[发明专利]一种用于声动力治疗的超声自适应聚焦方法

说明书

本发明公开了一种用于声动力治疗的超声自适应聚焦方法，该方法用于在声动力治疗时对声能量的聚焦区域以及超声发射电压进行实时调整，以将声能量准确聚焦于治疗所需的目标区域。本发明利用超声反射回波对组织内的声场状态进行实时监测，并根据监测结果实时调整聚焦位置、焦点尺寸以及声场强度，以使得实际声场与预期声场一致，解决了声动力治疗时组织内实际声场与预期声场之间存在偏差而导致治疗效果不佳的问题，不仅反应速度快、实时性好、人工介入少，而且提高了治疗效率以及治疗效果的稳定性，具有很强的实用性以及推广价值。

技术领域

本发明涉及声动力治疗领域，具体涉及一种基于反射回波反馈的将超声自动聚焦至目标区域方法。

背景技术

声动力治疗(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。SDT涉及三个基本要素：超声、声敏剂和氧。其中，准确地控制和调节输入到组织内部的超声能量是SDT技术的关键。相控阵技术由于其可对聚焦位置、焦点尺寸及形状实时控制的特点，成为SDT声学组件的首选技术。实际应用时，它需要先根据组织声学模型计算形成预期声场的激励参数，之后以此对探头各阵元进行激励。然而，根据先验的组织参数得到的声学模型必然与实际人体组织之间存在误差，同时，治疗过程中不可避免地会因呼吸或血管舒张等因素引起焦点偏移目标区域，导致组织内实际声场与预期声场存在偏差。因此，需要开发一种实时的声场控制技术，以将此偏差减小到可接受的范围内，从而提高声动力治疗的准确度和稳定性。

发明内容

本发明提供一种用于声动力治疗的超声自适应聚焦方法，用以解决声动力治疗时组织内实际声场与预期声场之间存在偏差而导致治疗效果不佳的问题。

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自适应聚焦方法，该方法用于在声动力治疗时对声能量的聚焦区域以及超声发射电压进行实时调整，以将声能量准确聚焦于治疗所需的目标区域，其包括以下步骤：

S1:确定声动力治疗时声能量需要聚焦的目标区域T1、目标尺寸S1以及目标声场强度S1；

S2:根据目标区域T1、目标尺寸S1以及目标声场强度S1确定形成预期声场的激励参数；

S3:超声相控阵根据所述激励参数对目标区域进行激励；

S4:实时监测声场状态，以获取声能量实际的聚焦位置T2、焦点尺寸S2以及焦点声场强度S2；

S5:进行以下判断：

(1)目标区域T1与聚焦位置T2之差是否超过设定阈值U1，

(2)目标尺寸S1与焦点尺寸S2之差是否超过设定阈值U2，

(3)目标声场强度S1与焦点声场强度S2之差是否超过设定阈值U3；

S6:若步骤S5中(1)～(3)三项均判断为否，则重复步骤S3～S5，

若步骤S5中(1)、(2)中至少一项判断为是，则计算新的聚焦法则，方法如下：假设在聚焦位置T2处放置一与焦点尺寸S2相当的声源A1，计算声源A1发出的声波到达超声相控阵中各阵元的次序Se1以及相对时间间隔P1，将该次序Se1翻转得到次序Se2，以次序Se2作为超声相控阵中各阵元的新次序并保持相对时间间隔P1不变，超声相控阵以此作为新的聚焦法则进行激励，之后进行步骤S8，

若步骤S5中只有(3)判断为是，则进行步骤S7；

S7:调整超声相控阵中各阵元的超声发射电压V1，以使焦点声场强度S2与目标声场强度S1一致；