TW202108079A - 用於利用多維度的超音波多焦點剪切波的成像來測量彈性的系統和方法 - Google Patents

Abstract

皮膚美容治療和/或成像系統和方法的實施例，其適於從來自換能器的超音波波束改變多個（例如，兩個或更多個）美容治療區在組織中的放置和位置，在多個深度處同時多焦點治療，和/或抖動來自換能器的超音波波束以改變組織中的多個美容治療區的放置和位置。系統可以包括手杖、可去除換能器模組和控制模組。在一些實施例中，美容治療系統可以在各種美容程序中使用。

Description

用於利用多維度的超音波多焦點剪切波的成像來測量彈性的系統和方法

本發明的若干實施例涉及基於能量的非侵入性治療，用於通過將能量同時或幾乎同時地傳遞到皮膚表面下的組織的多個維度（例如，兩個或更多個深度，高度，寬度，間隔，取向，放置）而在人臉、頭部、頸部和/或身體的皮膚和/或皮膚附近的組織上獲得美學和/或美容增強效果。特別地，若干實施例涉及利用通過將聚焦能量同時或接近同時地傳遞到多個維度而產生的相長剪切波成像來測量皮膚彈性。

此處以引用的方式將2019年7月15日提交的美國臨時專利申請案第62/874,374號全文併入於本文。

一些美容程序涉及可能需要侵入性手術的侵入性程序。患者不僅需要忍受數周的恢復時間，而且經常需要進行危險的麻醉程序。非侵入性的基於能量的治療裝置和方法是可用的，但是在效率、有效性以及提供治療的效率和有效性的回饋方面可能存在各種缺點。

在若干實施例中，提供了使用靶向和精確超音波來提供關於治療效果的有效性的回饋的系統和方法，其通過將超音波治療波束分裂到兩個，三個，四個或更多個同時聚焦區經由熱路徑產生可見且有效的結果，用於執行各種治療和/或成像程序。當使用預定的治療劑量和密度時，由於從人到人的個體形態差異，治療程序的一些接受者可能對治療更快或更有利地回應。因此，對治療性治療進展的回饋提高了療效和結果一致性。對於引起皮膚和皮膚周圍的鬆弛改善的治療性治療，一種測量組織彈性的方法可以提供該回饋，該方法是治療期間組織鬆弛的替代度量。在若干實施例中，相長剪切波成像（constructive shearwave imaging）測量來自換能器的組織位移，該換能器產生兩個或更多個同時聚焦區，這些聚焦區在組織內產生位移/速度分佈（profile）。隨著該位移傳播的組織回應是將會聚到單個點進行剪切波成像的剪切波。會聚剪切波的特性，諸如到達時間、峰值位移、上升時間以及下降時間，提供對兩個或更多個同時聚焦區之間的組織的彈性的洞悉。

這裡描述的若干實施例對於美學和其他程序特別有用，在這些程序中，即時（手動或以自動方式）調節治療參數是有益的。在單個時段中治療單個受試者的實施例中，基於皮膚表面下方組織的彈性來修改一個或多個參數，諸如頻率、功率、強度、持續時間以及治療點（治療）的位置。當產生多條熱凝固點線（例如，兩條或更多條）時，可以在面部或身體上的點之間和/或線之間改變參數。作為示例，如果受試者在某個區域中的彈性不足，則可以延長治療的持續時間（與具有更大彈性的皮膚區域相比）。在一些實施例中，頻率、功率、強度、持續時間或其他參數中的一個或多個被改變（增加或減少）10%-30％、30％-50％、50%-100％、2-3倍、3-5倍或更多、以及其中的重疊範圍，並且在一些實施例中，這種改變是相關的和/或基於彈性的。

在各種實施例中，超音波系統被配置用於聚焦超音波以在組織和細胞內產生局部的機械運動，以便產生局部加熱以用於組織凝固或用於非侵入性美學用途的機械細胞膜破裂。在各種實施例中，超音波系統被配置用於提拉眉毛（例如，眉毛提拉）。在各種實施例中，超音波系統被配置用於提拉升力鬆懈，鬆弛或下垂的組織，例如頦下（下巴下方）和頸部組織。在各種實施例中，超音波系統被配置用於改善頸項的線條和皺紋。在各種實施例中，超音波系統被配置用於減少脂肪。在各種實施例中，超音波系統被配置用於減小脂肪團的外觀。在一些實施例中，提供了一種用於減少脂肪並且隨後治療由脂肪減少引起的鬆弛皮膚的系統。

儘管本文考慮了用於美容治療的各種實施例，但是在一些實施例中，本文描述的系統和程序也用於非美學應用。

在各種實施例中，超音波系統被配置用於成像以使組織（例如，組織的真皮和皮下層）視覺化以確保換能器與皮膚的適當耦合。在各種實施例中，超音波系統被配置用於成像以使組織（例如，組織的真皮和皮下層）視覺化以確認適當的治療深度，例如避免通至某些組織（例如，骨）。

在各種實施例中，用多個（例如，兩個或更多個）波束治療組織（例如皮膚組織）提供一個或多個優點，例如，減少治療時間，創建獨特的加熱模式，利用多個通道獲得更大的功率，選擇用相同或不同功率水準在兩個或更多個深度處治療皮膚（例如，淺表肌肉腱膜系統（“SMAS”）中的熱凝固點和皮膚表面處的另一散焦能量，或其他組合），在不同深度處的可選同時治療（例如，同時或在重疊時間段內在1.5mm，3mm和/或4.5mm熱凝固點的皮膚表面下方的深度處）；和/或用一個、兩個或多個同時線性或線聚焦治療，例如在皮膚表面下方的不同深度處或間隔開。在一些實施例中，同時多焦點治療使用抖動。

根據一個實施例，超音波治療系統在皮膚表面下方產生兩個或更多個同時治療處理點和/或聚焦區用於美容治療，其中通過抖動超音波波束來擴大治療點。在一個實施例中，聚焦區是點。在一個實施例中，聚焦區是線。在一個實施例中，聚焦區是平面。在一個實施例中，聚焦區是三維體積或形狀。超音波波束焦點的抖動通過改變超音波治療波束的頻率並因此改變焦點通過機械地和/或電子地分散焦點的位置通過氣刷使焦點或聚焦區（例如，焦點，線，平面或體積）像油漆一樣搖動，模糊或濺射來擴大治療區域。在一些實施例中，抖動通過形成更大的治療點和/或聚焦區來增加功效。在一些實施例中，抖動減輕疼痛，原因是熱點的溫度分佈在組織的更大體積上，允許潛在的劑量減少。在一些實施例中，機械抖動是從超音波波束擴展聲能的方法，因此對遠離焦點的組織熱傳導的依賴性較小。在機械抖動的一個實施例中，治療換能器圍繞熱凝固點（TCP）的預期中心局部移動。聲波束移動可以是側對側，上下和/或成角度。在機械抖動的一個實施例中，運動機構的移動足夠快以足以在預期TCP周圍產生更平坦的溫度分佈，這允許減小相同受影響組織體積的總聲能或較大受影響組織體積的相同總聲能或其任何組合。

在各種實施例中，一種用於測量材料彈性的系統，該系統包括：超音波探頭，該超音波探頭包括超音波換能器，該超音波換能器被配置為將多個（例如，兩個或更多個）超音波波束輸送至材料，該材料具有彈性，該多個超音波波束聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區，每個超音波波束具有足夠的聲功率以產生源自單獨地隔開的聚焦區並行進穿過材料的剪切波；超音波成像系統，該超音波成像系統被配置為對源自多個單獨地隔開的聚焦區中的至少兩個聚焦區並且朝向多個單獨地隔開的聚焦區中的至少兩個聚焦區之間的區域會聚的剪切波進行成像；以及電子處理系統，該電子處理系統被配置為：獲得被成像的剪切波的特性；以及基於所獲得的特性確定材料的區域的彈性。在一個實施例中，源自至少兩個聚焦區的兩個或更多個剪切波將取決於剪切波的時序（timing）會聚在介質中的某處（在至少兩個聚焦區之間的任何地方，包括但不限於至少兩個聚焦區之間的中心、或者偏離中心任何距離，例如，第一聚焦區與第二聚焦區之間的距離的10％、20％、30％、40％、60％、70％、80％、90％）。在一些實施例中，基於產生剪切波的時序（例如，同時對順序）或組織差異，成像系統可以將視線遠離剪切波會聚的位置（例如，具有線性成像陣列），或者剪切波可以會聚在不是聚焦區之間的距離的一半的位置處。

在一個實施例中，被成像的剪切波的特性包括剪切波的到達時間、剪切波的峰值位移、剪切波的上升時間以及剪切波的下降時間中的至少一項。在一個實施例中，超音波換能器被配置為使用使用振幅調製以將超音波波束聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處來將超音波波束輸送到材料。在一個實施例中，超音波波束同時聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，超音波波束順序聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，超音波換能器被配置為使用頻率調製以將超音波波束聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處來將超音波波束輸送到材料。在一個實施例中，超音波波束同時聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，超音波波束順序聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，至少一個超音波換能器被配置為將超音波波束輸送到與多個單獨地隔開的聚焦區對應的材料的多個激勵區。在一個實施例中，多個單獨地隔開的聚焦區與多個激勵區重合（coincide）。在一個實施例中，多個單獨地隔開的聚焦區與多個激勵區間隔開。在一個實施例中，該系統還包括被配置為移動超音波探頭的移動組件。在一個實施例中，材料包括有機材料。在一個實施例中，材料包括組織。在一個實施例中，材料包括皮膚。在一個實施例中，電子處理系統被配置為在向材料輸送超音波波束的同時即時確定材料的彈性。在一個實施例中，系統被配置為用於美容程序。

在各種實施例中，一種非侵入性地測量材料的彈性的方法，該方法包括：將包括至少一個超音波換能器的超音波探頭與材料耦合；從超音波換能器向材料輸送多個超音波波束；將多個超音波波束聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處；產生源自多個單獨地隔開的聚焦區並行進穿過材料的剪切波；對源自多個單獨地隔開的聚焦區中的至少兩個聚焦區並朝向多個單獨地隔開的聚焦區中的至少兩個聚焦區之間的區域會聚的剪切波進行成像；獲得被成像的剪切波的特性；以及基於所獲得的特性確定材料區域的彈性。

在一個實施例中，成像的剪切波的特性包括剪切波的到達時間、剪切波的峰值位移、剪切波的上升時間以及剪切波的下降時間中的至少一項。在一個實施例中，將超音波波束聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處包括調製驅動超音波換能器的一個或多個信號的振幅或頻率。在一個實施例中，超音波波束同時聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，超音波波束順序聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，超音波波束被輸送到與多個單獨地隔開的聚焦區對應的材料的多個激勵區。在一個實施例中，多個單獨地隔開的聚焦區與多個激勵區重合。在一個實施例中，多個單獨地隔開的聚焦區與多個激勵區間隔開。在一個實施例中，方法包括：移動超音波探頭，以將超音波波束聚焦在材料中的多個單獨地隔開的聚焦區處。在一個實施例中，材料包括有機材料。在一個實施例中，材料包括組織。在一個實施例中，材料包括皮膚。在一個實施例中，在向材料輸送超音波波束的同時即時確定材料的彈性。在一個實施例中，方法包括：確定被配置為在材料中提供美容或美學改善的超音波治療的功效，其中，材料包括生物組織。在一個實施例中，確定被配置為提供美容或美學改善的超音波治療的功效包括使所確定的彈性與生物組織中的熱凝固點（TCP）的產生相關。

在各種實施例中，一種通過產生多個同時焦點來測量材料的彈性的方法，包括：將超音波換能器探頭耦合至材料表面，其中，超音波換能器探頭包括被配置為聚焦多個單獨地隔開的聚焦區的單個壓電換能元件；利用單個壓電換能元件將多個單獨地隔開的聚焦區聚焦在材料表面下方的區域中，其中，在多個單獨地隔開的聚焦區處的聚焦是同時的；獲得源自多個單獨聚焦區中的至少兩個聚焦區並朝向多個單獨聚焦區中的至少兩個聚焦區之間的區域會聚的多個剪切波的特性；根據所獲得的剪切波的特性確定多個單獨聚焦區中的至少兩個聚焦區之間的皮膚表面下方的區域的彈性；以及基於所確定的彈性來確定非侵入性美容程序的有效性，其中，換能器模組包括單個超音波換能器，該單個超音波換能器被配置為在與單獨聚焦區對應的多個單獨激勵區處向組織施加超音波治療。

在一個實施例中，剪切波的特性包括剪切波的到達時間、剪切波的峰值位移、剪切波的上升時間以及剪切波的下降時間中的至少一項。在一個實施例中，多個單獨激勵區中的一個單獨激勵區與多個單獨聚焦區中的對應一個重合。在一個實施例中，多個單獨激勵區中的一個單獨激勵區與多個單獨聚焦區中對應的一個間隔開。

在本文描述的若干實施例中，程序完全是美容的而不是醫療行為。例如，在一個實施例中，本文描述的方法不需要由醫生執行，而是在spa或其他美容機構處執行。在一些實施例中，系統可以用於皮膚的非侵入性美容治療。

以上概述並在下面進一步詳細闡述的方法描述了從業者採取的某些動作；然而，應當理解它們還可以包括另一方對這些行為的指示。因此，諸如“測量剪切波”的動作包括“指示測量剪切波”。

在一些實施例中，系統包括作為單個特徵（與多個特徵相反）存在的各種特徵。例如，在一個實施例中，系統包括單個換能元件，其產生抖動的兩個同時治療焦點。在替代性實施例中提供了多個特徵或部件。在各種實施例中，系統包含，基本上包括或包括本文揭露的任何特徵或部件的一個，兩個，三個或更多個實施例。在一些實施例中，特徵或部件不被包括並且可以從特定請求項中否定地放棄，使得系統沒有這樣的特徵或部件。

此外，從本文提供的描述將顯而易見適用領域。應當理解，描述和具體示例僅用於說明目的，並不旨在限制本文揭露的實施例的範圍。

以下描述闡述了實施例的示例，並且不旨在限制本發明或其教導、應用或其用途。應當理解在整個附圖中，相應的元件符號表示相同或相應的部件和特徵。在本發明的各種實施例中指示的具體實施例的描述僅用於說明目的，並不意圖限制本文揭露的本發明的範圍。而且，具有所述特徵的多個實施例的敘述並不旨在排除具有附加特徵的其他實施例或包含所述特徵的不同組合的其他實施例。此外，一個實施例中的特徵（例如在一個圖中）可以與其他實施例的描述（和圖）組合。

在各種實施例中，用於組織的超音波治療的系統和方法適於和/或配置成提供美容治療。在一些實施例中，在若干實施例中提供了裝置和方法，其將超音波治療引導到單個焦點或多個同時焦點，採用超音波成像來確認到治療區域的足夠聲學耦合以改善性能或當在美容和/或醫療程序中形成圖像時提供第一和第二方向上的移動之間的改善相關性。在如本文所用的各種實施例中，“同時”是指同時發生，或者時間差小於1ms，0.5ms，0.1ms，0.05ms或0.01ms。在各種實施例中，用超音波能量非侵入性地治療皮膚表面下方或甚至皮膚表面處的組織，例如表皮，真皮，筋膜，肌肉，脂肪和淺表肌肉腱膜系統（“SMAS”）。超音波能量可以聚焦在一個或多個治療點和/或區域，可以是未聚焦的和/或散焦的，並且可以施加到包含表皮，真皮，下皮，筋膜，肌肉，脂肪，脂肪團和SMAS中的至少一種的感興趣區域以實現美容和/或治療效果。在各種實施例中，系統和/或方法通過熱處理，凝固，消融和/或收緊向組織提供非侵入性皮膚治療。在本文揭露的若干實施例中，非侵入性超音波用於實現以下效果中的一種或多種：面部提拉，眉毛提拉，下巴提拉，眼部治療（例如，顴骨袋，治療眶下鬆弛），皺紋減少，脂肪減少（例如，脂肪和/或脂肪團的治療），脂肪團治療（例如，凹陷或非凹陷型女性脂肪營養不良），肩部改善（例如，上胸），臀部提拉（例如，臀部收緊），皮膚鬆弛治療（例如治療組織以用於收緊或腹部鬆弛治療），疤痕減少，燒傷治療，紋身去除，靜脈去除，靜脈減少，治療汗腺，治療多汗症，曬斑去除，痤瘡治療和丘疹去除。在一個實施例中，實現脂肪減少。在各種實施例中，與例如未治療的組織相比，一種或多種特性（例如凹陷，結節，“橘皮”外觀等）的脂肪團（例如，凹陷或非凹陷型女性脂肪營養不良）減少或改善達到約10-20％，20-40％，40-60％，60-80％或以上（以及其中的重疊範圍）。在一個實施例中，治療肩部。在一些實施例中，兩個，三個或更多個有益效果在相同的治療療程實現，並且可以同時實現。

本發明的各種實施例涉及控制向組織傳遞能量的裝置或方法。在各種實施例中，各種形式的能量可以包括聲，超音波，光，鐳射，射頻（RF），微波，電磁，輻射，熱，低溫，電子束，基於光子，磁，磁共振和/或其他能量形式。本發明的各種實施例涉及將超音波能量波束分裂成多個波束的裝置或方法。在各種實施例中，裝置或方法可以用於在任何程序中改變超音波聲能的傳遞，例如但不限於治療超音波，診斷超音波，超音波焊接，涉及將機械波耦合到物體的任何應用，以及其他程序。通常，利用治療超音波，通過集中來自孔徑的使用聚焦技術的聲能來實現組織效應。在一些情況下，高強度聚焦超音波（HIFU）以該方式用於治療目的。在一個實施例中，通過在特定深度處施加治療超音波而產生的組織效應可以被稱為熱凝固點（TCP）的產生。在一些實施例中，區域可以包括點。在一些實施例中，區域是線，平面，球形，橢圓形，立方形或其他一維，二維或三維形狀。通過在特定位置處產生TCP，組織的熱和/或機械消融可以非侵入性地或遠端地發生。在一些實施例中，超音波治療不包括空化和/或衝擊波。在一些實施例中，超音波治療包括空化和/或衝擊波。

在一個實施例中，TCP可以以線性或大致線性，彎曲或大致彎曲的區域或序列產生，其中每個單獨的TCP通過治療間隔與相鄰TCP分離。在一個實施例中，可以在治療區域中產生多個TCP序列。例如，可以沿著第一序列和與第一序列分離治療距離的第二序列形成TCP。儘管可以通過在單獨的TCP的一個和多個序列中產生單獨的TCP來施用治療超音波的治療，但是可能期望減少治療時間和患者所經歷的疼痛和/或不適的相應風險。通過同時，幾乎同時或順序地形成多個TCP可以減少治療時間。在一些實施例中，通過產生多個TCP，治療時間可以減少10％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％或以上。

本發明的各種實施例解決了施用超音波治療所帶來的潛在挑戰。在各種實施例中，減少了用於在靶組織處實現期望的臨床方法的所需美容和/或治療處理的TCP形成的時間。在各種實施例中，靶組織是，但不限於以下的任何一種：皮膚，眼瞼，眼睫毛，眉毛，淚小管，魚尾紋，皺紋，眼，鼻，口（例如，鼻唇溝，口周皺紋），舌頭，牙齒，牙齦，耳朵，腦，心臟，肺，肋骨，腹部（例如，用於腹部鬆弛），胃，肝臟，腎臟，子宮，乳房，陰道，前列腺，睾丸，腺體，甲狀腺，內臟，頭髮，肌肉，骨骼，韌帶，軟骨，脂肪，脂肪葉，脂肪組織，皮下組織，植入組織，植入器官，淋巴，腫瘤，囊腫，膿腫或神經的一部分，或其任何組合。

組織中的多個位置處的同時超音波治療的各種實施例在2014年9月11日公開為美國第2014/0257145號公開本的美國第14/193,234號申請案中描述，其通過引用整體併入本文。系統概述

參考圖1A、1B和1C，超音波系統20的各種實施例包括手杖（例如，手機（handpiece））100，模組（例如，換能器模組，盒，探頭）200和控制器（例如，控制台）300。在一些實施例中，控制台300包括通信系統（例如，Wi-Fi，藍牙，數據機等）以與另一方，製造商，供應商，服務提供者，網際網路和/或雲進行通信。在一些實施例中，推車301提供系統20的移動性和/或位置，並且可以包括輪子，在其上書寫或放置部件的表面，和/或隔室302（例如，抽屜，容器，擱架等），以便例如儲存或整理部件。在一些實施例中，推車具有電源，例如到電池的電源連接和/或將電力，通信（例如，乙太網路）連接到系統20的一根或多根電線。在一些實施例中，系統20包括推車301。在一些實施例中，系統20不包括推車301。手杖100可以通過介面130耦合到控制器300，所述介面可以是有線或無線介面。介面130可以通過連接器145耦合到手杖100。介面130的遠端可以連接到電路345（未示出）上的控制器連接器。在一個實施例中，介面130可以將可控制的功率從控制器300傳輸到手杖100。在一個實施例中，系統20具有多個成像通道（例如，8個通道），用於皮下結構的超清晰HD（高清晰度）視覺化以改善成像。在一個實施例中，系統20包括多個治療通道（例如，8個通道）和精確線性驅動馬達，其在提高速度（例如，25％，40％，50％，60％，75％，100％或以上）的同時使治療精度加倍。這些特徵一起建立了業界最通用的系統平臺之一並且為前所未有的未來可能性奠定了基礎。

在各種實施例中，控制器300可以適於和/或配置用於與手杖100和模組200以及整個超音波系統20的功能一起操作。在各種實施例中，多個控制器300、300'、300''等可以適於和/或配置用於與多個手杖100、100'，100''等和/或多個模組200、200'、200''等一起操作。控制器300可以包括到一個或多個互動式圖形顯示器310的連線性，所述圖形顯示器可以包括允許使用者與超音波系統20交互的觸控式螢幕監視器和圖形使用者介面（GUI）。在一個實施例中，第二更小，更具移動性的顯示幕允許用戶更容易地定位和查看治療螢幕。在一個實施例中，第二顯示器允許系統使用者查看治療螢幕（例如，在牆壁上，在移動設備上，大螢幕，遠端螢幕）。在一個實施例中，圖形顯示器310包括觸控式螢幕介面315（未示出）。在各種實施例中，顯示器310設置和顯示操作條件，包括設備啟動狀態，治療參數，系統消息和提示，以及超音波圖像。在各種實施例中，控制器300可以適於和/或配置成包括例如具有軟體和輸入/輸出裝置的微處理器，用於控制電子和/或機械掃描和/或換能器的多工和/或換能器模組的多工的系統和裝置，用於功率輸送的系統，用於監測的系統，用於感測探頭和/或換能器的空間位置和/或換能器模組的多工的系統，和/或用於處理使用者輸入和記錄治療結果的系統，等等。在各種實施例中，控制器300可以包括系統處理器和各種類比和/或數位控制邏輯，如微控制器，微處理器，現場可程序設計閘陣列，電腦板和相關部件中的一個或多個，包括固件和控制軟體，其可以能夠與使用者控制項和介面電路以及輸入/輸出電路和用於通信，顯示，介面，存儲，檔編制和其他有用功能的系統介面。在系統進程上運行的系統軟體可以適於和/或配置成控制所有初始化，時序，等級設置，監測，安全監測以及用於實現使用者定義的治療目標的所有其他超音波系統功能。此外，控制器300可以包括各種輸入/輸出模組，例如開關，按鈕等，其也可以合適地適於和/或配置成控制超音波系統20的操作。

在一個實施例中，手杖100包括一個或多個手指啟動的控制器或開關，例如150和160。在各種實施例中，一個或多個熱處理控制器160（例如，開關，按鈕）啟動和/或停止治療。在各種實施例中，一個或多個成像控制器150（例如，開關，按鈕）啟動和/或停止成像。在一個實施例中，手杖100可以包括可去除模組200。在其他實施例中，模組200可以是不可去除的。在各種實施例中，模組200可以使用閂鎖或耦合器140機械地耦合到手杖100。在各種實施例中，介面引導件235或多個介面引導件235可用於説明將模組200耦合到手杖100。模組200可以包括一個或多個超音波換能器280。在一些實施例中，超音波換能器280包括一個或多個超音波元件。模組200可以包括一個或多個超音波元件。手杖100可以包括僅成像模組，僅治療模組，成像和治療模組等。在各種實施例中，超音波換能器280在模組200內在一個或多個方向290上可移動。換能器280連接到運動機構400。在各種實施例中，運動機構包括零個，一個或多個軸承，軸，桿，螺桿，導螺桿401，編碼器402（例如，測量換能器280的位置的光學編碼器），馬達403（例如，步進馬達）以幫助確保換能器280在模組200內的準確且可重複的移動。在各種實施例中，模組200可以包括換能器280，所述換能器可以通過聲學透明構件230發射能量。在一個實施例中，控制模組300可以經由介面130耦合到手杖100，並且圖形使用者介面310可以適於和/或配置用於控制模組200。在一個實施例中，控制模組300可以向手杖100提供功率。在一個實施例中，手杖100可以包括電源。在一個實施例中，開關150可以適於和/或配置用於控制組織成像功能，並且開關160可以適於和/或配置用於控制組織治療功能。在各種實施例中，模組200通過換能器280的控制系統300的受控操作來提供以合適的焦深，分佈，時序和能量水準傳遞發射能量50以用熱凝固區域550（“TCP”，例如，熱凝固點）實現期望的治療效果。

在一個實施例中，模組200可以耦合到手杖100。模組200可以發射和接收能量，例如超音波能量。模組200可以電子耦合到手杖100，並且這種耦合可以包括與控制器300通信的介面。在一個實施例中，介面引導件235可以適於和/或配置成提供模組200和手杖100之間的電子通信。模組200可以包括各種探頭和/或換能器配置。例如，模組200可以適於和/或配置用於組合的雙模式成像/治療換能器，耦合或共同容納的成像/治療換能器，獨立的治療和成像探頭等。在一個實施例中，當模組200插入或連接到手杖100時，控制器300自動檢測它並更新互動式圖形顯示310。

在一些實施例中，存取金鑰320（例如，安全USB驅動，金鑰）連接（例如，可去除地）到系統20以允許系統20工作。在各種實施例中，存取金鑰被程序設計為客戶特定的，並且服務於多種功能，包括系統安全性，對治療指南和功能的國家/地區特定存取，軟體升級，支援日誌傳輸和/或信用轉讓和/或存儲。在各種實施例中，系統20具有網際網路和/或資料連線性。在實施例中，連線性提供了一種方法，通過該方法在系統20提供者和客戶之間傳輸資料。在各種實施例中，資料包括信用，軟體更新和支援日誌。根據使用者控制台如何連接到網際網路，將連線性劃分為不同的模型實施例。在一個實施例中，斷開模型連線性包括與網際網路斷開的控制台並且客戶不能進行網際網路存取。通過將存取金鑰（例如，USB驅動）發送給客戶來進行信用轉讓和軟體升級。在一個實施例中，半連接模型連線性包括與網際網路斷開的控制台，但是客戶能夠進行網際網路存取。使用客戶的個人電腦，智慧型電話或其他計算設備結合系統存取金鑰傳輸資料進行信用轉移，軟體升級和支援日誌傳輸。在一個實施例中，完全連接模型連線性包括使用Wi-Fi，蜂窩數據機，藍牙或其他協定無線連接到網際網路的控制台。信用轉讓，軟體升級和支援日誌傳輸直接在控制台和雲之間進行。在各種實施例中，系統20連接到線上門戶，用於簡化庫存管理，按需處理購買和商業分析見解以將客戶美容治療業務推向下一個級別。

在各種實施例中，用超音波能量非侵入性地治療皮膚表面下方或甚至皮膚表面處的組織，例如表皮，真皮，下皮，筋膜和淺表肌肉腱膜系統（“SMAS”）和/或肌肉。組織還可以包括血管和/或神經。超音波能量可以是聚焦的，未聚焦的或散焦的，並且施加到包含表皮，真皮，下皮，筋膜和SMAS中的至少一個的感興趣區域以實現治療效果。圖2是耦合到感興趣區域10的超音波系統20的示意圖。在各種實施例中，感興趣區域10的組織層可以位於受試者身體的任何部分。在一個實施例中，組織層位於受試者的頭部和面部區域。感興趣區域10的組織的橫截面部分包括皮膚表面501，表皮層502，真皮層503，脂肪層505，淺表肌肉腱膜系統層507（下文稱為“SMAS層 507”），和肌肉層509。組織還可以包括下皮504，下皮可以包括真皮層503下方的任何組織。這些層的組合可以被總稱為皮下組織510。在圖2中也示出了位於表面501下方的治療區域525。在一個實施例中，表面501可以是受試者500的皮膚表面。儘管涉及在組織層處治療的實施例可以在本文中用作示例，但系統可以應用於身體中的任何組織。在各種實施例中，系統和/或方法可以用於面部，頸部，頭部，手臂，腿部，或身體上或身體內的任何其他位置（包括體腔）的組織（包括但不限於肌肉，筋膜，SMAS，真皮，表皮，脂肪，脂肪細胞，脂肪團中的一種或組合，其可以稱為女性脂肪營養不良（例如，非凹陷型女性脂肪營養不良），膠原，皮膚，血管。在各種實施例中，脂肪團（例如，非凹陷型女性脂肪營養不良）減少量達到2％，5％，10％，15％，20％，25％，30％，40％，50％，75％，80％，90％，95％及其中的任何範圍。

參考圖2中的圖示，超音波系統20的實施例包括手杖100，模組200和控制器300。在一個實施例中，模組200包括換能器280。圖3示出了超音波系統20的實施例，其具有適於和/或配置成在多個焦深278處治療組織的換能器280。在一個實施例中，焦深278是換能器280和用於治療的靶組織之間的距離。在一個實施例中，焦深278對於給定的換能器280是固定的。在一個實施例中，焦深278對於給定的換能器280是可變的。在一個實施例中，換能器280配置成在皮膚表面下方的多個深度（例如，1.5mm，3.0mm，4.5mm或其他深度）處同時治療。

參考圖4中的圖示，模組200可以包括換能器280，所述換能器可以通過聲學透明構件230發射能量。在各種實施例中，深度可指代焦深278。在一個實施例中，換能器280可以具有偏移距離270，其是換能器280和聲學透明構件230的表面之間的距離。在一個實施例中，換能器280的焦深278是距換能器的固定距離。在一個實施例中，換能器280可以具有從換能器到聲學透明構件230的固定偏移距離270。在一個實施例中，聲學透明構件230適於和/或配置成位於模組200或超音波系統20上的某位置處以接觸皮膚表面501。在各種實施例中，焦深278超過偏移距離270的量對應於位於皮膚表面501下方的組織深度279處的靶區域處的治療。在各種實施例中，當超音波系統20放置成與皮膚表面501物理接觸時，組織深度279是聲學透明構件230和靶區域之間的距離，被測量為離接觸皮膚（有或沒有聲耦合凝膠，介質等）的手杖100或模組200表面的部分的距離和從該皮膚表面接觸點到靶區域的組織中的深度。在一個實施例中，焦深278可以對應於偏移距離270（到達與耦合介質和/或皮膚501接觸的聲學透明構件230的表面進行測量）加上到靶區域的皮膚表面501下方的組織深度279的總和。在各種實施例中，不使用聲學透明構件230。

耦合部件可以包括各種物質，材料和/或裝置，以促進換能器280或模組200與感興趣區域的耦合。例如，耦合部件可以包括聲耦合系統，其適於和/或配置用於超音波能量和信號的聲耦合。具有可能的連接（例如歧管）的聲耦合系統可用於將聲音耦合到感興趣區域中，提供液體或流體填充的透鏡聚焦。耦合系統可以通過使用一種或多種耦合介質來促進這種耦合，所述耦合介質包括空氣，氣體，水，液體，流體，凝膠，固體，非凝膠和/或其任何組合，或允許信號在換能器280和感興趣區域之間傳輸的任何其他介質。在一個實施例中，在換能器內部提供一種或多種耦合介質。在一個實施例中，流體填充模組200在殼體內部包含一種或多種耦合介質。在一個實施例中，流體填充模組200在密封殼體內部包含一種或多種耦合介質，其與超音波裝置的乾燥部分可分離。在各種實施例中，耦合介質用於在一個或多個裝置和組織之間傳輸超音波能量，傳輸效率為100％，99％或以上，98％或以上，95％或以上，90％或以上，80％或以上，75％或以上，60％或以上，50％或以上，40％或以上，30％或以上，25％或以上，20％或以上，10％或以上，和/或5％或以上。

在各種實施例中，換能器280可以在任何合適的組織深度279處對感興趣區域進行成像和治療。在一個實施例中，換能器模組280可以提供在約1W或更小，在約1W至約100W之間，和大於約100W（例如200W，300W，400W，500W）的範圍內的聲功率。在一個實施例中，換能器模組280可以提供約1MHz或更小，約1MHz至約10MHz之間（例如，1.75 MHz，3MHz，4MHz，4.5MHz，7MHz，10MHz），和大於約10MHz的頻率的聲功率。在一個實施例中，模組200具有焦深278，用於在皮膚表面501下方約4.5mm的組織深度279處進行治療。在一個實施例中，模組200具有焦深278，用於在皮膚表面501下方約3mm的組織深度279處進行治療。在一個實施例中，模組200具有焦深278，用於在皮膚表面501下方約1.5mm的組織深度279處進行治療。換能器280或模組200的一些非限制性實施例可以適於和/或配置用於在1.5mm，3mm，4.5mm，6mm，7mm，小於3mm，3mm至4.5mm之間，4.5mm至6mm之間，大於4.5mm，大於6mm等，以及0-3mm，0-4.5mm，0-6mm，0-25mm，0-100mm等範圍內的任何點的組織深度，以及其中的任何深度處傳遞超音波能量。在一個實施例中，超音波系統20設置有兩個或更多個換能器模組280。例如，第一換能器模組可以在第一組織深度（例如，約4.5mm）處施加治療，第二換能器模組可以在第二組織深度（例如，約3mm）處施加治療，並且第三換能器模組可以在第三組織深度（例如，約1.5-2mm）處施加治療。在一個實施例中，至少一些或所有換能器模組可以適於和/或配置成在大致相同的深度處施加治療。

在各種實施例中，改變用於超音波程序的焦點位置（例如，例如具有組織深度279）的數量可能是有利的，原因是它允許在不同組織深度處治療患者，即使換能器270的焦深278是固定的。這可以提供協同結果並最大化單個治療療程的臨床結果。例如，在單個表面區域下方的多個深度處的治療允許組織治療的更大總體積，這導致增強的膠原形成和收緊。另外，在不同深度處的治療影響不同類型的組織，由此產生不同的臨床效果，這些效果一起提供增強的整體美容效果。例如，表面治療可以降低皺紋的可見度，並且更深的治療可以誘導形成更多的膠原生長。類似地，在相同或不同深度的各種位置處的治療可以改善治療。

儘管在一個療程中在不同位置處治療受試者可能在一些實施例中是有利的，但是在其他實施例中按時間的順序治療可能是有益的。例如，可以在相同表面區域下治療受試者，在第一時間以第一深度，在第二時間以第二深度，等等。在各種實施例中，時間可以是納秒，微秒，毫秒，秒，分鐘，小時，天，周，月或其他時間段的量級。通過第一治療產生的新膠原可能對隨後的治療更敏感，這對於一些適應症可能是期望的。替代地，在單個療程中在相同表面區域下進行多深度治療可能是有利的，原因是在一個深度處的治療可以協同地增強或補充另一深度處的治療（由於例如增強的血流，生長因數的刺激，激素刺激等）。在若干實施例中，不同的換能器模組提供不同深度處的治療。在一個實施例中，可以針對變化的深度調節或控制單個換能器模組。最小化將選擇錯誤深度的風險的安全特徵可以與單個模組系統結合使用。

在若干實施例中，提供了一種治療下面部和頸部區域（例如，頦下區域）的方法。在若干實施例中，提供了治療（例如，軟化）頦唇褶皺的方法。在其他實施例中，提供了治療眼部區域（例如，顴骨袋，治療眶下鬆弛）的方法。通過在可變深度處治療，若干實施例將實現上眼瞼鬆弛度改善和眶周線和紋理改善。通過在單個療程中在不同位置處進行治療，可以實現最佳臨床效果（例如，軟化，收緊）。在若干實施例中，本文描述的治療方法是非侵入性美容程序。在一些實施例中，方法可以與侵入性程序結合使用，例如手術整容或吸脂，其中期望皮膚收緊。在各種實施例中，方法可以應用於身體的任何部位。

在一個實施例中，換能器模組200允許在皮膚表面處或下方的固定深度處的治療序列。在一個實施例中，換能器模組允許在真皮層下方的一個，兩個或更多個可變或固定深度處的治療序列。在若干實施例中，換能器模組包括移動機構，所述移動機構適於和/或配置成在固定焦深處在單獨的熱損傷（下文中稱為“熱凝固點”或“TCP”）的序列中引導超音波治療。在一個實施例中，單獨的TCP的序列具有在約0.01mm至約25mm的範圍（例如，1mm，1.5mm，2mm，2.5mm，3mm，5mm，10mm，20mm及其中的任何數值範圍）內的治療間隔，間隔的抖動（dithering）改變為1-50％（例如，1％，5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％及其中的任何範圍）。例如，間隔可以為1.1mm或以下，1.5mm或以上，在約1.1mm至約1.5mm之間等。在一個實施例中，單獨的TCP是離散的。在一個實施例中，單獨的TCP是重疊的。在一個實施例中，移動機構適於和/或配置成被程序設計以提供單獨的TCP之間的可變間隔。在一個實施例中，抖動可以適於和/或配置成提供單獨的TCP之間的可變間隔。在若干實施例中，換能器模組包括移動機構，所述移動機構適於和/或配置成在序列中引導超音波治療，使得TCP在由治療距離分離的線性或大致線性的序列中形成。例如，換能器模組可以適於和/或配置成沿著第一線性序列和與第一線性序列分離治療距離的第二線性序列形成TCP。在一個實施例中，單獨的TCP的相鄰線性序列之間的治療距離在約0.01mm至約25mm的範圍內。在一個實施例中，單獨的TCP的相鄰線性序列之間的治療距離為約0.01mm至約50mm。例如，治療距離可以為2mm或以下，3mm或以上，在約2mm至約3mm之間等。在若干實施例中，換能器模組可以包括一個或多個移動機構400，其適於和/或配置成在序列中引導超音波治療，使得TCP在與其他線性序列分離治療距離的單獨的熱損傷的線性或大致線性的序列中形成。在一個實施例中，在第一方向290上施加治療（例如，推）。在一個實施例中，與第一方向290相反地施加治療（例如，拉）。在一個實施例中，在第一方向290和與第一方向相反的方向上施加治療（例如，推拉）。在一個實施例中，分離線性或大致線性的TCP序列的治療距離相同或基本相同。在一個實施例中，對於各種相鄰的線性TCP序列對，分離線性或大致線性的TCP序列的治療距離是不同的或基本不同的。

在一個實施例中，提供第一和第二可去除換能器模組。在一個實施例中，第一和第二換能器模組中的每一個適於和/或配置用於超音波成像和超音波治療。在一個實施例中，換能器模組適於和/或配置僅用於治療。在一個實施例中，成像換能器可以附接到探頭的手柄或手杖。第一和第二換能器模組適於和/或配置用於可互換地耦合到手杖。第一換能器模組適於和/或配置成將超音波治療施加到第一組織層，而第二換能器模組適於和/或配置成將超音波治療施加到第二組織層。第二層組織處於與第一層組織不同的深度。

如圖3中所示，在各種實施例中，模組200通過控制系統300的受控操作提供以合適的焦深278，分佈，時序和能量水準傳遞發射的能量50以實現受控熱損傷的期望治療效果以治療表皮層502，真皮層503，脂肪層505，SMAS層507，肌肉層509和/或下皮504中的至少一個。圖3示出了對應於用於治療肌肉的深度的深度的一個實施例。在各種實施例中，該深度可以對應於任何組織，組織層，皮膚，表皮，真皮，下皮，脂肪，SMAS，肌肉，血管，神經或其他組織。在操作期間，模組200和/或換能器280也可以沿著表面501機械地和/或電子地掃描以治療延伸區域。在將超音波能量50傳遞至表皮層502，真皮層503，下皮504，脂肪層505，SMAS層507和/或肌肉層509中的至少一個之前，期間和之後，可以提供治療區域和周圍結構的監測以規劃和評估結果和/或經由圖形介面310向控制器300和用戶提供回饋。

在一個實施例中，超音波系統20產生引導並聚焦在表面501下方的超音波能量。該受控和聚焦的超音波能量50產生熱凝固點或區域（TCP）550。在一個實施例中，超音波能量50在皮下組織510中產生空隙。在各種實施例中，發射的能量50靶向表面501下方的組織，其切割，消融，凝固，微消融，操縱和/或引起指定焦深278處的表面501下方的組織部分10中的TCP 550。在一個實施例中，在治療序列期間，換能器280以指定間隔295在標記為290的箭頭所示的方向上移動以產生一系列治療區域254，每個治療區域接收發射的能量50以產生一個或多個TCP 550。在一個實施例中，標記為291的箭頭示出與箭頭290正交或平行的軸線或方向，並且TCP 550的間隔示出TCP可以與換能器280的運動方向正交或平行地間隔開。在一些實施例中，間隔的TCP的取向可以設置為與箭頭290成0-180度的任何角。在一些實施例中，間隔的TCP的取向可以基於換能器280上的極化區域的取向以0-180度的任何角設置。

在各種實施例中，換能器模組可以包括一個或多個換能元件。換能元件可以包括壓電活性材料，如鋯鈦酸鉛（PZT），或任何其他壓電活性材料，如壓電陶瓷，晶體，塑膠和/或複合材料，以及鈮酸鋰，鈦酸鉛，鈦酸鋇和/或偏鈮酸鉛。在各種實施例中，作為壓電活性材料的附加或替代，換能器模組可以包括適於和/或配置用於產生輻射和/或聲能的任何其他材料。在各種實施例中，換能器模組可適於和/或配置成以不同頻率和治療深度操作。換能器性質可以由外徑（“OD”）和焦距（F_L ）限定。在一個實施例中，換能器可以適於和/或配置成具有OD = 19mm和F_L = 15mm。在其他實施例中，可以使用其他合適的OD和F_L 值，例如OD小於約19mm，大於約19mm等，F_L 小於約15mm，大於約15mm等。換能器模組可以適於和/或配置成在不同的靶組織深度處施加超音波能量。如上所述，在若干實施例中，換能器模組包括移動機構，所述移動機構適於和/或配置成在單獨的TCP的線性或大致線性的序列中引導超音波治療，單獨的TCP之間具有治療間隔。例如，治療間隔可以為約1.1mm，1.5mm等。在若干實施例中，換能器模組還可以包括移動機構，所述移動機構適於和/或配置成在序列中引導超音波治療，使得TCP在由治療間隔分離的線性或大致線性的序列中形成。例如，換能器模組可以適於和/或配置成沿著第一線性序列和與第一線性序列分離約2mm至3mm之間的治療間隔的第二線性序列形成TCP。在一個實施例中，使用者可以在治療區域的表面上手動移動換能器模組，使得產生相鄰的TCP線性序列。在一個實施例中，移動機構可以自動地使換能器模組在治療區域的表面上移動，使得產生相鄰的TCP線性序列。孔徑空間頻率分析和傅立葉轉換

在各種實施例中，基於傅立葉分析和傅立葉光學的空間頻率分析技術可以用於提高治療處理的效率。當具有脈衝回應h(t) 的系統由刺激x(t) 激勵時，輸入x(t) 和輸出y(t) 之間的關係由如下的卷積函數關聯：

（1）

在各種實施例中，可以應用傅立葉轉換來計算方程式（1）的卷積。連續一維傅立葉轉換可以定義為：

（2）

這裡f是頻率，t是時間。可以表明時域中的卷積等效於頻域中的乘法：

（3）

在各種實施例中，夫琅和斐（Fraunhofer）近似可以用於匯出換能器開口或孔徑與所得超音波波束回應之間的關係。夫琅和斐近似的推導在Joseph Goodman，Introduction to Fourier Optics （第三版，2004）中描述，其全部內容通過引用併入本文。根據夫琅和斐近似，由複合孔徑產生的遠場複合幅度模式等於孔徑幅度和相位的二維傅立葉轉換。在若干實施例中，光學中的該關係可以擴展到超音波，原因是線性波動方程式可以用於表示光傳播和聲音傳播。在光學和/或超音波的情況下，二維傅立葉轉換可以確定換能器的焦點處的聲波壓力幅度分佈。

對於聚焦系統，表示深度的變數z 可以用表示焦距的z_f 代替。

（4a）

（4b）

在各種實施例中，傅立葉光學和傅立葉轉換恒等式（其中一些在下面的表1中列出）可以用於超音波換能器以便確定對應於換能器設計的強度分佈。例如，矩形rect(ax) 的傅立葉轉換是sinc函數。作為另一示例，均勻幅度的二維圓的傅立葉轉換是一階貝塞爾函數，其可以表示為J₁ 。

	孔徑函數	傅立葉轉換
1
2
3
4
5 （二維轉換對）
6
7

表1

在若干實施例中，超音波換能器可以具有合適尺寸和焦距的矩形孔徑。在若干實施例中，超音波換能器可以具有合適尺寸和焦距的圓形孔徑。在一個實施例中，換能器可以具有圓形孔徑，其外半徑約為9.5mm，內徑約為2mm，焦距約為15mm。圓形換能器的孔徑可以描述為：

（5a）

（5b）

例如，在一個實施例中，變數“a”可以約為9.5mm，並且方程式（5a）中的變數“b”可以約為2mm。將傅立葉轉換應用於方程式（5a）可以提供焦點處的聲波壓力分佈的估計。

（6）

其中

和

與方程式（4a）和（4b）的f_x 和f_y 相同。方程式（6）表明具有圓形孔徑的換能器的聲波壓力分佈是一階貝塞爾函數。在一個實施例中，絕大部分能量集中在焦點處（例如，距離孔徑15mm）。主超音波波束的寬度和遠離主波束的能量分佈可以表示為操作頻率的函數，如方程式（4a）和（4b）中所示。

在各種實施例中，如果通過正確的函數調製（例如，相乘）孔徑，則可以在焦點處產生兩個相同或幾乎相同的波束。在一個實施例中，余弦函數可以如下應用於圓形孔徑：

（7）

在方程式（7）的調製孔徑的焦點處的能量分佈或波束回應是孔徑的兩個函數的傅立葉轉換的卷積：

（8）

方程式（8）可以簡化為應用狄拉克δ函數的傅立葉轉換恒等式（例如，表2中的恒等式2）的兩個獨立函數的總和：

（9）

方程式（9）表明，與原始的非調製波束相比，出現在焦點處的兩個波束在空間上偏移±

。在若干實施例中，可以使用一個或多個其他調製函數（例如正弦函數）來實現期望的波束回應。在若干實施例中，可以調製孔徑，使得產生兩個以上焦點。例如，可以產生三個，四個，五個等焦點。在若干實施例中，可以調製孔徑，使得焦點順序地或大致順序地而不是同時地產生。

在若干實施例中，治療換能器模組包括移動機構，所述移動機構配置成在單獨的TCP的線性或大致線性序列中引導超音波治療，其中單獨的TCP之間具有治療間隔。例如，治療間隔可以為約1.1mm，1.5mm等。在若干實施例中，換能器模組還可以包括移動機構，所述移動機構配置成在序列中引導超音波治療，使得TCP在由治療間隔分離的線性或大致線性序列中形成。例如，換能器模組可以配置成沿著第一線性序列和與第一線性序列分離約2mm至3mm之間的治療間隔的第二線性序列形成TCP。根據方程式（9），如果通過期望空間頻率的余弦和/或正弦函數調製孔徑，則可以在焦點處（或在焦點之前）實現超音波波束的同時或大致同時分裂。在一個實施例中，由約1.1mm治療間隔分離的兩個同時或幾乎同時聚焦波束可以在線性或大致線性序列中產生。在7MHz的超音波頻率下，水中超音波的波長λ約為0.220 mm。因此，焦點處的空間頻率

和

表示為：

（10a）

（10b）

為了將兩個焦點分離約1.1mm，然後如下計算用於調製孔徑的空間頻率。使用表2中的恒等式3和4，正弦或余弦函數的傅立葉轉換是狄拉克δ函數，其參數為：

（11a）

在一個實施例中，當參數為0時，方程式（11a）可以求解k_x ：

（11b）

此外，x_o 可以用分離距離（例如，1.1mm）的一半代替：

（11c）

在若干實施例中，具有在各種操作頻率下發射超音波能量的圓形孔徑的換能器可以通過表2中列出的空間頻率的正弦和/或余弦函數進行調製。換能器的調製孔徑可以用具有不同分離距離的兩個焦點產生同時或大致同時的分裂波束，如表2中所示。在一個實施例中，換能器可以具有約19mm的OD和約15mm的焦距。

	焦點之間的分離距離
超音波頻率	1.1 mm	1.5 mm	2 mm	3 mm
4MHz	0.60	0.82	1.09	1.63
7MHz	1.04	1.43	1.90	2.86
10MHz	1.50	2.04	2.72	3.08

表2

如表2中所示，在若干實施例中，對於給定焦點分離距離，孔徑調製函數的空間頻率隨著超音波操作頻率的增加而增加。另外，空間頻率隨著期望焦點分離距離的增加而增加。

在一個實施例中，較高的空間頻率可以導致孔徑中的幅度轉變更快地發生。由於換能器處理限制，孔徑中的快速幅度變化可能使孔徑效率降低，原因是孔徑的不同部分產生的聲壓量可能存在差異。在一個實施例中，使用空間頻率同時或幾乎同時分裂波束可以減小每個波束的總焦點增益。如方程式（9）中所示，與未調製的波束相比，每個波束焦點處的場壓降低為二分之一。在一個實施例中，可以增加來自孔徑的聲壓或超音波強度以在焦平面處獲得類似或基本相似的強度。然而，在一個實施例中，增加孔徑處的壓力可能不受系統和/或換能器處理限制的限制。在一個實施例中，孔徑處的壓力的增加可以增加近場中的總強度，這可以增加過度加熱位於焦點之前的治療區域組織的可能性。在一個實施例中，可以通過使用較低的超音波治療頻率來限制或消除額外加熱焦點前組織的可能性。

在一個實施例中，應用如方程式（7）中所示的孔徑調製函數導致在焦點處的兩個同時或大致同時的超音波波束。在各種實施例中，超音波波束可以被分裂多次，例如三次，四次，五次等，使得產生多個同時或幾乎同時的波束。在一個實施例中，可以通過將孔徑調製或乘以兩個獨立的空間頻率來產生沿一個維度的四個等間隔的波束：

（12a）

（12b）

如方程式（12b）中所示，可以在沿x軸的四個不同位置處產生焦點處的未調製波束。在一個實施例中，可以將常數或DC項C1添加到幅度調製函數以維持在原始焦點位置處的能量放置：

（13a）

（13b）

在一個實施例中，由於系統，材料和/或組織限制，方程式（12）和（13）的孔徑調製，由此波束可以同時或幾乎同時放置在多個位置，可能具有有限的適用性。在一個實施例中，由於加熱位於焦點之前的治療區域組織的可能性，可以調節（例如降低）超音波治療的頻率，以便限制和/或消除這種可能性。在一個實施例中，可以在焦點處應用非線性技術，以便限制和/或消除加熱焦點前組織的可能性。在一個實施例中，可以增加來自孔徑的聲壓或超音波強度以在焦平面處獲得相似或基本相似的強度。

在各種實施例中，如果孔徑處的幅度和相位函數是可分離的，則聲壓函數U(x₁ , y₁ ) 的二維傅立葉轉換可以表示為x 和y 的兩個函數的一維傅立葉轉換的乘積。在各種實施例中，在線性或大致線性序列中產生多個TCP以及同時或幾乎同時產生多個線性序列可能是有利的。使用頻率調製電子抖動多波束分裂孔徑

在各種實施例中，表2示出了針對給定操作頻率（例如，在各種實施例中，4MHz，7MHz，10MHz）用於實現兩個同時焦點之間的特定距離的孔徑空間頻率。方程式（11c）示出了焦點之間的分離距離也是操作頻率的函數。例如，在一個實施例中，孔徑的空間頻率（k_x ）固定為1.0mm^-1 ，並且允許操作頻率變化。可以重寫方程式11c以示出如何通過操作頻率調製焦點分離距離。 s = (k_x z_f v_c )/(π f_op )    （14）

其中k_x 是空間頻率，單位為mm^-1 ，z_f 是孔徑的焦深，單位為mm，v_c 是傳播介質（例如水）中的超音波速度，單位為mm/贡sec，並且f_op 是孔徑的操作頻率，單位為MHz。在一個實施例中，在方程式11c中進行以下替換： λ = v_c /f_op （15）

如方程式（14）中所示，焦點的分離距離是操作頻率的函數。此外，對於操作頻率的分離距離的變化率為： ds/df_op =-(k_x z_f v_c )/(π f_op ² )    （16）

方程式（16）表明，分離距離隨著操作頻率的增加而減小。表3（下面）示出了對於不同空間頻率（例如，在各種實施例中，4MHz，7MHz，10MHz）作為操作頻率的函數的分離距離的變化率。

	方程式（16）的導數[mm/MHz]
超音波頻率	1.1 mm	1.5 mm	2 mm	3 mm
4MHz	-0.269	-0.367	-0.488	-0.730
7MHz	-0.152	-0.209	-0.278	-0.418
10MHz	-0.107	-0.146	-0.195	-0.221

表3

如表3中所示，隨著操作頻率的增加，焦點變得更接近，並且隨著操作頻率的減小，焦點變得更遠，而無需改變相位或機械地移動換能器。這是一種電子地移動波束以擴展能量而不依賴於組織中的熱傳導的獨特方法。益處包括最大溫度的降低或最小化以及病變的熱凝固體積的增加，而不需要額外的系統通道。

可以通過使用方程式（14）來確定從主操作頻率的移動量。在一個實施例中，孔徑的主操作頻率是5MHz並且焦距是15mm。在一些實施例中，操作頻率被稱為孔徑中心頻率。在一個實施例中，操作頻率是5MHz。在一個實施例中，圖5中的表4示出了針對5MHz的中心頻率設計的具有不同空間頻率（kx = 0.5，1.0，1.5，2.0，單位為mm^-1 ）的孔徑的焦點分離量。它還計算從5MHz的中心頻率的焦點的擴展量。根據一個實施例，間隔對於相對於5MHz的較高頻率減小，並且對於相對於5MHz的較低頻率增加。

圖6示出了針對不同孔徑空間頻率的孔徑的所有操作頻率的間隔差異。如圖6所示，分離距離隨著頻率的減小而增加。

在一個實施例中，分離距離相對於頻率5MHz。在一個實施例中，可以通過參考到5MHz處的初始分離的所有移動來確定從頻率調製估計電子抖動的一種方式。如圖7所示，焦點之間的分離距離的擴展可以容易地變化超過1mm。

在各種實施例中，可以根據換能器頻寬來描述來自一個孔徑的可能操作頻率的範圍。在一個實施例中，較大的換能器頻寬導致具有較寬範圍的操作頻率的孔徑。通過定位發射強度減小到峰值發射強度的-3dB的頻率，可以將換能器頻寬描述為孔徑中心頻率的百分數。在一個實施例中，對於換能器孔徑的發射回應，-3dB高頻被指定為f_-3db,H 並且-3dB低頻被指定為f_{-3dB, L} 。以[MHz]為單位的-3dB中心頻率被描述為： f_{-3dB ， center} = (f_{-3dB ， H} + f_{-3dB ， L} )/2    （17）

-3dB百分比頻寬被描述為： BW_-3dB = 100%* (f_{-3dB ， H} - f_{-3dB ， L} )/ ((f_{-3dB ， H} +f_{-3dB ， L} )/2)    （18）

在一些實施例中，可以通過使用（但不限於）背襯層，匹配層，多個壓電層，電匹配，壓電複合材料和/或單晶壓電陶瓷來實現增加一個孔徑內可能的操作頻率範圍。在一個實施例中，隨著換能器頻寬的增加，可能的分離距離的範圍增加。表5（下面）示出了如果孔徑中心頻率為5MHz，則基於百分比頻寬焦點擴展可以如何改變。對於0.5mm^-1 ，1.00mm^-1 ，1.50mm^-1 ，2.00mm^-1 的空間頻率，5MHz的焦點分離距離分別為0.72mm，1.43mm，2.15mm和2.86mm。如果孔徑處的空間頻率為1.50mm^-1 且換能器頻寬為60％，則焦點之間的分離距離變化1.42mm，其是大於5MHz處波束的橫向解析度的距離。 從5MHz中心頻率的附加擴展，單位為[mm]

頻寬	kx =0.5 mm-1	kx =1.0 mm-1	kx =1.5 mm-1	kx =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

表5

在一個實施例中，隨著頻率改變，景深以及橫向解析度和焦點增益也將改變。在一個實施例中，隨著頻率改變，景深，橫向解析度和焦點增益將不改變。因此，在一個實施例中，孔徑處的強度可以根據加熱速率目標而改變。而且，在一些實施例中，同時發送多個操作頻率以立即或接近立即地擴展能量可能是有利的。例如，孔徑的發射激勵可以包括在1.75MHz，4MHz，5MHz和6MHz處的激勵，它們所有都在同時。通過改變孔徑空間頻率實現多個焦點

如方程式14所示，孔徑空間頻率越高，焦點之間的分離距離越大。在一個實施例中，孔徑以空間頻率k_x 極化。通過連接具有將相位修改為0度或180度的能力的單獨的電激勵通道，空間頻率可以容易地加倍或減小到零，如圖8中的實施例所示。例如，如果通道1至16上的相位為0度，則孔徑空間頻率為k_x 。在實施例中，當每個通道上的相位從0度變化到180度使得奇數通道處於0度並且偶數通道處於180度時，則孔徑處的空間頻率為½k_x 。在實施例中，如果相位每兩個通道重複使得通道1和通道2為0度並且通道3和通道4為180度，依此類推，則孔徑處的空間頻率為0。如果通道1為0度，通道2為180度，通道3為180度，通道4為0度，依此類推，則孔徑處的空間頻率為2k_x 。在該情況下，可以產生七個獨特的焦點。如表4中所示（在圖5），如果孔徑中心頻率為5MHz，並且孔徑頻率是0mm^-1 ，0.5mm^-1 ，1.0mm^-1 或2.0mm^-1 中的任何一個，則相應的分離距離為0mm，0.72mm，1.43mm和2.86mm，其產生分離0.36mm的七個獨特的焦點位置。在各種實施例中，0度和180度之間的中間相位將進一步允許兩個焦點傾斜，使得可以在焦平面處產生焦點線。最終，傾斜、焦點位置的調製和頻率調製能夠加熱並且可能凝固具有約2.86mm的長度的整個線。

在一個實施例中，極化陶瓷具有2k_x 的空間頻率，如圖9中所示。在該情況下，每個電通道覆蓋陶瓷（例如，壓電陶瓷）中的兩個極化區域。如果通道1至通道8具有相同的電相位，則孔徑的空間頻率為2k_x 。如果相位交替使得奇數通道具有0度的相位並且偶數通道具有180度的相位，則孔徑的空間頻率為k_x 。在一個實施例中，在通道上僅可能有兩個相位的該配置能夠實現四個獨特的焦點。在各種實施例中，如果附加相位是可允許的，則可以將兩個焦點傾斜到許多不同的焦點位置。該配置限制了獲得多個焦點位置所需的電子通道的數量。

在若干實施例中，治療系統利用多個治療通道來實現電子聚焦和/或轉向。例如，利用多個治療通道實現電子聚焦和/或轉向的治療系統允許更快的電子抖動以使用與其他治療裝置相同的能量產生更多的熱凝固，或者使用具有比其他治療裝置更少能量的電子抖動產生相等的熱凝固。該技術拓寬了裝置提供的功效和舒適統一體。除了電子抖動之外，多個治療通道還可以將波束移動到不同的深度位置，例如兩個傳統的換能器，如DS7-4.5（4.5mm深度處7MHz）和DS7-3.0（3.0mm深度處7MHz），可以由在兩個不同深度之間移動的單個裝置代替。

在一個實施例中，具有經連接以使波束軸向移動的多個治療通道281的換能器280（例如環形陣列）通常首先在深的深度處產生TCP 550，然後移動到較淺的深度。在另一實施例中，TCP 550在淺深度處產生，然後在皮膚表面下方更深的深度處產生。這順序地產生TCP 550並將導致治療時間延長。例如，在一個實施例中，如果用於深TCP 550的時間是t_deep 並且用於淺TCP 550的時間是t_shallow ，則用於兩個TCP 550的總治療時間是兩個治療時間的總和，t_deep 加上t_shallow 。在一個實施例中，通過使用信號混合技術同時形成多個（兩個或更多個）TCP 550來減少總治療時間，所述信號混合技術在每個通道處使用信號切趾（遮蔽）和相位控制。在一個實施例中，總治療時間是t_deep 和t_shallow 的最大值：

治療時間，常規方法：t_treatment = t_deep + t_shallow

治療時間，信號混合：t_treatment = max(t_deep , t_shallow )

在實施例中，環形陣列設計280能夠實現治療波束在深度上的電子移動（例如，通過改變皮膚表面下方的TCP 550的深度）。在一個實施例中，換能器280包括具有固定機械焦點的八個治療通道環形換能器元件281。圖10示出了該陶瓷環形陣列設計280的一個實施例的俯視圖，其中成像換能器285處於碗的中心。在該實施例中，治療環形換能器280具有標識為Tx0至Tx7的八個環，對應於元件281。換能器

在一個實施例中，換能器280球形地聚焦到一個或多個點。在一個實施例中，換能器280圓柱形地聚焦到一條或多條線。換能器280的各種實施例包括具有透鏡的扁平壓電器。在各種實施例中，換能器280包括凸側282和凹側283。在各種實施例中，換能器280包括凸側282和凹側283，其具有提供可變深度，可變間隔，可變焦距定位，具有一個，兩個，三個，四個或更多同時聚焦區中的任何一個或多個的特徵。在各種實施例中，換能器280電連接到一個或多個調諧電路。調諧電路改善控制台和換能器之間的電信號。在各種實施例中，一個或多個調諧電路位於換能器的殼體中，位於換能器和控制台之間的連接中，和/或位於控制台中。

圖11示出了換能器280的實施例，所述換能器包括具有凸側282和凹側283的單個元件。圖12示出了包括固體塗層凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一極化區域和第二極化區域，其中極化區域是正極，負極或未極化。圖12示出了包括固體塗層凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一區域和第二區域，其中區域可以包括塗層或不包括塗層。在一個實施例中，單個電極設置在凸表面上，凹表面上的極化條帶連接到兩個通道（例如，圖12）。條帶可以交替以分裂波束或僅包括一個相以模擬傳統的換能器。這將允許一個換能器模擬DS4-4.5S和DS4-4.5的處理，因此可以通過一個換能器放置來產生三條線。

圖13示出了包括條帶狀凸側282和固體塗層凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一極化區域和第二極化區域，其中極化區域是正極，負極或未極化。圖13示出了包括條帶狀凸側282和固體塗層凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一區域和第二區域，其中區域可以包括塗層或不包括塗層。在各種實施例中，條帶電連接到一個或多個通道。在一個實施例中，奇數條帶連接到第一通道並且偶數條帶連接到第二通道。在一個實施例中，第一通道保持在0°，而第二通道在0°和180°之間交替（反之亦然）。來自第一通道的聚焦的超音波能量保持在單個中心位置，來自第二（交替）通道的聚焦的超音波能量產生兩個間隔開的聚焦區。來自第一（恒定）和第二（交替）通道的聚焦的超音波能量一起產生三個同時TCP。在一個實施例中，單個電極設置在凹表面上，在凸表面上的極化條帶連接到兩個通道（例如，圖13）。條帶可以交替以分裂波束或僅包括一個相位以模擬傳統的換能器。這將允許一個換能器模擬DS4-4.5S和DS4-4.5的處理，因此可以通過一個換能器放置來產生三條線。

圖14示出了包括條帶狀凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一極化區域和第二極化區域，其中極化區域是正極，負極或未極化，其中條帶狀區域相對於彼此以約90度的取向旋轉。圖14示出了包括條帶狀凸側282和固體塗層凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一區域和第二區域，其中區域可以包括塗層或不包括塗層，並且其中條帶相對於彼此旋轉約90度。

圖15示出了包括條帶狀凸側282和環形凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一極化區域和第二極化區域，其中極化區域是正極，負極或未極化。圖15示出了包括條帶狀凸側282和環形凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一區域和第二區域，其中區域可以包括塗層或不包括塗層。

圖16示出了包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一極化區域和第二極化區域，其中極化區域是正極，負極或未極化。圖16示出了包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一區域和第二區域，其中區域可以包括塗層或不包括塗層。

在一些實施例中，系統包括作為單個特徵（與多個特徵不同）存在的各種特徵。例如，在一個實施例中，該系統包含，基本上包括或包括單個超音波換能元件，所述單個超音波換能元件適於經由抖動提供兩個同時治療區域。在替代實施例中提供了多個特徵或部件。多個深度處的同時治療

在各種實施例中，治療系統組態成產生沿著機械運動線以相等距離分離的組織中的多個微凝固區域。在各種實施例中，治療系統提供不同的模組，盒或不同的換能器（例如，DS4-4.5，DS7-4.5，DS7-3.0，DS10-1.5，DS7-3.0N，DS10-1.5N，或OT4-4.5，OT7-4.5，OT7-3.0，OT10-1.5，其中第一個數位代表治療頻率並且第二個數位代表治療傳遞的深度。後兩個換能器的'N'表示該裝置是窄換能器，其用於難以到達的區域，如鼻和嘴周圍。前四個換能器可以沿著25mm線傳遞治療，而窄換能器提供14mm的最大線長度）。在各種實施例中，具有環形電極和極化陶瓷的換能器能夠實現橫向維度的頻率抖動，深度維度的電子抖動，深度維度的電子聚焦以及單個換能器，其可以在一個換能器中模擬DS10-1.5（1.5mm深度處10MHz）的，DS7-3.0（3.0 mm深度處7MHz），DS7-4.5（4.5 mm深度處7MHz），和DS4-4.5（4.5 mm深度處4MHz）。在一個實施例中，可選擇的調諧電子器件可以與複合陶瓷組合使用以使得具有環形電極和極化陶瓷的換能器能夠實現橫向維度的頻率抖動，深度維度的電子抖動，深度維度的電子聚焦的功能。在各種實施例中，一個，兩個，三個或更多個可選擇的調諧電路有助於穩定控制台和換能器之間的信號，並且可以呈現在換能器殼體中，在換能器和控制台之間，或在控制台中。

在一個實施例中，全面部治療用換能器傳遞800個治療線，其涉及操作者在約70至90分鐘內沿著患者皮膚移動手機。在一個實施例中，單個治療碗被配置用於同時傳遞兩個治療線（例如，DS4-4.5S，DS4-3.0S，OT4-4.5S或OT4-3.0S），基於最近的臨床研究，其可以使治療傳遞時間減少約40％。在各種實施例中，如果以正確的能量操作，治療裝置提供相當水準的功效。在各種實施例中，同時治療減少治療的總體疼痛。在一個實施例中，同時治療時間明顯縮短，假設治療的總體疼痛較少。

在各種實施例中，同時治療將使治療速度增加10％，20％，25％，30％，40％，50％，60％或以上。在各種實施例中，同時治療將使治療時間減少10％，20％，25％，30％，40％，50％，60％或以上。在各種實施例中，系統組態成在60，50，40，30，20或10分鐘或更短的時間內完成治療時間。

在一個實施例中，同時治療系統同時產生兩個線，具有在熱凝固區域550處移動微凝固深度的能力。在一個實施例中，治療換能器的頻寬增加，則可能具有一個裝置，其表現類似於兩個，三個，四個，五個或六個固定深度裝置。在一個實施例中，使用8通道治療裝置。

圖17示出了包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一極化區域和第二極化區域，其中極化區域是正極，負極或未極化。圖17示出了包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280的實施例，其中條帶包括第一區域和第二區域，其中區域可以包括塗層或不包括塗層。在一個實施例中，與同時換能器耦合的環形陣列使得能夠在皮膚表面下方的不同深度279（例如，D₁ ，D₂ ，D₃ ，... D_N ）處同時產生兩個聚焦超音波治療線。在一個實施例中，凹側283上的條帶交替地極化（例如，在0度和180度等）。在各種實施例中，深度279為1.5mm，3.0mm，4.0mm，4.5mm或7mm。在一個實施例中，D₁ = 1.5mm，D₂ = 3.0mm，並且D = 4.5mm。在各種實施例中，深度279為0.5mm，1.0mm，1.5mm，2mm，3mm，4mm，4.5mm，6mm，7mm，小於3mm，在0.5mm至5mm之間，在1.5mm至4.5mm之間，大於4.5 mm，大於6 mm，7 mm，以及0.1 mm-3 mm，0.1 mm-4.5 mm，0.1 mm-25 mm，0.1 mm-100 mm的範圍內的任何點，和其中的任何深度（例如，6mm，7mm，10mm，13mm，15mm，17mm）。在實施例中，在多個深度處的同時治療在不同深度279處產生多個熱凝固區域550。圖17示出了同時治療碗的實施例的兩側。在治療碗的一側是用於執行交替極化的條帶。在一個實施例中，條帶在凹側283上。在一個實施例中，條帶在凸側282上。在一個實施例中，在完成極化之後，剝離電極並在整個側上放置完整的電極。在一個實施例中，冷銀電極也可以用於連接條帶。在一個實施例中，治療碗的相對側包括可以具有或不具有相等面積的同心環。當正確的相位施加到治療碗時，環形陣列能夠實現深度上的波束移動。

在一個實施例中，包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280配置成在各種深度279處產生多深度熱凝固區域550，如圖18（在x-y-z空間中投影），圖19（x-z平面）和圖20（y-z平面）中所示。圖18示出了微凝固點的三維草圖。在一個實施例中，可以同時產生兩個，三個，四個或更多個點。在一個實施例中，同時產生兩個點。在一個實施例中，預期在移動到下一個深度（例如，3.0mm）並且然後最終移動到最淺深度（例如，1.5mm）之前首先產生更深的微凝固點（例如，4.5mm）。在一個實施例中，運動機構從左向右和從右向左移動。在一個實施例中，通過在從左向右移動時在最深深度（例如，4.5mm）處形成微凝固點並且然後在從右向左移動時放置下一深度（例如，3.0mm）並且然後在再次從左向右移動時在最淺深度（例如，1.5mm）處用微凝固點完成治療，可以限制皮膚的溫度。圖19示出了沿著機械運動的方向（x軸）和深度（z軸）的治療的投影。圖20示出了沿著波束分裂的方向（y軸）和深度（z軸）的治療的投影。

圖21-23示出了同時多深度治療裝置的實施例，其配置成在1.5mm，3.0mm和4.5mm的深度處產生TCP，其中中間層偏離深和淺深度。在一個實施例中，包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280配置成在各種深度279處產生多個深度熱凝固區域550，如圖21（在x-y-z空間中投影），圖22（x-z平面）和圖23（y-z平面）中所示。在一個實施例中，TCP的長度可能限制將多個深度的TCP直接堆疊在彼此的頂部上的能力。在一個實施例中，運動機構使不同深度的TCP治療彼此偏移。圖21示出了偏移多深度換能器的三維圖。對於圖18-20a描述的類似的傳遞過程可以應用於圖21-23中的實施例，其中可以在從左向右或從右向左移動時傳遞微凝固點以最小化對表皮或真皮或組織層的任何潛在損傷的可能性。圖22示出了沿著機械運動（x軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。這清楚地示出了TCP的中間層從深層和淺治療偏移。圖23示出了沿著波束分裂的方向（y軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。

圖24-26示出了同時多深度治療裝置的實施例，其配置成在1.5mm，3.0mm和4.5mm的深度處產生TCP，其中中間層以變化的節距從淺深度偏移。在一個實施例中，運動機構可以用於匹配單線治療中的TCP之間的分離距離。圖24-26示出了多深度同時治療的三維草圖。在該情況下在實施例中，4.5mm深度治療以一個節距（分離1.5mm）傳遞，而3.0mm深度和1.5mm深度治療以另一節距（例如分離1.1mm）傳遞。儘管1.5mm深度和3.0mm深度治療處於相同節距（例如1.1mm），但運動機構允許施加偏移以防止微凝固點的堆疊。圖25示出了沿著機械運動（x軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。這清楚地示出了TCP的中間層從淺治療偏移，即使節距相同。類似地，最深治療相對於另外兩個深度處於略大的節距。圖26示出了沿著波束分裂的方向（y軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。

在各種實施例中，包括環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280（例如圖16和/或圖17中所示）產生圖25、26和/或29的實施例中所示的治療模式。在實施例中，當在x-y-z空間中的投影中觀察時，具有環形凸側282和條帶狀凹側283的換能器280在焦點區域的中心附近產生強度峰值（例如，在圖18和19中），其中環形凸側282中的每個環的控制具有幅度（A）和相位（θ）。在該情況下，基於條帶的極化在一個深度處產生同時焦點。為了在每個深度處產生同時焦點，如圖18和19中所示，將不同相位（θ）和不同幅度（A）施加到每個環，以便在不同深度處產生同時焦點。不同相位使兩個焦點能夠移動到不同焦深，並且不同幅度允許焦點強度變化並因此改變組織中的加熱速率。沿著Y軸在相同深度處的兩個焦點之間的分離量由頻率，焦深和條帶的空間頻率確定（參見方程式14，其中s被求解）。可以手動或機械地移動換能器以沿著X軸精確地間隔同時焦點。在一個實施例中，中間環具有幅度A₁ ，大於具有幅度A₂ 的下一個外環，A₂ 大於A₃ ，...直到最外面的環幅度A_n ，產生更寬的強度範圍並且能夠成形為同時出現的兩個焦點。該幅度控制允許兩個焦點處的波束寬度以及影響加熱速率的強度變化。

在各種實施例中，連續波函數可以用於在皮膚表面下方的不同深度處產生同時聚焦區，其將聚焦解的激勵函數與另一解組合。在一個實施例中，第一深度（d₁ ）處的聚焦區（f₁ ）與不同於第一深度（d₁ ）的第二深度（d₂ ）處的第二聚焦區（f₂ ）同時產生。不同深度（d₁ 和d₂ ）處的兩個焦點可以經由將激勵與單個超音波換能元件組合的線性系統同時產生。下表示出了每個聚焦區和深度所需的兩組幅度和相位。由於這兩個激勵以相同的頻率發生，因此可以將每個環上的兩個激勵組合成一個幅度和一個相位。假設對於焦點＃1的1號環上的激勵寫為： x_{1 ， 1} (t) = A_{1 ， 1} sin(ωt + θ_{1 ， 1} )

假設對於焦點＃2的1號環上的激勵寫為： x_{1 ， 2} (t) = A_{1 ， 2} sin(ωt + θ_{1 ， 2} )

其中ω是2θf，其中f是頻率並且t是時間。

	處於深度(d1 )的焦點#1 (f1 )	處於深度(d2 )的焦點#2 (f2 )
環號	幅度	相位	幅度	相位
1	A1 ， 1	θ1 ， 1	A1 ， 2	θ1 ， 2
2	A2 ， 1	θ2 ， 1	A2 ， 2	θ2 ， 2
3	A3 ， 1	θ3 ， 1	A3 ， 2	θ3 ， 2
4	A4 ， 1	θ4 ， 1	A4 ， 2	θ4 ， 2
5	A5 ， 1	θ5 ， 1	A5 ， 2	θ5 ， 2
6	A6 ， 1	θ6 ， 1	A6 ， 2	θ6 ， 2
7	A7 ， 1	θ7 ， 1	A7 ， 2	θ7 ， 2
8	A8 ， 1	θ8 ， 1	A8 ， 2	θ8 ， 2

為了在兩個不同的深度同時產生兩個焦點，必須組合第一環的兩個激勵： X₁ (t) = x_{1 ， 1} (t) + x_{1 ， 2} (t) = A_{1 ， 1} sin(ωt + θ_{1 ， 1} ) + A_{1 ， 2} sin(ωt + θ_{1 ， 2} )

然而，即使這是環1上的必要激勵，也不清楚環上所需的實際幅度和相位同時適當地激勵f₁ 和f₂ 。為了確定組合效果的該新幅度（Λ₁ ）和新相位（Ω₁ ），應用以下三角恒等式： Λ₁ = sqrt([A_{1 ， 1} cos(θ_{1 ， 1} ) + A_{1 ， 2} cos(θ_{1 ， 2} )]² + [A_{1 ， 1} sin(θ_{1 ， 1} ) + A_{1 ， 2} sin(θ_{1 ， 2} )]² ) Ω₁ = tan^-1 [(A_{1 ， 1} sin(θ_{1 ， 1} ) + A_{1 ， 2} sin(θ_{1 ， 2} ))/(A_{1 ， 1} cos(θ_{1 ， 1} ) + A_{1 ， 2} cos(θ_{1 ， 2} ))]

使得環1上的新激勵是： X₁ (t) =Λ₁ sin(ωt +Ω₁ )

可以將相同的過程應用於其他環以獲得陣列解以同時產生f₁ 和f₂ 。類似地，如果希望同時傳遞三個或更多個焦點，則可以使用上述恒等式重複該過程，直到僅針對每個環計算一個激勵和一個相位。例如，假設目標是同時產生三個焦點，則基於焦點1和焦點2所需的幅度和相位計算每個環的初始新幅度和新相位。接下來，將這些新幅度和相位與焦點3所需的環激勵組合。

儘管使用該方法可以產生同時焦點，但是必要的幅度可能受到壓電材料飽和以及在產生多個焦點時組織吸收周圍組織中增加強度的能力的限制。必須將這些物理限制與同時產生焦點的時間優勢進行比較。

圖27-29示出了同時多深度治療裝置的實施例，其配置成在1.5mm，3.0mm和4.5mm的深度處產生TCP，其中中間層偏離淺深度並且頻率用於在每個深度處產生不同的分離距離。在圖24-26中，使用運動機構使TCP的中間深度從最深和最淺的深度偏移。在各種實施例中，同時產生的TCP之間的分離量取決於治療頻率。在一個實施例中，裝置能夠以多個頻率（例如，用寬頻治療換能器）傳遞治療，並且可以使用頻率調製TCP之間的距離。如對於圖18所討論的，條帶的間隔在製造時確定，原因是這通過陶瓷極化產生。較低的頻率和較深的深度產生同時產生的TCP（y-z平面）之間更寬分離。圖4a示出了具有這總不同分離程度的TCP的三維矩陣。隨著較淺深度的頻率增加和治療深度減小，同時產生的TCP之間的距離減小。圖28示出了沿著機械運動（x軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。這清楚地示出了TCP的中間層從淺和深治療的偏移，即使節距相同。圖29示出了沿著波束分裂的方向（y軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。該投影表明，隨著治療深度增加，TCP之間的間隔逐漸變大，這主要是由於治療中的深度和頻率變化。

在一個實施例中，如圖29中所示，可以通過改變頻率和焦深來產生不同的間隔。例如，方程式14為：

s = (2 k_x z_f λ)/(2 π)

其中s是相同深度處的兩個同時焦點之間的間隔。該方程式表明焦點分離是焦深（zf）和頻率的函數（因為λ是聲速除以頻率）。假設使用相同頻率和條帶上的空間頻率。該表總結了分離1.5 mm的不同焦點的分離。

zf(mm)	頻率(MHz)	波長 (mm)	kx (mm^-1)	s (mm)
15.5	7	0.22	1.5	1.628
17	7	0.22	1.5	1.786
18.5	7	0.22	1.5	1.943

然而，如果頻率變化使得較高頻率用於最淺焦點，則可以實現分離距離的更寬範圍：

zf(mm)	頻率(MHz)	波長(mm)	kx(mm^-1)	s (mm)
15.5	10	0.154	1.5	1.140
17	7	0.22	1.5	1.786
18.5	4	0.385	1.5	3.401

在各種實施例中，可以使用不同的w（例如，w1，w2）來改變距離或間隔。在各種實施例中，連續波函數可以用於產生在皮膚表面下方的不同深度處的同時聚焦區，其將頻率與傅立葉轉換組合。在一個實施例中，第一深度（d₁ ）處的焦點區域（f₁ ）與不同於第一深度（d₁ ）的第二深度（d₂ ）處的第二焦點區域（f₂ ）同時產生。不同深度（d₁ 和d₂ ）處的兩個焦點可以經由線性系統同時產生，其組合單個超音波換能元件的激勵（excitation）。f_{1_____} f_{2_____} A_{1 ， 1} /θ_{1 ， 1} A_{1 ， 2} /θ_{1 ， 2} A_{2 ， 1} /θ_{2 ， 1} A_{2 ， 2} /θ_{2 ， 2} A_{3 ， 1} /θ_{3 ， 1} A_{3 ， 2} /θ_{3 ， 2} A_{4 ， 1} /θ_{4 ， 1} A_{4 ， 2} /θ_{4 ， 2} 其中X₁ = excitation (A, θ) = A_1,1 sin (w₁ t- θ_1,1 ) A_1,2 sin (w₂ t- θ_1,2 )，以在不同距離處產生兩個同時焦點。

在各種實施例中，當在材料上施加足夠的DC偏壓時，電致伸縮器表現出壓電行為。在一個實施例中，壓電行為的強度與聲學靈敏度成比例。在一個實施例中，電致伸縮材料在製造過程中與治療碗一起使用。在一個實施例中，在製造期間實現模式化和電極附接，但是在治療傳遞期間完成電致伸縮器的極化。例如，在一個實施例中，發射孔徑可以是如圖37中所示的方波，或者通過修改高電壓值來遮蔽。圖30示出了同時多深度治療裝置的實施例，其配置成在1.5mm，3.0mm和4.5mm的深度處產生TCP，其中環形陣列與能夠在不同深度處同時產生多對的電致伸縮器耦合。在一個實施例中，電致伸縮器改變空間頻率（例如圖37中的一個實施例中所示）以提供產生治療線（例如圖34中的一個實施例中所示）。在一個實施例中，電致伸縮器產生治療線而不採用機械運動機構。在一個實施例中，電致伸縮器產生垂直於機械運動機構的運動的線。因此，在各種實施例中，多維治療可以在各種間隔，線，平面或三維空間中產生一個，兩個或更多個治療聚焦區。在一些實施例中，電致伸縮器導致壓電換能器的晶格中的離子在暴露於外部電場時發生位移。在各種實施例中，圖17-29具有固定極化模式以產生兩個同時產生的TCP之間的分離距離。這是因為極化模式是在製造過程中在壓電陶瓷中產生的。條帶之間的間隔確定TCP之間的間隔。條帶之間的距離越大，TCP越接近。在一些實施例中，在極化完成之後不能改變條帶之間的距離。在一個實施例中，如圖30-33中所示，電絕緣材料不涉及極化，而是使用電致伸縮器在裝置操作期間施加直流（DC）電壓以表現出可以用於改善裝置性能的壓電行為。圖30示出了陶瓷碗的正面和背面（例如，凹側和凸側），其類似於圖17中所示的實施例。在一個實施例中，環形模式在換能器的背面（例如，凸側）上。與圖17中的實施例相比，前側（患者側，例如，凹側）略有不同，例如，條帶看起來以更精細的節距產生。其次，陶瓷不是極化的，而是來自每個單獨條帶的連接被連接到獨立的電子器件組，從而在條帶上施加電壓以產生適當的模式，所述模式產生TCP之間的分離距離。在一個實施例中，電壓以高空間頻率變化，導致在TCP之間產生更大的分離距離。電子器件允許改變該模式，使得TCP之間的距離也可以改變。結果是可以通過該幅度調製產生的同時TCP的集合。沒有必要在每個條帶上施加負電壓或正電壓。在一些實施例中，將條帶短接到地可以防止或減少聲激勵。圖31示出了可以三維產生的TCP分佈類型的實施例。在實施例中，在每個深度處產生五個TCP，其用條帶上的三個不同的DC幅度調製模式來實現。再次，基於運動機構從左向右或從右向左的運動，調製模式和環的聚焦，順序可以在深度279內或在每個深度處變化。使用的順序基於表皮和真皮以及任何其他組織層的安全耐受性，以及盡可能快地傳遞TCP的目標。圖32示出了沿著機械運動（x軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。圖33示出了沿著波束分裂的方向（y軸）和深度（z軸）的傳遞的投影。該投影示出了在該平面中產生的五個TCP。同時產生兩對TCP，其中一對與傳統換能器類似地一次產生。在各種實施例中，對於圖21-29的實施例討論的技術適用於電致伸縮器設計。

圖34-36示出了同時多深度治療裝置的實施例，其配置成在1.5mm，3.0mm和4.5mm的深度處產生TCP，其中環形陣列與同時治療換能器耦合使得能夠在不同深度處同時產生兩條線。在一個實施例中，使用具有足夠條帶的電致伸縮器的優點是如果模式快速改變則產生熱治療線的能力。圖34示出了實施例，示出了在僅一個深度處使用電致伸縮器模式的多個空間頻率產生的三維TCP線。取決於條帶上的模式變化的速率，可以改變該加熱以產生微凝固線或高溫線，其是用於細胞凋亡的組織。圖35示出了到x-z平面的投影，其考慮了五條線。圖36示出了到y-z平面的投影，其示出了在特定深度處沿著y軸的加熱線。

在一個實施例中，圖37示出了當條帶具有細節距時可以產生的不同模式。在圖37中，X軸表示橫跨換能器的距離。Y軸表示橫跨換能器的位置處的DC幅度。在各種實施例中，橫跨換能器施加的各種DC信號可以導致焦點之間的不同間隔。在一個實施例中，細節距與試圖實現的分裂距離，操作頻率，焦深有關。在各種實施例中，細節距在0.1mm至0.05mm之間（例如，100微米至50微米，包括90，80，70，60微米及其中的任何值）。該圖示出了沿著y軸可能產生微凝固點的不同間隔的幅度調製。儘管該圖涵蓋了2倍的因數，但是可以具有在所示的倍數之間的其他調製模式。調製模式不必是1x模式的整數。在各種實施例中，偶數，奇數和零模式是可能的。最後，電致伸縮器方法還提供調製幅度模式的可能性，因為極化是DC偏壓的強函數。確定超音波治療的有效性

在各種實施例中，希望獲得關於超音波治療在產生期望的臨床結果中的有效性的回饋。根據各個患者之間的個體形態差異，傳遞到第一患者體內一定體積的組織的聲能量可能產生第一臨床結果，該結果不同於將相同量的聲能傳遞給第二患者體內相同體積的組織時產生的第二臨床結果。由此，有助於確定所施用的超音波治療在不同患者中的有效性的系統和方法可以例如有利地提高超音波治療的功效和/或一致性。

在各種實施例中，所施用超音波治療的期望結果包括改善皮膚的外觀，諸如通過減輕皮膚鬆弛，以實現以下有益的美學和/或美容改善效果中的一個或更多個中：面部提拉，眉毛提拉，下巴提拉，眼部治療（例如，顴骨袋，治療眶下鬆弛），皺紋減少，脂肪減少（例如，脂肪和/或脂肪團的治療），脂肪團（其可稱為女性脂肪營養不良）治療（例如，凹陷或非凹陷型女性脂肪營養不良），肩部改善（例如，上胸），臀部提拉（例如，臀部收緊），皮膚收緊（例如，治療鬆弛以導致面部或身體收緊，例如面部，頸部，胸部，手臂，大腿，腹部，臀部等），疤痕減少（例如，減少乳房囊纖維化），燒傷治療，紋身去除，靜脈去除，靜脈減少，治療汗腺，治療多汗症，曬斑去除，痤瘡治療，和/或丘疹減少。因此，在一些實施方式中，可以通過測量組織的經受超音波治療的部分的彈性來確定所施用的超音波治療的有效性。在各種實施例中，本文討論的系統和方法被配置為測量經由超音波治療而被治療的組織的一部分的彈性。在各種實施方式中，可以在施予治療的同時即時測量經由超音波治療而被治療的組織的一部分的彈性。

在各種實施例中，描述了使用剪切波成像（諸如相長剪切波成像和/或相消剪切波成像）來測量組織的一部分的彈性的系統和方法，該部分經由超音波治療而被治療。在不依賴於任何特定理論的情況下，施用到組織的聲能量可能引起經由超音波治療而被治療的組織的一個或多個部分的位移。在若干實施例中，隨著位移傳播的組織的回應是剪切波。在不遵循任何特定理論的情況下，剪切波從聚焦區（例如，焦點、聚焦線、聚焦區等）向外傳播，在聚焦區中，從換能器發射的聲波束被聚焦。向外傳播的剪切波可以從組織的各個部分反射。被反射的剪切波可以與向外傳播的剪切波相長或相消。在相長剪切波成像中，可以獲得相長干涉剪切波的特性，以確定組織的彈性。

這裡描述的若干實施例對於美學和其他程序特別有用，在這些程序中，即時（手動或以自動方式）調節治療參數是有益的。在單個時段中治療單個受試者的實施例中，基於皮膚表面下方組織的彈性來修改一個或多個參數，諸如頻率、功率、強度、持續時間以及治療點（治療）的位置。當產生多條熱凝固點線時，可以在面部或身體上的點之間和/或線之間改變參數。作為示例，如果受試者在某個區域中的彈性不足，則可以延長治療的持續時間（與具有更大彈性的皮膚區域相比）。在一些實施例中，頻率、功率、強度、持續時間或其他參數中的一個或多個被改變（增加或減少）10%-30％、30％-50％、50%-100％、2-3倍、3-5倍或更多、以及其中的重疊範圍，並且在一些實施例中，這種改變是相關的和/或基於彈性的。

圖38示意性地例示了使用相長剪切波成像來確定激勵區域內的組織的彈性的實施例。在圖38例示的一個實施例中，在激勵區域3801上施用聲能。激勵區域3801可以對應於從超音波換能器發射的聲波束的孔徑（aperture）。在該例示的實施例中，激勵區域3801是圓形區域。在一些實施方式中，治療源與激勵區域3801對應。在一些其他實施方式中，治療源可以與激勵區域3801間隔開。從換能器產生的用於組織的聲激勵的剪切波會聚到激勵區域3801的中心區域3803。可以獲得會聚的剪切波的各種特性，包括但不限於到達時間、峰值位移、上升時間以及下降時間。根據所獲得的會聚剪切波的特性，可以確定激勵區域3801內的組織的彈性，以確定超音波治療的有效性。激勵區域3801內的區域3805可以被稱為查詢區域（region of interrogation）。在不失一般性的情況下，可以使用被配置為對激勵區域3801的中心區域3803成像的剪切波成像系統來獲得會聚剪切波的各種特性。

在各種實施例中，激勵區中的入射聲能聚焦在一個或多個治療點（例如，熱凝固點或“TCP”）處。在一個實施例中，在包括單焦點換能器的超音波系統20中，由於經由超音波治療而被治療的組織的一個或多個部分的位移而產生的剪切波將從聚焦區（或焦點）向外傳播，在聚焦區中，從換能器發射的聲波束被聚焦。在具有單個治療點的這種實施方式中，檢測向外傳播的剪切波與從組織的各個部分反射的剪切波的一部分之間的相長干涉可能不切實際。因此，當使用單焦點換能器施予超音波治療時，使用剪切波成像（例如，相長剪切波成像）技術來測量組織的彈性可能不是那麼有效。

在各種實施例中，超音波系統20包括提供兩個或更多個（例如，多個）聚焦區（focus zone）和/或治療點的換能器。例如，在超音波系統20的各種實施例中，來自單個超音波換能器和/或單個超音波換能元件的聲波束可以提供對應於兩個聚焦區的兩個超音波治療點。在這種實施方式中，源自兩個聚焦區的剪切波可以朝向兩個聚焦區之間的區域會聚。例如，源自兩個聚焦區的剪切波可以朝向兩個聚焦區之間的中心區域會聚。在各種實施例中，中心區域可以對應於兩個聚焦區之間的中點。源自兩個聚焦區的剪切波可以在兩個聚焦區之間的中心區域內相長干涉。源自兩個聚焦區的剪切波之間的相長干涉的各種特性可以提供有關兩個治療點之間的組織彈性的資訊。如上所述，各種特性可以包括但不限於到達時間、峰值位移、上升時間和下降時間。

圖39示意性地例示了使用相長剪切波成像來查詢兩個超音波激勵區域3901a與3901b之間的區域中的組織的方法。如這裡討論的，可以使用單個超音波換能器產生兩個超音波激勵區域3901a和3901b。在圖39例示的實施方式中，兩個治療點與兩個激勵區域3901a和3901b重合。如上所述，從兩個激勵區域3901a和3901b產生的剪切波會聚到兩個激勵區域3901a和3901b之間的中心區域3903。可以使用成像系統來獲得各種特性，包括但不限於中心區域3903中的會聚剪切波的到達時間、峰值位移、上升時間和下降時間，以確定在查詢區域3905中的組織的彈性。

從圖39注意到，查詢區域3905不包括與激勵區域3901a和3901b重合的治療點。通常，治療點中組織的彈性也可能變化。因此，期望查詢區域也包括治療點。因此，可以以更低的頻率（例如，使用頻率調製）來驅動超音波換能器，以將激勵區域與治療點分離，使得查詢區域也包括治療點。下面參見圖40例示和討論該構思。

圖40示意性地例示了使用相長剪切波成像來查詢兩個超音波激勵區域4001a與4001b之間的區域中的組織的方法。使用本申請中描述的各種技術，對應於激勵區域4001a和4001b的治療點4003a和4003b與對應的激勵區域4001a和4001b間隔開。例如，通過使用驅動超音波換能器的信號的頻率調製，對應於激勵區域4001a和4001b的治療點4003a和4003b可以與對應的激勵區域4001a和4001b間隔開。作為另一示例，電子抖動可以用於將治療點4003a和4003b與對應的激勵區域4001a和4001b分離。如上所述，從兩個激勵區域4001a和4001b產生的剪切波會聚到兩個激勵區4001a和4001b之間的中心區域4005。可以使用成像系統來獲得各種特性，包括但不限於中心區域4005中的會聚剪切波的到達時間、峰值位移、上升時間和下降時間，以確定在包括治療點4003a和4003b的查詢區域4007中的組織的彈性。

確定經受治療的組織的彈性的方法可以在上面討論的兩個激勵區域之間，可以應用於確定多個激勵區域之間的組織的彈性。確定經受治療的組織的彈性的方法可以在上述兩個激勵區域之間，可以在形成兩個或更多個治療點期間隨時使用，而無需物理移動換能器模組，這可以減少或消除施用超音波治療與確定所施用治療的有效性之間的時間延遲。

如上所述，這裡討論的超音波治療系統20的各種實施方式可以包括運動機構，該運動機構被配置為例如沿著線移動超音波換能器模組，以形成多個治療點，在多個治療點中的連續治療點之間具有恒定或可變間隔。在這種實施方式中，該方法可以被配置為確定在正交於運動方向或沿著運動方向產生的兩個激勵區域（或兩個治療點）之間的組織的彈性。

圖41示意性地例示了具有多焦點（例如，兩個或更多個同時焦點）換能器的相長剪切波成像的實施例，該成像涉及調製激勵脈衝的發射頻率——一個使激勵移位到多焦點熱凝固點TCP內部，並且一個使激勵移位到多焦點熱凝固點TCP外部。因此，可以特別地在多焦點TCP周圍估計差分剪切波速度（differential shear wave velocity）。在一個實施例中，在傳遞治療之前，順序地形成兩個相長剪切波成像（“CSI”）位置。如圖41中的實施例所示，CSI位置＃1最接近成像波束位置，並且可以可選地首先被形成。沿著成像波束達到最大位移的時間是通過跟蹤沿著成像向量的組織運動變化來確定。接著，形成距離成像波束位置最遠的CSI位置＃2。還確定沿著成像向量的到達最大位移的另一時間。由於兩個剪切波行進的距離以及相應的時間是已知的，因此可以計算出通過預期治療區域的剪切波速度。

該速度估計是預期治療部位處的增量剪切波速度。在各種實施例中，該構思不僅適用於治療部位，而且可以在治療部位之外使用，以獲得整個平面上的增量剪切波速度估計（如圖41所示）。在獲得初始剪切波速度之後，將聚焦治療傳遞到預期的治療部位持續特定時間段，該時間範圍可以從幾微秒到幾毫秒到幾秒甚至幾分鐘。在傳遞治療後，重複測量增量剪切波速度的過程。該過程自身重複，直到獲得被治療的預期組織的切波速度目標為止。在一些實施例中，所傳遞的治療量可以限於可以安全地傳遞至組織的最大可允許能量。

使用該技術獲得了剪切波速度隨治療時間的對應曲線圖。圖42示意性地例示了圖表的實施例，該圖表示出了隨著組織升溫和凝固而產生的剪切波速度的變化。在一個實施例中，在完成基線測量之後，對組織進行治療，並且組織開始升溫。升溫後，組織軟化，剪切波速度最初在t₁ 時降低。隨著治療的持續傳遞，組織可能開始凝固，這使其變硬並具有增加的剪切波速度，如在t₂ 所示。最終，組織在t₃ 漸近地達到最大硬度或最大剪切波速度。雖然接近該最大剪切波速度可用於確定何時停止配量（dosing），但是基於剪切波速度的變化速率，對應的剪切波速度曲線也可被用作回饋控制加熱速率或何時停止傳遞治療。在一些實施例中，由於總體回應性和預測何時停止治療的能力，該方法可以是有利的。

在一個實施例中，系統或方法對在y_treat 和–y_treat 處的剪切波速度取平均。在一個實施例中，相位步行孔徑（phase walking aperture）僅在y_treat 或–y_treat 處產生剪切波，因此來自兩個不同位置的剪切波估計不被一起取平均。在一個實施例中，可以通過沿著波束設置多個焦點（已經在前面的揭露中描述）或減小CSI孔徑的f＃，來修改CSI波束形狀，以沿著更寬的深度範圍產生剪切波，而不是僅僅局部化到治療深度。在一個實施例中，差拍法（beat method）被用於治療束以連續產生剪切波，作為測量方法。

圖43示意性地例示了用於在單次掃掠內進行組織彈性測量和治療配量的方法或系統的實施例。在各種實施例中，掃掠是曲線、直線、圓、一維、二維和/或三維的單獨或組合的運動（從左到右、從右到左、進出、出進、出入）。在一個實施例中，第一方法涉及在劑量、治療劑量之前的單次測量、以及在劑量之後的單次測量，其中理論上在劑量之後的最佳時間處可能需要或不需要休止時間延遲。第一測量的目的可用於選擇最佳治療方法。第二測量的目的可以用於確定治療的有效性。休止時間可以用於允許暫態組織變化在測量之前消退。可以通過從初始測量達到關鍵的剪切波速度或百分比剪切波速度變化來確定有效性。

在一個實施例中，第二方法與第一種方法具有相同的序列，但是具有多個治療後彈性測量，以觀察回應於治療劑量的組織內的暫態彈性變化。除了觀察在組織達到新的平衡狀態時的暫態彈性變化外，還可以使用多個治療後彈性測量來取平均，以形成對剪切波速度變化的更好估計。此外，可以在預期治療區域的上方和下方進行多次彈性測量，以估計治療區域的擴展（extent）。

在一個實施例中，協力廠商法是交織序列，其中，在治療劑量之間進行多次彈性測量，隨後進行多次治療後彈性測量。在增量治療傳遞的結束與彈性測量開始之間的時間休止用於提高彈性測量的保真度。該技術用於基於彈性變化來確定何時結束治療傳遞。一旦彈性相對於基線測量改變了某個百分比，或者通過加熱達到了特定的彈性變化水準，治療就結束。最大能量閾值用於限制超配量（overdosing）並確保安全水準。該技術的好處是僅使用必要的能量來達到組織效果，這改善了安全性和舒適性。

在一個實施例中，可以包括或排除治療與組織彈性測量的可選交織。在一個實施例中，多頻DDS（例如，任意波形發生器）與裝置一起使用，該裝置以CW的多個頻率激勵治療換能器，然後調製各個激勵的振幅，使得可選的振幅調製推動以產生剪切波，但是實際治療區域的振幅保持不變。在一個實施例中，如果使用基於彈性測量的預程序設計方法（例如，斜波上升或斜波下降）治療傳遞或回饋，則發生治療振幅的調製。

圖44示意性地例示了當單個向外掃掠包括預劑量彈性測量以及隨後的每個位置處的治療劑量時的彈性測量的實施例。然後，在返回掃掠上，僅進行彈性測量以進行劑量後評估。

圖45示意性地例示了在施加治療劑量之前和/或之後的彈性測量的實施例。第一掃掠是每個TCP位置處的治療前組織彈性的查詢。後續的向外掃掠將在每個TCP位置處施加治療。隨後的返回掃掠查詢每個TCP位置處的治療後彈性測量。

圖46示意性地例示了CSI剪切波的實施例，其中可以控制激勵區域的深度和激勵間隔。在該實施例中，可以在多個間隔和多個深度處產生激勵，使得更寬的剪切波以受控的角度（θ）傳播。來自這些以不同角度的激勵的多個估計可以提供組織各向異性的洞悉，包括提供更好的層限定。在一個實施例中，縱波（longitudinal wave）比剪切波快。在一個實施例中，在多個方向上進行測量（不僅限於橫向測量）。角度編碼可以在不同角度（肌肉層、組織、皮膚邊界等）測量不同的速度。

這裡討論的確定經受超音波治療的組織的彈性的方法可以有利地用於測量聲能的施用劑量的有效性。在各種實施方式中，可以在超音波治療期間確定所施用的聲能劑量的有效性。在一些實施方式中，可以基於所治療的組織的所確定的彈性來即時地調整所施用的劑量，以增加超音波治療的有效性。例如，在一些實施方式中，所施用的聲能量的劑量可以緩慢增加至導致所治療組織的特定彈性的劑量，這將提供期望的臨床結果。對於不同的患者，達到期望的臨床結果的聲能劑量可能不同。確定所治療組織的彈性的相長剪切波成像方法有利地允許針對單個患者量身定制聲能劑量。整合相長剪切波成像方法以確定用超音波系統治療的組織的彈性也可以提高安全性。例如，在一些現有系統中，可以將固定量的聲能量傳遞給所有患者以達到臨床效果。取決於單個患者的形態，固定的量可能導致組織快速升溫並給患者帶來不適。使用本文描述的相長剪切波成像方法監測超音波治療的有效性可以使所施用超音波能量的劑量適合各個患者的需求。

配置成在不同深度處產生多個TCP的同時多深度治療裝置的實施例的各種優點包括在多個深度處產生同時TCP。在一個實施例中，優點是消除了多個換能器，由此減少了操作者的換能器交換。在一個實施例中，優點是更快的治療時間。在一個實施例中，優點是更少的按鈕按壓傳遞相同數量的線。在一個實施例中，優點是調製同時傳送的TCP之間的距離。在一個實施例中，優點是沿著機械運動線在每個深度處保持TCP的節距分離。在一個實施例中，優點是避免在多個深度處的脈衝堆疊。在一個實施例中，優點是能夠產生更大的凝血和細胞凋亡區域。在一個實施例中，優點是能夠沿著三個維度傳遞微凝固線。在一個實施例中，使用電致伸縮器的優點包括用一個換能器放置在患者的身體上產生兩個以上線。在一個實施例中，使用電致伸縮器的優點是調製同時傳遞的TCP之間的距離。在一個實施例中，優點是調製從同時治療調製模式減弱空間高頻諧波的能力。在一個實施例中，使用電致伸縮器的優點提供了向調製模式添加零點（null）的可能性。

本文描述的一些實施例和示例是例子，並不旨在限制描述這些發明的組合物和方法的全部範圍。一些實施例，材料，組合物和方法的等同變化，修改和變動可以在本發明的範圍內進行，具有基本相似的結果。

儘管本發明易於進行各種修改和替代形式，但是其具體示例已在附圖中示出並在本文中詳細描述。然而，應當理解，本發明不限於所揭露的特定形式或方法，相反，本發明將涵蓋落入所述的各種實施例和所附請求項的精神和範圍內的所有修改，等同物和替代物。本文揭露的任何方法不需要按照所述循序執行。本文揭露的方法包括從業者採取的某些動作；然而，它們也可以明確地或暗示地包括這些行為的任何協力廠商指示。例如，諸如“將換能器模組與超音波探頭耦合”的動作包括“指示換能器模組與超音波探頭的耦合”。本文揭露的範圍還包括任何和所有重疊，子範圍及其組合。諸如“至多”，“至少”，“大於”，“小於”，“在......之間”等語言包括所述的數位。在諸如“約”或“大約”的術語之後的數位包括所述的數位。例如，“約25mm”包括“25mm”。

20:系統/超音波系統 50:能量 100:手杖 130:介面 140:閂鎖/耦合器 145:連接器 150:成像控制器/開關 160:熱處理控制器/開關 200、200'、200'':模組 230:聲學透明構件 235:介面引導件 270:偏移距離 278:焦深 279:組織深度 280:換能器 281:換能器元件 282:凸側 283:凹側 285:成像換能器 290:方向/第一方向/箭頭 291:箭頭 300、300'、300'':控制器 301:推車 302:隔室 310:圖形顯示器/圖形使用者介面 320:存取金鑰 400:移動機構 401:導螺桿 402:編碼器 403:馬達 500:受試者 501:皮膚表面/表面 502:表皮層 503:真皮層 504:下皮 505:脂肪層 507:淺表肌肉腱膜系統(SMAS)層 509:肌肉層 510:皮下組織 525:治療區域 550:熱凝固點（TCP）/區域 3801:激勵區域 3803:中心區域 3805:區域 3901a:激勵區域 3901b:激勵區域 3903:中心區域 3905:查詢區域 4001a:激勵區域 4001b:激勵區域 4003a:治療點 4003b:治療點 4005:中心區域 4007:查詢區域

本文描述的附圖僅用於說明目的，並不旨在以任何方式限制本揭露的範圍。從詳細描述和附圖將更全面地理解本發明的實施例，其中：

[圖1A]是根據本發明的各種實施例的超音波系統的示意圖。

[圖1B]是根據本發明的各種實施例的超音波系統的示意圖。

[圖1C]是根據本發明的各種實施例的超音波系統的示意圖。

[圖2]是根據本發明的各種實施例的耦合到感興趣區域的超音波系統的示意圖。

[圖3]是根據本發明的各種實施例的換能器的一部分的示意圖。

[圖4]是根據本發明的各種實施例的超音波系統的部分剖視側視圖。

[圖5]是示出根據本發明的各種實施例的具有不同空間頻率的孔徑的焦點分離的表。

[圖6]是示出根據本發明的各種實施例的具有不同孔徑空間頻率的孔徑的焦點分離的曲線圖。

[圖7]是示出根據本發明的各種實施例的具有不同孔徑空間頻率的孔徑的焦點分離的曲線圖。

[圖8]是根據本發明的各種實施例的具有空間頻率的孔徑極化的示意圖，所述空間頻率可以通過激勵通道修改。

[圖9]是根據本發明的各種實施例的具有空間頻率的極化陶瓷的示意圖，所述空間頻率可以通過激勵覆蓋陶瓷的兩個極化區域的通道修改。

[圖10]是具有成像換能器的陣列換能器的實施例的示意圖。

[圖11]是根據本發明的各種實施例的從凸側、側視橫截面和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖12]是根據本發明的各種實施例的從凸側、側視橫截面和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖13]是根據本發明的各種實施例的從凸側、側視橫截面和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖14]是根據本發明的各種實施例的從凸側、側視橫截面和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖15]是根據本發明的各種實施例的從凸側、側視橫截面和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖16]是根據本發明的各種實施例的從凸側、側視橫截面和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖17]是根據本發明的各種實施例的從凸側和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖18]是根據本發明的各種實施例的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的示意圖。

[圖19]是根據圖18的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的x-z平面的示意圖。

[圖20]是根據圖18的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的y-z平面的示意圖。

[圖21]是根據本發明的各種實施例的由換能器產生的各種不同深度處的多個熱凝固區域的示意圖。

[圖22]是根據圖21的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的x-z平面的示意圖。

[圖23]是根據圖21的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的y-z平面的示意圖。

[圖24]是根據本發明的各種實施例的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的示意圖。

[圖25]是根據圖24的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的x-z平面的示意圖。

[圖26]是根據圖24的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的y-z平面的示意圖。

[圖27]是根據本發明的各種實施例的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的示意圖。

[圖28]是根據圖27的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的x-z平面的示意圖。

[圖29]是根據圖27的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的y-z平面的示意圖。

[圖30]是根據本發明的各種實施例的從凸側和凹側觀察的換能器的示意圖。

[圖31]是根據本發明的各種實施例的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的示意圖。

[圖32]是根據圖31的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的x-z平面的示意圖。

[圖33]是根據圖31的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的y-z平面的示意圖。

[圖34]是根據本發明的各種實施例的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的示意圖。

[圖35]是根據圖34的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的x-z平面的示意圖。

[圖36]是根據圖34的由換能器產生的各種深度處的多個熱凝固區域的y-z平面的示意圖。

[圖37]是示出根據本發明的各種實施例的對應於由換能器產生的焦平面焦點的幅度和直流的曲線圖。

[圖38]示意性地例示了使用相長剪切波成像分析的區域的示例。

[圖39]示意性地例示了使用相長剪切波成像來查詢與對應治療點重合的兩個超音波激勵區域之間的區域中的組織的方法。

[圖40]示意性地例示了使用相長剪切波成像來查詢與對應治療點間隔開的兩個超音波激勵區域之間的區域中的組織的方法。

[圖41]示意性地例示了用多焦點換能器進行的相長剪切波成像的實施例，該成像涉及調製激勵脈衝的發射頻率。

[圖42]示意性地例示了示出了隨著組織升溫和凝固而產生的剪切波速度的變化的圖表的實施例。

[圖43]示意性地例示了用於在單次掃掠內進行組織彈性測量和治療配量（dosing）的方法或系統的實施例。

[圖44]示意性地例示了當單個向外掃掠包括預劑量彈性測量以及隨後的每個位置處的治療劑量時的彈性測量的實施例。

[圖45]示意性地例示了在施加治療劑量之前和/或之後的彈性測量的實施例。

[圖46]示意性地例示了CSI剪切波的實施例，其中，可以控制激勵區域的深度和激勵間隔。

20:系統/超音波系統

100:手杖

130:介面

200:模組

230:聲學透明構件

278:焦深

300:控制器

310:圖形顯示器/圖形使用者介面

500:受試者

501:皮膚表面/表面

502:表皮層

503:真皮層

504:下皮

505:脂肪層

507:淺表肌肉腱膜系統(SMAS)層

509:肌肉層

525:治療區域

Claims (37)

1. 一種用於測量材料彈性的系統，所述系統包括：  超音波探頭，該超音波探頭包括超音波換能器，該超音波換能器被配置為將多個超音波波束輸送至材料， 所述材料具有彈性， 所述多個超音波波束聚焦在所述材料中的多個單獨地隔開的聚焦區， 每個超音波波束具有足夠的聲功率以產生源自所述單獨地隔開的聚焦區並行進穿過所述材料的剪切波； 超音波成像系統，該超音波成像系統被配置為對源自所述多個單獨地隔開的聚焦區中的至少兩個聚焦區並且朝向所述多個單獨地隔開的聚焦區中的所述至少兩個聚焦區之間的區域會聚的所述剪切波進行成像；以及 電子處理系統，該電子處理系統被配置為： 獲得被成像的所述剪切波的特性；並且 基於所獲得的所述特性確定所述材料的所述區域的彈性。
2. 根據請求項1所述的系統，其中，被成像的所述剪切波的所述特性包括所述剪切波的到達時間、所述剪切波的峰值位移、所述剪切波的上升時間以及所述剪切波的下降時間中的至少一項。
3. 根據請求項1所述的系統，其中，所述超音波換能器被配置為使用振幅調製以將所述超音波波束聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區來將所述超音波波束輸送到所述材料。
4. 根據請求項3所述的系統，其中，所述超音波波束同時聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
5. 根據請求項3所述的系統，其中，所述超音波波束順序地聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
6. 根據請求項1所述的系統，其中，所述超音波換能器被配置為使用頻率調製以將所述超音波波束聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區來將所述超音波波束輸送到所述材料。
7. 根據請求項6所述的系統，其中，所述超音波波束同時聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
8. 根據請求項6所述的系統，其中，所述超音波波束順序地聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
9. 根據請求項1所述的系統，其中，所述至少一個超音波換能器被配置為將所述超音波波束輸送到與所述多個單獨地隔開的聚焦區對應的所述材料的多個激勵區。
10. 根據請求項9所述的系統，其中，所述多個單獨地隔開的聚焦區與所述多個激勵區重合。
11. 根據請求項9所述的系統，其中，所述多個單獨地隔開的聚焦區與所述多個激勵區間隔開。
12. 根據請求項1至11中任一項所述的系統，還包括被配置為移動所述超音波探頭的移動組件。
13. 根據請求項1至11中任一項所述的系統，其中，所述材料包括有機材料。
14. 根據請求項1至11中任一項所述的系統，其中，所述材料包括組織。
15. 根據請求項1至11中任一項所述的系統，其中，所述材料包括皮膚。
16. 根據請求項1所述的系統，其中，所述電子處理系統被配置為在向所述材料輸送所述超音波波束的同時即時確定所述材料的彈性。
17. 根據請求項1至11中任一項所述的系統，該系統被配置為用於美容程序。
18. 一種非侵入性地測量材料的彈性的方法，所述方法包括：  將包括至少一個超音波換能器的超音波探頭與材料耦合； 從所述超音波換能器向所述材料輸送多個超音波波束； 將所述多個超音波波束聚焦在所述材料中的多個單獨地隔開的聚焦區； 產生源自所述多個單獨地隔開的聚焦區並行進穿過所述材料的剪切波； 對源自所述多個單獨地隔開的聚焦區中的至少兩個聚焦區並朝向所述多個單獨地隔開的聚焦區中的所述至少兩個聚焦區之間的區域會聚的所述剪切波進行成像； 獲得被成像的所述剪切波的特性；以及 基於所獲得的所述特性確定所述材料的所述區域的彈性。
19. 根據請求項18所述的方法，其中，被成像的所述剪切波的所述特性包括所述剪切波的到達時間、所述剪切波的峰值位移、所述剪切波的上升時間以及所述剪切波的下降時間中的至少一項。
20. 根據請求項18所述的方法，其中，將所述超音波波束聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區包括調製驅動所述超音波換能器的一個或多個信號的振幅或頻率。
21. 根據請求項18所述的方法，其中，所述超音波波束同時聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
22. 根據請求項18所述的方法，其中，所述超音波波束順序地聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
23. 根據請求項18所述的方法，其中，所述超音波波束被輸送到與所述多個單獨地隔開的聚焦區對應的所述材料的多個激勵區。
24. 根據請求項23所述的方法，其中，所述多個單獨地隔開的聚焦區與所述多個激勵區重合。
25. 根據請求項23所述的方法，其中，所述多個單獨地隔開的聚焦區與所述多個激勵區間隔開。
26. 根據請求項18至23中任一項所述的方法，還包括移動所述超音波探頭，以將所述超音波波束聚焦在所述材料中的所述多個單獨地隔開的聚焦區。
27. 根據請求項18至23中任一項所述的方法，其中，所述材料包括有機材料。
28. 根據請求項18至23中任一項所述的方法，其中，所述材料包括組織。
29. 根據請求項18至23中任一項所述的方法，其中，所述材料包括皮膚。
30. 根據請求項18至23中任一項所述的方法，其中，在向所述材料輸送所述超音波波束的同時即時確定所述材料的彈性。
31. 根據請求項18至23中任一項所述的方法，還包括確定被配置為在所述材料中提供美容或美學改善的超音波治療的功效，其中，所述材料包括生物組織。
32. 根據請求項31所述的方法，其中，確定被配置為提供美容或美學改善的超音波治療的功效包括使所確定的彈性與所述生物組織中的熱凝固點（TCP）的產生相關。
33. 一種通過產生多個同時焦點來測量材料的彈性的方法，所述方法包括以下步驟：  將超音波換能器探頭耦合至材料表面； 其中，所述超音波換能器探頭包括被配置為聚焦多個單獨地隔開的聚焦區的單個壓電換能元件； 利用所述單個壓電換能元件將所述多個單獨地隔開的聚焦區聚焦在所述材料表面下方的區域中，其中，在所述多個單獨地隔開的聚焦區的聚焦是同時的； 獲得源自所述多個單獨聚焦區中的至少兩個聚焦區並朝向所述多個單獨聚焦區中的所述至少兩個聚焦區之間的區域會聚的多個剪切波的特性； 根據所獲得的所述剪切波的所述特性確定所述多個單獨聚焦區中的所述至少兩個聚焦區之間的皮膚表面下方的區域的彈性；以及 基於所確定的所述彈性來確定非侵入性美容程序的有效性， 其中，所述換能器模組包括單個超音波換能器，該單個超音波換能器被配置為在與所述單獨聚焦區對應的多個單獨激勵區向組織施加超音波治療。
34. 根據請求項33所述的方法，其中，所述剪切波的所述特性包括所述剪切波的到達時間、所述剪切波的峰值位移、所述剪切波的上升時間以及所述剪切波的下降時間中的至少一項。
35. 根據請求項33所述的方法，其中，所述多個單獨激勵區中的一個單獨激勵區與所述多個單獨聚焦區中的對應的一個聚焦區重合。
36. 根據請求項33所述的方法，其中，所述多個單獨激勵區中的一個單獨激勵區與所述多個單獨聚焦區中的對應的一個聚焦區間隔開。
37. 如本案說明書中所描述的系統和方法。

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