專利名稱：輻射力平衡校準(zhǔn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)的校準(zhǔn)，尤其涉及磁共振成像系統(tǒng)兼容的校準(zhǔn)器。
背景技術(shù)：
有時，由維護(hù)工程師在現(xiàn)場對MRI引導(dǎo)的HIFU治療裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。一個主要的校準(zhǔn)因素是裝置不同設(shè)置下的超聲功率輸出。例如，在生成超聲(us)的電路鏈中的一些部件被改變、更換了換能器自身或內(nèi)置QA自測指示有偏差的情況下，可以請求進(jìn)行校準(zhǔn)。超聲功率輸出的金標(biāo)準(zhǔn)測量是輻射力平衡(RFB)方法。這是在利用精確且靈敏的實(shí)驗(yàn)室平衡對裝置進(jìn)行出廠校準(zhǔn)時執(zhí)行的測試。然而，一旦安裝了治療裝置，電纜將不允許治療床(及其超聲輸出窗)從MR裝置及其雜散BO場到達(dá)很遠(yuǎn)處。實(shí)驗(yàn)室平衡依賴于磁反饋平衡法，并且不適于在這些條件下的測量。從如下文章中可以了解輻射力方法:A.Shaw, "Aboyancy method for the measurement of total ultrasound power generated by HIFUtransducers”,Ultrasound in Med.and Biol34(2008)。這種已知的方法依賴于如下原理:由于超聲行波在目標(biāo)上被反射或吸收，在目標(biāo)上施加了等于與波相關(guān)聯(lián)的動量通量變化的力。

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輻射力平衡校準(zhǔn)器、一種超聲設(shè)備、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。因此需要一種改進(jìn)的輻射力平衡校準(zhǔn)器。本發(fā)明的實(shí)施例可以通過從磁場兼容的材料構(gòu)造輻射力平衡校準(zhǔn)器來解決這一問題。此外，在一些實(shí)施例中使用能夠在磁共振成像系統(tǒng)的磁場中工作的力傳感器。在醫(yī)院或其他保健提供場所中，可能有大量的振動源，其可能干擾輻射力平衡校準(zhǔn)器的正常工作。然而，要指出的是，在校準(zhǔn)的時間段內(nèi)，振動噪聲足夠恒定，從而能夠通過平均將其消除掉。為了實(shí)現(xiàn)這種求平均，將來自輻射力平衡校準(zhǔn)器的測量結(jié)果與針對超聲輻射的給定強(qiáng)度對響應(yīng)建模的模擬進(jìn)行比較。有用于超聲(US)輸出功率校準(zhǔn)的若干種間接方法，例如體模中加熱的磁共振(MR)成像，或者新近以來，通過位移成像對施加的輻射力進(jìn)行推動量化。這些方法中的任一種都沒有RFB測量的直接可追蹤校準(zhǔn)能力。本發(fā)明描述了一種可現(xiàn)場部署的RFB校準(zhǔn)系統(tǒng)，其使用了可耐受MR雜散場的機(jī)械部分和電子部分，用于直接校準(zhǔn)安裝的系統(tǒng)。利用阻抗力傳感器橋測量輻射力，對其進(jìn)行放大、數(shù)字化和處理以獲得功率校準(zhǔn)結(jié)果。特定的實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或特征: 可以在磁體室內(nèi)利用治療裝置進(jìn)行校準(zhǔn)〇這樣確保了所有個體治療系統(tǒng)部件都是在治療中所使用的相同的那些，并且以與用于治療的完全相同的配置 安裝。
〇避免了為了校準(zhǔn)而重新配置系統(tǒng)的額外工作 使用魯棒的填充油的吸收目標(biāo)〇能夠直接測量非常高(MOOW)的聲功率 每次都包括利用可追蹤的校準(zhǔn)配重(weight)進(jìn)行初步校準(zhǔn)O每次個體測量都包括有校準(zhǔn)數(shù)據(jù) 使用函數(shù)擬合從有噪聲的力傳感器跡線提取數(shù)據(jù)〇最優(yōu)地利用關(guān)于激勵函數(shù)(從治療系統(tǒng)驅(qū)動的功率電平)的知識〇算法使用輻射力和浮力變化兩者作為輸入〇有效地應(yīng)對來自環(huán)境的振動噪聲和來自傳感器的固有噪聲。本文使用的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)涵蓋任何有形的存儲介質(zhì)，其可以存儲可由計(jì)算裝置的處理器執(zhí)行的指令。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以稱為計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也可以稱為有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也可以能夠存儲能夠被計(jì)算裝置的處理器訪問的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例包括，但不限于:軟盤、磁性硬盤驅(qū)動器、固態(tài)硬盤、閃速存儲器、USB拇指驅(qū)動器、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、光盤、磁光盤和處理器的寄存器文件。光盤的范例包括緊致盤(CD)和數(shù)字多用盤(DVD)，例如 CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-Rff 或 DVD-R 盤。術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)還指 各種類型的記錄介質(zhì)，其能夠被計(jì)算機(jī)裝置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路訪問。例如，可以通過調(diào)制調(diào)解器、因特網(wǎng)或局域網(wǎng)檢索數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)存儲器是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲器是直接可被處理器訪問的任何存儲器。計(jì)算機(jī)存儲器的范例包括，但不限于:RAM存儲器、寄存器和寄存器文件。計(jì)算機(jī)儲存器是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)儲存器是任何非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)儲存器的范例包括，但不限于:硬盤驅(qū)動器、USB拇指驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、智能卡、DVDXD-R0M和固態(tài)硬盤驅(qū)動器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)儲存器也可以是計(jì)算機(jī)存儲器或反之亦然。本文使用的計(jì)算裝置是指包括處理器的任何裝置。處理器是能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)行指令的電子部件。提到包括“處理器”的計(jì)算裝置應(yīng)當(dāng)被解釋為可能包含超過一個處理器。術(shù)語計(jì)算裝置還應(yīng)當(dāng)被解釋為可能指均包括處理器的計(jì)算裝置的集合或網(wǎng)絡(luò)。很多程序讓多個處理器執(zhí)行其指令，多個處理器可以在相同的計(jì)算裝置之內(nèi)或甚至可以分布于多個計(jì)算裝置之間。本文使用的“人機(jī)接口硬件”是允許用戶或操作員與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的接口。人機(jī)接口硬件可以向操作員提供信息或數(shù)據(jù)和/或從操作員接收信息或數(shù)據(jù)。在顯示器或圖形用戶界面上顯示數(shù)據(jù)或信息是向操作員提供信息的范例。通過鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、觸摸板、點(diǎn)擊棒、圖形輸入板、操縱桿、游戲鍵盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、頭戴送受話器、變速桿、方向盤、踏板、有線手套、跳舞毯、遙控器和加速度計(jì)接收數(shù)據(jù)都是能夠從操作員接收信息或數(shù)據(jù)的范例。本文將磁共振(MR)數(shù)據(jù)定義為在磁共振成像掃描期間由磁共振設(shè)備的天線記錄的原子自旋發(fā)射的射頻信號測量結(jié)果。本文將磁共振成像(MRI)圖像定義為磁共振成像數(shù)據(jù)之內(nèi)包含的解剖數(shù)據(jù)的重建二維或三維可視化。可以利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行這種可視化。在一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的輻射力平衡校準(zhǔn)器。輻射力平衡校準(zhǔn)器包括平衡框。平衡框是用于保持輻射力平衡校準(zhǔn)器的部件的框或固定板或支架。輻射力平衡校準(zhǔn)器還包括用于測量力的力傳感器。力傳感器附接至平衡框。輻射力平衡校準(zhǔn)器還包括具有第一和第二末端的天平(balance)。第一端附接至樞軸，用于使天平能夠相對于平衡框進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動。第二端適于向力傳感器施加力。輻射力平衡校準(zhǔn)器還包括連接到天平的油目標(biāo)體模，用于從高強(qiáng)度聚焦超聲換能器吸收超聲輻射。超聲輻射的吸收導(dǎo)致天平在力傳感器上施加的力減小。所述輻射力平衡校準(zhǔn)器由非磁性材料構(gòu)造。換言之，輻射力平衡校準(zhǔn)器適合放入到高磁場的區(qū)域中，所述高磁場諸如是由磁共振成像系統(tǒng)生成的磁場。根據(jù)本發(fā)明，其中，所述輻射還包括處理器(422)和存儲器(426、428)，其中，所述存儲器包含供所述處理器執(zhí)行的指令(446、448、450、452、454)，其中，所述指令的執(zhí)行另所述處理器執(zhí)行如下步驟:1.基于用以激活所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(106)以發(fā)射超聲輻射的激活信號和模型參數(shù)計(jì)算由于從所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器吸收超聲輻射(112、114)造成的在體模上的估計(jì)力，所述模型參數(shù)描述所述激活信號與所述換能器的輸出功率之間的關(guān)系以及輸出功率向天平在所述力傳感器上施加的力的傳輸，i1.激 活所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器并測量所述天平在所述力傳感器上施加的力，ii1.計(jì)算所測量的力與所估計(jì)的力之間的差異，iv.基于計(jì)算的差異更新模型參數(shù)并迭代步驟i到iv，直到所述差異小于預(yù)定閾值。本實(shí)施例特別有利，因?yàn)榭梢詫⑦@種輻射力平衡校準(zhǔn)器用于校準(zhǔn)集成到磁共振成像系統(tǒng)中的高強(qiáng)度聚焦超聲換能器。輻射力平衡校準(zhǔn)器能夠在超聲設(shè)備保持安裝在磁共振成像系統(tǒng)之內(nèi)的同時進(jìn)行精確校準(zhǔn)。特別地，可以使用與磁共振環(huán)境兼容的力傳感器。這樣的MR兼容的力傳感器，諸如微機(jī)械硅橋傳感器，與在已知輻射力方法中常規(guī)采用的力傳感器相比通常具有更低的信噪比。此外，在磁共振成像系統(tǒng)附近，通常有若干種噪聲源，諸如由于安裝具有超聲設(shè)備的磁共振成像系統(tǒng)房間附近有人走過。通過如下方式在本發(fā)明的輻射力平衡校準(zhǔn)器中補(bǔ)償這些微擾:提取用于將激活信號傳輸?shù)絹碜該Q能器的輸出功率中并接下來傳輸?shù)侥繕?biāo)上的力的物理模型的適當(dāng)參數(shù)值。擬合這些參數(shù)補(bǔ)償了由力傳感器測量的更低信噪比。在另一實(shí)施例中，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器還包括用于保持水和油目標(biāo)體模的槽(basin)。天平在槽上方進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動。所述槽適于附接至患者支撐物中超聲窗口的上方。實(shí)質(zhì)上，油目標(biāo)體模懸浮于槽之內(nèi)的水浴中。當(dāng)超聲輻射被油目標(biāo)體模吸收時，超聲輻射施加力，其提升油目標(biāo)體模，并且導(dǎo)致力傳感器測量的力減小。另外，可以由超聲輻射加熱油目標(biāo)體模。這導(dǎo)致油目標(biāo)體模的浮力的變化。在油目標(biāo)體模被加熱時，它變得相對于水更輕，并且還由于這種效果，減小了天平在力傳感器上施加的力。在另一實(shí)施例中，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器還包括附接至所述第二端的校準(zhǔn)配重支架。本實(shí)施例是有利的，因?yàn)榭梢苑胖眯?zhǔn)配重，其導(dǎo)致天平在力傳感器上施力。這可能對在使用過程中校準(zhǔn)輻射力平衡校準(zhǔn)器有用。在另一實(shí)施例中，輻射還包括處理器和存儲器。存儲器包含供處理器執(zhí)行的指令。指令的執(zhí)行令處理器執(zhí)行利用力傳感器測量第一數(shù)據(jù)集的步驟。第一數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。指令的執(zhí)行令處理器進(jìn)一步執(zhí)行利用帶有校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重的力傳感器來測量第二數(shù)據(jù)集的步驟。第二數(shù)據(jù)集是在第一數(shù)據(jù)集之后測量的。第二數(shù)據(jù)集的至少一些是在油目標(biāo)體模正在吸收超聲輻射時測量的。指令的執(zhí)行還令處理器執(zhí)行利用力傳感器測量第三數(shù)據(jù)集的步驟。第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。第三數(shù)據(jù)集是在第二數(shù)據(jù)集之后測量的。指令的執(zhí)行還令處理器執(zhí)行根據(jù)第一數(shù)據(jù)集、第二數(shù)據(jù)集和第三數(shù)據(jù)集計(jì)算高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)的步驟。本實(shí)施例是有利的，因?yàn)樵诘谝粩?shù)據(jù)集中利用校準(zhǔn)配重采集數(shù)據(jù)用于測量的一部分；利用校準(zhǔn)配重支架中的配重并利用被油目標(biāo)體模吸收的超聲輻射采集第二數(shù)據(jù)集。第三數(shù)據(jù)集再次是利用配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。第一數(shù)據(jù)集和第三數(shù)據(jù)集未必是利用針對油目標(biāo)體模的超聲能量采集的。這三個數(shù)據(jù)集的組合允許校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器。更詳細(xì)地，這樣測量第一數(shù)據(jù)集:不用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重記錄初始數(shù)據(jù)子集，然后將第一配重放置在校準(zhǔn)配重支架中，并記錄后續(xù)的數(shù)據(jù)子集。此外，可以將其他配重放置在校準(zhǔn)配重支架中，并針對添加到校準(zhǔn)配重支架中的每個其他配重記錄其他后續(xù)數(shù)據(jù)集。這些初始和后續(xù)記錄的數(shù)據(jù)集一起形成第一數(shù)據(jù)集。在記錄這些初始和后續(xù)數(shù)據(jù)集中期間，優(yōu)選地，不向體模上輻照任何超聲輻射。然后，在體模正在吸收超聲輻射時測量第二數(shù)據(jù)集。之后，記錄后續(xù)的數(shù)據(jù)子集，同時其他配重仍然在校準(zhǔn)配重支架中。在從校準(zhǔn)配重支架移除所述權(quán)重中的一個或多個之后，記錄其他后續(xù)的數(shù)據(jù)子集。最后，從校準(zhǔn)配重支架移除所有配重，記錄最后的數(shù)據(jù)子集。這些后續(xù)子集和最后數(shù)據(jù)子集一起形成第三數(shù)據(jù)集。比較第一和第三數(shù)據(jù)集允許驗(yàn)證輻射力平衡校準(zhǔn)器的一致性和穩(wěn)定性。特別地，可以校正由于吸收超聲輻射導(dǎo)致的體模浮力性質(zhì)的變化。在實(shí)踐中，除了浮力的這些時間變化之外，輻射力平衡校準(zhǔn)器相當(dāng)穩(wěn)定，在第一和第三數(shù)據(jù)集之間具有高度一致性。這里要理解的是，提到處理器和存儲器實(shí)際可以指多個處理器或多個存儲器。例如，單個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以具有多個處理器，或者，可以共同使用網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)的集合來執(zhí)行所述方法。在另一實(shí)施例中，第二數(shù)據(jù)集的至少一些是在油目標(biāo)體模正在吸收至少兩種不同強(qiáng)度的超聲輻射時測量的。指令還令處理器執(zhí)行如下步驟:在測量第二數(shù)據(jù)集期間接收描述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器發(fā)射的超聲輻射的超聲脈沖定時數(shù)據(jù)。根據(jù)超聲脈沖定時數(shù)據(jù)計(jì)算校準(zhǔn)。實(shí)質(zhì)上，超聲脈沖定時 數(shù)據(jù)是描述用于驅(qū)動高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的功率或強(qiáng)度設(shè)置的數(shù)據(jù)。在一些情況下，可以將脈沖定時數(shù)據(jù)視為高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的預(yù)期功率輸出。有利的是，連同脈沖定時數(shù)據(jù)一起使用兩種不同強(qiáng)度，因?yàn)榭梢越Y(jié)合模型使用其以校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器。在另一實(shí)施例中，計(jì)算校準(zhǔn)的步驟包括根據(jù)超聲脈沖定時數(shù)據(jù)對預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集建模。超聲脈沖定時數(shù)據(jù)描述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器發(fā)射的超聲輻射的期望強(qiáng)度。計(jì)算校準(zhǔn)的步驟還包括計(jì)算預(yù)期第二數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集之間的殘差(residual)。迭代地重復(fù)所述建模和所述殘差的計(jì)算，直到所述模型轉(zhuǎn)換到校準(zhǔn)。在另一實(shí)施例中，利用有限差分模型進(jìn)行建模，用于模擬超聲輻射在油目標(biāo)體模上的輻射力。有限差分模型用于模擬超聲輻射在油目標(biāo)體模上施加的機(jī)械力。在另一實(shí)施例中，所述有限差分模型適于通過計(jì)算由于所述油目標(biāo)體模之內(nèi)超聲輻射的吸收以及所述油目標(biāo)體模與其周圍的熱交換造成的熱傳遞來模擬油目標(biāo)體模的浮力。油目標(biāo)體模懸浮于水浴中。通過對油目標(biāo)體模的加熱和周圍水浴的熱損耗建模，可以計(jì)算油目標(biāo)體模的浮力變化。
在另一實(shí)施例中，所述力傳感器的工作不受強(qiáng)度低于20T的磁場影響。本實(shí)施例是有利的，因?yàn)榱鞲衅髟诖艌鲋畠?nèi)工作。在一些實(shí)施例中，將力傳感器置于磁體的主磁場或成像區(qū)之內(nèi)。在其他實(shí)施例中，在校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器期間將高強(qiáng)度聚焦超聲換能器移動到磁體的彌散場區(qū)域。在一些實(shí)施例中，用于操作力傳感器的電子線路位于磁體的彌散場中。在磁共振成像系統(tǒng)中，磁體的成像區(qū)域可以具有大約若干特斯拉，例如1.5特斯拉或3特斯拉的磁場。在磁體外部，彌散磁場可以迅速下降。例如，對于1.5特斯拉或3特斯拉的磁體，彌散場可以約為100mT?？梢岳猛ㄍ鞲衅鞯拈L扭絞線對將電子線路置于彌散場中。在另一實(shí)施例中，所述應(yīng)變感傳器是微機(jī)械硅橋傳感器。使用這種傳感器是有利的，因?yàn)檫@些微機(jī)械硅橋傳感器能夠在例如用于磁共振成像的高磁場之內(nèi)工作。

在另一方面中，本發(fā)明提供了一種超聲設(shè)備，包括用于支撐患者的患者支撐物和超聲換能器系統(tǒng)。超聲換能器系統(tǒng)安裝于患者支撐物中的超聲窗口下方。超聲設(shè)備還包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輻射力平衡校準(zhǔn)器。所述輻射力平衡校準(zhǔn)器安裝在超聲窗口上方。這是有利的，因?yàn)榭梢栽趯⒊晸Q能器安裝在醫(yī)院或其他保健設(shè)施之后使用輻射力平衡校準(zhǔn)器校準(zhǔn)超聲換能器。通常，這是在專門的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的。在另一實(shí)施例中，超聲系統(tǒng)還包括磁共振成像系統(tǒng)。該磁共振成像系統(tǒng)包括適于生成磁場的磁體，所述磁場用于對位于成像體積之內(nèi)的受試者原子核的磁自旋進(jìn)行定向。該磁共振成像系統(tǒng)還包括射頻收發(fā)器。所述射頻收發(fā)器適于連接到射頻線圈，用于從所述成像體積采集磁共振數(shù)據(jù)。這里要理解，射頻收發(fā)器也可以指個體的射頻發(fā)射器和接收器。同樣地,也可以使用個體的發(fā)射和接收射頻線圈。還要理解,磁共振數(shù)據(jù)主要來自成像體積。然而，使用傅里葉技術(shù)重建圖像，成像體積外部的磁自旋可能貢獻(xiàn)于圖像的構(gòu)造。該磁共振成像系統(tǒng)還包括用于對成像體積之內(nèi)原子核的磁自旋進(jìn)行空間編碼的磁場梯度線圈。這里要理解的是，磁場梯度線圈是指一組磁場梯度線圈。通常，有三個獨(dú)立的磁場梯度線圈組，用于每個空間方向。該磁共振成像系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于控制磁共振成像系統(tǒng)和超聲換能器系統(tǒng)的工作。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適于根據(jù)磁共振數(shù)據(jù)控制超聲換能器系統(tǒng)。換言之，調(diào)整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使得磁共振成像生成的圖像可以用于指導(dǎo)超聲換能器系統(tǒng)的使用。在另一方面中，本發(fā)明提供了一種包括供根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輻射力平衡校準(zhǔn)器的處理器執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。指令的執(zhí)行令處理器執(zhí)行利用力傳感器測量第一數(shù)據(jù)集的步驟。第一數(shù)據(jù)集的一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。指令的執(zhí)行還令處理器執(zhí)行利用具有校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重的力傳感器測量第二數(shù)據(jù)集的步驟。第二數(shù)據(jù)集是在第一數(shù)據(jù)集之后測量的。第二數(shù)據(jù)集是在油目標(biāo)體模正在吸收超聲輻射時測量的。指令的執(zhí)行還令處理器執(zhí)行利用力傳感器測量第三數(shù)據(jù)集的步驟。第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。第三數(shù)據(jù)集是在第二數(shù)據(jù)集之后測量的。執(zhí)行指令還令處理器執(zhí)行根據(jù)第一數(shù)據(jù)集、第二數(shù)據(jù)集和第三數(shù)據(jù)集計(jì)算高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)的步驟。在另一方面中，本發(fā)明提供了一種利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輻射力平衡校準(zhǔn)器校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。該方法包括利用力傳感器測量第一數(shù)據(jù)集。第一數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。該方法還包括利用具有校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重的力傳感器測量第二數(shù)據(jù)集。第二數(shù)據(jù)集是在第一數(shù)據(jù)集之后測量的。第二數(shù)據(jù)集是在油目標(biāo)體模正在吸收超聲輻射時測量的。該方法還包括利用力傳感器測量第三數(shù)據(jù)集。第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。第三數(shù)據(jù)集是在第二數(shù)據(jù)集之后測量的。該方法還包括根據(jù)第一數(shù)據(jù)集、第二數(shù)據(jù)集和第三數(shù)據(jù)集計(jì)算高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)。


在下文中將僅通過舉例，并參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輻射力平衡校準(zhǔn)器；圖2示出了圖示說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的框圖；圖3示出了圖示說明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法的框圖；圖4示出了圖示說明根據(jù)本發(fā)明的超聲設(shè)備的實(shí)施例的框圖；圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輻射力平衡校準(zhǔn)器的等軸視圖；圖5b示出了圖5a中示出的輻射力平衡校準(zhǔn)器的側(cè)視圖；圖5c示出了圖5a中示出的輻射力平衡校準(zhǔn)器的俯視圖；圖5d示出了圖5a中 示出的輻射力平衡校準(zhǔn)器的分解零件圖；圖6a示出了組裝槽的圖5a的輻射力平衡校準(zhǔn)器的等軸視圖；圖6b示出了圖6a的輻射力平衡校準(zhǔn)器的側(cè)視圖；圖6C示出了圖6a的輻射力平衡校準(zhǔn)器的分解零件圖；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法。附圖標(biāo)記列表100輻射力平衡校準(zhǔn)器102受試者支撐物104超聲換能器系統(tǒng)106高強(qiáng)度聚焦超聲換能器108填充流體的腔室110 超聲窗口112超聲路徑114超聲作用區(qū)116油目標(biāo)體模118 水120 槽124 天平126 導(dǎo)線128 樞軸130平衡框132 第一端134 第二端
138力傳感器140力敏感區(qū)142樞軸轉(zhuǎn)動方向144力的方向146校準(zhǔn)配重支架400超聲設(shè)備402磁體404成像區(qū)406射頻線圈408射頻收發(fā)器410磁場梯度線圈412磁場梯度線圈電源

416輻射力平衡校準(zhǔn)器電子線路418硬件接口420計(jì)算機(jī)系統(tǒng)422處理器424人機(jī)接口硬件426計(jì)算機(jī)儲存器428計(jì)算機(jī)存儲器430磁共振數(shù)據(jù)432磁共振圖像434治療計(jì)劃436第一數(shù)據(jù)集438第二數(shù)據(jù)集440第三數(shù)據(jù)集442預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集444殘差445校準(zhǔn)446磁共振控制模塊448超聲系統(tǒng)控制模塊450有限差分模塊452校準(zhǔn)計(jì)算模塊454磁共振圖像重建模塊500制動器塊600排水塞602適配器604O 環(huán)608板610夾具
具體實(shí)施例方式這些附圖中的編號類似的元件是等價元件或執(zhí)行相同功能。如果功能等價，先前論述過的元件未必會在后面的圖中加以論述。圖1示出了例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的輻射力平衡校準(zhǔn)器100的圖示。輻射力平衡校準(zhǔn)器100安裝于受試者支撐物102上。在受試者支撐物102下方是超聲換能器系統(tǒng)104。超聲換能器系統(tǒng)104在填充流體的腔室108之內(nèi)具有高強(qiáng)度聚焦超聲換能器106。填充流體的腔室108位于受試者支撐物102下方。有超聲窗口 110允許超聲離開填充流體的腔室108。虛線標(biāo)記的112圖示了超聲從高強(qiáng)度聚焦超聲換能器106通過超聲窗口 110進(jìn)入輻射力平衡校準(zhǔn)器100的超聲路徑。超聲輻射路徑112被聚焦到超聲作用區(qū)114中。超聲作用區(qū)114被示為處于油目標(biāo)體模116之內(nèi)。油目標(biāo)體模116懸浮在水浴118中。槽120保持著水118。安裝槽120，使其配合到患者支撐物102中以覆蓋超聲窗口 110。在槽120上方是天平124。油目標(biāo)體模116通過小導(dǎo)線(wire) 126連接到天平124。天平124具有第一端132和第二端134。第一端132具有樞軸128，其將天平124連接到平衡框130。樞軸128允許天平124相對于平衡框130轉(zhuǎn)動。天平124的第二端134在力傳感器138上施加力。力傳感器138被示為具有力敏感或測量區(qū)域140，第二端134在其上施力。箭頭142圖示了天平124進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動的方向。標(biāo)記為144的箭頭指示天平124的第二端在力敏感區(qū)140上施加力的方向。圖2示出了圖示說明根據(jù)本發(fā)明的方法的框圖。在步驟200中，利用力傳感器測量第一數(shù)據(jù)集。第一數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。在步驟202中，利用力傳感器測量第二數(shù)據(jù)集。在測量第二數(shù)據(jù)集時，將校準(zhǔn)配重置于校準(zhǔn)配重支架中。步驟204是利用力傳感器測量第三數(shù)據(jù)集。第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的。最后，在步驟206中，計(jì)算高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)。圖3示出了例示根 據(jù)本發(fā)明的另一方法的框圖。在步驟300中，利用力傳感器測量第一數(shù)據(jù)集。步驟300對應(yīng)于圖2的步驟200。步驟302是利用力傳感器測量第二數(shù)據(jù)集。步驟302對應(yīng)于圖2的步驟202。在步驟304中，利用力傳感器測量第三數(shù)據(jù)集。步驟304對應(yīng)于圖2的步驟204。圖3的步驟306、308、310、312和314對應(yīng)于圖2的步驟206。在步驟306中，接收超聲脈沖定時數(shù)據(jù)。超聲脈沖定時數(shù)據(jù)描述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器根據(jù)時間施加的超聲輻射的功率。這用于校準(zhǔn)計(jì)算中。在步驟308中，利用超聲脈沖定時數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集的模型。換言之，利用超聲脈沖定時數(shù)據(jù)，計(jì)算模擬的第二數(shù)據(jù)集，這里稱為預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集。接下來在步驟310中計(jì)算預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集和測量的第二數(shù)據(jù)集間的殘差。在步驟312中，檢查收斂到解的情況或殘差的最小閾值。如果解不收斂，那么重新計(jì)算第二數(shù)據(jù)集或模擬的或預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集并且方法退回到步驟308。如果解確實(shí)收斂，那么在步驟314中完成校準(zhǔn)。圖4示出了例示根據(jù)本發(fā)明的超聲設(shè)備400的實(shí)施例的框圖。超聲設(shè)備400包括磁共振成像系統(tǒng)、輻射力平衡校準(zhǔn)器100和超聲換能器系統(tǒng)104。磁共振成像系統(tǒng)包括磁體402。磁體402具有成像區(qū)404，在成像區(qū)404中，磁場足夠均勻以執(zhí)行磁共振成像。受試者支撐物102、超聲換能器系統(tǒng)104和輻射力平衡校準(zhǔn)器100都被示為處于磁體402的膛內(nèi)。在很多實(shí)施例中，能夠從磁體402移除受試者支撐物。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在受試者支撐物已被從磁體402中移除或部分移除之后，將輻射力平衡校準(zhǔn)器100安裝到受試者支撐102內(nèi)。類似地，在此圖中并未示出圖1示出的輻射力平衡校準(zhǔn)器100的所有細(xì)節(jié)。成像區(qū)404上方是射頻線圈406。射頻線圈用于從成像區(qū)404采集磁共振數(shù)據(jù)。將射頻線圈406連接到射頻收發(fā)器408。在磁體410膛內(nèi)還有磁場梯度線圈。磁場梯度線圈410連接到磁場梯度線圈電源412。磁場梯度線圈電源412向磁場梯度線圈410供應(yīng)電流。還示出了用于輻射力平衡校準(zhǔn)器100的電子線路416。電源和控制電子線路以及可能用于超聲換能器系統(tǒng)104的致動器未在圖中不出。超聲換能器系統(tǒng)104、射頻收發(fā)器408、電子線路416以及磁場梯度線圈電源412都被示為連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)420的硬件接口 418。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)420還包括處理器422，其連接到硬件接口 418和用戶接口 424。硬件接口 418包括使處理器422能夠向各件硬件發(fā)送和接收消息并控制它們的電子線路。人機(jī)接口硬件424包括電子和機(jī)械部件，其允許操作員與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)420互動。人機(jī)接口硬件424可以包括，但不限于，鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器。424的顯示器能夠用于操作圖形用戶界面，用于控制超聲設(shè)備400的操作，還用于顯示數(shù)據(jù)或呈現(xiàn)圖像，諸如磁共振圖像。處理器422還連接到計(jì)算機(jī)儲存器426和計(jì)算機(jī)存儲器428。計(jì)算機(jī)儲存器426被示為包含由磁共振成像系統(tǒng)收集的磁共振數(shù)據(jù)430。計(jì)算機(jī)儲存器還被示為包含從磁共振數(shù)據(jù)430重建的磁共振圖像432。在計(jì)算機(jī)儲存器426內(nèi)還存儲著治療計(jì)劃434，其包含在受試者的治療過程中用于控制超聲換能器系統(tǒng)104的工作的指令和/或控制序列。在計(jì)算機(jī)儲存器426內(nèi)還存儲著第一數(shù)據(jù)集436。還存儲在計(jì)算機(jī)儲存器426內(nèi)的是第二數(shù)據(jù)集438。還存儲在計(jì)算機(jī)儲存器426內(nèi)的是第三數(shù)據(jù)集440。第一數(shù)據(jù)集436、第二數(shù)據(jù)集438以及第三數(shù)據(jù)集440是在校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器106的過程中收集的。也存儲在計(jì)算機(jī)儲存器內(nèi)的是預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集442。還存儲在計(jì)算機(jī)儲存器內(nèi)的是第二數(shù)據(jù)集438和預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集442間的殘差444。還存儲在計(jì)算機(jī)存儲器內(nèi)的是用于高強(qiáng)度聚焦超聲換能器106的校準(zhǔn)445。校準(zhǔn)445包含輸送到高強(qiáng)度聚焦超聲換能器106的電功率到高強(qiáng)度聚焦超聲換能器106生成的超聲輻射功率或強(qiáng)度的映射。在計(jì)算機(jī)存儲器428內(nèi)有一個磁共振控制模塊446。磁共振控制模塊包含用于控制磁共振成像系統(tǒng)的工作和功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。計(jì)算機(jī)存儲器428之內(nèi)還有超聲系統(tǒng)控制模塊，其包含用于控制超聲換能器系統(tǒng)104的工作和功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。超聲系統(tǒng)控制模塊448利用治療計(jì)劃434生成超聲系統(tǒng)的控制序列。有限差分模塊450也存儲在存儲器內(nèi)。有限差分模塊包含用于執(zhí)行有限差分計(jì)算的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。存儲器之內(nèi)還存儲了校準(zhǔn)計(jì)算模塊452。校準(zhǔn)計(jì)算模塊452使用有限差分模塊450并能夠利用第一數(shù)據(jù)集436、第二數(shù)據(jù)集438和第三數(shù)據(jù)集440計(jì)算校準(zhǔn)445。校準(zhǔn)計(jì)算模塊452利用有限差分模塊450來計(jì)算預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集442并計(jì)算殘差444。校準(zhǔn)計(jì)算模塊452還可以包含用于自動校準(zhǔn)程序的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。計(jì)算機(jī)存儲器428還被示為包括包含磁共振圖像重建模塊454。磁共振圖像重建模塊454包含用于從磁共振數(shù)據(jù)430重建磁共振圖像432的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。圖5a、5b、5c和5d示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射力平衡校準(zhǔn)器的實(shí)施例的不同視圖。圖5a示出了等軸視圖， 圖5b示出了側(cè)視圖，圖5c示出了俯視圖，圖5d示出了分解等距視圖。這些圖示出了制動器塊500。制動器塊500能夠用于在輻射力平衡校準(zhǔn)器100未使用時防止天平124接觸力敏感區(qū)140。圖6a、6b、6c示出了例示相同的輻射力平衡校準(zhǔn)器100安裝到槽120上以連接到受試者支撐物的附圖。圖6a示出了等軸視圖，圖6b示出了剖面視圖或橫截面視圖，圖6c示出了等距的分解零件視圖。連接到槽的是排水塞600。槽120被示為配合到適配器602中，其允許將輻射力平衡校準(zhǔn)器100安裝到超聲窗口之上的受試者支撐物中。板608處于油目標(biāo)體模和平衡框之間。調(diào)節(jié)板以使板恰好處于填充槽的水的高度。板使水穩(wěn)定并減少了測量期間的振動。通過夾具610將板608懸浮或保持在槽120上。利用圖5和6的設(shè)備執(zhí)行校準(zhǔn)的方法的一個實(shí)施例是:1.記錄第一數(shù)據(jù)集a.移除所有的校準(zhǔn)配重。b.移除床附近的所有人員且讓系統(tǒng)穩(wěn)定一分鐘。記錄約20秒的數(shù)據(jù)，然后暫停記錄。c.將10克的配重插入權(quán)配重籠的底槽內(nèi)。d.重復(fù) 1.be.將5克的配重插入配重籠的中間槽內(nèi)。f.重復(fù) 1.bg.將2克的配重插入配重籠的頂槽內(nèi)。h.重復(fù) 1.b 2.利用超聲換能器執(zhí)行超聲作用并記錄第二數(shù)據(jù)集。a.開始記錄來自力傳感器的數(shù)據(jù)b.啟動超聲作用規(guī)程。該規(guī)程將運(yùn)行至結(jié)束或通常當(dāng)達(dá)到最高功率水平時因錯誤終止。如果發(fā)生這種情況，記錄錯誤消息且包括對注解的說明。c.暫停記錄來自力傳感器的數(shù)據(jù)。3.記錄第三數(shù)據(jù)集a.讓系統(tǒng)從超聲作用狀態(tài)冷卻約5分鐘，這將減輕浮力漂移的影響。(有些漂移不可避免且可以接受，這種數(shù)據(jù)僅作為超聲作用后對完整性的粗略檢查)。b.記錄約20秒的數(shù)據(jù)，然后暫停記錄。c.將2克的配重從權(quán)配重籠的頂槽內(nèi)移除。d.移除床附近的所有人員且讓系統(tǒng)穩(wěn)定一分鐘。記錄約20秒的數(shù)據(jù)，然后暫停記錄。e.將5克的配重從配重籠的中間槽內(nèi)移除。f.重復(fù) 3.dg.將10克的配重從配重籠的底槽內(nèi)移除。h.重復(fù) 3.d圖7示出了根據(jù)本發(fā)明利用輻射力平衡校準(zhǔn)器執(zhí)行校準(zhǔn)的方法。該方法模擬測量跡線上的輻射力平衡(RFB)目標(biāo)行為以耐受有噪聲數(shù)據(jù)或受大浮力影響而失真的數(shù)據(jù)。在步驟700中，根據(jù)P=a*(ampval+e)2+b,其中，a、b和e是擬合參數(shù),每次迭代首先生成電功率值的數(shù)組。然后，將這一假定的電功率(作為時間的函數(shù))反饋到差分方程模塊702，其吸收用于熱量增益和損耗的擬合參數(shù)以及解釋非平衡浮力的參數(shù)。該模塊輸出標(biāo)示砝碼讀數(shù)的假定平衡的數(shù)組，其輸出到Levenberg-Marquardt非線性最小二乘算法。在步驟704中，計(jì)算模擬和測量數(shù)據(jù)間的殘差。如果沒有實(shí)現(xiàn)解的收斂，算法改變擬合參數(shù)并開始下一輪的迭代。這與傳統(tǒng)方式相反，在傳統(tǒng)方式中，將發(fā)生器報告的功率作為擬合目標(biāo)數(shù)據(jù)并將形式為P=a*(ampval+e)2+b的函數(shù)擬合到其上。此公式用于預(yù)測電功率，然后通過與常數(shù)Wel到Wa。相乘獲得聲功率。這些方法的主要區(qū)別是擬合目標(biāo):傳統(tǒng)的方法擬合到報告的發(fā)生器功率，新的方法擬合到平衡聲功率跡線。盡管在附圖和前面的描述中已詳細(xì)示出并描述了本發(fā)明，但這樣的圖示和描述被認(rèn)為是例示性的或示范性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。例如，在能夠從校準(zhǔn)配重支架中自動添加或移除校準(zhǔn)配重的實(shí)施例中，能夠操作本發(fā)明。例如，可以利用機(jī)器人系統(tǒng)完成該目的。通過研究附圖、公開和所附 權(quán)利要求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐請求保護(hù)的本發(fā)明時能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他變化。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中列舉的幾個項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉特定手段的簡單事實(shí)并不表示不能有利地使用這些手段的組合?？梢栽谶m當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上存儲和/或分布的計(jì)算機(jī)程序，介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以在其他形式中分布，例如通過互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(106)的輻射力平衡校準(zhǔn)器(100)，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器包括: -平衡框(130)； -用于測量力的力傳感器(138)，其中，所述力傳感器被附接至所述平衡框； -具有第一端(132)和第二端(134)的天平(124)，其中，所述第一端被附接至樞軸(128)，用于使所述天平能夠相對于所述平衡框進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動，其中，所述第二端適于向所述力傳感器上施加力； -油目標(biāo)體模(116)，其被連接到所述天平，用于吸收來自所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的超聲輻射(112、114)，其中，所述超聲輻射的吸收導(dǎo)致所述天平在所述力傳感器上施加的所述力減??；并且 其中，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器由非磁性材料構(gòu)造，其中，所述輻射還包括處理器(422)和存儲器(426、428)，其中，所述存儲器包含供所述處理器執(zhí)行的指令(446、448、450、452、454)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器執(zhí)行如下步驟: 1.基于用以激活所述 高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(106)以發(fā)射超聲輻射的激活信號和模型參數(shù)計(jì)算由于吸收來自所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的超聲輻射(112、114)造成的在所述體模上的估計(jì)力，所述模型參數(shù)描述所述激活信號與所述換能器的輸出功率之間的關(guān)系以及所述輸出功率向所述天平在所述力傳感器上施加的所述力的傳輸， .激活所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器并測量所述天平在所述力傳感器上施加的所述力， ii1.計(jì)算所測量的力與所估計(jì)的力之間的差異， IV.基于所計(jì)算的差異更新所述模型參數(shù)并迭代步驟i到iv，直到所述差異小于預(yù)定閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器還包括附接至所述第二端的校準(zhǔn)配重支架(146 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，所述輻射還包括處理器(422)和存儲器(426、428)，其中，所述存儲器包含供所述處理器執(zhí)行的指令(446、448、450、452、454)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器執(zhí)行如下步驟: -利用所述力傳感器測量(200、300)第一數(shù)據(jù)集，其中，所述第一數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的； -利用所述力傳感器以及校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重測量(202、302)表示所述天平在所述力傳感器上施加的力的第二數(shù)據(jù)集，其中，所述第二數(shù)據(jù)集是在所述第一數(shù)據(jù)集之后測量的，其中，所述第二數(shù)據(jù)集的至少一些是在所述油目標(biāo)體模正在吸收超聲輻射時測量的； -利用所述力傳感器測量(204、304)第三數(shù)據(jù)集，其中，所述第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的，其中，所述第三數(shù)據(jù)集是在所述第二數(shù)據(jù)集之后測量的；以及 -根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)集、所述第二數(shù)據(jù)集和所述第三數(shù)據(jù)集計(jì)算(206、306、308、310、312,314)用于所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，所述第二數(shù)據(jù)集的至少一些是在所述油目標(biāo)體模正在吸收至少兩種不同強(qiáng)度的超聲輻射時測量的，其中，所述指令還令所述處理器執(zhí)行如下步驟:在所述第二數(shù)據(jù)集的所述測量期間，接收所述激活信號，所述激活信號的形式(306)是描述所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器發(fā)射的超聲輻射的超聲脈沖定時數(shù)據(jù)，其中，根據(jù)所述超聲脈沖定時數(shù)據(jù)計(jì)算所述校準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，計(jì)算所述校準(zhǔn)的步驟包括: -根據(jù)所述超聲脈沖定時數(shù)據(jù)，對應(yīng)于在所述體模上的所述估計(jì)力，對預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集建模(308、702)，其中，所述超聲脈沖定時數(shù)據(jù)描述超聲輻射的期望強(qiáng)度；以及 -計(jì)算(310、704)所測量的力與所估計(jì)的力之間的差異作為所述預(yù)期的第二數(shù)據(jù)集與所述第二數(shù)據(jù)集之間的殘差； 其中，迭代地重復(fù)所述建模和所述殘差的所述計(jì)算，直到所述模型收斂到所述校準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，利用有限差分模型(450)執(zhí)行所述建模，用于模擬超聲輻射在所述油目標(biāo)體模上的輻射力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，所述有限差分模型適于通過計(jì)算由于所述油目標(biāo)體模之內(nèi)超聲輻射的吸收造成的熱傳遞以及與其周圍的熱交換來模擬所述油目標(biāo)體模的浮力。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，所述力傳感器的工作不受強(qiáng)度低于20特斯拉的磁場影響。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所 述的輻射力平衡校準(zhǔn)器，其中，所述力傳感器是微機(jī)械娃橋傳感器。
10.一種超聲設(shè)備，包括用于支撐患者的患者支撐物(102)和超聲換能器系統(tǒng)(104)，其中，所述超聲換能器系統(tǒng)安裝于所述患者支撐物中的超聲窗口(110)下方，其中，所述超聲設(shè)備還包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器(100)，其中，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器安裝于所述超聲窗口上方。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲設(shè)備，其中，所述超聲系統(tǒng)還包括磁共振成像系統(tǒng)，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)包括: -適于生成磁場的磁體(402),所述磁場用于對位于成像體積(404)之內(nèi)的受試者的原子核的磁自旋進(jìn)行定向； -射頻收發(fā)器(408)，其中，所述射頻收發(fā)器適于連接到射頻線圈，用于采集來自所述成像體積的磁共振數(shù)據(jù)； -用于對所述成像體積之內(nèi)的原子核的磁自旋進(jìn)行空間編碼的磁場梯度線圈(410); -用于向所述磁場梯度線圈供應(yīng)電流的磁場梯度線圈電源(412);以及 -用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)和所述超聲換能器系統(tǒng)的工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(420)，其中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適于根據(jù)所述磁共振數(shù)據(jù)控制所述超聲換能器系統(tǒng)。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括供根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一項(xiàng)所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器(100)的處理器(422)執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器執(zhí)行如下步驟: · 1.基于用以激活所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(106)以發(fā)射超聲輻射的激活信號和模型參數(shù)計(jì)算由于從所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器吸收超聲輻射(112、114)造成的在體模上的估計(jì)力，所述模型參數(shù)描述所述激活信號與所述換能器的輸出功率之間的關(guān)系以及所述輸出功率向所述天平在所述力傳感器上施加的力的傳輸， i1.激活所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器并測量所述天平在所述力傳感器上施加的所述力， ii1.計(jì)算所測量的力與所估計(jì)的力之間的差異， IV.基于所計(jì)算的差異更新所述模型參數(shù)并迭代步驟i到iv，直到所述差異小于預(yù)定閾值。
13.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括供根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一項(xiàng)所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器(100)的處理器(422)執(zhí)行的機(jī)器可執(zhí)行指令，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器執(zhí)行如下步驟: -利用所述力傳感器測量(200、300)第一數(shù)據(jù)集，其中，所述第一數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的； -利用所述力傳感器以及所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重測量(202、302)第二數(shù)據(jù)集，其中，所述第二數(shù)據(jù)集是在所述第一數(shù)據(jù)集之后測量的，其中，所述第二數(shù)據(jù)集是在所述油目標(biāo)體模正在吸收超聲輻射時測量的； -利用所述力傳感器測量(204、304)第三數(shù)據(jù)集，其中，所述第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的，其中，所述第三數(shù)據(jù)集是在所述第二數(shù)據(jù)集之后測量的；以及 -根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)集、所述第二數(shù)據(jù)集和所述第三數(shù)據(jù)集計(jì)算(206、306、308、310、312,314)用于所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)。
14.一種利用根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一項(xiàng)所述的輻射力平衡校準(zhǔn)器校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，其中，所述方法包括: -利用所述力傳感器測量(200、300)第一數(shù)據(jù)集，其中，所述第一數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的； -利用所述力傳感器以及所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重測量(202、302)第二數(shù)據(jù)集，其中，所述第二數(shù)據(jù)集是在所述第一數(shù)據(jù)集之后測量的，其中，所述第二數(shù)據(jù)集是在所述油目標(biāo)體模正在吸收超聲輻射時測量的； -利用所述力傳感器測量(204、304)第三數(shù)據(jù)集，其中，所述第三數(shù)據(jù)集的至少一部分是利用所述校準(zhǔn)配重支架中的校準(zhǔn)配重采集的，其中，所述第三數(shù)據(jù)集是在所述第二數(shù)據(jù)集之后測量的；以及 -根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)集、所述第二數(shù)據(jù)集和所述第 三數(shù)據(jù)集計(jì)算(206、306、310、312、314)用于所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的校準(zhǔn)。
全文摘要
一種用于校準(zhǔn)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(106)的輻射力平衡校準(zhǔn)器(100)，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器包括平衡框(130)；用于測量力的力傳感器(138)，其中，所述力傳感器附接至所述平衡框；具有第一(132)和第二端(134)的天平(124)，其中，所述第一端附接至樞軸(128)，用于使所述天平能夠相對于平衡框進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動，其中，所述第二端適于向所述力傳感器上施加力；油目標(biāo)體模(116)，連接到所述天平，用于吸收來自所述高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的超聲輻射(112、114)，其中，所述超聲輻射的吸收導(dǎo)致所述天平在所述力傳感器上施加的力減?。徊⑶移渲?，所述輻射力平衡校準(zhǔn)器由非磁性材料構(gòu)造。
文檔編號A61B8/00GK103238047SQ201180057733
公開日2013年8月7日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
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