CN113226210A - 射频施加器和采用射频施加器的热声成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种射频施加器，其包括开口的中空波导，该波导中具有孔。实心插入件定位在波导内。实心插入件中形成有与孔对准的凹部。在波导和插入件的相对的表面之间提供填充材料，以填充它们之间的间隙。射频(RF)源延伸穿过孔并进入凹部，并且被配置为生成RF能量脉冲。

Description

射频施加器和采用射频施加器的热声成像系统
领域
本公开涉及热声成像，并且特别涉及射频(RF)施加器和采用射频(RF)施加器的热声成像系统以及组装射频施加器的方法。
背景
在高频系统中，通常采用波导，以通过将在波导内传播的电磁波的扩展限制为一维或二维来以最小的能量损失引导电磁波或声音。根据要传播的电磁波的性质，波导可以采用不同的形式。另外，在许多情况下，采用滤波器来允许在某些频率的电磁波通过并沿波导行进，同时拒绝在其他频率的电磁波。例如，当传播射频(RF)波时，经常采用中空的、开口的导电金属波导。在一些情况下，为了提供期望的滤波，这些中空的金属波导装配有由高介电常数材料形成的实心插入件。
在热声成像系统中已经采用了波导(例如上述那些波导)。热声成像是一种成像方式，其提供与组织的热弹性属性相关的信息。热声成像使用电磁能的短脉冲(例如RF脉冲)，其被引导到受试者中，以快速加热受试者内的吸热特征，这继而引起声压波，这些声压波使用声接收器(例如一个或更多个热声或超声换能器阵列)进行检测。检测到的声压波通过信号处理进行分析，并进行处理以用于呈现为操作员可以解读的热声图像。
为了在热声成像期间将RF脉冲引导到受试者中，采用波导的射频(RF)施加器耦合到与要成像的受试者内的感兴趣区域(ROI)相邻的组织。RF施加器到组织的次优耦合可能会引起问题(例如效率低下的能量传输、降低的加热速率、降低的信号强度、不均匀的能量沉积、组织热点、组织过热、RF电源损坏和差的图像质量)。导致RF施加器到组织的次优耦合的因素包括受试者大小、受试者内组织的大小、受试者内组织的几何形状、受试者内组织的组成等的可变性。
在装配有实心插入件的波导的制造期间，气隙(air gaps)可以在波导和实心插入件的相对的表面(facing surfaces)之间形成。不幸的是，气隙可以以不可预测的方式改变波导的频率特性。因此，如将理解的，需要改进。因此，至少一个目的是提供新颖的射频(RF)施加器和采用该新颖的射频(RF)施加器的热声成像系统、以及组装射频施加器的新颖方法。
概述
应当理解，提供本概述来以简化的形式介绍在下面的详细描述中进一步描述的一系列概念。本概述不旨在用于限制要求保护的主题的范围。
因此，在一个方面，提供了射频施加器，其包括：其中具有孔的开口的中空波导；在波导内的实心插入件，该实心插入件中形成有与所述孔对准的凹部；填充材料，其在波导和插入件的相对的表面之间以填充相对的表面之间的间隙；和射频(RF)源，其延伸穿过孔并进入凹部，并且被配置为生成RF能量脉冲。
在一个或更多个实施例中，插入件由陶瓷材料形成。陶瓷材料可以具有大于10(例如在大约57到大约63之间)的实相对介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在一个或更多个实施例中，填充材料具有在从大约40摄氏度到大约120摄氏度的范围内的熔点。填充材料可以是以陶瓷蜡复合材料的形式。陶瓷蜡复合材料可以具有在大约30到大约50之间的实相对介电常数和在大约2到大约7之间的虚相对介电常数。例如，陶瓷蜡复合材料可以包含按重量计69％至80％的二氧化钛、按重量计10％至15％的蜡和按重量计4％至13％的石墨。
在一个或更多个实施例中，填充材料是以下项之一：(i)陶瓷蜡复合材料；(ii)导电膏；(iii)导电脂；和(iv)陶瓷粉末和凝胶蜡混合物。
根据另一个方面，提供了一种用于增强向包括由至少一个边界分开的感兴趣对象和参考物的感兴趣的组织区域的射频能量传递的系统，该系统包括：热声成像系统，该热声成像系统包括根据本节第2段至第4段中的任一段所述的射频(RF)施加器和声接收器，该施加器被配置为将RF能量脉冲发射到感兴趣的组织区域中并加热感兴趣的组织区域中的组织，该声接收器被配置为接收响应于感兴趣的组织区域中的组织的加热而生成的声信号；以及一个或多个处理器，该处理器被配置为：处理接收到的声信号，并生成感兴趣的组织区域的热声图像。
根据另一个方面，提供了一种组装射频(RF)施加器的方法，该方法包括：用涂层覆盖陶瓷插入件，其中陶瓷插入件具有基本上匹配开口的中空波导的内部容积的尺寸，并且其中，陶瓷插入件中具有配置为接受射频发射器的凹部；将波导加热到高于涂层的熔点的温度；将带涂层的陶瓷插入件放置到加热后的波导的内部容积中，其中除了凹部以外，内部容积被完全填满；以及将波导、陶瓷插入件和涂层冷却到低于涂层的熔点的温度，使得涂层固化并填充在插入件和波导的相对的表面之间的间隙。
在一个或更多个实施例中，波导中具有孔，当将带涂层的陶瓷插入件放置到加热后的波导的内部容积中时，孔与凹部对准。该方法还包括将射频发射器通过孔插入凹部中。
在一个或更多个实施例中，该方法还包括在将涂层施加到陶瓷插入件的步骤之前，去除涂层中夹带的气泡。可以通过在一个或更多个循环中加热和冷却涂层来执行去除。
在一个或更多个实施例中，该方法还包括调整射频发射器，使得由RF施加器发射的RF脉冲的频率匹配期望的频率。该调整可以包括以下项之一：调整射频发射器延伸到凹部中的程度，以及将介电材料插入射频发射器和陶瓷插入件之间。
附图简述
现在将参考附图来更全面地描述实施例，在附图中：
图1是示出了高介电常数插入件的表面中的缺陷的定位在一对电极之间的高介电常数插入件的示意图；
图2是成像系统的示意图；
图3是形成图2的成像系统的一部分的射频(RF)施加器的透视图；
图4是图3的RF施加器的另一个透视图；
图5是图3的RF施加器的分解透视图；
图6是图3的RF施加器的端视图；
图7是图3的RF施加器的剖视图；以及
图8是形成图3的RF施加器的一部分的RF源的透视图。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及某些示例的以下详细描述。如本文所用，以单数形式引入且前面有单词“a(一)”或“an(一个)”的元件或特征应理解为不一定排除元件或特征的复数形式。此外，对“一个示例”或“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除还结合所描述的元件或特征的附加示例或实施例的存在。此外，除非明确指出相反，否则“包括(comprising)”或“具有(having)”或“包括(including)”具有特定属性的一个元件或特征或多个元件或特征的示例或实施例可以包括不具有该属性的附加元件或特征。另外，将理解，术语“包括(comprises)”、“具有(has)”、“包括(includes)”是指“包括但不限于”，并且术语“包括(comprising)”、“具有(having)”和“包括(including)”具有等同的含义。
如本文所用，术语“和/或”可以包括一个或更多个相关联的所列元件或特征的任何和所有组合。
将理解，当一个元件或特征被称为“在上面”、“附接到”、“连接到”与其“耦合”、“接触”等另一个元件或特征时，该元件或特征可以直接地在上面、附接到、连接到、与其耦合或接触另一个元件或特征，或者还可以存在中间元件。相比之下，当一个元件或特征被称为例如“直接地在上面”、“直接地附接到”、“直接地连接到”、与其“直接地耦合”或“直接地接触”另一个元件或特征时，不存在中间元件或特征。
将理解，为了便于描述，在本文可以使用空间上相对的术语(例如“在下面”、“在下方”、“在底部”、“在上面”、“在上方”、“上部”、“前部”、“后部”等)来描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，如附图中所示。然而，除了图中所描绘的取向以外，空间上相对的术语可以涵盖在使用或操作中的不同取向。
本文对“示例”的引用是指结合该示例描述的一个或更多个特征、结构、元件、部件、特性和/或操作步骤被包括在根据本公开的主题的至少一个实施例和/或实施方式中。因此，贯穿本公开的短语“一个示例”、“另一个示例”和类似的语言可以但不一定指相同的示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其他示例的主题。
本文中对“配置”的引用表示配置的实际状态，其从根本上将元件或特征与短语“配置为”之前的元件或特征的物理特性联系起来。
除非另有说明，否则“第一”、“第二”等在本文中仅用作标签，并不旨在对这些术语所指的项强加顺序、位置或等级要求。此外，对“第二”项的引用并不要求或排除编号较低的项(例如，“第一”项)和/或编号较高的项(例如，“第三”项)的存在。
如本文所用，术语“大致”和“大约”表示一个量接近所陈述的量，其仍然执行期望的功能或实现期望的结果。例如，术语“大致”和“大约”可以指在将由本领域普通技术人员容易理解的工程公差内的量。
在下文中，描述了射频(RF)施加器和采用射频(RF)施加器的热声成像系统。通常地，射频施加器包括开口的中空波导，该波导中具有孔。实心插入件定位在波导内。实心插入件具有在其中形成的与孔对准的凹部。在波导和插入件的相对的表面之间提供填充材料，以填充它们之间的间隙。射频(RF)源延伸穿过孔并进入凹部，并且被配置为生成RF能量脉冲。
如前所述，如果实心插入件和波导之间存在气隙，则波导内部的总介电常数可能会偏离期望的介电常数，从而导致RF脉冲由RF施加器有效地发射的频率发生变化。例如，图1示出了一对电极10和定位在电极10之间的高介电常数插入件12。电极10和高介电常数插入件12的相对的表面中的缺陷(imperfections)导致电极和高介电常数插入件之间的气隙。气隙充当电容器，这可以改变电极对和高介电常数插入件布置的期望的电特性。图1中的插入件例如在微观水平上示出了高介电常数插入件12的表面16中的缺陷14，从而导致高介电常数插入件12和邻接表面16的电极10之间的气隙18。
消除电极10和高介电常数插入件12之间的气隙的一种技术是以避免形成气隙的这种方式将电极10直接地施加到高介电常数插入件12上。例如，电极10可以采用其中装载有银或其他导电材料的环氧树脂的形式，其可以经由溅射沉积到高介电常数插入件12的表面上。不幸的是，导电环氧树脂具有缺点，即，它们含有非导电粘合剂(binder)材料。当采用导电环氧树脂并将其施加到高介电常数插入件12时，在非导电粘合剂材料而不是环氧树脂内的导电材料与高介电常数插入件12进行直接接触的位置处，非导电粘合剂材料的电气行为与气隙相同。如果在施加之后加热环氧树脂以去除非导电粘合剂材料，则在电极10和高介电常数插入件12之间形成空隙(voids)，从而导致电极和高介电常数插入件之间的气隙。因此，这种性质的导电环氧树脂并不理想。
现在转向图2，示出了示例性成像系统，并且通常由附图标记20标识。如可以看出的，成像系统20包括通信地耦合到超声成像系统24和热声成像系统26的编程计算设备22。超声成像系统24和热声成像系统26被配置为分别获得与受试者S相关联的组织的感兴趣区域ROI的超声图像数据和热声图像数据。
此实施例中的编程计算设备22是个人计算机或其他合适的处理设备，其包括例如包括一个或更多个处理器的处理单元、系统存储器(易失性和/或非易失性存储器)、其他不可移动或可移动存储器(例如，硬盘驱动器、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、DVD、闪存等)和将各种计算机部件耦合到处理单元的系统总线。计算设备22还可以包括使用以太网、Wi-Fi和/或其他合适的网络格式的联网能力，以能够连接到共享或远程驱动器、一台或更多台联网计算机或其他联网设备。一个或更多个输入设备(例如鼠标和键盘(未示出))耦合到计算设备22以用于接收操作员输入。显示设备(未示出)(例如一个或更多个计算机屏幕或监视器)耦合到计算设备22以用于显示一个或更多个生成的图像，这些生成的图像基于从超声成像系统24接收的超声图像数据和/或从热声成像系统26接收的热声图像数据。
超声成像系统24包括以超声换能器28的形式的声接收器，其容纳一个或更多个超声换能器阵列30，该超声换能器阵列30被配置为将声波发射到受试者S的感兴趣区域ROI中。被引导到受试者的感兴趣区域ROI内的声波从感兴趣区域ROI内的组织发出回声，其中不同的组织反射不同程度的声音。由一个或更多个超声换能器阵列30接收的回声在作为超声图像数据传送到计算设备22之前由超声成像系统24处理，以用于进一步处理和用于呈现为可以由操作员解读的超声图像。在此实施例中，超声成像系统24利用假设1,540m/s的标称声速的B模式超声成像技术。由于超声成像系统在本领域中是已知的，所以本文将不再进一步描述超声成像系统24的进一步的细节。
热声成像系统26包括以热声换能器32的形式的声接收器。热声换能器32容纳一个或更多个热声换能器阵列34以及射频(RF)施加器36。然而将理解，RF施加器36可以与热声换能器32分开容纳。RF施加器36被配置为发射RF能量的短脉冲，这些脉冲被引导到受试者的感兴趣区域ROI内的组织中。在此实施例中，RF施加器36具有在大约10MHz到大约100GHz之间的频率，并具有在大约0.1纳秒到大约5000纳秒之间(并且更具体地在大约50纳秒至大约5000纳秒之间)的脉冲持续时间。传递到感兴趣区域ROI内的组织的RF能量脉冲加热组织，从而引起由热声换能器32检测到的声压波。由热声换能器32检测到的声压波被处理并作为热声图像数据传送到计算设备22，以用于进一步处理和用于呈现为可以由操作员解读的热声图像。
在此实施例中，超声换能器28和热声换能器32被机械地互连，使得一个或更多个超声换能器阵列30、一个或更多个热声阵列34和RF施加器36之间的空间关系是已知的。使用一个或更多个超声换能器阵列34的中心线、一个或更多个超声换能器阵列34的中心线和RF施加器36的中心线来设置空间关系。每条中心线被定义为相应的换能器阵列的区域的中点。
在此实施例中，一个或更多个超声换能器阵列30和一个或更多个热声换能器阵列34之间的空间关系是这样的，即：一个或更多个热声换能器阵列34的中心线被设置为相对于一个或更多个超声换能器阵列30的中心线(还称为轴向轴线或超声波换能器阵列束轴)成已知角度α。一个或更多个热声换能器34和RF施加器36之间的空间关系是这样的，即：RF施加器36的中心线与一个或更多个热声换能器阵列34的中心线间隔开并且大体上与之平行。
成像系统20利用一个或更多个超声换能器阵列30和一个或更多个热声换能器阵列34之间的已知空间关系来增加热声成像的精确度和准确度。
超声换能器28的一个或更多个超声换能器阵列30的坐标系和热声换能器32的一个或更多个热声换能器阵列34的坐标系由计算设备22映射，使得可以配准获取的超声图像和热声图像。可替代地，热声成像系统26可以通过将一个或更多个超声换能器阵列30与超声换能器28断开并将一个或更多个超声换能器阵列30连接到热声换能器32来利用超声换能器28的一个或更多个超声换能器阵列30。如将理解，通过在一个或更多个超声换能器阵列28和一个或更多个热声换能器阵列34之间进行这种坐标映射是不需要的。
现在转向图3至图8，更好地示出了RF施加器36。如可以看出，RF施加器36包括由导电金属材料形成的中空的、大体矩形的、开口的波导200。底座(plinth)202设置在波导200的表面204上、邻近波导的一端。中心孔206设置在底座202中，并延伸穿过波导200的表面204。凸缘208邻近波导的另一端、围绕波导200延伸。
由陶瓷或其他合适材料形成的实心、低损耗、高介电常数插入件210被定位在波导200的内部，并且填充波导200的内部容积。凹部212(参见图7)设置在高介电常数插入件210中、与孔206对准。在此实施例中，高介电常数是指大于10的实相对介电常数，并且低损耗是指小于0.01的损耗角正切(loss tangent)。
陶瓷复合材料涂层220设置在高介电常数插入件210和波导200的相对的表面之间。陶瓷复合材料涂层220填充原本由于高介电常数插入件210和波导的相对的表面中的缺陷而在所述相对的表面之间形成的气隙。陶瓷复合材料涂层220具有与高介电常数插入件210的介电常数类似的介电常数。以这种方式，陶瓷复合材料涂层220对RF施加器36的电特性几乎没有影响。
在一端处具有RF发射器232的被配置为生成RF能量脉冲的RF源230延伸穿过孔206并进入凹部212，使得RF发射器232悬置在凹部212内。RF源230还包括与控制电子器件连接的螺纹连接器234以及安装凸缘236，该安装凸缘覆盖底座202，以及螺纹紧固件通过该安装凸缘并接合底座202从而将RF源230固定到波导200。
在此实施例中，陶瓷复合材料涂层220是以高介电常数陶瓷蜡复合材料的形式，该高介电常数陶瓷蜡复合材料包括例如陶瓷粉末连同蜡基质材料(例如，大豆蜡、石蜡、巴西棕榈蜡等)。因此，陶瓷复合材料涂层220是热可逆的、介电常数可调的、容易从插入件212或波导内部容积移除，并且可能在处理期间使用。
在此实施例中，陶瓷复合材料涂层200包含69％至80％的二氧化钛(金红石形式)、10％至15％的蜡和4％至13％的石墨。上述百分比是按陶瓷复合材料涂层的重量计的。陶瓷复合材料涂层220具有在大约0.5微米到大约50微米之间的厚度。陶瓷复合材料涂层220具有在大约40摄氏度到大约120摄氏度之间的熔点。陶瓷复合材料涂层220具有在大约30到大约50之间的实相对介电常数和在大约2到大约7之间的虚相对介电常数。
尽管陶瓷聚合物已经被广泛地研究，但是出于多种原因，采用陶瓷复合材料涂层。典型地，陶瓷聚合物是通过将陶瓷粉末与弹性体基料和固化剂混合而形成的。然后，允许混合物脱气并硬化。在其中陶瓷粉末超过混合物重量的50％的混合物中，这些混合物非常粘稠且难以脱气。这可能导致气泡被困在最终的陶瓷聚合物中。此外，一旦硬化，陶瓷聚合物就不能再成型并且难以加工。然而，陶瓷复合材料涂层220的状态是热可逆的(即陶瓷复合材料涂层可以通过将温度升高到高于其熔点来再成型)。另外，陶瓷复合材料涂层220不太可能在其中截留气泡，因为它可以通过加热陶瓷复合材料涂层(在从大约10分钟到大约2小时的时间段内变化)在大气压下脱气。另外，可以重复该脱气步骤，这对于典型的陶瓷聚合物是不可能的，因为典型的陶瓷聚合物一旦硬化就不可以脱气。
在RF施加器36的组装期间，陶瓷复合材料涂层220被施加到高介电常数插入件210的外表面，当插入件已经定位在波导的内部容积内时，该外表面将面对波导200的内表面。然后，将波导200加热到高于陶瓷复合材料涂层220的熔点的温度，并且将插入件210定位在波导200内，以填充其内部容积，并且使得凹部212与孔206对准。在此过程期间，陶瓷复合材料涂层220由于加热的波导200而融化，从而允许陶瓷复合材料涂层流动并填充插入件210和波导200的相对的表面之间的由表面缺陷引起的间隙。此后，将波导200、插入件210和陶瓷复合材料涂层220冷却到低于陶瓷复合材料涂层的熔点的温度，使得陶瓷复合材料涂层固化。然后，进行检查以查看任何陶瓷复合材料涂层220是否已经流入凹部212中，并且如果是，则去除凹部212中的任何陶瓷复合材料涂层。在此阶段，可以通过将安装凸缘236固定到底座202并将RF发射器232定位在凹部212中来将RF源230安装在波导200上。
如果需要，则在将陶瓷复合材料涂层220施加到插入件210的步骤之前，可以在一个或更多个循环中加热和冷却陶瓷复合材料涂层，以去除陶瓷复合材料涂层中夹带的气泡。
一旦已经安装了RF源230，就调节RF发射器232来以RF源的频率发射RF脉冲。如果RF施加器36的操作频率偏离RF源230的频率，则调整RF施加器36，使得RF施加器的操作频率匹配RF源230的频率。在RF施加器36的调整期间，通过增加或减小RF源230延伸到凹部中的程度来改变RF发射器232在凹部212内的位置。例如，减小RF源230延伸到凹部212中的程度可以通过锉削或磨削RF发射器232的端部或者通过将一个或更多个垫片放置在安装凸缘236和底座202之间来实现。增加RF源230延伸到凹部212中的程度可以通过将一个或更多个导电材料薄层(例如铜带或铝带)添加到RF发射器232的端部或者通过去除安装凸缘236和底座之间的一个或更多个垫片(如果它们存在的话)来实现。可替代地，可以在安装RF源230之前，将介电材料(例如高介电常数、低损耗材料的薄盘)插入到凹部212中。
在热声成像期间，调节RF源230的RF发射器232，以生成RF能量的短脉冲进入凹部212中。发射的RF能量脉冲依次沿插入件210行进，然后离开RF施加器36。一旦RF能量脉冲行进离开RF施加器36，就将它们引导到受试者中，以将能量传递到受试者S的感兴趣区域ROI内的组织。
可以使用热声成像来对比脂肪或脂肪组织与软组织或瘦组织，这是由于与其他富含水和离子的软组织或瘦组织相比，它们在RF中的导电率和介电常数较低。与肌肉等软组织或瘦组织相比，脂肪和脂肪组织还具有较低的吸收系数。因此，在包括脂肪或脂肪组织与软组织或瘦组织之间的边界的感兴趣区域的热声成像期间，生成由热声换能器32接收的双极声信号。这是由于以下事实：软组织或瘦组织比脂肪或脂肪组织吸收更多的热量，从而导致其迅速膨胀越过边界并进入脂肪或脂肪组织(膨胀较少)，然后迅速收缩。双极声信号的强度或峰峰值取决于脂肪或脂肪组织与软组织或瘦组织的相对吸收属性。
不同的组织在特定频率下具有特征介电属性。介电属性决定了组织吸收了多少能量。当RF能量脉冲通过组织传输时，RF能量脉冲被衰减。可以使用组织的介电属性和组织的物理属性来确定衰减量。脂肪组织比瘦组织吸收更少的能量。因此，脂肪组织对RF能量脉冲的衰减比正常组织少。使用这些属性，可以估计组织的衰减量，并且这可以用于确定组织中有多少脂肪。
最初在成像期间，定位要成像的受试者S内的感兴趣区域ROI，该感兴趣区域ROI包括由至少一个边界分开的感兴趣对象和参考物。在此实施例中，使用超声成像系统24定位感兴趣区域ROI。具体地，将由超声成像系统24获得的超声图像数据传送到计算设备22。超声图像数据由计算设备22处理，并且重建的超声图像被呈现在显示设备上。操作员在受试者的身体上移动超声换能器28，直到感兴趣的区域被定位。当定位感兴趣的区域时，计算设备22将与超声换能器28的一个或更多个换能器阵列30的中心线的角度相关联的信息叠加在显示设备上的重建的超声图像之上。该信息用于向操作员提供反馈，以确保超声换能器28的轴向轴线大体上垂直于感兴趣对象和参考物之间的边界。
然后，在重建的超声图像中识别感兴趣对象和参考物之间的至少一个边界。在此实施例中，至少一个边界由操作员使用输入设备(例如耦合到计算设备22的鼠标)进行识别。具体地，操作员绘制一个框，该框包围感兴趣对象的至少一部分、参考物的至少一部分以及感兴趣对象的部分和参考物的部分之间的识别的边界。计算设备22经由显示设备向操作员提供反馈，以指示框和边界之间的大致角度来确保该框大体上垂直于边界。
由于超声换能器28的一个或更多个换能器阵列30的中心线和热声换能器32的一个或更多个换能器阵列34的中心线之间的角度α是已知的，所以操作员能够调整热声换能器32相对于受试者的身体的位置，使得热声成像系统26能够以期望的成像角度σ获得感兴趣区域的热声图像数据。期望的成像角度σ是这样的，即：热声换能器32的一个或更多个换能器阵列34的中心线延伸穿过感兴趣对象和参考物之间的边界。
热声数据转而被传送到计算设备22以用于处理。例如，如第9,888,879号、第9,888,880号和第9,980,677号美国专利中所述，可以处理双极声信号来估计感兴趣对象的分数脂肪含量，这些美国专利的相关部分通过引用并入本文。
尽管陶瓷复合材料涂层已经在上文描述为高介电常数、陶瓷蜡复合材料，但是本领域技术人员将理解，涂层可以由其他合适的材料形成。例如，涂层可以是以导电膏或导电脂(例如银膏或石墨膏或银脂或石墨脂)的形式，当插入件定位在波导内以填充其内部容积时，这些导电膏或导电脂可以容易地填充波导和插入件的相对的表面之间的气隙。
可替代地，涂层可以包含陶瓷粉末和凝胶蜡。在第5,578,089号和第5,879,694号美国专利中描述了潜在的凝胶蜡组成成分。
在上述示例中，使用涂层来填充定位在用于热声成像的RF施加器的波导内的实心、高介电常数插入件之间的气隙。然而，本领域技术人员将理解，在插入件(实心的或以其他方式)定位在波导内并且需要填充插入件和波导的相对的表面之间的气隙的其他环境中，可以使用涂层。
尽管上面已经参考附图描述了实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离如由所附权利要求限定的其范围的情况下进行变化和修改。

Claims (20)

1.一种射频施加器，其包括：
开口的中空波导，所述波导中具有孔；
在所述波导内的实心介电插入件，所述插入件中形成有与所述孔对准的凹部；
填充材料，其在所述波导和所述插入件的相对的表面之间以填充所述相对的表面之间的间隙；和
射频(RF)源，其延伸穿过所述孔并进入所述凹部，并且被配置为生成RF能量脉冲。
2.根据权利要求1所述的射频施加器，其中，所述插入件由陶瓷材料形成。
3.根据权利要求2所述的射频施加器，其中，所述陶瓷插入件具有大于10的实相对介电常数和小于0.01的损耗角正切。
4.根据权利要求3所述的射频施加器，其中，所述陶瓷插入件具有在大约57到大约63之间的实相对介电常数。
5.根据权利要求1所述的射频施加器，其中，所述填充材料具有在从大约40摄氏度到大约120摄氏度的范围内的熔点。
6.根据权利要求5所述的射频施加器，其中，所述填充材料是陶瓷蜡复合材料。
7.根据权利要求1所述的射频施加器，其中，所述填充材料具有在大约30到大约50之间的实相对介电常数和在大约2到大约7之间的虚相对介电常数。
8.根据权利要求7所述的射频施加器，其中，所述填充材料是陶瓷蜡复合材料。
9.根据权利要求8所述的射频施加器，其中，所述陶瓷蜡复合材料具有在从40摄氏度到120摄氏度的范围内的熔点。
10.根据权利要求9所述的射频施加器，其中，所述陶瓷蜡复合材料包含按重量计69％至80％的二氧化钛、按重量计10％至15％的蜡和按重量计4％至13％的石墨。
11.根据权利要求5所述的射频施加器，其中，所述填充材料是陶瓷蜡复合材料，所述陶瓷蜡复合材料具有在大约30到大约50之间的实相对介电常数和在大约2到大约7之间的虚相对介电常数，并且所述插入件形成在具有大约57到大约63之间的实相对介电常数的陶瓷材料上。
12.根据权利要求1所述的射频施加器，其中，所述填充材料是以下项之一：(i)陶瓷蜡复合材料；(ii)导电膏；(iii)导电脂；以及(iv)陶瓷粉末和凝胶蜡混合物。
13.一种用于增强向感兴趣的组织区域的射频能量传递的系统，所述感兴趣的组织区域包括由至少一个边界分开的感兴趣对象和参考物，所述系统包括：
热声成像系统，其包括根据权利要求1所述的射频(RF)施加器和声接收器，所述射频(RF)施加器被配置为将RF能量脉冲发射到所述感兴趣的组织区域中并加热所述感兴趣的组织区域中的组织，所述声接收器被配置为接收响应于所述感兴趣的组织区域中的组织的加热而生成的声信号；以及
一个或更多个处理器，其被配置为：
处理接收到的声信号，并生成所述感兴趣的组织区域的热声图像。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述填充材料是陶瓷蜡复合材料，所述陶瓷蜡复合材料具有在大约30到大约50之间的实相对介电常数和在大约2到大约7之间的虚相对介电常数，并且所述插入件形成在具有大约57到大约63之间的实相对介电常数的陶瓷材料上。
15.一种组装射频(RF)施加器的方法，所述方法包括：
用涂层覆盖陶瓷插入件，其中，所述陶瓷插入件具有基本上匹配开口的中空波导的内部容积的尺寸，并且其中，所述陶瓷插入件中具有被配置为接受射频发射器的凹部；
将所述波导加热到高于所述涂层的熔点的温度；
将带涂层的陶瓷插入件放置到加热后的波导的所述内部容积中，其中除了所述凹部以外，所述内部容积被完全填满；以及
将所述波导、陶瓷插入件和涂层冷却到低于所述涂层的所述熔点的温度，使得所述涂层固化并填充在所述插入件和所述波导的相对的表面之间的间隙。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述波导中具有孔，当将所述带涂层的陶瓷插入件放置到所述波导的所述内部容积中时，所述孔与所述凹部对准，所述方法还包括将射频发射器通过所述孔插入所述凹部中。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括在将所述涂层施加到所述插入件的步骤之前，去除所述涂层中夹带的气泡。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，通过在一个或更多个循环中加热和冷却所述涂层来执行所述去除。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括调整所述射频发射器，使得由所述射频施加器发射的RF脉冲的频率匹配期望的频率。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述调整包括以下项之一：调整所述RF发射器延伸到所述凹部中的程度，以及将介电材料插入所述RF发射器和所述陶瓷插入件之间的所述凹部中。
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