一種超聲波靶位致孔的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種超聲波靶位致孔裝置和方法，該裝置包括超聲波驅(qū)動電源模塊（1）、超聲波發(fā)射模塊（2）、反饋調(diào)節(jié)模塊（3）、控制模塊（4）和顯示設置模塊（5），所述超聲波驅(qū)動電源模塊（1）和超聲波發(fā)射模塊（2）電連接，所述控制模塊（4）分別與所述超聲波驅(qū)動電源模塊（1）、超聲波發(fā)射模塊（2）和顯示設置模塊（5）電連接，所述反饋調(diào)節(jié)模塊（3）與控制模塊（4）和顯示設置模塊（5）電連接。本發(fā)明采用多個超聲聲源從不同的方位向一個靶點輻照，加強空化作用引發(fā)的聲致孔效應在局域生物組織發(fā)生。序貫的移動輻照靶點，就可以對靶區(qū)進行3D打印式立體掃描，使靶區(qū)內(nèi)的組織形成生物通透區(qū)，而周圍組織保持正常結(jié)構(gòu)和功能。
【專利說明】一種超聲波靶位致孔的裝置和方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波促進介質(zhì)向生物體內(nèi)靶組織傳輸?shù)难b置和方法，特別是一種利用非熱效應低功率多束超聲波將介質(zhì)輸入組織內(nèi)部的器械領域。
【背景技術(shù)】
[0002]聲孔效應是利用超聲波的空化作用，使輻射范圍內(nèi)構(gòu)成生物組織膜和細胞膜的脂質(zhì)雙層分子排列結(jié)構(gòu)形成納米微裂隙，從而提高了細胞和組織的通透性，又稱為聲致孔作用。聲致孔作用可以使超聲波作用區(qū)域的生物組織通透性提高，形成密集的可供物質(zhì)傳輸?shù)纳锿ǖ?；通過超聲波的輻射壓力和對流轉(zhuǎn)運作用，提供了物質(zhì)分子向生物組織傳輸?shù)膭恿Γ刮镔|(zhì)分子沿著已形成的生物通道向靶組織定向傳輸，最終形成物質(zhì)在局域組織和細胞內(nèi)的富集。采用這一原理，可以促進藥物的組織內(nèi)傳輸、基因轉(zhuǎn)染和接種等。
[0003]超聲波用于促進藥物的局部透皮吸收和體內(nèi)物質(zhì)傳遞的研究已取得了長足的進展，其技術(shù)原理和作用機制已被成功探明，并進入產(chǎn)品開發(fā)和應用階段。自上世紀八十年代初前蘇聯(lián)學者首開超聲局部透藥技術(shù)的研究，并應用于炎癥和感染的臨床治療；1996美國麻省理工Langer R.發(fā)現(xiàn)證實低頻超聲波能夠提高細胞膜和組織膜的通透性，可以用作促進藥物局部透皮的動力。Katherine W.首先提出了超聲運載理論,指出超聲促透將解決基因給藥途徑。英國Nikolitsa證實超聲致孔可引促進化療藥物從血管向組織的擴散，提高化療藥物的殺瘤作用。美國Bryant J.等觀察到超聲和阿霉素聯(lián)合作用使荷瘤大鼠模型的腫瘤增長速度有效減緩。德國Daffertshofer, M.等觀察到了經(jīng)頡超聲改變血腦屏障的通透作用并可以促進溶栓藥物的溶栓效果。一時間超聲靶位透藥技術(shù)研究和開發(fā)展現(xiàn)出誘人的應用前景，研究者們都爭先進入這一研究開發(fā)領域，并取得了豐富的研究成果。
[0004]但是超聲波促進藥物的局部透皮吸收和體內(nèi)物質(zhì)傳遞的效果，依賴于超聲能量的強度，強度大效果好。然而，大強度會產(chǎn)生強烈空化作用，會導致組織損傷。因此，既要有效提高組織通透性，又要避免組織損傷，就要求對超聲能量進行有效控制和利用，達到適度的空化和致孔作用。為此，人們已開始了新一輪的更深入的探索研究，截至目前超聲能量高效控制和利用關(guān)鍵技術(shù)的重大突破尚未實現(xiàn)。
[0005]理想的超聲致孔的靶區(qū)應該是病變組織的3D立體結(jié)構(gòu)的范圍，如果有一種方法能夠使適度的空化效應只發(fā)生在病變區(qū)域內(nèi)，就可以既滿足靶區(qū)組織通透性提高的目的，又可以避免組織損傷的發(fā)生，真正實現(xiàn)組織內(nèi)靶位物質(zhì)傳輸?shù)哪繕恕?br>
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波促進藥物的局部透皮吸收和體內(nèi)物質(zhì)傳遞的效果問題，提供一種超聲波靶位致孔的裝置和方法，其技術(shù)方案如下:
[0007]—種超聲波靶位致孔裝置，包括超聲波驅(qū)動電源模塊、超聲波發(fā)射模塊、反饋調(diào)節(jié)模塊、控制模塊和顯示設置模塊，所述超聲波驅(qū)動電源模塊和超聲波發(fā)射模塊電連接，所述的控制模塊分別與所述超聲波驅(qū)動電源模塊、超聲波發(fā)射模塊和顯示設置模塊電連接，所述的反饋調(diào)節(jié)模塊與控制模塊和顯示設置模塊電連接。
[0008]所述超聲波驅(qū)動電源模塊用于超聲驅(qū)動電信號的發(fā)生、放大和調(diào)制，并將所生成的超聲驅(qū)動電信號傳遞給所述超聲波發(fā)射模塊；所述超聲波發(fā)射模塊，包括M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，用于接收所述超聲波驅(qū)動電源模塊產(chǎn)生的驅(qū)動電信號，將所述驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波，并按設定的不同方向?qū)⒊暡òl(fā)射出來；所述M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，可以按照程序改變超聲波的發(fā)射方向，造成超聲波束在生物組織內(nèi)部的局部指定區(qū)域匯聚，并通過調(diào)整匯聚點對組織內(nèi)部的設定區(qū)域進行3D打印式的掃描；M ^ 2 ;所述反饋調(diào)節(jié)模塊，用于實時動態(tài)采集聲波匯聚點的局部組織密度改變數(shù)據(jù)信號，并傳輸給所述控制模塊，使所述控制模塊發(fā)出相應控制信號給所述超聲波發(fā)射模塊，以改變所發(fā)射超聲波信號的強弱以及掃描速度，并將信號傳輸給所述顯示設置模塊實時顯示信號參數(shù)；所述控制模塊，用于接受所述顯示設置模塊設置的指令信號與規(guī)定程序，以及所述反饋調(diào)節(jié)模塊采集的反饋信號，用以控制所述超聲波驅(qū)動電源模塊產(chǎn)生超聲波驅(qū)動電信號的強弱；同時按照所述指令信號、規(guī)定程序和反饋信號，控制所述超聲波發(fā)射模塊的M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元的超聲波發(fā)射的作用時間、發(fā)射方向和調(diào)整速度，使所述超聲波束匯聚點在組織中一層一層地序貫移動，實現(xiàn)匯聚聲波對組織局域的3D打印式的掃描；所述顯示設置模塊用于將設置指令信號發(fā)送到所述控制模塊，并實時顯示設置和執(zhí)行的指令參數(shù)。
[0009]進一步，所述超聲波驅(qū)動電源模塊包括電信號發(fā)生單元、電信號放大單元和電信號調(diào)制單元；所述電信號調(diào)制單元與所述超聲波發(fā)射模塊的超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元以并聯(lián)方式電連接。
[0010]進一步，所述超聲波驅(qū)動電源模塊的頻率為0.02-0.5MHzO
[0011]進一步，所述超聲波發(fā)射模塊還包括與每個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元連接的聯(lián)動旋轉(zhuǎn)單元。
[0012]進一步，所述反饋模塊包括:信號采集和傳輸電路。
[0013]進一步，所述的控制模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和指令信號發(fā)送單元。
[0014]進一步，所述顯示設置模塊包括參數(shù)設置電路和操作顯示面板。
[0015]一種超聲波靶位致孔方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1:所述超聲波驅(qū)動電源模塊產(chǎn)生超聲驅(qū)動電信號，分別傳輸給所述超聲波發(fā)射模塊的M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元；
[0017]步驟2:所述超聲波發(fā)射模塊的M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元,將驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波，并按設定的不同方向發(fā)射出來，經(jīng)組織內(nèi)傳導使M個超聲波波束匯聚在組織內(nèi)部的指定區(qū)域；
[0018]步驟3:所述反饋調(diào)節(jié)模塊將實時采集所述組織聲波匯聚點的密度改變數(shù)據(jù)信號，傳輸給所述控制模塊，使所述控制模塊發(fā)出相應改變超聲波信號的強弱以及掃描速度的信號，并傳輸給所述顯示設置模塊。
[0019]步驟4:所述的控制模塊根據(jù)所述設置和顯示模塊的規(guī)定程序，向所述超聲波發(fā)射模塊發(fā)出改變波束方向的指令，使所述超聲波束匯聚點在組織中一層一層地序貫移動，實現(xiàn)匯聚聲波對組織局域的3D打印式的掃描。
[0020]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0021]采用多個超聲聲源(每個聲源的強度不足以使組織產(chǎn)生空化作用)，從不同的方位向一個靶點輻照，造成人為的聲波疊加，加強的空化作用引發(fā)的聲致孔效應在局域組織發(fā)生。序貫的移動干涉靶點，就可以對靶區(qū)進行3D打印式立體掃描，使靶區(qū)內(nèi)的組織形成生物通透區(qū)，而周圍組織保持正常結(jié)構(gòu)和功能。如此為實現(xiàn)真正意義上的超聲靶位物質(zhì)傳輸創(chuàng)造條件。
[0022]利用多束超聲波產(chǎn)生可控的、可選擇的、定域化的疊加，進行靶位組織強化致孔，提高了靶區(qū)內(nèi)組織對介質(zhì)的通透性，形成介質(zhì)在組織內(nèi)靶位傳輸?shù)纳锿ㄍ竻^(qū)，實現(xiàn)以較低的超聲功率實現(xiàn)最大的可控區(qū)域的空化致孔效應，繼而在超聲動力驅(qū)動下使介質(zhì)形成精確定位的組織富集，避免了靶區(qū)外無辜輻射導致的不良反應，可獲得清晰的作用區(qū)域邊界。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0024]圖2為本發(fā)明實施例1的實驗超聲波靶位致孔作用效果的小鼠熒光活體成像分析圖，
[0025]圖3為本發(fā)明實施例1的實驗對照圖，
[0026]圖4為本發(fā)明實施例2的實驗效果圖，圖中A為超聲波靶位致孔作用效果，B為對照效果，
[0027]圖5為本發(fā)明實施例3的不同時段離體血栓溶栓率變化趨勢圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的超聲波靶位致孔裝置，包括超聲波驅(qū)動電源模塊1、超聲波發(fā)射模塊2、反饋調(diào)節(jié)模塊3、控制模塊4和顯示設置模塊5，所述超聲波驅(qū)動電源模塊I和超聲波發(fā)射模塊2電連接,所述的控制模塊4分別與所述超聲波驅(qū)動電源模塊1、超聲波發(fā)射模塊2和顯示設置模塊5電連接，所述的反饋調(diào)節(jié)模塊3與控制模塊4和顯示設置模塊5電連接。
[0031]所述超聲波驅(qū)動電源模塊I用于超聲驅(qū)動電信號的發(fā)生、放大和調(diào)制，并將所生成的電信號傳遞給所述超聲波發(fā)射模塊2。超聲波驅(qū)動電源模塊I將低頻信號源產(chǎn)生的信號放大至治療所需的功率。所述超聲波驅(qū)動電源模塊I包括I個電信號發(fā)生單元，例如低頻電源、時鐘振蕩器等，用于產(chǎn)生超聲波驅(qū)動電信號；該模塊I還包括I個電信號放大單元，放大電信號發(fā)生單元產(chǎn)生超聲波驅(qū)動電信號；該模塊I還包括I個電信號調(diào)制單元，調(diào)制放大后的超聲波驅(qū)動電信號，并將所生成的電信號遞給所述超聲波發(fā)射模塊2的超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，以產(chǎn)生最佳電流輸出程序。所述超聲波驅(qū)動電源模塊I的頻率為0.5MHz。
[0032]所述超聲波發(fā)射模塊2，包括2個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，與電信號調(diào)制單元以并聯(lián)方式連接，用于接收所述驅(qū)動電信號，將所述驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波，并將超聲波傳輸出去；所述2個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，可以按照程序改變超聲波的發(fā)射方向，造成聲波波束在生物組織的局部匯聚，并通過調(diào)整匯聚點對組織內(nèi)部的設定區(qū)域進行3D打印式的掃描；信號源保證同相位超聲波信號發(fā)生，其頻率在0.5MHz。所述超聲波發(fā)射模塊2還包括與每個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元連接的聯(lián)動旋轉(zhuǎn)單元。用于調(diào)節(jié)超聲波波束的發(fā)射方向。
[0033]所述反饋調(diào)節(jié)模塊3用于實時動態(tài)采集接收匯聚聲波的局部組織的密度改變數(shù)據(jù)信號并傳輸給所述控制模塊4，使之發(fā)出相應信號給所述超聲波發(fā)射模塊2以改變所發(fā)射超聲波信號的強弱以及掃描速度，并將信號傳輸給所述顯示設置模塊5 ;所述反饋模塊3包括:信號采集和傳輸電路。
[0034]所述控制模塊4，用于接受所述顯示設置模塊5設置的指令信號和所述反饋調(diào)節(jié)模塊3采集的反饋信號，用以控制所述超聲波驅(qū)動電源模塊I產(chǎn)生超聲波驅(qū)動電信號的強弱；同時按照程序和反饋信號指令控制所述超聲波發(fā)射模塊2的2個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元的超聲波發(fā)射的作用時間、發(fā)射方向和調(diào)整速度；控制模塊具有控制定位、定時、能量調(diào)節(jié)的作用所述的控制模塊4包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和指令信號發(fā)送單元?？刂颇K4可以采用單片機或PLC實現(xiàn)控制。
[0035]所述顯示設置模塊5用于將設置指令信號發(fā)送到所述控制模塊4，并實時顯示設置和執(zhí)行的指令參數(shù)。所述顯示設置模塊5包括參數(shù)設置電路和操作顯示面板，可以采用按鍵液晶屏或觸摸屏實現(xiàn)人機交互操作。
[0036]本發(fā)明應用超聲波靶位致孔裝置，對一只皮膚涂有熒光酶基因質(zhì)粒凝膠的活體小鼠進行超聲靶位致孔實驗，操作方法包括以下步驟:
[0037] 步驟1:所述超聲波驅(qū)動電源模塊I產(chǎn)生超聲驅(qū)動電信號，分別傳輸給所述超聲波發(fā)射模塊2的2個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元；
[0038]步驟2:將所述超聲波發(fā)射模塊2的2個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元相距3cm距離安置在一個固定架上，放置在小鼠腹部的設定位置，并使2個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元發(fā)射方向形成50度左右的夾角，當驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波后按設定的不同方向發(fā)射出來，使2個超聲波波束匯聚在小鼠體內(nèi)的指定靶區(qū)；而且，超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元上帶有超聲波耦合介質(zhì)。
[0039]步驟3:所述反饋調(diào)節(jié)模塊3放置在小鼠腹部的設定位置，將實時采集所述聲波匯聚點的密度改變數(shù)據(jù)信號，傳輸給所述控制模塊4，使之發(fā)出相應改變超聲波信號的強弱以及掃描速度的信號，并傳輸給所述顯示設置模塊5。
[0040]步驟4:所述的控制模塊4向所述超聲波發(fā)射模塊2發(fā)出改變波束方向的指令,使所述超聲波束通過超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元和靶區(qū)之間的耦合介質(zhì)，匯聚在小鼠的腹部，從靶區(qū)的一端開始以一定的速度，在組織中一層一層地往復序貫的移動，直至完成匯聚聲波對靶區(qū)組織整體的3D打印式的掃描。
[0041]效果:掃描后24小時，對作用小鼠進行熒光活體成像分析(見圖2)，并與涂抹基因后采用同計量單一超聲波束輻射的小鼠進行對照(見圖3)?？梢妳R聚超聲作用的基因表達強度顯著大于單一聲束的作用。
[0042]實施例2:
[0043]本發(fā)明的超聲波靶位致孔裝置的超聲波驅(qū)動電源模塊I包括I個電信號發(fā)生單元，例如低頻電源、時鐘振蕩器等，用于產(chǎn)生超聲波驅(qū)動電信號，還包括I個電信號放大單元，和I個電信號調(diào)制單元，調(diào)制放大后的超聲波驅(qū)動電信號，并將所生成的電信號傳遞給所述超聲波發(fā)射模塊2的超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，以產(chǎn)生最佳電流輸出程序。所述超聲波驅(qū)動電源模塊I的頻率為0.1MHz0[0044]本發(fā)明的超聲波靶位致孔裝置的超聲波發(fā)射模塊2，包括5個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，以陣列的方式立體排列，使所發(fā)出的超聲波束能夠在同一個組織區(qū)域匯聚。所述5個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，可以按照程序改變超聲波的發(fā)射方向，造成聲波波束在生物組織的局部匯聚點的移動，并通過調(diào)整匯聚點對組織內(nèi)部的設定區(qū)域進行3D打印式的掃描；信號源保證同相位超聲波信號發(fā)生，其頻率在0.1MHz0所述超聲波發(fā)射模塊2還包括與每個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元連接的聯(lián)動旋轉(zhuǎn)單元，用于調(diào)節(jié)超聲波波束的發(fā)射方向。
[0045]本發(fā)明應用超聲波靶位致孔裝置，對浸在蘇木染料水溶液中的一塊作為靶區(qū)的動物肝臟組織進行超聲靶位致孔，具體方法包括以下步驟:
[0046]步驟1:所述超聲波驅(qū)動電源模塊I產(chǎn)生超聲驅(qū)動電信號，分別傳輸給所述超聲波發(fā)射模塊2的5個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元；
[0047]步驟2:將所述超聲波發(fā)射模塊2的5個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元相距5cm距離安置在一個充滿水溶液的金屬容器的壁上并使兩者發(fā)射方向形成30度左右的夾角，當驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波后按設定的不同方向發(fā)射出來，使5個超聲波波束匯聚在水溶液肝臟組織內(nèi)部的指定靶區(qū)；
[0048]步驟3:所述反饋調(diào)節(jié)模塊3放置在金屬容器壁的設定位置，將實時采集所述肝臟組織內(nèi)聲波匯聚點的密度改變數(shù)據(jù)信號，傳輸給所述控制模塊4，使之發(fā)出相應改變超聲波信號的強弱以及掃描速度的信號，并傳輸給所述顯示設置模塊5。
[0049]步驟4:所述的控制模塊4向所述超聲波發(fā)射模塊2發(fā)出改變波束方向的指令,使所述超聲波束匯聚在動物肝臟組織的靶區(qū)，從靶區(qū)的一端開始以一定的速度逐層往復序貫的移動，直至完成匯聚聲波對靶區(qū)肝組織的3D打印式的掃描。
[0050]效果:掃描后關(guān)閉電源，留置肝臟組織于染料中浸60分鐘后取出，將組織從中部沿超聲輻射軸橫截剖開，可見 超聲波掃描的組織中心區(qū)域的染色深度明顯大于周邊組織，且界限明確，與采用同計量單一超聲波束輻射后于染料中浸60分鐘取出的的肝臟組織剖面進行對照，比較效果差異明顯，見圖4。
[0051]實施例3:
[0052]本發(fā)明的超聲波靶位致孔裝置的超聲波發(fā)射模塊2，包括3個發(fā)射探頭，即超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，其中，發(fā)射探頭按照程序改變超聲波的發(fā)射方向，造成聲波波束在生物組織的局部匯聚，并通過調(diào)整匯聚點對組織內(nèi)部的設定區(qū)域形成陣列進行3D打印式的掃描；信號源保證同相位超聲波信號發(fā)生，其頻率在0.02MHz。所述超聲波發(fā)射模塊2還包括與每個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元連接的聯(lián)動旋轉(zhuǎn)單元，用于調(diào)節(jié)超聲波波束的發(fā)射方向，使陣列排布形狀適應組織形狀。
[0053]本發(fā)明應用超聲波靶位致孔裝置，對浸在尿激酶溶液中的一塊作為靶區(qū)的人血凝血塊組織進行超聲靶位致孔，具體方法包括以下步驟:
[0054]步驟1:所述超聲波驅(qū)動電源模塊I產(chǎn)生超聲驅(qū)動電信號，分別傳輸給所述超聲波發(fā)射模塊2的5個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元；
[0055]步驟2:將所述超聲波發(fā)射模塊2的3個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元相距3cm距離安置在一個充滿水溶液的金屬容器的壁上，并使兩兩發(fā)射方向形成40度左右的夾角，當驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波后按設定的不同方向發(fā)射出來，使3個超聲波波束匯聚在人血凝血塊組織的區(qū)域；[0056]步驟3:所述反饋調(diào)節(jié)模塊3將實時采集所述組織聲波匯聚點的密度改變數(shù)據(jù)信號，傳輸給所述控制模塊4，使之發(fā)出相應改變超聲波信號的強弱以及掃描速度的信號，并傳輸給所述顯示設置模塊5。
[0057]步驟4:所述的控制模塊4向所述超聲波發(fā)射模塊2發(fā)出改變波束方向的指令,使所述超聲波束匯聚在浸在尿激酶溶液中的一塊作為靶區(qū)的人血凝血塊組織，從靶區(qū)的一端開始以一定的速度逐層往復序貫的移動，直至完成匯聚聲波對靶區(qū)凝血塊組織的3D打印式的掃描。
[0058]效果:掃描后關(guān)閉電源，留置凝血塊組織于溶液中浸60分鐘后取出，將血塊水分吸除稱重，并和空白組、單純?nèi)軇┙M和單一聲頭溶劑組3個實驗對照組進行對照，結(jié)果如圖5和下表所示。下表為不同時間段溶栓率測定結(jié)果。
[0059]
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于:包括超聲波驅(qū)動電源模塊(1)、超聲波發(fā)射模塊(2)、反饋調(diào)節(jié)模塊(3)、控制模塊(4)和顯示設置模塊(5)，所述超聲波驅(qū)動電源模塊(1)和超聲波發(fā)射模塊(2)電連接，所述的控制模塊(4)分別與所述超聲波驅(qū)動電源模塊(1)、超聲波發(fā)射模塊(2)和顯示設置模塊(5)電連接，所述的反饋調(diào)節(jié)模塊(3)與控制模塊(4)和顯示設置模塊(5)電連接，其中， 所述超聲波驅(qū)動電源模塊(I)用于超聲驅(qū)動電信號的發(fā)生、放大和調(diào)制，并將所生成的超聲驅(qū)動電信號傳遞給所述超聲波發(fā)射模塊(2);所述超聲波發(fā)射模塊(2)，包括M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，用于接收所述超聲波驅(qū)動電源模塊(I)產(chǎn)生驅(qū)動電信號，將所述驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波，并按設定的不同方向?qū)⒊暡òl(fā)射出來；所述M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，可以按照程序改變超聲波的發(fā)射方向，造成超聲波束在生物組織內(nèi)部的局部指定區(qū)域匯聚，并通過調(diào)整匯聚點對組織內(nèi)部的設定區(qū)域進行3D打印式的掃描；M > 2 ;所述反饋調(diào)節(jié)模塊(3)用于實時動態(tài)采集聲波匯聚點的局部組織密度改變數(shù)據(jù)信號并傳輸給所述控制模塊(4)，使所述控制模塊(4)發(fā)出相應控制信號給所述超聲波發(fā)射模塊(2)以改變所發(fā)射超聲波信號的強弱以及掃描速度，并將信號傳輸給所述顯示設置模塊(5)實時顯示信號參數(shù)； 所述控制模塊(4)，用于接受所述顯示設置模塊(5)設置的指令信號與規(guī)定程序，以及所述反饋調(diào)節(jié)模塊(3)采集的反饋信號，用以控制所述超聲波驅(qū)動電源模塊(I)產(chǎn)生超聲波驅(qū)動電信號的強弱；同時按照所述指令信號、規(guī)定程序和反饋信號，控制所述超聲波發(fā)射模塊(2)的M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元的超聲波發(fā)射的作用時間、發(fā)射方向和調(diào)整速度,使所述超聲波束匯聚點在生物組織內(nèi)部的局部指定區(qū)域中一層一層地序貫移動，實現(xiàn)匯聚聲波對局部指定區(qū)域的3D打印式的掃描； 所述顯示設置模塊(5)用于將設置指令信號發(fā)送到所述控制模塊(4)，并實時顯示設置和執(zhí)行的指令參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于，所述超聲波驅(qū)動電源模塊(I)包括電信號發(fā)生單元、電信號放大單元和電信號調(diào)制單元；所述電信號調(diào)制單元與所述超聲波發(fā)射模塊(2 )的超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元以并聯(lián)方式電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于，所述超聲波驅(qū)動電源模塊(I)產(chǎn)生驅(qū)動脈動電流的頻率為0.02-0.5MHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)射模塊(2)還包括與每個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元連接的聯(lián)動旋轉(zhuǎn)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于，所述反饋模塊(3)包括:信號米集和傳輸電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于，所述的控制模塊(4)包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和指令信號發(fā)送單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波靶位致孔裝置，其特征在于，所述顯示設置模塊(5)包括參數(shù)設置電路和操作顯示面板。
8.一種超聲波靶位致孔的方法，其特征在于:應用根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述超聲靶位致孔裝置，產(chǎn)生靶位組織致孔作用，包括以下步驟: 步驟1:所述超聲波驅(qū)動電源模塊(I)產(chǎn)生超聲驅(qū)動電信號，分別傳輸給所述超聲波發(fā)射模塊(2)的M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元； 步驟2:所述超聲波發(fā)射模塊(2)的M個超聲波轉(zhuǎn)換及發(fā)射單元，將驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為超聲波，并按設定的不同方向發(fā)射出來，使M個超聲波波束匯聚在組織內(nèi)部的指定區(qū)域；步驟3:所述反饋調(diào)節(jié)模塊(3)將實時采集所述組織聲波匯聚點的密度改變數(shù)據(jù)信號，傳輸給所述控制模塊(4),使所述控制模塊(4)發(fā)出相應改變超聲波信號的強弱以及掃描速度的信號，并傳輸給所述顯示設置模塊(5 )。 步驟4:所述的控制模塊(4)根據(jù)所述設置和顯示模塊(5)的規(guī)定程序，向所述超聲波發(fā)射模塊(2)發(fā)出改變波束方向的指令，使所述超聲波束匯聚點在組織中一層一層地序貫移動，實現(xiàn)匯聚聲波 對組織局域的3D打印式的掃描。
【文檔編號】A61M37/00GK103463732SQ201310428943
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】鄭淑麗, 翁春曉 申請人:北京中美聯(lián)醫(yī)學科學研究院有限公司