[发明专利]医学超声成像中的高强度聚焦超声的反馈

说明书

联邦赞助研究或发展计划

根据DARPA批准的HR0011-08-3-0004号合同，美国政府拥有本发明的缴费凭证并且具有在限制环境下要求专利所有者在合理条件下将本发明许可给其他人的权利。

技术领域

本实施例涉及超声成像。特别是，超声成像被用作高强度聚焦超声(HIFU)中的反馈。

背景技术

HIFU被用来治疗癌症、肿瘤、病变或其他不需要的组织结构。超声能量对组织进行充分地加热以使不需要的组织坏死。聚焦超声能量以避免损害健康组织。利用超声的治疗可避免诸如手术或射频消融术过程之类的侵入性过程。

超声成像已经被用于引导HIFU治疗。该成像协助将治疗脉冲聚焦在不需要的组织上。例如，使用相同阵列对HIFU进行成像和发射使得HIFU聚焦在预期的组织上。然而，HIFU可使用不同于用于成像的阵列。

已尝试在这些治疗期间监视组织的热变化和生物变化。例如，使用超声能量来测量热膨胀系数(例如，通过斑点跟踪测量组织膨胀)、组织中的声速、或者刚度变化(例如，应变成像)。然而，这些基于超声组织特性的诊断可能不具有足够的信噪比分辨率或可能在临床上不可行。

发明内容

以介绍的方式，下文描述的优选实施例包括用于提供高强度聚焦超声的反馈的方法、指令和系统。使用超声成像确定来自HIFU换能器的波束的位置。该超声成像检测由HIFU换能器所发射的波束引起的组织移位。该移位或从该移位所获得的信息可以用来检测波束的位置并对其成像。对于HIFU和成像可以使用分离的换能器。用户利用来自超声成像的移位反馈来瞄准HIFU发射。可以使用多个关联的换能器或一个共同的换能器。

在第一方面，提供一种用于提供高强度聚焦超声的反馈的方法。从高强度超声换能器发射激励到患者的组织中。检测由激励引起的组织移位。受该移位影响地生成激励的波束剖面的图像。

在第二方面，计算机可读存储介质在其中已经存储有代表指令的数据，所述指令可由程序化处理器执行以用于提供高强度聚焦超声的反馈。该存储介质包括用于如下操作的指令：确定高强度聚焦超声治疗的受组织移位影响的波束位置并生成该波束位置的图像。

在第三方面，提供一种用于提供高强度聚焦超声的反馈的系统。可操作高强度聚焦超声换能器以生成高强度聚焦超声治疗波形。成像换能器可与高强度聚焦超声换能器移动分离。可操作该成像换能器以接收响应于来自高强度聚焦超声换能器的发射的信号。可操作接收波束形成器以输出表示受接收信号影响的空间位置的数据。可操作处理器以估计受输出数据影响的组织移位以及生成受组织移位影响的波束剖面的图像。可操作显示器以显示波束剖面的图像。

本发明由以下的权利要求限定，并且本部分中没有什么可以作为对那些权利要求的限制。本发明的其他方面和优势在下面结合优选实施例讨论，并可随后单独地或组合地被要求保护。

附图说明

部件和图不一定是按比例的，而是重点在于对本发明原理的图示。此外，在图中，相同的附图标记指代所有不同视图中的相应部分。

图1是用于提供高强度聚焦超声的反馈的方法的一个实施例的流程图；

图2是用于提供高强度聚焦超声的反馈的系统的一个实施例的框图；

图3是示出组织区域和所检测的波束剖面的医学图像。

具体实施方式

从移位检测治疗波束或波束的模拟可解决相位异常和/或衰减。使用诸如弹性、应变或切变的移位成像可以更好地估计剂量分布。移位成像的结果可以用来校正治疗波束的分布。可以基于反馈来调整治疗换能器功率和/或焦点位置。可以基于反馈来调整，诸如瞄准，HIFU换能器。

图1示出用于提供高强度聚焦超声的反馈的方法。该方法由图2的系统或不同的系统实施。另外，可以提供不同或较少的动作。例如，在一些实施例中不提供动作38-46。动作以描述的或显示的顺序执行，但可以以其他的顺序执行。例如，在动作36中生成图像之前在动作38中校正波束位置。作为另一示例，重复动作32-26与动作40作为动作42的交叉的一部分。

在动作30中，从高强度聚焦超声换能器发射激励。该激励为声能。聚焦该声能得到三维波束剖面图。使用相控阵列和/或机械聚焦来聚焦该激励。激励可能在一个维度、诸如垂直维度中是未聚焦的。激励传输到患者的组织中。激励聚焦在诸如肿瘤的治疗位置处。然而，由于声学效应、未对准或其他因素，波束可能没有适当地重叠、覆盖乃至与用于治疗的组织位置相交。