[发明专利]高强度聚焦超声治疗疗效监测和超声剂量控制系统及方法

摘要

本发明提供了一种高强度聚焦超声治疗疗效监测和超声剂量控制系统及方法，提出HIFU焦域径向±0.4 mm范围内达到组织热损伤临界温度70℃时的组织电阻抗突变作为HIFU治疗疗效评估的实时监测参数，并结合超声作用时间进行超声剂量控制，基于相对电阻抗变化RIV和声功率的关系，通过组织体表电阻抗的相对变化定量评估HIFU治疗疗效，还可以通过HIFU超声功率来调节治疗时间，实现超声剂量的精确控制，为HIFU治疗提供一种无创实时疗效监测和超声剂量控制新技术，实现按照HIFU声功率调节治疗时间的超声剂量的精确控制，具有良好的敏感性与较高的分辨率，满足HIFU治疗的应用要求。

主权项

1.一种高强度聚焦超声治疗疗效监测和超声剂量控制方法，其特征在于：控制系统包括顺序相连的计算机、信号发生器、功率放大器、HIFU换能器、电极以及阻抗分析仪，所述HIFU换能器在水中产生的超声波在组织中心聚焦，组织表面相对应的两面对称布置电极并通过平衡输出连接阻抗分析仪，所述阻抗分析仪同时连接计算机；控制方法包括以下步骤：(1)建立HIFU治疗系统和电阻抗监测系统，通过计算机控制信号源输出和HIFU换能器同频且幅度可调的正弦信号，经过功率放大器放大后驱动HIFU换能器产生超声波，通过水的传播后在组织中间聚焦，形成椭球形的HIFU治疗热损伤焦域，组织表面的电极连接阻抗分析仪，在计算机的控制下实时测量电阻抗并保存；(2)通过固定信号源输出信号的幅度，在治疗时间内以0.1～1s的固定时间间隔实时测量组织电阻抗，并计算得到RIV随时间的分布曲线，结合时间间隔计算RIVR，利用组织RIV与治疗时间、声功率与组织电阻抗之间的线性关系，得到当前驱动条件下HIFU换能器的输出声功率；(3)设定HIFU焦域径向±0.4mm范围内达到组织热损伤临界温度70℃，认为在该范围内达到了HIFU治疗疗效，基于达到治疗疗效时RIV和声功率的反比关系，根据步骤(2)计算出的当前声功率，进而利用RIV实时测量来监测组织的HIFU治疗疗效，实现剂量控制；(4)根据所需治疗时间和声功率平方的反比关系，根据步骤(2)所计算出的当前声功率，计算达到HIFU治疗疗效时所需要的治疗时间，实现剂量控制。