[发明专利]一种高声压高声强超声波测量系统

说明书

本发明涉及一种高声压高声强超声波测量系统，所述的系统包括：反射体、水听器、信号解调器和信号示波器，反射体将入射超声波按照反射系数等比折减反射到水听器上，水听器采集到反射体反射的超声波信号后转换成电信号或光信号，并发送给信号解调器，信号解调器将电信号或光信号解调成与超声波信号成比例的电信号后，输入到信号示波器进行信号的采集和显示。本发明的高声压高声强超声波测量系统，通过选定特性阻抗固体反射体的斜入射反射作用，在不改变入射波频率成分、声束形状、空间分布的条件下，对水中的高声压高声强超声波声场进行等比折减，利用普通水听器即可实现冲击波碎石机、高强度聚焦超声肿瘤治疗系统声场和声输出的测量。

技术领域

本发明属于医疗器械性能检测和测量领域，尤其涉及一种高声压高声强超声波测量系统。

背景技术

体外引发冲击波碎石机(Extracorporeal Shock Wave Lithotripter，ESWL)和高强度聚焦超声(High-Intensity Focused Ultrasound，HIFU)肿瘤治疗系统是当今最重要的超声治疗设备。其中，前者的作用是产生高达数十至上百MPa的高声压，通过空化、挤压等多种机理将体内的结石粉碎，后者的作用是产生高达数千至上万W/cm2功率面密度的高声强，其能量被肿瘤组织吸收后产热升温，发生凝固性坏死。作为医疗器械，为了确保在临床使用中的安全有效，必须对其声场分布和声输出水平进行标准化检测，而检测所用的首要工具就是高频水听器。

迄今为止，制作水听器的敏感材料有压电陶瓷、压电高分子和光纤三大类，但它们都无法抗耐ESWL的高声压和HIFU治疗系统的高声强。作为不得已的办法，一种是将临床所用的连续波或猝发声工作方式，为了检测目的临时改为尖脉冲方式，达到常规水听器所能耐受的程度，另一种对现有水听器进行铠装，增强其抗耐性(鲁棒性)。但将连续波或猝发声方式改为尖脉冲方式，虽可保护水听器，但并不反映临床实践中人体组织所受超声辐照的真实频率和强弱；对现有水听器进行金属铠装的办法，虽可增强其抗耐性，但灵敏度必然大大降低，从而导致严重的信息丢失。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种高声压高声强超声波测量系统。

本发明提供了一种高声压高声强超声波测量系统，包括：反射体、水听器、信号解调器和信号示波器，所述反射体将入射超声波按照反射系数等比折减反射到所述水听器上，所述水听器采集到所述反射体反射的超声波信号后转换成电信号或光信号，并发送给所述信号解调器，所述信号解调器将所述电信号或光信号解调成与所述超声波信号成比例的电信号后，输入到所述信号示波器进行信号的采集和显示。

优选地，还包括：计算机，与所述信号示波器连接，用于接收所述超声波信号，并对所述超声波信号进行显示和对超声波输出量参数进行计算处理。

优选地，还包括：控制器、反射体三维行程装置和水听器三维行程装置，所述控制器根据所述计算机对超声波输出量参数处理的结果，通过控制所述反射体三维行程装置和所述水听器三维行程装置，来调整所述反射体和所述水听器的位置和方向。

优选地，所述反射体三维行程装置包括：反射体平移装置和反射体旋转装置；所述反射体平移装置用于调节所述反射体的深度和横向位置；所述反射体旋转装置用于调节反射体的俯仰角度；

所述水听器三维行程装置包括：水听器平移装置和水听器旋转装置；所述水听器平移装置用于调节水听器在声束轴上作直线步进扫描；所述水听器旋转装置用于调节水听器能绕通过水听器接收面中心并垂直于水听器主声轴的两个正交轴线上旋转，作方向角和俯仰角的调节。

优选地，所述反射体的材质特性声阻根据折减的声压或声强比例计算结果进行选取，其厚度不小于10倍脉冲超声波声程，或不小于10倍的窄带信号最大波长；其中，所述反射体前表面为平面，后表面为搓板式沟槽结构，且在所述搓板式沟槽结构的沟槽内设置一层吸声内衬，作为后表面超声波吸收层。