[發明專利]超聲換能器的運動機構的控制方法及控制裝置

有效

• 申請號: 201210516243.1
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103853097A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 王慧強
• 申請（專利權）人: 重慶海扶醫療科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;A61N7/02
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種超聲換能器的運動機構的控制方法及超聲換能器的運動機構的控制裝置。

背景技術

高強度聚焦超聲治療設備是利用超聲換能器發出的超聲波在生物組織中的穿透性和可聚焦性等物理特性，將低能量密度的超聲波聚焦于病灶處，并在病灶處形成高能量密度的焦點，通過焦點處超聲波產生的熱效應、機械效應和空化效應滅活腫瘤等組織細胞。

在高強度聚焦超聲治療設備中通常使用的是凹透鏡式固定焦距的超聲換能器，為了使超聲換能器的焦域能夠覆蓋整個病灶區域，一般將其固定在三軸（即x軸、y軸與z軸）相互垂直的三維運動機構上，通過所述三維運動機構驅動超聲換能器移動，以完成超聲治療手術。

超聲治療手術過程中的超聲輻照方式一般包括固定點的超聲輻照和動態的直線線段輻照，所述固定點的超聲輻照即超聲換能器被固定在某一預期位置并對患者病灶處進行輻照，所述動態的直線線段輻照即超聲換能器在所述三軸中任意兩軸所組成的平面中作勻速直線運動，并在作勻速直線運動的同時對患者病灶處進行輻照。

隨著高強度聚焦超聲治療技術應用的推廣及深入，超聲輻照方式也在不斷的優化，比如一種動態的圓弧線段輻照方式，所述動態的圓弧線段輻照即超聲換能器在所述三軸中任意兩軸所組成的平面中作勻速圓弧運動且同時對患者病灶處進行輻照，且所述圓弧的半徑在一定范圍內可調。目前，這種動態的圓弧線段輻照方式的實現方法為：在原有的三維運動機構的基礎上增加旋轉機構和半徑調節機構，所述超聲換能器安裝在所述半徑調節機構上；所述旋轉機構包括驅動單元（如直流電機）、傳動單元（如齒輪、皮帶輪、鏈條等）和旋轉單元（如傳動軸），用于帶動超聲換能器做圓弧運動；所述半徑調節機構包括徑向滑軌，用于調節超聲換能器與所述圓弧所在圓的圓心的距離，從而改變圓弧運動的半徑。

但是，上述動態圓弧線段輻照方式的實現方法具有如下缺點：

1）如果在現有的三維運動機構的基礎上增加旋轉機構和半徑調節機構的話，則需要對高強度聚焦超聲治療設備重新進行設計（包括重新設計圖紙和工藝等），這樣勢必會增加其設計難度和生產成本；

2）即使對高強度聚焦超聲治療設備的設計已完成，在對其重新進行改造的過程中，還會因其內部剩余空間有限而很難將旋轉機構和半徑調節機構裝入其內；

3）由于增加了旋轉機構和半徑調節機構等硬件設備，相應會增加高強度聚焦超聲治療設備的故障率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述問題，提供一種不需改變現有的三維運動機構的結構且不需增加額外硬件設備即可控制超聲換能器實現動態的圓弧線段輻照方式的超聲換能器的運動機構的控制方法及超聲換能器的運動機構的控制裝置。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種超聲換能器的運動機構的控制方法，所述運動機構用于帶動超聲換能器運動，所述控制方法用于控制所述運動機構帶動超聲換能器在平面內沿預設的圓弧勻速運動，假設所述平面為xy平面，所述xy平面內的兩條相互垂直的軸線分別為x軸、y軸，所述控制方法包括如下步驟：

1）使超聲換能器的初始位置與所述圓弧的起點位置重合；

2）控制所述運動機構帶動超聲換能器在所述xy平面內沿x軸方向作變速直線運動，同時控制所述運動機構帶動超聲換能器在所述xy平面內沿y軸方向作變速直線運動，且所述運動機構帶動超聲換能器沿x軸方向作變速直線運動以及帶動超聲換能器沿y軸方向作變速直線運動的合力能使得超聲換能器在所述xy平面內沿所述預設的圓弧勻速運動。

優選地，所述步驟1）中，還包括如下步驟：

預設所述圓弧的起點位置P₁的坐標為(x₁,y₁)、所述圓弧的終點位置P₂的坐標為(x₂,y₂)、所述圓弧的圓心O的坐標為(x₀,y₀)及所述圓弧的半徑為r；預設所述超聲換能器沿所述預設的圓弧勻速運動時切向速度為V，同時設定在超聲換能器沿所述預設的圓弧勻速運動的過程中實時獲取的超聲換能器的當前位置P的坐標為(x,y)；

所述步驟2）中，

控制所述運動機構帶動超聲換能器在所述xy平面內沿x軸方向作變速直線運動是按如下速度作變速直線運動：