一种聚焦超声系统包括具有多重换能器元件的换能器、产生并且输出多个驱动信号的驱动电路（每个驱动信号之间偏移一个相应相差）和选择性地将驱动信号耦合到相应换能器元件的控制器，该控制器包括多个第一层切换模块和第二层切换模块。每个第一层模块接收多个驱动信号作为输入，并且响应于驱动信号选择信号输出驱动信号的其中之一。每个第二层模块耦合到相应分组的换能器元件，并且响应于换能器元件选择信号，选择性地将从第一层切换模块输出的相应所选驱动信号耦合到一个或多个换能器元件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
0001本申请总的涉及用于将来自多元件换能器(例如高密度、相控阵列换能器)的高强度、治疗性声能输送到病患的目标组织区域的系统。
技术介绍
0002公知，使用诸如超声波(即具有大于大约20千赫兹的频率的 声波)的高强度、聚焦的声波能量来产生用于治疗诸如肿瘤的内部人体组织 的热烧蚀能量。同样公知，采用诸如核磁共振(MRI )系统的成像系统，以 将这样的高强度超声能量的输送导向目标组织区域，并且提供关于实际输送 的热能的实时反馈。 一 个这样的图像引导的聚焦超声系统是由位于以色列海 法的 InSightec有限公司生产和经销的Exablate 2000 系统(www.Insightec.com)。作为图解，图1是图像引导的聚焦超声系统100的 简化示意表示，该聚焦超声系统100用于产生并输送聚焦声能束112到病患 110的目标组织块104。系统100采用超声换能器102,该超声换能器102 被几何成形并且在物理上相对病患110而设置，以将超声能量束112集中在 位于目标组织块104内的三维焦点区域。换能器102可以基本上是刚性、半 刚性的或者基本上是柔性的，并且可以由各种材料制成，诸如塑料、聚合物、 金属和合金。换能器102可以被生产为单个单元，或者，由多个部件组装而 成。尽管示出的换能器102具有球冠形状，但可以使用换能器的各种其 他几何形状和构造来输送聚焦的声束，包括线性(平面)构造。超声系统IOO 可以还包括耦合膜(未示出)，诸如充气体或使用脱气水填充的充气嚢，用 于提供或改善换能器102与病患110的皮肤表面之间的声耦合。0003换能器102可以由安装在换能器102的远端(向外)表面118(最好参见图2)上的相对大量的单独受控元件116形成。每个换能器元件 116本身可以包括电连接到从系统控制器106提供的同 一驱动信号的一个或 多个(相邻)压电构件。在运行期间，通过将相应电驱动信号转换成机械运 动和得到波能，各个压电构件的每一个都贡献了一小部分超声能量束112。随着相应波会聚于目标组织块104中的焦点区域，从换能器元件116的各个 压电构件输送的波能共同形成声能束112。在焦点区域中，束112的波能净皮 组织吸收(即被削弱)，因此产生热并且将组织温度升高到细胞被变性(烧 蚀)的程度。0004在输送波能之前、在此期间以及在此之后，成像器(例如MRI 系统)114用于产生目标组织块104的三维图像。图像是热敏感的，因此可 以监祝被烧蚀的组织的实际热剂量边界(即几何边界和热梯度)。至少部分 的通过换能器元件116的物理排列和换能器102的物理定位来确定声束112 的焦点区域的位置、形状和强度。也可以至少部分的通过束112的称作电 子转向的过程控制各个换能器元件116的相应输出(例如相位和幅度)， 从而控制聚焦区域的位置、形状和强度。这样的物理定位系统和技术，以及 包括驱动和控制各个换能器元件输出的电子束转向的示例，可以参见第 6， 506， 154、 6,506, 171、 6,582,381、 6,613,004和6， 618, 620号美国专利。超声换能器进行治疗难以(如果不是不可能的话)进入的体内区域，希望使 用包含相对大量的单独元件的超密集的换能器阵列。尽管每个元件优选地相 对较小，例如大约为所发送的声能的波长的量级，然而考虑到有较大数目的 可用元件，则仅需要激活这些元件的相对小的子集，以输送足够量的声能到 焦点区域。然而，仍必须将各个驱动信号提供给每个换能器元件，以供换能 器元件输送能量，并且仍希望能够使用许多可能的驱动信号相位的任何一个 来激活任何给定元件，以使换能器阵列获得最优性能。尽管切换机制可以用 于将适当驱动信号连接到相应换能器元件，但随着换能器元件的数目的增长，常规切换机制的使用和控制变得麻烦和成本过高。
技术实现思路
0006根据本专利技术的一个实施例，提供了一种系统，用于在聚焦超声 系统中选择性地将相应驱动信号连接到超高密度换能器元件阵列的相应换 能器元件。在一种实现方式中，用于发送用于热组织治疗的声能的超声波换 能器包括相对大数目的换能器元件。作为非限制性示例，换能器可以采用柔 性或半柔性带的形式，所述带可以直接或间接地附着到外部身体表面，用于 将目标声能输送到身体的内部区域中的组织。各个换能器元件可以单独形成 或者配置在相对小的附着于换能器体的基板(例如其中每个基板包括换能器元件的阵列)上。为了以适当相位驱动所选换能器元件，可以使用驱动信号 发生器产生具有相同频率的许多可能驱动信号，每个驱动信号以所选相位偏 移量与其他驱动信号异相。然后使用两层、分级的切换结构将所选驱动信号 连接到所选换能器元件，所述所选换能器元件将被激活以用于给定组织的声 处理。0007在一个实施例中，第一层切换结构选择要提供给一个或多个换能器元件的所标识的子集的驱动信号，并且第二层切换结构将所选驱动信号 连接到所标识的换能器元件(一个或多个)。在一个实施例中，第一层实现 为多个第一层切换模块，并且第二层实现为多个第二层切换模块。每个第一 层模块具有多个输入，每个输入耦合到相应的驱动信号，其中输入的数目等于驱动信号的数目。输入经由相应第一层开关(例如晶体管或MEM设备)选 择性地可连接到公共第一层模块输出。第一层模块接收相应驱动信号选择控 制信号，用于使第一层开关的所选一个被激活，由此将驱动信号的所选一个 耦合到相应第一层模块输出。0008每个第二层切换模块具有公共输入，该公共输入连接到相应第 一层模块的输出。第二层模块输入经由多个相应的第二层开关(例如晶体管 和/或MEM设备)选择性地可连接到一个或多个第二层模块输出。第二层模 块接收相应元件选择控制信号，用于使第二层开关的所选一个被激活，由此 将相应驱动信号耦合到所选第二层输出。k个换能器元件的各个组被连接(例 如硬连线或通过使用各个求和网络)到第二层模块的相应输出，其中n个总 的换能器元件以每组k个元件的方式连接到总共n/k个第二层模块。0009可以基本上以1: 1的比率提供相应第一和第二层切换模块， 其中给定的第 一层切换模块的输出直接连接到第二层切换模块的输入。可以 理解，两层切换结构的物理实现不需要一定采取或由不同的第一和第二 模 块，，形成，并且本专利技术的实施例可以采取各种物理形式。附图说明0010在附图的图中，作为示例而非限制示出本专利技术，其中相同附图标记表示类似元件，并且其中0011图1-2是示例性的图像引导的聚焦超声系统的简化示意表示；0012图3是超高密度换能器元件的筒化示意图解；0013图4a-c是才艮据本专利技术的一个实施例包括多层切换结构的控制系统的简化示意图解，该多层切换结构用于选择性地将驱动信号连接到聚焦超声系统的超高密度换能器阵列的各个换能器元件；以及0014图5的流程图示出了根据本专利技术的一个实施例由系统用来提供 所选驱动信号到多个所选换能器元件的过程。具体实施例方式0015在以下描述中，提到的一个实施例，，或实施例表示所涉 及的特征包括在本专利技术的至少一个实施例中。进一步地，在本说明书中分别 提及的一个实施例也不一定指相同的实施例，但是这些实施例并非相互 排斥的，除非这样说明并且排除。0016本专利技术的实施例包本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于输送目标声能的系统，包括：换能器，其具有多重换能器元件；控制器；多个第一层切换模块，每个第一层切换模块接收具有相差的多个驱动信号作为输入，并且被配置成根据从所述控制器接收到的相应驱动信号选择信号选择性地输出所述驱动信号其中之一，和多个第二层切换模块，每个第二层切换模块接收从相应第一层模块输出的所选驱动信号作为输入，并且被配置成根据从所述控制器接收的相应换能器元件选择信号选择性地将所述驱动信号耦合到相应的换能器元件分组的一个或多个换能器元件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-11-23 60/739,8621、 一种用于输送目标声能的系统，包括 换能器，其具有多重换能器元件； 控制器；多个第一层切换;溪块，每个第一层切换模块接收具有相差的多个驱动 信号作为输入，并且被配置成根据从所述控制器接收到的相应驱动信号选 择信号选择性地输出所述驱动信号其中之一，和多个第二层切换模块，每个第二层切换模块接收从相应第一层模块输出的所选驱动信号作为输入，并且被配置成根据从所述控制器接收的相应 换能器元件选择信号选择性地将所述驱动信号耦合到相应的换能器元件 分组的 一 个或多个换能器元件。2、 权利要求1所述的系统，其中所述换能器元件的相应分组固定连接 到所述相应第二层切换模块。3、 权利要求1或2所述的系统，其中每个多重换能器元件是多个换能 器元件分组的相应一个的一部分，并且其中每个分组的换能器元件固定连接 到所述第二层切换模块的相应一个。4、 权利要求3所述的系统，其中所述多重换能器元件被实现为多个换 能器元件阵列，每个阵列形成在单独基板上。5、 权利要求4所述的系统，其中基本上至少一个分组的所有换能器元 件位于单个阵列。6、 权利要求4所述的系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：K沃特曼，Y梅丹，A伊蔡恩，
申请(专利权)人：因赛泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]
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