[发明专利]一种高强度聚焦超声治疗仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗仪器，特别涉及一种利用超声波进行肿瘤治疗的高强度聚焦超声治疗仪，属于医疗仪器领域。

背景技术

“高强度聚焦超声治疗”是一种新兴的肿瘤无创技术。这种技术的基本原理是：通过一定的聚焦方式，将体外超声源发出的低能量超声波聚焦于生物体内，在组织内形成一个声强较高的区域，即焦域，使位于焦域的局部组织瞬间内可以达到65～100℃的高温，同时，联合超声波的空化效应、机械效应、热效应、免疫效应等综合作用，导致组织瞬间凝固性坏死，而周围组织并无显著损伤。凝固性坏死组织可逐渐被吸收或瘢痕化。通过对肿瘤进行如此由点到线、由线到面、由面到体逐点扫描的固化治疗，使得整个肿瘤组织固化，达到治疗的目的。

在高强度聚焦超声治疗过程中，影响治疗效果的关键因素是焦点定位的准确性、安全性、有效性，因此，对靶区准确定位和实时监控非常重要，以确保治疗能量准确达到靶区组织而避免邻近正常组织受到损伤。

在中国发明专利“高强度聚焦超声治疗装置和方法”（CN1803224A）中，其治疗装置具有通常的超声换能器、图像采集装置、用于驱动超声换能器的驱动单元以及使超声换能器和图像采集装置移动的运动机构。该治疗装置中，由于采用通常的超声换能器，受复杂的生物机体组织影响，治疗时，固定的几何焦点通常并不是人体组织升温最高的点，即几何焦点与生物焦点不重合，导致治疗靶位不准确，影响治疗效果。而在图像采集和监控中，采用治疗前接收、存储靶区原始图像，在治疗过程中某一时刻再次接收并存储靶区图像，通过图像对比来判断治疗效果的方法，不仅实时性差，而且图像灰度变化在某一个切面可能不明显，给疗效判断的全面性和准确性带来严重影响。

在中国发明专利“一种影像设备引导的高强度聚焦超声治疗系统”（CN101130126A）中，影像设备采用二维成像的非超声影像设备，如具有二维成像功能的CT机或MRI设备，虽然CT成像图像逼真，但CT扫描图像坐标系统与超声波治疗坐标系统准确融合较困难，诊断图像不具有实时性，治疗焦点难以准确定位，并且长时间X射线照射危害人体健康。而MRI图像虽然具有很高的组织分辨能力，较容易区分正常组织和肿瘤组织，确定肿瘤边界，并能实现诊疗部位立体成像。但应用MRI成像实时监控成本很高，并且MRI成像时磁场稳定性要求较高，对超声治疗仪器需进行无磁化设计，给系统结合带来极大难度。

近年来，B超断层电子扇形扫描，即相控阵扫描技术有了长足的发展，其使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射／接收信号的相位延迟，控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果。在医学领域中，其采用尺寸较小的多阵元换能器发射和接收声束，使声束很容易通过胸部肋骨小窗口透入体内作扇形扫描，达到电子线性扫描无法探测的生物体部位，如心脏、肝脏右叶等。并且，通过多次扇形扫描还可以得到生物体检查部位不同位置、深度的断层图像，结合后续数字图像处理，可以对正常组织和病变组织进行三维重建，即定量分析。其应用前景广阔，并受到医疗领域技术人员的普遍重视。

如何利用现有技术的发展，提高高强度聚焦超声治疗仪的使用性能，就成为本发明想要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种焦点定位准确、可靠，操控方便、灵活，能对治疗过程实时、有效监控的高强度聚焦超声治疗仪，以满足实际治疗需要，保证治疗效果。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高强度聚焦超声治疗仪，包括组合治疗头、超声发射/接收主机、五自由度机械手臂和工作站，组合治疗头连接在五自由度机械手臂上，超声发射/接收主机与组合治疗头连接；工作站分别控制五自由度机械手臂和超声发射/接收主机工作。

组合治疗头包括位置相对精确固定的B超探头和一组治疗探头；B超探头采用电子扇形扫描方式进行断层位置和深度的相控扫描；一组治疗探头组成可独立控制的大功率超声束发射阵，并通过相控阵方式进行发射后，在目标区域形成HIFU生物焦点；一组治疗探头与B超探头位于同一平面内，一组治疗探头对称分布在B超探头的左右两侧。

超声发射/接收主机，用于控制组合治疗头中的B超探头，以实现B超影像超声波发射与影像信号采集，同时，实现治疗探头超声束发射和控制。

五自由度机械手臂，用于模拟人体手臂的运动功能，携带安装其上的组合治疗头进行位置和形态调整。