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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201620762861.8 (22)申请日 2016.07.19 (73)专利权人 中国科学院深圳先进技术研究院 地址 518000 广东省深圳市南山区西丽大 学城学苑大道1068号 (72)发明人 帖长军邹超刘新文剑洪 孟德梁栋 (74)专利代理机构 深圳中一专利商标事务所 44237 代理人 张全文 (51)Int.Cl. A61N 7/02(2006.01) A61B 5/055(2006.01) (54)实用新型名称 磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备 (57)摘要 本。
2、实用新型属于磁共振引导聚焦超声领域， 尤其涉及一种磁共振引导的高强度聚焦超声治 疗设备。 通过移动驱动机构驱动托盘沿X方向、 Y 方向与Z方向移动， 自动方便地调节固定于托盘 上的超声换能器的位置， 在有限空间里实现超声 换能器焦点的精确定位和超声波的传播， 实现实 时监控治疗过程及安全性检测。 还有， 移动驱动 机构通过连接杆将输出位移传递至托盘， 以带动 超声换能器移动， 该过程动物保持静止不动， 避 免现有技术在移动载物台过程中动物容易苏醒 引起对磁共振成像质量产生干扰及拖延实验进 程的情况。 在进行高强度聚焦超声动物实验时， 该磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备可直 接置于MRI床体上。
3、， 无需对MRI床体进行改造， 成 本低廉。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 206103132 U 2017.04.19 CN 206103132 U 1.一种磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 包括用于盛放流体的水箱、 设于所述 水箱的流体中的超声换能器及设于所述超声换能器上方且用于承载动物的载物台， 其特征 在于， 还包括设于所述水箱内且用于固定安装所述超声换能器的托盘及用于驱动所述托盘 沿X方向、 Y方向与Z方向移动的移动驱动机构， 所述X方向、 所述Y方向与所述Z方向两两相互 垂直， 所述移动驱动机构与所述托盘之间通过连接杆连接。 2.如权利要求1所述的磁共振引导的高强。
4、度聚焦超声治疗设备， 其特征在于， 所述移动 驱动机构包括X向移动驱动件、 由所述X向移动驱动件驱动沿所述X方向移动的Y向移动驱动 件及由所述Y向移动驱动件驱动沿所述Y方向移动的Z向移动驱动件， 所述Z向移动驱动件与 所述托盘之间通过所述连接杆连接。 3.如权利要求2所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在于， 所述X向 移动驱动件、 所述Y向移动驱动件与所述Z向移动驱动件均为压电陶瓷电机。 4.如权利要求1所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在于， 所述移动 驱动机构的数量与所述连接杆的数量均为二， 两个所述连接杆的一端一一对应连接于两个 所述移动驱动机构， 该两个。
5、连接杆的另一端均连接于所述托盘上， 所述托盘位于两个所述 移动驱动机构之间， 两个所述连接杆相对布置。 5.如权利要求1所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在于， 所述水箱 的侧壁上开设有供所述连接杆穿过的过孔， 所述过孔处设有用于使所述连接杆的外壁与所 述过孔的周缘之间密封的密封件。 6.如权利要求1至5任一项所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在 于， 所述移动驱动机构上安装有用于检测该移动驱动机构的输出位移的光栅。 7.如权利要求1至5任一项所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在 于， 所述载物台对应于所述超声换能器的位置开设有一安装孔， 所述安。
6、装孔处安装有用于 供所述超声换能器产生的超声波传播的耦合水囊。 8.如权利要求1至5任一项所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在 于， 所述水箱上开设有水孔。 9.如权利要求1至5任一项所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在 于， 所述托盘上安装有用于定位所述超声换能器的标记件。 10.如权利要求1至5任一项所述的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 其特征在 于， 还包括用于固定安装所述水箱与所述移动驱动机构的底座。 权利要求书 1/1 页 2 CN 206103132 U 2 磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备 技术领域 0001 本实用新型属于磁共振引导聚焦超。
7、声领域， 尤其涉及一种磁共振引导的高强度聚 焦超声治疗设备。 背景技术 0002 神经胶质瘤是颅内常见恶性肿瘤， 约占所有脑科肿瘤的40-50， 具有发病率 高、 复发率高、 死亡率高和治愈率低的 “三高一低” 的特点。 目前胶质瘤临床治疗过程中， 面 临的主要问题是局部有效抗瘤药物的浓度低以及无法实时监测药物的代谢过程而导致化 疗失败。 0003 在实时监测药物的代谢方面， 磁共振成像(MRI)具有三维高分辨成像和多参数扫 描的能力， 因此MRI分子影像成为疾病早期诊断， 药物代谢跟踪的重要手段。 监控成像是实 现安全治疗的基本保障， 也是图像引导的高效、 精细和个性化治疗的基础。 磁共振成。
8、像的优 点是具有极高的组织分辨能力， 能较容易区分正常组织和肿瘤组织， 因此很适合用来进行 高强度聚焦超声治疗中的监控。 0004 高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound， HIFU)治疗是一种新兴 的无创性治疗良恶性实体肿瘤的新方法， 其机制是在短时间内通过聚焦超声将肿瘤组织 (治疗靶点)温度瞬间提高到60以上， 导致肿瘤细胞产生不可逆坏死、 组织凝固性坏死和 蛋白质变性。 聚焦超声治疗的关键是要把超声能量聚焦到深部靶组织并形成凝固性坏死， 而周围和声通道上正常组织不受影响或可接受的影响， 即同时保证聚焦超声治疗的安全性 和高效性。 0005 基于。
9、MRI高分辨率和无创性实时监测的特性， 发展MRI实时引导和监控下的HIFU治 疗技术与设备已成为HIFU治疗的一个重要发展方向。 磁共振引导的高强度聚焦超声治疗动 物肿瘤装置是将磁共振成像技术(MRI)与高强度聚焦超声技术(HIFU)融为一体， 成为一个 集成系统， 在该集成系统中用MRI对动物病灶进行诊断、 定位、 监控、 测温、 疗效评估， 用HIFU 实施肿瘤消融治疗， 实现真正意义上的磁共振导引聚焦超声肿瘤治疗技术。 发射聚焦超声 波的超声换能器与肿瘤部位的定位关系的准确性， 直接影响到集成系统的安全性和治疗的 有效性。 0006 在现有技术中， 磁共振引导的高强度聚焦超声治疗动物肿。
10、瘤装置主要存在以下不 足： 0007 (1)靠手动移动载物台， 来实现HIFU靶向治疗， 运动精度差， 误差大， 操作麻烦； 0008 (2)无法自动控制运动， 不能实现实时监控治疗； 0009 (3)在移动载物台过程中动物容易苏醒， 会对磁共振成像质量产生干扰， 同时会拖 延实验进程， 严重会导致无法继续进行。 实用新型内容 0010 本实用新型的目的在于提供一种磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 旨在解 说明书 1/4 页 3 CN 206103132 U 3 决现有磁共振引导的高强度聚焦超声治疗动物肿瘤装置靠手动移动载物台操作麻烦、 无法 自动控制运动及在移动载物台过程中动物容易苏醒引。
11、起磁共振成像质量产生干扰的技术 问题。 0011 本实用新型是这样实现的， 一种磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备， 包括用 于盛放流体的水箱、 设于所述水箱的流体中的超声换能器及设于所述超声换能器上方且用 于承载动物的载物台， 还包括设于所述水箱内且用于固定安装所述超声换能器的托盘及用 于驱动所述托盘沿X方向、 Y方向与Z方向移动的移动驱动机构， 所述X方向、 所述Y方向与所 述Z方向两两相互垂直， 所述移动驱动机构与所述托盘之间通过连接杆连接。 0012 进一步地， 所述移动驱动机构包括X向移动驱动件、 由所述X向移动驱动件驱动沿 所述X方向移动的Y向移动驱动件及由所述Y向移动驱动件驱动沿。
12、所述Y方向移动的Z向移动 驱动件， 所述Z向移动驱动件与所述托盘之间通过所述连接杆连接。 0013 进一步地， 所述X向移动驱动件、 所述Y向移动驱动件与所述Z向移动驱动件均为压 电陶瓷电机。 0014 进一步地， 所述移动驱动机构的数量与所述连接杆的数量均为二， 两个所述连接 杆的一端一一对应连接于两个所述移动驱动机构， 该两个连接杆的另一端均连接于所述托 盘上， 所述托盘位于两个所述移动驱动机构之间， 两个所述连接杆相对布置。 0015 进一步地， 所述水箱的侧壁上开设有供所述连接杆穿过的过孔， 所述过孔处设有 用于使所述连接杆的外壁与所述过孔的周缘之间密封的密封件。 0016 进一步地，。
13、 所述移动驱动机构上安装有用于检测该移动驱动机构的输出位移的光 栅。 0017 进一步地， 所述载物台对应于所述超声换能器的位置开设有一安装孔， 所述安装 孔处安装有用于供所述超声换能器产生的超声波传播的耦合水囊。 0018 进一步地， 所述水箱上开设有水孔。 0019 进一步地， 所述托盘上安装有用于定位所述超声换能器的标记件。 0020 进一步地， 还包括用于固定安装所述水箱与所述移动驱动机构的底座。 0021 本实用新型相对于现有技术的技术效果是， 通过移动驱动机构驱动托盘沿X方向、 Y方向与Z方向移动， 自动方便地调节固定于托盘上的超声换能器的位置， 在有限空间里实 现超声换能器焦点的。
14、精确定位和超声波的传播， 实现实时监控治疗过程及安全性检测。 还 有， 移动驱动机构通过连接杆将输出位移传递至托盘， 以带动超声换能器移动， 该过程动物 保持静止不动， 避免现有技术在移动载物台过程中动物容易苏醒引起对磁共振成像质量产 生干扰及拖延实验进程的情况。 在进行高强度聚焦超声动物实验时， 该磁共振引导的高强 度聚焦超声治疗设备可直接置于MRI床体上， 无需对MRI床体进行改造， 成本低廉。 附图说明 0022 图1是本实用新型实施例提供的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备的立体装 配图； 0023 图2是图1的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备的立体分解图； 0024 图3是图2的磁。
15、共振引导的高强度聚焦超声治疗设备的进一步立体分解图； 0025 图4是图1的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备的剖视图。 说明书 2/4 页 4 CN 206103132 U 4 0026 水箱 10 安装孔 31 光栅 55 0027 过孔 11 托盘 40 连接杆 60 0028 密封件 12 移动驱动机构 50 耦合水囊 70 0029 水孔 13 X向移动驱动件 51 标记件 80 0030 超声换能器 20 Y向移动驱动件 52 底座 90 0031 驱动信号线 21 Z向移动驱动件 53 把手 91 0032 载物台 30 支架 54 具体实施方式 0033 为了使本实用新型的目的。
16、、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施 例， 对本实用新型进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型， 并不用于限定本实用新型。 0034 请参阅图1至图4， 本实用新型实施例提供的磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设 备， 包括用于盛放流体的水箱10、 设于水箱10的流体中的超声换能器20及设于超声换能器 20上方且用于承载动物的载物台30， 还包括设于水箱10内且用于固定安装超声换能器20的 托盘40及用于驱动托盘40沿X方向、 Y方向与Z方向移动的移动驱动机构50， X方向、 Y方向与Z 方向两两相互垂直， 移动驱动机构50与托盘40之间通。
17、过连接杆60连接。 0035 通过移动驱动机构50驱动托盘40沿X方向、 Y方向与Z方向移动， 自动方便地调节固 定于托盘40上的超声换能器20的位置， 在有限空间里实现超声换能器20焦点的精确定位和 超声波的传播， 实现实时监控治疗过程及安全性检测。 还有， 移动驱动机构50通过连接杆60 将输出位移传递至托盘40， 以带动超声换能器20移动， 该过程动物保持静止不动， 避免现有 技术在移动载物台过程中动物容易苏醒引起对磁共振成像质量产生干扰及拖延实验进程 的情况。 在进行高强度聚焦超声动物实验时， 该磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备可 直接置于MRI床体上， 无需对MRI床体进行改造， 。
18、成本低廉。 0036 超声换能器20用于发射聚焦超声波能量。 超声换能器20的驱动信号线21采用无磁 性屏蔽层包裹， 避免在MRI成像中引入电磁干扰。 超声换能器20产生的超声波经水箱10中的 流体， 进而到达治疗靶点实现治疗目的， 在整个传递过程中超声波没有进入空气， 保证超声 换能器20的治疗效果。 流体作为超声波传播的媒介物。 优选地， 流体为经脱气处理的去离子 纯净水。 该磁共振引导的高强度聚焦超声治疗设备可进行肿瘤热消融、 开放血脑屏障、 靶向 给药等高强度聚焦超声动物实验。 0037 进一步地， 移动驱动机构50包括X向移动驱动件51、 由X向移动驱动件51驱动沿X方 向移动的Y向。
19、移动驱动件52及由Y向移动驱动件52驱动沿Y方向移动的Z向移动驱动件53， Z 向移动驱动件53与托盘40之间通过连接杆60连接。 该方案可自动控制X、 Y、 Z三个自由度平 稳运动。 可以理解地， X向移动驱动件51、 Y向移动驱动件52与Z向移动驱动件53位置还可互 换， 均能自动控制X、 Y、 Z三个自由度平稳运动。 比如， 由Y向移动驱动件驱动X向移动驱动件 沿Y向移动， 由X向移动驱动件驱动Z向移动驱动件沿X向移动， 由Z向移动驱动件驱动连接杆 沿Z方向移动。 0038 进一步地， X向移动驱动件51、 Y向移动驱动件52与Z向移动驱动件53均为压电陶瓷 电机。 压电陶瓷电机能提供驱。
20、动力， 可实现自动控制， 运动精度高， 运动平稳， 而且无磁性， 说明书 3/4 页 5 CN 206103132 U 5 确保了与磁共振成像系统的兼容性， 避免在MRI成像中引入电磁干扰。 具体地， X向移动驱动 件51与Y向移动驱动件52层叠设置， Z向移动驱动件53通过支架54安装于Y向移动驱动件52 上， 该配置容易装配， 结构紧凑， 该方案为现有技术。 每一压电陶瓷电机均包括导轨及滑动 安装于导轨上的滑块。 滑动与滑块均为陶瓷件， 避免在MRI成像中引入电磁干扰。 可以理解 地， X向移动驱动件51、 Y向移动驱动件52与Z向移动驱动件53还可以为液压缸或其它能输出 直线位移且能避免。
21、在MRI成像中引入电磁干扰的移动驱动件。 0039 进一步地， 移动驱动机构50的数量与连接杆60的数量均为二， 两个连接杆60的一 端一一对应连接于两个移动驱动机构50， 该两个连接杆60的另一端均连接于托盘40上， 托 盘40位于两个移动驱动机构50之间， 两个连接杆60相对布置。 在水箱10的两侧采用移动驱 动机构50进行双向驱动， 驱动力大， 运动平稳。 结构稳定性好， 平行度高， 靶向定位准确， 可 实现实时监控治疗损伤效果及安全性检测。 0040 进一步地， 水箱10的侧壁上开设有供连接杆60穿过的过孔11， 过孔11处设有用于 使连接杆60的外壁与过孔11的周缘之间密封的密封件1。
22、2。 具体地， 用塑胶套来隔离水箱10 与连接杆60， 防止水箱10中的流体外漏。 0041 进一步地， 移动驱动机构50上安装有用于检测该移动驱动机构50的输出位移的光 栅55。 运动距离采用光栅55读数反馈至处理器(图未示)， 光栅55、 移动驱动机构50、 处理器 组成闭环系统， 运动精度可达到微米级， 精度高， 提高治疗精度及安全性。 0042 进一步地， 载物台30对应于超声换能器20的位置开设有一安装孔31， 安装孔31处 安装有用于供超声换能器20产生的超声波传播的耦合水囊70。 具体地， 耦合水囊70呈筒状， 作为聚焦超声波传播的声通道， 使聚焦超声能量顺利到达载物台30的治疗。
23、区域。 0043 进一步地， 水箱10上开设有水孔13。 用于对水箱10输入或输出流体。 0044 进一步地， 托盘40上安装有用于定位超声换能器20的标记件80。 标记件80用于定 位超声换能器20在磁共振图像中的位置。 具体地， 标记件80包括板状体及多个环设于板状 体上的柱体， 标记件80的板状体夹设于超声换能器20与托盘40之间， 该结构紧凑。 0045 进一步地， 还包括用于固定安装水箱10与移动驱动机构50的底座90。 该方案容易 装配。 0046 进一步地， 底座90上设置有把手91， 方便搬运设备。 0047 进一步地， 水箱10、 载物台30、 移动驱动机构50、 底座90等。
24、所有构件及螺钉都采用 磁兼容或无磁性材料， 确保对磁共振图像没有影响， 整体结构稳定。 螺钉用于连接相邻两个 构件。 0048 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已， 并不用以限制本实用新型， 凡在本实用 新型的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本实用新型的保 护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 206103132 U 6 图1 说明书附图 1/4 页 7 CN 206103132 U 7 图2 说明书附图 2/4 页 8 CN 206103132 U 8 图3 说明书附图 3/4 页 9 CN 206103132 U 9 图4 说明书附图 4/4 页 10 CN 206103132 U 10 。