使用多个换能器元件生成的超声压力的非相干和计算超声强度估计制造技术

本发明专利技术提供了一种医疗仪器(300、500、600)，包括高强度聚焦超声系统(302)，所述高强度聚焦超声系统包括具有多个换能器元件(400、402、404、406、408)的超声换能器(306)。所述医疗仪器还包括存储器(334)，所述存储器含有机器可执行指令(350、352、354、520、522、524)，所述指令使得处理器接收(100、200)指定对象(301)内的保护区(322)的处置计划(340)，并使用所述处置计划来计算(102、208)一组换能器控制参数(342)。所述一组换能器控制参数指定给予所述多个换能器元件的电功率的开关。所述保护区中的超声强度估计(900)低于预定阈值。所述超声强度估计使用所述多个换能器元件中的每个生成的超声压力的非相干和被计算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用多个换能器元件生成的超声压力的非相干和计算超声强度估计
本专利技术涉及高强度聚焦超声，具体而言涉及利用多个换能器元件生成的超声压力的非相干和估计超声强度。
技术介绍
超声正在快速演变为具体治疗介入的期望方案。具体而言，高强度聚焦超声的使用当前正在被用作针对子宫肌瘤的热治疗介入的方案，并且已经针对在肝、脑和前列腺的处置中的可能使用被研究。用于组织消融的超声治疗通过利用高强度超声对感兴趣组织进行超声处理而工作，所述高强度超声被吸收并被转化为热量，从而提高了组织温度。随着温度升高，可能发生组织的凝结坏死，从而导致即刻的细胞死亡。治疗中采用的换能器能够处于身体的外部或者通过例如血管、尿道、直肠等被插入到身体中。在高强度聚焦超声中，换能器元件的阵列被用于形成超声换能器。向换能器元件提供交流电功率使得换能器元件生成超声波。来自换能器元件中的每个的超声波相长或相消地相加。通过控制提供给换能器元件中的每个的交流电功率的相位，可以控制超声功率所聚焦到的焦点或目标体积。超声还能够沿从个体换能器元件到焦点的超声路径相长或相消地相加。其能够导致无意被加热或被超声处理的热点或区域。因此，存在敏感解剖区域能够在超声处理期间无意被损伤的风险。美国专利US7699780B2描述了一种从换能器元件向目标组织输送超声能量使得目标中的能量强度处于或者高于规定的处置水平的方法。此外，处于超声能量路径内的所要保护的组织区域中的能量强度处于或低于规定的安全水平。此外，美国专利US7699780公开了向目标组织递送超声能量，同时要保护的组织处的能量强度低于预定安全水平。该换能器元件的操作标准是通过射线模型的方式确定的。
技术实现思路
本专利技术在独立权利要求中提供了一种医疗仪器、一种计算机程序产品和一种操作医疗仪器的方法。在从属权利要求中给出了实施例。准确地预测沿通往焦点的超声路径的无意加热区的确切位置可能是困难的。一个难点在于相位相长和相消地相加。这可能使得估计的计算具有高计算强度。另一个难点在于预测的准确度受到所使用的模型的准确度的限制。在活有机体内，存在不同的组织类型，并且模型中的误差可能在预测无意加热区所处位置中导致误差。本专利技术的实施例可以通过使用来自个体超声换能器元件的超声压力的非相干和来估计保护区中的超声加热，来解决这些和其他问题。这可以具有计算更快的优点。能够计算每一个体换能器元件建立的超声压力场。通过个体压力的平方和估计每个位置处的总压力。另一个优点在于使用非相干和在预测无意加热区的可能位置时可以是有效的。在非相干和中，忽略了压力的相长和相消加和。结果是非相干和可以用于识别可能存在无意加热的区域。这可以降低由不准确的模型造成误差的可能性。这种误差可能性的降低可以比使用压力的相干和来预测无意加热区的位置的系统更安全。文中使用的“计算机可读存储介质”包含任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将计算机可读存储介质称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、穿孔带、穿孔卡片、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储设备、USB拇指驱动器、随机存取存储设备(RAM)、只读存储设备(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指计算机设备能够经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、因特网或局域网上检索数据。对计算机可读存储介质的引用应当被解读为可能是多个计算机可读存储介质。可以在不同位置存储一个或多个程序的各种可执行部分。计算机可读存储介质例如可以是同一计算机系统之内的多个计算机可读存储介质。计算机可读存储介质也可以是分布于多个计算机系统或计算设备之间的计算机可读存储介质。“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是任何可由处理器直接访问的存储器。计算机存储器的范例包括但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器文件。对“计算机存储器”或“存储器”的引用应当被解读为可能是多个存储器。存储器例如可以是同一计算机系统之内的多个存储器。存储器也可以是分布于多个计算机系统或计算设备之间的多个存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储设备是任何非易失计算机可读存储介质。计算机存储设备的范例包括但不限于：硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、CD-ROM以及固态硬盘驱动器。在一些实施例中，计算机存储设备还可以是计算机存储器，反之亦然。对“计算机存储设备”或“存储设备”的引用应当被解读为可能是多个存储设备。存储设备例如可以是同一计算机系统或计算设备之内的多个存储设备。存储设备也可以是分布于多个计算机系统或计算设备之间的多个存储设备。文中使用的“处理器”包含能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为能够包含超过一个处理器或处理核。例如，处理器可以是多核处理器。处理器还可以指处于单个计算机系统内的或者分布于多个计算机系统当中的处理器的集合。术语计算设备还应被解读为能够指每者均包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。许多程序具有其由多个处理器执行的指令，这些处理器可以处于相同计算设备内，甚至可以跨多个计算设备分布。文中使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。也可以将“用户接口”称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据，和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使计算机能够接收来自操作者的输入，并且可以将来自计算机的输出提供给用户。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。数据或信息在显示器或图形用户接口上的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指示杆、图形输入板、操纵杆、游戏键盘、网络摄像机、耳机、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞板、遥控器、一个或多个开关、一个或多个按钮以及加速度计的数据接收均为能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的范例。文中使用的“硬件接口”包含能够使计算机系统的处理器与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使处理器与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。文中使用的“显示器”或“显示设备”包含适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出可视、音频和/或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗仪器(300、500、600)，包括：‑高强度聚焦超声系统(302)，其包括超声换能器(306)；其中，所述超声换能器包括多个换能器元件(400、402、404、406、408)，其中，所述高强度聚焦超声系统能用于开启和关闭给予所述多个换能器元件中的每个的电功率的供应；‑处理器(328)，其用于控制所述医疗仪器；‑存储器(334)，其含有机器可执行指令(350、352、354、520、522、524)；其中，所述指令的执行令所述处理器：‑接收(100、200)指定对象(301)内的保护区(322)的处置计划(340)；‑使用所述处置计划来计算(102、208)一组换能器控制参数(342)，使得所述保护区中的超声强度估计(900)低于预定阈值，其中，所述一组换能器控制参数指定给予所述多个换能器元件中的每个的电功率的开关，其中，所述超声强度估计使用所述多个换能器元件中的每个生成的超声压力的非相干和被计算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 EP 11195121.6;2011.12.22 US 61/579,1271.一种医疗仪器(300、500、600)，包括：-高强度聚焦超声系统(302)，其包括超声换能器(306)；其中，所述超声换能器包括多个换能器元件(400、402、404、406、408)，其中，所述高强度聚焦超声系统能用于开启和关闭给予所述多个换能器元件中的每个的电功率的供应；-处理器(328)，其用于控制所述医疗仪器；-存储器(334)，其含有机器可执行指令(350、352、354、520、522、524)；其中，所述指令的执行令所述处理器：-接收(100、200)指定对象(301)内的保护区(322)的处置计划(340)；-使用所述处置计划来计算(102、208)一组换能器控制参数(342)，使得所述保护区中的超声强度估计(900)低于预定阈值，其中，所述一组换能器控制参数指定给予所述多个换能器元件中的每个的电功率的开关，其中，所述超声强度估计使用所述多个换能器元件中的每个生成的超声压力的非相干和被计算。2.根据权利要求1所述的医疗仪器，其中，所述多个换能器元件中的每个生成的超声压力的所述非相干和被乘以相干因数(516、1000)，以计算所述超声强度估计。3.根据权利要求2所述的医疗仪器，其中，所述相干因数是空间相关的。4.根据权利要求3所述的医疗仪器，其中，所述医疗仪器还包括用于采集成像区(504)内的医疗图像数据(510)的医疗成像系统(502、602)，其中，所述指令的执行还令所述处理器采集(202)所述医疗图像数据，其中，所述保护区处于所述成像区内，并且其中，所述一组换能器控制参数至少部分地使用所述医疗图像数据被计算。5.根据权利要求4所述的医疗仪器，其中，所述指令的执行还令所述处理器：-使用所述医疗图像数据计算(204)图像分割(514)，其中，所述图像分割识别所述对象内的组织类型；并且-至少部分地使用所述图像分割来计算(206)所述相干因数。6.根据权利要求4或5所述的医疗仪器，其中，所述医疗成像系统是下述中的任何一种：计算机断层摄影系统、磁共振成像系统(602)以及诊断超声系统。7.根据权利要求3到5中任一项所述的医疗仪器，其中，所述相干因数至少部分地使用所述多个换能器元件中的每个生成的超声压力的相干和(800)被计算。8.根据权利要求7所述的医疗仪器，其中，所述超声换能器具有电子可调整的焦点，以将超声能量聚焦到目标区中，其中，所述高强度聚焦超声系统能用于通过控制给予所述多个换能器元件中的每个的电功率的相位来控制所述电子可调整的焦点，其中，所述目标区是路径，其中，所述指令的执行还令所述处理器：-计算一组时间相关的控制相位，其中，所述时间相关的控制相位指定根据时间的提供给所述多个换...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·A·J·科斯凯拉，C·穆热诺，M·T·海基宁，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL