氣泡中的步驟，W及利用所述第 一散射脈沖與所述至少一個(gè)氣泡之間的沖擊散射機(jī)制在該至少一個(gè)氣泡附近產(chǎn)生空化核 云的步驟。
[0029] 提供一種超聲治療系統(tǒng)，包括超聲治療換能器和聯(lián)接至該超聲治療換能器的超聲 治療生成器，該超聲治療生成器配置成驅(qū)動(dòng)所述超聲治療換能器W將初生壓力波形傳送到 組織中從而在組織內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)氣泡，該超聲治療生成器進(jìn)一步配置成驅(qū)動(dòng)所述超聲治 療換能器W在所述初生壓力波形的化S至20化S內(nèi)將第一散射壓力波形傳送到所述至少一 個(gè)氣泡中從而在該至少一個(gè)氣泡附近產(chǎn)生空化核。
[0030] 在一些實(shí)施例中，所述第一散射脈沖的峰峰值壓力的壓力幅值足W在所述至少一 個(gè)氣泡附近產(chǎn)生空化核。
[0031] 在其它實(shí)施例中，所述超聲治療生成器進(jìn)一步配置成驅(qū)動(dòng)所述超聲治療換能器W 在所述第一散射壓力波形之后傳送至少一個(gè)附加的散射脈沖，用W在所述至少一個(gè)氣泡附 近產(chǎn)生空化核。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲治療生成器還包括配置成生成復(fù)雜波形W使所述初生 壓力波形和所述散射壓力波形初生的控制器，聯(lián)接至所述控制器的高電壓電源供應(yīng)器，配 置成接收并放大來自所述控制器和高電壓電源供應(yīng)器的所述復(fù)雜波形的放大器，W及配置 成使所述超聲治療換能器的阻抗與所述放大器的阻抗匹配的匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0033] 提供一種利用超聲能量治療組織的方法，包括利用超聲能量在組織中產(chǎn)生至少一 個(gè)氣泡的步驟，使沖擊聚焦壓力波形碰撞該至少一個(gè)氣泡的步驟，W及在該至少一個(gè)氣泡 附近形成空化核的步驟。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述至少一個(gè)氣泡的生命周期期間執(zhí)行碰撞步驟。
[00巧]在另一實(shí)施例中，在所述產(chǎn)生步驟的化S至20化S內(nèi)執(zhí)行所述碰撞步驟。
[0036] 在替代實(shí)施例中，利用所述沖擊聚焦壓力波形與所述至少一個(gè)氣泡之間的沖擊散 射機(jī)制來完成形成空化核的步驟。
【附圖說明】
[0037] 本發(fā)明的創(chuàng)新性特征在所附權(quán)利要求中具體提出。通過參考提出了其中利用了本 發(fā)明原理的圖解實(shí)施例的下述詳細(xì)說明和附圖將獲得對(duì)本發(fā)明的特征及益處的更好的理 解，其中：
[0038] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的超聲治療換能器；
[0039] 圖2a-2c示出了在水中的氣泡云初生；
[0040] 圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的聚焦壓力波形；
[0041 ]圖4a-4e是示出沖擊散射的概念圖；
[0042] 圖5a-5c示出包括用于將超聲能量傳送至組織的初生壓力波形和散射壓力波形的 脈沖序列的多個(gè)實(shí)施例；
[0043] 圖6示出配置成傳送優(yōu)選序列W利用空化治療組織的系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 空化的生成
[0045] 本文公開了為優(yōu)選實(shí)施例的研發(fā)提供重要背景信息的空化核及氣泡云形成的若 干原理?？栈耸怯捎诘蛪毫ο蚪M織傳遞而形成的各個(gè)氣泡。氣泡云可由在換能器焦點(diǎn)處 或附近形成的空化核的密集群組成。空化核(氣泡云）的形成是組織摧毀術(shù)療法的兩個(gè)關(guān)鍵 組成部分。
[0046] 形成空化核的可能性
[0047] 如果組織經(jīng)受接近或超過用于形成至少單個(gè)空化核(氣泡)所需的壓力水平的峰 值負(fù)壓力(峰值稀疏壓力），則空化核能在組織中形成。注意運(yùn)個(gè)水平是可變的，并取決于多 個(gè)因素一一包括組織特性(結(jié)構(gòu)和成分、溶解的氣體含量和雜質(zhì)的存在）、換能器幾何構(gòu)型 (焦距和焦距比數(shù)）W及序列方案(PRF;循環(huán)的次數(shù)）。已表明由一個(gè)聲脈沖形成的空化核的 數(shù)目與所達(dá)到的峰值負(fù)壓力直接相關(guān)。
[004引空化時(shí)間進(jìn)程
[0049] 空化核生長到最大尺寸，然后潰滅。針對(duì)氣泡初生、生長、然后潰滅的過程的空化 時(shí)間進(jìn)程取決于介質(zhì)（即，組織類型）。針對(duì)液體的空化時(shí)間進(jìn)程比在明膠和軟組織中的空 化時(shí)間進(jìn)程更長。表1對(duì)水中和明膠中的空化初生、生長和潰滅時(shí)間進(jìn)行了比較。圖2a-2c示 出了典型的空化時(shí)間進(jìn)程。圖2a示出在介質(zhì)中，諸如在組織中、在水中或在明膠中的空化 208的初生。圖化示出空化208生長至最大尺寸，其中空化氣泡于聚焦區(qū)內(nèi)聚集在一起。圖2c 示出空化208的潰滅，此處幾乎全部空化氣泡都已潰滅并消失。
[0050]
[0051 ]用于氣泡云形成的聲沖擊和沖擊散射機(jī)制
[0052] 隨著聲波形經(jīng)介質(zhì)行進(jìn)，（多個(gè))正(壓縮)半循環(huán)比（多個(gè))負(fù)(稀疏)半循環(huán)行進(jìn)得 更快。運(yùn)種效果引起壓力波形變成非線性的，從而在壓力波形的負(fù)半循環(huán)與正半循環(huán)之間 形成尖銳轉(zhuǎn)變。正半循環(huán)的壓力幅值隨著運(yùn)個(gè)轉(zhuǎn)變的斜率增加而增大，并且壓力波形變得 更加"非線性"或"振蕩"。運(yùn)可W被稱為沖擊聚焦壓力波形。非線性的水平取決于壓力波形 的壓力幅值及經(jīng)介質(zhì)傳播的距離。圖3示出具有正半循環(huán)和負(fù)半循環(huán)的沖擊聚焦壓力波形 的示例。應(yīng)理解的是，沖擊聚焦壓力波形包括多個(gè)正的和負(fù)的半循環(huán)。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明，作為沖擊散射的結(jié)果，空化核能在組織中形成。當(dāng)聲波波形的沖擊正 壓力半循環(huán)自預(yù)先存在的（多個(gè))氣泡反射或散射且該沖擊正壓力半循環(huán)因此反相使得其 W附加方式與聲波波形的入射負(fù)壓力半循環(huán)組合時(shí)，沖擊散射發(fā)生。如果生成的運(yùn)個(gè)經(jīng)組 合的新的負(fù)壓力半循環(huán)足夠大（即，在所關(guān)屯、的組織或介質(zhì)的固有闊值W上一一例如大于 SMPa峰值負(fù)壓力），則附加的空化核將在任何預(yù)先存在的核附近形成。運(yùn)個(gè)過程自身重復(fù)發(fā) 生，直至經(jīng)組合的新的負(fù)壓力半循環(huán)在壓力上不足W形成新的空化核。
[0054] 圖4a-4e是示出組織摧毀術(shù)療法的沖擊散射法的概念圖。上部的框示出預(yù)先存在 的氣泡408和沖擊正壓力半循環(huán)410,下部的框示出超聲脈沖壓力分布412(水平線414表示 零壓力幅值）。預(yù)先存在的氣泡408可W由初生脈沖或如上所述的序列形成。然后，沖擊壓力 波形能根據(jù)沖擊散射方法的一個(gè)實(shí)施例在氣泡的生命周期期間朝向氣泡408傳遞。
[0055] 在圖4a-4e中，入射沖擊壓力波形412從左向右朝向預(yù)先存在的氣泡408傳播，如箭 頭416所表示的。入射沖擊壓力波形能在氣泡的生命周期期間朝向氣泡傳送并傳送到氣泡 中，W使該入射沖擊壓力波形與氣泡相互作用。圖4a中示出單個(gè)預(yù)先存在的氣泡408,其如 上所述地已在組織中產(chǎn)生。由于入射沖擊壓力波形的初生負(fù)壓力半循環(huán)，運(yùn)個(gè)氣泡能在尺 寸上膨脹，如圖4b中所示。在圖4c中，入射沖擊壓力波形412的沖擊正壓力半循環(huán)410撞擊在 氣泡408上，并且正壓力半循環(huán)開始散射。散射的沖擊正壓力半循環(huán)反相并有益地干預(yù)入射 沖擊壓力波形412的沖擊負(fù)壓力半循環(huán)413, W形成瞬時(shí)的較大幅值的負(fù)壓力半循環(huán)418(如 圖4c-4e中圓形虛線418所示)一一其在氣泡408附近或后面產(chǎn)生附加的空化核420。負(fù)壓力 半循環(huán)418從右向左傳播，如箭頭422表示的。附加的空化核420在沖擊正壓力波形410的相 反方向上形成，直至負(fù)壓力半循環(huán)418下降到用于空化核的形成的闊值W下，如圖4e中所 示。運(yùn)個(gè)過程可通過朝向預(yù)先存在的氣泡408及附加空化核420傳遞且傳遞到其中的后續(xù)的 沖擊壓力波形而重復(fù)進(jìn)行。
[0056] 通過運(yùn)種沖擊散射方法形成的空化核趨于朝向治療換能器生長，并且它們的范圍 取決于脈沖(波形）中的高壓力循環(huán)的次數(shù)及脈沖重復(fù)頻率(PRF)。最小化沖擊波形中的循 環(huán)次數(shù)或者減小序列PRF是減小氣泡云長度W及減小時(shí)間平均強(qiáng)度并因此減小熱劑量的有 效方法。
[0057] 利用沖擊散射而加強(qiáng)的氣泡云形成
[0058] 本公開中描述的優(yōu)選的組織摧毀術(shù)激發(fā)序列的關(guān)鍵組成是：1)該序列的被稱為初 生脈沖或初生壓力波形的第一脈沖，其配置成在組織中形成至少一個(gè)氣泡，2)該序列的被 稱為散射脈沖或散射壓力波形的第二脈沖，其配置成通過沖擊散射而在至少一個(gè)氣泡附近 生成空化核，W及3)初生脈沖與散射脈沖之間的特定時(shí)間延遲。
[0059] 用于脈沖的關(guān)鍵參數(shù)是：初生脈沖應(yīng)配置成在所關(guān)屯、的組織中產(chǎn)生至少一個(gè)氣 泡。運(yùn)能通過如上所述的常規(guī)組織摧毀術(shù)初生脈沖或通過能因沸騰而在組織中誘發(fā)氣泡形 成的其它超聲技術(shù)、諸如HI即或沸騰組織摧毀術(shù)來實(shí)現(xiàn)。散射脈沖應(yīng)當(dāng)具有對(duì)于空化核的 沖擊散射形成而言足夠高的峰峰值壓力。在一些實(shí)施例中，運(yùn)些脈沖之間的時(shí)間延遲可W 在扣S和20化S之間。在另一實(shí)施例中，運(yùn)些脈沖之間的時(shí)間延遲可W在扣S和40ms之間。在 另一實(shí)施例中，運(yùn)些脈沖之間的時(shí)間延遲可W在化S和Is之間。
[0060] 在另一實(shí)施例中，可W增加或減少用在初生脈