包括具有能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)的電容微機(jī)械超聲換能器的導(dǎo)管的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：包括具有能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)的電容微機(jī)械超聲換能器的導(dǎo)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用超聲能量加熱受檢者的目標(biāo)體積的導(dǎo)管，具體而言，本發(fā)明涉及用于生成超聲的電容微機(jī)械超聲換能器的使用，以及涉及用于控制所生成的超聲的焦點(diǎn)的醫(yī)學(xué)成像的使用。
背景技術(shù)：
前列腺的高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)消融傳統(tǒng)地由經(jīng)直腸探頭通過(guò)直腸壁來(lái)進(jìn)行。或者，消融也能夠由經(jīng)尿道探頭通過(guò)尿道壁來(lái)進(jìn)行。經(jīng)尿道方式相比于經(jīng)直腸方式具有若干涉及安全性的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)?，尿道的位置是已知?探頭在尿道內(nèi))，這更容易避免可能增加失禁風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)尿道的無(wú)意熱損傷。而且，由于沒(méi)有通過(guò)直腸壁進(jìn)行聲波處理，因此也顯著降低了損傷這種敏感結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)尿道方式的主要劣勢(shì)是針對(duì)換能器的可用空間相比于經(jīng)直腸方式顯著減少。如果采用傳統(tǒng)壓電陶瓷或壓電復(fù)合材料換能器，這基本上將導(dǎo)管換能器的設(shè)計(jì)限制在一維相控陣列，由此也限制了能夠使用的可行聲波處理方法。出于實(shí)踐的原因，常規(guī)換能器由于以排布置的、即布置為線性(一維)陣列的相對(duì)少數(shù)量的大元件而隆起。在 Ergun 等人在 IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, andFrequency Control,第52卷,第2242-2258頁(yè)(2005)上的文章中回顧了用于成像的電容微機(jī)械超聲換能器的制造和使用。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2008/0221448提到了一種導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有電容微機(jī)械超聲換能器的環(huán)形陣列，用于通過(guò)·針對(duì)組織消融的HIFU裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)前視聲學(xué)成像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供了一種導(dǎo)管、一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及一種方法。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。本發(fā)明所述的導(dǎo)管配備有一個(gè)或多個(gè)電容微機(jī)械換能器陣列的換能器模塊。根據(jù)本發(fā)明，所述換能器模塊是至少部分能變形的。具體針對(duì)經(jīng)尿道HIFU消融，電容微機(jī)械超聲換能器(CMUT)提供了壓電復(fù)合材料換能器的感興趣的替代。CMUT允許換能器直徑的實(shí)質(zhì)性的減小，同時(shí)由于元件非常小的尺寸，仍允許二維相控陣列。所述二維相控陣列也允許焦點(diǎn)的形成，這繼而允許更準(zhǔn)確和更安全的消融流程，因?yàn)槟軌蚋?jǐn)慎地跟隨目標(biāo)組織的邊界。然而，垂直于導(dǎo)管的元件的數(shù)量少，這導(dǎo)致在那個(gè)方向上相對(duì)寬的焦點(diǎn)。所以，在X和Y上的分辨率或波束尺寸是不相等的。此外，CMUT比傳統(tǒng)壓電陶瓷或壓電復(fù)合材料換能器更便宜而且能夠不含鉛地制造，這允許這些CMUT是一次性的。針對(duì)使用腔內(nèi)換能器的HIFU治療，這是顯著有利的，對(duì)于經(jīng)尿道前列腺消融和經(jīng)直腸前列腺消融都是這樣的。另外，硅換能器能夠制造成柔性的，然而，傳統(tǒng)壓電晶體不是柔性的。亦即，所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的至少一部分是柔性的。前列腺的HIFU消融主要使用經(jīng)直腸超聲探頭來(lái)進(jìn)行，因?yàn)檫@給出了在換能器設(shè)計(jì)中更大的自由度。然而，整個(gè)前列腺腺體的消融是困難的(特別是前壁)，并且諸如尿道和直腸壁的非目標(biāo)組織的保護(hù)也是具有挑戰(zhàn)性的。如在本文中所使用的“電容微機(jī)械超聲換能器”(CMUT)涵蓋電容超聲換能器，所述電容超聲換能器使用微機(jī)械技術(shù)制造。微機(jī)械技術(shù)為薄膜制造技術(shù)；通常使用與那些用于制造集成電路的工藝相同或相似的工藝執(zhí)行所述微機(jī)械技術(shù)。最近的發(fā)展帶來(lái)這樣的前景:醫(yī)學(xué)超聲換能器能夠通過(guò)半導(dǎo)體加工工藝制造。這些工藝可以是與用于生產(chǎn)超聲探頭所需的電路的工藝相同的工藝，諸如CMOS工藝。這些發(fā)展已經(jīng)生產(chǎn)了微機(jī)械超聲換能器或MUT。MUT已經(jīng)以?xún)煞N設(shè)計(jì)方式制造，一種使用具有壓電性質(zhì)的半導(dǎo)體層(PMUT)，而另一種使用具有表現(xiàn)出電容效應(yīng)的電極板的隔板和基底(CMUT)。CMUT換能器為具有電極的微小的類(lèi)隔板裝置，其將所接收的超聲信號(hào)的聲音振動(dòng)轉(zhuǎn)換為調(diào)制電容。為了發(fā)射，調(diào)制應(yīng)用于電極的電容電荷以使所述裝置的隔板振動(dòng)，并且因此發(fā)射聲波。因?yàn)檫@些裝置是通過(guò)半導(dǎo)體工藝制造的，所述裝置通常具有10-200微米范圍的尺寸，但是能夠?qū)⒎秶龃笾?00-500微米的裝置直徑。許多這樣的個(gè)體CMUT能夠連接在一起并且作為單個(gè)換能器元件聯(lián)合工作。例如，四到十六個(gè)CMUT能夠耦合在一起以作為單個(gè)換能器元件聯(lián)合作用。典型的二維換能器陣列目前可以具有2000-3000個(gè)壓電換能器元件。當(dāng)制造為CMUT陣列時(shí)，可以使用超過(guò)一百萬(wàn)個(gè)CMUT單元。令人驚訝的是，早期結(jié)果已經(jīng)指示，來(lái)自半導(dǎo)體加工廠的·這種尺寸的CMUT陣列的生產(chǎn)竟然顯著提高到超過(guò)針對(duì)數(shù)千換能器元件的鋯鈦酸鉛(PZT )陣列的生產(chǎn)。如在本文中使用的預(yù)塌陷電容超聲換能器涵蓋一般處于塌陷狀態(tài)中的電容微機(jī)械超聲換能器。開(kāi)始，生產(chǎn)CMUT以在當(dāng)今已知的“未塌陷”模式中運(yùn)行。將典型的未塌陷CMUT換能器單元連同在諸如硅的基底上的多個(gè)相似鄰近單元一起制造。由絕緣支撐物在所述基底之上支撐由氮化硅制造的隔板或隔膜，所述絕緣支撐物可以由氧化硅或氮化硅制造。在所述隔膜與所述基底之間的腔可以填充空氣或氣體，或者可以完全或部分真空。諸如黃金的傳導(dǎo)膜或傳導(dǎo)層在所述隔板上形成電極，并且類(lèi)似的膜或?qū)釉谒龌咨闲纬呻姌O。這兩個(gè)電極，由電介質(zhì)腔分隔開(kāi)，形成電容器。當(dāng)聲信號(hào)令所述隔膜振動(dòng)，能夠檢測(cè)所述電容的變化，由此將聲波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。相反地，應(yīng)用于所述電極的A.C.信號(hào)可以調(diào)制所述電容，令所述隔膜移動(dòng)，并且由此發(fā)射聲信號(hào)。由于典型CMUT的微米尺寸量級(jí)，通常將多個(gè)CMUT單元緊密靠近地制造以形成單個(gè)換能器元件。獨(dú)立的單元能夠具有圓形、矩形、六邊形、或其他外周形狀。CMUT單元也可以稱(chēng)為:電容微機(jī)械超聲換能器單元、電容微機(jī)械超聲換能器、CMUT元件以及電容微機(jī)械超聲換能器元件。CMUT本質(zhì)為二次(quadratic)裝置，從而所述聲信號(hào)一般為應(yīng)用信號(hào)的諧波，亦即，所述聲信號(hào)頻率可以為應(yīng)用電信號(hào)頻率的兩倍。為了防止這種二次行為，將偏置電壓應(yīng)用于所述兩個(gè)電極，其令所述隔板通過(guò)形成的庫(kù)侖力吸引至所述基底。將DC偏置電壓VB應(yīng)用于終端，并且將DC偏置電壓VB通過(guò)如下路徑耦合于所述隔膜電極:所述路徑引入對(duì)A.C.信號(hào)的高阻抗Z，諸如感抗。A.C.信號(hào)從信號(hào)終端電容地耦合于所述隔膜電極以及從所述隔膜電極斷開(kāi)耦合。在所述隔膜上的正電荷被在基底12上的負(fù)電荷吸引時(shí)，在所述隔膜上的正電荷令所述隔膜膨脹。當(dāng)在這種偏置狀態(tài)中連續(xù)運(yùn)行時(shí)，CMUT單元僅微弱地顯示出二次行為。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述隔膜膨脹從而使所述電容裝置的兩個(gè)相反充電板盡可能靠在一起時(shí)，CMUT是最敏感的。所述兩個(gè)板的緊密靠近可以引起CMUT的聲信號(hào)能量與電信號(hào)能量之間的更強(qiáng)的耦合。因此，期望增加偏置電壓VB直到在所述隔膜與所述基底之間的電介質(zhì)間隔小到能夠在運(yùn)行信號(hào)條件下維持。在創(chuàng)建的實(shí)施例中，這種間隔已經(jīng)為大約一微米或更小。然而，如果應(yīng)用的偏置電壓過(guò)大，所述隔膜能夠接觸所述基底，從而在所述裝置的兩個(gè)板由范德華力粘接在一起時(shí)，令所述裝置短路。當(dāng)過(guò)度驅(qū)動(dòng)CMUT單元時(shí)，能夠發(fā)生這種粘接，并且由于制造的容限變化，在相同偏置電壓VB下，這種粘接能夠在一個(gè)裝置與另一裝置間不同。盡管通過(guò)將裝置電極嵌入在電隔絕層(例如，氮化硅)中能夠減少永久粘接，當(dāng)嘗試在最大敏感度范圍內(nèi)運(yùn)行非塌陷CMUT時(shí)，在塌陷狀態(tài)和非塌陷狀態(tài)間運(yùn)行的非線性是固有的劣勢(shì)。甚至當(dāng)將所述隔膜被偏置以造成非常小的亞微米電介質(zhì)間隔時(shí)，CMUT的敏感度能夠小于期望的敏感度。這是由于這樣的事實(shí):鑒于在所述隔膜的中心處的電荷相對(duì)靠近相反的電荷并且可以相對(duì)于相反電荷顯著移動(dòng)，在所述隔膜外圍的電荷可能幾乎不移動(dòng)并且因此幾乎不參與所述裝置的信號(hào)換能，其中在所述隔膜外圍由支撐物支撐所述隔膜。消除這種不同的一種方式為使用小的隔膜電極，所述小的隔膜電極不會(huì)延伸至所述支撐物。這將在所述隔膜電極上的電荷限制在所述裝置的中心，在那里，它可以強(qiáng)烈地參與到所述隔膜的移動(dòng)中，并且因此，參與到所述裝置的換能中。另外還必須有一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體以將偏置電壓V應(yīng)用到隔膜電極20，并·將A.C.信號(hào)與所述電極耦合以及斷開(kāi)耦合。這些電導(dǎo)體必須非常薄，具有將不期望的大的阻抗強(qiáng)加到所述A.C.信號(hào)上的量級(jí)會(huì)限制所述裝置的敏感度。使用經(jīng)尿道方式進(jìn)行前列腺HIFU消融使得更容易避開(kāi)非目標(biāo)組織，并且還使得更容易消融整個(gè)腺體。由于超聲應(yīng)用器的尺寸限制，經(jīng)尿道HIFU探頭面臨額外的困難。盡管這些挑戰(zhàn)，一維相控陣列最近已經(jīng)用于在MR測(cè)溫法引導(dǎo)下的對(duì)前列腺的臨床經(jīng)尿道HIFU消融。傳統(tǒng)平面或曲線的經(jīng)尿道相控陣列換能器僅在一個(gè)方向上發(fā)射超聲，因此，需要機(jī)械旋轉(zhuǎn)以消融整個(gè)腺體。這種機(jī)械旋轉(zhuǎn)可能需要長(zhǎng)的處置持續(xù)時(shí)間以處置整個(gè)腺體。另一個(gè)困難是這種處置方法可能造成MR偽影。發(fā)生MR偽影部分是直接由于旋轉(zhuǎn)，并且部分是由于為了旋轉(zhuǎn)以加熱整個(gè)腺體的需要而強(qiáng)加的長(zhǎng)治療持續(xù)時(shí)間。也提出了使用多扇區(qū)管狀經(jīng)尿道應(yīng)用器的備選方式以避免或最小化對(duì)于旋轉(zhuǎn)的需求，由此大量地縮短了處置事件。然而，由于欠方向性的聲場(chǎng)，這些換能器具有較小加熱角度控制的問(wèn)題，這繼而使得更難以避開(kāi)無(wú)需加熱的結(jié)構(gòu)。用于經(jīng)尿道HIFU探頭的導(dǎo)管CMUT的使用可以是有益的。CMUT技術(shù)的利用可以允許HIFU探頭的尺寸減小，同時(shí)依然允許二維相控陣列，這繼而能夠用于獲得非常良好限定的波束輪廓。為了避免加熱諸如神經(jīng)束的敏感結(jié)構(gòu)從而降低陽(yáng)痿風(fēng)險(xiǎn)，這是非常有用的。相比于用在傳統(tǒng)換能器中的壓電復(fù)合材料，用在CMUT中的硅的更高的熱傳導(dǎo)性也允許以所述應(yīng)用器的更少加熱來(lái)發(fā)射更高的能量，由此降低令尿道過(guò)度加熱的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)CMUT，所述換能器的厚度能夠自由選擇，即，厚度對(duì)頻率沒(méi)有影響(與壓電晶體不同)。這也使得對(duì)CMUT的冷卻更為簡(jiǎn)單。改進(jìn)的冷卻將進(jìn)一步降低失禁的風(fēng)險(xiǎn)。此外，針對(duì)外部應(yīng)用的HIFU (身體外換能器)，以足夠低的頻率通過(guò)CMUT制造超聲是困難的，但是針對(duì)前列腺經(jīng)尿道HIFU消融所需的短穿透深度，CMUT似乎是理想的。通常在經(jīng)尿道超聲中使用的頻率在5-8.5MHz之間，由于改進(jìn)的波束質(zhì)量和在這些穿透深度處的有效的能量吸收，針對(duì)更淺的目標(biāo)需要更高的頻率。下文將進(jìn)一步詳細(xì)描述所述優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng)壓電陶瓷或壓電復(fù)合材料經(jīng)尿道換能器中元件的有限量指示波束形成基本是不可行的。如果將換能器棒制造成曲線形，能夠獲得垂直于聲作用表面的相當(dāng)良好限定的聲模式。然而，使用CMUT允許二維相控陣列并且因此允許完全波束操縱能力。這可能需要在CMOS頂部上的CMUT的完全集成，在微波束形成器頂部上的集成。這繼而允許生成聚焦點(diǎn)或多個(gè)聚焦點(diǎn)，所述聚焦點(diǎn)或多個(gè)聚焦點(diǎn)在三維中為良好限定的區(qū)域，能夠按時(shí)間切換所述聚焦點(diǎn)或多個(gè)聚焦點(diǎn)以便在最小加熱應(yīng)當(dāng)避開(kāi)的附近組織的情況下消融整個(gè)期望體積。然而，應(yīng)該注意，由于沿?fù)Q能器探頭的元件的量遠(yuǎn)大于垂直于探頭的元件的量，所述聚焦點(diǎn)可能是不對(duì)稱(chēng)的。所述聚焦點(diǎn)因此可以延長(zhǎng)，但是強(qiáng)度模式或者能夠分裂為沿所述探頭的方向的多個(gè)或多或少的對(duì)稱(chēng)聚焦點(diǎn)。電波束形成和/或波束操縱的使用不僅允許更謹(jǐn)慎的避開(kāi)諸如神經(jīng)束的組織，也允許避開(kāi)尿道，因?yàn)槟軌蛟谶h(yuǎn)離尿道處生成所述焦點(diǎn)(或焦距)，由此減少在尿道表面的加熱。多個(gè)焦距或一個(gè)焦點(diǎn)的使用也可以減少加熱前列腺的期望部分所需要的能量的總量，因此，固有地更進(jìn)一步地降低令敏感組織過(guò)度加熱的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明，所述換能器模塊為至少部分能變形的。亦即，所述換能器模塊可以是柔性的和/或能夠彎曲。例如，(一個(gè)或多個(gè))CMUT陣列可以設(shè)置在柔性材料上，即設(shè)置在柔性基底上。在另一范例中，能夠在兩個(gè)CMUT陣列之間提供柔性元件。因?yàn)樗鰮Q能器模塊是能變形的，在其上安裝所述換能器模塊的遠(yuǎn)端能夠變形，從而跟隨通過(guò)患者解剖結(jié)構(gòu)的路徑中的窄彎曲。因此，能夠·更準(zhǔn)確地游歷本發(fā)明所述的導(dǎo)管通過(guò)窄通路，諸如患者尿道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過(guò)所述換能器模塊的變形改變所述換能器模塊的超聲焦點(diǎn)。因此，所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)是至少部分由機(jī)械調(diào)節(jié)的。本發(fā)明的另一方面是能夠?qū)珻MUT的消融導(dǎo)管也制造為能變形的，從而機(jī)械地產(chǎn)生焦點(diǎn)。這不排除CMUT導(dǎo)管為相控陣列，并且所述技術(shù)能夠有利地結(jié)合。彎曲的半徑能夠適于作為治療計(jì)劃的部分，或者在治療過(guò)程中作為預(yù)先計(jì)劃步驟。這還改進(jìn)了波束輪廓從而制定出甚至更準(zhǔn)確的消融流程。也能夠?qū)MUT導(dǎo)管制造為柔性或部分柔性的(只有所述導(dǎo)管的部分是柔性的，而其余部分是剛性的)，以使得其經(jīng)由尿道插入前列腺比使用壓電復(fù)合材料處置作用區(qū)域的導(dǎo)管更簡(jiǎn)單。對(duì)于使用PZT換能器的傳統(tǒng)導(dǎo)管而言，PZT換能器的作用部分不是柔性的，但是桿(shaft)可以是柔性的。CMUT導(dǎo)管的高柔性可以實(shí)現(xiàn)能夠使用Flex-to-Foil技術(shù)。在Flex-to-Foil技術(shù)中，將CMUT制造在柔性基底上。這種柔性無(wú)需是被動(dòng)的(passive)，但是能夠?qū)⑺鰧?dǎo)管有利地制造為能操縱的。此外，這使得聲波處理能夠從膀胱進(jìn)入前列腺的高級(jí)(superior)部分，從而允許新的處置選擇。這種可能性或許能夠用于進(jìn)一步輔助直接避開(kāi)在前列腺高級(jí)部分之外的健康組織以及在前列腺之內(nèi)的健康組織。Flex-to-Foil技術(shù)可以是柔性單片式集成電路，所述柔性單片式集成電路包括:柔性電路元件、在各所述柔性電路元件之間的連接元件以及覆蓋所述柔性電路元件和所述連接元件的柔性覆蓋層，所述柔性覆蓋層包括含有多聚物的層狀材料的至少一層，其中，所述柔性覆蓋涂層作為針對(duì)所述柔性電路元件和所述連接元件的鈍化層、平面化層以及機(jī)械支撐物。在一些實(shí)施例中，從聚酰亞胺、聚碳酸酯、碳氟化合物、聚砜、環(huán)氧化物、苯酚、三聚氰胺、聚酯或它們的共聚物的組中選擇所述多聚物。在其他實(shí)施例中，從聚酰亞胺樹(shù)脂的組中選擇所述多聚物。
此外，用在CMUT中的硅相比于用在傳統(tǒng)換能器中的壓電材料的更好的熱傳導(dǎo)使得其更不可能過(guò)度加熱所述換能器并且因此過(guò)度加熱尿道。這是CMUT的直接性質(zhì)，但是盡管如此這對(duì)于經(jīng)尿道應(yīng)用器特別有用，因?yàn)檫@種應(yīng)用器的過(guò)度加熱會(huì)直接導(dǎo)致尿道灼傷，繼而造成嚴(yán)重的副作用，所述副作用可以包括失禁。也能夠利用CMUT的直接有效水冷卻以進(jìn)一步降低所述換能器探頭的溫度。
如上文提到的，壓電陶瓷或壓電復(fù)合材料經(jīng)尿道換能器或者需要旋轉(zhuǎn)來(lái)處置整個(gè)前列腺腺體(線性或曲線換能器)，或者如果使用管狀扇區(qū)換能器，那么聲強(qiáng)度分布不會(huì)如優(yōu)選的那樣良好限定。相反，平面或曲線二維相控陣列CMUT的節(jié)段能夠用于覆蓋所述換能器的整個(gè)360°或僅其部分。所述換能器證明也能夠由兩個(gè)平面二維相控陣列制造，所述兩個(gè)平面二維相控陣列在背面粘合于彼此。這能夠使用Flex-to-Foil技術(shù)完成。將這與上文提到的特征組合能夠使得導(dǎo)管不再需要旋轉(zhuǎn)，或者至少降低旋轉(zhuǎn)的量，以維持在三維中的良好限定的波束輪廓。這種方式因此允許整個(gè)前列腺的快速消融，同時(shí)依然允許避開(kāi)敏感結(jié)構(gòu)。為了避免MR溫度繪圖偽影以及因?yàn)椴豢煽康臏囟葓D像可能發(fā)生的潛在副作用，這是關(guān)鍵的。這也可以減少處置時(shí)間并由此減少患者在處置過(guò)程中的不舒適感。處置時(shí)間的減少也減少了為執(zhí)行治療所需的磁共振成像系統(tǒng)時(shí)間。這可以降低治療成本并且能夠使得更多患者利用磁共振成像系統(tǒng)。
對(duì)于任何間隙超聲裝置而言，由于衛(wèi)生原因傾向于所述間隙超聲裝置是一次性的。因?yàn)镃MUT能夠制造為無(wú)鉛·的，并且比傳統(tǒng)超聲換能器便宜得多，用于經(jīng)尿道HIFU換能器的CMUT的使用從這點(diǎn)看也是非常有益的。
由于可用空間小，向經(jīng)尿道導(dǎo)管增加其他傳感器也是困難的。將溫度、壓力和流量傳感器集成于CMUT導(dǎo)管中會(huì)容易得多，因?yàn)楸举|(zhì)上能夠使用相同的信號(hào)鏈。這些額外的傳感器是有益的，因?yàn)闉榱私档退鰮Q能器以及尿道的加熱，通常使用利用水的換能器表面的有效冷卻。所述換能器導(dǎo)管的集成的有效冷卻對(duì)于CMUT也是可行的。控制水流量和壓力也提高了處置的安全性，因?yàn)檫^(guò)度流量和不足流量都是不期望的。直接監(jiān)測(cè)溫度是又一種減輕針對(duì)尿道潛在過(guò)度加熱情況的風(fēng)險(xiǎn)的方式。因此，溫度、壓力或流量傳感器能夠與CMUT集成，因?yàn)樗鼈兪褂孟嗤夹g(shù)流并且能夠集成在專(zhuān)用ASIC頂部上。
此外，發(fā)送-接收技術(shù)也能夠并入到CMUT應(yīng)用器中，因此允許超聲成像以及HIFU消融。能夠?qū)⑺鰧?dǎo)管制造為或者前視的或者側(cè)視的，或者兩者都可。然而這點(diǎn)已經(jīng)建議用于意圖監(jiān)測(cè)電生理學(xué)干預(yù)的CMUT應(yīng)用器。這可以輔助所述超聲應(yīng)用器的正確定位，所述超聲應(yīng)用器的正確定位通過(guò)能操縱的經(jīng)尿道CMUT導(dǎo)管變得更加困難。這能夠使用Flex-to-Foil 技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
Flex-to-Foil技術(shù)是實(shí)現(xiàn)許多上文提到的優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。
針對(duì)前列腺HIFU消融的CMUT的潛在有益使用能夠總結(jié)為:
1、改進(jìn)的波束輪廓和/或電子束操縱，以用于更良好限定的加熱輪廓，所述更良好限定的加熱輪廓實(shí)現(xiàn)更有效和更安全的處置。
2、CMUT對(duì)壓電晶體的一般優(yōu)勢(shì):沒(méi)有“切口”，即，在兩個(gè)換能器元件之間的距離基本為零。這形成更好的波束質(zhì)量以及更少的側(cè)瓣(lobe)。
3、能變形的導(dǎo)管進(jìn)一步改進(jìn)了波束輪廓并且輔助避開(kāi)非目標(biāo)區(qū)。能夠在處置過(guò)程中調(diào)節(jié)焦距以更好地適應(yīng)靠近換能器區(qū)域的消融以及靠近前列腺邊界區(qū)域的消融。能夠通過(guò)例如使用Flex-to-Foil技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
4、能夠?qū)MUT導(dǎo)管制造為柔性或部分柔性的。這可以用于制造被動(dòng)柔性導(dǎo)管，所述被動(dòng)柔性導(dǎo)管更容易插入受檢者。這種柔性也可以使得能操控的導(dǎo)管更好地跟隨尿道，因此使得CMUT導(dǎo)管探頭插入前列腺更容易。例如，通過(guò)使用Flex-to-Foil技術(shù)。
5、柔性的以及能操縱的CMUT導(dǎo)管也能夠?qū)崿F(xiàn)從膀胱對(duì)前列腺高級(jí)部分進(jìn)行聲波處理。這種用于治療的額外自由度潛在地能夠是非常有利的。例如，通過(guò)使用Flex-to-Foil技術(shù)。
6、減少的尿道加熱，因?yàn)樗鰮Q能器相比傳統(tǒng)換能器可以更有效地驅(qū)散熱量。也能夠在不影響頻率情況下改變硅片的厚度，這允許使用更薄的片從而能夠更有效地冷卻。此外，在CMUT之內(nèi)的通道的有效冷卻是可行的從而甚至更進(jìn)一步減少所述探頭的加熱。
7、所述換能器探頭的全360°或部分角度覆蓋，或兩側(cè)(平面換能器的頂部和底部)覆蓋，以便在與二維相控陣列設(shè)計(jì)的波束操縱能力結(jié)合時(shí)，使得所述換能器的旋轉(zhuǎn)是多余的(或最小化的)。能夠通過(guò)例如使用Flex-to-Foil技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
8、前視和/或側(cè)視CMUT能夠輔助用于前列腺消融的所述換能器的準(zhǔn)確定位。
9、CMUT比傳統(tǒng)壓電復(fù)合材料換能器更便宜，并且是無(wú)鉛的，并且因此能夠制造為一次性的，這使得它們對(duì)于間隙換能器是優(yōu)選的，所述間隙換能器諸如是經(jīng)尿道、經(jīng)直腸、經(jīng)食管、血管內(nèi)以及心臟內(nèi)的換能器。
10、額外傳感器的簡(jiǎn)單·集成，所述額外傳感器諸如是溫度、壓力和/或流量傳感器，以用于例如控制探頭溫度。
通常，電容微機(jī)械超聲換能器通過(guò)如下操作制造:
-犧牲蝕刻方法以制造自由懸掛隔膜。
-通常300nm的間隙(隔膜與腔的底之間的垂直距離)。
-通常的隔膜直徑為50到300微米，通常的隔膜厚度為I到2微米。
-金屬層和犧牲材料為鋁和鑰的雙層，設(shè)置在通常400度的相對(duì)低溫處。
優(yōu)勢(shì):傾斜壁；即有利于步進(jìn)覆蓋。
-AI/Mo 的典型厚度:200/50nm。
-所述電介質(zhì)層為低溫PECVD氧-氮-氧(0N0)。所述0Ν0層具有有利的性質(zhì)并且?guī)缀醪伙@示充電。
-熱退火:Τ< 400 度。
-0Ν0 的典型厚度 0Ν0:50/150/50nm
-蝕刻方法:干法蝕刻和濕法蝕刻兩者。
-在所述犧牲蝕刻過(guò)程中使用所謂的臨界點(diǎn)干燥的方法。然而，還有備選的可用的干法蝕刻方法(使用XeF2)。
當(dāng)制造CMUT時(shí)，額外的考慮可以為:
-通過(guò)選擇直徑、隔膜厚度以及間隙距離的特定結(jié)合，將CMUT預(yù)塌陷。那意味著所述隔膜永久接觸所述腔底。預(yù)塌陷的CMUT比傳統(tǒng)CMUT裝置具有這樣的優(yōu)勢(shì):沒(méi)有滯后，更容易的電子學(xué)以及更好的性能。
-僅使用在CMOS加工廠中常見(jiàn)的低溫步驟和材料(基本為鋁和氮化物)制造。這表明該流程是CMOS后端兼容的，并且因此CMUT能夠與在相同硅片上的其他傳感器組合，或者CMUT甚至能夠集成在專(zhuān)用ASIC頂部上。范例有(電容)壓力傳感器、流量或溫度傳感器或超聲微波束形成器。
-有使CMUT片(具有ASIC)薄到大約50-100微米甚至更低的多種選擇:針對(duì)超聲性質(zhì)(不期望的表面波的抑制)以及這冷卻，這是良好的。
-CMUT能夠利用諸如聚對(duì)二甲苯-C的生物兼容覆蓋層涂覆以用于(電)保護(hù)。
CMUT也能夠用于監(jiān)測(cè)消融過(guò)程:RF消融過(guò)程的超聲監(jiān)測(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。這意味著“發(fā)送和接收電子學(xué)”，在那里，超聲測(cè)量與消融相結(jié)合。
在不用考慮針對(duì)HIFU流程的指導(dǎo)和測(cè)溫法是使用磁共振還是使用超聲的情況下，能夠使用CMUT和概述的方法。甚至在根本沒(méi)有使用監(jiān)測(cè)器件的情況下，本發(fā)明也是可應(yīng)用的。
本發(fā)明的實(shí)施例也可以用于非消融HIFU，例如用于針對(duì)局部藥物遞送和基因治療的擴(kuò)展高溫療法。然而，這些應(yīng)用還沒(méi)有(至少?zèng)]有廣泛地)報(bào)道用于前列腺。
本發(fā)明不僅能夠用于前列腺癌，而且能夠用于良性前列腺增生以及其他所有能夠潛在通過(guò)熱消融、局部藥物遞送、局部基因治療處置的，與前列腺相關(guān)的疾病。
本發(fā)明能夠有利地用于針對(duì)HIFU消融或高溫療法的任何間隙超聲應(yīng)用器。例如，所述導(dǎo)管CMUT能夠通·過(guò)穿刺孔插入體內(nèi)(針對(duì)肝臟消融，以當(dāng)前插入激光、微波以及RF應(yīng)用器的方式相同的方式)，或者插入任何用于消融或高溫療法的孔口(例如通過(guò)食管的心臟消融)。
CMUT導(dǎo)管也能夠用于在膽管內(nèi)，或者胃腸、血管或肺系統(tǒng)內(nèi)各處的組織HIFU消融。CMUT能夠插入這些系統(tǒng)中并在這些系統(tǒng)中游歷(對(duì)于血管系統(tǒng)以及膽管，插入可能需要經(jīng)皮)，例如通過(guò)插入靜脈并且之后能夠機(jī)械地操縱所述柔性換能器探頭到達(dá)目標(biāo)組織。CMUT能夠例如用于針對(duì)治療心率失常的心臟內(nèi)或經(jīng)食管EP消融。這種優(yōu)勢(shì)能夠通過(guò)小尺寸的CMUT導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)。這能夠與諸如“信標(biāo)”的上述優(yōu)勢(shì)組合，因此允許CMUT在這些系統(tǒng)內(nèi)的準(zhǔn)確定位或?qū)Ш?，這繼而允許在這些系統(tǒng)內(nèi)的潛在目標(biāo)的準(zhǔn)確消融。CMUT也能夠用于在這些系統(tǒng)內(nèi)的超聲成像，或用于監(jiān)測(cè)消融或其他治療，雖然這已經(jīng)至少部分地在已有技術(shù)中公開(kāi)。
“醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)”在本文中被定義為使用醫(yī)學(xué)成像掃描器采集的二維或三維數(shù)據(jù)。醫(yī)學(xué)成像掃描器在本文中被定義為這樣的裝置:所述裝置適于采集關(guān)于患者物理結(jié)構(gòu)的信息以及構(gòu)建二維或三維醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的組。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)能夠用于由醫(yī)生構(gòu)建對(duì)診斷有用的可視化。這種可視化能夠使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行。
磁共振(MR)數(shù)據(jù)在本文中被定義為在磁共振成像掃描過(guò)程中，由磁共振裝置的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。磁共振成像(MRI)圖像在本文中被定義為包含在磁共振成像數(shù)據(jù)內(nèi)的解剖數(shù)據(jù)的重建的二維或三維可視化。這種可視化能夠使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行。
在本文中所使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”包括任何有形存儲(chǔ)介質(zhì)，其可以存儲(chǔ)指令，當(dāng)所述指令由計(jì)算裝置的處理器執(zhí)行。所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以稱(chēng)作計(jì)算機(jī)可讀非暫時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)。所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也稱(chēng)作有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也可以能夠存儲(chǔ)能夠由計(jì)算裝置的處理器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例包括，但不局限于:軟盤(pán)、磁硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)硬盤(pán)、快閃存儲(chǔ)器、USB拇指驅(qū)動(dòng)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)(RAM)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)(ROM)存儲(chǔ)器、光盤(pán)、磁光盤(pán)、以及處理器的寄存器文件。光盤(pán)的范例包括壓縮盤(pán)(⑶)以及數(shù)字多功能盤(pán)(DVD)，例如⑶-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盤(pán)。術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也指代多種類(lèi)型的能夠由計(jì)算機(jī)裝置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈接訪問(wèn)的記錄介質(zhì)。例如，可以在調(diào)制解調(diào)器上、在互聯(lián)網(wǎng)上、或在局域網(wǎng)上檢索數(shù)據(jù)。
“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器”或“存儲(chǔ)器”為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器為能夠直接訪問(wèn)處理器的任何存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的范例包括，但不局限于:RAM存儲(chǔ)器、寄存器以及寄存器文件。
“計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器”或“儲(chǔ)存器”為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器為任何非易失計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器的范例包括，但不局限于:硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、USB拇指驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、智能卡、DVD、⑶-ROM以及固態(tài)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器也可以為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，反之亦然。
如在本文中所使用的“計(jì)算裝置”包括含有處理器的任何裝置。處理器為電子部件，其能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)·行指令。包括“處理器”的計(jì)算裝置的參考應(yīng)該解釋為可以包含不止一個(gè)處理器。數(shù)據(jù)計(jì)算裝置也應(yīng)該解釋為可以指代每個(gè)都包括處理器的多個(gè)計(jì)算裝置的集合或網(wǎng)絡(luò)。許多程序都有它們這樣的指令:所述指令由多個(gè)處理器執(zhí)行，所述多個(gè)處理器可以在相同的計(jì)算裝置內(nèi)，或甚至可以跨過(guò)多個(gè)計(jì)算裝置分布。
如在本文中所使用的“用戶(hù)接口”為這樣的接口:所述接口允許用戶(hù)或操作者與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互。用戶(hù)接口可以向操作者提供信息或數(shù)據(jù)和/或從操作者接收信息或數(shù)據(jù)。在顯示器上或圖形用戶(hù)接口上的數(shù)據(jù)或信息的顯示是向操作者提供信息的范例。通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、跟蹤球、觸摸板、指示桿、圖形輸入板、手柄、游戲板、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、頭盔、控制桿、操縱輪、踏板、有線手套、跳舞板、遙控裝置以及加速器接收數(shù)據(jù)都是從操作者接收信息或數(shù)據(jù)的范例。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)管，所述導(dǎo)管包括具有遠(yuǎn)端和近端的桿。所述遠(yuǎn)端包括電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列，其具有能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)以能控制地加熱目標(biāo)區(qū)。所述導(dǎo)管還包括在所述近端處的連接器，所述連接器用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列供給電能以用于控制所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。電容微機(jī)械超聲換能器的使用針對(duì)這樣的導(dǎo)管是有利的。這是因?yàn)樗鲭娙菸C(jī)械超聲換能器可以以比傳統(tǒng)壓電換能器更小的尺寸和比例創(chuàng)建。這意味著，針對(duì)這樣的導(dǎo)管，多數(shù)量的電容微機(jī)械超聲換能器可以組合于單個(gè)導(dǎo)管中。以這樣多數(shù)量的換能器，能夠?qū)⒊曋苯泳劢沟交蚩刂频剿瞿繕?biāo)區(qū)。這可以以若干種不同方式實(shí)現(xiàn)。所述電容微機(jī)械超聲換能器可以物理地聚焦從而改變它們的排列以使超聲聚集于目標(biāo)區(qū)并且加熱所述目標(biāo)區(qū)。
在另一實(shí)施例中，至少部分地機(jī)械調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，存在電容微機(jī)械超聲換能器的多個(gè)陣列，并且通過(guò)機(jī)械地調(diào)節(jié)在所述電容微機(jī)械超聲換能器的多個(gè)陣列間的相對(duì)位置，至少部分地調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)屈曲或彎曲所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列，至少部分地控制所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。
在電容微機(jī)械超聲換能器的另一實(shí)施例中，控制向他們供給的電能的相位和/或幅度。這實(shí)現(xiàn)了對(duì)所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的電控制。在一些實(shí)施例中，既有超聲的機(jī)械聚焦又有超聲的電聚焦。
在另一實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的電控制至少部分地調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)電控制包括向電容微機(jī)械換能器供給的交流電能的相位和/或幅度的控制。這可以包括控制對(duì)于電容微機(jī)械超聲換能器的具體陣列的幅度和/或相位。它可以包括控制對(duì)于組成電容微機(jī)械超聲換能器的一個(gè)陣列的獨(dú)立電容微機(jī)械換能器的相位和/或幅度。如果使用足夠多數(shù)的電容微機(jī)械超聲換能器，那么，能夠移動(dòng)所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的焦點(diǎn)。這可以通過(guò)控制向所述換能器供給的交流電能的相位和/或幅度實(shí)現(xiàn)。
在另一實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)端包括至少一個(gè)集成電路以用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列供能。在一些實(shí)施例中，可以使用不止一個(gè)集成電路以用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的一個(gè)或多個(gè)陣列供能。
在另一實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)端包括至少一個(gè)集成電路以用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列供能并且用于向所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)提供電控制。所述導(dǎo)管還包括在所述至少一個(gè)集成電路與所述連接器之間的數(shù)據(jù)總線。這一實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)槿绻袛?shù)百個(gè)不同的電容微機(jī)械超聲換能器，具有將每個(gè)換能器連接至所述連接器的引線是不實(shí)際的。這使得所述導(dǎo)管大到不能接受。能夠使用這樣的集成電路:所述集成電路能夠驅(qū)動(dòng)獨(dú)立電容微機(jī)械超聲換能器或者能夠用于驅(qū)動(dòng)電容微機(jī)械超聲換能器的組或陣列。能夠經(jīng)由在所述近端處的所述連接器向所述集成電路供給外部電能，并且也能夠有數(shù)據(jù)線，所述數(shù)據(jù)線用于向所述集成電路發(fā)送和從所述集成電路接收信息。例如，能夠?qū)⒂糜谑褂盟鰧?dǎo)管執(zhí)行聲波處理的編碼的指令發(fā)送至所述集成電路。在一些實(shí)施例中，供能線纜和所述數(shù)據(jù)總線包含·在一起。例如，在一些實(shí)施例中可以沿所述數(shù)據(jù)總線供給DC電能。能夠沿相同的線傳送更高頻率的數(shù)據(jù)。
在另一實(shí)施例中，所述至少一個(gè)集成電路包括用于在加熱目標(biāo)區(qū)的同時(shí)使用所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列執(zhí)行超聲成像的電路。所述超聲成像在一些實(shí)施例中可以在所述集成電路的板上執(zhí)行。在其他實(shí)施例中，從所述電容微機(jī)械超聲換能器采集的數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)總線上發(fā)送出去。用于執(zhí)行超聲成像的所述電路在一些實(shí)施例中可以簡(jiǎn)單地用于執(zhí)行數(shù)據(jù)采集。在執(zhí)行超聲成像過(guò)程中從所述導(dǎo)管采集的數(shù)據(jù)的重建或解釋可以由處理器或外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重建。在一些實(shí)施例中，所述聲波處理和所述超聲成像同時(shí)發(fā)生。一些電容微機(jī)械超聲換能器能夠以第一頻率驅(qū)動(dòng)以用于執(zhí)行所述聲波處理，并且其他超聲換能器能夠以第二頻率驅(qū)動(dòng)以用于執(zhí)行成像。通過(guò)這種方式，對(duì)所述目標(biāo)區(qū)的成像和加熱或聲波處理能夠同時(shí)執(zhí)行。在其他實(shí)施例中，對(duì)所述目標(biāo)區(qū)的成像和加熱以交替進(jìn)行這兩者的方式執(zhí)行。這種實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)槌暢上窨梢杂糜跍y(cè)量對(duì)目標(biāo)區(qū)加熱的有效性，并且也可以用于向算法提供輸入以用于控制所述導(dǎo)管加熱哪里。
在另一實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)端具有長(zhǎng)度伸展部。所述遠(yuǎn)端具有長(zhǎng)度伸展部和尖端。所述尖端為所述導(dǎo)管的末端，并且沿所述桿的軸將通過(guò)所述尖端的部分。所述長(zhǎng)度伸展部是所述遠(yuǎn)端的區(qū)域，其形成圍繞沿所述桿的軸的表面?；蛘?，所述長(zhǎng)度伸展部可以描述為所述遠(yuǎn)端的側(cè)面部分或區(qū)域?！⑺鲭娙菸C(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的至少一部分進(jìn)行取向從而使得目標(biāo)區(qū)鄰近長(zhǎng)度伸展部定位?；蛘撸瑢⑺鲭娙菸C(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列進(jìn)行取向從而使得所述導(dǎo)管側(cè)面的區(qū)域被加熱。在另一實(shí)施例中，所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的至少一些形成圍繞所述桿的環(huán)。或者說(shuō)，所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一些形成圍繞所述長(zhǎng)度伸展部的路徑或線路。這使得所述導(dǎo)管能夠加熱目標(biāo)區(qū)或圍繞所述導(dǎo)管的環(huán)。這可以用于在圍繞所述導(dǎo)管的360度環(huán)中同時(shí)加熱，其也能夠使得所述導(dǎo)管插入受檢者并且之后選擇性地決定在哪個(gè)方向上進(jìn)行加熱。例如，僅向所述電容微機(jī)械超聲換能器的一部分供給能量。這能夠用于控制加熱受檢者的哪個(gè)區(qū)域。例如，所述導(dǎo)管能夠插入受檢者，并且之后電控制所述導(dǎo)管加熱的方向。這消除了機(jī)械轉(zhuǎn)向所述導(dǎo)管以加熱特定區(qū)域的需求。超聲輻射的側(cè)向發(fā)射的能力使得圍繞所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的寬的角度范圍能夠在無(wú)需移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)所述導(dǎo)管的情況下被照射。所述側(cè)向發(fā)射的特征由于所述電容微機(jī)械超聲換能器的陣列的柔性獨(dú)立地起作用。在另一實(shí)施例中，所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的至少一部分是柔性的。在這一具體的實(shí)施例中，所述電容微機(jī)械超聲換能器的陣列在柔性材料上形成。這是十分有利的，因?yàn)樗鰧?dǎo)管可以更容易地插入受檢者。這也通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了所述導(dǎo)管的彎曲或屈曲以機(jī)械地將生成的超聲能量聚焦于位于目標(biāo)區(qū)中的焦點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管包括所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少兩個(gè)陣列。所述導(dǎo)管還包括在所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少兩個(gè)陣列之間的柔性元件。這一實(shí)施例是有利的，因?yàn)樗试S所述導(dǎo)管是柔性的。較大數(shù)量的電容微機(jī)械超聲換能器可以包含于導(dǎo)管中，因?yàn)樗鰧?dǎo)管是柔性·的。如果導(dǎo)管過(guò)于剛性，在一些情況中，它可能不能夠插入到受檢者體內(nèi)。另一優(yōu)勢(shì)是，柔性元件的包含允許所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少兩個(gè)陣列將超聲引導(dǎo)至不同的方向。這能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的使用，以用于致動(dòng)相對(duì)于彼此的所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少兩個(gè)陣列。這可以實(shí)現(xiàn)能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)，以用于經(jīng)由機(jī)械器件控制所述目標(biāo)區(qū)的加熱。在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管還包括機(jī)械致動(dòng)器以用于通過(guò)屈曲所述遠(yuǎn)端至少部分地調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。這種實(shí)施例可以應(yīng)用于這樣的實(shí)施例:在那里，所述導(dǎo)管包括電容微機(jī)械超聲換能器的至少兩個(gè)陣列，在它們兩個(gè)之間具有柔性元件；也可以應(yīng)用于這樣的實(shí)施例:在那里，所述電容微機(jī)械超聲換能器的陣列是柔性的。這種實(shí)施例也應(yīng)用于這種情況:當(dāng)存在柔性元件，并且所述電容微機(jī)械超聲換能器的陣列是柔性的。這種實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)樗鰴C(jī)械致動(dòng)器的使用實(shí)現(xiàn)了所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)。在另一實(shí)施例中，所述連接器包括在所述近端處的流體冷卻入口。所述導(dǎo)管適于從所述流體冷卻入口向所述遠(yuǎn)端供給冷卻流體。在一些實(shí)施例中，所述冷卻流體排出所述導(dǎo)管。在其他實(shí)施例中，使用管道將加熱的冷卻流體引導(dǎo)回所述連接器。這種實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)樗隼鋮s流體可以用于防止將所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列加熱到這樣的點(diǎn):在那里，它們可能造成受檢者的組織損傷。例如，在聲波處理前列腺腺體的過(guò)程中，過(guò)多加熱尿道可能導(dǎo)致失禁。冷卻流體的使用可以防止這點(diǎn)。同時(shí)，使用冷卻流體允許所述電容微機(jī)械超聲換能器以更高的功率比使用。在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管還包括用于測(cè)量在所述遠(yuǎn)端中冷卻流體壓力的壓力傳感器。這種實(shí)施例可以是有利的，因?yàn)樗鰤毫鞲衅骺梢杂糜跍y(cè)量在所述遠(yuǎn)端處的冷卻流體流量，并且，它也可以用于保證所述冷卻流體不會(huì)造成太大的壓力。例如，如果所述冷卻流體排出所述導(dǎo)管的尖端，那么保證不會(huì)由于所述冷卻流體而在受檢者中造成過(guò)高的壓力是有利的。
在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管還包括用于測(cè)量冷卻流體流量的流量傳感器。這種實(shí)施例是有利的，因?yàn)橹苯訙y(cè)量在所述尖端處的所述冷卻流體流量，并且可以用于保證冷卻適當(dāng)?shù)匦惺构δ堋?br> 在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管還包括壓力傳感器和流量傳感器兩者。當(dāng)流體傳感器包含于所述導(dǎo)管中時(shí)，它可以包含于所述尖端處或在所述桿內(nèi)。
在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管還包括溫度傳感器。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器可以包含于所述導(dǎo)管中。如果使用冷卻流體，在入口和出口處的針對(duì)所述冷卻流體的溫度傳感器可以用于在所述導(dǎo)管中測(cè)量驅(qū)散的熱量?？梢詼y(cè)量和控制這種熱量驅(qū)散的測(cè)量結(jié)果。能夠通過(guò)外部計(jì)算機(jī)或控制系統(tǒng)，或者通過(guò)集成電路或集成在所述導(dǎo)管內(nèi)的控制器執(zhí)行控制。
在另一實(shí)施例中，所述導(dǎo)管還包括用于監(jiān)測(cè)所述遠(yuǎn)端溫度的溫度傳感器。這種實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)榭梢灾苯訙y(cè)量在所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列附近區(qū)域的溫度。這可以用于保證受檢者不被由所述超聲換能器造成的過(guò)高溫度損傷或傷害。所述溫度傳感器可以為集成在所述遠(yuǎn)端中的單獨(dú)的傳感器。在其他實(shí)施例中，所述溫度傳感器可以直接構(gòu)建在與將所述電容微機(jī)械超聲換能器制造在其中的基底相同的基底中。例如，熱敏電阻能夠直接包含于在制造所述電容微機(jī)械超聲換能器的過(guò)程中使用的工藝流程中。這樣的實(shí)施例是有利的，因?yàn)槎鄠€(gè)溫度傳感器能夠直接包含于所述超聲換能器定位的區(qū)域中。這還保證了甚至是所述超聲換能器的區(qū)域也不會(huì)被過(guò)度加熱。
對(duì)于任意上文提到的傳感器，所述傳感器在一些實(shí)施例中可以連接至集成電路。在所述集成電路與所述連接器之間的任何數(shù)據(jù)總線之后也可以用于傳遞從傳感器接收的數(shù)據(jù)。
在另一實(shí)施例中，所述桿包括機(jī)械操縱設(shè)備以用于操縱所述遠(yuǎn)端。這種實(shí)施例是有利的，因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)可以包含·于所述導(dǎo)管中，這允許經(jīng)由所述機(jī)械操縱設(shè)備調(diào)節(jié)所述導(dǎo)管的位置。所述機(jī)械操縱設(shè)備可以例如包括這樣的元件:所述元件用于扭曲所述遠(yuǎn)端的位置和/或用于在特定方向上彎曲或屈曲，因?yàn)樗鰧?dǎo)管可以包含樞軸，并且可以有連接所述導(dǎo)管的剛性元件或半剛性元件的一個(gè)或多個(gè)柔性元件。線纜或細(xì)線系統(tǒng)之后可以用于操控所述遠(yuǎn)端并且用于使用所述機(jī)械操縱設(shè)備操縱所述遠(yuǎn)端。
在另一實(shí)施例中，所述電容微機(jī)械超聲換能器為預(yù)塌陷的電容微機(jī)械超聲換能器。
在另一方面中，本發(fā)明提供了用于從成像區(qū)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括導(dǎo)管接口，所述導(dǎo)管接口用于連接至根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的導(dǎo)管的連接器。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器用于控制所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)以及用于控制所述導(dǎo)管的能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包含用于由所述處理器執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令。所述指令的執(zhí)行令所述處理器通過(guò)控制所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)來(lái)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器根據(jù)配準(zhǔn)的在所述遠(yuǎn)端處的位置生成焦點(diǎn)控制信號(hào)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)，使用所述導(dǎo)管接口控制所述焦點(diǎn)。
所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)可以為多種不同類(lèi)型系統(tǒng)中的一種。例如，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)可以為磁共振成像系統(tǒng)。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)也可以為計(jì)算機(jī)斷層攝影或CT系統(tǒng)。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)也可以為診斷超聲系統(tǒng)。所述位置的配準(zhǔn)的形式可以依賴(lài)從特定醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的類(lèi)型。在一些實(shí)施例中，在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置的步驟可以包括從所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)重建醫(yī)學(xué)圖像以及之后在所述醫(yī)學(xué)圖像中配準(zhǔn)所述位置。之后可以使用標(biāo)準(zhǔn)圖像識(shí)別或配準(zhǔn)技術(shù)在所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置。這種實(shí)施例是尤其有利的，因?yàn)樗鲠t(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)可以用于指導(dǎo)由所述導(dǎo)管進(jìn)行的對(duì)所述目標(biāo)區(qū)的加熱。所述導(dǎo)管接口可以向所述導(dǎo)管供能以令所述導(dǎo)管行使功能。另外，所述處理器可以能夠發(fā)送控制信號(hào)或控制所述導(dǎo)管接口，從而由所述處理器控制所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。作為范例，這樣的導(dǎo)管，在那里所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列形成繞所述桿的環(huán)，可以插入受檢者。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)之后可以用于確定向所述電容微機(jī)械超聲換能器中的哪些供能以執(zhí)行具體治·療。在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為磁共振成像系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)為診斷超聲系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，所述指令還令所述處理器根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)受檢者的目標(biāo)區(qū)。配準(zhǔn)所述目標(biāo)區(qū)的步驟可以包括從所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)重建一幅或多幅醫(yī)學(xué)圖像?？梢允褂靡阎膱D像配準(zhǔn)技術(shù)配準(zhǔn)所述目標(biāo)區(qū)。例如，可以在所述醫(yī)學(xué)圖像或醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中，或者在諸如能變形模型的模型中找到特定解剖界標(biāo)。所述指令還令所述處理器生成焦點(diǎn)控制信號(hào)，從而控制所述焦點(diǎn)，從而使用所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列加熱所述目標(biāo)區(qū)。這種實(shí)施例是有利的，因?yàn)橛伤鲠t(yī)學(xué)成像系統(tǒng)選擇并瞄準(zhǔn)了具體目標(biāo)區(qū)。在一些實(shí)施例中，可以使用處置計(jì)劃或其他計(jì)劃數(shù)據(jù)以提前指定所述目標(biāo)區(qū)。在另一實(shí)施例中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集熱成像數(shù)據(jù)。如在本文中所使用的熱成像數(shù)據(jù)包括可以用于測(cè)量或推斷受檢者不同解剖區(qū)域的溫度的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。所述熱成像數(shù)據(jù)可以與所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)是相同的或者不同的。針對(duì)一些醫(yī)學(xué)成像模態(tài)，所述熱成像數(shù)據(jù)和所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)可以是相同的。在其他情況下，所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)可以包括解剖數(shù)據(jù)，并且所述熱成像數(shù)據(jù)可以包括用于創(chuàng)建熱地圖(map)的初級(jí)數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述熱成像數(shù)據(jù)重建熱地圖。如在本文中所使用的熱地圖包括定位特定溫度或溫度的描述。例如，熱地圖可以疊加在另一醫(yī)學(xué)圖像上以指示不同解剖區(qū)域的溫度。根據(jù)所述熱地圖生成所述焦點(diǎn)控制信號(hào)。亦即，可以使用所述熱成像數(shù)據(jù)和/或所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)生成所述焦點(diǎn)控制信號(hào)。所述焦點(diǎn)控制信號(hào)因此能夠用于將受檢者的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)和/或不同解剖區(qū)域的溫度考慮進(jìn)去。這例如可以用于保證在特定閾值溫度以上加熱特定解剖區(qū)域并且在這一溫度維持一段預(yù)先確定的時(shí)間量。這可以用于誘導(dǎo)細(xì)胞的壞死或者也可以用于激活熱敏感藥物或造影劑?？梢允褂么殴舱駵y(cè)溫法測(cè)量受檢者的溫度。在磁共振測(cè)溫法中，采集磁共振測(cè)溫法數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，磁共振測(cè)溫法數(shù)據(jù)為熱成像數(shù)據(jù)。磁共振測(cè)溫法數(shù)據(jù)在本文中被定義為在磁共振成像掃描過(guò)程中由磁共振裝置的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號(hào)的測(cè)量結(jié)果，所述測(cè)量結(jié)果包含能夠用于磁共振測(cè)溫法的信息。磁共振測(cè)溫法通過(guò)測(cè)量溫度敏感參數(shù)的變化行使功能。在磁共振測(cè)溫法過(guò)程中可以測(cè)量的參數(shù)的范例有:質(zhì)子共振頻移、擴(kuò)散系數(shù)、或Tl和/或T2弛豫時(shí)間的變化，這些可以用于使用磁共振測(cè)量溫度。所述質(zhì)子共振頻移是依賴(lài)溫度的，因?yàn)楠?dú)立質(zhì)子，氫原子感受的磁場(chǎng)依賴(lài)于周?chē)肿咏Y(jié)構(gòu)。由于溫度影響氫鍵，溫度的增長(zhǎng)降低分子篩選。這導(dǎo)致質(zhì)子共振頻率的溫度依賴(lài)性。
計(jì)算機(jī)斷層攝影也可以用于確定受檢者的溫度，并且因此用于采集熱成像數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)斷層攝影例如可以用于檢測(cè)區(qū)域的亨斯菲爾德單位的變化。這可以與溫度相關(guān)。例如，可以將加熱的區(qū)域識(shí)別為在圖像中的低密度區(qū)域。也可以使用計(jì)算機(jī)斷層攝影檢測(cè)由氣穴化誘導(dǎo)的氣泡。
超聲也可以用于確定溫度以及采集熱成像數(shù)據(jù)。這可以通過(guò)若干種方式實(shí)現(xiàn)。例如，超聲可以用于通過(guò)測(cè)量如下參數(shù)來(lái)確定溫度:由于組織熱膨脹和聲速變化導(dǎo)致的超聲偏移、衰減系數(shù)的變化和/或來(lái)自組織不均一性的反向散射能的變化。
在另一方面中，本發(fā)明也提供了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括機(jī)器可執(zhí)行指令，所述機(jī)器可執(zhí)行指令由用于從成像區(qū)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的處理器執(zhí)行。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括導(dǎo)管接口，所述導(dǎo)管接口用于連接至根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的連接器。所述指令的執(zhí)行令所述處理器在所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器根據(jù)配準(zhǔn)的所述遠(yuǎn)端的位置生成焦點(diǎn)控制信號(hào)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)，使用所述導(dǎo)管接口控制所述焦點(diǎn)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理·器根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)，使用所述導(dǎo)管接口控制所述焦點(diǎn)。
所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也提供了計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或機(jī)器可執(zhí)行指令可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上。
在另一方面中，本發(fā)明提供了一種操作用于從成像區(qū)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的方法。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括導(dǎo)管接口，所述導(dǎo)管接口用于連接至根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的連接器。所述方法包括使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的步驟。所述方法還包括在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置的步驟。所述方法還包括根據(jù)配準(zhǔn)的所述遠(yuǎn)端的位置生成焦點(diǎn)控制信號(hào)的步驟。所述方法還包括根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)，使用所述導(dǎo)管接口控制所述焦點(diǎn)的步驟。
此外，所述方法可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或處理器實(shí)施。本發(fā)明因此也提供了計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。


在下文中，僅通過(guò)舉例的方式，并且參考附圖，將會(huì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出了圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖2示出了圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法的流程圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖4對(duì)若干種類(lèi)型的電容微機(jī)械超聲換能器陣列與傳統(tǒng)壓電換能器進(jìn)行了比較；
圖5a到5b示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖6a到6b不出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的導(dǎo)管；
圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)；以及
圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。
參考標(biāo)記列表
300 頂視圖
302 側(cè)視圖
304 導(dǎo)管
306 平面表面
308 電容微機(jī)械超聲換能器的陣列
310 線纜
400 壓電元件
402 電容微機(jī)械超聲換能器的陣列
404 電容微·機(jī)械超聲換能器的陣列
406 電連接
408 第一電連接
410 第二電連接
412 陣列402的放大圖
414 電容微機(jī)械超聲換能器
416 第一電連接組
418 第二電連接組
420 陣列404的放大圖
422 電容微機(jī)械超聲換能器的陣列
424 第一電連接
426 第二電連接
500 具有電容微機(jī)械超聲換能器陣列的基底
502 基底
504 用于流體流的通道
506 散熱片
508 生成的超聲波束方向
510 厚度
512 具有電容微機(jī)械超聲換能器的陣列的基底
514 基底
516 微機(jī)械微通道
518 流體流
600 具有電容微機(jī)械超聲換能器的陣列的第一基底
602第一基底
604具有電容微機(jī)械超聲換能器的陣列的第二基底
606第二基底
608通道
610溫度傳感器
612流量或壓力傳感器
700導(dǎo)管的遠(yuǎn)端
702前視環(huán)陣列
704側(cè)視環(huán)陣列
705桿
706電連接
708孔
800導(dǎo)管
802電容微機(jī)械超聲換能器的陣列
803柔性元件
804超聲路徑
806目標(biāo)區(qū)
808遠(yuǎn)端
810桿
812管道
814線纜·
816線纜行進(jìn)方向
900導(dǎo)管
902前列腺
904膀胱
906遠(yuǎn)端
907電容微機(jī)械超聲換能器的陣列
908機(jī)械致動(dòng)器
910線纜
1000導(dǎo)管
1002桿
1004遠(yuǎn)端
1006近端
1008電容微機(jī)械超聲換能器的陣列
1010電連接
1010’數(shù)據(jù)總線和電源
1012連接器
1014目標(biāo)區(qū)
1100導(dǎo)管
1102處理器
1104流量或壓力傳感器
1106溫度傳感器
1108流體冷卻入口
1110管道
1112出口
1114封閉部
1200醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)
1202成像區(qū)
1204導(dǎo)管接口
1206導(dǎo)管
1207受檢者
1208遠(yuǎn)端
1210目標(biāo)區(qū)
1212硬件接口
1214計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
1216處理器
1218用戶(hù)接口
1220計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器
1222計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器
1224處置計(jì)劃·
1226醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)
1228醫(yī)學(xué)圖像
1230焦點(diǎn)控制信號(hào)
1232遠(yuǎn)端位置
1234目標(biāo)區(qū)位置
1236熱成像數(shù)據(jù)
1238熱地圖
1240控制模塊
1242圖像重建模塊
1244熱繪圖模塊
1246焦點(diǎn)控制信號(hào)生成模塊
1300磁共振成像系統(tǒng)
1302磁體
1303磁體膛孔
1304磁場(chǎng)梯度線圈
1306磁場(chǎng)梯度線圈電源
1308天線
1310收發(fā)器
1312受檢者支撐物具體實(shí)施方式
在這些圖中類(lèi)似編號(hào)的元件或者為等要元件或者執(zhí)行相同的功能。如果功能是等效的，之前已經(jīng)討論的元件不必要在之后在進(jìn)行論述。
圖1示出了圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟100中，采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。在步驟102中，在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置?？梢允褂脠D像識(shí)別技術(shù)識(shí)別所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端。例如，可以在受檢者外部識(shí)別所述導(dǎo)管的部分，并且所述導(dǎo)管在特定醫(yī)學(xué)成像模態(tài)中可以具有特定表現(xiàn)。例如，所述導(dǎo)管可以由這樣的材料制造:所述材料在特定成像模態(tài)中具有特別大或者低的對(duì)比度。所述導(dǎo)管也可以具有在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中容易識(shí)別的形狀或包含在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中容易識(shí)別的區(qū)域。步驟102也可以包括將所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)重建為一幅或多幅醫(yī)學(xué)圖像的步驟。在這種情況中，可以在所述醫(yī)學(xué)圖像中配準(zhǔn)所述位置。
在沒(méi)有執(zhí)行圖像配準(zhǔn)的情況中，使用通過(guò)所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的成像模態(tài)能夠簡(jiǎn)單識(shí)別的標(biāo)記或標(biāo)識(shí)對(duì)所述遠(yuǎn)端的位置進(jìn)行識(shí)別，這種識(shí)別可以被利用。例如，如果所述成像模態(tài)為超聲，所述遠(yuǎn)端可以具有用于識(shí)別的超聲信標(biāo)。針對(duì)磁共振成像，可以使用在采集磁共振數(shù)據(jù)過(guò)程中激勵(lì)的共振RF線圈識(shí)別所述遠(yuǎn)端的位置。
接下來(lái)在步驟104中，根據(jù)配準(zhǔn)的所述遠(yuǎn)端的位置，生成焦點(diǎn)控制信號(hào)。接下來(lái)在步驟106中，根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)，使用所述導(dǎo)管接口控制所述焦點(diǎn)。這可以采取若干種不同形式。如果有用于直接聚焦所述導(dǎo)管接口的機(jī)械系統(tǒng)，那么所述焦點(diǎn)控制信號(hào)可以令所述接口致動(dòng)所述導(dǎo)管的這樣的部分:所述部分控制所述焦點(diǎn)的機(jī)械方面。如果由所述接口控制獨(dú)立的電容微機(jī)械超聲換能器，那么所述焦點(diǎn)控制信號(hào)可以包括用于控制傳送至所述微機(jī)械超聲換能器的能量的指令。如果所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列由集成電路驅(qū)動(dòng)，那么所述焦點(diǎn)控制信號(hào)可以簡(jiǎn)單地包含經(jīng)由數(shù)據(jù)總線傳送至所述集成電路的指令?！?br> 圖2示出了圖示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟200中，采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。在步驟202中，采集熱成像數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和所述熱成像數(shù)據(jù)可以同時(shí)采集或從相同數(shù)據(jù)重建。在步驟206中，在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)所述導(dǎo)管遠(yuǎn)端的定位。如之前討論的，步驟204也可以包含從所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)重建醫(yī)學(xué)圖像的動(dòng)作。在步驟206中，在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)。在一些實(shí)施例中，首先可以在處置計(jì)劃或傳送至所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的計(jì)劃數(shù)據(jù)中識(shí)別所述目標(biāo)區(qū)。在步驟208中，從所述熱成像數(shù)據(jù)重建熱地圖。在步驟210中，根據(jù)配準(zhǔn)的所述遠(yuǎn)端的位置、配準(zhǔn)的目標(biāo)區(qū)以及所述熱地圖，生成焦點(diǎn)控制信號(hào)。在步驟212中，根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)，使用所述導(dǎo)管接口控制所述焦點(diǎn)。在所述流程圖中，有從框圖212返回至框圖200的箭頭。這指示了所述方法的這些步驟可以重復(fù)執(zhí)行。例如，在加熱所述目標(biāo)區(qū)過(guò)程中，受檢者可能移動(dòng)，或者可能具有這樣的需求:監(jiān)測(cè)所述目標(biāo)區(qū)的溫度和圍繞所述目標(biāo)區(qū)的受檢者部分的溫度。在加熱過(guò)程中測(cè)量的熱地圖能夠用于所述處置的閉環(huán)反饋以保證預(yù)先確定的加熱量不會(huì)超過(guò)預(yù)先確定的加熱閾值水平。雖然步驟200-212的所有的步驟都顯示在循環(huán)中，在一些實(shí)施例中，不是所有這些步驟都在每個(gè)循環(huán)中執(zhí)行。例如，如果受檢者沒(méi)有移動(dòng)，僅期望在每個(gè)循環(huán)中重復(fù)采集熱成像數(shù)據(jù)。而且，如果所述目標(biāo)區(qū)的溫度沒(méi)有快速變化，但是有受檢者的內(nèi)部移動(dòng)或外部移動(dòng)，相比所述熱成像數(shù)據(jù)，更頻繁地采集所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)是有益的。最終，在完成加熱所述目標(biāo)區(qū)后，所述方法在步驟214中結(jié)束。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管304的頂視圖300和側(cè)視圖302。在圖3示出的范例中，僅示出了所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端。在這種設(shè)計(jì)中，具有平面表面306，平面表面306具有電容微機(jī)械超聲換能器的陣列310。在這一范例中，有十個(gè)陣列308。底視圖302沒(méi)有顯示出在頂視圖300中示出的所有陣列308。在這一實(shí)施例中，陣列308中的每個(gè)連接至各自的電纜310。
在圖4中，示出了傳統(tǒng)壓電元件400。壓電元件400的旁邊是電容微機(jī)械超聲換能器的兩個(gè)陣列402、404。壓電元件400具有用于驅(qū)動(dòng)元件400的兩個(gè)電連接406。
電容微機(jī)械超聲換能器陣列402具有第一電連接408和第二電連接410。陣列402是有線的，從而使其以電壓元件400起作用的方式起到單個(gè)換能器元件的作用。這闡明了陣列402如何可以用作整個(gè)壓電元件400的代替。圖412示出了陣列402的放大。能夠看見(jiàn)個(gè)體電容微機(jī)械超聲換能器414。能夠看出，換能器414的每個(gè)被連接至第一電連接408和第二電連接410。電容微機(jī)械超聲換能器的陣列404被布置為線性陣列。針對(duì)換能器的每排，都有第一電連接組416和第二電連接組418。圖420為陣列404的放大細(xì)節(jié)。能夠?qū)€(gè)體的電容微機(jī)械超聲換能器422顯示為連接于第一電連接424和第二電連接426。連接424和426是從第一電連接組416和第二電連接組418中選擇的。
除了將所述電容微機(jī)械超聲換能器有線連接于大塊陣列中或連接于線性陣列中夕卜，個(gè)體的電容微機(jī)械超聲換能器也可以由它們各自的源獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
圖5a和5b圖不了冷卻電·容微機(jī)械超聲換能器的一種方法。在圖5a中，存在基底500，其中，電容微機(jī)械超聲換能器的陣列構(gòu)建在基底500中。這形成在基底502上?；?02例如可以為硅基底。在其下，箭頭504指示了用于冷卻具有陣列的基底500的流體流的通道。存在散熱片506，散熱片506方便熱能從基底500和502轉(zhuǎn)移至冷卻流體。相比于壓電換能器，由電容微機(jī)械超聲換能器生成的頻率不依賴(lài)其厚度。因此，極低頻率的電容微機(jī)械超聲換能器相比于類(lèi)似的壓電晶體可以很薄。距離510指示了電容微機(jī)械超聲換能器500和基底502結(jié)合的厚度。
圖5b示出了制造這樣的實(shí)施例的變更的方法。在圖5b中，存在電容微機(jī)械超聲換能器陣列的基底512。具有陣列的基底512安裝在基底514上?；?14也可以由硅制造。在基底514內(nèi)側(cè)有微通道516，將微通道516微機(jī)械地制造在所述基底中。箭頭518指示流體流通過(guò)微通道516的方向。
圖6a和6b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的具有兩面的遠(yuǎn)端。圖6a圖示了創(chuàng)建過(guò)程，并且圖6b示出了裝配好的構(gòu)件。在這一范例中，上半部具有第一基底600，第一基底600具有附接至另一第一基底602的電容微機(jī)械超聲換能器陣列。第一基底602也可以由硅制成。存在第二基底604，第二基底604具有在第二基底606上的電容微機(jī)械超聲換能器陣列。第二基底606可以由硅制成。在基底602和606中，存在被切斷的通道608。它們例如可以使用標(biāo)準(zhǔn)的硅微機(jī)械處理切斷，諸如化學(xué)蝕刻或等離子蝕刻。基底602和606可以使用諸如BCB的合適的粘著劑粘合在一起。在圖6b中，兩個(gè)半部裝配在一起。在圖6b中額外示出的是顯示在基底600表面上的溫度傳感器610，以及測(cè)量在通道608的一個(gè)中的流量或壓力的壓力傳感器612。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的遠(yuǎn)端700。在這一實(shí)施例中，存在前視環(huán)陣列702。存在圍繞孔708的電容微機(jī)械超聲換能器陣列。在環(huán)陣列702之后的是側(cè)視環(huán)陣列704的嵌板。陣列704形成圍繞所述導(dǎo)管的桿的環(huán)。在這幅圖中示出的是多種電連接706。前視環(huán)陣列702可以用于如提供三維成像這樣的目的。側(cè)視陣列704可以用于超聲消融和監(jiān)測(cè)。個(gè)體的電容微機(jī)械超聲換能器能夠用于在超聲消融過(guò)程中的波束操縱。這一實(shí)施例的益處可以包括:可以沒(méi)有針對(duì)所述導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)的需求，或者具有針對(duì)所述導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)的最小需求。孔708能夠用于額外的儀器或用于水灌輸。在圖7中示出的實(shí)施例能夠在多個(gè)方向上聚焦，從而針對(duì)如消融前列腺這樣的目的，圍繞探頭的整個(gè)360度可以同時(shí)執(zhí)行。這可以導(dǎo)致更少的處置時(shí)間，并且因此也降低了成本。
圖8示出了導(dǎo)管800，在那里機(jī)械地調(diào)節(jié)焦點(diǎn)。所述導(dǎo)管具有電容微機(jī)械超聲換能器的陣列802。在這一實(shí)施例中，所述的陣列可以為柔性的，或者它們可以為剛性的。示出的是在每個(gè)陣列802之間的柔性元件803。線804追蹤了由陣列802生成的超聲的一般路徑。超聲804聚集在目標(biāo)區(qū)806中。陣列802的所有都位于導(dǎo)管800的桿810的遠(yuǎn)端808上。存在在遠(yuǎn)端808上的彎曲。這令陣列802的集合將它們的超聲聚焦在目標(biāo)區(qū)806中。能夠機(jī)械地調(diào)節(jié)這樣的布置。例如，位于在所述導(dǎo)管內(nèi)的能夠是管道812，管道812剛性或半剛性地安裝于桿810。在管道812內(nèi)的能夠是線纜814。所述線纜能夠從管道812延伸通過(guò)導(dǎo)管800的遠(yuǎn)端808。遠(yuǎn)端808能夠，例如，具有彈性材料，或者被預(yù)施壓。這可以造成遠(yuǎn)端808的自然彎曲。當(dāng)所述線纜在方向818上拉動(dòng)或移動(dòng)，這令線纜814縮短從而令遠(yuǎn)端808伸直。這改變了導(dǎo)管800的焦點(diǎn)?！ぞ€纜814也能夠用于操作連接。在一些實(shí)施例中，這個(gè)導(dǎo)管的機(jī)械調(diào)節(jié)可以用于活躍地操縱或指導(dǎo)所述導(dǎo)管。換言之，針對(duì)所述焦點(diǎn)的機(jī)械調(diào)節(jié)可以用于機(jī)械地調(diào)節(jié)所述遠(yuǎn)端的位置。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的導(dǎo)管900，導(dǎo)管900用于處置前列腺902。導(dǎo)管900已經(jīng)通過(guò)尿道插入到膀胱904中。在這一實(shí)施例中，導(dǎo)管900的遠(yuǎn)端906具有電容微機(jī)械超聲換能器的陣列907。存在機(jī)械致動(dòng)器908，其將遠(yuǎn)端906屈曲。存在用于控制機(jī)械致動(dòng)器908的線纜910。在圖9中示出的實(shí)施例能夠顯示為是有利的，因?yàn)閷?dǎo)管900可以插入到膀胱中，并且之后機(jī)械致動(dòng)器908用于將電容微機(jī)械超聲換能器的陣列907定位，從而能夠?qū)η傲邢?02進(jìn)行聲波處理。這一實(shí)施例的益處是，導(dǎo)管900可以實(shí)現(xiàn)從膀胱對(duì)前列腺進(jìn)行聲波處理。在膀胱中增加的機(jī)械自由度可以輔助有效地定位所述導(dǎo)管并且降低損傷健康組織的風(fēng)險(xiǎn)。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管1000的又一實(shí)施例。導(dǎo)管1000具有桿1002，桿1002具有遠(yuǎn)端1004和近端1006。在遠(yuǎn)端1004處，存在電容微機(jī)械超聲換能器的多個(gè)陣列1008。陣列1008中的每個(gè)都具有其連接至在近端1006處的連接器1012的各自的連接1010。當(dāng)供給了電能，陣列1008在鄰近桿1002或在桿1002側(cè)面的目標(biāo)區(qū)1014中沉積超聲能量。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管1100的又一實(shí)施例。在圖11中示出的實(shí)施例類(lèi)似于在圖10中示出的實(shí)施例，但是增加了若干特征。在這一實(shí)施例中，個(gè)體的陣列1008連接于集成電路1102，而不是直接連接至連接器1012。集成電路1102通過(guò)數(shù)據(jù)總線1010’連接于連接器1012，數(shù)據(jù)總1010’起供給能量和數(shù)據(jù)連接的作用。經(jīng)由數(shù)據(jù)總線1010’，集成電路1102接收如何驅(qū)動(dòng)個(gè)體的陣列1008的指令。集成電路1102也顯示為連接于在近端1004的尖端處的壓力或流量傳感器1104。集成電路1102也顯示為連接于安裝在各陣列1008間的溫度傳感器1106。根據(jù)所述實(shí)施例，陣列1008和集成電路1102能夠用于消融和/或用于執(zhí)行診斷超聲。在一些實(shí)施例中，陣列1008中的一些可以用于執(zhí)行消融，而一些可以用于同時(shí)執(zhí)行超聲診斷。在連接器1012處也有流體冷卻入口 1108。流體冷卻入口 1008連接于管道1110，管道1110適于將冷卻流體輸送至近端1004以用于將近端1004冷卻。在近端1004的尖端處有出口 1112。近端1004由封閉部1114封鎖，從而使來(lái)自管道2010的冷卻水或冷卻流體被迫通過(guò)出口 1112流出。在其他實(shí)施例中，可以存在返回管以及在連接器1012處的流體冷卻出口。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200的實(shí)施例。在這幅圖中的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)可以代表許多不同種類(lèi)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。例如，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)可以為磁共振成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)或診斷超聲系統(tǒng)。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200適于在醫(yī)學(xué)成像區(qū)1202中執(zhí)行醫(yī)學(xué)成像。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200也包括導(dǎo)管接口 1204。在這幅圖中示出的導(dǎo)管1206經(jīng)由其連接器連接至導(dǎo)管接口 1204。導(dǎo)管1206已經(jīng)插入受檢者1207。遠(yuǎn)端1208在成像區(qū)1202之內(nèi)。由導(dǎo)管1206加熱的目標(biāo)區(qū)1210也顯示為在成像區(qū)1202之內(nèi)。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200和導(dǎo)管接口 1204都顯示為連接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1214的硬件接口 1212。所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包括用于執(zhí)行機(jī)器可執(zhí)行指令的處理器1216。所述處理器顯示為連接至硬件接口 1212以及用戶(hù)接口 1218。硬件接口 1212允許處理器1216控制醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200和導(dǎo)管接口 1204的功能。處理器1216也顯示為連接至計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220以及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222。
計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220顯示·為包含處置計(jì)劃1224。所述處置計(jì)劃可以包含用于處置目標(biāo)區(qū)1220的細(xì)節(jié)指令。所述處置計(jì)劃也可以包含解剖標(biāo)記，所述解剖標(biāo)記之后用于配準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)1210和/或遠(yuǎn)端1208的位置。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220還顯示為包含從成像區(qū)1202采集的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)1226。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220還顯示為包含從醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)1226重建的醫(yī)學(xué)圖像1228。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220還顯示為包含焦點(diǎn)控制信號(hào)1230。焦點(diǎn)控制信號(hào)1230包含這樣的信號(hào):處理器1216能夠使用所述信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)管接口 1204控制導(dǎo)管1206。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220內(nèi)有遠(yuǎn)端1232的位置和目標(biāo)區(qū)1234的位置。位置1232、1234都已經(jīng)由配準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像1228確定。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220還顯示為包含熱地圖1238。熱地圖1238從熱成像數(shù)據(jù)1236重建，熱成像數(shù)據(jù)1236也存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器1220中。
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222顯示為包含用于操作醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200的機(jī)器可執(zhí)行指令。包含在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222中的指令也可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)1220中。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222顯示為包含控制模塊1240。控制模塊1240包含用于控制醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200的功能和操作的機(jī)器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222還顯示為包含圖像重建模塊1242。圖像重建模塊1242為任選的模塊，其可以用于從醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)1226重建醫(yī)學(xué)圖像1228。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222還顯示為包含熱繪圖模塊1244。熱繪圖模塊1244包含用于從熱成像數(shù)據(jù)1236重建熱地圖1238的指令。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222還顯示為包含焦點(diǎn)控制信號(hào)生成模塊1246。焦點(diǎn)控制信號(hào)生成模塊1246用于生成焦點(diǎn)控制信號(hào)1230。所述焦點(diǎn)控制信號(hào)可以使用處置計(jì)劃1224、遠(yuǎn)端的位置1232、目標(biāo)區(qū)的位置1234、所述熱地圖或它們的結(jié)合以生成焦點(diǎn)控制信號(hào)1230。
在使用這樣的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)1200中，醫(yī)生可以將導(dǎo)管1206插入到受檢者1207中。之后將受檢者1207放置為使目標(biāo)區(qū)1210處在成像區(qū)1202之內(nèi)。成像系統(tǒng)1200之后能夠識(shí)別遠(yuǎn)端1208和目標(biāo)區(qū)1210的位置。因?yàn)閷?dǎo)管1206的焦點(diǎn)是能調(diào)節(jié)的，處理器1216能夠向?qū)Ч芙涌?1204發(fā)送命令從而由導(dǎo)管1206加熱目標(biāo)區(qū)1210。所述目標(biāo)區(qū)由導(dǎo)管1206能控制地加熱并且由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1214自動(dòng)地控制。
圖13示出了根據(jù)發(fā)明實(shí)施例的成像系統(tǒng)的另一實(shí)施例。所述成像系統(tǒng)為磁共振成像系統(tǒng)1300。所述磁共振成像系統(tǒng)包括磁體1302。磁體1302為圓柱類(lèi)型超導(dǎo)磁體。所述磁體具有液氦冷卻的低溫保持器，所述低溫保持器具有超導(dǎo)線圈。也可以使用永磁體和常導(dǎo)磁體。不同類(lèi)型磁體的使用也是可以的，例如，可以使用分裂圓柱磁體和所謂的開(kāi)放磁體兩者。分裂圓柱磁體類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)圓柱磁體，除了所述低溫保持器分裂為兩部分以允許接近所述磁體的相同平面，這樣的磁體例如可以配合帶電離子束治療使用。開(kāi)放磁體具有兩個(gè)磁體部分，一個(gè)在另一個(gè)上方，其間具有間隔，所述間隔對(duì)于接收受檢者足夠大:兩個(gè)部分區(qū)域的布置與亥姆霍茲線圈的布置類(lèi)似。開(kāi)放磁體是受歡迎的，因?yàn)槭軝z者被更少地限制。在所述圓柱磁體的低溫保持器內(nèi)部，存在超導(dǎo)線圈的集合。在所述圓柱磁體膛孔內(nèi)，存在成像區(qū)，在那里，磁場(chǎng)是足夠強(qiáng)和足夠均勻的，從而執(zhí)行磁共振成像。
在磁體的膛孔1303之內(nèi)，存在磁場(chǎng)梯度線圈1304，磁場(chǎng)梯度線圈1304由磁場(chǎng)梯度線圈電源1306提供電流。磁場(chǎng)·梯度線圈1304用于在采集磁共振數(shù)據(jù)過(guò)程中，在所述磁體的成像區(qū)之內(nèi)，空間地編碼磁自旋。磁場(chǎng)梯度線圈1304意為有代表性的。通常，磁場(chǎng)梯度線圈包含線圈的三個(gè)獨(dú)立的集合，以用于在三個(gè)正交的空間方向上空間地編碼。將向磁場(chǎng)線圈1304供給的電流作為時(shí)間的函數(shù)控制，并且可以將向磁場(chǎng)線圈1304供給的電流蔓延或搏動(dòng)。
在磁體的膛孔1303內(nèi)為成像區(qū)1202，在那里，磁場(chǎng)是足夠均勻的，以執(zhí)行磁共振成像。鄰近成像區(qū)1202的是天線1308。天線1308連接至收發(fā)器1310。射頻天線1308用于操控在成像區(qū)1202內(nèi)的磁自旋的取向，并且用于接收也在所述成像區(qū)之內(nèi)的來(lái)自自旋的無(wú)線電發(fā)射。所述射頻天線可以包含多個(gè)線圈元件。所述射頻天線也可以稱(chēng)作信道。所述射頻線圈連接于射頻收發(fā)器131 0。射頻線圈1308和射頻收發(fā)器1310可以由獨(dú)立的發(fā)射和接收線圈，以及獨(dú)立的發(fā)射器和接收器代替。所述射頻天線也意為表示專(zhuān)用的發(fā)射天線和專(zhuān)用的接收天線。而且，收發(fā)器1310也可以表示獨(dú)立的發(fā)射器和接收器。
受檢者1207顯示為靜置在受檢者支撐物1312上。如在圖12中，導(dǎo)管1206已經(jīng)插入受檢者1207。收發(fā)器1310、梯度線圈電源1306以及導(dǎo)管接口 1204都顯示為連接于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1214的硬件接口 1212。在圖13中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1214等效于在圖12中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1214。在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器1222中的多種軟件成分和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)1220的內(nèi)容在兩幅圖中是等效的。在圖13中示出的實(shí)施例中，醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)1226為磁共振數(shù)據(jù)。熱成像數(shù)據(jù)1236為磁共振測(cè)溫法數(shù)據(jù)。
盡管在附圖和之前的描述中詳細(xì)地圖示和描述了本發(fā)明，然而這樣的圖示和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的，而不是限制性的；本發(fā)明不局限于公開(kāi)的實(shí)施例。
在本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐本聲明的發(fā)明中，通過(guò)研究附圖、公開(kāi)和所附權(quán)利要求，能夠理解和產(chǎn)生對(duì)于公開(kāi)實(shí)施例的其他變化。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以執(zhí)行在權(quán)利要求中列舉的若干項(xiàng)目的功能。事實(shí)是，在相互不同的從屬權(quán)利要求中列舉的特定措施不指示這些措施的結(jié)合不能有利地利用。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分配在合適的介質(zhì)上，諸如與其他硬件共同提供，或作為其他硬件部分的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以以其他形式分配，諸如 經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)，或者其他有線或無(wú)線的通信系統(tǒng)。在權(quán)利要求中的任何參考符號(hào)不應(yīng)解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)管(700、800、1206)，包括: -具有遠(yuǎn)端(808、906、1004、1208)和近端(1006)的桿，其中，所述遠(yuǎn)端包括具有電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列(308、402、404、500、512、600、604、802、1008)的換能器模塊，其具有能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)以能控制地加熱目標(biāo)區(qū)(806、1014、1210);以及 -位于所述近端處的連接器(1012)，其用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列供給電能，并且用于控制所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)，其中，所述換能器模塊是至少部分柔性的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其中，所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列被設(shè)置在柔性材料上。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管，其中，所述換能器模塊包括電容微機(jī)械超聲換能器的至少兩個(gè)陣列，并且其中，所述導(dǎo)管還包括位于至少兩個(gè)電容微機(jī)械換能器之間的柔性元件(803)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)管，其中，所述導(dǎo)管還包括機(jī)械致動(dòng)器(812、814)，用于通過(guò)使所述換能器模塊變形來(lái)至少部分地調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管，其中，所述遠(yuǎn)端具有長(zhǎng)度伸展部，并且其中，電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的至少一部分被取向?yàn)槭沟盟瞿繕?biāo)區(qū)與所述長(zhǎng)度伸展部鄰近地定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)管，其中，所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列的至少一些形成環(huán)(704)，所述環(huán)圍繞所述桿并且沿包繞所述桿的所述長(zhǎng)度伸展部的路徑進(jìn)行取向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 導(dǎo)管，其中，所述遠(yuǎn)端包括至少一個(gè)集成電路(1102)，其用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列供能并且用于提供對(duì)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)的電控制，并且其中，所述導(dǎo)管還包括位于所述至少一個(gè)集成電路與所述連接器之間的數(shù)據(jù)總線(1010，)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)管，其中，所述至少一個(gè)集成電路包括用于在能控制地加熱所述目標(biāo)區(qū)的同時(shí)使用所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列執(zhí)行超聲成像(1102)的電路。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管，其中，所述連接器包括位于所述近端處的流體冷卻入口( 1108)，并且其中，所述導(dǎo)管適于從所述流體冷卻入口向所述遠(yuǎn)端供給冷卻流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)管，其中，所述導(dǎo)管還包括如下中的任一個(gè):用于測(cè)量所述遠(yuǎn)端中的冷卻流體壓力的壓力傳感器(612、1112)、用于測(cè)量冷卻流體流量的流量傳感器(612、1112)或者其組合。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管，其中，所述導(dǎo)管還包括溫度傳感器(610、1106)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管，其中，所述桿包括用于操縱所述遠(yuǎn)端(906)的機(jī)械操縱設(shè)備(908、910)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管，其中，所述電容微機(jī)械超聲換能器為預(yù)塌陷的電容微機(jī)械超聲換能器。
13.一種用于從成像區(qū)(1202)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)(1226)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(1200、1300)，其中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括: -導(dǎo)管接口(1204)，其用于連接至根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管的連接器； -處理器(1216)，其用于控制所述醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)并且用于控制所述導(dǎo)管的所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)； -存儲(chǔ)器(1222)，其包含用于由所述處理器執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令(1240、1242、1244、1246)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器執(zhí)行如下操作: -使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集(100、200)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)(1226); -在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)(102、204)所述導(dǎo)管的所述遠(yuǎn)端的位置(1232)； -根據(jù)經(jīng)配準(zhǔn)的所述遠(yuǎn)端的位置生成(104、210)焦點(diǎn)控制信號(hào)(1230);并且-根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)使用所述導(dǎo)管接口，通過(guò)使所述換能器模塊變形以至少部分地調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)，來(lái)控制(106、212 )所述焦點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是如下中的任一個(gè):磁共振成像系統(tǒng)(1200、1300)、計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)(1200)以及診斷超聲系統(tǒng)(1200)；其中，所述指令還令所述處理器根據(jù)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)(206)受檢者(902、904、1207)的目標(biāo)區(qū)(806、1014、1210);并且其中，所述指令還令所述處理器生成(210)焦點(diǎn)控制信號(hào)以控制所述焦點(diǎn)，從而使用所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列加熱所述目標(biāo)區(qū)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器執(zhí)行如下操作: -使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集(202)熱成像數(shù)據(jù)(1236);以及 -使用所述熱成像數(shù)據(jù)重建(208 )熱地圖(1238 )，其中，根據(jù)所述熱地圖生成焦點(diǎn)控制信號(hào)。
16.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于由醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(1200、1300)的處理器(1216)執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(1200、1300)用于從成像區(qū)(1202)采集醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)(1226)，其中，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括用于連接至根據(jù)權(quán)利要求1到14中的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)管(700、800、1206)的連接器的導(dǎo)管接口( 1204);并且其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器執(zhí)行如下操作: -使用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集(100、200)所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)， -在所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中配準(zhǔn)(102、204)所述導(dǎo)管的所述遠(yuǎn)端的位置(1232)， -根據(jù)經(jīng)配準(zhǔn)的所述遠(yuǎn)端的位置生成(104、210)焦點(diǎn)控制信號(hào)(1230)， -根據(jù)所述焦點(diǎn)控制信號(hào)使用所述導(dǎo)管接口，通過(guò)使所述換能器模塊變形以至少部分地調(diào)節(jié)所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)，來(lái)控制(106、212 )所述焦點(diǎn)。
全文摘要
一種導(dǎo)管(700、800、1206)，包括具有遠(yuǎn)端(808、906、1004、208)和近端(1006)的桿，其中，所述遠(yuǎn)端包括電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列(308、402、404、500、512、600、604、802、008)，其具有能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)以能控制地加熱目標(biāo)區(qū)(806、1014、1210)；以及在所述近端處的連接器(1012)，所述連接器(1012)用于向所述電容微機(jī)械超聲換能器的至少一個(gè)陣列供給電能以及用于控制所述能調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B19/00GK103221093SQ201180055010
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者M·O·科勒, P·迪克森, S·索卡, R·德克爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司