利用表面調(diào)制產(chǎn)生聚焦超聲波的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生在聚焦區(qū)域（5）上聚焦的超聲波以實施生物損傷的方法，包括多個超聲換能器元件（3）的激活。根據(jù)本發(fā)明：選擇目標區(qū)域，其中需要由所述超聲換能器元件發(fā)射的超聲波的能量供應(yīng)均勻化；確定所述超聲波在目標區(qū)域與超聲換能器元件（3）之間的路徑上的聚焦效應(yīng)和聲衰減；采用超聲換能器元件（3）補償所述超聲波的聚焦效應(yīng)和聲衰減，所述超聲換能器元件（3）中的至少一些具有不相同的發(fā)射表面，使得在目標區(qū)域中由不同的超聲換能器元件（3）發(fā)射的超聲波的能量供應(yīng)幾乎相同。
【專利說明】利用表面調(diào)制產(chǎn)生聚焦超聲波的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括由多個超聲換能器元件形成的超聲探頭并且適合于發(fā)射高強度聚焦超聲(HIFU)的設(shè)備或裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]本發(fā)明的主題尤其有利地可應(yīng)用于采用聚焦超聲波的治療處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]眾所周知，聚焦超聲波療法可能造成由熱效應(yīng)和聲空化活動(acousticcavitation activity)組合引起的組織中的生物損傷(biological lesion)。這些組織損傷的形狀直接源自所使用的超聲探頭的發(fā)射表面的形狀。例如，具有球形形狀的超聲探頭可以獲得周期性的聚焦區(qū)域，而圓環(huán)形(toroid-shaped)探頭導(dǎo)致獲得環(huán)(ring)形或冠(crown)形的聚焦區(qū)域。
[0004]在聚焦區(qū)域的每一點處，應(yīng)該注意的是，來自發(fā)射表面的超聲波行進的距離是相同的，并且壓力與該點處超聲波的會聚(convergence )直接相關(guān)。實際上,超聲波在發(fā)射表面和聚焦區(qū)域之間穿過諸如冷卻電路的水、皮膚、脂肪、肌肉等各種不同特性的傳播媒質(zhì)。但是，這些不同的媒質(zhì)具有不同的聲衰減特性。因此，對于每一個行進路徑，聲波的衰減表現(xiàn)出依賴于在每個穿越媒質(zhì)中的行進距離。
[0005]此外，在傳播媒質(zhì)中發(fā)射之后，發(fā)射表面的凹面導(dǎo)致觀察到聚焦效應(yīng)。超聲波將集中在聚焦區(qū)域(點狀或冠狀)，導(dǎo)致沿超聲波的路徑壓力(pressure)逐漸增大。
[0006]為了盡力消除與組織的聲異質(zhì)性有關(guān)的缺陷，例如從專利FR2642640可知采用聚焦裝置，其中探頭的發(fā)射表面被分成通過控制電路被施加激活信號的數(shù)個換能器元件，所述信號是通過將從發(fā)送至待處理組織上的非聚焦聲束作為返回接收的回波(echo)信號隨時間的分布和形狀進行反轉(zhuǎn)而獲得。換能器元件因此依賴于聲波的衰減和聚焦效應(yīng)而發(fā)射不同的聲功率。
[0007]實際上，換能器元件具有相同的發(fā)射表面，使得每個換能器元件具有相同的電阻抗。每一個這些換能器元件的控制電路也相同，以便于生產(chǎn)這樣的裝置。
[0008]但是，這種解決方案具有一個主要的缺陷。實際上，用于每一個換能器元件的可用電力被控制電路的電子線路限制。因此，一旦換能器元件中之一以其最大功率運行以補償超聲波的衰減和聚焦差值，則其它的換能器元件必須以降低的電功率運行，控制電路的電子線路將不能提供它們被設(shè)計的最大功率。實際上，控制電路經(jīng)常低于其最大容量運行。
[0009]另從專利US4888746知道的是一種治療換能器，該治療換能器由數(shù)個換能器元件組成，所述換能器元件能夠相互獨立地被具有可變幅度和相位的信號驅(qū)動，以便調(diào)制焦點處超聲波的形狀，從而特別減小空化效應(yīng)。
[0010]同樣地，專利FR2903616描述了一種圓環(huán)形治療探頭，其中各種換能器元件被順序地激活以允許超聲波以冠形被聚焦。
[0011]這些專利描述的換能器不能使在具體處理區(qū)域中由各個超聲波換能器元件做出的能量貢獻均勻化，這是因為超聲波在它們的路徑上經(jīng)歷的聚焦和衰減效應(yīng)沒有被考慮進來。
[0012]在成像領(lǐng)域，專利US5922962描述了包括一組具有相同長度但是不同寬度的換能器元件的超聲換能器。不考慮其焦距，多個換能器元件的寬度被確定以保持相同的超聲束外形(profile)，即相同的超聲波分辨率。
[0013]該文獻描述了各種波束形成技術(shù)，用于在發(fā)射和接收模式中以不同的深度動態(tài)聚焦，以及各種用于減小旁瓣效應(yīng)的切趾(apodization)技術(shù)。這些波束形成技術(shù)沒有說明(account for)為了在目標區(qū)域中獲得由每個換能器元件發(fā)射的超聲波的基本相同能量貢獻，超聲波在目標區(qū)域與換能器元件之間的路徑上的聲衰減。
[0014]相似地，文獻US5165414、EP0689187 和 EP0401027 描述了與專利 US5922962 描述的換能器具有相同缺點的成像換能器。由這些文獻描述的換能器目的不在于優(yōu)化各個換能器元件的能量貢獻，原因是為治療原因不尋求在目標區(qū)域中的能量貢獻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]因此，本發(fā)明旨在通過提出新技術(shù)來解決現(xiàn)有技術(shù)狀況中的缺點，該新技術(shù)用于聚焦超聲波，使得能夠均勻化目標區(qū)域上的能量貢獻以獲得生物組織損傷。
[0016]為了實現(xiàn)該目標，在聚焦區(qū)域上產(chǎn)生聚焦超聲波以引起生物損傷的方法包括激活分布在發(fā)射表面上的多個超聲換能器元件，以分別發(fā)射聚焦區(qū)域中的多個聚焦超聲波，而聚焦超聲波以不同的聲衰減穿過傳播媒質(zhì)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明:
[0018]-選擇目標區(qū)域，其中需要由所述超聲換能器元件發(fā)射的超聲波的能量貢獻均勻化，
[0019]-確定所述超聲波在目標區(qū)域與超聲換能器元件之間的路徑上的聚焦效應(yīng)和聲衰減，
[0020]-采用超聲換能器元件補償所述超聲波的聚焦效應(yīng)和聲衰減，所述超聲換能器元件中的至少一些具有不相同的發(fā)射表面，使得在目標區(qū)域中由不同的超聲換能器元件發(fā)射的超聲波的能量貢獻基本上相同。
[0021]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以具有一個或多個以下附加特征的組合:
[0022]-通過依賴于超聲波經(jīng)歷的聲衰減和聚焦效應(yīng)為每個超聲換能器元件分配(assigning)表面權(quán)重因子,來補償所述聚焦效應(yīng)和聲衰減，
[0023]-考慮超聲換能器元件與傳播媒質(zhì)的分隔區(qū)域之間的距離來確定所述聲權(quán)重因子，
[0024]-將超聲換能器元件與傳播媒質(zhì)的分隔區(qū)域之間的距離考慮進來，根據(jù)與所述超聲換能器元件有關(guān)的傳播媒質(zhì)的配置來計算該距離，
[0025]-將超聲換能器元件與傳播媒質(zhì)的分隔區(qū)域之間的距離考慮進來，測量由超聲換能器元件發(fā)送校準信號后反射的回波，
[0026]-將具有基本尺寸的超聲換能器元件聚合在一起以便形成具有基于經(jīng)受的聲衰減而可配置的不同發(fā)射表面的超聲換能器元件，
[0027]-對于分布在具有曲率半徑Re的凹形發(fā)射表面上的多個超聲換能器元件，計算每一個超聲換能器元件η的面積Sn，使得:[0028]Sn= [Stotal (I/(Fp (η).Z))]
[0029]-其中，Stotal:超聲換能器元件的表面之和，
[0030]-Fp (n) =Max E (t) /Max E (η),
[0031]其中,Max E(t),位于發(fā)射表面的周邊(periphery)的換能器元件t的能量貢獻的最大值;Max E (η)，目標區(qū)域中的換能器元件η的能量貢獻的最大值，
[0032]Z:所有換能器元件的Ι/Fp的總和。
[0033]本發(fā)明的另一目的是提出一種在聚焦區(qū)域上產(chǎn)生聚焦超聲波的治療設(shè)備，包括超聲探頭，該超聲探頭通過分布在發(fā)射表面上用于發(fā)射聚焦于聚焦區(qū)域中的多個超聲波的多個超聲換能器元件形成，所述超聲波以不同的聲衰減穿過傳播媒質(zhì)，所述超聲換能器元件被來自控制電路的控制信號激活，其特征在于，所述超聲換能器元件中的至少一些具有不相同的發(fā)射表面，以發(fā)射在目標區(qū)域中具有基本相同的能量貢獻的聚焦超聲波。
[0034]此外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可以具有一個或多個以下附加特征的組合:
[0035]-超聲換能器元件中的至少一些被具有基本相同值的激活信號控制，
[0036]-超聲換能器元件根據(jù)會或不會被截斷的凹形發(fā)射表面而分布，
[0037]-超聲換能器元件以彼此同心的環(huán)形或環(huán)形段沿聚焦軸分布，同時具有不同的發(fā)射表面，
[0038]-超聲換能器元件分布在平面表面上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]從以下參考附圖提供的說明書顯現(xiàn)各種其它特征，附圖以非限制性示例的方式示出本發(fā)明主題的實施例。
[0040]圖1是根據(jù)本發(fā)明的治療探頭的第一實施例的透視圖。
[0041]圖2是圖1示出的治療探頭的正視半截面的圖解視圖，使得可以描述本發(fā)明的主題。
[0042]圖3A至圖3D是圖1示出的治療探頭的圖解正視半截面視圖，并且分別示出了通過應(yīng)用本發(fā)明的聚焦效應(yīng)、聲吸收效應(yīng)、聚焦效應(yīng)和吸收效應(yīng)的結(jié)合、和在目標區(qū)域中的能量貢獻的再平衡。
[0043]圖4和圖5是正視半截面示意圖，使得可以解釋根據(jù)本發(fā)明的一種可選擇方式。
[0044]圖6是俯視圖，左邊部分示出現(xiàn)有技術(shù)的超聲換能器元件的分布，右邊示出根據(jù)本發(fā)明的超聲換能器元件的分布。
[0045]圖7示出根據(jù)平面型本發(fā)明的治療程序的示例實施例。
[0046]圖7A和圖7B示出圖7描述的探頭的另一可選擇實施例，其中圖7A示出具有基本超聲換能器元件的探頭，基本超聲換能器元件具有相同的表面，在圖7B中，這些基本超聲換能器元件被以電子方式組裝為具有與圖7所示相同的表面調(diào)制。
【具體實施方式】
[0047]圖1和圖2示出治療超聲探頭I的第一示例實施例，該治療超聲探頭I是用于產(chǎn)生聚焦超聲波的設(shè)備的一部分。超聲探頭I包括沿發(fā)射表面4分布的多個超聲換能器元件
3。超聲換能器元件3被來自控制電路的控制信號激活，該控制電路未被示出但是其本身是已知的，并且適用于使得超聲換能器元件3在聚焦區(qū)域5中發(fā)射聚焦超聲波以引發(fā)生物或組織損傷。在圖1和圖2示出的示例中，多個超聲換能器元件3沿凹形發(fā)射表面4分布，并且每個超聲換能器元件3是環(huán)形或冠形。因此，超聲換能器元件3被相對于彼此且相對于聚焦軸X同心地安裝。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，超聲換能器元件3中的至少一些具有不同的發(fā)射表面，以發(fā)射在目標區(qū)域7中具有基本上相同的能量貢獻的聚焦超聲波。換句話說，超聲換能器元件3具有不同值的發(fā)射表面以補償超聲波在發(fā)射表面4與目標區(qū)域7之間的路徑上經(jīng)歷的聚焦和聲衰減差值。從而，該目標區(qū)域7可以在任何位于從發(fā)射表面4開始直到聚焦區(qū)域5的位置中被選擇(如在說明書中稍后將被顯示的)，聚焦區(qū)域5在一個有利的可選擇實施例中成為目標區(qū)域7。
[0049]實際上，必須考慮的是超聲波從發(fā)射表面4至目標區(qū)域7穿過(cross)每個分別具有聲衰減Ap AfA^-Ak的數(shù)個傳播媒質(zhì)Ep EfE^-Ek。作為示例，圖2示出聚焦區(qū)域5與探頭I之間插入的與發(fā)射表面4接觸的第一傳播媒質(zhì)E1，該第一傳播媒質(zhì)E1具有A1=O的聲衰減，以及位于離探頭的切面距離為a處的第二媒質(zhì)E2。第一傳播媒質(zhì)E1和第二傳播媒質(zhì)E2具有分隔區(qū)域或界面6。具有A2 (A2 Φ A1)的聲衰減的第二媒質(zhì)E2至少延伸至聚焦區(qū)域5那樣遠。在圖2所示的示例中，目標區(qū)域7是位于第二媒質(zhì)E2中在聚焦區(qū)域5與界面6之間的平面。 [0050]超聲波在發(fā)射表面4與聚焦區(qū)域5之間行進期間，來自壓力視角(pressureperspective)的兩個現(xiàn)象依然起作用，即幾何聚焦效應(yīng)和聲衰減。聚焦效應(yīng)是由于發(fā)射表面4的凹形引起的，導(dǎo)致沿超聲波的路徑壓力的主要增加；而聲衰減代表從超聲波至其傳播媒質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移，主要依賴于傳播媒質(zhì)的吸收性能，實際上是(amounting to)行進路徑期間壓力的降低。
[0051]目標區(qū)域7與探頭I之間的超聲波的壓力依賴于波在每個媒質(zhì)E1、E2中的行進距離，并且具有以下的表達(I):1=kDp
[0052]P(r) = P0.U(e~ADi)--
/=1Re - r
[0053]E1:傳播媒質(zhì)，i=l至k,
[0054]D1:在傳播媒質(zhì)Ei中的行進距離(米)，
[0055]P Cr):在距離發(fā)射表面距離r處的壓力(Pa)，
[0056]Re:換能器元件的曲率半徑(米)，
[0057]P。:發(fā)射期間的壓力(Pa)，
[0058]A1:傳播媒質(zhì)Ei的聲吸收(Np.m-1)。
[0059]為了計算目標區(qū)域7中的壓力，僅考慮衰減和聚焦效應(yīng)。當(dāng)然可以考慮超聲發(fā)射過程中起作用的任何其他效應(yīng)而優(yōu)化模型，例如特別是瑞利模型(Rayleigh model)的衍射。
[0060]在超聲波穿過發(fā)射表面4和目標區(qū)域7之間的兩個媒質(zhì)El、E2的情況下，表達如下:
[0061 ] P (r) =P0.e_A1*D1.e_A2*D2.Re/ (Re-r)[0062]必須注意的是，在圖3A示出的目標區(qū)域7處，在沿軸X的區(qū)域存在能量貢獻的不均等，這是因為聚焦效應(yīng)在該區(qū)域的中心較強而在周邊較弱。此外，如圖3B所示，聲學(xué)衰減加大了這種現(xiàn)象。在第一媒質(zhì)E1 (例如水)具有零聲學(xué)衰減的情況下，超聲探頭在媒質(zhì)E1中不衰減，于是當(dāng)這些超聲波到達界面6 (即，例如皮膚)時它們都具有相同的強度。在界面6之外，行進的距離不相等，使得如果超聲波脫離聚焦軸X，則由位于發(fā)射表面的周邊處的換能器元件發(fā)射的超聲波比那些從發(fā)射表面的中心發(fā)射的超聲波有更長的距離要行進并且因此被衰減。最終，這兩種現(xiàn)象的結(jié)合產(chǎn)生了圖3C所示的壓力曲線Pp該壓力曲線示出目標區(qū)域7 (即，所考慮的示例中的皮膚)的壓力不均等，這種壓力不均等能導(dǎo)致靠近聚焦軸X處燒傷的產(chǎn)生。
[0063]考慮到超聲波經(jīng)歷的聚焦效應(yīng)和衰減基于它們在探頭I上的發(fā)射位置而有所不同，在目標區(qū)域7處，在由不同超聲波提供的能量貢獻方面產(chǎn)生了不均等。
[0064]根據(jù)本發(fā)明，這種目標區(qū)域7中的能量貢獻方面的不均等通過給超聲換能器元件3分配不同尺寸或值的表面來補償。應(yīng)該注意的是，所有的超聲換能器元件3被具有基本上相同值的激活(excitation)信號所控制。換句話說,相同的能量指示(power instruction)被施加給所有的超聲換能器元件3。因此顯現(xiàn)出探頭可以使用所有的可用能量。
[0065]因而，根據(jù)本發(fā)明的方法旨在為每個超聲換能器元件3確定表面權(quán)重因子fs，使得:
[0066]Fs(n) =1/[Fp(η).Ζ]
[0067]其中O < Fs < I
[0068]η:換能器元件3的數(shù)目，并且在從聚焦軸X向著發(fā)射表面4的周邊行進的方向中從I至t變化，
[0069]Fp:功率因子，
[0070]Z:換能器元件的I/Fp的總和。
[0071]在發(fā)射表面被分成相等表面的期間(調(diào)制之前)，功率因子Fp (η)基于換能器元件與目標區(qū)域7之間的每個超聲換能器元件3有關(guān)的聚焦效應(yīng)和聲衰減而被表達。
[0072]功率因子Fp (η)能夠被表達如下:
[0073]Fp (n) =Max E (t) /Max E (η)，
[0074]Max E (t):位于發(fā)射表面4的周邊的換能器元件t的能量貢獻的最大值，
[0075]Max E (η):目標區(qū)域7中的換能器元件η的能量貢獻的最大值，
[0076]排位(rank)為η的各超聲換能器元件3的表面面積S (η)是使得:
[0077]S (n) =Stotal Fs (η)
[0078]其中Sttrtal是探頭的整個表面面積。
[0079]從以上的表達顯現(xiàn)，靠近于探頭的(聚焦軸X的)中心的換能器元件3與靠近于探頭的周邊的換能器元件3相比具有較大的表面。如此，對于靠近中心的換能器元件3，換能器元件3的表面增大，相反地，對于靠近探頭周邊的換能器元件，換能器元件3的表面減小。
[0080]對于超聲換能器元件3，這些不同表面權(quán)重因子匕的應(yīng)用導(dǎo)致在壓力場中的修正，因此使得可以對目標區(qū)域7中每一個超聲換能器元件3的能量貢獻進行再平衡。從圖3D可以顯現(xiàn)，盡管超聲波在它們的路徑上經(jīng)歷聚焦效應(yīng)和聲衰減，然而由不同的超聲換能器元件3發(fā)射的超聲波的能量貢獻在目標區(qū)域7中基本相同(曲線Ρ2)。[0081]在圖2示出的示例中，超聲波穿過兩個聲衰減媒質(zhì)，其中媒質(zhì)之間的界面6是平面，平行于探頭的切面。當(dāng)然，被超聲波穿過的聲衰減媒質(zhì)的數(shù)目可以更高。同樣地，聲衰減媒質(zhì)之間的界面6的形狀可以不同于平行于探頭切面的平面。
[0082]圖4示出了兩個聲衰減媒質(zhì)El、E2之間的界面6具有凸形形狀的示例。實際上，在圖4中，水(聲衰減媒質(zhì)El)的體積較大，使得聚焦和衰減對比更顯著。相對于平面界面，凸形界面6的能量貢獻的對比加重(accentuated)。
[0083]相反,如圖5所示的凹形界面6相對于圖2示出的示例導(dǎo)致能量貢獻的再平衡。當(dāng)然，在聲媒質(zhì)與目標區(qū)域7之間的界面6具有與探頭I的發(fā)射表面相同曲率中心的特定情況下，在目標區(qū)域7中超聲換能器元件的能量貢獻相同。
[0084]總之，必須考慮的是，根據(jù)本發(fā)明的方法旨在選擇目標區(qū)域7，其中需要由超聲換能器元件3發(fā)射的超聲波的能量貢獻均勻化。根據(jù)第一優(yōu)選的可選擇實施例，該目標區(qū)域?qū)?yīng)于聚焦區(qū)域。根據(jù)第二優(yōu)選的可選擇實施例，該目標區(qū)域?qū)?yīng)于在傳播媒質(zhì)尤其在第二傳播媒質(zhì)中包括的平面，第二傳播媒質(zhì)對應(yīng)于位于冷卻水與將被處理的組織之間的組織。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的方法旨在確定超聲波在所述目標區(qū)域7與超聲換能器元件3之間的路徑上的聚焦效應(yīng)以及聲衰減。如上所述，該確定階段包括考慮被穿越的各種傳播媒質(zhì)的聚焦效應(yīng)和聲衰減以及超聲換能器元件3與媒質(zhì)間界面之間的距離?？筛鶕?jù)與超聲換能器元件3有關(guān)的傳播媒質(zhì)的配置來計算該距離。應(yīng)該注意的是，超聲換能器元件3與媒質(zhì)的界面之間的距離可以通過測量模式A中反射的回波被更精確地確定，其中包括測量由超聲換能器元件3發(fā)出校準信號后反射的回波。
[0086]關(guān)于第一種近似，從公式(I)中，在目標區(qū)域7中可以計算大量來自發(fā)射表面的超聲波的壓力，使得可以獲得圖3C示出的壓力曲線Pp
[0087]發(fā)射表面4從聚焦軸X至其周邊部分被分割。在回轉(zhuǎn)型發(fā)射表面4的情況下，發(fā)射表面4被分成同心環(huán)，每個同心環(huán)貢獻于壓力曲線P1的一部分。對于每個環(huán)，最大壓力值被確定，并且表面權(quán)重因子Fs被施加使得所述最大壓力值在所有元件上變得相同(曲線P2)。
[0088]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法使得可以將超聲換能器元件3的發(fā)射表面調(diào)制成不同尺寸的面積，而適于使得超聲波的能量貢獻在目標區(qū)域7中基本上相同。因此，不同的換能器元件3被配置以具有不同值的發(fā)射表面，適用于一個或多個給定應(yīng)用。應(yīng)該注意的是，超聲換能器元件3的數(shù)目越高，調(diào)制越精確和有效。
[0089]圖6示出具有環(huán)形換能器元件3的聚焦探頭的分割。圖6的左邊部分示出相等表面的超聲換能器元件，而圖6的右邊部分具有采用根據(jù)本發(fā)明的方法調(diào)制的不同表面的超聲換能器兀件3。
[0090]當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于各種形狀的治療探頭。在圖1示出的示例中，超聲換能器元件3分布在整個回轉(zhuǎn)型的凹形發(fā)射表面上。對于所確定的應(yīng)用，該凹形表面可以在中心對稱面的任一側(cè)上被截斷(truncated)，使得超聲換能器元件3分布在彼此同心的環(huán)形段(ring segment)中。根據(jù)一個優(yōu)選的可選擇實施例，該凹形表面是圓環(huán)形(toroid)形狀，即，通過以有限的長度圍繞對稱軸旋轉(zhuǎn)凹形曲線段創(chuàng)建該凹形表面，該對稱軸位于距離該凹形曲線段的曲率中心的非零距離處。當(dāng)然，該圓環(huán)形發(fā)射表面可以在中心對稱面的任一側(cè)上被截斷。根據(jù)另一可選擇的實施例，從通過將兩個相對于對稱面對稱的凹形曲線段平移有限長度創(chuàng)建的圓柱形幾何形狀得到凹形發(fā)射表面，該平移沿有限長度并且以垂直于包含所述凹形曲線段的平面的方向進行。作為示例，圖7示出其中不同超聲換能器元件3具有不同尺寸發(fā)射表面的平面探頭I。
[0091]當(dāng)然，在平面治療探頭I的情況下，每個超聲換能器元件被提供以具有相移的信號，使得可以在目標區(qū)域中獲得聚焦效應(yīng)。
[0092]本發(fā)明的另一主題是能夠提出一種技術(shù)，使得可以生產(chǎn)基于超聲探頭的傳播媒質(zhì)的配置而可按需要配置的探頭。從圖7A和圖7B更確切地顯現(xiàn)，該技術(shù)提供為所有超聲換能器元件S1選擇基本尺寸(elementary size)。這樣,在圖7A示出的示出平面發(fā)射表面的示例中，所有的基本超聲換能器元件S1具有相同的發(fā)射表面。然后，這些基本的超聲換能器元件S1被聚集在一起以便于生產(chǎn)具有不同尺寸的超聲換能器元件3(圖7B)。這樣，該技術(shù)使得可以按需要產(chǎn)生具有不同發(fā)射表面的多個超聲換能器元件3。應(yīng)該注意的是，在凹形發(fā)射表面的情況下，超聲換能器元件S1可以具有不同的基本尺寸，同時所有的超聲換能器元件S1具有相同的寬度。
[0093]本發(fā)明不限于描述和示出的示例，不超出本發(fā)明的范圍對其可以做出各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種在聚焦區(qū)域(5)上產(chǎn)生聚焦超聲波以引起生物損傷的方法，包括激活分布在發(fā)射表面(4)上的多個超聲換能器元件(3)，以分別發(fā)射聚焦區(qū)域(5)中的多個聚焦超聲波，而聚焦超聲波以不同的聲衰減穿過傳播媒質(zhì)(Ei )，其特征在于: 選擇目標區(qū)域(7)，其中需要由所述超聲換能器元件發(fā)射的超聲波的能量貢獻均勻化， 確定超聲波在所述目標區(qū)域(7)與超聲換能器元件(3)之間的路徑上的聚焦效應(yīng)和聲衰減， 采用超聲換能器元件(3)補償所述超聲波的聚焦效應(yīng)和聲衰減，超聲換能器元件(3)中的至少一些具有不相同的發(fā)射表面，使得在目標區(qū)域(7)中由不同的超聲換能器元件(3)發(fā)射的超聲波的能量貢獻基本上相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括:通過依賴于所述超聲波經(jīng)歷的聲衰減和聚焦效應(yīng)為每個所述超聲換能器元件(3)分配表面權(quán)重因子(Fs)來補償所述聚焦效應(yīng)和聲衰減。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括:考慮所述超聲換能器元件(3)與所述傳播媒質(zhì)(Ei)的分隔區(qū)域(6)之間的距離來確定所述聲權(quán)重因子(Fs)。
4.根據(jù)權(quán)利要求 3所述的方法，其特征在于，包括:將所述超聲換能器元件與所述傳播媒質(zhì)的分隔區(qū)域(6)之間的距離考慮進來，根據(jù)與所述超聲換能器元件有關(guān)的傳播媒質(zhì)(Ei)的配置來計算該距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，包括:將所述超聲換能器元件與所述傳播媒質(zhì)的分隔區(qū)域(6)之間的距離考慮進來，測量由所述超聲換能器元件(3)發(fā)送校準信號后反射的回波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于，包括:將具有基本尺寸的超聲換能器元件(31)聚集在一起，以便形成具有基于經(jīng)受的聲衰減而配置的不同發(fā)射表面的超聲換能器元件(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的方法，其特征在于，包括:對于分布在具有曲率半徑Re的凹形發(fā)射表面上的多個超聲換能器元件(3)，計算每一個超聲換能器元件η的面積Sn，使得:
Sn= [Stotal (I/(Fp (n).Z))] 其中，Stotal:所述超聲換能器元件的表面的總和，
Fp(n)=Max E(t)/Max E (η)， 其中，Max E(t),位于發(fā)射表面(4)的周邊的換能器元件t的能量貢獻的最大值；MaxE(n)，目標區(qū)域(7)中的換能器元件η的能量貢獻的最大值， Z:所有換能器元件的Ι/Fp的總和。
8.—種在聚焦區(qū)域(5)上產(chǎn)生聚焦超聲波的治療設(shè)備，包括超聲探頭(1)，通過分布在發(fā)射表面(4)上發(fā)射聚焦于所述聚焦區(qū)域(5)中的多個超聲波的多個超聲換能器元件(3)形成，所述超聲波以不同的聲衰減(Ai)穿過傳播媒質(zhì)(Ei)，所述超聲換能器元件(3 )被來自控制電路的控制信號激活，其特征在于，所述超聲換能器元件(3)中的至少一些具有不相同的發(fā)射表面以發(fā)射在目標區(qū)域(7)中具有基本相同的能量貢獻的聚焦超聲波。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述超聲換能器元件(3)中的至少一些被具有基本相同值的激活信號控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述超聲換能器元件(3)根據(jù)會或不會被截斷的凹形發(fā)射表面(4)而分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述超聲換能器元件(3)以彼此同心的環(huán)形或環(huán)形段沿聚焦軸分布，同時具有有著不同值的多個發(fā)射表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述超聲換能器元件(3)分布在平面表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述超聲換能器元件(3)分布在從將兩個凹形曲線段平移有限長度而創(chuàng)建的圓柱形幾何形狀得到的凹形發(fā)射表面上，所述兩個凹形曲線段相對于對稱面是對稱的，所述平移沿有限長度并且沿著垂直于包含所述凹形曲線段的平面的方向進行。
【文檔編號】G10K11/32GK103650031SQ201280016559
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】杰里米·萬瑟諾, D·梅洛德利馬, E·勃朗, 讓-伊夫·沙普隆 申請人:Edap Tms法國公司, 國家健康科學(xué)研究所