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1、(10)申请公布号 CN 102247661 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102247661 A *CN102247661A* (21)申请号 201010179416.6 (22)申请日 2010.05.17 A61N 7/00(2006.01) (71)申请人 高春平 地址 226001 江苏省南通市易家桥新村 169 幢 401 室 (72)发明人 高春平 (54) 发明名称 复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法及装置 (57) 摘要 一种复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法及装 置， 其特征是， 综合应用低频超声和中高频大功率 聚焦超声同时作用于皮下脂肪， 应用复合频率溶 。
2、解皮下脂肪的治疗模式， 长时间低频低功率超声 在皮下脂肪细胞内部稳定发生超声空泡作用， 使 其内部张力蓄积接近临界阀值， 而瞬间发射的中 高频、 大功率聚焦超声波由于可将声波聚焦于准 确的焦距范围， 可仅选择性作用于皮下脂肪细胞， 而不破坏周围组织， 瞬间发射的中高频大功率聚 焦超声波在皮下脂肪细胞内部稳定空泡已经接近 临界阀值状态下， 诱发产生瞬间不稳定超声波空 泡效应， 在皮下脂肪细胞内部诱发爆破， 促使皮下 脂肪细胞溶解。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 8 页 CN 102247661 A1。
3、/2 页 2 1. 一种复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其特征是， 综合应用低 频超声和中高频大功率聚焦超声同时作用于皮下脂肪， 应用复合频率溶解皮下脂肪的治疗 模式， 长时间低频低功率超声在皮下脂肪细胞内部稳定发生超声空泡作用， 使其内部张力 蓄积接近临界阀值， 而瞬间发射的中高频、 大功率聚焦超声波由于可将声波聚焦于准确的 焦距范围， 可仅选择性作用于皮下脂肪细胞， 而不破坏周围组织， 瞬间发射的中高频大功率 聚焦超声波在皮下脂肪细胞内部稳定空泡已经接近临界阀值状态下， 诱发产生瞬间不稳定 超声波空泡效应， 在皮下脂肪细胞内部诱发爆破， 促使皮下脂肪细胞溶解。 2. 按照。
4、权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其特 征是， 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置由主控制单元， 治疗部位指导单元、 低频超声发射单元、 脉冲调制中频聚焦超声治疗换能器单元， 多频超声波发生控制单元组 成。 3. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其特 征是， 在超声治疗头内同时安装低频超声换能器和中高频聚焦超声换能器， 上述两种超声 换能器的纵向轴心在同一支点， 两种超声换能器发射的超声波能量在同一超声辐射部位内 重合， 组成多种梯度超声能量沉积区， 在此区域内不同频率的超声波能量同步积聚或分别 积聚， 诱发。
5、皮下脂肪细胞内部产生特征性的空泡效应， 破裂溶解皮下脂肪细胞， 获得良好的 溶解脂肪细胞的效果。 4. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其 特征是， 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤脂肪装置中的复合频率超声治疗头， 由低 频平面超声换能器与中高频聚焦超声换能器组合而成， 所述低频超声换能器的频率范围从 20KHz 100KHz， 所述高频聚焦超声换能器的频率范围从 100KHz 3000KHz， 所述低频超 声换能器的类型是普通平面非聚焦超声换能器， 其输出声强 30W/cm2， 所述中高频聚焦超 声换能器采用脉冲调制超声波的输出模式， 其峰值输出功。
6、率 50W 300W， 其峰值声强 50W/ cm2 1000W/cm2， 所述中高频聚焦超声换能器可以采用多种超声聚焦结构， 最简单的可以 采用自聚焦结构， 也可以采用声透镜聚焦结构， 或者在半球形刚性球冠同一平面位置粘贴 多个压电晶元进行聚焦。 5. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其特 征是， 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法和装置中复合频率超声治疗头， 可 以采用多种结构及方法组合低频平面超声换能器和中高频聚焦超声换能器， 一种最简单的 组合方式是， 自聚焦型中高频聚焦超声换能器的压电球冠顶部中央开个空洞， 空洞中央装 配低频率平面超。
7、声换能器， 在空洞周围装配橡胶防震垫圈， 隔离两个换能器并起到防震的 效果 ； 另一种有效的组合方式， 适合于应用声透镜聚焦结构的中高频聚焦超声换能器结构， 其组合方式是采用带中央园孔的平面压电晶体， 应用带中央园孔的声透镜聚焦， 中央园孔 顶端粘贴低频率平面压电晶体， 经橡胶防震套圈隔离， 安装在中央空洞位置 ； 还有一种组合 方式是在多晶元聚焦结构的中高频聚焦超声换能器半球形钢性球冠中央留置一个中央空 洞， 装配低频平面换能器。 6. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其特 征是， 采用低频超声和和中高频大功率聚焦超声相结合的解决方案进行体外无创伤溶。
8、脂， 本发明复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置中所述的低频超声发射单元， 系由单个、 双个或 权 利 要 求 书 CN 102247661 A2/2 页 3 多个低频超声换能器组成， 构成上述体外溶栓系统的低频超声部份， 单个或多个低频超声 换能器纵轴方向与按治疗计划确定的治疗部位在同一纵轴位置， 发射的低频超声是低频率 (20KHz 100KHz)， 低功率 3w/cm2连续或间断性发射 ( 采用占空比 10 90 )， 所述 的低频低功率超声换能器， 直径约 1.5cm 5cm， 为了更准确将低频低功率超声聚焦于皮下 脂肪部位， 本发明采用在上述换能器前端加用准直器的方案， 准直器是中央留有空。
9、洞的园 柱样装置， 园柱样装置与换能器前端盖板之间采用硅胶粘合缓冲， 准直器采用高度吸收声 波的材料制备， 在橡胶内加入钨粉， 准直器与人体体表接触面采用医用等级硅橡胶制备， 准 直器的园孔直径约 0.2 1cm， 根据不同病灶直径选择。 7. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其特 征是， 本发明提出的复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置中所述聚焦超声换能器治疗单元， 系由单个或数个中高频率， 中大功率聚焦超声换能器组成， 构成上述体外溶栓系统的中频 超声部份和 / 或高频超声部份， 聚焦超声换能器可以采用自聚焦方式的半球形压电陶瓷换 能器或者应用平板压电陶。
10、瓷加用声透镜结构聚焦换能器的结构， 或者采用多个压电陶瓷晶 片固定在半球形球冠内的多个压电晶元在半球形球冠内聚焦的聚焦换能器结构， 其超声波 频率范围在 100KHz 3000KHz 之间， 发射功率范围， 峰值脉冲声强 5 1000w/cm2， 采用脉 冲调制超声发射方式， 占空比 10 90， 。 8. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其 特征是， 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪装置的低频超声和中高频超声体 外无创伤溶解皮下脂肪的组合可以有多种方式， 可以是单个低频超声和单个中高频超声 结合的方式， 也可以是多个低频超声和单个中高频超声结。
11、合方式， 还可以是多个低频超 声 (20KHz 100KHz) 和单个中频超声 (200KHz 400KHz) 和单个高频超声 (500KHz 800KHz) 结合方式， 最佳结合方式是单个低频超声与单个中高频聚焦超声结合的方式。 9. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其 特征是， 本发明所述体外溶栓系统中多频超声波发生控制单元， 是一种基于直接数字合成 (DirectDigital Synthesis， DDS) 技术的智能超声波功率源， 由直接数字合成信号发生电 路、 单片机控制电路、 功率放大电路、 超声波功率源与换能器匹配电路等部份组成， 应用。
12、单 片机 AT89C51 控制 DDS 芯片 AD9850 产生频率 1KHz 1MHz 的波形信号， 功率放大采用半桥 放大电路， 其中功率开关使用 MOSFET 模块， 通过输出变压器和电感组成的匹配网络驱动压 电换能器激发超声波， 有数个低频， 数个中频和数个高频超声波频率可供选择， 根据治疗计 划需要进行选择。 10. 按照权利要求 1 所述的复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪的方法及装置， 其 特征是， 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置通过治疗部位指导单元， 指导治 疗头当时应该所处的位置， 主控制单元根据预定程序确定当时治疗头位置， 通过启动代表 该位置指导激光定位束， 。
13、明确指导治疗部位， 治疗头定位光电开关模块接受该位置指导激 光定位束， 光电开关接通， 通过 I/O 接口发出数字开关信号至主控制单元， 主控制单元发出 控制信号至多频超声波发生控制单元， 通过控制多频超声波发生控制单元的工作， 启动治 疗超声波发生单元， 经超声换能器照射治疗部位。 权 利 要 求 书 CN 102247661 A1/11 页 4 复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法及装置 所属技术领域 0001 本发明涉及医学技术领域， 具体涉及一种复合频率聚焦超声无创伤溶解皮下脂肪 的方法及装置。 背景技术 0002 爱美是人类的天性， 随着年龄增大， 体形不可避免发生改变， 人们越来越多希望。
14、通 过身体局部减肥塑形技术改变身体外形和体表的美观程度， 据美国医学美容学会进行的一 项调查显示， 18 60 岁的成年女性人群中， 有兴趣通过身体塑形技术和程序改变个人外观 的比例高达 45.8。 0003 过去， 想要移除身体局部多余脂肪， 改善身体曲线的方式， 唯有通过抽脂手术来抽 取局部皮下脂肪。 尽管抽脂手术治疗效果明显， 但是由于系外科手术， 不可避免存在很多固 有的缺陷， 包括需在无菌手术室进行， 需在局部皮下脂肪注射低渗肿胀液体， 需进行麻醉， 手术过程中出血， 术后疼痛和肿胀、 淤血， 术后需要加压包扎， 术后需要数天至数周的恢复 时间， 术后需服用抗菌药物， 术后可能出现感。
15、染和出血等并发症， 上述缺陷在很大程度上限 制了抽脂手术的普及。 0004 无创伤治疗技术应用于整容医学的需求越来越迫切， 这种巨大的市场需求已经推 动研究全新的无创伤技术替代传统的手术抽脂技术， 减少减肥者的痛苦， 避免不良的副作 用。 0005 中国实用新型专利 “非创伤性溶解皮下脂肪的超声波装置” ( 专利申请号 ： 200410023982.2) 提出的一种非创伤性溶解皮下脂肪的超声波装置， 应用超声换能器置于 目标减肥区域的皮肤表面， 通过传输聚焦的超声波能量至皮下脂肪组织， 高能的超声振动 使脂肪细胞膜破裂， 产生局部脂肪溶解。中国发明专利 “聚焦超声波无创抽脂的方法和装 置” (。
16、 专利申请号 ： 200810042848.5) 提出的一种聚焦超声波无创抽脂的方法和装置， 应用 聚焦超声换能器置于目标减肥区域的皮肤表面， 传输聚焦超声波能量聚焦于皮下脂肪组 织， 高能的超声波振动产生的空穴效应， 导致皮下脂肪的细胞膜破裂， 产生局部皮下脂肪细 胞破裂溶解。其缺陷为， 采用的聚焦超声治疗头直经过大， 超声输出声强功率过大， 生产制 造工艺复杂， 生产制造成本高， 故应用价值受到限制。 0006 研究证实， 体外超声非创伤性溶解皮下脂肪的机理主要与超声稳定空化作用有 关， 主要是通过空化效应而发挥溶解皮下脂肪的作用， 聚焦超声无创抽脂系统应用超声技 术， 发射聚焦超声束， 。
17、准确地将超声束聚焦于皮下脂肪组织层， 特殊设计的超声波频率和调 制脉冲参数， 驱使治疗聚焦超声波仅破坏脂肪细胞膜， 促使脂肪细胞破裂， 而不破坏其它任 何邻近组织的正常组织结构， 不损伤皮肤、 皮下结缔组织、 周围血管和周围神经。聚焦超声 无创抽脂系统发射的超声波能量会聚在一个狭窄的焦斑范围内， 产生特殊的超声波空穴作 用， 这是一种机械作用而非加热效应， 这种特殊效应的产生是由于精心设计的声学参数和 特殊设计的脉冲能量， 多种组织学检查和临床试验证据表明， 环绕在皮下脂肪组织周围的 非脂肪正常组织， 例如邻近皮肤、 皮下结缔组织、 血管和神经等不会被这种机械作用损伤， 说 明 书 CN 10。
18、2247661 A2/11 页 5 与聚焦超声波加热效应不同， 超声波的机械效应能够选择性破坏脂肪细胞膜而不损伤邻近 正常组织的细胞及组织完整性。 0007 研究表明， 超声频率越低， 通过空化效应而发挥溶解皮下脂肪作用所需的声强越 低， 两者之间呈现正相关的关系， 应用25KHz频率的超声波声强仅需约1/20 800KHz频率超 声波的声强， 即可获得同样溶解皮下脂肪的效果。同样， 频率越高， 在局部组织产生的加热 效应越强， 局部组织的损伤越大， 因此， 为了获得最大的溶解皮下脂肪的效果， 应用超声波 的频率越低， 产生的溶解皮下脂肪效果越好， 声强越小， 对周围正常组织的伤害越小。尽管 。
19、低频超声拥有上述优点， 但在具体应用时， 由于其波长太大 ( 以 25KHz 的超声波为例， 波长 为 6cm)， 而按照声学理论， 应用现代声聚焦技术， 其焦斑面积不可能小于波长 ( 即 25KHz 的 聚焦超声焦斑不可能小于 6cm)， 因此， 不能达到聚焦超声治疗的目的 ； 而高频超声却可以 应用聚焦技术达到聚焦到数毫米的目的， 但由于其显著的加热效应， 又可能损伤周围邻近 组织。 发明内容 0008 本发明的目的， 是针对目前体外聚焦超声溶解皮下脂肪细胞技术的缺陷， 参考国 际最新的动物及人体研究成果， 提出溶解皮下脂肪细胞效果更显著， 聚焦超声治疗头直经 更小， 超声输出声强功率更小。
20、， 对人体周围正常组织损伤更小， 治疗更精确的复合频率聚焦 超声无创伤溶脂方法及装置。 0009 为实现本发明的上述目的， 本发明提出的复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法及装 置， 其特征是， 综合应用低频超声和中高频大功率聚焦超声同时作用于皮下脂肪， 应用复合 频率溶解皮下脂肪的治疗模式， 长时间低频低功率超声在皮下脂肪细胞内部稳定发生超声 空泡作用， 使其内部张力蓄积接近临界阀值， 而瞬间发射的中高频、 大功率聚焦超声波由于 可将声波聚焦于准确的焦距范围， 可仅选择性作用于皮下脂肪细胞， 而不破坏周围组织， 瞬 间发射的中高频大功率聚焦超声波在皮下脂肪细胞内部稳定空泡已经接近临界阀值状态 下，。
21、 诱发产生瞬间不稳定超声波空泡效应， 在皮下脂肪细胞内部诱发爆破， 促使皮下脂肪细 胞溶解， 这是一种革命革命性的创新治疗模式。 0010 为实现本发明的上述目的， 本发明提出的复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法及装 置， 其特征是， 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置由主控制单元， 治疗部位指 导单元、 低频超声发射单元、 脉冲调制中频聚焦超声治疗换能器单元， 多频超声波发生控制 单元组成。 0011 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置通过治疗部位指导单元， 指导治 疗头当时应该所处的位置， 主控制单元根据预定程序确定当时治疗头位置， 通过启动代表 该位置指导激光定位束， 明确指。
22、导治疗部位， 治疗头定位光电开关模块接受该位置指导激 光定位束， 光电开关接通， 通过 I/O 接口发出数字开关信号至主控制单元， 主控制单元发出 控制信号至多频超声波发生控制单元， 通过控制多频超声波发生控制单元的工作， 启动治 疗超声波发生单元， 经超声换能器照射治疗部位。 0012 本发明提出的复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法和装置， 其技术特征是， 在超声 治疗头内同时安装低频超声换能器和中高频聚焦超声换能器， 上述两种超声换能器的纵向 轴心在同一支点， 两种超声换能器发射的超声波能量在同一超声辐射部位内重合， 组成多 说 明 书 CN 102247661 A3/11 页 6 种梯度超声。
23、能量沉积区， 在此区域内不同频率的超声波能量同步积聚或分别积聚， 诱发皮 下脂肪细胞内部产生特征性的空泡效应， 破裂溶解皮下脂肪细胞， 获得良好的溶解脂肪细 胞的效果。 0013 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤脂肪装置中的复合频率超声治疗头， 由低 频平面超声换能器与中高频聚焦超声换能器组合而成， 所述低频超声换能器的频率范围从 20KHz 100KHz， 所述高频聚焦超声换能器的频率范围从 100KHz 3000KHz， 所述低频超 声换能器的类型是普通平面非聚焦超声换能器， 其输出声强 30W/cm2， 所述中高频聚焦超 声换能器采用脉冲调制超声波的输出模式， 其峰值输出功率 50W 。
24、300W， 其峰值声强 50W/ cm2 1000W/cm2， 所述中高频聚焦超声换能器可以采用多种超声聚焦结构， 最简单的可以 采用自聚焦结构， 也可以采用声透镜聚焦结构， 或者在半球形刚性球冠同一平面位置粘贴 多个压电晶元进行聚焦。 0014 本发明所述的复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法和装置中复合频率超声治疗头， 可以采用多种结构及方法组合低频平面超声换能器和中高频聚焦超声换能器， 一种最简单 的组合方式是， 自聚焦型中高频聚焦超声换能器的压电球冠顶部中央开个空洞， 空洞中央 装配低频率平面超声换能器， 在空洞周围装配橡胶防震垫圈， 隔离两个换能器并起到防震 的效果 ； 另一种有效的组合方。
25、式， 适合于应用声透镜聚焦结构的中高频聚焦超声换能器结 构， 其组合方式是采用带中央园孔的平面压电晶体， 应用带中央园孔的声透镜聚焦， 中央园 孔顶端粘贴低频率平面压电晶体， 经橡胶防震套圈隔离， 安装在中央空洞位置 ； 还有一种组 合方式是在多晶元聚焦结构的中高频聚焦超声换能器半球形钢性球冠中央留置一个中央 空洞， 装配低频平面换能器。 0015 本发明提出的复合频率聚焦超声无创伤溶脂方法及装置， 其特征是， 采用低频超 声和和中高频大功率聚焦超声相结合的解决方案进行体外无创伤溶脂， 本发明复合频率 聚焦超声无创伤溶脂装置中所述的低频超声发射单元， 系由单个、 双个或多个低频超声换 能器组成。
26、， 构成上述体外溶栓系统的低频超声部份， 单个或多个低频超声换能器纵轴方 向与按治疗计划确定的治疗部位在同一纵轴位置， 发射的低频超声是低频率 (20KHz 100KHz)， 低功率 3w/cm2连续或间断性发射 ( 采用占空比 10 90 )， 低频超声的主要 目的是作用于皮下脂肪细胞， 利用超声波空穴作用和机械作用， 诱发稳定空泡形成， 所述的 低频低功率超声换能器， 直径约 1.5cm 5cm， 更小的换能器在实际制造过程中有困难， 而 且， 按照声学理论， 换能器面积过小， 影响声波发射的距离， 为了更准确将低频低功率超声 聚焦于皮下脂肪部位， 本发明采用在上述换能器前端加用准直器的方。
27、案， 准直器是中央留 有空洞的圆柱样装置， 圆柱样装置与换能器前端盖板之间采用硅胶粘合缓冲， 准直器采用 高度吸收声波的材料制备， 在橡胶内加入钨粉， 准直器与人体体表接触面采用医用等级硅 橡胶制备， 准直器的园孔直径约 0.2 1cm， 根据不同病灶直径选择， 准直器仅允许园孔中 央有声波穿过， 而周围声波全部被准直器所吸收， 最大程度减少超声波对周围正常组织的 影响。 0016 本发明提出的复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置中所述聚焦超声换能器治疗单 元， 系由单个或数个中高频率， 中大功率聚焦超声换能器组成， 构成上述体外溶栓系统的中 频超声部份和 / 或高频超声部份， 聚焦超声换能器可以采。
28、用自聚焦方式的半球形压电陶瓷 换能器或者应用平板压电陶瓷加用声透镜结构聚焦换能器的结构， 或者采用多个压电陶瓷 说 明 书 CN 102247661 A4/11 页 7 晶片固定在半球形球冠内的多个压电晶元在半球形球冠内聚焦的聚焦换能器结构， 其超声 波频率范围在 100KHz 3000KHz 之间， 发射功率范围， 峰值脉冲声强 5 1000w/cm2， 采用 脉冲调制超声发射方式， 占空比1090， 中频超声和/或高频超声的目的， 是通过聚焦 超声窄小准确的聚焦超声束， 准确照射在皮下脂肪细胞， 利用脉冲调制的特殊超声频率诱 发不稳定的空泡， 导致皮下脂肪细胞内部瞬间发生崩裂， 促使皮下脂。
29、肪细胞膜崩裂， 促进皮 下脂肪的溶解。 0017 低频超声和中高频聚焦超声配合无创伤溶脂创新治疗模式， 比单个超声无创伤溶 脂治疗模式具有多方面优势， 首先， 低频超声通过准确定位， 在皮下脂肪细胞内部诱发稳定 的空泡作用， 降低稳定空泡效应发生的阀值， 在此基础上， 利用中高频超声聚焦特性， 短时 间发射瞬间大功率、 高声强、 经脉冲调制的聚焦超声波， 准确将声波聚焦在皮下脂肪细胞内 部， 强大的瞬间功率诱发皮下脂肪细胞内部发生超声波不稳定空泡效应， 在极短时间内， 皮 下脂肪细胞内部发生内爆炸， 促使皮下脂肪细胞膜崩裂， 溶解皮下脂肪细胞的同时， 保持周 围组织的完整性， 取得无创伤溶解皮。
30、下脂肪的良好效果。 0018 上述的低频超声和中高频超声体外无创伤溶脂的组合可以有多种方式， 可以是单 个低频超声和单个中高频超声结合的方式， 也可以是多个低频超声和单个中高频超声结合 方式， 还可以是多个低频超声 (20KHz 100KHz) 和单个中频超声 (200KHz 400KHz) 和单 个高频超声 (500KHz 800KHz) 结合方式， 最佳结合方式是单个低频超声与单个中高频聚 焦超声结合的方式。 0019 本发明所述复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置中多频超声波发生控制单元， 是一 种基于直接数字合成(Direct Digital Synthesis， DDS)技术的智能超声波功。
31、率源， 由直接 数字合成信号发生电路、 单片机控制电路、 功率放大电路、 超声波功率源与换能器匹配电路 等部份组成， 应用单片机AT89C51控制DDS芯片AD9850产生频率1KHz1MHz的波形信号， 功率放大采用半桥放大电路， 其中功率开关使用 MOSFET 模块， 通过输出变压器和电感组成 的匹配网络驱动压电换能器激发超声波。有数个低频， 数个中频和数个高频超声波频率可 供选择， 根据治疗计划需要进行选择。 附图说明 0020 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 0021 图 1 是本发明所述复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置结构图。 0022 图 2 是本发明装置中声透镜聚焦结构。
32、超声换能器构成复合频率治疗头结构图。 0023 图 3 是本发明装置中自聚焦结构超声换能器构成复合频率治疗头结构图。 0024 图 4 是本发明装置中多个压电晶体聚焦结构超声换能器构成复合频率治疗头切 面示意图。 0025 图 5 是本发明装置中多个压电晶体聚焦结构超声换能器构成复合频率治疗头平 面结构图。 0026 图 6 是本发明装置中双重聚焦超声换能器构成复合频率治疗头的切面示意图。 0027 图 7 是本发明装置中双重聚焦超声换能器构成复合频率治疗头的平面结构图。 0028 图 8 是本发明装置中准直器结构示意图。 0029 图 9 本发明装置中智能超声波系统的系统原理图。 说 明 书。
33、 CN 102247661 A5/11 页 8 0030 图 10 是本发明实施例 1 超声波治疗系统结构框图。 0031 图 11 是本表明实施例 1 超声波治疗系统原理图。 0032 图 12 是本表明实施例 1 超声波治疗系统内部连接示意图。 0033 图 13 是本表明实施例 1 超声波治疗系统内部模块通讯图。 0034 图 14 是本表明实施例 1 超声波治疗系统治疗模拟示意图。 0035 图 1 中复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置 (01) 由治疗部位指导单元 (10)， 多频 DDS 智慧型超声波功率源 (20)， 低频低功率换能器单元 (40)( 虚线内 )， 中高频聚焦超声换 。
34、能器 50( 虚线内 )， 和温度测量单元 (30) 组成。其中， 治疗部位指导单元 (10) 由治疗部位 指导器 (101)、 数字量信号采集器 (102)、 I/O 接口， 微处理机 (103) 和中央定位激光发射器 电源 (104) 等四个部份组成。 0036 图 1 中 DDS 智慧超声波功率源 (20) 发生的低频低功率超声波信号与低频超声换 能器 (201) 耦合， 超声波功率经准直器 (202) 过滤和缩窄在与病灶切面平行的多个方向放 射 ； DDS 智慧超声波功率源发生的脉冲调制型中高频超声波信号与聚焦超声换能器 (203) 耦合， 经过超声治疗耦合水袋 (204) 调整焦距，。
35、 针对皮下脂肪细胞准确发射聚焦超声波， 超 声波焦斑准确照射在皮下脂肪内部， 多维低频低功率超声和中高频聚焦超声联合应用， 完 成皮下脂肪细胞无创伤溶脂治疗模式 (205)。 0037 图 1 中治疗部位指导单元 (10) 硬件由点状激光发射器 ( 红色激光 ) 组成的治疗 部位指导器 (101)( 感探测器 )、 数字量信号采集器 (102)( 数字开关 )、 I/O 接口， 微处理机 (103)和中央定位激光发射器电源(104)(绿色激光)等四个部份组成。 所述治疗部位指导 器， 由点状激光发射器 ( 红色激光 ) 组成， 主控制模块根据预定程序确定当时治疗头位置， 通过启动代表该位置指导。
36、激光定位束， 明确指导治疗部位， 治疗头定位光电开关模块接受 该位置指导激光定位束， 光电开关接通， 通过 I/O 接口发出数字开关信号至主控制模块， 主 控制模块发出控制信号至超声波发生控制模块， 通过控制超声发生器的工作， 启动治疗超 声波经超声换能器照射治疗部位。 0038 图1中温度测量单元(30)， 由多导温度测量电极(301)采集脑电信号， 经温度测量 信号放大调理模块(302)放大调理后， 贮存在多导温度测量信号贮存模块(303)内， 温度测 量信号自动分析软件 (304) 自动分析温度测量信号， 对温度测量实时监测， 通过显示装置 (305) 用多媒体方式报警。 0039 图 。
37、2 显示的是复合频率， 声透镜聚焦结构超声换能器构成复合频率治疗头结构 图。图中， 声透镜 (201)、 压电晶体 (202)、 盖板 (303) 和手柄 (204) 依序排列， 构成了换能 器的结构， 压电晶体安装在声透镜背部的空腔内， 盖板从背后挤压和支撑压电晶体， 盖板背 面盖板园柱 (208) 用其园周凸起部份接触并支撑压电晶体， 盖板顶板压电晶体之间形成的 空腔内充满空气， 形成压电晶体背面的空气隔离层， 阻止压电晶体向背面放射超声波， 接近 盖板顶板园周外侧的盖板连接螺纹 (205) 与声透镜顶部内螺纹楔合， 将盖板固定在声透镜 的尾部 ； 手柄顶部外园周的手柄连接螺纹 (206)。
38、 与盖板顶板园洞内侧的内螺纹楔合， 将手 柄固定在盖板顶板上， 贯通手柄的电缆穿线孔 (207) 内允许电缆通过， 在压电晶体与声透 镜中央部位的空洞(213)内安装低频低功率超声换能器(211)， 中央部位的空洞(213)内壁 安装橡胶垫圈(212)固定安装低频低功率超声换能器， 同时， 橡胶垫圈(212)隔离低频低功 率超声换能器和声透镜聚焦结构超声换能器。 说 明 书 CN 102247661 A6/11 页 9 0040 图 3 显示的是复合频率， 压电晶体自聚焦结构超声换能器构成复合频率治疗头结 构图。 图中， 治疗头外壳(301)、 自聚焦结构压电晶体(313)， 压电晶体背面盖板。
39、(302)、 盖板 (303) 和手柄 (304) 依序排列， 构成了换能器的结构， 自聚焦结构压电晶体 (313) 安装在治 疗头外壳(301)的空腔内， 压电晶体背面盖板(302)从背后挤压和支撑压电晶体， 盖板背面 盖板园柱 (308) 用其园周凸起部份接触并支撑自聚焦结构压电晶体 (313)， 盖板顶板和压 电晶体之间形成的空腔内充满空气， 形成压电晶体背面的空气隔离层， 阻止压电晶体向背 面放射超声波， 接近盖板顶板园周外侧的盖板连接螺纹 (305) 与声透镜顶部内螺纹楔合， 将盖板固定在声透镜的尾部 ； 手柄顶部外园周的手柄连接螺纹 (306) 与盖板顶板园洞内侧 的内螺纹楔合， 。
40、将手柄固定在盖板顶板上， 贯通手柄的电缆穿线孔 (307) 内允许电缆通过， 在压电晶体中央部位的空洞 (314) 内安装低频低功率超声换能器 (311)， 中央部位的空洞 (314) 内壁安装橡胶垫圈 (312) 固定安装低频低功率超声换能器， 同时， 橡胶垫圈 (312) 隔 离低频低功率超声换能器和自聚焦压电晶体结构超声换能器。 0041 图 4 和图 5 分别显示的是复合频率， 多个压电晶体聚焦超声换能器构成复合频率 治疗头的切面示意图和平面结构图。图 4 中 (01) 和图 5 中 (201) 代表半球形钢性球冠， 图 4， 在钢性球冠中， 多个不同频率的压电晶体 (02) 和 (0。
41、3) 排列在同一平面。图 5 显示的是 8 组压电晶体 F1、 F2、 F3、 F4， S1、 S2、 S3、 S4 排列在钢性球冠的同一平面， 8 组压电晶体可以 是 1 组相同频率压电晶体， 也可以是的是 1 组相同频率压电晶体 F1、 F2、 F3、 F4 和另一组频 率相同的压电晶元组 S1、 S2、 S3、 S4 排列在钢性球冠的同一平面， 同一平面的压电晶体 (02) 和 (03)， 发射超声波 (05) 和 (06) 聚焦在靶组织 (07)， 图 4 中 (04) 和图 5 中 (202) 代表的 是多个多频率压电晶体放置在同一平面。图 4 中的 (08) 和图 5 中 (203。
42、) 代表的是放置于 聚焦换能器中央的低频低功率超声换能器， 对靶组织发射低频低功率超声， 根据临床需要， 多个多频率超声换能器可以同时排列在钢性球冠的不同平面， 发射超声波轴线穿越靶组织 (07) 的中点， 形成多重压电晶体聚焦的效果， 提高聚焦超声功率和声强。 0042 图 6 和图 7 分别显示的是复合频率， 双重聚焦超声换能器构成复合频率治疗头的 切面示意图和平面结构图， 图中放置在钢性球冠 (031) 内壁的是聚焦型超声换能器 (032) 和(033)， 采用自聚焦或声透镜聚焦方式， 发射聚焦超声束(035)和(036)， 双重聚焦在靶组 织 (037)， 同频率聚焦超声换能器组 F1。
43、01、 F102、 F103 和 F104， 与另一组同频率聚焦超声换 能器组 S101、 S102、 S103、 S104， 其中心轴线排列在钢性球冠同一平面 (034) 和 (402)， 低频 低功率超声换能器 (038) 和 (403)， 同样放置于钢性球冠中央， 对靶组织 (037) 发射低频低 功率超声。 0043 图 8 显示的是准直器结构示意图， 图中准直器 (202) 是由准直器套筒 (909) 和准 直器体 (907) 组成的中央有空洞的圆柱体结构， 准直器套筒 (909) 依靠其未端的内螺纹 (903) 与换能器外壁外螺纹连接固定， 准直器后端橡胶层 (904) 依靠弹性与。
44、换能器金属外 壳紧密连接， 起到缓冲作用， 准直器前端硅橡胶层与人体体表直接接触， 超声换能器发射的 超声波通过准直器入口 (908) 射入， 通过出口 (905) 射出。 0044 图 9 为智能超声波系统的系统原理图。用单片机 AT89C51 控制 DDS 芯片 AD9850 产生频率为 1KHz 1MHz 的波形信号 ； 功率放大采用半桥放大电路的方式， 其中， 功率开关 使用 MOSFET 模块 ； 通过输出变压器和电感组成的匹配网络驱动压电换能器激发超声波。 0045 系统的主要特征 ： 采用数字 DDS 技术产生波形信号， 分辨率高， 稳定性好、 频率范 说 明 书 CN 1022。
45、47661 A7/11 页 10 围大， 系统频率不会随工作时间出现漂移 ； 功率放大器件， 采用大功率的 MOSFET 模块， 功率 档根据需要扩大 ； 采用变压器输出， 通过串联谐振提高换能器两端电压， 提高了电能的利用 率 ； 系统通过单片机串行口接收反馈或者其它数据的输入， 利用编程实现智能控制。 具体实施方式 0046 实施例 1 ： 超声波治疗系统 0047 本发明以超声波治疗系统为实施例 1， 说明复合频率聚焦超声无创伤溶脂装置的 实施方式。 0048 超声波治疗系统是用来接收、 处理和发送治疗超声波信号和数据的系统， 并根据 控制指令控制治疗超声波输出， 设计超声波治疗系统的目。
46、的有两个， 一方面完成特定状态 下相关参数的测量， 从而为超声波治疗提供信息 ； 另一方面则是基于超声波治疗系统对治 疗超声波进行控制。 0049 从功能上可以将超声波治疗系统分为主控制模块 001、 温度测量模块 002、 治疗部 位指导模块003、 脉冲占空比调节模块004、 功率调节模块005、 超声波发生控制模块006、 超 声波发生器007、 警报模块008、 人机界面009、 治疗头定位光电开关模块010、 中央定位激光 模块 011、 超声换能器 012。( 见图 10)。 0050 图10中， 超声波治疗系统通过治疗部位指导模块003指导治疗头当时应该所处的 位置， 温度测量换。
47、块 02 测量超声换能器外壳的温度， 主控制模块 001， 根据预定程序确定当 时治疗头位置， 通过启动代表该位置指导激光定位束， 明确指导治疗部位， 治疗头定位光电 开关模块接受该位置指导激光定位束， 光电开关接通， 通过 I/O 接口发出数字开关信号至 主控制模块 001， 主控制模块 001 发出控制信号至超声波发生控制模块 006， 通过控制超声 发生器 07 的工作， 启动治疗超声波经超声换能器 012 照射治疗部位。 0051 温度测量模块 002 定时测量超声换能器表面温度， 将定时测量的温度数值传输至 主控制模块 001， 主控制模块 001 对比预置的温度警报阈值， 如果实时。
48、测量温度超过警报阈 值， 主控制模块001一方面通过超声波发生模块阻止超声波发生器007发射超声波功率， 另 一方面传送信号至警报模块 008， 通过人机界面 009 发出声光信号。 0052 主控制模块 001 通过功率调节模块 005， 调整输出功率的数值， 通过脉冲占空比调 节模块 004 调节脉冲超声波输出的脉冲占空比， 通过超声波发生控制模块 006， 控制治疗超 声波功率的输出。 0053 主控制模块 001 通过人机界面 009， 输入控制指令和显示实时工作状态及显示设 置的参数， 主控制模块001同样经I/O接口， 经开关量控制器件， 控制中央定位激光模块011 和治疗部位指导。
49、模块 003 中激光发射器激光束的发射。 0054 超声系统硬件由主处理机模块 001 和治疗部位指导模块 003 两个独立的模块组 成， 如图 11 所示， 主处理机模块 001， 是以单片机作为微处理器的微型计算机系统作为控制 单元， 其硬件组成包括以单片机为核心组成的微计算机系统 11、 超声波电源及荡振器电路 14、 人机界面 19、 20 和 21、 温度传感器 16、 激光发射管 27。 0055 超声系统硬件由主处理机模块 001 和治疗部位指导模块 003 两个独立的模块组 成， 如图 12 所示， 主处理机模块 001， 是以单片机作为微处理器的微型计算机系统作为控制 单元， 其硬件组成包括以单片机为核心组成的微计算机系统 11、 超声波电源及荡振器电路 说 明 书 CN 102247661 A8/11 页 11 14、 人机界面 19、 20 和 21、 温度传感器 16、 激光发射管 27。 0056 所述的微计算机控制系统 11， 选择 8 位或 16 位单片机作为核心部件， 选择的单片 机最好采用 SOC 芯片 (system on chip， 系统级芯片 )， 内置 8 位 12 位数 / 模转换器， 构 成数/模转换单元12， 方便调节电压输出， 内置PMW调节功能， 可以方便地。