[發明專利]一種用于聲動力治療的超聲聚焦方法

有效

• 申請號: 201710517759.0
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107362466B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 田野;劉斌;張治國;高維偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱醫科大學;哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61N7/02
• 分類號: A61N7/02
• 代理公司: 11139 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫皓晨

本發明提供了一種用于聲動力治療的超聲聚焦方法，該方法首先利用二維超聲相控陣技術獲取到聲動力治療的目標區域的三維幾何模型，然后構建該目標區域的三維聲學模型，根據目標位置、目標尺寸以及三維聲學模型計算治療所需的相控陣聚焦法則，并根據相控陣聚焦法則對二維超聲相控陣探頭中的各陣元進行激勵。本發明能夠使能量準確聚焦到病變處，提高聲動力治療的準確性，最大程度降低對正常部位的損傷；由于采用了聚焦方式，從而提高了聲能量輸入效率效率；另外，本發明中的目標位置通過聚焦法則確定，治療過程中探頭無需移動即可將聲能量聚焦到病變處，操作簡便，效率高。本發明解決了傳統聲動力療法中聲能量輸入效率不高和治療準確性不佳的問題。

技術領域

本發明涉及聲動力治療領域，具體而言，涉及一種用于聲動力治療的超聲聚焦方法。

背景技術

聲動力技術(Sonodynamic Therapy,SDT)是指通過超聲激活聲敏劑、利用組織氧產生活性氧進而發揮生物學作用的技術。SDT利用超聲的強穿透力特性，可實現深部組織的無創治療，在抑制腫瘤生長、調控動脈粥樣硬化演變方面有著廣闊的應用前景。其中，超聲能量輸入是SDT的關鍵，其輸入方式決定了SDT的效率和準確性。目前SDT研究中使用的超聲換能器多為平面單晶探頭，其在組織內形成的聲場呈擴散狀，且離探頭中心越遠，聲場強度越低。聲動力治療過程中，若要使目標區域聲場達到治療所需強度，則整個聲場覆蓋范圍內的組織都將承受較高強度的聲輻射，且離探頭越近，強度越高。因而采用此方法時，聲能量不能有效集中于目標處，治療效率低，同時可能對正常組織形成不必要的損傷。因此人們期望采用聚焦方式提高聲能量輸入效率和治療準確性。

現有的聚焦方式主要分為幾何聚焦控制和電子聚焦控制兩種。幾何聚焦控制通過聚焦換能器實現，其中應用最多的是聲透鏡聚焦技術。但此類方法焦點固定，且通常使用液浸法，為了將焦點移動到病變處，需要附加機械裝置，因而不適于用于聲動力治療。相比之下，電子聚焦速度快，并可對焦點尺寸、焦區深度進行控制，因而有望成為聲動力治療的首選。然而，聲動力治療的對象多為不規則形狀，且其在組織內的深度也因人而異，因此聚焦之前，還需要對獲取病變區域的位置、尺寸等信息，并對治療區域組織進行聲學建模，以便于聚焦聲場設計與聚焦法則的計算。

發明內容

本發明提供一種用于聲動力治療的超聲聚焦方法，用以解決傳統聲動力療法中聲能量輸入效率不高和治療準確性不佳的問題。

為達到上述目的，本發明提供了一種用于聲動力治療的超聲聚焦方法，其包括以下步驟：

S1：初步確定聲動力治療的目標區域所在的三維空間范圍S；

S2：將二維超聲相控陣探頭固定于一預設位置P；

S3：根據三維空間范圍S和預設位置P確定二維超聲相控陣探頭中的各陣元于掃描時的聚焦法則；

S4：電子相控陣掃描系統根據聚焦法則控制二維超聲相控陣探頭中的各陣元工作，并將掃描結果構建為三維幾何模型M1；

S5：根據三維幾何模型M1確定病變部位的目標位置T1以及目標尺寸S1；

S6：根據三維幾何模型M1、三維空間范圍S中各組織的空間分布以及各組織對應的聲學參數構建一三維聲學模型M2；

S7：根據目標位置T1、目標尺寸S1以及三維聲學模型M2計算治療所需的相控陣聚焦法則；

S8：根據相控陣聚焦法則對二維超聲相控陣探頭中的各陣元進行激勵。

在本發明的一實施例中，所述三維空間范圍S對應空間直角坐標系O-xyz下的一區域，于掃描時是在x-z平面內沿y方向進行多次掃描，并于每次掃描后獲得一在x-z平面內的二維圖像，其中，x-y平面是二維超聲相控陣探頭所在平面，z軸垂直于二維超聲相控陣探頭與皮膚的接觸面并指向皮膚深度方向。