Вычисление оцененного значения интенсивности ультразвукового излучения с использованием некогерентной суммы ультразвукового давления, формируемого множеством элементов преобразователя

Вычисление оцененного значения интенсивности ультразвукового излучения с использованием некогерентной суммы ультразвукового давления, формируемого множеством элементов преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к высокоинтенсивному сфокусированному ультразвуку, в частности к оценке интенсивности ультразвукового излучения путем использования некогерентной суммы ультразвукового давления, формируемого множеством элементов преобразователя.

Уровень техники

Ультразвук быстро становится востребованным средством для определенных терапевтических вмешательств. В частности, использование высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука в настоящее время применяется в качестве средства термического лечебного вмешательства по поводу фибромы матки и исследовалось в отношении возможных видов применения при лечении печени, мозга и предстательной железы.

Ультразвуковая терапия для деструкции ткани осуществляется обработкой представляющей интерес ткани высокоинтенсивным ультразвуком, который поглощается и превращается в тепло, повышая температуру тканей. Поскольку температура повышается, может происходить коагуляционный некроз тканей, приводя к немедленной гибели клеток. Преобразователи, используемые при лечении, могут находиться вне тела или вводиться в тело, например, через кровеносные сосуды, уретру, прямую кишку и т.д.

Для формирования высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука массив элементов преобразователя используется для образования ультразвукового преобразователя. Подача электропитания переменного тока на элементы преобразователя побуждает их формировать ультразвуковые волны. Ультразвуковые волны от каждого из элементов преобразователя суммируются или конструктивно, или деструктивно. Путем управления фазой электропитания переменного тока, подаваемого на каждый из элементов преобразователя, можно управлять фокальной точкой или целевым объемом, в который фокусируется мощность ультразвука.

Вдоль пути прохождения ультразвука от отдельных элементов преобразователя к фокальной точке ультразвук может также обеспечить конструктивное и деструктивное воздействие. Это может привести к появлению горячих пятен или областей, которые подвергаются непреднамеренному нагреванию или обработке ультразвуком. Поэтому существует риск того, что во время обработки ультразвуком могут быть непреднамеренно повреждены чувствительные анатомические области.

В патенте США № 7 699 780 B2 описан такой способ подачи ультразвуковой энергии по направлению к ткани-мишени из элементов преобразователя, чтобы интенсивность энергии в мишени была на предписанном уровне воздействия или выше него. Кроме того, интенсивность энергии в области ткани, подлежащей защите в пределах пути прохождения ультразвуковой энергии, находится на уровне предписанного уровня безопасности или ниже него. Кроме того, в патенте США № 7 699 780 описана подача ультразвуковой энергии по направлению к целевой ткани в то время, как интенсивность энергии в подлежащей защите ткани ниже заданного уровня безопасности. Рабочие критерии для элементов преобразователя определяют с использованием лучевой модели.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к медицинскому инструменту, продукту компьютерной программы и к способу эксплуатации медицинского инструмента в независимых пунктах формулы изобретения.

Точное прогнозирование действительной локализации зоны непреднамеренного нагревания вдоль пути прохождения ультразвука к фокальной точке может быть трудным. Одна трудность состоит в том, что фазы усиливают конструктивное и деструктивное воздействие. Это может сделать вычисление показателя вычислительно трудоемким. Другая трудность состоит в том, что точность прогнозирования ограничивается точностью используемой модели. Внутри живого организма имеются различные типы тканей, и ошибки на модели могут привести к ошибкам при прогнозировании, где имеются зоны непреднамеренного нагревания.

Варианты осуществления изобретения могут быть направлены на разрешение этих и других проблем путем оценки ультразвукового нагревания в защищенной зоне использованием некогерентной суммы величин давления ультразвука от отдельных элементов ультразвукового преобразователя. Это может иметь преимущество в том, что вычисление производится быстрее. Можно вычислить область ультразвукового давления, создаваемого каждым отдельным элементом преобразователя. Общее давление в каждом местоположении оценивают суммой квадратов отдельных величин давления. Другое преимущество состоит в том, что использование некогерентной суммы может быть эффективно при прогнозировании возможных местоположений зон непреднамеренного нагревания. В некогерентной сумме конструктивным и деструктивным суммированием давления можно пренебречь. Результат состоит в том, что некогерентную сумму можно использовать для идентификации областей, которые могут подвергаться непреднамеренному нагреванию. Это может снизить вероятность ошибки, вызванной неточной моделью. Это снижение вероятности ошибки может быть безопаснее, чем система, в которой используется когерентная сумма величин давления для прогнозирования локализации зон непреднамеренного нагревания.

Используемый в настоящем описании термин «машиночитаемый носитель информации» относится к любому материальному носителю информации, который может хранить инструкции, используемые процессором вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель информации может называться постоянным машиночитаемым носителем информации. Машиночитаемый носитель информации может также называться материальным машиночитаемым носителем. В некоторых вариантах осуществления машиночитаемый носитель информации может также быть способным хранить данные, к которым может осуществлять доступ процессор вычислительного устройства. Примеры машиночитаемых носителей информации включают в себя, не ограничиваясь: дискету, перфоленту, перфокарты, накопитель на жестких магнитных дисках, твердотельный накопитель на жестких магнитных дисках, флэш-память, флэш-накопитель с разъемом USB, запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнитооптический диск и набор регистров процессора. Примеры оптических дисков включают в себя компактные диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например, диски CD-ROM, CD-RW (перезаписываемый компактный диск), CD-R, DVD-ROM, DVD-RW (перезаписываемый универсальный диск) или DVD-R. Понятие машиночитаемого носителя информации также относится к различным типам носителей записи, к которым вычислительное устройство может осуществлять доступ через сеть или линию связи. Например, данные могут быть получены посредством модема, через интернет или через локальную сеть. Ссылку на машиночитаемый носитель информации следует трактовать как, возможно, представляющую множество машиночитаемых носителей информации. Различные исполняемые компоненты программы или программ могут храниться в различных местоположениях. Машиночитаемый носитель информации может представлять собой, например, множество носителей информации в пределах одной и той же компьютерной системы. Машиночитаемый носитель информации может также представлять собой машиночитаемый носитель информации, распределенный среди множества компьютерных систем или вычислительных устройств.

«Память компьютера» или «память» является примером машиночитаемого носителя информации. Память компьютера представляет собой любую память, к которой имеет непосредственный доступ процессор. Примеры памяти компьютера включают в себя, не ограничиваясь: запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM), регистраторы и наборы регистров. Ссылки на «память компьютера» или «память» следует трактовать как возможно представляющие собой множество запоминающих устройств. Память может, например, представлять собой множество запоминающих устройств в одной и той же компьютерной системе, память может, например, представлять собой множество запоминающих устройств, распределенные среди множества компьютерных систем или вычислительных устройств.

«Компьютерное устройство хранения информации» или «хранение» представляет собой пример машиночитаемого носителя информации. Компьютерное устройство хранения информации представляет собой любой энергонезависимый машиночитаемый носитель информации. Примеры компьютерного устройства хранения информации включают в себя, не ограничиваясь: накопитель на жестких магнитных дисках, флэш-накопитель с разъемом USB, дискету, микропроцессорную карточку, DVD, CD-ROM и твердотельный накопитель на жестком магнитном диске. В некоторых вариантах осуществления компьютерное устройство хранения информации может также представлять собой память компьютера или наоборот. Ссылки на «компьютерное устройство хранения информации» или «хранение» следует трактовать как возможно представляющие множество устройств хранения информации. Устройство хранения информации может, например, представлять множество устройств хранения информации в пределах одной и той же компьютерной системы или вычислительного устройства. Устройство хранения информации может также представлять множество устройств хранения информации, распределенных среди множества компьютерных систем или вычислительных устройств.

Используемый в настоящем описании термин «процессор» включает в себя электронный компонент, который способен исполнять программу или исполняемую машиной инструкцию. Ссылку на вычислительное устройство, содержащее «процессор», следует трактовать как возможно представляющую несколько процессоров или ядер процессора. Процессор может, например, представлять собой многоядерный процессор. Процессор может также относится к набору процессоров внутри одной компьютерной системы или распределен среди множества компьютерных систем. Термин «вычислительное устройство» следует также трактовать как возможно относящийся к набору или сети вычислительных устройств, каждое из которых включает в себя процессор или процессоры. Многие программы имеют их инструкции, выполняемые множеством процессоров, которые могут находиться внутри одного и того же вычислительного устройства, или которые могут быть даже распределены по многим вычислительным устройствам.

Используемый в настоящем описании термин «интерфейс пользователя» представляет собой интерфейс, который позволяет пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. «Интерфейс пользователя» может также именоваться «интерфейсом человек-устройство». Интерфейс пользователя может обеспечить информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Интерфейс пользователя может обеспечить возможность приема компьютером данных, вводимых оператором, и может обеспечить вывод данных из компьютера и их подачу пользователю. Другими словами, интерфейс пользователя может позволять оператору управлять или манипулировать компьютером, и интерфейс может обеспечить возможность отображения компьютером эффектов управления или манипуляции оператора. Представление данных или информации на дисплее или графическом интерфейсе пользователя является примером предоставления информации оператору. Прием данных через клавиатуру, мышь, шаровой манипулятор, сенсорное устройство, стилус, графический планшет, джойстик, геймпад, веб-камеру, гарнитуру, рычаги переключения, рулевое колесо, педали, сенсорную перчатку, танцевальную платформу, дистанционное управление, один или более переключателей, одну или более кнопок и акселерометр - все они являются примерами компонентов интерфейса пользователя, которые обеспечивают возможность приема информации или данных от оператора.

Используемый в настоящем описании термин «аппаратный интерфейс» включает в себя интерфейс, который обеспечивает возможность взаимодействия процессора компьютерной системы с внешним вычислительным устройством и/или управления ими. Аппаратный интерфейс может обеспечить возможность процессору передавать управляющие сигналы или инструкции к внешнему вычислительному устройству. Аппаратный интерфейс может также обеспечить возможность процессору обмениваться данными с внешним вычислительным устройством. Примеры аппаратного интерфейса включают в себя, без ограничения указанным, универсальную последовательную шину, порт IEEE 1394, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS-232, порт IEEE-488, соединение блютус, беспроводное местное зонное сетевое соединение, соединение TCP/IP, Ethernet-соединение, интерфейс управления напряжением, интерфейс MIDI, интерфейс аналогового ввода и интерфейс цифрового ввода.

Используемый в настоящем описании термин «дисплей» или «устройство отображения» охватывает устройство вывода или интерфейс пользователя, выполненные с возможностью отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные, аудио и/или тактильные данные. Примеры дисплея включают в себя, без ограничения указанным, монитор компьютера, телевизионный экран, сенсорный экран, тактильный электронный дисплей, экран Брайля, катодно-лучевую трубку (CRT), запоминающую трубку, бистабильный дисплей, электронную бумагу, векторный дисплей, плоскопанельный дисплей, вакуумный флуоресцентный дисплей (VF), светодиодные (LED) дисплеи, электролюминесцентный дисплей (ELD), плазменные индикаторные панели (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), органические светодиодные дисплеи (OLED), проектор и нашлемный индикатор.

Данные медицинской визуализации определяются в настоящем описании как двух- или трехмерные данные, которые были получены с использованием сканера для получения медицинских изображений. Медицинский визуализирующий сканер определяется в настоящем описании как аппарат, приспособленный для получения информации о физической структуре пациента и построения наборов данных двухмерных или трехмерных медицинских изображений. Данные получения медицинских изображений можно использовать для построения изображений, которые полезны для диагностики врачом. Эта визуализация может выполняться с использованием компьютера.

Данные магнитного резонанса (MR) определяются в настоящем описании как представляющие собой зарегистрированные измерения радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, антенной аппарата магнитного резонанса во время получения скана магнитно-резонансной визуализации. Изображение, полученное магнитно-резонансной визуализацией (MRI), определяется здесь как реконструированная двух- или трехмерная визуализация анатомических данных, содержащихся внутри данных магнитно-резонансной визуализации. Эта визуализация может выполняться с использованием компьютера.

Используемый в настоящем описании термин «ультразвуковое окно» включает в себя окно, которое способно передавать ультразвуковые волны или энергию. Обычно, тонкая пленка или мембрана используется в качестве ультразвукового окна. Ультразвуковое окно, например, может быть изготовлено из тонкой мембраны BoPET (биаксиально ориентированного полиэтилентерефталата).

В одном аспекте, изобретение относится к медицинскому инструменту, включающему в себя высокоинтенсивную сфокусированную ультразвуковую систему, содержащую ультразвуковой преобразователь. Ультразвуковой преобразователь включает в себя множество элементов преобразователя. Высокоинтенсивная сфокусированная ультразвуковая система выполнена с возможностью включения и выключения подачи электроэнергии на каждый из множества элементов преобразователя. Медицинский инструмент дополнительно включает в себя процессор для управления медицинским инструментом. Медицинский инструмент дополнительно содержит запоминающее устройство, содержащее машиноисполняемые инструкции. Исполнение инструкций побуждает процессор принимать план лечения, определяющий защищенную зону внутри тела субъекта. Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор вычислять набор параметров управления преобразователя с использованием плана лечения таким образом, чтобы оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения в защищенной зоне было ниже заданного порогового значения.

Набор параметров управления преобразователем определяет подключение электропитания к каждому из множества элементов преобразователя. То есть, иными словами, набор параметров управления преобразователем можно использовать для включения и выключения отдельных групп преобразователей. Оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения можно вычислить на этом этапе. Оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения вычисляют с использованием некогерентной суммы ультразвукового давления, формируемого каждым из множества элементов преобразователя. Этот вариант осуществления может быть благоприятным, потому что использование некогерентной суммы облегчает и делает менее вычислительно интенсивным вычисление оцененного значения интенсивности ультразвукового излучения. Это делает более целесообразным вычисление набора параметров управления преобразователем.

Используемый в настоящем описании термин «некогерентная сумма ультразвукового давления, формируемого каждым из множества элементов преобразователя» включает в себя вычисление ультразвукового давления, формируемого каждым из множества элементов преобразователя, и возведением его в квадрат, затем сложения этих величин. Эта сумма обозначается как некогерентная сумма, потому что фазы не принимаются во внимание. Это имеет выгоду получения достоверной оценки максимальной интенсивности ультразвукового излучения, которая может формироваться внутри защищенной зоны. Однако это гораздо менее вычислительно интенсивно, чем вычисление величины, которая учитывает когерентную сумму или фазы. Также может иметь место недостаточное знание внутренней анатомии субъекта или ультразвуковых свойств внутренних анатомических структур. Использование некогерентной суммы устраняет возможность того, что ультразвук может формировать горячее пятно, и оно может быть неправильно вычислено как являющееся точкой низкой интенсивности ультразвукового излучения. Использование некогерентной суммы может обеспечить оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения, на которое можно обоснованно положиться в клинических условиях.

Электропитание, подаваемое на множество элементов преобразователя, может представлять собой электропитание переменным током, или оно может представлять собой импульсное электропитание. В элементах преобразователя обычно используется пьезоэлектрический или иной исполнительный элемент, который реагирует на управляющее напряжение или ток.

В другом варианте осуществления множество элементов преобразователя может отключаться отдельно или группами элементов преобразователя.

В другом варианте осуществления план лечения может определять геометрию и внутреннюю структуру субъекта. Например, план лечения может включать в себя данные медицинского изображения, которое регистрируется высокоинтенсивной сфокусированной ультразвуковой системой. В других вариантах осуществления план лечения может содержать план, который составляется врачом, и может составляться с использованием не зарегистрированных данных медицинского изображения. План лечения может также включать в себя анатомические ориентиры, которые можно использовать для совмещения данных медицинского изображения с планом лечения.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор воздействовать ультразвуком на целевую зону с использованием, по меньшей мере частично, набора параметров управления преобразователем. Например, набор параметров управления преобразователем можно использовать в сочетании с планом лечения и созданием набора регуляторов высокоинтенсивной сфокусированной ультразвуковой системы, которые можно использовать для управления высокоинтенсивной сфокусированной ультразвуковой системой, чтобы воздействовать ультразвуком на целевую зону субъекта.

В некоторых вариантах осуществления целевая зона может представлять собой путь прохождения ультразвука. Термин «путь прохождения», используемый в настоящем описании, может обозначать набор отдельных местоположений воздействия ультразвуком, которые последовательно обрабатываются ультразвуком высокоинтенсивной сфокусированной ультразвуковой системой. Мишень или путь прохождения в теле субъекта, а также локализация защищенной зоны могут быть зависимыми от времени. По этой причине, набор параметров управления преобразователем может также быть зависимыми от времени.

В другом варианте осуществления некогерентную сумму ультразвукового давления, формируемого каждым из множества элементов преобразователя, умножают на фактор когерентности для вычисления оцененного значения интенсивности ультразвукового излучения. Фактор когерентности представляет собой фактор, который используется для компенсации того факта, что некогерентная сумма не учитывает отдельные фазы ультразвука, формируемого каждым из множества элементов преобразователя. Использование фактора когерентности может быть благоприятным, потому что это позволяет ввести предел безопасности. Эквивалентным вариантом осуществления было бы снижение заданного порогового значения таким образом, чтобы пороговое значение было ниже с учетом соображений такой же безопасности.

В другом варианте осуществления фактор когерентности является пространственно зависимым. Это может быть благоприятным, потому что различие между некогерентной суммой и горячими пятнами в когерентной сумме на основании фазы множества элементов преобразователя увеличивается по направлению к фокусу и может быть различным в зависимости от пространственной локализации внутри тела субъекта.

В другом варианте осуществления фактор когерентности может быть заданным или предварительно вычисленным для конкретного преобразователя. Например, для конкретного преобразователя фактор когерентности, который является пространственно зависимым, может быть вычислен по вычисленной сумме когерентности, то есть вычисления могут производиться заранее с использованием фаз и использоваться для выведения фактора когерентности.

В другом варианте осуществления фактор когерентности определяется для различных типов тканей. Например, можно учитывать воздействие жировой, мышечной и других тканей, и их можно задать или вычислить.

В другом варианте осуществления фактор когерентности может зависеть от траектории, подлежащей воздействию ультразвуком. Например, ультразвуковой преобразователь может иметь электронно-регулируемый фокус, и фокус может регулироваться индивидуальным управлением фазой электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя. Для конкретной траектории фактор когерентности можно вычислить предварительно. В некоторых вариантах осуществления он может быть даже включен в план лечения.

В другом варианте осуществления медицинский инструмент дополнительно содержит систему медицинской визуализации для получения данных медицинских изображений в пределах зоны визуализации. Исполнение инструкций дополнительно вызывает получение процессором данных медицинских изображений. Защищенная зона находится внутри зоны визуализации. Набор параметров управления преобразователем вычисляют по меньшей мере частично с использованием данных медицинских изображений. Этот вариант осуществления может быть полезным, потому что может учитываться действительный тип ткани или внутренняя структура субъекта при вычислении того, какой из множества элементов преобразователя включить или выключить. Например, в некоторых вариантах осуществления это может иметь преимущество, потому что данные медицинских изображений могут сопоставляться с планом лечения и может быть идентифицирована локализация защищенной зоны. Это может обеспечить возможность правильного включения и выключения элементов преобразователя. В других вариантах осуществления это может обеспечить возможность более точного вычисления фактора когерентности.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор вычислять сегментацию изображения с использованием данных медицинского изображения. Сегментация изображения идентифицирует типы тканей внутри тела субъекта. Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор вычислять фактор когерентности по меньшей мере частично с использованием сегментации изображения. Это может иметь преимущество, потому что внутри различных типов тканей ультразвук может проходить с различными скоростями. Это может обеспечить возможность более точного вычисления расчета фактора когерентности.

В некоторых вариантах осуществления вычисление сегментации изображения и/или определение того, какой из набора параметров управления преобразователем можно модифицировать, например, с использованием ввода, принятого от пользователя. Он может быть принят через интерфейс пользователя или из другой компьютерной программы.

В другом варианте осуществления медицинская система визуализации представляет собой систему компьютерной томографии.

В другом варианте осуществления медицинская система визуализации представляет собой систему магнитно-резонансной визуализации.

В другом варианте осуществления медицинская система визуализации представляет собой систему диагностическую ультразвуковую систему.

В другом варианте осуществления фактор когерентности вычисляют по меньшей мере частично с использованием когерентной суммы ультразвукового давления, формируемого каждым из множества элементов преобразователя. В этом варианте осуществления величину давления с учетом фазы прибавляют для каждого расположения или элемента объемного изображения или ячейки и затем возводят в квадрат для получения интенсивности. Это имеет преимущество, состоящее в том, что в вычисляемом факторе когерентности учтена фаза отдельных компонентов ультразвука от каждого из множества элементов преобразователя. Это может привести к получению более точного фактора когерентности.

В другом варианте осуществления ультразвуковой преобразователь имеет электронно-регулируемый фокус. Высокоинтенсивная сфокусированная ультразвуковая система выполнена с возможностью управления электронно-регулируемым фокусом путем управления фазой электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя. Целевая зона представляет собой путь прохождения ультразвука. Электронно-регулируемый фокус используют для фокусирования ультразвуковой энергии на целевую зону. Используемый в настоящем описании термин «путь прохождения» представляет собой совокупность или набор местоположений воздействия ультразвуком, которые последовательно подвергаются воздействию ультразвуком. Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор вычислять набор зависимых от времени управляющих фаз. Зависимые от времени управляющие фазы определяют фазу электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя, в зависимости от времени таким образом, чтобы электронно-регулируемый фокус следовал по траектории прохождения ультразвука. Другими словами, ультразвук фокусируется в различных местоположениях вдоль пути прохождения ультразвука в зависимости от времени.

Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор вычислять сумму когерентности по меньшей мере частично с использованием набора зависимых от времени управляющих фаз. Это может иметь преимущество, потому что относительная фаза множества элементов преобразователя может не принимать в расчет все возможные величины, если фокус ультразвукового преобразователя следует по определенной траектории. Это может обеспечить более точное вычисление фактора когерентности, в частности пространственно зависимого фактора когерентности.

В другом варианте осуществления набор параметров управления преобразователем дополнительно включает в себя любой из следующих параметров: фазу электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя, амплитуду электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя, уровень мощности электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя, переменную частоту электропитания, подаваемого на каждый из множества элементов преобразователя, длительность подачи электропитания на каждый из множества элементов преобразователя, траекторию воздействия ультразвуком и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления один или более из этих параметров могут регулироваться отдельно, а некоторые могут регулироваться по группам. Высокоинтенсивная сфокусированная ультразвуковая система может приводиться в действие для регулирования каждого из этих дополнительных параметров. Кроме того, некоторые или все из параметров управления преобразователем могут быть зависимыми от времени. То есть, иными словами, величина параметров управления преобразователем может изменяться в зависимости от времени.

В другом варианте осуществления набор параметров элементов преобразователя вычисляют путем имитации включения и выключения комбинаций множества элементов преобразователя. Можно испытывать различные комбинации элементов преобразователя, являющихся активными или деактивированными, для определения, какой из них можно использовать для наиболее эффективного нагревания целевой зоны, и, кроме того, для защиты защищенной зоны. Например, возможен выбор каналов выключения с использованием итеративного алгоритма. Один или более элементов для выключения могут быть выбраны на основании некогерентной суммы после выполнения соответствующей имитации для решения вопроса о необходимости выключения дополнительных элементов и/или загрузки фактора когерентности.

В другом варианте осуществления набор фаз вычисляют путем решения задачи комбинаторной оптимизации.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно вызывает моделирование процессором по меньшей мере защищенной зоны в виде множества областей. Набор состояний элементов преобразователя решается использованием задачи линейного программирования для множества областей. По существу защищенную зону можно разделить на отдельные ячейки или пространственные элементы, и различные величины разных параметров, таких как фактор когерентности, можно вычислить или оценить для этой отдельной ячейки или пространственного элемента. Использование линейного программирования может быть благоприятно, потому что оно обеспечивает возможность очень быстрого решения итоговой некогерентности. Это даже может обеспечить возможность вычисления в реальном масштабе времени показателя акустической интенсивности в защищенной зоне, например, когда имеется внешнее или внутреннее движение анатомических структур субъекта.

В другом варианте осуществления выбор активных элементов преобразователя можно осуществлять с использованием общего математического формулирования, известного как линейная программа. Чувствительные области делят на достаточно мелкие подобласти. Производят оценку и хранение величины воздействия акустической интенсивности, вызванного каждым элементом преобразователя, приводимым в действие при единой мощности, на каждую чувствительную подобласть. Полученное общее воздействие интенсивности на каждую подобласть может быть выражено в виде линейного уравнения, где элементные мощности представляют собой неизвестные величины, а воздействия для единой мощности представлены в виде коэффициентов. При требовании того, чтобы воздействие интенсивности на каждую подобласть оставалось ниже соответствующих пределов безопасности, получают систему линейных неравенств.

В другом варианте осуществления выходные мощности отдельных элементов преобразователя остаются удерживаемыми в пределах от нуля до некоторой максимальной величины.

В другом варианте осуществления, где общая выходная мощность является фиксированной, получают вполне определенную линейную программу. Существует много хорошо известных алгоритмов для решения линейных программ. Отдельные мощности элементов преобразователя можно также обрабатывать как дискретные переменные: элементы или отключаются, или имеют фиксированную выходную мощность. В этом случае, указанное выше формулирование приводит к задаче комбинаторной оптимизации.

Термин «когерентная сумма», используемый в настоящем описании, включает в себя сложение величины всего давления с определенной фазой (или в виде комплексного числа) для получения общего поля давления, и после этого взятие квадратного модуля этого общего поля давления для получения интенсивности давления (действительно достигнутой).

Однако фаза, подаваемая на каждый элемент преобразователя, может изменяться, в частности, для электронного перемещения фокальной точки. Таким образом, когерентную сумму максимальной интенсивности вычисляют сложением модуля давления от каждого элемента (а не давления в виде комплексного числа с фазой) и получением квадрата этой суммы. Она соответствует распределению максимальной интенсивности, достигаемому при перемещении фокальной точки вдоль всего направления (или с использованием всех возможных фаз для всех каналов). Эту максимальную величину в когерентной максимальной интенсивности можно, в конечном счете, использовать для оценки разницы между когерентной и некогерентной суммой. Это обеспечивает преимущество в отношении учета возможного управления всеми фокальными точками. Альтернативно, можно учитывать когерентную сумму максимальной интенсивности обработкой только распределения максимальной интенсивности, получаемой при перемещении фокальной точки вдоль заданной траектории, как при типичном волюметрическом воздействии ультразвуком, осуществляемом на системе Philips MR-HIFU Sonalleve.

В другом варианте осуществления защищенная зона содержит множество разъединенных объемов. Это может иметь преимущество, потому что может быть более чем один орган или область тела субъекта, которые следует защитить от случайного или непреднамеренного воздействия ультразвуком. Это может иметь выгоду снижения внутреннего повреждения структур в теле субъекта.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему выполняемые машиной инструкции для исполнения процессором, управляющим медицинским инструментом. Медицинский инструмент содержит высокоинтенсивную сфокусированную ультразвуковую систему, включающую в себя ультразвуковой преобразователь. Ультразвуковой преобразователь содержит множество элементов преобразователя. Высокоинтенсивная сфокусированная ультразвуковая система выполнена с возможностью включения и выключения подачи электроэнергии на каждый из множества элементов преобразователя. Исполнение инструкций вызывает прием процессором плана лечения, определяющего защищенную зону внутри тела субъекта. Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор вычислять набор параметров управления преобразователем с использованием плана лечения. Набор состояний элементов преобразователя определяет подключение электропитания к каждому из множества элементов преобразователя. Оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения можно вычислить на этом этапе. Оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения в защищенной зоне ниже заданного порогового значения. Оцененное значение интенсивности ультразвукового излучения вычисляют с использованием некогерентной суммы ультразвукового давления, формируемого каждым из множества элементов преобразователя. Преимущества этого было описаны выше.

В другом аспекте изобретение относится к способу управления медицинским инструментом, содержащим высокоинтенсивную сфокусированную ультразвуковую систему, которая включает в себя ультразвуковой преобразователь. Ультразвуково