[發(fā)明專利]超聲換能器、聚焦超聲治療設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810059389.5
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN110064136A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許貴華;葉方偉;雷光榮;宋丹;劉華偉;李三勇
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶海扶醫(yī)療科技股份有限公司
• 主分類號: A61N7/02
• 分類號: A61N7/02;G10K11/28
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 柴亮;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供一種超聲換能器、聚焦超聲治療設(shè)備，屬于高強度聚焦超聲技術(shù)領(lǐng)域，其可解決現(xiàn)有的超聲換能器焦域尺寸大、形狀呈“雪茄型”的問題。該超聲換能器包括發(fā)聲單元和發(fā)聲面，發(fā)聲單元用于產(chǎn)生超聲波，發(fā)聲面為具有第一缺口、第二缺口、第三缺口的球面，其中，發(fā)聲面對應(yīng)的球面的一個球心面為主球心面，第一缺口和第二缺口分別位于垂直于主球心面的直徑與球面的兩個相交處，第三缺口連接第一缺口和第二缺口；在距離主球心面兩側(cè)分別一定距離的范圍內(nèi)，發(fā)聲面在與主球心面平行的截面中為圓弧形，圓弧形的開口對應(yīng)第三缺口，圓弧形的圓心角大于180度且小于360度；發(fā)聲面能反射超聲，且發(fā)聲單元產(chǎn)生的超聲波聚焦于發(fā)聲面對應(yīng)的球心。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高強度聚焦超聲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲換能器、聚焦超聲治療設(shè)備。

背景技術(shù)

高強度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)技術(shù)已在醫(yī)療、科研、材料處理等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，其利用超聲的可聚焦性和穿透性，使超聲在特定位置聚焦，并利用焦域處的高能量治療疾病、激發(fā)反應(yīng)、改變材料性質(zhì)等。例如，高強度聚焦超聲技術(shù)在臨床上已用于治療肝癌、乳腺癌、腎癌、骨腫瘤、子宮肌瘤等良惡性腫瘤，其原理是將超聲聚焦到人體內(nèi)的病變處，使焦域的高能量密度機械能轉(zhuǎn)換為熱能，使病變組織凝固性壞死(又稱超聲熱消融)；同時，由于聲通道上的超聲能量密度較低，故可保證病變組織周圍和聲通道上的正常組織不受影響或受到的影響可接受。

超聲換能器是高強度聚焦超聲技術(shù)的核心部件，其用于將電能轉(zhuǎn)換為機械能，并從發(fā)聲面各處沿法線方向發(fā)射超聲，以使發(fā)出的超聲聚焦。現(xiàn)有的聚焦超聲換能器的發(fā)聲面多為球冠面，其發(fā)出的超聲為行波，并在球冠的球心附近聚焦。由于超聲的特性，故現(xiàn)有超聲換能器的焦域?qū)嶋H近似于雪茄形或紡錘形，其在聲軸方向的長度較大，一般超過10mm，而在其它兩短軸的尺寸則在2～3mm(以超聲頻率為1MHz時為例)。

現(xiàn)有超聲換能器的焦域范圍較大，能量不夠集中，焦域處能量密度較低，聲壓最多僅能達到10⁷Pa量級，由此導(dǎo)致其不能迅速消融病變組織，治療時間長，治療效果不佳。

另外，人體內(nèi)存在大量骨骼、含氣臟器、脂肪等非均勻組織，它們會對現(xiàn)有超聲換能器發(fā)出的超聲造成嚴重的散射、反射，使超聲的傳播呈嚴重的非線性等，進而使焦域產(chǎn)生不可預(yù)測的偏移、畸變，影響治療的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明至少部分解決現(xiàn)有的超聲換能器焦域尺寸大、形狀呈“雪茄型”的問題，提供一種可形成小尺寸的球形焦域的超聲換能器、聚焦超聲治療設(shè)備。

解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種超聲換能器，包括發(fā)聲單元和發(fā)聲面，所述發(fā)聲單元用于產(chǎn)生超聲波，且

所述發(fā)聲面為具有第一缺口、第二缺口、第三缺口的球面，其中，所述發(fā)聲面對應(yīng)的球面的一個球心面為主球心面，所述第一缺口和第二缺口分別位于垂直于主球心面的直徑與球面的兩個相交處，所述第三缺口連接第一缺口和第二缺口；

在距離主球心面兩側(cè)分別一定距離的范圍內(nèi)，所述發(fā)聲面在與主球心面平行的截面中為圓弧形，所述圓弧形的開口對應(yīng)第三缺口，所述圓弧形對應(yīng)的圓心角大于180度且小于360度；

所述發(fā)聲面具有反射超聲的能力，且所述發(fā)聲單元產(chǎn)生的超聲波聚焦于發(fā)聲面對應(yīng)的球心。

優(yōu)選的是，所述第一缺口和第二缺口的邊緣分別位于第一平面和第二平面中。

進一步優(yōu)選的是，所述第一平面與第二平面均平行于所述主球心面。

進一步優(yōu)選的是，所述第一平面與第二平面間的距離在80～1000mm。

進一步優(yōu)選的是，所述第一平面與第二平面間的距離在150～500mm。

進一步優(yōu)選的是，所述第一平面與主球心面間的距離等于所述第二平面與主球心面間的距離。