專利名稱：超聲波診斷和治療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生聲波的設(shè)備，具體地說涉及醫(yī)療患有腦中風(fēng)癥狀 的血管阻塞或不暢的病人的顱用多普勒聲波探測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
血液通過人體循環(huán)對(duì)于細(xì)胞和組織的維持和生長(zhǎng)來說是不可缺 少的。任何使血流不暢的狀況都會(huì)導(dǎo)致突難性的后果。例如，在腦內(nèi) 的血流受到阻礙時(shí)，就會(huì)引起中風(fēng)。中風(fēng)的醫(yī)治是很苦惱的事，對(duì)于 大多數(shù)患有這種病的人都有嚴(yán)重的后果。中風(fēng)分為四個(gè)類型，其中有 兩個(gè)類型是由血塊引起的(缺血性中風(fēng))，而另外兩個(gè)類型是由出血 引起的(溢血性中風(fēng))。所有的中風(fēng)中，腦血栓和腦栓塞高達(dá)百分之 八十。
中風(fēng)的治療方案是有限的。例如，只有組織纖溶酶原激活物
(tPA )被美國(guó)食品和藥劑管理部門批準(zhǔn)作為局部缺血性中風(fēng)的治療 藥物。
業(yè)已證明(例如，Tegeler和Ratanakom， 1999)，使用超聲波 和多普勒頻移可以監(jiān)視通過血管的血流。已經(jīng)開發(fā)出一些設(shè)備，利用 超聲波的潛在能力用顱用多普勒超聲技術(shù)(TCD)探測(cè)體內(nèi)，具體地 說是顱內(nèi)，各組織類型之間的界面。美國(guó)專利no. 4,817,621揭示了用 TCD可靠地探測(cè)腦內(nèi)血管、確定通過頭內(nèi)血管的血流的設(shè)備。這種設(shè) 備依賴于兩個(gè)平行四邊形那樣的鏈接系統(tǒng)的組合，用TCD支持和探 測(cè)接近病人頭部的超聲波轉(zhuǎn)換器，以探測(cè)腦內(nèi)被阻塞的血管。新近， 業(yè)已證明(Alexandrov等人，2004)，除了用tPA治療外，用普通的 TCD設(shè)備由擅長(zhǎng)用它探測(cè)阻塞的人員操作來監(jiān)視病人可以增大tPA 在治療局部缺血性中風(fēng)的療效。
業(yè)已證明(WO 2004/103184)顱用多普勒4支術(shù)在發(fā)現(xiàn)和治療與 導(dǎo)致中風(fēng)的小血管阻塞關(guān)聯(lián)的小血管破壞中是有效的。在WO 2004/103184中所述的治療要求操作員非常努力地找到和判斷作為中 風(fēng)癥狀的被阻塞的血管。雖然業(yè)已證明現(xiàn)用的超聲波換能器和系統(tǒng)可 以用來監(jiān)視在中風(fēng)中被阻塞的血管并且還可以是緩解中風(fēng)癥狀的有 益的治療方法，但用TCD作為治療的能力當(dāng)前仍受到使用所述現(xiàn)用 系統(tǒng)的難度的限制。使用現(xiàn)用的TCD系統(tǒng)的臨床醫(yī)生已經(jīng)注意到 (Alexandrov等人，2004)需要使用所述TCD系統(tǒng)的血管測(cè)試是最 難執(zhí)行的。用有前途的TCD超聲波技術(shù)診斷和治療中風(fēng)的臨床醫(yī)生 的能力可能受到用以診斷和治療這種病癥的設(shè)備的限制。例如，識(shí)別 在腦血管內(nèi)存在阻塞的當(dāng)前方法是人工分級(jí)系統(tǒng)，稱為在腦局部缺血 流中血栓溶解分級(jí)系統(tǒng)。釆用所安裝的頭帽或頭帶或任何其他安裝在 身體或頭部的自動(dòng)診斷或治療超聲波設(shè)備的問題之一是傳感器的隨
病人移動(dòng)或直接由于設(shè)備連接滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性可以影響測(cè)量和數(shù) 據(jù)的完整性。
所需要的是一種能更為有效地探測(cè)在表征為中風(fēng)的腦內(nèi)受阻塞 的血管或者不暢的血管以減輕中風(fēng)癥狀的設(shè)備和方法。
在本文獻(xiàn)中，所謂"包括"和"具有"是可互換的，具有同樣的意義，
意指非限制性的包含。


圖1示出了用于本發(fā)明的超聲波換能器的實(shí)施例。 圖2a示出了提供典型的超聲波換能器所產(chǎn)生的超聲波的近場(chǎng)長(zhǎng) 度和遠(yuǎn)場(chǎng)散度的數(shù)據(jù)表。
圖2b為列出超聲波通過所選活體物質(zhì)的速度的數(shù)據(jù)表。
圖3a示出了電子聚焦的多個(gè)超聲波換能器的實(shí)施例。
圖3b示出了用來對(duì)超聲波換能器直線陣列聚焦的凹透鏡的實(shí)施例。
圖4示出了包括曲線和直線陣列的換能器陣列的實(shí)施例。
圖5示出了可以電子調(diào)向和聚焦的換能器相控陣的實(shí)施例。
圖6示出了本發(fā)明的作為可調(diào)超聲波換能器伺服陣列的實(shí)施例。
圖7以對(duì)超聲波換能器相控陣的操作序列示出了本發(fā)明的實(shí)施例。
圖8a示出了對(duì)超聲波換能器進(jìn)行電聚焦的例子。 圖8b示出了超聲波換能器相控陣的例子， 圖9a示出了超聲波換能器的脈沖率的例子。 圖9b示出了超聲波換能器的深度分辯力的例子。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明提供了 一種用聲波對(duì)血管內(nèi)的不暢或阻塞進(jìn)行 成像或治療的設(shè)備，這種設(shè)備包括至少一個(gè)聲換能器構(gòu)件，包括至 少一個(gè)聲波發(fā)射元，用來產(chǎn)生至少一個(gè)聲波波束；調(diào)整所述至少一個(gè) 聲波波束的參數(shù)的裝置；對(duì)所述至少 一 個(gè)聲波發(fā)射元空間定位的裝 置；自動(dòng)或半自動(dòng)地將所述至少一個(gè)聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的聲波聚焦成 一個(gè)波束的裝置；以及接收來自一個(gè)或多個(gè)聲波發(fā)射元的聲信號(hào)的裝 置。優(yōu)選的是，這種設(shè)備包括移動(dòng)所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件的裝置和 自動(dòng)或半自動(dòng)控制移動(dòng)所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件的裝置。優(yōu)選的是， 聲波發(fā)射元和接收聲信號(hào)的裝置是相同裝置。優(yōu)選的是，所述至少一 個(gè)聲波波束是脈沖式的。優(yōu)選的是，所述至少一個(gè)聲波波束是電子聚 焦的，本發(fā)明可以包括兩個(gè)或更多個(gè)形成一個(gè)陣列的聲波發(fā)射元，而 這個(gè)陣列可以是曲線陣列。至少一個(gè)聲波波束將多個(gè)聲波頻率加入到 陣列中的聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的一些同時(shí)頻率的組合中或者隨著時(shí)間 的頻率序列中。陣列可以包括一些處在任何固定位置、可調(diào)位置或掃 描位置上的聲波發(fā)射元。這種設(shè)備可以包括基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置和傳送至少 一個(gè)聲波發(fā)射元的位置和在聲處理期間將這至少一個(gè)聲波發(fā)射元保 持在最佳位置的通信裝置。
在另 一方面，本發(fā)明提供了 一種用聲波對(duì)血管內(nèi)的不暢或阻塞進(jìn) 行成像或治療的設(shè)備，這種設(shè)備包括至少一個(gè)聲換能器構(gòu)件，包括
至少一個(gè)聲波發(fā)射元，用來產(chǎn)生至少一個(gè)聲波波束；調(diào)整所述至少一
個(gè)聲波波束的參數(shù)的裝置；使所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件定向的裝置； 將所述聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的聲波聚焦成一個(gè)波束的裝置；以及接收來 自一個(gè)或多個(gè)聲波發(fā)射元的聲信號(hào)的裝置。這些聲波發(fā)射元可以都是 可單獨(dú)移動(dòng)的或者以包括同時(shí)在內(nèi)的協(xié)調(diào)方式移動(dòng)的。聲波發(fā)射元可 以受到包括反饋控制的伺服控制。伺服控制裝置可以進(jìn)行自我跟蹤， 包括確定所述至少一個(gè)聲波發(fā)射元超出定位范圍的裝置。反饋控制可 以引入表征血流阻塞的信號(hào)。這種設(shè)備可以包括多個(gè)處在至少兩個(gè)陣 列的至少兩層內(nèi)的聲波發(fā)射元。優(yōu)選的是，每個(gè)換能器構(gòu)件可操作地 使一個(gè)連續(xù)可調(diào)的焦點(diǎn)包括由至少兩個(gè)聲波發(fā)射元發(fā)射的兩個(gè)或更 多個(gè)聲波波束。優(yōu)選的是，這種設(shè)備包括將聲信號(hào)從模擬變換成數(shù)字 形式或者從數(shù)字變換為模擬形式的裝置。優(yōu)選的是，這種設(shè)備包括存 儲(chǔ)經(jīng)變換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置。優(yōu)選的是，這種設(shè)備包括顯示模擬或數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置。優(yōu)選的是，這種設(shè)備包括顯示數(shù)據(jù)的視頻顯示器。這 種設(shè)備可以包括音圏控制裝置。優(yōu)選的是，這種設(shè)備是可實(shí)時(shí)或接近 實(shí)時(shí)操作的。優(yōu)選的是，這種設(shè)備包括保持對(duì)準(zhǔn)的聲處理的基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn) 裝置。優(yōu)選的是，這種設(shè)備用來對(duì)人腦內(nèi)的血管進(jìn)行檢測(cè)和聲處理。 優(yōu)選的是，聲波為超聲波。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種探測(cè)血管阻塞或血管不暢的方 法，這種方法包括下列步驟確定體內(nèi)可能發(fā)現(xiàn)血管阻塞或不暢的部 位；選擇所關(guān)心的要進(jìn)行聲處理的部位；用至少一個(gè)聲波波束通過使 所述至少 一個(gè)聲波波束橫貫所關(guān)心的部位移動(dòng)來對(duì)所關(guān)心的部位進(jìn) 行聲處理；接收從所述所關(guān)心的部位反射的聲信號(hào)；以及根據(jù)所述反 射的聲信號(hào)計(jì)算血流和湍流的多普勒效應(yīng)參數(shù)。
在另一方面，本發(fā)明提供了 一種判別有機(jī)體解剖特性的方法， 這種方法包括下列步驟用至少一個(gè)聲波波束對(duì)受治療者內(nèi)所關(guān)心的 部位進(jìn)行聲處理，其中所述至少一個(gè)聲波波束的頻率適合確定特定的
組織類型；接收從所述所關(guān)心的部位反射的聲信號(hào)；計(jì)算所述反射的 聲信號(hào)的多普勒效應(yīng)參數(shù)；以及按照與已知的組織類型關(guān)聯(lián)的參數(shù)表
征所述多普勒效應(yīng)參數(shù)。
本發(fā)明的方法可以包括修改至少 一 個(gè)聲波波束的特性以瞄準(zhǔn)所 關(guān)心的部位的步驟，其中多普勒效應(yīng)參數(shù)指示出血流由于阻塞或不暢 而減小。這種方法可以包括對(duì)所關(guān)心的部位進(jìn)行聲處理的步驟，從而 通過對(duì)不暢進(jìn)行延長(zhǎng)的聲處理或疏通使得阻塞受到擾動(dòng)或消散。這種 方法可以包括自動(dòng)或半自動(dòng)評(píng)估和優(yōu)化聲處理效果的步驟，以反饋對(duì) 所述至少 一個(gè)聲波波束的修正，所述評(píng)估和優(yōu)化包括組織安全準(zhǔn)則。
括保持聲i波束與對(duì)準(zhǔn)信;之間的基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)。這種方法可以包括計(jì)算 和顯示指示消散血管內(nèi)阻塞或疏通有阻塞或不暢的血管的進(jìn)展的指 標(biāo)、度量、標(biāo)志和其他適當(dāng)表示中任何一項(xiàng)或幾項(xiàng)的步驟。這種方法 可以自動(dòng)或半自動(dòng)執(zhí)行，基本上不用人工控制。這種方法可以在人體 的部位是頭部的情況下執(zhí)行。優(yōu)選的是，頭部的部位是wmis圏。這 種方法可以包括使兩個(gè)或更多個(gè)聲波波束以同時(shí)或相繼方式橫貫所 述所關(guān)心的部位移動(dòng)。這種方法可以包括使這至少一個(gè)聲波波束成脈 沖式的。這種方法可以包括根據(jù)所述反射聲信號(hào)計(jì)算參數(shù)，這些為表 征在所述所關(guān)心的部位或阻塞物質(zhì)內(nèi)解剖特性的空間表示的功率、 譜、振幅、相位耦合和頻率特性中任何一項(xiàng)或幾項(xiàng)。優(yōu)選的是，功率 或振幅鐠分析用快速傅里葉變換技術(shù)執(zhí)行。優(yōu)選的是，這至少一個(gè)聲 波波束是連續(xù)的。這種方法可以包括使這至少一個(gè)聲波波束最初以第 一頻率或振幅發(fā)射，隨后帶有周期性的改變，產(chǎn)生相對(duì)于第一波束頻 率得出的第二和另一個(gè)頻率或一些頻率或振幅，使得視在改變和脈沖 結(jié)構(gòu)的標(biāo)志與空間之比是連續(xù)的。優(yōu)選的是，聲波波束包括超聲波波
束。這種方法可以包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行空間三維(voxelated)像素分 析的步驟。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的是提供一種降低重要的操作員與在發(fā)現(xiàn)和治療栓 塞(embolism )或狹窄(stenosis)中所用的聲波產(chǎn)生設(shè)備交互作用的
要求的設(shè)備。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用聲波半自動(dòng)或自動(dòng) 對(duì)栓塞或狹窄定位的方法。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種自動(dòng)或半 自動(dòng)對(duì)腦內(nèi)血管栓塞或狹窄進(jìn)行定位的設(shè)備。本發(fā)明的又一個(gè)目的是 提供一種半自動(dòng)或自動(dòng)對(duì)血管內(nèi)的阻塞或不暢定位的裝置。本發(fā)明的 又一個(gè)目的是提供一種半自動(dòng)或自動(dòng)用聲波治療所述栓塞或阻塞或 不暢的裝置。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種將顱用多普勒超聲波探 測(cè)的能量用于腦內(nèi)血管的血栓溶解和血管疏通的設(shè)備。
以下說明涉及本發(fā)明的使用超聲波的優(yōu)選實(shí)施例?？梢岳斫猓?聲波之外的其他頻率的聲波適合于在發(fā)明范圍內(nèi)的其他實(shí)施例。例 如，在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括使用可以經(jīng)聚焦后獲得與優(yōu)選的 超聲波類似的結(jié)果的低頻脈沖聲波。在本文件中，所謂"阻塞
(occlusion )，，包括任何栓塞、血栓和其他生物問題、非生物問題(包 括來自任何源的氣體)中的一個(gè)或幾個(gè)問題。在本文件中，所謂"狹 窄(stenosis )"包括任何含有液體的血管內(nèi)的不暢。
圖1例示了包括單個(gè)超聲波發(fā)射元的典型換能器構(gòu)件24，超聲 波發(fā)射元包括壓電件21、襯底材料22和電極23。超聲波發(fā)射元將加 到超聲波發(fā)射元上的電壓變換成超聲波能量。在將一束超聲波能量對(duì) 準(zhǔn)所關(guān)心的不同種類的生物物質(zhì)時(shí)，超聲波能量在生物物質(zhì)內(nèi)的生物 結(jié)構(gòu)的界面處被反射。反射能量使超聲波接收元振動(dòng)，產(chǎn)生電壓信號(hào)， 這信號(hào)經(jīng)處理后可以解釋生物物質(zhì)的反射特性。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人 員可以理解，單個(gè)超聲波元可以作為超聲波發(fā)射元、超聲波接收元或 者超聲波發(fā)射和接收元進(jìn)行工作。超聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的超聲波波束 在持續(xù)時(shí)間上可以是脈沖或沖激式的。用于所關(guān)心的生物物質(zhì)的脈沖 波束的脈沖率如圖9a所示。圖9b示出了分辨兩個(gè)表面的超聲波波束 的時(shí)序。可以理解，軸線或深度分辨力是確定軸向分辨兩個(gè)處在超聲 波波束軸向上的物體的能力。軸向分辨率由空間脈沖寬度確定。
可以將換能器直徑選擇成適合不同治療應(yīng)用所需的各種深度范 圍。圖2a示出了市場(chǎng)上可買到的超聲波換能器的深度范圍的特性， 而圖2b示出了本發(fā)明所用的超聲波波束在不同的生物物質(zhì)內(nèi)的速度。超聲波信號(hào)的速度取決于信號(hào)所通過的物質(zhì)的成分，速度與發(fā)射的超
聲波所通過的物質(zhì)的密度成正比。通過組織傳輸?shù)臑?540米/秒，或 者說，l厘米的透射深度需要超聲波用13微秒。
換能器所產(chǎn)生的超聲波波束可以用聚焦裝置聚焦。優(yōu)選的是，超 聲波波束焦點(diǎn)的側(cè)向和深度位置可以通過圖8a所例示的電子聚焦進(jìn) 行調(diào)整。圖3a中所示的用超聲波發(fā)射元聚焦的換能器構(gòu)件25的實(shí)施 例可以在深度上提供得到改善的橫向分辨力。聚焦類型可以包括曲面 鏡、聲晶體、聲透鏡或相控陣(phased array)(使用電子聚焦)。 相控陣內(nèi)超聲波發(fā)射元的工作情況示于圖8b。
超聲波發(fā)射元可以在換能器構(gòu)件25內(nèi)布置成一個(gè)陣列，也可以 采取其他可能的形式。圖4示出了諸如此類的形式，可以包括曲線陣 列26和直線陣列27?？梢詫㈦妷阂圆煌辔坏拿}沖方式加到換能器 構(gòu)件的超聲波發(fā)射元陣列上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波波束的調(diào)向和聚焦，如 圖5所示。本發(fā)明中，所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件25各可以包括超聲 波發(fā)射和接收元的任何組合。
圖6示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例?？梢岳斫?，具體的實(shí)施例將安 裝有所選的一些功能部件以達(dá)到本發(fā)明的目的，圖6所示的實(shí)施例只 是例示性的。能進(jìn)行所述超聲波波束發(fā)射和/或處理的傳感器可以包括 壓電或PVD物質(zhì)，或者能產(chǎn)生和/或接收超聲波波束信號(hào)的其他適當(dāng) 物質(zhì)或適當(dāng)傳感器。所迷至少一個(gè)換能器構(gòu)件可以包括在固定位置陣 列、可調(diào)位置陣列1內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件、掃描位置單個(gè)構(gòu)件2或多 元換能器構(gòu)件、固定位置單個(gè)構(gòu)件或多元換能器構(gòu)件的組合。
可以通過對(duì)可調(diào)位置陣列換能器構(gòu)件3的伺服驅(qū)動(dòng)控制、對(duì)掃描 位置單個(gè)構(gòu)件2或多元換能器構(gòu)件4的伺服驅(qū)動(dòng)控制、切換固定陣列 波束6的組合或者這些措施的任何組合來獲得超聲波波束的聚焦點(diǎn)5。 優(yōu)選的是，通過伺服運(yùn)動(dòng)來獲得對(duì)超聲波換能器的定位。
可以通過超聲波網(wǎng)格陣列或處在設(shè)備盒或外殼7上或者在所述 波束內(nèi)的任一點(diǎn)的作為最終波束定位反饋的度量的基準(zhǔn)標(biāo)志將所述 超聲波波束準(zhǔn)確定位，使所述會(huì)聚的超聲波波束具有高的分辨力和聚
焦精度。波束定位反饋使伺服控制定位電路8可以按照操作員通過通 信裝置所作的遙控選擇或當(dāng)?shù)赝ㄟ^直接通信的選擇反映對(duì)所述超聲 波波束的定位要求，給所述伺服控制定位電路通過操作輸入超聲波波 束1和焦點(diǎn)5。可以將換能器構(gòu)件4調(diào)整成使超聲波波束1的方向可 以按照對(duì)至少一個(gè)伺服調(diào)整插口 3的定位進(jìn)行2維或3維定向。包括 單個(gè)換能器構(gòu)件或者至少兩個(gè)換能器元的輔助超聲波構(gòu)件可以包括 單個(gè)超聲波波束2或多陣列超聲波波束4。此外，可以使用多層、多 陣列超聲波波束，其中通過諸如壓電口徑控制之類的口徑調(diào)整11具 有單獨(dú)或3維(在空間)組定位超聲波波束焦點(diǎn)能力。
如所指出的那樣，本發(fā)明的范圍包括在這里所例示的可供選擇的 實(shí)施例，還可以包括將電聲換能器排列成陣列和多層陣列的實(shí)施例。 一些實(shí)施例包括將電聲換能器排列成單個(gè)陣列，陣列內(nèi)的多個(gè)換能器 所產(chǎn)生的聲波波束聚焦在單個(gè)目標(biāo)上。陣列內(nèi)的換能器可以處在固定 位置上，也可以是可移動(dòng)的。
這種設(shè)備可以包括保持對(duì)聲波發(fā)射元最佳定位以在例如受治療 者移動(dòng)時(shí)繼續(xù)發(fā)射超聲波的基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)(fiducial registration )裝置(未 示出)。優(yōu)選的是，所述基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置是一些與接到受治療者上的超 聲換能器和收發(fā)器連接的輔助傳感器?；鶞?zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置之間的通信可以 通過有線連接器或無線通信裝置實(shí)現(xiàn)。所述基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置包括連接到 受治療者上的裝置和在受治療者與伺服控制裝置8之間通信的裝置。 控制裝置包括測(cè)量來自基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置的信號(hào)是否正確對(duì)準(zhǔn)的裝置?；?準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置在聲處理開始時(shí)用諸如自附著定位器之類的粘結(jié)材料固 定到受治療者身上固定位置。在基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置與控制裝置之間的通信 指示偏離初始最佳信號(hào)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，控制系統(tǒng)可以通過提醒裝置提醒操作 員，聲波發(fā)射裝置沒有對(duì)準(zhǔn)。所述提醒可以自動(dòng)發(fā)生。這樣的方法和 設(shè)備在例如受治療者的超聲波換能器(諸如位于眼鏡或頭帽上的)在 對(duì)受治療者的自動(dòng)或遙控血管疏通或聲處理期間移動(dòng)的情況下增強(qiáng) 了超聲波波束瞄準(zhǔn)方法。
本發(fā)明包括可以利用超聲波在不同的組織內(nèi)的速度的差異來表
現(xiàn)在受治療者體內(nèi)被懷疑流體流動(dòng)(例如血流)可能有阻塞或不暢的 所關(guān)心的部位的組織的特性。用多個(gè)頻率的聲波波束對(duì)所關(guān)心的部位
進(jìn)行超聲波處理，每個(gè)所選頻率與如圖2b中所示的組織類型關(guān)聯(lián)， 其中多個(gè)頻率由隔開的間隔的至少一個(gè)聲波發(fā)射元中或兩個(gè)或更多 聲波發(fā)射元同時(shí)或以預(yù)定的頻率序列產(chǎn)生，就可以將血流的阻塞或不 暢表征為是由于氣泡、固體物質(zhì)、血、組織、血管、皮膚、器官或其 他物質(zhì)引起的。
本發(fā)明包括一種具有超聲波換能器排列的設(shè)備，使能夠自動(dòng)繪制 (mapping)或顯示4吏目標(biāo)栓塞消融的進(jìn)展。
本發(fā)明包括能夠伺服反饋到與血管阻塞相關(guān)聯(lián)的湍流的超聲波 湍流(諸如快速傅里葉變換)表示的裝置。優(yōu)選的是，將伺服反饋?zhàn)?佳化成使血管疏通最為有效。
本發(fā)明有益地應(yīng)用超聲波換能器所產(chǎn)生的聲波對(duì)可能呈現(xiàn)有栓 塞的血管定位。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括一種識(shí)別栓塞或狹窄的方 法。在這種方法的第一步驟中，確定體內(nèi)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)栓塞物的部位。 優(yōu)選的是，身體的部位是頭部。更優(yōu)選的是，身體的部位是頭內(nèi)的 Willis團(tuán)。在第二步驟中，選擇所關(guān)心的具體部位。在第三步驟中， 計(jì)算血流和湍流的參數(shù)，供隨后在第四步驟中自動(dòng)超聲波波束定位 用，所述參數(shù)包括血流的流量和湍流的譜功率或振輻或相位耦合或頻 率分段特征。
在所述識(shí)別體內(nèi)可能發(fā)現(xiàn)栓塞物的部位的第 一 步驟中，至少 一個(gè) 超聲波換能器產(chǎn)生以掃描運(yùn)動(dòng)的方式橫貫身體該部位的表面運(yùn)動(dòng)的 超聲波波束。在陣列內(nèi)所述一個(gè)或多個(gè)超聲波換能器在空間上可以是 相互固定隔開的或者是相互可相對(duì)移動(dòng)的?；蛘?，所述換能器可以成 層地固定在陣列內(nèi)。所述來自超聲波換能器的波束在所述掃描運(yùn)動(dòng)中 可以以同時(shí)或相繼橫貫所述身體部位的掃描運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行操作。
在第二步驟中，計(jì)算換能器所接收的回波波束的多普勒效應(yīng)。分 析表征與檢測(cè)到的頻率偏離原先超聲波發(fā)射波束頻率的偏差關(guān)聯(lián)的 血流特征。分析采用參考和補(bǔ)償與諸如與心臟泵送或脈搏關(guān)聯(lián)的正常
回波波束關(guān)聯(lián)的波束信號(hào)，將這樣的回波波束與所關(guān)心的波束信號(hào)相 區(qū)分。分析還采用對(duì)與諸如與反常回波關(guān)聯(lián)的血流膺像和由于繞過阻 塞物的分流和/或阻塞物附近局部血流增強(qiáng)所引起的關(guān)聯(lián)的波束信號(hào) 進(jìn)行補(bǔ)償。
所述產(chǎn)生脈沖或沖激超聲波波束的超聲波換能器也可以接收所 發(fā)射的波束的回波。在超聲波波束從換能器以連續(xù)方式發(fā)射(即非脈 沖波)的情況下，波束最初以第一頻率或振輻發(fā)射，隨后以相對(duì)第一 波束頻率得出第二和另一個(gè)或一些頻率或振輻的周期性改變的方式 發(fā)射，因此改變的(視在的)脈沖結(jié)構(gòu)(但是連續(xù)的)的標(biāo)志與空間 之比使得通過根據(jù)最后一個(gè)或特定的發(fā)射脈沖解碼和確定所接收的 (視在的)脈沖可以計(jì)算出距離(根據(jù)改變的振輻、頻率、相位或它 們的任何組合可以知道連續(xù)波束的第二和以后的特性中的特性，知道 接收時(shí)間和知道波束的速度就可以進(jìn)行例如與反射波束和受到多普 勒頻移的回波脈沖有關(guān)的距離計(jì)算)。
基于多普勒頻移的頻率改變提供了包括與所述掃描波束關(guān)聯(lián)的 各個(gè)血流特征的合成信號(hào)。包含在所述合成信號(hào)內(nèi)的是一大片數(shù)據(jù)， 可以用頻率功率和頻率段特征表示提取。
優(yōu)選的是，超聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的聲波在超聲波頻率范圍之內(nèi)。 可以理解，本發(fā)明并不局限于包括超聲波的設(shè)備或方法，按照本發(fā)明 所設(shè)計(jì)的設(shè)備或方法可以適應(yīng)超聲波頻帶之外的頻帶。
可以用與快速傅里葉變換相同或相似的方式進(jìn)行頻率功率或振
幅i瞽分析，因此與所述超聲波波束關(guān)聯(lián)的血流和血流湍流信號(hào)可以用 所述波束的各個(gè)頻率或頻率范圍的功率或振幅來表示。頻率或頻率范 圍又表示由于多普勒原理對(duì)原先發(fā)射的超聲波波束的作用而引起的 各種改變或修改。從而，出現(xiàn)的頻率功率和絕對(duì)頻率的組合的特征"指 紋，，的組合提供了對(duì)其中可能有栓塞的所關(guān)心的可疑部位(SROI)的 指示。
對(duì)于所希望的對(duì)SROI的目標(biāo)掃描和檢測(cè)來說，以越來越靈敏的 掃描的順序檢測(cè)一定的特性，以空間體元式(三維空間生物物質(zhì)分成
一些各與一個(gè)數(shù)學(xué)矩陣關(guān)聯(lián)的三角形體元，以可以用X、 y、 Z坐標(biāo)調(diào) 用)形象化的形式(意味著將所述體元表示入一個(gè)圖像或圖像視圖或 通過所述生物受治療者的傳播路徑)進(jìn)行分析，直到進(jìn)行最靈敏的掃
描順序，從而也標(biāo)出后來的SROI。
特征或"指紋，，的性質(zhì)和越來越靈敏的掃描的序列將確定本設(shè)備 和方法的檢測(cè)特別是與血管阻塞有關(guān)的SROI的靈敏度和特殊性。
本發(fā)明考慮了血流或血的絕對(duì)和特定頻率和譜功率的獨(dú)特組合 可以確定具體阻塞的位置和確定導(dǎo)致阻塞的物質(zhì)的性質(zhì)。
本發(fā)明包括一種應(yīng)用這樣的特征和所關(guān)聯(lián)的確定的方法，首先檢 測(cè)這樣的空間位置，其次確定阻塞物質(zhì)的具體位置，以便確定應(yīng)將超 聲波波束對(duì)準(zhǔn)哪里才有助于擾動(dòng)或消散這阻塞，有利于最有效地消除 或減小阻塞。類似，可以將波束對(duì)準(zhǔn)成使波束的路徑或軌跡給健康的 細(xì)胞的功率和能量最小但經(jīng)聚焦或組合的波束以迅速而安全的方式 提高擴(kuò)散被粉碎的阻塞物質(zhì)的能力。
本發(fā)明包括對(duì)多個(gè)超聲波波束進(jìn)行聚焦的設(shè)備和方法，使得會(huì)聚 的所述波束可以擾動(dòng)或消散血管內(nèi)的阻塞。
本發(fā)明包括以穩(wěn)定的方式產(chǎn)生超聲波和測(cè)量反射波的多普勒效 應(yīng)的設(shè)備。在操作中，這種設(shè)備對(duì)身體的目標(biāo)區(qū)進(jìn)行掃描，以知道比 較強(qiáng)和不同的血管的空間血流特征。空間特征的位置映射或血管空間 特征的簡(jiǎn)化語法表示，特別是根據(jù)某些已知的血管位置的性質(zhì)得出的 特定坐標(biāo)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。
利用生物參照系，所述設(shè)備或方法可以周期性地檢驗(yàn)設(shè)備相對(duì)所 述生物參照點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，按照這樣檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償適當(dāng)調(diào)整顯示或 數(shù)據(jù)坐標(biāo)。這使得操作員可以連續(xù)讀出和觀察比較穩(wěn)定的讀數(shù)、數(shù)據(jù) 或圖像顯示。設(shè)備的伺服機(jī)構(gòu)也可以補(bǔ)償設(shè)備在工作期間的運(yùn)動(dòng)，從 而可以繼續(xù)對(duì)所選的區(qū)域或所關(guān)心的部位進(jìn)行治療或診斷。
這種方法包括用多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)來計(jì)算包括血流的速度、流量和 強(qiáng)度的與血流關(guān)聯(lián)的參數(shù)。它還能夠確定任何參數(shù)隨時(shí)間的變化率。 通過計(jì)算在各個(gè)隔開的間隔上這些參數(shù)和計(jì)算這些參數(shù)隨間隔的變
動(dòng)差值可以方便地考量阻塞消散或不暢管道疏通的進(jìn)展?？梢苑奖愕?br> 用這些參數(shù)的改變情況來確定超聲波處理作業(yè)的效果，特別是確定這
個(gè)作業(yè)是否已有效地消散了阻塞或疏通了不暢血管從而基本上從血
管中消除了減小血流的原因。特別是，可以將任何參數(shù)的改變率納入 計(jì)算超聲波處理進(jìn)展的任何指標(biāo)、標(biāo)志、度量或表示。
圖7示出了本發(fā)明在按以下步驟對(duì)血栓進(jìn)行識(shí)別和聲處理的設(shè) 備和方法中的一個(gè)實(shí)施例的典型操作程序，其中步驟的序號(hào)與圖7中 相應(yīng)位置處所示的相同。
1. 啟動(dòng)與阻塞有關(guān)的超聲波檢測(cè)和目標(biāo)治療。
2. 超聲波波束聚焦控制。
3. 對(duì)所關(guān)心的可疑部位(SROI)進(jìn)行掃描?？梢詫⒍嗥绽罩酗L(fēng) 治療超聲波相控陣換能器調(diào)向成橫貫較大的區(qū)域，啟動(dòng)對(duì)SROI進(jìn)行 掃描的裝置。
4. 檢測(cè)到SROI應(yīng)試對(duì)象后，可以應(yīng)用較細(xì)的分辯力聚焦確定 所關(guān)心的部位(ROI)?？梢韵骃ROI那樣對(duì)ROI進(jìn)一步進(jìn)行FFT 或聲足跡分析、提取特征和進(jìn)行對(duì)比(考慮偏差)，最終由操作員核 實(shí)。
5. 掃描ROI，包括較細(xì)地進(jìn)行波束聚焦和進(jìn)行超聲鐠(FFT)、 相位、振幅分析，或這些項(xiàng)的任何組合分析。首先可以根據(jù)導(dǎo)航波束 掃描和檢測(cè)模式[SROI ]檢測(cè)與阻塞血流關(guān)聯(lián)的FFT鐠"足跡，，或聲 特征足跡。獲取超聲波數(shù)據(jù)供歸檔、分析、檢索、遠(yuǎn)程觀察、遙控使 用。
6. 將超聲波回波數(shù)據(jù)變換成頻鐠(FFT)、相位和/或振幅特性。 可以通過用掃描模式計(jì)算橫貫一個(gè)部位的聲或FFT足跡再利用血湍 流的代表特征或與血管部分或完全阻塞關(guān)聯(lián)的血流特征檢測(cè)ROI。
7. 將所獲得的超聲波回波數(shù)據(jù)特性與基準(zhǔn)指紋的表示與中風(fēng)有 關(guān)的阻塞的類似的聲特征的那些特性相比較。
8. 參考數(shù)據(jù)庫(kù)給出與SROI或ROI檢測(cè)結(jié)果關(guān)聯(lián)的FFT特征和 超聲波特征或足跡。
9. 偏差特性，是允許的對(duì)照數(shù)據(jù)庫(kù)的聲"阻塞"、"指紋"數(shù)據(jù)庫(kù) 進(jìn)行比較的事件的檢測(cè)容差。
10. 使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能或其他分析方法的任何組合與可接 受的偏差特性一起比較典型的與中風(fēng)有關(guān)的阻塞的"指紋"的基準(zhǔn)數(shù) 據(jù)庫(kù)，以便計(jì)算對(duì)阻塞的合格檢測(cè)結(jié)果和最優(yōu)治療焦點(diǎn)和目標(biāo)坐標(biāo)。
11. 與ROI和關(guān)聯(lián)的目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)可供相控陣或其他類 型的超聲換能器聚焦控制使用。
12. 超聲波增強(qiáng)的血栓治療操作員核實(shí)和焦點(diǎn)治療的焦點(diǎn)瞄準(zhǔn)。
13. —旦確認(rèn)操作員核實(shí)，用戶就可以選擇自動(dòng)鎖定在超聲波增 強(qiáng)血栓癥模式，進(jìn)行相控陣多波束聚焦治療。
14. 用戶顯示器和用戶接口允許人工、自動(dòng)或計(jì)算機(jī)輔助的超聲 波檢測(cè)和/或治療與中風(fēng)有關(guān)的阻塞。
15. 人工智能阻塞檢測(cè)和超聲控制分析選項(xiàng)的知識(shí)判決庫(kù)選項(xiàng)。 人工智能參考支持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理的決策矩陣，可以由系統(tǒng)專家用戶或 者遠(yuǎn)程智能庫(kù)更新。當(dāng)前系統(tǒng)可以叫做專家用戶，允許人工智能在檢 測(cè)和控制與中風(fēng)有關(guān)的阻塞(栓塞物)中支持得到提高的精度。
16. 各種空間性的循環(huán)或"按摩，，模式，可以使用頻率改變或治療 頻率序列以及空間位置改變使對(duì)邊緣和/或固體阻塞物質(zhì)作業(yè)最優(yōu)， 以便控制最優(yōu)擴(kuò)散和安全擾動(dòng)或減小溶解物質(zhì)(使大的粉碎物質(zhì)再阻 塞的風(fēng)險(xiǎn)最小)。
17. 治療隨時(shí)分析和進(jìn)展跟蹤，以便能調(diào)整最溫和和最安全的治 療模式到急進(jìn)和迅速的緊急治療模式的超聲波治療的強(qiáng)度和/或功率。
18. 屏幕顯示治療目標(biāo)顯示，標(biāo)出SROI，以及聽覺或其他的本 地或遠(yuǎn)程系統(tǒng)警報(bào)。
19. 屏幕目標(biāo)顯示，標(biāo)出ROI，以及聽覺或其他的本地或遠(yuǎn)程系 統(tǒng)警報(bào)。
20. 屏幕目標(biāo)顯示，標(biāo)出ROI和SBOI，以及聽覺或其他的本地 或遠(yuǎn)程系統(tǒng)警報(bào)。
本發(fā)明包括具有在遠(yuǎn)離波束所聚焦的受治療者的位置處觀察超
聲波換能器所產(chǎn)生的超聲波波束的輸出的遠(yuǎn)程視頻能力的設(shè)備。
這種設(shè)備可以根據(jù)超聲波波束參數(shù)對(duì)控制進(jìn)行遠(yuǎn)程人工調(diào)整。 這種設(shè)備可以包括將超聲波換能器接收到的超聲波信號(hào)變換成
操作員容易觀察和判讀的計(jì)算機(jī)圖形的3維生-光(bio-optical)裝置。 這種設(shè)備可以包括將TCD輸出信號(hào)變換成供計(jì)算機(jī)或其他屏幕 用的圖形表示的方法?？梢岳斫猓聊豢梢允侨魏文茱@示數(shù)字或模擬 信號(hào)的屏幕。
本發(fā)明包括一個(gè)超聲波發(fā)射元陣列，其中所述陣列中的每個(gè)元能 將超聲波聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)上。本發(fā)明包括一些處在超聲波換能器內(nèi)的 壓電晶體的超聲波元。
本發(fā)明可以包括可用音圏技術(shù)操作的將超聲波換能器在受治療 者頭上定位的設(shè)備。
本發(fā)明包括一種用在這里所說明的方法自動(dòng)或半自動(dòng)掃描和映 射血管阻塞的位置的TCD超聲波的設(shè)備。所述自動(dòng)或半自動(dòng)映射通 過利用諸如存儲(chǔ)有標(biāo)準(zhǔn)聲波數(shù)據(jù)供按照所例示的程序自動(dòng)與從對(duì) SROI或ROI的超聲波操作所獲取的聲波數(shù)據(jù)相比較用的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù) 庫(kù)和程序之類的裝置來實(shí)現(xiàn)的。在圖7中。所述數(shù)據(jù)庫(kù)可以含有表示 患者或經(jīng)典型規(guī)范化的受治療者的SROI或ROI的2維或3維映射的 數(shù)據(jù)。所述裝置可以還包括在視頻顯示器上顯示所獲取的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)相比較的情況的計(jì)算機(jī)程序。所述計(jì)算機(jī)程序可以適合諸如快速 傅里葉變換技術(shù)之類的處理反射超聲波的技術(shù)和通過比較對(duì)于通暢 或受阻塞的血管的情況的快速傅里葉變換輸出確定很可能阻塞的區(qū) 域的技術(shù)。所述視頻顯示器可以按照存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息顯示(優(yōu) 選的是實(shí)時(shí)顯示)正在聲處理的部位的情況。所述計(jì)算機(jī)程序還可以 在所述視頻顯示器上顯示所獲取的聲處理數(shù)據(jù)，以在2維或3維空間 內(nèi)指示與已知的受治療者體型有關(guān)的聲處理位置。
本發(fā)明的方法具有通過測(cè)量ROI內(nèi)的血流或在阻塞附近的湍流 檢測(cè)阻塞的診斷能力。所述診斷能力可以包括以能區(qū)別存在阻塞或狹 窄這樣的方式比較指示血管內(nèi)血液涌動(dòng)情況或與疏通血管狹窄關(guān)聯(lián)
的血液流速的聲波數(shù)據(jù)。所述診斷能力包括用聲波數(shù)據(jù)計(jì)算阻塞或狹 窄部位內(nèi)的血流和湍流，度量任何液體流速、液體流量、液體湍流或 強(qiáng)度。
這種設(shè)備或方法還包括在診斷和/或治療期間在所述視頻顯示器 上顯示表征血管疏通進(jìn)展的指標(biāo)、度量、標(biāo)志或標(biāo)志系列或者其他適 當(dāng)表示。設(shè)備或方法還可以包括將所述指標(biāo)、度量或標(biāo)志系列加入諸 如計(jì)算機(jī)程序之類的裝置，用來優(yōu)化至少 一個(gè)包含至少 一個(gè)頻率的聲 波波束，以便提供更好的對(duì)血管疏通的速度和聲處理功率的控制。
本發(fā)明包括許多實(shí)施方式。例如，本發(fā)明包括相對(duì)表示血管內(nèi)栓 塞癥狀的目標(biāo)阻塞固定的第一超聲波換能器的設(shè)備。第二超聲波換能 器相對(duì)于所述第一換能器被布置成使得這兩個(gè)換能器可以將發(fā)射的 超聲波波束聚焦到所述血管內(nèi)的阻塞上。第二換能器可以用伺服裝置 定位。熟悉該技術(shù)的人員可以看到，在本發(fā)明中可以包括多于兩個(gè)的 超聲波換能器，而每個(gè)換能器可以相對(duì)于其他換能器定位成使得目標(biāo) 阻塞處在這些超聲波波束的共同焦點(diǎn)上。優(yōu)選的是，本發(fā)明包括一個(gè) 換能器陣列。優(yōu)選的是，這個(gè)陣列是一個(gè)構(gòu)造性陣列。具有共同焦點(diǎn) 的多個(gè)超聲波換能器的有益效果是將最大的超聲波能量聚焦到阻塞 上，導(dǎo)致最有效地分散栓塞的治療。
本發(fā)明提供了用伺服運(yùn)動(dòng)優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)超聲波波束的聚焦的 方法?？梢岳?一個(gè)或多個(gè)伺服機(jī)構(gòu)和/或超聲波相控陣傳感器控制系 統(tǒng)來連續(xù)可變地對(duì)焦點(diǎn)進(jìn)行定位，以便使一個(gè)或多個(gè)波束可以得到最 佳的能量聚焦。所述能量聚焦能以高的空間分辯力分配到一個(gè)或多個(gè) 精確位置，以便使聚焦能量離開健康組織(這是所希望的和如所希望 的)，同時(shí)將一組波束的能量聚焦到血管阻塞物質(zhì)的位置，以便以最 佳和安全的治療方式粉碎或擴(kuò)散或解散所述阻塞物質(zhì)。
此外，至少一個(gè)超聲頻治療波束可以包括一個(gè)或多個(gè)使功能優(yōu)化
的頻率，順序或同時(shí)使a)檢測(cè)部分或完全氣體阻塞性物質(zhì)、b)檢測(cè) 部分或完全固體阻塞性物質(zhì)或c)氣體部分或完全溶解和疏通部分或 完全被阻塞的血管最優(yōu)。本發(fā)明提供了促進(jìn)阻塞安全分解或消散(對(duì)血管進(jìn)行血栓溶解或 疏通)的設(shè)備和方法。與用超聲波增強(qiáng)血栓溶解關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)之一是脫 下的阻塞物質(zhì)可以被"破裂"或碎裂成一些大和不安全的顆粒的風(fēng)險(xiǎn)， 這些顆?？梢詫?dǎo)致阻塞或部分血管堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。特別是，諸如在小腿 或下體內(nèi)的血管堵塞可以得到疏通，而使微粒在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)遷移到較 高的體位，例如腦內(nèi)。在這些部位，血管可以是較小的血管，從而導(dǎo) 致另一些堵塞和諸如局部缺血性中風(fēng)之類的更為嚴(yán)重的后果。
本發(fā)明提供了同時(shí)診斷和治療以遵守安全溶解血栓和疏通血管 規(guī)章的設(shè)備和方法。本發(fā)明包括診斷或識(shí)別部分或完全血管阻塞，同 時(shí)或分別提供用超聲波增強(qiáng)的血栓溶解或血管疏通。
對(duì)至少 一個(gè)超聲波波束的聚焦調(diào)整和瞄準(zhǔn)隨著精確的空間分辯 力和功率控制(針對(duì)超聲波治療的)通過允許不同模式或按摩(使波 束焦點(diǎn)在阻塞物質(zhì)周圍、阻塞物質(zhì)上和阻塞物質(zhì)附近移動(dòng))和不同的 超聲波頻率或者一起或者相繼(不同的頻率影響不同類型的物質(zhì)和影 響分散速度和分散的阻塞物質(zhì)顆粒的大小)或者它們的任意組合可以 應(yīng)用于血管阻塞或部分阻塞的部位能控制對(duì)血管內(nèi)的阻塞物質(zhì)的分 散。因此能控制、對(duì)準(zhǔn)和調(diào)整對(duì)被阻塞的血管的治療，以便使分散的 顆粒盡量小，從而大大減小了再阻塞的風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明使一個(gè)或多個(gè)超聲波頻率可以相繼或同時(shí)產(chǎn)生，作為改善 診斷和成像以及增強(qiáng)超聲波血管疏通治療的措施。
本發(fā)明包括3維映射能力和跟蹤至少一個(gè)超聲波換能器產(chǎn)生的 最大功率。這使寄存器或矩陣可以表示在掃描時(shí)任何時(shí)間點(diǎn)和任何空 間位置的超聲波功率產(chǎn)生情況。所述"矩陣或寄存器"根據(jù)波束的色散 特征計(jì)算超聲波掃描波束的可能功率損耗。此外，波束相交以及聚焦 特性計(jì)算出來后提供了得出的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)組，以允許或保證在所有的位 置都可以達(dá)到最大的安全功率門限，迅速分散血管阻塞所需的附加超 聲波功率只是特定地導(dǎo)向所需要的安全的地方，即周圍健康組織處。
本發(fā)明能使得用超聲波增強(qiáng)的血栓溶解和血管疏通可以在治療 強(qiáng)度(功率)上是適度的，按照或符合"血塊粉碎藥物"操作特征。這
種考慮可以將每個(gè)所述治療出現(xiàn)副作用的風(fēng)險(xiǎn)，諸如"血塊粉碎藥物，， 治療中的出血風(fēng)險(xiǎn)或超聲波治療中的超聲波功率過大而損傷細(xì)胞的 風(fēng)險(xiǎn)之類，減到最小。
本發(fā)明考慮了可以將諸如藥物投藥速度、藥物組成或類型和患者 出血風(fēng)險(xiǎn)類別(例如血友病患者)之類的數(shù)據(jù)輸入血塊藥物充沛設(shè)備 以及例如超聲波功率和聚焦控制。
最為有益的是，本發(fā)明使血塊粉碎藥劑的靜脈或人工投藥可以得 到調(diào)整或監(jiān)視，以便調(diào)整經(jīng)平衡的血塊的強(qiáng)度或優(yōu)化成使副作用的風(fēng) 險(xiǎn)減到最小的投藥之間的平衡，阻塞物質(zhì)和最小的所瞄準(zhǔn)的血塊粉碎 藥物投藥，具有出血副作用的風(fēng)險(xiǎn)，以積極的或大的功率進(jìn)行用超聲 波增強(qiáng)的血栓癥治療，具有損傷健康細(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn)以及散布再導(dǎo)致血塊 的物質(zhì)。
本發(fā)明使超聲控制和"血塊粉碎藥物"投藥可以受到伺服控制，使 得血栓消除和血管疏通的速度可以最為理想以及對(duì)患者可以最為安 全或和緩。 '
參考文獻(xiàn)
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權(quán)利要求
1.一種利用聲波對(duì)血管內(nèi)的阻塞或不暢進(jìn)行成像或治療的設(shè)備，包括至少一個(gè)聲換能器構(gòu)件，包括至少一個(gè)聲波發(fā)射元，用于產(chǎn)生至少一個(gè)聲波波束；調(diào)整所述至少一個(gè)聲波波束的參數(shù)的裝置；對(duì)所述至少一個(gè)聲波發(fā)射元進(jìn)行空間定位的裝置；自動(dòng)或半自動(dòng)地將所述至少一個(gè)聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的聲波聚焦成一個(gè)波束的裝置；以及接收來自一個(gè)或多個(gè)聲波發(fā)射元的聲信號(hào)的裝置。
2. 按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括移動(dòng)所述至少一個(gè)換能器 構(gòu)件的裝置。
3. 按照權(quán)利要求2所述的設(shè)備，包括自動(dòng)或半自動(dòng)控制所述至 少一個(gè)換能器構(gòu)件的移動(dòng)的裝置。
4. 按照權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中 所述聲波發(fā)射元和接收聲信號(hào)的裝置是相同的裝置。
5. 按照權(quán)利要求1至4中任何一個(gè)權(quán)利要求所迷的設(shè)備，其中 所述至少一個(gè)聲波波束是脈沖式的。
6. 按照權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)權(quán)利要求所迷的設(shè)備，其中 所述至少一個(gè)聲波波束是電子聚焦的。
7. 按照權(quán)利要求1至6中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中 兩個(gè)或更多個(gè)聲波發(fā)射元形成一個(gè)陣列。
8. 按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所迷陣列是曲線陣列。
9. 按照權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述至少一 個(gè)聲波波束將多個(gè)聲波頻率加入到陣列中的聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的一 些同時(shí)頻率的組合中或者隨著時(shí)間的相繼頻率序列中。
10. 按照權(quán)利要求7至9中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中 所迷陣列具有一些處在任何固定位置、可調(diào)位置或掃描位置上的聲波發(fā)射元。
11. 一種利用聲波對(duì)血管內(nèi)的阻塞或不暢進(jìn)行成像或治療的該: 備，包括至少一個(gè)聲換能器構(gòu)件，包括至少一個(gè)聲波發(fā)射元，用于產(chǎn)生至少一個(gè)聲波波束；調(diào)整所述至少一個(gè)聲波波束的參數(shù)的裝置； 使所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件定向的裝置； 將所述聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的聲波聚焦成一個(gè)波束的裝置；以及 接收來自一個(gè)或多個(gè)聲波發(fā)射元的聲信號(hào)的裝置。
12. 按照權(quán)利要求l至io中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其 中所述聲波發(fā)射元都是可單獨(dú)移動(dòng)的或者以包括同時(shí)在內(nèi)的協(xié)調(diào)方式移動(dòng)的o
13. 按照權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)權(quán)利要求或權(quán)利要求12所 述的設(shè)備，其中至少一個(gè)聲換能器構(gòu)件是受伺服控制的。
14. 按照權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述用于伺服控制的裝 置包括反饋控制。
15. 按照權(quán)利要求13或14所述的設(shè)備，其中所迷伺服控制裝置 進(jìn)行自我跟蹤，包括確定所迷至少一個(gè)聲波發(fā)射元超出定位范圍的裝 置。
16. 按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述反饋控制引入表征 血流阻塞和血流不暢之一或者兩者的信號(hào)。
17. 按照權(quán)利要求7至10中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，還 包括處在至少兩個(gè)陣列的至少兩層內(nèi)的多個(gè)聲波發(fā)射元。
18. 按照權(quán)利要求11至13中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其 中每個(gè)換能器構(gòu)件可操作地使一個(gè)連續(xù)可調(diào)的焦點(diǎn)包括由至少兩個(gè) 聲波發(fā)射元發(fā)射的兩個(gè)或更多個(gè)聲波波束。
19. 按照權(quán)利要求1至18中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，包 括將聲信號(hào)從模擬變換成數(shù)字形式或者從數(shù)字變換為模擬形式的裝置。
20. 按照權(quán)利要求1至19中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，包 括存儲(chǔ)經(jīng)變換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置。
21. 按照權(quán)利要求1至20中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，包 括顯示模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)椐的裝置。
22. 按照權(quán)利要求20所迷的設(shè)備，包括顯示數(shù)據(jù)或向搡作員指 示聲處理的狀態(tài)的視頻顯示裝置。
23. 按照權(quán)利要求1至22中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，包 括音團(tuán)控制裝置。
24. 按照權(quán)利要求1至23中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其 中所述設(shè)備是可實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)操作的。
25. 按照權(quán)利要求1至24中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，包 括保持對(duì)準(zhǔn)的聲處理的基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置和在基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)裝置與伺服控制裝置之間進(jìn)行通信的通信裝置。
26. 按照權(quán)利要求25所迷的設(shè)備，包括當(dāng)所述設(shè)備沒有對(duì)準(zhǔn)時(shí) 用于提醒操作員的裝置。
27. 按照權(quán)利要求25所迷的設(shè)備，其中所述通信裝置具有無線 通信能力。
28. 按照權(quán)利要求1至27中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，所 述設(shè)備用來對(duì)人腦內(nèi)的血管進(jìn)行檢測(cè)和聲處理。
29. 按照權(quán)利要求1至28中任何一個(gè)權(quán)利要求所迷的設(shè)備，其 中所迷聲波是超聲波。
30. —種探測(cè)血管阻塞或血管不暢的方法，包括下列步驟 確定體內(nèi)可能發(fā)現(xiàn)血管阻塞或不暢的部位； 選擇所關(guān)心的要用聲波進(jìn)行聲處理的部位；用至少一個(gè)聲波波束通過使所述至少一個(gè)聲波波束橫貫所關(guān)心的部位移動(dòng)來對(duì)所述所關(guān)心的部位進(jìn)行聲處理；接收從所述所關(guān)心的部位反射的聲信號(hào)；以及 根據(jù)所迷反射的聲信號(hào)計(jì)算血流和湍流的多普勒效應(yīng)參數(shù)a
31. —種判別有機(jī)體解剖特性的方法，包括下列步驟 利用至少 一 個(gè)聲波波束對(duì)受治療者內(nèi)所關(guān)心的部位進(jìn)行聲處理； 其中所述至少一個(gè)聲波波束的頻率適合確定特定的組織類型； 接收從所述所關(guān)心的部位反射的聲信號(hào)； 計(jì)算所述反射的聲信號(hào)的多普勒效應(yīng)參數(shù)；以及 按照與已知的組織類型關(guān)聯(lián)的參數(shù)表征所述多普勒效應(yīng)參數(shù)。
32. 按照權(quán)利要求31所述的方法，其中適合于特定組織類型的 聲波頻率以隔開的間隔產(chǎn)生，具有適合于不同的組織類型的不同頻 率。
33. 按照權(quán)利要求31所述的方法，其中同時(shí)產(chǎn)生適合于至少兩 種組織類型的至少兩個(gè)頻率。
34. 按照權(quán)利要求30至33中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，包 括修改至少一個(gè)聲波波束的特性以瞄準(zhǔn)所關(guān)心的部位的步驟，其中多 普勒效應(yīng)參數(shù)可指示出血流由于阻塞或血管不暢而減小。
35. 按照權(quán)利要求31至34中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，包 括根據(jù)所述多普勒效應(yīng)參數(shù)計(jì)算血液流速、血液流量和湍流中任何一 項(xiàng)或它們的組合的步驟。
36. 按照權(quán)利要求35所述的方法，包括對(duì)所關(guān)心的部位進(jìn)行聲 處理的步驟，通過對(duì)不暢的血管的延長(zhǎng)的聲處理或疏通使得阻塞受到 擾動(dòng)或消散。
37. 按照權(quán)利要求36所述的方法，包括自動(dòng)或半自動(dòng)評(píng)估和優(yōu) 化聲處理效果的步驟，以結(jié)合組織安全準(zhǔn)則反饋所述至少一個(gè)聲波波 束的修正。
38. 按照權(quán)利要求36或37所述的方法，包括計(jì)算和顯示指示利用所述多普勒效應(yīng)參數(shù)消散血管內(nèi)阻塞或疏通有阻塞或不暢的血管 的進(jìn)展的指標(biāo)、度量、標(biāo)志和其他適當(dāng)表示中的任何一項(xiàng)或其組合的 步驟。
39. 按照權(quán)利要求38所述的方法，包括以隔開的間隔執(zhí)行計(jì)算 并顯示任何計(jì)算結(jié)果。
40.按照權(quán)利要求39所述的方法，其中所迷自動(dòng)或半自動(dòng)評(píng)估 對(duì)準(zhǔn)。
41. 按照權(quán)利要求40所述的方法，包括在聲波波束沒有對(duì)準(zhǔn)時(shí) 進(jìn)行指示的步驟。
42. 按照權(quán)利要求30至41中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其 中所述身體的部位是頭部。
43. 按照權(quán)利要求42所述的方法，其中所述頭的部位是Willis
44. 按照權(quán)利要求30至43中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其 中兩個(gè)或更多個(gè)聲波波束以同時(shí)或相繼的方式橫貫所述所關(guān)心的部 位移動(dòng)。
45. 按照權(quán)利要求30至43中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其 中所述至少 一個(gè)聲波波束是脈沖式的。
46. 按照權(quán)利要求30至39中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其 中根據(jù)所述反射聲信號(hào)計(jì)算的參數(shù)為功率、譜、振幅、相位耦合或頻 率特性中任何一項(xiàng)或幾項(xiàng)的組合，表征在所述所關(guān)心的部位或阻塞物質(zhì)內(nèi)解剖特性的空間表示。
47. 按照權(quán)利要求46所迷的方法，其中所述功率或振幅鐠分析 利用快速傅里葉變換技術(shù)執(zhí)行。
48. 按照權(quán)利要求46或47所述的方法，包括將所計(jì)算的參數(shù)與 在所述所關(guān)心的部位內(nèi)已知的解剖特性參數(shù)相比較的步驟。
49. 按照權(quán)利要求30至48中任何一個(gè)權(quán)利要求所迷的方法，其 中所述至少一個(gè)聲波波束是連續(xù)的。
50. 按照權(quán)利要求49所述的方法，其中所述至少一個(gè)聲波波束 最初以第一頻率或振幅發(fā)射，隨后帶有周期性的改變，產(chǎn)生相對(duì)第一 波束頻率保持視在改變和脈沖結(jié)構(gòu)的標(biāo)志與空間之比的第二和另一 個(gè)頻率或一些頻率或振幅。
51. 按照權(quán)利要求30至50中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其 中所述聲波波束包括超聲波波束。
52. 按照權(quán)利要求30至50中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，包 括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行空間體元式分析的步驟。
53. 按照權(quán)利要求30至52中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其 中所述這些步驟都自動(dòng)或半自動(dòng)執(zhí)行，基本上不用人工控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了用脈沖或非脈沖的經(jīng)聚焦的聲波，優(yōu)選的是超聲波，以多普勒技術(shù)半自動(dòng)或自動(dòng)對(duì)血管內(nèi)的阻塞進(jìn)行成像或治療的設(shè)備和方法。這種設(shè)備包括至少一個(gè)聲換能器構(gòu)件，包括至少一個(gè)聲波發(fā)射元，用來產(chǎn)生至少一個(gè)聲波波束；調(diào)整所述至少一個(gè)聲波波束的參數(shù)的裝置；對(duì)所述至少一個(gè)聲波發(fā)射元進(jìn)行空間定位的裝置；移動(dòng)所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件的裝置；自動(dòng)或半自動(dòng)對(duì)移動(dòng)所述至少一個(gè)換能器構(gòu)件進(jìn)行控制的裝置；自動(dòng)或半自動(dòng)地將所述至少一個(gè)聲波發(fā)射元所產(chǎn)生的聲波聚焦成一個(gè)波束的裝置；以及接收來自一個(gè)或多個(gè)聲波發(fā)射元的聲信號(hào)的裝置。本發(fā)明提供了半自動(dòng)或自動(dòng)探測(cè)血管內(nèi)的阻塞的方法，這種方法包括下列步驟確定人體內(nèi)可能發(fā)現(xiàn)栓塞物的部位；選擇所關(guān)心的要用聲波進(jìn)行聲處理的部位；用至少一個(gè)聲波波束通過使所述聲波波束橫貫所關(guān)心的部位移動(dòng)對(duì)所述所關(guān)心的部位進(jìn)行聲處理；接收從所述所關(guān)心的部位反射的聲信號(hào)；以及根據(jù)所述反射的聲信號(hào)計(jì)算血流和湍流的多普勒效應(yīng)參數(shù)。
文檔編號(hào)A61B8/08GK101175443SQ200680016230
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者戴維·伯頓 申請(qǐng)人:康迪醫(yī)療革新有限公司