CN111655153A - 超声装置 - Google Patents

Abstract

一种超声治疗装置(1)，包括：探头(2)，其包括超声换能器(3)和成像装置(4)，可变形的耦合球囊(5)，在探头(2)和耦合球囊(5)之间的腔(6)填充有耦合液(7)，用于确定腔(6)中的耦合液(7)的压力的压力传感器(9)，流体控制系统(10)以及控制器单元(13)，其中装置(1)适于在至少两个操作模式(I，II)之间切换，其中在第一操作模式(I)中，将耦合液(7)的压力保持在第一压力值(P1)，并且在第二操作模式(II)中，将耦合液(7)的压力保持在高于第一压力值(P1)的第二压力值(P2)。

Description

超声装置

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的超声装置以及用于操作超声装置、特别是HIFU装置的方法。

背景技术

超声装置，特别是HIFU(高强度聚焦超声)装置在本领域中是众所周知的。在申请人的EP 2 504 063中描述了这种装置的示例。

超声装置通常用于组织的非侵入性治疗，主要基于热消融和空化两种效应。

根据超声以及特别是HIFU装置的一般用途，探头大约被放置在要治疗的对象(即患者)上。然后，在由相关联的成像装置(B超、MRI等)提供的成像指导下，利用探头(例如，如果安装在机器人上)的机械运动或使用电子聚焦，将焦点相对于目标进行精确定位。通常，探头包含耦合液，以确保与对象的声学耦合。为了包含耦合液，探头在其远端被耦合球囊封闭。耦合液可通过一组泵循环。由于球囊与对象接触，因此一部分流体压力被传递至对象。在这种情况下，球囊和流体压力在瞄准中起着重要作用：球囊中流体压力的变化将趋向于使焦点偏离目标。高压趋向于压缩软对象，不仅会压缩表层，而且还会在一定程度上压缩较深的结构。例如，通过借助于球囊内部的耦合液压力和/或通过将带有球囊的探头压在组织上对患者的组织施加压力，下面的静脉可能会部分或全部塌陷。

为了维持高的瞄准精度，一些系统控制球囊内的流体压力。

例如，“恒压系统”(即能够保持球囊中的恒定压力)使用探头中的压力传感器。具有从压力传感器接收信息的反馈回路的控制器单元作用于流体控制系统以确保球囊中的耦合液的恒定压力。通过增加球囊内的耦合液体积(膨胀)，来在探头从对象移开时保持接触，并通过减少球囊内的流体体积(缩小)或通过对对象施加恒定压力(例如，使静脉部分或全部塌陷)来避免当治疗头朝向对象移动时对对象的过高机械应力，从而使装置能够符合对象的特性，例如形状、大小、与球囊的接触表面等。在其他系统中，流体的体积保持恒定。

在操作者进行这些调节的过程中，“恒压系统”将调节球囊中的耦合液的量，以保持球囊对对象的恒定压力。然而，反馈机制会引入延迟。例如，耦合液在其中流动的管的长度可能导致球囊中压力增加的延迟。因此，球囊达到设置压力值可能花费多至几秒钟的时间。

在操作过程中，这会导致以下不必要的事件序列：在第一阶段，操作者手动压缩和/或移动对象(即患者组织)或探头以聚焦于目标。压力反馈回路检测到流体压力的突然增加，并开始使球囊缩小。由于达到了高压力值，缩小的开始非常快，这使操作者无需过多的努力即可将目标置于焦点处。

然而，当操作者到达适当的定位时，压力尚未完全达到其设置值。因此，在接下来的几秒钟内，球囊缓慢缩小，并且目标缓慢远离焦点而漂移。操作者通常将手动补偿该漂移，从而迫使操作者将其可能不舒服的位置保持几秒钟，并减慢了程序。

尽管分别描述了这些阶段以说明操作者的感觉，但实际上，随着压力朝着其设置值的减小(或增大)，存在从快速调节阶段到缓慢调节阶段的连续变化。

在反馈回路中增加增益参数会使系统对压力变化更具反应性，但会导致不稳定状态，在这种状态下球囊连续地膨胀和缩小，从而导致焦点位置发生不必要的振荡。

根据US 7,921,854 B2或US 6,752,803 B2中公开的用于治疗静脉的现有技术，使用止血带以减少或停止目标区域的上游的血流。其他技术包括将患者置于特伦德伦伯格卧位以减少血流量或肿胀麻醉，在这种情况下，将液体注入目标区域周围(优选地在静脉周围的筋膜中)，这会减小静脉直径。也使用利用绷带的机械压缩。

当静脉塌陷时，出现的问题是在通常使用的成像装置中，静脉不再可见。例如，使用B型超声成像无法看到完全塌陷的静脉。类似地，在彩色多普勒成像中，即使静脉没有塌陷，停止血流也会使下游的静脉(即没有血流的静脉)不可见。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种超声装置和一种用于操作超声装置以治疗组织尤其是静脉的方法，该超声装置和方法避免了现有技术的缺点，并且特别地允许可靠且快速地改变对象的压缩，从而在操作期间最佳地执行不同的任务/步骤。

该目的通过根据本发明的独立权利要求的装置和方法来解决。

根据本发明，一种超声治疗装置，特别是HIFU治疗装置，包括探头，该探头包括超声换能器，该超声换能器用于输送聚焦在对象内的目标上的治疗超声波。该装置可以包括用于对对象进行成像的成像装置。

该装置还包括压缩装置，该压缩装置用于向位于目标和探头附近的对象的至少一些部分施加压缩力，并且特别地向要治疗的目标区域施加压缩力。

从下面的描述中将变得更加清楚的是，在一个优选实施例中，压缩装置可以是球囊本身，其中，耦合液的压力用于向对象施加压缩力。可替代地，压缩装置可以是探头的移动机构，其中探头被压向对象以施加压缩力(例如，通过将对象夹持在探头和基台之间)。压缩装置也可以是分离的装置，特别地附接到探头并布置在球囊与对象的接触点附近，该分离的装置可以被移动和/或膨胀/缩小以便向对象施加压缩力。

此外，存在控制器单元、探头和压缩装置。

该装置适于在至少两个操作模式之间切换。

在第一操作模式中，将由压缩部件施加到对象上的压缩力保持在第一压缩力值。

在第二操作模式中，将由压缩单元施加到对象的压缩力保持在第二压缩力值，该第二压缩力值优选地高于第一压缩力值。

压缩力特别地是由布置在探头的耦合球囊的腔中的耦合液的压力或体积引起的。

可以在探头的目标侧布置耦合球囊，其中在探头和耦合球囊之间的腔填充或可填充有耦合液。球囊可以是可变形的球囊。

球囊的腔优选地与耦合液贮存器流体连接。

该装置还可以包括用于确定腔中的耦合液的压力的压力测量单元，以及用于控制腔中的耦合液的压力或体积的流体控制系统。

压力测量单元优选地包括压力传感器。可替代地，可以使用其他标准来确定压力，例如腔中或腔的部分/子部分中的耦合液的体积(考虑耦合液的密度并使用重力)。

流体控制系统可以优选地包括泵和至少一个阀或至少两个泵。因此，耦合液可以在球囊内，并且特别地在球囊与流体贮存器之间循环。耦合液可以另外保持恒定的温度，特别地通过热交换器冷却。

在第一操作模式中，控制器单元优选地控制装置以执行对象的成像，而在第二操作模式中，尤其是当第二压缩力高于第一压缩力时，控制器单元优选地控制该装置以便发射至少一个治疗超声波脉冲。

根据本发明的优选实施例，控制器单元至少与压力测量单元、流体控制系统，探头和压缩装置连接。

在第一操作模式中，将耦合液的压力保持在第一压力值和/或保持在第一体积值和/或根据第一控制规则控制。

在第二操作模式中，将耦合液的压力保持在第二压力值，优选地高于第一压力值，或者将腔中的液体的体积保持恒定在第二体积值和/或根据与第一控制规则不同的第二控制规则来控制压力。作为示例，在第二操作模式中，如果使用包括两个泵的流体控制系统，则可以通过控制器单元来控制泵的速度，特别是将体积保持恒定到第二体积值。必须注意的是，在这种情况下，如果泵的速度相等，则可能会出现体积值的轻微漂移，并且可以通过不时地调节其中一个泵的速度来进行补偿。

控制规则特别地是定义的控制回路机制。第一控制规则可以例如与第二控制规则的不同之处在于，如根据第二规则那样，以更延迟的方式控制压力。

第一操作模式优选地是定位和/或成像模式。特别地，第一压力值或第一体积值适合于将探头定位在对象上和/或对对象特别是对象的目标区域成像和/或将探头大致聚焦在目标上的任务。

第二操作模式优选地是治疗模式。特别地，第二压力值或第二体积值适合于以下任务：移动对象，特别是患者的软组织，以便将焦点保持在目标区域和/或通过发射至少一个治疗超声波脉冲来治疗目标。

在该方面，第二操作模式优选地适于静脉的部分或全部塌陷和/或停止血液流动以治疗静脉曲张。根据本发明的部分塌陷被定义为通过成像装置仍然可见到静脉腔，其中腔的横截面面积小于基准值(即当患者站立时的)，其中静脉的完全塌陷被定义为静脉被完全压缩，并且因此在成像装置下静脉腔没有更加明显。

为了治疗静脉，可以单独或组合使用热效应和空化效应。特别地，使用两个主要原理，即停止血液流动和/或(部分或全部)塌陷静脉。

停止血液流动的主要目的是避免其对静脉壁的冷却效果。静脉塌陷可以使更多的静脉壁进入焦点内，从而显著减少治疗时间和/或提高治疗效果。

可以通过在目标区域的远侧或近侧压缩静脉来停止血液流动。然而，远侧压缩可能不是有效的，因为如果在压缩点和目标区域之间存在静脉的支流分支，它将向静脉带来一定的流量。相反，近侧压缩在停止血流方面更有效，但血液将倾向于在静脉内积聚，从而使其膨胀。在目标区域正上方的机械压缩很难通过现有装置执行。

可替代地，可以利用仍然存在于静脉中的一些血液(静脉的部分塌陷)来执行超声发射，以便通过空化来治疗静脉壁。

在这一点上必须注意，根据该优选实施例，如果在第一操作模式中将压力保持在第一压力值，则在第二操作模式中，受控参数不必一定是压力，也可以是体积(第二体积值)，反之亦然。

控制器单元优选地适于监测由压力测量单元确定的耦合液的压力，并且当装置处于第一操作模式并且耦合球囊被布置在对象上时，检测腔中的耦合液的压力的变化，尤其是压力的增加。

控制器单元还优选地适于在检测到切换信号时从第一操作模式切换到第二操作模式。

特别地，如果通过压缩装置或通过操作者将压缩力施加到对象，则在第二模式中，球囊不会如现有技术中已知的那样，为了保持压力恒定而缩小，而是如在引言中所描述的，仅仅被缩小到高于第一压力值的第二压力值或体积被设置并且然后保持恒定为第二体积值，以避免在缓慢调节阶段期间目标位置的缓慢移动。

当该装置处于第二操作模式时，该装置可以触发至少一个治疗超声波脉冲的发射，并且特别是包括多个治疗超声波脉冲的治疗序列的发射。

优选地，球囊可以被成形以使得球囊的变形主要发生在朝向焦点的方向上。这可以通过提供一个具有横向刚性壁和在面向超声换能器的部分上具有柔性膜的球囊来实现。可替代地，盖构件可以被应用于常规球囊，以限制横向变形。因此，当向对象施加压力时，可以更好地控制耦合液的压力。

该装置还适于在发射至少一个治疗超声波脉冲之后从第二操作模式切换回第一操作模式。

该装置可以优选地包括用于在第一操作模式和第二操作模式之间切换的手动开关。在这种情况下，通过致动手动开关来生成切换信号。

优选地，在手动开关的激活与切换信号的生成之间引入延迟，以允许操作者执行其他任务，例如，手动地或通过压缩装置压缩对象。

特别地，在从第一操作模式到第二操作模式的切换是自动的情况下，由于组织的压缩非常复杂，并且需要进行多次试验才能找到手或压缩装置的正确位置，操作者可以切换到“训练模式”，在该模式中，他可以自由地测试压缩，而不会生成切换信号，同时可以借助成像装置检查他的压缩效果。

可选地，当操作者对他手的位置感到满意时，操作者可以切换到“学习模式”，在该模式中，操作者相继执行其压缩操作一到几次(优选地，预先定义压缩操作的次数)。在该阶段期间，装置分析压力曲线，以确定合适的第一压力阈值。例如，如果操作者执行压缩一次，则第一阈值可以被设置为例如所达到的最大压力的80％。

根据本发明的手动开关不必一定要由操作者的手来激活，也可以是语音激活或脚或腿开关。

可替代地，控制器单元还适于在所检测到的压力增加高于阈值时从第一操作模式切换到第二操作模式。在该情况下，当所检测到的压力增加高于阈值时，由控制器单元自动生成切换信号。当使用压缩装置或由操作者手动执行对象压缩时，这是特别有利的。

优选地，该阈值大于(例如，十倍于)在第一操作模式期间测量的压力值的标准差以避免过早的切换。其他控制项，例如压力值的变化率(D项)可用于生成切换信号，并且因此将操作模式从第一操作模式切换到第二操作模式。

优选地，如果控制器单元还适于在所检测到的压力增加高于阈值时从第一操作模式切换到第二操作模式，则延迟地生成切换信号。

特别地，在压力值已经达到高于第一阈值的值之后，控制器单元首先控制球囊中的压力，以便将其降低到第二压力值。当球囊中的压力已经达到第二压力阈值并且下降到该第二压力阈值以下时，生成切换信号。

优选地，当所检测到的压力减小低于压力阈值时，控制器单元还适于从第二操作模式切换到第一操作模式。在该情况下，当所检测到的压力减小低于压力阈值时，由控制器单元自动生成切换信号。当利用压缩装置或由操作者手动执行对象压缩并且在发射超声治疗波之后降低压缩时，这是特别有利的。

所述装置还优选地包括至少一个力传感器，优选地是用于装置操作者的手指力传感器，其连接到控制器单元并且优选地布置或可布置在对象上，并且控制器单元还适于将由力传感器确定的力与力阈值进行比较，并且当由力传感器确定的力高于力阈值并且优选地在预定的时间量内保持恒定时，将装置切换到第二操作模式。

力传感器可以布置在操作者戴的手套上。可替代地，力传感器可以适于确定由压缩装置施加到对象的压缩力。

力传感器优选地用于检测由操作者或由压缩装置施加到对象上的力，该对象可以是柔软且可变形的。由此可以确定操作者或压缩装置是否试图将目标保持在探头的聚焦区域中。优选地，当所测量的力与缓慢调节阶段的特征时间(典型地，从0.1秒到1秒)相比在短的持续时间内保持稳定在高值时，切换到第二模式。

当由力传感器确定的力低于第二阈值并且优选地在预定的时间量内保持恒定时，控制器单元还优选地适于在发射至少一个治疗超声波脉冲之后从第二操作模式切换到第一操作模式。

特别地，可以通过仅减小施加到对象的力(例如通过从对象上移开手或减小施加到对象上的压缩力)来使用力测量中止超声的发射。

控制器单元还优选地适于在激活第二操作模式之后自动触发至少一个治疗超声波脉冲的发射并发射至少一个治疗超声波脉冲。

在该优选实施例中，该装置能够确定目标已经正确地定位在探头的焦点内，并且因此可以自动执行超声的发射。

在这一点上必须注意，在整个说明书中，使用了术语“触发至少一个治疗超声波脉冲的发射”和“发射至少一个治疗超声波脉冲”。触发至少一个治疗超声波脉冲的发射意味着该装置处于他实际上准备好发射治疗超声波的状态，而该波的发射可能被延迟。特别地，仅在满足补充标准时才执行治疗超声波的发射。

可替代地，该装置还可以包括手动开关，该手动开关用于由操作者触发至少一个治疗超声波脉冲的发射，其中，从第一操作模式到第二操作模式的切换是在触发至少一个治疗超声波脉冲的发射之后自动执行的，特别是如果要通过球囊对对象进行压缩时。

根据该优选实施例，操作者可以在目标已经被正确聚焦之前同意装置发射超声波。然后，装置可以如本申请中所描述的那样从第一操作模式自动切换到第二操作模式。可以在任何时间中断该程序(例如，通过将手从对象上移开)。

为了将焦点相对于目标正确地放置，该装置还优选地包括时间测量部件，该时间测量部件用于在第二操作模式已经被激活之后将至少一个治疗超声波脉冲的发射延迟预定的时间量。

根据该优选实施例，超声的发射被延迟，以允许操作者聚焦目标。预定时间量可以由操作者手动选择，也可以基于操作者的相关数据自动确定，例如，根据活动寄存器聚焦目标通常需要的时间等。

时间测量部件还可以优选地适于在发射治疗超声波之后以预定的时间量的延迟从第二操作模式自动切换到第一操作模式。

控制器单元优选地还适于基于由成像装置捕获的图像来确定目标的位置，并且当目标的位置在预定的时间量内稳定时自动地切换到第二操作模式。

如上所述，通常对目标成像以适当地聚焦目标。已知的图像处理算法可用于确定目标位置是否在预定的时间量内保持在允许的目标区域内。

控制器单元还可以适于切换到至少第三操作模式，在该第三操作模式中，将由压缩单元施加到对象的压缩力保持在第三压缩力值，优选地高于第二压缩力值，并且特别地，将耦合液的压力保持在第三压力值，优选地高于第二压力值，或者将腔中的耦合液的体积保持在第三体积值。切换到第三模式优选地仅在超声波发射之前和超声波发射期间进行，以向静脉施加更高的压力以进一步减小静脉截面或使静脉完全塌陷。

同样在这种情况下，必须注意的是，根据该优选实施例，如果在第一或第二操作模式中将压力保持为第一或第二压力值，则在第三操作模式中，控制参数不必一定是压力，也可以是体积(第三体积值)，反之亦然。

优选地，控制器单元适于在治疗超声发射期间从第三操作模式切换到第二操作模式，以使得在静脉完全塌陷的情况下发射至少一个治疗超声波脉冲，并且在静脉部分塌陷的情况下发射至少一个治疗超声波脉冲。

在发射治疗超声波之后，控制单元优选地适于减小腔中的耦合液的压力，以使得可以借助成像装置再次看到静脉。

因此，装置可以切换回第一或第二操作模式。

然后，控制器单元可以适于将焦点移动到下一个要治疗的位置。可替代地，操作者可以将焦点移动到下一个位置。

可替代地，可以将焦点移动到下一个位置，然后将装置切换回第一或第二操作模式。

在松开压缩之前的一系列超声脉冲期间，也可以维持静脉的压缩：例如，如果必须在同一横向平面中输送多个脉冲并且位移很小(例如<5mm)。

优选地，在特别适合于探头定位和成像的第一操作模式中，向对象施加轻微的压力(例如0.5-15mbar)。

在特别适于瞄准(并且潜在地用于空化脉冲)的第二操作模式中，施加中等的压力(例如5-40mbar)，优选地导致静脉的部分塌陷。

在特别适合于依赖于热效应的脉冲的第三操作模式中，施加了导致静脉的完全塌陷的较高压力(例如30-200mbar)。

必须注意的是，在不同的操作模式中，控制器可以改变其他参数。特别地，在比例反馈回路的情况下，增加要保持的压力值可能需要减小反馈回路的增益以避免振荡。

优选地，控制单元还包括用于手动输入与不同操作模式有关的参数的输入装置。特别地，在各个操作模式期间要保持的压力值可以由操作者调节。另外，当从一种操作模式切换到另一种操作模式时的压力变化率可以由操作者来改变。特别地，当从第一操作模式切换到第二操作模式并且从第二操作模式切换到第三操作模式时，选择压力改变率，诸如以允许操作者和/或在控制器单元中实现的自动分段算法跟随对象的变化，例如以确定静脉是部分还是完全塌陷。

对象的压缩，特别是如果其是用球囊执行的压缩，会引起对象和目标的某些位移。因此，如果在压缩之前将焦点放在目标上，则它很可能在压缩后位于错误的位置。

在用球囊压缩的情况下，可以预见对象由于压缩而将如何变形，特别是静脉将如何塌陷。因此，焦点可以相对于探头稍微远离目标放置，以使得在压缩之后，变形的对象在焦点处。

例如，在球囊中以5mbar的压力将焦点定位在目标下方5mm处时，通常会导致在施加50mbar的压力时，目标大约会移动到焦点。

特别地，控制器单元可以适于在由成像装置提供的图像上提供标记，该标记指示在将压缩施加到对象之后假定目标被定位的位置。特别地，这通过连接或包括具有其中储存有用于提供标记的操作指令的计算单元的控制器单元来完成。优选地，仅在第一操作模式期间显示标记。

焦点定位还可以通过反复试验过程来执行。该装置适于将球囊的压力增加到第三操作模式的压力。执行对象的成像，直到目标从图像中消失或达到预定的塌陷水平(例如在60mbar)，例如通过彩色多普勒评估的血流已经停止，或者通过B超成像评估的静脉腔截面面积已达到期望值。

在该阶段结束时，通过成像装置可能看到或看不到目标。因此，特别是如果打算在阶段结束时使其不可见，则沿着压缩跟随目标对象的位置。优选地，跟踪算法用于在其塌陷时跟随其位置。最优选地，在其位置变得不可见之后仍然自动跟随其位置(例如，基于其最后的可见位置和斑点跟踪算法)。可替代地，操作者在其塌陷时视觉上跟随其位置。

然后，如果处于(部分或全部)塌陷状态的目标不在期望位置(例如，焦点位于静脉腔内)，则将装置移动偏移距离以将焦点对准目标。

可选地，该装置进一步切换到第二操作模式，在该第二操作模式中，借助于成像装置可以看到目标。然后确定焦点相对于目标的位置，并且如果焦点偏移，则探头沿成像平面移动。当移动探头(装置切换到第一操作模式)时，压力可能会减小。重复该程序，直到焦点在相对于目标的期望位置处。

如上所述，当对象被压缩时，可能无法通过成像装置看到目标，例如，当没有血液流过静脉时。

通过将探头远离目标移动短的时间段，可以解决该问题。

因此，该装置包括用于使探头远离对象移动的部件。该移动应持续很短的时间，以使得球囊不会由于所检测到的快速压力减小而膨胀，并且可能在几毫米的范围内。

可替代地，探头可以由操作者手动地移动以获得相同的结果。

当将探头远离目标移动时仍执行成像，以使得可以清楚地识别目标的位置，而不会过多地增加静脉中的血流量。

然后，该装置适于将探头保持在新位置(在这种情况下，压力将被调节回到目标不可见的预定值)。

可替代地，该装置可以返回到原始位置。特别是在短时间段内将探头远离目标移动，然后返回到原始位置，以免激活球囊中的压力补偿。特别地，可以在通过控制器单元将耦合液的体积保持恒定的模式(第二操作模式)中执行探头的移动。

优选地，控制器单元适于在“快速反应模式”和“缓慢反应模式”之间切换，特别是如果探针由操作者手动移位时，其中，在快速反应模式中，当在例如探头定位期间进行探头的缓慢移动时，压力被足够快地适应，而在缓慢反应模式中，当探头缓慢移动时，压力不会快速地适应。特别地，在“缓慢反应模式”期间，缓慢地适应压力，以使得治疗头以能够对目标进行成像的速度朝着目标或远离目标移动，以例如控制静脉的开放，不会导致明显的球囊膨胀或缩小。例如，可以通过减小比例反馈回路的增益或通过切换到恒定体积模式(其对应于无反应)来获得缓慢反应模式。

特别地，该装置包括用于在快速反应模式和缓慢反应模式之间切换的开关。

作为示例，当处于第三操作模式时，控制器单元可以被切换到缓慢反应模式。然后，将探头远离对象移动(例如，移动一毫米至几毫米)，从而静脉变得可见。优选地，选择位移以使得静脉仅稍微打开，从而操作者和/或自动分割算法可以检测到它，但是仅可能存在有限的血流。然后，将探头移回其初始位置。最后，控制器单元切换回快速反应模式。该序列使得能够检查目标结构的位置。

在优选实施例中，超声换能器可以相对于球囊可移动地布置，其中，在确定用于期望治疗的正确压力之后，例如，使静脉塌陷以进行热消融，使超声换能器相对于探头和球囊移动，以通过增加由于探头的位移引起的球囊中的液体压力在不使目标位移的情况下移动目标内的焦点。

本发明还涉及一种利用超声装置，特别是HIFU装置治疗对象(患者的组织)内的目标的方法。该装置优选地是如上所公开的装置。

装置的上述优点和优选实施例相应地适用于根据本发明的方法，反之亦然。

该方法包括以下步骤：

放置包括超声换能器的探头，该超声换能器用于输送聚焦在对象内的目标上的治疗超声波，并向该对象施加第一压缩力。

在第二步骤中，由操作者手动地或借助于装置的压缩单元将施加到对象的压缩力增加到高于第一压缩力的第二压缩力，并且发射至少一个治疗超声波脉冲。

优选地，在将第一压缩力施加到对象的同时，借助于成像装置对对象进行成像。

该方法优选地包括以下步骤：

将布置在探头的目标侧的可变形的耦合球囊放置在对象上并激活第一操作模式，其中在探头和耦合球囊之间的腔中填充有耦合液，在该第一操作模式中，将耦合液的压力保持在第一压力值或将腔中的耦合液的体积保持在第一体积值。

从第一操作模式切换到第二操作模式，其中在第二操作模式中，将耦合液的压力保持在优选地高于第一压力值的第二压力值，或者将所述腔的体积保持在第二体积值。

因此，可以仅通过耦合液压力或另外通过操作者手动地和/或借助压缩单元将压缩力施加到对象上。

同样在该情况下，必须指出的是，根据该优选实施例，如果在第一操作模式中将压力保持在第一压力值，则在第二操作模式中，受控参数不必一定是压力，也可以是体积(第二体积值)，反之亦然。

优选地，在检测到切换信号时执行从第一操作模式到第二操作模式的切换。

优选地，通过连接至压力测量单元的控制器单元来监测耦合液的压力，并且检测腔中的耦合液的压力的增加，其中，在检测到压力增加时，生成切换信号。

优选地，耦合液的压力由连接到压力测量单元的控制器单元监测，检测腔中的耦合液的压力的增加，其中，如果优选地在预定时间量内，所检测到的压力增加高于预定第一压力阈值并且然后下降至第二阈值以下，则生成切换信号。

优选地，通过连接至压力测量单元的控制器单元来监测耦合液的压力，并检测腔中的耦合液的压力的减小到压力阈值以下，其中，在检测到压力减小时，生成用于将装置从第二操作模式切换到第一操作模式的切换信号。

优选地，该方法包括从第一或第二操作模式切换到第三操作模式的步骤，其中在第三操作模式中，将耦合液的压力保持在优选地高于第二压力值的第三压力值，或将腔中的耦合液的体积保持在第三体积值。

同样在这种情况下，必须注意的是，根据该优选实施例，如果在第一或第二操作模式中将压力保持在第一或第二压力值，则在第三操作模式中受控参数不必一定是压力，也可以是体积(第三体积值)，反之亦然。

在优选实施例中，执行第三步骤，其中发射至少一个治疗超声波脉冲。

在优选实施例中，执行第四步骤，在该第四步骤中，操作模式从第二操作模式切换回第一操作模式。例如，可以通过使所测量的压力减小低于另一压力阈值来触发该第四步骤，这对应于操作者松开其在组织上的压缩。

在优选实施例中，用于触发切换信号的压力阈值将考虑压力曲线的滞后。

另外，压力阈值优选地用于中止超声发射步骤，例如，如果耦合液的压力升高到预定压力值以上，该预定压力值可以是第一压力阈值，或者下降到另一压力值以下。

优选地，在执行该方法的同时借助于成像装置对对象进行成像。

因此，在执行该方法时，可以监测目标的位置并且可以更精确地聚焦探头。

如果装置配备有泵和耦合液储存器，则优选地通过泵来保持耦合液在贮存器和腔之间的流动。

优选地，该方法还包括从第一或第二操作模式切换到第三操作模式的步骤，其中，在第三操作模式中，将耦合液的压力保持在高于第二压力值的第三压力值。

特别地，根据以下方法来设置第一和第二压力值：

第一压力值被定义为使静脉通过成像装置可见，而第二压力值被定义为使静脉处于正确的构造以进行治疗(例如，完全塌陷以用于热脉冲，部分塌陷以用于空化)。

在将探头布置在对象上之后，在执行对象成像的同时，逐渐增加耦合液的压力。在达到使静脉可见的最高压力之后，球囊之后被缩小并将球囊的压力定义为第一压力值。然后，为了定义第二压力值，将压力逐渐增加到达到所期望的静脉形状的水平。然后将该压力定义为第二压力值。然后优选地将压力值存储在与控制单元连接的存储单元中，然后可以自动地或通过手动开关来选择压力值。

附图说明

现在将结合附图通过非限制性的示例性实施例更详细地描述本发明，所述附图示出：

图1示意性地示出根据本发明的装置；

图2A是示出耦合液压力发展的示例性曲线图；

图2B是示出根据本发明的方法的替代方案的耦合液压力发展的示例性曲线图；

图3A是根据本发明的方法的流程图；以及

图3B是根据本发明的另一种方法的流程图。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的装置1的实施例。装置1包括具有凹形HIFU换能器3和B超成像装置4的探头2。由HIFU换能器3发射的HIFU波被聚焦，其中焦点位于成像装置4的成像平面内。

装置1还包括柔性球囊5，该柔性球囊5布置在探头2的远侧并限定腔6，该腔6填充有耦合液7。耦合液7从贮存器8中抽出，该贮存器8通过管线18和19与腔6流体连通。由泵11将耦合液通过管线18泵送到腔6中，并经由管线19离开腔。在管线19上布置有用于调节腔6内部的压力的阀12。因此，泵11和阀12构建了流体控制系统10，用于控制在腔6中的耦合液7的压力和/或体积。

在腔内部布置有压力传感器9，用于确定腔6中的耦合液压力。HIFU换能器2、压力传感器9、泵11和阀12通过连接20连接到控制器单元13，连接20可以是诸如BUS的有线连接或无线连接。

控制器单元13适于控制装置的操作，并且还连接至布置在操作者的手指21上的力传感器15。

当操作装置1时，将对象O放置在与球囊5接触的位置，并且通过成像装置4对对象O进行成像。将要治疗的目标T放置在对象O内。操作者移动探头2和/或对象O，以使得HIFU换能器3的焦点位于目标T内。

在图2A中示出了在操作期间的耦合液的压力的可能曲线。控制器单元13将腔中的耦合液7的压力保持在第一压力值P1。在也称为第一操作模式I(在图2的曲线图的横坐标下也示意性示出)的该阶段期间，探头2通常被定向为使得目标T位于成像装置4的成像平面内。

为了使目标T对准HIFU换能器3，操作者开始压缩对象O，对象O是软组织。然而，开始压缩(在图2中示意性地称为SC)导致耦合液7的压力的不期望有的增加。

如果压力增加导致压力值超过阈值TS1，则控制器单元13将操作模式从第一操作模式I切换到第二操作模式II。在切换到第二操作模式II之后，控制器单元13控制阀12和泵11，以便将压力减小到第二压力值P2，该第二压力值P2高于在第一操作模式I期间保持恒定的第一压力值P1。

然后第二压力值P2保持恒定。由于第二压力值P2高于第一压力值P1，因此操作者看不到目标如在以恒定压力模式操作的现有技术中已知的装置中那样缓慢地远离焦点漂移。

然后由操作者触发或自动触发治疗HIFU波的发射。在发射HIFU波之后，操作者停止压缩对象O(在图2中示意性地称为RC)。

压力下降到阈值压力值TS3以下，其中，响应于压力下降到阈值压力值TS3以下，控制器单元13切换回第一操作模式I，在该第一操作模式I中，压力被调节为第一压力值P1，然后保持恒定，以准备随后发射HIFU波的对象。

在图2B中示出根据本发明的方法的替代方案，其与图2A中示出的方法类似，不同之处在于，当压力增加升高到第一阈值TS1以上时，控制器单元13不直接切换到第二操作模式II。压力由控制器单元13控制并减小。当压力下降到第二阈值TS2以下时，控制器单元13切换到第二操作模式II，并且将压力保持恒定到第二压力值P2。

通过在压力刚好达到第二压力值P2之前切换到第二操作模式II，操作者不会看到目标如以恒定压力模式操作的现有技术中已知的装置中那样缓慢地远离焦点漂移，因为减少或优选地避免了缓慢调节阶段。

来自力传感器15的数据可以被附加地或可替代地使用，以提高压力变化的检测精度。例如，力传感器15对强压缩的检测可以用于激活流体控制系统10，以对压力调节进行快速反应。

下面参考图3A描述根据本发明的示例性方法：

在第一步骤100中，从患者水平地躺在床上开始执行该方法。

在步骤110中，装置1以第一操作模式I被激活并且被定位在患者身上，其中目标T的成像是通过成像装置4来进行的。

然后在步骤120中移动探头2，以便将焦点粗略地放在目标T上。

然后将装置1切换到第二操作模式II，在该第二操作模式II中，将球囊中的压力P2设置为在组织上引起中等压缩的值，这导致静脉的部分塌陷。

在步骤130中，将探头2置于要治疗的静脉段的中心。然后，将装置1切换到第三操作模式III，从而导致静脉完全塌陷。因此，静脉变得不可见。

基于在本发明中描述的反复试验过程来调节步骤130中焦点的位置，这意味着在第二操作模式II和操作模式III之间切换，直到焦点位于期望位置为止。

然后，在装置处于第三操作模式III的情况下，在步骤140中发射治疗超声波的脉冲。

在步骤140的治疗超声波发射之后，操作者在步骤150中决定是终止治疗还是应该在相同的目标T或另一个目标T上继续治疗。

在治疗结束(是)的情况下，该方法在步骤160中终止。否则(否)，激活第二操作模式II并且将压力降低到第二压力P2。然后根据步骤120将探头2移动到下一个目标T。然后重复该方法，直到已经治疗了期望的组织体积。

下面参考图3B描述根据本发明的另一种方法：

在第一步骤100中，从患者水平地躺在床上开始执行该方法。

然后在步骤110'中将患者置于特伦德伦伯格卧位以减少静脉内的血液量，并且装置1以第一操作模式I被激活并手动定位在患者身上，其中目标T的成像是通过成像装置4执行的。在步骤110'中，球囊中的第一压力P1被设置为较低的值，该较低的值在组织上引起最小的(如果有的话)压缩，并且能够容易地手动操作头部。

然后在步骤120中自动移动探头2，以便粗略地聚焦在目标T上。装置1的头部位于要治疗的静脉段的中心。

然后将装置1切换到第二操作模式II，在该第二操作模式II中，将球囊中的压力P2设置为在组织上引起中等压缩的值，这导致静脉的部分塌陷。

在步骤130’中，探头2位于要治疗的静脉段的中心。然后，装置1被切换到第三操作模式III。在这种情况下，第三压力P3不会导致静脉的完全塌陷。

在步骤130’中，操作者通过手动施加压力使静脉完全塌陷。

在步骤130’中，基于本发明中描述的反复试验过程来调节焦点的位置，这意味着在第二操作模式II和操作模式III之间切换，直到焦点位于期望位置为止。

然后，在装置处于第三操作模式III并且操作者手动压缩组织的情况下，在步骤140中发射治疗超声波的脉冲。

在治疗超声波发射之后，在步骤170中激活第二操作模式II并且将压力减小到第二压力P2。

在步骤140’中，在静脉部分塌陷的情况下，再次发射治疗超声波的脉冲，因此通过空化效应引起对组织的损害。

在步骤140’的治疗超声波发射之后，操作者在步骤180中确定目标的治疗是终止还是应该在同一目标T上继续进行。

在目标T的治疗没有结束(否)的情况下，从步骤120开始对同一目标再次执行该方法，否则(是)操作者必须在步骤150中决定是否终止整个治疗。

如果必须继续该方法(步骤150中为“否”)，则从步骤110'开始，以新的目标T为目标，再次执行该方法。然后重复该方法，直到治疗了期望的组织体积为止。

否则，该方法在步骤160中终止。

Claims (24)

1.一种超声治疗装置(1)，特别是HIFU治疗装置，所述装置(1)包括：

-探头(2)，包括超声换能器(3)，所述超声换能器(3)用于输送聚焦在对象(O)内的目标(T)上的治疗超声波，并且优选地包括用于对所述对象(O)成像的成像装置(4)，

-用于对所述对象(O)施加压缩力的压缩单元，以及

-至少连接到所述探头(2)和所述压缩单元的控制器单元(13)，其中

所述装置(1)适于在至少两个操作模式(I，II)之间切换，其中

-在第一操作模式(I)中，将由所述压缩单元施加到所述对象(O)的压缩力保持在第一压缩力值(CF1)，以及

-在第二操作模式(II)中，将由所述压缩单元施加到所述对象(O)的压缩力保持在第二压缩力值(CF2)，优选地高于所述第一压缩力值(CF1)。

2.根据权利要求1所述的超声治疗装置(1)，其中，在所述第一操作模式(I)中，所述控制器单元(13)控制所述成像装置(4)以执行所述对象(O)的成像，以及在所述第二操作模式(II)中，所述控制器单元(13)控制所述超声换能器(3)以发射至少一个治疗超声波脉冲。

3.根据权利要求1或2所述的超声治疗装置(1)，所述装置(1)包括：

-布置在所述探头(2)的目标侧的可变形的耦合球囊(5)，其中，在所述探头(2)和所述耦合球囊(5)之间的腔(6)填充有或可填充有耦合液(7)，并且特别地与耦合液贮存器(8)流体连接，

-压力测量单元(9)，用于确定所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力，

-流体控制系统(10)，用于控制所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力或体积，特别地包括泵(11)和至少一个阀(12)，其中

-所述控制器单元(13)至少连接到所述压力测量单元(9)、所述流体控制系统(10)、所述探头(2)和所述压缩单元，以及其中

-在所述第一操作模式(I)中，将所述耦合液(7)的压力保持在第一压力值(P1)或第一体积值(V1)，以及

-在所述第二操作模式(II)中，将所述耦合液(7)的压力保持在高于所述第一压力值(P1)的第二压力值(P2)，或者将所述腔(6)中的液体(7)的体积保持恒定在第二体积值(V2)。

4.根据权利要求3所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)适于：

-监测由所述至少一个压力测量单元(9)确定的所述耦合液(7)的压力，并且在所述装置(1)处于所述第一操作模式(I)并且所述耦合球囊(5)布置在所述对象(O)上时检测所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的增加，

-在检测到切换信号时从所述第一操作模式(I)切换到所述第二操作模式(II)，

-在从所述第一操作模式(I)切换到所述第二操作模式(II)之后触发至少一个治疗超声波脉冲的发射，以及

-在发射至少一个治疗超声波脉冲之后从所述第二操作模式(II)切换到所述第一操作模式(I)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)还包括用于从所述第一操作模式(I)切换到所述第二操作模式(II)的手动开关(14)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)还适于在所检测到的压力增加高于阈值(TS1)时从所述第一操作模式(I)切换到所述第二操作模式(II)。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)还适于在所检测到的压力增加高于阈值(TS1)并且然后低于第二阈值(TS2)时从所述第一操作模式(I)切换到所述第二操作模式(II)。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)还适于在所检测到的压力减小低于阈值(TS3)时从所述第二操作模式(II)切换到所述第一操作模式(I)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)还包括至少一个力传感器(15)，优选地为用于装置操作者的手指力传感器，其连接至所述控制器单元(13)并且优选地布置或可布置在所述对象(O)上，并且所述控制器单元(13)还适于将由所述力传感器(15)确定的力与阈值进行比较，并且在由所述力传感器(15)确定的力高于所述阈值并且优选地在预定的时间量内保持恒定时将所述装置(1)切换到所述第二操作模式(II)。

10.根据权利要求9所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)还适于在由所述力传感器(15)确定的力低于第二阈值并且优选地在预定的时间量内保持恒定时，在发射至少一个治疗超声波脉冲之后从所述第二操作模式(II)切换到所述第一操作模式(I)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)还适于在激活所述第二操作模式(II)之后自动触发至少一个治疗超声波脉冲的发射。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)还包括手动开关(16)，用于由操作者触发至少一个治疗超声波脉冲的发射，其中，在触发至少一个治疗超声波脉冲的发射之后，自动执行从所述第一操作模式(I)至所述第二操作模式(II)的切换。

13.根据权利要求12所述的装置(1)，其中，所述装置(1)还包括时间测量部件(17)，所述时间测量部件(17)用于在所述第二操作模式(II)已经被激活之后将至少一个治疗超声波脉冲的发射延迟预定的时间量。

14.根据权利要求13所述的装置(1)，其中，所述时间测量部件(17)还适于在所述治疗超声波的发射之后以预定时间量的延迟从所述第二操作模式(II)自动切换到所述第一操作模式(I)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述控制器单元(13)适于基于由所述成像装置(4)捕获的图像来确定所述目标(T)的位置并且在所述目标(T)的位置在预定的时间量内稳定时自动切换至所述第二操作模式(II)。

16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置(1)还适于切换到第三操作模式(III)，其中，在所述第三操作模式(III)中，将由所述压缩单元施加到所述对象(O)的所述压缩力保持在第三压缩力值(CF3)，优选地高于所述第二压缩力值(CF2)，并且特别地将所述耦合液的压力保持在第三压力值(P3)，优选地高于所述第二压力值(P2)，或者将所述腔(6)中的液体(7)的体积保持在第三体积值(V3)。

17.一种用于利用超声装置(1)、特别地根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)治疗对象(O)内的目标(T)的方法，所述方法包括以下步骤：

-放置探头(2)，并对所述对象施加第一压缩力(CF1)，所述探头(2)包括用于输送聚焦在所述对象(O)内的目标(T)上的治疗超声波的超声换能器(3)，以及优选地包括用于对所述对象(O)进行成像的成像装置(4)；

-通过操作者手动地或借助于所述装置(1)的压缩单元施加高于所述第一压缩力值(CF1)的第二压缩力值(CF2)，

-发射至少一个治疗超声波脉冲。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在将所述第一压缩力(CF1)施加到所述对象(O)的同时，借助于所述成像装置(4)对所述对象(O)进行成像。

19.根据权利要求17或18所述的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将布置在所述探头(2)的目标(T)侧的可变形的耦合球囊(5)放置在所述对象(O)上并激活第一操作模式(I)，其中在所述探头(2)和所述耦合球囊(5)之间的腔(6)填充有耦合液(7)，在所述第一操作模式(I)中，将所述耦合液(7)的压力保持在第一压力值(P1)或将所述腔(6)中的耦合液的体积(7)保持在第一体积值(V1)，

b)从所述第一操作模式(I)切换到第二操作模式(II)，其中在所述第二操作模式(II)中，将所述耦合液(7)的压力保持在高于所述第一压力值的第二压力值(P2)，或者将所述腔(6)中的所述耦合液(7)的体积保持在第二体积值(V2)。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，在检测到切换信号时执行从所述第一操作模式(I)到所述第二操作模式(II)的切换。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：借助于连接至用于确定所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的压力测量单元(9)的控制器单元来监测所述耦合液(7)的压力，并检测所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的增加，其中，如果所检测到的压力增加高于预定压力阈值(TS1)，则生成所述切换信号。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：借助于连接至用于确定所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的压力测量单元(9)的控制器单元来监测所述耦合液(7)的压力，并检测所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的增加，其中，如果优选地在预定的时间量内，所检测到的压力增加高于预定压力阈值(TS1)并且然后所测量的压力下降至低于第二阈值(TS2)，则生成所述切换信号。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，还包括以下步骤：借助于连接至用于确定所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的压力测量单元(9)的控制器单元来监测所述耦合液(7)的压力，并检测所述腔(6)中的所述耦合液(7)的压力的减小，其中，如果所检测到的压力减小低于预定压力阈值(TS3)，则生成用于将所述装置从所述第二操作模式切换到所述第一操作模式的切换信号。

24.根据权利要求18至23中任一项所述的方法，还包括从所述第一或第二操作模式(I，II)切换到第三操作模式(III)的步骤，其中，在所述第三操作模式(III)中，将所述耦合液的压力保持在高于所述第二压力值(P2)的第三压力值(P3)或者将所述腔(6)中的所述耦合液(7)的体积保持在第三体积值(V3)。

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