高强度超声经颅聚焦的相控方法

摘要

本发明涉及一种高强度超声经颅聚焦的相控方法，特别是对相控换能器不同触发信号组的幅值、初始相位及组间时间延迟进行控制，解决经颅超声对颅骨及周边软组织损伤的问题。它包括以下步骤：S1:确定颅内靶区位置。S2:对聚焦颅内组织的相控换能器各阵元控制信号的触发声强、初始相位调控的阶段。S3:根据聚焦在颅内靶区形成的声压场与温度场分布，确定颅骨内声压和温升较高的热点位置的阶段。S4:计算消除颅骨热点的相控换能器各个阵元的控制信号的声强及时间延迟的阶段。S5:激发阵元，验证颅骨内有无热点的阶段。本发明可实现经颅聚焦，降低经颅超声对颅骨及其周边脑组织和头皮组织造成的损伤。

主权项

一种高强度超声经颅聚焦的相控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：确定颅内靶区位置；S2：根据颅内靶区位置及相控换能器可变焦范围，选定治疗目标深度与颅骨和相控换能器的相对位置，在目标焦点处设置点声源S_F，在一段时间内形成的声压场分布中，记录处于接收模式的相控换能器阵元n的声压信号S_Fn(t)，对相控换能器每个阵元记录的声压信号按时间序列进行反转处理，利用函数逼近法，根据S_Fn(t)计算可聚焦在颅内靶区的相控换能器阵元n的激励信号的初始相位延迟△t_n，根据治疗剂量设定可聚焦在颅内靶区的相控换能器的输入声强I₀和相控换能器阵元激励信号的声压最大幅值P₀阶段；S3：以信号激励相控换能器的阵元n，根据其形成的声压场和一定时间的温度场分布，确定颅骨内需进行消除的热点R位置及热点R处稳态声压P_R(S_0n(t))的最大振幅P_0R和初始相位φ_0R阶段；S4：在热点R处设置点声源S_R，在一段时间内形成的声压场分布中，记录处于接收模式的相控换能器的阵元n的声压信号记录S_Rn(t)，根据S_Rn(t)计算可聚焦在热点处的相控换能器阵元n激励信号的初始相位延迟△t_iRn，根据公式（1）即，其中I_a、I_b为输入声强，PaR 和PbR为在热点R 处稳态时的声压最大值，计算可消除热点的相控换能器的激励声强I_i和对应的相控换能器阵元激励信号的最大幅值P_i，以信号激励相控换能器的阵元n，同上述S3，根据其形成的声压场和一定时间的温度场分布，确定消除热点信号组在热点位置的稳态声压P_iRn(S_i(t))的初始相位φ_iR，根据公式(2)即，计算S_0n(t)与S_iRn(t)两换能器激励信号组间的时间延迟△t_i，记阵元n热点R处消除的激励信号为;S5：以计算公式(3)即为激励信号驱动相控换能器，当一次热点消除时，叠加触发信号S_0n(t)和S_iRn(t)，重新触发换能器，验证形成的声压场与温度场超声经颅聚焦目标靶区颅骨内原有热点是否消除及是否产生新热点；若仍存在热点，重复S4，进行第Q次热点消除阶段。