本發(fā)明涉及用于將由于將能量施加到組織造成的組織的性質(zhì)改變可視化的可視化裝置和方法。本發(fā)明還涉及包括能量源和用于將能量施加到組織的能量施加設(shè)備的系統(tǒng)，超聲測量布置和可視化裝置。

背景技術(shù)：

us2009/0105588al公開了一種用于監(jiān)測和控制放射治療的方法和系統(tǒng)。輻射源將能量(其在目標(biāo)位點處被吸收)發(fā)射到組織以加熱組織。超聲換能器將超聲信號發(fā)送到組織并且接收反射的超聲信號。信號處理器處理接收到的超聲信號并且計算組織成分掃描或者組織溫度。超聲圖像、組織溫度掃描和應(yīng)變圖像被繪制，以基于組織溫度掃描或組織組分掃描來確定和/或修改治療輻射劑量。指示溫度改變的范圍和圖像中的應(yīng)變差異的彩條支持對顯示的圖像的解釋。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有對在能量施加后的組織的性質(zhì)改變的改進(jìn)的呈現(xiàn)的裝置，使得信息能夠容易由將能量施加到組織的人理解。

根據(jù)本發(fā)明，該方面通過用于繪制在被應(yīng)用到組織的能量的影響下的組織的性質(zhì)的改變的可視化裝置來實現(xiàn)。所述裝置包括：信號處理器，其用于處理指示組織內(nèi)的不同位置處的所述組織的性質(zhì)的來自超聲測量的測量信號，從而導(dǎo)出具有改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域之間的界面的位置；以及繪制設(shè)備，其用于繪制指示所述界面的位置的表示，其中，所述表示的兩個端部指示定義所述組織的厚度的兩個邊界，并且其中，所述兩個端部之間的位置指示所述界面的位置。

取決于由超聲換能器成像的位置，來自心臟的內(nèi)部或來自外部的在心臟上執(zhí)行的超聲測量包括關(guān)于如以下的解剖實體的信息：心肌、血液、心外膜脂肪、肺、心包液以及食管。在利用能量施加設(shè)備將能量施加到心臟組織期間，最重要的信息是心肌組織的性質(zhì)的改變。作為包括被布置為繪制表示的繪制設(shè)備的可視化裝置的結(jié)果，其中，表示的兩個端部指示定義組織厚度的兩個邊界，將能量施加到心臟組織的人能夠容易聚焦于感興趣解剖實體，其是心肌。

在可視化裝置的實施例中，所述繪制設(shè)備還被布置為利用與具有所述未改變的性質(zhì)的所述區(qū)域不同的視覺方面來繪制在能量施加后所述組織的具有所述改變的性質(zhì)的所述區(qū)域。兩個區(qū)域的不同視覺方面在顏色或紋理中可以不同，這使得信息能夠容易由將能量施加到組織的人理解。

在可視化裝置的實施例中，對具有改變的性質(zhì)的所述區(qū)域相對于具有未改變的性質(zhì)的所述區(qū)域利用不同的視覺方面進(jìn)行繪制基于由處理器對超聲測量信號的處理。心臟組織的所述性質(zhì)是從包括速度、速度梯度和應(yīng)變率的組中選擇的物理量。這些物理量反映在能量施加后的心肌組織的性質(zhì)的改變，導(dǎo)致組織收縮性、彈性和灌注的改變。

具有改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域之間的界面的位置的導(dǎo)出能夠基于性質(zhì)的均值、中值、最小值、最大值、絕對誤差或標(biāo)準(zhǔn)差。這些統(tǒng)計學(xué)參數(shù)表示相應(yīng)物理量。

利用的不同視覺方面繪制具有改變的性質(zhì)的所述區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的所述區(qū)域在優(yōu)選的實施例中與所述組織中的兩個區(qū)域的物理量的10％到30％的范圍中的差異相關(guān)聯(lián)。給定區(qū)域中的物理量中的差異表示在能量施加之后的心肌組織的性質(zhì)的顯著改變，導(dǎo)致組織變性、組織收縮性、彈性和灌注的減小。然而，對于其他類型的組織，具有改變的性質(zhì)的區(qū)域相對于具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域的物理量中的差異可能不同。可視化裝置的用戶可以選擇這樣的范圍。

在可視化裝置的實施例中，所述繪制設(shè)備被布置為將表示組織邊界的所述兩個端部繪制為矩形的兩個相對側(cè)。所述實施例的優(yōu)點在于，不同視覺方面在能量施加到組織后從矩形的一側(cè)開始發(fā)展，并且其在能量施加以適當(dāng)?shù)膹姸劝l(fā)生足夠的持續(xù)時間的情況下朝向相對側(cè)推進(jìn)。

可視化裝置的替代實施例包括繪制設(shè)備，所述繪制設(shè)備被布置為將表示組織邊界的所述兩個端部繪制為重合(coinciding)，其中，定義所述組織厚度的所述兩個邊界之間的距離被繪制為圓形、環(huán)形或橢圓形。在這樣的實施例中，表示在能量施加后的組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域的不同視覺方面在特定位置處在幾何形式中開始發(fā)展，并且在覆蓋幾何形式后，不同視覺方面返回到與其開始之處重合的位置中，假設(shè)能量施加以適當(dāng)?shù)膹姸忍幇l(fā)生足夠的持續(xù)時間。

在本發(fā)明的又一方面中，一種系統(tǒng)，包括連接到用于將能量施加到組織的能量施加設(shè)備的能量源、超聲測量布置和可視化裝置。這樣的系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于，包括一個或多個超聲換能器的超聲測量布置的超聲探頭能夠被嵌入到能量施加設(shè)備中。這允許精確地在能量施加在組織上發(fā)生的位點上進(jìn)行超聲測量。由于能量施加設(shè)備中的超聲換能器的集成，不需要對齊超聲探頭和能量施加設(shè)備以便避免由超聲測量中的能量施加設(shè)備引起的遮蔽，并且所述系統(tǒng)允許以高準(zhǔn)確度和高保真度辨別組織中的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域。

所述能量施加設(shè)備被布置為通過從以下選擇的模態(tài)中的一種將能量施加到所述組織：超聲波、射頻電流、射頻波、微波或者激光射束。能量施加設(shè)備被連接到能量源，所述能量源以電流或電磁輻射的形式提供能量。在能量施加設(shè)備中，電流能夠被變換為超聲波、或者射頻波的形式的電磁波、微波或光。

在優(yōu)選實施例中，所述系統(tǒng)被布置為響應(yīng)于對應(yīng)于所述組織內(nèi)的具有改變的性質(zhì)的所述區(qū)域的所述第二視覺方面覆蓋所繪制的表示的所述兩個端部之間的整個間隔的檢測，而中斷從所述能量源到所述能量施加設(shè)備的能量傳輸。能量施加的中斷涉及通過避免針對過多持續(xù)時間的能量的施加的對效率的改進(jìn)。通過超聲(例如，高強度聚焦超聲)的能量施加，或者在其他能量施加模態(tài)被使用時由能量施加設(shè)備的表面的局部冷卻創(chuàng)建的狀況，可以創(chuàng)建針對不源于組織邊界與能量施加設(shè)備接觸的位點處的組織內(nèi)的性質(zhì)改變的起始的環(huán)境。類似于沒有對能量施加設(shè)備的局部冷卻的常規(guī)能量施加(其中，性質(zhì)改變源于能量施加設(shè)備與組織之間的接觸的位點處)，針對組織的能量施加的中斷響應(yīng)于檢測到對應(yīng)于具有改變的性質(zhì)的區(qū)域的第二視覺方面覆蓋繪制的表示的兩個端部之間的整個間隔而發(fā)生。

在替代實施例中，系統(tǒng)可以被布置為響應(yīng)于檢測到對應(yīng)于所述組織內(nèi)的改變的性質(zhì)的所述區(qū)域的所述第二視覺方面接近所繪制的表示的下端，而減少從所述能量源傳輸?shù)剿瞿芰渴┘釉O(shè)備的能量的量。

在又一實施例中，所述系統(tǒng)包括：程序控制的處理器和用于所述處理器的計算機程序，以使得能夠從超聲圖像、組織速度圖像或應(yīng)變率圖像選擇表示所繪制的表示的兩個端部的所述組織的所述兩個邊界。取決于其中針對組織的能量施加被選擇的位置，心臟的解剖結(jié)構(gòu)與能量施加設(shè)備的設(shè)計的結(jié)合可以引起多個心肌層存在于超聲測量結(jié)果中的環(huán)境。這樣的范例是在心臟的小梁區(qū)域中的能量施加，對著心房按壓房間隔或?qū)χ氖野磯菏议g隔，訪問掛在心室上的心耳的各個位置。該實施例對于在心臟組織包括在心肌層之外的心外膜脂肪的情況下，僅選擇對于能量施加而言為感興趣的心肌層也是有意義的。

參考下文所描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得以闡述。

附圖說明

在附圖中：

圖1示意性且示范性地示出了可視化裝置的實施例，

圖2a、2b、2c、2d、2e和2f示意性且示范性地示出了m-模式超聲脈沖回波圖像、組織速度和組織應(yīng)變率圖像，

圖3a、3b和3c示意性且示范性地示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的實施例繪制的圖像的序列，

圖4a和4b示意性且示范性地示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的其他實施例繪制的圖像，

圖5示意性且示范性地示出了用于從組織應(yīng)變率圖像選擇組織的兩個邊界的方法，所述兩個邊界構(gòu)成組織的矩形表示的兩個相對側(cè)。

圖6示意性且示范性地示出了包括超聲測量布置和根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的測量系統(tǒng)，

圖7示意性且示范性地示出了一種系統(tǒng)，其包括連接到能量施加設(shè)備的能量源、超聲測量布置和根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置，

圖8a示意性且示范性地示出了用于停止從能量源到能量施加設(shè)備的能量傳輸?shù)氖疽鈭D，

圖8b示意性且示范性地示出了用于減少從能量源傳輸?shù)侥芰渴┘釉O(shè)備的能量的量的示意圖，

圖9a、9b和9c示意性且示范性地示出了用于檢測在表示中的僅第二視覺方面的存在的序列，并且

圖10示意性且示范性地示出了針對利用主動冷卻遠(yuǎn)端端部將能量施加到組織繪制的圖像的實施例。

具體實施方式

圖1示意性且示范性地示出了可視化裝置1的實施例，其包括用于處理來自超聲測量的信號3的信號處理器2和耦合到處理器的繪制設(shè)備4，所述繪制設(shè)備用于繪制在能量施加后的組織的性質(zhì)改變的表示。信號3由外部超聲測量系統(tǒng)來采集，并且其被發(fā)送到可視化裝置1的信號處理器。超聲測量信號3優(yōu)選地借助于在組織上的實時運動模式(m模式)脈沖回波測量來導(dǎo)出。替代地，m模式超聲信息能夠從由外部超聲測量裝置執(zhí)行的亮度模式(b模式)或三維(3d)超聲測量來提取。信號處理器2以預(yù)定方式處理超聲測量信號3，使得處理的結(jié)果是物理量。物理量能夠為速度、速度梯度或者應(yīng)變率。

處理器2被布置為以足夠高的速率處理實時超聲數(shù)據(jù)，以避免在組織速度的計算中的混疊效應(yīng)。根據(jù)組織上的m模式超聲測量，兩個連續(xù)射頻線之間的局部相位移位φ被計算。假設(shè)沒有發(fā)生混疊，則根據(jù)下式將相位移位變換為組織的速度v：

其中，c是聲音在組織中的速度，fp是超聲測量的脈沖重復(fù)速率，并且fc是超聲換能器的中心頻率。通過將超聲測量的脈沖重復(fù)速率增加到足夠高，優(yōu)選地高于4khz，來防止混疊。

在另一實施例中，根據(jù)下式來計算組織內(nèi)的應(yīng)變率εr：

其中，fs是數(shù)據(jù)樣本率，δφ＝φn-φn-1并且n是離散時間指數(shù)。

繪制設(shè)備4包括繪制處理器、存儲器單元和顯示單元。繪制處理器布置從處理器2接收的數(shù)據(jù)，用于在顯示單元上被繪制。

圖2a和2b示出了在能量施加期間的心臟組織的m模式超聲圖像10。m模式超聲圖像的坐標(biāo)表示沿垂直軸d的測量的組織結(jié)構(gòu)的深度，和沿著水平軸t的相同組織結(jié)構(gòu)的回聲特性的時間改變。圖像的亮度表示由超聲測量布置接收的來自被成像的結(jié)構(gòu)的散射和反射信號的幅度。在初始相位中，心臟組織具有由物理量表征的固有性質(zhì)11。在到心臟組織的能量施加13的開始處，組織的性質(zhì)改變12在能量施加設(shè)備與心臟組織之間的接觸附近的能量。用于示范性描述的能量的源是射頻電流。當(dāng)應(yīng)用的能量的強度合適并且能量施加15的持續(xù)時間足夠長時，組織的性質(zhì)的改變根據(jù)圖2b中的線16在組織的深度中傳播。組織性質(zhì)的改變在能量施加最終終止(由附圖標(biāo)記14指示)時停止在深度中的傳播。在具有在能量施加15期間的改變的性質(zhì)的組織相對于具有未改變的性質(zhì)11的組織之間的線16表示的界面處的回聲特性改變能夠是細(xì)微的。這使得在實踐中不可能通過僅使用m模式超聲圖像的視覺解釋來區(qū)分在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織。

圖2c和2d示出了針對如在圖2a和2b中的m模式超聲圖像中呈現(xiàn)的相同范例的心臟組織的組織速度圖像20。組織中的速度概況是通過使用公式1從m模式超聲測量結(jié)果導(dǎo)出的。在將能量施加到組織后，組織中的速度概況改變，并且能夠由圖2d中的線26虛擬分離的兩個區(qū)域能夠被識別，表示具有改變的性質(zhì)的組織22和具有未改變的性質(zhì)的組織21。

圖2e和2f示出了針對如在圖2a-2d中呈現(xiàn)的相同范例的心臟組織的應(yīng)變率圖像30。組織中的應(yīng)變率是通過使用公式2從m模式超聲測量結(jié)果導(dǎo)出的。在將能量施加到組織后，組織中的應(yīng)變率改變，并且能夠由圖2f中的線36虛擬地分離兩個區(qū)域，表示具有改變的性質(zhì)的組織32和具有未改變的性質(zhì)的組織31。

線16、26、36是非常難以或不可能基于超聲10、組織速度20和應(yīng)變率30圖像的視覺解釋定義的最現(xiàn)實的情況，這是由于心臟組織與能量施加設(shè)備的相互作用環(huán)境大的變化性。心臟組織與能量施加設(shè)備之間的接觸的量，因此心臟組織的機械約束的變化、心臟組織與能量施加設(shè)備之間的各種接觸角度、隨著解剖位置的組織收縮性的變化以及在人類的呼吸期間的鄰近器官(例如肺)的影響，使得與能量施加設(shè)備的每個并且每一個組織相互作用唯一。

發(fā)明人意識到，為了區(qū)分在能量施加到心臟組織后的顯著性質(zhì)改變，如在生物功能組織和非生物功能組織之間區(qū)分，必須滿足特定狀況。在具有改變的性質(zhì)的組織12、22、32相對于具有未改變的性質(zhì)的組織11、21、31之間的界面處，存在關(guān)于應(yīng)變率和組織速度的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的突然變化。關(guān)于應(yīng)變率和組織速度的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)，諸如均值、中值、最小值、最大值、絕對偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差經(jīng)歷在生物功能組織和非生物功能組織之間的界面處的10％到30％的范圍中的突然變化，而在兩個區(qū)域內(nèi)的變化仍然相對小并且沒有急劇概況改變。

由于心臟組織與能量施加設(shè)備之間的相互作用環(huán)境的大的變化，應(yīng)變率和組織速度圖像的巨大的動態(tài)范圍使得在多數(shù)實際情況下難以識別表征在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織之間的界面的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的該變化。

圖3a、3b和3c示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的實施例繪制的表示的序列，其克服了與對在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織之間的界面的識別困難有關(guān)的限制。

圖3a示出了在能量施加的開始之前的t0時間處的具有未改變的性質(zhì)的心臟組織31的應(yīng)變率圖像30。沿著指示超聲測量結(jié)果的深度垂直軸33，定義了兩個顯著邊界，組織的內(nèi)壁34和外壁37。這兩個邊界定義被繪制用于組織的表示的矩形圖像40的兩個相對端部。組織的內(nèi)壁和外壁能夠在根據(jù)信噪比分析的超聲測量數(shù)據(jù)的處理期間被識別，與呈現(xiàn)極端急劇速度和應(yīng)變率概況改變的各種解剖實體之間的邊界的識別相組合。利用公式1計算的在組織中沿著組織的深度的速度場是連續(xù)和均勻的，而不像血液的速度概況。心包液不示出超聲散射和超聲反射，因此能夠根據(jù)信噪比的銳利轉(zhuǎn)變?nèi)菀椎刈R別組織的外壁。利用公式2計算的應(yīng)變率也示出相對于血液或心包液的心臟組織的內(nèi)壁或外壁處的特性，兩個邊界處的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的變化非常大，可能達(dá)到兩個數(shù)量級的幅度。在矩形表示40的兩個相對側(cè)44和47之間，繪制了第一視覺方面41，其分別表示具有根據(jù)來自m模式超聲10、組織速度20和應(yīng)變率30圖像的11、21、31的未改變的性質(zhì)的組織。

圖3b示出了在時刻t1處的心臟組織的應(yīng)變率圖像30，其中，t1是稍微比針對組織的能量施加的起始時刻38更晚。對組織的能量施加導(dǎo)致在與心臟組織的內(nèi)壁接觸的能量施加設(shè)備的緊密附近的應(yīng)變率值的改變，而在更遠(yuǎn)離能量施加設(shè)備并且更靠近于組織的外壁的區(qū)域中的應(yīng)變率值仍然基本上未改變。通過射頻電流到組織的能量施加的屬性是使得首先與能量施加設(shè)備接觸的區(qū)域經(jīng)歷性質(zhì)改變，因此能量施加在以適當(dāng)強度施加能量足夠長的持續(xù)時間后，能量施加隨著時間達(dá)到更深的區(qū)域。

在具有改變的性質(zhì)的組織32與具有未改變的性質(zhì)的組織31之間的界面處，存在利用公式2計算的應(yīng)變率的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的突然改變。統(tǒng)計學(xué)參數(shù)，諸如均值、中值、最小值、最大值、絕對偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差經(jīng)歷在界面36處的10％到30％的范圍中的突然變化，而在兩個區(qū)域內(nèi)的變化仍然相對小并且沒有劇變概況。在t1時刻處，在能量施加后具有經(jīng)修改的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織之間的界面達(dá)到特定深度39。在矩形表示40中，第二視覺方面42被分配，對應(yīng)于在應(yīng)變率圖像30上的組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域32。對應(yīng)于在應(yīng)變率圖像30上的組織31的具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域31的矩形表示40中的區(qū)域41保持第一視覺方面。兩個不同視覺方面42、41相對于矩形表示40上的兩個端部44、47之間的界面49的位置在向組織施加能量的任何時刻處與以下成比例：具有改變的組織性質(zhì)的區(qū)域32與具有未改變的組織區(qū)域31之間的截面39相對于來自應(yīng)變率圖像30的心臟組織的內(nèi)壁34和外壁37的位置。

圖3c示出了在針對組織的能量施加期間的時刻t2處的心臟組織的應(yīng)變率圖像30。表示來自應(yīng)變率圖像30的具有改變的性質(zhì)的組織32與具有未改變的性質(zhì)的組織31的兩個不同視覺方面42和41之間的界面49在更長持續(xù)時間的能量施加后達(dá)到心臟組織的更深的區(qū)域。

在針對射頻電流的替代能量施加模態(tài)(諸如高強度聚焦超聲)的情況下，取決于能量施加設(shè)備的特性，組織的性質(zhì)的修改可以源自于指示定義組織的厚度的兩個邊界的兩個端部44和47之間的任何地方。

圖像40優(yōu)選地被獨立繪制。然而，在替代實施例中，圖像40可以伴隨有來自包括相應(yīng)組織的m模式超聲圖像10、組織速度圖像20和應(yīng)變率圖像30的組的一幅或多幅圖像。

圖4a和4b示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的其他實施例繪制的替代表示，其中，來自應(yīng)變率圖像30的兩個邊界(內(nèi)壁34和外壁37)分別被繪制為表示50和60中的重合項54、57和64、67。定義組織厚度的組織的兩個邊界34和37之間的距離分別被繪制為圓形50和環(huán)形60。在表示50中的兩個不同視覺方面52、51和表示60中的62、61之間的截面59和69意指來自應(yīng)變應(yīng)變率圖像30的在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織32與具有未改變的性質(zhì)的組織31之間的界面39。在表示50中的具有兩個不同視覺方面52、51和表示60中的62、61的兩個分段的長度與以下成比例：具有改變的性質(zhì)的組織和具有未改變的性質(zhì)的組織相對于由應(yīng)變率圖像30的內(nèi)壁34和外壁37之間的距離定義的組織厚度的深度。其他幾何形式(例如橢圓)適于類似實施例。

圖5示出了在多個解剖實體被定位在超聲測量結(jié)果中的心臟組織前面和上方中的情況下，用于選擇應(yīng)變率圖像70上的心臟組織的兩個邊界，內(nèi)壁74和外壁77的實施例。不同解剖實體可以是鄰近于心臟組織的外壁的結(jié)構(gòu)，例如肺、食管、心外膜脂肪?？梢暬b置包括程序控制處理器和用于處理器的計算機程序，實現(xiàn)從以下圖像中的至少一種選擇組織的內(nèi)壁74和外壁77：m模式超聲圖像、組織速度圖像和應(yīng)變率圖像。選定的邊界74和77構(gòu)成心臟組織的繪制的矩形表示40的相對側(cè)44和47。

圖6示出了包括超聲測量布置81和可視化裝置1的測量系統(tǒng)80。超聲測量布置81包括連接到超聲探頭的超聲脈沖發(fā)生器/接收器單元。超聲脈沖發(fā)生器/接收器單元被布置為將電脈沖傳送到定位于超聲探頭中的超聲換能器，其對超聲波中的電脈沖進(jìn)行變換并且將超聲波傳送到組織中。超聲波從組織被散射和反射回到超聲換能器，其將超聲信號變換為電信號并且將其發(fā)送到脈沖發(fā)生器/接收器單元。脈沖發(fā)生器/接收器單元通過連接83將超聲測量信號提供到可視化裝置1的信號處理器2。信號處理器2處理超聲測量信號，并且耦合到處理器的繪制設(shè)備4繪制圖3a-3c中示意性示出的表示40，以用于辨別在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域的組織，使得信息可以容易由將能量施加到組織的人理解。

圖7示意性且示范性地示出了包括連接到用于將能量施加到組織的能量施加設(shè)備92的能量源91、超聲測量布置81以及可視化裝置1的系統(tǒng)90。能量源91被布置為以電流或電磁輻射的形式將能量提供到能量施加設(shè)備92。在能量施加設(shè)備中，電流能夠被變換為超聲波、射頻波、微波或光。在通過激光射束將能量施加到組織的情況下，能量源能夠通過光纖以電磁輻射直接將能量提供到能量施加設(shè)備，或者其能夠通過集成在能量施加設(shè)備中的激光發(fā)射二極管被變換為電磁輻射。在示范性描述中，能量施加設(shè)備92利用其遠(yuǎn)端端部93將射頻電流應(yīng)用到躺在床96的表面上的人類95的心臟94組織。

包括超聲脈沖生成器/接收器單元的超聲測量布置81，通過連接83將超聲信號提供到可視化裝置1，所述超聲脈沖生成器/接收器單元連接到集成到能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93中的一個或多個超聲換能器。

由于超聲換能器到能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93中的集成，超聲測量精確地在對組織發(fā)生能量施加的位置上發(fā)生，因此不需要相對于能量施加設(shè)備對準(zhǔn)超聲探頭，以便避免在超聲測量中由能量施加設(shè)備引起的遮擋和/或環(huán)繞偽影。因此，在能量施加后組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域之間的區(qū)分是可能的，具有增加的準(zhǔn)確度和保真度。

被集成到能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93中的超聲換能器可以是單活塞常規(guī)壓電換能器、相控陣列壓電換能器或者電容性微機械超聲換能器(cmut)。

在優(yōu)選實施例中，超聲測量結(jié)果是諸如圖2所示的m模式脈沖回波測量結(jié)果，然而，m模式超聲測量信號能夠從b模式或3d超聲測量模態(tài)來提取。m模式脈沖回波測量結(jié)果提供了關(guān)于組織內(nèi)的結(jié)構(gòu)的時間上的位置的改變的信息。該測量數(shù)據(jù)是可視化裝置的信號處理器的理想輸入，所述信號處理器用于處理物理量形式的輸出，諸如速度、速度梯度或應(yīng)變率。這些物理或相關(guān)統(tǒng)計參數(shù)(諸如，均值、中值、最小值或最大值、絕對偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差)的改變能夠指示在能量施加后的組織的性質(zhì)改變。

生物的心臟由于固有收縮而呈現(xiàn)特征運動。該運動導(dǎo)致在能量施加設(shè)備與心臟的內(nèi)壁接觸時的能量施加設(shè)備與心臟組織的相互作用。相互作用的周期性變化有利于可視化裝置的信號處理器處理諸如速度、速度梯度或應(yīng)變率的物理量的輸出，因為相互作用的重復(fù)屬性呈現(xiàn)與心臟的收縮和松弛相位有關(guān)的物理量中的重復(fù)模式。在不呈現(xiàn)固有運動的其他組織類型的情況下，優(yōu)選地，外部周期性運動被應(yīng)用在相對于靜態(tài)組織的能量施加設(shè)備上。

在心臟組織上的超聲測量結(jié)果能夠在具有或沒有針對組織的能量施加的情況下在全部時間處被執(zhí)行。在沒有能量施加到組織的情況下，可視化裝置1的繪制設(shè)備4被布置為繪制具有兩個端部44、47以及針對具有未改變的性質(zhì)的組織的兩個端部之間的單個視覺方面41的表示40，如圖3a所示。在能量施加到組織期間，第二視覺方面42被繪制在表示40中，指示在能量施加后組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域。

圖8a示出了系統(tǒng)90的功能使用的示意圖100。超聲測量開始于步驟101中，其在第一實例中能夠幫助相對于心臟94組織定位能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93，在此之后，其提供來自組織的超聲測量信號。在步驟102中，信號處理器2處理通過連接83從超聲測量布置81轉(zhuǎn)移的超聲測量信號。處理器還計算物理量及其相關(guān)的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)。心臟組織的兩個邊界，內(nèi)壁34和外壁37，被檢測到，并且繪制的表示40的兩個端44和47相應(yīng)地被分配(圖9a)。第一視覺方面41被繪制在矩形表示40的兩個端44、47之間，對應(yīng)于具有未改變的性質(zhì)31的組織。在步驟103中，針對心臟94組織的能量施加開始。連接到系統(tǒng)90的能量源91的能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93將能量施加到組織。在能量施加之后，存在以下潛力：信號處理器2檢測由內(nèi)壁34和外壁37定義的心臟組織的厚度內(nèi)的10％到30％的范圍中的物理量及其相關(guān)統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的改變。在這種情況下，在步驟104中，第二視覺方面42被分配到表示40(圖9b)中的組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域，其中，兩個不同視覺方面42、41之間的界面49成比例地表示相對于心臟組織的厚度的具有改變的性質(zhì)的組織的深度和具有未改變的性質(zhì)的組織的深度。在以適當(dāng)?shù)膹姸仁┘幽芰坎⑶以谧銐蜷L持續(xù)時間后，兩個不同視覺方面42、41之間的界面49接近表示40的下端47。當(dāng)界面49接近下端47(圖9c)時，第一視覺方面41消失，并且僅第二視覺方面42仍然呈現(xiàn)在表示40中，其指示心臟組織的性質(zhì)貫穿組織的整個厚度改變。在該時刻處，在步驟105中，耦合到繪制設(shè)備4的處理器檢測到僅第二視覺方面42呈現(xiàn)在表示40中。在步驟106中，處理器將信號傳送到能量源91，其在接收到信號后中斷將能量提供到能量施加設(shè)備92。

在示出在圖8b中的示意圖110上的系統(tǒng)90的替代功能使用中，系統(tǒng)90可以在步驟108中被布置為響應(yīng)于步驟107中檢測到對應(yīng)于組織內(nèi)的改變的性質(zhì)的區(qū)域的第二視覺方面42接近繪制的表示40的下端47，降低從能量源91傳輸?shù)侥芰渴┘釉O(shè)備92的能量的量。在優(yōu)選實施例中，從能量源91傳輸?shù)侥芰渴┘釉O(shè)備92的能量的量的降低在對應(yīng)于組織內(nèi)的改變的性質(zhì)的區(qū)域的第二視覺方面42覆蓋兩個端部44、47之間的間隔的三分之二時被觸發(fā)。能量的量的降低可以根據(jù)線性函數(shù)或者根據(jù)相對于繪制的表示40的兩個端部44、47的界面49的位置的任何其他編程的關(guān)系。

圖10示出了針對利用具有主動冷卻遠(yuǎn)端端部的能量施加設(shè)備應(yīng)用到組織的能量的本發(fā)明的繪制的表示140的替代實施例。主動冷卻可以包括具有諸如鹽溶液的冷卻液體的開放或關(guān)閉灌溉。在對組織的能量施加的那些狀況中，可能會出現(xiàn)這樣的情況：在性質(zhì)改變不在心臟組織的內(nèi)壁處開始時，即使在能量施加設(shè)備的遠(yuǎn)端端部與該位置接觸，但是其開始于組織的內(nèi)壁與外壁之間的某處時。在示范性表示40中，利用第二視覺方面142繪制的具有改變的性質(zhì)的組織被定位在兩個端部144與147之間。表示具有未改變的性質(zhì)的組織的第一視覺方面141由第二視覺方面142劃分為兩個部分。第一視覺方面141的兩個部分鄰近于表示組織的內(nèi)壁和外壁的兩個端部。兩個不同視覺方面141、142具有兩個界面148和149。在以適當(dāng)強度施加能量并且持續(xù)足夠長的持續(xù)時間后，界面148、149可以接近甚至到達(dá)端部144、147。能量施加的中斷可以通過檢測到來自繪制的表示的第一視覺方面的消失而被觸發(fā)。

具有主動冷卻遠(yuǎn)端端部的能量施加設(shè)備可以以超聲波、射頻電流、射頻波、微波或激光射束的形式將將能量施加到組織。高強度聚焦超聲的屬性可以提供類似環(huán)境，即使在沒有能量施加設(shè)備的遠(yuǎn)端端部的主動冷卻的情況下。

本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求書，在實踐請求保護的本發(fā)明時能夠理解并且實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。

在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。

單個單元或設(shè)備可能滿足在權(quán)利要求中記載的若干項功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。

可以將計算機程序存儲/分布在與其它硬件一起提供或者作為其它硬件的一部分提供的諸如光存儲介質(zhì)或者固態(tài)介質(zhì)的合適介質(zhì)上，但是還可以以諸如經(jīng)因特網(wǎng)或者其它有線或無線電信系統(tǒng)的其它形式分布。

權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記均不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。