CN113332620A - 一种超声医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声医疗设备，包括控制装置和第一声波收发组件，控制装置用于在治疗回合之间的间隙，控制第一声波收发组件向焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收焦点区域的组织响应于检测声波产生的响应声波；控制装置还用于提取响应声波的特征信息，并根据特征信息生成焦域状态提示信息。在本发明中，控制装置能够在治疗回合之间的间隙控制第一声波收发组件进行声波探测，以获取焦域组织产生的响应声波的特征信息，从而实时生成与该特征信息对应的焦域状态提示信息。医务人员在B超影像中出现雾状伪像时，可根据焦域状态提示信息把控治疗进度，提高了HIFU超声医疗设备的治疗效率和治疗过程的安全性。

Description

一种超声医疗设备

技术领域

本发明涉及超声医疗设备领域，具体地，涉及一种超声医疗设备。

背景技术

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)手术是一种无创的治疗手段，其利用超声波的可聚焦性和穿透性，使超声波穿过人体后在特定位置聚焦，使得焦点区域的温度升高而发生凝固性坏死，从而达到治疗的目的。影像监控的发展使得这项技术在临床上得到了发展和应用，在实际应用中一般需要借助影像工具来监测HIFU治疗破坏组织的效果，进而确定治疗的有效性和安全性。

在医疗设备领域，影像工具主要采用磁共振成像和B超(B-scanultrasonography)成像技术实现。其中，磁共振成像设备价格较为昂贵，且每次扫描的时间过长，容易延误HIFU治疗的治疗进程。而B超能够满足HIFU治疗对影像监控的需求，B超引导下的高强度聚焦超声设备拥有实时性好、价格便宜等多重优势。

发明内容

本发明旨在提供一种超声医疗设备，该超声医疗设备能够提高HIFU治疗的效率和安全性。

为实现上述目的，本发明提供一种超声医疗设备，用于在每一治疗回合向组织内部的焦点区域发射治疗声波，以对所述焦点区域的组织进行消融，所述超声医疗设备包括控制装置和第一声波收发组件，所述控制装置用于在所述治疗回合之间的间隙，控制所述第一声波收发组件向所述焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收所述焦点区域的组织响应于所述检测声波产生的响应声波；所述控制装置还用于提取所述响应声波的特征信息，并根据所述特征信息生成焦域状态提示信息。

可选地，所述超声医疗设备还包括B超探头和显示装置，所述控制装置还用于通过所述B超探头获取所述焦点区域的B超影像，并控制所述显示装置显示所述B超影像和所述焦域状态提示信息。

可选地，所述第一声波收发组件包括第一聚焦超声换能器，所述响应声波包括所述检测声波在所述焦点区域反射或散射产生的反射声波或散射声波，所述控制装置用于控制所述第一聚焦超声换能器向所述焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收所述反射声波或所述散射声波。

可选地，所述第一声波收发组件包括第一聚焦超声换能器和接收传感器，所述响应声波包括所述检测声波在所述焦点区域反射或散射产生的反射声波或散射声波，所述控制装置用于控制所述第一聚焦超声换能器向所述焦点区域发射聚焦的检测声波，并控制所述接收传感器接收所述反射声波或所述散射声波。

可选地，所述接收传感器包括第二聚焦超声换能器，且所述第二聚焦超声换能器的焦点与所述焦点区域重合。

可选地，所述接收传感器为所述B超探头。

可选地，所述控制装置还用于在第一个治疗回合开始前控制所述第一声波收发组件运行，提取所述响应声波的特征信息作为基准特征信息，并将每一治疗回合后提取得到的特征信息与所述基准特征信息比较得到特征信息差值；所述焦域状态提示信息包括所述特征信息差值的数值。

可选地，所述检测声波包括多个脉冲信号，所述控制装置具体用于由所述响应声波中的多个脉冲信号提取多次特征信息，并将多次提取到的所述特征信息的平均值与所述基准特征信息比较得到所述特征信息差值。

可选地，所述控制装置还用于根据当前治疗深度确定差值阈值，所述焦域状态提示信息还包括当前的所述差值阈值。

可选地，所述控制装置还用于控制所述第一聚焦超声换能器在每一所述治疗回合发射所述治疗声波。

在本发明提供的超声医疗设备中，控制装置能够在治疗回合之间的间隙控制第一声波收发组件进行声波探测，以获取焦域组织产生的响应声波的特征信息，从而实时生成与该特征信息对应的焦域状态提示信息。医务人员在浏览B超影像时，可结合焦域状态提示信息综合判断焦域组织状态，进而在B超影像中出现雾状伪像时，也可根据焦域状态提示信息把控治疗进度，不必为了解决雾状伪像问题而频繁进行调整B超探头位置等额外操作，提高了HIFU超声医疗设备的治疗效率和治疗过程的安全性。

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是本发明实施例提供的超声医疗设备中控制装置所执行功能的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的超声医疗设备中控制装置所执行功能的流程图；

图3是本发明另一实施例提供的超声医疗设备中控制装置所执行功能的流程图；

图4是本发明实施例提供的超声医疗设备中显示装置所显示画面的示意图。

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。

本发明的发明人在对HIFU治疗设备进行实验研究的过程中发现，在HIFU治疗设备的工作过程中，B超的监控影像中有时会出现一种雾状伪像，影响图像的质量，在治疗过程中无疑会增加误诊概率。并且这种雾状伪像仅在B超引导的HIFU系统中存在，传统使用的超声诊断图像中并不存在。发明人对B超探头位置进行多次调整后得到的实验结果表明，这段距离的声波的多重反射和折射有可能就是雾状伪像形成的原因。

由于对于雾状伪像的成因机制不清楚，传统的对伪像的滤波方式仅能够在一定程度上改善B超影像的图像质量，无法完全消除该雾状伪像。在临床治疗过程中一旦出现雾状伪像，医务人员为看清治疗效果需要频繁将B超探头移动到皮肤界面，以减少声波折射和反射对图像质量的影响，而频繁地移动B超探头会不可避免地影响到HIFU手术的治疗进程和治疗的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超声医疗设备，该超声医疗设备用于在每一治疗回合向组织内部的焦点区域(焦域)发射治疗声波，以对焦点区域的组织进行消融，该超声医疗设备包括控制装置和第一声波收发组件，该控制装置用于在治疗回合之间的间隙，控制第一声波收发组件向焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收焦点区域的组织响应于检测声波产生的响应声波(例如检测声波在焦点区域反射产生的反射声波或散射产生的散射声波)；控制装置还用于提取响应声波的特征信息，并根据特征信息生成焦域状态提示信息。

在本发明提供的超声医疗设备中，控制装置用于在治疗回合之间的间隙，控制第一声波收发组件向焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收焦点区域的组织产生的响应声波(反射声波或散射声波)，随着焦点区域的组织在超声波作用下消融，焦点区域组织的声阻抗也随之发生变化，从而使响应声波的特征信息发生改变，进而可通过特征信息反映焦域组织的状态(消融程度)。

控制装置在治疗回合之间的间隙控制第一声波收发组件进行声波探测，以获取焦域组织产生的响应声波的特征信息，从而实时生成与该特征信息对应的焦域状态提示信息。医务人员在浏览B超影像时，可结合焦域状态提示信息综合判断焦域组织状态，进而在B超影像中出现雾状伪像时，也可根据焦域状态提示信息把控治疗进度，不必为了解决雾状伪像问题而频繁进行调整B超探头位置等额外操作，提高了HIFU超声医疗设备的治疗效率和治疗过程的安全性。

本发明实施例对声波的特征信息不作具体限定，只要该特征信息能够随着焦域组织消融状态的改变而变化，该特征信息即可用于反映焦域组织的状态，例如，可选地，该特征信息可以包括声波的相位(声波在组织中的传播速率随组织消融程度的改变而改变)、幅值、能量(与声波幅值在时间上的积分成正比，声波能量、幅值的衰减程度随组织消融程度的改变而改变)，等等。

本发明实施例对控制装置根据特征信息所生成的焦域状态提示信息的形式不作具体限定，只要能够直观明了地向医务人员展示、提醒组织消融进度即可，例如，可选地，该焦域状态提示信息可以以数字、图像、声音提示、可穿戴设备的震动提醒等多种形式存在。

为便于医务人员在B超影像中出现雾状伪像时及时浏览焦域状态提示信息，作为本发明的一种优选实施方式，超声医疗设备还包括B超探头和显示装置，控制装置还用于通过B超探头获取焦点区域的B超影像，并控制显示装置显示B超影像和焦域状态提示信息。

在本发明实施例中，焦域B超影像和焦域状态提示信息均通过显示装置的屏幕进行显示，从而在B超影像中出现雾状伪像时，医务人员可直接浏览同一显示装置上显示的焦域状态提示信息，待B超影像中的雾状伪像消失后可再无缝切换至B超影像浏览焦域组织的完整图像信息，进而提高了医务人员的操作效率。

在HIFU治疗过程中，同一深度(即与皮肤表面之间的距离，HIFU治疗设备可通过换能器坐标位置自动确定治疗深度)同一类型的组织(如同一脏器、肌肉组织、结缔组织)响应于同一检测声波产生的响应声波基本一致，且组织由消融开始到消融完毕响应声波的特征信息变化量也基本一致，因此，组织消融的程度可通过响应声波特征信息的变化量表示。

具体地，为进一步提高医务人员根据特征信息判断焦域组织状态的便捷性，优选地，如图1所示，控制装置还用于在第一个治疗回合开始前控制第一声波收发组件运行(即执行步骤S1)，提取响应声波的特征信息作为基准特征信息，并将每一治疗回合后提取得到的特征信息与基准特征信息比较得到特征信息差值(即执行步骤S3)；焦域状态提示信息包括特征信息差值的数值。

如同图1所示为本发明实施例中控制装置所执行功能的流程图，在本发明实施例中，焦域状态提示信息包括特征信息差值的数值，从而在HIFU治疗过程中，医务人员可根据特征信息差值的数值大小直观地判断焦域组织的消融程度，进而提高了医务人员根据特征信息判断焦域组织状态的便捷性。

为提高焦域状态提示信息的可靠性，作为本发明的一种优选实施方式，检测声波包括在同一间隙(即在相邻两治疗回合之间)发出的多个脉冲信号，控制装置具体用于由响应声波中的多个脉冲信号提取多次特征信息，并将多次提取到的特征信息的平均值与基准特征信息比较得到特征信息差值。

本发明实施例对检测声波所包括的脉冲信号数量不作具体限定，只要不影响正常的治疗进程即可，例如，检测声波可以是单脉冲、双脉冲、三脉冲，或包括三个以上的脉冲信号。响应声波也将包括对应数量的多个脉冲信号，控制装置根据响应声波中多个脉冲信号提取多个特征信息，并将该多个特征信息的平均值与基准特征信息比较得到特征信息差值，从而提高了特征信息的准确性，进而提高了焦域状态提示信息的可靠性。

为进一步提高焦域状态提示信息的可靠性，控制装置还可以根据响应声波中多个脉冲信号对应的多次提取到的特征信息分析得到其他信息，作为焦域状态提示信息中的额外内容，例如，可选地，控制装置还用于确定响应声波中多个脉冲信号对应的多次提取到的特征信息的均方差。

考虑到不同深度的组织在消融过程中对应的响应声波的特征信息变化量之间存在差别，为进一步提高医务人员根据特征信息判断焦域组织状态的便捷性，作为本发明的一种优选实施方式，控制装置还用于根据当前治疗深度确定差值阈值，焦域状态提示信息还包括当前的差值阈值。

在本发明实施例中，焦域状态提示信息除特征信息差值外，还包括对应于当前治疗深度的差值阈值，从而医务人员可以在B超影像中出现雾状伪像后，同时通过焦域状态提示信息确定特征信息差值和差值阈值，从而直观地了解特征信息差值是否已经达到差值阈值，进而提高了医务人员根据特征信息判断焦域组织状态的便捷性，以及HIFU治疗的安全性。

为便于医务人员对特征信息差值与差值阈值之间的大小关系，进一步提高HIFU治疗的安全性和治疗效率，作为本发明的一种优选实施方式，控制装置控制显示装置所显示的焦域状态提示信息包括特征信息差值与差值阈值对应的柱状图，且两柱状图并排设置。

具体地，如图4所示，在显示装置所显示的画面中，特征信息差值与差值阈值对应的柱状图位于B超影像的一侧，且两柱状图的高度分别与二者对应的数值大小成正比。从而在对任意深度的组织进行HIFU治疗的过程中，差值阈值对应的柱状图高度不变，而特征信息差值对应的柱状图高度将随着多次更新逐渐接近差值阈值的柱状图高度，当二者高度平齐时，则说明焦域组织已被消融，医务人员在B超影像中出现雾状伪像时，不必仔细阅读特征信息差值与差值阈值的数值大小，仅浏览图像即可快速确认焦域组织情况。

在本发明的其他实施例中，特征信息差值还可以直接以波形图的形式展示在显示装置的图像中，当特征信息为幅值时，差值阈值可表示为波形图图案中的上下两条基准线，在特征信息差值对应的波形图案超出上下两条基准线所限定的范围时，即可判定特征信息差值已超出差值阈值。

为扩展医务人员获取到的信息总量，以便于医务人员综合分析焦域组织情况，焦域状态提示信息除以图形形式展示的特征信息差值与差值阈值外，还可包括文字说明信息，例如，特征信息差值与差值阈值对应的数值大小(即图4中柱状图案顶部的“xxx”)，通过多脉冲方式获取的多个特征信息差值的方差，等等。

为提高超声医疗设备的智能化程度，并进一步提高HIFU治疗的安全性，优选地，如图2所示，控制装置还用于在特征信息超出差值阈值时，执行步骤S4、控制超声医疗设备停止发射治疗声波，或者，发出告警提示信息(例如，可控制蜂鸣器发出声音提示、控制显示装置弹出告警提示、控制显示装置屏幕闪烁、控制可穿戴设备发出震动提醒，等等)。

本发明实施例对如何确定各治疗深度对应的差值阈值不作具体限定，例如，该差值阈值可通过分析实际治疗数据得到。

为提高差值阈值的精确性，进一步提高焦域状态提示信息的可靠性，作为本发明的一种优选实施方式，控制装置具有自动记录并分析差值阈值的功能，具体地，如图3所示，控制装置可在进行组织消融(即执行步骤S02、进行高强度聚焦超声治疗(HIFU治疗))，且B超影像中未出现雾状伪像(是否出现雾状伪像可由机器根据画面灰度自动识别，或人工协助判断)的情况下，自动在非治疗时间控制第一声波收发组件发射检测声波，并接收响应声波，并在焦域组织消融时(可由机器根据画面灰度进行判断，也可人工协助判断)，将响应声波的特征信息的总变化量记录为当前治疗深度对应的差值阈值(即执行步骤S04)。

例如，为降低医务人员的工作负担，作为本发明的一种优选实施方式，控制装置可全程自动判断。具体地，在第一治疗深度，且(控制装置根据画面判断)B超影像中未出现雾状伪像时，进行HIFU治疗，直至控制装置根据B超影像中的灰度变化情况判定组织已消融，此时回波特征信息的总变化为K，则第一治疗深度对应的差值阈值信息为K。同理，在第二治疗深度，且B超影像中未出现雾状伪像时，进行HIFU治疗，直至控制装置根据B超影像中的灰度变化情况判定组织已消融，此时回波特征信息的总变化为L，则第二治疗深度对应的差值阈值信息为L。

为简化设备结构，作为本发明的一种优选实施方式，第一声波收发组件包括一个兼具发射检测声波和接收响应声波功能的聚焦超声换能器，该响应声波可以为反射声波，具体地，第一声波收发组件包括第一聚焦超声换能器，响应声波包括检测声波在焦点区域反射或散射产生的反射声波或散射声波，控制装置用于控制第一聚焦超声换能器向焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收该反射声波或散射声波。

在本发明的一些实施例中，可以仅通过聚焦超声换能器向焦域发射检测声波，由其他装置接收响应声波，具体地，第一声波收发组件包括第一聚焦超声换能器和接收传感器，响应声波包括检测声波在焦点区域反射或散射产生的反射声波或散射声波，控制装置用于控制第一聚焦超声换能器向焦点区域发射聚焦的检测声波，并控制接收传感器接收该反射声波或散射声波。

本发明实施例对接收传感器的结构不作具体限定，例如，接收传感器可以为超声波换能器。当接收传感器为超声波换能器时，为提高接收反射声波或散射声波的信号稳定性，优选地，接收传感器包括第二聚焦超声换能器，且第二聚焦超声换能器的焦点与焦点区域重合。

为简化设备结构，作为本发明的一种优选实施方式，接收传感器还可以为前面所述的用于获取焦点区域B超影像的B超探头(采集B超影像的声波与检测声波的频率、振幅等信息之间存在差别，以便于对B超探头所接收到的多种声波信息进行区分)。

为使B超的扇扫面和焦点产生损伤在同一个轴向平面上，优选地，B超探头可安装在治疗换能器(即用于向焦域组织聚焦超声波的换能器)的中心位置。

本发明实施例对超声医疗设备如何向焦域发射治疗声波不作具体限定，例如，可选地，超声医疗设备还可以包括第二声波收发组件，用于在治疗时间向焦域发射聚焦的治疗声波。

为进一步简化设备结构，作为本发明的一种优选实施方式，控制装置还用于控制第一聚焦超声换能器在每一治疗回合发射治疗声波。即，在本发明实施例中，第一聚焦超声换能器既具有发射检测声波、进行焦域组织状态检测的功能，又可以在治疗时间向焦域组织发射聚焦的治疗声波，从而通过同一聚焦超声换能器实现治疗、检测功能，进一步简化了设备结构。

在本发明的其他实施例中，第一聚焦超声换能器还可以仅用于接收响应声波，发射治疗声波和检测声波的任务可由另一聚焦超声换能器实现，具体地，第一聚焦超声换能器用于接收响应超声波；第一声波收发组件还可以包括第二聚焦超声换能器，第二聚焦超声换能器用于向焦域组织发射聚焦的检测声波，以及在治疗时间向焦域组织发射聚焦的治疗声波。

本发明实施例对超声医疗设备向焦域发射治疗声波的形式不作具体限定，例如，治疗声波可以为聚焦的连续波，即，治疗声波的幅值较小、能量较低，但每一回合的辐照时间较长(例如，2_s至5_s)。或者，在本发明的其他实施例中，超声医疗设备还可采用组织损毁术和微组织损毁术对焦域组织发射治疗声波，即治疗声波不是连续波，而是幅值大、能量高的脉冲信号(该方法能够有效降低焦域组织温度，进而减少焦域组织向周围正常组织散发的热量，提高HIFU治疗的安全性)。

在本发明提供的超声医疗设备中，控制装置能够在治疗回合之间的间隙控制第一声波收发组件进行声波探测，以获取焦域组织产生的响应声波的特征信息，从而实时生成与该特征信息对应的焦域状态提示信息。医务人员在浏览B超影像时，可结合焦域状态提示信息综合判断焦域组织状态，进而在B超影像中出现雾状伪像时，也可根据焦域状态提示信息把控治疗进度，不必为了解决雾状伪像问题而频繁进行调整B超探头位置等额外操作，提高了HIFU超声医疗设备的治疗效率和治疗过程的安全性。

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)

1.一种超声医疗设备，用于在每一治疗回合向组织内部的焦点区域发射治疗声波，以对所述焦点区域的组织进行消融，其特征在于，所述超声医疗设备包括控制装置和第一声波收发组件，所述控制装置用于在所述治疗回合之间的间隙，控制所述第一声波收发组件向所述焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收所述焦点区域的组织响应于所述检测声波产生的响应声波；所述控制装置还用于提取所述响应声波的特征信息，并根据所述特征信息生成焦域状态提示信息。

2.根据权利要求1所述的超声医疗设备，其特征在于，所述超声医疗设备还包括B超探头和显示装置，所述控制装置还用于通过所述B超探头获取所述焦点区域的B超影像，并控制所述显示装置显示所述B超影像和所述焦域状态提示信息。

3.根据权利要求2所述的超声医疗设备，其特征在于，所述第一声波收发组件包括第一聚焦超声换能器，所述响应声波包括所述检测声波在所述焦点区域反射或散射产生的反射声波或散射声波，所述控制装置用于控制所述第一聚焦超声换能器向所述焦点区域发射聚焦的检测声波，并接收所述反射声波或所述散射声波。

4.根据权利要求2所述的超声医疗设备，其特征在于，所述第一声波收发组件包括第一聚焦超声换能器和接收传感器，所述响应声波包括所述检测声波在所述焦点区域反射或散射产生的反射声波或散射声波，所述控制装置用于控制所述第一聚焦超声换能器向所述焦点区域发射聚焦的检测声波，并控制所述接收传感器接收所述反射声波或所述散射声波。

5.根据权利要求4所述的超声医疗设备，其特征在于，所述接收传感器包括第二聚焦超声换能器，且所述第二聚焦超声换能器的焦点与所述焦点区域重合。

6.根据权利要求4所述的超声医疗设备，其特征在于，所述接收传感器为所述B超探头。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的超声医疗设备，其特征在于，所述控制装置还用于在第一个治疗回合开始前控制所述第一声波收发组件运行，提取所述响应声波的特征信息作为基准特征信息，并将每一治疗回合后提取得到的特征信息与所述基准特征信息比较得到特征信息差值；所述焦域状态提示信息包括所述特征信息差值的数值。

8.根据权利要求7所述的超声医疗设备，其特征在于，所述检测声波包括多个脉冲信号，所述控制装置具体用于由所述响应声波中的多个脉冲信号提取多次特征信息，并将多次提取到的所述特征信息的平均值与所述基准特征信息比较得到所述特征信息差值。

9.根据权利要求7所述的超声医疗设备，其特征在于，所述控制装置还用于根据当前治疗深度确定差值阈值，所述焦域状态提示信息还包括当前的所述差值阈值。

10.根据权利要求3至6中任意一项所述的超声医疗设备，其特征在于，所述控制装置还用于控制所述第一聚焦超声换能器在每一所述治疗回合发射所述治疗声波。

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