[发明专利]一种医用超声设备声场声功率校准方法

说明书

本发明涉及一种医用超声设备声场声功率校准方法。本发明将HIFU设备放置于水箱侧面，在水箱另侧贴附吸声尖辟。在水箱壁底侧放置LED条形灯管，其下侧垫有棋盘格背景图像。固定支架和带有刻度的移动支架构成的行走机构由电机驱动，电机由PC端控制。移动支架一端固定有工业相机，将工业相机放置于水箱上方。工业摄像机连接PC端。将工业相机调整到正对棋盘格中心位置后对棋盘格拍摄，然后PC端将棋盘格图像输入声功率神经网络，最终可以得到高强度聚焦超声换能器聚焦声场的声功率。本发明能有效提高HIFU设备声功率校准速度，使医护人员能够更方便有效保证医用超声设备质量。

技术领域

本发明涉及超声设备声场声功率快速校准方法，特别是涉及一种医用超声设备声场声功率校准方法。

背景技术

高强度聚焦超声技术(HIFU)是将超声波聚焦于靶区组织，利用超声波具有的组织穿透性和能量沉积性，将体外发生的超声波聚焦到生物体内病变组织(治疗靶区)，通过超声的热效应、机械效应和空化效应达到治疗疾病的目的，是一种非侵入性、具有巨大潜力的治疗肿瘤和一些非肿瘤疾病的手段，其作用方式与太阳光聚焦后引起放置于焦点处的纸片燃烧的原理相似。但超声波声功率过低会导致治疗没有效果、而过高则会造成不可逆的损伤，因此治疗过程中需要准确控制阈值范围的大小。在这种需求形势下，超声功率的测量具有其重要的实际意义。

HIFU技术的重点在于对各阵元的发射的超声束的相位控制以及对形成声场的能量控制。临床发现当病灶点较深时很难控制超声束的聚焦，可能会出现焦域偏离病灶点，或焦域处能量过多过少的情况。这样往往不能彻底清除肿瘤组织，同时很可能造成肿瘤区域外的非必要损伤。超声手术系统直接作用于人体组织，超声输出功率的大小是涉及超声进入人体安全剂量的重要参数，尽管这些装置的设计目的本身是破坏组织，但也存在辐射不期望的效应能量，因此，输出声功率是治疗过程中需要严格控制的医学参数，也是评价超声外科手术系统仪器性能的重要指标。由此可见，超声聚焦的定位和焦域声功率的精确测量至关重要，医院机构需要对HIFU设备进行周期性的检定校准。

目前校准高强度聚焦超声设备的方法是按照国家标准来进行测量的。国标规定HIFU声场声功率测量辐射力天平法，但对靶子和超声探头的放置角度、距离都有严格要求，所以每次实验都需要花费大量的时间进行位置上的校准。测量HIFU声功率的方法还有量热法、水听器法及光线检测法等。虽然有的方法测量精度高，但是大多数方法测量步骤复杂、测量耗时长，对测量系统的要求苛刻，无法满足对超声医疗系统实时监控的要求。

目前对HIFU设备的声场声功率的校准通常参照国标GB/T 19890-2005。该方法测量步骤复杂、测量耗时长，同样不适合对超声医疗系统实时校准。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种在线快速校准医疗超声设备声场声功率的方案，用于在线快速校准HIFU声场声功率，以便实时保证HIFU的精度以及安全性。

本发明将高强度超声聚焦换能器放置于水箱侧面，利用HIFU信号发生器驱动发出超声波，在其对面的水箱壁上贴附吸声尖辟。在水箱壁底侧周围放置LED条形灯管充当光源，其下侧垫有用于超声校准用的棋盘格背景图像。固定支架和带有刻度的移动支架构成的行走机构由电机驱动，电机由PC端进行控制。移动支架一端固定有工业相机，将工业相机放置于水箱上方。工业摄像机通过数据传输线连接PC端。将工业相机调整到正对棋盘格中心位置后对棋盘格进行地拍摄，然后PC端将棋盘格图像输入声功率神经网络，最终可以得到高强度聚焦超声换能器聚焦声场的声功率。其中声功率神经网络由辐射天平测得的声功率与畸变区域图像建立而成。

本发明的有益效果：

本发明能够有效的提高高强度超声聚焦装置的声功率校准速度，降低医用超声装置的校准成本，使医护人员能够更方便有效的保证医用超声设备的质量，从而减少由于HIFU设备失常而出现手术事故的可能，尽可能避免给患者造成不可逆转的损伤，达到提高HIFU手术成功率的目的。