[实用新型]高强度聚焦超声换能器定位机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗用高强度聚焦超声肿瘤治疗机，具体涉及这种高强度聚焦超声治疗设备中多个高强度聚焦超声换能器(也可称为发射头)的一种空间聚焦定位机构。

背景技术

高强度聚焦超声肿瘤治疗机是利用无放射性机械波，在生物组织内有较高的聚焦能力与渗透能力，进行体外无创治疗的一种大型医疗设备。其治疗机理是：高强度聚焦超声准确聚焦于体内肿瘤患处，焦点处产生瞬间高温效应、机械效应使肿瘤组织产生坏死，失去增殖、侵润和转移能力。坏死的“良化”肿瘤组织最终被机体溶解吸收，而超声波作用其间对焦域以外的正常组织则影响较小。

现有技术中，高强度聚焦超声肿瘤治疗机一般由超声发生和发射装置、计算机自动控制与处理装置、图象定位及治疗软件等几个部分组成。其中，超声波发射装置中如何使来自不同方向的高强度超声波在空间进行有效聚焦始终是该技术的难题。最初，超声波的发射多以平面发射为主，或以平面发射后经透镜会聚，实践证明这种聚焦方式传播损耗大，而且聚焦效果多不理想，制作的一致性也不够好。后来，随着技术进步采用自聚焦换能器方式获得治疗用聚焦超声波，即将多个自聚焦换能器(即发射头)在空间再次聚焦，目前比较典型的做法是采用一个内球面定位盆11(见附图1所示)，将多个超声换能器8(一般为压电陶瓷晶片)粘贴在精密加工的内球面上，利用内球面的空间聚焦能力进行超声波聚焦。无疑这种方式与当初相比取得了很大进步，获得了一定的效果，但实际应用中人们又碰到了另一方面的问题，即虽然内球面可以通过精密加工来保证聚焦的准确性，但在各点粘贴超声换能器8的定位过程中，由于粘胶性能、粘胶厚度以及粘贴的压力不同等多方面的因素，都会影响聚焦的准确性，而这些因素在制作工艺过程中往往难以得到控制，因此造成了聚焦的误差和治疗的危险。由于高强度聚焦超声设备对超声聚焦的精度要求较高，当生产中出现较大误差时，由于粘贴的一次性作用，很难通过调整加以纠正，因此制造中经常出现废品，给工业化生产带来困难。

发明内容

本实用新型目的是提供一种高强度聚焦超声换能器定位机构，以便通过调整可以方便获得多个高强度聚焦超声换能器在空间精确聚焦的效果。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高强度聚焦超声换能器定位机构，设置一个固定基座，在该基座上设置若干套可调活动支架，每套支架由四节结构依次连接构成，连接点处设紧固件，第一节的未端与基座连接，对应可调自由度为X轴向的移动和绕X轴向的转动α；第二节的未端与第一节的顶端铰接，对应可调自由度为绕Z轴向的转动λ；第三节的未端与第二节的顶端滑动套接，对应可调自由度为Y轴向的移动和绕Y轴向的转动β；第四节的未端与第三节夹套连接，对应可调自由度为Z轴向的移动和绕Z轴向的转动γ，第四节上安装超声换能器。

上述技术方案有关解释及变化如下：

1、上述方案中，所述“基座”是指安置各支架的基础构件。所述“若干套”是指两套或两套以上的数量，该数量与发射头数量相等。而发射头的数量可以根据实际需要来确定。所述“紧固件”是指各节结构活动关节处所设的固定构件。

2、上述方案中，有关三维空间六个自由度的定义参见附图5所示。

3、上述方案中，有关若干套可调活动支架在基座上的布局安排有以下两种情况：

(1)、当活动支架数量较少时，可以在基座上沿圆周方向一圈均匀布置。

(2)当活动支架数量较多时，可以在基座上分成内外至少两圈，每圈沿圆周方向均匀布置。

4、上述方案中第四节上安装发射晶片可以采用平面换能器或自聚焦性的球面换能器。当采用平面换能器时，整体为一次聚焦；当采用自聚焦球面换能器时，整体为二次聚焦。实际应用中本定位机构采用二次聚焦结构效果更好。

本实用新型与现有内球面定位盆的最大区别在于突破了传统思维模式，取消了实体内球面聚焦方案，在虚拟空间中通过可调万向活动支架将各换能器精确固定在聚焦位置上。其优点如下：

1、聚焦更准确。原来的内球面定位盆结构最头痛的就是聚焦不准，而且很难调整，而本方案可以通过精确的调整来实现，聚焦非常准确。

2、安装方便。原内球面定位盆结构粘贴一套换能器非常麻烦，而本方案只要依靠定位卡固定几个螺钉和螺栓即可。

3、重量轻。原定位盆一般为沉重的实体金属盆，而本方案可以大大减轻整体的重量。

4、成本更低。原来的内球面定位盆的内球面需要采用精磨加工，加工费用较大，而本方案的加工只需些比较简单、普能的金加工工艺就可实现，相比之下成本大大减少。