CN113117266B - 一种温度监测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度监测设备，包括：超声发送模块，用于向物体内部的预定区域发出测试超声波；超声接收模块，用于接收所述物体在背离所述测试超声波的声源的一侧产生的测试透射超声波；计算模块，用于根据从所述超声发送模块发出所述测试超声波到所述超声接收模块接收到所述测试透射超声波所经过的检测时间，得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度。在本发明提供的温度监测设备中，计算模块能够获取所述超声发送模块发出实时测试超声波至所述超声接收模块接收所述测试透射超声波之间的检测时间，并根据检测时间与温度之间的对应关系直接得到背面组织的当前温度，从而在超声消融治疗过程中实时、高效地对背面组织进行温度监测。

Description

一种温度监测设备
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，具体地，涉及一种温度监测设备。
背景技术
超声消融是指利用超声波可通过人体组织并聚焦在特定区域的特性，将超声波的能量聚集到足够的强度，使聚集的焦点区域(即焦域)达到瞬间高温，破坏病变组织，使该病变组织在组织病理学上表现为凝固性坏死(即消融)，从而在不损伤正常组织的前提下达到破坏病变组织的目的。该技术及相关产品经过多年实践，已经在治疗子宫肌瘤等疾病上获得验证，并使传统外科产生了革命性的变化。
在现有的超声消融技术中，通常在治疗结束时对病灶进行温度检测，以确定焦域温度是否超出预定标准，从而避免焦域温度过高对人体造成损伤。然而，在超声消融的过程中，不仅焦域组织会受到温度影响，治疗过度时焦域附近(尤其是背面组织)的健康组织也会被超声波透射信号的能量损伤，但现有的超声消融设备并不能对背面组织的温度进行及时的检测及监控。
因此，如何提供一种背面组织的温度监测设备，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开旨在提供一种能够实时、高效地监测焦域温度的温度监测设备。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种温度监测设备，所述设备包括：
超声发送模块，所述超声发送模块用于向物体内部的预定区域发出测试超声波；
超声接收模块，所述超声接收模块用于接收所述物体在背离所述测试超声波的声源的一侧产生的测试透射超声波；
计算模块，所述计算模块用于根据从所述超声发送模块发出所述测试超声波到所述超声接收模块接收到所述测试透射超声波所经过的检测时间，得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度。
可选地，所述设备还包括温度检测件，用于检测所述预定区域背离所述声源一侧的区域(即背面组织所在的区域)的基准温度；
所述超声发送模块还用于向物体内部的预定区域发出基准超声波；
所述超声接收模块还用于接收所述物体在背离所述声源的一侧产生的基准透射超声波；
所述计算模块包括基准记录单元，用于记录所述基准透射超声波的声波信息，所述声波信息包括从所述超声发送模块发出所述基准超声波到所述超声接收模块接收到所述基准透射超声波所经过的基准时间。
可选地，所述计算模块还包括时间分析单元和温度计算单元，其中，
所述时间分析单元用于获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差；
所述温度计算单元用于根据所述时间差和所述基准温度得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度。
可选地，所述时间分析单元包括相位差分析子单元和时间差分析子单元，其中，
所述相位差分析子单元用于获取所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差；
所述时间差分析子单元用于根据所述相位差得到所述检测时间与所述基准时间之间的时间差。
可选地，所述相位差分析子单元用于对所述测试透射超声波的声波信息和所述基准透射超声波的声波信息进行互相关运算，以得到所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差。
可选地，所述相位差分析子单元用于比较所述测试透射超声波的信息中各数据点与所述基准透射超声波的信息中相应数据点之间的相位差的大小，并根据相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值，确定所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差。
可选地，所述温度检测件包括热电偶。
可选地，所述设备还包括报警模块，所述报警模块用于在所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度超出预设温度范围时发出报警信号。
可选地，所述超声发送模块发出的超声波为聚焦脉冲超声波，且所述聚焦脉冲超声波的焦点位于所述预定区域。
可选地，所述超声发送模块和所述超声接收模块分别设置于所述预定区域相对的两侧。
在本发明提供的温度监测设备中，超声发送模块能够发出测试超声波，再通过超声接收模块接收背面组织透射该测试超声波产生的测试透射超声波，在背面组织处于不同温度时超声波在该焦域组织中的传播速度也随之改变，进而影响发出实时测试超声波至接收所述测试透射超声波之间的检测时间。计算模块根据所述检测时间，即可根据检测时间与温度之间的对应关系判定背面组织的当前温度，从而在超声消融治疗过程中实时、高效地对背面组织进行温度监测。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的温度监测设备的一种结构的示意图；
图2是本发明提供的温度监测设备的另一种结构的示意图；
图3是本发明提供的温度监测设备的另一种结构的示意图；
图4是本发明提供的温度监测设备的另一种结构的示意图。
附图标记说明
10：超声发送模块 20：超声接收模块
30：计算模块 31：基准记录单元
32：时间分析单元 321：相位差分析子单元
322：时间差分析子单元 33：温度计算单元
40：温度检测件 50：报警模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种温度监测设备，如图1所示，所述设备包括：
超声发送模块10，超声发送模块10用于向物体内部的预定区域发出测试超声波；
超声接收模块20，超声接收模块20用于接收所述物体在背离所述测试超声波的声源(即超声发送模块10)的一侧产生的测试透射超声波；
计算模块30，计算模块30用于根据从超声发送模块10发出所述测试超声波到超声接收模块20接收到所述测试透射超声波所经过的检测时间，得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域(即背面组织所在的区域)的温度。
本发明的发明人在超声消融实验中发现，在对焦域组织进行升温处理时(即超声消融时)，背面组织的温度也会随之上升，背面组织的硬度也会随温度的上升而改变，进而改变超声波在背面组织中的传播速度，即，超声波在背面组织中的传播速度与背面组织的温度之间存在相关性。
需要说明的是，在本发明中，温度监测设备可以在超声消融治疗结束后对所述预定区域(即焦域)背离所述声源一侧的区域(即背面组织所在区域)进行温度检测，也可以在超声消融治疗中对背面组织的温度进行实时检测，例如，在每个超声消融治疗回合结束时对背面组织温度进行一次检测。所述超声发送模块发出的超声波为聚焦脉冲超声波，且所述聚焦脉冲超声波的焦点位于所述预定区域。并且，所述超声发送模块发出的超声波中可以包含脉冲信息，计算模块30能够根据透射超声波中的脉冲信息精确地得到发出超声波到接收透射超声波所经过的时间。
在本发明提供的温度监测设备进行的每一次温度检测过程中，先由超声发送模块10发出测试超声波，再通过超声接收模块20接收背面组织透射该测试超声波产生的测试透射超声波，在背面组织处于不同温度时超声波在该背面组织中的传播速度也随之改变，进而影响发出实时测试超声波至接收所述测试透射超声波之间的时间间隔(即上述检测时间)。因此，计算模块30仅需要获取所述检测时间，即可根据检测时间与温度之间的对应关系判定所述背面组织的当前温度，从而在超声消融治疗过程中精确、实时且高效地对背面组织进行温度监测。
为了在温度超出背面组织承受范围之前及时提醒工作人员，以避免超声消融对背面组织造成损害，优选地，如图4所示，所述设备还包括报警模块50，报警模块50用于在所述预定区域背离所述声源一侧的区域(即背面组织所在区域)的温度超出预设温度范围时发出报警信号。
本发明对所述报警信号的种类不做具体限定，例如，所述报警信号可以是播放一段警报音频，也可以是控制发光组件亮灯或闪烁发光，或者也可以是在显示屏的监控界面中弹出相应的报警信息。
本发明对计算模块30如何得到所述检测时间不做具体限定，例如，可选地，计算模块30可以在每次温度检测过程中直接以超声发送模块10发出测试超声波的时刻为原点，开始记录超声接收模块20所接收到的声波波形信息，在该波形信息中所述透射超声波的相位即可用于表示所述检测时间。
在实验研究中，发明人还发现，由于患者之间的个体差异、以及不同位置组织之间的物理性质差异，在相同背面组织温度下，不同患者/治疗位置检测得到的所述检测时间(或上述透射超声波的相位)之间也存在一定的差异。
为了消除上述个体差异/位置差异对检测结果的影响，作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，所述设备还包括温度检测件40，用于检测所述预定区域背离所述声源一侧的区域(即背面组织所在的区域)的基准温度；
超声发送模块10还用于向物体内部的预定区域发出基准超声波；
超声接收模块20还用于接收所述物体在背离所述声源的一侧产生的基准透射超声波；
计算模块30包括基准记录单元31，用于记录所述基准透射超声波的声波信息，所述声波信息包括从超声发送模块10发出所述基准超声波到超声接收模块20接收到所述基准透射超声波所经过的基准时间。
在本发明实施例中，在超声消融治疗开始之前先由温度检测件40对背面区域(即背面组织所在的区域)的基准温度(即初始温度)进行测量，再通过超声发送模块10向背面区域发出基准超声波，并由超声接收模块20接收背面区域透射出的基准透射超声波，由计算模块30中的基准记录单元31对基准温度下测得的基准时间进行记录，从而在计算模块30获得背面组织温度时，可结合所述检测时间、背面区域在基准温度下测得的基准时间以及背面区域的基准温度共同计算得到结果，以消除个体差异/位置差异对检测结果的影响。
需要说明的是，所述声波信息不仅包括所述基准时间，还可以进一步包括所述基准透射超声波以超声发送模块10发出基准超声波的时刻为原点的声波波形信息及相位信息等。
本发明对计算模块30如何利用所述基准温度和所述基准时间修正计算结果不做具体限定，例如，可选地，如图2所示，计算模块30还包括时间分析单元32和温度计算单元33，其中，
时间分析单元32用于获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差；
温度计算单元33用于根据所述时间差和所述基准温度得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域(即背面组织所在区域)的温度。
在本发明中，计算模块30中的时间分析单元32能够直接获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差(即超声波在基准温度下以及在当前温度下经过所述背面组织所用时间之间的时间差)，温度计算单元33可以根据该时间差判断当前温度与基准温度之间的温度差值，进而通过温度差值和所述基准温度得到背面区域当前的温度。由此，无论对哪种状态、哪些部位的组织进行温度检测，本发明提供的温度监测设备均可以消除组织差异对温度检测结果的影响，进而提高检测精度。
需要说明的是，本发明提供的温度监测设备用于在治疗过程中高效地检测背面组织温度，而温度检测件40仅需要在治疗前对背面组织进行基准温度的检测，因此本发明实施例并不要求温度检测件40具有较高的检测效率，只需要温度检测件40的检测精度达到要求即可，例如，为提高基准温度的检测精度，优选地，温度检测件40包括热电偶。
为提高所述时间差的获取精度，优选地，所述检测时间与所述基准时间之间的时间差可通过所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差计算得到，例如，如图3所示，时间分析单元32可以包括相位差分析子单元321和时间差分析子单元322，其中，
相位差分析子单元321用于获取所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差；
时间差分析子单元322用于根据所述相位差得到所述检测时间与所述基准时间之间的时间差。
在本发明优选实施例中，相位差分析子单元321可以直接根据所述测试透射超声波以及所述基准透射超声波的波形信息，获取得到所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差，并直接通过相位差得到所述时间差。不必先根据接收到的所述测试透射超声波以及所述基准透射超声波的波形信息得到各自对应的检测时间以及基准时间，再对两个时间值进行运算。从而减少了数据的计算步骤，进而提高了获取所述时间差的精度。
本发明对相位差分析子单元321如何得到所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差不做具体限定，例如，可选地，相位差分析子单元321用于对所述测试透射超声波的声波信息和所述基准透射超声波的声波信息进行互相关运算，以得到所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差。
当背面组织附近的组织结构较为复杂，使获取到的透射超声波较为杂乱时，为了提高检测温度的精确性，优选地，相位差分析子单元321用于比较所述测试透射超声波的信息中各数据点与所述基准透射超声波的信息中相应数据点之间的相位差的大小，并根据相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值，确定所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差。
由于在超声消融治疗中，距离焦域越近则升温越明显，因此背面组织透射产生的透射超声波的相位变化相比其他区域更加明显。因此，在本发明中，相位差分析子单元321仅对相位差最大的预定百分比个数据点对应的相位差的差值进行整合分析，从而实现了仅利用背面组织透射产生的透射超声波获取背面组织温度，滤除了温度变化不明显的区域对应的波形数据，提高了背面组织温度检测的精确性。
本发明对超声发送模块10和超声接收模块20的结构不做具体限定，例如，可选地，超声发送模块10和超声接收模块20中的至少一者为超声波换能器(Ultrasonictransducer)。
本发明对超声发送模块10和超声接收模块20的使用状态不做具体限定，例如，超声发送模块10和超声接收模块20可以分别设置于所述预定区域相对的两侧。优选地，超声发送模块10、所述预定区域和超声接收模块20沿同一直线设置，当超声发送模块10发出的超声波依次穿透焦域(即所述预定区域)组织和背面组织后在物体背面产生透射超声波时，超声接收模块20恰好位于该透射超声波的传播路径上，从而提高超声波的信号接收率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种温度监测设备，其特征在于，所述设备包括：
超声发送模块，所述超声发送模块用于向物体内部的预定区域发出测试超声波；
超声接收模块，所述超声接收模块用于接收所述物体在背离所述测试超声波的声源的一侧产生的测试透射超声波；
计算模块，所述计算模块用于根据从所述超声发送模块发出所述测试超声波到所述超声接收模块接收到所述测试透射超声波所经过的检测时间，得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度；
所述设备还包括温度检测件，用于检测所述预定区域背离所述声源一侧的区域的基准温度；
所述超声发送模块还用于向物体内部的预定区域发出基准超声波；
所述超声接收模块还用于接收所述物体在背离所述声源的一侧产生的基准透射超声波；
所述计算模块包括基准记录单元，用于记录所述基准透射超声波的声波信息，所述声波信息包括从所述超声发送模块发出所述基准超声波到所述超声接收模块接收到所述基准透射超声波所经过的基准时间；
所述计算模块还包括时间分析单元和温度计算单元，其中，
所述时间分析单元用于获得所述检测时间与所述基准时间之间的时间差；
所述温度计算单元用于根据所述时间差和所述基准温度得到所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度。
2.根据权利要求1所述的温度监测设备，其特征在于，所述时间分析单元包括相位差分析子单元和时间差分析子单元，其中，
所述相位差分析子单元用于获取所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差；
所述时间差分析子单元用于根据所述相位差得到所述检测时间与所述基准时间之间的时间差。
3.根据权利要求2所述的温度监测设备，其特征在于，所述相位差分析子单元用于对所述测试透射超声波的声波信息和所述基准透射超声波的声波信息进行互相关运算，以得到所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差。
4.根据权利要求2所述的温度监测设备，其特征在于，所述相位差分析子单元用于比较所述测试透射超声波的信息中各数据点与所述基准透射超声波的信息中相应数据点之间的相位差的大小，并根据相位差最大的预定比例的数据点对应的相位差的差值，确定所述测试透射超声波与所述基准透射超声波之间的相位差。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的温度监测设备，其特征在于，所述温度检测件包括热电偶。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的温度监测设备，其特征在于，所述设备还包括报警模块，所述报警模块用于在所述预定区域背离所述声源一侧的区域的温度超出预设温度范围时发出报警信号。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的温度监测设备，其特征在于，所述超声发送模块发出的超声波为聚焦脉冲超声波，且所述聚焦脉冲超声波的焦点位于所述预定区域。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的温度监测设备，其特征在于，所述超声发送模块和所述超声接收模块分别设置于所述预定区域相对的两侧。
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