[发明专利]一种聚焦超声场内流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的系统与方法

说明书

技术领域：

本发明属于聚焦超声领域，具体涉及到一种利用聚焦超声场内流动微泡空化产生的附加热量对流动带走热量进行补偿的系统与方法。 

背景技术：

当超声在介质中传播时，部分超声能量被介质吸收并转化为热能，从而引起介质温度的升高。利用聚焦超声可体外汇聚、快速、局部加热等方面的优势，特别是使用高强度聚焦超声，在临床肿瘤热疗中取得了令人鼓舞的开创性成果。但这种聚焦超声局部加热技术仍存在效率低、时间长等问题有待解决。由于热传导，特别是介质中含有较多流动液体时，由于流动带走热量阻碍介质温度的升高，降低了聚焦超声局部加热的效率。因此，需要提高含有流动液体的介质中聚焦超声加热效率。增加单次超声功率或作用时间可以提高目标区域温度，但同时会使超声传播路径上和目标区域周边正常组织的温度过高，产生毒副作用。此外，借助阻断血供和注射碘油等方式可减少流动带走热量的影响，但这类侵入方式增加人的痛苦和加大风险。 

发明内容：

本发明结合微泡超声空化增效机制，提出一种在聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加热量补偿流动带走热量的系统与方法。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的解决方案： 

一种聚焦超声场内流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的系统，其特征在于：包括主控制系统1、功率放大器2、聚焦超声换能器3、微泡流速控制泵4。主控制系统1连接功率放大器2和微泡流速控制泵4，功率放大器2连接聚焦超声换能器3，微泡流速控制泵4控制微泡流速。主控制系统1通过内部时序控制功率放大器2输出能量的时间和强度。 

采用上述系统，一种聚焦超声场内流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的方法，其特征在于：主控制系统1控制功率放大器2输出能量给聚焦超声换能器3，从而形成聚焦超声场，作用于含有流动液体的介质。同时，微泡注入介质内并随流动液体到达聚焦超声场焦区，主控制系统1通过微泡流速控制泵4控制介质中微泡的流速。在聚焦超声作用下，利用微泡超声空化增效机制产生的附加热量，补偿液体流动带走的热量，从而促进管道附近局部介质温度的升高。 

本发明中，流动微泡在超声作用下发生空化等瞬态物理，并增强对超声的反射、散射等作用，可利用流动微泡超声空化增效机制产生附加热量，补偿流动带走的热量，提高超声加热效率。 

附图说明：

图1是本发明提出的聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的系统框图。 

图2是本发明提出的聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的方法示意图； 

图中所示的标号分别为：1为主控制系统、2为功率放大器、3为聚焦超声换能器、4为微泡流速控制泵、5为样品。 

具体实施方式：

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和发明人给出的实施方式作进一步的详细说明： 

实施例1：一种聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的系统，如图1所示。包括：主控制系统1、功率放大器2、聚焦超 声换能器3、微泡流速控制泵4、样品5。 

系统连接：主控制系统1连接功率放大器2和微泡流速控制泵4，功率放大器2连接聚焦超声换能器3，微泡流速控制泵4控制仿体内微泡溶液的流速。 

该系统由两大部分组成，分别为聚焦超声部分和微泡流速控制部分。聚焦超声部分包括聚焦超声换能器和功率放大器。频率、功率和作用时间连续可调的超声功率放大器驱动单阵元凹球面聚焦超声换能器以连续或占空比工作模式发射聚焦超声。使用流速泵控制仿体管道中液体的流速。透明仿体内管道的两端分别与乳胶管连接，之后将乳胶管装卡在流速泵中，利用流速泵控制仿体管道中微泡的流速。将各部分系统集成，并通过主控制系统的软件控制各系统同步工作。 

实施例2：一种聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加的热量对流体带走的热量进行补偿的方法，如图2所示。 

在微泡辅助的聚焦超声热疗中，使用内部可流通微泡溶液的仿组织透明体模，仿体中的管道垂直于超声治疗声轴，并且通过三维移动装置调节超声治疗焦点位于管道中。将微泡溶液注入管道内，通过微泡流速控制泵控制其流速。之后使用聚焦超声焦域作用于靶区局部，利用微泡超声空化增效机制产生附加热量，从而补偿流动带走的热量，促进管道附近温度的升高。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。