融是否完成。

本申请实施例通过超声换能器向焦域发射检测信号，并且通过超声换能器接收反馈信号，将反馈信号中的后场特征值根据能量大小进行排序，并且根据排序结果判断超声消融是否完成。本申请实施例实现了对超声消融过程的实时监控，从而确保了超声消融治疗的安全性及有效性，并且还可以对超声消融治疗的过程进行引导以及对疗效进行评价，从而有效提高了超声消融的治疗效率。

实施例二

本申请实施例提供了另一种可能的实现方式，在实施例一的基础上，还包括实施例二所示的方法，该方法的流程示意图如图2所示，包括如下步骤：

S201：每隔预设时间，向焦域发射相同频率的多个脉冲超声波，并且接收多个由脉冲超声波反射形成多个回波信号。

例如，超声换能器可以每隔预设时间向焦域组织发射一次检测信号，每次发射的检测信号可以包括多个相同频率的脉冲超声波，并且多个脉冲超声波在到达焦域组织后可以反射形成多个回波信号，超声换能器可以接收该多个回波信号。采用上述设计，由于通过控制超声换能器向焦域组织发射多个脉冲超声波，可以获取到多个回波信号，可以提高检测数据的采集量，进而提高监控的准确性及安全性。需要说明的是，本申请实施例对于预设时间的具体数值并不进行限定，例如该预设时间可以为任意两次发射治疗信号的间隔时间，或者该预设时间小于任意两次发射治疗信号的间隔时间，因此本申请实施例对于预设时间并不进行限定，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

S202：每隔预设时间，提取多个回波信号的后场特征值，并且计算多个后场特征值的平均值。

例如，控制器可以每隔预设时间提取多个回波信号的后场特征值，并且计算多个后场特征值的平均值。具体地，当控制器通过超声换能器接收到多个回波信号后，可以分别提取多个回波信号的后场特征值，然后计算多个后场特征值的平均值。后场特征值具体可以是焦域后场的一段回波信号的能量，其计算方式可以为该段回波信号的积分，但是本申请实施例并不以此为限。控制器可以将多个回波信号进行计算以提取多个回波信号的平均值，然后由多个回波信号的平均值中提取后场特征值的平均值，计算平均值可以缩小误差，从而避免由于偶然因素引起整体结果的偏差，进而提高超声消融治疗准确性。由于多次发射检测信号，每次发射检测信号可以是多个回波信号，因此需要多次提取后场特征值的平均值，直至超声消融治疗结束。采用上述设计，可以大幅提高检测数据的精确性，从而进一步提高超声消融治疗准确性及安全性。

S203：将多次提取到的后场特征值的平均值依次进行排序，并且输出排序结果。

例如，控制器可以将多次提取到的后场特征值根据发射的顺序进行排序，并且输出排序结果。具体地，随着超声消融治疗的不断进行，由于焦域组织的凝固性坏死不断的增大，后场特征值的平均值会不断的变小，此时排序结果则可以输出为降序；如果超声换能器由于故障或者其它原因未能对焦域组织进行消融，由于焦域组织的凝固性坏死没有变化，后场特征值的平均值可能会呈现没有变化的状态，此时排序结果则可以输出为空。

S204：根据所述排序结果，判断超声消融是否完成。

例如，当排序结果输出为降序时，控制器可以判断超声消融治疗已经完成，控制器可以控制超声换能器停止向焦域组织发送治疗信号，以及控制警报器发出治疗完成信号；或者当排序结果输出为空时，控制器可以判断超声换能器或者驱动器发生故障，控制器可以控制超声换能器停止向焦域组织发送治疗信号，以及控制警报器发生报警信号，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术可以根据实际情况自行调整设置。

实施例三

本申请实施例提供了另一种可能的实现方式，在实施例一及实施例二的基础上，还包括实施例三所示的方法，该方法的流程示意图如图3所示，包括如下步骤：

S301：将每次提取到的后场特征值根据焦域后场的多个区域划分多个子后场特征值。

例如，控制器可以将整个后场区域划分多个区域，并且根据多个区域对应提取后场特征值内的子后场特征值。具体地，后场区域可以以焦点起点依次向焦域边缘排列的五个区域，控制器则可以由后场特征值提取与该五个区域对应的五个子后特征特征值。但是需要说明的是，本申请实施例并不限定后场区域具体划分为几个区域，以上数值仅作为说明本申请实施例之用，并非用以限定本申请的保护范围。采用上述设计，由于可以分区域来进行监控，可以大幅提高监控的实时性及精确性，从而进一步提高超声消融治疗准确性及安全性。

S302：将相同区域的子后场特征值划分为组后场特征值。

例如，例如控制器可以将距离焦点最近的区域的多次提取到的子后场特征值分为一组，其它四个区域均采用该分组方式将多个子后场特征值进行分组，从而可以得到五组子后场特征值。

S303：依次对各组后场特征值进行排序，并且输出排序结果。

例如，控制器可以将多组子后场特征值进行分别排序，其排序的方式在为根据发射检测信号的顺序进行排序，并且可以输出多个排序结果。具体地，随着超声消融治疗的不断进行，由于焦域组织的凝固性坏死不断的增大，各组内的子后场特征值会不断的变小，此时各组的排序结果均可以输出为降序，或者其中某一组子后场特征值的排序结果输出为降序；如果超声换能器由于故障或者其它原因未能对焦域组织进行消融，由于焦域组织的凝固性坏死没有变化，各组子后场特征值可能会呈现没有变化的状态，此时排序结果则可以输出为空。

S304：根据任意组后场特征值的排序结果，判断超声消融是否完成。

例如，当任意组后场特征值的排序结果输出为降序时，控制器可以判断超声消融治疗已经完成，控制器可以控制超声换能器停止向焦域组织发送治疗信号，以及控制警报器发出治疗完成信号；或者当排序结果输出为空时，控制器可以判断超声换能器或者驱动器发生故障，控制器可以控制超声换能器停止向焦域组织发送治疗信号，以及控制警报器发生报警信号，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术可以根据实际情况自行调整设置。

实施例四

本申请实施例提供了一种超声消融的监控装置，如图4所示,该监控装置40可以包括：

超声换能器401用于多次向焦域发射检测信号，并且多次接收所述焦域对所述检测信号反射形成的反馈信号。

驱动器402用于在控制器403控制下驱动超声换能器401发射检测信号。

控制器403用于提取多次接收到的反馈信号内的后场特征值；根据发射顺序将多次提取到的后场特征值进行排序，并且输出排序结果；根据所述排序结果，判断超声消融是否完成。

于本申请的一实施例中，超声换能器为聚焦超声换能器。

本申请实施例通过超声换能器向焦域发射检测信号，控制器能通过超声换能器接收反馈信号，且将反馈信号中的后场特征值根据发射顺序进行排序，以及根据排序结果判断超声消融是否完成。本申请实施例实现了对超声消融过程的实时监控，从而确保了超声消融治疗的安全性及有效性，并且还可以对超声消融治疗的过程进行引导以及对疗效进行评价，从而有效提高了超声消融的治疗效率。

本实施例提供的超声消融的监控装置可执行本申请实施例一至实施例三中至少一个实施例提供的超声消融的监控方法，其实现原理和有益效果相类似，此处不再赘述。

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。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种超声消融的监控装置，其特征在于，包括：

超声换能器，用于多次向焦域发射检测信号，并且多次接收所述焦域对所述检测信号反射形成的反馈信号；

驱动器，用于在控制器控制下驱动超声换能器发射检测信号；

控制器,用于提取多次接收到的反馈信号内的后场特征值；根据发射顺序将多次提取到的后场特征值进行排序，并且输出排序结果；根据所述排序结果，判断超声消融是否完成。

2.如权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述超声换能器用于每隔预设时间，向焦域发射相同频率的多个脉冲超声波，并且接收多个由脉冲超声波反射形成多个回波信号。

3.如权利要求2所述的监控装置，其特征在于，所述控制器用于每隔预设时间，提取多个回波信号的后场特征值，并且计算多个后场特征值的平均值。

4.如权利要求3所述的监控装置，其特征在于，所述控制器还用于将多次提取到的后场特征值的平均值依次进行排序，并且输出排序结果。

5.如权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述控制器用于将每次提取到的后场特征值根据焦域后场的多个区域划分多个子后场特征值。

6.如权利要求5所述的监控装置，其特征在于，所述控制器还用于将相同区域的子后场特征值划分为组后场特征值，再依次对各组后场特征值进行排序，并且输出排序结果。

7.如权利要求6所述的监控装置，其特征在于，所述控制器还用于根据任意组后场特征值的排序结果，判断超声消融是否完成。

8.如权利要求1或7所述的监控装置，其特征在于，所述控制器判断超声消融是否完成的条件为：

当所述排序结果为降序时，则确定超声消融完成。

9.如权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述超声换能器为聚焦超声换能器。

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