CN102573992A - 高强度聚焦超声定位机构 - Google Patents

Abstract

一种用于定位高强度聚焦超声换能器(292，304)的高强度聚焦超声定位机构(100，200，310)，所述机构包括：-适于接收所述高强度聚焦超声换能器的定位板(108，308)；-适于安装所述定位机构的机构支承(174)；-多个杆(110，112，114，116，118，120，210，212，214，216，218，220)，其中，每个杆具有第一端部和第二端部，每个杆的所述第一端部与所述定位板形成单独的球形接头(122，124，126，128，130，132，222，224，226，228，230，232)；以及-多个线性驱动器(146，148，150，246，248，250，252，254)，其中，所述多个线性驱动器被安装到所述机构支承，所述线性驱动器的每个包括驱动块(164，166，168，264，266，268，270，272)，所述多个杆中的每个杆的所述第二端部与所述驱动块中的一个形成单独的球形接头(134，136，138，140，142，144，234，236，238，240，242，244)。

Description

高强度聚焦超声定位机构

技术领域

本发明涉及一种定位机构，特别是用于在高强度聚焦超声系统中定位高强度聚焦超声换能器的定位机构。

背景技术

在高强度聚焦超声中，聚焦超声被用于通过高强度聚焦超声来对目标内的组织区域进行声波处理或治疗。高强度聚焦超声能够用于加热目标内的区域，它能够被用于使微小的药物胶囊破裂以及使药物活化，它能够被用于烧蚀组织，以及在更高功率下能够利用空蚀作用以破坏目标内的区域。高强度聚焦超声通过换能器聚焦到目标的区域上。经常地，换能器具有多个元件，并且通过控制单个元件的相位和幅值，目标内的超声焦点能够被一定程度地调整。除了控制由超声换能器的元件所发射出的超声的相位和幅值之外，经常性地换能器确实地移动。对于乳房的治疗，通常使用三个自由度来机械地移动高强度聚焦超声换能器。在其它治疗疗法模式下，例如用于治疗纤维瘤，使用五个自由度。

当目标区域被声波处理时，关于目标的解剖学或者内部结构的详细信息是有益的。由此，目标的声波处理通常使用医学成像手段而进行引导。这种医疗成像手段的示例是磁共振成像。

国际专利申请公开WO2008/026134A1公开了一种操纵器，用于控制能量辐射体的位置。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了高强度聚焦超声定位机构、高强度聚焦超声单元、磁共振成像系统、用于致动高强度聚焦超声定位机构的方法、以及计算机程序产品。实施例在从属权利要求中给出。

当利用磁共振成像来引导高强度聚焦超声时，需要用于致动或者移动高强度聚焦超声换能器的机构。例如，全部部件都是非磁性材料并且能够容许超声传导介质，高强度聚焦超声换能器沉浸到该介质之中，所述机构的结构被放置到防水容器中从而使得机构可以防水，由于用于磁共振成像的磁体的孔或区域需要容纳病人、机构以及高强度聚焦超声单元，因此机构的可用空间极其有限。使用更大的机构需要使用具有更大孔的磁体，由此增加了组合的磁共振成像以及高强度聚焦超声单元的成本。相反地，如果机构被制成更小以及更紧凑，那么对于将目标容纳在磁共振成像磁体内部所需要的孔或者区域被缩小。此外，如果结合到机构中的马达和换能器不产生射频噪声，那么同样是有益的。

本发明提供一种用于定位高强度聚焦超声换能器的高强度聚焦超声定位机构。该机构包括定位板，该定位板适于接收高强度聚焦超声换能器。定位板的实际定位或者位置通过致动定位机构而被调节或者操纵。由于高强度聚焦超声换能器可以被安装到定位板上，因此调节定位板位置或者定位就会调节高强度聚焦超声换能器的位置或者定位或者定向。机构进一步包括适于安装定位机构的机构支承。机构进一步包括多个杆。每个杆都具有第一端部和第二端部，其中每个杆的第一端部与定位板形成单独的球形接头。

在此使用的杆被理解为刚性体。杆的作用是连杆机构或者机械连接中的连杆或者等同于连杆。机构进一步包括多个线性驱动器。多个线性驱动器被安装到机构支承上。每个线性驱动器都包括驱动块。多个杆中每一个的第二端部与一个驱动块形成单独的球形接头。实施成这样的机构具有多个优点。能够构造出非常紧凑的机构。滑动部件的数目还可以减少。此外，这种机构的实施例允许计算出机构如何设置才能使得定位板被放置在特定位置或者地点。这允许高强度聚焦超声换能器的精确控制和定位。

在此使用的线性驱动器是适于在线性或者直线方向上移动的致动机构或部件。线性驱动器可通过螺旋机构、被致动的杆、液压系统、线性马达或者气动系统而被构造而成。在此使用的驱动块是球形接头或者球形接头的部件可安装到其上的块或者部件。在此使用的球形接头是提供球形运动度的接头。球形接头可使用球和承窝、或者它可以使用旋转铰链系统。球形接头可以使用球和承窝构造构成。球形接头可通过将承窝或者球放置在多个杆中一个的第一或第二端部而形成。如果球在多个杆中一个的特定端部上，那么承窝被安装在所述杆与其形成球形接头的部件上。如果承窝被设置在杆上，那么适合于被承窝接收的球被安装在与杆形成球形接头的板或块上。定位块可以是单独的部件或者用于高强度聚焦超声系统的超声换能器可作为定位块。

在另一个实施例中，多个杆包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆以及第六杆。多个线性驱动器包括第一线性驱动器、第二线性驱动器以及第三线性驱动器。第一线性驱动器包括第一驱动块。第二线性驱动器包括第二驱动块。第三线性驱动器包括第三驱动块。

第一杆的第一端部与定位板形成第一球形接头。第二杆的第一端部与定位板形成第二球形接头。第三杆的第一端部与定位板形成第三球形接头。第四杆的第一端部与定位板形成第四球形接头。第五杆的第一端部与定位板形成第五球形接头。第六杆的第一端部与定位板形成第六球形接头。

第一杆与第一驱动块形成第七球形接头。第二杆与第一驱动块形成第八球形接头。第三杆与第二驱动块形成第九球形接头。第四杆与第二驱动块形成第十球形接头。第五杆与第三驱动块形成第十一球形接头。第六杆与第三驱动块形成第十二球形接头。该实施例是有利的，原因是这样实施的机构将具有三个相互垂直的自由度。

在另一个实施例中，第一和第二球形接头被安装在第一共同轴线上。第二和第三球形接头被安装在第二共同轴线上。第四和第五球形接头被安装在第三共同轴线上。第七和第八球形接头被安装在第四共同轴线上。第九和第十球形接头被安装在第五共同轴线上。第十一和第十二球形接头被安装在第六共同轴线上。通过规定球形接头固定到共同轴线上，可以理解在此意味着安装在共同轴线上的球形接头的旋转中心被固定到这个轴线上。

在另一个实施例中，多个杆包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆和第六杆。多个线性驱动器包括第一线性驱动器、第二线性驱动器、第三线性驱动器、第四线性驱动器以及第五线性驱动器。第一线性驱动器包括第一驱动块。第二线性驱动器包括第二驱动块。第三线性驱动器包括第三驱动块。第四线性驱动器包括第四驱动块。第五线性驱动器包括第五驱动块。

第一杆的第一端部与定位板形成第一球形接头。第二杆的第一端部与定位板形成第二球形接头。第三杆的第一端部与定位板形成第三球形接头。第四杆的第一端部与定位板形成第四球形接头。第五杆的第一端部与定位板形成第五球形接头。第六杆的第一端部与定位板形成第六球形接头。

第一杆与第一驱动块形成第七球形接头。第二杆与第二驱动块形成第八球形接头。第三杆与第三驱动块形成第九球形接头。第四杆与第三驱动块形成第十球形接头。第五杆与第四驱动块形成第十一球形接头。第六杆与第五驱动块形成第十二球形接头。这个实施例是有利的，原因是机构可以是紧凑的并且具有五个自由度。这允许高强度聚焦超声单元通过使用减小空间大小的机构而进行复杂致动。

在另一个实施例中，第二、第三、第四和第五球形接头被安装在第一共同轴线上。第九和第十球形接头被安装在第二共同轴线上。这个实施例是有利的，原因是将球形接头的这些组合放置在这些共同轴线上使得机构的位置能够更简单地计算出来。

在另一个实施例中，多个线性驱动器中的至少一个包括线性滑块、丝杠驱动杆和轴承。多个线性驱动器中的至少一个被超声马达所致动。在此使用的丝杠驱动器是将旋转运动转换到平移运动的驱动器。丝杠驱动器通过螺纹起作用或者它还可以是球丝杠驱动器或者滑动丝杠驱动器。滑动丝杠驱动器使用在驱动杆螺纹上滑动的元件。在此使用的线性滑块是以线性或直线方式被驱动的块。线性滑块还可作为驱动块。术语线性滑块以及驱动块在此被用作同义词。如果线性滑块和驱动块是单独的部件，那么驱动块可连接到线性滑块。线性滑块可被防止通过表面或者杆进行旋转。线性滑块与引导表面或者杆部之间的摩擦可通过轴承减轻。多个线性驱动器中的至少一个被超声马达致动。

在另一个实施例中，多个线性驱动器的至少一个通过手动曲柄而被致动。

在另一个实施例中，线性滑块、丝杠驱动器以及轴承是陶瓷的。这个实施例是有利的，原因是高强度聚焦超声单元通常沉浸在用于传导超声的流体中。陶瓷的线性滑块、丝杠驱动器以及轴承将能够在流体或者液体环境下承受更长的时间。

在另一个实施例中，多个杆的至少一个包括塑料。塑料用于杆在多种情况下都是有利的。在磁共振成像系统中这是有利的，原因是使用的金属量被降低。此外，杆可由单个部件构造而成，使得用于球形接头的承窝被模制在端部。这消除了在杆上固定用于球形接头的承窝的需要。

在另一个实施例中，多个杆的至少一个包括聚缩醛(Acetalpolyoxymethylene)塑料。

在另一个实施例中，第一到第二球形接头中的至少一个包括钛球头。钛球头的使用是有利的，原因是钛与大型磁场相容并且能够由此被用在磁共振成像系统中。通常地，钛是非常坚硬的金属并且非常适于用作轴承。钛是化学抗性的并且由此对于系统中的需要沉浸在液体中更长时间的轴承而言是一种良好的选择。

在另一方面，本发明提供一种高强度聚焦超声单元。高强度聚焦超声单元包括根据本发明实施例的机构。高强度聚焦超声单元进一步包括用于致动所述机构的致动系统。高强度聚焦超声单元进一步包括用于控制所述致动系统的控制系统。高强度聚焦超声单元进一步包括高强度聚焦超声换能器。高强度聚焦超声单元进一步包括适于接收目标的病人支承。

致动系统是适于致动所述机构的任意系统。在丝杠驱动器的情况下，致动系统将会提供旋转运动。超声或者步进马达将会是致动系统的实施例的示例。机构通过线性运动起作用，因此使用空气或者气动流体的活塞同样可被用于致动系统。用于控制所述致动系统的控制系统将具有多个不同实施例。控制系统可简单地是从另一个控制器或者计算机系统接收指令的系统、以及随后控制系统简单地执行这些指令以及控制致动系统从而正确地致动机构。

控制系统还可以更加复杂，它可以包括处理器，该处理器能够执行对于使机构沿着第一位置与第二位置之间预定路径进行致动所需的计算。在这种情况下，控制系统可以是处理器，能够对机构运动进行建模。本发明的高强度聚焦超声单元的这种实施例是有利的，原因是机构可使用减小的的空间大小。这提供了更加紧凑的高强度聚焦超声单元。

在另一方面，本发明提供一种磁共振成像系统。磁共振成像系统包括根据本发明实施例的高强度聚焦超声单元。磁共振成像系统进一步包括用于产生磁场的磁体，该磁场用于使核子的磁自旋定向。磁共振成像系统进一步包括具有线圈的射频系统，所述线圈被调整用于获取磁共振成像数据。磁共振成像数据在此被限定为被线圈接收并且通过核子的磁自旋发送的数据。磁共振成像数据可被重建为磁共振成像图像。

磁共振成像系统进一步包括磁场梯度线圈，用于核子的磁自旋的定向的空间编码。磁共振成像系统进一步包括磁场梯度线圈电源，用于将电流供应到磁场梯度线圈。磁共振成像系统进一步包括计算机系统，用于通过磁共振图像数据构造图像以及用于控制磁共振成像系统的运行。计算机系统适于控制高强度聚焦超声单元。计算机系统可实际地控制高强度聚焦超声单元的运行，或者可选择地它可以将指令发送到高强度聚焦超声单元以及高强度聚焦超声单元中的计算机系统或者机载处理系统使用这些指令来产生指令，该指令控制由超声换能器产生的超声并且还控制机构的致动。

在此使用的计算机系统被限定为适于执行机器可执行指令的机器。计算机系统可以是单个计算机、一组计算机、计算机网络、嵌入式系统、微控制器或者适于执行机器可执行计算机程序的其它系统。

在另一个方面，本发明提供了一种方法，用于致动根据本发明实施例的高强度聚焦超声定位机构。该方法包括计算出机构从第一位置到第二位置的轨迹的步骤。机构的轨迹是机构沿循的路径。轨迹可仅仅是路径，或者它还可以是依时性路径。治疗方案的一部分可以是高强度聚焦超声单元沿循的轨迹。该方法进一步包括通过计算出的轨迹产生致动方案。致动方案是对于沿循轨迹所必需的机构致动的表示。致动方案可以是机器可读致动方案并且包含有用于控制器的指令，所述指令发送到致动器从而使机构沿着轨迹移动。致动方案还可以是一组坐标，所述坐标能够被用于使机构沿着轨迹移动。在手动致动的情况下，这些可以是操作者在机构上拨动的一组刻度设定或者坐标。计算出机构从第一位置到第二位置的轨迹，可以理解的是，轨迹是定位板上预先确定的位置。第一位置和第二位置还能够根据可连接到定位板的高强度聚焦超声换能器的几何形状被限定。该方法进一步包括使用致动方案将机构从第一位置致动到第二位置。在自动系统中，致动器方案被控制器或者计算机系统使用，从而控制致动系统。在手动操作者的情况下，操作者使用手动系统或者通过采用控制杆或者开关或者按钮而手动地致动机构。

在另一个方面，本发明提供一种计算机程序产品，该产品包括机器可执行指令，用于由控制系统执行。该控制系统适合于控制根据本发明的高强度聚焦超声定位机构的致动。计算机程序产品包括计算出机构从第一位置到第二位置的轨迹、使用计算出的轨迹来产生致动方案以及通过致动方案使机构从第一位置致动到第二位置的步骤。

附图说明

接下来，通过示例以及参考附图，对本发明的优选实施例进行描述，其中：

图1显示了根据本发明实施例的机构；

图2a显示了根据本发明另一个实施例的机构；

图2b从另一个视角显示了如图2a中所示机构的同一实施例；

图2c从另一个视角显示了如图2a中所示机构的同一实施例；

图2d从另一个视角显示了如图2a中所示机构的同一实施例；

图3显示了根据本发明实施例的组合的磁共振成像系统与高强度聚焦超声系统的功能图；

图4是显示了根据本发明实施例的方法的框图；

图5显示了根据本发明实施例的丝杠驱动器的横截面视图；

图6显示了如图2a-图2d中所示机构的顶视图，其中标记有截面线A、B和C；

图7a显示了如图2a到2d中所示机构沿着截面线A的横截面视图；

图7b显示了如图2a到2d中所示机构沿着截面线B的横截面视图；以及

图7C显示了如图2a到2d中所示机构沿着截面线C的横截面视图。

具体实施方式

在这些附图中，类似编号的元件是等同的元件或者完成相同的功能。如果功能等同的话，那么先前已经说明的元件将没有必要在后面的附图中进行说明。

图1显示了根据本发明实施例的机构100。该机构具有三个线性驱动器146，148，150。机构100适于使定位板108沿着三个垂直的轴线(x轴线102、y轴线104、以及z轴线106)移动。用于标记轴线的x，y和z的选择是随意选择。在图1中，显示出第一杆110、第二杆112、第三杆114、第四杆116、第五杆118、以及第六杆120。第一杆110与定位板108形成第一球形接头122。第二杆112与定位板108形成第二球形接头124。第三杆114与定位板108形成第三球形接头126。第四杆116与定位板108形成第四球形接头128。第五杆118与定位板108形成第五球形接头130。第六杆120与定位板108形成第六球形接头132。第一杆110与第一驱动块164形成第七球形接头134。第二杆112与第一驱动块164形成第八球形接头136。第三杆114与第二驱动块166形成第九球形接头138。第四杆116与第二驱动块166形成第十球形接头140。第五杆118与第三驱动块168形成第十一球形接头142。第六杆118与第三驱动块168形成第十二球形接头144。

图1中所示为第一线形驱动器146、第二线性驱动器148以及第三线性驱动器150。每个线性驱动器都包括杆156。所述杆被用于引导驱动块。第一线性驱动器146包括第一驱动块164。第二线性驱动器148包括第二驱动块166。第三线性驱动器150包括第三驱动块168。杆156防止驱动块在它们被丝杠驱动杆158驱动时发生转动或者扭转。每个驱动块164、166、168内也安装有螺纹元件160。在这个实施例中，螺纹元件160包括螺纹。在另一个实施例中，可使用滚珠丝杠驱动器。丝杠驱动杆158被超声马达162所驱动。超声马达的使用允许了对机构极其精确的控制。线性驱动器146、148、150被安装在机构支承174上。在这种情况下，机构支承是板。这个板能够被螺栓连接到高强度聚焦超声单元中并且当它被螺栓连接到适当位置时能够形成防水密封。杆156被安装到机构支承上。与机构支承相对的是板176，所述杆156也与该板176相连接。板176、机构支承174以及杆156的组合形成了用于机构的刚性结构。定位板108上可以看到用于安装超声换能器的螺纹孔178。第一球形接头122和第二球形接头124沿着第一共同轴线180安装。第二球形接头124和第三球形接头126沿着第二共同轴线182安装。第三球形接头126和第四球形接头128沿着第三共同轴线184安装。第一共同轴线180、第二共同轴线182和第三共同轴线184穿过定位板108。第七球形接头134和第八球形接头136形成了第四共同轴线186。第四共同轴线穿过第一驱动块164。第九球形接头138和第十球形接头140被固定到第五共同轴线188上。第五共同轴线188穿过第二驱动块166。第十一球形接头142和第十二球形接头144沿着第六共同轴线190安装。第六共同轴线190穿过第三驱动块168。

在这个实施例中，第一线性驱动器146、第二线性驱动器148、以及第三线性驱动器150被安装在机构支承174上，从而使得它们提供平行于y轴的线性运动。不需要全部三个线性驱动器对齐，也不需要它们沿着所谓的y轴104。然而由于定位板108与x轴102、y轴104以及z轴106互相垂直地移动，因此它是有利的。在这个实施例中，第一共同轴线180、第三共同轴线184、第四共同轴线186以及第六共同轴线190与z轴106平行。第二共同轴线182和第五共同轴线188与x轴102平行。同样，没有必要这些轴线这样布置，然而，轴线以这样方式布置加上线性驱动器146、148、150与y轴104对齐则允许定位板108的位置的简单计算并且还确保了定位板108的运动与x轴102、y轴104以及z轴106垂直。

在运行时，第一线性驱动器146、第二线性驱动器148以及第三线性驱动器150通常将同时全部运行。这样的原因在于，当任何一个超声马达162被启动时，定位块108都将沿着由x轴102、y轴104或z轴106所示垂直方向中不止一个方向上移动。由此，同时移动全部三个驱动器是有利的，使得机构能够沿循着预先设定的路径移动或者沿循着轴线102、104、106中的仅仅一个轴线移动。

图2a、2b、2c和2d从不同视角显示了根据本发明的机构200的同一实施例。图2a和2b显示了透视图。图2c显示了顶视图以及图2d显示了侧视图。在这个实施例中，有五个线性驱动器246、248、250、252、254。该机构200具有5个自由度。这些在附图中通过x轴102、y轴104以及z轴106所显示。这个机构还允许定位板108围绕着x轴线202以及围绕着z轴线204旋转。在这些附图中显示的是第一杆210、第二杆212、第三杆214、第四杆216、第五杆218以及第六杆220。第一杆210和定位板208形成第一球形接头222。第二杆212和定位板208形成第二球形接头224。第三杆214和定位板208形成第三球形接头226。第四杆216和定位板208形成第四球形接头228。第五杆218和定位板208形成第五球形接头230。第六杆220和定位板208形成第六球形接头232。设有第一线性驱动器246、第二线性驱动器248、第三线性驱动器250、第四线性驱动器252、以及第五线性驱动器254。第一线性驱动器246具有第一驱动块264。第二线性驱动器248具有第二驱动块266。第三线性驱动器250具有第三驱动块268。第四线性驱动器252具有第四驱动块270。第五线性驱动器254具有第五驱动块272。第一杆210以及第一驱动块264形成第七球形接头。第二杆212和第二驱动块266形成第八球形接头236。第三杆214和第三驱动块268形成第九球形接头238。第四杆216和第三驱动块268形成第十球形接头240。第五杆218和第四驱动块270形成第十一球形接头242。第六杆220和第五驱动块272形成第十二球形接头244。

线性驱动器246、248、250、252、254中的每一个都具有杆156，所述杆引导驱动块264、266、268、270、272并且确保它们以线性方式移动。线性驱动器246、248、250、252、254中的每一个同样具有如图1中所示实施例中描述的丝杠驱动杆158、螺纹元件160、以及超声马达162。螺纹元件160在这个附图中仅仅显示在第三驱动块268上。实际中，螺纹元件也被安装到第一驱动块264、第二驱动块266、第四驱动块270、以及第五驱动块272上。线性驱动器246、248、250、252、254被紧固到机构支承174。机构支承174和杆156形成用于机构200的稳定框架。如图1中所示实施例，线性驱动器246、248、250、252、254全部与y轴104对齐，使得驱动块264、266、268、270、272全部与y轴104平行地移动。

第一球形接头222、第二球形接头224、第五球形接头230、以及第六球形接头232全部安装成使得它们与第一共同轴线280对齐。第一共同轴线280穿过定位板108。第九球形接头238和第十球形接头240都对齐并且固定到第二共同轴线282上。第二共同轴线沿着x轴102。线性驱动器和第二共同轴线282不是必须以这种方式对齐，但是这种方式是有利的，原因是它允许机构更容易地计算线性驱动器的致动从而使得定位板108移动到期望位置。在这个附图中，超声换能器292被显示成安装到定位板108上。

与图1中所示实施例相同，在机构200的致动期间使超声马达162的组合同时移动是有利的。这是由于当任何一个超声马达162移动时，定位板108将不会在单一垂直方向102、104、106、202、204上移动。

图3显示了根据本发明实施例的磁共振成像系统。磁共振成像系统300包括根据本发明实施例的高强度聚焦超声系统302。在高强度聚焦超声系统302中是3换能器04，该换能器定位在流体填充区域306内。超声换能器304安装到根据本发明实施例的机构310的定位块308。机构310通过致动系统312所致动。致动系统312连接到控制系统314，该控制系统适合于控制致动系统312。控制系统的组件是嵌入系统316。嵌入系统适合于计算出机构310的适当致动，从而使换能器304从第一位置移动到第二位置。目标318显示位于目标支承319上。在目标支承中具有间隙317，该间隙允许超声沿循着路径356进入目标318。间隙317可适合于接收超声耦合介质，例如凝胶垫或者超声耦合凝胶，从而确保高强度聚焦超声系统302与目标318之间的适当的超声耦合。超声聚焦到目标318内的声波处理区域358。超声窗口在图中没有显示，该超声窗口允许超声从高强度聚焦超声单元302穿过目标支承中的间隙317并进入目标318中。

磁共振成像系统包括磁体322。该磁体产生磁场，用于使核子的磁自旋定向。磁共振成像系统300还包括磁场梯度线圈326，该线圈被用于产生磁场梯度，所述磁场梯度能够对核子的磁自旋的空间定向进行编码。磁场梯度线圈连接到梯度电源324。磁共振成像系统300适于获取成像区域354内的磁共振成像数据。声波处理区域358在成像区域354内并且允许磁共振成像系统引导目标318的声波处理。设有射频线圈328，该线圈允许成像区域354内磁共振成像数据的获得。射频线圈328连接到射频收发器330。射频线圈328能够是单独的发送及接收线圈以及射频收发器330也可以是单独的发射器和接收器。设有计算机系统332，该系统具有动力系统334，该动力系统适合于对组合的磁共振成像系统300及高强度聚焦超声系统302进行控制。硬件接口334连接到射频收发器330，换能器电源连接到高强度聚焦超声换能器304。硬件接口334也连接到梯度电源324。硬件接口334还连接到控制系统314，该控制系统控制高强度聚焦超声系统302。

在计算机系统中设有微处理器338，该微处理器适合于执行机器可执行指令。微处理器连接到存储单元342。存储单元342用于存储计算机可读数据。显示在存储器342内的是计算机程序产品344，该产品适合于对组合的磁共振成像系统300及高强度聚焦超声系统302的运行进行控制。存储器还存储其它计算机数据例如成像数据352。微处理器338还连接到计算机内存340。在计算机内存中是计算机程序产品344。计算机程序产品344包括磁共振成像控制模块，该模块允许微处理器将指令发送到硬件接口，用于控制磁共振成像系统300的运行。还设有高强度聚焦超声控制模块348，该模块允许微处理器338经由硬件接口334发送控制信号，用于控制高强度聚焦超声系统302。还设有图像重建模块，该模块允许微处理器将磁共振成像数据重建为磁共振成像图像。最后，还设有连接到微处理器的用户接口336，该接口允许微处理器显示图像、并且提供了允许操作者控制计算机系统332以及组合的磁共振成像系统300和高强度聚焦超声系统302的运行的接口。

图4显示了根据本发明方法的实施例。在步骤400中，计算出机构的轨迹。如上面所提到，当线性致动器被致动时，定位板将沿着不止一个自由度移动。在步骤400中，轨迹被计算出来。在步骤402中，计算出的轨迹被用于通过计算出的轨迹来产生致动方案。计算出的轨迹被用于产生操作者能够用于适当地致动机构的一组指令或者能够被控制器使用以致动机构的一组机器可读指令。最后，在步骤404中，利用致动方案，机构从第一位置沿着轨迹被致动到第二位置。

图5显示了根据本发明实施例的丝杠驱动器的横截面视图。马达162连接到联轴器500。联轴器500连接到丝杠驱动杆158。马达162和联轴器500被连接到机构支承174的插入件502所支承。球轴承504被用于形成插入件502与联轴器500之间的轴承。联轴器502和机构支承174采用静态密封元件502被密封。这个实施例中，密封元件502是O形环，但是在其它实施例中密封元件可具有不同形式。例如，密封元件502可以是垫圈。插入件502和联轴器502采用旋转密封元件被密封。旋转密封元件是例如O形环的密封元件，当一个被密封的元件旋转时密封元件能够保持防水密封或者流体密封。在这个情况下，当致动该机构时联轴器502适合于旋转。

图2a-2d所示实施例的第三驱动块268被显示出来。螺纹元件160通过螺钉510被保持在第三驱动块268的任一端。在这个实施例中，螺纹元件160是塑料的并且被预拉伸。还可以看到轴512。用于形成第九和第十球形接头的钛球被连接到该轴。

图6显示了图2a-2d中所示的机构200的顶视图，其中标记出截面线A、B和C。

图7A显示了图2a-2d中所示的机构200沿着截面线A的横截面视图。在这个横截面视图中，可以看到第九球形接头238和第十球形接头240的结构细节。这些球形接头238、240中的每一个都连接到轴512，轴512通过螺纹杆700连接。

图7B显示了图2a-2d中所示的机构200沿着截面线B的横截面视图。该横截面视图穿过图2a-2d中所示的第一共同轴线。图7B显示了第二球形接头224、第三球形接头226、第四球形接头228、以及第五球形接头230的结构细节。第二球形接头224和第三球形接头226连接到第一轴712。第三球形接头226和第四球形接头228连接到第二轴714。第一轴712和第二轴随后通过螺纹杆700连接。

图7C显示了图2a-2d中所示的机构200沿着截面线C的横截面视图。这个附图显示了与图5中所示相同的横截面视图，除了显示出所示机构200的另外元件。

附图标记列表

100机构

102X轴线

104Y轴线

106Z轴线

108定位板

110第一杆

112第二杆

114第三杆

116第四杆

118第五杆

120第六杆

122第一球形接头

124第二球形接头

126第三球形接头

128第四球形接头

130第五球形接头

132第六球形接头

134第七球形接头

136第八球形接头

138第九球形接头

140第十球形接头

142第十一球形接头

144第十二球形接头

146第一线性驱动器

148第二线性驱动器

150第三线性驱动器

156杆

158丝杠驱动杆

160螺纹元件

162超声马达

164第一驱动块

166第二驱动块

168第三驱动块

174机构支承

176板

178用于安装超声换能器的螺纹孔

180第一共同轴线

182第二共同轴线

184第三共同轴线

186第四共同轴线

188第五共同轴线

190第六共同轴线

200机构

202围绕着x轴线的旋转

204围绕着y轴线的旋转

208定位板

210第一杆

212第二杆

214第三杆

216第四杆

218第五杆

220第六杆

222第一球形接头

224第二球形接头

226第三球形接头

228第四球形接头

230第五球形接头

232第六球形接头

234第七球形接头

236第八球形接头

238第九球形接头

240第十球形接头

242第十一球形接头

244第十二球形接头

246第一线性驱动器

248第二线性驱动器

250第三线性驱动器

252第四线性驱动器

254第五线性驱动器

264第一驱动块

266第二驱动块

268第三驱动块

270第四驱动块

272第五驱动块

280第一共同轴线

282第二共同轴线

292超声换能器

300磁共振成像系统

302高强度聚焦超声系统

304换能器

306流体填充区域

308定位块

310机构

312致动系统

314控制系统

316嵌入系统

317目标支承中的间隙

318目标

319目标支承

320换能器电源

322磁体

324梯度电源

326磁场梯度线圈

328线圈

330射频收发器

332计算机系统

334硬件接口

336用户接口

338微处理器

340内存

342存储器

344计算机程序产品

346磁共振成像控制模块

348高强度聚焦超声控制模块

350图像重建模型

352成像数据

354成像区域

356超声路径

358声波处理区域

500联轴器

502插入件

504球轴承

506静态密封元件

508旋转密封元件

510螺钉

512轴

700螺纹杆

712第一轴

714第二轴

A横截面线A

B横截面线B

C横截面线C

Claims (14)

1.一种用于定位高强度聚焦超声换能器(292，304)的高强度聚焦超声定位机构(100，200，310)，所述机构包括：

-适于接收所述高强度聚焦超声换能器的定位板(108，308)；

-适于安装所述定位机构的机构支承(174)；

-多个杆(110，112，114，116，118，120，210，212，214，216，218，220)，其中，每个杆具有第一端部和第二端部，每个杆的所述第一端部与所述定位板形成单独的球形接头(122，124，126，128，130，132，222，224，226，228，230，232)；以及

-多个线性驱动器(146，148，150，246，248，250，252，254)，其中，所述多个线性驱动器被安装到所述机构支承，所述线性驱动器的每个包括驱动块(164，166，168，264，266，268，270，272)，所述多个杆中的每个杆的所述第二端部与所述驱动块中的一个形成单独的球形接头(134，136，138，140，142，144，234，236，238，240，242，244)。

2.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述多个杆包括第一杆(110)、第二杆(112)、第三杆(114)、第四杆(116)、第五杆(118)、以及第六杆(120)；所述多个线性驱动器包括第一线性驱动器(146)、第二线性驱动器(148)、第三线性驱动器(150)，所述第一线性驱动器包括第一驱动块(164)，所述第二线性驱动器包括第二驱动块(166)，以及所述第三线性驱动器包括第三驱动块(168)；所述第一杆的第一端部与所述定位板形成第一球形接头(122)，所述第二杆的第一端部与所述定位板形成第二球形接头(124)，所述第三杆的第一端部与所述定位板形成第三球形接头(126)，所述第四杆的第一端部与所述定位板形成第四球形接头(128)，所述第五杆的第一端部与所述定位板形成第五球形接头(130)，以及所述第六杆的第一端部与所述定位板形成第六球形接头(132)；所述第一杆与所述第一驱动块形成第七球形接头(134)，所述第二杆与所述第一驱动块形成第八球形接头(136)，所述第三杆与所述第二驱动块形成第九球形接头(138)，所述第四杆与所述第二驱动块形成第十球形接头(140)，所述第五杆与所述第三驱动块形成第十一球形接头(142)，以及所述第六杆与所述第三驱动块形成第十二球形接头(144)。

3.如权利要求2所述的机构，其特征在于，所述第一和第二球形接头被安装在第一共同轴线(180)上；所述第二和第三球形接头被安装在第二共同轴线(182)上；所述第四和第五球形接头被安装在第三共同轴线(184)上；所述第七和第八球形接头被安装在第四共同轴线(186)上；所述第九和第十球形接头被安装在第五共同轴线(188)上；以及所述第十一和第十二球形接头被安装在第六共同轴线(190)上。

4.如权利要求1所述的机构，其特征在于，所述多个杆包括第一杆(210)、第二杆(212)、第三杆(214)、第四杆(216)、第五杆(218)、以及第六杆(220)；所述多个线性驱动器包括第一线性驱动器(246)、第二线性驱动器(248)、第三线性驱动器(250)、第四线性驱动器(252)、和第五线性驱动器(254)；所述第一线性驱动器包括第一驱动块(264)，所述第二线性驱动器包括第二驱动块(266)，所述第三线性驱动器包括第三驱动块(268)，所述第四线性驱动器包括第四驱动块(270)，所述第五线性驱动器包括第五驱动块(272)；所述第一杆的第一端部与所述定位板形成第一球形接头(222)，所述第二杆的第一端部与所述定位板形成第二球形接头(224)，所述第三杆的第一端部与所述定位板形成第三球形接头(226)，所述第四杆的第一端部与所述定位板形成第四球形接头(228)，所述第五杆的第一端部与所述定位板形成第五球形接头(230)，以及所述第六杆的第一端部与所述定位板形成第六球形接头(232)；所述第一杆与所述第一驱动块形成第七球形接头(234)，所述第二杆与所述第二驱动块形成第八球形接头(236)，所述第三杆与所述第三驱动块形成第九球形接头(238)，所述第四杆与第三驱动块形成第十球形接头(240)，所述第五杆与第四驱动块形成第十一球形接头(242)，以及所述第六杆与所述第五驱动块形成第十二球形接头(244)。

5.如权利要求4所述的机构，其特征在于，所述第二、第三、第四以及第五球形接头被安装在第一共同轴线(280)上；以及所述第九和第十球形接头被安装在第二共同轴线(282)上。

6.如前述权利要求任一所述的机构，其特征在于，所述多个线性驱动器中的至少一个包括线性滑块(164，166，168，264，266，268，270，272)、丝杠驱动杆(158)，以及轴承；以及所述多个线性驱动器中的至少一个由超声马达(162)致动。

7.如权利要求6所述的机构，其特征在于，所述线性滑块、丝杠驱动杆以及轴承是陶瓷的。

8.如前述权利要求任一所述的机构，其特征在于，所述多个杆中的至少一个包括塑料。

9.如前述权利要求任一所述的机构，其特征在于，所述多个杆中的至少一个包括聚缩醛塑料。

10.如前述权利要求任一所述的机构，其特征在于，所述第一到第十二球形接头中的至少一个包括钛球头。

11.一种高强度聚焦超声单元(302)，其中，所述高强度聚焦超声单元包括：

-如前述权利要求任一所述的机构(100，200，310)；

-用于致动所述机构的致动系统(312)；

-用于控制所述致动系统的控制系统(314)；

-高强度聚焦超声换能器(292，304)；以及

-适于接收目标(318)的目标支承(319)。

12.一种磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括：

-如权利要求11所述的高强度聚焦超声单元(302)；

-用于产生磁场以使核子的磁自旋定向的磁体(102)；

-包括线圈(328)的射频系统(302，328)，所述射频系统被校准以获取磁共振成像数据；

-用于对核子的磁自旋的定向进行空间编码的磁场梯度线圈(326)；

-用于将电流供应到所述磁场梯度线圈的磁场梯度线圈电源(324)；以及

-用于根据所述磁共振成像数据构建图像、并且用于控制所述磁共振成像系统的运行的计算机系统(332)，其中，所述计算机系统适于控制所述高强度聚焦超声单元。

13.一种致动如权利要求1-10任一所述的高强度聚焦超声定位机构(100，200，310)的方法，所述方法包括以下步骤：

-计算所述机构从第一位置到第二位置的轨迹(400)；

-利用计算的轨迹产生致动方案(402)；以及

-利用所述致动方案将所述机构从所述第一位置致动到所述第二位置(404)。

14.一种计算机程序产品(344)，包括机器可执行指令，以便由控制系统(314)执行，其中，所述控制系统适于控制如权利要求1-10任一所述的高强度聚焦超声定位机构(100，200，310)的致动，所述计算机程序产品包括以下步骤：

-计算所述机构从第一位置到第二位置的轨迹(400)；

-利用计算的轨迹产生致动方案(402)；以及

-利用所述致动方案将所述机构从所述第一位置致动到所述第二位置(404)。

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