超声医疗设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量组织的凝固的超声医疗装置。
【背景技术】
[0002]其中将高强度聚焦超声(HIFU)辐射到例如活体上，并且利用超声的声能来加热和凝固诸如为肿瘤的治疗部位的治疗方法已经众所周知。
[0003]众所周知，当组织被加热且凝固时，凝固之后的组织的弹性模量(杨氏模量)增加。另外地，因为诸如HIFU的相对强的超声在超声行进的方向上产生辐射力，所以例如，会导致在HIFU超声波束的焦点部位处的组织有约10-100 μm(微米)的位移。
[0004]为此，能够利用诸如HIFU的相对强的超声引起组织位移并且测得由于弹性模量增加而引起的位移减小，从而能够由此观察到组织的凝固。例如，通过以调制频率fM调制HIFU超声波的幅度来改变辐射力的强度，可以在焦点部位的组织处激发振动，并且可以由超声诊断装置来测量振动的位移或速率。
[0005]利用这一原理来检测组织的凝固并且将其的检测结果映射在图像上的方法被称为HMI (谐波运动成像)(参见专利文献1和2)。因为辐射力和组织的振动的频率为调制频率fM的两倍，所以这一方法称作HMI。
[0006][现有技术参考文献]
[0007][专利文献]
[0008]专利文献1:US2005/0004466 A
[0009]专利文献2:US2007/0276242 A
【发明内容】
[0010][技术问题]
[0011]在使用HIFU的治疗中，期望根据治疗部位处的凝固状态来适当地控制HIFU。这是因为，在将HIFU辐射至活体时，衰减和相位失真对焦点声压的影响由于依赖于个体病人的HIFU的传播路径的声学特性的差异而变化，还因为由于由对应于焦点附近的血流的差异的冷却效果上的差异所引起的凝固所需的能量上的变化而造成难于预先优化用于治疗的参数。例如，如果能够知晓治疗部位处开始凝固的时间或者完成到目标大小的凝固的时间，就能够根据这些时间等来控制HIFU辐射。
[0012]在这样的情形中，本发明人已经研究和开发了一种利用超声来测量组织的凝固的技术。
[0013]作为这一研究和开发的结果已产生本发明，并且其优点在于提高了在利用超声来测量组织的凝固方面的测量精度。
[0014][问题的解决方案]
[0015]根据本发明的一个方案，提供了一种超声医疗装置，包括:位移波处理器，其形成位移超声波束并且引起兴趣部位处的组织的位移；测量波处理器，其形成测量超声波束并且从兴趣部位获得接收信号；调制控制器，其控制对于位移超声波束的调制处理；位移测量单元，其基于通过测量超声波束获得的接收信号来测量兴趣部位处的组织的位移；以及凝固测量单元，其基于位移的测量结果来测量兴趣部位处的组织的凝固，其中调制控制器控制位移波处理器以使用相对高的调制频率和相对低的调制频率来将调制处理应用于位移超声波束，位移测量单元针对每个调制频率来测量兴趣部位处的组织的位移，以及凝固测量单元基于使用相对高的调制频率的位移的测量结果来测量兴趣部位处的局部凝固，并且基于使用相对低的调制频率的位移的测量结果来测量兴趣部位处的大面积的凝固。
[0016]在上述配置中，测量超声波束为例如典型的超声诊断装置中的诊断超声波束，并且能够使用诊断超声换能器来形成。另一方面，位移超声波束由相对高强度的超声在某种程度上形成以通过辐射力来使组织移位。位移超声波束具有相比诊断超声波束而言更高的强度，并且可以由例如高强度聚焦超声(HIFU)来形成。此外，可以由高强度聚焦超声(HIFU)来加热和凝固组织。在这种情况下，例如，作为通过加热来治疗的目标的治疗部位为兴趣部位。
[0017]根据上述配置，能够使组织以相对高的调制频率在相对窄的区域中以受限的方式来移位。随着位移的区域变得更窄，能够检测到更微小(局部)的凝固。因为此，使用相对高的调制频率，例如，能够高精度地测出发生凝固之后是否立即出现局部凝固，以及凝固的时间。另外地，使用相对低的调制频率，能够使组织在相对宽的区域中移位。随着位移的区域变宽，能够检测到更大(在更大的面积上)的凝固。因为此，使用相对低的调制频率，例如，能够高精度地测出进展之后的大面积凝固的尺寸和通过加热来治疗的完成时间。
[0018]相对高的调制频率和相对低的调制频率并不限于两个调制频率。例如，可以使用彼此不同的三个或更多的调制频率，最高程度局部的凝固可以由最高的调制频率来测量，且待测量的凝固的范围可以随着调制频率减小而逐渐变宽(更大的面积)。另外地，在凝固的测量中，除了是否出现凝固和凝固的大小(大小)，还可以测量凝固的程度(组织的变形和硬度)。
[0019]优选地，凝固测量单元基于针对每个调制频率获得的位移的测量结果来测量兴趣部位处的凝固的大小。
[0020]优选地，超声医疗装置进一步包括治疗波处理器，其形成治疗超声波束，并且加热和治疗兴趣部位的组织，其中，当凝固测量单元针对加热周期内的多个时间相位上的每个时间相位来测量兴趣部位处的凝固的大小时，凝固测量单元基于使用相对高的调制频率的位移的测量结果来测量凝固发生的初始阶段的时间相位处的局部凝固的大小，并且基于使用相对低的调制频率的位移的测量结果来测量凝固进展之后的时间相位处的大面积凝固的大小。
[0021]优选地，超声医疗装置进一步包括图像形成单元，该图像形成单元形成凝固状态图像，在所述凝固状态图像中在一个轴上呈现多个时间相位并且在另一个轴上呈现针对每个时间相位而测得的凝固的大小。
[0022]优选地，位移波处理器形成位移超声波束，在所述位移超声波束中组合使用相对高的调制频率的调制处理和使用相对低的调制频率的调制处理，且位移测量单元通过从经由测量超声波束获得的接收信号中提取对应于每个调制频率的频率分量来针对每个调制频率测量兴趣部位处的组织的位移。
[0023]优选地，位移波处理器在彼此不同的时间相位处形成应用了使用相对高的调制频率的调制处理的位移超声波束，和应用了使用相对低的调制频率的调制处理的位移超声波束，测量波处理器针对每个调制频率在对应于调制频率的时间相位处形成测量超声波束，以及位移测量单元基于通过针对每个调制频率形成的测量超声波束所获得的接收信号来针对每个调制频率测量兴趣部位处的组织的位移。
[0024]优选地，当基于使用相对高的调制频率的位移的测量结果所测得的凝固的大小达到阈值时，调制控制器控制位移波处理器以将调制频率从相对高的调制频率切换到相对低的调制频率。
[0025][有益的效果]
[0026]根据本发明的各个方案，能够提高利用超声来测量组织的凝固的测量精度。例如，根据本发明的优选的配置，使用相对高的调制频率，例如，能够高精度地测出在发生之后是否立即出现局部凝固等，以及使用相对低的调制频率，例如，能够高精度地测出进展之后的大面积凝固的大小。
[0027]另外地，例如，根据本发明的优选的配置，因为有可能知晓凝固的开始时间，所以能够校正不理想的效果，诸如从体表到焦点的衰减量和传播路径上的声学特性的不均匀效果，其在从外部输入的能量在焦点处形成声压峰值时对每个病人而言不同，以及即使由于焦点处的超声的吸收量、热特性、以及血流量的个体差异而导致在焦点处形成特定声压峰值，也能够用作用于校正具有不同的温度增加值的效果的数据。
【附图说明】
[0028]图1为示出根据本发明的优选实施例的超声医疗装置的整体结构的图。
[0029]图2为示出图1的超声医疗装置的操作的时序图。
[0030]图3为用于解释由应用了调制处理的用于生成位移的超声引起的组织的振动的图。
[0031]图4为用于解释调制频率与凝固之间的关系的图。
[0032]图5为示出针对每个调制频率检测出的凝固大小的实验结果的图。
[0033]图6为用于解释调制频率的具体示例设置的图。
[0034]图7为示出从相位1到相位13的数据的收集的图。
[0035]图8为使用多个调制频率的组合波的具体示例1的流程图。
[0036]图9为示出无DC分量的调制方法和有DC分量的调制方法的图。
[0037]图10为示出在无DC分量的调制中的NH与NL之间的对应关系的图。
[0038]图11为示出当NL = 1并且NH = 5时的两个调制频率的图。
[0039]图12为示出当NL = 1并且NH = 4时的两个调制频率的图。
[0040]图13为示出在有DC分量的调制中的NH与NL之间的对应关系的图。
[0041]图14为示出其中多个调制频率被切换的具体示例2的流程图。
[0042]图15为不出其中多个调制频率被逐步改变的具体不例3的流程图。
[0043]图16为示出其中基于凝固的判定结果来切换调制频率的具体示例4的流程图。
[0044]图17为示出凝固大小与调制频率之间的对应关系的图。
[0045]图18为示出由图1的超声医疗装置形成的凝固状态图像的具体示例的图。
【具体实施方式】
[0046]图1为根据本发明的优选实施例的超声医疗装置(“本超声医疗装置”)的整体结构图。本超声医疗装置包括超声探头10，该超声探头10包括HIFU换能器10H和诊断换能器 10Do
[0047]HIFU换能器10H是一种发送高强度聚焦超声(HIFU)的换能器，并且包括例如两维地布置的多个换能器元件。HIFU换能器10H用于形成治疗超声波束TB并且例如，发送高强度聚焦超声到诸如癌细胞或肿瘤的治疗部位P，然后来对治疗部位P进行加热和治疗。
[0048]HIFU换能器10H还形成位移超声波束EB并且发送用于产生位移的超声到治疗部位P，以在治疗部位P处产生辐射力从而使组织移位。位移超声波束EB是以在治疗部位P处产生有效的辐射力的强度而形成的波束，并且例如，治疗超声波束TB可以用作位移超声波束EB。
[0049]另一方面，诊断换能器10D包括例如两维地布置的多个换能器元件，并且例如发送用于形成超声图像的相对弱的超声到具有治疗部位P的对象(病人)和从具有治疗部位P的对象(病人)接收用于形成超声图像的相对弱的超声。换而言之，换能器10D发送和接收类似于已知的、典型的超声诊断装置的强度(能量)的强度(能量)的超声。
[0050]诊断换能器10D还形成测量超声波束MB并且发送测量超声到治疗部位P，以及获得伴随测量超声波束MB的接收信号。伴随测量超声波束MB获得的接收信号用于由位移超声波束EB的辐射力引起的治疗部位P处的位移的测量。
[0051]超声探头10具有以例如碗的形状凹进的内表面，作为换能器面。例如，诊断换能器10d设置在定位于内部中心处的底部处，其以碗形凹进，并且设置HIFU换能器10H围绕诊断换能器10D。超声探头10的换能器面的形状并不限于碗形，而是期望适于例如治疗用途等的形状。这里，所有的换能器元件或者某些换能器元件用于HIFU和诊断这两种用途。
[0052]测量和诊断块20包括控制诊断换能器10D的发送和接收的发送和接收单元22。发送和接收单元22输出对应于诊断换能器10D的多个换能器元件中的每个换能器元件的发送信号，以控制诊断换能器10D和形成发送波束，并且此外，将整相求和处理(phasedsummat1n process)等应用于从多个换能器元件中的