专利名称：医疗设备及其控制方法
医疗设备及其控制方法
本申请要求于2011年9月5日递交到韩国知识产权局的第10-2011-0089865号韩国专利申请的权益，出于各种目的，所述韩国专利申请的全部公开内容通过引用被包含于此。技术领域
下面的描述涉及一种医疗设备及一种控制医疗设备的方法。
背景技术：
随着医学科学的发展，兴起了在不使用手术刀或者针头的情况下的治疗人体的诸如以肿瘤为例的病变组织的无创形式的手术。例如，高强度聚焦超声(HIFU)治疗是使用超声波的无创手术的一种形式。在HIFU治疗中使用的超声波对人体无害。HIFU治疗已经变得广泛地用于在不使用手术刀或者针头的情况下来治疗病变组织。
在HIFU治疗中使用的超声波的强度是用于诊断的超声波的强度的大约十万倍。 HIFU治疗的超声波聚焦在且辐射到将要被治疗的病变组织上，从而产生病变组织的病灶破坏或坏死。即，超声波的能量聚焦在且辐射到人体的病变组织的一部分上且被转换为热能， 从而导致被辐射的部分的温度升高，并导致病变组织的凝固性坏死。在这种情况下，由于被辐射的部分的温度瞬时升高，所以可防止热散发到被辐射的部分的周围。结果，仅仅病变组织的被辐射的部分可被有效地去除。
利用HIFU治疗的设备使用响应于电信号产生并辐射用于治疗的超声波的换能器。例如，可使用多元件超声波换能器来实现HIFU治疗的效果。为了将多个输入信号中的每个输入信号分别施加到超声波设备的多元件超声波换能器的多个元件，产生输入信号的单元应当具有数量与多元件超声波换能器的元件的数量相等的输出通道。因此，由于超声波换能器元件被添加到HIFU治疗系统，所以可以控制每个换能器元件的信号的方法受制于增加的复杂度。发明内容
在一个总体方面中，一种医疗设备包括超声波换能器单元，超声波换能器单元包括多个超声波换能器元件，超声波换能器元件被配置成将信号转换为超声波并输出所转换的超声波；分组单元，被配置为将所述多个超声波换能器元件分成多个组；信号产生单元， 被配置为产生将要被转换成超声波的信号并经由分别与所述多个组对应的多个输出通道将所产生的信号输出到所述多个组。
医疗设备可包括这样的信号产生单元，该信号产生单元还被配置为将将要被转换成超声波的信号中的一个或多个公共信号经由一个或多个输出通道分别输出到包括两个或更多个超声波换能器元件的所述多个组的相应组。
医疗设备可包括通道选择单元，通道选择单元被配置为选择将要被转换成超声波的信号将被输出到所述多个组所经的两个或更多个输出通道。
医疗设备可包括用户界面，用户界面被配置为接收分组信息，所述分组信息指定超声波换能器元件将要被分组的组的数量。通道选择单元还被配置为根据所接收的分组信息选择两个或者更多个输出通道。
医疗设备可包括这样的分组单元，该分组单元还被配置为将超声波换能器元件分组成启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件，以及将启用的超声波换能器元件分为两个或更多个组。
医疗设备可包括用户界面，用户界面被配置为接收分组信息，所述分组信息指示将要被输入的启用的超声波换能器元件的数量。分组单元还被配置为根据所接收的分组信息分组成启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件。
医疗设备可包括这样的分组单元，该分组单元还被配置成经由随机提取来抽取启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件。
医疗设备可包括这样的分组单元，该分组单元还被配置成将超声波换能器元件中的相邻的超声波换能器元件分入一个组。
医疗设备可包括相位调制器，被配置成调制将要被输出到所述多个组的信号的相位，以在超声波将要辐射的目标区域中形成超声波换能器单元的焦点；信号放大器，被配置为放大经相位调制的信号的振幅。
医疗设备可包括处理器，处理器被配置为计算将要被输出到所述多个组的信号的相位和放大增益，以控制相位调制器和信号放大器，根据从分组单元发送的分组信息来计算所述相位和所述放大增益。
医疗设备可包括这样的处理器，该处理器还被配置为控制相位调制器和信号放大器，以响应于输出到所述多个组的信号通过超声波换能器单元辐射的超声波形成多焦点。
在另一个中的方面中，一种控制医疗设备的方法，所述方法包括将超声波换能器单元的多个超声波换能器元件分成多个组；产生将要被转换成超声波的信号；将将要被转换成超声波的信号经由分别与所述多个组对应的多个输出通道输出到所述多个组。
所述方法可包括将将要被转换成超声波的信号的一个或多个公共信号经由一个或多个输出通道分别输出到所述多个组中的包括两个或更多个超声波换能器元件的相应组。
所述方法可这样的产生和输出将要被转换成超声波的信号的步骤，该步骤包括选择将要被转换成超声波的信号将要被输出到所述多个组所经的两个或更多个输出通道。
所述方法可包括这样的选择输出通道的步骤，该步骤包括接收分组信息并选择所述两个或更多个输出通道，所接收的分组信息指定超声波换能器元件将要被分组的组的数量，根据所接收的分组信息选择 所述两个或者更多个输出通道。
所述方法可包括这样的将多个超声波换能器元件分成多个组的步骤，该步骤包括将所述多个超声波换能器元件分组为启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件，并将启用的超声波换能器元件分成两组或者更多的组。
所述方法可包括经由随机提取来抽取启用的激活的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件。
所述方法可包括这样的将多个超声波换能器元件分成多个组的步骤，该步骤包括将所述多个超声波换能器元件中的相邻的超声波换能器元件分入一个组。
所述方法可包括控制将要被输出到所述多个组的信号，以在超声波将要辐射的目标区域中形成超声波换能器单元的焦点。
所述方法可包括这样的控制信号的步骤，该步骤包括计算将要被输出到所述多个组的信号的相位和放大增益并调制将要被输出到所述多个组的所述信号的相位和放大增益，以在超声波将要辐射的目标区域中形成超声波换能器单元的焦点，根据指定超声波换能器元件将要被分组的组的数量的分组信息来计算所述相位和所述放大增益。
所述方法可包括控制将要被输出到超声波换能器单元的组的信号，以响应于输出到所述多个组的信号通过超声波换能器单元辐射的超声波形成多焦点。
在又一个总体方面中，提供一种非暂时性计算机可读记录介质，所述介质具有记录在其上的用于执行控制医疗设备的方法的程序。
通过下面的具体实施方式
、附图和权利要求，其他特点和方面可以是明显的。
图I是示出在使用中的医疗设备的示例的示图。
图2是示出医疗设备的超声波换能器单元的示例的示图。
图3是示出医疗设备的示例的框图。
图4是示出医疗设备的另一示例的框图。
图5是示出医疗设备的分组单元的示例的框图。
图6A和图6B是示出在具有以环的形式布置的超声波换能器元件的阵列的超声波换能器单元中进行了分组的相邻的超声波换能器元件的示例的框图。
图7是示出医疗设备的又一示例的框图。
图8是示出在人体的病变组织的诊断中使用的诊断装置中的医疗设备的再一示例的框图。
图9是示出控制医疗设备的方法的示例的流程图。
图10是示出在控制医疗设备的方法中的多个超声波换能器元件的分组步骤的示例的流程图。
图11是示出在控制医疗设备的方法中根据组产生将要输入的信号的步骤的示例的流程图。
贯穿附图和具体实施方式
，除非另外描述，否则相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、图解和方便，可能夸大这些元件的相对尺寸和绘示。
具体实施方式
提供下面的详细描述，以帮助读者对这里描述的方法、设备和/或系统获得全面的理解。因此，这里描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物将被提供给本领域普通技术人员。另外，为了增强清楚性和简明性，可省略对公知的功能和构造的描述。
图I是示出在使用中的医疗设备100的示例的示图。参照图I的示例，医疗设备 100包括信号产生单元110、超声波换能器单元120和分组单元140。本领域普通技术人员将理解，在医疗设备100中还可包括除了图I中示出的元件之外的其他普通元件。
在该示例中，超声波换能器单元120安装在床102中，将要被检查的人101躺在床102上。当信号产生单元110将信号输出到超声波换能器120时，超声波换能器120从输出的信号产生超声波并将超声波辐射到人101的需要治疗或诊断的特定部位上。输出的信号的示例是电信号。然而，这仅仅是一个示例，可以使用本领域普通技术人员已知的任意其他信号。
图2是示出医疗设备100的超声波换能器单元120的示例的示图。图2中示出的超声波换能器单元120的示例是凹进类型的聚焦的超声波换能器单元。在一个操作示例中，超声波换能器单元120的超声波换能器元件122的焦点与其上将要被辐射超声波的区域对应地产生。其上将要被辐射超声波的区域的示例是胸、肝、腹或者任意其他器官的部位或者本领域普通技术人员已知的人体的部位。另外，在图2的示例中的超声波换能器单元 120仅仅是示例。可以使用本领域普通技术人员已知的用于将信号转换为超声波的其他单J Li ο
参照图2的示例，超声波换能器单元120包括设置在具有凹进的中间部分的盘形的支撑板121上的多个超声波换能器元件122。在该示例中的每个超声波换能器元件122 将从信号产生单元110输出并且具有预定的振幅和相位的电信号调制为具有预定的强度和相位的超声波。可将该示例中的超声波换能器元件122制造为压电换能器或者任意其他的本领域普通技术人员已知的元件，以将电信号调制成超声波。
该示例的每个超声波换能器元件122将产生的超声波聚焦在将要被检查的人101 的身体的需要治疗或者诊断的特定部位上。在该示例中，聚焦在将被辐射的部位上的超声波被转换成热能，从而使得被辐射的部位的温度上升，并使病变组织的病灶破坏或坏死。在随后参照图8描述的示例中，利用探针将聚焦在将要被辐射的部位上且从组织层部分地反射的超声波被转换成电脉冲，从而捕获人体的内部组织的图像。
图3是示出医疗设备300的示例的框图。参照图3的示例，医疗设备300包括信号产生单元310、超声波换能器单元320和分组单元340。本领域普通技术人员将理解，与图3中示出的元件不同的其他的普通元件可进一步被包括在医疗设备300中。例如，可将被配置为与超声波换能器单元320的超声波换能器元件322的阻抗匹配的装置设置在信号产生单元310与超声波换能器单元320之间。
在图3的示例中，信号产生单元310经由输出通道CHl到CHN将电信号输出到超声波换能器单元320。在该示例中，信号产生单元310的一个或多个输出通道CHl到CHN分别将公共信号(common signal)输出到两个或更多个超声波换能器元件322。
该示例中的超声波换能器元件322被分组为超声波换能器单元320的多个组GRl 到GRN。根据多个组GRl到GRN，信号产生单元310的输出通道CHl到CHN中的每个输出通道分别输出电信号。在图3的示例中，输出通道CHl将公共信号输出到超声波换能器元件 322a的组GRl，输出通道CH2将公共信号输出到超声波换能器元件322b的组GR2，输出通道 CH3将公共信号输出到含有超声波换能器元件322c的组GR3，输出通道CHN将公共信号输出到超声波换能器元件322d的组GRN。
在该示例中，分组单元340将超声波换能器元件322分组成两个或者更多个组GRl 到GRN。此外，组GRl到GRN中的一个组或者多个组包括两个或者更多个超声波换能器元件 322。
图4是示出医疗设备400的示例的框图。参照图4中示出的示例，医疗设备400包7括信号产生单元410、超声波换能器单元420以及包括通道选择单元412、用户界面430和分组单元440的控制单元411。对将与图3的信号产生单元310和超声波换能器单元320 重复的图4的信号产生单元410和超声波换能器单元420的描述将被省略。
医疗设备400的用户界面430允许用户在用户界面430中输入与超声波治疗有关的信息或指令。在该示例中，用户是医学专家或者本领域普通技术人员已知的需要在医疗设备中输入与超声波治疗相关的指令或信息的任意其他单位。用户可将包括超声波换能器元件的组的数量N的分组信息输入到用户界面430。用户界面430可以利用诸如键盘、鼠标或者本领域普通技术人员知晓的任意其他输入装置的输入装置来实现，或者可利用图形用户界面(⑶I)来实现。
在图4中示出的示例中，信号产生单元410产生信号并经由多个(M个)通道SN_ CHl到SN_CHM输出信号。通道选择单元412选择多个输出通道CHl到CHN，以从信号产生单元410的多个(M个)通道SN_CH1到SN_CHM中根据超声波换能器单元420的组输出电信号。
根据分组单元440产生的组，通道选择单元412经由输出通道CHl到CHN道输出电信号。在该示例中，通道选择单元412的输出通道的数量等于超声波换能器单元420的组的数量N。组的数量N小于超声波换能器元件的数量。
另外，在图4的示例中，用户将包括启用的超声波换能器元件的数量以及超声波换能器元件的组的数量N的分组信息输入到用户界面430。在这种情况下，考虑到用户输入的启用的超声波换能器元件的数量，分组单元440将超声波换能器元件分组成启用的超声波换能器元件EON和停用的超声波换能器元件E0FF。分组单元440将启用的超声波换能器元件EON分组成组GRl到GRN。根据组GRl到GRN，启用的超声波换能器元件EON响应于电信号而产生超声波。停用的超声波换能器元件EOFF不连接到通道选择单元412的输出通道CHl到CHN，这样，停用的超声波换能器元件EOFF不产生超声波。
当用户将超声波换能器单元420的组的数量N输入到用户界面430时，有关输入的组的数量N的信息输出到通道选择单元412。然后，通道选择单元412从多个(M个)通道SN_CH1到SN_CHM中选择与输入的组的数量N有关的信息对应的输出通道CHl到CHN。 该示例中的通道选择单元412可被实现为切换电路，以从由信号产生单元410输出的M个通道中选择N个输出通道。
图5是示出医疗设备的分组单元540的示例的框图。该示例的分组单元540根据从用户界面发送的超声波换能器元件522的分组信息使得多个超声波换能器元件522彼此连接。为此，分组单元540包括基底541、在基底541上实现的开关SR和SB以及分组处理器 542。
这里，每个超声波换能器元件522包括进行切换以使超声波换能器元件522与右边相邻的超声波换能器元件522短路或者绝缘的开关SR。另外，图5中的每个超声波换能器元件522包括开关SB，开关SB进行切换以使超声波换能器元件522与下面相邻的超声波换能器元件522电短路或者绝缘。
分组处理器542将超声波换能器元件522分组成为启用的超声波换能器元件EON 和停用的超声波换能器元件E0FF。另外，分组处理器542控制超声波换能器元件522的开关SR和开关SB，以将超声波换能器元件522分组成组GRl至组GR4。8
图7是示出医疗设备700的示例的框图。参照图7中示出的示例，医疗设备700 包括控制单元711，控制单元711包括相位调制器713、信号放大器714、用户界面730、分组单元740和处理器760。这里，可将不同的振幅和相位应用于将要被输入到多个超声波换能器元件的组GRl到组GRN的电信号，以将由多个超声波换能器元件辐射的超声波聚焦在焦点FC上。省略了将与图3和图4的元件的描述重复的对图7的信号产生单元710、超声波换能器单元720、用户界面730和分组单元740的描述。
在该不例中，信号产生单兀710产生电信号。将产生的电信号输入到相位调制器 713的相位调制器元件PTl到PTN。相位调制器元件PTl到PTN调制由信号产生单元710 输入的电信号并将具有调制的相位的电信号输出到信号放大器714的放大器元件AMPl到 AMPN。
为了补偿属于不同的组GRl到GRN的超声波换能器元件之间的距离的差异以及焦点FC的差异，相位调制器713的相位调制器元件PTl到PTN输出具有不同的相位的电信号， 从而从属于不同的组GRl到GRN的超声波换能器兀件产生的超声波信号具有不同的传输延时。为此，分组单元740将分组信息发送到处理器760，以通过对发送的分组信息进行分析并对要被相位调制器元件PTl到PTN调制的电信号的相位进行计算来控制相位调制器713。
信号放大器714的放大器元件AMPl到AMPN以合适的增益放大从相位调制器元件 PTl到PTN输入的电信号，以经由输出通道CHl到CHN输出放大的电信号。为此，分组单元 740将分组信息发送到处理器760，以通过分析被发送的分组信息并计算要被放大器元件 AMPl到AMPN放大的电信号的增益来控制信号放大器714。
因此，响应于经由通道CHl到CHN的具有不同的相位和振幅的电信号，根据组GRl 到GRN，控制单元711控制超声波换能器元件产生具有不同的相位和强度的超声波。控制单元711控制超声波在根据组GRl到GRN辐射的超声波到达其上聚焦超声波的焦点FC时具有相同的相位和强度。另外，控制单元711控制被输入到超声波换能器单元720的组GRl 到GRN的电信号的相位和振幅，以改变其上聚焦超声波的焦点FC在需要治疗或诊断的预定目标区域(即，其上将要辐射超声波的区域)内的位置。
此外，控制单元711控制超声波换能器单元720，以利用从超声波换能器单元720 产生的超声波产生多焦点。例如，为了产生双焦点(第一焦点和第二焦点)，处理器760将超声波换能器单元720的组GRl到GRN分组为第一组和第二组。在这种情况下，处理器760 控制与经由输出通道施加到第一组的电信号有关的信号放大器714的放大器元件AMPl到 AMPN以及相位调制器713的相位调制器元件PTl到PTN，以利用第一组的超声波换能器元件将来自第一组的超声波换能器元件的超声波辐射到第一焦点位置上。处理器760控制与经由输出通道施加到第二组的电信号有关的信号放大器714的放大器元件AMPl到AMPN以及相位调制器713的相位调制器元件PTl到PTN，以利用第二组的超声波换能器元件将来自第二组的超声波换能器元件的超声波辐射到第二焦点位置上。
图8是示出在人体的病变组织的诊断中使用的诊断装置200中的医疗设备800的示例的框图。参照图8中示出的示例，诊断装置200包括医疗设备800、接收探针851、图像处理器852、图像生成单元853和显示单元854。医疗设备800包括信号产生单元810、超声波换能器单元820、用户界面830和分组单元840。省略了将与对图I、图3、图4和图7的元件的描述重复的对图8的医疗设备800、信号产生单元810、超声波换能器单元820、用户界面830和分组单元840的描述。
可将该示例中的接收探针851制造为压电换能器或者本领域普通技术人员已知的任意其他元件，以将超声波调制成电信号。当通过医疗设备800将超声波传输到人体的特定部位时，超声波在不同组织之间的层被部分地反射或者衍射。例如，超声波从人体的血浆中的血细胞的密度、器官的结构或者本领域普通技术人员知晓的任意其他器官或组织改变的地方反射或者在所述结构之间的空间处衍射。当使用HIFU换能器单元时，根据组GRl 到GRN，超声波换能器单元820产生超声波信号USl到USN，由超声波换能器单元120辐射的超声波信号USl到USN集中地从焦点FC反射或者在焦点FC处衍射。这样，由多个超声波换能器元件福射的超声波被发送到焦点FC并集中地从焦点FC反射或者在焦点处FC衍射。
从身体反射的超声波信号USl到USN使接收探针851振动。接收探针851根据振动输出具有预定振幅和相位的电脉冲。图像处理器852对从接收探针851输出的电脉冲执行图像处理，以产生图像数据。图像生成单元853基于所述图像数据生成超声波图像。例如，图像生成单元853根据显示单元854的格式来转换图像数据，以生成超声波图像。另外， 图像生成单元853将生成的超声波图像发送到显示单元854。图像生成单元853生成的超声波图像以图形显示在显示单元854上。显示单元854的示例可以是液晶显示器(IXD)屏幕或者本领域普通技术人员已知的用于在屏幕、纸、或者空间上显示超声波图像的任意装置。
接收探针851可包括一个或多个换能器元件。接收探针851的所述一个或多个换能器元件可以是与超声波换能器单元820分开的压电换能器或者本领域普通技术人员已知的与超声波换能器单元820分离的用于将超声波调制成电信号的任意其他元件。接收探针851可包括超声波换能器单元820的一个或多个超声波换能器元件。
当超声波换能器单元820的一个或多个超声波换能器元件用作接收探针851时， 构成接收探针851的超声波换能器元件不限于执行接收从身体反射的超声波信号的功能， 而是可以同时执行将超声波信号辐射到身体上的功能、或者本领域普通技术人员已知的能够被超声波换能器元件执行的任意其他功能。
超声波成像装置生成的超声波图像可以是B型、多普勒型或者本领域普通技术人员已知的可以以此生成超声波图像的任意其他型的各种图像。另外，超声波图像可具有二维形状或三维形状。三维超声波图像适于通过使用X轴、y轴和Z轴提供立体超声波图像。 通过使用多个二维图像数据的组合或者被输入到多个换能器的三维接收信号可以生成三维超声波图像。
图9是示出控制医疗设备的方法的示例的流程图。在该示例中，可以分别通过图I、图3、图4、图7和图8的医疗设备100、300、400、700和800来实现图9中示出的控制医疗设备的方法。除非另外指明，否则下面省略的分别对图I、图3、图4、图7和图8的医疗设备100、300、400、700和800的描述也可应用于图9中示出的控制医疗设备的方法。
参照图9中示出的示例，超声波换能器单元的多个超声波换能器元件被分组为多个组(10)。
图10是示出在控制医疗设备的方法中的多个超声波换能器元件的分组步骤的示例的流程图。参照图10中示出的示例，用户将分组信息输入到用户界面(11)。在该示例中，用户是医学专家或者本领域普通技术人员已知的需要在医疗设备中输入与超声波治疗相关的指令或信息的任意其他单位。在该示例中，分组信息可包括多个超声波换能器元件的组的数量、启用的超声波换能器元件的数量或者本领域普通技术人员已知的有助于对超声波换能器元件进行分组的任意其他信息。这里，当多个超声波换能器元件的数量是η时， 组数N大于等于2且小于等于(η-1)，启用的超声波换能器元件的数量k大于等于(N+1)且小于等于η。这是因为一个组中可包括两个或更多的超声波换能器元件。
从超声波换能器元件中抽取启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件(12)。当输入分组信息k = η时，所有的超声波换能器元件被抽取为启用的超声波换能器元件，并可省略对启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件的抽取。如果仅仅与组数N和启用的超声波换能器元件的数量k有关的信息被输入，则从η个超声波换能器元件中随机提取k个启用的超声波换能器元件。
启用的超声波换能器元件根据输入的分组信息的组数N来分组。如果输入与所有的超声波换能器元件有关的分组信息，则组数N是基于输入的分组信息组数的。如果仅仅输入与组数N和启用的超声波换能器元件的数量k有关的信息，则k个启用的超声波换能器元件被随机分组为N(组数)个组。
图6A和图6B是示出在具有以环的形式布置的超声波换能器元件的阵列的超声波换能器单元120中进行分组的相邻的超声波换能器元件122的示例的框图。S卩，图2中示出的超声波换能器单元120的示例具有其中具有不同尺寸的多个环沿垂直方向彼此组合的结构，在环中，超声波换能器元件122被布置为形成沿横向方向的圆。图6A和图6B分别示出以沿垂直方向的三个环的形式布置的超声波换能器元件122的阵列。
图6A和图6B的超声波换能器元件122具有稀疏阵列结构。稀疏阵列结构表示一些未被抽取的一些超声波换能器元件停用且被抽取的超声波换能器元件被选择以执行信号处理的布置。按单个环中的相邻的启用的超声波换能器元件122的组来执行将超声波换能器元件122分组的步骤，如图6A中的示例所示，或者按相邻环中的相邻的超声波换能器元件122的组来执行将超声波换能器元件122分组的步骤,如图6B中的示例所示。
在相邻的启用的超声波换能器元件之间的距离比相邻的启用的超声波换能器元件到焦点的距离小得多。因此，即便超声波信号的相位和振幅相同，具有相同相位的超声波信号也可被发送到其上将要辐射超声波的目标区域的焦点上。结果，相邻的启用的超声波换能器元件可被分到同一组。
启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件的分布的图案可以是不规则地且随机地选择的。这是因为，当启用的超声波换能器元件具有规则的阵列分布时，超声波信号可能聚焦在除了其上要被辐射超声波的目标区域内的焦点之外的其他区域上。
另外，该示例的分组单元使用遗传算法作为优化技术来抽取启用的超声波换能器元件或者对启用的超声波换能器元件进行分组。遗传算法表示通过使用在演化进程中获得的遗传操作和性能来获得优化方案的方法。
根据遗传算法，该示例的分组单元产生成组(set)的个体。个体是启用的超声波换能器元件的抽样方式和分组方式。分组单元评价个体的性能，以将个体中的一个个体选择为是被认真评价的(meticulously evaluated)。这里,分组单元通过对每个个体执行操作(例如，交联(cross-linking)、变异或者本领域普通技术人员已知的任意其他操作)来产生下一代的组。随着这些操作的重复执行，如果通过叠加(overlay)多个代而使具有高性能的个体的数量增加，则可能产生最靠近优化方案的个体的可能性增加。
例如，个体的性能评价可包括栅瓣区域的目标(object)功能。这里，栅瓣表示在除了将要被辐射超声波的目标区域内的焦点之外的其他区域中聚焦的超声波信号的测量。 当使用遗传算法时，可以得到可使栅瓣最小化的个体为优化方案。
再次参照图9中示出的示例，在对超声波换能器元件进行分组之后或同时，根据组产生将要输入的信号(20)。
图11是示出在控制医疗设备的方法中根据组产生将要输入的信号的示例的流程图。参照图11中示出的示例，信号产生单元产生源信号(21)。
源信号产生并经由多个输入通道输入到通道选择单元412。例如，在图4中，源信号产生并经由多个(M个)通道SN_CH1到SN_CHM输入到通道选择单元412。
根据多个超声波换能器元件的组，通道选择单元从输入通道中选择数量等于组数的输出通道，以输出电信号(22)。例如，在图4中，根据多个超声波换能器元件的组，通道选择单元412从输入通道SN_CH1到SN_CHM中选择数量等于组数N的输出通道CHl到CHN。
参照图4、图10和图11中示出的示例，如果用户将超声波换能器单元420的组数 N输入到用户界面430，则与组数N有关的输入信息被输出到通道选择单元412。然后，通道选择单元412根据与组数N有关的输入信息选择N个通道CHl到CHN。如果用户不将超声波换能器单元420的组数N输入到用户界面430，则通道选择单元412被设计成根据预定的设置选择预定数量的通道。
举例来说，对经由诸如以图4的多个(M个)通道SN_CH1到SN_CHM为例的输入通道输入的源信号的振幅和相位进行调制(23)。参照图7中示出的示例，由信号产生单元 710产生的电信号被输入到相位调制器713，通过相位调制器元件PTl到PTN来调制电信号的相位。另外，信号放大器714的放大器元件AMPl到AMPN以合适的增益放大从相位调制器元件PTl到PTN输入的信号，从而经由输出通道CHl到CHN输出电信号。
为此，进一步参照图7中示出的示例，分组单元740将分组信息发送到处理器760， 处理器760通过对发送的分组信息进行分析、对要被相位调制器元件PTl到PTN调制的电信号的相位进行计算以及对要被放大器元件AMPl到AMPN放大的电信号的增益进行计算， 来分别控制相位调制器713和信号放大器714。在这种方式下，将不同的振幅和相位应用于被输入到超声波换能器元件的组GPl到GPN的电信号。因此，从属于不同的组的超声波换能器元件产生的超声波信号具有不同的传输延时，以补偿超声波换能器元件之间的距离的差异以及焦点FC的差异。因此，在该示例中，通过多个超声波换能器元件辐射的超声波聚焦在焦点FC上。
另外，将输入到超声波换能器单元720的组的电信号的相位和振幅控制成使得其上聚焦超声波的焦点FC的位置可在需要治疗或诊断的目标区域(即，其上要被辐射超声波的区域)内改变。另外，将输入到超声波换能器单元720的组的电信号的相位和振幅控制成使得从超声波换能器单元720产生的超声波可产生多个焦点。
再次参照图9的示例，信号产生单元根据超声波换能器单元的组将电信号输入到多个输出通道(30)。就此而言，信号产生单元的一个或多个输出通道将公共信号输出到两个或者更多的超声波换能器元件。根据组，超声波换能器单元从输入的电信号产生超声波信号(40)。将超声波辐射到要被检查的人体的需要治疗或诊断病变的特定部位上(50)。因此，生成要被去除的疾病的诊断或者病变的超声波图像。
当在超声波图像的生成步骤中使用超声波信号时，超声波需要的强度远小于用于去除病变的超声波需要的强度。聚焦在辐射部分上并部分地从组织层反射或在组织层处衍射的超声波可利用探针被转换成电脉冲并可在身体的组织的图像的捕获中使用。即，参照图8中示出的示例，从身体反射或在身体处衍射的超声波信号可使接收探针851的压电换能器振动，根据所述振动，压电换能器可输出具有预定振幅和相位的电脉冲。从接收探针 851输出的电脉冲被输入到图像处理器852并被处理，从而生成图像数据。图像生成单元 853基于所述图像数据生成超声波图像。另外，图像生成单元853将生成的超声波图像发送到显示单元854,超声波图像以图形显示在显示单元854上。
可利用硬件组件和软件组件(例如，麦克风、放大器、带通滤波器、模数转换器、处理装置、以及本领域普通技术人员认为可适用的任意其他的硬件组件或软件组件)来实现这里描述的单元。可利用诸如示例为处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程序阵列、可编程逻辑单元、微处理器或者能够以限定的方式响应指令并执行指令的任意其他装置的一个或者多个通用计算机或者专用计算机来实现处理装置。 处理装置可运行操作系统(OS)以及在OS上运行的一个或多个软件应用程序。处理装置还可响应于软件的执行而访问、存储、操纵、处理和创建数据。为了简单起见，使用了单数形式来描述处理装置，然而，本领域技术人员将认识到，处理装置可包括多处理元件和多类型的处理元件。例如，处理装置可包括多处理器或者一个处理器和一个控制器。另外，不同的处理构造是可以的，例如，并行处理器。如这里所使用的，被配置为执行功能A的处理装置包括被编程为运行特定的软件的处理器。另外，被配置为实现功能A、功能B和功能C的处理装置可包括诸如一下的例子被配置为实现所有功能A、B和C的处理器；被配置为实现功能A的第一处理器以及被配置为实现功能B和C的第二处理器；用于实现功能A的第一处理器、被配置为实现功能B的第二处理器以及被配置为实现功能C的第三处理器；被配置为实现功能A的第一处理器、被配置为实现功能B和C的第二处理器；被配置为实现功能A、 B、C的第一处理器以及被配置为实现功能A、B和C的第二处理器；等等。
为了独立地或总体地构建或配置成如所期望地那样操作的处理装置，软件可包括计算机程序、成条的代码、指令或者其一些组合。软件和数据可以是以机器、组件、物理设备的或虚拟设备、计算机存储介质或装置的任意形式，或者可以是以以能够将指令或数据提供到处理装置或被处理装置编译的传播的信号波而永久性或暂时性地实现的。软件还可分布在网络式结合的计算机系统中，从而软件以分布式的方式被执行和存储。具体地说，可通过一个或多个计算机可读记录介质来存储数据和软件。计算机可读记录介质可包括能够存储在之后可被计算机系统或处理装置读取的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置。
用于执行这里描述的方法的程序指令，或者其一个或多个操作，可在一个或多个计算机可读存储介质中记录、存储或者固定。可通过计算机实现程序指令。例如，计算机可使处理器执行程序指令。介质可单独地包括或以组合的形式包括程序指令、数据文件和数据结构等。计算机可读存储介质包括磁性介质，例如，硬盘、软盘和磁带；光学介质，例如CD ROM盘和DVD ;磁光介质，例如，光学盘；硬件装置，被特定地配置以存储和执行程序指令，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器和闪速存储器等。程序指令的示例包括例如编译器产生的机器代码和含有可利用编译器通过计算机执行的高级代码。程序指令(即，软件)可以分布在网络式结合的计算机系统中，从而以分布式方式存储并执行软件。例如，可通过一个或多个计算机可读存储介质来存储软件和数据。
另外，用于实现这里公开的示例实施例的功能程序、代码和代码段可以由所述实施例所属技术领域的程序员基于以及利用如这里所提供的附图中的流程图、框图及其相应描述进行容易地解释。此外，所描述的用于执行操作或方法的单元可以是硬件、软件或者硬件与软件的某种结合。例如，所述单元可以是在计算机上运行的软件包或者是软件可以在其上运行的计算机。上面已经描述了一些示例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。 例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种医疗设备，所述医疗设备包括 超声波换能器单元，超声波换能器单元包括多个超声波换能器元件，超声波换能器元件被配置成将信号转换为超声波并输出所转换的超声波； 分组单元，被配置为将所述多个超声波换能器元件分成多个组； 信号产生单元，被配置为产生将要被转换成超声波的信号并经由分别与所述多个组对应的多个输出通道将所产生的信号输出到所述多个组。
2.根据权利要求I所述的医疗设备，其中，信号产生单元还被配置为将将要被转换成超声波的信号中的一个或多个公共信号经由一个或多个输出通道分别输出到所述多个组中的包括两个或多于两个的超声波换能器元件的相应组。
3.根据权利要求I所述的医疗设备，所述医疗设备还包括 通道选择单元，被配置为选择将要被转换成超声波的信号将被输出到所述多个组所经的两个或多于两个的输出通道。
4.根据权利要求3所述的医疗设备，所述医疗设备还包括 用户界面，被配置为接收分组信息，所述分组信息说明超声波换能器元件将要被分组的组的数量， 其中，通道选择单元还被配置为根据所接收的分组信息选择两个或多于两个的输出通道。
5.根据权利要求I所述的医疗设备，其中，分组单元还被配置为将超声波换能器元件分组成启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件，以及将启用的超声波换能器元件分为两个或多于两个的组。
6.根据权利要求5所述的医疗设备，所述医疗设备还包括 用户界面，被配置为接收分组信息，所述分组信息说明将要被输入的启用的超声波换能器元件的数量， 其中，分组单元还被配置为根据所接收的分组信息将超声波换能器元件分组成启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件。
7.根据权利要求5所述的医疗设备，其中， 分组单元还被配置成经由随机提取来抽取启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件。
8.根据权利要求I所述的医疗设备，其中，分组单元还被配置成将所述多个超声波换能器元件中的相邻的超声波换能器元件分入一个组。
9.根据权利要求I所述的医疗设备，所述医疗设备还包括 相位调制器，被配置成调制将要被输出到所述多个组的信号的相位，以在超声波将要辐射的目标区域中形成超声波换能器单元的焦点； 信号放大器，被配置为放大经相位调制的信号的振幅。
10.根据权利要求9所述的医疗设备，所述医疗设备还包括 处理器，被配置为计算将要被输出到所述多个组的信号的相位和放大增益，以控制相位调制器和信号放大器，根据从分组单元发送的分组信息来计算所述相位和所述放大增
11.根据权利要求10所述的医疗设备，其中，处理器还被配置为控制相位调制器和信号放大器，以响应于输出到所述多个组的信号由通过超声波换能器单元辐射的超声波形成多焦点。
12.—种控制医疗设备的方法，所述方法包括下述步骤 将超声波换能器单元的多个超声波换能器元件分成多个组； 产生将要被转换成超声波的信号； 将将要被转换成超声波的信号经由分别与所述多个组对应的多个输出通道输出到所述多个组。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括下述步骤 将将要被转换成超声波的信号中的一个或多个公共信号经由一个或多个输出通道分别输出到所述多个组中的包括两个或多于两个超声波换能器元件的相应组。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，产生将要被转换成超声波的信号的步骤和输出将要被转换成超声波的信号的步骤包括选择将要被转换成超声波的信号将被输出到所述多个组所经的两个或多于两个的输出通道。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，选择输出通道的步骤包括接收分组信息并选择所述两个或多于两个的输出通道，接收的分组信息说明超声波换能器元件将要被分组的组的数量，根据接收的分组信息选择所述两个或多于两个的输出通道。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述多个超声波换能器元件分成多个组的步骤包括将所述多个超声波换能器元件分组为启用的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件，并将启用的超声波换能器元件分成两个或多于两个的组。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括下述步骤 经由随机提取来抽取启用的激活的超声波换能器元件和停用的超声波换能器元件。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述多个超声波换能器元件分成多个组的步骤包括将所述多个超声波换能器元件中的相邻的超声波换能器元件分入一个组。
19.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括下述步骤 控制将要被输出到所述多个组的信号，以在超声波将要辐射的目标区域中形成超声波换能器单元的焦点。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，控制信号的步骤包括计算将要被输出到所述多个组的信号的相位和放大增益并调制将要被输出到所述多个组的所述信号的相位和放大增益，以在超声波将要辐射的目标区域中形成超声波换能器单元的焦点，根据说明超声波换能器元件将要被分组的组的数量的分组信息来计算所述相位和所述放大增益。
21.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括下述步骤 控制将要被输出到超声波换能器单元的所述多个组的信号，以响应于输出到所述多个组的信号由通过超声波换能器单元辐射的超声波形成多焦点。
全文摘要
本发明提供一种医疗设备及其控制方法。医疗设备包括超声波换能器单元，超声波换能器单元包括多个超声波换能器元件，超声波换能器元件被配置成将信号转换为超声波并输出所转换的超声波；分组单元，被配置为将超声波换能器元件分成多个组；信号产生单元，被配置为产生要被转换成超声波的信号并经由分别与所述多个组对应的多个输出通道将所产生的信号输出到组。
文档编号A61N7/02GK102974046SQ20121032536
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者李镐宅, 李炯机, 方远喆, 沈文辅, 朴俊浩 申请人:三星电子株式会社