高强度聚焦超声设备及其同步控制方法与流程

本技术涉及医疗器械，特别是涉及一种高强度聚焦超声设备及其同步控制方法。

背景技术：

1、高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound)是一种无创治疗技术,它利用超声波的组织可穿透性和能量可聚焦性等特点,将体外低能量超声波聚焦于体内深部病灶处(靶区),通过焦点区高能超声波产生的瞬间高温效应和空化效应杀死肿瘤细胞,而靶区外组织几乎无损伤。

2、传统的高强度聚焦超声设备，如专利202020055114.7中所述的硬件系统，包括高能聚焦超声器件、图像超声器件、运动机构与控制器，其中，焦点的移动可以通过两种方式实现：1.相控阵换能器可以通过更改各个通道相位解决；2.单通道的换能器可以通过整个换能器的移动来实现。相对第二种方法，第一种方法可以实现更加高速的运动，但是其精度较差，容易受到环境、声波传输过程中的折射与反射的干扰，相控阵换能器对于设备的要求更高，换能器的单位输出能量更低。此外，对于相控阵换能器，在位置与焦点位置确定时，超声波的传输轨迹无法再进行改变。而第二种方法的缺点则是，其焦点运动需要外部机构的配合。

3、如专利202020055114.7所述的硬件系统，将焦点移动1毫米的时间仅需数毫秒。而高能聚焦超声在使用空化效应进行治疗时，能量以脉冲的形式发射，并要求脉冲之间必须暂停数十毫秒以上，故该系统能够在不损失效率的情况下完成如专利202010412554.8所述的控制方法。专利202010412554.8中，为了保证安全性，能量脉冲之间必须保证一个周期i不可以短于固定的时间间隔。当时间短于预订时间间隔时，系统将会等待一定的时间直到脉冲之间的时间间隔符合需求。由于聚焦超声换能器工作时会对影像超声产生较大的声学和电磁的干扰，传统的高强度聚焦超声设备中，未对时间进行控制，容易对影像采集造成不可控的干扰，使得监控效果无法达到预期的效果。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种避免换能器的工作影响监控效果的高强度聚焦超声设备及其同步控制方法。

2、一种高强度聚焦超声设备，包括时间同步控制器、运动控制装置、影像超声装置和聚焦超声装置，所述时间同步控制器连接所述运动控制装置、所述影像超声装置和所述聚焦超声装置；

3、所述时间同步控制器用于发送运动控制触发信号至所述运动控制装置，发送聚焦超声触发信号至所述聚焦超声装置，以及发送影像超声触发信号至所述影像超声装置，其中，所述聚焦超声触发信号和所述影像超声触发信号的发送时间被设定为具有时间差；

4、所述运动控制装置用于在接收到所述运动控制触发信号时返回运动启动信号至所述时间同步控制器，根据所述运动控制触发信号进行运动控制，在结束移动后返回运动结束信号至所述时间同步控制器；

5、所述聚焦超声装置用于在接收到所述聚焦超声触发信号后返回射频能量启动信号至所述时间同步控制器，根据所述聚焦超声触发信号进行聚焦控制，结束超声脉冲释放后返回射频能量结束信号至所述时间同步控制器；

6、所述影像超声装置用于在接收到影像超声触发信号后返回超声图像采集启动信号至所述时间同步控制器，根据所述影像超声触发信号进行影像采集控制，在结束影像采集后返回超声图像采集结束信号至所述时间同步控制器。

7、在其中一个实施例中，在所述影像超声装置处于具有观测兴趣区的影像超声模式时，所述时间同步控制器还用于对所述聚焦超声触发信号和所述影像超声触发信号的发送时间的时间差进行调整，以使高强度聚焦超声脉冲在超声图像中的显示位置位于所述观测兴趣区以外。

8、在其中一个实施例中，所述影像超声装置包括影像超声主机和影像超声探头，所述影像超声主机连接所述时间同步控制器和所述影像超声探头。

9、在其中一个实施例中，所述聚焦超声装置包括射频能量源和聚焦超声换能器，所述射频能量源连接所述时间同步控制器和所述聚焦超声换能器。

10、在其中一个实施例中，所述运动控制装置包括运动控制器和运动机构，所述运动控制器连接所述时间同步控制器和所述运动机构，所述运动机构用于控制所述聚焦超声换能器移动。

11、在其中一个实施例中，所述射频能量源根据所述聚焦超声触发信号，控制所述聚焦超声换能器在工作周期内释放一次高强度聚焦超声脉冲；所述运动控制器根据所述运动控制触发信号，控制所述运动机构带动所述聚焦超声换能器在工作周期内进行一次移动；所述影像超声主机根据所述影像超声触发信号，控制所述影像超声探头在工作周期内进行两次以上的影像采集。

12、在其中一个实施例中，所述影像超声触发信号的持续时间指影像超声采集一帧图像的时间，为0.1-10.0ms，帧率为20～50hz。

13、在其中一个实施例中，所述聚焦超声触发信号的持续时间指释放一次高强度聚焦超声脉冲的时间，为1～20ms；所述运动控制触发信号的持续时间指进行一次移动的时间，为20～500ms。

14、在其中一个实施例中，两次所述聚焦超声触发信号之间的时间间隔为50～500ms。

15、在其中一个实施例中，所述影像超声触发信号的起始时间，与所述聚焦超声触发信号的起始时间的时间间隔为5ms。

16、在其中一个实施例中，提供了一种高强度聚焦超声设备的同步控制方法，基于上述的高强度聚焦超声设备实现，包括以下步骤：

17、发送聚焦超声触发信号至聚焦超声装置，所述聚焦超声触发信号用于所述聚焦超声装置进行聚焦控制；所述聚焦超声装置在接收到所述聚焦超声触发信号后返回射频能量启动信号至所述时间同步控制器，根据所述聚焦超声触发信号进行聚焦控制，结束超声脉冲释放后返回射频能量结束信号至所述时间同步控制器；

18、发送运动控制触发信号至运动控制装置，所述运动控制触发信号用于所述运动控制装置进行运动控制；所述运动控制装置在接收到所述运动控制触发信号时返回运动启动信号至所述时间同步控制器，根据所述运动控制触发信号进行运动控制，在结束移动后返回运动结束信号至所述时间同步控制器；

19、发送影像超声触发信号至影像超声装置，所述影像超声触发信号用于所述影像超声装置进行影像采集控制；其中，所述聚焦超声触发信号和所述影像超声触发信号的发送时间被设定为具有时间差；所述影像超声装置在接收到影像超声触发信号后返回超声图像采集启动信号至所述时间同步控制器，根据所述影像超声触发信号进行影像采集控制，在结束影像采集后返回超声图像采集结束信号至所述时间同步控制器。

20、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

21、获取所述影像超声装置的影像超声模式；

22、在所述影像超声装置的影像超声模式处于具有观测兴趣区的影像超声模式时，调整所述聚焦超声触发信号和所述影像超声触发信号的发送时间的时间差，以使高强度聚焦超声脉冲在超声图像中的显示位置位于所述观测兴趣区以外。

23、上述高强度聚焦超声设备及其同步控制方法，通过时间同步控制器分别发送相应信号同步控制运动控制装置、影像超声装置和聚焦超声装置的工作，并确保影像超声装置和聚焦超声装置不同时工作，避免聚焦超声装置的换能器影响影像超声装置的监控效果。