高強度超聲波治療實時監控系統及方法
2023-12-07 09:19:51 2
專利名稱：高強度超聲波治療實時監控系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種對高強度治療超聲波治療過程進行實時監控的系統及方法，尤其涉及一種可用B超機對高強度超聲波在治療過程進行無噪聲實時監控的系統及方法。
背景技術：
用超聲波設備進行治療是近幾年發展起來的新技術，在臨床應用中還需要解決很多難題，用B超機實現治療過程的無噪聲實時監控就是要解決的難題之一。高強度超聲波治療是將超聲波從體外發射到體內，並在體內聚焦於治療區，在治療區產生高溫，使治療區病變組織發生凝固性壞死，從而達到治療疾病的目的。在治療過程中需對治療點實施監視，以確保治療是否安全有效。監視方式可採用MRI、CT、B超機等，但MRI即不方便也不經濟，CT監視時間過長，其射線對患者不利，B超機作為高強度超聲波治療的監視方式雖可避免MRI和CT的缺陷，但B超機也有其固有的缺點，即B超機容易受到強度很高的治療超聲波的幹擾，使圖像很難識別，監視難以做到實時有效。
曾有專利披露，將B超機做適當改造並與超聲波治療機相結合，可使治療區域內的幹擾移開，如美國專利US6425867B1即是如此，該專利披露用B超機的掃描同步信號去控制超聲波治療機，可使治療區附近的幹擾條紋移開，但該專利難以實施的地方在於需要對B超機進行內部改造，而且無噪聲的區域僅限於治療點附近較小的範圍。改造B超機目前來說極不現實，這需要B超機生產廠家的許可和技術支持。同時，無噪聲監控範圍小，會給臨床使用帶來不便，因為該專利所述的無噪聲監視區域與超聲波治療機的平均發射功率是相聯繫的，無噪聲監視區域越大，治療機的平均聲發射功率越小，這一缺點尤其不適合對深部病變組織的治療監視。
發明內容
為了克服現有技術中的不足，本發明的目的在於提供一種高強度超聲波治療實時監控的系統。該系統不必對B超機進行內部改造，並可避免高強度治療超聲波的噪聲幹擾，以實現用B超機對高強度超聲波治療的實時監視。
本發明的再一目的是提供一種高強度超聲波治療實時監控的方法。該方法採用同步脈衝發生器的發射脈衝與B超機的輸出信號同步，同時控制超聲波治療設備的治療時間和控制計算機的信號採集，在治療超聲波間歇時間段內，截取無噪聲幹擾的B超機圖像。
本發明的又一目的是採用高強度超聲波治療實時監控的系統及方法，而獲取不受治療超聲波幹擾的實時B超機的清晰圖像。該圖像可以明確的獲悉超聲波治療點的位置信息。
綜上所述，本發明提供的高強度超聲波治療實時監控系統及方法，該系統包括同步脈衝發生器、信號採集設備、B超機、超聲波治療設備、計算機和顯示器。該方法是利用超聲波治療的間歇時間發射同步脈衝，該脈衝控制超聲波治療設備以間歇的方式發射治療超聲波，同時又控制計算機在間歇時間段接收B超機的信息，又由於B超機輸出的信號與脈衝信號同步，同時又避開了治療超聲波噪聲的幹擾，因此B超機監視超聲波治療點的位置圖像通過計算機可以清晰顯示。該系統及方法在同步脈衝指令的統一協調下工作，實現了高強度超聲波治療過程中的無噪聲實時監控，並獲取出清晰的B超圖像。
為達上述目的，本發明提供的高強度超聲波治療實時監控系統，採用的技術手段包含超聲波治療設備和B超機，同時，該系統還包含一同步脈衝發生器，該同步脈衝發生器分別與超聲波治療設備、和計算機相連；一信號採集設備，該信號採集設備分別與B超機、計算機相連；一計算機和顯示器，該計算機分別與同步脈衝發生器、信號採集設備和顯示器相連。
本發明採用的技術方法是，為了獲得B超機不受幹擾的位置信息，由同步脈衝發生器控制超聲波的治療時間，讓超聲波的治療存在一間歇時間，同步脈衝發生器利用這一間歇時間發出同步脈衝，更詳細的說，同步脈衝發生器發射同步脈衝指令後，到下一次發出同步脈衝指令前，這一周期T內分為治療時間段T1和間歇時間段T2，在治療時間段T1發射超聲波治療，而在同步脈衝發生器發出的脈衝指令這一間歇時間段T2控制治療超聲波的發射，由於B超機輸出的信號與脈衝發生器的信號同步，在控制治療超聲波發射的間歇時間段內，B超機可以接收到不受幹擾的超聲波的治療部位的位置信息。該信息被送到信號採集設備中，將B超機送出的圖像信號變換成計算機能識別的信號，此信號經計算機處理後送到顯示器中顯示出B超機監視的位置圖像。由於計算機受同步脈衝發生器的控制，只採集發射同步脈衝指令時的信息，該信息又是B超機圖像不受治療幹擾的位置信息。因此，計算機顯示的圖像為治療點清晰的位置。
根據本發明的系統和方法，可以看出獲取無噪聲實時監控的B超機圖像是將數字圖像處理技術與超聲波治療機相結合的方法，即採用B超機的輸出信號與同步脈衝信號同步的方法，創造出完全沒有噪聲幹擾的實時B超機圖像，使治療過程清晰可見，而且不需要對B超機進行改造，實施的方式既簡單方便又有實效，同時又具有很好的實際應用效果。
以下根據附圖和具體實施方式
對本發明作以詳細說明。
圖1為本發明的實施例1監控系統構成方框圖。
圖2為發射同步脈衝指令與治療超聲波及圖像採集時間的對應圖。
圖3為受到治療超聲波幹擾的B超機圖像。
圖4為實施本發明後採集的B超機圖像。
圖5為本發明的實施例2監控系統構成方框圖。
圖中符號說明1 同步脈衝發生器2 超聲波治療設備3 B超機4 信號採集設備5 計算機6 顯示器7 超聲波治療設備與B超機的必然聯繫8 同步脈衝9 超聲波幹擾圖像10 超聲波未乾擾圖像11 治療超聲波14 信號識別15 刷新指令具體實施方式
實施例1如圖1所示，本發明所涉及的用B超機對高強度超聲波治療過程實時無噪聲監控系統，其包括同步脈衝發生器1、超聲波治療設備2、B超機3、信號採集設備4、計算機5及顯示器6。同步脈衝發生器1分別與超聲治療設備2和計算機5相連，B超機3與信號採集設備4相連，信號採集設備4與計算機5相連，計算機5與同步脈衝發生器1和顯示器6相連。該系統中不涉及對B超機3、計算機5等現有設備的改造，同步脈衝發生器1可獨立工作。
如圖1所示，B超機3的視頻輸出信號或RGB輸出信號直接送到信號採集設備4中，信號採集設備4將B超機3送出的圖像信號變換成計算機5能識別的信號，此信號經計算機5處理後送到顯示器6中顯示出B超機3的圖形。同時計算機5接收由同步脈衝發生器1發出的同步脈衝指令，同步脈衝指令攜帶B超機圖像不受幹擾的位置信息。
同步脈衝發生器1發出的同步脈衝信號除送到計算機5外，還要送給超聲波治療設備2，超聲波治療設備2在同步脈衝發生器1發射同步脈衝指令8後，到下一次發出同步脈衝指令前，這一周期T內分為治療時間段T1和間歇時間段T2，在治療時間段T1發射治療超聲波，而在同步脈衝發生器發出的脈衝指令這一間歇時間段T2控制治療超聲波的發射，由於B超機3輸出的信號與脈衝發生器1的信號同步，在控制治療超聲波發射的間歇時間T2內，B超機3可以接收到不受幹擾的超聲波的治療部位的位置信息10。該信息被送到信號採集設備4中，將B超機3送出的圖像信號變換成計算機能識別的信號，此信號經計算機處理後送到顯示器中顯示出B超機監視的位置圖像10。在圖1中虛線7表示超聲波治療設備2與B超機3的必然聯繫，只要用B超機3來監控超聲治療過程，超聲波探頭必然會接受超聲波治療設備2發射的超聲波。
如圖2所示，該系統及其方法是在同步脈衝發生器1的統一協調下工作的，圖2顯示出同步脈衝8與B超機3超聲波幹擾圖像9、超聲波未乾擾圖像10和治療超聲波11的時間對應關係。同步脈衝8發射時間段T2與超聲波未乾擾圖像10所佔時間段T2以及超聲波間歇時間段T2是一一對應的；同步脈衝8停止時間段T1與超聲波幹擾圖像9所佔時間段T1、超聲波治療11時間段T1是一一對應的。同步脈衝發生器1所產生的同步脈衝周期T與B超機圖像周期T、超聲波治療周期T是一一對應的。
從圖2中可以看出，B超機3的圖像10表示治療超聲波的停止時間段T2是不受幹擾的，B超機3的圖像9表示治療超聲波發射時間段T1受治療超聲波的幹擾，超聲波未乾擾圖像10按脈衝指令的周期T重複出現，計算機5在同步脈衝發生器1發出同步脈衝8這一時間段T2對B超機3進行信號採集，同時向顯示器6發出刷新指令，既可在顯示器6上獲得超聲波未乾擾圖像10。
本發明所涉及的系統及其方法中，脈衝指令8的周期T為10ms～200ms，超聲波治療時間T1為5ms～180ms。
圖3表示B超機的圖像受治療超聲波幹擾的情況，該圖像為一扇形圖像，此時計算機5在整個周期T內採集信號，受超聲波幹擾的圖像9將B超機監視的治療位置點全部覆蓋，由於B超機3掃描頻率太快，所以人眼無法分辨出超聲波未乾擾圖像10，看到的是圖中超聲波幹擾圖像9，為一扇掃圖形。因此，該圖像中找不出清晰的治療點。
圖4為實施本發明後的B超機圖像10，計算機5僅在治療超聲波間歇時間段T2內採集信號，所以顯示器6上顯示出超聲波未乾擾圖像10。圖4為實施本發明後，不受幹擾的圖像實例，該圖像在JC型高強度聚焦超聲腫瘤治療系統上完成的，它表明顯示的B超機圖像沒有受到治療超聲波的幹擾，治療點的位置信息可以清晰的顯示。
實施例2圖5是本發明系統的另一連接方式，該系統包含超聲波治療設備和B超機，同時，該系統還包含一同步脈衝發生器，該同步脈衝發生器與超聲波治療設備相連；一信號採集設備，該信號採集設備分別與B超機、計算機相連；一計算機和顯示器，該計算機與分別信號採集設備、顯示器相連。
從上述實施例中可以看出，同步脈衝發生器只連接超聲波治療設備，其控制治療超聲波設備2。計算機只連接B超機的信號採集設備和顯示器，計算機5可以自主判斷B超機圖像不受幹擾的位置，從每秒30幀的圖像中找出受幹擾的圖像，用剩下的未受幹擾圖像10重組並顯示在顯示器上，使觀察者只看到未受幹擾的B超圖像10。計算機的信號識別14和刷新指令15的形成都無須加入硬體，通過簡單的編程即可完成。由於該編程不屬於本發明申請的範圍，故不再闡述。
權利要求
1.一種高強度超聲波治療實時監控系統，該系統包含超聲波治療設備和B超機，其特徵在於，該系統還包含一同步脈衝發生器，該同步脈衝發生器分別與超聲波治療設備、和計算機相連；一信號採集設備，該信號採集設備分別與B超機、計算機相連；一計算機和顯示器，該計算機分別與同步脈衝發生器、信號採集設備和顯示器相連。
2.一種高強度超聲波治療實時監控系統，該系統包含超聲波治療設備和B超機，其特徵在於，該系統還包含一同步脈衝發生器，該同步脈衝發生器與超聲波治療設備相連；一信號採集設備，該信號採集設備分別與B超機、計算機相連；一計算機和顯示器，該計算機與分別信號採集設備、顯示器相連。
3.根據權利要求1或2所述的高強度超聲波治療實時監控系統，其特徵在於，該同步脈衝發生器的同步脈衝周期為10ms～200ms。
4.根據權利要求1或2所述的高強度超聲波治療實時監控系統，其特徵在於，超聲波治療設備被控制發射該治療超聲波時間為5ms～180ms。
5.一種高強度超聲波治療實時監控方法，其特徵在於，該方法在同步脈衝指令的統一協調下工作，同步脈衝發生器的發射脈衝與B超機的輸出信號同步，同時控制超聲波治療設備發射超聲波的治療時間和控制計算機的信號採集，在間歇時間段內，截取無噪聲幹擾的B超機圖像。
6.根據權利要求5所述的超聲波無噪聲實時監控方法，其特徵在於，超聲波治療設備沒有接收到同步脈衝發生器發出的同步脈衝，在這一時間段進行超聲波治療，在該治療時間段內計算機不採集信號。
7.根據權利要求5所述的超聲波無噪聲實時監控方法，其特徵在於，同步脈衝發生器發出的同步脈衝指令，控制超聲波設備間歇停止發射治療超聲波，在該間歇時間段內計算機採集信號。
8.根據權利要求5所述的超聲波無噪聲實時監控方法，其特徵在於，計算機在信號採集的同時向顯示器發出刷新指令，既可在顯示器上獲得超聲波未乾擾圖像。
9.根據權利要求5所述的超聲波無噪聲實時監控方法，其特徵在於，同步脈衝發生器所產生的同步脈衝所佔時間段T2與超聲波未乾擾圖像所佔時間段T2、超聲波間歇時間段T2是一一對應；同步脈衝停發時間段T1與超聲波幹擾圖像所佔時間段T1、超聲波治療時間段T1是一一對應；同步脈衝發生器所產生的同步脈衝周期T與B超機圖像周期T、治療超聲波周期T是一一對應。
全文摘要
一種高強度超聲波治療實時監控系統及方法，該系統包括同步脈衝發生器、信號採集設備、B超機、超聲波治療設備、計算機和顯示器。該方法是利用超聲波治療的間歇時間發射同步脈衝，該脈衝控制超聲波治療設備以間歇的方式發射治療超聲波，同時又控制計算機在間歇時間段接收B超機的信息，又由於B超機輸出的信號與脈衝信號同步，同時又避開了治療超聲波噪聲的幹擾，因此B超機監視超聲波治療點的位置圖像通過計算機可以清晰顯示。該系統及方法在同步脈衝指令的統一協調下工作，實現了高強度超聲波治療過程中的無噪聲實時監控，並獲取出清晰的B超圖像。
文檔編號G06F19/00GK1565671SQ0313718
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月11日 優先權日2003年6月11日
發明者趙純亮, 林濤, 王芷龍 申請人:重慶海扶(Hifu)技術有限公司