[發明專利]一種基于環形陣列的超聲定向定溫加熱方法

有效

• 申請號: 202010483969.4
• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111529974B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 袁杰;尤琦;丁堯;王玉嬋
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: A61N7/02
• 分類號: A61N7/02;A61B8/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種基于環形陣列的超聲定向定溫加熱方法，其特征在于，所述方法用于加熱物體，所述方法包括：

步驟1，通過環形陣列超聲傳感器中的所有超聲傳感器元，對目標空間發射并接收超聲波信號，重建所述目標空間內的B型超聲圖像，根據所述B型超聲圖像定位加熱目標的具體位置；

步驟2，通過所述環形陣列超聲傳感器的超聲傳感器元發射超聲波，并通過對每個所述超聲傳感器元發射的超聲波信號進行不同的時延，使得超聲波的能量聚焦到所述加熱目標的具體位置，對所述加熱目標進行定向加熱；其中，每一個所述超聲傳感器元根據自身的位置和加熱目標的具體位置，按照不同的延時發射超聲波，實現超聲波的能量聚焦；

步驟3，通過所述環形陣列超聲傳感器中的每個超聲傳感器元，對目標空間發射超聲波，并通過所有所述超聲傳感器元接收超聲波，得到整個所述目標空間內的聲學參數信息，即對接收到的超聲波信號進行分析計算，重建出目標空間的聲速分布圖像，再通過所述聲速分布圖，對于同一種介質，根據所述介質內部的聲速值與溫度之間確定的關系計算出介質內部的溫度值；目標區域是由多種介質構成的，獲取每一種介質內部的溫度值后，即確定整個目標區域內不同位置的溫度，即計算出所述目標區域內的溫度分布；其中，所述重建出目標空間內的聲速分布圖像，使用的重建信號是環形陣列超聲傳感器采集到的目標空間內所有的超聲波反射、投射和散射信號，使用的重建方法是基于聲波方程的參數重建方法；

步驟4，通過所述目標區域內的溫度分布確定加熱目標的溫度，根據所述加熱目標的溫度值定量調整聚焦超聲波的能量，通過階梯式提高加熱功率，使得加熱目標實現恒溫。

2.根據權利要求1所述的一種基于環形陣列的超聲定向定溫加熱方法，其特征在于，所述步驟1中，所述環形陣列超聲傳感器包括一組環形排列的超聲傳感器元，所有所述超聲傳感器元的位置相對固定，并且每一個所述超聲傳感器元可以獨立工作；

在對所述目標空間發射并采集超聲波信號時，所述環形陣列超聲傳感器設定的工作模式是所有超聲傳感器元發射超聲波信號，同時，所有的所述超聲傳感器元接收超聲波信號；

發射超聲波信號時，所述環形陣列超聲傳感器開啟所有的超聲傳感器元向目標區域發射超聲波信號；

采集所述超聲波信號時，所述環形陣列超聲傳感器開啟所有超聲傳感器元，所有所述超聲傳感器元同時采集目標空間內的超聲波反射、投射和散射信號。

3.根據權利要求2所述的一種基于環形陣列的超聲定向定溫加熱方法，其特征在于，所述步驟1中，重建所述目標空間內的B型超聲圖像，使用的重建信號是所述環形陣列超聲傳感器采集到的目標空間對超聲波的反射、投射和散射信號，使用的重建方法是基于所述環形陣列超聲傳感器的波束形成法和延時疊加法：

所述波束形成法，是利用所述環形陣列超聲傳感器發射不同時延的超聲波信號，使所有所述超聲波信號能夠聚焦在一個區域；

所述延時疊加法，是對應所述波束形成法的圖像重建方法，在接收所述超聲波信號延時疊加時，所述延時是對應波束形成時的發射超聲波信號延時，通過所述延時后的疊加能夠重建出發射超聲波信號的聚焦成像區域。

4.根據權利要求3所述的一種基于環形陣列的超聲定向定溫加熱方法，其特征在于，所述步驟1中根據B型超聲圖像定位加熱目標的具體位置，包括：根據所述B型超聲圖像中的灰度值，確認不同的介質區域，根據所述不同的介質區域確認需要加熱的區域所在的具體位置。

5.根據權利要求4所述的一種基于環形陣列的超聲定向定溫加熱方法，其特征在于，所述步驟2中使得超聲波的能量聚焦到所述加熱目標的具體位置，對所述加熱目標進行定向加熱，包括：通過使所述環形陣列超聲傳感器開啟所有超聲傳感器元，并通過使不同的所述超聲傳感器元按照不同的延時發射超聲波，使得超聲波能量聚焦在固定的區域。