Высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук с емкостными микромеханическими преобразователями

Высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук с емкостными микромеханическими преобразователями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к высокоинтенсивному сфокусированному ультразвуку, в частности, к применению емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей для высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Абляцию предстательной железы высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком (HIFU) обычно производили через ректальную стенку трансректальным зондом. В качестве альтернативы, абляцию можно также производить через стенку уретры с использованием трансуретрального зонда. Трансуретральный доступ обладает несколькими преимуществами, имеющими отношение к безопасности, в сравнении с трансректальным подходом. Так как местоположение уретры известно (зонд внутри уретры), то легче избежать ненамеренного термического повреждения уретры, которое может повысить риск недержания мочи. Кроме того, так как ультразвуковое воздействие выполняется не через ректальную стенку, то риск повреждения данной уязвимой структуры также значительно снижается. Основной недостаток трансуретрального доступа состоит в том, что пространство, доступное для преобразователя, становится существенно меньше в сравнении с трансректальным доступом. Это, по существу, ограничивает конструкцию катетерного преобразователя до одномерных фазированных решеток, при использовании обычных пьезоэлектрических или пьезокомпозитных преобразователей. Это может ограничивать также возможные способы ультразвукового воздействия, которые можно применить. По практическим причинам, на традиционных преобразователях образованы выступы относительно небольшим числом крупных элементов, расположенных в ряд, т.е. линейной (одномерной) решеткой.

Международная заявка WO 02/32506 раскрывает внутритканевый преобразователь для термотерапии HIFU.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение обеспечивает медицинский инструмент, компьютерный программный продукт и способ управления медицинским инструментом в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

«Емкостной микромеханический ультразвуковой преобразователь» (CMUT) в контексте настоящего изобретения включает в себя целиком емкостной ультразвуковой преобразователь, который изготовлен с использованием технологий микромеханической обработки. Технологии микромеханической обработки являются методами изготовления тонкопленочных элементов; обычно, упомянутые методы выполняют с использованием технологических процессов, идентичных или сходных с технологическими процессами, используемыми для изготовления интегральных схем. Преобразователи CMUR (на емкостных микромеханических ультразвуковых резонаторах) известны к настоящему времени из международной заявки WO 2009/082740.

Магнитно-резонансные (МР) данные определяются в настоящей заявке как записанные результаты измерений радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, посредством антенны магнитно-резонансного устройства в процессе сканирования для магнитно-резонансной визуализации. Изображение, полученное методом магнитно-резонансной визуализации, (МРВ изображение) определяется в настоящей заявке как реконструированное двух- или трехмерное визуальное представление анатомических данных, содержащихся в данных магнитно-резонансной визуализации. Упомянутое визуальное представление можно создавать с использованием компьютера.

Тепловые магнитно-резонансные данные определяются в настоящей заявке как записанные результаты измерений радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, посредством антенны магнитно-резонансного устройства в процессе сканирования для магнитно-резонансной визуализации, которые содержат информацию, которые могут применяться для магнитно-резонансной термометрии. Магнитно-резонансная термометрия выполняет функцию измерения изменений температурно-чувствительных параметров. Примерами параметров, которые можно измерять в процессе магнитно-резонансной термометрии, являются: сдвиг резонансной частоты протона, коэффициент диффузии или изменения времени T1 и/или T2 релаксации, которые можно использовать для измерения температуры с помощью магнитного резонанса. Сдвиг резонансной частоты протона зависит от температуры потому, что магнитное поле, воздействию которого подвергаются отдельные протоны, атомы водорода, зависит от окружающей молекулярной структуры. Повышение температуры ослабляет молекулярное экранирование из-за воздействия температуры на водородные связи. Это приводит к температурной зависимости резонансной частоты протонов. По тепловым магнитно-резонансным данным можно реконструировать тепловую карту, температурную карту или термографическое магнитно-резонансное изображение.

Протонная плотность линейно зависит от равновесной намагниченности. Поэтому изменения температуры можно определять с использованием изображений, взвешенных по протонной плотности.

Времена релаксации T1, T2 и T2 со звездочкой (иногда записываемое как T2*) также зависят от температуры. Поэтому реконструкцию изображений, взвешенных по T1, T2 и T2*, можно использовать для построения тепловых или температурных карт.

Температура влияет также на броуновское движение молекул в водном растворе. Поэтому, для измерения температуры можно применять импульсные последовательности, которые способны измерять коэффициенты диффузии, например, последовательность спин-эхо с импульсным диффузионным градиентом.

Один из наиболее полезных способов измерения температуры с использованием магнитного резонанса состоит в измерении сдвига резонансной частоты протонов (PRF) для протонов воды. Резонансная частота протонов зависит от температуры. Когда температура в вокселе изменяется, сдвиг частоты будет вызывать изменение измеренной фазы протонов воды. Поэтому можно определять изменение температуры между двумя фазовыми изображениями. Данный способ определения температуры имеет преимущество в том, что он является относительно быстрым по сравнению с другими способами. Способ PRF рассматривается в настоящей заявке подробнее, чем другие способы. Однако, способы и методы, рассматриваемые в настоящей заявке, применимы также к другим способам выполнения термометрии посредством магнитно-резонансной визуализации.

«Машиночитаемый носитель данных» в контексте настоящей заявки включает в себя любой материальный носитель данных, который может хранить команды, которые могут выполняться процессором компьютерного устройства. Машиночитаемый носитель данных может называться машиночитаемым невременным носителем данных. Машиночитаемый носитель данных может также называться материальным машиночитаемым носителем данных. В некоторых вариантах осуществления, машиночитаемый носитель данных может быть также способен хранить данные, которые могут вызываться процессором компьютерного устройства. Примеры машиночитаемого носителя данных включают в себя, но без ограничения: гибкий диск, накопитель на жестких магнитных дисках, твердотельный жесткий диск, флэш-память, USB-флэш-накопитель, память с произвольной выборкой (RAM), постоянную память (ROM), оптический диск, магнито-оптический диск и регистровый файл процессора. Примеры оптических дисков включают в себя компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например CD-ROM (память ROM на компакт-диске), CD-RW (перезаписываемый компакт-диск), CD-R (однократно записываемый компакт-диск), DVD-ROM (память ROM на DVD-диске), DVD-RW (перезаписываемый DVD-диск) или DVD-R (однократно записываемые DVD-диски). Термин машиночитаемый носитель данных относится также к различным типам носителей для записи, допускающим выборку компьютерным устройством по сети или каналу связи. Например, поиск и выборка данных может осуществляться через модем, по сети Интернет или по локальной сети.

«Компьютерная память» или «память» является примером машиночитаемого носителя данных. Компьютерная память является любой памятью, которая непосредственно доступна процессору. Примеры компьютерной памяти включают в себя, но без ограничения: память RAM, регистры и регистровые файлы.

«Компьютерное запоминающее устройство» или «запоминающее устройство» является примером машиночитаемого носителя данных. Компьютерное запоминающее устройство является любым энергонезависимым машиночитаемым носителем данных. Примеры компьютерного запоминающего устройства включают в себя, но без ограничения: накопитель на жестких дисках, USB-флэш-накопитель, накопитель на гибких дисках, микропроцессорную карту, DVD-диск, диск CD-ROM и накопитель на твердотельных дисках. В некоторых вариантах осуществления, компьютерное запоминающее устройство может быть также компьютерной памятью или наоборот.

«Компьютер» в контексте настоящей заявки включает в себя устройство, содержащее процессор. Процессор является электронным компонентом, который может выполнять программу или машинно-выполняемую команду. Ссылки на компьютерное устройство, содержащее «процессор», следует интерпретировать как, возможно, содержащее более, чем один процессор. Термин компьютерное устройство следует также интерпретировать как, возможно, относящийся к множеству или сети компьютерных устройств, содержащих, каждое, процессор. Многие программы содержат свои команды, выполняемые несколькими процессорами, которые могут находиться в одном и том же компьютерном устройстве, или которые могут быть даже распределены по нескольким компьютерным устройствам.

«Пользовательский интерфейс» в контексте настоящей заявки является интерфейсом, который позволяет пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. Пользовательский интерфейс может обеспечивать информацию или данные для оператора и/или принимать информацию или данные от оператора. Отображение данных или информации на дисплее или графическом пользовательском интерфейсе является примером обеспечения информации для оператора. Прием данных через посредство клавиатуры, мыши, трекбола, сенсорной панели, ручки координатно-указательного устройства, графического планшета, джойстика, игрового планшета, веб-камеры, гарнитуры, манипуляторов, рулей, педалей, проводной перчатки, танцевального коврика, пульта дистанционного управления и акселерометра являются примерами приема информации или данных от оператора.

В одном аспекте изобретение обеспечивает медицинский инструмент, содержащий систему высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, содержащую ультразвуковой преобразователь с регулируемой частотой ультразвукового воздействия для фокусирования ультразвука в объем ультразвукового воздействия. Ультразвуковой преобразователь содержит первую решетку и вторую решетку емкостных микромеханических преобразователей. Каждый из емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей имеет отдельно управляемую частоту ультразвукового воздействия. Медицинский инструмент дополнительно содержит процессор для управления медицинским инструментом. Медицинский инструмент дополнительно содержит память для хранения машинно-выполняемых команд. Выполнение команд заставляет процессор принимать план терапии, характеризующий целевую зону внутри субъекта. План терапии может в некоторых вариантах осуществления содержать команды, которые процессор может использовать для управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, чтобы воздействовать ультразвуком на целевую зону. В некоторых других вариантах осуществления план терапии содержит данные, которые можно использовать, чтобы генерировать упомянутые команды для управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, чтобы воздействовать ультразвуком на целевую зону.

Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять расстояние прохождения сквозь субъекта до целевой зоны с использованием плана терапии. Расстояние прохождения характеризует прохождение ультразвука от ультразвукового преобразователя до целевой зоны. В разных вариантах осуществления расстояние прохождения может принимать другие формы или включать в себя другие данные. Например, в некоторых случаях, катетер, который содержит ультразвуковой преобразователь, может быть помещен внутри субъекта. В данном случае, расстояние прохождения будет от поверхности внутренней или внешней области субъекта до целевой зоны. В других вариантах осуществления могут присутствовать такие объекты, как гелевая прокладка и/или резервуар с водой между преобразователем и субъектом.

Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять частоту ультразвукового воздействия с использованием расстояния прохождения для фокусирования объема ультразвукового воздействия на целевую зону. В некоторых случаях, фокусирование объема ультразвукового воздействия на целевую зону может воздействия для фокусирования ультразвука в объем ультразвукового воздействия. Ультразвуковой преобразователь содержит первую решетку емкостных микромеханических преобразователей. Медицинский инструмент дополнительно содержит процессор для управления медицинским инструментом. Медицинский инструмент дополнительно содержит память для хранения машинно-выполняемых команд. Выполнение команд заставляет процессор принимать план терапии, характеризующий целевую зону внутри субъекта. План терапии может в некоторых вариантах осуществления содержать команды, которые процессор может использовать для управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, чтобы воздействовать ультразвуком на целевую зону. В некоторых других вариантах осуществления план терапии содержит данные, которые можно использовать, чтобы генерировать упомянутые команды для управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, чтобы воздействовать ультразвуком на целевую зону.

Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять расстояние прохождения сквозь субъекта до целевой зоны с использованием плана терапии. Расстояние прохождения характеризует прохождение ультразвука от ультразвукового преобразователя до целевой зоны. В разных вариантах осуществления расстояние прохождения может принимать другие формы или включать в себя другие данные. Например, в некоторых случаях, катетер, который содержит ультразвуковой преобразователь, может быть помещен внутри субъекта. В данном случае, расстояние прохождения будет от поверхности внутренней или внешней области субъекта до целевой зоны. В других вариантах осуществления могут присутствовать такие объекты, как гелевая прокладка и/или резервуар с водой между преобразователем и субъектом.

Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять частоту ультразвукового воздействия с использованием расстояния прохождения для фокусирования объема ультразвукового воздействия на целевую зону. В некоторых случаях, фокусирование объема ультразвукового воздействия на целевую зону может включать в себя выбор частоты таким образом, чтобы в целевой зоне выделялась часть ультразвуковой энергии больше, чем в окружающей ткани. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор воздействовать ультразвуком на целевую зону с использованием системы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука на частоте ультразвукового воздействия. В некоторых вариантах осуществления все емкостные микромеханические преобразователи можно приводить в действие на одной и той же частоте ультразвукового воздействия. В некоторых вариантах осуществления только часть емкостных микромеханических преобразователей может приводиться в действие на заданной частоте ультразвукового воздействия, а другие элементы приводятся в действие на другой частоте или других частотах.

Данный вариант осуществления может быть полезен потому, что емкостные микромеханические преобразователи имеют очень широкую полосу частот, которая допускает диапазон изменения частот. Частота ультразвука влияет на то, при какой глубине энергия выделяется в субъекте. Поэтому, при выборе частоты в пределах полосы частот можно максимально увеличить количество энергии, выделяемой в целевой зоне.

Данный вариант осуществления может быть также полезен потому, что можно максимально увеличить градиент температур между целевой зоной и охраняемой зоной. Охраняемая зона является областью субъекта, которую не желательно нагревать, или для которой температура остается ниже предварительно заданного порога безопасности.

В другом варианте осуществления медицинский инструмент дополнительно содержит систему магнитно-резонансной визуализации для сбора магнитно-резонансных данных из зоны визуализации. Целевая зона находится внутри зоны визуализации. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор многократно собирать магнитно-резонансные данные с использованием системы магнитно-резонансной визуализации, чтобы реконструировать магнитно-резонансное изображение. Способ дополнительно содержит этап модификации плана терапии в соответствии с магнитно-резонансным изображением. Данный вариант осуществления может быть полезен потому, что система магнитно-резонансной визуализации допускает регулировку и управление планом терапии. Система магнитно-резонансной визуализации может входить в состав замкнутого контура управления.

В другом варианте осуществления магнитно-резонансные данные содержат тепловые магнитно-резонансные данные. Магнитно-резонансное изображение является термографическим магнитно-резонансным изображением.

Данный вариант осуществления может быть полезен потому, что магнитно-резонансная система измеряет термографическое магнитно-резонансное изображение, которое можно использовать для приведения в действие температурных карт. Температурные карты можно использовать для непосредственной проверки эффективности ультразвукового воздействия.

В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно заставляет процессор собирать магнитно-резонансные данные для планирования с использованием системы магнитно-резонансной визуализации. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор реконструировать магнитно-резонансное изображение для планирования. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор модифицировать план терапии в соответствии с магнитно-резонансным изображением для планирования. Магнитно-резонансные данные для планирования являются магнитно-резонансными данными, которые собирают перед выполнением ультразвукового воздействия. Упомянутые данные можно, например, использовать для модификации или совмещения плана терапии. Магнитно-резонансное изображение для планирования является магнитно-резонансным изображением, которое используют для исходного планирования или совмещения с планом терапии. Субъект может находиться в положении, отличающемся от того, когда был разработан или создан план терапии. Совмещение или модификация плана терапии с использованием магнитно-резонансного изображения для планирования может способствовать смягчению ошибок, обусловленных внутренней геометрией субъекта, неточно выровненного с ультразвуковым преобразователем, или при параметрах ткани, являющихся иными, чем ожидаемые или модифицированные в результате нагревания.

В другом варианте осуществления медицинский инструмент дополнительно содержит вторую решетку емкостных микромеханических преобразователей. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая решетки емкостных микромеханических преобразователей можно приводить в действие на одинаковых или разных частотах. Это может быть полезно потому, что ультразвук от каждого из преобразователей можно использовать для независимого направления ультразвука. Если имеются разные частоты, то, пока они не являются гармоническими, ультразвук от каждой из двух решеток емкостных микромеханических преобразователей может налагаться на субъекта независимо.

В другом варианте осуществления каждый из емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей имеет отдельно управляемую частоту ультразвукового воздействия. Выполнение команд заставляет процессор определять частоту ультразвукового воздействия для каждого из емкостных микромеханических ультразвуковых преобразовательных элементов. Емкостные микромеханические ультразвуковые преобразователи в данном варианте осуществления могут быть отдельными емкостными микромеханическими ультразвуковыми преобразователями из первой и/или второй решетки емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей.

В другом варианте осуществления выполнение команд заставляет процессор определять первую частоту ультразвукового воздействия с использованием расстояния прохождения для фокусирования объема ультразвукового воздействия в целевую зону. Первую частоту ультразвукового воздействия можно использовать как частоту ультразвукового воздействия первой решетки емкостных микромеханических преобразователей. В данном случае, расстояние прохождения может быть, фактически, первым расстоянием прохождения и может представлять расстояние или характеризовать расстояние между первой решеткой емкостных микромеханических преобразователей и целевой зоной. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять вторую частоту ультразвукового воздействия с использованием расстояния прохождения для фокусирования объема ультразвукового воздействия в целевую зону. В данном случае, вторая частота ультразвукового воздействия может быть частотой ультразвукового воздействия, используемой для второй решетки емкостных микромеханических преобразователей, и расстояние прохождения может представлять или характеризовать расстояние между второй решеткой емкостных микромеханических преобразователей и целевой зоной.

Выполнение команд заставляет процессор воздействовать ультразвуком на целевую зону с использованием системы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, использующей первую частоту ультразвукового воздействия для первой решетки емкостных микромеханических преобразователей и использующей вторую частоту ультразвукового воздействия для второй решетки емкостных микромеханических преобразователей. Частота ультразвукового воздействия вышеупомянутых вариантов осуществления может быть, фактически, либо первой частотой ультразвукового воздействия, либо второй частотой ультразвукового воздействия, упоминаемой в настоящем варианте осуществления. Данный вариант осуществления может быть полезен потому, что, когда две решетки емкостных микромеханических преобразователей приводятся в действие на разных частотах, ультразвук, генерируемый каждой, может не складываться с усилением или ослаблением одна с другой. Это может зависеть от того, является ли одна частота гармоникой другой. Это может также зависеть от расстояния исследуемой точки до преобразовательных элементов. В отсутствие гармонической зависимости, резонанс с усилением или ослаблением может иметь место в данный момент времени, но будет возникать также только на мгновение. Разные частоты могут создавать временную картину биений интенсивности ультразвука.

В другом варианте осуществления частота ультразвукового воздействия определяется с использованием модели ультразвукового моделирования. Например, для определения частоты можно использовать компьютерный код, который выполняет конечную разность для выполнения моделирования или отслеживание прохождения луча, или некоторый другой способ моделирования. Например, модель можно использовать для выбора частоты ультразвукового воздействия, которая максимально увеличивает или усиливает нагревание в одной области. В других вариантах осуществления модель можно использовать для максимального увеличения или усиления разности нагревания между одной областью и другой областью субъекта. Это может быть особенно полезно, когда имеется область субъекта, которую желательно не нагревать или выдерживать ниже некоторой температуры.

В другом варианте осуществления медицинский инструмент дополнительно содержит катетер. Катетер содержит ультразвуковой преобразователь. Данный вариант осуществления может быть полезен потому, что емкостные микромеханические ультразвуковые преобразователи являются достаточно небольшими, чтобы их можно было разместить на катетере. Это может сделать возможным катетер, который может иметь электронное управление направленностью ультразвуковых воздействий, которые имеют также регулируемую частоту ультразвукового воздействия.

В другом варианте осуществления катетер дополнительно содержит стержень с дистальным концом и проксимальным концом. Дистальный конец содержит первую решетку емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей и вторую решетку емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей. Катетер дополнительно содержит соединитель на проксимальном конце для подачи на первую решетку емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей и вторую решетку емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей электропитания и для управления первой частотой ультразвукового воздействия и второй частотой ультразвукового воздействия. Данный вариант осуществления может быть полезен потому, что он обеспечивает катетер, который содержит разные решетки емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей, которыми можно управлять независимо. Это может приводить к более точному или эффективному ультразвуковому воздействию.

В другом варианте осуществления первая решетка емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей имеет первый регулируемый фокус, и вторая решетка емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей имеет второй регулируемый фокус. Регулируемый фокус в контексте настоящей заявки охватывает электронное управление фокусом. Существует несколько отдельных решеток. Фазой и/или амплитудой можно управлять по отдельности для каждого из отдельных емкостных микромеханических преобразователей. Усиливающая и ослабляющая интерференция ультразвука, генерируемого каждым из емкостных микромеханических преобразователей, допускает небольшой сдвиг или перемещение объема ультразвукового воздействия. В сочетании с изменением или регулированием частоты, это дает возможность намного более детального управления объемом ультразвукового воздействия. В случае, когда первая частота ультразвукового воздействия и вторая частота ультразвукового воздействия не являются гармониками или идентичными, ультразвук от первой решетки и второй решетки емкостных микромеханических преобразователей можно направлять к разным объемам. В данном случае, объем ультразвукового воздействия будет наложением объема ультразвукового воздействия от первой и второй решеток емкостных микромеханических преобразователей.

В другом варианте осуществления дистальный конец содержит, по меньшей мере, одну интегральную схему для питания решетки емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей и второй решетки емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей и для обеспечения электронного управления первой решеткой емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей и второй решеткой емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей. Катетер дополнительно содержит шину данных между, по меньшей мере, одной интегральной схемой и соединителем. Шина данных дает возможность компьютеру или другой системе управлять интегральными схемами. В некоторых вариантах осуществления интегральная схема обеспечивает также возможность индивидуального управления частотой каждого из емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей. Следовательно, отдельный емкостной микромеханический ультразвуковой преобразователь можно приводить в действие на изменяющихся частотах. Это может сделать возможным намного более широкое управление ультразвуковым воздействием с помощью ультразвукового преобразователя.

В другом аспекте изобретение обеспечивает компьютерный программный продукт, содержащий машинно-выполняемые команды для выполнения процессором, управляющим медицинским инструментом. Медицинский инструмент содержит систему высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, содержащую ультразвуковой преобразователь с регулируемой частотой ультразвукового воздействия для фокусирования ультразвука в объем ультразвукового воздействия. Ультразвуковой преобразователь содержит первую решетку емкостных микромеханических преобразователей. Выполнение команд заставляет процессор принимать план терапии, характеризующий целевую зону внутри субъекта. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять расстояние прохождения сквозь субъекта до целевой зоны с использованием плана терапии. Расстояние прохождения характеризует прохождение ультразвука от ультразвукового преобразователя до целевой зоны. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор определять частоту ультразвукового воздействия с использованием расстояния прохождения для фокусирования объема ультразвукового воздействия на целевую зону. Выполнение команд дополнительно заставляет процессор воздействовать ультразвуком на целевую зону с использованием системы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, использующей частоту ультразвукового воздействия. Преимущества данного компьютерного программного продукта изложены ранее.

В другом аспекте изобретение обеспечивает способ управления медицинским инструментом, содержащим систему высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука. Система высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука содержит ультразвуковой преобразователь с регулируемой частотой ультразвукового воздействия для фокусирования ультразвука в объем ультразвукового воздействия. Ультразвуковой преобразователь содержит первую решетку емкостных микромеханических преобразователей. Способ содержит этап приема плана терапии, характеризующего целевую зону внутри субъекта. Способ дополнительно содержит этап определения расстояния прохождения сквозь субъекта до целевой зоны с использованием плана терапии. Расстояние прохождения характеризует прохождение ультразвука от ультразвукового преобразователя до целевой зоны. Способ дополнительно содержит этап определения частоты ультразвукового воздействия с использованием расстояния прохождения для фокусирования объема ультразвукового воздействия на целевую зону. Способ дополнительно содержит этап воздействия ультразвуком на целевую зону с использованием системы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, использующей частоту ультразвукового воздействия. Преимущества данного способа изложены ранее.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приведено описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения только для примера и со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1 - изображения двух примеров емкостных решеток ультразвуковых преобразователей, полученных методом микрообработки;

Фиг. 2 - изображение катетера в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 3 - изображение катетера в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 4 - изображение, поясняющее использование катетера в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 5 - изображение катетера в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 6 - изображение катетера в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 9 - изображение медицинского инструмента в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 10 - изображение медицинского инструмента в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 11 - график поглощенной ультразвуковой энергии в виде функции от глубины в миллиметрах; и

Фиг. 12 - график поглощенной ультразвуковой энергии в виде функции от частоты при трех разных глубинах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Элементы, обозначенные одинаковыми ссылочными позициями на приведенных фигурах, являются либо эквивалентными элементами, либо выполняют одинаковую функцию. Элементы, которые были описаны раньше, не обязательно будут поясняться на последующих фигурах, если их функции эквивалентны.

На Фиг. 1 показаны два примера решеток 402, 404 емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей. Решетка 102 емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей имеет первое 108 и второе 110 электрические соединения. Решетка 102 электрически смонтирована так, что данная решетка функционирует как один преобразовательный элемент подобно тому, как функционирует традиционный пьезоэлектрический элемент. Чертеж 112 является увеличенным изображением решетки 102. Можно видеть отдельные емкостные микромеханические ультразвуковые преобразователи 114. Как можно видеть, каждый из преобразователей 114 соединен с первым 108 и вторым 110 электрическими соединениями. В данном примере полученная решетка 102 будет иметь широкую полосу частот для частоты ультразвукового воздействия, однако, индивидуальное электронное, фазовое и амплитудное управление отдельными емкостными микромеханическими ультразвуковыми преобразователями будет невозможно. Полоса частот определяется, главным образом, размером отдельных элементов 114, а также толщиной мембраны элемента.

Решетка 104 емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей скомпонована в виде линейных решеток. Для каждого ряда преобразователей существует набор первых 116 и вторых 118 электрических соединений. Чертеж 120 является увеличенным изображением решетки 104. Как может видеть, отдельный емкостной микромеханический ультразвуковой преобразователь 122 соединен с первым 124 и вторым 126 электрическим соединением. Соединения 124 и 126 выбраны из первого 116 и второго 118 наборов электрических соединений. Емкостные микромеханические ультразвуковые преобразователи, составляющие линейную решетку, будут управляться как группа. Частота, амплитуда и фаза ультразвукового воздействия будут определяться для всей решетки. Можно создавать также другие варианты осуществления. Например, можно создать решетку, в которой частота, амплитуда и фаза ультразвукового воздействия являются управляемыми для каждого отдельного микромеханического ультразвукового преобразователя.

На Фиг. 2 показан дистальный конец 200 катетера в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В данном варианте осуществления имеется кольцевая решетка 202 переднего обзора. Имеется решетка емкостных микромеханических ультразвуковых преобразователей, окружающих отверстие 208. Позади кольцевой решетки 202 находятся панели решеток 204 бокового обзора. Решетки 204 формируют кольцо вокруг стержня катетера. На данной фигуре показаны различные электрические соединения 206. Кольцевую решетку 202 переднего обзора можно использовать с такой целью, как обеспечение трехмерной визуализации. Решетки 204 бокового обзора можно использовать для ультразвуковых абляции и контроля. Отдельные емкостные микромеханические ультразвуковые преобразователи можно использовать для управления поворотом пучка в процессе ультразвуковой абляции. Частотой ультразвука, подаваемого в каждую из решеток 204, можно независимо управлять. Преимущества данного варианта осуществления могут включать в себя отсутствие или минимум потребности в механическом повороте катетера. Отверстие 208 можно использовать для дополнительных инструментов или для орошения водой. Вариант осуществления, показанный на Фиг. 2, может осуществлять фокусировку в н