使用多個(gè)換能器元件生成的超聲壓力的非相干和計(jì)算超聲強(qiáng)度估計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種醫(yī)療儀器(300、500、600)，包括高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)(302)，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括具有多個(gè)換能器元件(400、402、404、406、408)的超聲換能器(306)。所述醫(yī)療儀器還包括存儲(chǔ)器(334)，所述存儲(chǔ)器含有機(jī)器可執(zhí)行指令(350、352、354、520、522、524)，所述指令使得處理器接收(100、200)指定對(duì)象(301)內(nèi)的保護(hù)區(qū)(322)的處置計(jì)劃(340)，并使用所述處置計(jì)劃來(lái)計(jì)算(102、208)一組換能器控制參數(shù)(342)。所述一組換能器控制參數(shù)指定給予所述多個(gè)換能器元件的電功率的開(kāi)關(guān)。所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)(900)低于預(yù)定閾值。所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。
【專利說(shuō)明】使用多個(gè)換能器元件生成的超聲壓力的非相干和計(jì)算超聲強(qiáng)度估計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高強(qiáng)度聚焦超聲，具體而言涉及利用多個(gè)換能器元件生成的超聲壓力的非相干和估計(jì)超聲強(qiáng)度。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲正在快速演變?yōu)榫唧w治療介入的期望方案。具體而言，高強(qiáng)度聚焦超聲的使用當(dāng)前正在被用作針對(duì)子宮肌瘤的熱治療介入的方案，并且已經(jīng)針對(duì)在肝、腦和前列腺的處置中的可能使用被研究。用于組織消融的超聲治療通過(guò)利用高強(qiáng)度超聲對(duì)感興趣組織進(jìn)行超聲處理而工作，所述高強(qiáng)度超聲被吸收并被轉(zhuǎn)化為熱量，從而提高了組織溫度。隨著溫度升高，可能發(fā)生組織的凝結(jié)壞死，從而導(dǎo)致即刻的細(xì)胞死亡。治療中采用的換能器能夠處于身體的外部或者通過(guò)例如血管、尿道、直腸等被插入到身體中。
[0003]在高強(qiáng)度聚焦超聲中，換能器元件的陣列被用于形成超聲換能器。向換能器元件提供交流電功率使得換能器元件生成超聲波。來(lái)自換能器元件中的每個(gè)的超聲波相長(zhǎng)或相消地相加。通過(guò)控制提供給換能器元件中的每個(gè)的交流電功率的相位，可以控制超聲功率所聚焦到的焦點(diǎn)或目標(biāo)體積。
[0004]超聲還能夠沿從個(gè)體換能器元件到焦點(diǎn)的超聲路徑相長(zhǎng)或相消地相加。其能夠?qū)е聼o(wú)意被加熱或被超聲處理的熱點(diǎn)或區(qū)域。因此，存在敏感解剖區(qū)域能夠在超聲處理期間無(wú)意被損傷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]美國(guó)專利US 7699780 B2描述了一種從換能器元件向目標(biāo)組織輸送超聲能量使得目標(biāo)中的能量強(qiáng)度處于或者高于規(guī)定的處置水平的方法。此外，處于超聲能量路徑內(nèi)的所要保護(hù)的組織區(qū)域中的能量強(qiáng)度處于或低于規(guī)定的安全水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供了一種醫(yī)療儀器、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和一種操作醫(yī)療儀器的方法。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。
[0007]準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)沿通往焦點(diǎn)的超聲路徑的無(wú)意加熱區(qū)的確切位置可能是困難的。一個(gè)難點(diǎn)在于相位相長(zhǎng)和相消地相加。這可能使得估計(jì)的計(jì)算具有高計(jì)算強(qiáng)度。另一個(gè)難點(diǎn)在于預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度受到所使用的模型的準(zhǔn)確度的限制。在活有機(jī)體內(nèi)，存在不同的組織類型，并且模型中的誤差可能在預(yù)測(cè)無(wú)意加熱區(qū)所處位置中導(dǎo)致誤差。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例可以通過(guò)使用來(lái)自個(gè)體超聲換能器元件的超聲壓力的非相干和來(lái)估計(jì)保護(hù)區(qū)中的超聲加熱，來(lái)解決這些和其他問(wèn)題。這可以具有計(jì)算更快的優(yōu)點(diǎn)。能夠計(jì)算每一個(gè)體換能器元件建立的超聲壓力場(chǎng)。通過(guò)個(gè)體壓力的平方和估計(jì)每個(gè)位置處的總壓力。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于使用非相干和在預(yù)測(cè)無(wú)意加熱區(qū)的可能位置時(shí)可以是有效的。在非相干和中，忽略了壓力的相長(zhǎng)和相消加和。結(jié)果是非相干和可以用于識(shí)別可能存在無(wú)意加熱的區(qū)域。這可以降低由不準(zhǔn)確的模型造成誤差的可能性。這種誤差可能性的降低可以比使用壓力的相干和來(lái)預(yù)測(cè)無(wú)意加熱區(qū)的位置的系統(tǒng)更安全。
[0009]文中使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”包含任何可以存儲(chǔ)可由計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令的有形存儲(chǔ)介質(zhì)?？梢詫⒂?jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)稱為計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)。也可以將計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)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(chǔ)介質(zhì)還能夠存儲(chǔ)能夠由計(jì)算設(shè)備的處理器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例包括但不限于:軟盤、穿孔帶、穿孔卡片、磁硬盤驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)硬盤、閃速存儲(chǔ)設(shè)備、USB拇指驅(qū)動(dòng)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)設(shè)備(RAM)、只讀存儲(chǔ)設(shè)備(ROM)、光盤、磁光盤以及處理器的寄存器文件。光盤的范例包括壓縮盤(⑶)和數(shù)字通用盤(DVD)，例如⑶-ROM、⑶-RW、⑶-R、DVD-ROM、DVD-Rff或DVD-R盤。術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)還指計(jì)算機(jī)設(shè)備能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路訪問(wèn)的各種類型的記錄介質(zhì)。例如，可以在調(diào)制調(diào)解器、因特網(wǎng)或局域網(wǎng)上檢索數(shù)據(jù)。對(duì)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的引用應(yīng)當(dāng)被解讀為可能是多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)?？梢栽诓煌恢么鎯?chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序的各種可執(zhí)行部分。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以是同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)也可以是分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備之間的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0010]“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器”或“存儲(chǔ)器”是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器是任何可由處理器直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的范例包括但不限于:RAM存儲(chǔ)器、寄存器和寄存器文件。對(duì)“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器”或“存儲(chǔ)器”的引用應(yīng)當(dāng)被解讀為可能是多個(gè)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器例如可以是同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的多個(gè)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器也可以是分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備之間的多個(gè)存儲(chǔ)器。
[0011]“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備”或“存儲(chǔ)設(shè)備”是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備是任何非易失計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備的范例包括但不限于:硬盤驅(qū)動(dòng)器、USB拇指驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、智能卡、DVDXD-ROM以及固態(tài)硬盤驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備還可以是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，反之亦然。對(duì)“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備”或“存儲(chǔ)設(shè)備”的引用應(yīng)當(dāng)被解讀為可能是多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備例如可以是同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備之內(nèi)的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備也可以是分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算設(shè)備之間的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備。
[0012]文中使用的“處理器”包含能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)行指令的電子部件。包括“處理器”的計(jì)算設(shè)備的引用應(yīng)被解讀為能夠包含超過(guò)一個(gè)處理器或處理核。例如，處理器可以是多核處理器。處理器還可以指處于單個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的或者分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的處理器的集合。術(shù)語(yǔ)計(jì)算設(shè)備還應(yīng)被解讀為能夠指每者均包括一個(gè)或多個(gè)處理器的計(jì)算設(shè)備的集合或網(wǎng)絡(luò)。許多程序具有其由多個(gè)處理器執(zhí)行的指令，這些處理器可以處于相同計(jì)算設(shè)備內(nèi)，甚至可以跨多個(gè)計(jì)算設(shè)備分布。
[0013]文中使用的“用戶接口”是允許用戶或操作者與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的接口。也可以將“用戶接口”稱為“人類接口設(shè)備”。用戶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)。用戶接口可以使計(jì)算機(jī)能夠接收來(lái)自操作者的輸入，并且可以將來(lái)自計(jì)算機(jī)的輸出提供給用戶。換言之，用戶接口可以允許操作者控制或操縱計(jì)算機(jī)，并且接口可以允許計(jì)算機(jī)指示操作者的控制或操縱的效果。數(shù)據(jù)或信息在顯示器或圖形用戶接口上的顯示是向操作者提供信息的范例。通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、觸摸板、指示桿、圖形輸入板、操縱桿、游戲鍵盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、耳機(jī)、變速桿、方向盤、踏板、有線手套、跳舞板、遙控器、一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)或多個(gè)按鈕以及加速度計(jì)的數(shù)據(jù)接收均為能夠從操作者接收信息或數(shù)據(jù)的用戶接口部件的范例。
[0014]文中使用的“硬件接口”包含能夠使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交互和/或控制外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置的接口。硬件接口可以允許處理器向外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置發(fā)送控制信號(hào)或指令。硬件接口還可以使處理器與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的范例包括但不限于:通用串行總線、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS_232端口、IEEE-488端口、藍(lán)牙連接、無(wú)線局域網(wǎng)連接、TCP/IP連接、以太網(wǎng)連接、控制電壓接口、MIDI接口、模擬輸入接口以及數(shù)字輸入接口。
[0015]文中使用的“顯示器”或“顯示設(shè)備”包含適于顯示圖像或數(shù)據(jù)的輸出設(shè)備或用戶接口。顯示器可以輸出可視、音頻和/或觸覺(jué)數(shù)據(jù)。顯示器的范例包括但不限于:計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視屏幕、觸摸屏、觸覺(jué)電子顯示器、盲文屏幕、陰極射線管(CRT)、存儲(chǔ)管、雙穩(wěn)態(tài)顯示器、電子紙、矢量顯示器、平板顯示器、真空熒光顯示器(VF)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電致發(fā)光顯示器(ELD)、等離子體顯示板(PDP)、液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)、投影儀和頭盔顯示器。
[0016]文中將醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)定義為使用醫(yī)療成像掃描器采集的二維或三維數(shù)據(jù)。文中將醫(yī)療成像掃描器定義為適于采集有關(guān)患者的身體結(jié)構(gòu)的信息并構(gòu)建二維或三維醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)集的裝置。能夠使用醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建用于供醫(yī)生進(jìn)行診斷的可視化。能夠使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行這種可視化。
[0017]文中將磁共振(MR)數(shù)據(jù)定義為在磁共振成像掃描期間由磁共振裝置的天線記錄的原子自旋發(fā)射的射頻信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。文中將磁共振成像(MRI)圖像定義為對(duì)磁共振成像數(shù)據(jù)內(nèi)包含的解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重建的二維或三維可視化。能夠使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行這種可視化。
[0018]文中使用的“超聲窗口”包含能夠發(fā)射超聲波或能量的窗口。通常將薄膜或膜片用作超聲窗口。例如，超聲窗口可以由BoPET(雙軸取向聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)薄膜制成。
[0019]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種包括高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)的醫(yī)療儀器，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括超聲換能器。所述超聲換能器包括多個(gè)換能器元件。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于開(kāi)啟和關(guān)閉給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的供應(yīng)。所述醫(yī)療儀器還包括用于控制所述醫(yī)療儀器的處理器。所述醫(yī)療儀器還包括含有機(jī)器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器。所述指令的執(zhí)行令所述處理器接收指定對(duì)象內(nèi)的保護(hù)區(qū)的處置計(jì)劃。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述處置計(jì)劃計(jì)算一組換能器控制參數(shù)，使得所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)低于預(yù)定閾值。
[0020]所述一組換能器控制參數(shù)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)。也就是說(shuō)，可以使用所述一組換能器控制參數(shù)開(kāi)啟和關(guān)閉個(gè)體換能器或換能器組?？梢栽谶@一步驟中計(jì)算超聲強(qiáng)度估計(jì)。所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。這一實(shí)施例可以是有利的，因?yàn)榉窍喔珊偷氖褂檬沟贸晱?qiáng)度估計(jì)的計(jì)算更加容易，計(jì)算強(qiáng)度也更低。這使得所述一組換能器控制參數(shù)的計(jì)算更加可行。
[0021]如文中使用的，所 述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和包含計(jì)算所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力，并對(duì)其求平方，之后將值加到一起。將這一和標(biāo)示為非相干和，因?yàn)闆](méi)有考慮相位。其優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)生了對(duì)能夠在保護(hù)區(qū)內(nèi)生成的最大超聲強(qiáng)度的良好估計(jì)。但是，其計(jì)算強(qiáng)度要比計(jì)算考慮相干和或相位的值低得多。而且，對(duì)于對(duì)象的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)或者內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的超聲屬性的了解也可能不充分。使用非相干和消除了熱點(diǎn)將由超聲生成且被不正確地計(jì)算為低超聲強(qiáng)度點(diǎn)的可能性。使用非相干和可以產(chǎn)生在臨床環(huán)境中能夠被合理依賴的對(duì)超聲強(qiáng)度的估計(jì)。
[0022]提供給所述多個(gè)換能器元件的電功率可以是交流電功率，或者其可以是脈沖電功率。所述換能器元件通常使用對(duì)控制電壓或電流做出響應(yīng)的壓電致動(dòng)器或其他致動(dòng)器。
[0023]在另一實(shí)施例中，所述多個(gè)換能器元件可以被單獨(dú)關(guān)閉，或者可以以換能器元件組被關(guān)閉。
[0024]在另一實(shí)施例中，所述處置計(jì)劃能夠指定對(duì)象的幾何結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，所述處置計(jì)劃可以包括與高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)配準(zhǔn)的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，所述處置計(jì)劃可以含有醫(yī)生構(gòu)建的計(jì)劃，并且所述處置計(jì)劃可能是使用未配準(zhǔn)的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建的。所述處置計(jì)劃還可以包括可以用于使醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)與所述處置計(jì)劃配準(zhǔn)的解剖標(biāo)的。[0025]在另一實(shí)施例中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器至少部分地使用所述一組換能器控制參數(shù)對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行超聲處理。例如，可以將所述一組換能器控制參數(shù)與所述處置計(jì)劃結(jié)合使用，以生成一組高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)控制，所述一組高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)控制可以用于控制所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)，以對(duì)對(duì)象的目標(biāo)區(qū)進(jìn)行超聲處理。
[0026]在一些實(shí)施例中，所述目標(biāo)區(qū)可以是路徑。文中使用的路徑可以是由所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)順次進(jìn)行超聲處理的一組個(gè)體超聲處理位置。對(duì)象的目標(biāo)或路徑以及保護(hù)區(qū)的位置可以是時(shí)間相關(guān)的。出于該原因，所述一組換能器控制參數(shù)因此也可以是時(shí)間相關(guān)的。
[0027]在另一實(shí)施例中，所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和乘以相干因數(shù)以計(jì)算超聲強(qiáng)度估計(jì)。所述相干因數(shù)是用于補(bǔ)償所述非相干和忽略了所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲的個(gè)體相位的這一事實(shí)的因數(shù)。所述相干因數(shù)的使用可以是有利的，因?yàn)槠湓试S引入安全裕量。等價(jià)實(shí)施例將是降低預(yù)定閾值，使得閾值更低，以考慮同樣的安全考慮因素。
[0028]在另一實(shí)施例中，所述相干因數(shù)是空間相關(guān)的。這可以是有利的，因?yàn)榉窍喔珊团c基于多個(gè)換能器元件的相位的相干和中的熱點(diǎn)之間的差異是朝著焦點(diǎn)增大的，并且可能根據(jù)對(duì)象內(nèi)的空間位置而不同。
[0029]在另一實(shí)施例中，可以針對(duì)具體的換能器預(yù)先確定或預(yù)先計(jì)算所述相干因數(shù)。例如，對(duì)于具體的換能器而言，可以從計(jì)算的相干和來(lái)計(jì)算空間相關(guān)的相干因數(shù)，也就是說(shuō)，計(jì)算可以使用相位被預(yù)先完成并被用于生成相干因數(shù)。
[0030]在另一實(shí)施例中，針對(duì)不同類型的組織確定所述相干因數(shù)。例如，脂肪、肌肉和其他組織的影響可以被考慮，并可以被預(yù)定或計(jì)算。
[0031]在另一實(shí)施例中，所述相干因數(shù)可以取決于所要進(jìn)行超聲處理的軌跡。例如，所述超聲換能器可以具有電子可調(diào)整的焦點(diǎn)，并且可以通過(guò)單獨(dú)控制給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位而調(diào)整所述焦點(diǎn)。對(duì)于具體的軌跡而言，可以預(yù)先計(jì)算所述相干因數(shù)。在一些實(shí)施例中，甚至可以將其包含到處置計(jì)劃中。[0032]在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)療儀器還包括用于采集成像區(qū)內(nèi)的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)療成像系統(tǒng)。所述指令的執(zhí)行還另所述處理器采集所述醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)。所述保護(hù)區(qū)處于所述成像區(qū)內(nèi)。所述一組換能器控制參數(shù)至少部分地使用所述醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)被計(jì)算。這一實(shí)施例可以是有利的，因?yàn)樵谟?jì)算要開(kāi)啟和關(guān)閉多個(gè)換能器元件中的哪些元件時(shí)可以考慮對(duì)象的實(shí)際組織類型或內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，這可以是有利的，因?yàn)槟軌蚴顾鲠t(yī)療圖像數(shù)據(jù)與所述處置計(jì)劃配準(zhǔn)，并且可以識(shí)別保護(hù)區(qū)的位置。這可以實(shí)現(xiàn)換能器元件的正確開(kāi)啟和關(guān)閉。在其他實(shí)施例中，這可以使相干因數(shù)能夠被更加準(zhǔn)確地計(jì)算。
[0033]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)療圖像數(shù)據(jù)計(jì)算圖像分割。所述圖像分割識(shí)別對(duì)象內(nèi)的組織類型。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器至少部分地使用所述圖像分割計(jì)算所述相干因數(shù)。這可以是有利的，因?yàn)樵诓煌慕M織類型內(nèi)，超聲可以按照不同的速度傳播。這可以使相干因數(shù)能夠被更加準(zhǔn)確地計(jì)算。
[0034]在一些實(shí)施例中，圖像分割的計(jì)算和/或指定所述一組換能器控制參數(shù)中的哪些可以例如使用從用戶接收的輸入被修改。這可以是經(jīng)由用戶接口接收的，或者可以使從不同的計(jì)算機(jī)程序接收的。
[0035]在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)療成像系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。
[0036]在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)療成像系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)。
[0037]在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)療成像系統(tǒng)是診斷超聲系統(tǒng)。
[0038]在另一實(shí)施例中，所述相干因數(shù)至少部分地使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的相干和被計(jì)算。在這一實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)位置或體素或單元將考慮了相位的壓力相加，之后求平 方，從而得到強(qiáng)度。其優(yōu)點(diǎn)在于，所計(jì)算的相干因數(shù)考慮了來(lái)自多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的超聲的個(gè)體分量的相位。這可以具有得到更加準(zhǔn)確的相干因數(shù)的可能性。
[0039]在另一實(shí)施例中，所述超聲換能器具有電子可調(diào)整的焦點(diǎn)。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于通過(guò)控制給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位，來(lái)控制所述電子可調(diào)整的焦點(diǎn)。所述目標(biāo)區(qū)是路徑。所述電子可調(diào)整的焦點(diǎn)用于將超聲能量聚焦到目標(biāo)區(qū)上。文中使用的路徑是順次被超聲處理的超聲處理位置組或集合。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器計(jì)算一組時(shí)間相關(guān)的控制相位。所述時(shí)間相關(guān)的控制相位指定根據(jù)時(shí)間的施加到所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位，使得所述電子可調(diào)整的焦點(diǎn)遵循所述路徑。換言之，根據(jù)時(shí)間使超聲聚焦到沿所述路徑的不同位置處。
[0040]所述指令的執(zhí)行還令所述處理器至少部分地使用所述一組時(shí)間相關(guān)的控制相位來(lái)計(jì)算相干和。這可以是有利的，因?yàn)槿绻晸Q能器的焦點(diǎn)遵循具體的軌跡，那么所述多個(gè)換能器元件的相對(duì)相位可能不會(huì)取所有可能的值。這可以使相干因數(shù)，尤其是空間相關(guān)的相干因數(shù)被更加準(zhǔn)確地計(jì)算。
[0041]在另一實(shí)施例中，所述一組換能器控制參數(shù)還包括下述中的任何一個(gè):提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的幅度、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的功率水平、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的交變頻率、提供所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的持續(xù)時(shí)間、超聲處理軌跡以及其組合。在一些實(shí)施例中，可以獨(dú)立或者成組控制這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。一些參數(shù)可以被獨(dú)立地控制，并且一些參數(shù)可以成組地被控制。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)可以用于控制這些額外參數(shù)中的每個(gè)。此外，所述換能器控制參數(shù)中的一些或全部可以是時(shí)間相關(guān)的。也就是說(shuō)，所述換能器控制參數(shù)的值可以根據(jù)時(shí)間而變化。
[0042]在另一實(shí)施例中，通過(guò)模擬開(kāi)啟和關(guān)閉多個(gè)換能器元件的組合而計(jì)算所述一組換能器元件參數(shù)?？梢試L試激活的或停用的換能器元件的各種組合，以查看哪種組合可以用于最有效率地加熱目標(biāo)區(qū)此外還對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行保護(hù)。例如，能夠使用迭代算法選擇要關(guān)閉的通道。一旦完成對(duì)應(yīng)的模擬來(lái)決定是否應(yīng)當(dāng)關(guān)閉額外的元件和/或來(lái)上載相干因數(shù)，就可以基于非相干和來(lái)選擇要關(guān)閉的一個(gè)或幾個(gè)元件。
[0043]在另一實(shí)施例中，通過(guò)解組合優(yōu)化問(wèn)題來(lái)計(jì)算所述一組相位。
[0044]在另一實(shí)施例中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器至少將所述保護(hù)區(qū)建模為多個(gè)區(qū)域。使用針對(duì)所述多個(gè)區(qū)域的線性規(guī)劃問(wèn)題解出一組換能器元件狀態(tài)。實(shí)質(zhì)上，可以將保護(hù)區(qū)劃分為個(gè)體單元或體素，并且可以針對(duì)該個(gè)體單元或體素計(jì)算或估計(jì)諸如相干因數(shù)的不同參數(shù)的各個(gè)值。線性規(guī)劃的使用可以是有益的，因?yàn)槠湓试S非常迅速地解出非相干和。其甚至可以實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)區(qū)中的聲強(qiáng)度估計(jì)的實(shí)時(shí)計(jì)算，例如，當(dāng)存在對(duì)象的解剖結(jié)構(gòu)的外部或內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)。
[0045]在另一實(shí)施例中，能夠使用被已知為線性規(guī)劃的一般數(shù)學(xué)公式來(lái)處理激活的換能器元件的選擇。將敏感區(qū)域劃分成充分小的子區(qū)域。估計(jì)并存儲(chǔ)在單位功率的驅(qū)動(dòng)下每個(gè)換能器元件在每個(gè)敏感子區(qū)域上引起的聲強(qiáng)度暴露。能夠?qū)⒚總€(gè)子區(qū)域上的估計(jì)的總強(qiáng)度暴露表達(dá)為線性方程，其中，元件功率是未知的，并且單位功率的暴露表現(xiàn)為系數(shù)。在要求每個(gè)子區(qū)域上的強(qiáng)度暴露保持低于對(duì)應(yīng)的安全限制的情況下，我們獲得了線性不等式組。
[0046]在另一實(shí)施例中，個(gè)體換能器元件的輸出功率保持在零和特定最大值之間的界限內(nèi)。
[0047]在另一實(shí)施例中，總輸出功率被固定，我們具有良好定義的線性規(guī)劃。有很多眾所周知的用于解線性規(guī)劃的算法。也能夠?qū)€(gè)體換能器元件功率處理為離散變量:所述元件或者被關(guān)閉，或者具有固定輸出功率。在這種情況下，上述公式將產(chǎn)生組合優(yōu)化問(wèn)題。
[0048]文中使用的“相干和”包括將具有具體相位的(或者作為復(fù)數(shù)的)所有壓力相加，以獲得總壓力場(chǎng)，之后求這一總壓力場(chǎng)的平方模數(shù)，從而得到強(qiáng)度壓力(真正取得的值)。
[0049]然而，能夠改變施加到每個(gè)換能器元件上的相位，尤其用于以電子的方式移動(dòng)焦點(diǎn)。因此，通過(guò)使來(lái)自每個(gè)元件的壓力的模數(shù)(而不是使壓力作為具有相位的復(fù)數(shù))相加來(lái)計(jì)算最大強(qiáng)度相干和，并取這一和的平方。其對(duì)應(yīng)于在使焦點(diǎn)沿所有的方向移動(dòng)(或者針對(duì)所有的通道使用所有可能的相位)時(shí)可獲得的最大強(qiáng)度分布。這一最大強(qiáng)度相干中的最大值最終能夠用于評(píng)估相干和與非相干和之間的差異。其提供的優(yōu)點(diǎn)在于考慮了所有可能的焦點(diǎn)操縱。
[0050]或者，通過(guò)僅處理在使焦點(diǎn)沿預(yù)定軌跡(例如，在Philips MR-HIFU Sonalleve系統(tǒng)上實(shí)施的典型體積超聲處理)移動(dòng)時(shí)取得的最大強(qiáng)度分布，我們能夠考慮最大強(qiáng)度相干和。
[0051]在另一實(shí)施例中，所述保護(hù)區(qū)包括多個(gè)斷開(kāi)的體積。這可以是有利的，因?yàn)榭赡艽嬖趯?duì)象的不只一個(gè)器官或區(qū)域應(yīng)當(dāng)受到保護(hù)，以免受意外或無(wú)意的超聲處理。這可以具有減少對(duì)對(duì)象的內(nèi)部損傷的益處。 [0052]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種包括機(jī)器可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述指令由控制醫(yī)療儀器的處理器執(zhí)行。所述醫(yī)療儀器包括高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括超聲換能器。所述超聲換能器包括多個(gè)換能器元件。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于開(kāi)啟和關(guān)閉給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的供應(yīng)。所述指令的執(zhí)行令所述處理器接收指定對(duì)象內(nèi)的保護(hù)區(qū)的處置計(jì)劃。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述處置計(jì)劃計(jì)算一組換能器控制參數(shù)。一組換能器元件狀態(tài)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)。可以在這一步驟中計(jì)算超聲強(qiáng)度估計(jì)。所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)低于預(yù)定閾值。所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在前文進(jìn)行了討論。
[0053]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種操作包括高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)的醫(yī)療儀器的方法，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括超聲換能器。所述超聲換能器包括多個(gè)換能器元件。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于開(kāi)啟和關(guān)閉給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的供應(yīng)。所述方法包括接收指定對(duì)象內(nèi)的保護(hù)區(qū)的處置計(jì)劃的步驟。所述方法還包括使用所述處置計(jì)劃計(jì)算一組換能器控制參數(shù)的步驟。一組換能器元件狀態(tài)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)。所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)低于預(yù)定閾值。所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在前文進(jìn)行了討論。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0054]在下文中將僅通過(guò)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:
[0055]圖1示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖；
[0056]圖2示出了圖 示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法的流程圖；
[0057]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療儀器；
[0058]圖4示出了詳細(xì)圖，其示出了超聲換能器和對(duì)象；
[0059]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的醫(yī)療儀器；
[0060]圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的醫(yī)療儀器；
[0061]圖7示出了來(lái)自水箱中的單個(gè)換能器元件的模擬對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度；
[0062]圖8示出了來(lái)自水箱中的多個(gè)換能器元件的模擬對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度；
[0063]圖9示出了對(duì)于與圖8所示的相同的計(jì)算而言來(lái)自個(gè)體換能器元件的元件功率的非相干和；并且
[0064]圖10示出了來(lái)自圖8和圖9的對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度和非相干功率和的比值。
[0065]附圖標(biāo)記列表
[0066]300醫(yī)療儀器
[0067]301 對(duì)象
[0068]302高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)
[0069]303對(duì)象支撐物
[0070]304填充了流體的腔
[0071]306超聲換能器
[0072]308 機(jī)構(gòu)
[0073]310機(jī)械致動(dòng)器/電源[0074]312超聲路徑
[0075]314超聲窗口
[0076]316凝膠襯墊
[0077]318超聲處理點(diǎn)
[0078]320目標(biāo)區(qū)
[0079]322保護(hù)區(qū)
[0080]324計(jì)算機(jī)
[0081]326硬件接口
[0082]328處理器
[0083]330用戶接口
[0084]332計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備
[0085]334計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器
[0086]340處置計(jì)劃
[0087]342換能器控制參數(shù)
[0088]344超聲處理控制命令
[0089]346預(yù)定閾值
[0090]350控制模塊
[0091]352換能器控制參數(shù)生成模塊
[0092]354超聲處理控制命令生成模塊
[0093]356超聲建模模塊
[0094]400換能器元件一
[0095]402換能器元件二
[0096]404換能器元件三
[0097]406換能器元件四
[0098]408換能器元件五
[0099]410來(lái)自換能器元件一的超聲
[0100]412來(lái)自換能器元件二的超聲
[0101]414來(lái)自換能器元件三的超聲
[0102]416來(lái)自換能器元件四的超聲
[0103]418來(lái)自換能器元件五的超聲
[0104]500醫(yī)療儀器
[0105]502醫(yī)療成像系統(tǒng)
[0106]504成像區(qū)
[0107]510醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)
[0108]512醫(yī)療圖像
[0109]514圖像分割
[0110]516相干因數(shù)
[0111]520圖像重建模塊
[0112]522圖像分割模塊[0113]524相干因數(shù)計(jì)算模塊
[0114]600醫(yī)療儀器
[0115]602磁共振成像系統(tǒng)
[0116]604 磁體
[0117]606磁體的膛
[0118]610磁場(chǎng)梯度線圈
[0119]612磁場(chǎng)梯度線圈電源
[0120]614射頻線圈
[0121]616收發(fā)器
[0122]620脈沖序列
[0123]700對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度
[0124]702 X 方向[m]
[0125]704 y 方向[m]
[0126]706換能器的位置
[0127]708強(qiáng)度變化[dB]
[0128]800對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度
[0129]808強(qiáng)度變化[dB]
[0130]900對(duì)數(shù)非相干功率和
[0131]908強(qiáng)度變化[dB]
[0132]1000強(qiáng)度與非相干功率和的對(duì)數(shù)比
[0133]1008 強(qiáng)度變化[dB]
【具體實(shí)施方式】
[0134]這些附圖中的編號(hào)類似的元件是等價(jià)元件或執(zhí)行相同功能。如果功能等價(jià)，先前論述過(guò)的元件未必會(huì)在后面的圖中加以論述。
[0135]圖1示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖。在步驟100中接收處置計(jì)劃。所述處置計(jì)劃指定對(duì)象內(nèi)的保護(hù)區(qū)。最后，在步驟102中，使用所述處置計(jì)劃計(jì)算一組換能器控制參數(shù)。所述一組換能器控制參數(shù)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)?？梢栽谶@一步驟中計(jì)算超聲強(qiáng)度估計(jì)。所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)低于預(yù)定閾值。所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。
[0136]圖2示出了圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的流程圖。在步驟200中，接收指定對(duì)象內(nèi)的保護(hù)區(qū)的處置計(jì)劃。接下來(lái)，在步驟202中，使用醫(yī)療成像系統(tǒng)采集醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)。接下來(lái)，在步驟204中，對(duì)所述醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，以識(shí)別所述對(duì)象內(nèi)的不同組織類型或區(qū)域。接下來(lái)，在步驟206中，使用經(jīng)分割的醫(yī)療圖像和換能器的模型計(jì)算相干因數(shù)。最后，在步驟208中，使用所述處置計(jì)劃和所述相干因數(shù)計(jì)算一組換能器控制參數(shù)。具體而言，這一實(shí)施例中的相干因數(shù)可以是空間相關(guān)的。
[0137]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療儀器300。除了所述部件之外，圖4所示的實(shí)施例包括溫度處置系統(tǒng)，所述溫度處置系統(tǒng)是用于對(duì)對(duì)象301進(jìn)行超聲處理的高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)302。將所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)安裝到對(duì)象支撐物303的下面。對(duì)象301安置于對(duì)象支撐物303上。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括填充了流體的腔304。在填充了流體的腔304之內(nèi)是超聲換能器306。盡管在該圖中未示出，但是超聲換能器306可以包括多個(gè)超聲換能器元件，所述多個(gè)超聲換能器元件的每個(gè)能夠生成個(gè)體超聲射束。這可以用于通過(guò)控制提供給所述超聲換能器元件中的每個(gè)的交流電的相位和/或幅度而以電子方式操縱超聲處理點(diǎn)318的位置。
[0138]將超聲換能器306連接至機(jī)構(gòu)308，機(jī)構(gòu)308允許通過(guò)機(jī)械方式對(duì)超聲換能器306重新定位。將機(jī)構(gòu)308連接至適于對(duì)機(jī)構(gòu)308致動(dòng)的機(jī)械致動(dòng)器310。機(jī)械致動(dòng)器310還表不用于向超聲換能器306提供電功率的電源。在一些實(shí)施例中，所述電源可以控制給予個(gè)體超聲換能器元件的電功率的相位和/或幅度。超聲換能器306生成被示為遵循路徑的超聲312。超聲312通過(guò)填充了流體的腔308，并且通過(guò)超聲窗口 314。在這一實(shí)施例中，之后超聲穿過(guò)凝膠墊316。凝膠墊未必存在于所有的實(shí)施例中，但是在這一實(shí)施例中，在對(duì)象支撐物303中存在用于容納凝膠墊316的凹陷。凝膠墊316有助于在換能器306和對(duì)象301之間耦合超聲功率。在穿過(guò)凝膠墊316之后，超聲312穿過(guò)對(duì)象301，并聚焦到超聲處理點(diǎn)318上。超聲處理點(diǎn)被理解為是超聲所聚焦的有限體積或局部化體積。超聲處理點(diǎn)318被聚焦到目標(biāo)區(qū)320之內(nèi)。
[0139]能夠?qū)⒊曁幚睃c(diǎn)318看作處于目標(biāo)區(qū)320內(nèi)。目標(biāo)區(qū)320可以是以相繼的時(shí)間間隔接受超聲處理的超聲處理點(diǎn)的集合。在超聲處理點(diǎn)318和超聲換能器306之間是保護(hù)區(qū)。其為對(duì)象301的 期望被保護(hù)從而免受超聲的超聲處理或損害的部分。
[0140]高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)302被示為連接至計(jì)算機(jī)324的硬件接口 326。將硬件接口326連接至處理器328。硬件接口 326使處理器328能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)以及命令，以控制醫(yī)療儀器300的操作和功能。還將處理器328連接至用戶接口 330、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334。
[0141]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332被示為含有處置計(jì)劃340。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332還被示為含有一組換能器控制參數(shù)342。換能器控制參數(shù)342至少含有在對(duì)目標(biāo)區(qū)320進(jìn)行超聲處理期間開(kāi)啟和關(guān)閉所述多個(gè)換能器元件中的哪些換能器元件的詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)超聲處理點(diǎn)，開(kāi)啟和關(guān)閉哪些換能器的詳細(xì)說(shuō)明可以是不同的。還將計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332示為含有超聲處理控制命令344。超聲處理控制命令344是使得高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)302對(duì)目標(biāo)區(qū)320進(jìn)行聲處理的命令。
[0142]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334被示為含有控制模塊350?？刂颇K350含有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼使處理器328能夠控制醫(yī)療儀器300的操作和功能。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334還被示為含有換能器控制參數(shù)生成模塊352。換能器控制參數(shù)生成模塊352含有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使處理器328能夠至少使用處置計(jì)劃340計(jì)算換能器控制參數(shù)。在其他實(shí)施例中，還可以使用醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)和/或相關(guān)因素計(jì)算換能器控制參數(shù)。
[0143]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332還被示為含有保護(hù)區(qū)322內(nèi)允許的最大超聲強(qiáng)度的預(yù)定閾值346。在一些實(shí)施例中，預(yù)定閾值346是空間相關(guān)的。
[0144]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334還被示為含有超聲處理控制命令生成模塊354。超聲處理控制命令生成模塊354包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使處理器328能夠至少使用換能器控制參數(shù)342以及可能的處置計(jì)劃340計(jì)算超聲處理控制命令344。
[0145]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器還可以含有超聲建模模塊356。超聲建模模塊含有用于對(duì)超聲換能器306建模的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令?？刂茀?shù)生成模塊352和/或超聲處理控制命令生成模塊354可以使用所述超聲建模模塊。在一些實(shí)施例中，超聲建模模塊356可以對(duì)諸如換能器306的幾何結(jié)構(gòu)、每個(gè)換能器元件的位置、換能器元件的形狀(即，圓形元件的直徑)、以及換能器的焦距、以及工作頻率的事項(xiàng)進(jìn)行建模。
[0146]在一些實(shí)施例中，可以采用超聲建模模塊對(duì)將超聲能量聚焦到目標(biāo)區(qū)中的電子可調(diào)整的焦點(diǎn)以及調(diào)整焦點(diǎn)所需的控制參數(shù)進(jìn)行建模。例如，在一些實(shí)施例中，可以使用所述模塊計(jì)算一組時(shí)間相關(guān)的控制相位，使得電子可調(diào)整的焦點(diǎn)遵循路徑。之后，這可以用于至少部分地使用所述一組時(shí)間相關(guān)的控制相位計(jì)算相干和。
[0147]在一些實(shí)施例中，可以使用超聲建模模塊356、控制參數(shù)生成模塊352和/或超聲處理控制命令生成模塊354確定額外參數(shù)，例如:提供給多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位、提供給多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的幅度、提供給多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的功率水平、提供給多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的交變頻率、提供給多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的持續(xù)時(shí)間和/或超聲換能器的焦點(diǎn)的超聲處理軌跡。
[0148]圖4示出了更詳細(xì)的圖，其示出了超聲換能器306和對(duì)象301。在該圖中，將超聲換能器306示為具有五個(gè)超聲換能器元件400、402、404、406、408。示出了第一換能器元件400，示出了第二換能器元件402，示出了第三換能器元件404，示出了第四換能器元件406，并且示出了第五換能器元件408。應(yīng)注意，該圖是高度理想化的，并且正常情況下在超聲換能器306的表面上可以出現(xiàn)幾百個(gè)換能器元件。
[0149]與換能器元件 400、402、404、406、408鄰接的矩形410、412、414、416、418被理想化為表示來(lái)自換能器元件400、402、404、406、408中的每個(gè)的超聲能量。這些矩形的目的在于說(shuō)明具體的換能器元件400、402、404、406、408生成一定體積的超聲可以傳播到哪里。矩形410是來(lái)自換能器元件一 400的超聲。矩形412是來(lái)自換能器元件二 402的超聲。矩形414表示來(lái)自換能器元件三404的超聲。矩形416表示來(lái)自換能器元件四406的超聲。矩形418表示來(lái)自換能器元件五408的超聲。檢查該圖能夠看出，矩形410和416與保護(hù)區(qū)322發(fā)生接觸。在這一理想化的情況下，可以關(guān)閉提供給換能器元件一(400)和換能器元件四406的電功率，以降低對(duì)保護(hù)區(qū)322加熱的可能性。
[0150]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的醫(yī)療儀器500。圖5所示的實(shí)施例與圖3所示的實(shí)施例類似，只是在這一實(shí)施例中增加了醫(yī)療成像系統(tǒng)502。所述醫(yī)療成像系統(tǒng)可以表示各種醫(yī)療成像系統(tǒng)。所述醫(yī)療成像系統(tǒng)可以是但不限于:計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)和診斷超聲系統(tǒng)。在這一理想化的醫(yī)療成像系統(tǒng)502中，存在可以采集醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)510的成像區(qū)504。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332示出了使用醫(yī)療成像系統(tǒng)502采集的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)510。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332還被示為含有從醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)510重建的醫(yī)療圖像512。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332還被示為含有從醫(yī)療圖像512計(jì)算的圖像分割514。圖像分割514可以用于識(shí)別對(duì)象301內(nèi)的不同組織類型，并還用于使處置計(jì)劃340與對(duì)象301的解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332還示出了使用圖像分割514計(jì)算的相干因數(shù)516。
[0151]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334還被示為含有圖像重建模塊520。圖像重建模塊520含有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使處理器328能夠從醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)510重建醫(yī)療圖像512。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334還被示為含有圖像分割模塊522，圖像分割模塊522包括使處理器328能夠從醫(yī)療圖像512建立圖像分割514的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器334還被示為還含有相干因數(shù)計(jì)算模塊524。相干因數(shù)計(jì)算模塊524可以用于從圖像分割514建立空間相關(guān)的相干因數(shù)516。
[0152]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的醫(yī)療儀器600。圖6所示的醫(yī)療儀器600與圖3所示的醫(yī)療儀器300類似。醫(yī)療儀器600包括磁共振成像系統(tǒng)602。磁共振成像系統(tǒng)包括磁體604。磁體604是圓柱形超導(dǎo)磁體，該磁體具有穿過(guò)其中心的膛606。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。也可能使用永磁體或常導(dǎo)磁體。也可能使用不同類型的磁體，例如，也能夠使用分裂圓柱形磁體和所謂的開(kāi)放磁體兩者。分裂圓柱形磁體與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形磁體類似，只是低溫保持器被分裂成了兩個(gè)部分，從而允許訪問(wèn)磁體的等平面，這樣的磁體可以例如與帶電粒子束治療結(jié)合使用。開(kāi)放磁體可以具有兩個(gè)磁體部分，一個(gè)處于另一個(gè)之上，其間具有大到足夠容納對(duì)象的空間:兩個(gè)部分區(qū)域的布置與亥姆霍茲線圈的布置類似。開(kāi)放磁體是普遍使用的，因?yàn)槠鋵?duì)對(duì)象造成的限制更少。在圓柱形磁體的低溫保持器內(nèi)有超導(dǎo)線圈的集合。在圓柱形磁體的膛606內(nèi)存在成像區(qū)504，在那里磁場(chǎng)足夠強(qiáng)且均勻，以執(zhí)行磁共振成像。
[0153]在磁體的膛606內(nèi)，還有一組磁場(chǎng)梯度線圈610，其用于采集磁共振數(shù)據(jù)，以對(duì)磁體604的成像區(qū)504內(nèi)的磁自旋進(jìn)行空間編碼。將所述磁場(chǎng)梯度線圈連接至磁場(chǎng)梯度線圈電源612。磁場(chǎng)梯度線圈610旨在為代表性的。磁場(chǎng)梯度線圈通常含有三個(gè)獨(dú)立的線圈組，以沿三個(gè)正交的空間方向進(jìn)行空間編碼。磁場(chǎng)梯度電源612向磁場(chǎng)梯度線圈610提供電流。提供給磁場(chǎng)線圈的電流根據(jù)時(shí)間被控制，并且可以是斜坡的或脈沖的。
[0154]與成像區(qū)504相鄰的是射頻線圈614，射頻線圈614用于對(duì)成像區(qū)504內(nèi)的磁自旋的取向進(jìn)行操控，并用于接收來(lái)自也在成像區(qū)內(nèi)的自旋的無(wú)線電發(fā)射。所述射頻線圈可以含有多個(gè)線圈元件。還可以將所述射頻線圈稱為信道或天線。將射頻線圈614連接至射頻收發(fā)器616。可以由單獨(dú)的發(fā)射和接收線圈以及單獨(dú)的發(fā)射器和接收器替代射頻線圈614和射頻收發(fā)器616。應(yīng)當(dāng)理解，射頻線圈614和射頻收發(fā)器616是代表性的。射頻線圈614還旨在表示專用發(fā)射天線和專用接收天線。類似地，收發(fā)器616還可以表示單獨(dú)的發(fā)射器和接收器。
[0155]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備332被示為額外含有脈沖序列620。本文使用的脈沖序列包含一組指令，所述一組指令使處理器328能夠控制磁共振成像系統(tǒng)402，以采集醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)510，醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)510在這一實(shí)施例中為磁共振數(shù)據(jù)。
[0156]在高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)處置中，聚焦超聲射束用于選擇性地加熱患者體內(nèi)的組織。在處置期間，如果小心避免對(duì)位于射束路徑上的敏感器官(例如，疤痕、腸道或骨骼)的不期望加熱，則這是有利的。已經(jīng)表明，能夠通過(guò)選擇性地關(guān)閉換能器元件而降低不期望的超聲暴露。本發(fā)明描述了用于在不損害患者的安全的情況下以嚴(yán)格控制的方式選擇激活的元件的算法。根據(jù)本發(fā)明，識(shí)別并標(biāo)記敏感區(qū)域，并使安全水平與每個(gè)敏感區(qū)域相關(guān)聯(lián)。基于來(lái)自換能器元件的 估計(jì)強(qiáng)度的非相干以及最大相干和來(lái)估計(jì)每個(gè)敏感區(qū)域上的照射暴露。元件被關(guān)閉直到在所有的敏感區(qū)域上估計(jì)的超聲暴露低于安全水平為止。
[0157]如上文所述，在HIFU處置中使用聚焦超聲射束選擇性地加熱患者體內(nèi)的組織。使用聚焦超聲換能器生成射束。射束的形狀類似于錐形，其中，換能器形成了錐形的基底。所述射束朝向焦點(diǎn)會(huì)聚，焦點(diǎn)形成了錐形的頂點(diǎn)。在焦點(diǎn)處，在換能器處生成的壓力波相干加和，從而產(chǎn)生了聲強(qiáng)度非常高的強(qiáng)烈斑。因?yàn)槲张c強(qiáng)度成比例，因而將發(fā)生高度局部化的加熱。為了可操縱性，可以將換能器表面劃分成獨(dú)立的換能器元件。能夠通過(guò)以電子方式調(diào)整換能器元件的相位而使焦點(diǎn)的位置發(fā)生移動(dòng)。
[0158]而且，位于射束路徑上的組織也受到加熱。然而，入射超聲射束分布在大面積的皮膚上。此外，在遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的位置，來(lái)自個(gè)體換能器元件的射束是非相干的。因此，在正常情況下，不期望的加熱保持受限，而且是臨床無(wú)害的。但是，特定解剖區(qū)域，例如，疤痕、腸道和骨骼對(duì)于超聲高度敏感?？梢宰⒁獗苊馐惯@些區(qū)域暴露于超聲。當(dāng)前，這一點(diǎn)是通過(guò)處置規(guī)劃軟件人工完成的。從MRI圖像識(shí)別敏感區(qū)域，并通過(guò)以這種方式人工定位換能器，即使得顯現(xiàn)為錐形的超聲射束不會(huì)擊中敏感區(qū)域。在子宮肌瘤處置中，這能夠顯著限制可達(dá)的處置體積。在一些潛在的未來(lái)應(yīng)用中，例如，在肝癌處置中，這一方案由于肋骨的存在而極受限制。
[0159]通過(guò)選擇性地關(guān)閉換能器元件而局部抑制聲強(qiáng)度近來(lái)受到了很多關(guān)注。在基于“幾何”方案的算法中，從焦點(diǎn)來(lái)看，認(rèn)為換能器表面的一部分處于敏感區(qū)域的陰影內(nèi)。關(guān)閉處于所述陰影中的換能器元件。在基于“衍射”方案的算法當(dāng)中，將焦點(diǎn)處理為源。對(duì)聲場(chǎng)從焦點(diǎn)朝向換能器的傳播進(jìn)行建模。能夠?qū)⒚舾袇^(qū)域用作空間掩模，其去除聲場(chǎng)的一部分。使用抵達(dá)換能器的波場(chǎng)來(lái)選擇激活的換能器元件和激活的元件的相位。
[0160]盡管指定的敏感區(qū)域(通常的，肋骨)被映射到激活的元件的配置中，并且能夠預(yù)期敏感區(qū)域上的聲暴露的降低，但是不能對(duì)降低進(jìn)行定量。暴露能夠在以后被估計(jì)，但是其未在元件選擇中被利用。
[0161]在本發(fā)明的實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)敏感區(qū)域指定定量安全限制。所述定量限制能夠基于用戶的定性分類和規(guī)劃的超聲處理。該算法估計(jì)每個(gè)區(qū)域上的暴露，并嘗試找到遵守安全限制的激活的元件的配置。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這樣的解決方案，那么認(rèn)為該超聲處理不可行。
[0162]所提出的算法也可以具有其他優(yōu)點(diǎn)。例如，超聲射束受組織性質(zhì)和聲路徑上的材料的影響。具體而言，材料界面處的折射以及組織中的聲衰減對(duì)于聲強(qiáng)度的幅度和空間分布是重要的。在幾何方案中難以包含這樣的因素。能夠使所提出的算法利用經(jīng)分割的患者模型和適當(dāng)?shù)哪M引擎，如果這些可用的話。
[0163]當(dāng)前的方案在不考慮來(lái)自個(gè)體元件的射束的情況下對(duì)總聲場(chǎng)進(jìn)行建模。因此，未對(duì)近場(chǎng)中的聲場(chǎng)進(jìn)行適當(dāng)描述。在極端情況下，甚至旁瓣都可能對(duì)患者的安全造成后果。對(duì)于處置而言這樣的極端可能是不可能的，但是出于患者安全的原因，識(shí)別它們是重要的。對(duì)于所提出的算法而言，對(duì)近場(chǎng)結(jié)構(gòu)的適當(dāng)描述是固有的。
[0164]也能夠通過(guò)利用全波模擬的、優(yōu)選與全分割患者模型相關(guān)聯(lián)的算法，來(lái)解決文中提到的所有主題。然而，這樣的算法指定的計(jì)算(和其他)需求可能過(guò)高，從而使該方案對(duì)于臨床應(yīng)用而言不可行。本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)算需求可以是適度的并且是可調(diào)整的。
[0165]在另一實(shí)施例中，來(lái)自位于射束路徑上的機(jī)械結(jié)構(gòu)的反射被最小化和/或被減少。例如，在一些情況下，可能必須以這樣的方式放置換能器，即使得機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)部分與聲窗口交疊。在擊中這樣的結(jié)構(gòu)后，聲射束的一部分可能被反射。在不走運(yùn)的情況下，反射射束可能變得聚焦到換能器表面上，對(duì)換能器加熱，并且有可能破壞元件。抑制入射到這樣的結(jié)構(gòu)上的聲強(qiáng)度降低了這種風(fēng)險(xiǎn)。
[0166]本發(fā)明的實(shí)施例可以是用于選擇關(guān)閉哪些換能器元件和開(kāi)啟哪些換能器元件的算法。臨床上，與現(xiàn)有技術(shù)相比的關(guān)鍵改進(jìn)在于，所述算法本質(zhì)上是定量的:安全限制能夠被指定，并在敏感區(qū)域上被實(shí)施。從技術(shù)的角度來(lái)看，使得本發(fā)明變?yōu)榭赡艿陌l(fā)現(xiàn)是一種計(jì)算聲強(qiáng)度的上限估計(jì)的新方法。
[0167]可以通過(guò)檢查圖7到圖10來(lái)理解所述方法的實(shí)施例。在文中感興趣的背景下，來(lái)自超聲換能器的射束包括個(gè)體換能器元件發(fā)射的射束。
[0168]圖7示出了來(lái)自水箱中的單個(gè)換能器元件的對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度。示出了軸平面。圖像700示出了對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度。X軸被標(biāo)為702，其以米為單位。y軸被標(biāo)為704，其同樣以米為單位。點(diǎn)706是單個(gè)換能器元件的位置。強(qiáng)度變化在標(biāo)尺708上被示出，并由以分貝為單位的變化強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。強(qiáng)度以瓦特每平方厘米為單位被相對(duì)測(cè)量。圖7示出了在軸平面內(nèi)模擬的來(lái)自單個(gè)換能器元件的聲強(qiáng)度。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)化性，將水箱考慮為介質(zhì)。
[0169]圖8示出了同樣處于軸平面上的來(lái)自水箱中的多個(gè)換能器元件的對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度。圖像800示出了軸平面內(nèi)的對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度，并且標(biāo)尺808示出了以分貝為單位的強(qiáng)度變化。所述強(qiáng)度變化是相對(duì)的，其以瓦特每平方厘米為單位。圖8示出了在相同的條件下來(lái)自包括256個(gè)換能器元件的換能器的模擬強(qiáng)度。所述換能器的焦點(diǎn)處于水箱中的120mm的深度處。在焦點(diǎn)處，與單個(gè)元件相比，來(lái)自個(gè)體元件的射束相干加和，從而導(dǎo)致了 256倍的壓力增大，以及聲強(qiáng)度的2562 = 65536倍的增大(48dB)。
[0170]通過(guò)關(guān)閉換能器元件，尋求保護(hù)位于換能器和焦點(diǎn)之間的敏感器官。能夠觀察到在這一區(qū)域中，超聲場(chǎng) 的空間結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的。這是由于元件之間的類似隨機(jī)的干擾。施加電偏轉(zhuǎn)進(jìn)一步改變了所述場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。典型的超聲處理包括幾打不同的電偏轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)窮舉搜索估計(jì)擴(kuò)展的3D體積上的峰值強(qiáng)度將變成非常繁重的任務(wù)。
[0171]幸運(yùn)的是，對(duì)于安全考慮而言，不必了解詳細(xì)結(jié)構(gòu):了解熱點(diǎn)的局部水平就足夠了。能夠預(yù)見(jiàn)到其為平滑得多的定量。作為終極的最壞情況估計(jì)，能夠假設(shè)元件總是相干的，并使單個(gè)元件壓力場(chǎng)的幅度相加。在大多數(shù)情況下，這一方案極大地過(guò)高估計(jì)了強(qiáng)度水平。
[0172]作為相反的情況，能夠假定元件是非相干的，并對(duì)單個(gè)元件強(qiáng)度相加。這一方案低估了熱點(diǎn)。然而，實(shí)際檢查顯示出，所述方案實(shí)際上工作得相當(dāng)良好。在圖9中示出了水箱范例的非相干和，并且圖10示出了強(qiáng)度除以非相干和的比值。除了焦點(diǎn)區(qū)域以外，所述比值保持低于8左右。因此，能夠通過(guò)將個(gè)體元件強(qiáng)度相加，并乘以常系數(shù)(在這一情況下例如為10)而獲得對(duì)強(qiáng)度的上限估計(jì)。
[0173]圖9示出了對(duì)于與圖8所示的相同的計(jì)算而言來(lái)自個(gè)體換能器元件的元件功率的非相干和。圖像900示出了對(duì)數(shù)非相干功率和900，在標(biāo)尺908上以分貝為單位示出了強(qiáng)度變化。所述功率是按照瓦特每平方厘米被計(jì)算的。在與圖8和圖9的比較中，能夠看出圖9中的熱區(qū)總體上包含圖8所示的熱區(qū)。這顯示出，對(duì)數(shù)非相干功率和900 (尤其是在乘以相干因數(shù)時(shí))可以如何用于近似對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度800。
[0174]圖10示出了對(duì)數(shù)聲強(qiáng)度與非相干功率和900的比值。圖像1000示出了這一比值，并且將標(biāo)尺示為1008。實(shí)質(zhì)上圖10能夠用于計(jì)算相干因數(shù)，或者可以用于說(shuō)明非相干功率和900替代聲強(qiáng)度800的使用。在圖8、9和10所示的范例中，相干因數(shù)的恒定值8將足以使非相干和能夠被安全地用于計(jì)算保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)。
[0175]對(duì)于涉及患者的分割模型并且有可能涉及更加困難的換能器的更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)而言，能夠使所述方案稍微細(xì)化。能夠基于經(jīng)分割的解剖數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估單個(gè)元件強(qiáng)度圖。能夠通過(guò)對(duì)非相干和與最大相干和進(jìn)行加權(quán)而獲得強(qiáng)度估計(jì)。所述加權(quán)能夠具有空間相關(guān)性。
[0176]作為處置規(guī)劃的一部分，能夠識(shí)別并分割出敏感區(qū)域。一個(gè)簡(jiǎn)單的方案是用戶在處置規(guī)劃控制臺(tái)上基于規(guī)劃MRI圖像將它們?nèi)斯?biāo)出?；蛘?，能夠使用自動(dòng)或半自動(dòng)分割。也能夠在療程之前對(duì)敏感區(qū)域進(jìn)行分割，并且特定種類的圖像配準(zhǔn)能夠用于在處置開(kāi)始時(shí)更新經(jīng)分割的模型。
[0177]能夠?qū)γ舾袇^(qū)域指定安全水平。例如，用戶能夠基于組織類型對(duì)敏感區(qū)域分類，或者能夠?qū)^(qū)域分類成很少的安全類別。軟件能夠相應(yīng)地確定安全限制。最有可能地，安全水平應(yīng)依賴于超聲處理的長(zhǎng)度以及所討論的組織/器官。
[0178]可以將經(jīng)分割的敏感區(qū)域劃分成充分小的部分體積。如果正確地實(shí)施所述算法，那么使用過(guò)粗的劃分將導(dǎo)致所述算法關(guān)閉多于所需的元件。在每個(gè)敏感子體積上能夠提供器件以形成來(lái)自每個(gè)元件的聲強(qiáng)度的上限估計(jì)。在缺少更好的了解的情況下，簡(jiǎn)單的方案是將傳播路徑處理為均勻介質(zhì)。如果經(jīng)分割的患者模型可用，那么在估計(jì)中使用所述模型將是有利的。存儲(chǔ)元件特異性的估計(jì)。
[0179]可以定義相干因數(shù)。簡(jiǎn)單的方案是使用換能器特異性的常數(shù)。在上面的范例中，例如，能夠使值10作為裕量。對(duì)于一些換能器而言，定義依賴相對(duì)于換能器的位置的值可以是有利的。 [0180]在實(shí)施例中，找到了在所有敏感區(qū)域上遵守安全水平的激活的元件的配置。易于設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的替代策略。例如，能夠應(yīng)用下述探試算法。
[0181]在一開(kāi)始，可以假定所有的元件都是激活的。在元件當(dāng)中指定并劃分功率水平。遍歷所有的敏感區(qū)域，并形成針對(duì)聲暴露的上限估計(jì)。所述估計(jì)被計(jì)算為元件強(qiáng)度的非相干和，并乘以相干因數(shù)。如果估計(jì)的強(qiáng)度超過(guò)了敏感區(qū)域中任何的安全水平，那么關(guān)閉元件。例如，能夠拾取發(fā)生了安全水平的最高違反的子體積，并關(guān)閉在該處給出最高貢獻(xiàn)的元件。相應(yīng)地提高其余激活的元件的功率。對(duì)該過(guò)程進(jìn)行迭代，直到估計(jì)的強(qiáng)度低于所有敏感區(qū)域上的安全標(biāo)準(zhǔn)，或者直到將超聲處理識(shí)別為不可行的。
[0182]在另一實(shí)施例中，定義兩個(gè)相干因數(shù):一個(gè)用于非相干和，另一個(gè)用于最大相干和，并由這些形成強(qiáng)度估計(jì)。所述因數(shù)中的任一者或者兩者能夠具有空間相關(guān)性。
[0183]出于避免來(lái)自機(jī)械結(jié)構(gòu)的反射的目的，關(guān)閉元件的決定還能夠基于射束和所述結(jié)構(gòu)之間的角度。
[0184]在另一實(shí)施例中，能夠使用定義的一組規(guī)則來(lái)核查新激活的元件的配置的可行性。例如,能夠要求至少有特定數(shù)量的激活的元件。
[0185]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說(shuō)明并描述了本發(fā)明，但這樣的說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。
[0186]通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，量詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)和/或分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，所述介質(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)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但計(jì)算機(jī)程序也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無(wú)線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)療儀器(300、500、600)，包括: -高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)(302)，其包括超聲換能器(306);其中，所述超聲換能器包括多個(gè)換能器元件(400、402、404、406、408)，其中，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于開(kāi)啟和關(guān)閉給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的供應(yīng)； -處理器(328)，其用于控制所述醫(yī)療儀器； -存儲(chǔ)器(334)，其含有機(jī)器可執(zhí)行指令(350、352、354、520、522、524);其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器: -接收(100,200)指定對(duì)象(301)內(nèi)的保護(hù)區(qū)(322)的處置計(jì)劃(340)； -使用所述處置計(jì)劃來(lái)計(jì)算(102、208) —組換能器控制參數(shù)(342)，使得所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)(900)低于預(yù)定閾值，其中，所述一組換能器控制參數(shù)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)，其中，所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療儀器，其中，所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的所述非相干和被乘以相干因數(shù)(516、1000)，以計(jì)算所述超聲強(qiáng)度估計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的醫(yī)療儀器，其中，所述相干因數(shù)是空間相關(guān)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)療儀器，其中，所述醫(yī)療儀器還包括用于采集成像區(qū)(504)內(nèi)的醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)(510)的醫(yī)療成像系統(tǒng)(502、602)，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器采集(202)所述醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)，其中，所述保護(hù)區(qū)處于所述成像區(qū)內(nèi)，并且其中，所述一組換能器控制參數(shù)至少部分地使用所述醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)被計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療儀器，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器: -使用所述醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)計(jì)算(204)圖像分割(514)，其中，所述圖像分割識(shí)別所述對(duì)象內(nèi)的組織類型；并且 -至少部分地使用所述圖像分割來(lái)計(jì)算(206)所述相干因數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的醫(yī)療儀器，其中，所述醫(yī)療成像系統(tǒng)是下述中的任何一種:計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)(602)以及診斷超聲系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述相干因數(shù)至少部分地使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的相干和(800)被計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療儀器，其中，所述超聲換能器具有電子可調(diào)整的焦點(diǎn)，以將超聲能量聚焦到目標(biāo)區(qū)中，其中，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于通過(guò)控制給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位來(lái)控制所述電子可調(diào)整的焦點(diǎn)，其中，所述目標(biāo)區(qū)是路徑，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器: -計(jì)算一組時(shí)間相關(guān)的控制相位，其中，所述時(shí)間相關(guān)的控制相位指定根據(jù)時(shí)間的提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位，使得所述電子可調(diào)整的焦點(diǎn)遵從所述路徑；并且 -至少部分地使用所述一組時(shí)間相關(guān)的控制相位來(lái)計(jì)算所述相干和。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述一組換能器控制參數(shù)還包括下述中的任何一個(gè):提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的相位、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的幅度、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的功率水平、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的交變頻率、提供給所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的持續(xù)時(shí)間、超聲處理軌跡以及其組合。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述一組換能器元件參數(shù)通過(guò)模擬所述多個(gè)換能器元件的組合的開(kāi)啟和關(guān)閉被計(jì)算。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述一組相位通過(guò)解組合優(yōu)化問(wèn)題被計(jì)算。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器至少將所述保護(hù)區(qū)建模為多個(gè)區(qū)域，并且其中，一組換能器元件狀態(tài)使用針對(duì)所述多個(gè)區(qū)域的線性規(guī)劃問(wèn)題被解出。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療儀器，其中，所述保護(hù)區(qū)包括多個(gè)斷開(kāi)的體積。
14.一種包括機(jī)器可執(zhí)行指令(350、352、354、520、522、524)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述指令由用于控制醫(yī)療儀器(300、500、600)的處理器(328)執(zhí)行，其中，所述醫(yī)療儀器包括高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)(302)，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括超聲換能器(306)，其中，所述超聲換能器包括多個(gè)換能器元件(400、402、404、406、408)，其中，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于開(kāi)啟和關(guān)閉給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的供應(yīng)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器: -接收(100,200)指定對(duì)象(301)內(nèi)的保護(hù)區(qū)(322)的處置計(jì)劃(240)； -使用所述處置計(jì)劃計(jì)算(102、208) —組換能器控制參數(shù)(342)，使得所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)(900)低于預(yù)定閾值，其中，一組換能器元件狀態(tài)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)，其中，所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。
15.一種操作包括高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)(302)的醫(yī)療儀器(300、500、600)的方法，其中，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括超聲換能器(306)，其中，所述超聲換能器包括多個(gè)換能器元件(400、402、404、406、408)，其中，所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)能用于開(kāi)啟和關(guān)閉給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的供應(yīng)，其中，所述方法包括以下步驟: -接收(100,200)指定對(duì)象(301)內(nèi)的保護(hù)區(qū)(322)的處置計(jì)劃(340)； -使用所述處置計(jì)劃計(jì)算(102、208) —組換能器控制參數(shù)(342)，使得所述保護(hù)區(qū)中的超聲強(qiáng)度估計(jì)(900)低于預(yù)定閾值，其中，一組換能器元件狀態(tài)指定給予所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)的電功率的開(kāi)關(guān)，其中，所述超聲強(qiáng)度估計(jì)使用所述多個(gè)換能器元件中的每個(gè)生成的超聲壓力的非相干和被計(jì)算。
【文檔編號(hào)】A61B17/22GK103997975SQ201280062861
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】I·A·J·科斯凱拉, C·穆熱諾, M·T·海基寧 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司