專利名稱：高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及醫(yī)療用高強(qiáng)度聚焦超聲肺瘤治療機(jī)，具體涉及這種高強(qiáng)度 聚焦超聲治療設(shè)備中多個高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(也可稱為發(fā)射頭)的一種 空間聚焦定位機(jī)構(gòu). 背景技術(shù)高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療機(jī)是利用無放射性機(jī)械波，在生物組織內(nèi)有較高 的聚焦能力與滲透能力，進(jìn)行體外無創(chuàng)治療的一種大型醫(yī)療設(shè)備。其治療機(jī)理是高強(qiáng)度聚焦超聲準(zhǔn)確聚焦于體內(nèi)腫瘤患處，焦點處產(chǎn)生瞬間高溫效應(yīng)、 ;^效應(yīng)使腫瘤組織產(chǎn)生壞死，失去增殖、侵潤和轉(zhuǎn)移能力.壞死的"良化" 腫瘤組織最終被機(jī)體溶解吸收，而超聲波作用其間對焦域以外的正常組織則 影響較小?，F(xiàn)有技術(shù)中，高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤治療機(jī)一般由超聲發(fā)生和發(fā)射裝置、計 算機(jī)自動控制與處理裝置、圖象定位及治療軟件等幾個部分組成.其中，超 聲波發(fā)射裝置中如何使來自不同方向的高強(qiáng)度超聲波在空間進(jìn)行有效聚焦始 終是該技術(shù)的難題.最初，超聲波的發(fā)射多以平面發(fā)射為主，或以平面發(fā)射 后經(jīng)透鏡會聚，實踐證明這種聚焦方式傳播損耗大，而且聚焦效果多不理想， 制作的一致性也不夠好.后來，隨著技術(shù)進(jìn)步采用自聚焦換能器方式獲得治 療用聚焦超聲波，即將多個自聚焦換能器(即發(fā)射頭)在空間再次聚焦，目 前比較典型的做法是采用一個內(nèi)球面定位盆ll (見附圖l所示)，將多個超聲 換能器8 (—般為壓電陶瓷晶片)粘貼在精密加工的內(nèi)球面上，利用內(nèi)球面的 空間聚焦能力進(jìn)行超聲波聚焦.無疑這種方式與當(dāng)初相比取得了很大進(jìn)步， 獲得了一定的效果，但實際應(yīng)用中人們又碰到了另一方面的問題，即雖然內(nèi) 球面可以通it^密加工來保證聚焦的準(zhǔn)確性，M各點粘貼超聲換能器8的 定位過程中，由于粘膠性能、粘M度以及粘貼的壓力不同等多方面的因素， 都會影響聚焦的準(zhǔn)確性，而這些因素在制作工藝過程中往往難以得到控制， 因此造成了聚焦的誤差和治療的危險.由于高強(qiáng)度聚焦超聲設(shè)備對超聲聚焦 的精度要求較高，當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)較大誤差時，由于粘貼的一次性作用， 通過調(diào)整加以糾正，因此制造中經(jīng)常出現(xiàn)廢品，給工業(yè)化生產(chǎn)帶來困難. 發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，以便通過調(diào)整可以方便獲得多個高強(qiáng)度聚焦超聲換能器在空間精確聚焦的效果。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是 一種高強(qiáng)度聚焦超聲換 能器定位機(jī)構(gòu)，設(shè)置一個固定基座，在該基座上設(shè)置若干套可調(diào)活動支架， 每套支架由四節(jié)結(jié)構(gòu)依次連接構(gòu)成，連接點處設(shè)緊固件，第一節(jié)的未端與基 座連接，對應(yīng)可調(diào)自由度為X軸向的移動和繞X軸向的轉(zhuǎn)動a;笫二節(jié)的未 端與第一節(jié)的頂端鉸接，對應(yīng)可調(diào)自由度為繞Z軸向的轉(zhuǎn)動入；第三節(jié)的未 端與第二節(jié)的頂端滑動套接，對應(yīng)可調(diào)自由度為Y軸向的移動和繞Y軸向的轉(zhuǎn)動P;第四節(jié)的未端與第三節(jié)夾套連接，對應(yīng)可調(diào)自由度為Z軸向的移動 和繞Z軸向的轉(zhuǎn)動Y，笫四節(jié)上安M聲換能器. 上述技術(shù)方案有關(guān)解釋及變化如下1、 上述方案中，所述"基座"是指安置各支架的基礎(chǔ)構(gòu)件.所述"若千 套"是指兩套或兩套以上的數(shù)量，該數(shù)量與發(fā)射頭數(shù)量相等。而發(fā)射頭的數(shù) 量可以根據(jù)實際需要來確定.所述"緊固件"是指各節(jié)結(jié)構(gòu)活動關(guān)節(jié)處所設(shè) 的固定構(gòu)件.2、 上述方案中，有關(guān)三維空間六個自由度的定義參見附圖5所示。3、 上述方案中，有關(guān)若干套可調(diào)活動支架在基座上的布局安排有以下兩 種情況(1) 、當(dāng)活動支架數(shù)量較少時，可以在基座上沿圃周方向一閨均勻布置.(2) 當(dāng)活動支架數(shù)量較多時，可以在基座上分成內(nèi)外至少兩團(tuán)，每圏沿 圓周方向均勻布置.4、 上述方案中第四節(jié)上安^iL射晶片可以采用平面換能器或自聚焦性的 球面換能器.當(dāng)采用平面換能器時，整體為一次聚焦；當(dāng)采用自聚焦球面換 能器時，整體為二次聚焦.實際應(yīng)用中本定位機(jī)構(gòu)釆用二次聚焦結(jié)構(gòu)效果更 好.本實用新型與現(xiàn)有內(nèi)球面定位盆的最大區(qū)別在于突破了傳統(tǒng)思維模式，取 消了實體內(nèi)球面聚焦方案，在虛擬空間中通過可調(diào)萬向活動支架將各換能器 精確固定在聚焦位置上。其優(yōu)點如下1、 聚焦更準(zhǔn)確。原來的內(nèi)球面定位盆結(jié)構(gòu)最頭痛的就是聚焦不準(zhǔn)，而且 很難調(diào)整，而本方案可以通it^確的調(diào)整來實現(xiàn)，聚焦非常準(zhǔn)確。2、 安裝方便。原內(nèi)球面定位盆結(jié)構(gòu)粘貼一套換能器非常麻煩，而本方案 只要依靠定位卡固定幾個螺釘和螺栓即可。3、 重量輕。原定位盆一般為沉重的實體金屬盆，而本方案可以大大減輕4、 成本更低。原來的內(nèi)球面定位盆的內(nèi)球面需要采用精磨加工，加工費 用較大，而本方案的加工只需些比較簡單、普能的金加工工藝就可實現(xiàn)，相 比之下成本大大減少。5、 體積更小.原來的內(nèi)球面定位盆結(jié)構(gòu)為了實現(xiàn)治療所需的較大功率是 通過增大體積來實現(xiàn)，而本方案由于聚焦準(zhǔn)確，效率高體積相應(yīng)減小.6、 維修方便.原來的內(nèi)球面定位盆上粘貼換能器更M來比較困難，而 本方案如果某個換能器單元損壞，只需卸幾個螺釘或螺栓即可更換.
附圖1為現(xiàn)有內(nèi)球面定位盆超聲聚焦結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型實施例立體圖，圖中有六個超聲換能器在空間聚焦；附圖3為超聲換能器空間定位結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為超聲換能器單元空間定位原理圖；附圖5為定位W^空間自由度控制示意圖；附圖6為聚焦調(diào)整中使用的定位卡示意圖。以上附圖中1、片架固定板；2、片架固定栓；3、片架關(guān)節(jié)；4、片 架夾；5、螺釘；6、螺釘；7、螺栓；8、超聲換能器；9、焦域；10、 片架；11、內(nèi)球面定位盆；12、定位卡。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述實施例參見附圖2 圖5所示， 一種用于固定六個超聲換能器8的高強(qiáng)度 聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，由一個片架固定板1和六套關(guān)節(jié)型可調(diào)活動支架 組成.片架固定板1作為各個換能器的聚焦定位基座，六套關(guān)節(jié)型可調(diào)活動 支架在基座上沿同一圃周方向均勻布置.每套支架均由一個片架固定松2、 一 個片架關(guān)節(jié)3、 一個片架夾4和一個片架10依次連接構(gòu)成一種三維空間中六 個自由度可調(diào)的定位結(jié)構(gòu).其中，每套支架中片架固定栓2作為支架的笫一節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與基座采 用軸孔配合，并通過螺母固定，見圖3和圖4，所對應(yīng)的可調(diào)自由度為X軸向 的移動和繞X軸向的轉(zhuǎn)動a,見圖5。片架關(guān)節(jié)3作為支架的笫二節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與片架固定栓2的頂端^^， 鉸接處設(shè)螺釘5固定，見圖3和圖4，所對應(yīng)的可調(diào)自由度為繞Z軸向的轉(zhuǎn)動 入，見圖5.片架夾4作為支架的第三節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與片架關(guān)節(jié)3的頂端滑動凄，接， 套接處徑向設(shè)螺釘6固定，見圖3和圖4，所對應(yīng)的可調(diào)自由度為Y軸向的移 動和繞Y軸向的轉(zhuǎn)動P，見圖5。片架10作為支架的笫四節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與片架夾4夾套連接，夾套上i殳 螺栓7夾持固定，見圖3和圖4，所對應(yīng)的可調(diào)自由度為Z軸向的移動和繞Z 軸向的轉(zhuǎn)動Y，見圖5。片架10上安^聲換能器8。為了使各超聲換能器8發(fā)射的超聲波在空間實現(xiàn)聚焦，在裝配完成后要通 過定位機(jī)構(gòu)調(diào)整各超聲換能器8朝向，使布置在空間內(nèi)的各超聲換能器8處 于以焦域9為中心的球面上。調(diào)整可以采用定位卡方法，即按照理論計算結(jié) 果設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)定位卡12，見圖6所示，標(biāo)準(zhǔn)定位卡12每次定位對稱的兩個 超聲換能器8，然后將定位機(jī)構(gòu)固定，當(dāng)每個超聲換能器8均為球冠形自聚焦超聲換能器時(此時每個超聲換能 器8均為球冠形狀，本身匯聚在空間一點上)，將六個超聲換能器8的焦點再 次匯聚到空間的一點上，即二次聚焦。如果此時超聲換能器8為平面結(jié)構(gòu)， 同樣六個超聲換能器8的焦點會聚到空間一點上形成一次聚焦。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此 項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實 用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都 應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi).
權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置一個固定基座，在該基座上設(shè)置若干套可調(diào)活動支架，每套支架由四節(jié)結(jié)構(gòu)依次連接構(gòu)成，連接點處設(shè)緊固件，第一節(jié)的未端與基座連接，對應(yīng)可調(diào)自由度為X軸向的移動和繞X軸向的轉(zhuǎn)動α；第二節(jié)的未端與第一節(jié)的頂端鉸接，對應(yīng)可調(diào)自由度為繞Z軸向的轉(zhuǎn)動λ；第三節(jié)的未端與第二節(jié)的頂端滑動套接，對應(yīng)可調(diào)自由度為Y軸向的移動和繞Y軸向的轉(zhuǎn)動β；第四節(jié)的未端與第三節(jié)夾套連接，對應(yīng)可調(diào)自由度為Z軸向的移動和繞Z軸向的轉(zhuǎn)動γ，第四節(jié)上安裝超聲換能器[8]。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，其特征在于 設(shè)置一個片架固定板[1作為各發(fā)射頭單元的聚焦定位基座，在該基座上間隔 設(shè)置若干套關(guān)節(jié)型可調(diào)活動支架，每套支架由片架固定栓[2〗、片架關(guān)節(jié)[3、 片架夾4和片架[10組成，片架固定栓[2作為支架的第一節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與 基座采用軸孔配合，并通過螺母固定，對應(yīng)可調(diào)自由度為X軸向的移動和繞 X軸向的轉(zhuǎn)動a;片架關(guān)節(jié)[3作為支架的第二節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與片架固定栓[2
的頂端鉸接，鉸接處設(shè)螺釘[5固定，對應(yīng)可調(diào)自由度為繞Z軸向的轉(zhuǎn)動入； 片架夾[4作為支架的第三節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與片架關(guān)節(jié)[3的頂端滑動套接，套 接處徑向設(shè)螺釘[6固定，對應(yīng)可調(diào)自由度為Y軸向的移動和繞Y軸向的轉(zhuǎn)動 P;片架[10作為支架的笫四節(jié)結(jié)構(gòu)，其未端與片架夾[4夾套連接，夾套上設(shè) 螺栓[7]夾持固定，對應(yīng)可調(diào)自由度為Z軸向的移動和繞Z軸向的轉(zhuǎn)動Y，片 架[10上安狄聲換能器[8。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述若干套可調(diào)活動支架在基座上沿圃周方向均勻布置.
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述若干套可調(diào)活動支架在基座上分成內(nèi)、外至少兩團(tuán)，每團(tuán)沿圃周方向均 勻布置.
專利摘要一種高強(qiáng)度聚焦超聲換能器定位機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置一個固定基座，在該基座上設(shè)置若干套可調(diào)活動支架，每套支架由四節(jié)結(jié)構(gòu)依次連接構(gòu)成，連接點處設(shè)緊固件，第一節(jié)對應(yīng)可調(diào)自由度為X軸向的移動和繞X軸向的轉(zhuǎn)動α；第二節(jié)對應(yīng)可調(diào)自由度為繞Z軸向的轉(zhuǎn)動λ；第三節(jié)對應(yīng)可調(diào)自由度為Y軸向的移動和繞Y軸向的轉(zhuǎn)動β；第四節(jié)對應(yīng)可調(diào)自由度為Z軸向的移動和繞Z軸向的轉(zhuǎn)動γ，第四節(jié)上安裝超聲換能器[8]。本實用新型與現(xiàn)有內(nèi)球面定位盆的最大區(qū)別在于突破了傳統(tǒng)思維模式，取消了實體內(nèi)球聚焦方案，在虛擬空間中通過可調(diào)萬向活動支架將換能器精確固定在聚焦位置上。
文檔編號A61N7/00GK201164671SQ200820033329
公開日2008年12月17日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者正 孫 申請人:李成春;孫 正