[发明专利]一种HIFU设备大焦域形成系统及其焦域形成方法

说明书

本发明公开了一种HIFU设备大焦域形成系统及其焦域形成方法，所述系统包括：显示模块，显示待治疗区域，并根据所述待治疗区域的形状建立聚焦区域模型；路径规划模块，规划聚焦区域的扫查过程，进行分区聚焦，形成聚焦路径；聚焦计算模块，计算每一次聚焦过程中，多元平面阵列换能器的每一个阵元的延时和到达聚焦区域的声强，控制所述多元平面阵列换能器阵元的发射和切换；参数配置模块，配置聚焦过程所需的参数，传输到每一个多元平面阵列换能器阵元；监控模块，实时监控聚焦过程；测温模块，测量所述聚焦区域的温度；结果处理模块，在扫查结束后，将扫查结果进行处理和反馈，反馈到路径规划模块，和显示模块一起确定下一次的聚焦区域。本发明能够调控超大焦域的大小和形态，计算快速，能提升待治疗目标区的治疗效率。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种HIFU设备大焦域形成系统及其焦域形成方法。

背景技术

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)利用超声波具有的组织穿透性和能量沉积性，将体外发生的超声波聚焦到生物体内病变组织(治疗靶点，如肿瘤组织)，通过超声的机械效应、热效应和空化效应，使肿瘤区域达到温度大于65摄氏度，进行肿瘤组织热消融治疗，使焦域处肿瘤靶组织发生凝固性坏死，而周围组织极少或不受损伤，达到无创切除肿瘤的目的。

HIFU系统主要包括换能器、控制部分、监控显示部分等等，通过控制部分来控制换能器的发射，并实时显示图像或者监控温升。

焦域是指HIFU换能器的聚焦声场形成的区域，该焦域的大小、形状最好是可控的，面对不同病灶可以自适应进行调整。对于较大范围病灶的HIFU消融，需要较大的焦域才能完整地覆盖整个病灶区域，缩短治疗时间。通常形成大焦域做法是通过多焦点声场分布合成大焦域，但现有专利使用的是伪逆算法，算法复杂，用时较长，再加上换能器的限制，导致多个焦点不能同时形成，最终不能实时形成大焦域。

球面相控阵换能器是将阵元排布在以球冠体中心为原点的若干层同心环上，该换能器有一个自然焦点，也可以通过控制每一个阵元的相位和幅度实现多个焦点聚焦，平面相控阵换能器是将阵元在平面上排布，依靠控制每一个阵元的相位和幅度实现聚焦。相比而言，球面相控阵换能器能偏转的角度小于平面相控阵换能器，所以平面相控阵换能器能形成的焦域会比较大。

然而，现有技术中存在以下技术问题：

1、因为要扩大HIFU的治疗区，需要“大焦域”，而现有的专利利用球面换能器形成的焦域本身会比平面阵的小，为一个有限的“聚焦区”，现有专利所提及的焦域最大为直径30mm。

2、现有专利所述的“大焦域”是根据靶组织的大小和形态来设定热场形态形成多个焦斑区，通过一次形成多个焦点，根据伪逆算法计算声场分布，通过多个焦点合成“大焦域”的声场模式，但其焦点形成方法为使用伪逆算法进行计算，该算法复杂且计算速度慢，不能达到实时形成大焦域。

3、现有的HIFU设备系统并没有涉及到大焦域的形成。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明第一方面的目的在于提供一种能形成大焦域的HIFU设备系统，能够调控“超大焦域”的大小和形态，计算快速，能提升待治疗目标区的治疗效率。

本发明第二方面的目的在于提供一种相控阵HIFU技术的超大焦域实时形成方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种HIFU设备大焦域形成系统，包括：

显示模块，用于显示待治疗区域，并根据所述待治疗区域的形状建立聚焦区域模型；

路径规划模块，用于规划聚焦区域的扫查过程，进行分区聚焦，形成聚焦路径；