用于控制对身体组织的超声能量传送的系统和方法_4

文档序号:8459825阅读:来源:国知局
测模块可以配置为产生与由功率模块产生的电子信号ES的噪声分量相关联的噪声信号。在使用中,控制信号CS至少部分地基于噪声信号,由此引起电子信号ES的随机变化。具体地,在这种实施例中,控制模块281可以使用电子信号ES的噪声分量的随机性以稍微改变从功率模块282发送至超声换能器组件250的电子信号ES的频率。因此,在使用中,可以改变沿着传输探头210的纵轴A1的振动节点和/或振动反节点的位置。
[0071 ] 在一些实施例中,超声发生器可以包括配置为向其中的控制模块发送反馈信号的反馈模块。反馈模块可以例如提供用于确定超声能量传送组件的自然频率和/或改变发送至超声换能器的电子信号的频率的反馈。例如,图8是根据实施例的超声消融系统300的示意图。超声能量消融系统300(此处也称为“超声系统”或者仅仅称为“系统”)包括可操作地耦合至功率模块382的超声发生器380。功率模块382配置为产生由超声能量传送组件305接收的电子信号ES。超声能量传送组件305可以是此处显示和描述的超声能量传送系统中的任何一个。例如,超声能量传送组件305可以包括超声换能器组件(例如,类似于换能器组件150)、探头组件(类似于探头组件210)、传输构件(类似于传输构件220)等等。超声能量传送组件305(和/或其中的组件中的任何一个)由自然频率表征。
[0072]超声发生器380包括控制模块381和操作性地耦合至控制模块381的反馈模块383。超声发生器380可操作地耦合至功率模块382,该功率模块382配置为产生由超声能量传送组件305接收的电子信号ES。功率模块382可以是任何合适的硬件模块和/或软件模块(在存储器中存储的和/或在超声发生器380的处理器中执行的),配置为产生要由超声能量传送组件305接收的电子信号ES。如类似陈述的,功率模块382配置为产生由超声能量传送组件305接收的驱动电子信号ES。更具体地,功率模块382和/或功率模块382连同发生器380可以产生具有期望特性(例如,频率、幅度等等)的电子信号ES,使得当由换能器组件350接收时产生期望的超声能量信号US。
[0073]反馈模块383配置为测量和/或检测电子信号ES的至少一部分(测量、检测和/或分析的部分标识为信号ES’)并且产生反馈信号FS和噪声信号NS。反馈信号FS与由功率模块382产生的电子信号ES的标称分量相关联。例如,反馈信号FS可以与电子信号ES的标称电流或者电压相关联(和/或是电子信号ES的标称电流或者电压的度量)。噪声信号NS至少部分地基于由功率模块382产生的电子信号ES的噪声分量。如下面更详细讨论的,反馈模块383可以包括任何合适的软件、固件和/或硬件用以产生反馈信号FS和噪声信号NS。例如,在一些实施例中,反馈模块383至少部分地以硬件形式实现,并且包括传感器、放大器、滤波器和/或模数转换器。
[0074]控制模块381配置为向功率模块382发送控制信号CS以在至少部分地由超声能量传送组件305和/或其中的组件中的任何一个的自然频率限定的范围内随机地改变电子信号ES的频率。如上面讨论的,以这种方式,随机地改变超声能量信号US的频率,这引起振动反节点的空间位置的移位。具体地,控制模块381配置为基于反馈信号FS确定超声能量传送组件305的自然频率(例如,如在图7中描绘的自然频率Fn)。控制模块381可以以任何合适的方式确定超声能量传送组件305的自然频率。在一些实施例中,例如,控制模块381可以以根据模板(诸如在预定频率范围内的扫描)改变电子信号ES的频率的方式产生控制信号(诸如控制信号CS)。在每个频率处,控制模块381接收反馈信号FS,该反馈信号FS可以与电子信号ES的电流值相关联。在一些实施例中,控制模块381可以将自然频率确定为与电子信号ES的峰值电流值相对应的频率。控制模块381可以采用任何其它合适的方法和/或算法以用于确定超声能量传送组件305的自然频率。
[0075]控制模块381还配置为向功率模块382发送控制信号CS以在至少部分地由超声能量传送组件305的自然频率限定的范围内改变电子信号ES的频率。控制信号CS至少部分地基于噪声信号NS。以这种方式,可以改变电子信号ES的频率,使得超声能量传送组件305的一部分内的和/或沿着超声能量传送组件305的一部分的振动节点和/或振动反节点的位置随机地改变。通过使用噪声信号NS (其固有地包括随机性质),控制模块381不需要包括软件驱动的随机数发生器。
[0076]具体地,由功率模块382生成的电子信号ES中存在的随机噪声可以是电子信号ES中的随机波动,该随机波动通过信号ES’检测并且接着反映在噪声信号NS中。这样的随机噪声可以包括例如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声、突发噪声、雪崩噪声等等。热噪声(Johnson-Nyquist噪声)由电导体内部的电荷载子(通常为电子)的随机热运动生成,这发生在存在施加电压的情况下。热噪声近似为白噪声,并且由此它的功率谱密度在整个频谱上几乎相等。电子装置中的散粒噪声是电导体中的电流的不可避免的随机统计波动的结果。由于电流是离散电荷(电子)的流动,因此当电流流动时,随机波动是固有的。闪烁噪声是具有平稳地落入较高频率中的频谱的信号或者过程。闪烁噪声出现在大多数电子装置中,并且由与直流电流相关的各种效应产生。突发噪声包括在随机的和不可预知的时间处的两个或更多个电平之间突然的阶梯状过渡(非高斯),高达几百微伏。偏移电压或者电流中的每个位移能够持续若干毫秒,并且脉冲之间的间隔倾向于在声频范围(小于10Hz)中。雪崩噪声是当在雪崩击穿开始时操作面结型二极管时产生的噪声,其中高电压梯度的载子产生足够的能量以通过物理撞击去除附加载子,产生不规则的电流流动。
[0077]在使用中,控制模块381可以在第一时间U1)处基于反馈信号FS确定超声能量传送组件305的自然频率。以这种方式,控制模块381可以考虑由系统的组件中、环境中等等的自然变化产生的系统的自然频率的变化。控制模块381还可以生成控制信号CS,并且在第二时间(t2)处向功率模块382发送控制信号CS,其中第二时间在第一时间之后(ti〈t2)。以这种方式,控制模块可以在围绕超声能量传送组件305的自然频率的范围内改变电子信号ES的频率。
[0078]在一些实施例中,发生器380、反馈模块383和/或控制模块381可以配置为改变电子信号ES的频率变化的范围。例如,如下面更详细讨论的,在一些实施例中,系统300的一部分可以包括滤波器模块(例如,位于控制模块381或者反馈模块383中),配置为限制通过信号ES’接收的并且包括在噪声信号NS内的电信号ES的噪声部分的频率范围。因此,在这些情况下,由滤波器模块实现的滤波功能的特性可以影响控制信号CS至少部分基于的噪声信号NS的范围。例如,在一些实施例中,可以实现低通滤波功能以减小来自通过滤波器的电子信号ES的噪声量。从而,噪声信号NS将具有更小的随机变化,并且电子信号ES的变化(由控制信号CS产生)将在比将以其它方式出现的范围更窄的范围(诸如,图7中显示的范围J内。在另一个示例中,可以实现高通滤波功能以允许更多噪声通过滤波器。从而,噪声信号NS将具有更大的随机变化(相比采用低通滤波器的情况中),并且电子信号ES的变化(由控制信号CS产生)将在比将以其它方式出现的范围更大的范围(诸如,图7中显示的范围2)内。在其它情况下,可以通过任何其它合适的机构或者算法改变电信号的频率范围。
[0079]在一些实施例中,控制模块381配置为以近似10毫秒与近似300毫秒之间的控制信号时间间隔向功率模块382发送控制信号CS。在一些实施例中,控制模块381可以向功率模块382发送控制信号CS,使得由功率模块382生成的电子信号ES是具有基于控制信号CS中包括的指令而周期性变化的频率的连续信号。在其它实施例中,控制模块381可以向功率模块382发送控制信号CS,使得由功率模块382生成的电子信号ES是在周期性(或者随机)时间间隔处生成的、在相继的电信号ES(或更确切地说信号脉冲)之间出现“死”时间的一系列离散信号中的一个。控制模块381还配置为通过处理从反馈模块383接收的噪声信号NS和反馈信号FS而改变电子信号ES的频率变化的范围。
[0080]超声发生器380和此处描述的超声发生器中的任何一个包括电子电路、硬件、固件和/或指令,用以使超声发生器执行此处描述的功能(例如,用以充当频率变换器和/或电压升压器)。以这种方式,此处描述的超声发生器可以产生和/或输出具有期望特性的电压至换能器组件250以产生期望的超声能量输出。例如,在一些实施例中,超声发生器380 (或者此处描述的其它发生器中的任何一个)可以接收大约60Hz频率和大约120V电压的AC电力并且将电压转换为频率高达大约20,OOOHz至35,OOOHz,电压大约500-1500VAC(RMS)。
[0081]在一些构造中,可以将反馈模块383实现为软件模块(在存储器中存储和/或在超声发生器380的处理器中执行),该软件模块使超声发生器380执行与改变发送至超声能量传送组件305的电子信号ES的频率相关联的特定操作。在其它构造中,反馈模块383可以至少部分地以硬件形式实现,其中反馈模块383可以包括传感器、放大器、滤波器和模数转换器中的至少一个。例如,图9是根据实施例以硬件形式实现的反馈模块483的框图。反馈控制模块483包括传感器483a、电压调节器483b、滤波器483c、电压放大器/分压器483d和模数转换器483e。如图9所示,反馈模块483可操作地耦合至超声发生器(诸如上面显示和描述的发生器380)的微处理器484并且向超声发生器的微处理器484传输反馈信号FS’。在一些构造中,可以在微处理器484内部实现发生器内的控制模块(例如,图9中的控制模块381)。如上所述,微处理器484产生传输至功率模块的控制信号CS。
[0082]传感器483a检测由功率模块发送至超声能量传送组件的电信号的一部分(例如,图8中的ES’)。传感器483a可以是可以测量电流和/或电压的任何类型的电子传感器,诸如,电流传感器、电压检测器、检流计等等。在一些实施例中,电压调节器483b可以用于确保由传感器483a检测的电子信号ES’的部分的信号电压电平高于预设基准点。
[0083]滤波器483c可以是任何类型的滤波器(诸如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或者陷波滤波器)并且可以用于限制在电子信号ES’中检测的、通过噪声信号NS输送至处理器484的频率的范围。如上所述,滤波器的选择将影响产生的系统特性。在一个示例中,低通滤波器可以用于允许更少的噪声通过滤波器483c。从而,反馈信号FS’的噪声分量将具有较少的随机变化,并且电子信号ES的变化(如图9所示,响应于控制信号CS产生的)将在比将以其它方式出现的范围更窄的范围(诸如,图7中显示的范围J内。在另一个实例中,高通滤波器可以用于允许更多的噪声通过滤波器483c。从而,反馈信号FS’的噪声分量将具有更大的随机变化(相比采用低通滤波器的情况中),并且电子信号ES的变化(由控制信号CS产生)将在比将以其它方式出现的范围更大的范围(诸如,图7中显示的范围2)内。
[0084]如果所检测的电信号ES’的电压电平太小或者如果所检测的电子信号ES’的电压电平高于模拟至数字(A/D)转换器483e允许的输入,那么可以包括电压放大器/分压器483d。模拟至数字(A/D)转换器483e通过以高于Nyquist频率对模拟信号进行
当前第4页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1