用于以减少处理时间产生聚焦超声波的装置的制造方法_2

文档序号:8234743阅读:来源:国知局
的形式控制传送的超声波功率,每个超声波脉冲由等待时间分隔开并具有发射时间,发射时间与超声波脉冲的重复周期的比率定义为占空比。根据本发明,所述控制系统包括:
[0029]探头移动系统,用于确保:
[0030]所述聚焦区沿第一方向从所述处理区的远端点移动到所述处理区的近端点,以便并置基础处理区并建立基础处理区的序列;
[0031]沿与所述第一方向不同的至少一个第二方向并置基础处理区的序列,以便完全覆盖所述处理区;
[0032]控制电路,控制所述探头,以便确保传送到所述聚焦区的超声波功率在所述处理区的远端点和近端点之间减小。
[0033]根据本发明的装置还包括一个和/或另一个的以下附加特有特征的组合:
[0034]-所述控制电路控制所述探头,使得用于建立所述基础区的序列的超声波脉冲的占空比比率包括在65%到100%之间,并优选在85%到100%之间;
[0035]-所述控制系统引起所述聚焦区沿作为第一方向的声轴移动;
[0036]-所述控制系统包括机械系统,用于移动所述超声波探头,以便确保所述聚焦区的移动;
[0037]-所述超声波探头包括多个超声波发射器,并且所述控制系统包括系统,所述系统以电子方式控制所述超声波发射器,以便确保所述聚焦区的移动;
[0038]-所述控制系统控制所述超声波发射器,使得换能器的“孔径数”或“F数”,也就是由所述激活的超声波发射器所形成的所述探头的聚焦长度对直径的比率,在所述聚焦区从远端点通往近端点时减少;
[0039]-所述控制系统确保所发射的超声波功率根据校正法则pi减少,例如:
[0040]Pi = Pref exp (Adi)
[0041]其中:
[0042]Pi =深度为di (cm)的聚焦区所需的功率(瓦特)
[0043]Pref =参考功率(瓦特)
[0044]A =衰减系数(cnT1)。
[0045]各种其它特有特征通过下面参照附图提供的描述变得显而易见,该描述通过非限制性示例的方式示出本发明的目标的实现形式或实施例。
【附图说明】
[0046]图1是根据本发明的用于热处理装置的示意图。
[0047]图1A至IF是根据本发明的处理设备的第一变型实施例的实现的不同视图。
[0048]图2是根据本发明的处理装置的另一示例性实施例的示意图。
[0049]图2A和图2B是示出使用图2中所描述的处理装置可获得的益处的视图。
【具体实施方式】
[0050]如可以在图1中更清楚地知道,本发明的目的涉及一种用于借助于应用高强度聚焦超声波(HIFU)在处理区T中处理生物组织的热处理装置I。该处理装置通常包括以换能器形式存在的超声波探头2,其具有用于将聚焦超声波发射在对应于处理的基础区的聚焦区Z中的发射表面3。该聚焦区Z的几何形状取决于发射表面的形状。通常,换能器包括一个或多个超声波发射器,例如诸如压电元件。
[0051]在公知的方式中,该超声波探头2以体外或心脏内模式被定位在其至少一部分要被处理的生物组织的界面I的区域的附近。在组织要被处理的范围内(即处理区T),占据的体积大于处理的基础区(对应于聚焦区Z),超声波探头2的聚焦区Z然后必须沿着预定扫描路径轨迹移动,以便对处理区T中的组织进行完全处理。
[0052]装置I还包括控制系统5,用于控制超声波探头2以便沿预定轨迹移动聚焦区Z,以及用于控制由超声波探头传送的超声波能量。这样的控制系统5尤其包括:控制电路6,经由放大阶段输出用于激活超声波发射器的信号;以及系统7,用于沿预定轨迹移动聚焦区Z。因为控制电路6的开发属于本领域技术人员的通常技术知识的范围,所以不更精确详细地描述这样的控制电路6。此外,如在说明书的剩余部分中所描述的,用于移动聚焦区Z的系统7在性质上是“机械”和/或“电子”的。
[0053]根据本发明,探头移动系统7确保:
[0054]-将聚焦区Z沿第一方向X从处理区T的远端点D移动到处理区T的近端点P,以便并置各个基础处理区,并建立基础处理区的序列S ;
[0055]-沿与第一方向X不同的至少一个第二方向Y并置各个基础处理区的序列S1、
S2、S3,…,以便完全覆盖处理区T。
[0056]控制系统5通过利用控制电路6来控制探头2,以确保传递到聚焦区Z的超声波功率在处理区的远端点D和近端点P之间减小。根据本实施例的一有利的变型,控制电路6被控制为使得用于建立基础区的序列的超声波脉冲的占空比比率包括在65%到100%之间,优选地包括在85%到100%之间。应提及的是,控制电路6将超声波探头控制为使得传送的超声波功率呈现以彼此间隔开等待时间的超声波脉冲(或者发射)的形式。超声波脉冲的发射时间与重复周期的比率定义了占空比。
[0057]在图1A至图1F所示的实施例的示例中,控制系统5包括(通过探头移动系统7的方式)机械装置,用于移动超声波探头2,以便基于基础区的序列及其并置来确保聚焦区Z的移动以覆盖整个处理区T。换句话说,超声波探头2通过任何已知的机械系统在空间中移动,以便跟随上述扫描路径轨迹。
[0058]根据在图1A至图1E中所示的实施例的示例,控制系统5,更精确地是探头移动系统7,确保聚焦区Z沿第一方向X移动,第一方向X优选地与超声波探头的声轴线重合。因此,控制系统5定位聚焦区Z在最深或最远离超声波探头2的位置。在该位置中,如图1所不,控制系统5和更精确地是控制电路6被控制,以便用功率Pi和用等于例如一秒钟的超声波脉冲的持续时间来建立基础损伤。然后,通过利用探头移动系统7,超声波探头2被物理地缩回,以便将聚焦区Z定位在导致与先前的损伤并置的第二基础损伤的第二位置(图1A)。相对于第一损伤,第二损伤的并置应当允许对处理区T的均匀或一致的处理,也就是说,没有过处理或欠处理。为了实现这个目标,损伤可以彼此重叠或不重叠地并置。在聚焦区Z的该第二位置中,超声波探头2从建立第一聚焦区起在最小时间周期内发射超声波脉冲。
[0059]鉴于该第二基础损伤是在较低的深度建立的,超声波脉冲的功率被降低,以便维持基础损伤的相同体积。用于校正功率的法则Spi类型的功率,例如:
[0060]Pi = Pref exp (Adi)
[0061]其中:
[0062]Pi =深度为di (cm)的聚焦区所需的功率(瓦特)。
[0063]Pref =参考功率(瓦特)
[0064]A =衰减系数(cnT1)。
[0065]衰减系数A是处理的组织的特征,超声波的频率和处理条件。例如,已经被预先加热或其中形成空化气泡的组织将呈现与最初不同的衰减系数。
[0066]通过示例的方式提供的用于校正功率的该法则,是特别适合位于离界面显著距离处的大体积的处理,并且需要若干基础聚焦区的并置。对于较浅的损伤,功率校正法则可以采取简单形式的线性函数。必要要素是此功率校正法则在产生于远端区的超声波脉冲和产生于近端区的超声波脉冲之间引起功率的降低。
[0067]从图1B和图1C更加清楚地可见,控制系统5重复将聚焦区Z沿第一方向X从远端点D移动到近端点P的操作,以及超声波脉冲的发射的操作,一方面,功率水平在远端点D和近端点P之间减小,并且另一方面,根据本实施例的一有利的变型,用于建立基础区的序列的超声波脉冲的占空比比率包括在65%到100%之间,优选在85%到100%之间。
[0068]聚焦区Z沿第一方向X从远端点D移动到近端点P使得可以从一个到几个基础处理区(在所示的例子中在数量上为四个)中产生序列。很明显,对于沿第一方向X的给定轨迹,通过减少每个基础损伤之间的间隔,基础损伤的数量可以增加到“无穷大”,以便趋向于在空间上连续地处理,其中可以根据校正法则以连续的方式调节功率,以便也趋向于在时间上连续调制功率。
[0069]如这里所说明的,控制系统5用在处理区的远端点和近端点之间降低的超声波功率,确保从远端点D到近端点P移动聚焦区Z。因此,用于形成每个基础损伤所需要的声功率随着基础损伤越来越接近界面区I而减小。随着声功率水平变得越来越弱,界面组织越来越少地暴露于热沉积,并且天然血管系统的功能作用变得足够消散该热沉积。因此,在用于提供用来并置接连的基础损伤体积之能力的开始发射序列之前的等待时间的周期可以被最小化。
[0070]通常,根据本发明的装置I提供例如在4秒内建立4个基础处理区的序列的能力。四个超声波脉冲中的每个持续一秒钟,并彼此跟
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