專利名稱：一種聚焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，尤其涉及一種聚焦裝置。
背景技術(shù)：
目前在高強度聚焦超聲技術(shù)(high-intensityfocused ultrasound, HIFU)中主要的聚焦方式有自聚焦、聲透鏡聚焦以及電子相控陣列聚焦。與前兩種聚焦方式不同，電子相控陣列超聲治療系統(tǒng)的治療頭包含多個小的換能器陣元，通過控制單個陣元激勵信號的相位或時延達到聲束聚焦的目的，該電子相控陣列聚焦技術(shù)代表了當(dāng)前的最新技術(shù)。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中利用電子相控陣列聚焦技術(shù)進行聚焦的示意圖。如圖所示，通 過激勵碗狀換能器的每個陣元形成聚焦聲束聚焦在靶區(qū)所在的位置，從而消蝕人體組織內(nèi)的病灶即祀?yún)^(qū)。其具體實現(xiàn)過程為首先，由超聲診斷技術(shù)(type-B ultrasonic, B超)或電子計算機 X 身寸線斷層掃描技術(shù)(electronic computer X-ray tomography technique,CT)等醫(yī)療成像技術(shù)確定針對人體特定組織的靶區(qū)的位置，比如靶區(qū)為腫瘤等異物。然后根據(jù)碗狀換能器每一陣元到靶區(qū)的距離計算換能器每一陣元激發(fā)信號的時延；最后碗狀換能器每一陣元向靶區(qū)發(fā)出聲束并同時聚焦在靶區(qū)并將靶區(qū)的特定組織消蝕。上述方法只根據(jù)碗狀換能器每一陣元到靶區(qū)的距離來決定激發(fā)信號的時延。但是，人體組織是一種非均勻介質(zhì)，該介質(zhì)還具有粘滯吸收和非線性特征，當(dāng)碗狀換能器各個陣元向靶區(qū)發(fā)出聲束后，聲束在人體各種組織中傳播時的傳播速度不是相同的而是各自發(fā)生了變化，并且由于人體組織的非線性特性，聲束中不同的頻率成分在同一組織中具有不同的傳播速度和吸收系數(shù)，從而使得各個聲束發(fā)生信號波形畸變和時延改變，最終導(dǎo)致各個聲束最后形成的聚焦區(qū)域位置發(fā)生偏移、或者聚焦區(qū)域面積增大等而不能得到最佳的聚焦效果。同時，電子相控陣列超聲系統(tǒng)產(chǎn)生的焦域形狀一般為紡錘形，難以和實際的靶區(qū)很好匹配。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是，提供一種聚焦裝置。該裝置利用時間反轉(zhuǎn)原理能夠在具有非均勻、熱粘滯吸收和非線性等特征的人體組織中實現(xiàn)自適應(yīng)的高精度聚焦，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因人體組織是一種非均勻、熱粘滯吸收和非線性特征的介質(zhì)而導(dǎo)致聚焦聲束聚焦在靶區(qū)的準(zhǔn)確度不高的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種聚焦裝置，所述裝置包括控制模塊，發(fā)射模塊、換能器陣列、米樣模塊和處理模塊?？刂颇K用于根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算所述換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延；還用于對第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號。發(fā)射模塊用于利用所述第一激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第一聚焦聲束；還用于利用所述第二激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第二聚焦聲束。換能器陣列用于向所述靶區(qū)發(fā)出所述第一聚焦聲束并接收所述靶區(qū)的反射聲波；還用于向所述靶區(qū)發(fā)出所述第二聚焦聲束。采樣模塊用于對所述靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成所述第一數(shù)字信號。處理模塊 用于對所述原始激勵數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第一激勵信號；還用于對所述第二數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號。其中，所述控制模塊控制所述發(fā)射模塊向所述換能器陣列發(fā)射所述第一激勵信號，所述換能器陣列接收到所述第一激勵信號后向所述靶區(qū)發(fā)出所述第一聚焦聲束并接收所述靶區(qū)的所述反射聲波，所述反射聲波經(jīng)所述采樣模塊采樣后生成所述第一數(shù)字信號并發(fā)送至所述控制模塊，所述控制模塊對所述第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成所述第二數(shù)字信號，所述第二數(shù)字信號經(jīng)所述處理模塊后生成所述第二激勵信號，通過所述發(fā)射模塊向所述換能器陣列發(fā)射所述第二激勵信號，所述換能器陣列接收到所述第二激勵信號后向所述靶區(qū)發(fā)出所述第二聚焦聲束。優(yōu)選的，所述處理模塊還用于根據(jù)所述第二數(shù)字信號確定再次激勵所述換能器的每個陣元的所述第二激勵信號的激勵時延。優(yōu)選的，所述裝置還包括存儲模塊，用于存儲所述第二數(shù)字信號。優(yōu)選的，所述處理模塊具體用于對所述原始激勵數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大，并生成所述換能器陣列中每一陣元的第一激勵信號；還具體用于對所述第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大，并生成所述換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號。優(yōu)選的，所述處理模塊中所述第一激勵信號的電壓幅值小于所述第二激勵信號的電壓幅值。因此，本實用新型公開的一種聚焦裝置，該裝置通過將第一次聚焦聲束從靶區(qū)反射回來得到的接收信號進行時間反轉(zhuǎn)后再次發(fā)出第二次聚焦聲束，能夠在具有非均勻、粘滯吸收和非線性等特征的人體組織中實現(xiàn)自適應(yīng)的高精度聚焦，從而提高了利用該方法和裝置進行超聲治療的準(zhǔn)確性。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中利用電子相控陣列聚焦技術(shù)進行聚焦的示意圖；圖2為本實用新型實施例一種聚焦系統(tǒng)的架構(gòu)圖；圖3為本實用新型實施例一種聚焦方法的流程圖；圖4為本實用新型實施例一種聚焦方法的控制發(fā)射部分的電路圖；圖5為本實用新型實施例一種聚焦方法的接收處理部分的電路圖；圖6為本實用新型實施例中使用的人體組織模型示意圖；圖7為本實用新型實施例使用電子相控陣列聚焦技術(shù)進行聚焦的聲壓幅值圖；圖8為本實用新型實施例使用時間反轉(zhuǎn)聚焦技術(shù)進行聚焦的聲壓幅值圖；圖9為本實用新型實施例一種聚焦裝置的示意圖。
具體實施方式
[0027]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。本實用新型實施例將時間反轉(zhuǎn)原理應(yīng)用于HIFU系統(tǒng)中，克服人體組織非均勻、熱粘滯吸收和非線性特征對現(xiàn)有HIFU系統(tǒng)中采用的聚焦技術(shù)帶來的不利影響，以實現(xiàn)自適應(yīng)的高精度聚焦。時間反轉(zhuǎn)方法最早由法國的FINK教授引入到超聲檢測領(lǐng)域，它可以實現(xiàn)在不均勻介質(zhì)中的聲束聚焦成像。時間反轉(zhuǎn)方法的基本原理是由換能器陣元組成的時間反轉(zhuǎn)鏡接收來自目標(biāo)處的脈沖回波信號，將其轉(zhuǎn)換成電信號后進行存儲和時間反轉(zhuǎn)處理，然后將這個時間反轉(zhuǎn)信號加到換能器陣上重新激發(fā)聲波，在原目標(biāo)處將這些發(fā)散的聲波變成會聚聲波。但到目前為止，尚未見時間反轉(zhuǎn)方法在人體組織這種極不均勻又具有粘滯吸收和非線性特征的介質(zhì)中的應(yīng)用。圖2為本實用新型實施例一種聚焦系統(tǒng)的架構(gòu)圖。如圖所示，本實用新型實施例 系統(tǒng)架構(gòu)圖具體由碗狀的換能器陣列，控制電路，D/A功放電路(處理電路)，發(fā)射接收電路和采樣電路等組成。其中碗狀的換能器陣列由32-256個獨立的陣元組成，各個陣元的中心頻率和發(fā)射、接收的相應(yīng)特性保持一致。另外，針對每一個陣元皆需要有一路獨立的發(fā)射接收、D/A功放和采樣電路。圖3為本實用新型實施例一種聚焦方法的流程圖。本實施例中以64個陣元的碗狀換能器為例。其中，每個陣元的中心頻率為1MHz，控制處理電路由數(shù)字信號處理(DigitalSignal Processing, DSP)和 / 或現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)和數(shù)據(jù)存儲單元組成。如圖所述，本實施例的具體實現(xiàn)步驟包括步驟301，根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延。具體地，針對人體特定組織的目標(biāo)靶區(qū)(腫瘤等異物，其位置可由B超，CT等醫(yī)學(xué)成像技術(shù)得到)。為了保證碗狀換能器陣列中各陣元發(fā)出的聲束同時到達靶區(qū)，根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中各陣元的距離由控制電路計算換能器陣列中各陣元原始激勵數(shù)字信號的時延。也就是說，發(fā)送與靶區(qū)距離遠的陣元的第一激勵信號比與靶區(qū)距離近的陣元的第一激勵信號在時間上要早一些，最終結(jié)果是各陣元發(fā)出的聲束同時到達靶區(qū)。步驟302，根據(jù)每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延，對所述原始激勵數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的具有較低電壓幅值的第一激勵信號。其中，對所述原始激勵數(shù)字信號進行處理具體為對原始激勵數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大生成第一激勵信號。步驟303，利用所述第一激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第一聚焦聲束。具體地，對原始激勵數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大生成第一激勵信號。其中，激勵碗狀換能器的每個陣元使用的第一激勵信號為經(jīng)過功率放大后的信號，電壓幅值較低，大約40-70多伏，故第一聚焦聲束的能量較小。步驟304，換能器陣列發(fā)出第一聚焦聲束后，到達靶區(qū)的第一聚焦聲束被反射回來，則換能器的每一陣元接收靶區(qū)反射回來的聲波。具體地，第一聚焦聲束到達目標(biāo)靶區(qū)時，由于靶區(qū)異物組織的聲學(xué)參數(shù)和人體其他正常組織之間存在著差異，將會反射聲波，當(dāng)反射聲波到達換能器后，被換能器陣列中各陣元獨立接收。步驟305，對靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成第一數(shù)字信號；當(dāng)換能器陣列中各陣元獨立接收靶區(qū)的反射聲波后，對該反射聲波進行數(shù)字采樣，即對該反射聲波進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到第一數(shù)字信號。步驟306，對第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號。具體地，控制處理電路將接收到換能器的各個陣元的第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)，即先到的第一數(shù)字信號放在后面，后到的第一數(shù)字信號放在前面。如公式(I)所示。pr (T\t) = p(T\ Tfj —/)公式(I)其中，為第一數(shù)字信號，Ttl為自定義的一個比較大的常數(shù)，ftOV)為將第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)后生成的第二數(shù)字信號。步驟307，對所述第二數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號。其中，對所述第二數(shù)字信號進行處理具體為對第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大生成第二激勵信號。步驟308，根據(jù)所述第二激勵信號并利用第二激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第二聚焦聲束。具體地，控制處理電路控制發(fā)射電路并使其發(fā)射第二激勵信號，進而再次激勵碗狀換能器的每個陣元重新朝目標(biāo)組織的靶區(qū)位置發(fā)出精確的第二聚焦聲束。其中，再次激勵碗狀換能器的每個陣元使用的第二激勵信號為經(jīng)過功率放大后的信號，電壓幅值大約一百多伏，大于第一激勵信號，故第二聚焦聲束的能量大，聚焦在靶區(qū)后，從而消蝕位于靶區(qū)的病灶。圖4為本實用新型實施例一種聚焦方法的控制發(fā)射部分的電路圖。如圖所示，本實用新型實施例中的控制發(fā)射功能由控制電路41、線性穩(wěn)壓器42、存儲電路43、與上位機的通信接口 44、波形生成即數(shù)模轉(zhuǎn)換DA電路45、功率放大電路46和高壓電源47組成的控制發(fā)射模塊完成?？刂齐娐?1可以由DSP單獨實現(xiàn)，或由FPGA單獨實現(xiàn)，還可以由DSP和FPGA共同實現(xiàn)。該控制電路41用于根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延，還用于根據(jù)接收到的信號進行時間反轉(zhuǎn)后生成的第二數(shù)字信號確定再次激勵換能器的每個陣元的第二激勵信號的激勵時序。線性穩(wěn)壓器42為控制電路41提供工作電壓。存儲電路43用來存儲控制電路41需要處理的數(shù)據(jù)，包括原始激勵數(shù)字信號的時延、第二數(shù)字信號等。與上位機的通信接口 44是建立控制電路41與上位機的通信。波形生成即數(shù)模轉(zhuǎn)換DA電路45對控制電路41的原始激勵數(shù)字信號和第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。功率放大電路46對波形生成即數(shù)模轉(zhuǎn)換DA電路45生成的波形進行功率放大生成第一激勵信號或第二激勵信號。高壓電源47為可控功率放大電路46供電。該控制發(fā)射部分的工作原理為控制電路41根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算激勵換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延，通過波形生成即數(shù)模轉(zhuǎn)換DA電路45、可控功率放大電路46對原始激勵數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大后生成第一激勵信號。利用較低功率放大倍數(shù)得到電壓幅值較低的第一激勵信號，激勵換能器陣列中每一陣元，從而使得換能器陣列向靶區(qū)方向發(fā)出能量較小的第一聚焦聲束。另外，控制電路41根據(jù)接收到的反射信號進行時間反轉(zhuǎn)后生成第二數(shù)字信號后。通過波形生成即數(shù)模轉(zhuǎn)換DA電路45、可控功率放大電路46對第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大后生成第二激勵信號，利用比較高的功率放大倍數(shù)得到電壓幅值較大的第二激勵電壓，激勵換能器陣列中每一陣元，從而使得換能器陣列向靶區(qū)方向發(fā)出能量較大的第二聚焦聲束。圖5為本實用新型實施例一種聚焦方法的接收處理部分的電路圖。如圖所示，本實用新型實施例中的接收處理功能由前置放大電路51、模擬開關(guān)電路52、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC驅(qū)動電路53、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC電路54和控制電路55組成接收處理模塊完成。前置放大電路51對通過換能器的每一陣元接收靶區(qū)反射回來的聲波進行放大。模擬開關(guān)電路52、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC驅(qū)動電路53和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC電路54用來控制選擇接收換 能器的哪一路陣元的反射聲波同時將該反射聲波通過模數(shù)轉(zhuǎn)換即數(shù)字采樣生成第一數(shù)字信號。控制電路55 (即控制電路41)將所有的第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)，生成第二數(shù)字信號。其中，控制電路55可以由DSP單獨實現(xiàn)，或由FPGA單獨實現(xiàn)，還可以由DSP和FPGA共同實現(xiàn)。該接收處理部分的工作原理為第一聚焦聲束到達靶區(qū)，由于靶區(qū)異物組織的聲學(xué)參數(shù)和人體其他正常組織之間存在著差異，將會反射聲波，換能器陣列中各陣元獨立接收靶區(qū)的反射聲波后，前置放大電路51對通過換能器的每一陣元接收靶區(qū)反射回來的聲波進行放大。再通過模擬開關(guān)電路52、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC驅(qū)動電路53和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC電路54選擇并進行數(shù)字采樣，從而生成第一數(shù)字信號，接著由控制電路55利用時間反轉(zhuǎn)原理對所有的第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號?？刂齐娐?5(即控制電路41)通過波形生成即數(shù)模轉(zhuǎn)換DA電路45、可控功率放大電路46對第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大后生成第二激勵信號，利用比較高的功率放大倍數(shù)得到電壓幅值較大的第二激勵電壓，激勵換能器陣列中每一陣元，從而使得換能器陣列向靶區(qū)方向發(fā)出能量較大的第二聚焦聲束。圖6為本實用新型實施例中使用的人體組織模型示意圖。在示意圖中設(shè)置了不同的密度和聲速、粘滯吸收作用及非線性作用。然后，分別使用電子相控陣列聚焦技術(shù)和時間反轉(zhuǎn)聚焦技術(shù)，對目標(biāo)發(fā)射聚焦聲束，從而聚焦在目標(biāo)即靶區(qū)所在的位置，從而得到兩種聚焦技術(shù)的不同實現(xiàn)效果。圖7為本實用新型實施例使用電子相控陣列聚焦技術(shù)進行聚焦的聲壓幅值圖。如圖所示，橫坐標(biāo)是距離聲源軸向距離(目標(biāo)點位于σ = I)，縱坐標(biāo)是聲壓幅值。黑色虛線是理論上均勻介質(zhì)的情況，紅色實線是實際上非均勻、熱粘滯吸收、非線性的情況。從圖7中可以看出，在非均勻介質(zhì)情況下，電子相控陣列直接聚焦有一些偏差。圖8為本實用新型實施例使用時間反轉(zhuǎn)聚焦技術(shù)進行聚焦的聲壓幅值圖。如圖所示，橫坐標(biāo)是距離聲源軸向距離(目標(biāo)點位于σ = I)，縱坐標(biāo)是聲壓幅值。黑色虛線代表時間反轉(zhuǎn)前的發(fā)射聲場，紅色實線代表時間反轉(zhuǎn)后的反轉(zhuǎn)聲場。從圖8中可以看出，聲場在目標(biāo)點處形成了精準(zhǔn)的聚焦。將圖7和圖8進行對比可以看出，時間反轉(zhuǎn)聚焦法比相控陣直接聚焦法，具有更精準(zhǔn)的聚焦效果。因此，本實用新型實施例一種聚焦方法，根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算所述換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延；對所述原始激勵數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的具有較低電壓幅值的第一激勵信號，利用所述第一激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出能量較低的第一聚焦聲束；所述換能器的每一陣元接收所述靶區(qū)的反射聲波；對所述靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成第一數(shù)字信號；對所述第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號；對所述第二數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號；根據(jù)所述第二激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出能量較高的第二聚焦聲束。故該第二聚焦聲束能夠在具有非均勻、粘滯吸收和非線性等特征的人體組織中實現(xiàn)自適應(yīng)的高精度聚焦，從而提高了利用該方法進行超聲治療的準(zhǔn)確性。圖9為本實用新型實施例一種聚焦裝置的示意圖。如圖所示，本實用新型實施例具體包括控制模塊91、處理模塊92、發(fā)射模塊93、換能器陣列94、采樣模塊95和存儲模塊 96。控制模塊91用于根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列94中每一陣元的距離計算所述換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延。具體地，針對人體特定組織的目標(biāo)靶區(qū)(腫瘤等異物，其位置可由B超，CT等醫(yī)學(xué)成像技術(shù)得到)。為了保證碗狀換能器陣列中各陣元發(fā)出的聲束同時到達靶區(qū)，根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中各陣元的距離由控制模塊91計算換能器陣列94中各陣元原始激勵數(shù)字信號的時延。也就是說，發(fā)送與靶區(qū)距離遠的陣元的第一激勵信號比與靶區(qū)距離近的陣元的第一激勵信號在時間上要早一些，最終結(jié)果是各陣元發(fā)出的聚焦聲束同時到達靶區(qū)。另外，控制模塊91用于對所述第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號；具體地，控制模塊將接收到換能器的各個陣元的第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)，即先到的第一數(shù)字信號放在后面，后到的第一數(shù)字信號放在前面。如公式(I)所
/Jn ο處理模塊92用于對原始激勵數(shù)字信號進行處理并生成換能器94陣列中每一陣元的第一激勵信號；還用于對第二數(shù)字信號進行處理并生成換能器94陣列中每一陣元的第二激勵信號。其中，處理模塊92具體用于對原始激勵數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大，并生成換能器陣列中每一陣元的第一激勵信號；還具體用于對第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大，并生成換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號。處理模塊92還用于根據(jù)第二數(shù)字信號確定再次激勵換能器的每個陣元的所述第二激勵信號的激勵時延。發(fā)射模塊93用于利用所述第一激勵信號激勵所述換能器陣列94中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第一聚焦聲束。具體地，控制模塊91控制發(fā)射模塊93并使其發(fā)射第一激勵信號，進而激勵碗狀換能器陣列94的每個陣元朝目標(biāo)組織的靶區(qū)位置發(fā)出第一聚焦聲束。其中，激勵碗狀換能器陣列94的每個陣元使用的第一激勵信號的電壓幅值較小，大約40-70多伏，故第一聚焦聲束的能量小。還用于利用所述第二激勵信號激勵所述換能器陣列94中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第二聚焦聲束。具體地，控制模塊91控制發(fā)射模塊93并使其發(fā)射第二激勵信號，進而再次激勵碗狀換能器陣列94的每個陣元重新朝目標(biāo)組織的靶區(qū)位置發(fā)出精確的第二聚焦聲束。其中，再次激勵碗狀換能器陣列94的每個陣元使用的第二激勵信號的電壓幅值較大，大約一百多伏，故第二聚焦聲束的能量大，聚焦在靶區(qū)后，從而消蝕位于靶區(qū)的病灶。換能器陣列94用于向所述靶區(qū)發(fā)出聚焦聲束并接收所述靶區(qū)的反射聲波；采樣模塊95用于對所述靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成第一數(shù)字信號；存儲模塊96用于來存儲所述第二數(shù)字信號。因此，本實用新型公開的一種聚焦裝置，通過控制模塊根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算所述換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延；處理模塊對所述原始激勵數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第一激勵信號；發(fā)射模塊利用所述第一激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元；換能器向所述靶區(qū)發(fā)出第一聚焦聲束并接收所述靶區(qū)的反射聲波；采樣模塊對所述靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成第一數(shù)字信號；控制模塊對所述第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號；處理模塊對所述第二數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號；發(fā)射模塊利用所述第二激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第二聚焦聲束。故該第二聚焦聲束能夠在具有非均勻、粘滯吸收和非線性等特征的人體組織中實現(xiàn)自適應(yīng)的高精度聚焦，從而提高了利用該裝置進行超聲治療的準(zhǔn)確性。以上所述的具體實施方式
，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式
而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種聚焦裝置，其特征在于，所述裝置包括控制模塊，發(fā)射模塊、換能器陣列、采樣模塊和處理模塊； 控制模塊，用于根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算所述換能器陣列中每一陣元的原始激勵數(shù)字信號的時延；還用于對第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成第二數(shù)字信號; 發(fā)射模塊，用于利用所述第一激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第一聚焦聲束；還用于利用所述第二激勵信號激勵所述換能器陣列中每一陣元并使得所述換能器陣列向所述靶區(qū)發(fā)出第二聚焦聲束； 換能器陣列，用于向所述靶區(qū)發(fā)出所述第一聚焦聲束并接收所述靶區(qū)的反射聲波；還用于向所述靶區(qū)發(fā)出所述第二聚焦聲束； 采樣模塊，用于對所述靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成所述第一數(shù)字信號； 處理模塊，用于對所述原始激勵數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第一激勵信號；還用于對所述第二數(shù)字信號進行處理并生成所述換能器陣列中每一陣元的第二激勵信號； 其中，所述控制模塊控制所述發(fā)射模塊向所述換能器陣列發(fā)射所述第一激勵信號，所述換能器陣列接收到所述第一激勵信號后向所述靶區(qū)發(fā)出所述第一聚焦聲束并接收所述靶區(qū)的所述反射聲波，所述反射聲波經(jīng)所述采樣模塊采樣后生成所述第一數(shù)字信號并發(fā)送至所述控制模塊，所述控制模塊對所述第一數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)并生成所述第二數(shù)字信號，所述第二數(shù)字信號經(jīng)所述處理模塊后生成所述第二激勵信號，通過所述發(fā)射模塊向所述換能器陣列發(fā)射所述第二激勵信號，所述換能器陣列接收到所述第二激勵信號后向所述靶區(qū)發(fā)出所述第二聚焦聲束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦裝置，其特征在于，所述處理模塊還用于根據(jù)所述第二數(shù)字信號確定再次激勵所述換能器的每個陣元的所述第二激勵信號的激勵時延。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦裝置，其特征在于，所述裝置還包括 存儲模塊，用于存儲所述第二數(shù)字信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦裝置，其特征在于，所述處理模塊具體用于對所述原始激勵數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大，并生成所述換能器陣列中每一陣元的第一激勵信號；還具體用于對所述第二數(shù)字信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和功率放大，并生成所述換能器陣列中每一陣兀的第二激勵信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦裝置，其特征在于，所述處理模塊中所述第一激勵信號的電壓幅值小于所述第二激勵信號的電壓幅值。
專利摘要本實用新型涉及一種聚焦裝置，該裝置包括控制模塊，發(fā)射模塊、換能器陣列、采樣模塊和處理模塊?？刂颇K用于根據(jù)靶區(qū)與換能器陣列中每一陣元的距離計算換能器陣列時延以及對第二數(shù)字信號進行時間反轉(zhuǎn)，發(fā)射模塊用于分別利用第一激勵信號和第二激勵信號激勵換能器陣列，換能器陣列用于向靶區(qū)發(fā)出第一聚焦聲束并接收靶區(qū)的反射聲波以及再次發(fā)出第二聚焦聲束，采樣模塊用于對靶區(qū)的反射聲波進行采樣并生成第一數(shù)字信號，處理模塊用于分別對原始激勵數(shù)字信號和第二數(shù)字信號進行處理。因此，該方法和裝置能夠在具有非均勻、熱粘滯吸收和非線性等特征的人體組織中實現(xiàn)自適應(yīng)的高精度聚焦，從而提高了超聲治療的準(zhǔn)確性。
文檔編號A61N7/00GK202637748SQ20122020174
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者林偉軍, 張海瀾, 賀洪斌, 張澄宇, 劉蕾 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所