專利名稱:壓縮波高溫治療方法及設備的制作方法
本發(fā)明一般地涉及利用聚焦的遠場壓縮波高溫治療方法及設備。在本發(fā)明的一個方面，使用了一寬的帶寬壓縮波換能器基陣以獲得有關在治療中的病者的組織的信息及向病者的一治療部位提供用于治療的高溫壓縮波能量。在本發(fā)明的另一方面，產(chǎn)生高溫壓縮波聚焦的遠場的一基陣的換能器是以小于1的導通占空比部分被脈動導通及切斷的。在本發(fā)明的又另一個方面中，是將一產(chǎn)生高溫壓縮聚焦的遠場的換能器的基陣與一壓縮波成象的換能器的基陣組合在一起。在本發(fā)明的另一方面，通過用于分析和治療的在壓縮波高溫聚焦的遠場換能器的基陣中央處的成象換能器用壓縮波能量對病者進行分析。在本發(fā)明的附加方面，壓縮波高溫聚焦的遠場換能器的基陣的功率占空比是變化的以便于控制入射到治療中的病者的某些部位的能量。在本發(fā)明的又另一方面，從聚焦的遠場壓縮波高溫治療的基陣的獨立換能器導出的超聲波波束頻率進行隨機地角度調(diào)制以產(chǎn)生具有不相干的空間變化及鄰近波束之間更恒定的能量分布。
在一超聲波換能器基陣的聚焦的遠場中較強的壓縮波能量可被應用于治療目的，這是為人們所公知的。該超聲波的聚焦的遠場壓縮波能量產(chǎn)生高溫效應以充分提高被治療的有害組織的溫度并將它破壞之。一般，該基陣遠場是用頻率在0.5至2兆赫茲區(qū)內(nèi)激勵的。
過去，該基陣換能器一般為窄的帶寬的共振器件，只在較窄的頻帶例如50千赫茲上有效。該換能器是激勵在接近它的共振頻率的頻率下以提供一電能與換能器間的最大效率。因此，用于治療的換能器通常是在一單一的頻率或在一頻帶非常窄的頻率下被驅(qū)動的。由換能器中導出的超聲波能量通過與病者的皮膚接觸而直接地耦合到病者體內(nèi)或通過一壓縮波傳播液體如水而間接地耦合到病者體內(nèi)。
由于單一頻率或窄的帶寬激勵作用及先有技術的換能器基陣的窄的帶寬特性，這種換能器形成的單一基陣未能有效率地和有療效地適配于治療淺的和深的部位，即分別接近和遠離病者的皮膚的表面處聚焦的遠場高溫壓縮能量進入病者體內(nèi)的部位。對于最有效和有療效的治療過程而言，壓縮波能量的頻率與治療中的部位的深度是成反比關系的，使得對深的部位是用低頻率能量進行治療而對淺的部位則相反是用高頻率進行治療。窄的帶寬基陣沒有足夠的帶寬以有效率地和有療效地耦合能量到深的或淺的部位中去。
該窄的帶寬治療用的基陣不是特別適配于用作診斷及高溫治療的目的。大多數(shù)診斷性超聲壓縮波系統(tǒng)利用回聲技術，其中超聲壓縮波能量脈動是由一換能器導出的，并被傳輸?shù)讲≌唧w內(nèi)和從病者體內(nèi)的部位反射回到導出該壓縮波能量的同一換能器中。超聲壓縮波脈動從它離開換能器的時間起直至反射的能量耦合回到換能器的時間止的行程時間是病者體內(nèi)受關注的部位的位置的一個量度。一般，受關注的部位為骨骼、病者體內(nèi)的氣囊、各種體內(nèi)器官及有害部位。入射到換能器的反射能量的振幅提供了一個在病者體內(nèi)反射部位的本質(zhì)的指征。
當例如用于先有技術中的高溫治療器件中的一窄的帶寬換能器被提供以一電能脈動時，換能器一般地以類似于一沖擊激勵的共振電路的方式“減幅振蕩”以導出在換能器的固有頻率下的一系列的阻尼的正弦波狀振蕩。如果一典型的先有技術的窄帶寬換能器，它過去用作高溫治療目的被脈動激勵以使一反射的脈動能被耦合回到該換能器以供診斷目的之用，該換能器仍會在反射的能量被耦合回到它本身時發(fā)生減幅振蕩。當一換能器在反射的能量被耦合回到其上時，如果發(fā)生減幅振蕩，那么，換能器就不能導出入射到該換能器的反射的能量波的精確的仿形。因此，用過去用作高溫治療目的的、窄的帶寬換能器基陣作為診斷目的時，只能少量地或甚至不能導出信息。
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一新穎和改進的利用超聲壓縮波能量作高溫治療和診斷目的的設備和方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一新穎和改進的用從一電能-壓縮波能換能器基陣的相同換能器導出的超聲壓縮波能量作高溫治療和檢驗一病者的設備和方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一新穎和改進的用從一壓縮波換能器基陣的相同換能器導出的壓縮波能量作治療一病者的深的和淺的部位的設備和方法。
近年來發(fā)展的超聲壓縮波高溫治療用的基陣發(fā)射具有較低功率級的連續(xù)波束。使得在聚焦的遠場治療區(qū)的加熱效應與波束的瞬時功率或強度之間存在近似的線性關系。這種超聲壓縮波高溫治療用基陣帶來的問題在于病者典型的為一需進行癌腫破壞性治療的病人在將從一基陣換能器導出的波束入射到某些未治療區(qū)時病者會經(jīng)受相當大的痛楚。一般痛楚的發(fā)生是因為在從該基陣中的一特定的換能器的波束的路徑中有骨骼所引起的。受照射的骨骼往往是處在遠離遠場被聚焦的部位。然而它可能是貼近聚焦的遠場部位因為骨痛問題及需要限制可用于在若干波束的遠場被聚焦處的治療部位的能量的最大值，每個波束中的連續(xù)高溫壓縮波能量的功率加以限制。為防止痛楚，入射到這些骨骼的波束的功率必須小于其余的波束的功率。
因此本發(fā)明的又另一個目的在于提供一新穎和改進的利用一被激勵的聚焦的遠場換能器基陣以減少在治療過程中病者經(jīng)受的痛楚程度的壓縮波高溫治療系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一新穎和改進的利用一被激勵的遠場聚焦的換能器基陣使得在沒有超出能安全地用于治療區(qū)的容許能量級下于一治療區(qū)的有效功率級增加的壓縮波高溫治療系統(tǒng)和方法。
按照本發(fā)明的一個方面，入射到病者的超聲壓縮高溫波能量是保持在與先有技術相同的安全水平之內(nèi)，但其療效增加了許多倍。這可通過提高壓縮波高溫能量的功率或強度及通過同時使它猝發(fā)地而非連續(xù)地從基陣傳輸出去，而每一猝發(fā)包括若干周期的壓縮波高溫能量。其占空比及功率或強度級是成反比關系使得其值等于占空比與功率級的乘積的壓縮波能量是近似地恒定。
高溫能量的療效隨著在治療位點的組織的溫度的提高而提高。由于機體冷卻機制起著作用，在治療位點的組織的溫度是一個復雜的問題。然而在治療位點的溫度的一重要決定因素是效率，以這樣效率將高溫波能量轉(zhuǎn)換成熱。在連續(xù)波的情況下，隨著功率的提高轉(zhuǎn)換或吸收的效率以非線性的方式提高。具體地說，在治療腫瘤的受關注范圍內(nèi)對于較高的功率級而言，在腫瘤位點上轉(zhuǎn)換效率并因而是其溫度趨向于以該波的功率的大于1的方次α而提高。對于探索性目的而言我們假定α等于2，使得當功率比如說從1個單位增加到2個單位時，則在腫瘤位點的溫度趨向于從1個單位增加到4個單位。
由于這種方次法則，當能量是以猝發(fā)方式提供時，則可在不必增加到提供的平均能量下治療的療效意即在腫瘤位點的溫度也得到提高。例如，如果占空比為0.5時一個具有功率級為2個單位的波在占空比的“導通”部分期間內(nèi)即使在平均功率是相同情況下所提供的溫度比具有一功率級為1單位的連續(xù)波所提供的溫度更高。
在遠離腫瘤位點產(chǎn)生的痛楚程度隨著溫度的提高而增加。然而，痛楚的增加是作為溫度的函數(shù)緩慢增加的，直至溫度達到一閾值溫度，高于此閾值溫度時，痛楚則隨溫度的提高而急驟地增加。利用以猝發(fā)方式意即占空比小于1提供的具有較高的最大功率獲得的提高的耦合或轉(zhuǎn)換效率也可趨使在痛位點的溫度的提高。然而只要在痛位點的溫度保持在低于閾值溫度，即使治療的療效有實質(zhì)性的增加，病人也不會經(jīng)歷一可感覺到的痛楚的增加。當痛位點較治療位點更遠離高溫波能量源時，利用具有提高的最大功率和占空比小于1的波能量在治療點的增加的吸收給在遠離的痛位點留下較少的待吸收的波能量。這趨向于降低或緩和在痛位點的溫度的增加。
功率的非線性效應及超聲壓縮波高溫治療的療效在為連續(xù)波的情況下已為人們所公知。然而，在先有技術中，入射到特定區(qū)的連續(xù)波功率通過聚焦技術而被提高，而不是通過利用脈動寬度、占空比技術和設備。脈動寬度、占空比技術和設備比聚焦、技術有更加大的靈活性，因為平均功率級及猝發(fā)功率級兩者皆可加以控制。如上述指出過的控制平均和猝發(fā)功率可使高溫治療的療效和/或痛楚的控制得到實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的另一方面，一病者的某一患病部位用從一寬的帶寬超聲波換能器的基陣導出的高溫壓縮波能進行治療。為治療病者的淺的、接近病者的皮膚的患病部位，能量是由此部位進入人體的，用較高頻率能量提供于基陣的換能器上。為治療病者的深的患病部位，則用較低頻率能量激勵相同的換能器。因為基陣換能器有一寬的帶寬，所以能以大致相同效率來處理高的和低的兩種頻率且從換能器導出的高的或低的頻率能量的振幅近似地相等，由此可用大致相同的效率和療效治療表面的和深的患病部位。該基陣是如此排列和激勵使得從換能器導出的治療超聲遠場壓縮波能量被聚焦在治療部位。美國專利4，441486申請人為龐茲及懸而待決申請序列號418，136申請人吉伯勒(Giebeler)與本發(fā)明人共同簽暑、于1982年9月15日提交為討論遠場超聲壓縮波治療病者的專利申請，該兩個文件均作為參考資料結合到本發(fā)明中。
按照本發(fā)明的另一個方面，相鄰聚焦部位之間的過渡是模糊的，并通過將從基陣導出波束稍許散焦做成使接近聚焦波束的瞄準軸的部位具有近似相同的強度。為此施于換能器的電能是隨機地角度(意即，頻率或相位)調(diào)制的，此種調(diào)制隨機地將該基陣壓縮波能量的頻率或相位偏移以引起空間的不相干波束的導出。從不同換能器的空間的不相干波束將被波束能量散布在治療部位，使得從獨立換能器的空間的相鄰波束的陡變邊界可被避免。
由于治療用換能器有一寬帶頻率響應，則可對它們施于脈動能量而不產(chǎn)生實質(zhì)上的減幅振蕩。因此可用相同寬的帶寬的治療用的換能器用作對病者進行檢驗。將具有占優(yōu)勢的頻率成分在換能器的帶通之內(nèi)的脈動或單個正弦波狀周期的電能逐一地被提供到基陣的獨立換能器。各換能器響應該脈動或單個正弦波周期而發(fā)射一被耦合到病者的單個正弦波周期的壓縮波能量。由于該換能器具有一定的帶寬即低的品質(zhì)因數(shù)或Q值，該換能器在響應被提供到它自己的脈動或單個周期電能時沒有產(chǎn)生減幅振蕩。各被激勵的換能器響應從一治療位點反射的響應該脈動或單個正弦波周期的能量以導出一入射到它上面的反射的壓縮波能量的精確仿形的電信號。
將從各換能器導出的信號進行處理以導出病者體內(nèi)的一反射位點的位置的一指示。反射的能量功率級的一指示可從治療用的基陣操能器導出的仿形而獲得。從仿形導出的信號逐一地被提供到所謂多束掃描顯示器，其中各順序換能器的數(shù)號是沿一x軸方向描繪出的，從基陣到反射點的距離是沿著一y軸方向描繪出的，而從每個換能器響應的強度是由在y軸方向延伸的線條的亮度表示。
按照本發(fā)明又一個方面，將該治療用換能器的寬的帶寬換能器基陣與一圓形和若干個環(huán)形成象換能器的基陣結合起來。該寬帶換能器排列成若干個圍繞著用作基陣的一瞄準軸的環(huán)狀組，機械式掃描的同心圓形或環(huán)狀成象換能器是與瞄準軸同心并在治療用的換能器的中央。通過將治療用的換能器沿z軸即沿瞄準軸的一個軸前、后移動及在通常是與治療中的病者的皮膚表面相互平行的平面內(nèi)的兩個方向上移動而使之聚焦于待治療的部位。也可將換能器對瞄準軸的相對角度加以控制以改變聚焦遠場的直徑。
因此，本發(fā)明的又一個目的在于提供一新穎和改進的與一超聲壓縮波成象換能器基陣相結合的壓縮波高溫治療用換能器基陣。
本發(fā)明的一個附加目的在于提供的新穎和改進的可控制的以使治療過程之前和之中能調(diào)整該治療用的換能器的壓縮波治療用、分析用后成象基陣。
本發(fā)明的一個附加目的在于提供一新穎和改進的用作控制由具有一聚焦的遠場的一基陣的多個換能器發(fā)射的壓縮波能量的方法和設備，使得響應基陣中不同換能器的不同波束的相鄰部位經(jīng)受如同從基陣的換能器導出的組合圖象的聚焦平面的深度所經(jīng)受的隨機變化。
本發(fā)明的上述及尚有的其它目的、特征和優(yōu)點在對下述的本發(fā)明的一個特定實施例的詳細敘述、特別是在聯(lián)系附圖進行研究后自然就會變?yōu)槊黠@。
圖1為包括在本發(fā)明中的設備的優(yōu)選實施例的一個示意圖;
圖2為包括在圖1中所示設備的換能器基陣的一個頂視圖;
圖3為包括在圖1中所示設備的電子電路的一方框圖;
圖4為示于圖1和2中的基陣中的一單一治療用的換能器和一用于該換能器中的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構的一側視圖;
圖5為圖1與2所示的基陣中的一單一換能器的輸出的強度相對頻率的關系描繪出的曲線圖;
圖6為圖1至4中所示的設備所產(chǎn)生的波束掃描的一實例;及圖7為對于一對不相干地調(diào)制的波束的組合中，關于強度相對于位置的關系描繪出的曲線圖。
現(xiàn)參照附圖中的圖1，其中所示超聲電波-壓縮波換能器基陣11是安裝在容器14的水浴13的平臺12上，該容器有對壓縮波能量而言相對透明的上部表面15。表面15的外表面限定一供在一治療床(未示于圖中)上的病人的支承表面。如圖2中所示，基陣11包括30個治療用的換能器20至49，有一中央瞄準軸51，沿著此軸從基陣導出一壓縮波高溫治療用的遠場;對于壓縮波高溫遠場治療的討論參見龐茲的美國專利4，441，486及上面提及的共同簽暑的懸而未解申請序列號418，136，該兩文是作為參考資料結合到本發(fā)明之中。各換能器20至49在一寬的帶寬度上例如500千赫茲至1兆赫茲上有比較平坦的振幅對頻率的響應。
平臺12被線性地驅(qū)動在沿軸51及一對與軸51相交且成直角的軸上并被驅(qū)動在圍繞軸51而轉(zhuǎn)動，以便控制從基陣11導出的聚焦的高溫壓縮波遠場的位置。瞄準軸51穿過超聲電壓縮波成象換能器53至56的基陣52的中心。換能器53為一圓盤狀，而換能器54至56為半徑逐一增大的圓環(huán)。成象基陣52的換能器53至56是用一在換能器20至49的帶通之外的頻率例如2.5兆赫茲激勵的?；?2是安裝在由平臺12承載的萬向臺59(圖1)上。臺59相對于平臺12可轉(zhuǎn)動地圍繞與瞄準軸57正交的軸58而被驅(qū)動。平臺12可圍繞軸51而轉(zhuǎn)動使得驅(qū)動軸58的方向可按需要進行調(diào)整。臺59繞著軸58被傾側以便控制該臺相對于從換能器53至56導出一成象波束的瞄準軸的軸51的夾角。成象波束瞄準軸的圓點與瞄準軸51和軸58的交點是重合的。為此，萬向臺59是被其輸出軸與軸58重合的牢固地安裝在平臺12電動機62所驅(qū)動。
平臺12被驅(qū)動在沿瞄準軸51(意即，在一垂直的，2軸方向)及沿與軸51成直角的平面內(nèi)的兩個彼此成直角的x軸與y軸上。
平臺12也可被驅(qū)動圍繞瞄準軸51而轉(zhuǎn)動。為此，提供以電動機61及64至66。電動機61固定地安裝于塊座67C并驅(qū)動一個也安裝在塊座67C蝸輪以轉(zhuǎn)動連接在平臺12與蝸輪63的軸63a。軸63a的縱向軸線與瞄準軸51重合且平臺12與軸63a一起轉(zhuǎn)動。電動機64是牢固地安裝在塊座67b并驅(qū)動一具有縱向軸線與瞄準軸51平行的第一導桿80。導桿80的一端連接到塊座67c以驅(qū)動塊座67c并因此沿z(瞄準)軸驅(qū)動平臺12，電動機65是牢固地安裝在塊座67a，上并驅(qū)動一具有縱向軸線沿著x軸線且垂直于瞄準軸51的第二導桿81。導桿81的一端連接到塊座67b以驅(qū)動塊座67b并因此沿x軸驅(qū)動平臺12。電動機66是通過一適宜的結構(未示于圖中)牢固地安裝在相對的容器14并驅(qū)動一具有縱向軸線沿著y軸且垂直于x軸也垂直于瞄準軸51的第三導桿(圖中未示出)。第三導桿的一端連接到塊座67a以驅(qū)動塊座67a并因此沿y軸驅(qū)動平臺12。
電動機61及46至66是在一傳統(tǒng)的方式下由操作員輸入控制以便沿x、y和z，平移平臺12及圍繞瞄準軸51轉(zhuǎn)動平臺12。因此，瞄準軸51的位置是通過控制電動機65和66而改變，而基陣11和52的焦點的垂直是由電動機64控制的。電動機64至66被控制用以確定待用從基陣11導出高溫壓縮被能量治療的病者體內(nèi)的部位，同樣地用以確定待用從基陣52導出高溫壓縮波能量使病者的患病部分成圖象的位置。電動機61被控制用以確定平臺12的角位，因此確定成象換能器基陣52轉(zhuǎn)動所圍繞的軸58的方向。電動機64至66在初始調(diào)整期間被激勵以控制基陣11的聚焦的高溫壓縮波遠場入射到治療中的病者體內(nèi)的地方。在電動機64至66已在所需的位置放置好基陣11后，及電動機61已確定軸58的方向后，通過圍繞軸58基陣的換能器53至57的掃描可獲得一被治療部位的二維圖象。
基陣11中心各換能器20至49都有一放置在它上部面上的對應的聲透鏡(未示于圖中)以將從對應的換能器的波束聚焦。各聲透鏡可輕易地拆卸并用其它不同類型聲透鏡替換，這樣可獲得不同的聚焦特性。在一實例中所有聚焦透鏡都有相同的焦距。最好各聲透鏡不將從它的換能器的波束緊密的聚焦使得波束中的能量擴散到一相當大的聚焦平面上。從沿聲透鏡11的換能器的瞄準軸相干波束的包跡的最小直徑的位置原則上是由改變換能器20至49相對于平臺12的平面的傾側角控制的。該傾側角是由同時用電動機68′a至68′d經(jīng)過分別驅(qū)動定時傳動帶69′a至69′d的齒輪73′a至73′d而在定時傳動帶69a至69d及齒輪73a至73d保持靜止時驅(qū)動在聲透鏡11的所有換能器來控制的。為此目的，電動機68′a至68′d是固定地安裝在平臺12上并經(jīng)過一適宜的齒輪組(未示于圖中)分別耦合到分別驅(qū)動傳動帶69′a至69′d的齒輪73′a至73′d，這些作為一組接合到基陣11中的所有換能器20至49。
基陣聚焦的程度，具體地說，來自基陣11中的換能器的相干波束的包跡的最小直徑，原則上是由同時驅(qū)動在基陣11中的所有換能器圍繞一軸(對每個換能器)轉(zhuǎn)動一相同角度即對平臺12的平面成直角的角度來控制的。為此目的，電動機68a至68d分別驅(qū)動齒輪73a至73d而該齒輪分別驅(qū)動傳動帶69a至69d，這些作為一組接合到在基陣11中所有的換能器。上述基陣的聚焦方法將于稍后聯(lián)系圖4更加詳細地進行敘述。在不論那種控制基陣聚焦方法中，在初始調(diào)整期間電動機68a至68d和電動機68′a至68′d(在圖1中合稱為電動機68)及傳動帶69a至69d及69′a至69′d的控制是通過應用傳統(tǒng)的電動機控制電路在響應一操作員的輸入實現(xiàn)的。
基陣11的換能器20至49排列成帶瞄準軸51的四個同心的獨立圓環(huán)。換能器20至25在最接近瞄準軸51的第一環(huán)中，換能器26至31在較第一環(huán)離瞄準軸51更遠的第二環(huán)，換能器32至37在較包26至31的第二環(huán)離瞄準軸51更遠的第三環(huán)，及換能器38至48在離瞄準軸最遠的環(huán)中。如圖2中所示，對圖2中的每個換能器環(huán)都提供以二部電動機、兩條驅(qū)動傳動帶及兩個齒輪。例如，對換能器20至25的第一環(huán)提供以用于驅(qū)動傳動帶69d和69′d及對應的齒輪73d和73′d的電動機68d和68′d。
圖4中示出用作控制基陣11的換能器之一相對于軸51的傾角的機構。圖4亦示出用作控制這換能器圍繞一垂直于平臺12的平面的軸線的轉(zhuǎn)動的機構。作為說明的目的，聯(lián)系圖4研究換能器20，但不用說，圖4中所示每個換能器20至49的驅(qū)動機制是完全一樣的。
三角形楔塊77是牢固地安裝在換能器20的底部面上，該楔塊有一底部平坦面78與半球體79的上部部分接合，而該半球體是牢固地安裝在風箱82的頂部的水平延伸板81上。半球體79、板81和風箱82在響應軸83被傳動帶69d經(jīng)過在軸的底部的齒輪74所轉(zhuǎn)動而傳動帶69a保持不動以避免齒輪72轉(zhuǎn)動的情況下被垂直地驅(qū)動。組件84與軸83同軸，被牢固地安裝在平臺12上，而銷釘75是安裝在其上。組件84包括套筒85，具有下和上凸緣87和86分別為平臺12的水平面12b與筒夾88的上部水平延伸面88a所抓緊，筒夾88有一下部水平延伸平面88b，該面88b牢固地安裝在平臺12的上部面12a上。筒夾88之內(nèi)經(jīng)較套筒85之外經(jīng)稍大，密封圈89放置在筒夾88的內(nèi)徑與套筒85之外經(jīng)間隙之間以防止流體滲入該間隙之內(nèi)。套筒85的內(nèi)徑與軸83之周界間也提供以間隙，然而，軸83與套筒85是通過螺紋91互相連接，使得在響應在傳動帶69′a接合在套筒85的齒輪72以防止套筒85轉(zhuǎn)動的同時齒輪74被傳動帶69a驅(qū)動下軸83相對于套筒轉(zhuǎn)動。在響應在套筒85被牢固持住的同時齒輪74被傳動帶69′d驅(qū)動下軸83相對于靜止的套筒85而被轉(zhuǎn)動，導致軸線83相對于套筒被垂直地驅(qū)動。由于銷釘75牢固地安裝在套筒85上，通過響應軸83按順時針方向或逆時針方轉(zhuǎn)動而使自己上升或下降楔塊77及換能器20被驅(qū)動而繞銷釘轉(zhuǎn)動。
換能器20可在沒有改變它的傾角下被驅(qū)動而圍繞軸83的縱向軸線轉(zhuǎn)動。為此目的，電動機68′d驅(qū)動齒輪73′d和傳動帶69′d而電動機68d驅(qū)動齒輪73d和傳動帶69d，傳動帶69d和69′d分別接合齒輪72和74，使得齒輪72和74轉(zhuǎn)動通過相同的角度。
在一實例中，基陣被初始化，使得從每個換能器20至49的聚焦波束的中心線通過一在瞄準軸上選擇的點。因此，瞄準軸與各個波束的中心線之間的銳角對從一給定環(huán)的所有波束而言都是相同的，但從最外的環(huán)向最內(nèi)的環(huán)該銳角是逐環(huán)變小。這導致從基陣11導出的大多數(shù)能量被聚焦在基陣平面所通過的長球面構型中。然后轉(zhuǎn)動各環(huán)中的換能器，使得從在瞄準軸上的選擇的點到經(jīng)過該選擇的點且與平臺12的平面平行的平面與從各波束的中心線的交點之間的距離對從各換能器的波束而言都是相等的。這消除了“熱斑”，否則這種“熱斑”會出現(xiàn)在選擇的點上。導致從基陣11導出大多數(shù)能量被聚焦在基陣聚焦平面通過的柱狀殼或環(huán)狀構型之中。如果各環(huán)中的換能器都轉(zhuǎn)動，使得從在瞄準軸上的選擇的點到經(jīng)過該選擇的點且與平臺12的平面平行的平面與從各波束的中心線的交點的距離對從一給定環(huán)的換能器的波束而言是一常值，但對從不同的環(huán)而言是一不同的常值，在加熱部位中獲得一個更為均勻的能量分布。這導致從基陣11的大多數(shù)能量被聚焦在基陣的聚焦平面所通過的扁球面構型中。
在上述實施例中，對于示于圖4中的實例，電動機68′a至68′d和傳動帶69′a至69′d及齒輪73′a至73′d都不存在，而各換能器軸83和套筒85形成一整體的可轉(zhuǎn)動軸，此軸由驅(qū)動接合齒輪72的傳動帶69d的電動機68轉(zhuǎn)動。
在另一個實施例(未示于圖中)中各換能器都提供以獨立的電動機，使得各換能器能獨立地轉(zhuǎn)動或傾側。這實施例便于改變瞄準軸的方向。聚焦不同環(huán)中的不同換能器，這樣，從該換能器的聚焦的遠場有不同的直徑，并可通過對連接該換能器的齒輪74或齒輪組提供少許不同的齒輪驅(qū)動來實現(xiàn)的。改變一聚焦部位上的能量分布使得它不集中，對控制跨過一治療區(qū)如腫瘤熱量的分布來說在治療上是很有用的。四個環(huán)中的換能器可彼此間互相聚焦以改變從換能器導出能量所照射的一孔徑的直徑，意即，整個基陣的焦點可加以改變以便控制其中能量被分布的方法。在一個特殊的實施例中，基陣能量能被聚焦在直徑從1.5到12厘米的范圍上;如果聚焦的遠場的均勻性不是特別重要時，該直徑甚至可超過12厘米。
回到圖1的敘述中，信號是經(jīng)過電子網(wǎng)路93提供到基陣11的換能器并從基陣11的換能器導出，也響應從源94的操作員的各種輸入;從源94的輸入與起始調(diào)整、提供到基陣11的換能器的交流治療能量的占空比及提供到基陣11的換能器的能量的數(shù)量相關聯(lián)的。電子網(wǎng)路93響應基陣11的換能器的輸出信號導出多束掃描陰極射線管顯示器95的輸入信號。如在下文中詳細敘述的，被陰極射線管導出的該波束掃描顯示是一x-y標繪圖，其中換能器數(shù)號表示在x軸方向，從一特定換能器的反射深度表示在y軸坐標，而沿一特定y軸指向條帶上的各點的亮度表示從相應深度反射的能量的幅度。
在圖1中所示的設備也包括傳統(tǒng)二維成象電子讀出系統(tǒng)96用以提供信號到基陣52的換能器53至56及讀出從基陣52的換能器53至56的信號。成象系統(tǒng)96提供信號到電動機62以相對于軸58轉(zhuǎn)動基陣52的換能器。另外，成象系統(tǒng)96以本領域普通技術人員所熟悉的方式提供超聲波頻率能量到換能器53至56，并響應反射回到這些換能器的能量導出一個二維圖象。由成象系統(tǒng)96提供到換能器53至56的電信號的頻率和由換能器53至56提供到系統(tǒng)96的頻率同提供到基陣11和從基陣11導出的頻率有相當大的移動。開始時，成象系統(tǒng)被操作以使操作員能確定待治療的部位的確實位置，這樣，基陣11的聚焦的遠場可被對準于該部位上。
現(xiàn)參照附圖中的圖3，該圖為包括在圖1中的電子網(wǎng)路93的一方框圖。在治療一病者的過程中，基陣11中30個換能器同時響應具有載頻在500千赫茲至1兆赫茲范圍內(nèi)及足夠功率的電信號的猝發(fā)以促使該換能器導出高溫壓縮波能量的聚焦的遠場。為此目的，可變頻振蕩器101提供一具有中心頻率約為750千赫茲且具有從500千赫茲至1兆赫茲相對地平坦的振幅對頻率特性。振蕩器101、基陣11的換能器以及連接它們的電路的幅度對頻率的響應是那種從換能器導出的壓縮波能量實質(zhì)上在500千赫茲至1兆赫茲范圍上有如圖5所示的恒定的振幅。振蕩器101的輸出頻率是由操作員從源94的第一個輸入所固定的。振蕩器頻率調(diào)定到頻率范圍的高、中和低端以分別治療接近臺15、在離臺15中等遠位置及在遠離臺15的組織，意即，接近病者的皮膚、在病者體內(nèi)中間部分及在遠離病者的皮膚的組織。振蕩器101也響應操作員從源94的第二個輸入，以激勵振蕩器成有源態(tài)，其中它導出數(shù)量顯著的輸出功率。振蕩器在一預定的時間間隔內(nèi)停留在有源態(tài)，該時間間隔可由操作員從源94的一輸入調(diào)定;另外，當由基陣11提供到病人的超聲壓縮波變量使病人感到痛楚時操作員決定切斷振蕩器時，操作員從源94的另一輸入可用作禁止振蕩器。
振蕩器101的輸出耦合到開關102，該開關選擇性地提供振蕩器輸出到引線103。開關102是周期性地例如每一毫秒一次地被矩形波發(fā)生器108的輸出所激勵。開關102以可變的時間開或關以在引線103上提供振蕩器101的可變占空比的輸出。為此目的，操作員相對于矩形波源108的輸出的周期的前沿時間位來控制矩形波源108的輸出的每個“半周”的后沿時間位置。改變后沿時間位置控制耦合到引線103的振蕩器101的交流輸出的占空比。開關102在矩形波源108的輸出是高時傳輸振蕩器的信號到引線103而在相反的情況下阻塞該信號。因為換能器的峰值功率或強度輸出與在病者治療部位上從換能器的一波束的療效是成非線性的、近似為平方律關系，在引線103的低占空比能量可在沒有如用連續(xù)波能病人經(jīng)受的痛楚情況下以更高的強度峰值功率提供到基陣11的特定換能器或從基陣11的換能器導出更高的強度峰值功率。例如如果在引線103上的交流能量的占空比為50%時能從基陣11的一換能器提供到該病者的峰值功率，相對于具有相同平均能量用于連續(xù)波的100%占空比能量時，前者較后者能從基陣11的一換能器提供給該病者的峰值功率增加了一倍。如上所述，通過換能器提供到治療區(qū)的能量的療效則在沒有增加平均能量的情況下是以非線性方式增加的。此外，腫瘤中增加的被吸收的能量實際上可減少在遠離的骨痛點能量吸收，從而，在與用相同平均功率的100%占空比能量病者所經(jīng)受的痛楚比較時減輕了病者經(jīng)受的痛楚。反之，當病者在100%占空比下經(jīng)受痛楚，通過將由該換能器提供到病者的能量減少到一半以盡可能防止病人經(jīng)受痛楚的治療仍保持高的療效。能量的減少是通過保持換能器的峰值功率輸出恒定而減少占空比至50%實現(xiàn)的。對一典型的情況而言，其中30%占空比，頻率源101和108分別為1兆赫茲和100千赫茲，三個1兆赫茲正弦波周期耦合到引線103，繼之以一0.7毫秒間隔，在這間隔期間引線103，上沒有變化發(fā)生，之后該1兆赫波再施加在引線103上。
為使從基陣11的高溫壓縮波的功率的增加而其占空比減小以保持從基陣的能量實質(zhì)上恒定，將可變增益功率放大器104與振蕩器101的輸出級聯(lián)。放大器104的增益是由計算機耦合器110控制，而該耦合器件是操作員調(diào)定的。操作員調(diào)定放大器的增益反比于振蕩器開關102的輸出的占空比。為此目的，耦合器110提供在矩形波源108的占空比控制器和放大器104的增益控制器之間。
通過30個不同寬的帶、高功率、可變增益交流放大器104且每個基陣11的換能器提供以該放大器之一，將具有頻率在500千赫茲至1兆赫茲的可變占空比、可變振幅交流功率以并聯(lián)方式施加到換能器20至49。每個放大器104在換能器20至49的500千赫茲至1兆赫茲帶通上有一相對平坦的響應。每個放大器104的增益是由增益控制網(wǎng)路105獨立地進行控制的。增益控制網(wǎng)路105一般包括30個計算機控制的不同的電位計，每個電位計有一操作員從源94獨立輸入控制的輸出以控制每個放大器104的增益。操作員調(diào)定在網(wǎng)路105中各電位計上的控制器到一調(diào)定值適宜用于從它對應的連接到對應的放大器104的輸出的換能器導出的能量照射的區(qū)域。如果從一特定換能器的波束通過在響應從那換能器導出的超聲能量對劇烈痛楚敏感的部位，連接到那特定換能器的放大器104的增益相對于連接到在基陣中其它換能器的其它放大器的增益顯著的減少，或在極限情況下可調(diào)定至零。
各放大器104的可變振幅、可變頻率和可變占空比交流輸出施加到獨立連接到各放大器的基陣11的換能器20至49。基陣11的換能器的遠場照射換能器被聚焦的部位。
為不相干地照射基陣11的不同換能器的組合遠場入射的部位上，從振蕩器101開關62的輸出信號的相位被隨機地變化，意即，在放大器104的輸入施加隨機調(diào)角。為此目的，提供以高斯噪聲源或發(fā)生器106。高斯噪聲源106的輸出施加在相位調(diào)制器107，該調(diào)制器響應發(fā)生器的隨機地變化的輸出按隨機的方式控制到放大器104的輸入的相位。相同的效果可通過用由操作員起動的計算機控制振蕩器101頻率的隨機變化而實現(xiàn)的。放大器104的輸出在相位上彼此之間按照操作員調(diào)定的方式隨機地變化。
放大器104的隨機相位、固定頻率輸出被施加到基陣11的換能器，使得基陣換能器的輸出入射的遠場部位上、特別是在波束邊上被不相干地照射和被空間傳播。由于在從基陣11的獨立換能器每波束圖樣的邊的這種隨機空間傳播，在病者體內(nèi)由不同換能器在重疊部位中相長和/或相消干涉的趨向被避免了。
圖7中所示為一典型對的不相干波束A和B的空間關系，其中用實線軌跡201和202說明相干波束A和B的強度對位置的關系。在相干波束A和B的重疊部位有相長和相消干涉使得波束A和B的平均組合強度近似地等于只有一個波束的強度。通過不相干地調(diào)制波束A和B的強度，軌跡201和202的陡變邊緣在重疊區(qū)被組合以產(chǎn)生虛線軌跡203，從軌跡201的峰值到軌跡202的峰值有一相對恒定振幅。通過用一窄的帶寬頻率調(diào)制的振蕩器替代振蕩器101可獲得相同的結果。
在操作員啟動振蕩器101成為一工作的治療方式前及基陣11已被正確地放置以將遠場射在治療部位后，基陣11的換能器20至49逐一地用如振蕩器101的頻率相同頻率的超聲能量的一單個周期激勵以建立一多束掃描軌跡。束掃描軌跡的結果被操作員用作調(diào)定放大器104的增益及矩形波源108的輸出的后沿，這些又依次控制從基陣11導出的超聲壓縮波治療用能量的振幅和占空比。
為此目的，通過源94操作員調(diào)定單個周期正弦波源111到一500千赫茲與1兆赫茲間的“頻率”。因此源111導出一具有周期在2微秒至1微秒間的正弦波的一個周期。源111的輸出的振幅在500千赫茲到1兆赫茲范圍的所有“頻率”是相同的。通過混合變壓器112和多路調(diào)制器113源111的輸出逐一耦合到基陣11的每個換能器20至49。單個周期交流源111可取各種任意適宜形式例如一沖擊激勵的諧振回路包括一并聯(lián)的電感器和電容器經(jīng)過第一開關連接到一直流電源。第二開關在響應一交流正弦波的單個周期的完畢的探測如一負向零交叉檢測器的輸出所指示出那樣將該并聯(lián)的電感器和電容器短路。可通過數(shù)字驅(qū)動和控制的電子電路產(chǎn)生單個或多個輸出脈沖。源104和振蕩器101被控制在加熱的交變周期和多束方式操作期間使得基陣11換能器只被一個源驅(qū)動。
由源111單個周期正弦波的導出是用耦合該單個周期正弦波到該基陣11的30個不同的換能器所同步的。從源111導出的相鄰單個周期正弦波間的時間間隔由從基陣11的換能器的一壓縮波傳播到病人體中一個位點并反射回到基陣換能器所需的最長的時間而決定的。
振蕩器114和30級寄存器115控制源111的激勵及逐一地施加從源111的單個周期正弦波基陣11的該30個換能器的每一個。振蕩器114有一頻率足以啟動一源111的單個周期以耦合到基陣11的換能器及供從基陣的選擇的換能器導出壓縮波傳播到病人體內(nèi)的任意位點和供從病人體內(nèi)的位點反射的能量傳播回到基陣及提供用作處理的信號。振蕩器114繼續(xù)導出啟動脈沖給源111直至基陣11的所有30個換能器已被提供以從源111的一單個周期正弦波為止。
為此目的，振蕩器114的輸出經(jīng)過引線116被耦合到源111。響應由源111導出的波的前沿或零交叉，將連接該沖擊激勵的諧振回路和用于該回路的一直流電源間源111的開關被閉合;另一方面，數(shù)字控制的電子線路(未示于圖中)被觸發(fā)以導致一單個周期被從該源導出。移位寄存器的各個級包括一耦合到在多路調(diào)制器113中開關的一不同輸入的一啟動輸入的引線。多路調(diào)制器113包括30個開關，各開關具有一第一信號終端并聯(lián)連接到混合變壓器112的一端。多路調(diào)制器113的30個開關各有一第二終端接到一對應的基陣11的換能器。
移位寄存器115響應從振蕩器114導出的與源111的單個周期正弦波的導出同步的各個周期逐級地步進。因此，多路調(diào)制器113的第一信號終端是逐一地耦合到該多路調(diào)制器的各個第二信號終端及基陣11的30個換能器。移位寄存器115的輸出被耦合到多路調(diào)制器113的一個啟動輸入以導致該多路調(diào)制器的開關在一般足夠長的時間內(nèi)保持在閉合狀態(tài)以耦合從源111的一單個周期過基陣11的換能器之一，并使從位點耦合回到該換能器的被反射的能量，通過多路調(diào)制器被提供到混合變壓器112，以及響應被反射的能量對由換能器導出的信號提供處理時間。在一個響應移位寄存器被振蕩器驅(qū)動到移位寄存器的最后一級中，移位寄存器經(jīng)過引線117提供一個脈沖到振蕩器114的一個禁止輸入。每次振蕩器114被從操作員輸入源94的一信號啟動時，基陣11的換能器是這樣通過只有一個完整的操作周期而進步的。操作員也可以要求重復操作。
為使該束掃描軌跡被導出，須將耦合回到基陣11的各個換能器的反射能量的振幅進行探測。從基陣11的一個換能器導出的能量的一個單個周期到該病者體內(nèi)一反射位點并返回到該基陣的特定換能器的行程時間也被監(jiān)測。關于基陣中哪個數(shù)號的換能器被激勵及與該振幅和行程時間指示與哪個換能器相關聯(lián)是提供以指示的。為確定入射到已提供以正弦波源111的一單個周期的基陣的一特定換能器的反射能量的振幅，由于以上敘述的關于寄存器115的操作，該已提供以源111的該單個周期的換能器由多路調(diào)制器113保持連接到混合變壓器112。入射到基陣11的該特定換能器的該反射的壓縮波能量的仿形從多路調(diào)制器的一個第二信號終端耦合到該多路調(diào)制器的第一信號終端，從那里耦合到經(jīng)過引線119驅(qū)動振幅檢測器118的混合變壓器112。振幅檢測器導出與入射到基陣11的該換能器的反射壓縮波的超聲頻率峰值振幅成比例的一輸出信號。
檢測器118的輸出脈沖被整形并被用于調(diào)制陰極射線管125的圖象的亮度。量程控制器120提供一“停止”輸入信號到計時器121，該計時器有一“啟動”輸入響應到振蕩器114的輸出以觸發(fā)單個周期正弦波源111。計時器121響應提供到其中的啟動和停止輸入的信號以導出一分別具有前沿和后沿的矩形波與從源111導出的每個單個周期正弦波的導出及在從量程控制器120的調(diào)定量程信號的終點的后沿同步。因此，由計時器121導出的方形波的后沿可被認為是從基陣11的一個換能器到病者的一反射位點的行程時間和反射壓縮波從該反射位點回到該特定換能器的行程時間的指示。計時器112的矩形輸出通過時間-電壓轉(zhuǎn)換器122轉(zhuǎn)換成具一大小與行程時間成正比的可變振幅，一般轉(zhuǎn)換器122為一線性鋸齒波源，其中該鋸齒形是分別響應計時器121的輸出的前沿和后沿和后沿而被啟動和終止的。
為指示出入射到基陣11的各個換能器的從在各個換能器的波束路徑中若干個可能反射點的反射能量的振幅，將檢測器118的輸出提供到峰值(正或負)檢測器網(wǎng)路123，該網(wǎng)路在檢測器118的相鄰峰值輸出保持一恒定輸出電平。網(wǎng)路123用一個或多個不同的振幅驅(qū)動顯示器125的亮度控制輸入，而由轉(zhuǎn)換器122導出行程時間指示信號。
導出一個模擬電壓以指示基陣11中被單個周期正弦波源111激勵并經(jīng)過混合變壓器112和多路調(diào)制器113提供一信號回到檢測器118的換能器的數(shù)號。為此目的，30級移位寄存器115的30個輸出引線被耦合以超前數(shù)模轉(zhuǎn)換器124。轉(zhuǎn)換器124導出具有直接與在向多路調(diào)制器113中的一特定開關提供一啟動信號的移位寄存器115中該級的數(shù)號成正比的一個值的一可變振幅模擬輸出電壓。
多束掃描軌跡是在響應時間-電壓轉(zhuǎn)換器122、網(wǎng)路123及超前數(shù)模擬轉(zhuǎn)換器124的輸出信號由陰極射線管125產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)換器122和124的輸出信號分別施加在陰極射線管125的y和x軸電極126和127上，而由存儲陰極射線管125導出的陰極射線束的強度是由施加在陰極射線管的柵極128上的網(wǎng)路123的輸出的振幅所控制。陰極射線管125包括一充分存儲能力的磷光面以在許多秒鐘內(nèi)保持由陰極射線束在它上面寫出的圖象。因此，在振蕩器114已被禁止后及在沒有單個周期正弦波由源111提供給基陣11的換能器下，對操作員提供相當長時間間隔的束掃描顯示。另一方面，公知的基于計算機的存儲技術也可用于保持在管25上的圖象。
現(xiàn)參照圖6，該圖為基陣11的30個換能器的多束掃描顯示的一實例。在圖6中，換能器數(shù)號是描繪在x方向上，而基陣11的平面與反射能量回到基陣的位點間的距離在y方向上表示。因此，實質(zhì)上有30條不同的條帶延伸在平行于y軸，對基陣11的每個換能器有一條帶。每條帶上的點的亮度提供關于從反射點位耦合回到基陣中各被激勵換能器的反射能量的振幅的一個指示。
一個有經(jīng)驗的操作員能從沿各帶的亮度分布確定與特定換能器相關聯(lián)的反射能量是否為在病者體內(nèi)從一空氣-組織交界面或-組織-組織交界面或從骨骼反射回來的。操作員用源94來控制與一換能器相關聯(lián)的該特定放大器104的增益，使得發(fā)射入射到骨骼上的能量的換能器是由振蕩器101提供以相對的低的振幅的信號，或如果需要時為零振幅信號，這防止了病人在治療過程期間經(jīng)受痛楚，因為從基陣11的換能器導出的壓縮波能量基本上從病人體內(nèi)包含骨骼的區(qū)域或那些經(jīng)受具有足夠低振幅的壓縮波能量以不感生實質(zhì)性痛楚的區(qū)域退耦。
雖對本發(fā)明的一特定實施例進行了詳細的說明，顯然可在不脫離如在本發(fā)明附上的權利要求
所定義的真實精神和范圍下對已特別說明和敘述的實施例的細節(jié)做出變更。
權利要求
1.用從一超聲換能器的基陣導出的具有一包含一病者的治療部位的一聚焦的遠場的壓縮波能量治療一病者的一部位的方法，其特征在于，所述方法包括向所述換能器提供一多個不相交電能猝發(fā)的步驟，每個所述猝發(fā)包含若干周期的所述電能，所述提供的電能猝發(fā)導致所述換能器被激勵以驅(qū)動在所述部位中許多治療用的高溫超聲波能量的猝發(fā)，每個所述治療波能量的猝發(fā)包含若干周期的所述波能量。
2.按照權利要求
1所述的方法，其特征在于，其中所述提供不相交的電能猝發(fā)是通過周期性地間斷提供到所述換能器的許多周期的電能供其中至少若干個周期以驅(qū)動所述壓縮波能量的猝發(fā)，所述能量猝發(fā)具有一小于1的預定占空比。
3.按照權利要求
2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括控制所述預定占空比和所述壓縮波能量的振幅的步驟使得所述占空比和所述壓縮波能量在治療期間以相反的方式變化。
4.按照權利要求
2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括控制所述占空比和所述治療用的波能量的振幅的步驟以便將所述病者由于所述治療用的壓縮波能量入射到所述病者時所經(jīng)受的痛楚減至最小。
5.按照權利要求
2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述治療期間將該治療用的波能量保持在實質(zhì)上恒定的平均值水平上改變所述占空比和所述壓縮波能量的振幅的步驟。
6.按照權利要求
2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括控制從所述基陣中每個所述換能器導出的治療用的壓縮波能量的振幅的步驟。
7.按照權利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過隨機地調(diào)制所述電能的多個周期不相干地調(diào)制所述遠場的步驟，使得從所述換能器的不相同的一個導出的相鄰的波束在所述聚焦的遠場中較相干的相鄰遠場波束在空間更大程度地重疊。
8.按照權利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括調(diào)節(jié)所述電能的頻率的步驟，使得所提供的頻率比用于提供于治療離所述病者的皮膚較接近的部位的頻率低以便治療離病者的皮膚較遠的部位。
9.按照權利要求
1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當所述治療部位不為所述壓縮波能量的猝發(fā)所治療時，不時地用脈沖狀超聲電能激勵所述換能器的步驟，當所述部位是在該基陣的所述聚焦的遠場中所述換能器被激勵，使得由所述脈沖狀電能的脈沖所產(chǎn)生的脈沖狀超聲壓縮波能量從病者體內(nèi)某個部位被反射回到所述換能器，而所述換能器再也不被所述脈沖狀電能所激勵，使得所述換能器導出具有時間位置和振幅的電信號一起以使在所述病者體內(nèi)關于所述基陣和所述部位間的不同容量的信息能被測定。
10.按照權利要求
9所述的方法，其特征在于，其中所述脈沖狀能量的每個脈沖有一實質(zhì)上是單個周期正弦波狀的波形，所述方法還包括調(diào)節(jié)每個脈沖的周期與所述治療能量使之相同的步驟。
11.按照權利要求
9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括響應所述信息調(diào)節(jié)施加到所述基陣中各個換能器的電能的振幅的步驟。
12.按照權利要求
9所述的方法，其特征在于，其中在所述基陣中的所述換能器的不同的一個換能器是逐一地被激勵，使得從不同換能器的脈沖狀壓縮波能量入射到病者并在不同時間從某個部位反射，所述方法還包括檢測從所述換能器之一導出所述脈沖狀波之一的時間到所述脈沖狀波反射回到所述基陣的時間的間隔;檢測對所述換能器的每個不同的一個換能器反射回到所述基陣的各脈沖狀波的振幅;及沿互相正交的第一和第二軸分別顯示導出壓縮波能量的脈沖狀波的各換能器的數(shù)號和與各個編號的換能器相關聯(lián)的檢測的時間間隔的一個測量;及顯示與各個換能器相關聯(lián)的檢測振幅的一指示的步驟。
13.按照權利要求
12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括響應在所述顯示步驟中顯示的信號調(diào)節(jié)提供到所述換能器的電能的振幅的步驟。
14.用從一超聲換能器的基陣導出的具有一包含一病者的治療部位的一聚焦的遠場的壓縮波能量治療一病者的一部位的設備，其特征在于，所述設備包括用于向所述換能器提供一多個不相交電能猝發(fā)的裝置，每個所述能量猝發(fā)包含若干個周期的所述電能，所述用于提供的裝置導致所述換能器被激勵以驅(qū)動在所述部位中許多治療用的高溫超聲波能量的猝發(fā)，每個所述治療波能量的猝發(fā)包含若干個周期的所述波能量。
15.按照權利要求
14所述的設備，其特征在于，其中所述用于提供不相交的電能猝發(fā)的裝置包括用于周期性地間斷提供許多周期的電能到所述換能器供其中至少若干個周期以驅(qū)動所述壓縮波能量的猝發(fā)的裝置，所述能量猝發(fā)具有一個小于1的預定占空比。
16.按照權利要求
15所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于控制所述預定占空比和所述壓縮波能量的振幅的裝置使得所述占空比和所述壓縮波能量在治療期間以相反的方式變化。
17.按照權利要求
15所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于控制所述占空比和所述治療用的波能量的振幅的裝置以便將所述病者由于所述治療用的壓縮波能量入射到所述病者時所經(jīng)受的痛楚減至最小。
18.按照權利要求
15所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于在所述治療期間將該治療用的波能量保持在實質(zhì)上恒定的平均值水平上改變所述占空比和所述壓縮波能量的振幅的裝置。
19.按照權利要求
15所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于控制從所述基陣中每個所述換能器導出的治療用的壓縮波能量的振幅的裝置。
20.按照權利要求
14所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于通過隨機地調(diào)制所述電能的多個周期不相干地調(diào)制所述遠場的裝置，使得從所述換能器的不相同的一個導出的相鄰的波束在所述聚焦的遠場中較相干的相鄰遠場波束在空間更大程度地重疊。
21.按照權利要求
14所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于調(diào)節(jié)所述電能的頻率的裝置，使得所提供的頻率比用于提供于治療離所述病者的皮膚較接近的部位的頻率低以便治療離病者的皮膚較遠的部位。
22.按照權利要求
14所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于當所述治療部位不為所述壓縮波能量的猝發(fā)所治療時，不時地用脈沖狀超聲電能激勵所述換能器的裝置，當所述部位是在該基陣的所述聚焦的遠場中所述換能器被激勵，使得由所述脈沖狀電能的脈沖所產(chǎn)生的脈沖狀超聲壓縮波能量從病者體內(nèi)某個部位被反射回到所述換能器，而所述換能器再也不被所述脈沖狀電能所激勵，使得所述換能器導出具有時間位置和振幅的電信號一起以使在所述病者體內(nèi)關于所述基陣和所述部位間不同容量的信息能被測定。
23.按照權利要求
22所述的裝置，其特征在于，其中所述脈沖狀能量的每個脈沖有一實質(zhì)上是單個周期正弦波狀的波形，所述裝置還包括用于調(diào)節(jié)每個脈沖的周期與所述治療能量使之相同的裝置。
24.按照權利要求
22所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于響應所述信息調(diào)節(jié)施加到所述基陣中各個換能器的電能的振幅的裝置。
25.按照權利要求
22所述的裝置，其特征在于，其中在所述基陣中的所述換能器的不同的一個換能器是逐一地被激勵，使得從不同換能器的脈沖狀壓縮波能量入射到病者并在不同時間從某個部位反射，所述裝置還包括用于檢測從所述換能器之一導出所述脈沖狀波之一的時間到所述脈沖狀波反射回到所述基陣的時間的間隔的裝置;用于檢測對所述換能器的每個不同的一個換能器反射回到所述基陣的各脈沖狀的振幅的裝置;及用于沿互相正交的第一和第二軸分別顯示導出壓縮能量的脈沖狀波的各換能器的數(shù)號和與各個編號的換能器相關聯(lián)的檢測的時間間隔的一個測量的裝置;及用于顯示與各個換能器相關聯(lián)的檢測振幅的一指示的裝置。
26.按照權利要求
25所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于響應在所述顯示裝置中顯示的信號調(diào)節(jié)提供到所述換能器的電能的振幅的裝置。
專利摘要
一寬的帶寬壓縮波換能器基陣獲得關于待治療病者組織的信息，并提供高溫壓縮波治療用的能量到病者的治療部位。該基陣換能器用一導通的小于1的占空比部分被脈動導通或切斷，一壓縮波成象換能器的基陣位于壓縮波高溫聚焦的遠場的基陣的中央用于分析與治療。壓縮波高溫聚焦遠場的功率和占空比被改變以控制入射到一被治療的病者體內(nèi)某一部位的能量。高溫波束的超聲頻率被隨機地角調(diào)制使相鄰遠場聚焦波束的能量在很大程度上較聚焦的相干波束更為重疊。
文檔編號G10K11/34GK87103332SQ87103332
公開日1987年11月11日 申請日期1987年5月2日
發(fā)明者愛德華·J·塞皮 申請人:瓦里安公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan