Медицинское устройство для нагревания нагреваемого объема, заданного поверхностью

Медицинское устройство для нагревания нагреваемого объема, заданного поверхностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сфокусированному ультразвуку высокой интенсивности, в частности, к нагреванию объема, определяемого поверхностью.

Уровень техники изобретения

В технологии сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) для формирования ультразвукового преобразователя используется матрица из ультразвуковых преобразовательных элементов. Подача электроэнергии переменного тока на элементы преобразователя заставляет их генерировать ультразвуковые волны. Ультразвуковые волны от каждого из элементов преобразователей складываются конструктивно или деструктивно. Управляя фазой электроэнергии переменного тока, подаваемой на каждый из элементов преобразователя, можно управлять фокальной точкой или объемом, в которых фокусируется ультразвуковая мощность.

Чтобы ослабить боль и страдание некоторых больных раком, используется HIFU-терапия костей, чтобы разрушить нервы на ограниченной площади поверхности кости. Текущие применения HIFU-терапии костей работают, помещая клетки или точки ультразвуковой обработки различных размеров на поверхности кости или позади нее. Чтобы лечить всю поверхность кости, может понадобиться обрабатывать много точек. Пациенты, страдающие раком кости, могут посчитать чрезвычайно трудным оставаться неподвижным в течение длительной процедуры.

Патентная заявка США US2010/0191020 упоминает, что временное облегчение для кости часто достигается повышением температуры поверхности кости, соседствующей с опухолью.

Раскрытие изобретения

В независимых пунктах формулы изобретения обеспечивается медицинское устройство и компьютерный программный продукт. Варианты осуществления приводятся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Как должны понимать специалисты в данной области техники, варианты настоящего изобретения могут осуществляться как устройство, способ или компьютерный программный продукт.

Соответственно, варианты настоящего изобретения могут принимать форму варианта осуществления с полностью аппаратным обеспечением, варианта осуществления с полностью программным обеспечением (в том числе, встроенными программами, резидентным программным обеспечением, микропрограммой и т.д.) или варианта осуществления, объединяющего варианты программного и аппаратного обеспечения, которые могут все вместе в общем виде упоминаться здесь как "схема", "модуль" или "система". Дополнительно, варианты настоящего изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта, осуществляемого в одном или более считываемых компьютером носителях, имеющих реализованную на них исполняемую компьютером управляющую программу.

Может использоваться комбинация одного или более считываемых компьютером носителей. Считываемый компьютером носитель может быть считываемым компьютером носителем сигналов или считываемым компьютером носителем. Термин "считываемый компьютером носитель", как он используется здесь, охватывает любой вещественный носитель, на котором могут храниться команды, исполняемые процессором компьютерного устройства. Считываемый компьютером носитель может упоминаться как считываемый компьютером невременный носитель. Считываемый компьютером носитель может также упоминаться как вещественный считываемый компьютером носитель. В некоторых вариантах осуществления считываемый компьютером носитель может также быть способен хранить данные, к которым может получать доступ процессор компьютерного устройства. Примерами считываемых компьютером носителей являются, в частности: дискета, магнитный жесткий диск, твердотельный жесткий диск, флэш-память, миниатюрный дисковод USB, оперативная память (RAM), постоянная память (ROM), оптический диск, магнитооптический диск и файл регистра процессора. Примерами оптических дисков являются компакт-диски (CD) и цифровые универсальные диски (DVD), например CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или диски DVD-R. Термин "считываемый компьютером носитель" также относится к различным типам носителей записи, пригодных для получения к ним доступа компьютерным устройством через сеть или линию связи. Например, данные могут быть получены через модем, через Интернет или по локальной сети. Исполняемая компьютером управляющая программа, реализованная на считываемом компьютером носителе, может передаваться, используя любую подходящую среду, в том числе, в частности, беспроводную среду, проводную среду, оптоволоконный кабель, радиочастотную среду и т.д. или любую соответствующую комбинацию вышеперечисленного.

Считываемый компьютером носитель сигнала может содержать распространяющийся сигнал передачи данных с реализованной на нем исполняемой компьютером управляющей программой, например, в основной полосе частот или как часть несущей волны. Такой распространяющийся сигнал может принимать любые из множества форм, в том числе, в частности, электромагнитную, оптическую, или любую соответствующую их комбинацию. Считываемый компьютером носитель сигнала может быть любым считываемым компьютером носителем, который не является считываемым компьютером носителем для хранения данных, и который может передавать, распространять или транспортировать программу для использования посредством или в сочетании с системой исполнения команд, оборудованием или устройством.

"Компьютерная память" или "память" является примером считываемого компьютером носителя. Компьютерная память является любой памятью, непосредственно доступной процессору. "Компьютерное запоминающее устройство" или "запоминающее устройство" является дополнительным примером считываемого компьютером носителя. Компьютерное запоминающее устройство является любым энергонезависимым считываемым компьютером носителем. В некоторых вариантах осуществления компьютерное запоминающее устройство может также быть компьютерной памятью или наоборот.

Термин "процессор", как он используется здесь, охватывает электронный компонент, способный исполнять программу или машинно-исполняемую команду или исполняемую компьютером управляющую программу. Ссылки на компьютерное устройство, содержащее "процессор", должна интерпретироваться как устройство, возможно содержащее больше, чем один процессор или процессорное ядро. Процессор может быть, например, многоядерным процессором. Термин "процессор" может также относиться к набору процессоров внутри единой компьютерной системы или распределенному среди многочисленных компьютерных систем. Термин "компьютерное устройство" должен также интерпретироваться таким образом, что он может относиться к набору или сети компьютерных устройств, каждое из которых содержит процессор или процессоры. Исполняемая компьютером управляющая программа может исполняться многочисленными процессорами, которые могут находиться внутри одного и того же компьютерного устройства или которые могут даже быть распределены через множества компьютерных устройств.

Исполняемый компьютером код может содержать машинно-исполняемые команды или программу, заставляющую процессор выполнять вариант настоящего изобретения. Исполняемый компьютером код выполнения операций для вариантов настоящего изобретения может быть записан в любой комбинации одного или более языков программирования, в том числе, объектно-ориентированного языка программирования, таких как Java, Smalltalk, C++ и т.п., и традиционных языков процедурного программирования, таких как язык программирования "С" или подобные языки программирования, и быть машинно-исполняемыми командами. В некоторых случаях исполняемый компьютером код может быть в форме высокоуровневого языка или в предварительно скомпилированной форме и использоваться в сочетании с интерпретатором, формирующим динамические машинно-исполняемые команды.

Исполняемый компьютером код может исполняться полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как автономный пакет программного обеспечения, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере или полностью на удаленном компьютере или на сервере. В последнем сценарии удаленный компьютер может соединяться с компьютером пользователя через любой тип сети, в том числе, локальную сеть (LAN) или глобальную сеть (WAN), или может быть сделано подключение к внешнему компьютеру (например, через Интернет, используя Интернет-провайдера).

Варианты настоящего изобретения описываются со ссылкой на блок-схемы последовательности выполнения операций и/или блок-схемы способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов, соответствующих вариантам осуществления изобретения. Должно быть понятно, что каждый блок или участок блоков блок-схемы последовательности выполнения операций, иллюстраций и/или блок-схем могут быть осуществлены командами компьютерной программы в форме исполняемого компьютером кода в соответствии с необходимостью. Дополнительно следует понимать, что комбинации блоков в различных блок-схемах последовательности выполнения операций, иллюстрациях и/или блок-схемах, которые не являются взаимно исключающими, могут объединяться. Эти команды компьютерной программы могут подаваться на процессор универсального компьютера, специализированного компьютера или другого программируемого устройства обработки данных, чтобы создать такую машину, что команды, исполняемые посредством процессора компьютера или другого программируемого устройства обработки данных, создают средство реализации функций/действий, указанных в блок-схеме последовательности осуществления операций и/или блоке или блоках блок-схемы.

Эти команды компьютерной программы могут также храниться на считываемом компьютером носителе, которая может управлять компьютером, другим программируемым устройством обработки данных или другими устройствами, чтобы они функционировали определенным образом, так чтобы команды, хранящиеся на считываемом компьютером носителе, создавали готовое изделие, содержащее команды, реализующие функцию/действие, указанные в блок-схеме последовательности осуществления операций и блоке или блоках блок-схемы.

Команды компьютерной программы могут также загружаться на компьютер, другое программируемое устройство обработки данных, или другие устройства, чтобы вызвать ряд операционных шагов, которые должны выполняться на компьютере, другом программируемом устройстве или других устройствах, чтобы создать реализуемый компьютером процесс, так чтобы команды, которые исполняются на компьютере или на другом программируемом устройстве, обеспечивали процессы для осуществления функций/действий, указанных в блок-схеме последовательности осуществления операций и/или блоке и блоках блок-схемы.

Термин "интерфейс пользователя", как он используется здесь, является интерфейсом, позволяющим пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. Термин "интерфейс пользователя" может также упоминаться как "устройство взаимодействия с человеком". Интерфейс пользователя может предоставлять информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Интерфейс пользователя может позволить ввод данных от оператора, которые должны приниматься компьютером, и может предоставлять выходной сигнал пользователю от компьютера. Другими словами, интерфейс пользователя может позволить оператору управлять или манипулировать компьютером и интерфейс может позволить компьютеру показывать эффекты от управления или манипуляций оператора. Отображение данных или информации на дисплее или графическом интерфейсе пользователя является примером предоставления информации оператору. Прием данных через клавиатуру, "мышь", шаровой манипулятор, сенсорную панель, джойстик, графический планшет, ручку управления, игровой планшет, веб-камеру, гарнитуру, рычаги переключения, рулевое колесо, педали, проводную рукавицу, танцевальный коврик, дистанционное управление и акселерометр - все это примеры компонент интерфейса пользователя, позволяющих принимать информацию или данные от оператора.

Термин "аппаратный интерфейс", как он используется здесь, охватывает интерфейс, позволяющий процессору компьютерной системы взаимодействовать и/или управлять внешним компьютерным устройством и/или оборудованием. Аппаратный интерфейс может позволить процессору посылать управляющие сигналы или команды на внешнее компьютерное устройство и/или оборудование. Аппаратный интерфейс может также позволить процессору обмениваться данными с внешним компьютерным устройством и/или оборудованием.

Примерами аппаратного интерфейса являются, в частности: универсальная последовательная шина, порт IEEE 1394, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS-232, порт IEEE 488, соединение Bluetooth, беспроводное соединение с локальной сетью, соединение TCP/IP, соединение Ethernet, интерфейс напряжений контроля, MIDI-интерфейс, аналоговый входной интерфейс и цифровой входной интерфейс.

Термин "дисплей" или "устройство отображения", как он используется здесь, охватывает устройство вывода или интерфейс пользователя, выполненный с возможностью отображения изображений или данных. Отображение может выводить визуальные, аудио- и/или тактильные данные. Примерами дисплея являются, в частности: компьютерный монитор, телевизионный экран, сенсорный экран, тактильный электронный дисплей, экран Брейля, электронно-лучевая трубка (CRT), запоминающая трубка, бистабильный дисплей, электронная бумага, векторный дисплей, дисплей в виде плоской панели, вакуумный флюоресцирующий (VF) дисплей, светодиодный (LED) дисплей, электролюминесцентный дисплей (ELD), плазменные панели (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), органические светодиодные дисплеи (OLED), проектор и шлем-дисплей.

Данные медицинского изображения определяются здесь как двух- или трехмерные данные, которые были собраны, используя сканер получения медицинского изображения. Сканер получения медицинского изображения определяется здесь как устройство, выполненное с возможностью сбора информации о физической структуре пациента и создания наборов двумерных или трехмерных данных медицинского изображения. Данные медицинского изображения могут использоваться для создания визуализаций, полезных для врачебного диагноза. Эта визуализация может выполняться, используя компьютер.

Данные магнитного резонанса (MR) определяются здесь как записанные результаты измерений радиочастотных сигналов, излучаемых атомными спинами через антенну магнитно-резонансного устройства во время сканирования для получения изображения магнитно-резонансной томографии. Данные магнитного резонанса являются примером данных медицинского изображения. Изображение магнитно-резонансной томографии определяется здесь как реконструированная двух- или трехмерная визуализация анатомических данных, содержащихся в рамках данных магнитно-резонансной томографии. Эта визуализация может выполняться, используя компьютер.

Магнитно-резонансные данные могут содержать результаты измерения радиочастотных сигналов, излучаемых атомными спинами посредством антенны магнитно-резонансного устройства во время магнитно-резонансного сканирования, которые содержат информацию, пригодную для использования при магнитно-резонансной термометрии. Магнитно-резонансная термометрия функционирует, измеряя изменения температурно чувствительных параметров. Примерами параметров, которые могут измеряться во время магнитно-резонансной термометрии, являются: сдвиг резонансной частоты протонов, коэффициент диффузии или изменения во времени релаксации Т1 и/или T2, которые могут использоваться для измерения температуры, используя магнитный резонанс. Смещение резонансной частоты протонов является температурно зависимым, потому что магнитное поле, которому подвергаются индивидуальные протоны, атомы водорода, зависит от окружающей молекулярной структуры. Увеличение температуры уменьшает молекулярный скрининг, благодаря воздействию температуры на водородные связи. Это приводит к температурной зависимости резонансной частоты протонов.

Плотность протонов линейно зависит от равновесного намагничивания. Поэтому возможно определять изменения температуры, используя весовые изображения плотности протонов.

Времена релаксации T1, T2 и T2 со звездочкой (иногда записывают как T2*) также являются температурно зависимыми. Реконструкция весовых изображения T1, T2 и T2 со звездочкой может поэтому использоваться для создания тепловых или температурных карт.

Температура также влияет на броуновское движение молекул в водном растворе. Поэтому пульсирующие последовательности, способные измерять коэффициенты диффузии, такие как импульсное спиновое эхо градиента диффузии, могут использоваться для измерения температуры.

Одним из наиболее полезных способов измерения температуры, используя магнитный резонанс, является измерение смещения резонансной частоты протонов (PRF) воды. Резонансная частота протонов зависима от температуры. По мере изменений температуры в вокселе смещение частоты будет вызывать изменение измеряемой фазы протонов воды. Поэтому может быть определено изменение температуры между двумя фазовыми изображениями. Этот способ определения температуры обладает тем преимуществом, что он относительно быстрый по сравнению с другими способами. Способ PRF обсуждается здесь более подробно, чем другие способы. Однако, обсуждаемые здесь способы и технологии, также применимы к другим способам выполнения термометрии с помощью получения изображения с помощью магнитно-резонансной томографии.

Спектральные данные магнитного резонанса определяются здесь как являющиеся зарегистрированными результатами измерений радиочастотных сигналов, излучаемых атомными спинами антенной магнитно-резонансного устройства во время сканирования для получения изображения магнитно-резонансной томографии, которое содержит информацию, описывающую пики многочисленных резонансов.

Спектральные данные магнитного резонанса могут, например, использоваться для получения протонных спектроскопических (PS) изображений, основываясь на способе температурной картографии, который может создавать температурные карты по абсолютной шкале. Эта карта температур по абсолютной шкале может поэтому использоваться для выполнения калибровки температуры. Этот способ полагается на физические принципы температурной зависимости смещения резонансов протонов воды как на способ резонансной частоты протонов, но способ сбора данных отличается: смещение частоты вычисляется из спектров магнитного резонанса. Смещение вычисляется из разности положения пика для воды и эталонного протонного пика. Протоны в липидах могут, например, использоваться в качестве эталона, поскольку их резонансная частота, как известно, почти не зависит от температуры, тогда как протонный пик для воды обладает линейной зависимостью от температуры. Это может быть сделано в вокселах, где присутствуют оба типа ткани. Если в одном и том же вокселе не существуют вода и липиды, можно попытаться использовать в качестве эталонного некоторый другой тип ткани, отличный от липидов. Если это не дает результата, могут существовать некоторые вокселы, для которых эталонные пики и, следовательно, температурные данные, недоступны. Интерполяция и/или температурная фильтрация могут использоваться для оказания помощи в таких ситуациях, так как температура тела обычно, как ожидается, не изменяется быстро пространственно с чрезвычайно локализованным повышением температуры, обычно вызываемым тепловой терапией, являющейся очевидным исключением. Использование эталонных пиков делает способ относительно независимым от дрейфов поля или движения между сканированиями. Поскольку при существующих способах сканирование занимает время, по меньшей мере, порядка одной минуты, способ PS чувствителен к движению в процессе сканирования или к изменению температуры во время сканирования. В случае, когда температура постоянна или изменение температуры мало как во времени, так и в пространстве, способ может создавать полезную информацию. Например, с помощью сфокусированного ультразвука высокой интенсивности, направляемого магнитным резонансом (MR-HIFU), способ PS может использоваться для предоставления распределения температуры реального тела до того, как начнется MR-HIFU или другая тепловая обработка, в отличие от использования пространственно однородной начальной температуры, взятой в качестве температуры основы тела, измеренной с помощью датчика температуры. Альтернативно, способ PS может использоваться в качестве проверки работоспособности для кумулятивной температуры между тепловыми обработками вне области обработки.

Термин "ультразвуковое окно", как он используется здесь, означает окно, которое эффективно прозрачно для ультразвуковых волн или энергии. Обычно в качестве ультразвукового окна используется тонкая пленка или мембрана. Ультразвуковое окно может, например, быть выполнено из тонкой мембраны BoPET (биоксиально ориентированный полиэтилен терефталат).

В одном из вариантов изобретение обеспечивает медицинское устройство, содержащее систему сфокусированного ультразвука высокой интенсивности. Система сфокусированного ультразвука высокой интенсивности содержит матрицу ультразвуковых преобразователей для нагрева нагреваемого объема. Матрица ультразвуковых преобразователей содержит многочисленные элементы ультразвуковых преобразователей. Медицинское устройство дополнительно содержит память для хранения машинно-исполняемых команд. Медицинское устройство дополнительно содержит процессор для управления медицинским устройством.

Медицинское устройство, соответствующее изобретению, содержит матрицу ультразвуковых преобразователей с множеством элементов преобразователей, расположенных в геометрической структуре. Геометрическая структура с помощью расположения и ориентации матрицы преобразователей определяет геометрический фокус, в который фокусируется излучение от индивидуальных элементов преобразователей, когда все элементы датчика активируются синфазно. Фокус может регулироваться, электронно управляя фазой и дополнительно амплитудой индивидуальных элементов преобразователей. Фаза и амплитуда индивидуальных элементов преобразователей управляются посредством набора команд переключения преобразователей. Когда фаза и амплитуда индивидуальных элементов преобразователей регулируется, то регулируется форма объемного ультразвукового луча и размер и положение фактического фокуса ультразвукового излучения меняются. Индивидуальные элементы преобразователей могут регулироваться даже таким образом, чтобы не происходили никакие локальные конструктивные интерференции и, в лучшем случае, чтобы конструктивные интерференции происходили в более широкой области, увеличивая, таким образом, фокусную область, так что на практике никакая эффективная фокусировка не происходит.

В соответствии с изобретением, элементы преобразователей управляются таким образом, чтобы поперечное сечение ближнего поля пучка ультразвукового преобразователя, излучаемого матрицей преобразователей, соответствовало площади поверхности, подвергаемой лечению. То есть, поперечное сечение ближнего поля объемного ультразвукового пучка располагается так, чтобы покрыть площадь поверхности, которая должна лечиться. Предпочтительно, поперечное сечение ближнего поля совпадает с площадью поверхности, которая должна лечиться. То есть, элементы преобразователей управляются таким образом, что в поперечном сечении ближнего поля, соответствующем площади поверхности, которая должна лечиться, плотность ультразвуковой энергии превышает заданный терапевтический порог. Плотность ультразвуковой энергии в поперечном сечении вызывает терапевтический эффект на площади поверхности. Например, плотность ультразвуковой энергии в поперечном сечении вызывает инактивацию нервной ткани поверхности кости. Это облегчает боль в кости, вызываемую раком. Понимание, на котором, таким образом, основано изобретение, основывается на том, что в поперечном сечении объемного ультразвукового пучка достигается достаточная плотность ультразвуковой энергии, чтобы вызвать паллиативный эффект. Дополнительно, в соответствии с изобретением, элементы преобразователей управляются так, что объемный ультразвуковой пучок расфокусируется. Это позволяет избежать высоких плотностей ультразвуковой энергии в области за площадью поверхности, в направлении распространения ультразвукового излучения. Расфокусировка может осуществляться для увеличения размера площади, например, вокруг геометрического фокуса, в котором конструктивная интерференция ультразвукового излучения вызывает в некоторой степени повышенную плотность ультразвуковой энергии. Расфокусировка в геометрическом фокусе может дополнительно смещать фактический центр, если это происходит, в положение, где никакие неблагоприятные эффекты происходить не могут. Например, фактический фокус может смещаться в положение за пределы пациента, который должен лечиться. Или область фактического центра может быть увеличена так, чтобы только частичная конструктивная интерференция происходила без высоких плотностей энергии в небольших областях (то есть, намного меньших, чем площадь поверхности), так чтобы избегать точек локального перегрева. Следовательно, изобретение позволяет использовать плотность ультразвуковой энергии в ближнем поле для создания терапевтического эффекта, например, облегчения боли, на площади поверхности, которая должна лечиться, в то же время избегая непреднамеренных точек перегрева ультразвуком в других местах.

Особенно хорошие результаты достигаются, когда объемный ультразвуковой пучок ориентируется поперечно, то есть, ортогонально к площади поверхности, которая должна лечиться. Эта ориентация достигается посредством набора команд переключения преобразователей, позволяющих применять фазу и амплитуду индивидуальных элементов преобразователей, которые ориентируют главную ось объемного ультразвукового пучка вдоль распространения ультразвукового излучения. Ориентация объемного ультразвукового пучка поперек площади поверхности, которая должна лечиться, позволяет производить точное регулирование плотности ультразвуковой энергии в поперечном сечении ближнего поля, а также точную расфокусировку в геометрическом фокусе.

Исполнение команд предписывает процессору принимать данные о поверхности, описывающие расположение поверхности. Данные о поверхности определяют расположение нагреваемого объема. Система сфокусированного ультразвука высокой интенсивности фокусирует ультразвук в фокусе для проведения нагревания. Эти точки обычно описываются как точки или места обработки ультразвуком. Работа медицинского устройства, соответствующего изобретению, происходит несколько по-разному; вместо указания точек обработки ультразвуком, описывается поверхность и это описание используется для управления объемом, подлежащим обработке ультразвуком.

Исполнение команд дополнительно предписывает процессору определять набор команд переключения преобразователей, используя данные о месте нагревания и модель элемента ультразвукового преобразователя. Модель элемента ультразвукового преобразователя является моделью, которая может использоваться для прогнозирования пути, которому может следовать ультразвук, генерируемый конкретным элементом преобразователя. Эта модель может быть совершенно простой и может просто быть моделью слежения за лучом, которая моделирует ультразвук проходящим по прямой линии. Могут иметься и другие, более сложные модели, которые могут учитывать более реальное ультразвуковое поле, генерируемое преобразователем. Набор команд переключения преобразователей содержит уровень интенсивности для каждого из множества элементов ультразвуковых преобразователей, который выше или ниже заданной интенсивности, для управления формой поперечного сечения нагреваемого объема, чтобы охватить поверхность. Другими словами интенсивность каждого из элементов преобразователей устанавливается выше или ниже конкретного уровня, так что ультразвук, генерируемый всей матрицей ультразвуковых преобразователей, согласуется с формой поверхности. Например, уровень интенсивности для заданной интенсивности может быть порогом, который используется для эффективного включения или выключения каждого из индивидуальных элементов ультразвуковых преобразователей.

Исполнение команд дополнительно предписывает процессору нагревать нагреваемый объем, управляя системой сфокусированного ультразвука высокой интенсивности с помощью набора команд переключения преобразователей. В некоторых вариантах осуществления система сфокусированного ультразвука высокой интенсивности не управляется набором команд переключения преобразователей, а команды переключения преобразователей только вычисляются. Этот вариант осуществления может обладать тем преимуществом, что медицинское устройство способно нагревать относительно большую область одновременно. Например, системы сфокусированного ультразвука высокой интенсивности обычно действуют, обрабатывая ультразвуком конкретную точку. Варианты осуществления изобретения могут быть способны нагревать большую площадь одновременно. Это может быть полезно для применений, в которых требуется нагревать или лечить большую область очень быстро. Например, возможным применением может быть паллиативное лечение рака кости. Поверхность может быть описанием поверхности кости. Нагреваемый объем может затем использоваться для нагрева нервных клеток внутри нагреваемого объема и деактивации, ослабляя таким образом боль, от которой пациент страдает во время рака.

В другом варианте осуществления данные поверхности могут поступать от системы получения медицинского изображения.

В другом варианте осуществления поверхность может быть поверхностью, поглощающей ультразвук. Поверхность, поглощающая ультразвук, как она используется здесь, является границей области, имеющей затухание ультразвука, которое намного больше, чем обычной мягкой ткани, такой как мышца. Например, область поглощения ультразвука может иметь поглощение, которое в 3-20 раз больше, чем у мышцы.

В другом варианте осуществления нагреваемый объем может также упоминаться как ближнее поле ультразвука, создаваемого матрицей ультразвуковых преобразователей.

В другом варианте осуществления каждый уровень интенсивности каждого из многочисленных элементов преобразователей назначается индивидуально.

В другом варианте осуществления заданная интенсивность может быть такой, что элементы преобразователей эффективно включаются или выключаются.

В другом варианте осуществления модель элемента ультразвукового преобразователя может определять, какие из элементов ультразвуковых преобразователей включаются или выключаются, проецируя нагреваемый объем на матрицу ультразвуковых преобразователей. Термин "проекция", как он используется здесь, используется в геометрическом смысле, где одна поверхность переносится на другую поверхность. Модель элемента ультразвукового преобразователя может использоваться, например, чтобы выполнять такую проекцию.

В другом варианте осуществления модель элемента ультразвукового преобразователя используется для определения или действует, чтобы определить, вносит ли каждый из индивидуальных элементов преобразователей вклад свыше определенного уровня в интенсивность ультразвука, подаваемого к нагреваемому объему. Она может быть тем, что, по существу, определяет, установлен ли элемент ультразвукового преобразователя выше или ниже заданной интенсивности или, по существу, включен или выключен он во время работы системы сфокусированного ультразвука высокой интенсивности.

В другом варианте осуществления матрица ультразвуковых преобразователей имеет фокус. Нагреваемый объем находится между ультразвуковым преобразователем и фокусом. Этот вариант осуществления может быть полезным, потому что для определения нагреваемого объема в наборе индивидуальных точек обработки ультразвуком используется большая поверхность.

В другом варианте осуществления фокус является электронно управляемым. Термин "электронно управляемый фокус", как он используется здесь, является фокусом матрицы ультразвуковых преобразователей, который может смещаться или управляться, управляя интенсивностью (или амплитудой) и/или фазой индивидуальных элементов ультразвуковых преобразователей. Команды переключения преобразователей дополнительно содержат значение фазы для каждого из множества элементов ультразвуковых преобразователей. Исполнение команд дополнительно предписывает процессору определять значение фазы для каждого из множества элементов ультразвуковых преобразователей, чтобы расфокусировать электронно управляемый фокус. Этот вариант осуществления может быть полезным, когда фокус не используется в качестве области, которая преднамеренно нагревается или обрабатывается ультразвуком. При расфокусировке электронно управляемого фокуса шанс, что область пациента непреднамеренно нагревается, уменьшается. Расфокусировка может рассматриваться как эквивалент смещения по фазе фокуса. Например, фаза индивидуальных элементов ультразвуковых преобразователей выбирается такой, что в фокусе ослабляющая интерференция значительно уменьшает интенсивность. В этом конкретном варианте осуществления матрица ультразвуковых преобразователей действует в несфокусированном режиме, который не является нормальным путем использования матрицы ультразвуковых преобразователей системы сфокусированного ультразвука высокой интенсивности.

В другом варианте осуществления элемент преобразователя, выбранный из множества элементов преобразователей, имеет ближайшего соседа, также выбранного из множества элементов преобразователей. Значение фазы элемента преобразователя и значение фазы ближайшего соседнего элемента преобразователя находятся в пределах заданного значения фазы. Этот вариант осуществления может быть полезен, когда электронно управляемый фокус расстраивается. Элементы преобразователей, находящиеся вблизи друг друга, имеют значение фазы, которое было в пределах заданного диапазона фаз. Это может помочь уменьшить шанс ослабляющей интерференции, снижающей интенсивность внутри нагреваемого объема. Это может ограничить разность фаз между ближайшими соседями, чтобы помочь препятствовать конструктивной и ослабляющей интерференции оказывать влияние на ближнее поле, которое используется для нагрева нагреваемой зоны.

В другом исполнении варианта осуществления выполнение команд предписывает процессору назначать многочисленным элементам преобразователей с интенсивностью выше заданной интенсивности такие значения фазы, что существует заданный градиент в значениях фазы, чтобы вызвать расфокусировку электронно управляемого фокуса. Этот вариант осуществления может быть полезен, поскольку он обеспечивает средство ослабления конструктивной и ослабляющей интерференции в нагреваемом объеме, расфокусируя фокус.

В другом варианте осуществления исполнение команд дополнительно предписывает процессору делить многочисленные элементы преобразователей на группы. Значение фазы для каждого из множества элементов преобразователей внутри конкретной группы является одинаковым. Другими словами, многочисленные элементы преобразователей, особенно те, которые имеют интенсивность выше заданной интенсивности, назначаются или делятся на группы. Каждая из этих индивидуальных групп затем имеет одинаковое значение фазы. Значения фазы каждой из групп могут быть выбраны так, чтобы расфокусировать электронно управляемый фокус.

В другом варианте осуществления моделью элемента ультразвукового преобразователя является модель слежения за лучом.

В другом варианте осуществления моделью элемента ультразвукового преобразователя