[实用新型]超声换能器的工作状态的监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及医用超声治疗领域，特别是指一种超声换能器的工作状态的监控装置。

背景技术

众所周知，超声波与人体组织相互作用可以产生若干生物组织效应。根据超声波的局部声强高低和声波发射方式，这些生物组织效应可以分为热效应和非热机械效应。组织热效应指细胞对超声波能量的吸收导致其升温至热坏死。组织非热机械效应指由于声空化、声流和局部小振幅振动导致的细胞活动增加进而使细胞形态产生改变、破裂、凋亡等现象。影响超声生物组织效应的物理因素包括声场聚焦形式、声波频率、声压幅度、连续或脉冲声发射方式(脉冲重复频率和占空比)、驻波条件、媒质静态压强、温度、黏滞状态和边界条件等因素。

近年来，超声波的生物组织效应在治疗超声领域日益受到广泛研究和应用。高强度超声治疗在肿瘤热消融、体外冲击波粉碎尿结石、药物输送、阻断神经传导等方面的应用都有新的进展。

在减肥和美容应用领域，超声波也显现其独特的优势，例如采用体外低频率超声波辅助微创吸脂手术可以增强局部脂肪破坏效率。单独采用体外发射高强度聚焦超声波破坏局部脂肪组织的方法和设备正在经历临床验证，并显现其疗效，其安全性也得到初步验证。此类治疗往往先选定需治疗区域，然后采用体外超声波换能器发射超声波聚焦于皮下脂肪层内，基于超声波的人体组织热效应或机械效应原理在当前焦斑区域破坏脂肪组织，并逐点移动换能器改变焦点位置覆盖所需的治疗区域。在合适的治疗区域和剂量条件下，超声波破碎的脂肪组织经由人体自体新陈代谢循环分解。

在超声治疗中，由于超声换能器压电材料本身特性的离散性，以及治疗时的使用参数和工作环境往往不尽相同，使得超声换能器的输出能量随使用时间变化，而超声输出能量会影响治疗质量的一致性和有效性。更为危险的是，若超声换能器或其驱动电路出现故障，从安全性的角度考虑，迫切需要能够在能量超出安全边界时立刻停止治疗，避免进一步的伤害。因此，对超声换能器的工作状态进行监控已经成为一个急需解决的重要的临床安全性问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种超声换能器的工作状态的监控装置，能够对超声换能器的工作状态进行实时监控，并适当反馈调整超声换能器的工作参数，从而增加超声换能器使用的安全性，以及提升超声治疗质量。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种超声换能器的工作状态的监控装置，包括：

获取模块，用于获取超声换能器的当前的工作状态；

处理模块，用于比较所述超声换能器的当前的工作状态和预设的工作状态；

控制模块，用于根据比较结果控制所述超声换能器的工作参数，以使所述超声换能器处于预设的工作状态。

进一步地，所述获取模块包括：

第一获取子模块，用于对所述超声换能器的输入信号利用采样-保持电路进行包络检测，分别获得所述超声换能器的电压信号和电流信号的幅度值，测量所述超声换能器的电压信号和电流信号的相位差，根据所述电压信号、电流信号的幅度值和二者相位差计算所述超声换能器的实际电功率值；

所述处理模块包括：

第一处理子模块，用于将所述实际电功率值与预设的电功率值、预设的最大输出电功率值相比较；

所述控制模块包括：

第一控制子模块，用于当所述实际电功率值处于预设的允许变化范围时，调整所述超声换能器的功放电路的输入信号幅度或增益，以使所述实际电功率值达到预设的电功率值；或

当所述实际电功率值超出预设的允许变化范围时，报警提示用户；或

当所述实际电功率值超出预设的最大输出电功率值时，切断所述超声换能器的电功率输出并报警提示用户。

进一步地，所述获取模块包括：

第二获取子模块，用于采用射频信号双向功率耦合器对所述超声换能器的正向和反向射频信号进行测量，获得其正向和反向的电压信号，计算得到所述超声换能器的电压反射驻波比；

所述处理模块包括：

第二处理子模块，用于将所述电压反射驻波比与预设阈值、预设最大阈值相比较；

所述控制模块包括：

第二控制子模块，用于当所述电压反射驻波比处于预设阈值和预设最大阈值之间时，调整所述超声换能器的功放输出以使所述超声换能器的电压反射驻波比达到预设阈值；或

当所述电压反射驻波比高于预设最大阈值时，切断所述超声换能器的功放输出并报警提示用户。

进一步地，所述获取模块包括：