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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711433149.9 (22)申请日 2017.12.26 (71)申请人 深圳先进技术研究院 地址 518055 广东省深圳市南山区西丽大 学城学苑大道1068号 (72)发明人 郑海荣邱维宝李锦成周娟 (74)专利代理机构 深圳青年人专利商标代理有 限公司 44350 代理人 傅俏梅 (51)Int.Cl. A61N 7/02(2006.01) (54)发明名称 一种阵列超声换能器的激励方法、 装置、 设 备及存储介质 (57)摘要 本发明适用超声医疗技术领域， 提供。
2、了一种 阵列超声换能器的激励方法、 装置、 设备及存储 介质， 该方法包括： 接收用户输入的使用单个阵 列超声换能器对待治疗组织进行超声治疗的请 求， 使用多频率对阵列超声换能器同时进行激 励， 以产生用于对待治疗组织进行超声治疗的超 声波， 从而有效地增大单个阵列超声换能器的声 窗、 增强了其空化效果， 提高了待治疗组织的升 温效率以及受热一致性， 并减小了超声通道中组 织的热损伤， 进而提高了超声治疗效果， 同时本 发明通过与使用该激励方法的超声治疗设备相 连接的电子设备灵活控制激励焦点变化， 使得超 声治疗操作更简便。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 107913477 A 。
3、2018.04.17 CN 107913477 A 1.一种阵列超声换能器的激励方法， 其特征在于， 所述方法包括下述步骤： 接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行超声治疗的请求； 使用多频率对所述阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用于对所述待治疗组织进行 超声治疗的超声波。 2.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 使用多频率激励所述阵列超声换能器的步 骤， 包括： 根据所述超声治疗请求， 获取用于对所述阵列超声换能器进行激励的多个激励频率、 与所述多个激励频率对应的焦点位置以及所述阵列超声换能器的不同阵元通道， 所述多个 激励频率包含两种或两种以上不同频率； 根据所述对应。
4、的焦点位置以及所述不同阵元通道， 产生与所述多个激励频率相应的多 个激励脉冲信号； 控制所述多个激励脉冲信号对所述阵列超声换能器的所述不同阵元通道同时进行激 励， 以产生用于对所述待治疗组织进行超声治疗的超声波。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述激励频率对应的焦点位置包含但不限于 同一个焦点位置。 4.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 根据所述对应的焦点位置以及所述不同阵元 通道， 产生与所述多个激励频率相应的多个激励脉冲信号的步骤， 包括： 根据所述焦点位置对每个阵元通道的、 相应的激励脉冲信号进行延时控制， 以对所述 激励脉冲信号形成的超声波束进行合成并聚焦。 5.一。
5、种阵列超声换能器的激励装置， 其特征在于， 所述装置包括： 请求接收单元， 用于接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行超声 治疗的请求； 换能器激励单元， 用于使用多频率对所述阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用于 对所述待治疗组织进行超声治疗的超声波。 6.如权利要求5所述的装置， 其特征在于， 所述换能器激励单元包括： 激励参数获取单元， 用于根据所述超声治疗请求， 获取用于对所述阵列超声换能器进 行激励的多个激励频率、 与所述多个激励频率对应的焦点位置以及所述阵列超声换能器的 不同阵元通道， 所述多个激励频率包含两种或两种以上不同频率； 激励信号产生单元， 用于根据所述对。
6、应的焦点位置以及所述不同阵元通道， 产生与所 述多个激励频率相应的多个激励脉冲信号； 以及 换能器激励子单元， 用于控制所述多个激励脉冲信号对所述阵列超声换能器的所述不 同阵元通道同时进行激励， 以产生用于对所述待治疗组织进行超声治疗的超声波。 7.如权利要求6所述的装置， 其特征在于， 所述激励频率对应的焦点位置包含但不限于 同一个焦点位置。 8.如权利要求6所述的装置， 其特征在于， 所述激励信号产生单元包括： 延时控制单元， 用于根据所述焦点位置对每个阵元通道的、 相应的激励脉冲信号进行 延时控制， 以对所述激励脉冲信号形成的超声波束进行合成并聚焦。 9.一种超声治疗设备， 包括存储器、。
7、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理 器上运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1 权利要求书 1/2 页 2 CN 107913477 A 2 至4任一项所述方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。 权利要求书 2/2 页 3 CN 107913477 A 3 一种阵列超声换能器的激励方法、 装置、 设备及存储介质 技术领域 0001 本发明属于超声医疗技术领域， 尤其涉及一种阵列超声换能器的激励方法、 装置、 。
8、设备及存储介质。 背景技术 0002 超声在医疗领域已经获得了广泛的应用， 尤其是在神经、 肿瘤、 血液等疾病中， 超 声治疗的作用越来越大。 国内外对超声神经刺激和调控， 超声消融等领域的研究越来越深 入， 无创超声治疗取得的效果也越来越明显。 0003 无创超声治疗就是利用超声波的热效应、 机械效应和空化效应等达到治疗的目 的。 要达到治疗所需的超声辐射力强度或温升效果， 需要较大的换能器激励能量， 由于使用 单阵元换能器很难达到这么高的能量， 即使激励能量达到要求， 也会减小换能器的使用寿 命， 同时还会因为声窗较小， 在长时间激励后对超声通道中的无病变组织造成较大的热损 伤， 因此， 。
9、采用将激励能量均摊到多个单阵元换能器上或使用阵列换能器， 从而可以减小每 个阵元的激励能量， 也能防止超声通道中的热量过于集中而对无病变组织造成损伤。 0004 近年来国内外的研究表明， 使用双频率或多频率超声聚焦， 那么共焦区域的组织 不仅受到多种频率的超声波作用， 同时也受到多个频率超声波引起的差频波的作用， 差频 波为低频激励信号时将会大大增强空化的效果， 提高温升效率， 进而提高超声治疗的效率。 此外， 多频激励还能产生多个焦点， 增大辐射中覆盖的组织面积， 扩大加热范围， 提高组织 的受热一致性， 进而提高治疗效果。 0005 现有包括超声神经刺激、 调控和超声消融在内的超声治疗系统。
10、中， 常见的换能器 的激励方法有两种： 一种是使用单个换能器并用单个频率进行聚焦， 该方法虽然装置简单， 但是只有单个频率聚焦， 在高频超声治疗特别是使用单阵元换能器过程中， 声窗较小， 超声 穿透组织时的衰减较大， 靶区的能量相对较小， 辐射力强度、 温升等治疗效果相对较差， 而 且在换能器激励能量加到一定值后， 容易对超声通道中的组织造成热烫伤； 另一种是使用 两个或更多的换能器， 每个换能器采用不同的频率同时对一个区域进行聚焦， 该方法能够 在高频治疗的同时， 达到低频治疗的效果， 超声治疗时的声窗更大， 超声通道中组织衰减更 小， 靶区即焦点处能量更大、 温升效果也更好， 但是这样系统。
11、电路、 换能器等装置复杂， 造成 对焦点、 波束控制以及操作使用等不便。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种阵列超声换能器的激励方法、 装置、 设备及存储介质， 旨在解决现有技术导致超声治疗效果差、 超声治疗操作复杂的问题。 0007 一方面， 本发明提供了一种阵列超声换能器的激励方法， 所述方法包括下述步骤： 0008 接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行超声治疗的请求； 0009 使用多频率对所述阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用于对所述待治疗组织 进行超声治疗的超声波。 说明书 1/5 页 4 CN 107913477 A 4 0010 另一方面， 本发明提。
12、供了一种阵列超声换能器的激励装置， 所述装置包括： 0011 请求接收单元， 用于接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行 超声治疗的请求； 0012 换能器激励单元， 用于使用多频率对所述阵列超声换能器同时进行激励， 以产生 用于对所述待治疗组织进行超声治疗的超声波。 0013 另一方面， 本发明还提供了一种超声治疗设备， 包括存储器、 处理器以及存储在所 述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述计算机程序时实 现如前所述方法的步骤。 0014 另一方面， 本发明还提供了一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质 存储有计算机程序， 所述计算机程序。
13、被处理器执行时实现如前所述方法的步骤。 0015 本发明接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行超声治疗的 请求， 使用多频率对阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用于对待治疗组织进行超声治 疗的超声波， 从而有效地增大了单个阵列超声换能器的声窗、 增强了其空化效果， 提高了待 治疗组织的升温效率以及受热一致性， 并减小了超声通道中组织的热损伤， 进而提高了超 声治疗效果， 同时通过与使用该激励方法的超声治疗设备相连接的电子设备灵活控制激励 焦点变化， 使得超声治疗操作更简便。 附图说明 0016 图1是本发明实施例一提供的阵列超声换能器的激励方法的实现流程图； 0017 图2是本。
14、发明实施例一提供的阵列超声换能器的激励方法中步骤S102的实现流程 图； 0018 图3是本发明实施例一提供的阵列超声换能器的激励方法中矩形阵列超声换能 器、 圆形阵列超声换能器的示例图； 0019 图4是本发明实施例二提供的阵列超声换能器的激励装置的结构示意图； 0020 图5是本发明实施例二提供的阵列超声换能器的激励装置的优选结构示意图； 以 及 0021 图6是本发明实施例三提供的超声治疗设备的结构示意图。 具体实施方式 0022 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明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发。
15、明， 并 不用于限定本发明。 0023 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述： 0024 实施例一： 0025 图1示出了本发明实施例一提供的阵列超声换能器的激励方法的实现流程， 为了 便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 详述如下： 0026 在步骤S101中， 接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行超声 治疗的请求。 0027 本发明实施例适用于超声治疗设备， 该超声治疗设备包括控制逻辑器、 功放电路、 说明书 2/5 页 5 CN 107913477 A 5 输出匹配电路以及换能器。 优选地， 该超声治疗设备能与个人电子设备相连接， 以便于接收 用户输。
16、入的超声治疗请求， 通过与该超声治疗设备相连接的电子设备灵活控制激励焦点变 化， 使得超声治疗操作更简便。 优选地， 本发明实施例中的阵列超声换能器为多阵元阵列超 声换能器， 作为示例地， 如图3中3a所示的矩形阵列超声换能器、 3b所示的圆形阵列超声换 能器， 从而使得超声波投射到体表时的声窗较大， 有效地降低了超声通道途径组织中超声 波的声强， 避免引起不必要的损伤。 0028 在步骤S102中， 使用多频率对阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用于对待治 疗组织进行超声治疗的超声波。 0029 在发明实施例中， 使用多个激励频率同时对阵列超声换能器进行激励， 从而有效 地增大了单个阵列超。
17、声换能器的声窗、 增强了其空化效果， 提高了待治疗组织的升温效率 以及受热一致性， 并减小了超声通道中组织的热损伤， 进而提高了超声治疗效果。 0030 优选地， 如图2所示， 步骤S102的具体过程可通过下述步骤实现： 0031 在步骤S201中， 根据超声治疗请求， 获取用于对阵列超声换能器进行激励的多个 激励频率、 与多个激励频率对应的焦点位置以及阵列超声换能器的不同阵元通道， 多个激 励频率包含两种或两种以上不同频率。 0032 本发明实施例中， 阵列超声换能器的多个激励频率、 与多个激励频率对应的焦点 位置以及不同阵元通道等参数的获取或设置与待治疗组织的位置、 范围以及病变程度相 关。
18、。 0033 优选地， 在本发明实施例中， 获取用于对阵列超声换能器进行激励的多个激励频 率以及与多个激励频率对应的焦点位置， 其中， 同步频率的激励频率可以作用于一个焦点 位置， 也可以作用于不同的焦点位置， 从而保证超声治疗的效果及准确性。 0034 作为示例地， 对患者的血栓进行超声血栓消融治疗时， 根据血栓的位置、 范围以及 病变程度确定超声治疗需求， 根据超声治疗需求， 确定需要超声波刺激的焦点位置， 可以是 一个或多个焦点位置， 对每个焦点位置设置相应的激励频率， 以使待治疗组织的焦点位置 获得不同的频率的超声波进行治疗。 0035 在步骤S202中， 根据对应的焦点位置以及不同阵。
19、元通道， 产生与多个激励频率相 应的多个激励脉冲信号。 0036 在本发明实施例中， 各阵元通道之间都是相互独立的， 各阵元通道由逻辑控制器 根据相应的激励频率进行独立控制， 从而产生相应的多个激励脉冲信号。 各阵元通道与待 治疗组织的距离不一样， 为保证各阵元辐射的超声波在待治疗组织的焦点位置进行能量增 强， 需要对超声波束进行聚焦， 因此， 优选地， 在产生与多个激励频率相应的多个激励脉冲 信号时， 根据焦点位置对每个阵元通道的、 相应的激励脉冲信号进行延时控制， 以对激励脉 冲信号形成的超声波束进行合成并聚焦， 从而提高了对阵元通道发出的超声波波束进行聚 焦的性能。 0037 在步骤S2。
20、03中， 控制多个激励脉冲信号对阵列超声换能器的不同阵元通道同时进 行激励， 以产生用于对待治疗组织进行超声治疗的超声波。 0038 在本发明实施例中， 由于不同阵元通道发出的超声波相位不同， 因此， 控制产生的 激励脉冲信号对阵列超声换能器的不同阵元通道进行激励， 可以使得阵元通道发出的同频 率的超声波在焦点位置形成聚焦， 不同频率的超声波在焦点位置形成低频的差频超声波。 说明书 3/5 页 6 CN 107913477 A 6 0039 作为示例地， 本发明实施例的阵列超声换能器为图3中3a所示矩形阵列超声换能 器， 根据待治疗组织的超声治疗需求， 将激励频率为1.0MHz的正弦波经调制后。
21、对奇数列的 阵元进行激励和聚焦， 同时将激励频率为1.1MHz的正弦波经调制后对偶数列的阵元进行激 励和聚焦， 待治疗组织将同时受到1.0MHz和1.1MHZ超声波的治疗作用， 同时还在共焦区形 成了100KHZ的差频超声波， 该差频超声波频率较低， 可以大大的增加空化效果， 提高温升效 果， 对血栓消融等治疗效果有显著的增强。 0040 在本发明实施例中， 接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行 超声治疗的请求， 根据超声治疗请求， 获取用于对阵列超声换能器进行激励的多个激励频 率、 与多个激励频率对应的焦点位置以及阵列超声换能器的不同阵元通道， 根据对应的焦 点位置以及不同阵。
22、元通道， 产生与多个激励频率相应的多个激励脉冲信号， 控制多个激励 脉冲信号对阵列超声换能器的不同阵元通道进行激励， 以产生用于对待治疗组织进行超声 治疗的超声波， 从而有效地增大了单个阵列超声换能器的声窗、 增强了其空化效果， 提高了 待治疗组织的升温效率以及受热一致性， 并减小了超声通道中组织的热损伤， 进而提高了 超声治疗效果， 同时通过与使用该激励方法的超声治疗设备相连接的电子设备灵活控制激 励焦点变化， 使得超声治疗操作更简便。 0041 实施例二： 0042 图4示出了本发明实施例二提供的阵列超声换能器的激励装置的结构， 为了便于 说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 其中包。
23、括： 0043 请求接收单元41， 用于接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进 行超声治疗的请求； 以及 0044 换能器激励单元42， 用于使用多频率对阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用 于对待治疗组织进行超声治疗的超声波。 0045 如图4所示， 优选地， 其中， 换能器激励单元42包括： 0046 激励参数获取单元421， 用于根据超声治疗请求， 获取用于对阵列超声换能器进行 激励的多个激励频率、 与多个激励频率对应的焦点位置以及阵列超声换能器的不同阵元通 道， 多个激励频率包含两种或两种以上不同频率； 0047 激励信号产生单元422， 用于根据对应的焦点位置以及不同阵。
24、元通道， 产生与多个 激励频率相应的多个激励脉冲信号； 以及 0048 换能器激励子单元423， 用于控制多个激励脉冲信号对阵列超声换能器的不同阵 元通道同时进行激励， 以产生用于对待治疗组织进行超声治疗的超声波。 0049 激励信号产生单元422包括： 0050 延时控制单元4221， 用于根据焦点位置对每个阵元通道的、 相应的激励脉冲信号 进行延时控制， 以对激励脉冲信号形成的超声波束进行合成并聚焦。 0051 在本发明实施例中， 阵列超声换能器的激励装置的各单元可由相应的硬件或软件 单元实现， 各单元可以为独立的软、 硬件单元， 也可以集成为一个软、 硬件单元， 在此不用以 限制本发明，。
25、 各单元的具体实施方式可参考实施例一的描述， 在此不再赘述。 0052 实施例三： 0053 图6示出了本发明实施例三提供的超声治疗设备的结构， 为了便于说明， 仅示出了 与本发明实施例相关的部分。 说明书 4/5 页 7 CN 107913477 A 7 0054 本发明实施例的超声治疗设备6包括处理器60、 存储器61以及存储在存储器61中 并可在处理器60上运行的计算机程序62。 该处理器60执行计算机程序62时实现上述阵列超 声换能器的激励方法实施例中的步骤， 例如图1所示的步骤S101至S102。 或者， 处理器60执 行计算机程序62时实现上述各装置实施例中各单元的功能， 例如图3。
26、所示单元31至32的功 能。 0055 在本发明实施例中， 接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行 超声治疗的请求， 使用多频率对阵列超声换能器同时进行激励， 以产生用于对待治疗组织 进行超声治疗的超声波， 从而有效地增大了单个阵列超声换能器的声窗、 增强了其空化效 果， 提高了待治疗组织的升温效率以及受热一致性， 并减小了超声通道中组织的热损伤， 进 而提高了超声治疗效果， 同时通过与使用该激励方法的超声治疗设备相连接的电子设备灵 活控制激励焦点变化， 使得超声治疗操作更简便。 0056 本发明实施例的超声治疗设备可以为超声治疗仪。 该超声治疗设备6中处理器60 执行计算机程序。
27、62时实现阵列超声换能器的激励方法时实现的步骤可参考前述方法实施 例的描述， 在此不再赘述。 0057 实施例四： 0058 在本发明实施例中， 提供了一种计算机可读存储介质， 该计算机可读存储介质存 储有计算机程序， 该计算机程序被处理器执行时实现上述阵列超声换能器的激励方法实施 例中的步骤， 例如， 图1所示的步骤S101至S102。 或者， 该计算机程序被处理器执行时实现上 述各装置实施例中各单元的功能， 例如图3所示单元31至32的功能。 0059 在本发明实施例中， 接收用户输入的使用单个阵列超声换能器对待治疗组织进行 超声治疗的请求， 使用多频率对阵列超声换能器同时进行激励， 以产。
28、生用于对待治疗组织 进行超声治疗的超声波， 从而有效地增大了单个阵列超声换能器的声窗、 增强了其空化效 果， 提高了待治疗组织的升温效率以及受热一致性， 并减小了超声通道中组织的热损伤， 进 而提高了超声治疗效果， 同时通过与使用该激励方法的超声治疗设备相连接的电子设备灵 活控制激励焦点变化， 使得超声治疗操作更简便。 0060 本发明实施例的计算机可读存储介质可以包括能够携带计算机程序代码的任何 实体或装置、 记录介质， 例如， ROM/RAM、 磁盘、 光盘、 闪存等存储器。 0061 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 8 CN 107913477 A 8 图1 图2 说明书附图 1/3 页 9 CN 107913477 A 9 图3 图4 说明书附图 2/3 页 10 CN 107913477 A 10 图5 图6 说明书附图 3/3 页 11 CN 107913477 A 11 。