专利名称：基于导管的声辐射力脉冲系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及超声系统，更具体地，涉及用于医学程序的超声系统。
背景技术：
北卡罗来纳联合大学教堂山分校超声成像实验室与北加州州立大
学生物医学工程系的一篇文章解释了声辐射力脉冲(ARFI， Acoustic radiation force impulse ) 成像, 该 文章 可 以 在 www, bme. ncsu. edu/labs/ULSlab/index, html上找到。这篇文章在jt匕引 入以供参考。这篇文章写道"在ARFI成像中，相对高的声能量的脉冲 被发射到体内，从而以巧妙地将组织从成像换能器推开的方式(组织位 移在微米量级)，将空间和时间上的局部辐射力传递到成像焦点。每个 ARFI脉冲(impulse)之后跟着常规的超声发射-接收线束，其用来产生 用于ARFI感应的轴向运动跟踪的具有一维互相关的数据。在空间和时 间上测量的位移然后可以被转换成描绘组织力学性质的差别的图形和 参量图像表示。"
下面引用的一些参考文献给出了 ARFI的更多细节。 在 Fahey 等人的在 IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control,第 52巻，第 4期，2005年 4月第631—641页上发表的题为"Acoustic radiation force impulse imaging of myocardial radio-frequency ablation: initial in vivo results"的文章中，作者写道"声辐射力脉沖(ARFI)成像技术用于 监控活体内(in vivo)绵羊心脏组织的射频(RF)消融。"这篇文章 在此引入以供参考。
在Fahey等人在IEEE Sympos ium on Ul trasonics, 2003年第 1巻， 第562—564页上发表的题为"ARFI imaging of thermal lesions in ex vivo and in vivo soft tissues"的文章中，作者写道"研究了 ARFI 成像监控活体外(ex vivo)软组织和活体内软组织的消融的能力"， 这篇文章在此引入以供参考。Keidar的美国专利申请20040147920描述了如何使用超声测量进 行消融评估，该专利申请在此引入以供参考。
Swanson等人的美国专利6, 658， 279描述了用于消融组织和对组织 成像的导管，该专利在此引入以供参考。该导管包括多孔电极。
Nightingale的美国专利6， 371， 912描述了用于识别和表征具有改 变的刚性的区域的方法和装置，该专利在此引入以供参考。
发明内容
在本发明的实施例中，定位在导管末端(distal end)的探针(probe ) 用于执行组织的消融(ablation)。该探针也能够监控该消融。为了4丸 行这两个功能，该探针包括彼此接近安装的消融元件和超声换能器。为 了监控消融，该超声换能器被配置为经由或接近于该元件向消融的组织 发射声辐射力脉冲(ARFI)。所述脉沖(impulse)将该组织移位一个 量，该量取决于该组织的弹性，并且该换能器也能够测量该组织的位移。 由于消融的和未消融的组织具有不同的弹性，因此不同的位移使得能够 监控组织的消融。通过将该消融元件和换能器合并到一个探针中，不需 要与探针分开的第二超声设备。此外，由于超声换能器接近于消融的地 点(site),因此可以更准确地监控消融，且可以使用更低的超声能量， 同时仍然达到与那些外部换能器相当的结果。
在一些实施例中，该消融元件包括射频(RF)电极，该射频电极通 常为透声(sonolucent)电极。该换能器^皮安装为与该电极声接触，并 且如此安装使得由该换能器产生的前向超声波以及返回的超声波穿过 该电极而没有明显的反射。穿过该电极的超声波包括ARFI、用于监控由 ARFI引起的组织的位移的超声跟踪脉冲(tracking pulse)以及跟踪脉 冲反射。可选地或附力"也，该电极包括透声孑L ( acoustically transparent aperture)。该换能器^皮安装为4吏得上述超声波经由该孔 穿过该电极传播。
在可选的公开实施例中，该消融元件^f氐温消融或者使用孩i波来执行 消鬲虫。
在另一个可选实施例中，通过超声来消融组织，而不是使用单独的 消融元件执行组织消融。在这种情况下，超声换能器可以用于通过辐射 消融超声来执行消融，并且在探针中不需要单独的消融元件。因此，根据本发明的实施例，提供了一种探针，包括
消融元件，其^皮配置为执行组织的消融；以及
位于该消融元件附近的超声换能器，其被配置为向该组织发射声辐 射力脉沖(ARFI),并且响应于该ARFI测量该组织的位移，以便监控 该组织的消融。
在实施例中，该消融元件包括孔，并且该超声换能器被配置为经由 该孔将ARFI导向(direct)至该组织。该〗笨针可以包括填充该孔的良 好的传声介质。
在公开的实施例中，该超声换能器包括换能器元件阵列。该阵列可 以被配置为将ARFI聚焦于该组织上。可选地或者附加地，该阵列可以 被配置为产生该组织的图像。
典型地，该消融元件包括配置为执行组织的射频(RF )消融的电极。 在实施例中，该电极包括透声电极，且该换能器^:配置为响应于电射频 (RF) ARFI信号的接收而发射ARFI,响应于电RF跟踪J永冲的接收而将 超声跟踪脉冲经由该透声电极发射到该组织，经由该透声电极接收来自 该组织的超声跟踪脉沖的相应反射，以及响应于该反射产生电FR反射 脉沖。该探针可以包括处理器，其被配置为向该换能器传送该电RF ARFI 脉冲和电RF跟踪脉冲，以及从该换能器接收电RF反射脉沖，以便测量 该组织的卩立移。
在/>开的实施例中，该消融元件包括冷却元件，所述冷却元件;故配 置为纟丸行组织的4氐温消融。
在可选的公开实施例中，该消融元件包括配置为执行组织的樣i波消 融的微波辐射器。
根据本发明的实施例，还提供了一种用于消融组织的装置，包括
包括超声换能器元件阵列的探针，该探针被配置为响应于电射频 (RF)信号将超声波导向至该组织，以及从该组织接收反射的超声波； 以及
RF收发器，所述RF收发器
在第一收发器状态被配置为向该阵列传送电消融RF信号，使得该 阵列向该组织发射消融超声脉沖，该消融超声脉沖具有足够引起该组织 消融的能量，
在第二收发器状态被配置为向该阵列传送电声辐射力脉冲(ARFI )RF信号，使得该阵列向该组织发射ARFI,以及 在第三收发器状态被配置为
向该阵列传送电跟踪RF信号，使得该阵列向该组织发射一个或多 个跟踪超声脉冲，
,人该阵列接收响应于该阵列从该组织接收到该一个或多个跟踪超 声脉冲的反射而产生的电RF反射信号，并且响应于该电RF反射信号测 量该组织的位移，以{更监控该组织的消融。
典型地，该RF收发器在第四收发器状态被配置为向该阵列传送电 成像RF信号，使得该阵列向该组织发射一个或多个成像超声脉冲，并 且从该阵列接收响应于该阵列从该组织接收到该 一 个或多个成像超声 脉沖的反射而产生的电RF成像反射信号。
根据本发明的实施例，还提供了一种消融组织的方法，包括
提供消融元件；
4吏用该消融元件^l^亍组织的消融； 将超声换能器放置在该消融元件附近； 从该换能器向该组织发射声辐射力脉冲(ARFI);以及 响应于该ARFI测量该组织的位移，以^f更监控该组织的消融。 根据本发明的实施例，还提供了一种消融组织的方法，包括 配置包括超声换能器元件阵列的探针，以响应于电射频(RF)信号 将超声波导向至该组织，以及从该组织接收反射的超声波；以及 提供RF收发器，所述RF收发器
在第一收发器状态被配置为向该阵列传送电消融RF信号，使得该 阵列向该组织发射消融超声脉冲，该消融超声脉沖具有足够引起该组织 消融的能量，
在第二收发器状态被配置为向该阵列传送电声辐射力脉沖(ARFI ) RF信号，使得该阵列向该组织发射ARFI,以及 在第三收发器状态被配置为
向该阵列传送电跟踪RF信号，使得该阵列向该组织发射一个或多 个跟踪超声脉沖，
从该阵列接收响应于该阵列从该组织接收到该 一 个或多个跟踪超 声脉冲的反射而产生的电RF反射信号，并且响应于该电RF反射信号测 量该组织的位移，以^f更监控该组织的消融。
通过以下结合附图对本发明的实施例的详细描述，将更完整地理解
本发明，其中
图1是根据本发明的实施例的用于消融患者组织的系统的示意图； 图2是根据本发明的实施例的用于图1的系统的探针的示意图； 图3是根据本发明的可选实施例的用于图1的系统的探针的示意
图4A、 4B和4C是根据本发明的另一个可选实施例的用于图1的系 统的探针的示意图5是示出根据本发明的实施例的在操作图1的系统时涉及的步骤 的流程图6是根据本发明的又 一 个可选实施例的用于消融组织的探针的示 意图7是根据本发明的可选实施例的用于消融患者组织的系统的示意 图；以及
图8是示出根据本发明实施例的在操作图7的系统时涉及的步骤的 流程图。
具体实施例方式
现在将参照图1,图1是根据本发明的实施例的用于消融患者的组 织的系统10的示意图。系统IO可以用来消融患者不同器官中的组织， 这里，通过示例的方式，假定被消融的组织包括在患者的心脏24中。 系统10包括导管12,其由医师通过静脉或动脉插入到心室内。导管12 典型地包括手柄16,用于由医师操作该导管。对该手柄的合适控制使得 医师能够对安装在导管的末端的探针18根据需要进行操纵、定位和定 向。系统10典型地包括定位子系统，其测量採:针18的位置(location) 和方^f立坐标。
在 一 个实施例中，该定位子系统包括确定探针18的位置(po s i t i on ) 和方位的,兹定位跟踪系统。该定位子系统在预定的工作容积中产生》兹 场，并且在4罙针处感应这些石兹场。该定位子系统典型地包括一组外部辐 射器，例如场生成线圈20,其位于患者外部的固定已知位置处。线圈
920在心脏24的附近产生场，典型地为；兹场。所产生的场由揮:4十18中的 位置传感器(position sensor ) 22感测。图2更详细地示出了揮:针18。
在可选实施例中，探针中的辐射器(如线圈)产生磁场。该场被患 者体外的传感器接收。
位置传感器22响应于所感测的场，通过穿过导管的线缆(cabling) 26向控制台28发射与位置相关的电信号。可选地，该位置传感器可以 通过无线链路向控制台发射信号。该控制台包括定位模块30,其由定位 处理器31操作，控制上面提及的磁场。模块30基于位置传感器22发 送的信号计算探针18的位置和方位。为了执行其计算，定位模块30典 型地接收、放大、滤波、数字化和以其他方式处理来自传感器22的信 号。
例如在美国专利6， 690， 963、 6， 618, 612和6, 332， 089以及美国专 利申请公开2002/0065455Al、 2004/0147920A1和2004/0068178A1中描 述了一些可以用在系统10中的位置跟踪系统，这些专利以及专利申请 的公开内容都在此引入以供参考。尽管图1所示的定位子系统使用磁场， 但是可以使用任何其他适合的定位子系统，例如基于电磁场、声或超声 测量的系统。
系统10还包括由消融处理器33操作的消融^^块32。除了这里所述 的以外，消融模块32作为收发器而工作，并且这里可以被称为收发器 模块32。收发器模块32经由线缆26向探针18发射电信号并且接收来 自探针18的电信号。下面将更详细地描述由收发器模块32传送的信号 以及执行的功能。显示器44向医师14提供图形用户界面，该图形用户 界面示出系统10的操作的结果，并且允许医师典型地通过诸如跟踪球 的定点设备36来控制系统。这里假定系统10可以被配置为工作在消融 模式或非消融模式，这两种模式可由医师使用设备36来选择。在消融 模式下，系统10实施下面参照图5描述的流程图100。在非消融模式下， 探针18不消融组织，并且不实施流程图100。下面描述系统10中的元 件35和37。
图2是根据本发明的实施例的探针18的示意图。探针18被安装在 导管12的末端。在一个实施例中，探针18具有范围在大约l,到大约 2誦之间的直径，以及范围在大约5mm到大约8mm之间的长度。该探针 包括位置传感器22和由单独的换能元件的阵列58形成的超声换能器60。阵列58可以是一维或二维阵列，并且被配置为向前的 (forward-looking )超声换能器阵列。透声电极62被安装在导管12 上，位于换能器60的末端，并且与换能器60声接触。如下所述，电极 62被配置作为消融元件。该电极典型地被安装为与阵列58的元件直接 物理接触。可选地，电极62通过基本上不反射的传声(acoustically conduct ive)材料61 (例如硬塑料)与阵列58分开。线缆26包括单独 的线缆52、 54和56,其分别与电极62、换能器60和传感器22连接。
医师能够通过典型地使用定点设备36或手柄16引导模块32经由 线缆52向电极62发送射频(RF)消融信号，来对组织66的部分68执 4亍射频(RF)消融。例如，组织66可以包4舌心脏24的大动月永壁，并且 医师想要消融该壁的部分68。使用位置传感器22,医师将探针18定位 成基本上与要被消融的部分接触，并引导处理器产生RF消融信号。收 发器模块32包括消融信号发生器35,除了这里所述的以外，消融信号 发生器35被假定为RF信号发生器，并且处理器33操作该信号发生器 以产生RF消融信号。产生的信号具有足够的能量，以使得当将它们被 应用于电一及62时，可以发生组织消融。
医师通过使用阵列58来查看消融的进展。阵列58将一个或多个声 辐射力脉冲(ARFI)的组导向并聚焦到组织66。每个ARFI典型地包括 具有大约30网的时间周期的聚焦的超声脉沖。收发器模块32包括RF 超声信号发生器37,其由处理器33操作以产生电RF信号，该电RF信 号经由线缆54被传输到阵列58，并且用于为该阵列的基本换能器提供 能量。为了产生ARFI，发生器37将RF脉沖导向至每个基本换能器，该 RF脉冲具有适当的时间延迟，以使得由该阵列生成聚焦的超声脉冲 (ultrasonic impulse)(即ARFI )。处理器33可以改变各个脉冲的时 间延迟，以允许在脉冲(impulse)的传播方向上以及在该方向的横向上 改变该脉冲的聚焦。每组ARFI在超声脉沖的传播方向上对组织66施加 力，并且将该组织移位作为该组织的弹性的函数的位移。
为了监控ARFI对组织的影响，阵列58发射超声跟踪脉沖，所述超 声跟踪脉沖可以包括在该组ARFI之前、期间和之后产生的脉冲。该跟 踪脉冲使得消融处理器33能够在空间和时间上测量由该ARFI引起的位 移。通过测量跟踪脉冲和它们从该组织的反射的传播时间来估计该位 移。典型地，该跟踪脉冲的时间周期大约为0. 2ps。为了产生超声跟踪脉沖，处理器33操作RF超声信号发生器37以形成适当的电RF信号， 该电RF信号通过线缆54被传送到阵列58。所述跟踪脉沖的反射由阵列 58接收，该阵列58将回波的反射的超声波转换成要通过线缆54传送到 处理器33的电RF信号。
根据测量的位移，可以计算组织66的弹性。由于未消融的组织的 弹性不同于被消融的组织的弹性，因此收发器模块32能够使用该差别 来区分消融的和未消融的组织。如果如下所述，阵列58对组织66成像， 则在显示器44上呈现的组织的图像中，该差别可以用来显示消融的组 织和未消融的组织。
如上所述，ARFI和超声跟踪爿永沖都是由阵列58产生的，并且该ARFI 脉沖和跟踪脉沖都通过透声电极62发射到组织66,而发射的波的能量 基本没有反射或丟失。相似地，来自组织的跟踪脉沖的反射基本没有能 量的改变或损失地穿过该电极到达阵列58。
除了上述功能之外，由于换能器60包括元件阵列这个事实，该阵 列与处理器33—起可以被配置为形成组织66的超声图像。在这种情况 下，处理器33将电成像RF信号导向至该阵列，使得该阵列向该组织发 射一个或多个成像超声脉冲。该处理器从该阵列接收响应于该阵列接收 到成像超声脉沖的反射而生成的电RF成像反射信号，并作为响应形成 组织66的图#>。
因而处理器33和阵列58—起工作以执行四个单独的功能
*根据RF信号产生ARFI
*根据RF信号产生超声跟踪脉冲
參将超声跟踪脉冲的反射转换成RF信号
*形成超声图像。
图2中的箭头64示意性地示出了为这四个功能产生的超声波的路
径和方向。
图3是根据本发明的实施例的探针70的示意图。除了下面描述的 不同之外，探针70的操作总体与探针18 (图2)的相似，并且在探针 18和70中由相同的参考数字指示的元件在构造和操作上总体相似。与 由元件阵列形成的换能器68 (探针18)相反，探针70包括作为单个超 声元件操作的超声换能器72。
但是，单元件换能器72与处理器33 —起可以被配置为执行上述列出的除了形成超声像以外的处理器33和阵列58的所有功能。因而，探 针70可以用来执行组织消融，并且跟踪消融的进展。结果可以;故呈现 在显示器44上，典型地通过将表示消融的和未消融的组织的色彩覆盖 在从与探针70分开的成像源得到的组织66的图像上，和/或由显示器 44上的图形或数字显示，和/或由用于显示由ARFI产生的消融的任何其 他便利的系统。
图4A是根据本发明的实施例的探针80的示意图。除了下述不同之 外，探针80的操作总体与探针70 (图3)的相似，在探针70和80中 以相同参考数字指示的元件在结构和操作上总体相似。
探针80包括在其中具有中心孔86的电极82,而不是透声电极62。 电极82充当消融元件，以与电极62大致相似的方式消融组织。换能器 72安装在该孔的近端，该孔通常填充有作为良好传声介质的材料88, 例如珪。因而，孔86允许跟踪脉冲和ARFI的超声波从换能器经由电极 发射到组织66。孔86也允许跟踪脉冲的反射从组织66经由电极传送到 换能器72。
探针80执行探针70的上述三个功能。可以基本上按照上述探针70 的方式来跟踪由探针80执行的消融。
在探针80的可选实施例中，换能器72包括换能元件的阵列90,该 阵列大致与阵列58 (图2)相似。在该实施例中，探针80能够执行探 针18的上述四个功能。
图4B是根据本发明的实施例的探针91的示意图。除了下述不同之 外，探针91的操作总体与探针70和80 (图3和4A)的相似，在探针 70、 80和91中以相同参考数字指示的元件在构造和操作上总体相似。
与探针70和80相反，探针91执行低温消融，从而探针91的消融 元件包括冷却元件93。元件93典型地被形成为大致中空的环形，该环 形的中心区域(即孔86)填充有材料88。元件93经由供给管92从消 融模块32接收冷气，并且也经由图4B未示出的管排出该气体。因而元 件93的外壁冷却并消融组织66。但是，应当理解，探针91可以包括用 于消融组织66的任何其他方便的低温系统。为了操作探针91, ^t块32 除了被配置为收发器外，还通常通过蒸发液氮来向管92提供冷气。
探针91执行探针70的上述三个功能，并且可以基本上按照上述探 针70的方式来跟踪由探针91执行的消融。在探针91的可选实施例中，
13换能器72包括总体上与阵列58 (图2)相似的换能元件的阵列90。在 该实施例中，探针91能够执行探针18的上述四个功能。
图4C是根据本发明的实施例的探针94的示意图。除了下述不同之 外，探针94的操作总体与探针70和80 (图3和4A)的相似，在探针 70、 80和94中以相同参考数字指示的元件在构造和操作上总体相似。
与探针70和80相反，探针94使用微波能量执行消融，从而探针 91的消融元件包括微波辐射器96。元件96典型地被形成为环形，该环 形的中心区域(即孔86)填充有材料88。元件96经由线缆52从消融 模块32接收微波能量。为了操作探针94，模块32中的消融信号发生器 35包括微波发生器。该发生器典型地工作在大约2GHz的频率上。
探针94执行探针70的上述三个功能，并且可以基本上按照上述探 针70的方式来跟踪由探针94执行的消融。在探针94的可选实施例中， 换能器72包括总体上与阵列58 (图2)相似的换能元件的阵列90。在 该实施例中，探针94能够执行探针18的上述四个功能。
图5是示出根据本发明的实施例的在操作系统10时涉及的步骤的 流程图100。在下面对流程图100的描述中，假定医师14使用探针18 (图1和2)消融组织66的部分68。本领域普通技术人员能够将该描 述啦文必要的4奮正以适应于其他:探针，例如参照图3以及4A、 4B和^中 描述的那些探针。
在第一步骤102中，医师将导管12插入到患者体内，并且使用来 自传感器22的信号调整探针18的位置。医师调整探针的位置，以接触 组织66并且正确地与部分68对准，4吏得电极62能够消融部分68。
在第二步骤104中，医师通过将系统设置为工作在消融模式下来激 活系统IO开始消融。在激活后，RF消融信号发生器35以足以使电极和 组织之间进行交互从而发生消融的功率传输RF能量到电极62,如上所 述。典型地，系统IO执行消融大约2分钟。
在第三步骤106中，当执行消融时，RF超声信号发生器37向阵列 58传送RF信号，使得该阵列向部分68发射一个或多个聚焦的ARFI的 组，如上所述。同样如上所述，在ARFI组发射之前、期间和/或之后， RF超声信号发生器37向该阵列传送RF跟踪信号，使得该阵列发射超声 跟踪脉冲。
在第四步骤108中，阵列58接收超声跟踪脉冲的反射，阵列58将该反射转换为电信号。模块32使用该电信号形成部分68的弹性的度量。 使用该弹性，模块32生成部分68的图像，该图像示出该部分的消融的 和未消融的区域。该弹性测量也使得能够测量消融的区域的消融度，并 且该消融度也可以呈现在该图像上。
在步骤110,医师根据部分68的图像评估该部分是否已被充分消 融，在这种情况下，医师将系统10切换到非消融模式，流程图100结 束。如果还没有充分消融，则流程图返回到步骤104,使得电极62继续 消融组织66。因而，迭代地执行步骤104、 106、 108和110，直到部分 68已纟皮充分消融。
在本发明的可选实施例中，医师基本上如上面步骤104所述地间歇 执行消融，通常执行大约20s到30s。在每个间歇之间，消融系统10和 医师实施步骤106、 108和110，直到如上关于步骤110所述的，部分 68已被充分消融。然后医师将系统10设置为工作在非消融^t式下，这 时流程图100不适用。
图6是根据本发明的可选实施例的探针118的示意图。除了下面描 述的不同之外，探针118的操作总体与探针18 (图2)的相似，在探针 18和118中以相同参考数字指示的元件在构造和操作上总体相似。与探 针18不同，探针118不包括透声电极62或其连接线缆52。相反，探针 118通过从阵列150导向并聚焦具有足够引起消融的能量的高强度聚焦 超声(HIFU)来消融组织，而不是使用由电极传送的RF能量来消融组 织。
阵列158总体与阵列58相似，但是除了能够执行上面列出的阵列 58的四个功能之外，阵列158也能够产生HIFU。
图7是根据本发明的可选实施例的用于消融患者的组织的系统150 的示意图。除了下面描述的不同之外，系统150的操作总体与系统10 (图1 )的相似，在系统10和150中以相同参考数字指示的元件在构造 和操作上总体相似。
在系统150中，探针118代替探针18,并且被安装在导管12的末 端。消融收发器模块152总体上与收发器模块32相似。但是，由于探 针118不使用RF电信号消融组织，因此^t块152不包括RF消融信号发 生器35。模块152包括RF超声信号发生器154,而不是RF超声信号发 生器37。因而，处理器33能够使用发生器154来给阵列58提供上面列出的处理器的四个功能。此外，发生器154能够产生使得阵列158产生 HIFU的超声消融RF信号。
至于系统10,系统150可以被配置为工作在消融^t式或非消融冲莫 式，这两种^t式可以由医师使用设备36来选择。在消融^t式下，系统 150实施下面参照图8描述的流程图200。在非消融才莫式下，不实施流 程图200。
图8是示出根据本发明的实施例的在操作系统150时涉及的步骤的 流程图200。除了下面描述的不同之外，流程图200的步骤总体与流程 图100 (图5)的相似，在流程图100和200中以相同参考数字指示的 步骤的程序总体相似。
在流程图200中，存在步骤202,而不是步骤104。在步骤202中， 医师通过将系统设置为工作在消融模式下来激活系统150开始消融。在 消融模式下，处理器33配置超声RF信号发生器154以产生超声消融RF 信号。该消融RF信号使得阵列158产生HIFU从而消融组织68 (图6 )。 典型地，该消融继续大约20s - 30s的时间。
步骤206和208分别与步骤106和108基本上相似。但是，在流程 图200中，当在步骤202中产生的消融信号已经停止时执行步骤206和 208。
应当理解，除了探针18、 70、 80、 91、"和118的上述功能之外， 这些探针以及它们耦合到的系统可以用在基于超声的其他形态中，例如 B模式成像和/或多普勒成像中。也应当理解，本发明的实施例可以用于 除了心脏之外的其他器官的消融以及消融的监控。此外，除了这里特定 描述的消融过程之外的消融过程可以用在本发明的实施例中。例如，可 以通过实施基本上任何方便的组织状态的局部改变来执行消融，例如可 以通过组织的电阻发热(resistive heating )来获得。假定所有这些 消融过程都包括在本发明的范围之内。
因而应当理解，上述实施例是作为示例引用的，并且本发明不限于 这里具体示出和描述的实施例。相反，本发明的范围包括这里描述的各 种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员在阅读了前面的描述后想 到的、未公开在现有技术中的变化和修改。
权利要求
1、一种探针，包括消融元件，其被配置为执行组织的消融；和位于该消融元件附近的超声换能器，其被配置为向该组织发射声辐射力脉冲(ARFI)，并且响应于该ARFI测量该组织的位移，以便监控该组织的消融。
2、 根据权利要求1所述的探针，其中该消融元件包括孔，以及其 中该超声换能器被配置为经由该孔将ARFI导向至该组织。
3、 根据权利要求2所述的探针，还包括填充该孔的良好传声介质。
4、 根据权利要求1所述的探针，其中该超声换能器包括换能器元 件阵列。
5、 根据权利要求4所述的探针，其中该阵列被配置为将ARFI聚焦 到该组织上。
6、 根据权利要求4所述的探针，其中该阵列被配置为产生该组织 的图像。
7、 根据权利要求1所述的探针，其中该消融元件包括配置为执行 该组织的射频(RF)消融的电才及。
8、 根据权利要求7所述的探针，其中该电极包括透声电极，以及 其中该换能器被配置为响应于电射频(RF) ARFI信号的接收而发射该 ARFI,响应于电RF跟踪脉冲的接收而将超声跟踪脉冲经由该透声电极 发射到该组织，经由该透声电极接收来自该组织的超声跟踪脉冲的相应 反射，以及响应于该反射产生电RF反射脉沖。
9、 根据权利要求8所述的探针，还包括处理器，其被配置为向该 换能器传送该电RF ARFI脉沖和电RF跟踪脉沖，以及从该换能器接收 该电RF反射脉冲，以便测量该组织的位移。
10、 根据权利要求1所述的探针，其中该消融元件包括配置为执行 组织的低温消融的冷却元件。
11、 根据权利要求1所述的探针，其中该消融元件包括配置为执行 组织的微波;肖融的微波辐射器。
12、 一种用于消融组织的装置，包括包括超声换能器元件阵列的探针，该探针被配置为响应于电射频 (RF)信号将超声波导向至该组织，以及从该组织接收反射的超声波；和RF收发器，所述RF收发器在第一收发器状态被配置为向该阵列传送电消融RF信号，使得该 阵列向该组织发射消融超声脉沖，该消融超声脉沖具有足够？I起该组织 消融的能量，在第二收发器状态被配置为向该阵列传送电声辐射力脉沖(ARFI ) RF信号，使得该阵列向该组织发射ARFI,以及 在第三收发器状态被配置为向该阵列传送电跟踪RF信号，使得该阵列向该组织发射一个或多 个跟踪超声脉沖，从该阵列接收响应于该阵列从该组织接收到该 一 个或多个跟踪超 声脉沖的反射而产生的电RF反射信号，并且响应于该电RF反射信号测 量该组织的位移，以{更监控该组织的消融。
13、 根据权利要求12所述的装置，其中该RF收发器在第四收发器 状态被配置为向该阵列传送电成像RF信号，使得该阵列向该组织发射 一个或多个成像超声脉沖，并且从该阵列接收响应于该阵列从该组织接 收到该一个或多个成像超声脉沖的反射而产生的电RF成像反射信号。
14、 一种用于消融组织的方法，包括 提供消融元件；4吏用该消融元4牛冲丸4亍该组织的消融； 将超声换能器放置在该消融元件附近； 从该换能器向该组织发射声辐射力脉冲(ARFI);以及 响应于该AR FI测量该组织的位移，以^f更监控该组织的消融。
15、 根据权利要求14所述的方法，其中该消融元件包括孔，并且 将该超声换能器配置为经由该孔将该ARFI导向至该组织。
16、 根据权利要求15所述的方法，包括利用良好的传声介质填充 该孔。
17、 根据权利要求14所述的方法，其中该超声换能器包括换能器 元件阵列。
18、 根据权利要求17所述的方法，还包括将该阵列配置为将ARFI 聚焦到该组织上。
19、 根据权利要求17所述的方法，还包括将该阵列配置为产生该组织的图像。
20、 根据权利要求14所述的方法，其中该消融元件包括配置为执 -阡组织的射频(RF)消融的电才及。
21、 根据权利要求20所述的方法，其中该电极包括透声电极，以 及其中该换能器被配置为响应于电射频(RF) ARFI信号的接收而发射该 ARFI,响应于电RF跟踪脉沖的接收而将超声跟踪脉沖经由该透声电极 发射到该组织，经由该透声电极接收来自该组织的超声跟踪脉冲的相应 反射，以及响应于该相应反射产生电RF反射脉沖。
22、 根据权利要求14所述的方法，其中该消融元件包括配置为执 4t组织的4氐温消融的冷却元件。
23、 根据权利要求14所述的方法，其中该消融元件包括配置为执 行组织的微波消融的微波辐射器。
24、 一种用于消融组织的方法，包括配置包括超声换能器元件阵列的探针，以响应于电射频(RF)信号 将超声波导向至该组织，以及从该组织接收反射的超声波；以及 提供RF收发器，所述RF收发器在第一收发器状态被配置为向该阵列传送电消融RF信号，使得该 阵列向该组织发射消融超声脉沖，该 >、肖融超声脉冲具有足够引起该组织 消融的能量，在第二收发器状态被配置为向该阵列传送电声辐射力脉冲(ARFI ) RF信号，使得该阵列向该组织发射ARFI,以及 在第三收发器状态被配置为向该阵列传送电跟踪RF信号，使得该阵列向该组织发射一个或多 个跟踪超声脉冲，从该阵列接收响应于该阵列从该组织接收到该 一 个或多个跟踪超 声脉沖的反射而产生的电RF反射信号，并且响应于该电RF反射信号测 量该组织的位移，以 -使监控该组织的消融。
25、 根据权利要求24所述的方法，其中该RF收发器在笫四收发器 状态被配置为向该阵列传送电成像RF信号，使得该阵列向该组织发射 一个或多个成像超声脉沖，并且从该阵列接收响应于该阵列从该组织接 收到该一个或多个成像超声脉沖的反射而产生的电RF成像反射信号。
全文摘要
本发明涉及基于导管的声辐射力脉冲系统。一种探针，包括被配置为执行组织消融的消融元件。该探针还包括超声换能器，位于该消融元件的附近，其被配置为向该组织发射声辐射力脉冲(ARFI)，并且响应于该ARFI测量组织的位移，以便监控组织的消融。
文档编号A61B18/14GK101450004SQ200810179809
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者A·C·阿尔特曼, A·戈瓦里, G·阿德勒 申请人:韦伯斯特生物官能公司