KR20220035151A

KR20220035151A - 초음파 다초점 전단파의 다차원 이미징으로 탄력을 측정하는 시스템 및 장치

Info

Publication number: KR20220035151A
Application number: KR1020227003976A
Authority: KR
Inventors: 찰스 디. 에머리; 스테펜 존 슈
Original assignee: 얼테라, 인크
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-03-21
Also published as: WO2021011458A1; CN114126494A; BR112022000062A2; CA3137928A1; TW202108079A; US20220266063A1

Abstract

트랜스듀서로부터의 초음파 빔에서 조직 내 다중(예, 2 이상) 미용 치료 구역의 배치 및 위치를 변경, 다중 깊이에서 동시 다중 초점 치료, 및/또는 조직 내 다중 미용 치료 구역의 배치 및 위치를 변경하기 위해 트랜스듀서로부터의 초음파 빔을 디더링하도록 구성된 피부과적 미용 치료 및/또는 이미징 시스템 및 방법의 실시예들이 제공된다. 상기 시스템은 핸드 완드, 탈착식 트랜스듀서 모듈, 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 미용 치료 시스템은 다양한 미용 시술에 활용될 수 있다.

Description

초음파 다초점 전단파의 다차원 이미징으로 탄력을 측정하는 시스템 및 장치

본 발명의 여러 실시예들은 피부 표면 밑의 조직의 다중 차원(예, 둘 이상의 깊이, 높이, 폭, 간격, 방향, 배치)으로 동시 또는 거의 동시에 에너지를 전달하여 얼굴, 머리, 목, 및/또는 신체의 피부 및/또는 피부 근처의 조직에 미적 및/또는 미용적 향상 효과를 얻기 위한 에너지 기반 비침습적 치료에 관한 것이다. 특히, 여러 실시예들은 집속 에너지를 다차원으로 동시 또는 거의 동시에 전달하여 형성된 보강적 전단파 이미징으로 피부 탄력을 측정하는 것에 관한 것이다.

일부 미용 시술은 외과 시술이 필요할 수도 있는 침습적 시술을 수반한다. 환자는 수 주의 회복 시간을 견뎌야 할 뿐만 아니라 위험한 마취 시술을 받아야 하는 경우가 많다. 비침습적 에너지 기반 치료 장치와 방법이 있긴 하지만, 효율과 효과 및 치료의 효율과 효과의 피드백 제공 측면에서 다양한 단점이 있을 수 있다.

여러 실시예에서, 다양한 치료 및/또는 이미징 절차를 수행하기 위해 초음파 요법 빔을 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 동시 초점 구역으로 분할하여 열 경로를 통한 가시적이고 효과적인 결과를 유발하는 선별적이고 정밀한 초음파를 사용하여 치료 효과의 유효성에 대한 피드백을 제공하는 시스템과 방법이 제공된다. 사전에 정해진 치료 투여양과 밀도를 사용하는 경우에, 형택학적 개인차로 인해, 치료 절차를 받는 일부 사람들은 치료에 더 빠르거나 더 양호하게 반응할 수 있다. 그 결과, 치료의 과정에 피드백을 도입하면 치료 효능과 결과의 일관성이 향상된다. 피부 또는 피부 주변의 이완 개선을 유도하는 치료에 있어서, 치료 동안의 조직 이완의 대체 지표인 조직 탄력을 측정하는 방법은 이러한 피드백을 제공할 수 있다. 여러 실시예들에서, 보강적 전단파 이미징은 조직 내에 변위/속도 프로필을 생성하는 둘 이상의 동시 초점 구역을 생성하는 트랜스듀서로부터 조직 변위를 측정한다. 이러한 변위가 전파함에 따른 조직 반응은 전단파 이미징을 위해 단일 지점으로 수렴하게 되는 전단파이다. 도달 시간, 최대 변위, 상승 시간, 하강 시간과 같은 수렴 전단파의 특징들은 둘 이상의 동시 초점 구역 사이의 조직의 탄력에 대한 통찰력을 제공한다.

여기서 기재된 여러 실시예들은 실시간으로 치료 파라미터를 조정(수동 또는 자동)하는 것이 유익한 미학적 및 기타 시술에 특히 유용하다. 단일 세션에 단일 대상이 치료되는 실시예들에서, 치료 지점(요법)의 주파수, 파워, 강도, 지속 시간, 및 위치와 같은 하나 이상의 파라미터들은 피부 표면 아래의 조직의 탄력에 의거하여 수정된다. 다중선의(예, 2개 이상의) 열응고 지점이 생성되는 경우, 이러한 파라미터들은 얼굴 또는 신체 상의 지점들 사이 및/또는 선들 사이에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 대상의 탄력이 특정 영역에서 충분하지 않은 경우에, 치료의 지속 시간이 (탄력이 더 있는 피부 영역보다) 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주파수, 파워, 강도, 지속 시간, 및 기타 파라미터 중의 하나 이상이 10% 내지 30%, 30% 내지 50%, 50% 내지 100%, 2배 내지 3배, 3배 내지 5배, 또는 그 이상, 및 상기 범위들의 중첩되는 범위만큼 변경(증가 또는 감소)되고, 일부 실시예들에서, 이러한 변경은 상관 관계가 있고/있거나 탄력에 의거한다.

다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 초음파를 집중하여 조직 응고를 위한 국소 가열 또는 비침습적 미적 용도를 위해 의도된 기계적 세포막 파괴를 일으킬 목적으로 조직 및 세포 내의 국소적 기계적 동작을 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 이마를 올리도록(예, 눈썹올림술) 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 턱밑과 목의 조직과 같은 느슨하거나, 늘어지거나, 처진 조직을 올리도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 어깨와 가슴의 선과 주름을 개선하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 지방을 감소하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 셀룰라이트가 보이는 것을 감소하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 지방을 감소하고 그 후에 지방 감소로 인한 처진 피부를 치료하도록 구성된다.

본 명세서에서 미적 치료를 위한 다양한 실시예에 대해 설명하지만, 본 명세서에 설명된 시스템과 절차는 일부 실시예에서 미적 영역이 아닌 분야에도 활용될 수 있다.

다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 트랜스듀서가 피부와 적절하게 결합하도록 조직(예, 조직의 진피층 및 진피하층)을 시각화 하는 이미징을 하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템은 특정 조직(예, 뼈)를 피하도록 적절한 치료 깊이를 확인하도록 조직(예, 조직의 진피층 및 진피하층)을 시각화 하는 이미징을 하도록 구성된다.

다양한 실시예에서, 피부 조직과 같은 조직을 다중(예, 2 이상) 빔을 이용하여 치료하면 하나 이상의 이점이 있다. 예를 들어, 치료 시간의 감소, 고유의 가열 패턴의 생성, 다중 채널을 활용한 파워의 증가, 동일 또는 다른 파워 레벨을 활용하여 둘 이상의 깊이로 피부를 치료할 수 있는 선택(예, 표층근건막계(superficial muscular aponeurotic system 또는 'SMAS')에는 열응고 지점을 형성하고 피부 표면에는 다른 디포커스된 에너지를 제공, 또는 기타 조합), 서로 다른 깊이에서의 선택적 동시 치료(예, 피부 표면 아래 1.5mm, 3mm 및/또는 4.5mm 깊이의 동시 또는 중첩 시간 주기의 열응고 지점), 및/또는 피부 표면 아래 서로 다른 깊이 또는 이격된 하나, 둘, 또는 그 이상의 동시 선형 또는 선 초점을 활용한 치료 등의 이점이 있다. 일부 실시예에서, 동시 다중 초점 치료는 디더링(dithering)을 활용한다.

일 실시예에 따라, 초음파 치료 시스템은 미용 치료를 위해 피부 표면 아래에 둘 이상의 동시 치료 지점 및/또는 초점 구역을 생성하고, 여기서 치료 지점은 초음파 빔을 디더링 하여 확대된다. 일 실시예에서, 초점 구역은 점이다. 일 실시예에서, 초점 구역은 선이다. 일 실시예에서, 초점 구역은 면이다. 일 실시예에서, 초점 구역은 3차원 용적 또는 형상이다. 초음파 빔 초점 지점을 디더링하면, 초음파 치료 빔의 주파수를 변화시키고 이에 따라 초점을 변경하여 초점의 장소를 기계적 및/또는 전자적으로 분산함으로써, 에어브러시로 분사하는 페인트처럼 초점 지점 또는 초점 구역(예, 점, 선, 면, 또는 용적)을 흔들거나, 번지게 하거나, 튀게 하여 치료 영역이 확대된다. 일부 실시예에서, 디더링을 하면 치료 지점 및/또는 초점 구역을 확대함으로써 효능이 향상된다. 일부 실시예에서, 디더링을 하면 고온점의 온도가 더 큰 용적의 조직으로 분산되어 투여양이 줄어들 수 있기 때문에 통증이 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 기계적 디더링은 초음파 빔으로부터 음향 에너지를 분산하는 한 방법이므로, 초점으로부터 먼 조직 열전도에 대한 의존도가 적다. 기계적 디더링의 일 실시예에서, 치료 트랜스듀서가 열응고 지점(thermal coagulation point 또는 TCP)의 의도된 중심 둘레에서 국소적으로 이동된다. 음향빔 이동은 옆에서 옆으로, 위아래로, 및/또는 비스듬히 이루어질 수 있다. 기계적 디더링의 일 실시예에서, 이동 메커니즘의 이동은 의도된 TCP 주변에 온도 프로필을 더 평탄하게 생성할 정도로 충분히 빨라서 더 적은 총 음향 에너지로 동일한 조직 용적에 효능이 있게 하거나 동일한 총 음향 에너지로 더 큰 조직 용적에 효능이 있게 하거나 그 조합이 가능하다.

다양한 실시예에서, 물질 탄력을 측정하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은: 복수의(예, 2 이상의) 초음파 빔을 물질로 전달하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 프로브―여기서, 상기 물질은 탄력을 포함하고, 상기 복수의 초음파 빔은 상기 물질 내의 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 집속되고(focused), 각 초음파 빔의 음향 파워는 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에서 기원하고 상기 물질을 통과하는 전단파(shear wave)를 생성하기에 충분함; 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 적어도 2개 구역에서 기원하고 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 상기 적어도 2개 구역 사이의 영역을 향해 수렴하는 전단파를 이미징 하도록 구성된 초음파 이미징 시스템; 및 상기 이미징 된 전단파의 특징을 확보하고 상기 확보된 특징에 의거하여 상기 물질의 상기 영역의 상기 탄력을 판단하도록 구성된 전자 프로세싱 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 초점 구역의 적어도 2개 구역에서 기원하는 2 이상의 전단파는 상기 전단파의 타이밍에 따라 매질 내의 모처(상기 적어도 2개의 초점 구역 사이의 중앙 또는 예를 들어 제1 초점 구역과 제2 초점 구역 사이의 거리의 10%, 20%, 30%, 40%, 60%, 70%, 80%, 90%와 같은 중앙에서 벗어난 임의의 거리 등을 포함하는 임의의 위치)에 수렴하게 된다. 일부 실시예들에서, 상기 이미징 시스템은 상기 전단파가 수렴하는 위치로부터 외면하거나(예, 선형 이미징 어레이인 경우) 상기 전단파는 상기 전단파가 생성된 시점의 타이밍(예, 동시 생성 또는 순차적 생성) 또는 조직 차이에 의거하여 초점 구역 사이 거리의 중간이 아닌 위치에 수렴될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 이미징 된 전단파의 상기 특징은 상기 전단파의 도착 시간, 상기 전단파의 최대 변위, 상기 전단파의 상승 시간, 및 상기 전단파의 하강 시간 중의 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 초음파 트랜스듀서는 진폭 변조를 활용하여 상기 초음파 빔을 상기 물질로 전달하여 상기 초음파 빔을 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 집속하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 동시에 집속된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 순차적으로 집속된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 트랜스듀서는 주파수 변조를 활용하여 상기 초음파 빔을 상기 물질로 전달하여 상기 초음파 빔을 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 집속하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 동시에 집속된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 순차적으로 집속된다. 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서는 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상응하는 상기 물질의 복수의 여기(excitation) 구역으로 상기 초음파 빔을 전달하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역과 일치한다. 일 실시예에서, 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역으로부터 이격되어 있다. 일 실시예에서, 상기 시스템은 상기 초음파 프로브를 이동하도록 구성된 이동 어셈블리를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질은 유기 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질은 조직을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질을 피부를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 전자 프로세싱 시스템은 상기 초음파 빔이 상기 물질로 전달되는 동안에 실시간으로 상기 물질의 탄력을 판단하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 시스템은 미용 시술에 사용되도록 구성된다.

다양한 실시예에서, 물질의 탄력을 비침습적으로 측정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 프로브를 물질과 결합시키는 단계; 상기 초음파 트랜스듀서로부터 상기 물질로 복수의 초음파 빔을 전달하는 단계; 상기 물질 내의 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상기 복수의 초음파 빔을 집속 시키는 단계; 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에서 기원하고 상기 물질을 통과하는 전단파를 생성하는 단계; 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에서 기원하고 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 적어도 2개 구역 사이의 영역을 향해 수렴하는 상기 전단파를 이미징 하는 단계; 상기 이미징 된 전단파의 특징을 확보하는 단계; 및 상기 확보된 특징에 의거하여 상기 물질의 상기 영역의 탄력을 판단하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 이미징 된 전단파의 상기 특징은 상기 전단파의 도착 시간, 상기 전단파의 최대 변위, 상기 전단파의 상승 시간, 및 상기 전단파의 하강 시간 중의 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질 내의 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상기 초음파 빔을 집속 시키는 단계는 상기 초음파 트랜스듀서를 구동하는 하나 이상의 신호의 진폭 또는 주파수를 변조하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 동시에 집속된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 순차적으로 집속된다. 일 실시예에서, 상기 초음파 빔은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상응하는 상기 물질의 복수의 여기 구역으로 전달된다. 일 실시예에서, 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역과 일치한다. 일 실시예에서, 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역으로부터 이격되어 있다. 일 실시예에서, 상기 방법은 상기 초음파 프로브를 이동하여 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상기 초음파 빔을 집속 시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질은 유기 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질은 조직을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질을 피부를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 물질의 상기 탄력은 상기 초음파 빔이 상기 물질로 전달되는 동안에 실시간으로 판단된다. 일 실시예에서, 상기 시스템은 미용 시술에 사용되도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 방법은 상기 물질 내에 미용 또는 미적 개선을 제공하도록 구성된 초음파 요법의 효능을 판단하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 물질은 생물학적 조직을 포함한다. 일 실시예에서, 미용 또는 미적 개선을 제공하도록 구성된 초음파 요법의 효능을 판단하는 단계는 상기 판단된 탄력을 상기 생물학적 조직 내의 열응고 지점(thermal coagulation point 또는 TCP)의 생성과 상호 연관시키는 단계를 포함한다.

다양한 실시예에서, 다중 동시 초점을 생성하여 물질의 탄력을 측정하는 방법은: 초음파 트랜스듀서 프로브를 물질 표면에 결합시키는 단계―여기서, 상기 초음파 트랜스듀서 프로브는 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역을 집속 시키도록 구성된 단일 압전 트랜스덕션 소자를 포함함; 상기 단일 압전 트랜스덕션 소자로 상기 물질 표면 아래 영역 내에 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역을 집속 시키는 단계―여기서, 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 동시에 집속됨; 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 적어도 2개 구역에서 기원하고 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 상기 적어도 2개 구역 사이의 영역을 향해 수렴하는 복수의 전단파의 특징을 확보하는 단계; 상기 전단파의 상기 확보된 특징으로부터 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 상기 적어도 2개 구역 사이의 피부 표면 아래 영역의 탄력을 판단하는 단계; 및 상기 판단된 탄력에 의거하여 비침습적 미용 시술의 효능을 판단하는 단계―여기서, 트랜스듀서 모듈은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상응하는 복수의 개별 여기 구역에서 조직에 초음파 치료를 적용하도록 구성된 단일 초음파 트랜스듀서를 포함함―를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 전단파의 상기 특징은 상기 전단파의 도착 시간, 상기 전단파의 최대 변위, 상기 전단파의 상승 시간, 및 상기 전단파의 하강 시간 중의 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 복수의 개별 여기 구역 중의 개별 여기 구역은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역 중의 상응하는 초점 구역과 일치한다. 일 실시예에서, 상기 복수의 개별 여기 구역 중의 개별 여기 구역은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역 중의 상응하는 초점 구역으로부터 이격되어 있다.

여기에 기재된 실시예의 여러 실시예에서, 시술은 전적으로 미용 행위이고 의료 행위가 아니다. 예컨대, 일 실시예에서, 여기에 기재된 방법은 의사에 의해 수행되지 않아도 되고 스파 또는 기타 미용 기관에서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 피부의 비침습적 미용 치료에 활용될 수 있다.

상기에 요약되고 하기에 더 상세히 기재된 방법은 시술자가 행하는 특정 행위에 대해 설명하지만 다른 자에 의한 이러한 행위의 지시도 포함할 수 있음은 당연하다 할 것이다. 따라서, '전단파의 측정'과 같은 행위는 '전단파의 측정 지시'를 포함한다.

일부 실시예에서, 시스템은 단일 특징(다중 특징에 대한 상대적 개념)으로서 존재하는 다양한 특징을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스템은 디더링 되는 두 개의 동시 치료 초점 지점을 생성하는 단일 트랜스덕션 소자를 포함한다. 대안적인 실시예에서는 다중 특징 또는 구성요소가 제공된다. 다양한 실시예에서, 시스템은 여기에 개시된 임의의 특징 또는 구성요소의 1, 2, 3, 또는 그 이상의 실시예를 포함한다. 일부 실시예에서, 특징 또는 구성요소는 포함되지 않고 특정 청구항으로부터 부정적으로 포기되어 시스템에 이러한 특징 또는 구성요소가 없을 수 있다.

또한, 이용가능성의 영역은 여기에 제공된 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다. 본 기재의 설명과 특정 예시는 설명의 목적만을 위한 것이며 여기에 기재된 실시예의 권리범위를 한정하고자 하는 것이 아님은 당연하다 할 것이다.

여기에 기재된 도면은 설명의 목적만을 위한 것이며 본 개시의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 상세한 설명과 첨부 도면을 통하여 본 발명의 실시예들이 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 초음파 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 초음파 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 초음파 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 관심 영역에 결합된 초음파 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서의 일 부분을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 초음파 시스템의 부분 단면을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 공간 주파수가 서로 다른 애퍼처에 대한 초점 분리를 도시한 표이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 애퍼처 공간 주파수가 서로 다른 애퍼처에 대한 초점 분리를 표시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 애퍼처 공간 주파수가 서로 다른 애퍼처에 대한 초점 분리를 표시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 채널의 여기(excitation)에 의해 수정될 수 있는 공간 주파수를 가진 애퍼처 폴링(aperture poling)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 세라믹의 두 개의 극성 영역을 커버하는 채널의 여기에 의해 수정될 수 있는 공간 주파수를 가진 극성 세라믹을 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 이미징 트랜스듀서가 있는 어레이 트랜스듀서의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면, 측단면, 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면, 측단면, 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면, 측단면, 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면, 측단면, 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면, 측단면, 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면, 측단면, 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면과 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역을 개략적으로 도시한 것이다.
도 19는 도 18에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 x-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 20은 도 18에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 y-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역을 개략적으로 도시한 것이다.
도 22는 도 21에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 x-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 23은 도 21에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 y-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역을 개략적으로 도시한 것이다.
도 25는 도 24에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 x-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 26은 도 24에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 y-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 27은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역을 개략적으로 도시한 것이다.
도 28은 도 27에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 x-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 29는 도 27에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 y-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 30은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼록면과 오목면에서 바라본 트랜스듀서의 개략도이다.
도 31은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역을 개략적으로 도시한 것이다.
도 32는 도 31에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 x-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 33은 도 31에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 y-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 34는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역을 개략적으로 도시한 것이다.
도 35는 도 34에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 x-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 36은 도 34에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 다양한 깊이의 다중 열적 응고 구역의 y-z 면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 37은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜스듀서에 의해 생성된 초점면 초점에 상응하는 진폭과 직류 전류를 표시한 것이다.
도 38은 보강적 전단파 이미징을 활용하여 분석되는 영역의 일례를 개략적으로 도시한 것이다.
도 39는 보강적 전단파 이미징을 활용하여 상응하는 치료 지점과 일치하는 2개의 초음파 여기 영역 사이의 영역에서 조직을 조사하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 40은 보강적 전단파 이미징을 활용하여 상응하는 치료 지점으로부터 이격된 2개의 초음파 여기 영역 사이의 영역에서 조직을 조사하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 41은 여기 펄스에 대한 송신 주파수 변조를 수반하는 다초점 트랜스듀서로 보강적 전단파 이미징을 하는 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 42는 조직이 가열 및 응고됨에 따른 전단파 속도의 변화를 나타내는 도표의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 43은 단일 스윕에서의 조직 탄력 측정 및 치료 투여를 위한 방법 또는 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 44는 단일 출발 스윕이 투여 이전의 탄력 측정에 이은 각 위치에서의 치료 투여를 포함함에 따른 탄력 측정의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 45는 치료 투여의 이전 및/또는 이후의 탄력 측정의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 46은 여기 영역의 깊이 및 여기 간격이 제어될 수 있는 CSI 전단파의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.

본 출원은 2019년 7월 15일에 출원된 미국 가출원 제62/874,374호의 사실상 전체 내용이 포함되어 있다.

하기의 설명은 실시예의 예시를 제시하지만, 본 발명 또는 그 개시, 응용, 용도를 제한하고자 하는 것이 아니다. 전체 도면에 걸쳐, 상응하는 참조 번호가 유사 또는 상응하는 부분 및 특징을 나타낸다는 것은 당연하다 할 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에 제시된 특정 예시의 설명은 설명만을 위한 것이고 여기에 개시된 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니다. 또한, 특정 특징이 있는 다수의 실시예를 인용하였다고 하여 추가적인 특징이 있는 다른 실시예 또는 특정 특징의 다른 조합을 포함하는 다른 실시예를 배제하고자 하는 것이 아니다. 또한, 일 실시예의 특징(예, 한 도면에 도시된 특징)은 다른 실시예의 설명(및 도면)과 병합될 수 있다.

다양한 실시예에서, 조직의 초음파 치료를 위한 시스템 및 방법은 미용 치료를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 미용 및/또는 의료 시술에서 이미지를 형성하는 경우에 성능을 향상하거나 제1 및 제2 방향의 이동 사이의 상관 관계를 향상하기 위해 치료 영역에 대한 충분한 음향 결합을 확인하기 위한 초음파 이미징을 활용하여 초음파 요법을 단일 초점 지점 또는 다중 동시 초점 지점으로 지향시키는 장치 및 방법이 여러 실시예에 제공된다. 다양한 실시예에서 사용되는 "동시"라는 용어는 같은 시간에 발생하거나 1ms, 0.5ms, 0.1ms, 0.05ms, 또는 0.01ms 미만의 시간차로 발생하는 것을 의미한다. 다양한 실시예에서, 표피, 진피, 근막, 근육, 지방, 및 표층근건막계(superficial muscular aponeurotic system 또는 'SMAS')와 같은 피부 표면 아래 또는 심지어 피부 표면에 있는 조직이 초음파 에너지로 비침습적으로 치료된다. 초음파 에너지는 하나 이상의 치료 지점 및/또는 구역에 집속(focused)될 수 있고, 비집속(unfocused) 및/또는 디포커스 될(defocused) 수 있으며, 표피, 진피, 하피, 근막, 근육, 지방, 셀룰라이트, 및 SMAS 중의 적어도 하나를 포함하는 관심 영역에 적용되어 미용 및/또는 치료 효과를 달성할 수 있다. 다양한 실시예에서, 시스템 및/또는 방법은 열치료, 응고, 절제, 및/또는 타이트닝(tightening)을 통한 비침습적 피부과 치료를 조직에 제공한다. 여기에 기재된 여러 실시예에서, 비침습적 초음파를 활용하여 다음과 같은 효과 중 하나 이상을 달성한다: 안면거상술, 눈썹거상술, 턱끝거상술, 눈 치료(예, 광대살(malar bags), 눈 아래 이완(infraorbital laxity) 치료), 주름 감소, 지방 감소(예, 지방질 및/또는 셀룰라이트 치료), 셀룰라이트 치료(예, 딤플(dimple) 또는 비딤플 유형의 여성형 지방이영양증(gynoid lipodystrophy)), 데콜타주(decolletage) 개선(예, 윗가슴), 엉덩이거상술(예, 엉덩이 타이트닝), 피부 이완 치료(예, 타이트닝을 위한 피부 치료 또는 복부 이완 치료), 흉터 감소, 화상 치료, 문신 제거, 정맥 제거, 정맥 감소, 땀샘 치료, 다한증 치료, 주근깨 제거, 여드름 치료, 및 여드름 제거. 일 실시예서, 지방 감소가 이루어진다. 다양한 실시예에서, 셀룰라이트(딤플 또는 비딤플 유형의 여성형 지방이영양증) 감소 또는 하나 이상의 특징(예, 딤플, 결절형성, '오렌지 껍질' 모양 등)의 개선이, 예를 들어, 치료하지 않은 조직과 비교하여 약 10-20%, 20-40%, 40-60%, 60-80%, 또는 그 이상(및 중첩되는 범위) 이루어진다. 일 실시예에서, 데콜타주가 치료된다. 일부 실시예에서, 둘, 셋, 또는 그 이상의 유익한 효과가 동일한 치료 세션 동안에 이루어지고, 동시에 이루어질 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 조직으로의 에너지 전달을 제어하는 장치 또는 방법에 관한 것이다. 다양한 실시예에서, 다양한 형태의 에너지에는 음향, 초음파, 광, 레이저, 무선 주파수(RF), 마이크로파, 전자기, 방사선, 열, 극저온, 전자 빔, 광자 기반, 자기, 자기 공명, 및/또는 기타 에너지 형태가 포함될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예는 초음파 에너지를 다중 빔으로 분할하는 장치 또는 방법에 관한 것이다. 다양한 실시예에서, 장치 또는 방법은 치료 초음파, 진단 초음파, 초음파 용접, 기계적 파동을 대상에 결합시키는 모든 활용, 및 기타 절차 등과 같은 모든 절차에서 초음파 음향 에너지의 전달을 변경하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 치료 초음파를 사용하면, 애퍼처(aperture)로부터의 집속 방식을 활용하여 음향 에너지를 집중시켜 조직 효과가 이루어진다. 일부의 경우, 이러한 방식으로의 치료 목적으로 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound 또는 HIFU)가 사용된다. 일 실시예에서, 특정 깊이에서 치료 초음파를 인가하여 생성된 조직 효과를 열응고 지점(thermal coagulation point 또는 TCP)의 생성이라고 지칭할 수 있다. 일부 실시예에서, 구역은 점을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 구역은 선, 면, 구, 타원, 입방체, 또는 기타 1차원, 2차원, 또는 3차원 형상이다. 특정 위치에서의 TCP 생성을 통하여 조직의 열적 및/또는 기계적 절제가 비침습적으로 또는 원격으로 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 치료는 캐비테이션(cavitation) 및/또는 충격파를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 초음파 치료는 캐비테이션 및/또는 충격파를 포함한다.

일 실시예에서, TCP는 선형 또는 실질적으로 선형, 곡선형 또는 실질적으로 곡선형의 구역 또는 시퀀스로 생성될 수 있고, 각 개별 TCP는 이웃하는 TCP로부터 치료 간격만큼 떨어질 수 있다. 일 실시예에서, 다중 시퀀스의 TCP가 치료 영역에 생성될 수 있다. 예를 들어, TCP는 제1 시퀀스 및 제1 시퀀스로부터 치료 간격만큼 떨어진 제2 시퀀스를 따라 형성될 수 있다. 개별 TCP를 한 시퀀스로 생성하거나 개별 TCP를 여러 시퀀스로 생성하여 치료 초음파를 활용한 치료를 할 수 있지만, 치료 시간을 단축하고 환자가 겪는 고통 및/또는 불편의 위험을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 치료 시간은 다중 TCP를 동시에, 거의 동시에, 또는 순차적으로 형성하여 단축될 수 있다. 일부 실시예에서, 다중 TCP를 생성함으로써 치료 시간이 10%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 그 이상 단축될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 초음파 요법을 투여함으로써 발생할 수 있는 문제점을 해결한다. 다양한 실시예에서, 타깃 조직에서의 원하는 임상적 접근을 위한 원하는 미용 및/또는 치료 처치를 위한 TCP의 형성에 걸리는 시간이 단축된다. 다양한 실시예에서, 타깃 조직은 피부, 눈꺼풀, 속눈썹, 눈썹, 눈물언덕(caruncula lacrimalis), 눈가 잔주름(crow's feet), 주름, 눈, 코, 입 (예, 팔자 주름, 입가 주름), 혀, 치아, 잇몸, 귀, 뇌, 심장, 폐, 늑골, 복부 (예, 복부 이완), 위, 간, 신장, 자궁, 유방, 질, 전립선, 고환, 분비선, 갑상선, 내장, 머리카락, 근육, 뼈, 인대, 연골, 지방, 지방 소엽, 지방 조직, 피하 조직, 이식 조직, 이식 장기, 림프구, 종양, 낭종, 농양, 또는 신경의 일부분, 또는 이들의 조합이지만, 이에 한정되지 않는다.

조직의 다중 장소에서의 동시 초음파 치료의 다양한 실시예는 2014년 9월 11일에 미국 공개 번호 제2014/0257145호로 공개된 미국 출원 제14/193,234호에 기재되어 있으며, 그 전체 내용이 사실상 본 명세서에 포함되어 있다.

시스템 개요

도 1a, 도 1b, 및 도 1c를 참조하면, 초음파 시스템(20)의 다양한 실시예는 핸드 완드(hand wand; 예, 핸드피스(handpiece); 100), 모듈(예, 트랜스듀서 모듈, 카트리지, 프로브; 200), 및 컨트롤러(예, 콘솔; 300)를 포함한다. 일부 실시예에서, 콘솔(300)은 제3자, 제조자, 공급자, 서비스 제공자, 인터넷, 및/또는 클라우드와 통신하는 통신 시스템(예, 와이파이, 블루투스, 모뎀 등)을 포함한다. 일부 실시예에서, 카트(301)는 시스템(20)의 이동성 및/또는 위치를 제공하고, 바퀴, 무엇을 쓰거나 구성품을 올려놓을 수 있는 표면, 및/또는 구성품의 저장 또는 정돈 등을 할 수 있는 보관함(302; 예, 서랍, 용기, 선반 등)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트에는 배터리로의 전원 연결과 같은 전원 공급장치 및/또는 시스템(20)에 전력과 통신(예, 이더넷)을 연결하는 하나 이상의 코드가 있다. 일부 실시예에서, 시스템(20)은 카트(301)를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템(20)은 카트(301)를 포함하지 않는다. 핸드 완드(100)는 유선 또는 무선 인터페이스일 수 있는 인터페이스(130)에 의해 컨트롤러(300)에 결합될 수 있다. 인터페이스(130)는 커넥터(145)에 의해 핸드 완드(100)에 결합될 수 있다. 인터페이스(130)의 말단은 회로(345) 상의 컨트롤러 커넥터에 연결될 수 있다(미도시). 일 실시예에서, 인터페이스(130)는 제어 가능한 전력을 컨트롤러(300)로부터 핸드 완드(100)로 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(20)은 피하 구조의 초선명 HD(high definition) 시각화로 이미징을 향상하기 위한 다중 이미징 채널(예, 8 채널)을 포함한다. 일 실시예에서, 시스템(20)은 다중 치료 채널(예, 8 채널)을 포함하고, 속도를 증가(예, 25%, 40%, 50%, 60%, 75%, 100%, 또는 그 이상 증가)시키면서 치료 정확도를 두 배 증가시키는 정밀 선형 구동 모터를 포함한다. 이러한 특징들은 함께 본 업계에서 가장 다용도의 시스템 플랫폼 중의 하나를 이루고 전례 없는 미래 가능성에 대한 토대를 제공한다.

다양한 실시예에서, 컨트롤러(300)는 핸드 완드(100) 및 모듈(200)뿐만 아니라 전반적인 초음파 시스템(20) 기능성과 함께 작동하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 다수의 컨트롤러(300, 300', 300" 등)는 다수의 핸드 완드(100, 100', 100" 등) 및 다수의 모듈(200, 200', 200" 등)과 함께 작동하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(300)는 사용자가 초음파 시스템(20)과 상호 작용할 수 있게 하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와 터치스크린 모니터를 포함할 수 있는 하나 이상의 인터랙티브 그래픽 디스플레이(310)로의 연결성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자가 더욱 수월하게 치료 스크린을 배치하고 볼 수 있도록 해주는 보다 작고 이동성이 좋은 제2 디스플레이가 제공된다. 일 실시예에서, 시스템 사용자가 치료 스크린을 볼 수 있도록(예, 벽에서, 모바일 장치에서, 대형 화면에서, 원격 스크린에서) 해주는 제2 스크린이 제공된다. 일 실시예에서, 그래픽 디스플레이(310)는 터치스크린 인터페이스(315, 미도시)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 디스플레이(310)는 장치 활성화 상태, 치료 매개변수, 시스템 메시지 및 프롬프트, 및 초음파 이미지를 포함하는 동작 조건을 설정 및 디스플레이 한다. 다양한 실시예에서, 컨트롤러(300)는 소프트웨어와 입력/출력 장치가 있는 마이크로프로세서, 트랜스듀서의 전자적 및/또는 기계적 스캐닝 및/또는 멀티플렉싱 및/또는 트랜스듀서 모듈의 멀??플렉싱을 제어하는 시스템 및 장치, 전력 전달 시스템, 모니터링 시스템, 프로브 및/또는 트랜스듀서의 공간적 위치 및/또는 트랜스듀서 모듈의 멀티플렉싱을 감지하는 시스템, 및/또는 사용자 입력을 처리하고 치료 결과를 기록하는 시스템 등을 포함하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 컨트롤러(300)는 시스템 프로세서 및, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, FPGA(field-programmable gate array), 컴퓨터 기판, 및 관련 컴포넌트 중의 하나 이상과 같은 다양한 아날로그 및/또는 디지털 제어 로직을 포함할 수 있고, 여기에는 사용자 제어와 인터페이싱 회로뿐만 아니라 입력/출력 회로와 인터페이싱 할 수 있는 펌웨어와 제어 소프트웨어, 및 통신, 디스플레이, 인터페이싱, 저장, 문서화, 및 기타 유용한 기능을 위한 시스템이 포함될 수 있다. 시스템 프로세서 상에서 실행되는 시스템 소프트웨어는 모든 초기화, 타이밍, 레벨 설정, 모니터링, 안전 모니터링, 및 사용자 정의 치료 목적을 달성하기 위한 기타 모든 초음파 시스템 기능을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 컨트롤러(300)는 초음파 시스템(20)의 동작을 제어하도록 적절히 구성될 수 있는 스위치, 버튼 등과 같은 다양한 입력/출력 모듈을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 핸드 완드(100)는 손가락으로 작동되는 하나 이상의 컨트롤러 또는 스위치(예, 150, 160)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 열치료 컨트롤러(160)(예, 스위치, 버튼)가 치료를 활성화 및/또는 중단한다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 이미징 컨트롤러(150)(예, 스위치, 버튼)가 이미징을 활성화 및/또는 중단한다. 일 실시예에서, 핸드 완드(100)는 탈착식 모듈(200)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 모듈(200)은 탈착식이 아닐 수 있다. 다양한 실시예에서, 모듈(200)은 래치 또는 커플러(140)를 활용하여 핸드 완드(100)에 기계적으로 결합될 수 있다. 다양한 실시예에서, 핸드 완드(100)에 대한 모듈(200)의 결합을 지원하기 위해 인터페이스 가이드(235) 또는 다중 인터페이스 가이드(235)가 활용될 수 있다. 모듈(200)은 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(280)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 트랜스듀서(280)는 하나 이상의 초음파 소자를 포함한다. 모듈(200)은 하나 이상의 초음파 소자를 포함할 수 있다. 핸드 완드(100)는 이미징 전용 모듈, 치료 전용 모듈, 이미징과 치료 겸용 모듈 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 초음파 트랜스듀서(280)는 모듈(200) 내에서 하나 이상의 방향(290)으로 이동 가능하다. 트랜스듀서(280)는 이동 메커니즘(400)에 연결된다. 다양한 실시예에서, 이동 메커니즘은 모듈(200) 내에서의 트랜스듀서(280)의 정확하고 반복 가능한 이동을 위한 0개 또는 1개 이상의 베어링, 샤프트, 로드, 스크류, 리드 스크류(401), 인코더(402)(예, 트랜스듀서(280)의 위치를 측정하는 광학 인코더), 모터(403)(예, 스텝 모터)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 모듈(200)은 음향적으로 투명한 부재(230)를 통하여 에너지를 방출할 수 있는 트랜스듀서(280)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 모듈(300)은 인터페이스(130)를 통하여 핸드 완드(100)에 결합될 수 있고, 그래픽 사용자 인터페이스(310)는 모듈(200)을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 모듈(300)은 핸드 완드(100)에 전력을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 핸드 완드(100)는 전원을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스위치(150)는 조직 이미징 기능을 제어하도록 구성될 수 있고, 스위치(160)는 조직 치료 기능을 제어하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 트랜스듀서(280)의 제어 모듈(300)에 의해 제어된 작동을 통해 모듈(200)이 방출된 에너지(50)를 적절한 초점 깊이, 분포, 타이밍, 및 에너지 레벨로 전달하여, 열적 응고 구역(550)(예, 열응고 지점(TCP))으로 원하는 치료 효과를 얻는다.

일 실시예에서, 모듈(200)은 핸드 완드(100)에 결합된다. 모듈(200)은 초음파 에너지와 같은 에너지를 방출 및 수신할 수 있다. 모듈(200)은 핸드 완드(100)에 전자적으로 결합될 수 있고, 이러한 결합은 컨트롤러(300)와 연통되는 인터페이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 인터페이스 가이드(235)는 모듈(200)과 핸드 완드(100) 사이의 전자적 통신을 제공하도록 구성될 수 있다. 모듈9200)은 다양한 프로브 및/또는 트랜스듀서 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모듈(200)은 복합 듀얼 모드의 이미징/치료 트랜스듀서, 결합 또는 함께 내장된 이미징/치료 트랜스듀서, 별개의 치료 및 이미징 프로브 등으로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 모듈(200)이 핸드 완드(100)에 삽입되거나 연결되는 경우에, 컨트롤러(300)은 자동으로 이를 검출하고 인터랙티브 그래픽 디스플레이(310)를 업데이트 한다.

일부 실시예에서, 접속 키(320)(예, 보안 USB 드라이브, 키)가 시스템(20)에 연결되어(예, 탈착식으로 연결) 시스템(20)이 기능하도록 허용한다. 다양한 실시예에서, 접속 키는 고객 맞춤형으로 프로그램 되고, 시스템 보안, 국가/지역별 치료 가이드라인 및 기능 허용, 소프트웨어 업그레이드, 지원 로그 전송, 및/또는 신용 전송 및/또는 저장과 같은 여러 기능을 수행한다. 다양한 실시예에서, 시스템(20)에는 인터넷 및/또는 데이터 연결성이 있다. 일 실시예에서, 연결성은 시스템(20) 제공자와 고객 사이에 데이터를 전송하는 방법을 제공한다. 다양한 실시예에서, 데이터는 신용, 소프트웨어 업데이트, 및 지원 로그를 포함한다. 연결성은 사용자의 콘솔이 인터넷에 연결되는 방식에 따라 서로 다른 모델 실시예로 나뉘어진다. 일 실시예에서, 단절된 모델(Disconnected Model) 연결성은 인터넷으로 연결되지 않고 고객이 인터넷에 접속되지 않는 콘솔을 포함한다. 신용 전송과 소프트웨어 업데이트는 고객에게 접속 키(예, USB 드라이브)를 송부하여 이루어진다. 일 실시예에서, 반연결 모델(Semi-Connected Model) 연결성은 인터넷에 연결되지 않지만 고객은 인터넷에 접속되는 콘솔을 포함한다. 신용 전송, 소프트웨어 업그레이드, 및 지원 로그 전송은 고객의 개인 컴퓨터, 스마트폰, 또는 기타 컴퓨팅 장치를 시스템 접속 키와 함께 사용하여 이루어지고 데이터를 전송한다. 일 실시예에서, 완전 연결 모델(Fully-Connected Model) 연결성은 와이파이, 셀룰러 모뎀, 블루투스, 또는 기타 프로토콜을 활용하여 인터넷에 무선으로 연결되는 콘솔을 포함한다. 신용 전송, 소프트웨어 업그레이드, 및 지원 로그 전송은 콘솔과 클라우드 사이에 직접 이루어진다. 다양한 실시예에서, 시스템(20)은 온라인 포털에 연결하여 효율적인 재고 관리, 수요에 맞춘 치료 구매, 및 비즈니스 분석 통찰을 통해 고객 미용 치료 비즈니스를 한 차원 높인다.

다양한 실시예에서, 표피, 진피, 하피, 근막, 및 표층근건막계('SMAS')와 같은 피부 표면 아래 또는 심지어 피부 표면에 있는 조직 및/또는 근육이 초음파 에너지로 비침습적으로 치료된다. 조직은 또한 혈관 및/또는 신경도 포함할 수 있다. 초음파 에너지는 집속, 비집속, 또는 디포커스 될 수 있고 표피, 진피, 하피, 근막, 및 SMAS 중의 적어도 하나를 포함하는 관심 영역에 적용되어 치료 효과를 얻을 수 있다. 도 2는 관심 영역(10)에 결합된 초음파 시스템(20)을 개략적으로 도시한 것이다. 다양한 실시예에서, 관심 영역(10)의 조직층은 대상의 신체의 모든 부분에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 조직층은 대상의 머리 및 얼굴 영역에 있다. 관심 영역(10)의 조직의 단면 부위는 피부 표면(501), 표피층(502), 진피층(503), 지방층(505), 표층근건막계(507)(이하, 'SMAS(507)'), 및 근육층(509)을 포함한다. 조직은 진피층(503) 아래의 임의의 조직을 포함할 수 있는 하피(504)도 포함할 수 있다. 이러한 층은 모두 합하여 피하 조직(510)으로 알려진 것일 수 있다. 도 2에는 표면(501) 아래의 치료 구역(525)도 도시되어 있다. 일 실시예에서, 표면(501)은 대상(500)의 피부의 표면일 수 있다. 여기서는 조직층에서의 치료에 관한 실시예가 예시로 활용될 수 있지만, 시스템은 신체의 모든 조직에 적용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 시스템 및/또는 방법은 얼굴, 목, 머리, 팔, 다리, 또는 신체(체강(bodily cavity) 포함) 상 또는 내의 임의의 장소의 조직(근육, 근막, SMAS, 진피, 표피, 지방, 지방 세포, 여성형 지방이영향증이라고 불릴 수 있는 셀룰라이트(예, 비딤플 유형의 여성형 지방이영양증), 콜라겐, 피부, 혈관 등을 포함하며 이에 제한되지 않음)에 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 75%, 80%, 90%, 95%, 및 그 이내의 범위만큼의 셀룰라이트(예, 비딤플 유형의 여성형 지방이영양증) 감소가 이루어진다.

도 2를 참조하면, 초음파 시스템(20)의 일 실시예는 핸드 완드(100), 모듈(200), 및 컨트롤러(300)를 포함한다. 일 실시예에서, 모듈(200)은 트랜스듀서(280)를 포함한다. 도 3은 다중 초점 깊이(278)에서 조직을 치료하도록 구성된 트랜스듀서(280)를 구비한 초음파 시스템(20)의 일 실시예를 도시하고 있다. 일 실시예에서, 초점 깊이(278)는 트랜스듀서(280)와 치료할 타깃 조직 사이의 거리이다. 일 실시예에서, 초점 깊이(278)는 트랜스듀서(280) 별로 고정되어 있다. 일 실시예에서, 초점 깊이(278)는 트랜스듀서(280) 별로 가변적이다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 피부 표면 아래의 다중 깊이(예, 1.5mm, 3.0mm, 4.5mm, 또는 기타 깊이)에서 동시에 치료하도록 구성된다.

도 4를 참조하면, 모듈(200)은 음향적으로 투명한 부재(230)를 통해 에너지를 방출할 수 있는 트랜스듀서(280)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 깊이는 초점 깊이(278)를 말하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(280)에는 트랜스듀서(280)와 음향적으로 투명한 부재(230)의 표면 사이의 거리인 오프셋 거리(270)가 있을 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(280)의 초점 깊이(278)는 트랜스듀서로부터의 고정 거리이다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(280)에는 트랜스듀서로부터 음향적으로 투명한 부재(230)까지의 고정된 오프셋 거리(270)가 있을 수 있다. 일 실시예에서, 음향적으로 투명한 부재(230)는 모듈(200) 또는 초음파 시스템(20) 상의 위치에 구성되어 피부 표면(501)과 접촉할 수 있다. 다양한 실시예에서, 초점 깊이(278)는 피부 표면(501) 아래의 조직 깊이(279)에 위치한 타깃 영역에서의 치료에 상응할 양만큼 오프셋 거리(270)를 초과한다. 다양한 실시예에서, 초음파 시스템(20)이 피부 표면(501)과 물리적으로 접촉되는 경우, 조직 깊이(279)는 음향적으로 투명한 부재(230)와 타깃 영역 사이의 거리로서, 피부와 접촉하는 핸드 완드(100) 또는 모듈(200) 표면의 부분으로부터의 거리(음향적 결합 겔, 매질 등의 유무와 무관)와 이 피부 표면 접촉 지점으로부터 타깃 영역까지의 조직 내 깊이로 측정된다. 일 실시예에서, 초점 깊이(278)는 타깃 영역까지의 피부 표면(501) 아래 조직 깊이(279)뿐만 아니라 오프셋 거리(270)(결합 매질 및/또는 피부(501)와 접촉하는 음향적으로 투명한 부재(230)의 표면까지의 거리)의 합에 상응할 수 있다. 다양한 실시예에서, 음향적으로 투명한 부재(230)는 사용되지 않는다.

결합 요소는 트랜스듀서(280) 또는 모듈(200)과 관심 영역의 결합을 용이하게 하는 다양한 물질, 재료, 및/또는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 결합 요소는 초음파 에너지와 신호가 음향적으로 결합하도록 구성된 음향적 결합 시스템을 포함할 수 있다. 매니폴드(manifold)와 같은 연결이 있을 수 있는 음향 결합 시스템을 활용하여 소리를 관심 영역 내부로 연결시키거나 액체 또는 유체로 채워진 렌즈 초점을 제공할 수 있다. 결합 시스템은 공기, 기체, 물, 액체, 유체, 겔, 고체, 비 겔(non-gel), 및/또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 결합 매질 또는 트랜스듀서(280)와 관심 영역 사이에 신호가 전송되게 하는 기타 모든 매질을 활용하여 이러한 결합을 용이하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 결합 매질이 트랜스듀서 내부에 제공된다. 일 실시예에서, 유체로 채워진 모듈(200)은 하우징 내부에 하나 이상의 결합 매질을 포함한다. 일 실시예에서, 유체로 채워진 모듈(200)은 초음파 장치의 마른 부분으로부터 분리가 가능한 밀봉된 하우징 내부에 하나 이상의 결합 매질을 포함한다. 다양한 실시예에서, 결합 매질은 하나 이상의 장치와 조직 사이에 100%, 99% 이상, 98% 이상, 95% 이상, 90% 이상, 80% 이상, 75% 이상, 60% 이상, 50% 이상, 40% 이상, 30% 이상, 25% 이상, 20% 이상, 10% 이상, 및/또는 5% 이상의 전송 효율로 초음파 에너지를 전송하는데 사용된다.

다양한 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 모든 적합한 조직 깊이(279)에서 관심 영역을 영상화하고 치료할 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 모듈(280)은 약 1W 이하, 약 1W 내지 약 100W 사이, 및, 약 100W 초과, 예를 들어, 200W, 300W, 400W, 500W 범위의 음향 파워를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 모듈(280)은 약 1MHz 이하, 약 1MHz 내지 약 10MHz 사이(예, 1.75 MHz, 3 MHz, 4 MHz, 4.5 MHz, 7 MHz, 10 MHz), 및 약 10MHz 초과의 주파수로 음향 파워를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 모듈(200)은 피부 표면(501) 아래 약 4.5mm의 조직 깊이(279)에 치료를 위한 초점 깊이(278)가 있다. 일 실시예에서, 모듈(200)은 피부 표면(501) 아래 약 3mm의 조직 깊이(279)에 치료를 위한 초점 깊이(278)가 있다. 일 실시예에서, 모듈(200)은 피부 표면(501) 아래 약 1.5mm의 조직 깊이(279)에 치료를 위한 초점 깊이(278)가 있다. 일부 비한정적인 실시예에 따른 트랜스듀서(280) 또는 모듈(200)은 1.5mm, 3mm, 4.5mm, 6mm, 7mm, 3mm 미만, 3mm 내지 4.5mm, 4.5mm 내지 6 mm, 4.5mm 초과, 6mm 초과 등, 및 0-3mm, 0-4.5mm, 0-6mm, 0-25mm, 0-100mm 등의 범위 내의 모든 위치, 및 그 사이의 모든 깊이의 조직 깊이에 초음파 에너지를 전달하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 초음파 시스템(20)에는 둘 이상의 트랜스듀서 모듈(280)이 있다. 예를 들어, 제1 트랜스듀서 모듈은 제1 조직 깊이(예, 약 4.5mm)에 치료를 적용할 수 있고, 제2 트랜스듀서 모듈은 제2 조직 깊이(예, 약 3mm)에 치료를 적용할 수 있고, 제3 트랜스듀서 모듈은 제3 조직 깊이(예, 약 1.5 내지 2mm)에 치료를 적용할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 일부 또는 모든 트랜스듀서 모듈은 실질적으로 동일한 깊이에 치료를 적용하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시예에서, 초음파 시술에 대한 초점 지점 장소의 수를 변화하면(예, 조직 깊이(279)로), 트랜스듀서(270)의 초점 깊이(278)가 고정된 경우에도 조직 깊이를 바꿔가며 환자의 치료가 가능하기 때문에 유리할 수 있다. 이는 시너지 결과를 제공하고 단일 치료 세션의 임상 결과를 극대화할 수 있다. 예를 들어, 단일 표면 영역 아래의 여러 깊이를 치료하면 전반적으로 더 큰 부피의 조직 치료가 가능하고, 그 결과로 콜라겐 형성과 타이트닝이 향상된다. 또한, 서로 다른 깊이의 치료는 서로 다른 유형의 조직에 영향을 미치고, 따라서 서로 다른 임상 효과를 생성하여 다 함께 향상된 전반적 미용 결과를 제공한다. 예컨대, 피상 치료는 주름의 가시성을 감소할 수 있고, 더 깊은 치료는 더 많은 콜라겐 성장의 형성을 유도할 수 있다. 마찬가지로, 동일한 또는 서로 다른 깊이에서 다양한 장소를 치료하면 치료가 향상될 수 있다.

일부 실시예에서는 단일 세션에서 서로 다른 장소의 대상 치료가 유리할 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 시간을 두고 순차적으로 치료하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 대상은 제1 시간에 동일한 표면 영역 아래 제1 깊이의 치료를 받고, 제2 시간에 제2 깊이의 치료를 받는 등을 할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이 시간은 10억분의 수 초, 100만분의 수 초, 1000분의 수 초, 수 초, 수 분, 수 시간, 수 일, 수 주, 수 개월, 또는 기타 시간 주기일 수 있다. 제1 치료에 의해 생성된 새 콜라겐은, 일부 증상에 대해서는 바람직할 수는 있지만, 후속 치료에 더욱 민감할 수 있다. 또는, 단일 세션에서 동일한 표면 영역 아래의 여러 깊이를 치료하면, 한 깊이의 치료가 다른 깊이의 치료를 향상 또는 보완하는 시너지 효과가 있을 수 있기 때문에(혈류 개선, 성장 인자 자극, 호르몬 자극 등으로 인해) 바람직할 수 있다. 다양한 실시예에서, 서로 다른 트랜스듀서 모듈은 서로 다른 깊이의 치료를 제공한다. 일 실시예에서, 단일 트랜스듀서 모듈이 깊이가 바뀌도록 조정 또는 제어될 수 있다. 깊이를 잘못 선택하는 위험을 최소화하는 안전 기능이 단일 모듈 시스템과 함께 사용될 수도 있다.

여러 실시예에서, 하안부와 목 부위(예, 턱밑 영역)를 치료하는 방법이 제공된다. 여러 실시예에서, 이순구(mentolabial fold)를 치료(예, 소프트닝)하는 방법이 제공된다. 다른 실시예에서, 눈 영역(예, 광대살, 눈 아래 이완 치료)을 치료하는 방법이 제공된다. 눈꺼풀 이완 개선과 눈 주위의 선과 질감 개선은 여러 실시예에서 다양한 깊이의 치료를 함으로써 이루어지게 된다. 단일 치료 세션에서 장소를 바꿔가며 치료함으로써, 최적의 임상 효과(예, 소프트닝, 타이트닝)가 달성될 수 있다. 여러 실시예에서, 여기에 기재된 치료 방법은 비침습적 미용 시술이다. 일부 실시예에서, 방법은 피부 타이트닝이 요구되는 부위의 외과적 페이스리프트 또는 지방 흡입과 같은 침습적 시술과 함께 활용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 방법은 신체의 모든 부위에 적용될 수 있다.

일 실시예에서, 트랜스듀서 모듈(200)은 피부 표면에 또는 피부 표면 아래의 고정 깊이에 치료 시퀀스를 허용한다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 진피층 아래의 하나, 둘, 또는 그 이상의 가변 또는 고정 깊이에 치료 시퀀스를 허용한다. 여러 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 고정 초점 깊이에 개별 열병변(이하 '열응고 지점' 또는 'TCP')의 시퀀스로 초음파 치료를 지향시키도록 구성된 이동 메커니즘을 포함한다. 일 실시예에서, 개별 TCP의 시퀀스의 치료 간격은 약 0.01mm 내지 약 25mm의 범위(예, 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5,, 3mm, 5,, 10mm, 20mm, 및 이 범위 내의 모든 가능한 값)에 있고, 이 간격은 1 내지 50%(예, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 및 이내의 모든 가능한 범위)만큼 디더링 변경된다. 예를 들어, 치료 간격은 1.1mm 이하, 1.5mm 이상, 약 1.1mm 내지 약 1.5mm 사이 등일 수 있다. 일 실시예에서, 개별 TCP는 서로 이산적이다. 일 실시예에서, 개별 TCP는 서로 중첩된다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘은 개별 TCP사이의 가변 간격을 제공하게 프로그램 되도록 구성된다. 일 실시예에서, 디더링은 개별 TCP 사이의 가변 간격을 제공하도록 구성된다. 여러 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 TCP가 치료 거리만큼 분리된 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 형성되도록 초음파 치료를 시퀀스로 지향시키도록 구성된 이동 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 트랜스듀서 모듈은 제1 선형 시퀀스 및 제1 선형 시퀀스로부터 치료 거리만큼 분리된 제2 선형 시퀀스를 따라 TCP를 형성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 개별 TCP의 서로 인접한 선형 시퀀스 사이의 치료 거리는 약 0.01mm 내지 약 25mm의 범위에 있다. 일 실시예에서, 개별 TCP의 서로 인접한 선형 시퀀스 사이의 치료 거리는 약 0.01mm 내지 약 50mm의 범위에 있다. 예를 들어, 치료 거리는 2mm 이하, 3mm 이상, 약 2mm 내지 약 3mm 사이 등일 수 있다. 여러 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 TCP가 다른 선형 시퀀스로부터 치료 거리만큼 분리된 개별 열병변의 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 형성되도록 초음파 치료를 시퀀스로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 이동 메커니즘(400)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 치료는 제1 방향(290)으로 적용된다(예, 푸쉬). 일 실시예에서, 치료는 제1 방향(290)의 반대 방향으로 적용된다(예, 풀). 일 실시예에서, 치료는 제1 방향(290)과 제1 방향(290)의 반대 방향 모두로 적용된다(예, 푸쉬 및 풀). 일 실시예에서, 선형 또는 실질적으로 선형인 TCP 시퀀스를 분리하는 치료 거리는 서로 동일하거나 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 선형 또는 실질적으로 선형인 TCP 시퀀스를 분리하는 치료 거리는 선형 TCP 시퀀스의 다양한 인접 쌍에 대해 서로 다르거나 실질적으로 다르다.

일 실시예에서, 제1 및 제2 탈착식 트랜스듀서 모듈이 제공된다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 트랜스듀서 모듈은 각각 초음파 이미징과 초음파 치료를 모두 하도록 구성된다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 치료용으로만 구성된다. 일 실시예에서, 이미징 트랜스듀서가 프로브 또는 핸드 완드의 손잡이에 부착될 수 있다. 제1 및 제2 트랜스듀서 모듈은 핸드 완드에 상호 교환하여 결합되도록 구성된다. 제1 트랜스듀서 모듈은 조직의 제1층에 초음파 치료를 적용하도록 구성되고, 제2 트랜스듀서 모듈은 조직의 제2층에 초음파 치료를 적용하도록 구성된다. 조직의 제2층은 조직의 제1층과 서로 다른 깊이에 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 다양한실시예에서, 적절한 초점 깊이(278), 분포, 타이밍, 및 에너지 레벨에서의 방출 에너지의 전달은 제어 시스템(300)에 의해 제어된 동작을 통하여 모듈(200)에 의해 제공되어 표피층(502), 진피층(503), 지방층(505), SMAS층(507), 근육층(509), 및/또는 하피(504) 중의 적어도 하나를 치료할 제어된 열손상의 원하는 치료 효과를 달성한다. 도 3은 근육을 치료하기 위한 깊이에 상응하는 깊이의 일 실시예를 도시한 것이다. 다양한 실시예에서, 이 깊이는 임의의 조직, 조직층, 피부, 표피, 진피, 하피, 지방, SMAS, 근육, 혈관, 신경, 또는 기타 조직에 상응할 수 있다. 작동 중에, 모듈(200) 및/또는 트랜스듀서(280)는 또한 표면(501)을 따라 기계적 및/또는 전자적으로 스캔 되어 연장된 영역을 치료할 수 있다. 표피층(502), 진피층(503), 하피(504), 지방층(505), SMAS층(507), 및/또는 근육층(509) 중의 적어도 하나로의 초음파 에너지(50)의 전달 이전, 도중, 및 이후에, 치료 영역 및 주변 구조의 모니터링이 제공되어 결과를 계획 및 파악 및/또는 컨트롤러(300) 및 사용자에게 그래픽 인터페이스(310)를 통해 피드백을 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 초음파 시스템(20)은 표면(501)으로 지향되고 표면(501) 아래에 집속되는 초음파 에너지를 생성한다. 이러한 제어되고 집속된 초음파 에너지(50)는 열응고 지점 또는 구역(TCP)(500)을 생성한다. 일 실시예에서, 초음파 에너지(50)는 피하 조직(510)에 빈 공간을 생성한다. 다양한 실시예에서, 방출된 에너지(50)는 표면(501) 아래의 조직을 겨냥하여 특정 초점 깊이(278)에 있는 표면(501) 아래의 조직 부분(10)에 절단, 절제, 응고, 미세 절제, 조작, 및/또는 TCP(550) 유발을 한다. 일 실시예에서, 치료 시퀀스 동안에, 트랜스듀서(280)는 특정된 간격(295)으로 화살표(290) 방향으로 이동하여, 방출된 에너지(50)를 각각 수신하여 하나 이상의 TCP(550)를 생성하는, 일련의 치료 구역(254)을 생성한다. 일 실시예에서, 291로 표시된 화살표는 화살표(290)에 직교 또는 평행한 축 또는 방향을 나타내고, TCP(550)의 간격은 TCP가 트랜스듀서(280)의 이동 방향에 직교 또는 평행하게 이격될 수 있음을 나타낸다. 일부 실시예에서, 이격된 TCP의 배향은 화살표(290)로부터 0 내지 180도의 임의의 각도로 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 이격된 TCP의 배향은 트랜스듀서(280) 상의 극성 영역(poled area)의 방위에 의거하여 화살표(290)로부터 0 내지 180도의 임의의 각도로 설정될 수 있다.

다양한 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 하나 이상의 트랜스덕션 소자를 포함할 수 있다. 트랜스덕션 소자는 지르콘 티탄산 납(lead zirconante titanate 또는 PZT)과 같은 압전 활성 물질(piezoelectrically active material), 또는 압전 세라믹(piezoelectric ceramic), 결정, 플라스틱, 및/또는 복합 물질과 같은 임의의 기타 압전 활성 물질, 및 니오브산 리튬, 티탄산 납, 티탄산 바륨, 및/또는 메타니오브산 납을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 압전 활성 물질에 추가하여 또는 압전 활성 물질을 대신하여, 트랜스듀서 모듈은 방사선 및/또는 음향 에너지를 생성하도록 구성된 임의의 기타 물질을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 서로 다른 주파수와 치료 깊이로 동작하도록 구성될 수 있다. 트랜스듀서의 속성은 외경(OD) 및 초점 거리(F_L)로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서는 OD = 19mm와 F_L= 15mm로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 약 19mm 미만의 OD, 약 19mm 초과의 OD 등과 약 15mm 미만의 F_L, 약 15mm 초과의 F_L등과 같은 다른 적합한 값의 OD와 F_L이 사용될 수 있다. 트랜스듀서 모듈은 서로 다른 타깃 조직 깊이에 초음파 에너지를 적용하도록 구성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 여러 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 개별 TCP 사이의 치료 간격으로 개별 TCP의 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 초음파 에너지를 지향시키도록 구성된 이동 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 치료 간격은 약 1.1mm, 1.5mm 등일 수 있다. 여러 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은TCP가 치료 간격만큼 이격된 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 형성되도록 초음파 치료를 시퀀스로 지향시키도록 구성된 이동 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 모듈은 제1 선형 시퀀스 및 제1 선형 시퀀스로부터 약 2mm 내지 3mm사이의 치료 간격만큼 이격된 제2 선형 시퀀스를 따라 TCP를 형성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 치료 영역의 표면 전체에서 수동으로 트랜스듀서 모듈을 이동하여, 인접한 선형 시퀀스의 TCP가 생성되도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘은 치료 영역의 표면 전체에서 자동으로 트랜스듀서 모듈을 이동하여, 인접한 선형 시퀀스의 TCP가 생성되도록 할 수 있다.

애퍼처 공간 주파수 분석 및 푸리에 변환

다양한 실시예에서, 푸리에 분석과 푸리에 광학에 의거한 공간 주파수 분석 방식을 활용하여 치료법의 효율을 상승시킬 수 있다. 임펄스 응답이 h(t)인 시스템이 자극 x(t)에 의해 여기되는 경우, 입력 x(t)와 출력 y(t) 사이의 관계는 다음과 같은 컨볼루션 함수(convolution function)에 의해 연관된다.

(1)

다양한 실시예에서, 푸리에 변환을 적용하여 식 (1)의 컨볼루션을 계산할 수 있다. 연속 1차원 푸리에 변환(continuous one-dimensional Fourier transform)은 다음과 같이 정의될 수 있다.

(2)

여기서, f는 주파수이고, t는 시간이다. 시간 영역에서의 컨볼루션이 주파수 영역에서의 곱셈과 동등함을 나타낼 수 있다.

(3)

다양한 실시예에서, 프라운호퍼 근사(Fraunhofer approximation)를 활용하여 트랜스듀서 개구 또는 애퍼처와 그 결과의 초음파 빔 응답 사이의 관계를 도출할 수 있다. 프라운호퍼 근사의 도출은 조셉 굿먼(Joseph Goodman)의 Introduction to Fourier Optics (3d ed. 2004)에 기재되어 있고, 그 전체 내용이 사실상 본 명세서에 포함되어 있다. 프라운호퍼 근사에 따르면, 복소 애퍼처(complex aperture)에 의해 생성된 원시야 복소 진폭 패턴(far-field complex amplitude pattern)은 애퍼처 진폭 및 위상의 2차원 푸리에 변환과 동일하다. 여러 실시예에서, 선형 파동 방정식을 활용하여 광 전파와 소리 전파를 모두 나타낼 수 있기 때문에, 이러한 광학적 관계가 초음파에까지 적용될 수 있다. 광학 및/또는 초음파의 경우, 트랜스듀서의 초점에서의 음파 압력 진폭 분포(sound wave pressure amplitude distribution)를 2차원 푸리에 변환으로 판단할 수 있다.

집속된 시스템에 대하여, 깊이를 나타내는 변수 z는 초점 거리를 나타내는 z _f 로 대체될 수 있다.

f_x = x₀/λz_f (4a)

f_y = y₀/λz_f (4b)

다양한 실시예에서, 트랜스듀서 설계에 상응하는 강도 분포를 판단하기 위해 초음파 트랜스듀서에 대해 푸리에 광학과 푸리에 변환 아이덴티티(identity)가 활용될 수 있다(그 중의 일부가 아래 표1에 나열돼 있음). 예컨대, 사각형 rect(ax)의 푸리에 변환은 sinc 함수이다. 다른 예로서, 균일한 진폭의 2차원 원의 푸리에 변환은 J ₁ 로 표현될 수 있는 1차 베셀(Bessel) 함수이다.

	애퍼처 함수	푸리에 변환
1
2
3
4
5 (2차원 변환 쌍)
6
7

여러 실시예에서, 초음파 트랜스듀서에는 적합한 치수와 초점 거리를 가진 직사각형 애퍼처가 있을 수 있다. 여러 실시예에서, 초음파 트랜스듀서에는 적합한 치수와 초점 거리를 가진 원형 애퍼처가 있을 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서에는 외경이 약 9.5mm이고 내경이 약 2mm이고 초점 거리가 약 15mm인 원형 애퍼처가 있을 수 있다. 원형 트랜스듀서의 애퍼처는 다음과 같이 기술될 수 있다.

(5a)

(5b)

예를 들어, 일 실시예에서, 식 5(a)의 변수 'a'는 약 9.5mm이고 변수 'b'는 약 2mm일 수 있다. 식 5(a)에 푸리에 변환을 적용하면 초점에서의 음파 압력 분포(sound wave pressure distribution)를 추정할 수 있다.

(6)

여기서,

와

는 식 (4a) 및 식 (4b)의 f _x 및 f _y 와 동일하다. 식 (6)에서, 애퍼처가 원형인 트랜스듀서의 음파 압력 분포는 1차 베셀 함수임을 알 수 있다. 일 실시예에서, 실질적으로 대부분(majority)의 에너는 초점(예, 애퍼처로부터 15mm)에 집중된다. 주 초음파 빔의 폭과 주 빔으로부터 벗어나는 에너지의 분포는 식 (4a)와 식 (4b)로 표현된 바와 같은 동작 주파수의 함수로 표현될 수 있다.

다양한 실시예에서, 올바른 함수에 의해 애퍼처가 변조된다면(예, 곱해지면) 동일하거나 거의 동일한 2개의 빔이 초점에 생성될 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 다음과 같이 코사인 함수가 원형 애퍼처에 적용될 수 있다.

(7)

식 (7)의 변조된 애퍼처의 초점에서의 에너지 분포 또는 빔 응답은 애퍼처의 두 함수의 푸리에 변환의 컨볼루션이다.

(8)

식 (8)은 디랙 델타 함수(Dirac delta function)에 대한 푸리에 변환 아이덴티티(예, 표 2의 아이덴티티 2)를 적용하는 2개의 별개의 함수의 합으로 단순화될 수 있다.

(9)

식 (9)에서, 초점에 나타나는 두 빔이 원래의 변조되지 않은 빔에 비하여

만큼 공간적으로 이동함을 알 수 있다. 여러 실시예에서, 사인 함수와 같은 하나 이상의 다른 변조 함수를 활용하여 원하는 빔 응답을 얻을 수 있다. 여러 실시예에서, 2개를 초과하는 초점이 생성되도록 애퍼처가 변조될 수 있다. 예를 들어, 3개, 4개, 5개 등의 초점이 생성될 수 있다. 여러 실시예에서, 동시가 아닌 순차적으로 또는 실질적으로 순차적으로 초점이 생성되도록 애퍼처가 변조될 수 있다.

여러 실시예에서, 치료 트랜스듀서 모듈은 개별 TCP 사이에 치료 간격이 있는 개별 TCP의 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 초음파 치료를 지향시키도록 구성된 이동 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 치료 간격은 약 1.1mm, 1.5mm 등일 수 있다. 여러 실시예에서, 트랜스듀서 모듈은 치료 간격만큼 분리된 선형 또는 실질적으로 선형힌 시퀀스로 TCP가 형성되도록 초음파 치료를 시퀀스로 지향시키도록 구성된 이동 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 초음파 모듈은 제1 선형 시퀀스 및 제1 선형 시퀀스로부터 약 2mm 내지 3mm 사이의 치료 간격만큼 분리된 제2 선형 시퀀스를 따라 TCP를 형성하도록 구성될 수 있다. 식 (9)에 따라, 원하는 공간 주파수의 코사인 및/또는 사인 함수에 의해 애퍼처가 변조되는 경우, 초음파 빔의 동시 또는 실질적으로 동시 분할이 초점에서(또는 초점 앞에서) 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 약 1.1mm의 치료 간격만큼 분리된 2개의 동시 또는 거의 동시 집속 빔이 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 생성될 수 있다. 7MHz 주파수의 초음파에서, 물 안에 있는 초음파의 파장(μ)은 약 0.220mm이다. 이에 따라, 초점에서의 공간 주파수

및

는 다음과 같이 표현된다.

(10a)

(10b)

약 1.1mm 분리된 두 개의 초점을 만들기 위해, 애퍼처를 변조하기 위한 공간 주파수가 다음과 같이 계산된다. 표 2의 아이덴티티 3과 아이덴티티 4를 사용하여, 사인 또는 코사인 함수의 푸리에 변환은 인수(argument)가 다음과 같은 디랙 델타 함수이다.

(11a)

일 실시예에서, 식 (11a)는 인수가 0인 경우에 k _x 를 다음과 같이 풀 수 있다.

(11b)

또한, x _o 은 이격 거리(예, 1.1mm)의 절반으로 대체될 수 있다.

(11c)

여러 실시예에서, 다양한 동작 주파수로 초음파 에너지를 방출하는 원형 애퍼처가 있는 트랜스듀서는 표 2에 나열된 공간 주파수에서 사인 및/또는 코사인 함수에 의해 변조될 수 있다. 트랜스듀서의 변조된 애퍼처는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 서로 다른 분리 거리를 가진 2개의 초점이 있는, 동시에 또는 실질적으로 동시에 분할된 빔을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서의 외경은 약 19mm일 수 있고 초점 거리는 약 15mm일 수 있다.

	초점 사이의 분리 거리
초음파 주파수	1.1 mm	1.5 mm	2 mm	3 mm
4 MHz	0.60	0.82	1.09	1.63
7 MHz	1.04	1.43	1.90	2.86
10 MHz	1.50	2.04	2.72	3.08

표 2에 도시된 바와 같이, 여러 실시예에서, 특정 초점 분리 거리에 대해, 초음파 동작 주파수가 상승할수록 애퍼처 변조 함수의 공간 주파수가 상승한다. 또한, 원하는 초점 분리 거리가 증가할수록 공간 주파수가 상승한다.

일 실시예에서, 공간 주파수가 올라가면 애퍼처의 진폭 전이가 더 빨리 일어날 수 있다. 트랜스듀서의 처리 한계로 인해, 애퍼처에서 진폭 변동이 빠르게 일어나면, 애퍼처의 다른 부분에 의해 생성되는 소리 압력의 양에 변동이 있을 수 있기 때문에, 애퍼처의 효율이 떨어질 수 있다. 일 실시예에서, 공간 주파수를 활용하여 빔을 동시에 또는 거의 동시에 분할하면 각 빔의 전반적인 초점 게인(gain)을 감소시킬 수 있다. 식 (9)에 표현된 바와 같이, 각 빔의 초점에서의 필드 압력은 변조되지 않은 빔과 비교하여 2의 인수로 감소된다. 일 실시예에서, 애퍼처로부터의 소리 압력 또는 초음파 세기가 증가되어 초점면(focal plane)에서 유사하거나 실질적으로 유사한 세기를 확보할 수 있다. 그러나, 일 실시예에서, 애퍼처에서의 압력 증가는 시스템 및/또는 트랜스듀서의 처리 한계에 의해 제한되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처에서의 압력 증가는 근거리 필드의 전반적인 세기를 증가시킬 수 있고, 따라서 초점보다 앞에 위치한 치료 영역 조직을 과도하게 가열할 가능성이 높아질 수 있다. 일 실시예에서, 낮은 초음파 치료 주파수를 사용함으로써, 초점보다 앞에 위치한 조직을 추가적으로 가열할 가능성을 제한하거나 제거할 수 있다.

일 실시예에서, 식 (7)에 표현된 바와 같이 애퍼처 변조 함수를 적용하면 초점에 두 개의 동시 또는 실질적으로 동시 초음파 빔이 생성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 빔은 세 번, 네 번, 다섯 번 등과 같이 여러 번 분할되어 다수의 동시 또는 거의 동시 빔이 생성되게 할 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처를 2개의 별도의 공간 주파수로 변조하거나 또는 곱함으로써, 1차원을 따라 있는 4개의 동일하게 이격된 빔이 생성될 수 있다.

(12a)

(12b)

식 (12b)에 표현된 바와 같이, 초점에서의 변조되지 않은 빔은 x축을 따라 4곳의 서로 다른 장소에 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 상수 또는 DC항인 C1을 진폭 변조 함수에 추가하여 에너지의 위치를 원래의 초점 장소에 유지할 수 있다.

(13a)

(13b)

일 실시예에서, 빔을 여러 장소에 동시에 또는 거의 동시에 배치시킬 수 있는 식 (12)와 식 (13)의 애퍼처 변조를 적용하는 것은, 시스템, 재료, 및/또는 조직의 한계로 인해, 제한이 있을 수 있다. 일 실시예에서, 초점 앞에 있는 치료 영역 조직을 가열할 가능성으로 인해, 이러한 가능성을 제한 및/또는 제거하기 위하여 초음파 요법의 주파수를 낮추는 등의 조정을 할 수 있다. 일 실시예에서, 초점 앞에 있는 조직을 가열할 가능성을 제한 및/또는 제거하기 위하여 초점에 비선형 방식이 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 초점면에서의 세가가 유사하거나 실질적으로 유사하게 하기 위해 애퍼처로부터의 소리 압력 또는 초음파 세기를 증가시킬 수 있다.

다양한 실시예에서, 애퍼처에서의 진폭 함수와 위상 함수가 분리 가능한 경우, 소리 압력 함수 U(x ₁ , y ₁ )의 2차원 푸리에 변환은 두 함수의 1차원 푸리에 변환의 곱으로서 x와 y로 표현될 수 있다. 다양한 실시예에서, 선형 또는 실질적으로 선형인 시퀀스로 다수의 TCP를 생성하는 것뿐만 아니라 동시에 또는 거의 동시에 다수의 선형 시퀀스를 생성하는 것도 모두 바람직할 수 있다.

주파수 변조를 활용한 다중 빔 분할 애퍼처의 전자적 디더링

다양한 실시예에서, 표 2에는 특정 동작 주파수(예, 다양한 실시예에서, 4MHz, 7MHz, 10MHz)에 대해 2개의 동시 초점 사이에 특정 거리를 확보하기 위한 애퍼처 공간 주파수가 나와있다. 식 (11c)는 초점 사이의 분리 거리가 함수 동작 주파수(function operational frequency)이기도 하다는 것을 보여준다. 예를 들어, 일 실시예에서, 애퍼처 (k_x)의 공간 주파수는 1.0mm^-1로 고정되어 있고 동작 주파수는 변경이 허용된다. 식 (11c)는 초점 분리 거리가 어떻게 동작 주파수에 의해 변조될 수 있는지 나타내도록 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.

s = (k_x z_f v_c)/(π f_op) (14)

여기서, k_x는 mm^-1 단위의 공간 주파수이고, z_f는 mm 단위의 애퍼처의 초점 깊이이고, v_c는 mm/νsec 단위의 전파 매질(예, 물) 내에서의 초음파의 속도이고, f_op는 MHz 단위의 애퍼처의 동작 주파수이다. 일 실시예에서, 식 (11c)에서 다음과 같은 대체가 이루어진다.

λ = v_c/f_op (15)

식 (14)가 나타내는 바와 같이, 초점의 분리 거리는 동작 주파수의 함수이다. 또한, 동작 주파수에 대한 분리 거리의 변화율은 다음과 같다.

ds/df_op = -(k_x z_f v_c)/(π f_op ²) (16)

식 (16)에 의하면, 동작 주파수가 높아질수록 분리 거리가 줄어드는 것을 알 수 있다. 아래 표 3은 서로 다른 공간 주파수(예, 다양한 실시예에서, 4MHz, 7MHz, 10MHz)에 대한 동작 주파수의 함수로서 분리 거리의 변화율을 나타낸 것이다.

	식 (16)의 미분값 [mm/MHz]
초음파 주파수	1.1 mm	1.5 mm	2 mm	3 mm
4 MHz	-0.269	-0.367	-0.488	-0.730
7 MHz	-0.152	-0.209	-0.278	-0.418
10 MHz	-0.107	-0.146	-0.195	-0.221

표 3에 나타나 있듯이, 위상을 변경하거나 트랜스듀서를 기계적으로 이동하지 않아도, 동작 주파수가 올라갈수록 초점은 서로 더 가까워지고, 동작 주파수가 낮아질수록 초점은 서로 더 떨어진다. 이는 조직 내의 열 전도에 의존하지 않고 전자적으로 빔을 이동하여 에너지를 분산시키는 독특한 방법이다. 이러한 방법은 시스템 채널을 추가할 필요 없이 최대 온도를 감소 또는 최소화하고 병변의 열응고 부피를 증가하는 등의 이점이 있다.

주요 동작 주파수로부터의 이동량은 식 (14)를 활용하여 알 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처의 주요 동작 주파수는 5MHz이고 초점 거리는 15mm이다. 일부 실시예에서, 동작 주파수는 애퍼처 중심 주파수(aperture center frequency)라 불린다. 일 실시예에서, 동작 주파수는 5MHz이다. 일 실시예에서, 도 5의 표 4는 중심 주파수가 5MHz로 설계되고 공간 주파수가 서로 다른(k_x = 0.5, 1.0, 1.5, 2.0(단위: mm^-1)) 애퍼처의 초점 분리양을 나타낸 것이다. 또한 중심 주파수 5MHz의 초점으로부터의 분산량을 계산한다. 일 실시예에 따르면, 간격은 5MHz보다 상대적으로 높은 주파수에 대해서는 줄어들고 5MHz보다 상대적으로 낮은 주파수에 대해서는 늘어난다.

도 6은 서로 다른 애퍼처 공간 주파수에 대하여 애퍼처의 모든 동작 주파수의 간격 차이를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 주파수가 감소할수록 분리 거리는 증가한다.

일 실시예에서, 분리 거리는 주파수 5MHz에 상대적이다. 일 실시예에서, 주파수 변조로부터의 전자적 디더링을 추정하는 한 가지 방법은 5MHz에서의 초기 분리까지의 모든 이동을 참조하는 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 초점 사이의 분리 거리의 분산은 1mm 이상 차이 나기 쉽다.

다양한 실시예에서, 한 애퍼처로부터의 가능한 동작 주파수의 범위는 트랜스듀서 대역폭의 차원으로 설명될 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서의 대역폭이 클수록 애퍼처의 동작 주파수의 범위는 넓어진다. 트랜스듀서 대역폭은 송신 강도가 최고 송신 강도의 -3dB로 떨어지는 주파수를 찾음으로써 애퍼처 중심 주파수의 퍼센트 비율로 설명될 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 애퍼처의 송신 응답에 대해, -3dB 높은 주파수는 f_- _3db _{, H}로 지정되고, -3dB 낮은 주파수는 f_- _3db _{, L}로 지정된다. [MHz] 단위의 -3dB 중심 주파수는 다음과 같이 설명된다.

f_{-3dB, center} = (f_{-3dB, H} + f_{-3dB, L})/2 (17)

-3dB 퍼센트 대역폭은 다음과 같이 기술된다.

BW_-3dB = 100%* (f_{-3dB, H} - f_{-3dB, L})/ ((f_{-3dB, H} + f_{-3dB, L})/2) (18)

일부 실시예에서, 한 애퍼처 이내에서 가능한 동작 주파수의 범위의 확대는 배킹층(backing layer), 매칭층(matching layer), 다중 압전층(multiple piezoelectric layer), 전기 매칭(electrical matching), 압전 합성물(piezoelectric composite), 및/또는 단결정 압전 세라믹(single crystal piezoceramic) 등을 활용하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서 대역폭이 커질수록 가능한 분리 거리의 범위가 넓어진다. 아래의 표 5는 애퍼처 중심 주파수가 5MHz인 경우에 초점 분산이 퍼센트 대역폭에 의거하여 어떻게 다를 수 있는지를 보여준다. 5MHz에 대한 초점 분리 거리는 0.5mm^-1, 1.00mm^-1, 1.50mm^-1, 2.00mm^-1의 공간 주파수에 대해 각각 0.72mm, 1.43mm, 2.15mm, 2.86mm이다. 애퍼처에서의 공간 주파수가 1.50 mm^-1이고 트랜스듀서 대역폭이 60%인 경우, 초점 사이의 분리 거리는 1.42mm 차이가 나고, 이는 5MHz에서 빔의 횡방향 해상도보다 큰 거리이다.

	*5 MHz* *중심 주파수로부터의 추가 분산 [단위: mm]*
대역폭	k _x = 0.5 mm ^-1	k _x = 1.0 mm ^-1	k _x = 1.5 mm ^-1	k _x = 2.0 mm ^-1
20%	0.14	0.29	0.43	0.58
40%	0.30	0.60	0.90	1.19
60%	0.47	0.94	1.42	1.89
80%	0.68	1.36	2.05	2.73
100%	0.95	1.91	2.86	3.82

일 실시예에서, 주파수가 바뀌면, 횡방향 해상도와 초점 게인 뿐만 아니라 심도 역시 변하게 된다. 일 실시예에서, 주파수가 바뀜에 따라, 심도, 횡방향 해상도, 및 초점 게인은 변화하지 않게 된다. 따라서, 일 실시예에서, 애퍼처에서의 강도는 가열 속도 목표에 따라 변할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 다수의 동작 주파수를 동시에 전송하여 에너지를 즉시 또는 거의 즉시 분산하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 애퍼처의 송신 여기는 1.75MHz, 4MHz, 5MHz, 및 6MHz 모두에서 동시에 여기하는 것을 포함할 수 있다.

애퍼처 공간 주파수 변경에 의한 다중 초점

식 (14)에서, 애퍼처 공간 주파수가 높을수록 초점 사이의 분리 거리가 커진다는 것을 알 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처는 k_x의 공간 주파수로 극성을 가진다(poled). 도 8의 실시예에 도시된 바와 같이, 위상을 0도 또는 180도로 수정할 능력이 있는 개별 전기적 여기(excitation) 채널을 연결하면 공간 주파수가 쉽게 2배가 되거나 0으로 감소될 수 있다. 예를 들어, 채널 1 내지 16의 위상이 0도인 경우, 애퍼처 공간 주파수는 k_x이다. 일 실시예에서, 각 채널 상의 위상이 0도부터 180도까지 차이가 나서 홀수 채널은 0도에 있고 짝수 채널은 180도에 있는 경우, 애퍼처에서의 공간 주파수는 ½ k_x이다. 일 실시예에서, 위상이 두 채널마다 반복되어서 채널 1과 2는 0도이고 채널 3과 4는 180도인 식으로 반복되는 경우, 애퍼처에서의 공간 주파수는 0이다. 채널 1은 0도이고, 채널 2는 180도이고, 채널 3은 180도이고, 채널 4는 0도인 식으로 반복되는 경우, 애퍼처에서의 공간 주파수는 2k_x이다. 이 경우, 7개의 고유한 초점이 생성될 수 있다. 표 4(도 5)에서 알 수 있듯이, 애퍼처 중심 주파수가 5MHz이고, 애퍼처 주파수가 0mm^-1, 0.5mm^-1, 1.0mm^-1, 및 2.0mm^-1 중의 임의의 주파수인 경우, 이에 상응하는 분리 거리는 0mm, 0.72mm, 1.43mm, 및 2.86mm이고, 이로써 서로 0.36mm씩 분리된 7개의 고유한 초점 위치가 만들어진다. 다양한 실시예에서, 0도와 180도 사이의 중간 위상은 두 개의 초점이 기울어지게 하여 초점의 선이 초점면에 생성되게 할 수 있다. 궁극적으로, 기울임, 초점 위치의 변조, 및 주파수 변조는 약 2.86mm의 길이를 가진 선 전체의 가열 및 응고를 가능하게 한다.

일 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 극성 세라믹(poled ceramic)의 공간 주파수는 2k_x이다. 이 경우, 각 전기 채널은 세라믹(예, 압전 세라믹)의 2개의 극성 영역(poled area)을 커버한다. 채널 1부터 채널 8까지의 전기 위상이 동일한 경우, 애퍼처의 공간 주파수는 2k_x이다. 홀수 채널의 위상이 0도이고 짝수 채널의 위상이 180도로 위상이 교대로 있는 경우, 애퍼처의 공간 주파수는 k_x이다. 일 실시예에서, 채널 상에 두 개의 위상만이 있는 이러한 구성으로 4개의 고유한 초점이 가능하다. 다양한 실시예에서, 추가적인 위상이 허용될 수 있다면 두 개의 초점을 서로 다른 많은 초점 위치로 기울이는 것이 가능하다. 이러한 구성을 통해, 제한된 수의 전자 채널로 다수의 초점 위치를 확보한다.

여러 실시예에서, 치료 시스템은 다중 치료 채널을 활용하여 전자적 집속(focusing) 및/또는 조향(steering)을 가능하게 한다. 예를 들어, 다중 치료 채널을 활용하여 전자적 집속 및/또는 조향을 가능하게 하는 치료 시스템은 전자적 디더링이 더 빨라지게 하여 다른 치료 장치의 에너지와 같은 양의 에너지를 사용하여 더 많은 열적 응고를 생성하거나 다른 치료 장치보다 적은 에너지로 전자적 디더링을 하여 동일한 열적 응고를 생성한다. 이 방식은 장치가 제공하는 효과와 안정성을 넓힌다. 전자적 디더링 외에도, 다중 치료 채널은 빔을 다른 깊이의 장소로 이동하는 가능성도 제공하여, DS7-4.5(4.5mm 깊이에서 7MHz)와 DS7-3.0(3.0mm 깊이에서 7MHz)과 같은 두 개의 종래 트랜스듀서가 서로 다른 두 깊이 사이에서 이동하는 단일 장치로 대체될 수 있다.

일 실시예에서, 빔을 축방향으로 이동하도록 연결된 다중 치료 채널(281)(예, 환형 어레이)이 있는 트랜스듀서(280)는 전형적으로 TCP(550)를 깊은 깊이에 생성한 후에 얕은 깊이로 이동시킨다. 다른 실시예에서, TCP(550)는 피부 아래 얕은 깊이에 생성된 후에 깊은 깊이에 생성된다. 이로써, TCP(550)가 순차적으로 생성되고 치료 시간이 길어진다. 예컨대, 일 실시예에서, 깊은 TCP(550)에 대한 시간이 t_deep이고 얕은 TCP(550)에 대한 시간이 t_shallow인 경우, 두 TCP(550)에 대한 전체 치료 시간은 두 치료 시간의 합, 즉, t_deep + t_shallow가 된다. 일 실시예에서, 각 채널에서 신호 아포다이제이션(signal apodization 또는 shading)과 위상 제어를 모두 사용하는 신호 혼합 방식을 활용하여 다수의(2 이상의) TCP(550)를 동시에 형성함으로써 총 치료 시간이 단축된다. 일 실시예에서, 총 치료 시간은 t_deep과 t_shallow의 최대치이다.

종래 방식의 치료 시간: t_treatment = t_deep + t_shallow

신호 혼합 방식의 치료 시간: t_treatment = max(t_deep, t_shallow)

일 실시예에서, 환형 어레이 설계(280)를 통해, 치료 빔을 깊이에서 전자적으로 이동(예, 피부 표면 아래의 TCP(550)의 깊이를 변경함으로써) 할 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 초점이 기계적으로 고정된 8개의 치료 채널 환형 트랜스듀서 소자(281)를 포함한다. 도 10은 보울(bowl)의 중앙에 이미징 트랜스듀서(285)가 있는 이러한 세라믹 환형 어레이 설계(280)의 일 실시예의 평면도를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 치료 환형 트랜스듀서(280)에는 각 소자(281)에 상응하는 Tx0 내지 Tx7로 식별된 8개의 링이 있다.

트랜스듀서

일 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 하나 이상의 점으로 구형으로 집속된다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 하나 이상의 선으로 원통형으로 집속된다. 트랜스듀서(280)의 다양한 실시예는 렌즈와 함께 평평한 압전체를 포함한다. 다양한 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 볼록면(282)과 오목면(283)을 포함한다. 다양한 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 가변 깊이, 가변 간격, 가변 초점 위치의 하나 이상에 대해 1, 2, 3, 4, 또는 그 이상의 동시 초점 구역을 제공하는 특징을 가진 볼록면(282)과 오목면(283)을 포함한다. 다양한 실시예에서, 트랜스듀서(280)는 하나 이상의 동조 회로에 전기적으로 연결된다. 동조 회로는 콘솔과 트랜스듀서 사이의 전기 신호를 개선한다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 동조 회로가 트랜스듀서의 하우징 내에, 트랜스듀서와 콘솔 사이의 연결부에, 및/또는 콘솔 내에 위치한다.

도 11은 볼록면(282)과 오목면(283)이 있는 단일 소자를 포함하는 트랜스듀서(282)의 일 실시예를 도시한 것이다. 도 12는 아무 무늬가 없고 코팅된 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역(first poled region)과 제2 극성 영역(second poled region)을 포함하고, 극성 영역은 양극, 음극, 또는 무극(unpoled)이다. 도 12는 아무 무늬가 없고 코팅된 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 영역은 코팅을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 볼록면 상에 단일 전극이 있고, 2개의 채널에 연결된 오목면 상에 극성을 가진 줄무늬가 있다(예, 도 12). 줄무늬는 교대로 빔을 분할하거나 한 위상만을 포함하여 종래의 트랜스듀서를 모방할 수 있다. 이로써, 단일 트랜스듀서가 DS4-4.5S 및 DS4-4.5의 치료를 모방할 수 있게 되어, 단일 트랜스듀서 배치로 3개의 라인이 생성될 수 있다.

도 13은 줄무늬가 있는 볼록면(282)과 아무 무늬가 없고 코팅된 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역과 제2 극성 영역을 포함하고, 극성 영역은 양극, 음극, 또는 무극이다. 도 13은 줄무늬가 있는 볼록면(282)과 아무 무늬가 없고 코팅된 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역과 제2 극성 영역을 포함하고, 영역은 코팅을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 다양한 실시예에서, 줄무늬는 하나 이상의 채널에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 홀수 줄무늬는 제1 채널에 연결되고, 짝수 줄무늬는 제2 채널에 연결된다. 일 실시예에서, 제1 채널은 0도에 유지되고 제2 채널은 0도와 180도 사이에서 교대한다(또는 그 반대). 제1 채널로부터의 집속 초음파 에너지는 단일 중심 장소에 유지되고, 제2 채널(교대함)로부터의 집속 에너지는 2개의 이격된 초점 구역을 생성한다. 제1 채널(상시)과 제2 채널(교대)로부터의 집속 초음파 에너지는 함께 3개의 동시 TCP를 생성한다. 일 실시예에서, 오목면 상에는 단일 전극이 있고, 2개의 채널에 연결된 볼록면 상에는 극성을 가진 줄무늬가 있다(예, 도 13). 줄무늬는 교대로 빔을 분할하거나 한 위상만을 포함하여 종래의 트랜스듀서를 모방할 수 있다. 이로써, 단일 트랜스듀서가 DS4-4.5S 및 DS4-4.5의 치료를 모방할 수 있게 되어, 단일 트랜스듀서 배치로 3개의 라인이 생성될 수 있다.

도 14는 줄무늬가 있는 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역과 제2 극성 영역을 포함하고, 극성 영역은 양극, 음극, 또는 무극이고, 줄무늬 영역은 서로에 대해 약 90도 방향으로 회전되어 있다. 도 14는 줄무늬가 있는 볼록면(282)과 아무 무늬가 없고 코팅된 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 영역은 코팅을 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 줄무늬는 서로에 대해 약 90도 회전되어 있다.

도 15는 줄무늬가 있는 볼록면(282)과 환형의 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역과 제2 극성 영역을 포함하고, 극성 영역은 양극, 음극, 또는 무극이다. 도 15는 줄무늬가 있는 볼록면(282)과 환형의 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 영역은 코팅을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

도 16은 환형의 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역과 제2 극성 영역을 포함하고, 극성 영역은 양극, 음극, 또는 무극이다. 도 16은 환형의 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 영역은 코팅을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 단일 특성(다중 특성의 상반된 개념)으로서 존재하는 다양한 특성을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스템은 디더링을 통해 2개의 동시 치료 구역을 제공하도록 구성된 단일 초음파 트랜스덕션 소자를 포함한다. 다중 특징 또는 요소는 대안적인 실시예에서 제공된다.

다중 깊이에서의 동시 치료

다양한 실시예에서, 치료 시스템은 조직 내에 기계적 이동의 선을 따라 동일한 거리만큼 떨어져 있는 복수의 미세 응고 영역을 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 치료 시스템은 서로 다른 모듈, 카트리지, 또는 트랜스듀서를 제공한다(예, DS4-4.5, DS7-4.5, DS7-3.0, DS10-1.5, DS7-3.0N, DS10-l.5N, or OT4-4.5, OT7-4.5, OT7-3.0, OTl0-1.5. 여기서 첫번째 숫자는 치료 주파수를 나타내고, 두번째 숫자는 치료 전달의 깊이를 나타낸다. 번호에 'N'이 포함된 장치는 코 주위와 입 주위 같은 접근하기 쉽지 않은 영역에 사용되는 좁은 트랜스듀서임을 나타낸다. 좁은 트랜스듀서는 최대 라인 길이가 14mm이고, 나머지 트랜스듀서는 25mm의 라인을 따라 치료를 전달할 수 있다). 다양한 실시예에서, 환형 전극과 극성 세라믹이 있는 트랜스듀서는 단일 트랜스듀서로 DS10-1.5(1.5mm 깊이에서 10MHz), DS7-3.0(3.0mm 깊이에서 7MHz), DS7-4.5(4.5mm 깊이에서 7MHz), 및 DS4-4.5(4.5mm 깊이에서 4MHz)를 모방할 수 있는 횡방향 차원의 주파수 디더링, 깊이 차원의 전자적 디더링, 깊이 차원의 전자적 포커싱, 및 단일 트랜스듀서를 가능하게 한다. 일 실시예에서, 복합 세라믹(composite ceramic)과 함께 선택적 동조 전자공학(selectable tuning electronics)을 활용하여 환형 전극과 극성 세라믹이 있는 트랜스듀서의 기능이 횡방향 차원의 주파수 디더링, 깊이 차원의 전자적 디더링, 깊이 차원의 전자적 포커싱을 가능하게 할 수 있다. 다양한 실시예에서, 콘솔과 트랜스듀서 사이의 신호를 안정되게 하는 하나, 둘, 셋, 또는 그 이상의 선택적 동조 회로가 트랜스듀서 하우징 내에, 트랜스듀서와 콘솔 사이에, 또는 콘솔 내에 구비될 수 있다.

일 실시예에서, 얼굴 전체의 치료는 시술자가 약 70분 내지 90분 안에 환자의 피부를 따라 핸드피스를 이동하는 것을 수반하여 트랜스듀서로 800 라인의 치료를 전달한다. 일 실시예에서, 단일 치료 보울(bowl)은 두 치료 라인을 동시에 전달하도록 구성된다(예, 최근의 임상 연구에 따르면 치료 시간을 약 40% 단축할 수 있는 DS4-4.5S, DS4-3.0S, OT4-4.5S, 또는 OT4-3.0S). 다양한 실시예에서, 치료 장치는 정확한 에너지로 시술을 할 경우에 손색이 없는 수준의 효과를 제공한다. 다양한 실시예에서, 동시 치료는 치료의 전반적인 고통을 감소시킨다. 일 실시예에서, 동시 치료 시간이 상당히 단축되므로, 치료의 전반적인 고통이 덜 하다고 여겨져 왔다.

다양한 실시예에서, 동시 치료는 치료 속도를 10%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 또는 그 이상 증가하게 된다. 다양한 실시예에서, 동시 치료는 치료 시간을 10%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 또는 그 이상 단축하게 된다. 다양한 실시예에서, 시스템은 치료 시간이 60분, 50분, 40분, 30분, 20분, 또는 10분 이하에 완료되도록 구성된다.

일 실시예에서, 동시 치료 시스템은 열적 응고 구역(550)에서 미세 응고의 깊이를 이동하는 능력으로 2개의 라인을 동시에 생성한다. 일 실시예에서, 치료 트랜스듀서의 대역폭이 증가되는 경우, 한 대의 장치가 2대, 3대, 4대, 5대, 또는 6대의 고정 깊이 장치처럼 작동하게 하는 것이 가능하다. 일 실시예에서, 8채널 치료 장치가 사용된다.

도 17은 환형 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 극성 영역과 제2 극성 영역을 포함하고, 극성 영역은 양극, 음극, 또는 무극이다. 도 17은 환형 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)의 일 실시예를 도시한 것이고, 여기서 줄무늬는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 영역은 코팅을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 동시 트랜스듀서와 결합된 환형 어레이는 두 라인의 집속 초음파 치료가 피부 표면 아래의 서로 다른 깊이(279)(예, D₁, D₂, D₃, ?? D_N)에 동시에 생성되도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 오목면(283) 상의 줄무늬는 교대로 극성을 가진다(예, 0도와 180도 등). 다양한 실시예에서, 깊이(279)는 1.5mm, 3.0mm, 4.0mm, 4.5mm, 또는 7mm이다. 일 실시예에서, D₁= 1.5mm, D₂ = 3.0mm, 및 D = 4.5 mm이다. 다양한 실시예에서, 깊이(279)는 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2mm, 3mm, 4mm, 4.5mm, 6mm, 7mm, 3mm 미만, 0.5mm 내지 5mm, 1.5mm 내지 4.5mm, 4.5mm 초과, 6mm 초과, 7mm, 및 0.1mm - 3mm, 0.1mm - 4.5mm, 0.1mm - 25mm, 0.1mm - 100mm 범위의 임의의 깊이, 및 그 사이의 임의의 깊이(예, 6mm, 7mm, 10mm, 13mm, 15mm, 17mm)이다. 일 실시예에서, 다중 깊이에서의 동시 치료는 다양한 깊이(279)에 다중 열적 응고 구역(550)을 생성한다. 도 17은 동시 치료 보울의 일 실시예의 양면을 도시하고 있다. 치료 보울의 일 면에는 교대로 폴링(poling)을 수행하는데 사용되는 줄무늬가 있다. 일 실시예에서, 줄무늬는 오목면(283)에 있다. 일 실시예에서, 줄무늬는 볼록면(282)에 있다. 일 실시예에서, 폴링이 수행된 후에, 전극이 벗겨지고 완전한 전극이 전체 면에 배치된다. 일 실시예에서, 줄무늬를 연결하기 위해 냉 실버 전극(cold silver electrode)이 활용될 수 있다. 일 실시예에서, 치료 보울의 반대 면은 면적이 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있는 동심 링(concentric rings)을 포함한다. 환형 어레이는 치료 보울에 정확한 위상 정합(phasing)이 적용되는 경우에 깊이에 빔 이동을 가능하게 한다.

일 실시예에서, 환형 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)는, 도 18(x-y-z 공간에 투사), 도 19(x-z 면에 투사), 및 도 20(y-z 면에 투사)에 도시된 바와 같이, 다양한 깊이(279)에 다중 깊이 열적 응고 구역(550)을 생성하도록 구성된다. 도 18은 미세 응고 지점을 3차원으로 그린 것이다. 일 실시예에서, 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 지점이 동시에 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 2개의 지점이 동시에 생성된다. 일 실시예에서, 미세 응고 지점은 더 깊은 깊이(예, 4.5mm)에서 먼저 생성되고 다음 깊이(예, 3.0mm)로 이동한 후에 최종적으로 가장 얕은 깊이(예, 1.5mm)에 생성되는 것으로 예상된다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘은 좌에서 우로 및 우에서 좌로 이동한다. 일 실시예에서, 좌에서 우로 이동할 때에 미세 응고 지점을 가장 깊은 깊이(예, 4.5mm)에 형성하고 우에서 좌로 이동할 때에 다음 깊이(예, 3.0mm)에 형성한 후에 다시 좌에서 우로 이동할 때에 가장 얕은 깊이(예, 1.5mm)의 미세 응고 지점으로 치료를 완료함으로써 피부의 온도가 제한될 수 있다. 도 19는 기계적 이동의 방향(x축)과 깊이(z축)를 따라가는 치료의 투사를 보여준다. 도 20은 빔이 분할되는 방향(y축)과 깊이(z축)를 따라가는 치료의 투사를 보여준다.

도 21 내지 도 23은 TCP를 1.5mm, 3.0mm, 및 4.5mm의 깊이에 생성도록 구성된 동시 다중 깊이 치료 장치의 일 실시예를 도시한 것으로서, 여기서 중간 층은 깊은 깊이와 얕은 깊이로부터 오프셋(offset)되어 있다. 일 실시예에서, 환형 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오목면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)는, 도 21(x-y-z 공간에 투사), 도 22(x-z 면에 투사), 및 도 23(y-z 면에 투사)에 도시된 바와 같이, 다양한 깊이(279)에 다중 깊이 열적 응고 구역(550)을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, TCP의 길이로 인해, 다중 깊이 TCP를 서로의 바로 위에 적층하는 능력에 제한이 있을 수 있다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘은 서로 다른 깊이의 TCP치료를 서로로부터 오프셋 한다. 도 21은 오프셋 된 다중 깊이 트랜스듀서를 3차원으로 보여주는 도면이다. 도 18 내지 도 20에 대해 설명한 것과 유사한 전달 프로세스가 도 21 내지 도 23의 실시예에도 적용될 수 있고, 표피층, 진피층, 또는 조직층이 잠재적 손상을 입을 가능성을 최소화하기 위하여 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 이동할 때에 미세 응고 지점이 전달될 수 있다. 도 22는 기계적 이동(x축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여주고, TCP의 중간 층이 깊은 치료와 얕은 치료로부터 오프셋 되어있음을 확실히 보여준다. 도 23은 빔이 분할되는 방향(y축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여준다.

도 24 내지 도 26은 TCP를 1.5mm, 3.0mm, 및 4.5mm의 깊이에 생성도록 구성된 동시 다중 깊이 치료 장치의 일 실시예를 도시한 것으로서, 여기서 중간 층은 얕은 깊이로부터 변하는 피치로 오프셋 되어 있다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘을 활용하여 단일 라인 치료에서 TCP 간의 분리 거리를 일치시킬 수 있다. 도 24 내지 도 26은 다중 깊이 동시 치료를 3차원으로 그린 것이다. 이 경우, 일 실시예에서, 4.5mm 깊이의 치료는 한 피치(예, 1.5mm 이격)로 전달되고, 3.0mm 깊이와 1.5mm 깊이의 치료는 다른 피치(예, 1.1mm 이격)로 전달된다. 1.5mm 깊이와 3.0mm 깊이의 치료의 피치가 동일하긴 하지만, 이동 메커니즘은 오프셋이 적용되도록 하여 미세 응고 지점의 적층을 방지한다. 도 25는 기계적 이동(x축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여주고, TCP의 중간 층이 피치는 동일하더라도 얕은 치료로부터 오프셋 되어있음을 확실히 보여준다. 도 26은 빔이 분할되는 방향(y축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여준다.

다양한 실시예에서, 환형 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오모면(283)을 포함하는 트랜스듀서(280)(예, 도 16 및/또는 도 17에 도시)는 도 25, 도 26, 및/또는 도 29의 실시예에 도시된 치료 패턴을 생성한다. 일 실시예에서, 환형 볼록면(282)과 줄무늬가 있는 오모면(283)이 있는 트랜스듀서(280)는 x-y-z 공간에 투사하여 바라볼 때(예, 도 18 및 도 19) 초점 구역의 중심 부근에 강도 피크(intensity peak)를 생성하고, 여기서 환형 볼록면(282)의 각 링의 제어에는 진폭(A)과 위상(ρ)이 있다. 이 경우, 줄무늬에 의거한 폴링을 하면 단일 깊이에 동시 초점을 생성한다. 도 18과 도 19에 도시된 바와 같이 각 깊이에 동시 초점을 생성하려면, 서로 다른 깊이에 동시 초점을 생성하기 위해 서로 다른 위상(ρ)과 서로 다른 진폭(A)이 각 링에 적용된다. 서로 다른 위상으로 인해 2개의 초점이 서로 다른 초점 깊이로 이동할 수 있고, 서로 다른 진폭으로 인해 초점 강도가 다르고 이에 따라 조직 내의 가열 속도가 다를 수 있다. Y축을 따라 같은 깊이에 있는 2개의 초점 사이의 이격의 양은 줄무늬의 주파수, 초점 깊이, 및 공간 주파수에 의해 결정된다(s에 대한 풀이인 식 4 참조). X축을 따라 동시 초점을 정교하게 이격시키기 위해 트랜스듀서는 수동으로 또는 기계적으로 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 중앙의 링의 진폭은 A₁이고, 이는 바로 다음의 바깥쪽 링의 진폭 A₂보다 크고, 이는 A₃보다 크고, 이러한 식으로 최외측 링의 진폭 A_n까지 이어져, 이로써 강도 범위가 넓어질 수 있고 동시에 발생하는 2개의 초점을 형성할 수 있다. 이러한 진폭의 제어를 통해, 2개의 초점에서 빔의 폭을 변경할 수 있을 뿐만 아니라 강도를 변경하여 가열 속도에 영향을 줄 수 있다.

다양한 실시예에서, 지속파 함수(continuous wave function)를 활용하여 초점 솔루션에 대한 여기(excitation) 함수를 다른 솔루션과 병합하는 피부 표면 아래의 서로 다른 깊이에 동시 초점 구역을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 깊이(d₁)의 초점 구역(f₁)이 제1 깊이(d₁)와 다른 제2 깊이(d₂)의 제2 초점 구역(f₂)과 동시에 생성된다. 서로 다른 깊이(d₁ 및 d₂)의 두 초점은 모두 여기(excitation)를 단일 초음파 트랜스덕션 소자에 병합하는 선형 시스템을 통하여 동시에 생성될 수 있다. 아래의 표는 각 초점 구역과 깊이에 필요한 두 세트의 진폭과 위상을 열거한 것이다. 이러한 두 여기가 동일 주파수에서 일어나므로, 각 랑 상의 두 여기를 한 진폭과 한 위상으로 병합하는 것이 가능하다. 초점 #1에 대해 1번 링 상의 여기가 다음과 같이 표현될 수 있다고 가정하기로 한다.

x_1,1(t) = A_1,1 sin(ωt + θ₁ _,1)

또한, 초점 #2에 대해 1번 링 상의 여기가 다음과 같이 표현될 수 있다고 가정하기로 한다.

x_1,2(t) = A_1,2 sin(ωt + θ₁ _,2)

여기서, ω는 2πf이고, 여기서 f는 주파수, t는 시간이다.

2개의 서로 다른 깊이에 2개의 초점을 동시에 생성하기 위해, 1번 링으로의 두 여기가 병합되어야 한다.

그러나, 이러한 여기가 1번 링 상에 필요한 여기라고 하여도, 1번 링 상에 요구되는 실제 진폭과 위상이 f₁과 f₂에 대해 동시에 적절히 여기할지는 확실하지 않다. 병합 결과에 대한 이러한 새로운 진폭(Λ₁)과 새로운 위상(Ω₁)을 정하기 위해, 다음과 같은 삼각법적 정체성이 적용된다.

그리하여, 1번 링 상의 새로운 여기는 다음과 같다.

이러한 프로세스는 동일하게 다른 링에 적용되어 에러이 솔루션을 확보하고 f₁과 f₂를 동시에 생성할 수 있다. 마찬가지로, 3개 또는 그 이상의 초점을 동시에 전달하고자 하면, 각 링에 대해 하나의 여기와 하나의 위상만이 산출될 때까지 상기의 정체성을 활용하여 이 프로세스를 반복하면 된다. 예를 들어, 3개의 초점을 동시에 생성하는 것이 목표라면, 각 링에 대한 초기의 신규 진폭과 신규 위상이 초점 1과 초점 2에 해해 요구되는 진폭과 위상에 의거하여 산출된다. 다음으로, 이러한 신규 진폭과 위상이 초점 3에 대해 필요한 링 여기와 병합된다.

이러한 방법을 활용하여 동시 초점을 생성하는 것은 가능하지만, 필요한 진폭은 압전 물질의 포화 뿐만 아니라 다중 초점이 생성될 때에 주변 조직에 증가된 강도를 흡수할 수 있는 조직의 능력에 의해 제한될 수 있다. 이러한 물리적 제한은 초점을 동시에 생성하는 시간적 이점과 비교되어야 할 것이다.

도 27 내지 도 29는 TCP를 1.5mm, 3.0mm, 및 4.5mm의 깊이에 생성도록 구성된 동시 다중 깊이 치료 장치의 일 실시예를 도시한 것으로서, 여기서 중간 층은 얕은 깊이로부터 오프셋 되어있고 주파수를 활용하여 각 깊이에서 서로 다른 분리 거리를 생성한다. 도 24 내지 도 26에서, TCP의 중간 깊이는 이동 메커니즘을 활용하여 가장 깊은 깊이와 가장 얕은 깊이로부터 오프셋 된다. 다양한 실시예에서, 동시에 생성된 TCP 사이의 분리 양은 치료 주파수에 달려있다. 일 실시예에서, 장치는 다중 주파수로 치료를 전달할 수 있고(예, 광대역폭 치료 트랜스듀서를 활용하여), 주파수를 활용하여 TCP 사이의 거리를 변조할 수 있다. 도 18에서 설명한 바와 같이, 줄무늬는 세라믹 폴링을 통해 생성되기 때문에 줄무늬의 간격은 제조 시에 결정된다. 주파수가 낮을수록 그리고 깊이가 깊을수록, 동시에 생성된 TCP사이의 간격(y-z면)은 넓어진다. 도 4a는 이러한 서로 다른 정도로 분리된 TCP의 3차원 행렬을 도시한 것이다. 얕은 깊이에 대해 주파수가 상승되고 치료의 깊이가 감소됨에 따라, 동시에 생성된 TCP 사이의 거리가 줄어든다. 도 28은 기계적 이동(x축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여주고, TCP의 중간 층이 피치는 동일하더라도 얕은 치료와 깊은 치료로부터 오프셋 되어있음을 확실히 보여준다. 도 29는 빔이 분할되는 방향(y축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여준다. 이러한 투사는 치료 깊이가 깊어짐에 따라 TCP 사이의 간격이 점진적으로 커짐을 보여주며, 이는 주로 치료의 깊이와 주파수가 변하기 때문이다.

일 실시예에서, 도 29에 도시된 바와 같이, 주파수와 초점 깊이를 변경함으로써 서로 다른 간격이 생성될 수 있다. 예를 들어, 식 14는 다음과 같다.

여기서, s는 동일한 깊이에 있는 2개의 동시 초점 사이의 간격이다. 상기 식은 초점 분리가 초점 깊이(z_f)와 주파수(λ는 음속을 주파수로 나눈 값)의 함수임을 보여준다. 줄무늬 상에 동일한 주파수와 공간 주파수가 사용된다고 가정하면, 1.5mm만큼 분리된 서로 다른 초점에 대한 분리는 아래의 표와 같이 정리된다.

그러나, 가장 얕은 초점에 대해 높은 주파수가 사용되도록 주파수가 변화하면, 훨씬 넓은 범위의 분리 거리가 확보될 수 있다.

다양한 실시예에서, 서로 다른 w(예, w1, w2)를 사용하여 거리 또는 간격을 변화할 수 있다. 다양한 실시예에서, 지속파 함수를 사용하여 주파수와 푸리에 변환을 병합하여 피부 표면 아래의 서로 다른 깊이에 동시 초점 구역을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 깊이(d₁)에 있는 초점 구역(f₁)은 제1 깊이(d₁)와 다른 제2 깊이(d₂)에 있는 제2 초점 구역(f₂)과 동시에 생성된다. 서로 다른 깊이(d₁ 및 d₂)의 두 초점은 모두 여기(excitation)를 단일 초음파 트랜스덕션 소자에 병합하는 선형 시스템을 통하여 동시에 생성될 수 있다.

여기서,

이로써, 서로 다른 거리에 2개의 동시 초점을 생성함.

다양한 실시예에서, 일렉트로스트릭터(electrostrictor)는 충분한 DC 바이어스(bias)가 물질에 인가된 경우에 압전 행동을 보인다. 일 실시예에서, 압전 행동의 세기는 음향 감도에 비례한다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터 물질은 제조 공정에서 치료 보울과 함께 사용된다. 일 실시예에서, 패터닝과 전극 부착은 제조 중에 이루어지지만, 일렉트로스트릭터의 폴링은 치료 전달 중에 이루어진다. 예를 들어, 일 실시예에서, 송신 애퍼처는 도 37에 도시된 바와 같은 구형파(square wave)일 수 있거나 고전압값의 변경을 통하여 쉐이딩될(shaded) 수 있다. 도 30은 1.5mm, 3.0mm, 및 4.5mm의 깊이에 TCP를 생성하도록 구성된 동시 다중 깊이 치료 장치의 일 실시예를 도시한 것으로서, 여기서 환형 어레이는 서로 다른 깊이에 다수의 쌍이 동시에 생성되도록 하는 일렉트로스트릭터와 결합된다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터는 치료의 라인(예, 도 34의 일 실시예에 도시) 생성을 가능하게 하는 공간 주파수(예, 도 37의 일 실시예에 도시)를 변경한다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터는 기계적 이동 메커니즘을 활용하지 않고 치료의 라인을 생성한다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터는 기계적 이동 메커니즘의 이동에 직각인 라인을 생성한다. 따라서, 다양한 실시예에서, 하나, 둘, 또는 그 이상의 치료 초점 구역을 다양한 간격, 라인, 면, 또는 3차원 공간으로 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 일렉트로스트릭터가 외부 전기장에 노출되면 압전 트랜스듀서의 결정 격자(crystal lattice) 내에 이온을 배출하게 된다. 다양한 실시예에서, 도 17 내지 도 29에는 동시에 생성된 2개의 TCP 사이의 분리 거리를 산출하는 고정 폴링 패턴이 있다. 이는 제조 과정에서 폴링 패턴이 압전 세라믹에 생성되기 때문이다. 줄무늬 사이의 간격은 TCP 사이의 간격을 결정한다. 줄무늬 사이의 간격이 클수록 TCP는 서로 더 가까워진다. 일부 실시예에서, 폴링이 완료된 이후에는 줄무늬 사이의 간격을 바꿀 수 없다. 일 실시예에서, 도 30 내지 도 33에 도시된 바와 같이, 일렉트로스트릭터 물질은 폴링을 수반하지 않지만, 대신에 장치 동작 중에 일렉트로스트릭터를 활용하여 직류(DC) 전압을 인가하여 압전 행동이 나타나게 하여 이를 장치 성능 향상에 활용한다. 도 30은 세라믹 보울의 앞면과 뒷면(예, 오목면과 볼록면)을 도시한 것으로서, 이는 도 17에 도시된 실시예와 유사하다. 일 실시예에서, 환형 패턴은 트랜스듀서의 뒷면(예, 볼록면)에 있다. 앞면(환자측; 예, 오목면)은 도 17의 실시예와 약간 다른데, 예를 들어, 줄무늬가 더 미세한 피치로 생성된 것으로 보인다. 둘째, 세라믹에는 폴링되어 있지 않지만(not poled), 각 개별 줄무늬로부터의 연결은 별도의 전자 뱅크(separate bank of electronics)로 연결되어 줄무늬 전체에 걸쳐 전압을 인가하여 TCP 사이의 분리 거리를 생성하는 적절한 패턴을 생성한다. 일 실시예에서, 전압은 높은 공간 주파수에서 변하고, 그 결과로 TCP사이에 더 넓은 분리 거리가 생성된다. 전자 뱅크는 이 패턴이 변화될 수 있게 하고, 이로써 TCP 사이의 거리 역시 변화될 수 있다. 그 결과, 한 집합의 동시 TCP가 이러한 진폭 변조를 통해 생성될 수 있다. 각 줄무늬에 음전압 또는 양전압을 인가할 필요는 없다. 일부 실시예에서, 줄무늬를 접지하여 음향 여기(acoustic excitation)를 방지 또는 감소한다. 도 31은 3차원적으로 생성될 수 있는 TCP 분포의 유형의 일 실시예를 도시한 것이다. 일 실시예에서, 줄무늬 상에 3 패턴의 서로 다른 DC 진폭 변조를 적용하여 각 깊이에 5개의 TCP가 생성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 그 순서는 좌에서 우로 또는 우에서 좌로의 이동 메커니즘의 이동, 변조 패턴, 및 링의 포커싱에 의거하여 깊이(279) 이내에서 또는 각 깊이에서 달라질 수 있다. 여기에 사용된 순서는 표피층, 진피층, 및 기타 조직층의 안전 허용 범위 및 TCP를 최대한 빨리 전달하려는 목표에 의거한 것이다. 도 32는 기계적 이동(x축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여준다. 도 33은 빔이 분할되는 방향(y축)과 깊이(z축)를 따라가는 전달의 투사를 보여준다. 이러한 투사에서 볼 수 있듯이, 5개의 TCP가 이러한 면에 생성된다. 두 쌍의 TCP가 동시에 생성되고, 여기서 한 쌍은 종래의 트랜스듀서와 유사한 일 시간에 생성된다. 다양한 실시예에서, 도 21 내지 도 29의 실시예로 설명한 기법은 일렉트로스트릭터 설계에 적용 가능하다.

도 34 내지 도 36은 TCP를 1.5mm, 3.0mm, 및 4.5mm의 깊이에 생성도록 구성된 동시 다중 깊이 치료 장치의 일 실시예를 도시한 것으로서, 여기서 동시 치료 트랜스듀서와 결합된 환형 어레이는 2개의 라인이 서로 다른 깊이에 동시에 생성되는 것이 가능하게 한다. 일 실시예에서, 충분한 줄무늬와 함께 일렉트로스트릭터를 사용하면, 패턴이 급속히 변하는 경우에 치료의 열적 라인을 생성할 수 있다는 이점이 있다. 도 34는 한 깊이만의 일렉트로스트릭터 패턴에 대한 다중 공간 주파수를 활용하여 생성된 3차원의 TCP의 라인을 보여주는 실시예를 도시한 것이다. 줄무늬의 전반적인 패턴 변화의 속도에 따라, 이러한 가열이 변경되어 미세 응고의 라인 또는 세포사멸을 위한 조직 내 상승 온도의 라인을 생성할 수 있다. 도 35는 5개의 라인에 해당하는 x-z 면으로의 투사를 도시한 것이다. 도 36은 특정 깊이의 y축을 따라 있는 가열 라인을 보여주는 y-z 면으로의 투사를 도시한 것이다.

일 실시예에서, 도 37은 줄무늬가 미세 피치로 형성되는 경우에 생성될 수 있는 서로 다른 패턴을 도시한 것이다. 도 37에서, X축은 트랜스듀서를 가로지르는 거리를 나타낸다. Y축은 트랜스듀서를 가로지르는 장소에서의 DC 진폭을 나타낸다. 다양한 실시예에서, 트랜스듀서 전체에 인가되는 다양한 신호가 초점 사이의 다양한 간격으로 생겨날 수 있다. 일 실시예에서, 미세 피치는 확보하고자 하는 분할의 거리, 동작 주파수, 초점 깊이와 관련된다. 다양한 실시예에서, 미세 피치는 0.1mm 내지 0.05mm 사이(예, 90미크론, 80미크론, 70미크론, 60미크론, 및 그 사이의 값 등과 같은 100미크론 내지 50미크론)이다. 도 37에는 미세 응고 지점에 대해 y축을 따라 서로 다른 간격을 생성할 수 있는 진폭 변조가 도시되어 있다. 도면에는 2배수의 인수에 대해서만 도시되어 있지만, 도시된 배수 사이의 다른 변조 패턴도 가능하다. 변조 패턴이 1x 패턴의 정수일 필요는 없다. 다양한 실시예에서, 짝수, 홀수, 및 널(null) 패턴이 가능하다. 끝으로, 극화(polarization)는 DC 바이어스의 강력한 기능이므로, 일렉트로스트릭터 방법은 진폭 패턴을 변조할 수 있는 가능성도 제공한다.

초음파 요법의 효과 판단

다양한 실시예에서, 바람직한 임상적 결과를 가져오는 초음파 요법의 효과에 관한 피드백을 확보하는 것이 바람직하다. 환자들의 형태학적 개인차에 따라, 제1 환자의 일정 용적의 조직에 전달된 음향 에너지의 양은 제1 임상적 결과를 이루어 내지만, 이는 제2 환자의 동일한 용적의 조직에 동일한 양의 음향 에너지가 전달되는 경우에 이루어 내는 제2 임상적 결과와 다를 수 있다. 따라서, 상이한 환자들에게 투여되는 초음파 요법 효과의 판단에 도움이 되는 시스템 및 방법은 초음파 요법의 효능 및/또는 일관성을 향상시키는 등의 이점이 있을 수 있다.

다양한 실시예에서, 초음파 요법 투여의 바람직한 결과는 피부 이완을 감소시켜 다음과 같은 미적 및/또는 미용 개선 효과 중의 하나 이상을 이루는 것과 같은 피부 모습의 향상을 포함한다: 안면거상술, 눈썹거상술, 턱끝거상술, 눈 치료(예, 광대살(malar bags), 눈 아래 이완(infraorbital laxity) 치료), 주름 감소, 지방 감소(예, 지방질 및/또는 셀룰라이트 치료), 셀룰라이트 치료(예, 딤플(dimple) 또는 비딤플 유형의 여성형 지방이영양증(gynoid lipodystrophy)), 데콜타주(decolletage) 개선(예, 윗가슴), 엉덩이거상술(예, 엉덩이 타이트닝), 피부 타이트닝(예, 얼굴, 목, 가슴, 팔, 허벅지, 복부, 엉덩이 등과 같은 얼굴 또는 신체에 타이트닝을 유발하는 이완 치료), 흉터 감소(예, 가슴 캡슐 섬유화의 감소), 화상 치료, 문신 제거, 정맥 제거, 정맥 감소, 땀샘 치료, 다한증 치료, 주근깨 제거, 여드름 치료, 및/또는 여드름 제거. 이에 따라, 일부 실시예들에서, 초음파 요법 투여의 효과는 초음파 요법의 대상이 되는 조직 부분의 탄력을 측정하여 판단될 수 있다. 다양한 실시예에서, 여기에 설명된 시스템과 방법은 초음파 요법을 통해 치료받는 조직의 부분의 탄력을 측정하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 초음파 요법을 통해 치료받는 조직의 부분의 탄력은 치료가 진행되는 동안에 실시간으로 측정될 수 있다.

다양한 실시예에서, 초음파 요법을 통해 치료되는 조직의 부분의 탄력을 측정하는 시스템 및 방법은 보강적 전단파 이미징(constructive shearwave imaging) 및/또는 파괴적 전단파 이미징(destructive shearwave imaging)과 같은 전단파 이미징을 활용한다. 특정 이론에 따르지 않더라도, 조직에 투여된 음향 에너지는 초음파 요법을 통해 치료되는 조직의 하나 이상의 부분의 변위를 유발할 수 있다. 여러 실시예에서, 변위가 넓어짐에 따른 조직의 반응은 전단파이다. 특정 이론에 따르지 않더라도, 전단파는 트랜스듀서로부터 방사되는 음향빔(acoustic beam)이 집속되는 초점 구역(예, 초점 지점, 초점 라인, 초점 영역 등)으로부터 바깥 방향으로 퍼져 나간다. 바깥 방향으로 전파되는 전단파는 조직의 다양한 부분으로부터 반사될 수 있다. 반사된 전단파는 외측으로 전파되는 전단파와 보강적으로 또는 파괴적으로 간섭할 수 있다. 보강적 전단파 이미징에서, 보강적으로 간섭하는 전단파의 특징을 확보하여 조직의 탄력을 판단할 수 있다.

여기에 기재된 여러 실시예는 치료 파라미터의 실시간 조정(수동 또는 자동)이 유익한 미적 및 기타 시술에 특히 유용하다. 단일 세션에서 단일 대상이 치료되는 실시예들에서, 치료 지점(요법)의 주파수, 파워, 강도, 지속 시간, 및 위치와 같은 하나 이상의 파라미터들이 피부 표면 아래의 조직의 탄력에 의거하여 수정된다. 다중선의 열응고 지점이 생성되는 경우, 파라미터들은 얼굴 또는 신체 상의 지점들 사이 및/또는 선들 사이에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 대상의 탄력이 특정 영역에서 충분하지 않은 경우에, 치료의 지속 시간이 (탄력이 더 있는 피부 영역보다) 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주파수, 파워, 강도, 지속 시간, 및 기타 파라미터 중의 하나 이상이 10% 내지 30%, 30% 내지 50%, 50% 내지 100%, 2배 내지 3배, 3배 내지 5배, 또는 그 이상, 및 상기 범위들의 중첩되는 범위만큼 변경(증가 또는 감소)되고, 일부 실시예들에서, 이러한 변경은 상관 관계가 있고/있거나 탄력에 의거한다.

도 38은 보강적 전단파 이미징을 활용하여 여기 영역(excitation region) 내 조직의 탄력을 판단하는 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 도 38에 도시된 일 실시예에서, 음향 에너지가 여기 영역(3801)으로 투여된다. 여기 영역(3801)은 초음파 트랜스듀서로부터 방사되는 음향빔의 애퍼처에 상응할 수 있다. 도시된 실시예에서, 여기 영역(3801)은 원형 구역이다. 일부 실시예들에서 치료 소스(treatment source)는 여기 영역(3801)에 상응한다. 다른 일부 실시예들에서, 치료 소스는 여기 영역(3801)로부터 이격되어 있을 수 있다. 조직의 음향 여기를 위해 트랜스듀서에서 생성된 전단파는 여기 영역(3801)의 중심 영역(3803)으로 수렴된다. 도착 시간, 최대 변위, 상승 시간, 하강 시간 등과 같은 수렴 전단파의 다양한 특징이 확보될 수 있다. 수렴 전단파의 확보된 특징으로부터, 여기 영역(3801) 내 조직의 탄력이 판단되어 초음파 요법의 효능을 판단할 수 있다. 여기 영역(3801) 내의 영역(3805)은 조사 영역(region of interrogation)으로 불릴 수 있다. 일반적으로, 수렴 전단파의 다양한 특징은 여기 영역(3801)의 중심 영역(3803)을 이미징 하도록 구성된 전단파 이미징 시스템을 활용하여 확보될 수 있다.

다양한 실시예에서, 여기 영역 내의 입사 음향 에너지는 하나 이상의 치료 지점(예, 열응고 지점 또는 TCP)에 집속된다. 일 실시예에서, 초음파 시스템(20)은 단초점 트랜스듀서를 포함하고, 초음파 요법을 통해 치료되는 조직의 하나 이상의 부분의 변위의 결과로 생성되는 전단파는 트랜스듀서에서 방사된 음향빔이 집속되는 초점 구역(또는 초점 지점)으로부터 외측으로 전파되게 된다. 이러한 실시예에서, 단일 치료 지점으로는 외측으로 전파하는 전단파와 조직의 다양한 부분으로부터 반사되는 전단파의 부분 사이의 보강적 간섭을 검출하는 것이 타당하지 않을 수 있다. 이에 따라, 단초점 트랜스듀서를 사용하여 초음파 요법이 투여되는 경우에 전단파 이미징(예, 보강적 전단파 이미징)을 활용하여 조직의 탄력을 측정하는 것이 그리 효과적이지 않을 수 있다.

다양한 실시예에서, 초음파 시스템(20)은 둘 이상의(예, 다수의 또는 다중의) 초점 구역 및/또는 치료 지점을 제공하는 트랜스듀서를 포함한다. 예컨대, 초음파 시스템(20)의 다양한 실시예에서, 단일 초음파 트랜스듀서 및/또는 단일 초음파 트랜스덕션 소자로부터의 음향빔은 2개의 초점 구역에 상응하는 2개의 초음파 치료 지점을 제공할 수 있다. 이러한 실시예에서, 2개의 초점 구역에서 기원하는 전단파는 2개의 초점 구역 사이의 영역을 향해 수렴할 수 있다. 예를 들어, 2개의 초점 구역에서 기원하는 전단파는 2개의 초점 구역 사이의 중심 영역을 향해 수렴할 수 있다. 다양한 실시예에서, 중심 영역은 2개의 초점 구역 사이의 중간 지점에 상응할 수 있다. 2개의 초점 구역에서 기원하는 전단파는 2개의 초점 구역 사이의 중심 영역 내에서 보강적으로 간섭할 수 있다. 2개의 초점 구역에서 기원하는 전단파 간의 보강적 간섭에 다양한 특징은 2개의 치료 지점 사이의 조직의 탄력에 관한 정보를 제공할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 다양한 특징은 도착 시간, 최대 변위, 상승 시간, 하강 시간 등을 포함할 수 있다.

도 39는 보강적 전단파 이미징을 활용하여 2개의 초음파 여기 영역(3901a, 3901b) 사이의 영역에서 조직을 조사하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 2개의 초음파 여기 영역(3901a, 3901b)은 설명한 바와 같이 단일 초음파 트랜스듀서를 사용하여 생성될 수 있다. 도 39에 도시된 실시예에서, 2개의 치료 지점은 2개의 초음파 여기 영역(3901a, 3901b)과 일치한다. 앞서 설명한 바와 같이, 2개의 초음파 여기 영역(3901a, 3901b)에서 생성된 전단파는 2개의 초음파 여기 영역(3901a, 3901b) 사이의 중심 영역(3903)으로 수렴한다. 도착 시간, 최대 변위, 상승 시간, 하강 시간 등과 같은 중심 영역(3903)으로 수렴하는 전단파의 다양한 특징은 이미징 시스템을 활용하여 확보되어 조사 영역(3905) 내 조직의 탄력을 판단할 수 있다.

도 39에서, 조사 영역(3905)은 여기 영역(3901a, 3901b)과 일치하는 치료 지점을 포함하지 않는다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 치료 지점 내 조직의 탄력도 변할 수 있다. 이에 따라, 조사 영역이 치료 지점도 포함하는 것이 바람직하다. 그러므로, 초음파 트랜스듀서는 낮은 주파수에서 구동되어(예, 주파수 변조를 활용) 여기 영역을 치료 지점으로부터 분리하여 조사 영역이 치료 지점도 포함하게 할 수 있다. 이 개념은 이하 도 40을 참조하여 설명한다.

도 40은 보강적 전단파 이미징을 활용하여 2개의 초음파 여기 영역(4001a, 4001b) 사이의 영역에서 조직을 조사하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 여기 영역(4001a, 4001b)에 상응하는 치료 지점(4003a, 4003b)은 본 출원에 기재된 다양한 방법으로 상응하는 여기 영역(4001a, 4001b)으로부터 이격되어 있다. 예를 들면, 초음파 트랜스듀서를 구동하는 신호의 주파수 변조를 활용함으로써, 여기 영역(4001a, 4001b)에 상응하는 치료 지점(4003a, 4003b)은 해당 여기 영역(4001a, 4001b)으로부터 이격될 수 있다. 다른 예를 들면, 전자적 디더링이 활용되어 해당 여기 영역(4001a, 4001b)으로부터 치료 지점(4003a, 4003b)을 분리할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 2개의 여기 영역(4001a, 4001b)에서 생성된 전단파는 2개의 여기 영역(4001a, 4001b) 사이의 중심 영역(4005)으로 수렴한다. 도착 시간, 최대 변위, 상승 시간, 하강 시간 등과 같은 중심 영역(4005)으로 수렴하는 전단파의 다양한 특징은 이미징 시스템을 활용하여 확보되어 치료 지점(4003a, 4003b)을 포함하는 조사 영역(4007) 내 조직의 탄력을 판단할 수 있다.

앞서 설명한 2개의 여기 영역 사이에서 치료를 받는 조직의 탄력을 판단하는 방법은 복수의 여기 영역 사이의 조직의 탄력을 판단하는 데에 적용될 수 있다. 앞서 설명한 2개의 여기 영역 사이에서 치료를 받는 조직의 탄력을 판단하는 방법은 2개 이상의 치료 지점의 생성 동안의 임의의 시간에 트랜스듀서를 물리적으로 이동하지 않고도 사용될 수 있고, 이로써 초음파 치료의 투여와 투여된 치료의 효과의 판단 사이의 시간 지연을 줄이거나 제거할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 여기에 기재된 초음파 요법 시스템(20)의 다양한 실시예는 라인 등을 따라 초음파 트랜스듀서 모듈을 이동하여 복수의 치료 지점의 연속적인 치료 지점들 사이에 일정하거나 가변적인 간격으로 복수의 치료 지점을 생성하도록 구성된 이동 메커니즘을 포함할 수 있다. 이러한 실시예의 방법은 이동 방향과 직각으로 또는 이동 방향을 따라 생성된 2개의 여기 영역(또는 2개의 치료 지점) 사이에서 조직의 탄력을 판단하도록 구성될 수 있다.

도 41은 여기 펄스에 대한 송신 주파수 변조를 수반하는 다초점(예, 2 이상의 동시 초점) 트랜스듀서로 보강적 전단파 이미징을 하는 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이며, 하나는 다초점 열응고 지점(TCP) 내부의 여기를 이동하기 위한 것이고, 하나는 다초점 열응고 지점(TCP) 외부의 여기를 이동하기 위한 것이다. 그 결과, 구체적으로 다초점 TCP 주변의 차동 전단파 속도(differential shear wave velocity)가 추정될 수 있다. 일 실시예에서, 요법을 시행하기 전에, 2개의 연속 전단파 이미징(constructive shearwave imaging 또는 "CSI") 위치가 순차적으로 생성된다. 도 41의 실시예에 도시된 바와 같이, CSI location #1은 이미징 빔 위치(imaging beam location)에 가장 가깝고 선택적으로 가장 먼저 생성될 수 있다. 이미징 빔 상의 최대 변위까지 걸리는 시간은 이미징 벡터를 따라 조직 운동 변화를 추적하여 판단된다. 이어서, 이미징 벡터로부터 가장 먼 CSI location #2가 생성된다. 이미징 벡터를 따라 최대 변위까지 걸리는 다른 시간도 판단된다. 두 전단파가 이동하는 거리는 각각의 시간을 따라 알고 있으므로, 의도된 치료 영역을 통한 전단파 속도를 다음과 같이 계산할 수 있다.

이러한 속도 추정치는 의도된 치료 위치에서의 증분 전단파 속도(incremental shearwave velocity)이다. 다양한 실시예에서, 이 개념은 치료 위치에서만 적용되는 것이 아니라 치료 위치 외부에서 사용되어 전체 면에 걸쳐 증분 전단파 속도 추정치를 확보할 수 있다(도 41 참조). 초기 전단파 속도를 확보한 이후에, 집속 요법이 100만분의 수 초 내지 천분의 수 초, 수 초, 또는 수 분일 수 있는 특정 시간 주기 동안에 의도된 치료 위치로 가해진다. 요법을 가한 이후에, 중분 전단파 속도를 측정하는 프로세스가 반복된다. 이 프로세스는 치료되는 의도된 조직에 대해 전단파 속도 목표가 확보될 때까지 반복을 거듭한다. 일부 실시예들에서, 가해지는 요법의 양은 조직에 안전하게 가해질 수 있는 최대 허용 에너지로 제한될 수 있다.

이 방법을 활용하여 치료 시간 대비 전단파 속도에 해당하는 그래프가 확보된다. 도 42는 조직이 가열 및 응고됨에 따른 전단파 속도의 변화를 나타내는 도표의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 일 실시예에서, 기준 측정이 완료된 후, 조직이 치료되고 가열이 시작된다. 가열이 시작되면, 조직은 부드러워지고 전단파 속도는 t₁에서 처음에는 감소한다. 요법이 계속해서 진행됨에 따라, 조직은 응고되기 시작할 수 있고, 이로써 조직이 굳게 되도록 유발하고 t₂에서 보이는 바와 같이 전단파 속도를 증가시킨다. 궁극적으로, 조직은 t₃에서 최대 경직 또는 최대 전단파 속도에 점근적으로(asymptotically) 접근한다. 이러한 최대 전단파 속도의 근접을 활용하여 투여 중단의 시점을 판단할 수 있지만, 상응하는 전단파 속도 곡선도 피드백으로 활용하여 전단파 속도의 변화 속도에 의거한 가열 속도 또는 요법 투여의 중단 시점을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 방법은 전반적인 반응성과 요법 중단 시점의 예측 능력으로 인한 이점이 있을 수 있다.

일 실시예에서, 시스템 또는 방법은 y_treat 및 -y_treat에서의 전단파 속도의 평균을 구한다. 일 실시예에서, 위상 워킹 애퍼처(phase walking aperture)가 y_treat 또는 -y_treat에서만 전단파를 생성하여 이 서로 상이한 두 위치로부터의 전단파 추정치가 함께 평균으로 계산되 않도록 한다. 일 실시예에서, CSI 빔 형상은 빔을 따라 다중 초점을 설정하거나(이전 개시에 이미 설명함) CSI 애퍼처의 f#를 감소시킴으로써 치료 깊이로만 국부화 되지 않고 넓은 범위의 깊이를 따라 전단파를 생성하도록 수정될 수 있다. 일 실시예에서, 요법 빔이 측정 방법으로서 전단파를 연속으로 생성하도록 비트 방법(beat method)이 채용된다.

도 43은 단일 스윕에서의 조직 탄력 측정 및 치료 투여를 위한 방법 또는 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 다양한 실시예에서, 스윕(sweep)은 곡선, 직선, 원, 1차원, 2차원, 및/또는 3차원의 단독 또는 복합 이동(좌에서 우로 이동, 우에서 좌로 이동, 안으로 이동 후 밖으로 이동, 밖으로 이동 후 안으로 이동, 진입 및 진출)이다. 일 실시예에서, 제1 방법은 초음파 요법 투여 이전의 단일 측정 및 비작동 시간 지연이 필요하거나 필요하지 않을 수 있는 투여 이후의 최적 시간이 있다는 이론 하에 투여 이후의 단일 측정을 수반할 수 있다. 제1 측정의 목적은 최적의 치료 방법을 선택하는데 사용될 수 있다. 제2 측정의 목적은 요법의 효과를 판단하는데 사용될 수 있다. 비작동 시간은 측정 이전에 일시적 조직 변화가 진정되도록 하는데 사용될 수 있다. 효과는 핵심 전단파 속도 또는 초기 측정으로부터의 전단파 속도 변화 비율에 도달함으로써 판단될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 방법은 치료 투여에 대응하는 조직 내의 일시적 탄력 변화를 치료 이후의 다중 탄력 측정으로 관찰하는 것을 제외하곤 제1 방법과 동일하다. 조직이 새로운 평형 상태에 도달함에 따라 일시적 탄력 변화를 관찰하는 것 외에도, 치료 후 다중 탄력 측정은 전단파 속도 변화를 더 잘 추정하기 위한 평균을 구하는데 사용될 수 있다. 또한, 다중 탄력 측정은 의도된 치료 영역 상부 및 하부에서 이루어져 치료된 영역의 정도를 추정할 수 있다.

일 실시예에서, 제3 방법은 치료 투여 사이에 다중 탄력 측정이 이루어지고 이에 치료 후 다중 탄력 측정이 수반되는 교차 배치 시퀀스(interleaved sequence)이다. 증분 치료 전달의 종료와 탄력 측정의 시작 사이의 일시적 중단이 활용되어 탄력 측정 정확도를 향상시킨다. 이 방법은 탄력 변화에 근거하여 치료 전달을 중단해야 할 시점을 판단하는데 활용된다. 탄력이 기준 측정 대비 특정 비율만큼 변화하거나 가열을 통해 특정 레벨의 탄력 변화에 도달하면 치료를 종료한다. 최대 에너지 임계값이 활용되어 과잉 투여를 제한하고 안전한 수준을 보장한다. 이 방법의 이점은 안전과 편의를 향상하는 조직 효과를 도달하는데 필요한 에너지만 활용된다는 것이다.

일 실시예에서, 치료와 조직 탄력 측정의 선택적 교차 배치가 포함되거나 제외될 수 있다. 일 실시예에서, CW의 다중 주파수로 치료 트랜스듀서를 여기한 후에 각 여기의 진폭을 변조하여 선택적 진폭 변조가 전단파를 생성하지만 실제 치료 영역에 대한 진폭은 일정하게 유지되도록 하는 장치와 함께 다중 주파수 DDS (예, 임의 파형 생성기)가 사용된다. 일 실시예에서, 치료 진폭의 변조는 사전에 프로그램 된 방법(예, 램프 업(ramp up) 또는 램프 다운(ramp down))의 치료 전달 또는 탄력 측정에 의거한 피드백을 사용하는 경우에 발생한다.

도 44는 단일 출발 스윕이 투여 이전의 탄력 측정에 이은 각 위치에서의 치료 투여를 포함함에 따른 탄력 측정의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 이후, 복귀 스윕에서, 투여 이후의 파악을 위한 탄력 측정만이 이루어진다.

도 45는 치료 투여의 이전 및/또는 이후의 탄력 측정의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 1차 스윕은 각 TCP 위치에서의 치료 이전 조직 탄력의 조사이다. 후속하는 출발 스윕은 각 TCP 위치에 치료를 적용한다. 이어서 뒤따르는 복귀 스윕은 각 TCP 위치에서 치료 이후 탄력 측정을 조사한다.

도 46은 여기 영역의 깊이 및 여기 간격이 제어될 수 있는 CSI 전단파의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 본 실시예에서, 제어된 각도(ρ)에서 전단파가 더 넓게 퍼지도록 다중 간격과 다중 깊이로 여기가 생성될 수 있다. 상이한 각도의 이러한 여기로부터 다중 추정을 함으로써 더 나은 층의 선명도를 제공하는 등과 같이 조직 이방성(tissue anisotropy)에 대한 이해를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 종방향 음파는 전단파보다 빠르다. 일 실시예에서, 다중 방향으로 측정이 이루어진다(횡방향 측정으로만 제한되지 않음). 각도 인코딩(angular encoding)으로 상이한 각도에서 상이한 속도를 측정할 수 있다(근육, 조직, 피부 경계의 층 등).

여기에 설명된 초음파 치료를 받는 조직의 탄력을 판단하는 방법은 음향 에너지 투여양의 효과를 측정하는데 바람직하게 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 음향 에너지 투여양의 효과는 초음파 치료 과정에서 판단될 수 있다. 일부 실시예들에서, 음향 에너지의 투여양은 실시간으로 조정되어 치료되는 조직의 판단된 탄력에 의거하여 초음파 치료의 효과를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 음향 에너지의 투여양은 치료되는 조직의 원하는 임상적 결과를 제공할 수 있는 특정 탄력을 만드는 투여양으로 서서히 증가될 수 있다. 원하는 임상적 결과를 달성하는 음향 에너지의 투여양은 환자별로 다를 수 있다. 치료받는 조직의 탄력을 판단하는 보강적 전단파 이미징 방법은 음향 에너지의 투여양을 개별 환자에 맞게 할 수 있는 이점이 있다. 치료받는 조직의 탄력을 판단하는 보강적 전단파 이미징 방법을 초음파 시스템과 통합시키면 안전도 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 기존 시스템에서는, 임상적 결과를 달성하기 위해 모든 환자들에게 일정량의 음향 에너지가 전달될 수 있다. 개별 환자의 형태학에 따라, 이러한 일정량은 조직이 빨리 가열되게 하고 환자를 불편하게 할 수 있다. 여기에 기재된 보강적 전단파 이미징 방법을 활용하여 초음파 요법의 효과를 관찰함으로써, 개별 환자의 필요에 따른 초음파 에너지의 투여양을 맞출 수 있다.

다양한 깊이에 다중 TCP를 생성하도록 구성된 동시 다중 깊이 치료 장치의 실시예의 다양한 이점 중에는 다중 깊이에 동시 TCP를 생성하는 것이 포함된다. 일 실시예에서, 다수의 트랜스듀서가 필요하지 않아서 시술자가 트랜스듀서를 교환할 필요가 줄어드는 이점이 있다. 일 실시예에서, 치료 시간이 빨라지는 이점이 있다. 일 실시예에서, 버튼을 누르는 횟수를 줄여도 동일한 수의 라인을 전달하는 이점이 있다. 일 실시예에서, TCP 사이의 거리의 변조가 동시에 전달되는 이점이 있다. 일 실시예에서, 기계적 이동의 라인을 따라 각 깊이에 TCP의 피치 분리가 유지되는 이점이 있다. 일 실시예에서, 다중 깊이에 펄스가 적층되는 것을 방지하는 이점이 있다. 일 실시예에서, 미세 응고와 세포사멸의 구역을 더 크게 생성할 수 있는 이점이 있다. 일 실시예에서, 3차원을 따라 미세 응고의 라인을 전달할 수 있는 이점이 있다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터를 사용함으로써, 환자의 신체에 트랜스듀서를 한 번만 위치하여 둘 이상의 라인을 생성하는 이점이 있다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터를 사용함으로써, 동시에 전달된 TCP 사이의 거리를 변조하는 이점이 있다. 일 실시예에서, 동시 치료 변조 패턴으로부터 공간적 고주파 고조파(spatial high frequency harmonics)를 소거하는 능력을 변조하는 이점이 있다. 일 실시예에서, 일렉트로스트릭터를 사용함으로써, 변조 패턴에 널(null)을 추가하는 가능성을 제공하는 이점이 있다.

여기에 기재된 일부 실시예들과 예시들은 예시일 뿐이고 본 발명의 구성과 방법의 전체 범위를 기재하는데 있어서 이에 한정하고자 하는 것이 아니다. 일부 실시예, 물질, 구성, 및 방법은 본 발명의 범위 내에서 균등하게 변경, 수정, 및 변화될 수 있고, 그러한 변경, 수정, 및 변화의 결과도 실질적으로 유사하다.

본 발명에는 다양한 변형과 대안적인 형태가 가능하지만, 그 특정한 예시들이 도면에 도시되었으며 상세히 기재되었다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 형태나 방법에 한정되지 않고, 오히려 기재된 다양한 실시예와 첨부된 청구항의 사상과 범위 내에 있는 모든 변형, 균등, 및 대안을 포함함은 당연하다 할 것이다. 여기에 개시된 모든 방법은 반드시 기재된 순서로 수행되지 않아도 된다. 여기에 개시된 방법은 시술자가 행하는 특정 행위를 포함하지만, 이러한 행위의 모든 명시적 또는 암시적인 제3자 지시도 포함할 수 있다. 예를 들어, '트랜스듀서 모듈을 초음파 프로브와 결합'하는 것과 같은 행위는 '트랜스듀서 모듈과 초음파 프로브의 결합을 지시'하는 행위를 포함한다. 여기에 개시된 범위는 모든 중첩, 하위 범위, 및 그 조합도 포함한다. '최대', '최소', '초과', '미만', '사이' 등과 같은 표현은 이러한 표현에 인용된 수치를 포함한다. '약' 또는 '대략'과 같은 용어 뒤에 있는 수치는 이러한 용어에 인용된 수치를 포함한다. 예를 들어, '약 25mm'에는 '25mm'가 포함된다.

Claims

복수의 초음파 빔을 물질로 전달하도록 구성된 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 프로브―여기서, 상기 물질은 탄력을 포함하고, 상기 복수의 초음파 빔은 상기 물질 내의 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 집속되고, 각 초음파 빔의 음향 파워는 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에서 기원하고 상기 물질을 통과하는 전단파를 생성하기에 충분함;
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 적어도 2개 구역에서 기원하고 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 상기 적어도 2개 구역 사이의 영역을 향해 수렴하는 전단파를 이미징 하도록 구성된 초음파 이미징 시스템; 및
상기 이미징 된 전단파의 특징을 확보하고 상기 확보된 특징에 의거하여 상기 물질의 상기 영역의 상기 탄력을 판단하도록 구성된 전자 프로세싱 시스템을 포함하는, 물질 탄력을 측정하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이미징 된 전단파의 상기 특징은 상기 전단파의 도착 시간, 상기 전단파의 최대 변위, 상기 전단파의 상승 시간, 및 상기 전단파의 하강 시간 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 진폭 변조를 활용하여 상기 초음파 빔을 상기 물질로 전달하여 상기 초음파 빔을 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 집속하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 시스템.
제3항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 동시에 집속되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제3항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 순차적으로 집속되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 주파수 변조를 활용하여 상기 초음파 빔을 상기 물질로 전달하여 상기 초음파 빔을 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 집속하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 시스템.
제6항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 동시에 집속되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제6항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 순차적으로 집속되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서는 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상응하는 상기 물질의 복수의 여기 구역으로 상기 초음파 빔을 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역과 일치하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항 내지 제11항의 한 항에 있어서,
상기 초음파 프로브를 이동하도록 구성된 이동 어셈블리를 더 포함하는, 시스템.
제1항 내지 제11항의 한 항에 있어서,
상기 물질은 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항 내지 제11항의 한 항에 있어서,
상기 물질은 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항 내지 제11항의 한 항에 있어서,
상기 물질은 피부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전자 프로세싱 시스템은 상기 초음파 빔이 상기 물질로 전달되는 동안에 실시간으로 상기 물질의 탄력을 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1항 내지 제11항의 한 항에 있어서,
미용 시술에 사용되도록 구성된, 시스템.
적어도 하나의 초음파 트랜스듀서를 포함하는 초음파 프로브를 물질과 결합시키는 단계;
상기 초음파 트랜스듀서로부터 상기 물질로 복수의 초음파 빔을 전달하는 단계;
상기 물질 내의 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상기 복수의 초음파 빔을 집속 시키는 단계;
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에서 기원하고 상기 물질을 통과하는 전단파를 생성하는 단계;
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에서 기원하고 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 적어도 2개 구역 사이의 영역을 향해 수렴하는 상기 전단파를 이미징 하는 단계;
상기 이미징 된 전단파의 특징을 확보하는 단계; 및
상기 확보된 특징에 의거하여 상기 물질의 상기 영역의 탄력을 판단하는 단계를 포함하는, 물질의 탄력을 비침습적으로 측정하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 이미징 된 전단파의 상기 특징은 상기 전단파의 도착 시간, 상기 전단파의 최대 변위, 상기 전단파의 상승 시간, 및 상기 전단파의 하강 시간 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 물질 내의 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상기 초음파 빔을 집속 시키는 단계는 상기 초음파 트랜스듀서를 구동하는 하나 이상의 신호의 진폭 또는 주파수를 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 동시에 집속되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 순차적으로 집속되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 초음파 빔은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상응하는 상기 물질의 복수의 여기 구역으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제23항에 있어서,
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역과 일치하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제23항에 있어서,
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 상기 복수의 여기 구역으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항 내지 제23항의 한 항에 있어서,
상기 초음파 프로브를 이동하여 상기 물질 내의 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상기 초음파 빔을 집속 시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제18항 내지 제23항의 한 항에 있어서,
상기 물질은 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항 내지 제23항의 한 항에 있어서,
상기 물질은 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항 내지 제23항의 한 항에 있어서,
상기 물질은 피부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항 내지 제23항의 한 항에 있어서,
상기 물질의 상기 탄력은 상기 초음파 빔이 상기 물질로 전달되는 동안에 실시간으로 판단되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제18항 내지 제23항의 한 항에 있어서,
상기 물질 내에 미용 또는 미적 개선을 제공하도록 구성된 초음파 요법의 효능을 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 물질은 생물학적 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제31항에 있어서,
미용 또는 미적 개선을 제공하도록 구성된 초음파 요법의 효능을 판단하는 단계는 상기 판단된 탄력을 상기 생물학적 조직 내의 열응고 지점(TCP)의 생성과 상호 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
초음파 트랜스듀서 프로브를 물질 표면에 결합시키는 단계―여기서, 상기 초음파 트랜스듀서 프로브는 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역을 집속 시키도록 구성된 단일 압전 트랜스덕션 소자를 포함함;
상기 단일 압전 트랜스덕션 소자로 상기 물질 표면 아래 영역 내에 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역을 집속 시키는 단계―여기서, 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역은 동시에 집속됨;
상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 적어도 2개 구역에서 기원하고 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 상기 적어도 2개 구역 사이의 영역을 향해 수렴하는 복수의 전단파의 특징을 확보하는 단계;
상기 전단파의 상기 확보된 특징으로부터 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역의 상기 적어도 2개 구역 사이의 피부 표면 아래 영역의 탄력을 판단하는 단계; 및
상기 판단된 탄력에 의거하여 비침습적 미용 시술의 효능을 판단하는 단계를 포함하고,
트랜스듀서 모듈은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역에 상응하는 복수의 개별 여기 구역에서 조직에 초음파 치료를 적용하도록 구성된 단일 초음파 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 동시 초점을 생성하여 물질의 탄력을 측정하는 방법.
제33항에 있어서,
상기 전단파의 상기 특징은 상기 전단파의 도착 시간, 상기 전단파의 최대 변위, 상기 전단파의 상승 시간, 및 상기 전단파의 하강 시간 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제33항에 있어서,
상기 복수의 개별 여기 구역 중의 개별 여기 구역은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역 중의 상응하는 초점 구역과 일치하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제33항에 있어서,
상기 복수의 개별 여기 구역 중의 개별 여기 구역은 상기 개별적으로 이격된 복수의 초점 구역 중의 상응하는 초점 구역으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
본 명세서에 기재된 바와 같은 시스템 및 방법.