[发明专利]一种超声能量输出控制装置、方法以及超声治疗设备

说明书

技术领域

本发明属于超声治疗技术领域，具体涉及一种超声能量输出控制装置、包含该超声能量输出控制装置的超声治疗设备、以及超声能量输出控制方法。

背景技术

高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound，简称HIFU）治疗方法是近年发展起来的无创治疗的新方法。高强度聚焦超声治疗设备是将超声波作为治疗源，利用超声波在生物组织中良好的方向性、穿透性和可聚焦性等物理特性，将体外低能量密度的超声波聚焦于生物体内的靶组织，以在靶组织内形成高声强焦点，通过焦点处聚集的高能量密度的超声波产生的热效应、机械效应和空化效应来破坏比如肿瘤、癌等非正常组织细胞，实现无创治疗的目的。在治疗过程中，焦点处聚集的高能量密度的超声波可以使被照射部位的组织发生凝固性坏死，而对于焦点以外的正常组织而言，由于其所吸收的超声能量密度较低，通过体内的血液循环可将其所吸收的超声能量带走，因而一般不会对焦点以外的组织造成损伤。

通常，在高强度聚焦超声治疗设备中，是采用超声换能器在驱动单元的驱动作用下产生并发射超声波的。其中，驱动单元为超声换能器提供电能，超声换能器中的压电材料在电场作用下发生压电效应，从而将电能转换为超声波形式的机械能，在治疗过程中即是将超声换能器所发出的超声波聚焦于生物体内的目标靶组织中从而达到破坏比如肿瘤、癌等非正常组织细胞的目的。

目前，超声治疗设备中的驱动单元通常是采用恒压式驱动方式或者恒流式驱动方式来驱动超声换能器输出超声能量的，但由于驱动电压的波动、驱动电流的变化以及超声换能器中压电陶瓷材料的退极化等多种因素影响着超声换能器发射的超声能量的稳定性；同时，由于超声波进入生物体内之后的传播容易受到介质变化、界面反射、使用环境等因素的影响，导致实际到达生物体内目标靶组织的超声能量与实际治疗所需要的剂量有差异，因而可能会导致无效治疗或过度治疗的情况发生，无效治疗会影响治疗的疗效，过度治疗会给治疗带来安全方面的隐患甚至会使生物体内正常组织被破坏。

超声换能器的输出声功率（超声剂量）是声场中衡量超声能量大小的一个基本物理量，而所述输出声功率又与该超声换能器的电功率相关。在现有技术中，一般采用恒压式驱动方式或恒流式驱动方式来控制超声换能器的输出声功率，即在超声换能器制造完成后先测出超声换能器在不同驱动电压或驱动电流下所对应的输出声功率，在治疗过程中，通过调节超声换能器的驱动电压或驱动电流来获得所需的超声能量。但是实践证明，采用恒压式驱动方式虽然能保持电压恒定不变，但电流仍会随着超声换能器中的超声发射材料以及超声通道的改变而改变，因此电功率会随之改变而无法保持恒定不变，相应地，其输出声功率也就会随之发生改变；同理，采用恒流式驱动方式也同样无法保持电功率恒定不变，因而也就无法保证输出声功率的恒定。即使采取措施对驱动电压或驱动电流进行检测和反馈控制，以使得超声换能器的输出声功率在一段时间内能够恢复至所需的恒定值，然而等到反馈电路将输出声功率调整至恒定值时，无效治疗或过度治疗经常已经发生。因为通常进行超声治疗的时间本来就很短，一般不会超过半分钟，想要在很短的时间内将超声换能器的输出声功率调整至恒定值，显然难以实现。

综上可知，现有的超声治疗设备在治疗过程中对超声换能器输出的超声能量进行确切有效控制的技术手段不能很好的减少治疗不当情况的发生。基于提高治疗的安全性和减少治疗不当的考虑，如何提升使超声能量的输出能够控制在安全剂量的范围内已经成为目前亟待解决的问题。

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不足，提供一种超声能量输出控制装置、包含该超声能量输出控制装置的超声治疗设备、以及超声能量输出控制方法，该超声能量输出控制装置和超声能量输出控制方法能够对超声换能器输出的超声能量进行有效控制，从而进一步提升超声治疗的安全性和精确性。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该超声能量输出控制装置包括：

控制单元；

输入单元，用于接收用户输入的设定超声能量参数并将之输出至控制单元；

驱动单元，用于根据控制单元的指令驱动超声换能器输出超声能量；

该装置还包括：

获取单元，用于获取超声换能器实时输出的实际超声能量值并将之输出至控制单元；