[发明专利]超声换能器的运动机构的控制方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种超声换能器的运动机构的控制方法及超声换能器的运动机构的控制装置。

背景技术

高强度聚焦超声治疗设备是利用超声换能器发出的超声波在生物组织中的穿透性和可聚焦性等物理特性，将低能量密度的超声波聚焦于病灶处，并在病灶处形成高能量密度的焦点，通过焦点处超声波产生的热效应、机械效应和空化效应灭活肿瘤等组织细胞。

在高强度聚焦超声治疗设备中通常使用的是凹透镜式固定焦距的超声换能器，为了使超声换能器的焦域能够覆盖整个病灶区域，一般将其固定在三轴（即x轴、y轴与z轴）相互垂直的三维运动机构上，通过所述三维运动机构驱动超声换能器移动，以完成超声治疗手术。

超声治疗手术过程中的超声辐照方式一般包括固定点的超声辐照和动态的直线线段辐照，所述固定点的超声辐照即超声换能器被固定在某一预期位置并对患者病灶处进行辐照，所述动态的直线线段辐照即超声换能器在所述三轴中任意两轴所组成的平面中作匀速直线运动，并在作匀速直线运动的同时对患者病灶处进行辐照。

随着高强度聚焦超声治疗技术应用的推广及深入，超声辐照方式也在不断的优化，比如一种动态的圆弧线段辐照方式，所述动态的圆弧线段辐照即超声换能器在所述三轴中任意两轴所组成的平面中作匀速圆弧运动且同时对患者病灶处进行辐照，且所述圆弧的半径在一定范围内可调。目前，这种动态的圆弧线段辐照方式的实现方法为：在原有的三维运动机构的基础上增加旋转机构和半径调节机构，所述超声换能器安装在所述半径调节机构上；所述旋转机构包括驱动单元（如直流电机）、传动单元（如齿轮、皮带轮、链条等）和旋转单元（如传动轴），用于带动超声换能器做圆弧运动；所述半径调节机构包括径向滑轨，用于调节超声换能器与所述圆弧所在圆的圆心的距离，从而改变圆弧运动的半径。

但是，上述动态圆弧线段辐照方式的实现方法具有如下缺点：

1）如果在现有的三维运动机构的基础上增加旋转机构和半径调节机构的话，则需要对高强度聚焦超声治疗设备重新进行设计（包括重新设计图纸和工艺等），这样势必会增加其设计难度和生产成本；

2）即使对高强度聚焦超声治疗设备的设计已完成，在对其重新进行改造的过程中，还会因其内部剩余空间有限而很难将旋转机构和半径调节机构装入其内；

3）由于增加了旋转机构和半径调节机构等硬件设备，相应会增加高强度聚焦超声治疗设备的故障率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种不需改变现有的三维运动机构的结构且不需增加额外硬件设备即可控制超声换能器实现动态的圆弧线段辐照方式的超声换能器的运动机构的控制方法及超声换能器的运动机构的控制装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种超声换能器的运动机构的控制方法，所述运动机构用于带动超声换能器运动，所述控制方法用于控制所述运动机构带动超声换能器在平面内沿预设的圆弧匀速运动，假设所述平面为xy平面，所述xy平面内的两条相互垂直的轴线分别为x轴、y轴，所述控制方法包括如下步骤：

1）使超声换能器的初始位置与所述圆弧的起点位置重合；

2）控制所述运动机构带动超声换能器在所述xy平面内沿x轴方向作变速直线运动，同时控制所述运动机构带动超声换能器在所述xy平面内沿y轴方向作变速直线运动，且所述运动机构带动超声换能器沿x轴方向作变速直线运动以及带动超声换能器沿y轴方向作变速直线运动的合力能使得超声换能器在所述xy平面内沿所述预设的圆弧匀速运动。

优选地，所述步骤1）中，还包括如下步骤：

预设所述圆弧的起点位置P₁的坐标为(x₁,y₁)、所述圆弧的终点位置P₂的坐标为(x₂,y₂)、所述圆弧的圆心O的坐标为(x₀,y₀)及所述圆弧的半径为r；预设所述超声换能器沿所述预设的圆弧匀速运动时切向速度为V，同时设定在超声换能器沿所述预设的圆弧匀速运动的过程中实时获取的超声换能器的当前位置P的坐标为(x,y)；

所述步骤2）中，

控制所述运动机构带动超声换能器在所述xy平面内沿x轴方向作变速直线运动是按如下速度作变速直线运动：