專利名稱：測量超聲穿透深度的方法及系統(tǒng)的制作方法
測量超聲穿透深度的方法及系統(tǒng)
技術領域：
本發(fā)明涉及測量技術，特別是涉及一種測量超聲穿透深度的方法及系統(tǒng)。背景技術：
近年來超聲療法的使用范圍日益廣泛，已遠遠超過理療科原來的一般療法，如超聲治癌、泌尿系碎石及口腔醫(yī)學的應用等，因此超聲療法的概念應有廣義的(包括各種特殊超聲療法)及狹義的(指理療科常用的無損傷劑量療法)兩種。同時隨著現(xiàn)代科學技術的進步，超聲不僅用于治療，還已廣泛用于診斷、基礎及實驗醫(yī)學、因此已有“超聲醫(yī)學”之稱。超聲針灸是傳統(tǒng)針灸技術與現(xiàn)代針灸相結合的產(chǎn)物之一，它是在現(xiàn)代聲學原理基礎上，運用聲能、熱能等為刺激手段，通過神經(jīng)反射作用、神經(jīng)體液調節(jié)作用、神經(jīng)-內分泌-免疫作用和直接作用等途徑，最終達到治療疾病和調節(jié)機體功能的目的。早在70年代， 國外已應用超聲穴位治療疾病。國內于80年代初期陸續(xù)有采用國產(chǎn)穴位超聲治療機治療的報道。超聲針灸的最主要特點是無痛、無不適反應；其次，穴位超聲療法是通過聲能透入穴位來治療的，而且又具有對組織無損傷、無副作用、安全可靠的優(yōu)點，因此易為兒童和懼針的患者所接受。針灸的深度對針灸效果有一定的影響。然而，相對于傳統(tǒng)的針灸技術，超聲穿透深度無法很直觀的獲得，而針灸的深度影響到了針灸的效果。對于其它超聲療法，如超聲治癌等，精確控制超聲穿透深度也是十分必要的。

發(fā)明內容基于此，有必要提供一種能精確測量超聲穿透深度的方法。一種測量超聲穿透深度的方法，包括以下步驟設置層厚，對物體進行分層；在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況；根據(jù)所述每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)；根據(jù)所述超聲穿透的層數(shù)及所述層厚得到超聲穿透深度。進一步地，還包括設定一個需求深度，判斷所述超聲穿透深度是否達到所述需求深度的步驟，如果達到需求深度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果未達到需求深度，則調整超聲的頻率。進一步地，還包括如下步驟根據(jù)所述每一層的溫度變化情況，計算得到每一層的絕對溫度；設定一個需求溫度，判斷所述絕對溫度是否等于需求溫度，如果絕對溫度等于需求溫度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果絕對溫度高于或低于需求溫度，則調整超聲的強度。進一步地，所述在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況的步驟前還包括對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖的步驟；所述在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況的步驟是對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖；將所述超聲相位圖與所述基準相位圖進行比較，得到物體的每一層的相位改變值；根據(jù)所述每一層的相位改變值計算得到每一層的溫度變化情況。此外，還有必要提供一種能精確測量超聲穿透深度的系統(tǒng)。一種測量超聲穿透深度的系統(tǒng)，包括磁共振成像模塊，用于設置層厚，對物體進行分層，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況；深度獲取模塊，用于根據(jù)每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)，并根據(jù)所述超聲穿透的層數(shù)及所述層厚得到超聲穿透深度。進一步地，還包括第一判斷模塊，用于設定一個需求深度，判斷所述超聲穿透深度是否達到需求深度，如果達到需求深度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果未達到需求深度， 則調整超聲的頻率。進一步地，還包括絕對溫度獲取模塊，用于根據(jù)所述每一層的溫度變化情況，計算得到每一層的絕對溫度；第二判斷模塊，用于設定一個需求溫度，判斷所述絕對溫度是否等于需求溫度，如果絕對溫度等于需求溫度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果絕對溫度高于或低于需求溫度， 則調整聲波的強度。進一步地，所述磁共振成像模塊包括掃描單元，用于對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖；所述掃描單元還用于在超聲未作用于物體的情況下對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖；比較單元，用于將所述超聲相位圖與所述基準相位圖進行比較，得到物體的每一層的相位改變值；計算單元，用于根據(jù)所述每一層的相位改變值計算得到每一層的溫度變化情況。上述測量超聲穿透深度的方法及系統(tǒng)中，通過磁共振溫度成像來確定被超聲作用時物體的溫度變化情況，并根據(jù)溫度變化情況得到超聲穿透深度，結果精確可靠。

圖1為測量超聲穿透深度的方法的流程圖；圖2為圖1所示步驟S20的具體流程圖；圖3為一實施例的測量超聲穿透深度的方法的流程圖；圖4為另一實施例的測量超聲穿透深度的方法的具體流程圖；圖5為測量超聲穿透深度的系統(tǒng)的模塊圖；圖6為圖5所示測量超聲穿透深度的系統(tǒng)的的詳細模塊圖。
具體實施方式為了解決在超聲療法中超聲穿透深度無法測量的問題，提出了提供一種能精確測量超聲穿透深度的方法。請參閱圖1，一種測量超聲穿透深度的方法，包括以下步驟步驟S10，設置層厚，對物體進行分層。物體在將被超聲穿透作用的方向上，按一定的厚度進行分層。層厚是在磁共振序列參數(shù)里設置，分層時每層的厚度越薄，測得的超聲穿透深度就越精確。步驟S20，在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況。由于超聲波具有溫熱作用，在介質中傳播時，實質上機械能在介質中轉變成熱能的能量轉換過程。超聲波的熱作用，可引起人體血管功能和代謝過程的變化，以及發(fā)生一系列復雜的神經(jīng)反射，在人體組織產(chǎn)生各種效應。因此，被超聲穿透的每一層物體必然會產(chǎn)生溫度的變化。通過磁共振溫度成像方法能得到每一層的溫度變化情況。步驟S30，根據(jù)每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)。在磁共振聚焦或測量過程中所用到的大角度射頻場發(fā)射，其電磁能量在物體內轉化成熱能，也會使物體溫度升高，而被超聲穿透的每一層物體溫度升高的更為明顯。因此可以通過步驟S20中得到的每一層的溫度變化情況得到超聲穿透到了哪一層，并最終確定層數(shù)。步驟S40，根據(jù)超聲穿透的層數(shù)及層厚得到超聲穿透深度。上述測量超聲穿透深度的方法可以對超聲穿透物體的深度進行測量，測量結果精確可靠。在上述實施例中，測量超聲穿透深度的方法更具體的流程為步驟S20前還包括對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖的步驟。由于在磁共振掃描等過程中，電磁能量在物體內轉化成熱能，引起物體的溫度變化，所以先在物體未在超聲作用下先通過磁共振掃描得到物體每一層的基準相位圖Ob-。為了保證準確性，可以對每一層提取多次基準相位圖Φ—，然后取平均值。同時，請參閱圖2，步驟S20的具體步驟為步驟S210，對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖。對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖Φ。步驟S220，將超聲相位圖與基準相位圖進行比較，得到物體的每一層的相位改變值。用每一層的超聲相位圖Φ與基準相位圖Φ—相減得到每一層相位改變值ΔΦ。步驟S230，根據(jù)每一層的相位改變值計算得到每一層的溫度變化情況。利用以下公式進行計算得到物體每一層的溫度變化ΔΤ
ΔΦΔΓ =-
γ · α· Β0· TE其中，Υ為旋磁比，是原子核所固有的特性，與離子電荷和質量的比有關。不同的原子核有不同的旋磁比值。磁共振技術主要涉及氫原子核(質子)與外加磁場的相互作用， 水中氫核質子的Y值為2. 68X 108rad/s/T。α = -0.01ppm/°C α為溫度和水質子化學位移之間的比例系數(shù)，簡稱溫度系數(shù)。B0為主磁場強度，和用的磁共振的儀器有關，就是磁場強度，目前市場上的磁共振儀器大多主磁場強度為1. 5Τ和3Τ。
TE為序列的回波時間，掃描時在序列里面設置的，Y、α、B。TE這些參數(shù)在掃描時都已經(jīng)是已知數(shù)據(jù)。通過計算每一層物體的溫度變化Δ Τ,能夠分辨出哪些層被超聲所穿透，并根據(jù)層厚和穿透的層數(shù)得到超聲穿透深度。需要指出的是，對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖的步驟可以省去?；鶞氏辔粓DObaseline可以在步驟S210中獲得的超聲相位圖Φ中預估獲取，不需要在步驟S20前在未作用超聲的情況對物體進行獨立的每一層的磁共振預掃描。在一實施例中，如圖3所示，上述測量超聲穿透深度的方法，還包括步驟S50，設定一個需求深度，并判斷超聲穿透深度是否達到所述需求深度。如果達到需求深度，則進入步驟S510 ；如果未達到需求深度，則進入步驟S520。在進行超聲作用于物體如超聲針灸時，超聲穿透深度對超聲針灸效果有一定的影響，這里的需求深度就是使超聲針灸效果達到最大所需要的深度。步驟S510，繼續(xù)用超聲作用于物體。達到需求深度后，繼續(xù)用超聲作用于物體，不需要再進行調整，直到超聲作用的劑量滿足需求。步驟S520，調整超聲的頻率。當超聲穿透深度未達到需求深度時，對超聲的頻率進行調整，頻率關系到超聲穿透的深度，頻率越高超聲穿透能力就越強。為了使調整過的超聲穿透深度達到需求深度，在步驟S520之后還加入了返回步驟S20的步驟，使得調整之后的超聲穿透深度再次被測量，若達到需求深度，則用超聲作用于物體，不需要再進行調整，直到超聲的劑量滿足需求；若沒有達到需求深度，則繼續(xù)調整并返回步驟S20，直到超聲調整到達到需求深度為止。通過上述步驟的調節(jié)，能夠精確的控制了超聲穿透深度，滿足了精確控制穿透深度的需求。在超聲針灸過程中，由于超聲作用于物體時，物體溫度會升高。超聲強度過大，溫度過高，穴位組織受損；超聲強度過小，穴位刺激感應不足。為了精確控制超聲強度，如圖4 所示，上述測量超聲穿透深度的方法，還包括步驟S60，根據(jù)所述每一層的溫度變化情況，計算得到每一層的絕對溫度。通過步驟S20得到的溫度變化情況ΔΤ，加上物體在未進行超聲作用下的每一層的溫度，便可得到物體每一層的絕對溫度。步驟S70，設定一個需求溫度，判斷絕對溫度是否等于需求溫度，如果絕對溫度等于需求溫度，則進入步驟S710 ；如果絕對溫度高于或低于需求溫度，則進入步驟S720。這里的需求溫度是當超聲作用于物體，其強度正好所需效果時的溫度。超聲作用于物體時，如果某些物體如人體的絕對溫度過高則有可能導致燙傷。步驟S710，繼續(xù)用超聲作用于物體。當絕對溫度等于需求溫度時，說明超聲強度正好滿足需求，則繼續(xù)用超聲作用于物體，不需要再進行調整，直到超聲的劑量滿足需求。步驟S720，調整超聲的強度。當絕對溫度高于或低于需求溫度時，對超聲的強度進行調整。為了使調整過的超聲強度滿足需求，在調整超聲的強度之后還加入了返回步驟 S20的步驟，使得調整之后的物體每一層的絕對溫度再次被測量，若滿足需求溫度，則用超聲作用于物體，不需要再進行調整，直到超聲的劑量滿足需求；若還是高于或低于需求溫度，則繼續(xù)調整并返回步驟S20，直到超聲調整到達到需求溫度為止。還提供了一種測量超聲穿透深度的系統(tǒng)，該路徑控制系統(tǒng)包括磁共振成像模塊和深度獲取模塊。磁共振成像模塊用于設置層厚，對物體進行分層，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況。按一定的層厚在磁共振成像模塊對物體在超聲作用方向上進行分層，并對每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層在超聲作用下的溫度變化情況。深度獲取模塊與磁共振成像模塊相連接，用于根據(jù)每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)，并根據(jù)超聲穿透的層數(shù)及層厚得到超聲穿透深度。如圖5在上述磁共振成像模塊更具體的模塊結構為掃描單元，用于對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖；掃描單元還用于在超聲未作用物體的情況下對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖。需要指出的是，基準相位圖Obaselim可以在超聲相位圖Φ中預估獲取，不需要掃描單元在未作用超聲的情況對物體進行獨立的每一層的磁共振預掃描。比較單元，與掃描單元電連接，用于將超聲相位圖與所述基準相位圖進行比較，得到物體的每一層的相位改變值。用超聲相位圖Φ與基準相位圖Oba-相減得到相位改變值Δ Φ。計算單元，與比較單元電連接，用于根據(jù)每一層的相位改變值計算得到每一層的溫度變化情況。利用以下公式進行計算得到溫度變化ΔΤ:
ΔΦ
權利要求
1.一種測量超聲穿透深度的方法，其特征在于，包括以下步驟 設置層厚，對物體進行分層；在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況； 根據(jù)所述每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)； 根據(jù)所述超聲穿透的層數(shù)及所述層厚得到超聲穿透深度。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量超聲穿透深度的方法，其特征在于，還包括設定一個需求深度，判斷所述超聲穿透深度是否達到所述需求深度的步驟，如果達到需求深度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果未達到需求深度，則調整超聲的頻率。
3.根據(jù)權利要求2所述的測量超聲穿透深度的方法，其特征在于，還包括如下步驟 根據(jù)所述每一層的溫度變化情況，計算得到每一層的絕對溫度；設定一個需求溫度，判斷所述絕對溫度是否等于需求溫度，如果絕對溫度等于需求溫度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果絕對溫度高于或低于需求溫度，則調整超聲的強度。
4.根據(jù)權利要求1所述的測量超聲穿透深度的方法，其特征在于，所述在超聲作用下， 對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況的步驟前還包括對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖的步驟；所述在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況的步驟是對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖；將所述超聲相位圖與所述基準相位圖進行比較，得到物體的每一層的相位改變值；根據(jù)所述每一層的相位改變值計算得到每一層的溫度變化情況。
5.一種測量超聲穿透深度的系統(tǒng)，其特征在于，包括磁共振成像模塊，用于設置層厚，對物體進行分層，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況；深度獲取模塊，用于根據(jù)每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)，并根據(jù)所述超聲穿透的層數(shù)及所述層厚得到超聲穿透深度。
6.根據(jù)權利要求5所述的測量超聲穿透深度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一判斷模塊，用于設定一個需求深度，判斷所述超聲穿透深度是否達到需求深度，如果達到需求深度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果未達到需求深度，則調整超聲的頻率。
7.根據(jù)權利要求6所述的測量超聲穿透深度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括絕對溫度獲取模塊，用于根據(jù)所述每一層的溫度變化情況，計算得到每一層的絕對溫度；第二判斷模塊，用于設定一個需求溫度，判斷所述絕對溫度是否等于需求溫度，如果絕對溫度等于需求溫度，則繼續(xù)用超聲作用于物體；如果絕對溫度高于或低于需求溫度，則調整聲波的強度。
8.根據(jù)權利要求5所述的測量超聲穿透深度的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁共振成像模塊包括掃描單元，用于對超聲作用物體的每一層進行磁共振掃描，得到每一層超聲相位圖；所述掃描單元還用于在超聲未作用于物體的情況下對物體的每一層進行磁共振預掃描，得到未在超聲作用下的每一層的基準相位圖；比較單元，用于將所述超聲相位圖與所述基準相位圖進行比較，得到物體的每一層的相位改變值；計算單元，用于根據(jù)所述每一層的相位改變值計算得到每一層的溫度變化情況。
全文摘要
一種測量超聲穿透深度的方法，其特征在于，包括以下步驟設置層厚，對物體進行分層；在超聲作用下，對物體的每一層進行磁共振溫度成像，得到每一層的溫度變化情況；根據(jù)所述每一層的溫度變化情況得到超聲穿透的層數(shù)；根據(jù)所述超聲穿透的層數(shù)及所述層厚得到超聲穿透深度。上述測量超聲穿透深度的方法及系統(tǒng)中，通過磁共振溫度成像來確定被超聲作用時物體的溫度變化情況，并根據(jù)溫度變化情況得到超聲穿透深度，結果精確可靠。此外，還提供了一種測量超聲穿透深度的系統(tǒng)。
文檔編號A61B5/055GK102379698SQ201110236248
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權日2011年8月17日
發(fā)明者劉新, 梅玲, 沈歡, 鄒超, 鄭海榮 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院