專利名稱：高強度聚焦超聲換能器陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲波治療技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高強度超聲治療系統(tǒng)，具體涉及一種高強度聚焦超聲換能器陣列。
背景技術(shù)：
超聲換能器是超聲治療系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，利用其可穿透性和可聚焦性，將發(fā)射的低聲強超聲波通過介質(zhì)耦合，經(jīng)過皮膚進(jìn)入人體組織，聚焦或匯集到一個空間點，形成一個聲強極高的焦點，使該焦點產(chǎn)生快速的溫度升高(高于60℃)，加上其空化作用(即強超聲在液體中產(chǎn)生類似霧狀的氣泡，其形成和消失可以產(chǎn)生極高的溫度和壓力，從而使組織受到嚴(yán)重破壞)和機械振蕩作用，破壞焦點處的組織。通過對組織進(jìn)行如此由點到線、由線到面、由面到體逐點掃描的固化治療，從而使整個組織固化，實現(xiàn)治療的目的。
現(xiàn)有的聚焦超聲換能器一般由一個或多個超聲換能器單元(即陣元)組成，在對病灶進(jìn)行治療時，陣元主要是通過曲面聚焦、聲透鏡聚焦或相控聚焦的方式將各個陣元所發(fā)射的超聲波匯集到病灶的一空間點，以對病灶進(jìn)行治療。
曲面聚焦的工作原理類似于光學(xué)凹面鏡聚焦，聲透鏡聚焦工作原理類似于光學(xué)凹透鏡聚焦。相控聚焦的工作原理是通過控制陣元激勵信號的相位，使聲波波陣面曲率和中心位置發(fā)生遍布，從而實現(xiàn)聲束的電子聚焦和掃描，如美國專利US4865042以及公開號為CN1562411A的中國發(fā)明專利公開說明書分別披露了一種相控聚焦超聲換能器陣列。
曲面聚焦和聲透鏡聚焦這兩種聚焦方式一般經(jīng)聚焦后只能夠形成位置固定的單一焦點，工作靈活性差；相控聚焦能夠?qū)⒏麝囋椛涞某暷芰烤劢乖陬A(yù)設(shè)的焦域內(nèi)，實現(xiàn)焦點強度和位置的移動，但是在實際使用中，相控聚焦超聲換能器陣列的制造工藝要求高、實現(xiàn)起來技術(shù)難度大，且焦點移動范圍有限，受超聲路徑的影響很大，使用起來也不是很方便。同時，對于需要治療較大區(qū)域的病灶來說，上述三種聚焦方式的超聲換能器都不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、聚焦位置靈活、并適合對較大區(qū)域的病灶進(jìn)行治療的高強度聚焦超聲換能器陣列。
解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該高強度聚焦超聲換能器陣列，包括多個陣元、陣元的驅(qū)動裝置、分布有若干小孔的托板，陣元分別嵌于各小孔內(nèi)，其中，每個陣元分別與一個獨立的驅(qū)動裝置連接，各驅(qū)動裝置能使各陣元分別聚焦于不同的空間點。
現(xiàn)有技術(shù)中托板上的各陣元的技術(shù)參數(shù)相同，由同一驅(qū)動裝置通過陣元各自的信號線驅(qū)動各個陣元，將陣元所發(fā)射的超聲波匯集到病灶的某一點。而本發(fā)明中各個陣元的驅(qū)動裝置是獨立工作的，各陣元之間互不影響，各個陣元通過各自獨立的信號線分別連接至相應(yīng)的驅(qū)動裝置中，因此當(dāng)各個獨立的驅(qū)動裝置分別驅(qū)動一定數(shù)目的陣元時，該陣元發(fā)射超聲波并各聚焦于相應(yīng)的靶點，從而使參與治療的各陣元可進(jìn)行多點掃描治療、線性掃描治療或曲線掃描治療。
本發(fā)明中每個陣元可采用不同的技術(shù)參數(shù)，如可以采用不同的頻率、不同的功率、不同的驅(qū)動方式，也可采用相同的技術(shù)參數(shù)。也就是說，各陣元所具有的技術(shù)參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。
本發(fā)明中，對托板的形狀沒有特別的要求，只要可以容置足夠多參與治療的陣元、以及方便對病灶進(jìn)行治療就可以。
托板可為平板，陣元在托板上沿X向和/或Z向直線排列。優(yōu)選托板上各陣元的技術(shù)參數(shù)相同。因此，當(dāng)一定尺寸的托板上呈直線排列的小孔足夠多時，陣元的尺寸可足夠小，進(jìn)行治療時，各陣元發(fā)射的超聲波就可以形成一條沿X向和/或Z向的聚焦直線。
托板可為球冠形，陣元可在托板上離散分布，從而使各陣元發(fā)射的超聲波在病灶處形成不規(guī)則曲面；陣元也可在托板上按一定規(guī)則等距分布，各陣元的技術(shù)參數(shù)相同，使陣元形成一規(guī)則曲面。
陣元可為球殼式或平面式或弧面式的壓電陶瓷。
所述托板可采用剛性或柔性材料制成，若選用柔性材料，則所述軟性電絕緣材料可選自硅橡膠或聚四氟乙烯等；若選用剛性材料，則采用硬質(zhì)電絕緣材料，比如可選用聚丙烯等。
本發(fā)明高強度聚焦超聲換能器陣列，可根據(jù)治療需要對托板內(nèi)的多個陣元進(jìn)行選擇，使參與治療的每個陣元都可聚焦，工作范圍靈活，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中焦點移動范圍有限的缺陷，且可實現(xiàn)多點掃描、線性掃描治療、或曲線掃描治療等多種治療方式，尤其適合對較大區(qū)域的病灶進(jìn)行超聲波治療。
本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意3為圖2的側(cè)面視4為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意5為圖4的側(cè)面視中1-托板 2-陣元 3-信號線具體實施方式
如圖1-5所示，本發(fā)明的高強度聚焦超聲換能器陣列包括有若干個陣元2、放置陣元的托板1、連接陣元驅(qū)動裝置的信號線3，陣元2嵌在小孔內(nèi)，小孔的尺寸略大于陣元2。
托板1采用剛性或柔性材料制成，本發(fā)明中托板1可為任意形狀，只要可以容置足夠多參與治療的陣元2以及方便對病灶進(jìn)行治療就行。
陣元2可為球殼式或平面式或弧面式的壓電陶瓷，各陣元的技術(shù)參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下各陣元的焦點可分布在一特定平面上，也可以分布于一特定體積內(nèi)，從而能夠進(jìn)行多點治療、線性掃描治療、或曲線掃描治療。
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
以下實施例都為本發(fā)明的非限定性實施例。
實施例1本實施例為采用本發(fā)明高強度聚焦超聲換能器陣列實現(xiàn)多點治療的實施例。
如圖1所示，托板1為離散分布有若干個小孔的不規(guī)則體，陣元2嵌在小孔內(nèi)，小孔略大于陣元2的尺寸，托板采用剛性材料制成，每個陣元2通過信號線3分別連接到各自的驅(qū)動裝置上。
采用本實施例的高強度聚焦超聲換能器陣列對病灶進(jìn)行治療時，首先選擇需要參與治療的陣元2，同時啟動所選定陣元的驅(qū)動裝置，使得各陣元2在病灶上分別聚焦。選定幾個陣元，病灶上就會形成幾個焦點，各焦點產(chǎn)生快速的溫度升高，加上其空化作用和機械振蕩作用，迅速破壞焦點處的組織，使得該組織發(fā)生凝固性壞死，從而完成對病灶的多點治療。
本實施例高強度聚焦超聲換能器陣列主要適用于一些不能夠集中治療的疾病情況，比如治療外陰白斑。
實施例2本實施例為采用本發(fā)明高強度聚焦超聲換能器陣列實現(xiàn)線性掃描治療的實施例。
如圖2、3所示，托板1為沿X向、Z向分布有7行×7列個相同小孔的平板，陣元2嵌在小孔內(nèi)。陣元2采用平面式的壓電陶瓷，陣元2的直徑選擇范圍為1mm～100mm，小孔的直徑略大于陣元2的直徑。托板1采用硅橡膠制成，各陣元2通過信號線3分別連接到各自的驅(qū)動裝置。各陣元的技術(shù)參數(shù)相同，其焦距的選擇范圍可為1mm～200mm，可情況來選擇。
當(dāng)采用本實施例的高強度聚焦超聲換能器陣列對病灶進(jìn)行治療時，首先選定需要參與治療的按照線性排列的陣元2，同時啟動所選定陣元2的驅(qū)動裝置，各陣元2依次分別在相應(yīng)的病灶平面上聚焦，各焦點產(chǎn)生快速的溫度升高，加上其空化作用和機械振蕩作用，破壞焦點處的組織，使得該組織發(fā)生凝固性壞死。當(dāng)陣元2的尺寸足夠小時，比如陣元的直徑為1mm時，各陣元聚焦為一條沿X向/Z向的直線，使凝固性壞死區(qū)域在病灶處疊加成一線性區(qū)域，如果所形成的線性區(qū)域為一斷續(xù)的線性區(qū)域——即各線性點之間存在間隙，這時可沿X向或Z向適當(dāng)挪動托板1的位置，使超聲換能器陣列再次掃描進(jìn)行治療，直至凝固性壞死區(qū)域在病灶處進(jìn)行疊加后為一線性區(qū)域。
本實施例適用于治療某些皮下組織疾病。
實施例3本實施例為采用本發(fā)明的高強度聚焦超聲換能器陣列實現(xiàn)曲面掃描治療的實施例。
如圖4、5所示，托板1為分布有若干個相同小孔的球面形，小孔在托板上按一定的規(guī)則分布，如按同心圓、直線，曲線等分布。各小孔內(nèi)分別嵌有一陣元。陣元2采用弧面式的壓電陶瓷，陣元2的直徑選擇范圍為1mm～100mm，小孔的直徑略大于陣元2的直徑，各陣元2的技術(shù)參數(shù)相同。
當(dāng)采用本實施例的高強度聚焦超聲換能器陣列對病灶進(jìn)行治療時，啟動選定陣元2的驅(qū)動裝置，各陣元依次分別在相應(yīng)的病灶曲面上聚焦，各焦點產(chǎn)生快速的溫度升高，加上其空化作用和機械振蕩作用，破壞焦點處的組織，使得該組織發(fā)生凝固性壞死，當(dāng)陣元的尺寸足夠小，如陣元的直徑為1mm時，凝固性壞死區(qū)域就會在病灶處疊加成一曲面區(qū)域。
本實施例中托板1上的小孔也可呈離散分布，在進(jìn)行治療時，只需要先對那些按照曲面線排列的陣元2進(jìn)行選定，并啟動該選定陣元的驅(qū)動裝置，其余治療過程同上所述。
本實施例適用于治療體表皮膚疾病。
權(quán)利要求
1.一種高強度聚焦超聲換能器陣列，包括多個陣元、陣元的驅(qū)動裝置、分布有若干小孔的托板，陣元分別嵌于各小孔內(nèi)，其特征在于每個陣元分別與一個獨立的驅(qū)動裝置連接，各驅(qū)動裝置能使各陣元分別聚焦于不同的空間點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于托板為平板，陣元在托板上沿X向和/或Z向直線排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于各陣元的技術(shù)參數(shù)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于托板為球冠形，陣元在托板上離散分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于托板為球冠形，陣元在托板上等距分布，各陣元的技術(shù)參數(shù)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于所述陣元為球殼式或平面式或弧面式的壓電陶瓷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于托板采用電絕緣材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強度聚焦超聲換能器陣列，其特征在于托板采用硅橡膠、聚丙烯或聚四氟乙烯制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強度聚焦超聲換能器陣列，其包括多個陣元、陣元的驅(qū)動裝置、分布有若干小孔的托板，陣元分別嵌于各小孔內(nèi)，其中，每個陣元分別與一個獨立的驅(qū)動裝置連接，各驅(qū)動裝置能使各陣元分別聚焦于不同的空間點。參與治療的各陣元可進(jìn)行多點掃描治療、線性掃描治療、或曲線掃描治療。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、聚焦位置靈活、特別適合對較大區(qū)域的病灶進(jìn)行治療。
文檔編號G10K11/00GK1990063SQ20051013744
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者燕思源, 汪龍 申請人:重慶融海超聲醫(yī)學(xué)工程研究中心有限公司