[发明专利]聚焦超声声场中基于B超的无损测温装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械技术领域的装置，特别是一种聚焦超声声场中基于B超的无损测温装置。

背景技术

高强度聚焦超声(HIFU)治疗是将高声强的超声聚焦到生物体内某一点，即焦点上，焦点及其周围的小块区域称为焦域。焦域中的超声能量很高，产生局部瞬间高温(65℃以上)，通过高温等生物学效应破坏肿瘤或病变组织，以此达到治疗的目的。HIFU焦域的高声强能量除了破坏病变组织外，也能破坏病灶周围的正常组织，尤其是HIFU剂量过大或治疗时间过长时，将会对病人造成损害。因此，为了保证HIFU治疗技术安全、有效地运用于临床，必须对HIFU治疗进行引导、监控和实时疗效评价。

HIFU作为一种肿瘤的局部高温治疗技术，早期的监控多采用测温系统，用热电偶测温探针插入靶区测量温度变化。但是该方法为有创性检测方法，不能准确测量HIFU焦域及其周围组织三维温度场的变化，对于深部组织的测温有很大难度，同时还有导致肿瘤细胞医源性扩散的危险。

一般的无损测温方法如红外摄像仪、光学纤维和激光-声法仅限于表浅温度测量。电阻抗法、核磁共振成像和超声方法可用于生物体深层温度监控。然而，电阻抗法无法提供有效的空间分辨率；核磁共振成像虽可以提供高质量的诊断和引导信息，但费用昂贵且无法做到实时监控，还存在检测设备与无线电频率的兼容问题。超声无损测温以其对人体危害小、超声波对组织特性差异非常敏感和抗电磁干扰等优点而备受人们关注。

经对现有技术的文献检索发现，钟徽等在《测试技术学报》(2007年21卷第2期96-101页)上发表的“准实时高强度聚焦超声背向散射积分监控成像”。该文中提出了一种基于B超的HIFU治疗检测装置。该装置由装有去气水的水槽，HIFU换能器探头，B超探头构成。实验时HIFU换能器探头置于水槽最底部，其上方有一块隔板，隔板上留有供超声波通过的声窗，声窗上放置实验用动物组织，B超探头从组织上方采集图像，整个装置浸没水槽中的去气水中。实验中HIFU换能器每发射580ms中断120ms，期间B超探头采集图像和数据，输到计算机中进行处理。

上述两种装置中，①HIFU换能器探头和B超探头分布在实验组织的上下两侧，两者的相对位置是不固定的，每次实验需要测量焦点，确定生物组织和B超探头的位置；②每次实验需要校准HIFU焦点与B超成像平面，使成像平面通过焦点；③装置中没有测温设备，只能检测和估计组织凝固性坏死的区域，不能与实际的温度变化相比较。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚焦超声声场中基于B超的无损测温装置，使其采用超声来安全检测温度变化，所用装置较小，操作简单，成本低，安全有效。

本发明是通过以下技术方案实现，本发明包括热电偶测温探针，热电偶测温探针定位板、水槽箱、组合探头。组合探头由B超探头内嵌于HIFU换能器探头中并固定构成，热电偶测温探针通过热电偶测温定位板定位于加热生物体的焦域部位，热电偶测温探针定位板固定在水槽箱上盖的一端，水槽箱开口朝上，下部有圆形开口并与HIFU换能器探头固定，水槽箱与HIFU换能器探头的结合部位垫有防水的橡胶圈。

所述HIFU换能器探头的频率为1.2M，焦点位置固定且为80mm，输出功率及超声发射占空比均可调，用于加热实验用生物组织。

所述B超探头，频率为3-5M可调，与聚焦超声不相互干涉，用于实时地观测聚焦超声加热过程中的生物组织的变化，同时可采集组织变化过程中的图像。

本发明中将HIFU换能器探头和B超探头组合起来，使HIFU换能器探头的焦点位于B超的扫描平面，使B超能采集到待加热生物组织焦域的图像，也就是待加热生物组织中“病灶”的图像。

所述的热电偶测温定位板用于将热电偶测温探针定位于待加热组织的焦域，它由两块带针孔且相互平行的塑胶板构成，两块塑胶板上的针孔点呈10×10矩阵分布，板上每个针孔与相邻针孔的间距均为10mm，多路数字采集可控的热电偶测温探针可通过双平行针孔插入待加热生物组织中。这种双平行针孔设计能使热电偶测温探针准确地找到加热生物组织焦域及其相邻区域，以实时检测焦域温度场分布。