超声波治疗中的组织偏差校正制造技术

一种用于将声能通过中间组织传递到组织区内目标部位的系统，包括：换能器组，包括多个换能器元件，用于将声能沿着相应的通道区通过所述中间组织向所述目标部位传送；成像器，用于生成所述组织区的像，所述成像器生成包括所述中间组织的组织类 型的图像数据；处理器，与所述成像器耦合，用于接收所述图像数据，所述处理器用于确定所述中间组织内多个组织类型之间的边界，并且生成用于所述换能器元件的校正系数，用以补偿相应的通道区内所述组织类型之间的所述边界处所发生的折射以及相应的通道 区内所述组织类型的声速变化；以及控制器，与所述处理器和所述换能器组耦合，所述控制器用于接收来自所述处理器的所述校正系数，并且根据相应的校正系数将激励信号提供给所述换能器元件以使所述换能器元件传送的所述声能集中在所述目标部位。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波治疗中的组织偏差校正
本专利技术涉及用于采用声能实施非侵袭性疗法的系统，更具体而言，涉及用于通过不同类型的组织集中超声波能量以治疗其下面组织的系统。
技术介绍
头骨内或身体内其它区域的组织，如良性或恶性肿瘤，可以进行侵袭性治疗，如通过外科手术摘除该组织，或者进行非侵袭性治疗，如采用热消融。两种方法均可以有效地治疗某些脑内局部性疾病，但是都包含需要避免损坏或损伤其它健康组织的精密程序。这些治疗可能不适合于害病组织进入到健康组织的疾病，除非损坏健康组织不会严重影响神经功能。热消融可以采用集中超声波来完成，热消融特别适用于治疗脑内组织和身体内较深处的其它组织，这是因为热消融通常不会妨碍干涉或包围健康组织。集中的超声波也很有吸引力，这是因为声能通常能够很好地穿透软组织，特别是超声波能量，由于波长较短可以集中在横截面只有几毫米的病灶区(如，在1兆赫(1MHz)下横截面小到为1.5毫米(mm))。因此，超声波能量可以集中在身体内较深部位(如癌肿瘤或其它害病组织)来消融害病组织，而不严重损害周围的健康组织。-->为了将超声波集中在所需要的目标，可以采用一个包含多个换能器元件的压电式换能器。控制器可以向每个换能器元件提供控制信号，从而使换能器元件传送声能，以使在“病灶区”产生相长干涉。在病灶区，足够的声能可以被传递来加热病灶区内的组织，直至该组织坏死(即，直至该组织被破坏)。优选地，位于病灶区外沿着声能通过的通道(“通道区”)的组织只是受到最小程度的加热，因此可以使病灶区外的组织损害达到最小。当声能通过组织时，声能可以通过以下多种过程与该组织相互作用：传播、散射、吸收、反射和折射。由换能器组传送的声能的强度通常决定了治疗的效力，即，病灶区内被损害的组织的体积(尽管在声能与中间组织相互作用时，换能器和病灶区之间会有一些损失)。病灶区的大小也取决于系统参数，如换能器元件的性质、声能的频率和病灶深度(从换能器到病灶区的距离)，以及相关患者参数(如组织的不匀一性)。当启动换能器时，可以根据每个换能器到病灶区的距离来调节传递到相应的换能器元件的控制信号的相对相位。通常，采用平均声速表示接近于声能通过组织的速度(如，1540米/秒(m/s))，并且能够预测灶区的位置。当系统参数通常固定为给定的换能器组时，不同患者之间的组织的均匀性差别很大，甚至是同一个患者的不同组织区域之间也差别很大。组织的不均一性会降低病灶区声能的强度，甚至可以移动患者体内病灶区的位置。特别是，由于声速在不同类型的组织中是不同的，当一束声能的一部分沿着不同的通道向病灶区传播时，这些声能可以经历相对的相位移或时间延迟，其可以改变病灶区声能的强度和/或移动病灶区的位置。-->例如，声波通过脂肪的速度约1460米/秒(m/s)，而声波通过肌肉的速度约1600米/秒(m/s)。声波通过骨组织的速度更快，例如，声波通过头骨组织的速度约为3000米/秒(m/s)。不同器官中的声速也是不一样的。例如，脑组织中的声速为约1570米/秒(m/s)，肝中的声速为约1555米/秒(m/s)，而肾中的声速为约1565米/秒(m/s)。由于一束声能在进入体内处有一个相对较宽的孔径，声能的不同部分可以通过不同的组织通道区，因此可以通过不同的组织类型。这样，当声能通过组织传送时，一部分声能经历了不同的声波速度，这就转移了从每个换能器元件传递的声能的相对相位。相位移动可以降低病灶区声能的相长干涉，这会降低治疗的效力，或者甚至会不可预知的移动病灶区。例如，肌肉组织内只有7毫米(mm)厚的脂肪层在1兆赫(1MHz)的超声波下就可以产生180°的相位移，这会将病灶区内所需要的相长干涉转变成破坏性干扰。组织不均一性也会引起在组织区边界具有不同声速的声能的折射。折射会降低相长干涉，从而降低了病灶区声能的强度，特别是声能通过骨组织时。因此，不均一的组织结构可以产生波束偏差和折射，这会误报病灶区，并且降低强度，因此会影响治疗效果。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种系统，用于将声能通过中间组织(intervening tissue)传递到组织区内的目标部位。该系统可以包括含有多个换能器元件的换能器组，所配置的换能器元件用于将声能(例如，超声波能量)沿着相应的通道区通过中间组织传递到目标部位。-->该系统可以包括成像器，用于使该组织区成像，该成像器会生成包括中间组织的组织类型的图像数据。在具体实施方式中，该成像器可以是磁共振成像器，计算机断层检查成像器，或超声波成像器。该成像器可以生成一个或多个包括强度数据的图像，该强度数据包括相应的组织类型的相对密度。该成像器可以生成多个包括中间组织的二维图像(例如，图像片段)，或者可以生成一维或三维图像。将处理器与该成像器耦合，用于接收图像数据，以确定中间组织内多个组织类型之间的边界，并产生换能器元件相应的校正系数，以补偿相应的通道区内组织类型之间的边界处所发生的折射。另外或可供选择地，相应的校正系数可以补偿相应的通道区内组织类型的声速变化。在一个实施例中，可以配置处理器将多个二维图像转变成一个或多个包括中间组织的三维图像(rendering)。该处理器可以根据该三维图像自动确定中间组织内不同组织类型之间的边界。例如，该图像数据包括可以识别相应的组织类型的相对密度的强度数据，并且处理器可用于分析该强度数据来识别包括不同组织类型的区域。一旦识别了不同组织类型的区域，配置的处理器就可以自动确定已识别的不同组织类型区域之间的边界，并且生成校正系数。可供选择地，该系统可以包括显示器，用于显示三维图像和/或二维图像，以及用户界面，用于结合图像人工地识别中间组织内的组织类型。在进一步可供选择的方案中，配置的处理器可以根据成像器获得的二维图像来自动确定多个组织类型之间的边界。而且，该系统包括与处理器和换能器组耦合的控制器，该控制器可以用于接收来自处理器的校正系数，并且可以根据该校正系数向换能器元件提供激励信号。例如，校正系数可以包括与相应的换-->能器元件关联的相位校正系数，以及控制器可以包括相位调节器，该调节器可以根据相位校正系数来调节提供给换能器元件的激励信号的相位，换能器必须以连续的波模式传送。可供选择地，可配置处理器来调节相应的换能器元件的传送时间，换能器必须是脉冲传送模式。另外或可供选择地，激励系数可以包括与换能器元件关联的振幅校正系数，控制器可以包括一个或多个放大器以用于根据该振幅校正系数来放大提供给换能器元件的激励信号。本专利技术的其它目的和特征通过以下结合附图的描述而变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术超声波治疗系统的示意图。图2是根据本专利技术用于测定激励校正系数及使用所测定系数驱动换能器元件的过程流程图。图3是一部分患者头骨的截面图像。图4是患者头骨的截面图，示出了当超声波能量通过头骨传送时超声波能量折射的代表性射线。图5是采用图1的超声波治疗系统来治疗一部分患者身体的截面图。图6是由换能器组传送的以及棱镜形组织区折射的声能波束示意图。图7是由换能器组传送的以及具有面对换能器组的顶点的棱镜形组织区折射的声能波束示意图。-->具体实施方式参照附图，图1是根据本专利技术集中了超声波的系统10的一个具体实施例，其包括成像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将声能通过中间组织传递到组织区内目标部位的系统，包括：换能器组，包括多个换能器元件，用于将声能沿着相应的通道区通过所述中间组织向所述目标部位传送；成像器，用于生成所述组织区的像，所述成像器生成包括所述中间组织的组织类型的图像数据；处理器，与所述成像器耦合，用于接收所述图像数据，所述处理器用于确定所述中间组织内多个组织类型之间的边界，并且生成用于所述换能器元件的校正系数，用以补偿相应的通道区内所述组织类型之间的所述边界处所发生的折射以及相应的通道区内所述组织类型的声速变化；以及控制器，与所述处理器和所述换能器组耦合，所述控制器用于接收来自所述处理器的所述校正系数，并且根据相应的校正系数将激励信号提供给所述换能器元件以使所述换能器元件传送的所述声能集中在所述目标部位。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像器包括磁共振成像器、计算机断层检查成像器和超声波成像器中的至少一个。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像器用于生成强度数据，所述强度数据包括相应的组织类型的相对密度，其中所述处理器用于分析所述强度数据以识别多个组织类型。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像器用于生成包括所述中间组织的多个二维图像。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理器用于将多个二维图像转换成包括所述中间组织的一个或多个三维图像。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述处理器用于根据所述一个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：科比·沃尔特曼，舒克·韦特克，
申请(专利权)人：因赛泰克特克斯索尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：