改善HIFU系统使用过程热累积的方法

摘要

本发明提供一种能避免热累积现象加重，有效解决这一弊病的HIFU系统使用控制方法。本发明在不影响HIFU使用效果的条件下，通过三步骤的使用控制方法，在有效利用热累积现象，达到均衡使用过程中热累积效果。对HIFU使用参数每点聚焦点超声功率、功率持续时间、停顿时间、脉冲数及每点间隔、每点停顿时间按的合理设置，减少热累积现象；针对HIFU使用过程中热累积现象突出，增加参数扩展调整设置功能，对单点超声功率、持续时间、停顿时间进行曲线设置，减缓热累积现象产生；分布使用方式的选择，能进一步均衡使用过程中热累积效果，提高HIFU使用效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善HIFU系统使用过程中热累积的方法。

背景技术

HIFU即高强度聚焦超声系统，是利用低兆赫频段超声波的束射性和在组织中良好的穿透能力，以某种聚焦方式将超声能量聚焦于组织内一处，形成一个声强较高的区域——焦域，焦域中的组织吸收超声波能并转化为热能，使自身温度升高，当焦域中声强达到数千乃至上万W/cm²时，即会使温度在0.5～5s内升高至70℃以上，使组织细胞消融，失去某些能力。聚焦可用于整形美容或出于实验目的切除组织上某一部分。

HIFU主要使用效应是热效应，聚焦超声能量通过组织的聚焦路径，使组织吸收少量超声能量并转化为热能使自身温度升高，温升与聚焦声束面积成反比，距聚焦焦域愈近愈高；单点焦域周围声场仍有一定强度声强转化为热能，同时焦域温度随时间扩散至周围组织，所以焦域周围组织有一定温升。

在具体的使用过程中，HIFU系统对组织细胞的消融，通常采用由点至线、由线至面、由面至体的点阵方式。点阵方式是超声能量在通过聚焦路径时，部分区域组织有多次能量叠加，这部分区域组织转化为热能使自身温度累积升高；同样焦域周围组织因其周围点多次聚焦超声能量的作用，其温度也累积升高。焦域点及其周围组织在其邻近已聚焦点的影响下，使初始温度有所上升；但随邻近已聚焦点个数增多影响，在HIFU系统使用参数不变情况下，焦域点的初始温度逐渐上升至焦域点在聚焦超声能量辐射下，在焦域温度升高至组织内水的沸腾产生，导致水蒸气空腔(气泡)的形成(空腔也可能是声空化生成的结构)。低于空腔产生的极限所形成的损伤域十分接近焦域形状。含有空腔的损伤域(气泡损伤域)将延伸出焦域范围，形状和尺寸也完全不同。由于焦域上部的聚焦路径组织累积温升的影响，含有空腔的损伤域向焦域上方延伸；同时，空腔的损伤域的产生，将导致此组织声性能参数、热性能参数发生改变，对邻近将要聚焦点的声聚焦性能、热传导性能产生影响，使焦域向上偏移出原焦域，聚焦路径热累积现象加重。

而在使用参数控制不好的情况下，聚焦面积(或体积)愈大，热积累现象愈严重。国内外文献及实验表明，热累积严重的将会使焦域向上偏移目标区域。

发明内容

HIFU系统在使用过程中，应当避免热累积现象加重；HIFU系统在一定使用过程中，避免热累积现象是必要的。

本发明鉴于HIFU系统使用过程中热累积现象加重得不到有效的控制，将严重影响聚焦效果，提供一种能避免热累积现象加重，有效解决这一弊病的HIFU系统使用控制方法。

本发明解决这一问题的方法是：一种改善HIFU系统使用过程热累积的方法，步骤如下，

a、利用HIFU系统定位被聚焦组织，

b、利用HIFU系统对被聚焦组织扫描、勾画被聚焦组织区域、生成三维轮廓

体，进行聚焦操作；

作为本发明的改进，所述的HIFU系统使用过程中优先设置运动方向，控制使用总体热积累方向。

作为本发明的进一步改进，所述的HIFU系统使用过程中，均衡使用过程中热累积效果采用分布使用方式的设置，所述的分布使用方式为将整个被聚焦区域分为若干小区域。

作为本发明的进一步改进，所述的HIFU系统具备每聚焦点超声功率设置、具备功率持续时间设置、具备停顿时间设置、具备脉冲数设置及每点间隔设置、每点停顿设置、每层停顿时间设置。

作为本发明的进一步改进，所述的HIFU系统具备参数扩展调整设置控制功能，对单点的超声功率、持续时间、停顿时间进行曲线设置。

本发明与现有技术相比较，其有益效果是：在不影响HIFU使用效果的条件下，通过三步骤的使用控制方法，在有效利用热累积现象，达到均衡使用过程中热累积效果。对HIFU使用参数每点聚焦点超声功率、功率持续时间、停顿时间、脉冲数及每点间隔、每点停顿时间按的合理设置，减少热累积现象；针对HIFU使用过程中热累积现象突出，增加参数扩展调整设置功能，对单点超声功率、持续时间、停顿时间进行曲线设置，减缓热累积现象产生；分布使用方式的选择，能进一步均衡使用过程中热累积效果，提高HIFU使用效率。

附图说明

图1是本发明HIFU的使用示意图。

图2是本发明具体实施方式的示意图。

图2中实线圆便表示焦点为主，虚线框表示小区域范围。

具体实施方式

参见图1-2，本实施案例利用HIFU系统聚焦组织的方法，步骤如下，

a、利用HIFU系统定位被聚焦组织1a，

b、利用HIFU系统对扫描被聚焦组织1a、勾画被聚焦组织1a区域，并生成三维轮廓体，进行聚焦操作；

其中HIFU系统使用过程中优先设置运动方向，本发明根据HIFU系统的热累积方向的特性，及先聚焦点热累积弱，后聚焦点热累积强的实验结果，在使用过程中通过控制方法中运动方式也就是运动方向优先进行线性设置，控制使用总体热累积方向。

HIFU系统使用过程中，均衡使用过程中热累积效果采用分布使用方式的设置，所述的分布使用方式为将整个被聚焦区域分为若干小区域。本发明HIFU系统控制方法中分布使用方式的设置，可进一步均衡使用过程中热累积效果或提高HIFU系统效率。分布使用方式是将整个被聚焦区域分为若干小区域，如图2所示，选择“随机模式”时，则每一个小区域中的点聚焦完后，随机选择下一个小区进行聚焦。如图2所示的聚焦点为：1a-2a-3a-1b-2b-3b-1c-2c-3c-1d-2d-3d后，随机跳跃另一小区域继续顺序聚焦。选择“分布模式”则按运动优先设置顺序地聚焦每一个小区域内相同点位后，再顺序地聚焦每一个小区域内前相同点位下一个相邻点，如此循环直至整个聚焦平面所有点完成聚焦。如图2所示顺序为：1a-4a-7a-10a-…1e-4e-7e-…2a-5a-8a-11a…3a-6a-9a-…1b-4b-7b-…。

HIFU系统具备每聚焦点超声功率设置、具备功率持续时间设置、具备停顿时间设置、具备脉冲数设置及每点间隔设置、每点停顿设置、每层停顿时间设置，参数扩展调整设置控制功能，对单点功率、持续时间、停顿时间进行曲线设置。

对每聚焦点超声功率设置、功率持续时间设置、停顿时间设置、脉冲数设置；对平面聚焦或整体聚焦设置每点间隔、每点停顿时间、每层停顿时间的功能。通过这些参数的合理设置，可以减少热累积现象，但在HIFU使用过程中，特别是对大体积、大面积组织消融，调整这些参数能有效地控制热累积，所以，本发明HIFU系统控制方法中增加参数扩展调整设置功能，对单点功率、持续时间、停顿时间进行曲线设置，达到调整使用参数控制热累积效果的目的。

HIFU系统在控制系统合理设置HIFU使用参数的基础上，根据HIFU系统热累积先弱后强现象，通过对聚焦过程运动方向优先设置，控制使用总体热累积方向，有效利用和控制热累积的产生。