專(zhuān)利名稱(chēng)：用于超聲組織處置的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的裝置涉及超聲組織處置領(lǐng)域，具體涉及用于美容目的的脂肪組織處置。
背景技術(shù)：
皮下脂肪層或脂肪組織的減少是一種美容處置，對(duì)其的需求正在增長(zhǎng)。在可用的 不同物理療法中，超聲的應(yīng)用作為脂肪組織移除和美體技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者出現(xiàn)。與該技術(shù)相 關(guān)的方法是基于將電磁或超聲能量的劑量遞送通過(guò)接受者皮膚進(jìn)入皮下脂肪組織到達(dá)要 處置的組織體積。人們認(rèn)為屬于本申請(qǐng)的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5， 143， 063、5， 507， 790、 6， 071， 239、6， 113， 558，美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)No. 2004/0106867和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/335， 181，反映 了該技術(shù)的現(xiàn)有狀態(tài)。 為了將超聲劑量遞送給接受者，護(hù)理者將包括超聲換能器的聲頭接附至接受者的 皮膚并且透射期望劑量的能量。然而，護(hù)理者沒(méi)有耦合質(zhì)量和通過(guò)組織的超聲透射的指示， 并且沒(méi)有關(guān)于超聲能量與組織的相互作用的信息。沒(méi)有關(guān)于該處置在改變脂肪組織的聚集 態(tài)(結(jié)構(gòu)(composition))方面怎樣成功的信息，或者關(guān)于何時(shí)可以中斷將超聲引入到目標(biāo) 體積以及何時(shí)可以開(kāi)始下一體積的處置的信息。用于處置控制的已知技術(shù)是基于超聲反射 的測(cè)量。從這些反射，他們可以導(dǎo)出關(guān)于超聲能量與組織的相互作用的信息。然而，所反射 的能量并不包括關(guān)于發(fā)生在目標(biāo)組織體積中的過(guò)程的足夠信息。 為了增加會(huì)聚在目標(biāo)體積中的超聲功率，若干換能器聚焦在同一體積上并且同時(shí) 且連續(xù)地工作。由這些換能器發(fā)射的超聲波的功率之間的相互作用是一種設(shè)置所發(fā)射的功 率限制的現(xiàn)象，其中這些換能器以其它超聲波的方向發(fā)射。每個(gè)換能器具有功率密度的上 限，并且在換能器處的功率密度是由該換能器發(fā)射的功率和從其他換能器發(fā)射到其上的功 率的總和。 為了加快超聲應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，需要解決這些以及其他問(wèn)題并且對(duì)超聲處置過(guò)程 進(jìn)行更好的控制。


下面參照附圖僅以非限制性的示例的方式呈現(xiàn)所公開(kāi)的方法和設(shè)備，說(shuō)明書(shū)的全 文中類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。
圖1是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的用于組織處置的設(shè)備的示意性說(shuō)明； 圖2A和2B是用于組織處置的聲頭的一些示例性實(shí)施例的示意性說(shuō)明； 圖3是在根據(jù)本方法的示例性實(shí)施例操作的換能器處監(jiān)測(cè)的典型的透射和誘導(dǎo)
的信號(hào)的示意性說(shuō)明； 圖4是根據(jù)本方法另外的示例性實(shí)施例的用于組織處置的設(shè)備的示意性說(shuō)明；
圖5是用于組織處置的聲頭的另外的示意性實(shí)施例的示意性說(shuō)明；
圖6是根據(jù)本方法的又一示例性實(shí)施例的用于組織處置的聲頭的示意性說(shuō)明；
圖7是圖6的用于組織處置的聲頭的橫截面。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照?qǐng)Dl，其是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于組織處置的設(shè)備的示意性說(shuō)明。設(shè) 備100在聲頭104的幫助下應(yīng)用超聲能量至接受者的組織108。這里所使用的術(shù)語(yǔ)"組織 處置"包括皮膚、真皮、脂肪組織處置以及諸如脂肪組織破壞的過(guò)程，其中脂肪組織破壞引 起脂肪壞死、引起脂肪凋亡、脂肪重新分布、脂肪細(xì)胞(脂肪細(xì)胞)尺寸減小以及脂肪團(tuán)處 置?？刂茊卧?12經(jīng)線束116管理聲頭104的操作?？刂茊卧?12此外還包括超聲驅(qū)動(dòng) 器120，其用于電驅(qū)動(dòng)位于聲頭104中的超聲換能器；處理器124，其用于監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備 100的各種功能?？刂茊卧?12可以具有諸如鍵盤(pán)128的輸入裝置，以允許護(hù)理者或者設(shè)備 操作者輸入不同指令和期望的處置參數(shù)到處理器124。這樣的參數(shù)可以是超聲的頻率、脈沖 持續(xù)時(shí)間、脈沖重復(fù)率、要被引導(dǎo)到被處置組織上的超聲能量強(qiáng)度、RF強(qiáng)度、真空時(shí)間和真 空強(qiáng)度。 控制單元112可以任選地包括用于在處置期間冷卻聲頭104和皮膚表面部分的冷 卻裝置132。冷卻裝置132可以是冷卻冷卻液的致冷單元。所冷卻的液體從冷卻裝置132 經(jīng)管道流動(dòng)到聲頭104，其中該管道可以是線束116的部分。真空泵136生成低于大氣壓 力的壓力并導(dǎo)致組織的區(qū)域突出到圍繞表面之上進(jìn)入聲頭104的內(nèi)部部分中。嵌入在線束 116中的真空軟管將泵136連接到聲頭104。用于處置過(guò)程參數(shù)的可視表示的顯示器142可 以包含在控制單元120中。任選的射頻(RF)發(fā)生器144可以位于控制單元120中。如果 需要，發(fā)生器144提供RF能量至聲頭104。信號(hào)處理和分析單元140包含在控制單元112 中，該信號(hào)處理和分析單元140可以以硬件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，用于從聲頭104接收反饋，處 理和分析該反饋并傳達(dá)更新指令給聲頭104。圖2是用于組織處置的聲頭的示例性實(shí)施例 的示意性說(shuō)明。聲頭104包含能夠發(fā)射超聲功率的至少一個(gè)超聲換能器160，和可接收所 發(fā)射并透射通過(guò)突出組織的超聲功率的至少一個(gè)超聲換能器164?，F(xiàn)有技術(shù)中已知幾乎所 有類(lèi)型的換能器可以用于透射和接收超聲能量。因此，換能器160和164可以相似或者相 同并且兩者均可在發(fā)射或接收模式操作。超聲驅(qū)動(dòng)器120為超聲換能器160和164提供電 能。這里所使用的術(shù)語(yǔ)"換能器"包括超聲發(fā)射器和超聲接收器。 聲頭104適于應(yīng)用到接受者108的在要處置的組織的區(qū)域中的組織。除了換能器 160和164之外，聲頭104可以任選地包括一對(duì)或多對(duì)RF電極，其將由發(fā)生器144供給的RF 電流引導(dǎo)到被處置組織中。(為了解釋得清楚，省略了一些聲頭元件。)當(dāng)RF電極包含在聲 頭104中時(shí)，處理器124可以監(jiān)測(cè)電極之間的電阻抗并且確定RF耦合質(zhì)量。處理器124還 可以通過(guò)監(jiān)測(cè)在組織中的溫度變化來(lái)監(jiān)測(cè)處置的效果，因?yàn)榻M織的電導(dǎo)率是溫度相關(guān)的。
圖2A和2B以一對(duì)平面換能器來(lái)說(shuō)明超聲換能器160和164，但是應(yīng)該明白，他們 可以是曲面和相控陣類(lèi)型的。如在圖6中所說(shuō)明的，曲面換能器可以具有包圍被處置組織 的形狀或者布置為包圍被處置組織。換能器的數(shù)目不限于兩個(gè)，并且可以將附加的超聲換 能器(或接收器)加入到聲頭，該附加的超聲換能器與組織突出部176接觸并且發(fā)射超聲 波使得他們通過(guò)所述突出的組織從一個(gè)換能器傳播到另一個(gè)。 11/335， 181申請(qǐng)此外還利用組織的高彈性，并生成突出到身體表面外的突出部 176。這增加了用于遞送能量進(jìn)入目標(biāo)組織體積的皮膚/組織的面積并且提高了處置的效 率。由泵136(圖1)提供給聲頭104的負(fù)壓(真空)生成了在聲頭104的內(nèi)部部分的組織
6172突出部176。或者，組織172的機(jī)械操縱可以生成突出部。 一對(duì)超聲換能器160和164 附接至該突出部并且換能器典型地在平行于不受干擾的皮膚表面的方向上，或者至少盡可 能接近于該最佳角度進(jìn)行輻射。這允許較大量的能量在目標(biāo)體積168中的會(huì)聚，同時(shí)較少 的輻射到達(dá)較深的身體組織。任選地，具有與那些軟組織的聲學(xué)特性類(lèi)似的聲學(xué)特性的楔 形超聲耦合裝置180可以用于改善超聲與軟組織的耦合效率。數(shù)字184指示諸如皮膚或真 皮的上層組織。 聲頭104配置為遞送超聲能量至要處置的皮下組織的區(qū)域，例如用于生成足夠的 能量會(huì)聚以生成期望的處置效果。然而，單個(gè)換能器可以遞送有限量的超聲能量，這里稱(chēng)為 超聲能量的額定量。對(duì)于超聲能量聚焦的程度和聚焦體積的大小也有限制。屬于本申請(qǐng)的 受讓人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/335， 181教導(dǎo)了聚焦到被處置組織172的相同目標(biāo)體積168的 至少一對(duì)換能器(例如換能器160或164)的使用。 可以同時(shí)操作換能器160和164以在同一 目標(biāo)組織體積168處遞送能量，來(lái)增加 耦合至該體積的能量的量。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)換能器以相同頻率發(fā)射超聲并且具有固 定的相對(duì)相位。在這樣的情況下，超聲速度場(chǎng)相結(jié)合。超聲功率密度正比于聲速絕對(duì)值的 平方。因此，對(duì)于輻射相等功率密度的兩個(gè)換能器，可以期望在目標(biāo)組織處的功率密度達(dá)到 由單個(gè)換能器發(fā)射的功率的四倍。實(shí)際上，不能達(dá)到該理論極限，因?yàn)槊總€(gè)換能器具有有限 的功率額度。當(dāng)由第一換能器發(fā)射并透射通過(guò)在突出部176中的組織的超聲波到達(dá)第二換 能器時(shí)，其與由第二換能器發(fā)射的超聲波干涉。第二換能器不能處理其發(fā)射的功率密度和 從第一換能器到達(dá)的附加功率密度。如上所述的，每個(gè)換能器具有有限的功率額度。該額 度降低了能夠由第二換能器發(fā)射的超聲功率。 根據(jù)所述設(shè)備和方法的示例性實(shí)施例，以脈沖模式操作換能器緩解了該問(wèn)題。脈 沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該使得，當(dāng)由第一換能器發(fā)射的超聲波前到達(dá)第二換能器時(shí)，第二換能器 已經(jīng)完成了發(fā)射和傳輸超聲。脈沖，尤其是短脈沖從來(lái)不是理想的方脈沖。他們總是有上 升時(shí)間和下降時(shí)間并且可以進(jìn)行脈沖長(zhǎng)度的進(jìn)一步優(yōu)化以在組織中獲得每脈沖的最大功 率以及最大能量。脈沖長(zhǎng)度或者脈沖持續(xù)時(shí)間的規(guī)范定義是在半功率點(diǎn)或者所謂的_3dB 點(diǎn)之間的寬度。因此，為了最佳的情況，可能設(shè)置脈沖的半功率(-3dB)寬度等于或小于超 聲從一個(gè)換能器到另一個(gè)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。 本方法的作者已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上證明了對(duì)于組織處置而言短脈沖至少與較長(zhǎng)脈沖一 樣好，并且產(chǎn)生相同的超聲能量_組織相互作用，并且尤其是脂肪組織細(xì)胞破壞的結(jié)果。為 了將不同脈沖持續(xù)時(shí)間的影響進(jìn)行比較，在所有的測(cè)試中維持相同的平均超聲功率([峰 值功率]X[占空比])。 使用短超聲脈沖的重要優(yōu)點(diǎn)是，與在脂肪組織處的功率密度相比外部層184處的 功率密度小。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，從突出部的相對(duì)側(cè)發(fā)射相同頻率的輻射進(jìn)入組織172的兩 個(gè)或更多個(gè)超聲換能器160在相同的體積168處聚焦。如果脈沖(半功率寬度)比換能器 之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短，超聲波可以在聚焦體積處結(jié)合為單個(gè)透射換能器的功率的四倍。因此， 僅在突出部的聚焦體積處存在高功率密度，其中脂肪組織駐留在該聚焦體積中。由于超聲 脈沖到達(dá)時(shí)間的不同導(dǎo)致在外部層184處的超聲功率密度大大低于在聚焦體積中的功率 密度。來(lái)自最接近的換能器的脈沖的功率峰值在來(lái)自其它換能器的功率峰值到達(dá)該層之前 到達(dá)該層。這避免了對(duì)外部層184的任意可能損傷。
7
如果所透射的脈沖的持續(xù)時(shí)間比由第一換能器所發(fā)射的超聲傳播通過(guò)組織到達(dá) 第二換能器所需的時(shí)間短，則發(fā)射并透射通過(guò)組織的幾乎所有的脈沖波在第二換能器完成 超聲發(fā)射之后到達(dá)第二換能器，并且該第二換能器可以用作接收器。如果脈沖等于轉(zhuǎn)換時(shí) 間的兩倍，在透射末尾之后接收該脈沖的一半。在第二換能器中誘導(dǎo)的信號(hào)例如可以是在 一個(gè)換能器中通過(guò)由其它換能器發(fā)射的超聲誘導(dǎo)的電壓?？梢酝ㄟ^(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的手段 對(duì)信號(hào)采樣和分析。因此，短脈沖的使用使得可以基于用于將功率透射進(jìn)入組織的同一換 能器，而不需要附加的特定接收器換能器，來(lái)進(jìn)行通過(guò)組織的超聲透射的實(shí)時(shí)診斷和超聲 與被處置組織的相互作用的分析。 數(shù)字的示例提供了對(duì)所討論的脈沖持續(xù)時(shí)間的更好理解。例如，換能器之間的距 離可以為40-50mm。在組織中的平均聲音速度是大約1500m/sec。脈沖轉(zhuǎn)換時(shí)間可以為大 約27-33微秒。因此，如果脈沖持續(xù)時(shí)間比該時(shí)間短并且兩個(gè)換能器同時(shí)透射脈沖，當(dāng)由一 個(gè)換能器透射的超聲波的開(kāi)頭到達(dá)第二換能器時(shí)，第二換能器已經(jīng)停止透射并且可以用作 接收器。實(shí)際上，超聲脈沖不是理想的矩形并且具有上升和下降時(shí)間，當(dāng)選擇最佳脈沖長(zhǎng)度 時(shí)必須考慮這些。雖然，最好的方式是使用等于或者短于透射時(shí)間的脈沖，不過(guò)可以使用較 長(zhǎng)的脈沖并且僅對(duì)脈沖的尾部部分采樣，該脈沖的尾部在透射結(jié)束之后到達(dá)。
不需要使用相同的換能器。接收換能器應(yīng)該能夠接收由透射換能器透射的頻譜的 至少部分。圖3示出在每個(gè)換能器160或164的信號(hào)的典型圖像的示例。數(shù)字190標(biāo)記換 能器驅(qū)動(dòng)電壓。其持續(xù)由數(shù)字194標(biāo)記的特定時(shí)間。在透射時(shí)間198完成時(shí)，來(lái)自其它換能 器的超聲波到達(dá)，并且在換能器誘發(fā)信號(hào)202，對(duì)該信號(hào)202采樣并發(fā)送到信號(hào)處理和分析 模塊140。典型地，由于超聲傳播損失和有限的換能器效率，所誘發(fā)的信號(hào)202的幅度將低 于所透射的信號(hào)的幅度。兩信號(hào)的處理給出關(guān)于所透射和接收的超聲的有價(jià)值的數(shù)據(jù)。在 換能器上的信號(hào)采樣可以通過(guò)任意標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如電容性耦合、磁耦合或者電阻耦合。
透射通過(guò)突出的組織的超聲波承載關(guān)于超聲與組織相互作用的信息，尤其是關(guān)于 來(lái)自換能器的超聲與組織的耦合質(zhì)量以及透射通過(guò)組織的信息。對(duì)在接收換能器處被由透 射換能器所發(fā)射的超聲脈沖誘發(fā)的信號(hào)的分析可以包括下列參數(shù)的至少一個(gè)信號(hào)透射時(shí) 間，或者可以稱(chēng)作為由第一換能器所發(fā)射的信號(hào)到達(dá)第二換能器所占用的時(shí)間；在所接收 的脈沖前沿處的峰值信號(hào)強(qiáng)度以及脈沖前沿隨后的強(qiáng)度起伏。 到達(dá)的時(shí)間是組織內(nèi)部平均聲音速度的直接度量。平均聲音速度給出被處置的組 織的聚集態(tài)的指示。例如，因?yàn)樵谄つw上的聲音速度高于在脂肪中的聲音速度，因此較厚的 皮膚將增加平均聲音速度并且減小脈沖到達(dá)時(shí)間。已知在組織中的聲音速度是溫度相關(guān) 的。因此，聲音速度的測(cè)量可以給出組織溫度改變和與其相關(guān)的處置效率方面的數(shù)據(jù)。監(jiān) 測(cè)組織溫度對(duì)于控制處置和避免不想要的對(duì)組織的損傷是重要的。對(duì)組織的加熱是通過(guò)超 聲能量和/或通過(guò)任選地引入RF能量生成的，該RF能量應(yīng)用到被處置組織，如在屬于相同 受讓人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/335， 181中所公開(kāi)的。超聲傳輸時(shí)間相對(duì)于額定值和已知值 的很大差異可以指示不期望的超聲傳播路徑。 在脈沖前沿的峰值強(qiáng)度直接指示透射換能器正常工作并且超聲與組織的耦合是 正確的，并且因此透射通過(guò)組織良好。 所提出的方法的作者進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)以連續(xù)模式應(yīng)用超聲并且脂肪破壞達(dá)到 閾值時(shí)，所誘導(dǎo)的信號(hào)強(qiáng)度開(kāi)始起伏。當(dāng)以脈沖模式應(yīng)用超聲至組織時(shí)，起伏在脈沖前沿之后開(kāi)始。因此，在所接收的脈沖前沿之后的強(qiáng)度起伏的測(cè)量是處置效果的指示。此外，觀 察到，當(dāng)脂肪組織破壞過(guò)程完成時(shí)，透射信號(hào)的起伏停止，并且通過(guò)組織的透射變得高且穩(wěn) 定。該接收的脈沖行為在脂肪組織破壞過(guò)程的開(kāi)始和結(jié)束處提供了良好實(shí)時(shí)信息。
將該信息，和從對(duì)所誘導(dǎo)的信號(hào)的處理中提取的附加信息一起發(fā)送至處理器 124(圖1)并且可以提供要采用的數(shù)據(jù)用于實(shí)時(shí)、主動(dòng)監(jiān)測(cè)超聲輻射與組織的耦合過(guò)程。矯 正動(dòng)作可以包括透射超聲或者生成突出部的真空抽氣機(jī)的操作參數(shù)(該參數(shù)對(duì)耦合有影 響)的改變，或者如果包含在聲頭中的RF能量的改變(RF能量改變組織溫度，組織溫度可 以影響在組織中超聲傳播和相互作用效果)。透射超聲的操作參數(shù)至少為脈沖峰值功率、 脈沖長(zhǎng)度、脈沖重復(fù)率、如果使用相控陣情況下的換能器之間的相對(duì)相位和聚焦方案。峰值 超聲強(qiáng)度可以設(shè)置為超過(guò)用于所期望的組織處置效果的閾值功率，但是不應(yīng)該太高以至于 無(wú)法降低附帶損傷的風(fēng)險(xiǎn)。 基于對(duì)通過(guò)處理單元140發(fā)送至處理器124的所監(jiān)測(cè)的信號(hào)的分析，處理器 124(圖1)可以采取矯正行動(dòng)并且自動(dòng)地改變上面所列操作參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。這樣的 設(shè)備將在閉環(huán)模式下操作并且不需要護(hù)理者或者設(shè)備操作者的干涉?；蛘撸瑥膶?duì)所誘導(dǎo)的 信號(hào)的處理中提取的信息可以顯示在顯示器142 (圖1)上，以為護(hù)理者或者設(shè)備操作者提 供設(shè)備的手動(dòng)操作的可能性。超聲操作參數(shù)的手動(dòng)改變是通過(guò)經(jīng)鍵盤(pán)128輸入?yún)⒖紒?lái)實(shí)現(xiàn) 的。 超聲輻射與組織耦合(或相互作用)的實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)過(guò)程可應(yīng)用于長(zhǎng)脈沖或者連續(xù) 輻射換能器。在這樣的情況中，一個(gè)換能器發(fā)射處置所需要的超聲并且另一個(gè)換能器僅在 至少部分時(shí)間用作接收器?？刂葡到y(tǒng)124可以設(shè)置任務(wù)的時(shí)間分割，使得對(duì)于大部分時(shí)間 兩個(gè)換能器都透射，而沒(méi)有對(duì)透射能量誘導(dǎo)的信號(hào)的分析。在不驅(qū)動(dòng)換能器中的一個(gè)來(lái)發(fā) 射超聲時(shí)，其可以用作接收器。以類(lèi)似的方式執(zhí)行對(duì)所誘導(dǎo)的信號(hào)的處理和分析。然而，部 分時(shí)間的信號(hào)監(jiān)測(cè)不提供在目標(biāo)組織體積處的全功率密度的信息，因?yàn)閾Q能器中的一個(gè)在 監(jiān)測(cè)時(shí)間沒(méi)有透射信號(hào)。相控陣換能器的應(yīng)用可以緩解該問(wèn)題并且為組織的處置提供附加 的優(yōu)點(diǎn)。 圖4是根據(jù)所述方法的示例性實(shí)施例的用于組織處置的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的 示意性說(shuō)明。設(shè)備200具有若干與設(shè)備100不同的特征。聲頭204包括相控陣超聲換能器 210。位于控制器212的驅(qū)動(dòng)器單元220中的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器通道250驅(qū)動(dòng)換能器210的每個(gè) 單獨(dú)的元件260-1到260-4(圖5)。相位發(fā)生器264控制每個(gè)元件260的相位。控制單元 212控制元件260的定相程序。定相程序配置為在組織272內(nèi)部的期望位置處獲得聚焦體 積268(圖5)。 圖5是用于組織處置的聲頭的附加的示例性實(shí)施例的示意性說(shuō)明。聲頭204包括 面對(duì)面放置的相控陣超聲換能器210。換能器210遞送超聲波到組織272中。任選地，可以 采用耦合裝置280以改進(jìn)超聲與組織的耦合。通過(guò)真空抽氣機(jī)或者機(jī)械操控生成組織突出 部226。每個(gè)換能器210是由多個(gè)元件260構(gòu)建的。雖然在每個(gè)換能器中僅示出四個(gè)元件， 但是他們的數(shù)目和尺寸可以根據(jù)相控陣設(shè)計(jì)的已知實(shí)踐進(jìn)行選擇。獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器通道250驅(qū) 動(dòng)每個(gè)元件260。相位發(fā)生器264控制每個(gè)元件260的相位?？刂茊卧?12控制元件260 的定相程序，使得他們?cè)谀繕?biāo)體積268中聚焦。 對(duì)每個(gè)換能器中的兩個(gè)元件，例如元件2和3進(jìn)行采樣。可以選擇任意數(shù)目的元
9件用于采樣和對(duì)所誘導(dǎo)的信號(hào)的分析。所選擇的元件越多，透射數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。可以通過(guò)任 意已知耦合裝置進(jìn)行采樣。由耦合裝置產(chǎn)生的信號(hào)被饋給到處理和分析模塊140和處理器 124。如之前解釋的，處理器124可以自動(dòng)地改變處置參數(shù)，在弱耦合的情況下停止處置，和 /或顯示用于護(hù)理者或者操作者決策的信息。對(duì)所有上面描述的對(duì)所誘導(dǎo)信號(hào)的分析做適 當(dāng)修正后可應(yīng)用于相控陣換能器。 此外，相控陣換能器的應(yīng)用使得可以進(jìn)行對(duì)所接收數(shù)據(jù)的精密分析和更好的處置 控制。例如，操作者可以命令控制系統(tǒng)執(zhí)行聚焦體積的掃描?？刂葡到y(tǒng)計(jì)算相位以在所需的 位置處得到聚焦體積。如果超聲透射對(duì)每個(gè)聚焦體積是足夠的，則在所采樣的陣列元件處 期望特定的電壓組。將提示并分析與合適透射的任意偏離，以得到在透射方面的數(shù)據(jù)。例 如，當(dāng)焦點(diǎn)瞄準(zhǔn)在元件2和3之間時(shí)，他們生成相等的電壓?？梢酝ㄟ^(guò)元件2和3生成的電 壓的差來(lái)探測(cè)聚焦體積的偶然移動(dòng)。相控陣換能器以與均勻相位換能器類(lèi)似的方式使用短 脈沖。相控陣實(shí)現(xiàn)對(duì)具有長(zhǎng)脈沖的透射或者連續(xù)透射的早期監(jiān)測(cè)?？刂葡到y(tǒng)240可以在期 望的時(shí)間選擇并采樣特定元件。在該時(shí)間中，不驅(qū)動(dòng)所選擇的元件用于透射并且將其用作 接收器。如果在陣列中元件的數(shù)目足夠大，則在聚焦組織體積處的功率損失小。例如，在32 個(gè)元件的陣列中，一個(gè)元件不透射僅減小所發(fā)射的輻射1/32。更精密的控制方案可以根據(jù) 時(shí)間和位置程序?qū)υ蓸印?本方法的作者已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲脈沖破壞脂肪組織細(xì)胞時(shí)，人耳聽(tīng)見(jiàn)聲 音。該信號(hào)是伴隨每個(gè)超聲脈沖的一種類(lèi)型的"敲擊"噪音。圖6是根據(jù)所述方法的又一 示例性實(shí)施例的用于組織處置的聲頭的示意性說(shuō)明。聲頭300包括聲學(xué)麥克風(fēng)304。麥克 風(fēng)從被處置組織體積中收集可聽(tīng)見(jiàn)的聲音，并且僅過(guò)濾伴隨超聲脈沖的那些聲音。如在圖 7中所示，換能器270可以是曲面、矩形或者相控陣換能器，其可以具有包圍被處置組織172 的形狀或者布置為包圍被處置組織172?？梢圆僮髟趫D7中示出的相控陣換能器270的不 同操作部分，以便在公共目標(biāo)聚焦體積168中會(huì)聚超聲場(chǎng)，其中圖7是圖6的用于組織處置 的聲頭的橫截面。數(shù)字280(實(shí)線)和數(shù)字290(虛線)示出由換能器270產(chǎn)生并且從不同 方向引導(dǎo)以會(huì)聚在聚焦體積168中的超聲場(chǎng)。 所公開(kāi)的方法和設(shè)備給予護(hù)理者耦合質(zhì)量和透射通過(guò)組織的超聲的清晰指示，提 供超聲能量與組織相互作用的信息，并且改進(jìn)處置的質(zhì)量。 所引起的信號(hào)功率起伏提供該處置在改變脂肪組織的聚集態(tài)方面如何成功，何
時(shí)可以中斷引入到目標(biāo)體積的超聲并且何時(shí)可以開(kāi)始下一體積的處置的信息。 通過(guò)使用短脈沖，可以在要處置的組織中獲得高功率密度而不超過(guò)換能器的功率額度。 短脈沖的另一個(gè)益處是在外部組織層的超聲功率密度大大低于在聚焦體積中的 功率密度。這避免了對(duì)于外部組織層的任意可能損傷。 短脈沖使得可以通過(guò)同一換能器透射和接收，并且通過(guò)他們傳播時(shí)間延遲將透射 信號(hào)與接收信號(hào)分開(kāi)。 相控陣的應(yīng)用使得可以利用可忽略的功率損失實(shí)現(xiàn)透射和接收任務(wù)之間的時(shí)間共享。 聚焦體積的偶然移動(dòng)或者超聲傳播的其他干擾可以通過(guò)相控陣換能器的接收元 件生成的電壓差異來(lái)探測(cè)。
雖然已經(jīng)說(shuō)明和描述了本方法和設(shè)備的示例性實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，可以進(jìn)行 各種改變而不影響該設(shè)備和方法的精神和范圍。因此，本方法的范圍通過(guò)參照下面的權(quán)利 要求限定。
權(quán)利要求
一種軟組織的處置方法，所述方法包括a)向組織突出部施予至少兩個(gè)超聲換能器，并且以脈沖或者連續(xù)操作模式操作所述換能器；b)通過(guò)所述換能器中的至少一個(gè)接收由其它換能器發(fā)射的并且透射通過(guò)所述突出部的超聲功率的至少一部分；以及c)分析所接收的部分以提供用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超聲與被處置組織的耦合、所述組織體積的聚集態(tài)、在所述組織中的聲音速度以及脂肪組織破壞的開(kāi)始中的至少一個(gè)的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述超聲脈沖持續(xù)時(shí)間消除了所述換能器之間 的串?dāng)_。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以脈沖模式操作所述換能器，并且選擇所述脈 沖的持續(xù)時(shí)間，從而使得所述脈沖的半功率寬度比由所述換能器中的一個(gè)發(fā)射的所述超聲 到達(dá)第二換能器的時(shí)間短。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述換能器中的每個(gè)發(fā)射進(jìn)入到位于所述突出 部中的共同目標(biāo)組織體積中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述突出部增加了通過(guò)其向所述目標(biāo)組織體積 中遞送超聲能量的所述組織的面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述換能器在平行于不受干擾的皮膚表面的方 向上輻射超聲能量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述換能器中的每個(gè)在所述超聲輻射發(fā)射模式 操作完成時(shí)，工作在超聲輻射接收模式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所接收的超聲脈沖信號(hào)的參數(shù)包括信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí) 間、在脈沖前沿所接收的峰值強(qiáng)度、在脈沖前沿之后的強(qiáng)度起伏以及相移中的至少一個(gè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以連續(xù)模式發(fā)射所述超聲輻射，并且其中，所述 超聲透射數(shù)據(jù)的參數(shù)包括峰值信號(hào)強(qiáng)度、強(qiáng)度起伏和相移中的至少一個(gè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，采用接收透射通過(guò)所述突出部的輻射并對(duì)其進(jìn) 行分析來(lái)設(shè)置超聲的操作參數(shù)，并且其中，以自動(dòng)或者手動(dòng)模式來(lái)執(zhí)行所述參數(shù)設(shè)置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所接收的信號(hào)強(qiáng)度的起伏指示所述脂肪組織的 破壞，并且所接收的信號(hào)功率沒(méi)有起伏指示脂肪組織破壞過(guò)程的完成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所接收的功率的強(qiáng)度指示處置的效果。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，可聽(tīng)信號(hào)指示脂肪組織細(xì)胞的破裂。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括與所述超聲能量同時(shí)應(yīng)用RF功率。
15. —種軟組織的處置方法，所述方法包括a) 向組織突出部施予至少兩個(gè)超聲換能器，所述超聲換能器發(fā)射進(jìn)入到所述突出部中 的共同組織體積中，以及操作所述換能器使其在至少部分時(shí)間發(fā)射超聲輻射且在至少部分 時(shí)間接收所發(fā)射的超聲輻射；b) 接收并處理透射通過(guò)所述突出部的輻射并且采用其對(duì)所述超聲輻射與組織的耦合 進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)測(cè)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，以連續(xù)或者脈沖模式發(fā)射所述超聲輻射。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，對(duì)透射通過(guò)突出部的輻射的所述處理使得能夠?qū)λ龀曅盘?hào)的操作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并且其中，以自動(dòng)或手動(dòng)模式中的一種來(lái)執(zhí)行所 述設(shè)置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所接收的信號(hào)的強(qiáng)度起伏指示所述脂肪組織 破壞的閾值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15和18所述的方法，其中，所述超聲信號(hào)的操作參數(shù)為脈沖峰值功 率、脈沖長(zhǎng)度、脈沖重復(fù)率、在換能器之間的相對(duì)相位和聚焦方案中的至少一個(gè)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，由人耳可聽(tīng)見(jiàn)的信號(hào)指示所述脂肪組織細(xì)胞 破裂。
21. —種操作用于處置軟組織的聲頭的方法，所述方法包括a) 為聲頭提供至少兩個(gè)超聲換能器，以及b) 以脈沖模式操作所述換能器，從而使得所述脈沖持續(xù)時(shí)間比由一個(gè)換能器發(fā)射的超 聲波前到達(dá)第二個(gè)換能器所占用的時(shí)間短。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，將所述超聲應(yīng)用到由所述聲頭形成的皮膚突 出部。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括至少在與超聲重疊的周期中應(yīng)用RF能量至突 出部。
24. —種避免在超聲組織處置期間對(duì)軟組織造成損傷的方法，所述方法包括a) 形成軟組織突出部；b) 應(yīng)用至少兩個(gè)換能器并且通過(guò)所述換能器發(fā)射超聲進(jìn)入在所述突出部中的共同目 標(biāo)體積中；c) 操作所述換能器以遞送超聲脈沖至所述體積，從而使得在所述體積中生成高超聲輻 射密度；以及d) 布置所述換能器的操作周期，從而使得由一個(gè)換能器發(fā)射的超聲一次只有一個(gè)通過(guò) 外部組織的一部分。
25. —種用于軟組織的超聲處置的設(shè)備，所述設(shè)備包括a) 聲頭，其用于生成所述軟組織的突出部，所述聲頭具有至少一個(gè)透射換能器和至少 一個(gè)超聲能量接收換能器；b) 控制器，其用于驅(qū)動(dòng)所述聲頭并且其具有用于對(duì)由所述超聲能量接收器接收的信號(hào) 進(jìn)行處理的信號(hào)處理和分析單元。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述聲頭通過(guò)真空或機(jī)械裝置生成組織突出部。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理和分析單元是軟件或者硬件中 的至少一個(gè)，并且其中，所接收的超聲脈沖信號(hào)的參數(shù)包括信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間、在脈沖前沿接收 的峰值強(qiáng)度、在脈沖前沿之后的強(qiáng)度起伏以及相移中的至少一個(gè)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述換能器是均勻相位換能器、曲面換能器或 者相控陣換能器中的一個(gè)，并且其中，所述相控陣換能器的至少一部分用作接收器。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25和28所述的設(shè)備，其中，所述換能器的接收部分向所述控制器提 供關(guān)于所述處理過(guò)程的反饋，并且其中，所述控制器基于所述反饋設(shè)置超聲信號(hào)操作參數(shù) 中的至少一個(gè)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25和29所述的設(shè)備，其中，所述超聲信號(hào)的所述操作參數(shù)是脈沖峰 值功率、脈沖長(zhǎng)度、脈沖重復(fù)率、換能器之間的相對(duì)相位和聚焦方案中的至少一個(gè)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述聲頭包括用于感測(cè)超聲與組織的耦合效 果以產(chǎn)生可聽(tīng)信號(hào)的麥克風(fēng)，并且其中，所述麥克風(fēng)與所述控制單元通信。
32. 根據(jù)權(quán)利要求25和31所述的設(shè)備，其中，所述控制器基于所述麥克風(fēng)信號(hào)設(shè)置所 述超聲的操作參數(shù)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述聲頭還包括至少一對(duì)RF電極。
34. —種用于軟組織的超聲處置的設(shè)備，所述設(shè)備包括a) 聲頭，其用于形成所述軟組織突出部，所述聲頭包括i)至少一個(gè)超聲換能器，其應(yīng)用超聲輻射至所述突出部，和至少一個(gè)超聲輻射接收器， 其用于接收透射通過(guò)所述突出部的超聲輻射；以及b) 控制器，其用于控制所述聲頭的操作，所述控制器包括i) 超聲驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)所述換能器；以及ii) 處理和分析單元，其用于處理由所述接收器接收的信號(hào)并且設(shè)置所述超聲驅(qū)動(dòng)器 的操作參數(shù)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中，所述聲頭還包括一對(duì)RF電極和麥克風(fēng)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中，所述控制器還包括與所述RF電極通信的RF發(fā) 生器。
37. —種用于軟組織的超聲處置的設(shè)備，所述設(shè)備包括a) 聲頭，其用于形成所述軟組織突出部，所述聲頭包括i) 至少兩個(gè)超聲換能器，其應(yīng)用超聲輻射至所述突出部，其中，所述換能器中的每個(gè)的 至少一部分用作接收器；ii) 一對(duì)RF電極；以及iii) 麥克風(fēng)，其用于監(jiān)測(cè)超聲與組織耦合的可聽(tīng)見(jiàn)的效果；以及b) 控制器，其用于控制所述聲頭的操作。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的聲頭，還包括a) 到真空源的連接，所述真空源用于形成所述軟組織突出部；以及b) 到信號(hào)處理和分析單元的連接，所述信號(hào)處理和分析單元用于處理由所述接收器接 收的超聲信號(hào)。
全文摘要
公開(kāi)了一種處置軟組織的方法，其中向組織突出部施予至少兩個(gè)超聲換能器應(yīng)用并且操作用于以脈沖或連續(xù)操作模式發(fā)射超聲輻射到突出部。至少一個(gè)換能器接收由其它換能器發(fā)射并透射通過(guò)該突出部的超聲功率的一部分。控制器分析所接收的超聲部分并且采用該數(shù)據(jù)用來(lái)主動(dòng)監(jiān)測(cè)超聲輻射與組織的耦合。還公開(kāi)了一種可以實(shí)現(xiàn)該方法的實(shí)施的設(shè)備。
文檔編號(hào)A61B17/20GK101784236SQ200880100361
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者A·羅森貝格 申請(qǐng)人:賽諾龍醫(yī)療公司