供磁共振使用的治疗性超声制造技术

本发明专利技术涉及供磁共振使用的治疗性超声。治疗性超声敷贴器被提供以供磁共振系统使用。诸如多维阵列（18）之类的许多元件（54）的阵列（18）被使用。为了避免电缆线路，发射器被安置在阵列（18）处。阵列（18）和发射器被屏蔽来减少干扰。为了避免针对许多元件（54）的大的电感，声匹配层可以被测定大小来提供想要的相位角或电阻抗匹配。

【技术实现步骤摘要】

本实施例涉及治疗性超声(therapeutic ultrasound)。特别地,治疗性超声被提供以供磁共振成像使用。
技术介绍
磁共振(MR)兼容设备的系统设计要求仔细关注部件的磁性能。MR系统的有源电路与射频(RF)线圈之间的电磁干扰要被避免。为了最小化干扰，只有必需的超声部件被放置在MR机器的腔(bore)内。例如，换能器阵列被安置在该腔中。电缆线路(例如同轴电缆)把该设备的其余部分(例如发射器)连接到换能器。发射器或驱动器可以在环绕MR系统的房间或法拉第笼(Faraday cage)之外。通过把驱动电子设备和控制智能放置在MR腔之外，它们与MR磁场和RF信号拾取(pickup)的干扰被最小化。然而，一个同轴电缆针对换能器的每个元件被需要。电缆线路本身是干扰的潜在途径，并且正常情况下被严密屏蔽，以防止发射和易感性问题。因而，元件的数目可以是有限的，诸如为128或256个元件。驱动放大器与换能器之间的物理分离意味着存在功率传输比折衷，因为同轴电缆线路传递正向功率和反射的功率。为了减少电缆线路，单个球形元件可以被使用，从而要求仅仅一个同轴电缆。为了操纵声能，元件以机械方式被移动。然而，用于移动元件的通常的基于磁的马达和金属平移台(translation stage)可以使MR系统的主磁场变形。在一种方法中，约256个元件在球形碗中被布置为紧密包装的整体。元件相位控制允许在有限的角度(诸如约7° )上的电子波束操纵(electronic beam steering)。发射器定相电子设备经由大的同轴电缆束被远程定位。进一步的操纵被提供有在三个轴线中的平移和绕着两个轴线的转动。机器人和阵列被构建到MR检查台中。
技术实现思路
作为介绍，下面所描述的优选实施例包括用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的方法、系统、指令和计算机可读介质。许多元件的阵列(诸如多维阵列)被使用。为了避免电缆线路，发射器被安置在阵列处。阵列和发射器被屏蔽来减少干扰。为了避免针对许多元件的大的电感，声匹配层可以被测定大小来提供想要的相位角或电阻抗匹配。在第一方面，提供了一种用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的系统。换能器阵列包括元件的多维阵列。发射波束形成器(transmit beamformer)与换能器阵列连接。通信接口与发射波束形成器连接。壳体电磁屏蔽并且包围换能器阵列、发射波束形成器和通信接口。换能器阵列、发射波束形成器和通信接口在磁共振成像系统的腔中是可操作的。在第二方面，提供了一种用于在与磁共振一起使用的治疗性超声的方法。多维分布的元件的声阵列被安置在磁共振系统的腔内。元件用腔内的发射器被驱动。治疗性超声响应于该驱动被施加到腔内的患者。患者用磁共振系统被成像。在第三方面，超声换能器包括元件的声阵列。发射波束形成器具有分别与多个元件连接的通道。匹配层邻接声阵列的发射面(emitting face)。匹配层的厚度使元件的电容偏置(off-set)，使得电阻抗的相位角在零点(zero)的约10度内。发射波束形成器与元件之间的连接没有任何匹配电感。本专利技术由下面的权利要求来限定，并且这部分中的任何事物都不应该被认为是对那些权利要求的限制。本专利技术的其它方面和优点连同优选实施例在下面被讨论，并且稍后可以独立地或组合地被要求保护。附图说明 部件和附图不必成比例，重点而是被放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，遍及不同的视图，相同的参考数字标明相对应的部分。图1是用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的系统的一个实施例的框 图2是组合的治疗性超声和MR成像系统的一个实施例的横截面图解； 图3是用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的系统的一个实施例的横截面 图4是根据一个实施例的所集成的发射波束形成器和换能器的框图； 图5是针对治疗性超声敷贴器(applicator)的例子模块； 图6是用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的例子装置；并且 图7是用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的方法的一个实施例的流程图。具体实施例方式紧凑的、高度集成的、高多维元件计数高功率聚焦超声(FUS )系统被包含在患者敷贴器内。具有被并置的驱动电子设备和计算资源的多维FUS系统导致简化的MR兼容系统。FUS系统可以被用在除MR之外的其它应用中，诸如用于超声成像或治疗。系统控制、波束形成计算和高功率发射器在患者敷贴器内的集成考虑到大量的阵列元件。针对不同元件的电缆线路是不需要的，从而当与MR成像一起被使用时减少潜在干扰。超声波束可以在大的区域上被电子操纵，从而消除高导体计数电缆、电子设备的大机箱(cabinet)以及阵列的机器人安置(robotic positioning)。针对每个通道的磁电匹配部件的需求可以被消除。两个电连接、即DC电源和低带宽通信链路可以被使用。患者敷贴器使用DC电源、冷却泵浦流体和/或通信链路来传递关于治疗性超声能量沉积(诸如发射频率、功率强度、持续时间、工作循环和聚焦位置)的高级描述性命令。封装和最小的电缆线路提供电磁干扰(EMI)屏蔽。不存在对于同轴电缆束(或其它被控制的阻抗互连)或高带宽数字数据链路的要求。结果是紧凑的、高效的多维系统，能够在仅仅一个单相3KVA电气电路中工作。在给定控制信号的特性的情况下，具有用户界面的支撑推车(supporting cart)或机箱可以被安置在法拉第笼或MR房间之外。图1不出了一种用于在与磁共振一起使用的治疗性超声的系统10。系统10包括存储器12、MR系统14、超声系统16、换能器18、处理器24和显示器26。超声系统16和换能器18供MR系统使用。如在图2中所示，超声系统16和换能器18可以被再分为子系统22和敷贴器21。图2示出了将换能器18和超声系统16相对于MR系统部件进行安置的一个例子。附加的、不同的或更少的部件可以被提供。例如，网络或网络连接被提供，诸如用于与医疗成像网络或数据档案系统成网状。作为另一例子，MR系统14、处理器24、存储器12和/或显示器26不被提供。存储器12、处理器24和显示器26是诸如治疗性超声系统16、MR系统14或其它系统之类的医疗成像系统的部分。可替换地，存储器12、处理器24和显示器26是(诸如与医疗记录数据库工作站或服务器相关联的)档案和/或图像处理系统的部分。在其它实施例中，存储器12、处理器24和显示器26是个人计算机，诸如是台式计算机或膝上型计算机、工作站、服务器、网络或其组合。显示器26是监控器、IXD、投影仪、等离子体显示器、CRT、打印机或其它现在公知的或以后被开发的用于输出视觉信息的设计。显示器26从处理器24、存储器12、MR系统14或超声系统16中接收图像、图形或其它信息。在超声系统16仅仅用于治疗之处，显示器26可以被用于MR成像和用户界面，以指导治疗的操纵，而无需显示超声图像。在一个实施例中，MR系统14被用来生成表示患者的组织的一个或多个图像，用于在显示器26上的显示。例如，根据MR解剖学信息的三维数据集再现的一个或多个图像被提供。多平面重构可以被提 供。用户可以在图像上指示医治(treatment)患者的位置。可替换地，处理器24标识用于医治的位置。超声系统16是任何现在公知的或以后被开发的超声治疗系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的系统，所述系统包括：包括元件（54）的多维阵列（18）的换能器阵列（18）；与换能器阵列（18）连接的发射波束形成器（60）；与发射波束形成器（60）连接的通信接口（68）；以及电磁屏蔽并且包围换能器阵列（18）、发射波束形成器（60）和通信接口（68）的壳体（58）；其中，换能器阵列（18）、发射波束形成器（60）和通信接口（68）在磁共振图像系统（14）的腔中是可操作的。

【技术特征摘要】
2011.12.16 US 61/576,926;2012.05.03 US 13/463,6931.一种用于在与磁共振一起使用中的治疗性超声的系统，所述系统包括: 包括元件(54)的多维阵列(18)的换能器阵列(18)； 与换能器阵列(18)连接的发射波束形成器(60)； 与发射波束形成器(60)连接的通信接口(68);以及 电磁屏蔽并且包围换能器阵列(18)、发射波束形成器(60)和通信接口(68)的壳体(58)； 其中，换能器阵列(18)、发射波束形成器(60)和通信接口(68)在磁共振图像系统(14)的腔中是可操作的。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括: 腔中的患者台(38)； 其中，壳体(58)与患者台(38)连接。3.根据权利要求1所述的系统，其中，通信接口(68)被配置来接收直流电源并且传送操纵以及工作信息，其中操纵信息指示用于治疗的位置并且没有针对元件(54)的信号。4.根据权利要求1所述的系统，其中，壳体(58)没有接收波束形成器。5.根据权利要求1所述的系统，其中，发射波束形成器(60)包括控制器和发射器。6.根据权利要求1所述的系统，其中，通信接口(68)包括触发输入，其中发射波束形成器(60 )被配置为响应于触发输入的信号而工作。7.根据权利要求1所述的系统，其中，通信接口(68)包括模式输入，其中发射波束形成器(60)被配置为基于模式输入的信号而工作。8.根据权利要求1所述的系统，其中，多维阵列(18)包括至少1600个元件(54)。9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括邻接换能器阵列(18)的匹配层，其中匹配层的厚度使元件(54)的电容偏置，使得电阻抗的相位角在零点的约10度内，其中发射波束形成器(60)与元件(54)之间的连接没有任何匹配电感。10.根据权利要求1所述的系统，其中，发射波束形成器(60)被配置为促使换能器阵列(18)生成大于100瓦特的声功率。11.根据权利要求1所述的系统，其中，换能器阵列(18)包括在换能器内的流体通道(62,63)； 进一步包括: 在工作中通过流体通道(62、63 )泵浦流体的泵(69 )。12.根据权利要求11所述的系统，进一步包括跨越换能器的发射面的流体通道(62、63)，其中流体包括声耦合流体，跨越发射面的流体通道(62、63)与在换能器内的流体通道(62、...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR巴恩斯，J霍普尔，J库克，TR克莱里，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，西门子公司，
类型：发明
国别省市：