[发明专利]一种用于声动力治疗的超声聚焦方法

说明书

本发明提供了一种用于声动力治疗的超声聚焦方法，该方法首先利用二维超声相控阵技术获取到声动力治疗的目标区域的三维几何模型，然后构建该目标区域的三维声学模型，根据目标位置、目标尺寸以及三维声学模型计算治疗所需的相控阵聚焦法则，并根据相控阵聚焦法则对二维超声相控阵探头中的各阵元进行激励。本发明能够使能量准确聚焦到病变处，提高声动力治疗的准确性，最大程度降低对正常部位的损伤；由于采用了聚焦方式，从而提高了声能量输入效率效率；另外，本发明中的目标位置通过聚焦法则确定，治疗过程中探头无需移动即可将声能量聚焦到病变处，操作简便，效率高。本发明解决了传统声动力疗法中声能量输入效率不高和治疗准确性不佳的问题。

技术领域

本发明涉及声动力治疗领域，具体而言，涉及一种用于声动力治疗的超声聚焦方法。

背景技术

声动力技术(Sonodynamic Therapy,SDT)是指通过超声激活声敏剂、利用组织氧产生活性氧进而发挥生物学作用的技术。SDT利用超声的强穿透力特性，可实现深部组织的无创治疗，在抑制肿瘤生长、调控动脉粥样硬化演变方面有着广阔的应用前景。其中，超声能量输入是SDT的关键，其输入方式决定了SDT的效率和准确性。目前SDT研究中使用的超声换能器多为平面单晶探头，其在组织内形成的声场呈扩散状，且离探头中心越远，声场强度越低。声动力治疗过程中，若要使目标区域声场达到治疗所需强度，则整个声场覆盖范围内的组织都将承受较高强度的声辐射，且离探头越近，强度越高。因而采用此方法时，声能量不能有效集中于目标处，治疗效率低，同时可能对正常组织形成不必要的损伤。因此人们期望采用聚焦方式提高声能量输入效率和治疗准确性。

现有的聚焦方式主要分为几何聚焦控制和电子聚焦控制两种。几何聚焦控制通过聚焦换能器实现，其中应用最多的是声透镜聚焦技术。但此类方法焦点固定，且通常使用液浸法，为了将焦点移动到病变处，需要附加机械装置，因而不适于用于声动力治疗。相比之下，电子聚焦速度快，并可对焦点尺寸、焦区深度进行控制，因而有望成为声动力治疗的首选。然而，声动力治疗的对象多为不规则形状，且其在组织内的深度也因人而异，因此聚焦之前，还需要对获取病变区域的位置、尺寸等信息，并对治疗区域组织进行声学建模，以便于聚焦声场设计与聚焦法则的计算。

发明内容

本发明提供一种用于声动力治疗的超声聚焦方法，用以解决传统声动力疗法中声能量输入效率不高和治疗准确性不佳的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于声动力治疗的超声聚焦方法，其包括以下步骤：

S1：初步确定声动力治疗的目标区域所在的三维空间范围S；

S2：将二维超声相控阵探头固定于一预设位置P；

S3：根据三维空间范围S和预设位置P确定二维超声相控阵探头中的各阵元于扫描时的聚焦法则；

S4：电子相控阵扫描系统根据聚焦法则控制二维超声相控阵探头中的各阵元工作，并将扫描结果构建为三维几何模型M1；

S5：根据三维几何模型M1确定病变部位的目标位置T1以及目标尺寸S1；

S6：根据三维几何模型M1、三维空间范围S中各组织的空间分布以及各组织对应的声学参数构建一三维声学模型M2；

S7：根据目标位置T1、目标尺寸S1以及三维声学模型M2计算治疗所需的相控阵聚焦法则；

S8：根据相控阵聚焦法则对二维超声相控阵探头中的各阵元进行激励。

在本发明的一实施例中，所述三维空间范围S对应空间直角坐标系O-xyz下的一区域，于扫描时是在x-z平面内沿y方向进行多次扫描，并于每次扫描后获得一在x-z平面内的二维图像，其中，x-y平面是二维超声相控阵探头所在平面，z轴垂直于二维超声相控阵探头与皮肤的接触面并指向皮肤深度方向。