用于医学植入器件的控制系统、方法、设备及存储介质

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1.本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种用于医学植入器件的控制系统、方法、设备及存储介质。

背景技术：

2.近年来，植入性医疗器械市场规模呈现逐年增长态势，植入器械造福患者。其中有源植入式医疗器械包括心脏节律器(心脏起搏器、心脏除颤器等)、全人工心脏、脊髓刺激器(scs)、迷走神经刺激器(vns)、脑起搏器(dbs)、人工耳蜗等，这些装置的基本原理大都是通过产生电脉冲信号刺激神经或肌肉组织。有源植入器件均需要供电以保证其正常运作，主要采用内置电池供电方式实现，但需要定期维护电池，取出植入器件无疑增加了患者的风险。而且植入后无法对植入设备进行实时控制和通讯，也限制了目前植入器件的功能。如果采用电磁波进行供电、控制、通信等操作，会面临如下风险：无线供电电磁波会对器件造成电磁干扰，致使设备稳定性收到影响；同时电磁波在人体内衰减大，发射大功率电磁波进行供电时，对人体也有潜在风险。声波作为另一种波动形式，因为其波动性质在传播过程中也会携带能量和信息。超声波已因其便携高效安全等特点已广泛应用于工业检测和生物医学工程中，因此超声波可安全地作为为医学植入器件的控制、通信、供电的手段。
3.而目前通常使用聚焦超声探头发射超声波，对单个设备进行供电和控制，无法实现多功能调控以及对多个设备的同时调控。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于医学植入器件的控制系统、方法、设备及存储介质。
5.本发明提供了一种用于医学植入器件的控制系统，包括：体外声全息相控阵和与所述体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件，其中，
6.所述体外声全息相控阵，用于构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的所述植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下所述植入器件的位置，进行空分多用，对不同位置的所述植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；
7.所述植入器件，用于接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能；
8.其中，所述超声无线信号形式取决于不同的所述植入器件以及所述植入器件对应实现的不同功能。
9.优选地，所述体外声全息相控阵包括：
10.运算模块，用于计算所述体外声全息相控阵发射参数，运行超声成像算法的计算应用，并控制超声信号发生器的执行；
11.超声信号发生器，用于产生驱动超声相控阵探头的电信号，根据调节内容对所述体外声全息相控阵内每个通道的信号进行调节，所述调节内容包括：中心频率、脉冲强度、
脉冲长度、时间延时、对于连续波模式可调制信号强度及信号相位；
12.超声信号接收器，用于接收超声相控阵探头的电信号，将模拟电信号转化为数字信号，传输至所述运算模块进行计算；
13.超声相控阵探头，用于在受到电驱动时，将超声波能量、调制信号定向定点、端对端地发射至对应的所述植入器件处。
14.优选地，所述运算模块包括：
15.初始化单元，用于设置声全息相控阵的发射参数，所述发射参数包括工作频率、脉冲响应、幅度相位控制的量化精度、相控阵探头中每个超声发射单元的几何尺寸、摆放位置、摆放角度，完成运行初始化；
16.位置追踪单元，用于获取分布式医学植入器件的位置，将各个所述植入器件的空间位置输入系统，若对所述植入器件的位置未知或非固定的情况下，利用超声成像方法，获取各个器件的位置，由所述超声信号发生器激励所述超声相控阵探头，并接收人体内的散射信号，通过成像算法得到人体内三维成像结果，确定所述植入器件相对于所述超声相控阵探头的空间位置，实现对所述植入器件位置的实时追踪；
17.超声信号转换单元，用于根据对应声全息算法中的声场类型、声场强度和声场调制方法计算，设置不同位置所述植入器件对应的超声无线信号形式；
18.结果输出单元，用于算法通过迭代优化相控阵的发射参数，得到最优化的相控阵探头发射参数设置后，所述超声信号发生器根据最优化的发射参数，为每个发射单元生成对应的驱动电信号，超声相控阵探头受到电驱动，将不同的控制信号定向定点、端对端地发射至对应所述植入器件处。
19.优选地，所述待控制的植入器件包括第一植入器件和第二植入器件；所述第一植入器件与所述体外声全息相控阵单向通信连接，所述第二植入器件与所述体外声全息相控阵双向通信连接。
20.优选地，所述第一植入器件和所述第二器件均包括：
21.超声换能器，用于接收声能量并转换成交流信号；
22.超声信号解调模块，用于解调超声携带的控制信息或通信信息，将所述交流信号解调为直流信号；
23.能量管理及稳压模块，用于提取超声能量并稳定电压，对后端负载提供稳定供电，同时将控制信号和通信信号转化为标准逻辑电平，实现供电、控制、通信以及所述植入器件的衍生功能。
24.优选地，所述第二植入器件还包括超声信号调制模块，用于控制所述植入器件与外部设备的通信关系，将所述控制信号调制至超声波，并由所述超声换能器发射，通过所述超声相控阵探头接收超声信号，并由超声信号接收器转化为数字信号，并通过运算模块或所述外部设备进行信号解调。
25.本发明提供了一种用于医学植入器件的控制方法，包括：
26.体外声全息相控阵和与所述体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件；
27.对所述体外声全息相控阵构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的所述植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下所述植入器件的位
置，进行空分多用，对不同位置的所述植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；
28.从所述植入器件接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能；
29.其中，所述超声无线信号形式取决于不同的所述植入器件以及所述植入器件对应实现的不同功能。
30.优选地，所述待控制的植入器件包括第一植入器件和第二植入器件；所述第一植入器件与所述体外声全息相控阵单向通信连接，所述第二植入器件与所述体外声全息相控阵双向通信连接。
31.优选地，本发明提供了一种用于医学植入器件的控制方法，还包括：
32.获取所述体外声全息相控阵上发出信号的第一定位点；
33.确定不同所述植入器件上接收信号的第二定位点；
34.从所述第一定位点向空间不同位置的所述第二定位点定位发射不同类型的声波，完成对预设位置正确信号的接收，实现对电磁屏蔽范围内和非电磁屏蔽范围内的无线供电和数据的安全传输。
35.本发明还提供了一种用于医学植入器件的控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行计算机可读指令时，实现如本发明实施例一所述的用于医学植入器件的控制方法。
36.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如本发明实施例一所述的用于医学植入器件的控制方法。
37.针对现有技术，本发明具有如下的有益效果：
38.1、应用声全息相控阵高精度地构建特殊声场，实现对体内分布式医学植入器件的供电、控制、通信。
39.2、实现“空分多用”，“空分多用”表示可同时对体内不同位置的医学植入器件进行供电、控制、通信等操作，对每个植入器件的操作相互独立，互不影响。
40.3、具有“空分多用”的特性，可同时对不同位置的设备进行操作；而且不同位置可实现不同操作功能，打破传统限制，将无线供电，无线控制，无线通信融为一体，一个发射设备即可实现这些不同的功能。
附图说明
41.图1为本发明实施例所述的用于医学植入器件的控制系统的原理图；
42.图2为本发明实施例所述的用于医学植入器件的控制方法的步骤示意图。
具体实施方式
43.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例一
45.如图1所示，本发明提供了一种用于医学植入器件的控制系统，包括：体外声全息相控阵和与所述体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件，其中，
46.所述体外声全息相控阵，用于构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的所述植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下所述植入器件的位置，进行空分多用，对不同位置的所述植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；
47.所述植入器件，用于接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能；所述控制信号是指超声波的多种表现形式，如超声能量、电信号等。
48.其中，所述超声无线信号形式取决于不同的所述植入器件以及所述植入器件对应实现的不同功能。
49.发射系统主要包括声全息相控阵，内部主要有运算模块，超声信号发生器，超声信号接收器和超声相控阵探头。
50.上述系统为分布式系统，分布式系统，就是由很多子设备通过网络互联互通在一起组成的分布式系统。得益于声全息算法，可实现更高级的空分多用，即与通信中的空分复用(多信息传递通道)区分。这里还包括功能的空分多用，要点是：一、一套超声发射设备就实现基于超声的无线供电，无线控制和无线通讯；二、可端到端的，对位于不同位置的不同设备实现不同功能。
51.所述体外声全息相控阵包括：运算模块，用于计算所述体外声全息相控阵发射参数，运行超声成像算法的计算应用，并控制超声信号发生器的执行；超声信号发生器，用于产生驱动超声相控阵探头的电信号，根据调节内容对所述体外声全息相控阵内每个通道的信号进行调节，相控阵内每个通道的信号均独立可调，所述调节内容包括：中心频率、脉冲强度、脉冲长度、时间延时、对于连续波模式可调制信号强度及信号相位等；超声信号接收器，用于接收超声相控阵探头的电信号，将模拟电信号转化为数字信号，传输至所述运算模块进行计算；超声相控阵探头，用于在受到电驱动时，将超声波能量、调制信号定向定点、端对端地发射至对应的所述植入器件处。
52.对于可利用超声信号进行供电、控制、通信的植入器件除本身具有的功能外应包括：超声换能器，超声信号解调模块，能量管理及稳压模块。对于需要双向通信的植入器件还应包括超声信号调制模块。
53.主要的硬件系统如上描述，系统在不同应用场景下可与外部硬件兼容，协同工作。例如通过外部性能更强的计算机进行声全息计算和超声成像等。系统可适用于不同的超声相控阵探头，算法可根据不同探头进行声全息计算的智能调整。系统可针对不同位置的医学植入器件进行调整，可人为输入各个器件的坐标；也可通过超声成像设备进行各个植入器件的定位，并可追踪运动中的器件，实现对体内机器人的控制，以及防止病人移动的影响。系统可针对不同类型的医学植入器件进行调整，前面提到基于超声的植入器件应额外具有与超声相关的模块，但根据植入器件的自身功能不同，环境限制等原因，植入器件所配备的超声相关的模块的性能，所需要的能量大小以及所需的控制信号模式等会有不同，体外发射设备可针对不同的植入器件设置不同的能量强度和调制模式等。具有“空分多用”的
特性，可同时对不同位置的设备进行操作；而且不同位置可实现不同操作功能，打破传统限制，将无线供电，无线控制，无线通信融为一体，一个发射设备即可实现这些不同的功能。
54.本发明实施例中采用的相控阵，适用于声学相控阵或超材料构建三维声场，该三维声场的构建方法包括以下步骤：根据发射设备的性能参数，初始化声全息算法；构建初始声场，作为待构建三维声场的参考分布；仿真声传播过程，将目标声场反向传播至发射平面；获取反向传播至发射平面处的声场分布的反馈信息，计算发射平面的发射参数；根据发射平面的发射参数，将目标声场正向传播至初始声场的位置，获取正向传播的声场分布信息，判断目标声场的构建质量是否满足预设要求，若是，则完成三维声场的构建；若否，则根据正向传播获取的声场分布信息及参考分布，修正目标声场，将修正后的目标声场反向传播至发射平面，获取反向传播至发射平面处的声场分布的反馈信息，计算发射平面的发射参数，直至发射参数满足预设要求。
55.发射设备通常是由很多小型发射单元排列形成的相控阵，或是通过人工设计的超材料辅助，进行声波发射。在不同场景下应用时，对设备尺寸，设备功耗，设备成本(复杂度)都有着不同的要求。考虑到这些发射设备通常具有很多特殊属性，例如不同场景下发射单元尺寸不同，发射声波频率不同，发射单元排列无规律(非规则分布)等；此前提出的算法必须应用于规则排列的发射阵列中，或只能针对40khz这一频率的超声波等。
56.本实施例对发射设备的发射参数的设置没有明确的限制，可根据当前的发射设备进行相应的设置。如通过代码设定每个发射设备的工作频率，空间位置，形状，指向角度以及辐射表面的模态分布等计算辐射声场的指向性或某三维空间位置内的声场分布。也可以将导入通过cae(计算机辅助工程)计算得到的相关声场结果。本实施例构建的初始声场，可覆盖目前主流的声场构建需求，包括：聚焦(单点和多点)，波束形成(单方向和多方向)，声涡旋，任意声学图案，从而使接收设备不受使用场景的影响。同时，声场的位置可以任意指定(三维空间)，构建出的声场质量仍不能超过物理极限，只是在目前硬件条件基础上实现最优的声场构建。该声全息算法计算基于明确物理过程，在计算声传播过程中使用卷积或频域计算，计算速度快，可实时计算，用于实时高精度三维声场分布的构建。
57.进一步，所述运算模块包括：初始化单元，用于设置声全息相控阵的发射参数，所述发射参数包括工作频率、脉冲响应、幅度相位控制的量化精度、相控阵探头中每个超声发射单元的几何尺寸、摆放位置、摆放角度，完成运行初始化；
58.位置追踪单元，用于获取分布式医学植入器件的位置，将各个所述植入器件的空间位置输入系统，若对所述植入器件的位置未知或非固定的情况下，利用超声成像方法，获取各个器件的位置，由所述超声信号发生器激励所述超声相控阵探头，并接收人体内的散射信号，通过成像算法得到人体内三维成像结果，确定所述植入器件相对于所述超声相控阵探头的空间位置，实现对所述植入器件位置的实时追踪；
59.超声信号转换单元，用于根据对应声全息算法中的声场类型、声场强度和声场调制方法计算，设置不同位置所述植入器件对应的超声无线信号形式；
60.结果输出单元，用于算法通过迭代优化相控阵的发射参数，得到最优化的相控阵探头发射参数设置后，所述超声信号发生器根据最优化的发射参数，为每个发射单元生成对应的驱动电信号，超声相控阵探头受到电驱动，将不同的控制信号定向定点、端对端地发射至对应所述植入器件处。
61.设置声全息相控阵的发射参数，例如工作频率(例如：1mhz)，脉冲响应(例如：脉冲响应波形，或3db带宽等)，幅度相位控制的量化精度(例如：2bit等)；相控阵探头中每个超声发射单元的几何尺寸(例如：正方形，边长1mm)，摆放位置(例如：方阵16x16间距1mm)，摆放角度(例如：90度)等参数，用于声全息算法和成像算法，完成运行初始化。
62.随后需要获取分布式医学植入器件的位置，可手动将各个器件的空间位置手动输入发射系统，例如：(深度20mm，x偏移5mm，y偏移10mm)；对于位置未知或非固定的情况，可以利用超声成像方法，获取各个器件的位置，由超声信号发生器激励超声相控阵探头，并接收人体内的散射信号，通过成像算法得到人体内3维成像结果，以此确定器件相对于相控阵探头的空间位置，超声成像可实时进行，因此可以对器件位置进行实时追踪。
63.上述过程也可通过系统外的设备实现，由其他超声成像设备进行位置确定。获取到空间中分布的几个器件位置之后，需对不同位置的器件设置所需要的超声无线信号形式，超声无线信号形式取决于需要实现的功能以及不同的受控植入器件，供电或充电时使用具有一定声强的连续超声波(例如：使用声强100mw/cm2的超声波进行供电)；控制时使用超声脉冲实现硬件触发(例如：使用脉冲超声波进行设备开关机)；通信时使用调制过的超声脉冲序列(例如：使用幅度、相位、频率调制进行声通信)。
64.上述功能设置可以满足大部分供电、控制、通信的需求。设置好不同位置的器件设置所需要的超声无线信号形式，即对应声全息算法中的声场类型、声场强度和声场调制方法，算法以上述约束条件可开始计算。算法通过迭代优化相控阵的发射参数，期望构建高精度超声场(空间位置、声信号强度的高精度)，同时最小化由单一发射设备构建的多个声场间的的耦合。上述流程也可在外部使用高算力设备进行计算。得到最优化的相控阵探头发射参数设置后，超声信号发生器根据参数，为每个发射单元生成对应的驱动电信号，超声相控阵探头受到电驱动，将超声波能量，调制信号等，定向定点、端对端地发射至对应设备处。受控的医学植入器件接收对应的超声信号后，经过超声信号解调模块，解调超声携带的控制信息或通信信息，对于充电解调模块可将交流信号解调为直流信号。随后通过能量管理和稳压模块，可提取超声能量，并稳点电压，对后端负载提供稳定供电，同时将控制和通信信号转化为标准逻辑电平，因此就可实现之前期望实现的功能，包括供电、控制、通信以及衍生功能。
65.进一步，所述待控制的植入器件包括第一植入器件和第二植入器件；所述第一植入器件与所述体外声全息相控阵单向通信连接，所述第二植入器件与所述体外声全息相控阵双向通信连接。
66.所述第一植入器件和所述第二器件均包括：
67.超声换能器，用于接收声能量并转换成交流信号；
68.超声信号解调模块，用于解调超声携带的控制信息或通信信息，将所述交流信号解调为直流信号；
69.能量管理及稳压模块，用于提取超声能量并稳定电压，对后端负载提供稳定供电，同时将控制信号和通信信号转化为标准逻辑电平，实现供电、控制、通信以及所述植入器件的衍生功能。
70.进一步，所述第二植入器件还包括超声信号调制模块，用于控制所述植入器件与外部设备的通信关系，将所述控制信号调制至超声波，并由所述超声换能器发射，通过所述
超声相控阵探头接收超声信号，并由超声信号接收器转化为数字信号，并通过运算模块或所述外部设备进行信号解调。
71.双向通信的植入器件还包括超声信号调制模块，可进行植入器件和外部的通信，例如传输工作状态和传感器信息等，此植入设备通过超声信号调制模块将信息调制至超声波，并由超声换能器发射，超声相控阵探头可接收此超声信号，并由超声信号接收器转化为数字信号，并通过运算模块或外部设备进行信号解调。考虑到植入器件的低功耗属性，器件发出的超声信号小，可通过相控阵发射控制信号配合，即体外的声全息相控阵发射一次控制脉冲，植入器件回复一次通信信息，进行时间窗选通，配合空间位置增益实现更高信噪比的解调。
72.实施例二
73.如图2所示，本发明提供了一种用于医学植入器件的控制方法，包括：
74.体外声全息相控阵和与所述体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件；
75.步骤s1：体外声全息相控阵构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的所述植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下所述植入器件的位置，进行空分多用，对不同位置的所述植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；
76.步骤s2：所述植入器件接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能；
77.其中，所述超声无线信号形式取决于不同的所述植入器件以及所述植入器件对应实现的不同功能。
78.所述待控制的植入器件包括第一植入器件和第二植入器件；所述第一植入器件与所述体外声全息相控阵单向通信连接，所述第二植入器件与所述体外声全息相控阵双向通信连接。
79.进一步，本发明提供了一种用于医学植入器件的控制方法，还包括：
80.获取所述体外声全息相控阵上发出信号的第一定位点；
81.确定不同所述植入器件上接收信号的第二定位点；
82.从所述第一定位点向空间不同位置的所述第二定位点定位发射不同类型的声波，完成对预设位置正确信号的接收，实现对电磁屏蔽范围内和非电磁屏蔽范围内的无线供电和数据的安全传输。
83.本实施例中采用的超声波控制信号是非电磁信号，一般的无线监听和干扰等技术都基于电磁波，采用超声信号更隐蔽。超声信号不受电磁屏蔽系统的影响，比如法拉第笼等金属屏蔽网，被这种金属笼包围的物体，不会接收到外界的电磁波，外界也无法接收到里面的电磁波。比如手机被金属网包起来就没信号了。法拉第笼常用于电子实验室，医疗设备等需要抗电磁干扰的设备上，因此与这种设备的供电和通信都是有线方式进行，而本发明实施例中利用声学手段，可以实现对电磁屏蔽室内的无线供电和数据传输。
84.本实施例采用应用声全息技术，可对空间中不同位置的不同设备，点到点地发射不同类型的声波，而且可以互相不干扰，即每个人只接收到自己的信号，实现空间复用。传统通信在空间上没有区分，是全空间发射，每个人的都可以收到别人的信号，但通常情况下
因为没有别人信号的密钥，所以无法解码别人的信号。而声全息技术使得每个人的信号都定点发送到每个接收设备的位置上，即除了焦点位置，其他地方都收不到正确的信号，只有预定义的位置能收到正确的信号。
85.上述用于医学植入器件的控制方法的其他具体内容及实现方法，均如实施例一中所述，在此不再赘述。
86.实施例三
87.本发明还提供了一种用于医学植入器件的控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行计算机可读指令时，实现如本发明实施例一、二所述的用于医学植入器件的控制系统、方法。
88.该基于超声波的用于医学植入器件的控制设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，cpu)和存储器，一个或一个以上存储应用程序或数据的存储介质(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器和存储介质可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对基于超声波的用于医学植入器件的控制设备中的一系列指令操作。
89.进一步地，处理器可以设置为与存储介质通信，在供电控制设备上执行存储介质中的一系列指令操作。
90.用于医学植入器件的控制设备还可以包括一个或一个以上电源，一个或一个以上有线或无线网络接口，一个或一个以上输入输出接口，和/或，一个或一个以上操作系统，例如windows serve、vista、linux等等。
91.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如本发明实施例一所述的用于医学植入器件的控制方法。实施例一中的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件的形式体现出来，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行实施例二中用于医学植入器件的控制方法具体使用步骤。
92.本领域技术人员可以理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件的形式体现出来，该计算机软件存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器rom、随机存取存储器ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
93.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种用于医学植入器件的控制系统，其特征在于，包括：体外声全息相控阵和与所述体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件，其中，所述体外声全息相控阵，用于构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的所述植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下所述植入器件的位置，进行空分多用，对不同位置的所述植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；所述植入器件，用于接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能；其中，所述超声无线信号形式取决于不同的所述植入器件以及所述植入器件对应实现的不同功能。2.如权利要求1所述的用于医学植入器件的控制系统，其特征在于，所述体外声全息相控阵包括：运算模块，用于计算所述体外声全息相控阵发射参数，运行超声成像算法的计算应用，并控制超声信号发生器的执行；超声信号发生器，用于产生驱动超声相控阵探头的电信号，根据调节内容对所述体外声全息相控阵内每个通道的信号进行调节，所述调节内容包括：中心频率、脉冲强度、脉冲长度、时间延时、对于连续波模式可调制信号强度及信号相位；超声信号接收器，用于接收超声相控阵探头的电信号，将模拟电信号转化为数字信号，传输至所述运算模块进行计算；超声相控阵探头，用于在受到电驱动时，将超声波能量、调制信号定向定点、端对端地发射至对应的所述植入器件处。3.如权利要求2所述的一种用于医学植入器件的控制系统，其特征在于，所述运算模块包括：初始化单元，用于设置声全息相控阵的发射参数，所述发射参数包括工作频率、脉冲响应、幅度相位控制的量化精度、相控阵探头中每个超声发射单元的几何尺寸、摆放位置、摆放角度，完成运行初始化；位置追踪单元，用于获取分布式医学植入器件的位置，将各个所述植入器件的空间位置输入系统，若对所述植入器件的位置未知或非固定的情况下，利用超声成像方法，获取各个器件的位置，由所述超声信号发生器激励所述超声相控阵探头，并接收人体内的散射信号，通过成像算法得到人体内三维成像结果，确定所述植入器件相对于所述超声相控阵探头的空间位置，实现对所述植入器件位置的实时追踪；超声信号转换单元，用于根据对应声全息算法中的声场类型、声场强度和声场调制方法计算，设置不同位置所述植入器件对应的超声无线信号形式；结果输出单元，用于算法通过迭代优化相控阵的发射参数，得到最优化的相控阵探头发射参数设置后，所述超声信号发生器根据最优化的发射参数，为每个发射单元生成对应的驱动电信号，超声相控阵探头受到电驱动，将不同的控制信号定向定点、端对端地发射至对应所述植入器件处。4.如权利要求1所述的一种用于医学植入器件的控制系统，其特征在于，所述待控制的植入器件包括第一植入器件和第二植入器件；所述第一植入器件与所述体外声全息相控阵
单向通信连接，所述第二植入器件与所述体外声全息相控阵双向通信连接。5.如权利要求4所述的一种用于医学植入器件的控制系统，其特征在于，所述第一植入器件和所述第二器件均包括：超声换能器，用于接收声能量并转换成交流信号；超声信号解调模块，用于解调超声携带的控制信息或通信信息，将所述交流信号解调为直流信号；能量管理及稳压模块，用于提取超声能量并稳定电压，对后端负载提供稳定供电，同时将控制信号和通信信号转化为标准逻辑电平，实现供电、控制、通信以及所述植入器件的衍生功能。6.如权利要求4所述的一种用于医学植入器件的控制系统，其特征在于，所述第二植入器件还包括超声信号调制模块，用于控制所述植入器件与外部设备的通信关系，将所述控制信号调制至超声波，并由所述超声换能器发射，通过所述超声相控阵探头接收超声信号，并由超声信号接收器转化为数字信号，并通过运算模块或所述外部设备进行信号解调。7.一种用于医学植入器件的控制方法，其特征在于，包括：体外声全息相控阵和与所述体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件；对所述体外声全息相控阵构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的所述植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下所述植入器件的位置，进行空分多用，对不同位置的所述植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；从所述植入器件接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能；其中，所述超声无线信号形式取决于不同的所述植入器件以及所述植入器件对应实现的不同功能。8.如权利要求7所述的一种用于医学植入器件的控制方法，其特征在于，还包括：获取所述体外声全息相控阵上发出信号的第一定位点；确定不同所述植入器件上接收信号的第二定位点；从所述第一定位点向空间不同位置的所述第二定位点定位发射不同类型的声波，完成对预设位置正确信号的接收，实现对电磁屏蔽范围内和非电磁屏蔽范围内的无线供电和数据的安全传输。9.一种用于医学植入器件的控制设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行计算机可读指令时，实现如权利要求7至8中任意一项所述的用于医学植入器件的控制方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求7-8中任意一项所述的用于医学植入器件的控制方法。

技术总结

本发明提供了一种用于医学植入器件的控制系统、方法、设备及存储介质，其系统包括：体外声全息相控阵和与体外声全息相控阵无线连接的至少一个待控制的植入器件，其中，体外声全息相控阵，用于构建特殊声场，发射超声波至所述植入器件，对位于不同位置的不同类型的植入器件进行调整，定位并追踪运动状态下植入器件的位置，进行空分多用，对不同位置的植入器件实现无线供电、无线操作、无线通信的同步控制；植入器件，用于接收超声波控制信号，设置对应形式的超声无线信号，对自身设备进行供电，控制自身设备的触发，执行自身设备的衍生功能。具有“空分多用”的特性，可同时对不同位置的设备进行操作；而且不同位置可实现不同操作功能。功能。功能。