高强度超声波治疗实时监控系统及方法 【技术领域】
本发明涉及一种对高强度治疗超声波治疗过程进行实时监控的系统及方法，尤其涉及一种可用B超机对高强度超声波在治疗过程进行无噪声实时监控的系统及方法。
技术背景
用超声波设备进行治疗是近几年发展起来的新技术，在临床应用中还需要解决很多难题，用B超机实现治疗过程的无噪声实时监控就是要解决的难题之一。高强度超声波治疗是将超声波从体外发射到体内，并在体内聚焦于治疗区，在治疗区产生高温，使治疗区病变组织发生凝固性坏死，从而达到治疗疾病的目的。在治疗过程中需对治疗点实施监视，以确保治疗是否安全有效。监视方式可采用MRI、CT、B超机等，但MRI即不方便也不经济，CT监视时间过长，其射线对患者不利，B超机作为高强度超声波治疗的监视方式虽可避免MRI和CT的缺陷，但B超机也有其固有的缺点，即B超机容易受到强度很高的治疗超声波的干扰，使图像很难识别，监视难以做到实时有效。
曾有专利披露，将B超机做适当改造并与超声波治疗机相结合，可使治疗区域内的干扰移开，如美国专利US6425867B1即是如此，该专利披露用B超机的扫描同步信号去控制超声波治疗机，可使治疗区附近的干扰条纹移开，但该专利难以实施的地方在于需要对B超机进行内部改造，而且无噪声的区域仅限于治疗点附近较小的范围。改造B超机目前来说极不现实，这需要B超机生产厂家地许可和技术支持。同时，无噪声监控范围小，会给临床使用带来不便，因为该专利所述的无噪声监视区域与超声波治疗机的平均发射功率是相联系的，无噪声监视区域越大，治疗机的平均声发射功率越小，这一缺点尤其不适合对深部病变组织的治疗监视。
【发明内容】
为了克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种高强度超声波治疗实时监控的系统。该系统不必对B超机进行内部改造，并可避免高强度治疗超声波的噪声干扰，以实现用B超机对高强度超声波治疗的实时监视。
本发明的再一目的是提供一种高强度超声波治疗实时监控的方法。该方法采用同步脉冲发生器的发射脉冲与B超机的输出信号同步，同时控制超声波治疗设备的治疗时间和控制计算机的信号采集，在治疗超声波间歇时间段内，截取无噪声干扰的B超机图像。
本发明的又一目的是采用高强度超声波治疗实时监控的系统及方法，而获取不受治疗超声波干扰的实时B超机的清晰图像。该图像可以明确的获悉超声波治疗点的位置信息。
综上所述，本发明提供的高强度超声波治疗实时监控系统及方法，该系统包括同步脉冲发生器、信号采集设备、B超机、超声波治疗设备、计算机和显示器。该方法是利用超声波治疗的间歇时间发射同步脉冲，该脉冲控制超声波治疗设备以间歇的方式发射治疗超声波，同时又控制计算机在间歇时间段接收B超机的信息，又由于B超机输出的信号与脉冲信号同步，同时又避开了治疗超声波噪声的干扰，因此B超机监视超声波治疗点的位置图像通过计算机可以清晰显示。该系统及方法在同步脉冲指令的统一协调下工作，实现了高强度超声波治疗过程中的无噪声实时监控，并获取出清晰的B超图像。
为达上述目的，本发明提供的高强度超声波治疗实时监控系统，采用的技术手段包含超声波治疗设备和B超机，同时，该系统还包含：
一同步脉冲发生器，该同步脉冲发生器分别与超声波治疗设备、和计算机相连；
一信号采集设备，该信号采集设备分别与B超机、计算机相连；
一计算机和显示器，该计算机分别与同步脉冲发生器、信号采集设备和显示器相连。
本发明采用的技术方法是，为了获得B超机不受干扰的位置信息，由同步脉冲发生器控制超声波的治疗时间，让超声波的治疗存在一间歇时间，同步脉冲发生器利用这一间歇时间发出同步脉冲，更详细的说，同步脉冲发生器发射同步脉冲指令后，到下一次发出同步脉冲指令前，这一周期T内分为治疗时间段T1和间歇时间段T2，在治疗时间段T1发射超声波治疗，而在同步脉冲发生器发出的脉冲指令这一间歇时间段T2控制治疗超声波的发射，由于B超机输出的信号与脉冲发生器的信号同步，在控制治疗超声波发射的间歇时间段内，B超机可以接收到不受干扰的超声波的治疗部位的位置信息。该信息被送到信号采集设备中，将B超机送出的图像信号变换成计算机能识别的信号，此信号经计算机处理后送到显示器中显示出B超机监视的位置图像。由于计算机受同步脉冲发生器的控制，只采集发射同步脉冲指令时的信息，该信息又是B超机图像不受治疗干扰的位置信息。因此，计算机显示的图像为治疗点清晰的位置。
根据本发明的系统和方法，可以看出获取无噪声实时监控的B超机图像是将数字图像处理技术与超声波治疗机相结合的方法，即采用B超机的输出信号与同步脉冲信号同步的方法，创造出完全没有噪声干扰的实时B超机图像，使治疗过程清晰可见，而且不需要对B超机进行改造，实施的方式既简单方便又有实效，同时又具有很好的实际应用效果。
以下根据附图和具体实施方式对本发明作以详细说明。
【附图说明】
图1为本发明的实施例1监控系统构成方框图。
图2为发射同步脉冲指令与治疗超声波及图像采集时间的对应图。
图3为受到治疗超声波干扰的B超机图像。
图4为实施本发明后采集的B超机图像。
图5为本发明的实施例2监控系统构成方框图。
图中符号说明
1 同步脉冲发生器
2 超声波治疗设备
3 B超机
4 信号采集设备
5 计算机
6 显示器
7 超声波治疗设备与B超机的必然联系
8 同步脉冲
9 超声波干扰图像
10 超声波未干扰图像
11 治疗超声波
14 信号识别
15 刷新指令
【具体实施方式】
实施例1：如图1所示，本发明所涉及的用B超机对高强度超声波治疗过程实时无噪声监控系统，其包括：同步脉冲发生器1、超声波治疗设备2、B超机3、信号采集设备4、计算机5及显示器6。同步脉冲发生器1分别与超声治疗设备2和计算机5相连，B超机3与信号采集设备4相连，信号采集设备4与计算机5相连，计算机5与同步脉冲发生器1和显示器6相连。该系统中不涉及对B超机3、计算机5等现有设备的改造，同步脉冲发生器1可独立工作。
如图1所示，B超机3的视频输出信号或RGB输出信号直接送到信号采集设备4中，信号采集设备4将B超机3送出的图像信号变换成计算机5能识别的信号，此信号经计算机5处理后送到显示器6中显示出B超机3的图形。同时计算机5接收由同步脉冲发生器1发出的同步脉冲指令，同步脉冲指令携带B超机图像不受干扰的位置信息。
同步脉冲发生器1发出的同步脉冲信号除送到计算机5外，还要送给超声波治疗设备2，超声波治疗设备2在同步脉冲发生器1发射同步脉冲指令8后，到下一次发出同步脉冲指令前，这一周期T内分为治疗时间段T1和间歇时间段T2，在治疗时间段T1发射治疗超声波，而在同步脉冲发生器发出的脉冲指令这一间歇时间段T2控制治疗超声波的发射，由于B超机3输出的信号与脉冲发生器1的信号同步，在控制治疗超声波发射的间歇时间T2内，B超机3可以接收到不受干扰的超声波的治疗部位的位置信息10。该信息被送到信号采集设备4中，将B超机3送出的图像信号变换成计算机能识别的信号，此信号经计算机处理后送到显示器中显示出B超机监视的位置图像10。在图1中虚线7表示超声波治疗设备2与B超机3的必然联系，只要用B超机3来监控超声治疗过程，超声波探头必然会接受超声波治疗设备2发射的超声波。
如图2所示，该系统及其方法是在同步脉冲发生器1的统一协调下工作的，图2显示出同步脉冲8与B超机3超声波干扰图像9、超声波未干扰图像10和治疗超声波11的时间对应关系。同步脉冲8发射时间段T2与超声波未干扰图像10所占时间段T2以及超声波间歇时间段T2是一一对应的；同步脉冲8停止时间段T1与超声波干扰图像9所占时间段T1、超声波治疗11时间段T1是一一对应的。同步脉冲发生器1所产生的同步脉冲周期T与B超机图像周期T、超声波治疗周期T是一一对应的。
从图2中可以看出，B超机3的图像10表示治疗超声波的停止时间段T2是不受干扰的，B超机3的图像9表示治疗超声波发射时间段T1受治疗超声波的干扰，超声波未干扰图像10按脉冲指令的周期T重复出现，计算机5在同步脉冲发生器1发出同步脉冲8这一时间段T2对B超机3进行信号采集，同时向显示器6发出刷新指令，既可在显示器6上获得超声波未干扰图像10。
本发明所涉及的系统及其方法中，脉冲指令8的周期T为10ms～200ms，超声波治疗时间T1为5ms～180ms。
图3表示B超机的图像受治疗超声波干扰的情况，该图像为一扇形图像，此时计算机5在整个周期T内采集信号，受超声波干扰的图像9将B超机监视的治疗位置点全部覆盖，由于B超机3扫描频率太快，所以人眼无法分辨出超声波未干扰图像10，看到的是图中超声波干扰图像9，为一扇扫图形。因此，该图像中找不出清晰的治疗点。
图4为实施本发明后的B超机图像10，计算机5仅在治疗超声波间歇时间段T2内采集信号，所以显示器6上显示出超声波未干扰图像10。图4为实施本发明后，不受干扰的图像实例，该图像在JC型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统上完成的，它表明显示的B超机图像没有受到治疗超声波的干扰，治疗点的位置信息可以清晰的显示。
实施例2：图5是本发明系统的另一连接方式，该系统包含超声波治疗设备和B超机，同时，该系统还包含：
一同步脉冲发生器，该同步脉冲发生器与超声波治疗设备相连；
一信号采集设备，该信号采集设备分别与B超机、计算机相连；
一计算机和显示器，该计算机与分别信号采集设备、显示器相连。
从上述实施例中可以看出，同步脉冲发生器只连接超声波治疗设备，其控制治疗超声波设备2。计算机只连接B超机的信号采集设备和显示器，计算机5可以自主判断B超机图像不受干扰的位置，从每秒30帧的图像中找出受干扰的图像，用剩下的未受干扰图像10重组并显示在显示器上，使观察者只看到未受干扰的B超图像10。计算机的信号识别14和刷新指令15的形成都无须加入硬件，通过简单的编程即可完成。由于该编程不属于本发明申请的范围，故不再阐述。