CN118142106A - 柔性可控聚焦超声治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本申请属于超声波治疗领域，提出一种柔性可控聚焦超声治疗装置，包括：多个压电模块，压电模块用于发射超声波；多个作动模块，多个作动模块分别连接于压电模块，作动模块能够执行机械动作，使压电模块改变空间角度，以调节压电模块的超声波发射方向；控制模块，控制模块与压电模块和作动模块连接，以控制压电模块发射超声波，和控制作动模块的动作；以及电源模块，电源模块用于为压电模块、作动模块和控制模块供电；柔性互联导线，柔性互联导线连接压电模块、控制模块、电源模块和作动模块，用于能量及信号传输；柔性封装层，至少压电模块和柔性互联导线封装于柔性封装层的内部。
Description
技术领域
本申请属于超声波治疗领域，特别涉及一种柔性可控聚焦超声治疗装置。
背景技术
超声聚焦治疗（HIFU）是一种非侵入性的治疗技术，其利用高强度聚焦超声波产生的热效应治疗例如肿瘤等疾病。聚焦超声波可以在人体内部的小区域范围内集中大量能量，使得病灶局部受热，从而引起细胞的凝固、坏死和凋亡。超声聚焦治疗可以用于治疗多种肿瘤，包括乳腺癌、子宫肌瘤等。超声聚焦治疗在医学领域具有广阔的应用前景，为患者提供了一种安全有效的治疗选择。
现有的超声聚焦治疗装置不可调控压电超声组件的角度，造成超声波的聚焦效果较差，聚焦区域比较分散，无法形成精准的超声聚焦点位，不仅降低了超声聚焦的能量强度，还会对目标区域周围的健康组织造成损伤。
发明内容
本申请旨在提出一种柔性可控超声聚焦治疗方法，本申请提出的方法可以使柔性超声聚焦器件实现精准的聚焦点位，提升焦点处的能量强度，增强超声治疗的效果，同时避免对周围健康组织的损伤。
本申请的实施方式提出一种柔性可控聚焦超声治疗装置，包括：
多个压电模块，所述压电模块用于发射超声波；
多个作动模块，所述多个作动模块分别连接于所述压电模块，所述作动模块能够执行机械动作，使所述压电模块改变空间角度，以调节所述压电模块的超声波发射方向；
控制模块，所述控制模块与所述压电模块和所述作动模块连接，以控制所述压电模块发射超声波，和控制所述作动模块的动作；以及
电源模块，所述电源模块用于为所述压电模块、所述作动模块和所述控制模块供电；
柔性互联导线，所述柔性互联导线连接所述压电模块、所述控制模块、所述电源模块和所述作动模块，用于能量及信号传输；
柔性封装层，至少所述压电模块和所述柔性互联导线封装于所述柔性封装层的内部。
在至少一个可能的实施方式中，所述控制模块能够控制所述多个压电模块）连续、协同地改变其空间角度，使超声聚焦点沿预定的路径进行扫描。
在至少一个可能的实施方式中，所述作动模块包括微机电系统形式的微执行器。
在至少一个可能的实施方式中，作用于一个所述压电模块的一个作动模块包括一个微执行器，或者，
作用于一个所述压电模块的一个作动模块包括作用于所述压电模块的不同位置的多个微执行器。
在至少一个可能的实施方式中，所述压电模块为矩形，四个所述微执行器分别位于所述压电模块的四条边的中间位置。
在至少一个可能的实施方式中，所述柔性互联导线为蛇形或S形或者包括蛇形部分或S形部分。
在至少一个可能的实施方式中，所述柔性封装层包括多个封装部，所述封装部被构造为具有容纳所述压电模块、所述控制模块和所述电源模块中的至少一个模块的容纳腔，
所述压电模块、所述电源模块和所述控制模块中的至少两个被布置在所述柔性封装层的不同位置，并且容纳于不同的所述封装部。
在至少一个可能的实施方式中，所述压电模块、所述柔性互联导线、所述控制模块、所述电源模块、所述作动模块均封装于所述柔性封装层的内部。
在至少一个可能的实施方式中，所述多个压电模块为阵列排列，并且所述多个压电模块之间的所述柔性互联导线呈网状布局。
在至少一个可能的实施方式中，所述柔性可控聚焦超声治疗装置还包括柔性贴附层，所述柔性贴附层设置于所述柔性封装层的至少一部分表面上，所述柔性贴附层用于将所述柔性可控聚焦超声治疗装置固定在治疗部位。
通过采用上述技术方案，通过控制模块和作动模块调节压电模块发射超声波的角度，可以使多个压电模块的超声波发射面的法线相交于目标点位，形成能量聚焦，提升目标点位的能量强度，增强超声治疗的效果，同时避免对周围健康组织的损伤。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施方式的柔性可控聚焦超声治疗装置的结构示意图。
图2示出了根据本申请的实施方式的柔性可控聚焦超声治疗装置的内部结构示意图。
图3示出了根据本申请的一个实施方式的柔性可控聚焦超声治疗装置的柔性互联导线的结构示意图。
图4示出了根据本申请的另一个实施方式的柔性可控聚焦超声治疗装置的柔性互联导线的结构示意图。
图5示出了根据本申请的实施方式的柔性可控聚焦超声治疗装置的微执行器安装位置示意图。
图6示出了根据本申请的实施方式的柔性可控聚焦超声治疗装置的作动模块的工作原理示意图。
附图标记说明
1 压电模块
2 柔性互联导线
3 控制模块
4 电源模块
5 柔性封装层
6 柔性贴附层
7 作动模块 71 微执行器
具体实施方式
为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。
如图1至图6所示，本申请的实施方式提出一种柔性可控聚焦超声治疗装置，其包括多个压电模块1、柔性互联导线2、控制模块3、电源模块4、柔性封装层5、柔性贴附层6和多个作动模块7。
压电模块1可以包括压电换能器（例如压电陶瓷），压电模块1能够产生超声波。多个压电模块1可以从体外的皮肤表面向皮肤发射超声波，使超声波作用于目标聚焦点位，在目标点位形成超声聚焦点，使目标点位的能量密度较高，温度升高。这样可以使病灶局部受热，从而引起细胞的凝固、坏死和凋亡。
多个作动模块7可以分别连接于多个压电模块1，作动模块7可以包括电机和移动轴，通过移动轴连接电机的驱动轴和压电模块1，例如移动轴可以通过吸盘或螺栓连接于压电模块1，通过电机旋转可以使压电模块1在空间中发生角度转动。
作动模块包括微机电系统形式的微执行器。作用于一个压电模块1的一个作动模块7可以包括一个微执行器或者包括作用于压电模块1的不同位置的多个微执行器。
如图5和图6所示，在一个压电模块1上可以连接多个微执行器71，具体而言，每一个压电模块1可以连接四个微执行器71，微执行器71具有能够上下移动的轴。压电模块1可以为矩形，四个微执行器71可以位于压电模块1的4条边的中间位置。
微执行器71的轴可以通过柔软的吸盘与压电模块1的上表面连接。通过调节四个微执行器71的这四根轴的伸缩长度和运动方向，即可调节压电模块1的空间角度。微执行器71的轴可以通过微马达控制。
控制模块3与压电模块1和作动模块7连接。控制模块3可以控制压电模块1的通断、工作功率、工作时间等，控制模块3可以控制作动模块7动作，进而调节压电模块1的发射方向，使多个压电模块1的发射面的法线相交于目标点位，形成能量聚焦。
控制模块3能够协同控制多个作动模块7，从而实现多个压电模块1的角度连续、协同变化，使超声聚焦点沿预定的路径进行扫描，实现大面积的超声治疗以及肿瘤切除等功能，提升聚焦超声治疗的效果。
电源模块4可以为压电模块1、控制模块3和作动模块7提供电能。
柔性互联导线2连接压电模块1、控制模块3、电源模块4和作动模块7，用于能量及信号传输，并且赋予柔性可控聚焦超声治疗装置优异的延展性能。
具体的，柔性互联导线2的功能可以包括电连接控制模块3和作动模块7、控制模块3和电源模块4、电源模块4和作动模块7、控制模块3和压电模块1、电源模块4和压电模块1。
压电模块1、柔性互联导线2、控制模块3、电源模块4和作动模块7可以封装于柔性封装层5的内部。多个功能模块（特别是压电模块1）可以在柔性封装层5中以阵列的方式排列，例如矩形阵列。各功能模块之间的柔性互联导线2可以呈网状布局。
柔性封装层5可以由具有良好延展性与生物相容性的柔性材料制成，柔性封装层5的机械柔性可以与人体的皮肤相近或相同。柔性封装层5用于支撑和保护压电模块1、控制模块3、电源模块4和作动模块7，保持较好的使用耐久性和安全性。柔性封装层5的厚度可以小于3毫米。
在至少一个可能的实施方式中，压电模块1可以完全粘接于封装层5的，使压电模块1的角度改变需要克服柔性封装层5的束缚的。由于柔性封装层5的模量很小，其对于压电模块1运动所产生的约束力很小。
在至少一个可能的实施方式中，柔性封装层5可以包括多个封装部，封装部可以构造为具有容纳压电模块1、控制模块3和电源模块4中的至少一个模块的容纳腔。容纳腔的大小可以根据压电模块1、控制模块3和电源模块42的大小来设置。
在一种可能实现方式中，压电模块1、控制模块3和电源模块4中的至少两个模块被布置在柔性封装层5的不同位置，并且容纳的于不同的封装部。例如，压电模块1、控制模块3和电源模块4互相之间存在一定的物理距离布置，该距离的设置可以根据实际柔性可控聚焦超声治疗装置的体积大小而设定。例如，压电模块1和控制模块3存在一定的物理距离时，可以通过柔性互联导线2将控制模块3的信号输送至压电模块1。
柔性贴附层6可以设置于柔性封装层5的至少一部分表面上，柔性贴附层6可以具有粘性，在使用柔性可控聚焦超声治疗装置时，柔性贴附层6可以贴敷于例如皮肤。柔性贴附层6用于将柔性可控聚焦超声治疗装置固定在皮肤表面对应的治疗部位。
可以理解，柔性贴附层6可以可移除或可更换地设置于柔性封装层5或柔性可控聚焦超声治疗装置的至少一部分表面上。
如图3所示，两个功能模块之间的柔性互联导线2可以呈蛇形或S形或包括蛇形部分或S形部分，这样柔性互联导线2不限制柔性封装层5的变形，使柔性可控聚焦超声治疗装置可以贴合皮肤，有助于提高的使用舒适性。柔性互联导线2可以埋在柔性封装层5的内部，当柔性封装层5变形时，该柔性互联导线2可以同步地变形。可以理解，图3和图4中标记1所指示的位置还可以是其它功能模块，不限于是压电模块。
如图4所示，两个功能模块之间的柔性互联导线2可以是包括蛇形或S形的分形结构。分形结构可以分成多个部分（或称为多级），且每一部分都（至少近似地）是整体缩小后的形状。分形结构在承受较大变形时可以逐级地展开，柔性互联导线2不限制柔性封装层5的变形，使柔性可控聚焦超声治疗装置具有较好的柔性与可延展性，有助于提高的使用舒适性。
曲率传感器可以测量压电模块1的相对角度，应变传感器可以测量压电模块1的相对位置。当柔性可控聚焦超声治疗装置与人体表面贴附好后，可以读取每个压电模块1位置的曲率，以及每个压电模块1之间的距离，即可得到各压电模块1的角度和位置信息，从而在针对不同患者的治疗部位的轮廓调节压电模块1时，可以反馈各压电模块1的角度和位置信息。压电模块1的底部可以设置有例如曲率传感器和应变传感器的传感器，传感器可以与柔性互联导线2连接。
在使用柔性可控聚焦超声治疗装置时，可以先清洁待粘贴治疗装置的目标区域皮肤，然后将治疗装置通过柔性贴附层6贴敷于皮肤。开启治疗装置的电源，调节控制模块3使对多个压电模块1对目标区域超声聚焦。
本申请不限于上述实施例，本领域技术人员在本申请的教导下可以对本申请的上述实施例做出各种变型，而不脱离本申请的范围。另外，还进行以下说明。
（1）在上述实施方式中，使用柔性贴附层6固定柔性可控聚焦超声治疗装置。本申请不限于此，在其他可能的实施方式中，也可以使用例如硬质或柔性外壳、缠绕、捆绑等方式或借助例如绑带等固定附件将柔性可控聚焦超声治疗装置固定于在治疗部位。
（2）在上述实施方式中，柔性互联导线2为蛇形或S形或者包括蛇形或S形的分形结构。本申请不限于此，在其他可能的实施方式中，柔性互联导线2为曲线，使柔性互联导线2的长度大于由柔性互联导线2连接的两个部件的直线距离即可。
（3）在附图所示的上述实施方式中，多个压电模块1以矩形阵列的方式排列。本申请不限于此，在其他可能的实施方式中，压电模块1也可以线性排列、环形排列等。
（4）在上述实施方式中，压电模块1、柔性互联导线2、控制模块3、电源模块4和作动模块7封装于柔性封装层5的内部。本申请不限于此，在其他可能的实施方式中，至少压电模块和柔性互联导线封装于柔性封装层的内部，控制模块和/或电源模块可以位于柔性封装层外部。
本申请的柔性可控聚焦超声治疗装置可以具有以下的有益效果。
（1）本申请的柔性可控聚焦超声治疗装置中的多个压电模块1可以在控制模块3的控制下主动改变其空间角度，使各个压电模块1的超声波发射面的法线相交于同一点，从而在目标点位形成较高强度的超声聚焦点。
（2）在控制模块3的控制下，各个压电模块1可以连续、协同改变其空间角度，使超声聚焦点沿预定的路径进行扫描，实现大面积的超声治疗以及肿瘤切除等功能。
（3）柔性封装层5和柔性互联导线2整体具有柔性，可以与人体皮肤的不同部位共形贴附，可以使超声聚焦效果较好，使用舒适性较高。
应当理解，上述实施方式、实施例或示例的至少部分方面或特征可以适当地组合。
可以理解，在本申请中，未特别限定部件或构件的数量时，其数量可以是一个或多个，这里的多个是指两个或更多个。对于附图中示出和/或说明书描述了部件或构件的数量为例如两个、三个、四个等的具体数量的情况，该具体数量通常是示例性的而非限制性的，可以将其理解为多个，即两个或更多个，但是，这不意味着本申请排除了一个的情况。
在本申请中，除非另有明确的说明或限定，“安装”、“装配”、“组装”、“相连”、“连接”、“联接”、“连结”、“抵接”、“连通”、“相通”、“导通”、“固定”、“紧固”等术语应做广义理解，例如，其可以是直接或间接的。例如，关于连接，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的说明或限定。例如，关于连通/导通等，可以是直接连通/导通，也可以是经由中间媒介间接连通/导通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的说明或限定，一个构件设置在/安装在/位于/容纳在/置于另一构件之中、之内、内部等可以是如下两种情形中的任一情形：该一个构件的一部分或大部分位于该另一个构件内；以及该一个构件被完全容纳在该另一个构件内。
虽使用上述实施方式对本申请进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，本申请显然并不限于在本说明书中说明的实施方式。本申请能够在不脱离由权利要求书所确定的本申请的主旨以及范围的前提下加以修改并作为变更实施方式加以实施。因此，本说明书中的记载以示例说明为目的，对于本申请并不具有任何限制性的含义。
Claims (10)
1.一种柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，包括：
多个压电模块（1），所述压电模块（1）用于发射超声波；
多个作动模块（7），所述多个作动模块（7）分别连接于所述压电模块（1），所述作动模块（7）能够执行机械动作，使所述压电模块（1）改变空间角度，以调节所述压电模块（1）的超声波发射方向；
控制模块（3），所述控制模块（3）与所述压电模块（1）和所述作动模块（7）连接，以控制所述压电模块（1）发射超声波，和控制所述作动模块（7）的动作；以及
电源模块（4），所述电源模块（4）用于为所述压电模块（1）、所述作动模块（7）和所述控制模块（3）供电；
柔性互联导线（2），所述柔性互联导线（2）连接所述压电模块（1）、所述控制模块（3）、所述电源模块（4）和所述作动模块（7），用于能量及信号传输；
柔性封装层（5），至少所述压电模块（1）和所述柔性互联导线（2）封装于所述柔性封装层（5）的内部。
2.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述控制模块（3）能够控制所述多个压电模块（1）连续、协同地改变其空间角度，使超声聚焦点沿预定的路径进行扫描。
3.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述作动模块包括微机电系统形式的微执行器。
4.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，作用于一个所述压电模块（1）的一个作动模块（7）包括一个微执行器，或者，
作用于一个所述压电模块（1）的一个作动模块（7）包括作用于所述压电模块（1）的不同位置的多个微执行器。
5.根据权利要求3所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述压电模块（1）为矩形，四个所述微执行器分别位于所述压电模块（1）的四条边的中间位置。
6.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述柔性互联导线（2）为蛇形或S形或者包括蛇形部分或S形部分。
7.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述柔性封装层（5）包括多个封装部，所述封装部被构造为具有容纳所述压电模块（1）、所述控制模块（3）和所述电源模块（4）中的至少一个模块的容纳腔，
所述压电模块（1）、所述电源模块（4）和所述控制模块（3）中的至少两个被布置在所述柔性封装层（5）的不同位置，并且容纳于不同的所述封装部。
8.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述压电模块（1）、所述柔性互联导线（2）、所述控制模块（3）、所述电源模块（4）、所述作动模块（7）均封装于所述柔性封装层（5）的内部。
9.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述多个压电模块（1）为阵列排列，并且所述多个压电模块（1）之间的所述柔性互联导线（2）呈网状布局。
10.根据权利要求1所述的柔性可控聚焦超声治疗装置，其特征在于，所述柔性可控聚焦超声治疗装置还包括柔性贴附层（6），所述柔性贴附层（6）设置于所述柔性封装层（5）的至少一部分表面上，所述柔性贴附层（6）用于将所述柔性可控聚焦超声治疗装置固定在治疗部位。
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- 2024-05-09 CN CN202410567687.0A patent/CN118142106A/zh active Pending
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