本pct申请要求于2015年10月6日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/237,840(代理人案卷号48848-704.101)；于2015年11月11日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/254,138(代理人案卷号48848-704.102)；于2016年3月9日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/305,996(代理人案卷号48848-704.103)；以及于2016年3月18日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/310,644(代理人案卷号48848-704.104)的权益；这些申请的全部公开内容通过引用并入本文。
背景技术：
现有的治疗组织以增加弹性的方法和系统可能不如理想的有效。例如，增加组织弹性的现有方法和系统可以包括诸如脉冲激光和射频(rf)治疗等激光和热治疗。虽然这些现有方法和系统中的一些可以对组织进行治疗以增加弹性，但这种效果可能随时间流逝而消失。这种治疗效果的消退可能使现有方法和系统对于诸如对眼睛进行弹性调节以治疗老视和青光眼等治疗不太理想。此外，这样的基于激光和rf的治疗可能比理想的更加复杂和昂贵，使得更少的人能够接受有益治疗。
虽然先前已经使用超声波连同碎石术来消融组织，但是现有超声装置可能不如理想的适于治疗组织以增加组织的弹性。此外，现有超声方法和系统可能不如理想的适于治疗诸如眼睛组织等较小结构。例如，用于碎石术方法和系统的现有频率可能提供比理想的更多的热量，并且超声束可能不会聚焦到足够小的部位以治疗诸如眼睛的精细结构等精细结构。
技术实现要素：
方法中目前公开的系统提供了具有改善精确度的对眼睛的改善治疗，并且可以提供减少的响应于组织治疗的愈合量。虽然提及对眼睛的治疗，但是本文公开的方法和装置可以用于治疗许多类型的组织，并且本文公开的方法和装置可以在诸如眼科学、泌尿学、矫形外科学和心脏病学等许多领域中获得应用。
在许多实施方式中，超声换能器被配置用于提供具有足够低占空比的高强度聚焦超声束以减少对组织的加热。聚焦超声束包括多个脉冲，其中每个脉冲包括至少一个声周期。每个脉冲可以包括多个声周期。第一脉冲与随后脉冲之间的时间可以被布置成使得对组织的加热减少。高强度聚焦超声(hifu)脉冲可以被配置用于生成暂时空化，这可以有助于软化组织。脉冲的强度和占空比能够以多种方式配置，并且可以被配置用于根据治疗类型软化组织或切除组织。在许多实施方式中，波束聚焦于小的斑点大小以向眼睛的精细结构提供局部组织治疗。低占空比和聚焦波束可以用于响应于治疗以减少的愈合量治疗局部组织，并且在许多情况下，组织保持透明，而不在治疗后延长的时间段例如治疗后一年产生对患者可见的可察觉伪影。备选地或组合地，系统可以被配置用于在手术期间用超声治疗切除组织，诸如对于白内障手术在去除眼睛的晶状体之前切除晶状体前囊。通过用于去除组织的手术过程，超声束强度可以可选地设置为足够高以提供组织的可见空化。备选地或组合地，能够以更低的占空比提供组织去除以液化或乳化组织。在许多实施方式中，提供组织治疗而无手术切口，这降低了手术过程的侵入性并减少了响应于手术过程的愈合。
在许多实施方式中，系统被配置用于用递送至目标部位的多个位置的多个脉冲将聚焦斑点扫描到眼睛的目标部位。系统包括耦合至成像系统的超声换能器，以响应于由成像系统提供的图像将脉冲引导至目标组织结构。成像系统可以包括超声成像系统或光学成像系统。成像系统可以用于识别目标组织结构，使得使用者可以识别显示器上的目标组织结构并例如用触摸屏显示器输入治疗参数以治疗目标组织结构。系统可以被配置用于以多种方式扫描斑点，并且可以平移或旋转超声换能器或者用相位阵列超声换能器扫描波束，及其组合。在许多实施方式中，成像系统包括与超声换能器组合使用的超声生物显微镜，以穿过诸如角膜缘、巩膜和虹膜等眼睛的光学不透明结构对组织进行成像和治疗。
能够以多种方式配置超声换能器和处理器以提供许多类型的治疗，诸如基本上非热的治疗、组织软化、组织切除、热治疗和非热治疗。系统可以被配置用于响应于治疗以降低的侵入性和减少的愈合治疗眼睛的许多精细组织结构。hifu束可以被配置用于通过液化或乳化飞蚊来治疗飞蚊症。系统可以被配置用于，例如用与视网膜耦合的玻璃体结构的软化，治疗可能与视网膜脱离有关的与视网膜耦合的玻璃体结构。系统可以被配置用于与对眼睛晶状体的软化治疗、用于软化巩膜的巩膜治疗、用于软化玻璃体液的结构的玻璃体液治疗或者用于促进晶状体在囊内的运动的锯齿缘治疗相结合，以便软化眼睛与调节相关的这些结构，从而治疗老视。系统可以被配置用于与白内障手术一起使用以软化晶状体从而促进通过切口的抽吸去除。系统还可以被配置用于提供眼睛的屈光矫正，例如用角膜组织的热治疗来对角膜组织矫形以矫正眼睛的屈光不正。可以用本文公开的方法和装置提供附加治疗。
在一个方面，一种用于治疗眼睛组织的系统包括被配置用于生成多个高强度聚焦超声(“hifu”)脉冲的超声换能器阵列，以及耦合至所述超声换能器阵列并且配置有指令以将所述多个脉冲扫描到多个位置以治疗所述眼睛组织的处理器。所述多个高强度聚焦超声(“hifu”)脉冲包括从约10兆帕(mpa)至约80mpa范围内的负声压。所述处理器配置有指令以用hifu束治疗所述眼睛从而用温度升高至超过约50摄氏度来软化所述组织。
所述组织可以包括透明组织。所述处理器可以配置有指令以将所述超声束扫描到所述多个位置从而软化所述组织而不使所述组织浑浊。所述处理器可以被配置用于用所述多个脉冲软化组织的目标部位。所述目标部位内的所述多个脉冲的占空比可以在从约0.1％至1％的范围内。聚焦斑点可以包括在从50um至200um范围内的横截面大小。所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于使所述多个脉冲在所述多个位置处重叠。所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于将所述多个脉冲递送至所述多个位置而不重叠。所述高强度聚焦超声可以包括在从约750khz至约25mhz范围内，并且可选地在约从5mhz至约20mhz范围内的频率。
所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于将多个脉冲提供至由距离间隔开的多个分离的治疗部位。所述多个分离的治疗部位中的每一个的占空比可以包括小于所述换能器阵列占空比的占空比。所述多个分离的部位可以包括接收第一多个脉冲的第一治疗部位和接收第二多个脉冲的第二治疗部位，其中治疗在朝向所述第一部位的所述第一多个脉冲与朝向所述第二部位的所述第二多个脉冲之间交替以相对于所述换能器阵列占空比减小所述多个治疗部位中的每一个的占空比，以便减少所述第一部位和所述第二部位的治疗时间。
所述系统还可以包括用于在治疗期间查看所述眼睛的图像的成像系统，以及耦合至所述成像系统和所述处理器用于在治疗期间显示所述眼睛的图像的显示器。所述成像系统可以包括光学相干断层成像系统或超声生物显微(ubm)系统。所述成像系统可以包括ubm。所述超声换能器阵列和所述ubm可以被布置用于检测所述ubm的视场内的所述hifu束的场扰动。所述处理器和显示器可以被配置用于在所述显示器上所示的所述眼睛的实时图像上可视地显示所述场扰动。显示器和所述处理器可以被配置用于在用所述hifu束治疗之前在所述显示器上的所述眼睛图像上显示多个目标治疗部位。所述处理器可以被配置用于将所述聚焦的hifu束扫描到多个目标组织部位。可选地，所述处理器可以配置有指令，以显示所述眼睛的图像用于查看所述眼睛的图像并且界定预定的治疗部位以用所述多个脉冲治疗所述组织。
所述系统还可以包括耦合至所述处理器以在治疗之前显示所述眼睛的图像的显示器。所述处理器可以配置有指令，以接收使用者输入，从而在用所述超声脉冲治疗之前在所述眼睛图像上界定多个目标组织部位。所述处理器可以配置有指令，以将在治疗之前界定的所述多个目标组织部位与在所述治疗期间获取的所述眼睛的实时图像配准，并且显示与所述眼睛的所述实时图像配准的所述眼睛的所述目标组织部位。成像系统可以与所述超声换能器阵列对准。所述处理器可以包括指令，以响应于所述眼睛的实时图像与所述响应于所述眼睛运动的所述眼睛图像的配准，将所述多个脉冲引导至多个治疗部位。所述处理器可以被配置用于将所述超声束穿过所述眼睛的光学不透明部位扫描到所述多个位置，所述部位包括所述眼睛的虹膜、巩膜或角膜缘中的一个或多个。成像系统可以包括超声成像系统，并且所述多个治疗部位在所述显示器上可见并且可以用所述超声成像系统穿过所述眼睛的所述光学不透明部位而成像。目标组织部位可以可选地包括透明组织。
所述处理器可以被配置用于将所述超声束扫描到多个位置。所述换能器阵列可以包括被配置用于将所述超声束扫描到所述多个位置的相位阵列。所述系统还可以可选地包括耦合至超声阵列的致动器，以将所述超声束扫描到所述多个位置。
所述换能器阵列可以被配置用于聚焦斑点以提供在从约10mpa至约50mpa范围内的负压。
所述换能器和所述处理器可以被配置用于将斑点聚焦到多个位置以用不超过约5摄氏度的温度升高来软化所述组织。
所述系统可以被配置用于将斑点聚焦到多个位置以用不超过约5摄氏度的温度升高来软化所述组织。
所述处理器和所述超声阵列可以被配置用于将所述组织的模量降低至少约5％，而不引起所述组织的光散射的显著增加。可选地，如用scheimpflug相机所测量的，所述组织增加的光散射可以增加不超过约5％。可选地，如用scheimpflug相机所测量的，所述光散射可以增加不超过约1％。可以在术前和术后测量所述光散射的增加。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于将所述组织的模量降低从约1％至约50％范围内的量。模量的所述降低可以保持稳定持续治疗后至少约一周以及可选地治疗后约一个月以及进一步可选地治疗后至少约六个月。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于软化所述组织而基本上不改变折射率。所述折射率在术前相对于术后的变化量可以包括不超过约0.05。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于软化所述组织而基本上不改变折射率。所述折射率在术前相对于术后的变化量可以包括不超过约0.01。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于将所述组织的模量降低从约1％至约50％范围内的量，而不引起组织部位的浑浊。
所述处理器和所述换能器阵列被配置用于将所述波束聚焦到所述眼睛中的三维图案中的多个位置。所述换能器阵列可以被配置用于将所述波束聚焦到沿着沿所述超声束的传播轴的多个不同位置和/或横向于所述超声束的多个不同位置以界定三维治疗部位。
所述处理器可以配置有指令以软化所述眼睛的晶状体从而增加所述眼睛的调节性。所述处理器可以配置有指令以软化所述眼睛的巩膜、所述眼睛的玻璃体液或角膜缘从而增加所述眼睛的调节性。
所述处理器可以配置有指令，以治疗所述眼睛的飞蚊症。
所述处理器可以配置有指令以用加热来治疗所述眼睛的屈光不正。所述屈光不正可以包括近视、远视和/或散光。所述处理器可以配置有指令，以利用施加到所述眼睛的角膜以提供至少约50℃的温度升高的能量图案来治疗所述屈光不正。屈光不正的治疗可以与组织软化相结合。
所述系统还可以包括被配置用于将所述眼睛耦合至所述超声阵列的患者耦合结构。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于以三维切除图案切除组织。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于组织海绵化、组织微穿孔和/或组织乳化。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于将所述组织加热至高于50摄氏度以提供热治疗。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于选自近视、远视、散光、老视、球面像差、圆锥角膜(“kcn”)、晶状体乳化术、感染性角膜炎(“ik”)、脉络膜新生血管(“cnv”)、环形超声凝固术、青光眼、飞蚊症、玻璃体溶解术/玻璃体切除术、晶状体上皮细胞(“lec”)溶解、撕囊术、闪光、肿瘤、超声溶栓/血管阻塞、角膜后表面矫形、后囊混浊、囊抛光、外渗、玻璃体后视网膜脱离、后囊连续环形撕囊术(“pccc”)和/或前囊连续环形撕囊术(“accc”)的聚焦浅表治疗。
所述处理器和所述换能器阵列可以被配置用于引导所述超声束穿过选自瞳孔、上皮、结膜、虹膜、晶状体囊、巩膜和角膜的所述眼睛组织。
在另一方面，一种治疗眼睛的系统包括用于生成hifu束的超声换能器和耦合至所述超声换能器的处理器，所述处理器配置有指令以生成包含多个脉冲的所述hifu束。所述多个脉冲中的每一个包含至少一个声周期。所述多个脉冲中的每个脉冲与所述多个脉冲中的后续脉冲间隔从约1微秒至约1000微秒范围内的时间，以向目标组织部位提供不超过约百分之5(5％)的占空比。
所述占空比、每个脉冲的周期数和/或负声压可以被配置成使得所述组织在治疗之后保持基本透明。可选地，所述组织可以在治疗后一个月以及可选地在治疗后一年基本透明。
所述占空比、每个脉冲的周期数和/或负声压可以被配置成使得所述组织在完成超声治疗的一分钟内基本透明。
所述占空比、每个脉冲的周期数和/或负声压可以被配置成使得所述hifu束在所述组织中生成空化。在所述波束已经治疗所述组织之后，所述组织可以基本透明。
所述占空比、每个脉冲的周期数和/或负声压可以被配置成使得所述hifu束在组织中生成可见空化。在所述波束已经治疗所述组织之后，所述组织可以变得透明。所述空化可以是利用超声生物显微术和/或光学相干断层成像可见的。
所述至少一个声周期可以包括在从约2个声周期至约100个声周期范围内，可选地在从约3个声周期至约50个声周期范围内，并且可选地在从约4个声周期至约25个声周期范围内的多个声周期。
所述处理器可以配置有指令，使得重叠脉冲的占空比在从约0.1％至约4％的范围内，并且可选地在选自从约0.2％至约2％的范围内、从约0.4％至约1％以及从约0.5％至约0.7％的范围内。
所述处理器和所述换能器可以配置有指令，使得负声压在从约-10兆帕(mpa)至约-40mpa的范围内以软化所述组织。
声透镜沿着hifu能量的路径定位以将所述hifu束聚焦到斑点。
声透镜可以沿着所述hifu能量的路径定位以将所述hifu束聚焦到所述斑点，并且所述声透镜可以沿着所述换能器与所述斑点之间的路径定位。
所述换能器可以包括相位阵列换能器以将所述hifu束聚焦到斑点。
所述系统还可以包括用于扫描斑点的部件，所述部件选自相位阵列换能器、一维相位阵列换能器、二维相位阵列换能器、平移台、x-y平移台、致动器、检流计和万向架。
所述处理器可以被配置用于以三维图案扫描斑点。
所述处理器可以被配置用于以预定的三维图案扫描斑点。
所述处理器可以配置有指令，以将斑点扫描到具有多个重叠顺序斑点的多个位置。
所述处理器可以配置有指令，以将斑点扫描到具有多个非重叠顺序斑点的多个位置。
在另一方面，一种治疗眼睛的方法包括用超声换能器产生hifu束并将所述多个脉冲引导至所述组织以用不超过约5摄氏度的温度升高来软化所述眼睛组织。所述hifu束包含多个脉冲，所述多个脉冲中的每一个包含至少一个声周期。所述多个脉冲中的每个脉冲与所述多个脉冲中的后续脉冲间隔从约1微秒至约1000微秒范围内的时间，以向目标组织部位提供不超过约百分之5(5％)的占空比。所述hifu束可以包括具有在从约10um至约1mm范围内的横截面大小的聚焦斑点。所述超声束的压力可以包括在从约-10兆帕(mpa)至约-80mpa范围内的峰值负声压以软化所述组织。
所述组织在治疗后可以保持基本透明。可选地，所述组织可以在治疗后一个月以及可选地在治疗后一年基本透明。
所述组织可以在完成超声治疗的一分钟内基本透明。
所述hifu束可以在所述组织中生成空化，并且其中所述组织在所述波束已经治疗所述组织后基本透明。
所述hifu束可以在组织中生成可见空化。在所述波束已经治疗所述组织之后，所述组织可以变得透明。可选地所述空化可以是利用超声生物显微术和/或光学相干断层成像可见的。
所述至少一个声周期可以包括在从约2个声周期至约100个声周期范围内，可选地在约3个声周期至约50个声周期范围内，并且可选地在从约4个声周期至约25个声周期范围内的多个声周期。
重叠脉冲的占空比可以在从约0.1％至约4％的范围内，并且可选地在选自从约0.2％至约2％的范围内、从约0.4％至约1％以及从约0.5％至约0.7％的范围内。
负声压可以在从约-10兆帕(mpa)至约-40mpa的范围内以软化所述组织。
声透镜可以沿着hifu能量的路径定位以将所述hifu束聚焦到所述斑点。
声透镜可以沿着hifu能量的路径定位以将所述hifu束聚焦到所述斑点，并且所述声透镜沿着所述换能器与所述斑点之间的路径定位。
所述换能器可以包括相位阵列换能器以将所述hifu束聚焦到所述斑点。
可以用选自相位阵列换能器、一维相位阵列换能器、二维相位阵列换能器、平移台、x-y平移台、致动器、检流计和万向架的组件扫描所述斑点。
能够以三维图案扫描所述斑点。
能够以预定的三维图案扫描所述斑点。
可以将所述斑点扫描到具有多个重叠顺序斑点的多个位置。
可以将所述斑点扫描到具有多个非重叠顺序斑点的多个位置。
在一个方面，一种治疗眼睛的方法包括用超声换能器阵列生成hifu束并以预定的图案扫描所述hifu束从而用不超过约5摄氏度的温度升高来软化所述眼睛的组织。所述hifu束包括治疗区处的聚焦斑点，该聚焦斑点具有在从约10um至约1mm范围内的最大横截面尺寸。所述超声束的压力包括在从约-10兆帕(mpa)至约-80mpa范围内的峰值负声压以便软化所述组织。所述组织在治疗后保持基本透明。
在从治疗后约一周至治疗后约一个月范围内的治疗后时间段，所述治疗的图案可能不对用所述眼睛查看的患者产生光学可见的伪影。
在另一方面，一种治疗组织的系统包括超声换能器阵列和耦合至所述超声换能器阵列的处理器，所述处理器包括指令以治疗所述组织。
在另一方面，一种治疗眼组织的系统包括超声换能器阵列和耦合至所述超声换能器阵列的处理器，所述处理器包括指令以治疗巩膜、角膜、晶状体、玻璃体或在锯齿缘与所述眼睛的晶状体囊之间延伸的小带中的一个或多个。
在另一方面，一种治疗组织的系统包括超声换能器阵列和耦合至所述超声换能器阵列的处理器，所述处理器包括指令以切除所述组织，其中所述换能器阵列和所述处理器被配置用于用聚焦高强度超声束非热地切除所述组织。
在另一方面，一种治疗组织的系统包括超声换能器阵列和耦合至所述超声换能器阵列的处理器，所述处理器包括指令以切除所述组织。所述换能器阵列和所述处理器被配置成利用聚焦高强度超声束非热地切除所述组织。
在另一方面，一种治疗组织的系统包括超声换能器阵列和耦合至所述超声换能器阵列的处理器，所述处理器包括指令以治疗所述组织。所述换能器阵列和所述处理器被配置用于减少组织的光散射。
在另一方面，一种切除组织的系统包括超声换能器阵列和耦合至所述超声换能器阵列的处理器，所述处理器包括指令以治疗所述组织，其中所述换能器阵列和所述处理器被配置用于用朝向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织，所述多个位置中的每一个处的所述超声脉冲包含不超过约5％的占空比，并且其中所述换能器阵列包含对于所述非热脉冲50％或更大的占空比。
在另一方面，一种治疗眼睛的方法包括用换能器阵列将超声能量引导至所述眼睛。
在本文所述的任何方法或系统中，可以将超声束以从约5mhz至15mhz范围内的频率聚焦到小斑点大小，以便在所述眼睛的表面下方1mm或更浅的位置处提供聚焦。
在本文所述的任何方法或系统中，可以递送超声能量以利用不高于相邻组织约10℃的加热生成空化并提高所述目标组织的弹性。
在本文所述的任何方法或系统中，所述处理器和所述换能器被配置用于将所述超声束聚焦到具有从约50um至约200um半高全宽(fwhm)范围内的横截面大小的斑点。
在本文所述的任何方法或系统中，所述阵列和所以处理器可以被配置用于提供在第一频率下对所述眼睛成像的第一波长和在第二频率下治疗所述眼睛的第二波长。
在本文所述的任何方法或系统中，所述处理器和所述相位阵列可以被配置用于将所述hifu束扫描到多个位置。
在本文所述的任何方法或系统中，所述阵列可以安装在臂上以将所述换能器阵列移动到所述眼睛周围的多个位置。
在本文所述的任何方法或系统中，所述处理器可配置有指令，以将所述hifu束扫描到所述巩膜部位内从所述锯齿缘附近延伸至所述角膜并进入所述角膜内的多个位置。
在本文所述的任何方法或系统中，所述处理器可以配置有指令，以执行巩膜摧毁术(sclerotripsy)、角膜摧毁术(corneotripsy)或晶状体摧毁术(phacotripsy)中的一个或多个。
在本文所述的任何方法或系统中，所述处理器可以配置有指令，以治疗角膜、巩膜、晶状体、从锯齿缘延伸至晶状体囊的小带、所述眼睛的玻璃体或所述眼睛的锯齿缘中的一个或多个。
在本文所述的任何方法或系统中，耦合至所述超声阵列的所述处理器可以被配置用于提供在从约-20mpa至约80mpa范围内的负声压。
在本文所述的任何方法或系统中，耦合至所述超声阵列的所述处理器可以被配置用于去除组织结构的胶原组织并使所述胶原组织结构基本上完整。去除的组织的量可以在从约5％至约20％的范围内。
本文所述的任何方法或系统还可以包括用hifu治疗所述组织的第一阵列和对所述眼睛进行成像的第二超声阵列。
在本文所述的任何方法或系统中，所述阵列可以包括相位阵列，以将具有从约5mhz至约15mhz范围内的频率的高强度超声聚焦到所述目标位置。
在本文所述的任何方法或系统中，所述阵列和所述处理器可以被配置用于切除组织而基本上无可见气泡形成。可见气泡的量可以包括不超过5％的治疗体积。可见气泡的量可以包括不超过1％的切除组织治疗体积。可见气泡的量包括不超过0.1％的切除组织治疗体积。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织，所述多个位置中的每一个处的所述超声脉冲包含不超过约3％的占空比，并且其中所述换能器阵列包含对于所述非热脉冲80％或更大的占空比。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织，以用多个组织切除路径界定多个组织块。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织，以用多个组织切除路径界定多个组织块，所述多个组织切除路径包括被布置成将所述组织分成所述多个组织块的多个组织穿孔。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于利用向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织，以界定三维组织切除图案。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织，并且其中所述超声脉冲被配置用于用非热地组织切除来切割胶原纤维。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的超声脉冲非热地切除所述组织。所述超声脉冲可以被配置用于用所述非热组织切除来分离胶原纤维。
在本文所述的任何方法或系统中，所述胶原纤维可以包括角膜、角膜缘、巩膜、虹膜、晶状体囊、晶状体皮质或小带中的一个或多个的胶原纤维。
在本文所述的任何方法或系统中，所述多个脉冲可以被布置用于治疗所述眼睛的屈光不正，所述屈光不正包括近视、远视、散光、像差校正或波前像差校正中的一种或多种。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的被布置用于界定对应于所述眼睛的矫正晶状体的组织块的超声脉冲非热地切除胶原组织。所述超声脉冲可以被布置用于允许从所述眼睛去除所述组织块。可选地，所述脉冲可以被布置用于界定通向所述组织块的通路，以便执行小切口晶状体提取(smile)。所述组织可以可选地包括角膜组织。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于用朝向所述组织的多个位置的被布置用于将所述组织沿路径分为一层或多层的超声脉冲沿所述路径非热地分离胶原组织。所述组织可以可选地包括角膜组织。所述路径可以可选地界定角膜袋、角膜床或角膜瓣中的一个或多个。
所述超声换能器阵列和所述处理器可以被配置用于穿过所述眼睛的角膜内皮传输超声能量，并将所述超声束聚焦成远离所述角膜内皮，以便用所述超声束切除所述眼睛的组织并抑制对所述角膜内皮的损伤。
在本文所述的任何方法或系统中，所述超声换能器阵列和所述处理器可以被配置用于穿过所述眼睛的角膜内皮传输超声能量，并将所述超声束聚焦成远离所述角膜内皮，以便用所述超声束切除所述眼睛的组织并抑制对所述角膜内皮的损伤。所述超声束聚焦处的每单位面积递送的超声能量的量在比所述波束穿过所述角膜内皮处的每单位面积的能量的量大从约1000(一千)至约100,000(十万)倍的范围内。
在本文所述的任何方法或系统中，所述超声束聚焦处的每单位面积递送的超声能量的量可以在比所述波束穿过所述眼睛的结膜或角膜中的一个或多个的上皮层处的每单位面积的能量的量大从约1,000(一千)至约100,000(十万)倍的范围内。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列可以包括从约0.5至约10范围内的数值孔径。
在本文所述的任何方法或系统中，所述换能器阵列和所述处理器可以被配置用于向多个分离的治疗部位提供多个脉冲。所述多个分离的治疗部位中的每一个的占空比可以包括小于所述换能器阵列占空比的占空比。
援引并入
本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同特别地且单独地指出每一个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。
附图说明
本发明的新颖特征在所附的权利要求书中具体阐述。通过参考以下对利用本发明原理的说明性实施方式加以阐述的详细描述以及附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在这些附图中：
图1a描绘了根据实施方式的具有治疗系统的眼睛的结构；
图1b示出了根据实施方式的锯齿缘的放大图；
图1c示出了根据实施方式的锯齿缘的超生物显微(ultrabiomicroscopy)图像；
图1d描绘了根据实施方式的锯齿缘的治疗设置；
图2示出了根据实施方式的治疗系统；
图3示出了根据实施方式的巩膜摧毁术治疗区；
图4示出了根据实施方式的角膜摧毁术区和玻璃体摧毁术区；
图5示出了根据实施方式的环形晶状体摧毁术区；
图6示出了根据实施方式的具有聚焦超声波的多深度晶状体摧毁术区；
图7示出了根据实施方式的耦合至成像装置的hifu阵列；
图8示出了根据实施方式的耦合至成像装置的另一hifu阵列；
图9a-图9b示出了根据实施方式的近视治疗区；
图10a-图10b示出了根据实施方式的远视治疗区；
图11a1-图11a2示出了根据实施方式的散光治疗区；
图11b示出了根据实施方式的备选散光治疗区；
图12a1-图12a2示出了根据实施方式的使用近中央方法的老视角膜治疗区；
图12b1-图12b2示出了根据实施方式的使用远中央方法的老视治疗区；
图12c示出了根据实施方式的使用巩膜侵蚀的老视治疗区；
图12d示出了根据实施方式的包括晶状体侵蚀的老视治疗区；
图13示出了根据实施方式的圆锥角膜治疗区；
图14a示出了根据实施方式的晶状体乳化术治疗区；
图14b示出了根据实施方式的经角膜虚拟晶状体摧毁术治疗区；
图14c示出了根据实施方式的晶状体摧毁术治疗区；
图14d示出了根据实施方式的包括界定含有hifu换能器和脱气活性药物成分(api)的流体孔的圆锥形壁的患者耦合结构；
图14e示出了根据实施方式的晶状体摧毁术的另一治疗区；
图15示出了根据实施方式的环形超声凝固术治疗区的聚焦脉冲位置；
图16示出了根据实施方式的青光眼治疗区的聚焦脉冲位置；
图17示出了根据实施方式的飞蚊症治疗区的聚焦脉冲位置；
图18a示出了根据实施方式的撕囊术治疗区；
图18b示出了根据实施方式的后囊连续环形撕囊术治疗区；
图18c示出了根据实施方式的前囊连续环形撕囊术治疗区；
图19示出了根据实施方式的闪光治疗区的聚焦脉冲位置；
图20示出了根据实施方式的超声溶栓/血管阻塞治疗区；
图21示出了根据实施方式的角膜后表面治疗区；
图22a示出了根据实施方式的后囊混浊治疗区；
图22b示出了根据实施方式的囊抛光治疗区；
图22c示出了根据实施方式的囊抛光的另一治疗区；
图22d示出了根据实施方式的泽默林环(soemmering’sring)治疗区；
图22e示出了根据实施方式的埃尔施尼希珠(elschnig’spearl)治疗区；
图23示出了根据实施方式的外渗和闭塞治疗区；
图24a示出了根据实施方式的玻璃体后视网膜脱离治疗区；
图24b示出了根据实施方式的包含多个不相邻治疗焦点的组织治疗区；
图24c示出了根据实施方式的包含多个相邻治疗部位的组织治疗区；
图25示出了根据实施方式用于生成表3中呈现的数据的实验设置；
图26示出了根据实施方式的表3中描述的治疗部位位置；
图27示出了根据实施方式的实验1的结果；
图28a-图28c示出了根据实施方式的实验10的结果；
图28a示出了根据实施方式用于监测hifu治疗效果的超声图像；
图28b示出了根据实施方式在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像；
图28c示出了根据实施方式在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像；
图29a-图29d示出了根据实施方式的实验14的结果；
图29a示出了根据实施方式用于监测hifu治疗效果的超声图像；
图29b示出了根据实施方式在hifu治疗期间在生成空化之前的眼睛超声图像；
图29c示出了根据实施方式在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像；
图29d示出了根据实施方式在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像；
图30a-图30d示出了根据实施方式的实验16的结果；
图30a示出了根据实施方式用于监测hifu治疗效果的超声图像；
图30b示出了根据实施方式在hifu治疗期间在生成空化之前的眼睛超声图像；
图30c示出了根据实施方式在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像；
图30d示出了根据实施方式在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像；
图31a-图31d示出了根据实施方式的实验19的结果；
图31a示出了根据实施方式用于监测hifu治疗效果的超声图像；
图31b示出了根据实施方式在hifu治疗期间在生成空化之前的眼睛超声图像；
图31c示出了根据实施方式在hifu期间在空化刚开始出现之后的眼睛超声图像；
图31d示出了根据实施方式在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像；
图32a1示出了根据实施方式在晶状体处经治疗的眼睛；
图32a2示出了根据实施方式的当照亮角膜时的图32a1的眼睛的oct横截面切片；
图32b1示出了根据实施方式在晶状体处经治疗的另一只眼睛；
图32b2示出了根据实施方式的当照亮晶状体时的图32b1的眼睛的oct横截面切片；
图32c1示出了根据实施方式在晶状体处经治疗的另一只眼睛；
图32c2示出了根据实施方式的图32c1的眼睛的oct横截面；
图32d1示出了根据实施方式在晶状体处经治疗的另一只眼睛；
图32d2示出了根据实施方式的图32d1的眼睛的oct横截面；
图33a1示出了根据实施方式在角膜处经治疗的眼睛；
图33a2示出了根据实施方式的图32a1的眼睛的oct横截面切片；
图33b1示出了根据实施方式在角膜处经治疗的另一只眼睛；
图33b2示出了根据实施方式的图33b1的眼睛的oct横截面切片；
图33c1示出了根据实施方式在角膜处经治疗的又一只眼睛；
图33c2示出了根据实施方式的图33c1的眼睛的oct横截面切片；
图34示出了根据实施方式的晶状体摧毁术治疗区；
图35示出了根据实施方式的一维hifu系统的示意图；
图36示出了根据实施方式的治疗系统的示意图；
图37示出了根据实施方式用于将治疗引导至目标治疗区的显示器的示意图；
图38示出了根据实施方式用于确定目标治疗位置的方法的流程图；
图39a示出了根据实施方式显示治疗脉冲位置处的微空化随时间的形成和消散的示意图；以及
图39b示出了根据实施方式的hifu脉冲随时间的示意图。
具体实施方式
本文公开的方法和系统非常适于治疗诸如眼睛组织等许多类型的组织。治疗的眼部组织或者其薄膜或病理性转化可以包括角膜组织、晶状体组织、巩膜组织、玻璃体组织或在晶状体囊与锯齿缘之间延伸的小带中的一种或多种。
适于与本文公开的系统和/或方法一起使用的眼睛的治疗方式的示例在于2014年3月11日提交的标题为“scleraltranslocationelasto-modulationmethodsandapparatus”的pct/us2014/023763(代理人案卷号48848-703.601)；于2015年10月6日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/237,840(代理人案卷号48848-704.101)；于2015年11月11日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/254,138(代理人案卷号48848-704.102)；于2016年3月9日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/305,996(代理人案卷号48848-704.103)；以及于2016年3月18日提交的标题为“ultrasounddirectedcavitationalmethodsandsystemsforoculartreatments”的美国临时申请62/310,644(代理人案卷号48848-704.104)中描述；这些申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本文公开的方法和系统提供了用于使组织更具弹性的改进的方法和系统。尽管特别提及了对眼睛的治疗，但是本文公开的方法和系统可以用于许多组织，诸如治疗眼睛内部或外部的肿瘤或血栓。
本文公开的方法和装置非常适于许多眼部治疗。该方法和装置可以用于治疗眼睛的许多病症中的一种或多种，并且可以用于在计算机指令的控制下用相位阵列治疗这些病症中的多种。该装置可以用于用非热治疗(例如，低于约50摄氏度(℃))进行软化、切除中的一种或多种。备选地或组合地，能够以热模式使用方法和装置，以用超过约50℃，例如约60℃或更高的治疗来热治疗组织。非热治疗可以用于多个方面，诸如用于精确的组织切除。为了用非常高的脉冲重复频率提供非热组织切除以减少治疗时间，在聚焦治疗区中的每一个具有约小于5％，例如2.5％或更小的占空比时，可以对相位阵列进行编程以治疗具有非常高的占空比，例如约大于相位阵列的50％的非相邻聚焦区。可以在没有大量气泡形成的情况下执行非热组织切除，这允许诸如外科医生等使用者在许多情况下不受气泡干扰地精确治疗眼睛的许多部位。在许多情况下，非热治疗的机构基本上是机械的，使得能够以非常精细和精确的切口结构切除组织，该切口结构可以是三维的。相位阵列还可以用于在用来自阵列的成像超声进行治疗期间对组织进行成像。
本文公开的方法和系统可以向组织提供高强度聚焦超声(hifu)治疗以增加组织的弹性。本文公开的方法和系统可以利用hifu治疗来以非切割和非热方式引起空化。hifu引起的空化可以聚焦地破坏或液化或微孔化(海绵化)组织并降低刚性，从而增强调节性复合体和房水流出设施的可动性。通过非热引起空化，本文公开的方法和系统可以提供比目前可用的热治疗改善的安全性。
与激光治疗系统不同，hifu组织穿透不取决于组织的不透明度，因此与无法穿透不透明介质的激光系统相比，hifu可能有更大的机会进入组织。另外，通过用hifu非热地引起空化，本文公开的方法和系统可以防止在空化期间沸腾气泡的形成和经治疗组织的后续浑浊化。
可以在布置的位置处提供增加的组织弹性，以便以减少的消退量提供诸如老视或青光眼治疗等疗效。在许多实施方式中，超声束能够以从约5mhz(兆赫)至25mhz范围内的频率聚焦到较小斑点大小，以便在浅层位置处，诸如在眼睛表面以下1mm或更浅，例如从约0.1mm至约0.9mm的范围内提供提高的精确度。可以递送能量从而减少的热量生成空化并且增加目标组织的弹性。在许多情况下，超声波治疗提供对组织的减体，这增加组织的弹性。对经治疗组织进行加热的量可以控制在不超过约10℃，例如不超过约5℃，这可以增加弹性同时减少消退量。
本文公开的方法和系统可以提供具有在从约50um至约200um半高全宽(fwhm)范围内的横截面大小的聚焦斑点；对应的空化可以在类似范围内具有类似的大小。可以在多个位置中的每一个处对超声束进行聚焦和脉冲，以在每个目标部位处提供多个空化区。每个脉冲可以包括在生成约30mpa(兆帕斯卡)的焦点负峰压的范围内的峰值功率。虽然在部位内能够以多种方式布置治疗脉冲，但是在许多情况下，脉冲可以在部位内间隔开以在脉冲之间提供诸如完整的巩膜等完整的组织。备选地或组合地，脉冲可以重叠以提供具有从约100um至约1mm范围内的尺寸的重叠治疗部位或区，并且可以在治疗位置内提供多个间隔开的治疗部位。治疗深度可以根据正在治疗的部位进行控制。例如，青光眼治疗的施莱姆氏管(schlemm’scanal)可以是约0.5mm或更小，并且锯齿缘的治疗部位可以更深，例如在从约0.5mm至约1.0mm深的范围内。对于沿睫状体顶端定位的治疗，治疗可以在从约0.25mm至约0.75mm的范围内。
本文公开的方法和系统能够以多种方式使用，并且可以用于在治疗期间对组织进行成像。成像可以被配置成与治疗同时发生。处理器可以耦合至超声阵列并且配置有指令以在治疗期间将波束扫描到多个位置，并对组织进行成像。系统还可以包括耦合至处理器的显示器，其允许使用者在显示器上看到所治疗的组织并对治疗进行计划。可以实时提供在显示器上示出的图像，并且可以允许操作者将组织与治疗精确对准，并且可以允许操作者使治疗区域以及远离治疗区域的其他位置可视化。治疗区域的成像可以用于识别屏幕上的目标区域并响应于显示器上所示出的图像对治疗深度和位置进行编程。成像可以用于在治疗期间使眼部结构的运动可视化，以检测有益的治疗效果。处理器可以配置有指令，以用第一波长的超声波治疗眼睛并用长于第一波长的第二波长对眼睛进行成像。备选地或组合地，处理器可以配置有指令，以用hifu治疗眼睛并用嵌入式成像装置，例如光学相干断层成像(“oct”)探头对眼睛进行成像。耦合至阵列的处理器可以配置有指令，以提供来自阵列的两种超声波长。成像装置可以实时提供附加的组织反馈数据，例如温度或弹性。
诸如眼睛组织等经治疗的组织能够以多种方式耦合至超声阵列。超声阵列可以与凝胶、凝胶袋、水或海藻糖中的一种或多种耦合。
治疗系统能够以多种方式配置，并且可以包括手持式探针或具有诸如臂和基座等支撑结构的系统以耦合至眼睛。
本文公开的方法和系统可以用于通过使用受控的空化介导的眼部组织侵蚀或分离(例如，微减体(micro-debulking)和溶栓)来减少目标组织中的组织僵硬来治疗老视和/或青光眼。组织僵硬，例如角膜组织和/或巩膜组织中的僵硬，可能阻碍睫状体顶端向前、向内或两者的运动。备选地或结合地，例如，僵硬可以通过引起无孔施莱姆氏管的压迫导致房水流出减少。减少僵硬的治疗可以包括非切割和/或非热方法，例如使用超声引起组织中的空化以便聚焦地破坏、液化、微孔化(例如，海绵化)组织或其任何组合。组织僵硬的减少可以增强诸如睫状体顶端等调节性复合体的可动性和/或改善诸如施莱姆氏管等房水流出路径的功能。可以通过将气体注入感兴趣的眼部组织增强空化。备选地或组合地，可以将气体注入到目标治疗组织中以降低空化的阈值。本文公开的系统和方法可以用于治疗多种病理和应用的眼部组织，包括局部晶状体减体、深眼感染、布鲁赫膜(bruch’smembrane)开窗术、角膜瓣制作以及葡萄膜黑素瘤或水肿组织减体中的一种或多种。
使用非热或非切口治疗方法的如所描述的超声波的应用可以具有容易地允许重复治疗或其他后续手术的安全性概况。
本发明人已经用有限元分析(fea)和临床结果分析确定了适于老视和青光眼治疗的减体的治疗部位。治疗部位可以位于角膜的基质组织中并且可以是约0.25mm至约0.75mm深。治疗可以位于角膜和巩膜中，例如略低于上皮和结膜。由于浅表组织减体/软化的益处，可以在250w以下并且以从100nsec至100msec脉冲范围内的脉冲使用高频组织摧毁换能器，诸如优选可电子操纵的相位阵列5mhz-20mhzhifu换能器。如本文所述，对于顺序和非顺序眼部治疗，脉冲频率可以低于1000hz重复率。
使用自定义的沉积诺模图(nomogram)，组织摧毁聚焦区外的温度可以不超过50℃，从而保护深层组织。可以提供高达-80mpa(通常为-30mpa)的负声压，并且该负声压可以足以为3分钟长的360度治疗提供10％的减体率。
如本文所使用的，超声脉冲包含包括正超声压力和负超声压力的一个或多个声振荡周期。
脉冲能够以多种方式配置，并且可以包括单个振荡或多个振荡。脉冲可以配置有低占空比或更高的占空比。
治疗系统可以包括在成像装置中，使得治疗可以与用磁共振(mr)成像、超声生物显微术(“ubm”)，超声(“us”)成像、光学相干断层成像(“oct”)、光学相干弹性成像(“oce”)或us弹性成像传感器测量进行的成像相结合。成像装置可以与使用同时斜向经虹膜成像或同轴治疗探头的hifu治疗，以及在手术中有用的诊断图像组合，用于可视化以及特征/标志追踪。当与hifu组织摧毁脉冲在时间上同步时可以获取快速实时mr图像，其中开启加权运动以获得更大的空化灵敏度。mr/oct/us导向组织摧毁术可以包括预治疗计划、hifu焦点基于图像的对准和选址、hifu-组织相互作用的实时监测或者暴露和损伤评估的实时控制中的一种或多种。
取决于hifu环境可以提供三种或更多类型的治疗方法：1、液化，2、糊化或3、空泡化热治疗。液化治疗部位是纯机械破坏的治疗部位，并且可以观察到小于30ms的脉冲持续时间，该脉冲持续时间比沸腾时间稍长。糊化治疗代表机械引起的液化与空泡化热治疗之间的中间状态。可以非热地(例如，海绵化)或热地生成糊化治疗部位作为空泡化热治疗的前导状态，或者在热和非热环境的组合下生成糊化治疗部位。在一些实施方式中，相比于水，可以优选地使用冷却的(4℃)脱气海藻糖(可选地与nsaid一起)作为耦合介质用于改善的眼部表面润滑。
治疗系统可以包括能够在hifu治疗之前、期间或之后或其一些组合时确定组织弹性的成像装置，例如oce或us弹性成像换能器。治疗系统可以附加地或组合地包括用于实时温度感测的机构，例如使用oct换能器，以便实时监测hifu引起的温度变化或提供对hifu暴露的控制以维持温度。
在这些配置中可以实现与组织摧毁术图案化同步的机动诊断成像。例如，治疗组织的实时成像可以允许使用者输入到达目标部位的网格，该目标部位的网格可以大于单次治疗所覆盖的区域或者包括彼此不直接接触的多个区域，用于机动地控制在更大区域上的多次治疗，允许使用者避免手动重新定位，这可以节省时间并防止出现错误。
在一些实施方式中，可以使用与用于增强成像的纳米颗粒类似的纳米颗粒的任选使用来增强空化。纳米颗粒可以与本文所公开的超声治疗一起使用，以降低空化剂量需求，例如降低2x-10x。例如，纳米颗粒可以包括全氟化碳、脂质、白蛋白或半乳糖中的一种或多种。由于微流化和微碎裂(<5um直径)而导致的靶向(可选地无药物)超声波分解可以改善微循环并且包含安全性提高的声波分界部位。治疗可以提供减少的出血和减少的凋亡，其可以用例如血脑屏障和心肌梗死研究来显示。虽然纳米颗粒可以用于诸如青光眼治疗等本文公开的任何治疗，但纳米颗粒可能有利于例如脉络膜新生血管(“cnv”)和葡萄膜黑素瘤的分离和凋亡。
房水通过小梁网和施莱姆氏管的超声辅助外渗可以提供具有再通可能性的周向暴露以及具有由超声治疗带来的损害减小的增强流出。治疗几何结构能够以多种方式布置，并且可以包括从100um到1mm范围内的长度，用机动圆周轨道和5mhz-10mhz的治疗诊断涂药器可以轻松管理(400um×100um×360度)范围内的体积部位以及小于3分钟的暴露持续时间。
使用低频泵的双频组织摧毁术结合高频超声波可以用于降低高频空化阈值。
用超声波生成空化进行治疗的部位可以包括晶状体、巩膜、玻璃体后小带(“pvz”)或玻璃体中的一种或多种。例如，组织可以包括诸如透明边缘角膜变性(“pmd”)或脉络膜新生血管(“cnv”)等患病组织。例如，具有定向空化换能器的us成像的实施方式提供了在线计划、导向或监测。具有定向空化的oce在超声降解期间为晶状体、巩膜、玻璃体、pvz终点提供终点。例如，预计会有辅助巩膜摧毁术、角膜摧毁术和玻璃体摧毁术的手术步骤，诸如眼部化疗、激光矫形、移位、硬化(交联)或者用于角膜的小切口晶状体提取以校正眼睛的屈光不正的袖珍切口。
可以用本文公开的方法和装置增强药物递送。如本文所公开的组织减体可以用作预备步骤，并且可以有利地与药物递送组合施用以促进药物递送并且改善药物通过经治疗的组织的递送。
如本文所述的受控空化可以配备有用流体耦合路径从阵列施用到组织的同时成像，和对组织内的聚焦图案进行排序从而以如本文所公开的超声束的扫描速率有关的剂量递送药物的旋转臂。
方法和装置能够以多种方式配置以治疗组织。例如，该系统可以被配置用于生成液化或空泡化组织中的一种或多种。超声系统可以被配置用于通过破坏具有明确边缘的胶原纤维提供胶原蛋白的机械侵蚀。
以下沸腾组织摧毁术参数和反应描述了根据示例的治疗上限。治疗能量可以显著低于下表1中所示。或者，能够以减少的时间量使用类似于表1中所示的治疗参数。
表1.沸腾组织摧毁术参数和组织病理学反应
可以对组织进行治疗以提供通过诸如巨噬细胞等自然过程从中移除组织的小区域，以便移除组织。可以从几个小的位置移除所移除的组织，以使组织更具弹性，与海绵类似。
能够以机械模式操作hifu以产生纯机械效应或以热模式操作hifu以在组织中产生热效应。机械模式包含小于2.5％，更优选小于1％的占空比。热模式包含大于2.5％的占空比。能够以机械模式或热模式运行设备，并且可以在两种模式之间轻松切换。
取决于由本文所述的hifu系统施加的能量，对于空化组织摧毁术能够以约0.1％至约1％的占空比范围操作hifu，或者对于沸腾组织摧毁术能够以约1％至约2.5％的占空比范围操作hifu。取决于由本文所述的hifu系统施加的能量，对于空化组织摧毁术能够以约0.01％至约1％的占空比范围操作hifu，或者对于沸腾组织摧毁术能够以约1％至约2.5％的占空比范围操作hifu。
本文所述的方法和系统能够以表2中所列参数的任何组合来操作。
表2.治疗参数
能够以在约750khz至约25mhz范围内，例如约1mhz至约25mhz范围内，优选约5mhz至15mhz范围内，更优选约5mhz至10mhz范围内，更优选约10mhz的hifu频率操作hifu系统。hifu频率例如可以在约2mhz至约24mhz的范围内，例如约3mhz至约23mhz的范围内或约4mhz至约22mhz的范围内。频率例如可以在约5mhz至约21mhz的范围内、约6mhz至约20mhz的范围内或约7mhz至约19mhz的范围内。频率可以例如在约8mhz至约18mhz的范围内、约9mhz至约17mhz的范围内或约10mhz至约16mhz的范围内。频率可以例如在约11mhz至约15mhz的范围内、约12mhz至约14mhz的范围内或约10mhz至约13mhz的范围内。
总治疗持续时间可以长达10分钟，例如在约1min至约10min的范围内，优选约4min。总治疗持续时间可以例如在约2min至约9min的范围内、约3min至约8min的范围内或约4min至约7min的范围内。总治疗持续时间可以例如在约5min至约6min的范围内。总治疗持续时间可以例如在约2min至约6min的范围内，优选约3min至约5min的范围内或约4min至约6min的范围内，更优选约4min至约5min的范围内。治疗持续时间可以在例如约3min至约10min的范围内或约4min至约8min的范围内。
本文所述的hifu系统的prf可以在约1hz至约1000hz的范围内，例如约50hz至约1000mhz的范围内，优选约1000hz。prf可以例如在约100hz至约900hz的范围内、约200hz至约800hz的范围内或约300hz至约700hz的范围内。prf例如可以在约400hz至约600hz的范围内，例如约500hz至约600hz。prf例如可以在约100hz至约1000hz的范围内，优选约200hz至约1000hz的范围内，更优选约500hz至约1000hz的范围内。
本文所述的hifu系统的非热占空比可以在约0.1％至约2.5％的范围内，优选小于1.0％。非热占空比可以例如在约0.2％至约2.4％的范围内、约0.3％至约2.3％的范围内或约0.4％至约2.2％的范围内。非热占空比可以例如在约0.5％至约2.1％的范围内、约0.6％至约2.0％的范围内或约0.7％至约1.9％的范围内。非热占空比可以例如在约0.8％至约1.8％的范围内、约0.9％至约1.7％的范围内或约1.0％至约1.6％的范围内。非热占空比可以例如在约1.1％至约1.5％的范围内、约1.2％至约1.4％的范围内或约1.2％至约1.3％的范围内。非热占空比可以例如在约0.5％至约1.5％的范围内，优选约0.7％至约1.3％的范围内，更优选约0.8％至约1.2％的范围内。
本文所述的hifu系统的非热占空比可以在约0.01％至约2.5％的范围内，优选小于1.0％。非热占空比可以例如在约0.01％至约1％的范围内、约0.02％至约0.09％的范围内或约0.03％至约0.08％的范围内。非热占空比可以例如在约0.04％至约0.07％的范围内或约0.05％至约0.06％的范围内。本文所述的hifu系统的非热占空比可以在约0.01％至约2.5％的范围内或其间的任何范围内。
本文所述的hifu系统的周期数可以在约1至约100个周期的范围内，例如约10至约100个周期。周期数可以在约20至约100个周期的范围内，例如约30至约100个周期，例如约40至约100个周期。周期数可以在约50至约100个周期的范围内，例如约60至约100个周期，例如约70至约100个周期。周期数可以在约80至约100个周期的范围内，例如约90至约100个周期。周期数可以在约10至约50个周期的范围内，例如约10至约30个周期。周期数可以在约10至约80个周期的范围内，例如约20至约50个周期。
本文所述的hifu系统的峰值负声压可以在约-10mpa至约-80mpa的范围内，优选约-30mpa。峰值负声压可以例如在约-20mpa至约-70mpa的范围内、约-30mpa至约-60mpa的范围内或约-40mpa至约-50mpa的范围内。峰值负声压可以例如在约-10mpa至约-50mpa的范围内，优选约-20mpa至约-40mpa的范围内，更优选约-30mpa。
例如，可以使用下式计算hifu系统在角膜处生成的负声压：
其中pc＝角膜处的压力，pf＝hifu能量焦点处的压力，af＝焦点面积，ac＝与hifu能量束线中的角膜面积。焦点的直径可以例如在约50μm至200μm的范围内，因此焦点的面积可以计算约为1964μm2至约31416μm2。焦点处的负压可以例如在约-10mpa至约-80mpa的范围内。在hifu束线中的角膜的直径可以例如约为3mm，因此角膜的面积可以约为7.07mm2。在给出所述的示例性范围的情况下，使用公式1来计算角膜处的压力，角膜处的负声压可以例如在约2.8kpa至约356kpa的范围内。
角膜处的负声压可以例如在约1kpa至约350kpa的范围内，例如约1kpa至约300kpa的范围内。角膜处的负声压可以例如在约1kpa至约250kpa的范围内，例如约1kpa至约200kpa的范围内。角膜处的负声压可以例如在约0kpa至约150kpa的范围内，例如约1kpa至约100kpa的范围内。角膜处的负声压可以例如在约1kpa至约50kpa的范围内，例如约1kpa至约10kpa的范围内。
组织的温度可以在约37℃至约100℃的范围内，优选41℃。组织的温度可以例如在约37℃至约50℃的范围内，优选约37℃至约45℃的范围内，更优选约37℃至约44℃的范围内，更优选约37℃至约41℃的范围内。
每个焦点的治疗大小可以是100umx400um。本文所述的hifu系统可以被配置用于扫描和治疗具有多个焦点的多个部位，因此总治疗区域可以是眼内任何大小的任何区域。
取决于目标组织，本文所述的hifu系统的治疗深度可以在眼睛表面处约0cm至眼内约2.5cm深的范围内，优选约1cm。治疗深度可以例如在约0.1cm至约2.4cm的范围内、约0.2cm至约2.3cm的范围内或约0.3cm至约2.2cm的范围内。治疗深度可以例如在约0.4cm至约2.1cm的范围内、约0.5cm至约2.0cm的范围内或约0.6cm至约1.9cm的范围内。治疗深度可以例如在约0.7cm至约1.8cm的范围内、约0.8cm至约1.7cm的范围内或约0.9cm至约1.6cm的范围内。治疗深度可以例如在约1.0cm至约1.5cm的范围内、约1.1cm至约1.4cm的范围内或约1.2cm至约1.3cm的范围内。治疗深度可以例如在约0.25cm至0.75cm的范围内、约0.5cm至约1.5cm的范围内或0.5cm或更浅。治疗深度由正在治疗的组织的位置确定。
本文所述的hifu系统的焦点增益可以在约10至100的范围内，例如约20至90的范围内。焦点增益可以例如在约30至80的范围内、约40至70的范围内或约50至60的范围内。
本文所述的hifu系统的电压可以在约100v至约400v的范围内，例如约150v至约350v的范围内。本文所述的hifu系统的电压可以在约200v至约300v的范围内，例如约200v至约250v的范围内。
本文所述的hifu系统可以生成具有斑点大小的hifu束，该斑点大小在本文也称为焦点处的最大横跨尺寸(例如，直径)。本文所述的hifu系统的斑点大小可以在约10um至约1mm的范围内，或在其间的任何两个值之间。斑点大小可以例如在约25um至约400um或约50um至约200um的范围内，或约100um。斑点大小可以在约60um至约190um、约70um至约180um或约80um至约170um的范围内。斑点大小可以在约90um至约160um、约100um至约150um或约110um至约140um的范围内。斑点大小可以在约120um至约130um的范围内。斑点大小可以在约10um至约900um的范围内，例如约50um至约850um或约100um至约800um的范围内。斑点大小可以在约200um至约700um、约300um至约600um或约400um至约500um的范围内。
本文所述的hifu系统可以用于非热地治疗组织。非热治疗可以使所治疗的组织发生在约1℃至约5℃范围内(例如约2℃至约4℃或约3℃)的温度变化。温度变化可以在约2℃至约5℃的范围内或约3℃至约4℃内。温度变化可以在约3℃至约5℃的范围内或约4℃。所述温度变化可以在约4℃至约5℃的范围内。温度变化可以在约1℃至约4℃的范围内，例如约1℃至约3℃或约2℃。温度变化可以是约1℃或约5℃。
图1a-图1c描绘了眼睛的结构。使用本文所述的方法和系统可以将hifu能量导向图1a中描绘的一个或多个结构。作为示例，图1b示出了一种可能的治疗目标位点锯齿缘的放大图，而图1c示出了锯齿缘的超生物显微图像。锯齿缘约为440um厚。图1d描绘了锯齿缘可能的治疗设置。在一个实施方式中，包括中心定位成像系统(例如超声换能器或oct光纤)的治疗性hifu换能器阵列用其中包括圆锥形壁和脱气流体的患者耦合结构耦合到眼睛。流体界面可以用作将超声束紧密聚焦到期望的治疗区的空间。备选地或组合地，流体可以允许更大的控制和/或距离组织表面深度的更大范围。流体可以进一步用于在治疗期间暴露于hifu期间控制表面组织的温度。流体优选冷却至约4℃，并且可以是凝胶、凝胶袋、水或海藻糖中的一种或多种。hifu阵列可以针对适合于治疗区域的空化区，在该示例中，锯齿缘的空化区的直径约为100um，并且深度约为400um。可以使用hifu用低占空比在锯齿缘中生成空化。
图2示出了治疗系统。该系统包括将超声能量聚焦到眼内位置的hifu阵列。机动扫描仪能够可选地耦合到超声阵列以将治疗能量引导至眼睛的目标位置。可以将处理器耦合到高压驱动器(hv)以驱动阵列。可以将处理器耦合到机动扫描仪以在治疗期间移动阵列。如图1中所示，可以将显示器耦合到处理器以显示眼睛的图像。可以利用成像频率和波长来生成眼睛的图像，并且可以用如本文所述的hifu波长将hifu递送到眼睛。
青光眼治疗
本文公开的方法和装置可以用于改善眼睛的房水引流以降低眼内压。治疗部位可以位于小梁网与结膜外表面之间的房水流出路径上的任何地方。例如，可以在施莱姆氏管附近形成管。如果不堵塞的话，施莱姆氏管可以约为300um至350um宽，且50um高。例如，方法和装置可以提供管上方(前段)或沿管的通道。可以用如本文所述的聚焦超声束对管自身进行治疗以去除堵塞。可以从施莱姆氏管到诸如结膜的下层等另一组织创建一个或多个通道以改善引流。如本文所述的hifu束可以用于扩张或打开施莱姆氏管以改善从小梁网的流出。还可以用如本文所公开的超声波治疗施莱姆氏管或小梁网的汇集通道。备选地或组合地，hifu可以用于创建类似于汇集通道的通道。
老视治疗
老视(presbyopia)治疗可以包括对巩膜部位、小带、玻璃体或角膜中的一种或多种的超声治疗。还可以治疗pvz以改善调节效果。还可以与小带治疗一起或单独对玻璃体进行治疗。
图3示出了治疗如本文所述的老视的巩膜摧毁术治疗区。可以用如本文所述的治疗脉冲将巩膜摧毁术治疗能量递送到位置。
例如，沿着角膜和巩膜的治疗可以在巩膜和角膜表面下约200um的深度处延伸。如本文所述，角膜和巩膜的治疗可以从靠近锯齿缘的巩膜延伸到角膜或进入角膜内。巩膜摧毁术可以用靶向体积侵蚀在空化控制下用于增加巩膜弹性并使基质组织海绵化。可以使用hifu换能器在无凝聚或者损伤结膜或脉络膜的情况下发生侵蚀，从而机械且无热地破坏组织。
虽然用于治疗老视的hifu可被引导至多个位置，但是如本文所述的老视治疗可以不伤害巩膜、睫状体和视网膜。
本文公开的治疗老视的方法和装置可以与调节性人工晶状体一起使用以改善人工晶状体的调节。
图4示出了角膜摧毁术区和玻璃体摧毁术区。
角膜的治疗可以提供角膜在调节作用期间改善的运动，这可能导致额外的晶状体运动。角膜的运动可以包括与(巩膜凹口出现的位置附近)睫状冠的运动同步的角膜的非球面向内运动。角膜向内运动可使晶状体赤道部向内运动，并且使晶状体变厚且变得更凸起。例如，参考图3，巩膜的治疗可以具有类似的效果，并且治疗部位包括可以沿着巩膜和角膜延伸的多个较小治疗区。对小带插入区附近的玻璃体的治疗可以通过清除增厚的纤维凝胶物(在本文也称为陷窝)并促进向前运动来改善调节。对后极部附近玻璃体的治疗可以促进晶状体在调节期间容易且稳定的形状改变。
图5示出了环形晶状体摧毁术区。晶状体摧毁术可以改善晶状体的调节并且可以引导至远离晶状体的中央光学使用部分。在一个实施方式中，hifu治疗脉冲可以被引导至晶状体内的一系列治疗点，使得治疗引起围绕晶状体的中央光学使用部分的环形图案中的区域的弹性增加。可以通过使用如图2或本文公开的任何实施方式中所述的机械马达或成像系统来指导治疗。
图6示出了具有聚焦超声波的多深度晶状体摧毁术区，其可以包括类似于图5的环形图案。示出了晶状体的横截面。hifu治疗脉冲也可以引导至晶状体内不同深度的一系列治疗点。所描绘的区包括晶状体前边缘上的一系列治疗区域以及晶状体后边缘上的一系列治疗区域。这种多重聚焦的方法可以为相关病状提供增加的治疗获益。
图7示出了耦合至成像装置的hifu阵列的实施方式。一对超声成像阵列和hifu阵列被布置用于在治疗期间实时成像。成像换能器元件以及治疗换能器和元件可以耦合至如本文所公开的处理器。将成像装置耦合至hifu换能器允许被动空化检测和成像反馈来指导和告知治疗。
hifu换能器可以包括相位阵列、离散阵列、环形阵列、球形阵列、球形相位阵列、聚焦阵列或其任何组合中的一种或多种。hifu换能器可以与成像装置，例如嵌入式oct传感器组合。另外，可以制造换能器以允许光-声激发，用于精确的治疗诊断递送。
图8示出了耦合至成像装置的hifu阵列的另一实施方式。该实施方式中的hifu阵列包括具有中央通道的换能器，该通道内可以安设成像装置。例如，成像装置可以是oct光纤光缆。oct光纤可以安设在从治疗换能器的中央延伸的通道内，并且可以允许在用hifu阵列进行治疗之前、期间或之后的一个或多个时间对组织进行实时成像。
hifu阵列可以耦合至多个成像系统，包括但不限于mri、ubm、超声成像、oct、oce或us弹性成像。
本文公开的方法和系统可以用于为广泛范围的病状提供聚焦的浅表面治疗，包括近视、远视、散光、老视、球面像差、圆锥角膜(“kcn”)、晶状体乳化术、感染性角膜炎(“ik”)、cnv、环形超声凝固术、青光眼、飞蚊症、玻璃体溶解术/玻璃体切除术、晶状体上皮细胞(“lec”)溶解、撕囊术、闪光、肿瘤、超声溶栓/血管阻塞、角膜后表面矫形、后囊混浊、囊抛光、外渗、玻璃体后视网膜脱离、后囊连续环形撕囊术(“pccc”)和前囊连续环形撕囊术(“accc”)。如通过病理学或靶向区所确定的，可以经瞳孔、经上皮、经结膜、经虹膜、经囊、经巩膜、经角膜或其任何组合引导治疗。
图9a-图9b示出了近视治疗区的实施方式。当角膜或晶状体或两者的组合相对于眼睛的长度过于弯曲时，可能发生近视或近视眼。例如，本文所述的hifu系统可以用于引起角膜的中央平坦化以减轻近视。图9a示出了角膜正面，而图9b示出了包含hifu系统的角膜横截面。换能器可以放置在眼睛的前方并聚焦，以将hifu能量穿过上皮递送到角膜基质中进行侵蚀。可以扫描校准的换能器以机械地侵蚀约6mm的中央部位。备选地或组合地，中央部位可以热收缩。例如，诸如oct等成像装置可以提供诸如温度等反馈。治疗沉积图案可以包括munnerlyn图案或非球面梯度图案，影响约14um深的侵蚀以减轻约1屈光度的近视。虽然此处为简单起见描绘了单个hifu能量束，但是应当理解，本文所述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗中央部位。
图10a-图10b示出了远视治疗区的实施方式。当角膜相对于眼睛长度具有过小的曲率时，可能发生远视或远视眼。本文所述的hifu系统可以用于使距离角膜中央约5mm至9mm的角膜外周部位中的外周角膜平坦化。图10a示出了角膜正面，而图10b示出了包含hifu系统的角膜横截面。可以通过外周部位的经上皮机械侵蚀而使外周角膜平坦化。备选地或组合地，可以通过外周部位的经上皮热收缩而使外周角膜平坦化。这样的平坦化可以导致角膜的中央部位相对更陡峭。hifu能够以陡峭化的图案沉积。约14um深的侵蚀可以减轻约1屈光度的远视。可以使用电操纵的相位阵列或通过机械机动运动将hifu束引导至多个位置以治疗外周部位的多个重叠位置。虽然此处为简单起见描绘了两个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗外周部位。
图11a1-图11a2示出了散光治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于引起伴随90度偏移陡峭化的经向平坦化。图11a1示出了角膜正面，而图11a2示出了包含hifu系统的角膜横截面。例如，可以通过基质组织的经上皮机械侵蚀生成领结图案的侵蚀，从而产生相对陡峭的领结图案。备选地或组合地，可以使用处于热模式的hifu系统产生领结图案的收缩。虽然此处为简单起见描绘了两个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点。
图11b示出了散光治疗区的备选实施方式。本文所述的hifu系统可以用于通过引起沿晶状体平坦矢状轴的巩膜紧张来生成局部晶状体紧张。备选地或组合地，可以通过引起沿着晶状体陡峭矢状轴的巩膜松弛来产生局部晶状体松弛。
图12a1-图12a2示出了使用近中央方法的老视的角膜治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于使中央角膜陡峭化以减轻中央附近的老视。图12a1示出了角膜正面，而图12a2示出了包含hifu系统的角膜横截面。可以用处于机械模式的hifu系统经上皮治疗包含距角膜中央约3mm至5mm的部位的中间基质环形区，以侵蚀组织并生成角膜相对较陡峭的中央部位。替代地或组合地，能够以热模式操作hifu系统以在中间基质环形区中生成热收缩。虽然此处为简单起见描绘了两个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点。
图12b1-图12b2示出了使用远中央方法的老视治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于使中央角膜和外周角膜平坦化，从而使中间基质环形区不受伤害并有效地使中间基质环形区中的角膜陡峭化。图12b1示出了角膜正面，而图12b2示出了包含hifu系统的角膜横截面。能够以机械模式操作hifu系统以引起中间基质环形区周围的部位中的环形侵蚀。治疗可以在角膜表面附近和/或角膜内更深处。替代地或组合地，hifu系统能够以热模式运行以引起所述部位的热收缩。虽然此处为简单起见描绘了三个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加的hifu治疗束和焦点以治疗部位。
图12a1-图12b2中所述的治疗老视的方法可以备选地用于治疗任何类型的球面像差。
图12c示出了使用巩膜侵蚀的老视治疗区的实施方式。可以将本文所述的hifu系统引导至结膜下以在睫状体扁平部(角膜缘与锯齿缘之间)、pvz插入区和pvz陷窝中的一个或多个处引起巩膜侵蚀。使用hifu的结膜下巩膜侵蚀可以导致睫状体扁平部软化、周围空间增加(cls)、pvz插入向前移位以及pvz陷窝剥落。另外，使用hifu系统对玻璃体后囊进行分层可以进一步减轻老视并增加调节。虽然此处为简单起见描绘了两个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和扫描的焦点以治疗巩膜区。
图12d示出了包括晶状体侵蚀(例如，部分晶状体摧毁术)的老视治疗区的实施方式。除了图12c中所述的巩膜区之外，本文所述的hifu系统可以引导至晶状体进行晶状体的囊下侵蚀和液化，这可以导致晶状体软化和调节增加。虽然此处为简单起见在不同位置描绘了三个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗晶状体。
图13示出了kcn治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于使角膜陡峭化的偏心部位平坦化。使用处于热模式的hifu换能器，可以将hifu引导至上皮下进入角膜陡峭化的偏心部位的角膜基质中，以使所述部位热收缩。能够以剂量依赖的方式使用地形成像指导治疗来使偏心部位平坦化。虽然此处为简单起见描绘了单个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗偏心部位。
图14a-图14e示出了晶状体乳化术治疗区的实施方式。图14a示出了用于晶状体乳化术的治疗区的实施方式，其中能够以机械模式操作hifu换能器以引起囊下分离和液化从而软化晶状体。晶状体可以被整体软化或部分液化或完全液化。可以经瞳孔和经虹膜引导hifu能量。备选地或组合地，可以通过例如在液化之后聚焦到后囊和赤道部暴露区上而引起lec凋亡。虽然此处为简单起见描绘了单个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗晶状体。
图14b-图14e示出了用于经角膜虚拟晶状体摧毁术的治疗区的附加实施方式。hifu换能器可以聚焦于晶状体以使晶状体内的结晶和纤维状结合物分离以辅助晶状体移除和置换，或者用于在非散瞳状态下在非调节或调节作用下矫形。总囊体积可以与超声液化体积成比例地下降。
可以在晶状体摧毁术之后和植入后应用巩膜摧毁术来进行调整cls、调整pvz插入、闪光侵蚀、飞蚊侵蚀、治疗前囊混浊、治疗后囊混浊或其任何组合中的一种或多种。可以使用侵蚀囊、软化晶状体、软化角膜、诱导lec凋亡、增强药物递送或其任何组合中的一种或多种来应用晶状体摧毁术用于进行无植入物的无切口矫形。
图14b描绘了多个换能器元件以指示在晶状体摧毁术期间可能的治疗区，但不一定代表可以在治疗，例如引起囊侵蚀期间使用的换能器元件的数量。例如，描绘了用于治疗性hifu阵列的多条攻击线。hifu换能器可以是相位阵列或离散阵列。hifu换能器包括感测例如如本文所述的治疗递送、组织弹性或温度用于反馈的成像装置。用本文所述的hifu系统进行的治疗可以备选地或组合地引导至lec来引起lec凋亡和裂解。hifu治疗可以备选地或组合地引导至侵蚀核性白内障区。图14c描绘了外周晶状体内囊下治疗区。可以经角膜、经虹膜或经角膜和经虹膜的组合引导hifu能量脉冲。图14d描绘了包括界定含有hifu换能器和脱气活性药物成分(api)的流体孔的圆锥形壁的患者耦合结构。脱气api可被冷却并且可以包含诸如海藻糖等伴侣分子、诸如阿司匹林等nsaid、诸如利多卡因等麻醉剂、抗炎药、抗生素、诸如n-乙酰肌肽或醋克利定等晶状体软化剂或其任何组合中的一种或多种。api可以经角膜穿透眼睛。api还可以经囊穿透眼睛。图14e描绘了用于撕囊术的晶状体摧毁术治疗区。晶状体的直径通常可以是约10mm。撕囊术区的外边缘可以是约5.5mm。撕囊术区的内边缘可以是约5.4mm。本文所述的hifu系统可被聚焦到晶状体，以便通过成像装置侵蚀精确居中且定位在晶状体上的z中的环。
图15示出了环形超声凝固术治疗区的实施方式的聚焦脉冲位置。能够以热模式施用本文所述的hifu系统以将hifu能量引导至睫状突以引起睫状体顶端细胞的坏死。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。虽然此处为简单起见描绘了两个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗睫状突。
图16示出了青光眼治疗区的实施方式的聚焦脉冲位置。使用处于非热机械模式下的hifu系统，可以在房水流出路径上的任何位置治疗眼睛。例如，可以分离施莱姆氏管顶部和小梁网中的一种或多种。备选地或组合地，可以对管本身进行治疗以去除堵塞。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。虽然此处为简单起见描绘了两个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗流出路径。
备选地或组合地，能够以非热模式或热模式使用hifu系统以乳化或液化晶状体的一部分，例如晶状体的前表面或后表面，以便打开闭角型青光眼的角度。乳化的晶状体组织可以随时间被眼内的流体自然磨损或降解，从而随着晶状体厚度减小而逐渐打开角度并改善房水流出。
图17示出了飞蚊症治疗区的实施方式的聚焦脉冲位置。能够以机械模式操作本文所述的hifu系统以液化或粉碎通过实时成像识别的飞蚊。hifu束可以经瞳孔、经巩膜、经虹膜、经上皮、经结膜、经囊、经角膜或其任何组合聚焦在飞蚊上。飞蚊可以在声学上远离视线地流入非视觉上易受伤害的部位以增加可能的安全性获益。虽然此处为简单起见描绘了单个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗一种或多种飞蚊。
图17中描述的治疗飞蚊症的方法可以备选地通过聚焦hifu系统将能量递送至期望玻璃体内的治疗位置以进行组织的液化或海绵化用于玻璃体溶解术或玻璃体切除术治疗。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。
玻璃体的治疗可以备选地或组合地改善调节并用于治疗老视。外周玻璃体可能随年龄硬化，这可能会损害调节期间的流体运动并且妨碍或减少晶状体形状的变化。本文所述的hifu系统可以用于分离(或者液化或海绵化)玻璃体以促进流体输送并增强晶状体的形状变化。玻璃体或玻璃体结构，例如外周玻璃体的选择性软化可以独立于或附加于流体输送变化机械地增强晶状体的形状变化。玻璃体结构的软化可以提高玻璃体结构的模量。
玻璃体的空化可以备选地或组合地用于治疗近视、老视或远视，例如通过靶向玻璃体黄斑粘连(例如，玻璃体与视网膜之间的粘连)的位置。前玻璃体从视网膜的脱离可以使晶状体脱离约束，并允许晶状体更自由地运动和聚焦。本文所述的hifu系统可以用于在附着点处或附近通过空化从视网膜分离或切割玻璃体以去除粘连，由此减少视网膜上对玻璃体的牵拉并增加晶状体运动。前玻璃体脱离还可以用于防止本领域技术人员已知的由玻璃体黄斑粘连引起的黄斑孔或其他损伤。备选地或组合地，可以在视网膜粘连点附近软化玻璃体结构，以局部提高玻璃体的模量并减少或抑制粘连对晶状体运动的影响。
图18a示出了撕囊术治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于通过将hifu束沿晶状体囊聚焦以引起囊的侵蚀来执行撕囊术。可以经巩膜、经虹膜、经瞳孔、经囊或通过其任何组合递送hifu能量。虽然此处为简单起见描绘了单个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗囊。
图18b示出了后囊连续环形撕囊术(pccc)治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于非热地引起后囊侵蚀。例如，可以用成像装置，例如ubm或oct测量晶状体的直径，以指导hifu能量递送。可以使用晶状体后囊上的圆周运动递送hifu能量，并且可以利用成像装置实时监测空化。例如，可以诱导非热空化约30s以侵蚀例如直径约5.25mm的晶状体囊部位。pccc能够以瞳孔为中心或以晶状体为中心。
图18c示出了前囊连续环形撕囊术(accc)治疗区的实施方式。本文所述的hifu系统可以用于非热地引起前囊侵蚀。例如，可以用成像装置，例如ubm或oct测量晶状体的直径，以指导hifu能量递送。可以使用晶状体前囊上的圆周运动递送hifu能量，并且可以利用成像装置实时监测空化。例如，可以诱导非热空化约30s以侵蚀例如直径约5.25mm的晶状体囊部位。accc可以以瞳孔为中心或以晶状体为中心。
图19示出了闪光治疗区的实施方式的聚焦脉冲位置。闪光可以由于在插入人工晶状体(iol)后生成水合或脂质膜袋而发生。本文所述的hifu系统能够以非热机械模式使用并聚焦于由成像识别的iol破坏。破坏可以继而由hifu系统侵蚀。虽然此处为简单起见描绘了单个hifu能量束，但是应当理解，此处描述的方法可以包括附加hifu治疗束和焦点以治疗一个或多个膜袋。
图20示出了超声溶栓/血管阻塞治疗区的实施方式。使用本文所述的hifu系统可以引导hifu能量束以治疗眼睛的血管或管，例如施莱姆氏管中的阻塞。血管或管可以包含壁和腔。可以通过处于机械模式的hifu系统完成阻塞的侵蚀和再通。
图21示出了角膜后表面治疗区的实施方式。使用本文所述的hifu系统可以将hifu能量引导至角膜后表面以侵蚀角膜后的部位。能够以机械模式、热模式或者机械模式和热模式二者操作hifu系统以侵蚀组织。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。角膜后表面的治疗可以例如用于治疗癌性生长。
图22a示出了后囊混浊治疗区的实施方式。由于lec的增生、迁移或异常分化，可能会在iol植入后发生后囊混浊。本文所述的hifu系统可以用于引起lec凋亡或溶解以去除阻碍视力的细胞并提高晶状体透明度。使用机械模式可以在hifu束的焦点处侵蚀lec。可以在附加焦点处重复该治疗。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。备选地或组合地，可以将hifu能量递送至前囊以引起lec凋亡并治疗前囊混浊。
图22b示出了囊抛光治疗区的实施方式。囊抛光可以例如用于治疗由前囊上lec的增生、迁移或异常分化引起的前囊混浊。本文所述的hifu系统可以用于引起非热hifu空化和沿前囊的lec凋亡或溶解。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。备选地，hifu能量的递送可以局限于预定部位。可以由成像装置，例如ubm或oct指导治疗。例如，可以通过沿前囊进行囊抛光来治疗泽默林环和埃尔施尼希珠。备选地或组合地，囊抛光可能对沿晶状体赤道部的疾病在治疗上有益。
图22c示出了囊抛光治疗区的另一实施方式。备选地或组合地，可以使用囊抛光在例如人工晶状体植入后治疗沿晶状体赤道部发生的囊混浊。本文所述的hifu系统可以用于引起非热hifu空化并引起沿晶状体赤道部的lec凋亡或溶解。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度治疗。可以由成像装置，例如ubm或oct指导治疗。
图22d示出了泽默林环的治疗区。泽默林环可以包括晶状体囊外周的环形肿胀。这种并发症可以在白内障手术和iol植入后发生。如图22d的mri图像中所示，泽默林环表现为iol与iol触觉结构之间的高信号哑铃结构。当俯视观察时，该环在晶状体囊周围大致呈环形或环状的。本文所述的hifu系统可以用于引起非热hifu空化以液化由虚线指示的治疗区中的纤维环。hifu能量的递送可以被图案化以进行360度环形治疗。可以由成像装置，例如ubm或oct指导治疗。
图22e示出了埃尔施尼希珠的治疗区。埃尔施尼希珠是沿着晶状体后囊的增生性lec的珍珠样簇的积累，并且可以在白内障手术后发生。本文所述的hifu系统可以用于引起非热hifu空化以将该珠从晶状体后囊的表面剥离，这可以改善视力。hifu能量的递送可以被图案化以包括含有埃尔施尼希珠的一个或多个治疗区。
图23示出了外渗和闭塞治疗区的实施方式。血管可以包含壁和腔。通过将hifu能量聚焦到毛细血管壁可以引起血管的外渗或闭塞。使用本文所述的hifu系统，非热机械模式hifu能量可以改善目标血管的外渗。或者，使用热模式hifu能量可以引起目标毛细血管和血管闭塞的凝固。
图24a示出了玻璃体后视网膜脱离治疗区的实施方式。玻璃体后视网膜脱离可能由于糖尿病性视网膜病变而发生，导致玻璃体在视网膜处拖拽并使视网膜部分脱离。使用本文所述的系统，通过将超声束聚焦穿过锯齿缘或角膜或两者，使得束到达后玻璃体和期望的脱离点，可以减轻脱离。可以施加治疗以引起视网膜从玻璃体分层和脱离，从而减轻脱离。
图24b示出了包含多个不相邻治疗焦点a-f的组织治疗区。使用本文所述的hifu系统，处理器可以配置有指令，以顺序地聚焦在多个焦点上从而通过相位阵列换能器进行治疗，每个治疗焦点a-f均被非热治疗。每个治疗焦点a-f的局部占空比可以是如本文所述的非热占空比，例如约1％。相位阵列的占空比可以大于50％。非相邻焦点a-f的顺序扫描和非热治疗可以允许治疗区内大体积组织的治疗被非常快速地治疗。描绘焦点a-f以表示治疗点的可能配置。然而，显而易见的是，本文所述的hifu系统可以被配置用于将hifu治疗递送至治疗区内任何数目的治疗焦点。
图24c示出了包含组织的多个相邻治疗位置的组织治疗区。本文所述的hifu系统可以被配置用于使用朝向组织的多个位置以界定治疗块g-j，例如组织的未切割体积粒状部分(例如，体素)的超声脉冲非热地切除组织，以便例如通过手术吸引术进行去除。治疗块g-j中的每一个均可以由多个组织切除路径界定，该组织切除路径可以例如包括被布置成将组织分成多个组织块g-j的多个组织穿孔。系统可以用于非热地切除相邻的治疗块g-j。
本文所述的系统可以被配置用于通过使用朝向组织的多个位置的超声脉冲界定对应于眼睛的矫正晶状体的一块组织来切除一个或多个治疗块g-j。例如，超声脉冲可以被布置成允许从眼睛去除一块组织。脉冲能够可选地被布置用于界定通向组织块的通路，以便执行小切口晶状体提取(smile)。
系统可以被配置用于使用朝向组织中的多个位置以界定3-d(“三维”)组织切除图案的hifu能量脉冲非热地切除组织。hifu脉冲可以被配置用于在非热组织切除期间切割胶原纤维。所治疗的胶原纤维可以包括例如角膜、角膜缘、巩膜、虹膜、晶状体囊、晶状体皮质或小带中的一种或多种的胶原纤维。脉冲可以被配置用于在非热组织切除期间分离胶原纤维。
这样的治疗可以用于白内障手术以去除晶状体皮质并将iol插入眼内。备选地或组合地，可以使用3-dhifu治疗进行例如撕囊术。
体素g-j在本文表示为立方体，然而应该理解，治疗块g-j可以界定任何3-d组织切除或治疗图案。描绘治疗块g-j以表示治疗块的可能配置。然而，显而易见的是，本文所述的hifu脉冲可以被配置用于将hifu脉冲递送至治疗区内任何数目的治疗块或位置。尽管本文描述的许多治疗图案仅出现在一个维度中，但本领域技术人员将会理解，本文描述的任何治疗图案均可以是3-d治疗图案。
在本文所述的许多实施方式中，为了简单起见，仅描绘一个或多个hifu能量治疗束。然而，显而易见的是，本文所述的方法可以包括描绘的那些之外的hifu治疗束和焦点以治疗目标组织。
对于本领域普通技术人员明显的是，可以用相邻和/或重叠的焦点或用不相邻的焦点顺序地扫描本文所述的任何治疗图案。
本文所述的hifu方法和系统可以附加用于通过在感染部位精确地机械引起局部细胞凋亡减体或纤维化细胞外基质(ecm)减体或其组合来治疗ik。备选地或组合地，本文所述的hifu系统可以用于治疗眼内肿瘤。非热机械hifu可以在由成像装置指导而引导至肿瘤时对肿瘤进行减体、侵蚀、海绵化、液化或清创以引起肿瘤组织中的凋亡或坏死。
图34示出了晶状体摧毁术的治疗区。例如，本文所述的hifu系统可以用于机械地引起晶状体软化而不影响角膜或晶状体囊。治疗脉冲可以聚焦到包含晶状体皮质和核的治疗区。治疗区可以是局部的，例如，治疗区可以包括在晶状体深处软化的一层或多层。晶状体的软化可以用于将晶状体的模量从约50kpa调整到约3kpa，例如以增强调节。
如本文所述的扫描聚焦超声束可以用于将三维治疗图案递送至眼睛。处理器可以配置有计算机程序的指令，以用诸如三维扫描束的相位阵列等三维扫描束治疗眼睛。可以通过诸如例如oct成像等成像来计划治疗，以及可以根据治疗计划以三维图案将治疗递送至眼睛。
聚焦的hifu束允许在眼睛的较深位置处执行眼睛的治疗，同时允许眼睛角膜附近的声压变化的显著减小。该配置可以具有治疗眼睛的较深组织同时使角膜的内皮和角膜的上皮和结膜基本完整的益处，这在一些情况下可以改善愈合并减小手术过程的侵入性。波束可以被聚焦，使得声压与波束横截面直径的平方大约成反比。例如，波束可以被配置成使得角膜处的波束直径为焦点处的波束面积的约1000(一千)倍，并且角膜处的对应压力为焦点处的压力的约0.1％(百分之一的十分之一)。波束聚焦处的超声压力与诸如内皮或上皮等屏障组织处的超声压力之比可以在约1,000(一千)至约100,000(十万)的范围内。例如，当10mm波束穿过上皮聚焦到100um点时，屏障组织处的波束横截面的面积与焦点处的波束横截面的面积之比约为10,000。基于本文提供的教导，本领域普通技术人员可以增大或减小投射穿过角膜的波束大小和焦点处的波束大小，以提供治疗性处理的比率以及对诸如角膜和视网膜的组织等眼睛敏感组织减少的损伤。面积和对应压力的比率可以在以下任何范围内：例如，从约1,000至约100,000；从约2,000至约50,000；从约4,000至约25,000。并且，取决于所使用的应用和能量的量，面积和压力的比率可以低得多，例如约100。
这些高数值孔径治疗允许更精确的治疗，同时减少对周围组织的损伤。以较大角度波束聚焦会减少对周围组织的损伤。换能器阵列的数值孔径(在下文中称为“n”)可被定义为跨阵列的最大尺寸(在下文中称为“d”)除以焦距(即从阵列到波束聚焦位置的距离)(在下文中称为“f”)。相位阵列的数值孔径可以在从约0.5至约10的范围内，例如从约0.75至约5的范围内，例如从约1至约2.5的范围内。
可以调节换能器阵列的数值孔径、治疗压力和位置，以便在提供聚焦束治疗的同时向远离聚焦束的敏感组织提供期望量的能量。
系统可以被配置用于在第一组织位置处提供处于组织损伤阈值以下的第一范围内的第一负声压，并且在第二位置处提供处于第二范围内的第二负声压，以提供治疗性处理。例如，如本文所述的hifu系统的峰值负声压可以在第一位置处在从约0.001mpa至约0.8mpa的第一范围内并且在第二组织位置处在约-10mpa至约-80mpa的第二范围内。例如，第一负声压可以在约-0.02mpa至约-0.7mpa的第一范围内，并且第二负声压可以在约-20mpa至约-70mpa的第二范围内。
能够以多种方式配置超声系统的占空比以提供组织的快速治疗。相位超声换能器阵列可以被配置用于非常快速地将脉冲提供至几个独立的位置。在治疗位置处具有低占空比且期望基本上非热效应的情况下，换能器阵列和电路可以被配置用于顺序地向多个非重叠脉冲治疗部位提供脉冲。非重叠脉冲治疗部位可以间隔相当远的距离，例如，一毫米或更远，使得来自一个部位不超过约10％的热能进入相邻部位。相位阵列换能器可以被配置用于向具有第一占空比的第一治疗部位提供第一一个或多个脉冲并且向第二治疗部位提供第二一个或多个脉冲；在用第二一个或多个脉冲治疗第二部位之后，可以将第三一个或多个脉冲施加到第一治疗部位，并且可以将第四一个或多个脉冲施加到第二治疗部位。可以定义附加治疗部位从而有助于治疗。例如，可以界定二十个治疗部位，每个治疗部位具有不超过5％的占空比，并且相位阵列换能器可以被配置用于发射具有大于50％的占空比的脉冲，使得到达组织治疗部位的局部占空比可以低得多。例如，20个治疗部位的局部占空比可以是5％，并且在特定示例中，换能器阵列的占空比可以是100％。界定的治疗部位的数目可以在从约3至约100的范围内，并且当换能器阵列具有大于50％的占空比时，每个部位的占空比可以在从约1％至约30％的范围内。参考示出了多个相邻组织部位图的24c，通过顺序地将脉冲扫描到多个相邻部位中的每一个并继而将聚焦的波束扫描到多个组织部位中的每一个，能够以低于换能器阵列占空比的占空比治疗多个相邻组织部位中的每一个。通过对相位阵列换能器的相位进行编程，可以将脉冲引导至包含多个组织部位的治疗区内的任何位置，并且能够以任何顺序引导至多个组织部位。系统可以被配置用于切开诸如立方体等多个切割的对象以促进组织运动，例如提高组织可塑性或增加抽吸移除的容易性。虽然提及立方体，但是切割的对象可以具有任何形状，诸如锥体、圆锥形、球面菱形或四面体。耦合至相位阵列的电路可以配置有软件以将脉冲引导为沿着切割对象的界定表面，以便界定多个对象中的每一个。
本文所述的hifu系统可以包含如本文所述的hifu换能器。hifu换能器可以包括本领域技术人员已知的任何hifu换能器。
图35示出了一维hifu系统的实施方式的示意图。该系统可以包括耦合至万向架用于支持和运动控制的hifu换能器阵列，例如万向架相位阵列。hifu阵列可以例如安装到万向架的一端。万向架可以为点扫描提供三个自由度。万向架和相位阵列可以耦合至处理器(未示出)，该处理器控制万向架的运动，并且因此控制相位阵列和hifu能量，从而在第一方向上使hifu能量束图案化。替代地或组合地，相位阵列可以在横向于第一方向或与第一方向成角度的第二方向上操纵hifu能量束。因此，可以使用以一维或二维出现的本文所述的任何治疗图案使hifu能量束图案化用于治疗。hifu阵列可以耦合至成像系统，例如oct光纤，以便在如本文所述的治疗之前、期间或之后实时地对眼睛进行成像。
备选地或组合地，hifu阵列或万向架可以安装到x-y机动平移台，该x-y机动平移台可以在治疗期间在x、y或x和y二者上移动换能器。如本文所述，x-y机动平移台可以由计算机或处理器控制。
备选地或组合地，hifu系统的相位阵列还可以被配置用于提供组织内深度处的治疗(例如，z处的治疗)。备选地或组合地，hifu换能器或万向架可以安装在x-y-z平移台上以便治疗不同深度的组织。x-y-z平移台可以处于计算机或处理器控制下以允许多达3-d扫描。备选地或组合地，hifu换能器可以是2-d相位阵列以允许对组织进行3-d体积扫描。
图36示出了可以用于本文所述的任何治疗方法的hifu治疗系统的实施方式。该系统可以包括将hifu能量从hifu换能器阵列引导并扫描到眼睛上或眼内的一个或多个位置的hifu扫描仪。如本文所述，hifu扫描仪可以耦合至患者接口或患者耦合结构。如本文所述，hifu扫描器还可以耦合至成像系统，例如oct或ubm。如本文所述，成像系统可以用于在治疗之前、期间或之后捕获眼睛的一个或多个图像。处理器或控制器可以耦合至hifu阵列和成像系统，并且配置有指令以在治疗期间将hifu波束扫描到多个位置并对组织进行成像。系统还可以包括允许使用者在治疗之前、之前或之后使组织可视化的耦合至处理器的显示器。显示器可以显示允许使用者看到所治疗的组织并对治疗进行计划的图像。在显示器上显示的图像可以实时提供，并且可以在治疗之前使用，以允许使用者对准组织和/或选择要靶向的治疗区。可以由使用者输入识别的目标治疗区以响应于显示器上显示的图像对治疗深度、位置和图案进行编程。成像可以用于在治疗期间使眼部结构的运动可视化，以检测有益的治疗效果。处理器可以配置有指令，以用第一波长的超声波治疗眼睛并用长于第一波长的第二波长对眼睛进行成像。备选地或组合地，处理器可以配置有指令，以用hifu治疗眼睛并用嵌入式成像装置，例如oct探头对眼睛进行成像。耦合至阵列的处理器可以配置有指令，以从阵列提供两种超声波长。成像装置可以实时提供附加的组织反馈数据，例如温度或弹性。如本文所述的系统可以包括本领域技术人员已知的眼动仪，以便生成眼睛的实时图像以对准或配准眼睛的目标治疗部位。可以用治疗期间获得的实时图像测量和配准治疗前图像，以跟踪眼睛的位置和取向。
换能器阵列和处理器可以被配置用于将多个脉冲提供至由距离间隔开的多个分离的治疗部位。多个分离的治疗部位中的每一个的占空比可以包括小于换能器阵列占空比的占空比。多个分离的部位可以包括接收第一多个脉冲的第一治疗部位和接收第二多个脉冲的第二治疗部位，其中治疗在朝向第一部位的第一多个脉冲与朝向第二部位的第二多个脉冲之间交替以相对于所述换能器阵列占空比减小多个治疗部位中的每一个的占空比，以便减少第一部位和第二部位的治疗时间。
本文所述的hifu系统可以同时提供成像指导、组织的定量表征(例如，测量诸如弹性等机械性质)以及执行治疗任务。
图37示出了用于将治疗引导至目标治疗区(在本文也称目标治疗部位)的显示器的示意图。本文所述的hifu系统可以允许以图像指导的方式对组织进行治疗前计划和/或治疗。治疗位置和图案可以例如由使用者响应于显示器上显示的图像输入。可以在治疗之前或治疗期间在术前或实时获得图像。可以由使用者或操作员响应于所显示的图像来选择目标治疗区。使用者可以输入期望的治疗区，从而向处理器提供指令以将hifu束扫描到目标治疗区。使用者可以例如使用触摸屏输入期望的治疗区以直接在显示的图像上选择目标区，或者通过使用操纵杆或鼠标将光标指向目标区。例如，hifu系统可以用于靶向眼中的飞蚊。可以获取并显示眼睛的实时图像以供使用者(例如，医生)查看。可以由使用者识别并使用触摸屏选择飞蚊。处理器可以继而指示hifu扫描仪将hifu束扫描到包括飞蚊的目标治疗区。如本文所述，可以粉碎或液化飞蚊。虽然该示例性实施方式中使用了飞蚊的治疗，但是本领域技术人员将会理解，使用者可以响应于所显示的图像和所期望的治疗而输入本文所述的任何治疗区或部位。
图像指导的hifu空化可以例如被图案化以辅助组织去神经，例如以缓解疼痛。处于或靠近与玻璃体新生血管相关联的一个或多个神经的治疗可以减少玻璃体僵硬和/或使神经麻木或退化，从而减轻神经疼痛。使用本文所述的图像指导的hifu系统和方法还可以靶向炎症、癌性病变和其他局部病状的部位。
处理器可以配置有指令，以接收使用者输入从而在用超声脉冲治疗之前在眼睛图像上界定多个目标组织部位。处理器可以配置有指令，以将在治疗之前界定的多个目标组织部位与在治疗期间获取的眼睛的实时图像配准，并且显示与眼睛的实时图像配准的眼睛的目标组织部位。成像系统可以与超声换能器阵列对准。处理器可以包括指令，以响应于所述眼睛的实时图像与响应于眼睛运动的眼睛图像的配准，将多个脉冲引导至多个治疗部位。处理器可以被配置用于将超声束穿过眼睛的光学不透明部位扫描到多个位置，该部位包括眼睛的虹膜、巩膜或角膜缘中的一个或多个。成像系统可以包括超声成像系统，并且可以使用超声成像系统穿过眼睛的光学不透明部位使多个治疗部位在显示器上可见并且进行成像。目标组织部位可以可选地包括透明组织。
处理器可以被配置用于将超声束扫描到多个位置。换能器阵列可以包括被配置用于将超声束扫描到多个位置的相位阵列。系统还可以可选地包括耦合至超声阵列的致动器，以将超声束扫描到多个位置。
处理器和换能器阵列可以被配置用于将波束聚焦到眼睛中的三维图案中的多个位置。换能器阵列可以被配置用于将波束聚焦到沿着超声束的传播轴的多个不同位置和/或横向于超声束的多个不同位置以界定三维治疗部位。
处理器可以配置有指令，以生成包含多个脉冲的hifu束。多个脉冲中的每一个可以包含至少一个声周期。多个脉冲中的每个脉冲可以与多个脉冲中的后续脉冲间隔从约1微秒至约1000微秒范围内的时间，以向目标组织部位提供不超过约百分之5(5％)的占空比。多个脉冲可以被布置用于治疗眼睛的屈光不正，该屈光不正包括近视、远视、散光、像差校正或波前像差校正中的一种或多种。
系统可以例如包括相位阵列换能器、一维相位阵列换能器、二维相位阵列换能器、平移台、x-y平移台、致动器、检流计和万向架。
在从治疗后约一周至治疗后约一个月范围内的治疗后时间段，治疗的图案可能不会对患者用眼查看产生光学可见的伪影。
阵列和处理器可以被配置用于切除组织而基本上无可见气泡形成。可见气泡的量可以包括不超过5％的治疗体积。可见气泡的量可以包括不超过1％的切除组织治疗体积。可见气泡的量包括不超过0.1％的切除组织治疗体积。
图38示出了用于确定目标治疗位置的方法。该方法可以使用本文所述的一个或多个系统。在第一步中，可以选择治疗。治疗可以针对本文所述的任何病状。在第二步中，如本文所述，可以拍摄眼睛的图像并显示给使用者。在第三步中，可以将hifu的治疗坐标与图像坐标对准或配准。在第四步中，可以由使用者将治疗部位或区输入到显示器上所显示的图像上。在第五步中，可以将治疗部位显示在显示器上所显示的图像上。在第六步中，hifu治疗可以针对显示在图像上的治疗部位。在第七步中，可以在治疗部位处实时查看治疗。在第八步中，对于其他治疗部位或区可以重复先前的步骤。
虽然以上步骤示出了获取眼睛图像以及治疗由使用者选择的治疗部位处的组织的方法，但本领域普通技术人员将会认识到基于本文所述的教导的许多变化。该步骤可以按不同的顺序完成。可以添加或删除步骤。一些步骤可以包括子步骤。可以在必要时重复多个步骤以如期望的治疗组织。
图39a和图39b示出了治疗脉冲位置处的hifu脉冲随时间的效果的示意图。非热空化可以是暂时的、可逆的和/或无气泡形成。在将hifu能量脉冲递送至治疗脉冲位置期间，可以发生空化或微空化。hifu能量的中止可以导致先前引起的空化的消退，使得在治疗位置处不形成气泡。无气泡形成的空化可以导致组织软化而组织不浑浊(例如，组织可以保持基本上透明)。
hifu脉冲可以包含在约-1mpa至约-80mpa范围内的峰值负压(或峰值负声压)以生成可逆(非永久性)空化。例如，hifu脉冲可以具有在约-1mpa至约-5mpa、约-5mpa至约-10mpa、约-10mpa至约-30mpa、约-30mpa至约-80mpa范围内，或者在其间的任何两个数值之间的范围内的峰值负声压。
图39a示出了治疗脉冲位置处的微空化或空化随时间的形成和消散。在时间t0处，治疗脉冲位置(本文也称焦点)处可以没有微空化。在时间t0与t1之间，聚焦的hifu能量可以被脉冲化以在治疗脉冲位置处生成微空化。在时间t1处，hifu能量脉冲可以结束，留下包含微空化的治疗位置。在t1与t2之间，由于hifu能量未被引导至治疗脉冲位置，因此微空化可以消散或消失直到其如时间t2处所示部分或完全逆转。
图39b示出了hifu脉冲随时间的示例性示意图。治疗脉冲可以包括多个周期或声学振荡，并且脉冲能够以如本文所述的期望占空比重复。例如，脉冲可以“打开”(或脉冲hifu能量)3个周期或振荡，继而在回到打开3个周期之前“关闭”(或不脉冲hifu能量)7个周期或振荡。因此，脉冲的频率可以是10个周期，其中3个周期“打开”，然后7个周期“关闭”，再然后进行下一次脉冲。这种模式可以在治疗期间重复进行，使得治疗的占空比为30％(也就是说，每次脉冲在发射脉冲之间30％的时间内为“打开”)。用于非热空化的占空比可以比本示例中低得多。如本领域普通技术人员已知的，每脉冲的占空比、脉冲振荡速率和“打开”的周期数可以变化，以实现如本文所述的期望组织效果。
每脉冲的周期数或声学振荡可以是1、2、4、6、8、10、20、40、60、80或100个周期。周期数可以在由本文所述的任两个值的范围内，例如约1至约10个周期，或约1至约50个周期。声周期数可以例如为约1至约100个周期、约2至约50个周期、约3至约25个周期或约4至约12个周期。
本文所述的hifu系统可以用于测量或监测晶状体的体内弹性。hifu系统可以包括能够执行弹性成像的成像系统，例如us弹性成像、oct弹性成像、oce或任何其他弹性成像的成像系统。可以在治疗之前、期间或之后使用成像系统以在软化或液化组织的治疗期间测量组织，例如晶状体的弹性。弹性成像可以用于为治疗决策提供信息，例如滴定递送至组织的hifu能量的量和/或确定组织内的治疗部位以达到目标弹性。例如，眼睛的晶状体可以被软化或液化以达到目标弹性模量以便改善调节和治疗老视。具有老视的40岁眼睛的晶状体的模量可以例如具有小于50kpa(例如，约10kpa至约50kpa，或小于约3kpa)的目标模量。
本文所述的hifu系统和方法可以用于将组织的模量降低至少约5％，而不引起如本文所述的组织的大量混浊或降低组织的透明度。本文所述的hifu系统和方法可以将组织的模量降低从约1％至约50％范围内的量。组织模量的降低可以在治疗后至少约一周内，例如治疗后约1个月或治疗后约6个月保持稳定。可以如本领域普通技术人员已知地测量组织模量的变化。例如，oct、oce、us互相关函数、飞行时间us测量(其中声速取决于组织的液化并且可以在数学上转换为弹性值)、brilluoin弹性成像或本领域普通技术人员已知的技术的任何组合。
本文所述的hifu系统和方法可以治疗组织，使得组织不浑浊且保持光学透明。可以用非热模式、热模式或其组合的hifu系统治疗组织，使得组织不浑浊且保持光学透明。本文所述的hifu系统和方法可以用于治疗组织，使得通过scheimpflug光度测量(例如，使用scheimpflug相机)所测量的光散射变化可以在不超过约5％的范围内，例如不超过约1％。光散射变化可以例如在约0.1％至约1％的范围内，例如约0.2％至约1％，或约0.3％至约1％。光散射变化可以在约0.4％至约1％、0.5％至约1％或0.6％至约1％的范围内。光散射变化可以在约0.07％至约1％、约0.08％至约1％或约0.09％至约1％的范围内。光散射变化可以在约0.01％至约0.09％、约0.01％至约0.08％或约0.01％至约0.07％的范围内。光散射变化可以在约0.01％至约0.06％、约0.01％至约0.05％或约0.01％至约0.04％的范围内。光散射变化可以在约0.01％至约0.03％的范围内，例如约0.01％至约0.02％。所述光散射变化可以在约0.02％至约0.08％的范围内，例如约0.03％至约0.07％、约0.04％至约0.06％或约0.05％。
本文所述的hifu系统和方法可以治疗组织，使得组织不浑浊且保持光学透明。可以用非热模式、热模式或其组合的hifu系统治疗组织，使得组织不浑浊且保持光学透明。本文所述的hifu系统和方法可以用于治疗组织，使得所治疗的组织的折射率变化在约0.01至约0.05、约0.02至约0.04或约0.03的范围内。光散射可以例如在约0.01至约0.04，例如约0.01至约0.03或约0.01至约0.02的范围内。光散射可以例如在约0.02至约0.05，例如约0.02至约0.04或约0.02至约0.03的范围内。
本文所述的hifu系统和方法可以治疗具有约5％至约25％范围内，例如约10％至约20％或约15％的稳定性的组织。组织稳定性可以在约10％至约25％或约15％至约20％的范围内。组织稳定性可以在约15％至约25％或约20％至约25％的范围内。组织稳定性可以在约5％至约20％的范围内，例如约5％至约15％或约5％至约10％。组织稳定性可以在约10％至约15％的范围内。
本文所述的hifu系统可以用于增强药物向眼睛的递送。本文所述的hifu系统可以促进靶向药物递送和/或药物向感兴趣组织的释放。药物递送和/或药物释放可以是图像指导的。可以在hifu治疗之前、期间和/或之后对感兴趣的组织进行成像，从而为关于药物递送和/或释放的治疗决策提供监测和/或信息。能够以机械模式操作hifu系统以软化或微孔化本文所述的任何组织，以便提高组织的孔隙度并改善药物向所治疗的组织区域的递送。可以单独或与本文所述的用于治疗组织的任何方法组合进行组织软化以增强药物递送。可以使感兴趣组织的治疗图案化，使得从药物沉积部位(例如，眼内/玻璃体内注射或全身递送后的动脉)至目标药物治疗部位的组织被软化。
例如，玻璃体的空化切割或透化可以通过增加药物通过玻璃体的扩散速率来增强药物向视网膜的渗透。玻璃体的平均孔径约为6nm，因此约7nm或更小的纳米颗粒或药物通常自由扩散通过玻璃体，而更大的药物具有降低的扩散速率。因此，玻璃体可能会妨碍将治疗药物局部和全身递送至眼睛。玻璃体的空化可以增加玻璃体的孔径并增强药物扩散和递送。备选地或组合地，空化可以引起干扰药物沉积部位周围的玻璃体局部环境的微气流，并将药物推向目标药物治疗部位。备选地或组合地，空化可以引起可以瞬时损害细胞膜或组织的完整性并增强药物的摄取和移动性的组织中的流体速度、剪切力和/或冲击波。
备选地或组合地，本文所述的hifu系统可以用于使用如本领域普通技术人员已知的治疗性声流技术主动地驱赶药物进入视网膜。声流可以施加能够定向驱动药物的辐射力。辐射力可以振动玻璃体组分(例如，胶原和/或蛋白聚糖)以产生次级流体流并增强颗粒或药物在玻璃体内的表观扩散。可以使声流图案化以将药物从眼睛中的药物沉积部位驱赶至目标药物治疗部位。
备选地或组合地，药物可以与载体缀合或封装在载体中。载体可以用于提高药物与周围组织相比的阻抗差，并增强药物向目标药物治疗部位的主动递送。备选地或组合地，载体可以对特定的超声波波长敏感，使得可以选择性地驱赶药物通过组织。例如，载体可以包含特定的大小和/或结构，该特定的大小和/或结构使得载体能够容纳药物，同时使载体容易接收可以驱赶载体-药物复合体穿过组织的超声能量。载体可以例如为脂质体或其他纳米颗粒并且可以带电或不带电。载体可以例如为可以由超声波激活并供能的智能载体，例如仅在超声处理时行进通过组织的微米或纳米大小的“游子(swimmer)”或马达。这样的纳米级马达可以确定性地移动并且使用超声波(例如，hifu)引导至目标药物治疗部位。在一些情况下，药物自身可能对超声波敏感，使得载体无需超声介导地将药物递送至目标治疗部位。
备选地或组合地，本文所述的hifu系统可以用于药物在目标药物治疗部位处受控的释放。药物可以封装在如本文所述的载体中。载体(例如，微囊)可以是对压力和/或温度敏感的，使得hifu空化治疗在声波降解时触发药物释放，从而允许对药物递送进行时间以及空间控制。
载体可以包括惰性气泡，例如本领域普通技术人员已知的氩气或其它惰性气体，或者惰性硬质或固体纳米颗粒，诸如金、氧化铝、碳纳米管或本领域普通技术人员已知的其它纳米颗粒。载体可以包括脂质体、聚合物(例如，聚乙二醇)或其他常见的药物缀合复合体或纳米颗粒。
备选地或组合地，本文所述的hifu系统可以用于将自组装治疗分子递送至目标药物治疗部位。可以使用本文所述的任何方法将小药物颗粒递送至目标药物治疗部位。小颗粒可以例如容易地扩散通过组织或者被动地(例如，通过软化组织)或主动地受到驱赶通过组织。在目标药物治疗部位，可以使用本文所述的hifu系统来处理颗粒以诱导颗粒自组装成更大的颗粒，这可以通过减少从目标药物治疗部位的扩散而增加药物在组织中的停留时间。
本文所述的hifu系统可以例如用于递送用于眼部疾病的基因疗法的纳米颗粒，该眼部疾病包括白内障、青光眼、色素性视网膜炎、年龄相关性黄斑变性以及与光感受器的营养不良相关联的疾病。本文所述的hifu系统可以用于治疗本领域普通技术人员已知的任何眼部疾病。
本文所述的hifu系统可以用于治疗例如玻璃体的新血管形成部位。玻璃体中的异常血管生成可以与神经支配和疼痛、炎症和/或玻璃体损伤相关联。本文所述的hifu系统可以例如用于使hifu空化治疗图案化以止住受伤血管的出血。备选地或组合地，可以将微泡注射到血流中并靶向感兴趣的微血管以使血管破裂并减少玻璃体的血管形成。备选地或组合地，本文所述的hifu系统可以用于将抗血管生成药物靶向递送至如本文所述的新血管形成部位。例如，可以封装抗血管生成药物，以使其能够通过hifu刺激在异常血管形成的位置局部释放并由此使血管生成消退。
许多参数可以由本领域普通技术人员调节，以实现期望的药物递送或治疗结果，该参数包括超声束几何形状、超声频率、声波降解时间、声波降解功率、药物或颗粒大小、颗粒形状、颗粒刚度或硬度等中的一种或多种。
本领域技术人员将会理解，本文所述的hifu系统和方法可以用于治疗眼睛的一种或多种临床病状。例如，可以选择治疗图案以治疗老视和青光眼。本文所述的任何治疗图案可以与任何数目的其他治疗图案组合以实现期望的治疗结果。
实验
表3描述了发明人用于在猪眼的各个位置处引起眼中非热空化的各个hifu治疗参数。使用本文公开的方法和系统治疗的位置包括角膜表面、巩膜、晶状体、晶状体侧面(晶状体赤道部)、玻璃体液和前房间隙。当hifu频率维持在1.5mhz时、脉冲速率频率(prf)、周期数、电压和治疗时间是变化的。非热地引起空化。在大多数实验，包括实验1-7和10-18中使用1000hz的prf。如实验19-22中，即使当prf降至10hz时，也能引起空化。
表3.用于非热地在眼睛各个部位处引起空化的治疗参数。
图25示出了用于生成表3中呈现的数据的实验设置。用于执行实验1-22的hifu系统(例如，超声成像系统)包括具有中央通道的hifu换能器阵列，该中央通道内安设了同轴超声波成像仪。将hifu换能器布置成聚焦于针对每个实验所述的治疗区域。使用成像仪来监测hifu治疗的空化。将每只实验眼睛保持冷却并监测温度变化。系统还包括放大器、成像发动机、oct成像探头和定位元件。
用于执行实验1-22的hifu换能器阵列是由sonicconcepts,inc制造的聚焦阵列。显而易见的是，可以使用本领域普通技术人员已知的任何hifu换能器阵列。用于执行实验1-22的超声成像仪由ultrasonix制造。显而易见的是，可以使用任何成像仪(超声波、oct、mr或本文所述的其他成像仪)。对于本领域普通技术人员来说明显的是，可以使用hifu换能器和成像仪的任何组合。
图26示出了表3中描述的治疗部位的位置。如表3中所描述的，对于每个实验hifu系统均聚焦于图中识别的一个治疗部位。实验1-3聚焦于角膜。实验4-6和试验22聚焦于巩膜。实验7-9穿过瞳孔聚焦于晶状体，而实验10-12穿过虹膜聚焦于晶状体侧面。实验13-15穿过巩膜聚焦于玻璃体。实验16-21穿过角膜聚焦于前房。
图27示出了实验1的结果。使用表3中描述的hifu参数在角膜表面引起非热空化以在角膜侵蚀的中央部位内生成直径约2mm的中央角膜穿刺，因此证明本文公开的方法和系统以非热方式侵蚀组织的能力。这样的侵蚀可以具有治疗应用，例如创造用于晶状体乳化术的白内障切口或者侵蚀肿瘤或感染性病变。
图28a-图28c示出了实验10的结果。使用表3中描述的hifu参数，使用经角膜和经虹膜递送的hifu在晶状体侧面引起非热空化。图28a示出了由超声成像系统拍摄的用于监测hifu治疗效果的超声图像。换能器位于眼睛上方，并且hifu能量束聚焦于下方的眼睛上，使得波束穿过角膜导向晶状体的侧面。由于低占空比hifu的场扰动，当使用高速超声成像系统(例如，具有50hz至100hz，例如60hz的帧速率的ubm系统)时，可能在显示器上看到hifu能量束引起的伪影。图28b示出了在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像。图28c示出了在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像。
这样的治疗可以用于例如远程小切口晶状体乳化术、老视的囊非伤害性区域整体或梯度晶状体软化和白内障液化、或者体内us弹性成像或oce晶状体刺激技术。
图29a-图29d示出了实验14的结果。使用表3中描述的hifu参数在玻璃体液中引起非热空化。图29a示出了由超声成像系统拍摄的用于监测hifu治疗效果的超声图像。换能器位于眼睛上方，并且hifu能量束聚焦于下方的眼睛上，使得波束穿过角膜导向玻璃体。图29b示出了在hifu治疗期间在生成空化之前的眼睛超声图像。图29c示出了在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像。图29d示出了在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像。
使用hifu治疗玻璃体可以用于液化组织、引起梯度或整体软化或者使靠近巩膜的玻璃体更顺应于辅助老视治疗。此外，如在玻璃体后视网膜脱离的情况下或者用于粉碎飞蚊，可以引起玻璃体液中的空化以将玻璃体分层。
图30a-图30d示出了实验16的结果。使用表3中描述的hifu参数在前房中引起非热空化。图30a示出了由超声成像系统拍摄的用于监测hifu治疗效果的超声图像。换能器位于眼睛上方，并且hifu能量束聚焦于下方的眼睛上，使得波束穿过角膜导向前房。图30b示出了在hifu治疗期间在生成空化之前的眼睛超声图像。图30c示出了在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像。图30d示出了在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像。
在一个示例中，这样的治疗可以用于撕囊术。
图31a-图31d示出了实验19的结果。如图30中所示，hifu能够引起前房中的非热空化。然而，prf和周期数参数是变化的，使得尽管prf较低，但治疗仍能引起空化。图31a示出了由超声成像系统拍摄的用于监测hifu治疗效果的超声图像。换能器位于眼睛上方，并且hifu能量束聚焦于下方的眼睛上，使得波束穿过角膜导向前房。图31b示出了在hifu治疗期间在生成空化之前的眼睛超声图像。图31c示出了在hifu期间在空化开始出现之后的眼睛超声图像。图31d示出了在hifu治疗期间在空化进一步累积时的后续眼睛超声图像。
图32a1示出了在晶状体处经治疗的眼睛。图32a2示出了在治疗之后当照亮角膜时沿着图32a1中所示的线获取的oct横截面切片。尽管通过非热hifu治疗使晶状体部分液化，但角膜胶原和上皮的完整性得以维持。图32b1示出了在晶状体处经治疗的眼睛。图32b2示出了当照亮晶状体时沿着图32b1中所示的线获取的oct横截面切片。如本领域普通技术人员将会理解的，由于混叠，角膜呈现上下颠倒。晶状体已部分液化而无浑浊，并保持透明。可以通过控制非热hifu分离的剂量来控制液化的程度。图32c1示出了在晶状体处经治疗的另一只眼睛。图32c2示出了沿着图32c1中所示的线获取的oct横截面。如本领域普通技术人员将会理解的，由于混叠，角膜呈现上下颠倒。非热hifu治疗引起完整的囊下晶状体液化，但不伤害角膜和上皮。图32d1示出了在晶状体处经治疗的另一只眼睛。图32d2示出了沿着图32d1中所示的线获取的oct横截面。使用热hifu治疗通过在治疗期间长时间暴露，例如约10分钟，引起晶状体凝固来产生核性白内障。治疗能够到达晶状体，同时不伤害角膜和上皮。
图33a1示出了在角膜处经治疗的眼睛。图33a2示出了在治疗后沿着图33a1中所示的线获取的oct横截面切片。非热hifu治疗引起具有统一均匀图案和区分治疗区的清晰治疗边缘的上皮侵蚀。治疗未引起角膜混浊。图33b1示出了在角膜处经治疗的另一只眼睛。图33b2示出了沿着图33b1中所示的线获取的oct横截面切片。将非热hifu治疗用于平稳地侵蚀由角膜中央3mm构成的治疗区。治疗未引起角膜混浊。治疗未破坏上皮或超过治疗边缘的治疗区外的胶原。图33c1示出了在角膜处经治疗的又一只眼睛。图33c2示出了沿着图33c1中所示的线获取的oct横截面切片。使用非热hifu来侵蚀或分离由治疗边缘界定的治疗区内的角膜。治疗区内显得较暗的区域已被液化。可以控制液化并将其导向组织的不连续区域。基于治疗时间，总晶状体体积的至少10％和至多25％的体积液化比可能是可行的。不识别所有液化区域以在读取图片时提供更好的清晰度。治疗不伤害治疗区周围的组织的角膜和上皮。例如，这样的治疗可以用于老视软化和低级别白内障治疗。在实时成像的指导下，100um宽度的撕囊术可能是可行的。
如本文所述的处理器包括本领域普通技术人员已知的电路以处理信号，并且可以包括逻辑电路、中央处理器、微处理器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、闪速存储器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、可编程阵列逻辑(pal)、视频显示电路、触摸屏显示电路、触摸屏显示器及其如本领域普通技术人员将会轻易理解的组合。
虽然本文已经显示和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，这样的实施方式仅以示例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现将想到许多变化、改变和替换。应当理解，在实施本发明的过程中可以采用本文描述的本发明实施方式的各种替代方案。意图在于以下权利要求限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同物。