本發(fā)明涉及聚焦超聲(fus)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及提供直觀的界面的手持可成像fus設(shè)備。

背景技術(shù)：

通過向治療位置傳送聲能，可以將聚焦超聲應(yīng)用于治療各種癥狀。例如，在脊神經(jīng)根切斷術(shù)中，將脊柱中的內(nèi)側(cè)神經(jīng)分支切除以通過去神經(jīng)來治療椎間關(guān)節(jié)相關(guān)的頸痛和背痛。

美國專利號(hào)7,305,264的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請(qǐng)中，其教導(dǎo)了平面或聚焦超聲的經(jīng)皮應(yīng)用，用來減少癌癥患者中由于骨轉(zhuǎn)移的骨痛。x射線或超聲成像可以用來定位和顯示治療靶位，并且可以利用例如凝膠耦合劑在0.75至7.0mhz之間的頻率上應(yīng)用平面或聚焦超聲。用來治療神經(jīng)的成像換能器和治療換能器可以是分離的單元，但是通過剛性構(gòu)造連接，或者成像換能器和治療換能器可以合并為單個(gè)單元，以便使用同一電子控制接口來實(shí)現(xiàn)成像和治療。

美國專利公開號(hào)2014/0018708的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請(qǐng)中，其教導(dǎo)了對(duì)組織的實(shí)時(shí)圖像引導(dǎo)高強(qiáng)度聚焦超聲靶向和治療。利用超聲成像設(shè)備，圖像引導(dǎo)可以包含對(duì)組織的三維可視化，其描述了平行于聲極特征的實(shí)時(shí)圖像平面以及描述了正交于所述活動(dòng)平行平面的實(shí)時(shí)圖像平面的活動(dòng)正交幀。所述超聲成像部件可以配置為從所述系統(tǒng)脫離以用作獨(dú)立的超聲成像設(shè)備。

美國專利號(hào)7,553,284教導(dǎo)了通過施加更低的超聲水平來使用聚焦超聲以用于在神經(jīng)刺激之后減少疼痛。

美國專利公開號(hào)2005/0154308的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請(qǐng)中，其教導(dǎo)了一種一次性換能器密封件，所述密封件設(shè)計(jì)為針對(duì)治療超聲過程來密封換能器殼體的開口孔隙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下文是提供對(duì)本發(fā)明的基本理解的簡化概述。所述概述并不一定確定關(guān)鍵要素，也不限制本發(fā)明的范圍，而僅僅作為對(duì)下面的說明書的引言。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種設(shè)備，其包含：支撐結(jié)構(gòu)、固定至所述支撐結(jié)構(gòu)的具有中心軸線的聚焦超聲(fus)換能器，以及沿所述fus換能器的中心軸線附接至所述支撐結(jié)構(gòu)的成像超聲換能器，其中fus換能器連接至配置為控制通過所述換能器的聚焦超聲的應(yīng)用的控制器，以及成像換能器連接至配置為從所述成像換能器導(dǎo)出成像數(shù)據(jù)的成像單元。

本發(fā)明的這些另外的和/或其它方面和/或優(yōu)點(diǎn)在以下的詳細(xì)說明中給出；可能可以由所述詳細(xì)說明來推斷；和/或可以通過實(shí)踐本發(fā)明而習(xí)得。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例以及顯示如何將同樣的實(shí)施例付諸實(shí)踐，現(xiàn)在將僅通過實(shí)例的方式參考附圖，其中自始至終相同的附圖標(biāo)記指示對(duì)應(yīng)的元件或部分。

在附圖中：

圖1a和圖1b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備的高級(jí)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備應(yīng)用的高級(jí)示意圖。

圖3a是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備單元的高級(jí)示意圖。

圖3b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包含所述設(shè)備的系統(tǒng)的高級(jí)示意圖。

圖4a和圖4b根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的超聲圖像和治療應(yīng)用的示意性實(shí)例。

圖5a到圖5d是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有x射線引導(dǎo)的設(shè)備的示意圖。

圖6a到圖6d是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的x射線瞄準(zhǔn)具的高級(jí)示意圖。

圖7a和圖7b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的x射線瞄準(zhǔn)具在不同位置處的x射線圖像。

圖8a是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的治療位置的高級(jí)示意圖。

圖8b是現(xiàn)有技術(shù)治療的高級(jí)示意圖。

圖9是說明根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法的高級(jí)流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在專門詳細(xì)地參考附圖，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，所示的細(xì)節(jié)僅僅作為實(shí)例，并且僅僅用于對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明性討論的目的，并且為了提供對(duì)本發(fā)明的原理和概念方面的最有用的和容易理解的描述而被提出。就這一點(diǎn)而言，相比于對(duì)本發(fā)明的基本理解所必須的，不用試圖更詳細(xì)地顯示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，參考附圖所做的描述使得如何在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種形式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。

在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于其對(duì)將在以下說明書中闡明的或在附圖中說明的結(jié)構(gòu)和部件設(shè)置的細(xì)節(jié)的應(yīng)用。本發(fā)明適用于其它實(shí)施例或者能夠以各種方式實(shí)踐或?qū)嵤?。此外，?yīng)當(dāng)理解的是，此處使用的措辭和術(shù)語是用于說明的目的，而不應(yīng)視作限制條件。

提供了簡化聚焦超聲治療的設(shè)備、系統(tǒng)、套件以及方法。設(shè)備包含支撐結(jié)構(gòu)以及固定至所述支撐結(jié)構(gòu)的具有中心軸線的聚焦超聲(fus)換能器。設(shè)備可以進(jìn)一步包含成像超聲換能器和/或x射線瞄準(zhǔn)具，其可以沿fus換能器的中心軸線附接至所述支撐結(jié)構(gòu)。fus換能器連接至配置為控制通過所述換能器的聚焦超聲的應(yīng)用的控制器，并且可以與用于利用超聲和/或x射線圖像數(shù)據(jù)對(duì)治療區(qū)域成像的成像單元相關(guān)聯(lián)。設(shè)備是手持的，并且通過利用聯(lián)接構(gòu)件(多個(gè))以及來自被同時(shí)地成像的治療區(qū)域的反饋，其易于正確地操縱和瞄準(zhǔn)。

圖1a和圖1b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備100的高級(jí)示意圖。設(shè)備100包含：支撐結(jié)構(gòu)115(諸如手持框架)、固定至支撐結(jié)構(gòu)115的具有中心軸線112的聚焦超聲(fus)換能器110，以及沿fus換能器110的中心軸線112附接至支撐結(jié)構(gòu)115的成像超聲換能器90。fus換能器110可以連接至控制器160，控制器160配置為控制通過fus換能器110的聚焦超聲的應(yīng)用，以及成像換能器90可以連接至成像單元180，成像單元180配置為從成像換能器90導(dǎo)出成像數(shù)據(jù)。例如，fus換能器110可以應(yīng)用于產(chǎn)生治療結(jié)果。

在某些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)115可以配置為使得能夠使用標(biāo)準(zhǔn)成像換能器90和/或使得允許更換成像換能器90。支撐結(jié)構(gòu)115可以包含手柄116(諸如可能垂直于中心軸線112的把手)，并且可以配置為提供對(duì)換能器110、90簡單的直觀操縱，以使得能夠通過基于超聲成像的聚焦超聲實(shí)現(xiàn)有效及靈活的治療。

諸如fus能量投射器的聚焦超聲(fus)換能器110可以附接至諸如手持框架的支撐結(jié)構(gòu)115，以向目標(biāo)患者體內(nèi)的治療位置發(fā)射超聲治療能量束。fus換能器110可以按以下方式機(jī)械地連接至支撐結(jié)構(gòu)115，即沿中心軸線112并且在超聲成像換能器90視場的中心設(shè)置fus換能器110的焦點(diǎn)位置。支撐結(jié)構(gòu)115可以配置為使得顯示器120、fus換能器110以及成像換能器90能夠同時(shí)傾斜，例如通過單手操縱，與此同時(shí)保持換能器沿(現(xiàn)在傾斜的)中心軸線112為中心線并且由此提供對(duì)設(shè)備100的直觀操作。設(shè)備100可以配置為使得能夠進(jìn)行單手聚焦超聲應(yīng)用。

支撐結(jié)構(gòu)115可以進(jìn)一步包含顯示器120，所述顯示器120連接至成像單元180并且配置為顯示來自成像單元180的成像數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意的是，顯示器120可以按照簡化聚焦超聲對(duì)由成像超聲換能器90成像的目標(biāo)的瞄準(zhǔn)的方式安裝在支撐結(jié)構(gòu)115上，和/或可以與支撐結(jié)構(gòu)115相分離且包含例如屏幕或計(jì)算機(jī)顯示器，所述屏幕或計(jì)算機(jī)顯示器可以由操作者使用以獲得更高的放大率和實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步處理。安裝的顯示器120和分離的顯示器120的組合同樣也作為本發(fā)明的實(shí)施例。

在某些實(shí)施例中，設(shè)備100可以進(jìn)一步包含機(jī)械快門117(在圖1b中由虛線示意性地說明)，其在成像換能器90前面附接至支撐結(jié)構(gòu)115并且配置為在fus換能器110的操作期間保護(hù)成像換能器90?？蛇x地或作為補(bǔ)充，在fus換能器110的操作期間對(duì)成像換能器90的保護(hù)可以電子地實(shí)現(xiàn)。

在某些實(shí)施例中，fus換能器110可以以相控陣列技術(shù)操作，并且治療位置可以沿中心軸線112進(jìn)行調(diào)整。在某些實(shí)施例中，fus換能器110可以包含單元件換能器或具有固有焦點(diǎn)的高強(qiáng)度換能器。fus換能器110可以為環(huán)狀(環(huán)形)且具有沿中心軸線112的焦點(diǎn)位置。可以選擇環(huán)狀fus換能器110來平衡具有單元件換能器簡單性和局限性的相控陣換能器的可配置性和復(fù)雜性，允許在治療期間調(diào)整一個(gè)自由度(沿中心軸線112的深度)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備應(yīng)用的高級(jí)示意圖?；颊呓M織80被示出為包括患者脊柱下皮膚83以及具體地包括椎骨部分：棘突81、橫突85以及上位和下位關(guān)節(jié)突82(在這些相應(yīng)突起之間的滑動(dòng)關(guān)節(jié)被稱作椎間關(guān)節(jié)，并且通常與兩個(gè)相應(yīng)神經(jīng)相關(guān)聯(lián))；以及示意性地示出了脊髓86。在某些實(shí)施例中，設(shè)備100可以是套件102的一部分，所述套件102進(jìn)一步包含聯(lián)接構(gòu)件130，所述聯(lián)接構(gòu)件130配置為將換能器110、90以相對(duì)于中心軸線112的特定角度α與諸如患者的身體部位的目標(biāo)相聯(lián)接。聯(lián)接構(gòu)件130可以例如是呈楔角α的楔形，或者可以是可變形的以使得能夠修改和調(diào)整角度α。在某些實(shí)施例中，為了提高與換能器的聯(lián)接質(zhì)量，聯(lián)接構(gòu)件130可以設(shè)計(jì)為模仿?lián)Q能器110和/或換能器90的內(nèi)部形狀。在某些實(shí)施例中，聯(lián)接構(gòu)件130可以是可變形凝膠墊。聯(lián)接構(gòu)件130可以配置作為超聲能量波導(dǎo)，所述超聲能量波導(dǎo)配置為引導(dǎo)超聲治療能量束從fus換能器110向治療位置141成角度發(fā)射。在某些實(shí)施例中，聯(lián)接構(gòu)件130可以通過任何類型的附接方式(例如，機(jī)械地(諸如通過夾子、環(huán)、彈性帶、薄片等)、氣動(dòng)地、粘附地、形狀誘導(dǎo)地等)附接至設(shè)備100的前部。在某些實(shí)施例中，聯(lián)接構(gòu)件130可以為在5mm到120mm之間的厚度，并且為具有在0°到80°范圍內(nèi)或在30°到60°范圍內(nèi)的角度α的楔形。聯(lián)接構(gòu)件130可以是柔性的(使得其能夠配置為至少兩種角度和/或厚度)，并且配置為通過按壓設(shè)備100而抵靠由相應(yīng)患者的組織80的患者皮膚83所支撐的聯(lián)接構(gòu)件130從而使得能夠調(diào)整角度。聯(lián)接構(gòu)件130可以配置為按照與患者的解剖學(xué)和姿勢的空間關(guān)系限定能量束140到達(dá)諸如椎間關(guān)節(jié)神經(jīng)的治療位置141的聲路徑，以降低由于阻斷能量通過被椎骨組織的吸收而對(duì)諸如神經(jīng)根和/或脊髓的非目標(biāo)組織造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

聯(lián)接構(gòu)件130可以用于具體地相對(duì)于周圍骨頭(例如，椎骨和椎骨突)的超聲反射修改治療位置的位置?？梢赃x擇角度α來增加由相鄰目標(biāo)神經(jīng)的骨組織的能量束吸收，以及降低對(duì)諸如神經(jīng)根和/或脊髓的敏感非目標(biāo)組織造成損壞的可能性。例如，角度α可以被選擇成通過由椎骨(例如，通過特定椎骨突和椎骨板)遮蔽神經(jīng)根和脊髓而對(duì)神經(jīng)根和脊髓提供保護(hù)而不受由能量束造成的意外損壞。在一非限制性說明性實(shí)例中，椎骨突可以允許到治療位置與垂直皮膚有40°的接入角度，并且到治療位置的深度可以為5cm。聯(lián)接構(gòu)件130可以關(guān)于位置設(shè)備100選擇或調(diào)整在對(duì)應(yīng)能量傳遞位置，從中超聲能量可以聚焦在限定治療位置處。在某些實(shí)施例中，套件102可以包含多個(gè)凝膠墊，所述多個(gè)凝膠墊具有不同的固定厚度，例如在5mm到120mm的范圍之間，并且具有一個(gè)或多個(gè)不同的角度。在某些實(shí)施例中，套件102可以包含一個(gè)或多個(gè)柔性聯(lián)接構(gòu)件130，諸如凝膠填充的具有不同尺寸的氣球、填充有冷脫氣水的氣球、填充有水或其它流體的柔性薄膜、凝膠或流體填充的墊等。聯(lián)接構(gòu)件130可以配置為進(jìn)一步聚焦、偏斜或散布聚焦超聲束140。聯(lián)接構(gòu)件130可以配置為一次性元件。

圖3a是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備單元的高級(jí)示意圖。圖3b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包含設(shè)備100的系統(tǒng)101的高級(jí)示意圖。

圖3a示意性地說明了設(shè)備100的概念性構(gòu)造，其包括fus換能器110，fus換能器110具有在其中心的成像換能器90，通過聯(lián)接構(gòu)件130聯(lián)接至組織80。成像換能器90可以配置為在治療前、在治療期間和/或在治療后對(duì)組織80包括治療位置141的區(qū)域91成像。可以在包括治療位置141的固定成像平面上或在可調(diào)整成像平面上實(shí)現(xiàn)超聲成像。fus換能器110可以配置為都以由放置在患者皮膚83處的聯(lián)接構(gòu)件130所限定的角度α向治療位置141聚焦并傳遞超聲能量140。fus換能器配置為將聲能140以聚焦的方式投射到作為焦點(diǎn)位置的治療位置141上，可能利用鄰近的骨結(jié)構(gòu)并避免對(duì)鄰近軟組織的損壞。

例如，設(shè)備100和角度α可以配置為產(chǎn)生沿fus換能器110的中心軸線112并在成像換能器90的成像平面的中心處的治療位置141的空間位置。在某些實(shí)施例中，fus換能器110可以為圓形或環(huán)狀，并且傳遞的超聲束140可以是圓錐形的。可以選擇角度α以使得能量束140可以被發(fā)射到椎骨上的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)而不穿透椎骨突和板。可以選擇角度α以允許相對(duì)于骨頭表面的入射角大于折射角，以使得大多數(shù)能量由骨頭所吸收而不被折射。任選地，設(shè)備100的成角度的投射的能量140可以用于最大化聲能相對(duì)于骨頭的入射角以最大化由骨頭對(duì)能量的吸收。

支撐結(jié)構(gòu)115可以配置為將換能器110、90保持在其相對(duì)位置處，以及可能使得能夠在換能器110、90之間進(jìn)行位置調(diào)整和可能更換換能器90。支撐結(jié)構(gòu)115可以包含手柄116并且可以支撐諸如觸發(fā)器119、顯示器120以及諸如控制器160和/或成像單元180的處理元件的附加元件。一個(gè)或多個(gè)控制器160和/或180可以配置為處理來自成像換能器90的圖像數(shù)據(jù)并將其提供給顯示器120，以及使得能夠控制fus換能器110，例如通過觸發(fā)器119。

在某些實(shí)施例中，在治療之前可以校準(zhǔn)超聲成像探頭的位置并且可以驗(yàn)證治療位置，例如通過利用fus換能器110來超聲處理模型以產(chǎn)生氣泡、對(duì)所述氣泡的位置成像并相應(yīng)地調(diào)整在治療圖像上顯示的焦點(diǎn)位置141。特別地，可以在施加治療之前校準(zhǔn)中心軸線112相對(duì)于圖像平面的對(duì)準(zhǔn)(例如，使設(shè)備100與中心軸線112對(duì)準(zhǔn)以便超聲成像探頭的成像平面通過聲焦點(diǎn)的中間)。例如，設(shè)備100可以用來超聲處理凝膠墊、由此在凝膠中產(chǎn)生小氣泡并對(duì)氣泡位置成像，成像單元180可以采用氣泡位置的圖像以允許計(jì)算超聲成像平面中的焦點(diǎn)的位置。可選地或作為補(bǔ)充，通過將焦點(diǎn)處的組織的目標(biāo)溫度提高到非破壞水平并監(jiān)測患者反饋和/或檢測成像中組織的變化，在治療開始時(shí)可以由fus換能器110施加低水平能量束發(fā)射以驗(yàn)證治療的靶向。所引起的低溫升高可以觸發(fā)患者的神經(jīng)響應(yīng)，這可以用來驗(yàn)證治療位置，或者缺乏響應(yīng)則可以表明錯(cuò)誤的焦點(diǎn)。在超聲和/或其它成像上組織加熱是可見的并且可以被用來在剛好治療開始之前指示波束140的焦點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以在治療期間的任何時(shí)間執(zhí)行所述校準(zhǔn)和/或低能量傳遞。

圖3b示意性地說明了系統(tǒng)101的概念性構(gòu)造。在設(shè)備100中的支撐結(jié)構(gòu)115可以包含凹部或插口118，其配置為接納成像換能器90并使得能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置調(diào)整和/或更換。凹部或插口118可以尺寸和形狀設(shè)計(jì)為包圍并保持成像換能器90在固定位置。凹部或插口118可以具有選定為接納一個(gè)或多個(gè)類型的現(xiàn)有技術(shù)的成像換能器90的特定對(duì)稱性。例如，凹部或插口118可以是圓形的或方形的，并且可以具有配置為接納和保持成像換能器90的邊緣。

支撐結(jié)構(gòu)115和/或設(shè)備100可以進(jìn)一步包含快門117，所述快門117配置為在fus換能器110的操作期間保護(hù)成像換能器90。例如，快門117可以由超聲阻擋(機(jī)械不透明的或超聲阻尼的)材料制成。在某些實(shí)施例中，快門117可以是位于聲可穿透介質(zhì)中的葉型快門，例如，如硬幣形圓盤，填充有水并且定位在成像探頭90與聯(lián)接構(gòu)件130和/或患者皮膚83之間。

控制器160可以連接至與外部模塊進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)接口124以提供操作參數(shù)和控制。例如，計(jì)算機(jī)161可以包含與設(shè)備100上的計(jì)算機(jī)接口124進(jìn)行通信的設(shè)備接口164、處理單元162、任選地與顯示器185進(jìn)行通信的用戶接口163以及與成像單元180(例如，通過在成像單元180中的網(wǎng)絡(luò)接口181)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)接口165。

成像換能器90可以連接至提供圖像處理的外部模塊。成像單元180可以通過探頭接口182與成像換能器90進(jìn)行通信并從其接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，以及可能地通過用戶接口183與用戶進(jìn)行通信。在某些實(shí)施例中，處理單元162可以包含圖像接收模塊171(例如，與成像單元180進(jìn)行通信)、顯示模塊172(例如，與用戶接口163進(jìn)行通信)以及引導(dǎo)模塊173，所述引導(dǎo)模塊173配置為例如將聚焦超聲應(yīng)用與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)并可能地建議和/或控制聚焦超聲能量的傳遞。成像單元180可以配置為處理從成像換能器90接收到的圖像，例如，識(shí)別皮膚83的位置和以角度α獲取的圖像上的其它解剖學(xué)元素。皮膚83上的標(biāo)記可以用來校準(zhǔn)和配準(zhǔn)所顯示的圖像。

圖像單元180可以配置為檢測與組織加熱和空洞形成相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)回聲信號(hào)，當(dāng)快速的組織加熱達(dá)到沸騰水平時(shí)或當(dāng)急劇的壓力改變?cè)诼暷芙裹c(diǎn)處產(chǎn)生氣泡(空洞形成)時(shí)產(chǎn)生所述強(qiáng)回聲信號(hào)。強(qiáng)回聲信號(hào)和/或其諧波可以用作向用戶提供對(duì)組織上的能量傳遞的效果的反饋。成像單元180可以配置為實(shí)現(xiàn)圖像處理算法以檢測和可視化神經(jīng)分支自身的和/或相對(duì)于椎骨突的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，在不同的成像平面上和/或作為三維模型。

處理單元162可以配置為計(jì)算焦點(diǎn)、能量束位置以及根據(jù)治療圖像的有關(guān)能量傳遞參數(shù)，以及配置為指示和引導(dǎo)設(shè)備100的定位和操縱以使得能夠根據(jù)計(jì)算的參數(shù)進(jìn)行聚焦超聲傳遞。處理單元162可以配置為根據(jù)在治療期間所獲取的間歇圖像來計(jì)算定位精度并提供對(duì)治療進(jìn)展的反饋。處理單元162可以配置為在二維圖像上顯示各種三維成像數(shù)據(jù)以使得能夠進(jìn)行有效的定位和治療應(yīng)用。處理單元162和/或控制器160可以配置為提供三維成像和/或在多個(gè)位置141處的多個(gè)聚焦超聲應(yīng)用后提供組織80的三維圖像或模型?？刂破?60可以進(jìn)一步配置為向用戶提供反饋，例如，以視覺指示、聽覺指示和/或觸覺反饋指示(例如，通過手柄116)的方式。視覺指示可以顯示為例如與所顯示的圖像中的不同區(qū)域有關(guān)的有色指示。在某些實(shí)施例中，處理單元162和/或控制器160可以配置為超馳操作者對(duì)fus換能器110的啟動(dòng)，例如，當(dāng)fus換能器110聚焦在錯(cuò)誤位置(例如，由于操作者或患者的意外移動(dòng))或以錯(cuò)誤強(qiáng)度應(yīng)用時(shí)。

處理單元162可以包含運(yùn)行在計(jì)算機(jī)化處理器上的軟件模塊，并且配置為從成像換能器90接收治療圖像、配置為向計(jì)算機(jī)化顯示器120(和/或顯示器185)發(fā)送治療圖像以及配置為在對(duì)治療圖像的計(jì)算機(jī)化顯示上標(biāo)記超聲治療波束的焦點(diǎn)位置。計(jì)算機(jī)161的任何元件在某些實(shí)施例中可以結(jié)合到控制器160中并且可能地由設(shè)備100操作。

系統(tǒng)101可以進(jìn)一步包含安全子系統(tǒng)170，其用于監(jiān)測并且如果必要的話根據(jù)測量值和預(yù)定閾值限制超聲能量傳遞。安全子系統(tǒng)170可以配置為監(jiān)測實(shí)時(shí)生成的能量(例如，電子地)以避免投射過多的能量，和/或安全子系統(tǒng)170可以配置為檢測聲反射水平(例如，利用成像換能器90)以降低由不當(dāng)聲耦合導(dǎo)致的皮膚燒傷的風(fēng)險(xiǎn)。安全子系統(tǒng)170可以配置為監(jiān)測總能量輸出、不當(dāng)聲耦合和/或目標(biāo)的回聲反射性的改變。安全子系統(tǒng)170可以配置為超馳操作員對(duì)觸發(fā)器119的啟動(dòng)。

圖4a和圖4b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的超聲圖像70和治療應(yīng)用的示意性實(shí)例。圖4a和4b示出了具有所覆蓋的指定聚焦超聲束140和治療位置141的圖像70，其可以表示在顯示器120上的實(shí)際復(fù)合圖像和/或由控制器160和/或處理單元162所進(jìn)行的計(jì)算階段。

圖5a到圖5d是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有x射線引導(dǎo)的設(shè)備100的示意圖。圖5a和圖5b示意性地說明了聚焦超聲的x射線瞄準(zhǔn)具以及圖5c和5d示意性地例示了由設(shè)備100進(jìn)行的治療應(yīng)用。設(shè)備100可以包含：支撐結(jié)構(gòu)115、固定至支撐結(jié)構(gòu)115的具有中心軸線112的聚焦超聲(fus)換能器110以及x射線瞄準(zhǔn)具150，所述x射線瞄準(zhǔn)具150包含至少兩個(gè)平行并一致的構(gòu)件151、152，例如十字形構(gòu)件(諸如基準(zhǔn)線)，所述構(gòu)件以fus換能器100的中心軸線112為中心。應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管在圖5a到5d中未示出支撐結(jié)構(gòu)115，其可以任選地類似于圖1a、圖1b和2中任一個(gè)中所示的支撐結(jié)構(gòu)115來配置，以x射線瞄準(zhǔn)具150替換了超聲成像換能器90。x射線瞄準(zhǔn)具150可以附接至支撐結(jié)構(gòu)115和/或沿fus換能器110的中心軸線112直接接到fus換能器110上。例如，如圖1b和/或圖3b中示出的凹部或插口118可以尺寸和形狀設(shè)計(jì)為包圍并保持x射線瞄準(zhǔn)具150在固定位置。fus換能器110可以連接至控制器160，所述控制器160配置為控制通過換能器110的聚焦超聲的應(yīng)用。fus換能器110可以按以下方式機(jī)械地連接至支撐構(gòu)件115，即沿中心軸線112并且在x射線瞄準(zhǔn)具150的中心設(shè)置fus換能器110的焦點(diǎn)位置。在示出的實(shí)施例中的成像單元180可以包含x射線成像系統(tǒng)，如圖5b中示意性地示出的。在某些實(shí)施例中，臂114可以連接至支撐結(jié)構(gòu)115以使得能夠在x射線成像單元180中處理和操縱設(shè)備100。將構(gòu)件151、152對(duì)準(zhǔn)到重合位置(如圖5b到5d中示出的)指示了中心軸線112的方向并使得能夠?qū)⒃O(shè)備100定位為軸線112通過治療位置141。x射線瞄準(zhǔn)具150可以進(jìn)一步包含協(xié)助x射線瞄準(zhǔn)具150定位以及識(shí)別構(gòu)件151、152的正確對(duì)準(zhǔn)的框架元件154，如圖5d的x射線圖像71所示出的。x射線圖像71和x射線瞄準(zhǔn)具150可以利用x射線標(biāo)記(未示出)來校準(zhǔn)。fus換能器110的焦點(diǎn)位置可以以各種方式(例如，通過軟件校正、通過硬件校正)相對(duì)于x射線瞄準(zhǔn)具150的中心校準(zhǔn)、相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)參考圖像校準(zhǔn)、相對(duì)于具有超聲處理的參考成像模型(利用fus換能器超聲處理以觀察其與基準(zhǔn)標(biāo)記151、152的對(duì)準(zhǔn))的圖像校準(zhǔn)等。聯(lián)接構(gòu)件130可以用于按照如上所述的類似方式定位。為了不干擾x射線成像，聯(lián)接構(gòu)件130可以對(duì)x射線是可穿透的。

在某些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)115可以包含手柄116(未示出，類似于圖1a和1b)并且可以與成像單元120相關(guān)聯(lián)，所述成像單元120配置為生成在患者組織上的x射線瞄準(zhǔn)具150的x射線圖像71。支撐結(jié)構(gòu)115可以包含凹部或插口118，所述凹部或插口118配置為接納x射線瞄準(zhǔn)具150和使得能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置調(diào)整。凹部或插口118可以尺寸和形狀設(shè)計(jì)成包圍并保持x射線瞄準(zhǔn)具150在固定位置。瞄準(zhǔn)構(gòu)件151、152可以由不透x射線材料制成，其在治療區(qū)域的x射線圖像上可見并允許驗(yàn)證構(gòu)件151、152被對(duì)準(zhǔn)且由此驗(yàn)證治療位置141在中心軸線112上。在某些實(shí)施例中，套件102可以包含具有不同類型的構(gòu)件151、152(諸如，不同尺寸的基準(zhǔn)、不同尺寸的瞄準(zhǔn)具150等)的若干組x射線瞄準(zhǔn)具150和/或具有平行于中心軸線112的表面的瞄準(zhǔn)具150，如例如在圖6a中示出的(參見下文)。支撐結(jié)構(gòu)115可以附接至治療臺(tái)以允許在x射線引導(dǎo)下對(duì)換能器110進(jìn)行牢固的定位，并且由此避免將治療醫(yī)師暴露于x射線輻射?？蛇x地或作為補(bǔ)充，臂114可以用于操縱支撐結(jié)構(gòu)115和/或設(shè)備100。

控制器160可以配置為僅在至少兩個(gè)平行且一致的構(gòu)件151、152在x射線圖線上相重合時(shí)涂應(yīng)用焦超聲。因此，x射線瞄準(zhǔn)具150提供了用來將fus換能器110沿治療線對(duì)準(zhǔn)并且使得能夠在治療位置上應(yīng)用聚焦超聲的幾何手段。

在采用x射線成像的設(shè)備100中(如在超聲成像裝置中那樣)，支撐結(jié)構(gòu)115可以進(jìn)一步包含顯示器120，所述顯示器120連接至成像單元180并且配置為顯示來自成像單元180的成像數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意的是，顯示器120可以按照簡化聚焦超聲對(duì)由成像超聲換能器90成像的目標(biāo)的瞄準(zhǔn)的方式安裝在支撐結(jié)構(gòu)115上，和/或可以與支撐結(jié)構(gòu)115相分離且包含例如屏幕或計(jì)算機(jī)顯示器，所述屏幕或計(jì)算機(jī)顯示器可以由操作者使用以獲得更高的放大率和實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步處理。安裝的顯示器120和分離的顯示器120的組合同樣也作為本發(fā)明的實(shí)施例。在某些實(shí)施例中，設(shè)備100可以進(jìn)一步包含機(jī)械快門117(在圖1b和3b中由虛線示意性地示出)，其在成像換能器90前面附接至支撐結(jié)構(gòu)115并且配置為在fus換能器110的操作期間保護(hù)成像換能器90。可選地或作為補(bǔ)充，在fus換能器110的操作期間對(duì)成像換能器90的保護(hù)可以電子地實(shí)現(xiàn)。

在某些實(shí)施例中，可以將超聲成像和x射線成像組合且同時(shí)地或順序地使用，并且設(shè)備100可以包含超聲換能器90和x射線瞄準(zhǔn)具150兩者。例如，可以采用x射線成像來澄清治療區(qū)域的超聲圖像中的細(xì)節(jié)并向用戶提供更多的信息。在某些實(shí)施例中，超聲圖像可以用來評(píng)估目標(biāo)141距離治療fus換能器110的深度。x射線瞄準(zhǔn)具150可以與換能器110、90兩者對(duì)準(zhǔn)以使得能夠配準(zhǔn)超聲圖像70和x射線圖像71和/或配準(zhǔn)來自圖像70、71的數(shù)據(jù)。附加的信息源可以與任何圖像70、71組合(例如，疊加)，諸如ct(計(jì)算機(jī)斷層掃描)圖像、mri(磁共振成像)圖像、透視圖像或任何其它圖像。在某些實(shí)施例中，監(jiān)測聚焦超聲治療可以利用與設(shè)備分離并且位于患者組織80處或位于患者組織80內(nèi)的診斷元件來實(shí)現(xiàn)。

圖6a到圖6d是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的x射線瞄準(zhǔn)具150的高級(jí)示意圖。圖6a和6b是透視圖，圖6c是透視截面圖，以及圖6d是瞄準(zhǔn)具150和換能器110的照片。x射線瞄準(zhǔn)具150可以包含具有沿中心軸線112的表面的構(gòu)件153，在直接沿中心軸線112獲取的圖像中所述表面表現(xiàn)為線，但是在以相對(duì)于中心軸線112成角度(傾斜)獲取的圖像中其表現(xiàn)為表面。構(gòu)件153可以設(shè)計(jì)為達(dá)到針對(duì)其相對(duì)于圖像平面垂直線的較小傾斜角的高靈敏度。圖7a和7b是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的在不同位置處的x射線瞄準(zhǔn)具150的x射線圖像。在圖7a中x射線瞄準(zhǔn)具150和中心軸線112精確地垂直于圖像156a的圖像平面，從而導(dǎo)致構(gòu)件153的表面的線性表現(xiàn)(即，最小的投影寬度)。相比之下，在圖7b中x射線瞄準(zhǔn)具150和中心軸線112相對(duì)于圖像156b的圖像平面的法線稍微傾斜，而構(gòu)件153的表面相應(yīng)地有些模糊且比其在圖7a中的線性表現(xiàn)的最小寬度更寬。返回到圖6a到6d，構(gòu)件153示出為平行于中心線112的中心圓柱體153a和平行于中心線112向外突出的表面153b。應(yīng)當(dāng)注意的是，突出表面153b可以在垂直于中心軸線112的尺寸上彼此不同，以便簡化在圖像平面上的定向(分別參見圖7a和7b中的圖像156a、156b)?？蛇x地或作為補(bǔ)充，一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記元件(未示出)可以附接至x射線瞄準(zhǔn)具150以指示x射線瞄準(zhǔn)具150在圖像平面中的定向。

在某些實(shí)施例中，在圖像平面中x射線瞄準(zhǔn)具150可以是不對(duì)稱的(例如，在圖像平面中表面153b可以具有不同的長度或不同的形式)以指示x射線瞄準(zhǔn)具150在圖像平面中的定向。在某些實(shí)施例中，x射線瞄準(zhǔn)具150可以包含多個(gè)圓柱體153a(在垂直于中心軸線112的圖像平面中表現(xiàn)為圓環(huán))，可能地是具有不同直徑的同心圓柱體。x射線瞄準(zhǔn)具150和/或構(gòu)件153的任何部分可以配置為在x射線圖像中提供相對(duì)于中心軸線的深度信息。例如，表面153b可以沿中心軸線112延伸至不同深度(在傾斜視圖中)和/或可以包含從其突出到圖像平面中的元件。

支撐結(jié)構(gòu)115可以配置為沿共同的中心軸線112固定fus換能器110和成像超聲換能器90并使得能夠?qū)笳哌M(jìn)行更換；和/或支撐結(jié)構(gòu)115可以配置為沿共同的中心軸線112固定fus換能器110和x射線瞄準(zhǔn)具150，并且進(jìn)一步包含臂114，所述臂114使得能夠在其x射線成像期間操縱支撐結(jié)構(gòu)115。

圖8a是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的治療位置141的高級(jí)示意圖。作為非限制實(shí)例，治療位置141與脊神經(jīng)根小面切斷術(shù)相關(guān)。圖8b是現(xiàn)有技術(shù)治療的高級(jí)示意圖。圖8b示出了將電極79插入治療區(qū)域141以利用電磁輻射(例如，射頻(rf)輻射或激光)切除或切斷相應(yīng)神經(jīng)分支的現(xiàn)有技術(shù)的有創(chuàng)過程。相比之下，如圖8a中所示出的聚焦超聲治療僅僅以無創(chuàng)方式將波束140瞄準(zhǔn)治療區(qū)域141以便引起對(duì)應(yīng)的效果。此外，本文公開的利用超聲成像和x射線成像的任一個(gè)或者利用兩者的瞄準(zhǔn)過程，與fus換能器110對(duì)準(zhǔn)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)波束14的精確瞄準(zhǔn)，從而避免外科手術(shù)過程和避免對(duì)周圍組織的損壞。此外，成像單元180可以配置為自動(dòng)地檢測設(shè)備100和/或患者的移動(dòng)并防止由于移動(dòng)造成的意外傷害。例如，移動(dòng)檢測可以基于如圖8a中所示出的椎骨表面輪廓，所述椎骨表面輪廓可以由圖像處理產(chǎn)生?？蛇x地或者作為補(bǔ)充，控制器160可以配置為自動(dòng)地補(bǔ)償某些移動(dòng)，在檢測到移動(dòng)期間和檢測到移動(dòng)之后通過調(diào)整波束140的焦點(diǎn)而保持在治療位置141。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法200的高級(jí)流程圖。

在某些實(shí)施例中，方法200可以包含通過支撐結(jié)構(gòu)沿聚焦超聲(fus)換能器的中心軸線固定成像超聲換能器(階段210)。方法200可以進(jìn)一步包含配置支撐結(jié)構(gòu)以使得能夠更換成像換能器(階段212)，例如，方法200可以進(jìn)一步包含在fus換能器中設(shè)計(jì)插口以接納成像換能器(階段213)。方法200可以進(jìn)一步包含：顯示來自成像超聲換能器的圖像(階段214)，對(duì)準(zhǔn)設(shè)備以使得超聲成像探頭的成像平面通過fus換能器的聲焦點(diǎn)(階段215)，以及可能地在fus換能器的操作期間以機(jī)械和/或電子方式保護(hù)成像超聲換能器(階段216)。

在某些實(shí)施例中，方法200可以包含通過支撐結(jié)構(gòu)并沿聚焦超聲(fus)換能器的中心軸線固定x射線瞄準(zhǔn)具(階段220)。應(yīng)當(dāng)注意的是，利用成像換能器和利用x射線瞄準(zhǔn)具可以是可選的方法步驟并且當(dāng)可應(yīng)用時(shí)將其它階段應(yīng)用于相應(yīng)的可選方案。

方法200可以包含配置x射線瞄準(zhǔn)具以根據(jù)其x射線圖像在視覺上指示所述x射線圖像相對(duì)于中心軸線的傾斜(階段225)。視覺指示可以關(guān)于可以指示x射線瞄準(zhǔn)具相對(duì)于圖像平面的傾斜的任何圖像特征，并且尤其是指示x射線瞄準(zhǔn)具(和設(shè)備)相對(duì)于圖像平面的垂直位置。例如，x射線瞄準(zhǔn)具在圖像中的清晰度、尺寸和/或形式可以用作視覺指示。

在某些實(shí)施例中，方法200可以包含將x射線瞄準(zhǔn)具設(shè)計(jì)為包含平行于fus換能器的中心軸線的一個(gè)或多個(gè)表面和/或一個(gè)或多個(gè)圓柱體(階段230)，例如至少兩個(gè)互相垂直的表面、一個(gè)或多個(gè)同心圓柱體等，可能地具有沿中心軸線的不同長度和/或具有附接至x射線瞄準(zhǔn)具的任何部分的標(biāo)記元件以利于根據(jù)所獲得的x射線圖像調(diào)整x射線瞄準(zhǔn)具和設(shè)備。

x射線瞄準(zhǔn)具可以設(shè)計(jì)為包含至少兩個(gè)平行且一致的構(gòu)件(階段232)，且方法200可以進(jìn)一步包含僅在所述平行且一致的構(gòu)件在對(duì)應(yīng)的x射線圖像上重合時(shí)使得能夠通過fus換能器的聚焦超聲的應(yīng)用。

方法200可以進(jìn)一步包含利用支撐結(jié)構(gòu)和x射線瞄準(zhǔn)具對(duì)目標(biāo)進(jìn)行x射線成像(階段235)和任選地顯示所述x射線圖像(階段237)。在某些實(shí)施例中，方法200可以包含僅當(dāng)指示x射線圖像垂直于中心軸線時(shí)使得能夠進(jìn)行聚焦超聲的應(yīng)用(階段238)。

在某些實(shí)施例中，方法200可以包含將fus換能器以中心軸線相對(duì)于目標(biāo)上方的患者皮膚的特定角度與目標(biāo)聯(lián)接(階段240)。

方法200可以進(jìn)一步包含根據(jù)所顯示的圖像控制通過fus換能器的聚焦超聲的應(yīng)用(階段250)，不管其成像為超聲圖像和/或x射線圖像。

任何超聲圖像和/或x射線圖像可以被處理和加強(qiáng)，例如：(i)通過在圖像上勾畫出骨頭輪廓，(ii)通過根據(jù)解剖學(xué)圖和/或患者的ct圖、mri圖、透視圖或任何其它圖像來配準(zhǔn)骨頭，和/或(iii)通過表明治療位置和/或接近角α以利于操作者的定向并改進(jìn)通過聚焦超聲的治療應(yīng)用。方法200可以包含利用與解剖學(xué)和治療相關(guān)的信息增強(qiáng)任何圖像(階段252)。

在某些實(shí)施例中，在脊神經(jīng)根小面切斷術(shù)中可以使用設(shè)備100、系統(tǒng)101、套件102以及方法200來治療內(nèi)側(cè)支神經(jīng)。例如，設(shè)備100可以配置為移動(dòng)手持低成本設(shè)備，其用于根據(jù)同時(shí)的超聲成像和/或x射線成像向治療位置投射無創(chuàng)聚焦超聲能量(例如，引起相應(yīng)神經(jīng)的熱切除)，如上所述。可以實(shí)現(xiàn)聚焦超聲的應(yīng)用來以無創(chuàng)方式獲得任何數(shù)量的效果，諸如加熱、對(duì)組織的熱破壞、機(jī)械效應(yīng)、空洞形成等。應(yīng)當(dāng)注意的是，在治療位置141上的熱效應(yīng)可以通過直接加熱獲得，或者通過利用波束140瞄準(zhǔn)相鄰骨材料間接加熱獲得，所述相鄰骨材料被加熱到損壞相應(yīng)神經(jīng)的水平。利用聚焦超聲的治療可以達(dá)到附加的目標(biāo)，諸如治療各種疼痛、處理凝塊或其它特定組織、切除腫瘤、增強(qiáng)藥物輸送等，并且可以通過注入修改聲學(xué)組織吸收作用的流體得到增強(qiáng)。同時(shí)的成像可以利于接近治療位置、確保聚焦超聲能量的正確瞄準(zhǔn)以及使得能夠在治療期間觀察圖像內(nèi)的治療位置?？梢岳镁劢钩曧樞虻刂委煻鄠€(gè)治療位置，通過使用間歇成像來控制治療的進(jìn)展。在某些實(shí)施例中，設(shè)備100可以用作通用的組織切除設(shè)備。

在以上描述中，實(shí)施例是本發(fā)明的實(shí)例或者實(shí)施方式?！耙粋€(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“某些實(shí)施例”或“一些實(shí)施例”的各種表述并不一定全部指代相同的實(shí)施例。

盡管可以在單個(gè)實(shí)施例的情形下描述本發(fā)明的各種特征，這些特征也可以分開地或以任何合適的組合進(jìn)行提供。相反地，盡管為了清楚起見而在分開的實(shí)施例的情形下在本文中描述本發(fā)明，但是也可以在單個(gè)實(shí)施例中實(shí)施本發(fā)明。

本發(fā)明的某些實(shí)施例可以包括來自以上所公開的不同實(shí)施例的特征，而某些實(shí)施例可以結(jié)合來自以上所公開的其它實(shí)施例的要素。在特定實(shí)施例的情況下對(duì)本發(fā)明要素的公開不應(yīng)被作為將所述要素限制為僅在特定實(shí)施例中使用。

此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以以各種方式實(shí)現(xiàn)或?qū)嵺`本發(fā)明，并且可以在除了以上描述中概述的那些實(shí)施例之外的某些實(shí)施例中實(shí)施本發(fā)明。

但本發(fā)明不限于那些圖式或?qū)?yīng)的描述。例如，流程并不需要穿過每個(gè)所示的框或狀態(tài)，也不需要按照與所示和所描述的順序完全相同的順序。

本文中用到的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的意思是本發(fā)明所屬領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所通常理解的意思，除非有特別的定義。

盡管已相對(duì)于有限數(shù)目的實(shí)施例描述本發(fā)明，但這些不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而是作為一些優(yōu)選實(shí)施例的例證。其它可能的變化、修改以及應(yīng)用也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，除了所附的權(quán)利要求及其法定等同形式之外，本發(fā)明的范圍不應(yīng)被迄今的描述所限制。