超聲醫(yī)療設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量組織的凝固的超聲醫(yī)療裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]其中將高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)輻射到例如活體上，并且利用超聲的聲能來加熱和凝固諸如為腫瘤的治療部位的治療方法已經(jīng)眾所周知。
[0003]眾所周知，當(dāng)組織被加熱且凝固時(shí)，凝固之后的組織的彈性模量(楊氏模量)增加。另外地，因?yàn)橹T如HIFU的相對強(qiáng)的超聲在超聲行進(jìn)的方向上產(chǎn)生輻射力，所以例如，會(huì)導(dǎo)致在HIFU超聲波束的焦點(diǎn)部位處的組織有約10-100 μm(微米)的位移。
[0004]為此，能夠利用諸如HIFU的相對強(qiáng)的超聲引起組織位移并且測得由于彈性模量增加而引起的位移減小，從而能夠由此觀察到組織的凝固。例如，通過以調(diào)制頻率fM調(diào)制HIFU超聲波的幅度來改變輻射力的強(qiáng)度，可以在焦點(diǎn)部位的組織處激發(fā)振動(dòng)，并且可以由超聲診斷裝置來測量振動(dòng)的位移或速率。
[0005]利用這一原理來檢測組織的凝固并且將其的檢測結(jié)果映射在圖像上的方法被稱為HMI (諧波運(yùn)動(dòng)成像)(參見專利文獻(xiàn)1和2)。因?yàn)檩椛淞徒M織的振動(dòng)的頻率為調(diào)制頻率fM的兩倍，所以這一方法稱作HMI。
[0006][現(xiàn)有技術(shù)參考文獻(xiàn)]
[0007][專利文獻(xiàn)]
[0008]專利文獻(xiàn)1:US2005/0004466 A
[0009]專利文獻(xiàn)2:US2007/0276242 A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010][技術(shù)問題]
[0011]在使用HIFU的治療中，期望根據(jù)治療部位處的凝固狀態(tài)來適當(dāng)?shù)乜刂艸IFU。這是因?yàn)?，在將HIFU輻射至活體時(shí)，衰減和相位失真對焦點(diǎn)聲壓的影響由于依賴于個(gè)體病人的HIFU的傳播路徑的聲學(xué)特性的差異而變化，還因?yàn)橛捎谟蓪?yīng)于焦點(diǎn)附近的血流的差異的冷卻效果上的差異所引起的凝固所需的能量上的變化而造成難于預(yù)先優(yōu)化用于治療的參數(shù)。例如，如果能夠知曉治療部位處開始凝固的時(shí)間或者完成到目標(biāo)大小的凝固的時(shí)間，就能夠根據(jù)這些時(shí)間等來控制HIFU輻射。
[0012]在這樣的情形中，本發(fā)明人已經(jīng)研究和開發(fā)了一種利用超聲來測量組織的凝固的技術(shù)。
[0013]作為這一研究和開發(fā)的結(jié)果已產(chǎn)生本發(fā)明，并且其優(yōu)點(diǎn)在于提高了在利用超聲來測量組織的凝固方面的測量精度。
[0014][問題的解決方案]
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供了一種超聲醫(yī)療裝置，包括:位移波處理器，其形成位移超聲波束并且引起興趣部位處的組織的位移；測量波處理器，其形成測量超聲波束并且從興趣部位獲得接收信號(hào)；調(diào)制控制器，其控制對于位移超聲波束的調(diào)制處理；位移測量單元，其基于通過測量超聲波束獲得的接收信號(hào)來測量興趣部位處的組織的位移；以及凝固測量單元，其基于位移的測量結(jié)果來測量興趣部位處的組織的凝固，其中調(diào)制控制器控制位移波處理器以使用相對高的調(diào)制頻率和相對低的調(diào)制頻率來將調(diào)制處理應(yīng)用于位移超聲波束，位移測量單元針對每個(gè)調(diào)制頻率來測量興趣部位處的組織的位移，以及凝固測量單元基于使用相對高的調(diào)制頻率的位移的測量結(jié)果來測量興趣部位處的局部凝固，并且基于使用相對低的調(diào)制頻率的位移的測量結(jié)果來測量興趣部位處的大面積的凝固。
[0016]在上述配置中，測量超聲波束為例如典型的超聲診斷裝置中的診斷超聲波束，并且能夠使用診斷超聲換能器來形成。另一方面，位移超聲波束由相對高強(qiáng)度的超聲在某種程度上形成以通過輻射力來使組織移位。位移超聲波束具有相比診斷超聲波束而言更高的強(qiáng)度，并且可以由例如高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)來形成。此外，可以由高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)來加熱和凝固組織。在這種情況下，例如，作為通過加熱來治療的目標(biāo)的治療部位為興趣部位。
[0017]根據(jù)上述配置，能夠使組織以相對高的調(diào)制頻率在相對窄的區(qū)域中以受限的方式來移位。隨著位移的區(qū)域變得更窄，能夠檢測到更微小(局部)的凝固。因?yàn)榇?，使用相對高的調(diào)制頻率，例如，能夠高精度地測出發(fā)生凝固之后是否立即出現(xiàn)局部凝固，以及凝固的時(shí)間。另外地，使用相對低的調(diào)制頻率，能夠使組織在相對寬的區(qū)域中移位。隨著位移的區(qū)域變寬，能夠檢測到更大(在更大的面積上)的凝固。因?yàn)榇耍褂孟鄬Φ偷恼{(diào)制頻率，例如，能夠高精度地測出進(jìn)展之后的大面積凝固的尺寸和通過加熱來治療的完成時(shí)間。
[0018]相對高的調(diào)制頻率和相對低的調(diào)制頻率并不限于兩個(gè)調(diào)制頻率。例如，可以使用彼此不同的三個(gè)或更多的調(diào)制頻率，最高程度局部的凝固可以由最高的調(diào)制頻率來測量，且待測量的凝固的范圍可以隨著調(diào)制頻率減小而逐漸變寬(更大的面積)。另外地，在凝固的測量中，除了是否出現(xiàn)凝固和凝固的大小(大小)，還可以測量凝固的程度(組織的變形和硬度)。
[0019]優(yōu)選地，凝固測量單元基于針對每個(gè)調(diào)制頻率獲得的位移的測量結(jié)果來測量興趣部位處的凝固的大小。
[0020]優(yōu)選地，超聲醫(yī)療裝置進(jìn)一步包括治療波處理器，其形成治療超聲波束，并且加熱和治療興趣部位的組織，其中，當(dāng)凝固測量單元針對加熱周期內(nèi)的多個(gè)時(shí)間相位上的每個(gè)時(shí)間相位來測量興趣部位處的凝固的大小時(shí)，凝固測量單元基于使用相對高的調(diào)制頻率的位移的測量結(jié)果來測量凝固發(fā)生的初始階段的時(shí)間相位處的局部凝固的大小，并且基于使用相對低的調(diào)制頻率的位移的測量結(jié)果來測量凝固進(jìn)展之后的時(shí)間相位處的大面積凝固的大小。
[0021]優(yōu)選地，超聲醫(yī)療裝置進(jìn)一步包括圖像形成單元，該圖像形成單元形成凝固狀態(tài)圖像，在所述凝固狀態(tài)圖像中在一個(gè)軸上呈現(xiàn)多個(gè)時(shí)間相位并且在另一個(gè)軸上呈現(xiàn)針對每個(gè)時(shí)間相位而測得的凝固的大小。
[0022]優(yōu)選地，位移波處理器形成位移超聲波束，在所述位移超聲波束中組合使用相對高的調(diào)制頻率的調(diào)制處理和使用相對低的調(diào)制頻率的調(diào)制處理，且位移測量單元通過從經(jīng)由測量超聲波束獲得的接收信號(hào)中提取對應(yīng)于每個(gè)調(diào)制頻率的頻率分量來針對每個(gè)調(diào)制頻率測量興趣部位處的組織的位移。
[0023]優(yōu)選地，位移波處理器在彼此不同的時(shí)間相位處形成應(yīng)用了使用相對高的調(diào)制頻率的調(diào)制處理的位移超聲波束，和應(yīng)用了使用相對低的調(diào)制頻率的調(diào)制處理的位移超聲波束，測量波處理器針對每個(gè)調(diào)制頻率在對應(yīng)于調(diào)制頻率的時(shí)間相位處形成測量超聲波束，以及位移測量單元基于通過針對每個(gè)調(diào)制頻率形成的測量超聲波束所獲得的接收信號(hào)來針對每個(gè)調(diào)制頻率測量興趣部位處的組織的位移。
[0024]優(yōu)選地，當(dāng)基于使用相對高的調(diào)制頻率的位移的測量結(jié)果所測得的凝固的大小達(dá)到閾值時(shí)，調(diào)制控制器控制位移波處理器以將調(diào)制頻率從相對高的調(diào)制頻率切換到相對低的調(diào)制頻率。
[0025][有益的效果]
[0026]根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方案，能夠提高利用超聲來測量組織的凝固的測量精度。例如，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的配置，使用相對高的調(diào)制頻率，例如，能夠高精度地測出在發(fā)生之后是否立即出現(xiàn)局部凝固等，以及使用相對低的調(diào)制頻率，例如，能夠高精度地測出進(jìn)展之后的大面積凝固的大小。
[0027]另外地，例如，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的配置，因?yàn)橛锌赡苤獣阅痰拈_始時(shí)間，所以能夠校正不理想的效果，諸如從體表到焦點(diǎn)的衰減量和傳播路徑上的聲學(xué)特性的不均勻效果，其在從外部輸入的能量在焦點(diǎn)處形成聲壓峰值時(shí)對每個(gè)病人而言不同，以及即使由于焦點(diǎn)處的超聲的吸收量、熱特性、以及血流量的個(gè)體差異而導(dǎo)致在焦點(diǎn)處形成特定聲壓峰值，也能夠用作用于校正具有不同的溫度增加值的效果的數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0028]圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的超聲醫(yī)療裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖2為示出圖1的超聲醫(yī)療裝置的操作的時(shí)序圖。
[0030]圖3為用于解釋由應(yīng)用了調(diào)制處理的用于生成位移的超聲引起的組織的振動(dòng)的圖。
[0031]圖4為用于解釋調(diào)制頻率與凝固之間的關(guān)系的圖。
[0032]圖5為示出針對每個(gè)調(diào)制頻率檢測出的凝固大小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0033]圖6為用于解釋調(diào)制頻率的具體示例設(shè)置的圖。
[0034]圖7為示出從相位1到相位13的數(shù)據(jù)的收集的圖。
[0035]圖8為使用多個(gè)調(diào)制頻率的組合波的具體示例1的流程圖。
[0036]圖9為示出無DC分量的調(diào)制方法和有DC分量的調(diào)制方法的圖。
[0037]圖10為示出在無DC分量的調(diào)制中的NH與NL之間的對應(yīng)關(guān)系的圖。
[0038]圖11為示出當(dāng)NL = 1并且NH = 5時(shí)的兩個(gè)調(diào)制頻率的圖。
[0039]圖12為示出當(dāng)NL = 1并且NH = 4時(shí)的兩個(gè)調(diào)制頻率的圖。
[0040]圖13為示出在有DC分量的調(diào)制中的NH與NL之間的對應(yīng)關(guān)系的圖。
[0041]圖14為示出其中多個(gè)調(diào)制頻率被切換的具體示例2的流程圖。
[0042]圖15為不出其中多個(gè)調(diào)制頻率被逐步改變的具體不例3的流程圖。
[0043]圖16為示出其中基于凝固的判定結(jié)果來切換調(diào)制頻率的具體示例4的流程圖。
[0044]圖17為示出凝固大小與調(diào)制頻率之間的對應(yīng)關(guān)系的圖。
[0045]圖18為示出由圖1的超聲醫(yī)療裝置形成的凝固狀態(tài)圖像的具體示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的超聲醫(yī)療裝置(“本超聲醫(yī)療裝置”)的整體結(jié)構(gòu)圖。本超聲醫(yī)療裝置包括超聲探頭10，該超聲探頭10包括HIFU換能器10H和診斷換能器 10Do
[0047]HIFU換能器10H是一種發(fā)送高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)的換能器，并且包括例如兩維地布置的多個(gè)換能器元件。HIFU換能器10H用于形成治療超聲波束TB并且例如，發(fā)送高強(qiáng)度聚焦超聲到諸如癌細(xì)胞或腫瘤的治療部位P，然后來對治療部位P進(jìn)行加熱和治療。
[0048]HIFU換能器10H還形成位移超聲波束EB并且發(fā)送用于產(chǎn)生位移的超聲到治療部位P，以在治療部位P處產(chǎn)生輻射力從而使組織移位。位移超聲波束EB是以在治療部位P處產(chǎn)生有效的輻射力的強(qiáng)度而形成的波束，并且例如，治療超聲波束TB可以用作位移超聲波束EB。
[0049]另一方面，診斷換能器10D包括例如兩維地布置的多個(gè)換能器元件，并且例如發(fā)送用于形成超聲圖像的相對弱的超聲到具有治療部位P的對象(病人)和從具有治療部位P的對象(病人)接收用于形成超聲圖像的相對弱的超聲。換而言之，換能器10D發(fā)送和接收類似于已知的、典型的超聲診斷裝置的強(qiáng)度(能量)的強(qiáng)度(能量)的超聲。
[0050]診斷換能器10D還形成測量超聲波束MB并且發(fā)送測量超聲到治療部位P，以及獲得伴隨測量超聲波束MB的接收信號(hào)。伴隨測量超聲波束MB獲得的接收信號(hào)用于由位移超聲波束EB的輻射力引起的治療部位P處的位移的測量。
[0051]超聲探頭10具有以例如碗的形狀凹進(jìn)的內(nèi)表面，作為換能器面。例如，診斷換能器10d設(shè)置在定位于內(nèi)部中心處的底部處，其以碗形凹進(jìn)，并且設(shè)置HIFU換能器10H圍繞診斷換能器10D。超聲探頭10的換能器面的形狀并不限于碗形，而是期望適于例如治療用途等的形狀。這里，所有的換能器元件或者某些換能器元件用于HIFU和診斷這兩種用途。
[0052]測量和診斷塊20包括控制診斷換能器10D的發(fā)送和接收的發(fā)送和接收單元22。發(fā)送和接收單元22輸出對應(yīng)于診斷換能器10D的多個(gè)換能器元件中的每個(gè)換能器元件的發(fā)送信號(hào)，以控制診斷換能器10D和形成發(fā)送波束，并且此外，將整相求和處理(phasedsummat1n process)等應(yīng)用于從多個(gè)換能器元件中的