包括壓電供能的x射線源的電子短距治療輻射施加裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置。所述輻射施加裝置包括：轉(zhuǎn)換單元(2)，所述轉(zhuǎn)換單元在所述對(duì)象內(nèi)被布置在所述位置處，并用于將超聲能轉(zhuǎn)換為電能；以及輻射源(4)，所述輻射源被布置在所述對(duì)象內(nèi)，并用于生成要被施加在所述對(duì)象內(nèi)的所述位置處的輻射(5)，其中，所述輻射源(4)由所述電能驅(qū)動(dòng)。由于所述轉(zhuǎn)換單元將所述超聲能轉(zhuǎn)換為由所述輻射源使用的電能，因而不需要向所述輻射源傳送電能，即，不一定需要例如可能必須被隔離的對(duì)應(yīng)的線纜。因此能夠減少絕緣問題和對(duì)應(yīng)的安全問題，這些問題在使用線纜，尤其是使用對(duì)應(yīng)的高壓線纜的情況下是可能存在的。
【專利說明】包括壓電供能的X射線源的電子短距治療輻射施加裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置和輻射施加方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子短程治療中，微型X射線管被導(dǎo)航到人體內(nèi)的X射線要被施加到的期望位置，例如用于處置腫瘤，其中，所述X射線管以例如50kV的電壓被操作。由于必須從人外部將該高電壓傳送到人體內(nèi)的X射線管，出于安全原因，必須對(duì)線纜絕緣和電流限制可靠性應(yīng)用極端要求以防發(fā)生線纜斷裂或短路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置和輻射施加方法，其中，能夠降低有關(guān)電絕緣和電流限制可靠性的要求。
[0004]在本發(fā)明的第一方面中，提出一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置，其中，所述輻射施加裝置包括:
[0005]-轉(zhuǎn)換單元，其在所述對(duì)象內(nèi)被布置在所述位置處，并用于將超聲能轉(zhuǎn)換為電能，
[0006]-輻射源，其被布置在所述對(duì)象內(nèi)，并用于生成要被施加于所述對(duì)象內(nèi)的所述位置處的輻射，其中，所述輻射源由所述電能驅(qū)動(dòng)。
[0007]由于所述轉(zhuǎn)換單元將所述超聲能轉(zhuǎn)換為電能，所述電能由所述輻射源用于生成所述輻射，因而不需要向所述輻射源傳送電能，即，不一定需要例如可能必須被隔離的對(duì)應(yīng)的線纜。由于電能不需要被傳送到所述輻射源，因此能夠減少絕緣問題和對(duì)應(yīng)的安全問題，這些問題在使用線纜，尤其是使用對(duì)應(yīng)的高壓線纜的情況下是可能存在的。
[0008]所述對(duì)象優(yōu)選為人，其中，所述輻射被施加到所述人的內(nèi)部。所述對(duì)象還能夠?yàn)閯?dòng)物或技術(shù)對(duì)象。特別地，所述輻射能夠被施加到，例如人體內(nèi)的腫瘤，必須將輻射施加到所述腫瘤處以破壞所述腫瘤。
[0009]優(yōu)選地，所述輻射源為X射線源，所述X射線源用于當(dāng)所述電能被施加到所述X射線源時(shí)生成X射線作為輻射。所述X射線源優(yōu)選為微型X射線源，所述微型X射線源被布置在例如包括導(dǎo)管或針的短程治療施加器內(nèi)。因此，例如，能夠通過使用X射線處置人體內(nèi)的組織。典型的操作電壓優(yōu)選地處于20kv至IOOkV的范圍中，其允許在組織中產(chǎn)生mm到cm范圍的X射線譜。操作電流為管電流，其能夠被選擇為在典型的目標(biāo)組織處產(chǎn)生足夠高的劑量率。具體而言，所述操作電流能夠在20 μ A至800 μ A的范圍中。
[0010]所述轉(zhuǎn)換單元優(yōu)選地適于將所述超聲能轉(zhuǎn)換成用于提供電能的高電壓。所述高電壓優(yōu)選地在驅(qū)動(dòng)X射線管所需要的范圍內(nèi)。其優(yōu)選地在20kV至IOOkV的范圍中，并且進(jìn)一步優(yōu)選地在40kV至IOOkV的范圍中。
[0011]所述轉(zhuǎn)換單元能夠適于提供脈沖電能，其中，所述輻射源能夠適于基于所述脈沖電能生成脈沖輻射。具體而言，所述轉(zhuǎn)換單元能夠適于在X射線管的陽(yáng)極與陰極之間生成脈沖電場(chǎng)，并因此生成脈沖電流，所述脈沖電流可以在kHz到MHz的頻率范圍中。在另一實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換單元還能夠適于提供連續(xù)電能，并且所述輻射源能夠適于基于所述連續(xù)電能生成連續(xù)福射。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換單元包括用于將所述超聲能轉(zhuǎn)換成電能的壓電元件。這允許通過以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式生成對(duì)應(yīng)的電壓，將所述超聲能轉(zhuǎn)換成電能。所述壓電元件能夠被并入所述輻射源或在所述輻射源附近。具體而言，所述壓電元件能夠位于微型X射線源的陰極之后或陽(yáng)極之后，以便在陰極與陽(yáng)極之間產(chǎn)生加速電場(chǎng)，同時(shí)仍不被兩個(gè)電極之間的電子擊中。所述壓電元件還能夠與陽(yáng)極或陰極集成。具體而言，其能夠與所述X射線源的陰極相同。在該情況中，當(dāng)所述壓電元件中的電場(chǎng)反轉(zhuǎn)時(shí)，電子從所述壓電元件的表面發(fā)射，從而產(chǎn)生脈沖電子發(fā)射。這允許減小所述輻射源的尺寸，由此便于將所述輻射源與所述轉(zhuǎn)換單元引入到所述對(duì)象中。
[0013]所述壓電元件優(yōu)選為陶瓷的，并且可以包括以下材料中的至少一種:鋯鈦酸鉛(PZT)、石英、LiNbO3' LiTaO3' GaPO4' La3Ga5SiO14' BaTiO3' KNbO3> Na2WO3' Ba2NaNb5O5'Pb2KNb5O15, NaKNb, BiFeO3^ NaNb03。也可以使用聚合物壓電材料，如聚偏氟乙烯(PVDF)，其呈現(xiàn)比石英顯著更高的壓電性。
[0014]所述轉(zhuǎn)換單元能夠包括若干壓電元件，所述若干壓電元件用于將所述超聲能轉(zhuǎn)換成用于提供電能的電壓，其中，所述壓電元件能夠被布置為使得所述若干壓電元件的電壓被組合為組 合電壓，所述組合電壓大于由各自的單個(gè)壓電元件產(chǎn)生的每個(gè)電壓。例如，所述壓電元件(其可以為薄膜或厚片)能夠被幾何布置為使得由所述若干壓電元件生成的電場(chǎng)，以及因此的電壓被放大，具體而言被累加到組合電場(chǎng)，以及因此的組合電壓。這允許生成相對(duì)高的電壓以提供所述電能。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述對(duì)象為人，并且所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源被配置為能夠被布置在所述人的體內(nèi)以通過施加器在所述人的體內(nèi)的所述位置處施加所述輻射。具體而言，所述施加器能夠包括套管，其優(yōu)選為管狀的。其能夠?yàn)殚g質(zhì)管，如介入流程中使用的導(dǎo)管或針。所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源能夠被布置在所述套管內(nèi)，并且所述套管能夠適于被引入到所述對(duì)象中，以在所述對(duì)象內(nèi)的所述位置處施加所述輻射。因此能夠通過將所述套管(所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源能夠位于所述套管中)布置在所述對(duì)象內(nèi)，而將所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源布置在所述對(duì)象內(nèi)。所述套管外部?jī)?yōu)選地適于使得其在被引入到所述對(duì)象中時(shí)，不損傷所述對(duì)象。例如，所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源因此能夠被轉(zhuǎn)交到所述對(duì)象中，而不因所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源的外部而傷害所述對(duì)象的內(nèi)部。
[0016]所述施加器能夠被視為所述輻射施加裝置的一部分，或者其能夠被視為單獨(dú)的元件。所述施加器優(yōu)選為短程治療施加器，如氣囊施加器、陰道施加器、或SAVI型施加器。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述輻射施加裝置包括電能儲(chǔ)存單元，所述電能儲(chǔ)存單元用于儲(chǔ)存所述電能，并用于將所儲(chǔ)存的電能提供到所述輻射源。所述電能儲(chǔ)存單元優(yōu)選為電池。例如，所述電能儲(chǔ)存單元能夠?yàn)楸∧る姵鼗螂娙萜?。還優(yōu)選地，所述輻射施加裝置包括放大單元，所述放大單元用于在所生成的電壓被所述輻射源用于生成所述輻射之前，增大所生成的電壓。所述放大單元包括，例如，變壓器和/或電壓倍增器。所述電壓倍增器例如為維拉德(Villard)級(jí)聯(lián)。
[0018]所述輻射施加裝置優(yōu)選地包括超聲能生成設(shè)備，所述超聲能生成設(shè)備用于生成要被所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為電能的超聲能。所述超聲能生成設(shè)備能夠適于產(chǎn)生連續(xù)或脈沖超聲波，以生成對(duì)應(yīng)的輻射，即優(yōu)選地對(duì)應(yīng)的X射線。
[0019]在實(shí)施例中，所述輻射施加裝置還包括超聲傳送單元，所述超聲傳送單元用于將超聲波從所述對(duì)象的外部傳送到所述轉(zhuǎn)換單元。所述超聲傳送單元優(yōu)選為用于將超聲波從超聲能生成設(shè)備傳送到所述轉(zhuǎn)換單元的超聲傳送線纜或超聲傳送管。所述超聲傳送單元優(yōu)選地至少部分能夠被布置在套管(如與所述對(duì)象一起布置的管)內(nèi)，以便經(jīng)由所述超聲傳送單元將超聲從所述對(duì)象的外部通過所述套管傳送到所述對(duì)象內(nèi)的所述轉(zhuǎn)換單元。經(jīng)由所述超聲傳送單元將所述超聲能傳送到所述轉(zhuǎn)換單元能夠相對(duì)于所生成的超聲能，導(dǎo)致生成所述輻射的效率的改進(jìn)。
[0020]在另一實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換單元能夠適于無(wú)線地接收超聲波。
[0021]所述超聲能生成設(shè)備優(yōu)選地適于被離體布置。其能夠?yàn)閱为?dú)的單元或者其能夠?yàn)槌暢上裣到y(tǒng)的一部分。在后一種情況中，能夠使用與額外的超聲換能器(其用于提供要被所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的所述超聲能)組合的通用超聲描記設(shè)備，其中，所述額外的超聲換能器和所述轉(zhuǎn)換單元能夠被連接到超聲傳送線纜的相對(duì)端，所述超聲傳送線纜用于將所述超聲能從所述額外的超聲換能器傳送到所述轉(zhuǎn)換單元。所述超聲成像系統(tǒng)，或其他另一種成像模態(tài)，能夠用于放置所述輻射源和/或施加器。
[0022]所述超聲能生成設(shè)備能夠適于a)向所述對(duì)象發(fā)送所述超聲能，b)接收來(lái)自所述對(duì)象的反射超聲能，c)根據(jù)所接收的反射超聲能，確定所述轉(zhuǎn)換單元在所述對(duì)象內(nèi)的位置，并且d)將所發(fā)送的超聲能聚焦在所述轉(zhuǎn)換單元的所確定的位置上。例如，所述超聲能生成設(shè)備能夠適于通過使用已知的雷達(dá)類位置確定算法，計(jì)算所述轉(zhuǎn)換單元在所述對(duì)象內(nèi)的位置。所述超聲能到所述轉(zhuǎn)換單元的位置的聚焦允許基于生成的超聲能，進(jìn)一步增大在所述對(duì)象內(nèi)生成輻射的效率。
[0023]所述對(duì)象優(yōu)選為人，其中，所述轉(zhuǎn)換單元、所述輻射源和所述超聲能生成設(shè)備能夠被配置為能夠被布置在人的體內(nèi)以通過使用上文提及的施加器在人體內(nèi)的所述位置處施加所述輻射。這允許將所述超聲生成單元放置為靠近人體內(nèi)的所述轉(zhuǎn)換單元，由此進(jìn)一步增強(qiáng)到所述轉(zhuǎn)換單元的超聲功率傳輸。
[0024]所述超聲生成單元能夠包括被置于x-y平面中的陣列中的一組超聲換能器，從而在z方向上生成超聲束。在無(wú)線的情況中，超聲波可以借助于，例如，一般在例如高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)治療中使用的超聲聚焦設(shè)備被聚焦到所述壓電元件。能夠以下述方式聚焦超聲束:(a)幾何地，例如利用透鏡或利用彎曲的換能器；或(b)電子地，使用所謂的相控陣列，其中，調(diào)節(jié)換能器陣列中的元件的相對(duì)相位以將束引導(dǎo)到各個(gè)位置。使用相控陣列技術(shù)，能夠在所述對(duì)象中移動(dòng)所述焦點(diǎn)，從而向輻射施加生成單元(如被置于所述對(duì)象內(nèi)的各個(gè)位置處的X射線源)供能，或者甚至實(shí)時(shí)跟蹤所述施加器中的源路徑。
[0025]所述輻射施加裝置優(yōu)選地適合用于介入性輻射治療，其中，輻射由被施加到所述對(duì)象的X射線提供。具體而言，所述輻射施加裝置優(yōu)選地適合用于短程治療。
[0026]在本發(fā)明的另一方面中，提出一種用于生成超聲能的超聲能生成設(shè)備，其中，所述超聲能生成設(shè)備適于與如權(quán)利要求1所述的用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置合作，其中，所述超聲能生成設(shè)備適于生成超聲能，所述超聲能可被所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為電能，以驅(qū)動(dòng)所述輻射源來(lái)生成要被施加在所述對(duì)象內(nèi)的輻射。[0027]在本發(fā)明的另一方面中，提出一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加方法，其中，所述輻射施加方法包括:
[0028]-將轉(zhuǎn)換單元和輻射源布置在所述對(duì)象內(nèi)的所述位置處，
[0029]-由超聲能生成設(shè)備生成超聲能，
[0030]-由所述對(duì)象內(nèi)的所述轉(zhuǎn)換單元將所述超聲場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電能，
[0031]-由所述輻射源生成要被施加在所述對(duì)象內(nèi)的所述位置處的輻射，其中，所述輻射源由所述電能驅(qū)動(dòng)。
[0032]應(yīng)理解，權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置、權(quán)利要求14所述的超聲能生成設(shè)備和權(quán)利要求15所述的輻射施加方法具有相似和/或等同的優(yōu)選實(shí)施例，具體而言，如從屬權(quán)利要求中定義的優(yōu)選實(shí)施例。
[0033]應(yīng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還能夠?yàn)閺膶贆?quán)利要求與各自的獨(dú)立權(quán)利要求的任
意組合。
[0034]本發(fā)明的這些以及其他方面將從下文描述的實(shí)施例變得顯而易見，并將參考下文描述的實(shí)施例得以闡明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]在以下附圖中:
[0036]圖1示意性且示范性地示出用于向?qū)ο笫┘虞椛涞妮椛涫┘友b置的實(shí)施例，
[0037]圖2示意性且示范性地示出轉(zhuǎn)換單元和輻射源在導(dǎo)管內(nèi)的布置的實(shí)施例，
[0038]圖3示意性且示范性地示出人上的超聲能生成設(shè)備的實(shí)施例，
[0039]圖4至圖6示范性且示意性地示出轉(zhuǎn)換單元和輻射源在導(dǎo)管內(nèi)的可能布置的不同實(shí)施例，
[0040]圖7和圖8示意性且示范性地示出轉(zhuǎn)換單元的若干壓電元件的布置，
[0041]圖9示意性且示范性地示出轉(zhuǎn)換單元的橫向作用壓電元件，
[0042]圖10示范性且示意性地示出轉(zhuǎn)換單元和輻射源在導(dǎo)管內(nèi)的可能布置的另一實(shí)施例，
[0043]圖11示意性且示范性地示出輻射源、轉(zhuǎn)換單元和超聲能傳送單元在導(dǎo)管內(nèi)的布置的實(shí)施例，
[0044]圖12示意性且示范性地示出輻射源、轉(zhuǎn)換單元和超聲能生成設(shè)備在導(dǎo)管內(nèi)的布置的實(shí)施例，
[0045]圖13示范性且示意性地示出轉(zhuǎn)換單元和輻射源在導(dǎo)管內(nèi)的可能布置的另一實(shí)施例，
[0046]圖14示出用于生成電壓的壓電元件和用于放大所述電壓的高壓級(jí)聯(lián)，并且
[0047]圖15示出示范性地圖示用于向?qū)ο笫┘虞椛涞妮椛涫┘臃椒ǖ牧鞒虉D。
【具體實(shí)施方式】
[0048]圖1示意性且示范性地示出用于在對(duì)象3內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置I的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，對(duì)象3為位于人體臺(tái)4上的人。輻射施加裝置I包括用于導(dǎo)航導(dǎo)管11的導(dǎo)管導(dǎo)航單元66，導(dǎo)管11被用作用于將人體內(nèi)的輻射源施加到人3的體內(nèi)的期望位置的施加器。在導(dǎo)管11已被導(dǎo)航到期望位置之后，經(jīng)由導(dǎo)管11將輻射源和轉(zhuǎn)換單元引入到人3中，其中，所述輻射源用于生成要被施加在人體內(nèi)的所述位置處的輻射，所述轉(zhuǎn)換單元用于將超聲能轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)所述輻射源的電能。為了轉(zhuǎn)交并縮回導(dǎo)管11內(nèi)的所述輻射源和所述轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源經(jīng)由例如絲線被連接到電動(dòng)機(jī)67。在所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源已被移動(dòng)到導(dǎo)管11內(nèi)的期望位置之后，輻射能夠被施加到例如人體內(nèi)的腫瘤，以破壞所述腫瘤。具體而言，能夠?qū)⑺鲚椛湓床迦氲侥[瘤腔中或自然管腔中，以便在這些地方處和/或靠近這些地方施加輻射。
[0049]所述輻射源為用于生成X射線的X射線源，同時(shí)電能被施加到所述X射線源。在該實(shí)施例中，所述X射線源為能夠被布置在所述導(dǎo)管內(nèi)的微型X射線源。所述X射線源和所述轉(zhuǎn)換單元被配置為將超聲能轉(zhuǎn)換為電能，使得在所述X射線源的陽(yáng)極與陰極之間的區(qū)域中產(chǎn)生電場(chǎng)，以便加速?gòu)乃鲫帢O向所述陽(yáng)極發(fā)射的電子。
[0050]圖2示意性且示范性地示出導(dǎo)管11內(nèi)的X射線源4和轉(zhuǎn)換單元2。X射線源4包括陰極7和陽(yáng)極6，以向陽(yáng)極6加速電子8。當(dāng)電子8入射在陽(yáng)極6上時(shí)，以已知方式生成X射線5。任選地，在陽(yáng)極6與陰極7之間能夠存在電介質(zhì)(圖2中未示出)。
[0051]轉(zhuǎn)換單元2包括壓電元件9,壓電元件9用于將超聲能轉(zhuǎn)換成電能。所述壓電元件能夠被視作用于接收超聲波(即所述超聲能)并且用于根據(jù)所接收的超聲波生成電壓的壓電接收器。當(dāng)以超聲能輻照時(shí)，該壓電接收器被交替地壓縮和膨脹，從而產(chǎn)生電場(chǎng)，即電壓。在該實(shí)施例中，壓電元件9與陰極7集成，并且能夠被視作與X射線源4的陰極7等同。當(dāng)壓電元件9中的電場(chǎng)反轉(zhuǎn)時(shí)，從壓電元件9的表面發(fā)射電子8，從而產(chǎn)生脈沖電子發(fā)射。具體而言，能夠通過所接收的超聲波將壓電元件9壓在一起，由此極化所述壓電元件。之后在電極中，收集補(bǔ)償電荷，其補(bǔ)償所述壓電元件的極化。例如，通過在所述電極中的覆蓋所述壓電元件的表面的電子，補(bǔ)償所述壓電元件的該表面上的正向極化。如果所述壓電元件中的極化被反轉(zhuǎn)，則從所述電極發(fā)射電子。
[0052]在實(shí)施例中，在所述陰極與所述陽(yáng)極之間，能夠存在低壓氣體，其中，由所述壓電元件生成的電場(chǎng)能夠生成離子，所述離子被加速并與氣體原子相互作用，以創(chuàng)建另外的電子和正離子。所述正離子能夠朝向所述陰極被加速，由此將另外的電子從所述陰極去除掉。所生成的電子朝向所述陽(yáng)極被加速，在這里生成所述X射線。也能夠通過碰撞離子在所述陰極中生成X射線。
[0053]轉(zhuǎn)換單元2和輻射源4被布置在接地殼體18內(nèi)，殼體18能夠是真空密封的，并且移動(dòng)絲線17被附接到殼體18以在導(dǎo)管11內(nèi)移動(dòng)殼體18。陽(yáng)極6和所述表面上的另一電極80與陰極7相對(duì)，并且優(yōu)選地通過將陽(yáng)極6和另一電極80與殼體18電連接而接地。移動(dòng)絲線17還與電動(dòng)機(jī)67連接，以允許電動(dòng)機(jī)67在導(dǎo)管11內(nèi)移動(dòng)轉(zhuǎn)換單元2和輻射源4。能夠自動(dòng)地、半自動(dòng)地或手動(dòng)地執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換單元和所述福射源的該移動(dòng)。在實(shí)施例中，僅通過手，而不使用電動(dòng)機(jī)67，經(jīng)由所述移動(dòng)絲線移動(dòng)所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源。通過冷卻流體提供單元69在導(dǎo)管11內(nèi)提供冷卻流體70。冷卻流體70冷卻輻射源4，并且還能夠充當(dāng)介質(zhì)，以將超聲波從人3的外部傳送到轉(zhuǎn)換單元2。
[0054]再次參考圖1，所述輻射施加裝置還包括超聲能生成設(shè)備31，超聲能生成設(shè)備31用于生成要被轉(zhuǎn)換單元2轉(zhuǎn)換為電能的超聲能。超聲能生成設(shè)備31能夠適于產(chǎn)生連續(xù)或脈沖超聲波，以生成對(duì)應(yīng)的輻射，即對(duì)應(yīng)的X射線。超聲能生成設(shè)備31被布置在人3的外皮膚上。能夠通過使用例如折射率匹配凝膠或如從超聲成像(其中，手持式換能器被直接置于外皮膚上并在所述外皮膚上移動(dòng))已知的其他液體，增強(qiáng)所述超聲能的耦合。
[0055]在該實(shí)施例中，超聲能被從人3的外部無(wú)線傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換單元2，以到達(dá)X射線5要被施加的內(nèi)部位置。經(jīng)由諸如電纜的電連接60將超聲能生成設(shè)備31與超聲控制單元71連接。超聲控制單元71、冷卻流體提供單元69、電動(dòng)機(jī)67和導(dǎo)管導(dǎo)航單元66能夠?yàn)檩椛涫┘友b置控制單元61的部件。
[0056]在圖3中更詳細(xì)地示意性且示范性地示出的超聲能生成設(shè)備31包括超聲換能器72的陣列，所述陣列用于向轉(zhuǎn)換單元2發(fā)送超聲能并用于接收來(lái)自轉(zhuǎn)換單元2的反射超聲能。能夠由超聲控制單元71控制來(lái)自不同超聲換能器72的超聲波的發(fā)射的相位，使得所發(fā)送的超聲能聚焦到轉(zhuǎn)換單元2上。具體而言，從轉(zhuǎn)換單元2所接收的反射超聲能可以用于確定轉(zhuǎn)換單元2的位置，其中，之后能夠控制超聲能的發(fā)射，使得其被聚焦到轉(zhuǎn)換單元2的所確定的位置上。能夠基于超聲波從各自的超聲換能器72行進(jìn)到轉(zhuǎn)換單元2并從轉(zhuǎn)換單元2返回到各自的超聲換能器72所需要的時(shí)間，確定轉(zhuǎn)換單元2的位置。在實(shí)施例中，為了確定轉(zhuǎn)換單元2的位置，能夠個(gè)體地操作超聲換能器72，使得針對(duì)每個(gè)反射超聲波，超聲波的起源(即，哪個(gè)超聲換能器72生成了該超聲波)被明確知曉?；谒_定的超聲波用于行進(jìn)到轉(zhuǎn)換單元2并返回到超聲換能器72所需要的時(shí)間，能夠可靠地確定轉(zhuǎn)換單元2的位置。在其他實(shí)施例中，能夠以另一種方式確定轉(zhuǎn)換單元2的位置。例如，X射線熒光透視系統(tǒng)68能夠用于確定轉(zhuǎn)換單元2的位置。在圖3中，出于清楚的原因，未示出如輻射源4的另外的元件。
[0057]由于不需要從人的外部到X射線源的高壓線纜，因此能夠減少安全要求。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，高壓線纜的剛度能夠降低X射線源在人體內(nèi)的移動(dòng)性。因此，由于在所描述的實(shí)施例中不需要高壓線纜，能夠改善X射線源在人體內(nèi)的移動(dòng)性，例如相對(duì)于沿彎曲路徑的移動(dòng)。
[0058]在另一實(shí)施例中，所述輻射源和所述轉(zhuǎn)換單元能夠具有在導(dǎo)管11內(nèi)的另一種配置。例如，如在圖4中示意性且示范性地示出的，轉(zhuǎn)換單元102、112能夠被分布在陰極107和陽(yáng)極106間，即轉(zhuǎn)換單元102的第一部分的第一壓電元件109能夠與陰極107集成，并且所述轉(zhuǎn)換單元的第二部分112的第二壓電元件113能夠與陽(yáng)極106集成。陽(yáng)極106和陰極107為X射線源104的元件，其中，如果超聲波遇到所述壓電元件，則電子8被生成并朝向陽(yáng)極106被加速，在陽(yáng)極106處生成X射線輻射5。轉(zhuǎn)換單元102和輻射源104被布置在接地殼體118內(nèi)，殼體118能夠?yàn)檎婵彰芊馊萜鳎淠軌蛲ㄟ^電動(dòng)機(jī)67經(jīng)由移動(dòng)絲線117在導(dǎo)管11(即施加器)內(nèi)移動(dòng)。在圖4中示范性地示出的配置中，所述超聲能生成設(shè)備能夠適于生成超聲波，所述超聲波被配置為使得壓電元件109、113，即電極106、107被交替地用作陰極和陽(yáng)極，其中，在電極106、107交替地產(chǎn)生X射線。壓電元件109的另一電極180(其與電極107相對(duì))，以及壓電元件113的另一電極181 (其與電極106相對(duì))接地，即優(yōu)選地，它們被電連接到接地殼體118。電極106、107不接地。
[0059]圖5示意性且示范性地示出輻射源和轉(zhuǎn)換單元在導(dǎo)管11內(nèi)的布置的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換單元202包括與輻射源104的第一電極207集成的壓電元件209。輻射源204為X射線管，其中，由絲狀陰極214生成的電子8在第一電極207與陽(yáng)極206之間朝向陽(yáng)極206被加速。轉(zhuǎn)換單元202和輻射源204被布置在接地殼體218內(nèi)，殼體218可通過電動(dòng)機(jī)67經(jīng)由移動(dòng)絲線217在導(dǎo)管11內(nèi)移動(dòng)。壓電元件209的陽(yáng)極206和另一電極280接地，并且絲狀陰極214經(jīng)由電連接215、216與外部電壓源連接，使得絲狀陰極214能夠發(fā)射電子。陽(yáng)極206和另一電極280優(yōu)選地與接地殼體218電連接。
[0060]圖6示意性且示范性地示出轉(zhuǎn)換單元和輻射源在導(dǎo)管11內(nèi)的另一布置。在圖6中，轉(zhuǎn)換單元302不與X射線源304的陰極307或陽(yáng)極306集成。轉(zhuǎn)換單元302為與陰極307和陽(yáng)極306分開的元件，并且經(jīng)由電連接320、321與它們連接，以將由轉(zhuǎn)換單元302生成的電能提供到輻射源304。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換單元302被布置在殼體319內(nèi)并且輻射源304被布置在另一殼體318內(nèi)。能夠通過電動(dòng)機(jī)67經(jīng)由移動(dòng)絲線317使兩個(gè)殼體318、319與轉(zhuǎn)換單元302和輻射源304 —起移動(dòng)。在其他實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換單元302和輻射源304還能夠位于相同殼體內(nèi)。轉(zhuǎn)換單元302適于將超聲能轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓，該電壓被施加到陰極307和陽(yáng)極306以朝向陽(yáng)極306加速電子8。
[0061]轉(zhuǎn)換單元302能夠包括若干壓電元件309、313、324、325，如在圖7中示意性且示范性地示出的。在圖7中，壓電元件309、313、324、325被布置并且壓電元件309、313、324、325的各自的表面經(jīng)由電連接326被電連接，使得若干壓電元件309、313、324、325的電壓被組合為組合電壓，所述組合電壓大于由各自的單個(gè)壓電元件產(chǎn)生的每個(gè)電壓。得到的組合電壓存在于點(diǎn)327,328之間，點(diǎn)327,328與輻射源304的陰極307和陽(yáng)極306連接。在圖7中，由箭頭322、323指示由超聲波生成的力的方向。
[0062]圖8示意性且示范性地示出具有電極380...385的壓電元件349、350、351的布置的另一實(shí)施例，電極380...385可以形成圖6中所示的轉(zhuǎn)換單元302。在該實(shí)施例中，壓電元件349、350、351被布置為使得由所述壓電元件生成的電壓被累加到組合電壓。每個(gè)壓電元件349、350、351均能夠?yàn)閴弘姴牧系谋∧せ蚝衿５玫降慕M合電壓能夠經(jīng)由電連接352、353被提供到輻射源304的陽(yáng)極306和陰極307。
[0063]各自的壓電元件能夠?yàn)榭v向作用壓電元件或橫向作用壓電元件。圖9中示意性且示范性地示出橫向作用壓電元件。在圖9中，作用在壓電元件329上的力322、323的方向橫向于所生成的場(chǎng)的方向，即，在圖9中，力方向是垂直的并且場(chǎng)方向是水平的。在壓電元件329的電連接330的點(diǎn)331、332之間提供得到的電壓。所述輻射源的陽(yáng)極和陰極能夠被電連接到這些點(diǎn)331、332，以將由壓電元件329生成的電能提供到所述X射線源。
[0064]圖10示意性且示范性地示出包括壓電元件809的轉(zhuǎn)換單元802的另一布置。壓電元件809與陰極807集成，其中，電子8在陰極807與陽(yáng)極806之間被加速，在陽(yáng)極806處生成X射線輻射5。與陰極807相對(duì)，在壓電元件809上提供另一電極830，以生成在該電極830與另一相對(duì)電極880之間的電場(chǎng)。所述電極位于殼體808中，殼體818可經(jīng)由移動(dòng)絲線817在導(dǎo)管11內(nèi)移動(dòng)。電極880、806接地，具體而言，通過將這些電極880、806與接地殼體818電連接而接地。在圖10所示的情形中，電子8朝向陽(yáng)極806被加速。正離子能夠從電極830被加速到電極880。根據(jù)所接收的超聲波，在隨后的情形中，其能夠反轉(zhuǎn)。在兩個(gè)外電極806、880中均生成X射線。
[0065]圖11示意性且示范性地示出輻射源和轉(zhuǎn)換單元在導(dǎo)管11內(nèi)的布置的另一可能實(shí)施例。在該實(shí)施例中，超聲傳送單元430位于導(dǎo)管11內(nèi)，以將超聲波從人3的外部傳送到轉(zhuǎn)換單元402。所述超聲傳送單元優(yōu)選為超聲傳送線纜，如在US5380274中或在W090/01300中所公開的線纜中的一種或幾種。在該實(shí)施例中，在人3的外部，超聲傳送單元430與超聲能生成設(shè)備連接，即與超聲換能器連接，以將所生成的超聲能從人的外部的超聲能生成設(shè)備傳送到人的內(nèi)部的轉(zhuǎn)換單元402。轉(zhuǎn)換單元402包括至少一個(gè)壓電元件,所述壓電元件用于將所傳送的超聲能轉(zhuǎn)換成電能，具體而言，轉(zhuǎn)換成電壓，其中，所述電壓經(jīng)由電連接420、421被施加到X射線源404的陰極407和陽(yáng)極406。如果所生成的電壓被施加到陰極407和陽(yáng)極406，則電子8被生成并朝向陽(yáng)極406被加速，在陽(yáng)極406處產(chǎn)生X射線5。輻射源404被布置在殼體418內(nèi)并且轉(zhuǎn)換單元402被布置在殼體419內(nèi)。能夠通過使用例如外部電動(dòng)機(jī)，經(jīng)由超聲傳送單元430或經(jīng)由移動(dòng)絲線(圖11中未示出)，在導(dǎo)管11內(nèi)移動(dòng)具有轉(zhuǎn)換單元402和輻射源404的這些殼體。
[0066]圖12示意性且示范性地示出轉(zhuǎn)換單元和輻射單元在導(dǎo)管11內(nèi)的布置的另一實(shí)施例。在圖12中，諸如對(duì)應(yīng)的超聲換能器的超聲能生成設(shè)備531被布置在導(dǎo)管11內(nèi)。在另一實(shí)施例中，還能夠通過使用另一施加器，例如另一導(dǎo)管，將所述超聲能生成設(shè)備提供在人3的體內(nèi)以靠近所述轉(zhuǎn)換單元。
[0067]由外部電壓源(圖12中未示出)，經(jīng)由電連接534驅(qū)動(dòng)超聲能生成設(shè)備531，以從人的外部由所述外部電壓源控制超聲能生成設(shè)備532在人體內(nèi)對(duì)超聲波532的生成。超聲波532由包括一個(gè)或若干壓電元件的轉(zhuǎn)換單元502轉(zhuǎn)換成電壓。所述電壓經(jīng)由電連接520、521被施加到陰極507和陽(yáng)極506，以生成電子8并朝向陽(yáng)極506加速電子8，在陽(yáng)極506處生成X射線5。
[0068]超聲能生成設(shè)備531和轉(zhuǎn)換單元502能夠?yàn)槿鐖D12中所示的單獨(dú)的元件，或者它們能夠被集成，以形成高壓發(fā)生器。例如，能夠通過微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)提供包括壓電元件和超聲致動(dòng)器的集成高壓發(fā)生器。
[0069]如果所述超聲能生成設(shè)備也位于所述導(dǎo)管內(nèi)，則僅需要將相對(duì)低的電壓傳送到人3中，以驅(qū)動(dòng)所述超聲能生成設(shè)備。不需要使用例如高壓線纜來(lái)將高壓傳送到要被施加輻射的位置。
[0070]在另一實(shí)施例中，在所述轉(zhuǎn)換單元與所述輻射源之間，存在用于在電能被提供到所述輻射源之前處理所述電能的另一單元。例如，如在圖13中示意性且示范性地示出的，在包括壓電元件的轉(zhuǎn)換單元902與具有陰極907和陽(yáng)極906的輻射源904之間，能夠提供用于處理電能的處理單元980。處理單元980例如為電能儲(chǔ)存單元、放大單元、整流器等。處理單元980能夠適于在特定時(shí)間上向所述輻射源提供恒定電能，以便允許所述輻射源在特定時(shí)間上發(fā)射連續(xù)輻射。轉(zhuǎn)換單元902與處理單元980經(jīng)由電連接911電連接，并且處理單元980經(jīng)由電連接910與陰極907和陽(yáng)極906電連接。能夠經(jīng)由移動(dòng)絲線917在導(dǎo)管11內(nèi)移動(dòng)殼體918。處理單元980能夠包括以下中的一個(gè)或幾個(gè):儲(chǔ)存單元、放大單元、整流器等。如果處理單元980包括用于儲(chǔ)存電能并用于將所儲(chǔ)存的電能提供到所述輻射源的電能儲(chǔ)存單元，則所述電能儲(chǔ)存單元能夠?yàn)椋珉娙萜骰蛑T如薄膜電池的電池。如果所述處理單元包括用于在所生成的電壓被所述輻射源用于生成輻射之前增大所生成的電壓的放大單元，則所述放大單元能夠包括，例如變壓器和/或電壓倍增器。所述電壓倍增器例如為維拉德級(jí)聯(lián)。所述電壓倍增器能夠包括充電電路，例如整流器和充電器。在圖14中示意性且示范性地示出具有壓電元件609、電能儲(chǔ)存單元651和放大單元655的轉(zhuǎn)換單元602的配置。
[0071]在圖14中，轉(zhuǎn)換單元602包括用于基于接收的超聲波生成交變電流(AC)的壓電元件。變壓器650將對(duì)應(yīng)的AC電壓轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換的AC電壓。包括電容器651和諸如二極管652的整流器的高壓級(jí)聯(lián)655放大所變換的電壓，其中，電容器651為所述電能儲(chǔ)存單元。因此，在該實(shí)施例中，提供集成的電能儲(chǔ)存和放大單元。能夠通過將所述輻射源的陽(yáng)極連接到點(diǎn)653并將所述輻射源的陰極連接到點(diǎn)654，將所放大的高壓提供到所述輻射源。
[0072]所述變壓器能夠?yàn)閴弘娮儔浩?。壓電變壓器使用所述變壓器的輸入端與輸出端之間的聲耦合。例如，所述壓電變壓器能夠包括一條壓電陶瓷，例如PZT，其中，能夠在所述條的一段短長(zhǎng)度上施加輸入電壓，由此通過逆壓電效應(yīng)在所述條中創(chuàng)建交變應(yīng)力，并引起整個(gè)條振動(dòng)。振動(dòng)頻率優(yōu)選地被選擇為所述條的共振頻率，并且例如能夠在IOOkHz至IMHz的范圍中。之后通過壓電效應(yīng)在所述條的另一段上生成較高的輸出電壓。
[0073]輻射施加裝置I還包括用戶接口 73，用戶接口 73用于允許用戶例如控制電動(dòng)機(jī)67、導(dǎo)管導(dǎo)航單元66和/或超聲控制單元71。用戶接口 73例如為輸入單元(如鍵盤或鼠標(biāo))與顯示單元的組合，以提供圖形用戶接口，所述圖形用戶接口用于允許用戶通過輸入對(duì)應(yīng)的命令，控制所述導(dǎo)管導(dǎo)航單元、所述電動(dòng)機(jī)和/或所述超聲控制單元。
[0074]輻射施加裝置I還可以包括具有X射線源62和X射線探測(cè)器64的X射線熒光透視系統(tǒng)68。X射線源62發(fā)射橫貫包括導(dǎo)管11的人3的X射線束65。已橫貫人3的X射線束65被X射線探測(cè)器64探測(cè)到。X射線探測(cè)器64根據(jù)所探測(cè)的X射線束生成電信號(hào)，并且所述電信號(hào)由熒光透視控制單元63用于生成X射線投影圖像。熒光透視控制單元63還適于控制X射線源62和X射線探測(cè)器64。X射線源62和X射線探測(cè)器64能夠適于可繞人3旋轉(zhuǎn)，以允許X射線熒光透視系統(tǒng)68生成不同方向的X射線投影圖像。X射線熒光透視系統(tǒng)68例如為計(jì)算機(jī)斷層攝影熒光透視系統(tǒng)或C型臂熒光透視系統(tǒng)。熒光透視圖像能夠被示于顯示器74上。熒光透視控制單元63能夠是由用戶可控的，以便允許用戶啟動(dòng)對(duì)期望的熒光透視圖像的采集。
[0075]導(dǎo)管導(dǎo)航單元66能夠適于允許用戶根據(jù)導(dǎo)管11的遠(yuǎn)端的所確定的位置，完全通過手或半自動(dòng)地導(dǎo)航導(dǎo)管11，其中，能夠例如基于熒光透視圖像，確定導(dǎo)管11的遠(yuǎn)端的位置。優(yōu)選地僅在放置導(dǎo)管11的同時(shí)以及放置所述輻射源的同時(shí)，并且不在由人體內(nèi)的所述輻射源施加X射線輻射期間，確定位置。
[0076]導(dǎo)管11優(yōu)選地包括內(nèi)置引導(dǎo)器件(圖1中未示出)，所述內(nèi)置引導(dǎo)器件能夠由導(dǎo)管導(dǎo)航單元66控制。例如能夠通過使用引導(dǎo)絲線，引導(dǎo)并導(dǎo)航導(dǎo)管11，以便將導(dǎo)管11的遠(yuǎn)端引導(dǎo)到人3的體內(nèi)的期望位置。
[0077]下文中，將參考圖15中示出的流程圖示范性地描述用于在對(duì)象(在該范例中為人)內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加方法。
[0078]在步驟701中，將導(dǎo)管11導(dǎo)航到人3的體內(nèi)的期望位置，同時(shí)由X射線熒光透視系統(tǒng)68生成熒光透視圖像，所述熒光透視圖像示出導(dǎo)管11在人3的體內(nèi)的實(shí)際位置。
[0079]在步驟702中，通過使用電動(dòng)機(jī)67，轉(zhuǎn)換單元和輻射源被弓I入到導(dǎo)管11中，并在導(dǎo)管11內(nèi)被移動(dòng)。在步驟703中，由超聲能生成設(shè)備生成超聲能，即超聲波，其中，超聲波被所述轉(zhuǎn)換單元接收，所述轉(zhuǎn)換單元將所述超聲能轉(zhuǎn)換成電能，即轉(zhuǎn)換成電壓和發(fā)射電流。所述電壓被施加到所述輻射源，使得所述輻射源在所述人的體內(nèi)的所述位置處發(fā)射輻射，所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源必須被移動(dòng)到所述位置處。
[0080]所述輻射施加裝置優(yōu)選地適于執(zhí)行短程治療。所述導(dǎo)管因此能夠被視作短程治療施加器。在其他實(shí)施例中，還能夠使用另一種短程治療施加器，如包括針或另一種間質(zhì)管的短程治療施加器。所述短程治療施加器還能夠?yàn)闅饽沂┘悠?、SAVI型施加器等。所述短程治療施加器能夠適用于被引入到人的特定部位中。例如，其能夠?yàn)殛幍朗┘悠?、乳房腫瘤腔施加器等。
[0081]所述轉(zhuǎn)換單元優(yōu)選地適于將所述超聲能轉(zhuǎn)換成高壓，以提供電能。所述高壓優(yōu)選地在用于驅(qū)動(dòng)X射線管所需要的范圍內(nèi)。其優(yōu)選地在20kV至IOOkV的范圍內(nèi)，并且進(jìn)一步優(yōu)選地在40kV至IOOkV的范圍內(nèi)。
[0082]轉(zhuǎn)換單元能夠適于提供脈沖電能，其中，所述輻射源能夠適于基于所述脈沖電能生成脈沖輻射。具體而言，所述轉(zhuǎn)換單元能夠適于生成在所述X射線管的陽(yáng)極與陰極之間的脈沖電場(chǎng)，并因此生成脈沖電流，所述脈沖電流可以在kHz至MHz的頻率范圍中。在另一實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換單元還能夠適于直接提供連續(xù)電能(如果所述超聲能是連續(xù)的)，或者經(jīng)由處理單元(其可以包括儲(chǔ)存單元和整流器，所述整流器用于在特定時(shí)間上生成連續(xù)電能，即使超聲能是脈沖的)提供連續(xù)電能，其中，所述輻射源能夠適于基于連續(xù)電能生成連續(xù)輻射。
[0083]所述壓電元件例如為陶瓷的，并且可以包括以下材料中的一種或幾種:PZT、石英、LiNbO3' LiTaO3' GaPO4' La3Ga5SiO14' BaTiO3' KNbO3> Na2WO3' Ba2NaNb5O5' Pb2KNb5O15' NaKNb,BiFe03、NaNb03。在另一實(shí)施例中，能夠使用聚合物壓電材料，如聚偏氟乙烯(PVDF)，其呈現(xiàn)比石英顯著更高的壓電性。
[0084]盡管在上述實(shí)施例中已示出尤其是壓電元件的轉(zhuǎn)換單元和輻射源的特定布置，但在其他實(shí)施例中還能夠使用其他布置，以將超聲能轉(zhuǎn)換成電能，所述電能要被施加于用于生成要被施加在對(duì)象內(nèi)的輻射的輻射源。例如，所述轉(zhuǎn)換單元的壓電元件和/或所述輻射源還能夠被并入源施加器，使得隨著引入所述源施加器，所述轉(zhuǎn)換單元和/或所述輻射源也被引入到所述對(duì)象中。
[0085]盡管在上述實(shí)施例中，已示范性地描述了用于確定輻射源和轉(zhuǎn)換單元在對(duì)象內(nèi)的位置的若干技術(shù)，但還能夠以另一種方式確定所述輻射源和所述轉(zhuǎn)換單元的位置。例如，隨著所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源一起，位置確定單元和位置發(fā)送單元能夠被引入到所述對(duì)象中。所述位置確定單元能夠具有與所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源的固定空間關(guān)系，使得如果已知所述位置確定單元的位置，則獲知所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源的位置。所確定的位置能夠被提供到位置發(fā)送單元，所述位置發(fā)送單元將所確定的位置發(fā)送到，例如所述超聲能生成設(shè)備，以便允許所述超聲能生成設(shè)備將超聲波聚焦到所述轉(zhuǎn)換單元的位置。所確定的位置還能夠被發(fā)送到顯示器，以允許所述顯示器向用戶示出所述輻射源的所確定的位置。
[0086]所確定的位置能夠無(wú)線地或經(jīng)由有線信號(hào)連接(其例如位于諸如導(dǎo)管的管內(nèi)，輻射源、轉(zhuǎn)換單元、位置確定單元和位置發(fā)送單元也可以存在于所述導(dǎo)管中)被發(fā)送到所述對(duì)象的外部。如果具有特定脈沖序列的超聲能被所述轉(zhuǎn)換單元接收，則位置發(fā)送單元能夠適于發(fā)送所確定的位置。
[0087]在另一實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換單元能夠適于使被并入微型X射線源或在微型X射線源附近的微型可充電的電池或電容器，或若干例如薄膜型的微型電池進(jìn)行充電。所述電能儲(chǔ)存單元能夠適于累積電能，并在已達(dá)到預(yù)定電壓時(shí)或接收到對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)時(shí)，提供所累積的能量以施加輻射。能夠例如經(jīng)由連接外部控制單元與所述對(duì)象內(nèi)的電儲(chǔ)存單元的控制線，接收所述控制信號(hào)。所述輻射施加裝置還能夠包括:儲(chǔ)存狀態(tài)傳感器，所述儲(chǔ)存狀態(tài)傳感器用于感測(cè)所述電能儲(chǔ)存單元的儲(chǔ)存狀態(tài)；以及發(fā)送單元，所述發(fā)送單元用于在所述儲(chǔ)存狀態(tài)傳感器位于所述對(duì)象內(nèi)部時(shí)，將所感測(cè)的儲(chǔ)存狀態(tài)發(fā)送到所述對(duì)象的外部。因此，在實(shí)施例中，所述輻射施加裝置可以包括:傳感器功能，所述傳感器功能指示電池的充電狀態(tài)；以及設(shè)備傳輸信號(hào)，所述設(shè)備傳輸信號(hào)離體地指示電池的充電狀態(tài)。
[0088]盡管在上述實(shí)施例中，X射線熒光透視圖像用于將所述輻射源放置在人體內(nèi)，但在其他實(shí)施例中，其他器件也能夠用于所述輻射源的放置，具體而言用于確認(rèn)、成像和/或核查放置。例如，超聲成像或其他成像模態(tài)能夠用于監(jiān)測(cè)所述輻射源的放置。如果超聲成像系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)所述輻射源的放置，則所述超聲能生成設(shè)備能夠與所述超聲成像系統(tǒng)集成，使得所述超聲成像系統(tǒng)能夠提供至少兩種功能:輔助將所述輻射源放置在所述對(duì)象內(nèi)的期望位置，以及提供超聲能，以允許所述轉(zhuǎn)換單元生成要被施加于所述輻射源的電能。
[0089]所述輻射施加裝置優(yōu)選地適于執(zhí)行電子短程治療，其中，使用以如50kV的適度電壓來(lái)操作的微型X射線管。電子短程治療的優(yōu)點(diǎn)包括:能夠關(guān)掉所述管并且輻射能相對(duì)低，尤其是與用于放射性短程治療的標(biāo)準(zhǔn)同位素相比較，并因此具有短的范圍。這意味著，處置不必須在標(biāo)準(zhǔn)放射治療掩體中進(jìn)行，而是能夠在介入性X射線設(shè)施和操作室中執(zhí)行。因此，電子短程治療在各個(gè)部門和門診設(shè)置中均是可能的，并且能夠由例如介入放射科醫(yī)師執(zhí)行處置?；颊吆吞幹萌藛T的健康組織得以幸免，并且能夠無(wú)需理會(huì)繁瑣的同位素后勤保障和規(guī)范。
[0090]在所述微型X射線管中，所施加的電壓給出輻射的能量，即韌致輻射譜的最大能量，并因此給出在組織中的輻射范圍。50kV的加速電壓給出約25keV的平均能量。到目標(biāo)組織的距離優(yōu)選在0.5cm至4cm的范圍內(nèi)，從而要求約20keV至50keV的福射能。這意味著微型管的加速電壓優(yōu)選在40kV至IOOkV的范圍中。
[0091]上文提及的超聲傳輸線纜優(yōu)選地具有小于2.0mm的直徑。該直徑基本上小于對(duì)應(yīng)的高壓線纜的直徑，所述高壓線纜在沒有如上述實(shí)施例執(zhí)行的超聲高壓生成的情況下將是需要的。此外，與體內(nèi)高壓功率傳輸相比，與超聲相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重性較低。
[0092]超聲波優(yōu)選地為離體生成的，例如通過用于成像設(shè)備的常用超聲探頭，但也能夠使用其他超聲致動(dòng)器。這些可以針對(duì)與超聲傳輸線纜的耦合而被優(yōu)化，以具有在優(yōu)化頻率范圍內(nèi)的最高能量耦合效率。優(yōu)化頻率范圍意指這樣的頻率，其針對(duì)所述X射線源的電場(chǎng)從壓電元件給出正確電壓。所述壓電元件能夠用于使薄膜電池/電容器進(jìn)行充電，或者用于直接生成微型源的陰極與陽(yáng)極之間的電場(chǎng)。以此方式，消除了高壓線纜和從高壓引線到輻射源電極的繁瑣接觸兩者，它們的安裝非常耗時(shí)。這開啟了針對(duì)高至IOOkVp的譜的對(duì)微型源的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的可能性，其否則將因必須的隔離厚度而受高壓線纜的使用的限制。如果，在另一實(shí)施例中，通過MEMS技術(shù)制作包括壓電元件和超聲致動(dòng)器的集成高壓發(fā)生器，則經(jīng)由薄的和柔性線纜僅傳輸?shù)蛪阂约爸械礁哳l率的信號(hào)。
[0093]上述實(shí)施例使用臨時(shí)插入的微型X射線源。然而，在其他實(shí)施例中，輻射源能夠與轉(zhuǎn)換單元一起被永久植入，其中，能夠離體地向永久體內(nèi)植入的轉(zhuǎn)換單元提供超聲能。在該情況中，能夠使用例如注射器，在例如腫瘤或腫瘤腔中，在術(shù)中或經(jīng)皮地放置所述轉(zhuǎn)換單元和所述輻射源。
[0094]所述輻射施加裝置能夠適于對(duì)例如前列腺癌、乳房癌、直腸癌、陰道癌、肝癌、腎癌、食道癌、肺癌、皮膚癌、頭頸癌進(jìn)行處置。
[0095]盡管在上述參考圖1的實(shí)施例中，所述超聲能生成設(shè)備位于所述人上，但其還能夠被布置在所述人外部的另一位置，其中，任選地，所述超聲能生成設(shè)備能夠與超聲傳送單元連接，以將超聲能傳送到所述人中。此外，所述超聲能生成設(shè)備還能夠被布置為靠近人體內(nèi)的轉(zhuǎn)換單元。
[0096]盡管在上述實(shí)施例中，所述輻射源包括特定陰極和陽(yáng)極，但在其他實(shí)施例中，所述輻射源還能夠包括另一種陰極和/或陽(yáng)極。所述陰極例如可以為熱絲、場(chǎng)發(fā)射陰極、肖特基陰極、壓電或鐵電陰極、或它們的組合。所述陽(yáng)極可以為反射型或透射型的。任選地，能夠例如以浮動(dòng)或陰極電勢(shì)靜電透鏡的形式并入第三電極，柵極。此外，在陰極與陽(yáng)極之間，能夠提供中間電介質(zhì)。此外，陽(yáng)極能夠?yàn)橥干湫完?yáng)極、反射型陽(yáng)極或透射型與反射型陽(yáng)極的混
入
口 ο
[0097]盡管在上述實(shí)施例中，所述輻射源為X射線管，但在其他實(shí)施例中，還能夠使用其他輻射源。例如，所述輻射源能夠?yàn)樯稍诹硪徊ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)的，例如在可見波長(zhǎng)范圍中的光的輻射源。所述輻射源還能夠?yàn)榧す庠O(shè)備。
[0098]盡管在上述實(shí)施例中，已描述了用于在所述對(duì)象內(nèi)移動(dòng)所述輻射源和所述轉(zhuǎn)換單元的特定技術(shù)，但還能夠通過使用另一種技術(shù)移動(dòng)所述輻射源和所述轉(zhuǎn)換單元。例如，能夠通過使用在自然腔內(nèi)移動(dòng)超聲成像探頭的技術(shù)移動(dòng)它們，如從例如陰道內(nèi)、直腸內(nèi)或經(jīng)食管超聲成像已知的。
[0099]通過研究附圖、說明書以及權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)，能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開實(shí)施例的其他變型。
[0100]附圖僅為示意性的。例如，它們未按比例繪制，即，例如所述電極比在附圖中所示的更薄，并且移動(dòng)絲線在各自的殼體上能夠被居中布置，或被布置在偏離中心的位置處。
[0101]在權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且量詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。
[0102]單個(gè)單元或設(shè)備可以履行權(quán)利要求書中記載的若干項(xiàng)目的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0103]權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置，所述輻射施加裝置(I)包括: -轉(zhuǎn)換單元(2 ; 102、112 ；202 ；302 ；402 ;502)，其在所述對(duì)象(3)內(nèi)被布置所述位置處，并用于將超聲能轉(zhuǎn)換為電能， -輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ;504)，其被布置在所述對(duì)象(3)內(nèi)，并用于生成要被施加于所述對(duì)象(3)內(nèi)的所述位置處的輻射(5)，其中，所述輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ；504)由所述電能驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述輻射源(4；104 ；204 ；304 ；404 ；504)為X射線源，所述X射線源用于當(dāng)所述電能被施加于所述X射線源時(shí)，來(lái)生成X射線(5)作為輻射。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換單元(2;102，112 ;202 ;302 ;402 ；502)包括用于將所述超聲能轉(zhuǎn)換成電能的壓電元件。
4.如權(quán)利要求3所述的輻射施加裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換單元(302)包括若干壓電元件(309、313、324、325)，所述若干壓電元件用于將所述超聲能轉(zhuǎn)換成用于提供電能的電壓，其中，所述壓電元件(309、313、324、325)被布置使得所述若干壓電元件的電壓被組合為組合電壓，所述組合電壓大于由各自的單個(gè)壓電元件(309、313、324、325)產(chǎn)生的每個(gè)電壓。
5.如權(quán)利要求3所述的輻射施加裝置，其中，所述輻射源(4)為X射線源，所述X射線源用于當(dāng)所述電能被施加于所述X射線源(4)時(shí)，來(lái)生成X射線作為輻射，并且其中，所述壓電元件(9)與陽(yáng)極(6)或陰極(7)集成。
6.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述對(duì)象為人，并且其中，所述轉(zhuǎn)換單元(2 ; 102、112 ；202 ；302 ；402 ；502)和所述輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ；504)被配置為能夠被布置在所述人的體內(nèi)以通過使用施加器(11)將所述輻射(5)施加在所述人(3)的體內(nèi)的所述位置處。
7.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述輻射施加裝置還包括電能儲(chǔ)存單元(651)，所述電能儲(chǔ)存單元用于儲(chǔ)存所述電能，并用于將所儲(chǔ)存的電能提供到所述輻射源。
8.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換單元(602)適于生成用于提供所述電能的電壓，其中，所述輻射施加裝置還包括放大單元(655)，所述放大單元用于在所生成的電壓被所述輻射源用于生成所述輻射之前，增大所生成的電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述輻射施加裝置還包括超聲能生成設(shè)備(31 ;531)，所述超聲能生成設(shè)備用于生成要被所述轉(zhuǎn)換單元(2 ;102、112 ；202 ；302 ；402 ；502)轉(zhuǎn)換為電能的超聲能。
10.如權(quán)利要求9所述的輻射施加裝置，其中，所述超聲能生成設(shè)備(31)適于: -向所述對(duì)象(3)發(fā)送所述超聲能， -接收來(lái)自所述對(duì)象(3)的反射超聲能， -根據(jù)所接收的反射超聲能，確定所述轉(zhuǎn)換單元(2 ;102、112 ；202 ；302)在所述對(duì)象(3)內(nèi)的位置，并且 -將所發(fā)送的超聲能聚焦到所述轉(zhuǎn)換單元(2 ;102、112 ；202 ；302)的所確定的位置上。
11.如權(quán)利要求9所述的輻射施加裝置，其中，所述對(duì)象為人(3)，并且其中，所述轉(zhuǎn)換單元(502)、所述輻射源(504)和所述超聲能生成設(shè)備(531)被配置為能夠被布置在所述人(3)的體內(nèi)以通過使用施加器(11)將所述輻射(5)施加在所述人(3)的體內(nèi)的所述位置處。
12.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述輻射施加裝置(I)還包括超聲傳送單元(430)，所述超聲傳送單元用于將超聲波從所述對(duì)象(3)的外部傳送到所述轉(zhuǎn)換單元(402)。
13.如權(quán)利要求1所述的輻射施加裝置，其中，所述輻射施加裝置(I)適于用于介入性輻射治療，其中，所述輻射由被施加到所述對(duì)象的X射線(5)提供。
14.一種用于 生成超聲能的超聲能生成設(shè)備，所述超聲能生成設(shè)備(31)適于與權(quán)利要求I所述的用于在對(duì)象(3)內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加裝置合作，其中，所述超聲能生成設(shè)備(31)適于生成超聲能，所述超聲能可由所述轉(zhuǎn)換單元(2 ;102、112 ；202 ；302 ；402 ；502)轉(zhuǎn)換為電能，以驅(qū)動(dòng)所述輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ；504)來(lái)生成要被施加在所述對(duì)象內(nèi)的輻射(5)。
15.一種用于在對(duì)象內(nèi)的位置處施加輻射的輻射施加方法，所述輻射施加方法包括: -將轉(zhuǎn)換單元(2 ;102、112 ；202 ；302 ；402 ；502)和輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ；504)布置在所述對(duì)象(3)內(nèi)的所述位置處， -由超聲能生成設(shè)備(31 ；531)生成超聲能， -由所述對(duì)象(3)內(nèi)的所述轉(zhuǎn)換單元(2 ; 102、112 ；202 ；302 ；402 ；502)將所述超聲能轉(zhuǎn)換為電能， -由所述輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ；504)生成要被施加在所述對(duì)象(3)內(nèi)的所述位置處的輻射，其中，所述輻射源(4 ；104 ；204 ；304 ；404 ；504)由所述電能驅(qū)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK103931007SQ201280055802
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月15日
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