[發(fā)明專利]一種基于環(huán)形陣列的超聲定向定溫加熱方法

有效

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• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111529974B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁杰;尤琦;丁堯;王玉嬋
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 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(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

本申請實施例公開了一種基于環(huán)形陣列的超聲定向定溫加熱方法，包括：利用環(huán)形超聲傳感器陣列，對目標空間發(fā)射并采集超聲波信號，重建目標空間的B型超聲圖像，通過分析B型超聲圖像得到加熱目標的位置信息；通過對目標位置聚焦超聲波能量加熱目標；通過環(huán)形超聲傳感器陣列重建目標區(qū)域內(nèi)的聲速分布圖像，進而計算出目標區(qū)域內(nèi)的溫度分布；根據(jù)計算出的目標區(qū)域溫度反饋調(diào)整聚焦超聲波的能量值，通過階梯式提高加熱功率，以實現(xiàn)定量控制溫度的功能。相對于現(xiàn)有技術(shù)，對目標區(qū)域無損傷無輻射，同時大大減少了設(shè)備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲成像及處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于環(huán)形陣列的超聲定向定溫加熱方法。

背景技術(shù)

超聲聚焦加熱是一種利用超聲波的高能量特性，使多束超聲波聚焦在同一區(qū)域從而使該區(qū)域的介質(zhì)溫度升高的技術(shù)。

在超聲聚焦加熱技術(shù)中，如果想要實現(xiàn)恒溫加熱，必須對加熱區(qū)域的溫度進行檢測和監(jiān)控。現(xiàn)有的超聲聚焦加熱技術(shù)往往使用插入式的溫度傳感器或核磁共振技術(shù)進行溫度檢測和監(jiān)控，但插入式的溫度傳感器會對目標區(qū)域造成損傷，同時無法檢測整個區(qū)域范圍內(nèi)的溫度。而核磁共振技術(shù)的成本很高，并且具有輻射性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于環(huán)形陣列的超聲定向定溫加熱方法，以解決現(xiàn)有的恒溫超聲定向定溫加熱方法采用插入式的溫度傳感器或者核磁共振技術(shù)對目標區(qū)域進行溫度監(jiān)測和監(jiān)控，導(dǎo)致目標區(qū)域的損傷、檢測范圍小、以及成本較高的問題。

本發(fā)明實施例提供一種基于環(huán)形陣列的超聲定向定溫加熱方法，包括：

步驟1，通過環(huán)形陣列超聲傳感器中的所有超聲傳感器元，對目標空間發(fā)射并接收超聲波信號，重建所述目標空間內(nèi)的B型超聲圖像，根據(jù)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(huán)形陣列超聲傳感器的超聲傳感器元發(fā)射超聲波，并通過對每個所述超聲傳感器元發(fā)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；

步驟3，通過所述環(huán)形陣列超聲傳感器中的每個超聲傳感器元對目標空間發(fā)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(nèi)的聲學(xué)參數(shù)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計算出目標區(qū)域內(nèi)的溫度分布；

步驟4，通過所述目標區(qū)域內(nèi)的溫度分布確定加熱目標的溫度，根據(jù)所述加熱目標的溫度值定量調(diào)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(xiàn)恒溫。

進一步地，在一種實現(xiàn)方式中，所述步驟1中，所述環(huán)形陣列超聲傳感器包括一組環(huán)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(fā)射并采集超聲波信號時，所述環(huán)形陣列超聲傳感器設(shè)定的工作模式是所有超聲傳感器元發(fā)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(fā)射超聲波信號時，所述環(huán)形陣列超聲傳感器開啟所有的超聲傳感器元向目標區(qū)域發(fā)射超聲波信號；

采集所述超聲波信號時，所述環(huán)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(nèi)的超聲波反射、投射和散射信號。

進一步地，在一種實現(xiàn)方式中，所述步驟1中，所述重建目標空間的B型超聲圖像，使用的重建信號是所述環(huán)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(huán)形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(huán)形傳感器發(fā)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(qū)域；