CN102341147A - 超声治疗和成像施用器 - Google Patents

Abstract

包括施用器的超声治疗系统，在所述施用器中，治疗超声传感器被环形成像传感器包围。由治疗或成像传感器产生的照射信号被相继或同时传递至检查空间中的组织，从而产生相应的可被所述环形成像传感器的元件接收的回波信号。通过处理器分析这些回波信号，从而产生检查空间中组织的图像。

Description

超声治疗和成像施用器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年3月6日提交的美国临时专利申请号61/158,295的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

发明背景

子宫纤维瘤是肌壁中的良性肿瘤，是女性常见的健康问题，并且可发生于子宫的不同部位。纤维瘤是生殖期女性最常见的良性赘生物，影响美国一千六百万的女性。患纤维瘤的所有女性中大约25％表现出临床上的明显症状，例如重度且不规律的月经失血、骨盆痉挛、尿频和不孕。

目前，治疗纤维瘤的最常见的治疗选择是子宫切除术，其涉及完全去除子宫。通常，在美国进行的每两个子宫切除术中就有一个是由于纤维瘤。子宫切除术对于期望保留生育力的妇女来说不是合理的选择。尽管子宫切除术具有侵入性、长时间的恢复期和其它缺点，但是在美国诊断为纤维瘤的女性中的大约50％进行了子宫切除术。

子宫肌瘤切除术是移除纤维瘤同时保持子宫完整的手术方案，与子宫切除术具有相似的风险，但是对生育力的风险较小。子宫动脉栓塞术(UAE)试图通过选择性缺血损伤来破坏纤维瘤。UAE方案已被证实功效有限，并且由于定位较差而对可能其它器官产生不利影响。激素疗法是患者的另一个选择。但是，药物介入费用昂贵，具有潜在的副作用并且必须连续使用以防止症状复发。

较新的治疗选择是使用MRI引导的聚焦超声手术(MRgFUS)。但是MRgFUS有以下缺点，包括成本费用过高、转诊模式问题和操作时间冗长。MRI系统需花费超过1百万美元，并且可兼容MRI的HIFU系统的复杂性使总资本费用超过2百万美元。操作可能需要3-4个小时，并且需要多名医生，例如妇科医生和放射科医生。

超声引导的HIFU(USgHIFU)系统意图提供非侵入性治疗的优点，但是没有MRgFUS的诸如高费用和有限享用的缺点。USgHIFU利用超声成像来定位和治疗纤维瘤。

最常推荐的超声引导的HIFU系统使用HIFU孔中单独的成像传感器，以优化系统性能。该策略在治疗孔内的空间上产生了问题。减小HIFU孔的面积可能减弱治疗能力，而减小成像孔可能限制观察靶组织和周围组织的能力。一个实例是将成像阵列置于治疗装置的中间。该方法减小了可用于治疗传感器材料的孔空间，并由于孔中还存在中央孔而影响治疗波束的性能。其还在阵列水平上将成像和治疗孔进行物理连接。

另一个所推荐的方案是设计具有既能成像又能提供治疗的元件的传感器。这些双模超声阵列(DMUA)由于成像和治疗要求之间需要权衡而能力有限。例如，成像需要宽的带宽，较高频的操作，而HIFU治疗需要窄频带的高平均功率，低频操作。

鉴于这些问题，需要具有联合施用器的超声治疗系统，所述施用器具有可以向患者传递治疗信号并接收超声信号以便对组织进行成像的传感器。成像元件应占据较小的空间，并且不影响治疗元件传递治疗信号的能力。此外，传感器应当能产生体积图像和C面(与传感器面平行的成像面)，用于方便且快速地解析和追踪靶组织及周围组织，传感器还应当能检测治疗波束路径中的障碍(例如骨、肠、空气)，评价治疗波束分布和在治疗之前、治疗中和治疗之后评价靶标。

概述

本概述是用于以简化的形式介绍概念选择，在以下的详细描述中进行进一步描述。本概述并非意图指出要求保护的主题的关键特征，也并非意图用来帮助确定所要求保护的主题的范围。

为了解决上文所讨论的问题以及其它问题，本文所公开的技术是具有既能传递治疗又能检测回波信号的施用器的超声治疗系统。所述施用器包括治疗传感器，所述治疗传感器具有可机械或电子调节的焦距和操纵方向，可以选择性地移动或拓宽所述操纵方向，从而将照射信号发射入包含待治疗的组织体积的检查空间中。成像传感器围绕治疗传感器的外部。在一个实施方案中，所述治疗传感器提供的照射信号可被传递入检查空间中来产生相应的声回波信号。所述成像传感器具有多个接收声回波信号并产生相应的电回波信号的元件。处理器被编程为能选择性地联合电回波信号来产生检查空间中组织的图像。

在一个实施方案中，所述成像传感器包括多个接收元件的圆环，每一个接收元件都具有至少一个小于治疗传感器产生的照射信号的波长的维度。

在另一个实施方案中，所述施用器包括传感器元件的第二环形成像阵列，所述传感器元件被定向为能捕获被治疗传感器声穿透的组织周围的圆柱形体积中的声回波信号。

在另一个实施方案中，所述成像传感器可以包括一个或多个较高功率的发射元件，以产生可被传递至组织的照射信号。所述发射元件可以处于固定的位置，或可围绕接收元件转动。

在另一个实施方案中，所述治疗传感器可用来产生用于弹性或剪切波成像的推动信号。

在另一个实施方案中，施用器包括两个或更多个环形成像阵列，其中所述环形成像阵列之一的发射元件是侧移的或机械或电子聚焦的，从而提供从皮肤表面移动的超声信号的单一虚拟源。

附图简要说明

当参考以下的详细描述并结合附图时，本发明的前述方面和多个伴随的优点将更容易被理解，其中：

图1是按照所公开技术的一个实施方案的超声成像和治疗系统的结构图；

图2A展示了按照所公开技术的一个实施方案的具有治疗传感器和周围成像阵列的施用器；

图2B展示了按照所公开技术的一个实施方案，来自环形成像阵列上的接收元件的信号如何被组合，从而计算出待成像的靶标体积中一个点的值；

图2C展示了按照所公开技术的一个实施方案的具有治疗传感器和两个环形成像阵列的施用器；

图2D展示了按照所公开技术的一个实施方案的具有治疗传感器和环形成像阵列的施用器，所述环形成像阵列包括一个或多个较高功率的元件；

图3A展示了由环形成像阵列成像的检查空间和来自治疗传感器的照射信号；

图3B展示了由环形阵列产生的照射信号和由第二环形成像阵列所捕获的圆柱形图像；

图3C展示了由治疗传感器产生的照射信号和由具有接收元件的环形成像阵列所捕获的圆锥形图像，所述接收元件被定向为聚焦在治疗传感器的聚焦带外侧；和

图4A和4B展示了按照所公开技术的另一个实施方案的提高可从环形阵列传递至组织的照射信号水平的备选技术。

发明的详细描述

如以上所指出的，本文公开的技术涉及具有组合施用器的超声治疗系统，所述组合施用器既能将治疗能量传递至患者又能接收超声信号，以对体内组织进行成像。在以下所述的实施方案中，所传递的治疗是高强度聚焦超声或HIFU。但是应当理解，所公开的技术也可以用于治疗组织的非聚焦超声能量。

按照公开技术的系统的一个实施方案显示在图1中。如图所示，系统50包括具有一个或多个处理器的计算机系统52，所述处理器被设置为能执行一连串的程序指令，以便实施以下所述的功能和方法。所述指令被存储在非临时性的计算机可读介质上，例如硬盘、CD-ROM、DVD、闪存盘、易失性或非易失性存储器或集成电路等。

计算机系统与医生通过输入机制互动，所述输入机制例如键盘、鼠标、手写笔、触摸屏等，使得医生能标出待治疗的组织体积。计算机系统52将医生意图治疗的所需治疗组织体积的坐标提供给发射控制器54。发射控制器54是电子装置，可以对其进行操作来确定诸如一个或多个驱动信号的时序、振幅和相的参数，所述驱动信号应该被传递至治疗传感器，以便将治疗能量引导至期望的靶标。还可以操作所述发射控制器来产生通过电子或机械方式来移动治疗传感器的聚焦的指令。所述发射控制器还可以配置治疗传感器，以便将组织照射，用于成像和/或瞄准。这是通过在治疗传感器上施加合适的相和振幅来实现的。发射控制器54的细节被认为对本领域技术人员而言是已知的，并且因此不再进一步讨论。

发射控制器54的输出被提供至发射脉冲器56，发射脉冲器56产生响应于来自发射控制器54的信号的超声驱动信号。在一个实施方案中，发射脉冲器56通过转换器58与高功率电源60或低功率电源62连接。在一个实施方案中，转换器58受来自发射控制器54的信号的控制。电源60和62的选择取决于由治疗传感器产生的信号是不是高功率治疗信号，例如，当积极治疗组织时、或者为了调整治疗功率或控制治疗时间而监测接收的回波信号的谐波量时、或者用于弹性成像时都可以使用高功率治疗信号。可以选择高功率或低功率信号，以产生用于成像或其它用途的照射信号。如果电源可以足够快地改变其功率输出并具有充足的动态范围，则可以使用单个高/低功率电源。发射脉冲器56将驱动信号提供至转换触排64，转换触排64将驱动信号引导至治疗传感器70的一个或多个元件。

治疗传感器70优选是固定焦距的或可变焦距的传感器，可以通过机械或电子方式对其进行控制，使得产生的照射信号被引导覆盖检查空间。可以通过伺服电机等机械移动固定焦距传感器，以便随着传感器聚焦带的移动而照射检查空间中的组织。如果使用电子控制传感器，可以通过电子方式移动所述传感器的聚焦带，从而依次照射检查空间中的组织，或者可以将聚焦带散焦以拓宽所发射的信号，使得检查空间中的某些或全部组织被同时照射。电子控制治疗传感器的一个实例是环形和/或扇形超声传感器，可以对其进行控制而选择性地将高强度聚焦超声(HIFU)或非聚焦超声脉冲传递至患者的组织。如果治疗传感器70的焦距是电子控制的，那么转换触排64的配置受发射控制器54的控制，使得驱动信号视情况被施加到传感器的全部或部分元件，从而按需要调整治疗传感器所产生的信号的焦点或照射区。发射脉冲器56和转换触排64的细节以及以及治疗传感器70的设计和构造是超声领域内技术人员所已知的。

为了在包括待治疗的靶组织体积(例如纤维瘤)和周围组织(包括治疗传感器和所述靶组织体积之间的组织)的检查空间中产生组织的图像，所述施用器包括环形围绕治疗传感器70的环形成像阵列90。环形成像阵列90是模块化的，以便其可以在机械上或在电子上独立于治疗传感器70。因为环形成像阵列90位于治疗传感器的外面，因此环形成像阵列90容易与接收元件产生电连接。此外，可以单独地控制施用器的接收元件和发射元件。在所示的实施方案中，环形成像阵列90包括多个扇形的压电接收元件，其中每个元件对来自被照射的检查空间的散射能量的接收信号具有合适的方向性或接收角(例如至少一个维度小于治疗传感器70产生的信号的波长或至少一维是机械成型的或带透镜的从而能接收来自检查空间的散射能)。在一个实施方案中，环形成像阵列90包括512个位于治疗传感器70圆周周围的接收元件。

环形成像阵列的压电元件通常太小而不能产生充足的声功率，从而不能产生具有足够信噪比的回波信号，从而不能产生检查空间中组织的图像。因此治疗传感器的焦点被调整成产生被相继地或同时地发射入检查空间中的照射信号。如果在成像后治疗组织，那么治疗传感器的焦点被调整成集中于所产生的超声信号，来治疗期望的治疗体积。

在本实施方案中，环形成像阵列90的元件产生响应于所检测到的声回波信号的电信号，所述声回波信号是通过治疗传感器70将照射信号传递入组织中而产生。由于环形成像阵列中的接收元件的数量可能多于接收电子器件中通道的数量，因此可以分组处理来自环形成像阵列的信号。在所示的实施方案中，提供了多个复用器92来选择来自环形成像阵列90的接收元件的信号。在一个实施方案中，每个复用器92选择8个输入线之一，所述输入线中的每一个均与环形成像阵列中的一个接收元件连接。在所示的示例性实施方案中，如果环形成像阵列中有512个接收元件，并且每一个复用器都可以选择8个接收元件中的一个，那么需要512/8或64个复用器来接收所有的信号。根据复用器92可以转换的速度，可以需要多于一个照射信号或信号，以便从环形成像阵列中的每一个接收元件获得信号。

复用器92的输出通过发射/接收转换器96被提供到多通道前置放大器98，所述前置放大器将从环形成像阵列所接收的信号水平进行加强并且可以执行其它的信号调节。前置放大器98的输出被提供到模拟数字转换器100，所述模拟数字转换器将模拟电回波信号转换成相应的用于存储于存储器102中的数字形式。存储器102可以是计算机系统52的一部分，其可被计算机系统52或其它特定用途数字信号处理器读取，所述数字信号处理器对数字化的接收信号执行波束形成处理，以确定组织体积中区域的接收信号的振幅、功率和/或相中的一项或多项。波束形成后的信号可用来产生检查空间中的组织的图像，其中照射信号被传递到显示器110上。可选地，所述图像可存储在计算机可读的介质(硬盘、DVD、录像带等)上或通过有线或无线通讯连接发射至远程计算机上。

为了使检查空间中的组织成像，治疗传感器70产生一个或多个照射信号，所述照射信号与检查空间中的组织相互作用，从而产生可被环形成像阵列的接收元件检测到的回波信号。TX控制器将转换触排64配置为使得驱动信号被施加到治疗传感器70的所需元件上，从而依次或同时照射检查空间中的组织。TX控制器54通过转换器58选择合适的电源。驱动信号的振幅和时序由TX控制器54根据待成像的检查空间的大小和/或位置而决定，并且TX控制器向TX脉冲器56发信号，从而将驱动信号传递至治疗传感器的所需元件。

在将照射信号发射进检查空间之前，计算机系统52将接收电子器件配置为检测来自检查空间中的组织的回波信号。接收控制器104(下文描述)根据环形成像阵列的哪些元件与接收电子器件连接来设置复用器92的位置。因此，照射信号的发射和复用器92和接收电子器件的配置是协调的。

通过使用治疗传感器70来产生照射信号，施加充足的信号功率，从而允许环形成像阵列的接收元件产生可以产生组织图像的回波信号。

在以下所述的某些实施方案中，环形成像阵列的所选元件也可以用来将照射信号发射入检查空间中。在这种情况下，系统包括接收/发射控制器104和多个发射脉冲器106。当接收控制器用于控制信号发射时，其可被称为“IX控制器”，这是指成像阵列(I)的元件用来将照射信号传递至组织。当环形成像阵列的元件用来接收信号时，接收控制器104设置复用器92的位置，使得正确的接收元件与前置放大器98和A/D转换器100连接。如果成像阵列的一个或多个元件产生照射信号，那么发射控制器104提供由发射脉冲器106产生并且在计算机系统52的指导下被传递至环形成像阵列的元件的驱动信号的参数。

在一个实施方案中，根据治疗脉冲所产生的回波中的谐波的函数来调整用于治疗靶体积的治疗脉冲的功率。因此，环形成像阵列中接收元件的设计(例如大小、声学材料等)应被选择为对谐波的预期频率是敏感的。还可以激发治疗传感器，以便照射信号的频率不同于治疗信号所用的频率，从而更好地匹配接收元件的性能。如果环形成像阵列中接收元件的尺寸小，则可通过电子方式将环形成像阵列的聚焦带在组织体积上移动，其中发射治疗传感器产生的照射信号。

图2A、2C和2D展示了按照所公开的技术的施用器的不同实施方案，所述施用器包括成像传感器和治疗传感器。在图2A中，施用器120具有位于中心的治疗传感器122，所述治疗传感器122被接收元件124的环形成像阵列所环绕。在一个实施方案中，治疗传感器122具有多个用于调整传感器的焦点的圆环。尽管显示了具有圆环的治疗传感器，但是应当理解，也可以使用诸如扇形治疗传感器的其它构形。在一个实施方案中，治疗传感器和环形成像阵列的接收元件被设计成以同一频率范围运行。在其它的实施方案中，环形成像阵列中每一个元件124的大小均小于由治疗传感器122所产生的信号的波长，从而照射组织，使得接收元件对治疗传感器所产生的信号的谐波是敏感的。

当对组织体积进行成像时，可以以相邻的组处理来自环形成像阵列的信号。例如，如果存在512个元件并且每次可处理一组64个元件，则可以响应于一次照射脉冲或多次脉冲来处理元件1-64，然后是元件65-128等。

图2B显示了按照所公开技术的一个实施方案，利用环形成像阵列的接收元件所检测到的回波信号产生组织体积V的图像的技术。接收电子器件运行检测来自环形成像阵列的每个接收元件的数字化回波信号x1(t)、x2(t)、x3(t)…x512(t)。所述信号用变迹常数(apodization constant)加权，并由计算机系统或其它程序化处理器根据以下参数进行延时：发射源的方向性、接收元件的接收角、发射源和接收元件之间孔的距离、发射源和体积内询问点(interrogation point)之间的距离以及从所述体积内询问点至接收元件间的距离。将来自每个接收元件的加权并延时的信号求和，以便计算体积中所述点的振幅、功率或其它信号特征。可以使用多个发射源来产生合成的孔图像和/或用于图像复合。选择体积中的下一个点，并对体积中的所有点重复所述过程。

在某些情况下，对组织的圆柱形进行成像可能是有利的，所述组织的圆柱形包含被治疗传感器产生的治疗信号声穿透的区域。例如，如果对组织的圆柱形进行了成像并且在所述圆柱形中不存在气体、肠、骨或其它不希望的组织，那么用高功率HIFU信号治疗圆柱形中的组织可能是安全的。这类成像还有助于检测HIFU波束与组织表面的声耦合的任何问题(例如组织表面的高反射区域可以指示耦合较差)。在图2C所示的实施方案中，施用器125包括内部治疗传感器126、第一环形成像阵列127和第二环形成像阵列129。治疗传感器126和第一环形成像阵列127如上所述。

第二环形成像阵列129优选包括多个压电元件129a、129b、129c等，所述多个压电元件产生响应于接收到的声回波信号的电信号。第一和第二环形成像阵列的接收元件可以与转换器或类似物连接，以便可以检测来自一个或两个成像阵列的接收元件的信号。在所示的实施方案中，第二环形成像阵列中接收元件129a、129b、129c的大小大于第一环形成像阵列中的接收元件，使得其对接收到的回波更加敏感。然而这些较大的元件检测斜角信号的能力下降。因此，第二环形成像阵列的接收元件对直接位于所述接收元件前面的区域更加敏感。通过使第二环形成像阵列的接收元件朝向环绕待治疗的组织体积区域的区域，可以产生组织的圆柱形图像。然而应当理解，环形成像传感器129中元件的最敏感的方向可以随着所述元件方向(例如所述元件的安放形式等)的改变而变化。在图2C所示的实施方案中，第二环形成像阵列129被配置为能产生用治疗传感器治疗的组织周围的圆柱形图像。可以由治疗传感器126或第一或第二环形成像阵列的元件产生照射信号。如果照射信号由圆环聚焦的一组元件产生，则为了产生圆柱形图像，依次处理接收元件的重叠部分，例如元件1-64，然后是元件2-65、3-66、4-67等。

在某些实例中，第一或第二环形成像阵列中元件的尺寸可能太小而不能产生足够的信号功率，从而不能产生具有良好信噪比的回波。因此可以将一个或多个“活塞”元件并入环形成像阵列中。在图2D所示的实施方案中，施用器130包括中心治疗传感器132和包括多个较小的接收元件的第一环形成像阵列134。此外，环形成像阵列134包括多个较高功率的发射活塞元件136a-136d。活塞元件136被设计成能将较高功率的照射信号发射入组织中，以便成像阵列的其它元件可以产生具有足够信噪比的电回波信号，从而可以产生内在组织的图像。

在一个实施方案中，发射活塞元件136a-136d大于所述接收元件，以便所述发射活塞元件发射的声功率大于从所述接收元件发射出的声功率。发射元件可以并入与接收元件相同的阵列中，或可以并入诸如位于接收元件所处的阵列周围的第二环形阵列的单独阵列中。在另一个实施方案中，一个或多个发射元件136可以围绕旋转构造上的接收元件阵列进行机械运动，使得单个发射元件可以照射检查空间。可选地，可以将两个或更多个发射元件安装到构造上，所述构造使发射元件围绕接收阵列圆周来回移动，从而照射检查空间。还可以将所述环形成像阵列构建为可绕治疗传感器转动的一个或多个接收元件。接收元件和发射元件可以受到分别的控制，并且可以非同步移动。

为了进一步提高信噪比，发射元件136可以使用照射信号的时间或空间编码。

图3A展示了治疗传感器产生的照射信号200。可以以较低的功率或治疗功率产生照射信号200。调整治疗传感器的焦点，使得检查空间中的组织被同时或依次照射。围绕治疗传感器的环形成像阵列接收响应于照射信号而产生的回波信号，并产生相应的电回波信号，所述电回波信号用来产生检查空间中组织体积202的图像。如果检查空间中的组织是待治疗的，那么为了治疗该组织，改变治疗传感器的焦点，从而超声信号集中于期望的治疗体积部分。

在图3B所示的实例中，环形成像阵列用来产生围绕待递入治疗信号的组织体积的部分的圆柱形图像210。组织的圆柱形图像的外表面可以在二维显示器上显示为条带212，通过沿着虚线214切割圆柱形图像并为了在二维屏幕上进行展示而“展开”圆柱形图像的周边而产生所述条带212。如果在圆柱形图像中看不到空气、肠组织、骨或其它不希望的组织，那么很可能在治疗波束的途径中没有肠或空气。可以由治疗传感器或由环形成像阵列中所选的元件产生用于产生圆柱形图像的照射信号200。如上文所指出，可以将较高功率的活塞元件并入环形成像阵列中，并且用于提高相应回波信号的信噪比。

图3C显示圆锥形图像220的实例，可通过将环形成像阵列中的接收元件进行定向，使得它们能检测到待传递入治疗信号的体积的外部，从而来产生锥形图像。圆锥形图像220与图3B所示的圆柱形图像相似，除了图像中包括的组织的近端和远端直径不同。因此，本文所用圆锥形图像被认为是一种特殊类型的圆柱形图像。可以通过沿着虚线222切割圆锥形图像并为了在二维屏幕上进行展示而“展开”圆锥形的周边来产生圆锥形图像的外表面。在某些实施方案中，所述圆锥形图像包括治疗波束预期通过的外边界。

在所公开技术的另一个实施方案中，环形成像阵列可以用来检测组织的弹性和其它机械特性。当以这种方式使用时，由治疗或成像传感器将照射脉冲传递至组织，并检测相应的回波信号。然后由治疗传感器或环形成像阵列将更高功率的“推动”脉冲传递至组织。推动脉冲传递之后，由治疗传感器或环形成像阵列传递另一个较低功率的照射脉冲，并检测相应的回波信号。然后对推动脉冲之前的回波信号进行比较。因此，信号的差异(通常测量为相移)是由于推动脉冲引起的组织体积中任何给定点的相对运动的度量。该相对运动可用来计算机械性能的相对或绝对值，所述机械性能例如组织劳损、弹性或刚度、压缩性或泊松比(Poisson′sratio)。靶体积中组织的这些机械性能可用来确定组织是否已进行了充分治疗，鉴定照射空间中组织之间的弹性或刚度差异，或者基于对已知组织类型作出的测量结果来鉴定组织类型(例如纤维瘤)。机械性能可用颜色编码和展示，从而指示每个位置处的特征值。

因此，本文所用的组织“图像”意图包括诸如B型图像的常规组织图像，在B型图像中，组织中的每个点由其回波强度或功率表示。术语图像还包括图像中的每个点编码或代表机械特征的展示。图像可以是人类可辨知的或人类不可辨知的。例如，图像可以表示存储在存储器中的数据阵列，其由计算机系统使用来控制治疗而不显示在用户屏幕上。因此，照射信号可以用来产生所有这些类型的图像。此外，来自治疗传感器的较高功率的照射信号可用来治疗组织。

图4A展示所公开技术中通过改善发射敏感度提高接收到的信噪比的另一个实施方案。在本实施方案中，成像阵列包括从皮肤表面移开距离d的多个元件。如果环形成像阵列的元件远离皮肤表面移动，那么可以提高该位置处运行的功率，因为信号在到达皮肤的过程中会分散或传播。然而，暴露于照射信号的区域同样增加，进而将更多的照射功率传递入检查空间中。例如，如果皮肤表面所允许的最大能量是每平方厘米500毫瓦特，则可以以更高的功率运行元件，例如600毫瓦特。由于分散皮肤表面的功率仍是500毫瓦特，但是所暴露的区域大于元件紧贴皮肤时。

图4B显示环形成像阵列的可选实施方案，其中元件紧贴皮肤表面。在这种情况下，操作一组元件260来同时发射照射信号。如果同时使用几个元件，则对检查空间中的组织施加了更多的能量。为了使照射信号如能如同小的单个元件一样均匀地照射组织，应当使能量类似来自单个点源。因此，通过机械(例如成型或带透镜)方式或通过电子方式使组260的元件聚焦，使得信号似乎来自所述组后的单个点源262或来自组合元件前面的单个点源264。

为了产生完全合成的孔径像(例如发射和接收)，在环形成像阵列(例如外部环形成像阵列)之一的每个元件处产生照射信号，并且从另一个环形成像阵列的每个元件检测回波信号。结果存储在矩阵或其它合适的排列中，并经处理以产生合成的孔径像。应当理解，在可选的设计中，使内部环形成像阵列的元件聚焦或带有透镜来提供虚拟的点源，而外部环形成像阵列的元件用于接收回波信号。由于照射信号的点源是虚拟的并且没有贴在皮肤上，因此可以施加更大的信号功率。

尽管已显示并描述了示例性的实施方案，但是应当理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以进行各种改动。例如，尽管环形成像阵列被显示为环形的，但是应当理解，这种环形成像阵列可以是线性阵列的带状形式，从而在治疗传感器周围形成开放的或闭合的多边形。同样，尽管所公开的施用器的实施方案使用一个或两个环形成像阵列，但是可以包括其它环形成像阵列，以辅助超声信号的发射和接收。因此，本发明的范围意图从以下的权利要求书及其等同物来确定。

Claims (26)

1.用于对体内组织进行治疗和成像的系统，包括：

治疗传感器，所述治疗传感器可操作地向体内的靶治疗体积选择性传递治疗超声信号或向体内的检查空间传递照射信号；

多元件成像阵列，包括位于所述治疗传感器周围的多个接收元件；

发射控制器，其被配置为能控制向所述治疗传感器施加驱动信号，从而产生用于传递至所述检查空间中的照射信号；

接收控制器，其被配置为能从所述多元件成像阵列的元件接收信号，所述信号是暴露于由所述治疗传感器产生的照射信号的组织响应产生的；

处理器，其被配置为能组合接收的信号，从而产生所述检查空间中组织的图像。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述多元件成像阵列的接收元件被安排为环形阵列，并且其中每个接收元件具有至少一个小于所述照射信号的波长的维度。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述发射控制器被配置为能控制向所述治疗传感器施加驱动信号，从而能以治疗功率水平发射照射信号。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述发射控制器被配置为能控制向所述治疗传感器施加驱动信号，从而能以小于治疗功率水平的功率水平发射照射信号。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述发射控制器被配置为能控制向所述治疗传感器施加驱动信号，使得来自所述治疗传感器的治疗超声信号和照射信号具有不同的频率。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述多元件成像传感器是位于所述治疗传感器周围的圆环。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述图像代表由所述照射信号所照射的区域内的多个位置的回波强度。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述图像代表由所述照射信号所照射的区域内的多个位置处的组织的机械特征。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述治疗传感器可控制地将照射信号相继引导通过所述检查空间。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述治疗传感器可控制地将照射信号同时引导通过所述检查空间。

11.用于对体内组织进行治疗和成像的施用器，包括：

治疗传感器，其被配置为能向所述体内组织的靶治疗体积传递治疗超声信号；

成像阵列，其包括位于所述治疗传感器周围的一个或多个接收元件；和

一个或多个驱动元件，其被定位在所述治疗传感器的周围，所述驱动元件大于所述一个或多个接收元件并且被配置为能将足够声功率的照射信号传递入检查空间中，使得所述环形成像阵列中的一个或多个接收元件可以检测到声回波信号。

12.如权利要求11所述的施用器，其中所述一个或多个驱动元件和所述一个或多个接收元件位于同一阵列中。

13.如权利要求11所述的施用器，其中所述一个或多个驱动元件和所述一个或多个接收元件位于单独的阵列中。

14.如权利要求11所述的施用器，其中所述一个或多个驱动元件可以围绕所述治疗传感器进行机械运动。

15.如权利要求11所述的施用器，其中所述一个或多个接收元件可以围绕所述治疗传感器进行机械运动。

16.如权利要求11所述的施用器，其中所述施用器可与处理器连接，所述处理器被配置为能产生体内一个或多个位置处的组织的图像，其中所述图像代表由所述照射信号所照射的区域内的多个位置的回波强度。

17.如权利要求11所述的系统，其中所述施用器可与处理器连接，所述处理器被配置为能产生体内一个或多个位置处的组织的图像，其中所述图像代表由所述照射信号所照射的区域内的多个位置处的组织的机械特征。

18.如权利要求11所述的系统，其中被施加到所述一个或多个驱动元件的驱动信号包括空间编码或时间编码。

19.如权利要求11所述的系统，其中将所述一个或多个驱动元件进行聚焦，从而产生似乎起源于点源的照射信号，所述点源离开所述驱动元件的正面。

20.如权利要求11所述的系统，其中当将所述施用器置于身体上时，所述一个或多个驱动元件离开组织表面。

21.用于对体内组织进行治疗和成像的系统，包括：

治疗传感器，其被配置为能向所述体内组织的靶治疗体积传递治疗超声信号；

照射源，其被配置为能向所述体内的检查空间传递照射信号；

成像阵列，其包括位于所述治疗传感器周围的一个或多个接收元件，其中所述一个或多个接收元件被定向为检测来自所述检查空间中的圆柱形体积的信号；

发射控制器，其被配置为能控制所述照射源将照射信号传递入所述检查空间中；

接收控制器，其被配置为能从多元件成像阵列的元件接收信号，所述信号是暴露于所述照射信号的组织响应产生的；和

处理器，其被配置为能组合接收的信号，从而产生所述检查空间中的组织的圆柱形图像。

22.如权利要求21所述的系统，还包括显示器，其中所述处理器被配置为能在所述显示器上以条带显示圆柱形图像的外表面的图像。

23.如权利要求21所述的系统，其中所述圆柱形图像是圆锥形图像。

24.如权利要求23所述的系统，还包括显示器，其中所述处理器被配置为能在所述显示器上显示圆锥形图像的外表面的图像。

25.如权利要求21所述的系统，其中所述照射源是所述治疗传感器。

26.如权利要求21所述的系统，其中所述成像阵列包括用作照射源的一个或多个较高功率的驱动元件。

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