CN113117265B

CN113117265B - 检测装置

Info

Publication number: CN113117265B
Application number: CN201911395711.2A
Authority: CN
Inventors: 谭坚文; 李雁浩; 曾德平; 张天峰; 王智彪
Original assignee: Chongqing Ronghai Engineering Research Center of Ultrasonic Medicine Co Ltd
Current assignee: Chongqing Ronghai Engineering Research Center of Ultrasonic Medicine Co Ltd
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: CN113117265A

Abstract

本发明提供一种检测装置，包括：发射单元、接收单元和处理单元，其中，发射单元用于在不同时段向焦点区域发射检测信号；接收单元设置在检测信号的传播方向上，并位于焦点区域的后方，用于接收检测信号穿透焦点区域内的组织后的透射信号；处理单元用于根据透射信号获得特征参数，并对不同时段的透射信号对应的特征参数进行比较，且根据比较结果判断焦点区域内的组织的变化情况。本发明提供的检测装置，能够提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，从而提高对治疗进行检测的准确性，并且，还能够缩短检测时间，降低检测成本，从而缩短治疗时间，提高治疗效率，并降低治疗成本。

Description

检测装置

技术领域

本发明涉及超声医疗技术领域，具体地，涉及一种检测装置。

背景技术

高强度聚焦超声(HIFU)技术是通过聚焦超声换能器将超声波进行聚焦后，穿透到人体内，以在需要治疗的靶区组织中形成一个具有很强能量的焦点区域。利用超声波的热效应、空化效应和机械效应，焦点区域的温度会快速上升到65℃以上，以使焦点区域内的组织细胞发生凝固性坏死，而焦点区域外的组织细胞并不会受到损伤。通过进行多次治疗，每次对靶区组织的一个焦点区域进行治疗，以对需要治疗的整个靶区组织进行治疗，从而实现对人体肿瘤或者病变组织细胞的无创治疗。

与传统手术相比，HIFU治疗的监控关系到HIFU治疗的安全性和有效性。目前，影像监控手段主要是磁共振成像和B超成像，其中，B超成像仅能够对靶区组织的一个二维平面进行监控成像，而HIFU治疗后产生的损伤通常是三维立体的，因此，B超成像监控并不完全准确。另外，B超成像是通过比较治疗前和治疗后声像图中靶区组织内有无强回声，来判断组织细胞是否发生凝固性坏死，而对于出现强回声的原因目前尚无明确的定论，这也造成B超成像监控并不准确。而磁共振成像扫描时间长，严重影响了HIFU治疗的进程，且磁共振设备较为昂贵。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种检测装置，其能够提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，从而提高对治疗进行检测的准确性，并且，还能够缩短检测时间，降低检测成本，从而缩短治疗时间，提高治疗效率，并降低治疗成本。

为实现本发明的目的而提供一种检测装置，包括：发射单元、接收单元和处理单元，其中，所述发射单元用于在不同时段向焦点区域发射检测信号；

所述接收单元设置在所述检测信号的传播方向上，并位于所述焦点区域的后方，用于接收所述检测信号穿透所述焦点区域内的组织后的透射信号；

所述处理单元用于根据所述透射信号获得特征参数，并对不同时段的所述透射信号对应的所述特征参数进行比较，且根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

优选的，所述发射单元在各所述时段内均向所述焦点区域发射多次所述检测信号；

所述处理单元还用于从同一时段内的所有所述透射信号中选取至少两个所述透射信号对应的所述特征参数，并对选取的所述特征参数进行整合，且对不同时段的整合后的结果进行比较，且根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

优选的，所述对选取的所述特征参数进行整合包括，计算同一时段内选取的所有所述透射信号对应的所述特征参数的平均值。

优选的，所述处理单元中设置有存储模块，所述存储模块中设置有阈值，所述处理单元用于将不同时段的所述透射信号对应的所述特征参数的比较结果与所述阈值进行比较，并根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

优选的，所述阈值包括差值阈值；

所述处理单元用于根据所述透射信号获得特征参数，并计算获得不同时段的所述透射信号对应的所述特征参数的差值，且根据获得的所述差值，将所述差值与所述差值阈值进行比较，之后，根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

优选的，所述检测装置还包括阻抗匹配组件，所述阻抗匹配组件分别与所述检测信号穿透所述焦点区域内的组织后的皮肤，以及所述接收单元接触。

优选的，所述阻抗匹配包括声学耦合剂，所述声学耦合剂用于涂抹在所述检测信号穿透所述焦点区域内的组织后的皮肤上，所述接收单元贴附在所述声学耦合剂上。

优选的，所述处理单元还用于去除所述透射信号中除由所述焦点区域内的组织产生的焦点区域信号以外的信号，根据所述焦点区域信号获得所述特征参数，并对不同时段的所述焦点区域信号对应的所述特征参数进行比较，且根据比较结果判断所述焦点区域的组织的变化情况。

优选的，所述特征参数包括聚焦脉冲声波的幅值。

优选的，所述接收单元设置在聚焦脉冲声波的声轴方向上，并位于所述焦点区域的后方。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的检测装置，由于发射单元是直接向焦点区域发射检测信号，并且透射信号是由检测信号穿透焦点区域内的组织而形成，因此，透射信号中会带有焦点区域的组织的信息，这些带有焦点区域内的组织的信息的透射信号被接收单元接收后，发送至处理单元，处理单元从这些透射信号中获得特征参数，并对不同时段的透射信号对应的特征参数进行比较，根据比较结果判断焦点区域内的组织的变化情况。由于特征参数是从带有焦点区域内的组织的信息的透射信号中获取，使得特征参数也是关于焦点区域内的组织的，这就使得不同时段的透射信号对应的特征参数的比较结果，能够更加准确的判断焦点区域内的组织的变化情况，从而能够提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，进而提高对治疗进行检测的准确性。并且，本发明提供的检测装置，仅需根据不同时段的透射信号对应的特征参数的比较结果，就可以判断焦点区域内的组织的变化情况，从而缩短治疗时间，提高治疗效率，并降低治疗成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的检测装置对靶区组织进行检测的结构示意图；

附图标记说明：

1-靶区组织；2-焦点区域；3-发射单元；4-接收单元；5-处理单元；6-阻抗匹配组件。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的检测装置进行详细描述。

如图1所示，本实施例提供检测装置，包括发射单元3、接收单元4和处理单元5，其中，发射单元3用于在不同时段向焦点区域2发射检测信号；接收单元4设置在检测信号的传播方向上，并位于焦点区域2的后方，用于接收检测信号穿透焦点区域2内的组织后的透射信号；处理单元5用于根据透射信号获得特征参数，并对不同时段的透射信号对应的特征参数进行比较，且根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况。

本实施例提供的检测装置，由于发射单元3是直接向焦点区域2发射检测信号，并且透射信号是由检测信号穿透焦点区域2内的组织而形成，因此，透射信号中会带有焦点区域2的组织的信息，这些带有焦点区域2内的组织的信息的透射信号被接收单元4接收后，发送至处理单元5，处理单元5从这些透射信号中获得特征参数，并对不同时段的透射信号对应的特征参数进行比较，根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况。由于特征参数是从带有焦点区域2内的组织的信息的透射信号中获取，使得特征参数也是关于焦点区域2内的组织的，这就使得不同时段的透射信号对应的特征参数的比较结果，能够更加准确的判断焦点区域2内的组织的变化情况，从而能够提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，进而提高对治疗进行检测的准确性。并且，本发明提供的检测装置，仅需根据不同时段的透射信号对应的特征参数的比较结果，就可以判断焦点区域2内的组织的变化情况，从而缩短治疗时间，提高治疗效率，并降低治疗成本。

在本实施例中，发射单元3可以采用集成有治疗与检测功能的高强度聚焦超声(HIFU)治疗设备，该HIFU治疗设备呈环状，可以以相同频率发射能量高低不同、输出形式不同的聚焦声波，输出形式的种类包括连续声波和脉冲声波，其中，高能量的聚焦连续声波可以用作治疗信号，低能量的聚焦脉冲声波可以用作检测信号，且用作检测信号的聚焦脉冲声波的能量远低于的用作治疗信号的聚焦连续声波的能量。这是为了使焦点区域2内的组织在受到治疗信号时能够产生凝固性坏死，以使焦点区域2内的组织被治疗，而受到检测信号时不会产生变化，以使检测结果准确。由于受到治疗信号影响而产生变化的焦点区域2内的组织的声阻抗会发生变化，声阻抗的改变会影响检测信号的特征，从而可以在治疗信号发送之前和治疗信号发射之后发射检测信号，并对在治疗信号发射之前和治疗信号发射之后这两个不同时段的检测信号的特征参数进行比较，以根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况。

在本实施例中，集成有治疗与检测功能的HIFU治疗设备每次能够向需要治疗的靶区组织1中的一个区域发射治疗信号或检测信号，以对该区域内的组织进行治疗或检测，该区域称为焦点区域2，通过多次，每次对该靶区组织1的不同焦点区域2内的组织进行治疗，就可以对整个靶区组织1进行治疗。并且，由于该HIFU治疗设备发射的治疗信号或检测信号都是聚焦声波，只是声波的能量和输出形式不同而已，因此，其发射的检测信号和治疗信号可以确保是发射向同一个焦点区域2，这样也可以提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，从而提高对治疗进行检测的准确性。

下面以对一个焦点区域2内的组织进行治疗为例，具体说明本实施例提供的检测装置的检测过程。在进行治疗前，先对将要治疗的焦点区域2发射低能量的聚焦脉冲声波的检测信号，检测信号会穿透焦点区域2内的组织，从而产生透射信号，透射信号通过接收单元4接收并发送至处理单元5，随后，对该焦点区域2发射高能量的聚焦连续声波的治疗信号，以对该焦点区域2内的组织进行治疗，在治疗之后，再次对该焦点区域2发射低能量的聚焦脉冲声波的检测信号，检测信号仍会穿透焦点区域2内的组织，从而产生透射信号，接收单元4此时会接收到治疗后的透射信号，并将其发送至处理单元5，此时，处理单元5中会有治疗前和治疗后不同时段的透射信号。由于治疗前和治疗后的焦点区域2内的组织的声阻抗会发生变化，因此，治疗前和治疗后的透射信号也会发生变化，处理单元5就可以通过比较治疗前和治疗后的透射信号对应的特征参数，并根据比较结果来判断焦点区域2内的组织的变化情况。若比较结果为治疗前和治疗后的透射信号对应的特征参数差距较大，则说明该焦点区域2内的组织被治疗的效果较好，则可以对靶区组织1中的其它焦点区域2进行治疗，若比较结果为治疗前和治疗后的透射信号对应的特征参数差距较小，则说明该焦点区域2内的组织被治疗的效果较差，则可以对该焦点区域2再次进行治疗，并同时进行检测，直到该焦点区域2在治疗前和治疗后的透射信号对应的特征参数差距较大。

在本实施例中，接收单元4设置在HIFU治疗设备发出聚焦脉冲声波的声轴方向上，并位于焦点区域2的后方。焦点区域2的后方是指在HIFU治疗设备发出聚焦脉冲声波的声轴方向上，位于聚焦脉冲声波穿透焦点区域2内的组织后的路径上。这是由于发射单元3所发射的聚焦脉冲声波是沿其声轴方向传播的，因此，需要将接收单元4设置在HIFU治疗设备发出聚焦脉冲声波的声轴方向上，才能够接收到聚焦脉冲声波穿透焦点区域2内的组织后形成的透射信号。接收单元4可以采用能够接收声波的传感器。

在本实施例中，时段是指连续的多个时刻，不同时段是由发射单元3在发射检测信号之间是否发送治疗信号来予以区分。例如，发射单元3在治疗前发射检测信号，在治疗中发射治疗信号，在治疗后发射检测信号，在上述过程中，由于发射单元3在治疗前和治疗后发射检测信号之间发射了治疗信号，因此，治疗前和治疗后就认为是不同时段，接收单元4接收到的治疗前的透射信号和治疗后的透射信号就认为是不同时段的透射信号。

在本实施例中，处理单元5可以采用包括提取模块、比较模块、判断模块和控制模块的计算机处理设备，其中，提取模块可以用于根据透射信号获得特征参数、比较模块可以用于对不同时段的透射信号对应的特征参数进行比较，判断模块可以用于根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况，控制模块可以控制发射单元3发射检测信号或治疗信号。透射信号可以以波的形式被接收单元4接收，接收单元可以以波形图的形式将透射信号发送至处理单元5，在此种波形图中，横坐标通常为散射信号的时间，纵坐标通常为散射信号的电压值，透射信号的特征参数可以选取聚焦脉冲声波的幅值，幅值是指此种波形图中电压的最大值。但是处理单元5所包括的模块的类型并不限于此。

在本实施例中，发射单元3在各时段内均向焦点区域2发射多次检测信号；处理单元5还用于从同一时段内的所有透射信号中选取至少两个透射信号对应的特征参数，并对选取的特征参数进行整合，且对不同时段的整合后的结果进行比较，且根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况。

具体的，可以通过控制单元控制发射单元3在各时段内均向焦点区域2发射多次检测信号，发射单元3每次发射的检测信号均能够穿透焦点区域2内的组织形成透射信号，以形成多个透射信号，通过处理单元5从同一时段内的所有透射信号中选取至少两个透射信号对应的特征参数，并对选取的特征参数进行整合，以避免由于一个透射信号的特征参数可能存在误差，而导致对焦点区域2内的组织情况反映不准确的情况发生，从而提高各时段内透射信号的特征参数的准确性，提高各时段内透射信号的特征参数反映焦点区域2内的组织情况的准确性，这样可以使对不同时段的整合后的结果进行比较后，所取得的比较结果能够更加准确的反映不同时段的焦点区域2内的组织的变化情况，从而提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，提高对治疗进行检测的准确性。

在本实施例中，对选取的特征参数进行整合包括，计算同一时段内选取的所有透射信号对应的特征参数的平均值。

具体的，以处理单元5从同一时段内的所有透射信号中选取三个透射信号对应的特征参数，计算同一时段内选取的三个透射信号对应的特征参数的平均值为例进行说明。处理单元5在治疗前选取的三个透射信号对应的特征参数分别为a₁、a₂和a₃，治疗后选取的三个透射信号对应的特征参数分别为b₁、b₂和b₃。

则治疗前三个透射信号对应的特征参数的平均值为

治疗后三个透射信号对应的特征参数的平均值为/>

最后，对不同时段的整合后的结果进行比较，即，对A与B进行比较，若B相对于A变化较大，则说明焦点区域2内的组织产生凝固性坏死，若B相对于A变化较小，则说明焦点区域2内的组织产生凝固性坏死概率较小，可以继续对该焦点区域2进行治疗，直至治疗后的整合结果相对于A变化较大。

在本实施例中，处理单元5在治疗前选取或整合的透射信号对应的特征参数作为该焦点区域2的初始参数，即，将A作为初始参数，处理单元5每次治疗后选取或整合的透射信号对应的特征参数均与初始参数(即A)进行比较，并根据比较结果判断该焦点区域2内的组织的变化情况。

在实际应用中，处理单元5从同一时段内的所有透射信号中选取透射信号对应的特征参数的数量并不限于三个，可以是两个也可以是更多个。

但是，计算同一时段内选取的多个透射信号对应的特征参数的平均值可以利用公式

进行计算，该公式中X为选取的多个透射信号对应的特征参数的平均值，n为选取的多个透射信号对应的特征参数的数量。

在本实施例中，处理单元5所采用的计算机处理设备还可以包括计算模块，计算模块用于计算同一时段内选取的多个透射信号对应的特征参数的平均值。

在本实施例中，处理单元5中设置有存储模块，存储模块中设置有阈值，处理单元5用于将不同时段的透射信号对应的特征参数的比较结果与阈值进行比较，并根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况，阈值可以作为判断B相对于A变化大小的根据，可以根据实际经验设置，并且，不同类型的靶区组织1对应的阈值也不相同。

具体的，阈值包括差值阈值；处理单元5用于根据透射信号获得特征参数，并计算获得不同时段的透射信号对应的特征参数的差值，且根据获得的差值，将差值与差值阈值进行比较，之后，根据比较结果判断焦点区域2内的组织的变化情况。但是，阈值的类型并不限于此。

以差值阈值为K，此处承接上文，治疗前选取的透射信号对应的特征参数的平均值为A，治疗后选取的透射信号对应的特征参数的平均值为B为例进行说明。则，不同时段的透射信号对应的特征参数的差值即为A-B，将A-B与K进行比较，若A-B大于K，则说明焦点区域2内的组织产生凝固性坏死，若A-B小于或等于K，则说明焦点区域2内的组织未开始产生凝固性坏死，可以继续对该焦点区域2进行治疗，直至A-B大于K。

在本实施例中，检测装置还包括阻抗匹配组件6，阻抗匹配组件6分别与检测信号穿透焦点区域2内的组织后的皮肤，以及接收单元4接触。阻抗匹配组件6是为了避免由于靶区组织1与接收单元4存在很大的声阻抗差异，导致聚焦声波大幅度衰减，借助阻抗匹配组件6，可以减少聚焦脉冲声波在由靶区组织1传递至接收单元4的过程中声衰减，从而提高聚焦声波的透射率。

具体的，阻抗匹配包括声学耦合剂，声学耦合剂用于涂抹在检测信号穿透焦点区域2内的组织后的皮肤上，接收单元4贴附在声学耦合剂上。

在本实施例中，处理单元5还用于去除透射信号中除由焦点区域2内的组织产生的焦点区域2信号以外的信号，根据焦点区域2信号获得特征参数，并对不同时段的焦点区域2信号对应的特征参数进行比较，且根据比较结果判断焦点区域2的组织的变化情况。

具体的，检测信号在穿透焦点区域2内的组织形成透射信号后，透射信号并不会直接被接收单元4接收，而是会经过一段焦点区域2内的组织与接收单元4之间的路程才会被接收单元4接收，在这段路程当中，透射信号还会经过不需要治疗的正常组织、皮肤以及空气等杂质，而这些杂质会对透射信号的波形造成影响。也就是说，当透射信号以波的形式被接收单元4接收时，透射信号形成波形包括由焦点区域2内的组织形成的波形，不需要治疗的正常组织、皮肤以及空气等杂质形成的波形。通过处理单元5去除透射信号中除由焦点区域2内的组织产生的焦点区域2信号以外的信号形成焦点区域2信号，可以避免当选取幅值时，选取到透射信号的波形上由不需要治疗的正常组织、皮肤以及空气等杂质形成的波形上的值，从而提高特征参数选取的准确性，这就使得不同时段的透射信号对应的特征参数的比较结果，能够更加准确的判断焦点区域2内的组织的变化情况，从而提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，提高对治疗进行检测的准确性。

综上所述，本实施例提供的检测装置能够提高对组织细胞发生凝固性坏死判断的准确性，从而提高对治疗进行检测的准确性，并且，还能够缩短检测时间，降低检测成本，从而缩短治疗时间，提高治疗效率，并降低治疗成本。

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

1.一种检测装置，其特征在于，包括：发射单元、接收单元和处理单元，其中，所述发射单元用于在不同时段向焦点区域发射检测信号；

所述处理单元用于根据所述透射信号获得特征参数，并对治疗前后不同时段的所述透射信号对应的所述特征参数进行比较，且将比较结果与预设的阈值进行比较，并根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述发射单元在各所述时段内均向所述焦点区域发射多次所述检测信号；

所述处理单元还用于从同一时段内的所有所述透射信号中选取至少两个所述透射信号对应的所述特征参数，并对选取的所述特征参数进行整合，且对治疗前后不同时段的整合后的结果进行比较，且将比较结果与所述阈值进行比较，并根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述对选取的所述特征参数进行整合包括，计算同一时段内选取的所有所述透射信号对应的所述特征参数的平均值。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述处理单元中设置有存储模块，所述存储模块中设置有所述阈值，所述处理单元用于将治疗前后不同时段的所述透射信号对应的所述特征参数的比较结果与所述阈值进行比较，并根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述阈值包括差值阈值；

所述处理单元用于根据所述透射信号获得特征参数，并计算获得治疗前后不同时段的所述透射信号对应的所述特征参数的差值，且根据获得的所述差值，将所述差值与所述差值阈值进行比较，之后，根据比较结果判断所述焦点区域内的组织的变化情况。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括阻抗匹配组件，所述阻抗匹配组件分别与所述检测信号穿透所述焦点区域内的组织后的皮肤，以及所述接收单元接触。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述阻抗匹配包括声学耦合剂，所述声学耦合剂用于涂抹在所述检测信号穿透所述焦点区域内的组织后的皮肤上，所述接收单元贴附在所述声学耦合剂上。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述处理单元还用于去除所述透射信号中除由所述焦点区域内的组织产生的焦点区域信号以外的信号，根据所述焦点区域信号获得所述特征参数，并对治疗前后不同时段的所述焦点区域信号对应的所述特征参数进行比较，且将比较结果与所述阈值进行比较，并根据比较结果判断所述焦点区域的组织的变化情况。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述特征参数包括聚焦脉冲声波的幅值。

10.根据权利要求1-3任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述接收单元设置在聚焦脉冲声波的声轴方向上，并位于所述焦点区域的后方。