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用于超聲治療處置的系統和方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN200980138374.7

申請日:

2009.09.14

公開號:

CN102170938B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):A61N 7/02申請日:20090914授權公告日:20150114終止日期:20150914|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A61N 7/02申請日:20090914|||公開
IPC分類號: A61N7/02 主分類號: A61N7/02
申請人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
發明人: A·T·費爾南德斯; B·拉朱
地址: 荷蘭艾恩德霍芬
優先權: 2008.09.30 US 61/101,230
專利代理機構: 永新專利商標代理有限公司 72002 代理人: 黃云鐸;陳松濤
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200980138374.7

授權公告號:

|||102170938B||||||

法律狀態公告日:

2016.11.09|||2015.01.14|||2011.11.23|||2011.08.31

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種用于使用超聲治療系統處置組織、例如處置前列腺疾病的系統和方法。超聲施予器(100)具有至少一個換能器元件(102)。超聲射束的轉向和聚焦使用至少一個可變聚焦透鏡,其可以是流體聚焦透鏡(10),將其附接于每個換能器元件,使得通過電壓信號控制可變聚焦透鏡的焦點。處置控制器(122)從成像裝置(124)接收輸入并且控制施加到可變聚焦透鏡(10)的電壓。處置控制器控制至少部分地由來自成像裝置的輸入確定的透鏡電壓信號,并且引導由換能器元件所發射的超聲治療射束(26)。實現治療射束的精細調整,從而為各種前列腺尺寸和形狀遞送治療,同時避免對諸如直腸壁和神經束的關鍵結構的損害。

權利要求書

1.一種用于將超聲治療遞送到組織的系統,包括:超聲施予器(100),其包括至少一個換能器元件(102);可變聚焦透鏡(10),其附接于每個所述換能器元件,其中,通過電壓信號控制所述可變聚焦透鏡的焦點;成像裝置(124),用于采集將要處置的所述組織的圖像;運動控制器(110),其可以在旋轉方向和軸線方向中的至少一個上移動所述超聲施予器;以及處置控制器(122),其從所述成像裝置接收輸入并且控制施加到所述可變聚焦透鏡的電壓,其中,所述處置控制器控制至少部分地由來自所述成像裝置的所述輸入確定的所述透鏡電壓信號,并且用于引導由所述至少一個換能器元件發射的超聲處置射束(26)。2.如權利要求1所述的系統,其中,所述可變聚焦透鏡是附接于所述元件(102)的流體聚焦透鏡(10)。3.如權利要求2所述的系統,其中,所述流體聚焦透鏡(10)包括布置在換能器元件(102)上的多個流體聚焦透鏡元件。4.如權利要求1所述的系統,其中,在所述超聲施予器(100)中提供多個換能器元件(102)。5.如權利要求4所述的系統,其中,可變聚焦透鏡(10)布置成覆蓋多個換能器元件(102)。6.如權利要求4所述的系統,其中,沿著細長超聲施予器(100)軸向地布置所述多個換能器元件(102)。7.如權利要求1所述的系統,其中,所述成像裝置(124)提供了處置前規劃圖像和處置期間的反饋圖像中的至少一個。8.如權利要求1所述的系統,其中,從以下的組以及其中的組合中選擇所述成像裝置(124),該組包括:由所述至少一個換能器元件發射的間歇超聲成像波束、直腸內或者陰道超聲成像系統、具有外部換能器的超聲成像系統、具有或者不具有執行MRI溫度測量能力的磁共振成像系統、PET成像系統、CT成像系統、對比度增強成像系統、熱監控系統和組織彈性監控系統。9.如權利要求1所述的系統,其中,所述處置控制器(122)還控制到所述至少一個換能器元件(102)的驅動信號,所述驅動信號至少部分地由來自所述成像裝置(124)的所述輸入確定。10.如權利要求1所述的系統,其中,所述處置控制器(122)還控制所述運動控制器(110)以控制所述施予器(100)的移動。11.如權利要求1所述的系統,還包括用戶界面(126),其使得操作者能夠可視化來自所述成像裝置(124)的圖像,并且修改所述處置控制器(122)的動作。12.如權利要求1所述的系統,其中,所述超聲施予器(100)配置用于經尿道接入處置。13.一種對組織進行處置的方法,包括下列步驟:將具有一個或多個超聲換能器元件(102)的超聲施予器(100)放置在感興趣組織(T)附近;利用驅動信號激勵所述超聲換能器元件中的至少一個;通過成像裝置(124)監控處置的效果;基于來自所述成像裝置的信息通過對施加到附接于所述超聲換能器元件的可變聚焦透鏡(10)的電壓進行調整來控制所述超聲換能器元件中的至少一個的焦點;以及移動或者旋轉所述超聲施予器,以覆蓋在所述組織(T)中基本上不同區域處的治療。14.如權利要求13所述的方法,其中,所述可變聚焦透鏡(10)是流體聚焦透鏡。15.如權利要求13所述的方法,其中,對在所述超聲換能器元件上的所述可變聚焦透鏡的焦點和所述超聲施予器的移動或旋轉的控制基于當對處置進行監控時從所述成像裝置所接收的信息。16.如權利要求13所述的方法,還包括在處置之前獲得將要處置的所述組織的規劃圖像。17.如權利要求13所述的方法,其中,所述成像裝置(124)提供以下中的至少一個:超聲圖像、對比度增強超聲圖像、磁共振圖像、磁共振溫度測量圖像、PET圖像、CT圖像、熱監控圖像和組織彈性監控圖像以及這些的任意組合。18.如權利要求13所述的方法,還包括至少部分地基于來自所述成像裝置(124)的信息來控制到所述至少一個超聲換能器元件(102)的所述驅動信號。19.如權利要求13所述的方法,還包括提供用戶界面(126)以使得操作者能夠可視化來自所述成像裝置(124)的圖像,并且修改對施加到所述可變聚焦透鏡(10)的所述電壓進行控制的處置控制器(122)的動作。20.如權利要求19所述的方法,其中,所述處置控制器(122)還控制到所述至少一個超聲換能器的所述驅動信號,所述驅動信號能夠由操作者進行修改。

說明書

用于超聲治療處置的系統和方法

本申請涉及治療領域,具體而言,涉及用于超聲治療處置、最具體地用于前列腺處置的系統和方法。

前列腺癌是世界上帶來致病率和死亡率的主要原因。根據美國癌癥協會(ACS)的研究,2007年將存在預計220,000個新的前列腺癌病例,使得它成為美國男人中在非黑色素瘤皮膚癌之后的第二最經常診斷到的癌癥。還預計2007年美國將有27,000個男人死于該疾病。前列腺癌不單純是西方世界疾病,它是世界范圍內診斷到的前5種癌癥。良性前列腺增生(BPH)或者前列腺肥大是另一種前列腺疾病,并且以泌尿生殖器癥狀為特征。研究表明,所有男性中的50%在他們50歲期間并且男性中的90%在它們90歲期間呈現出一些BPH的病態跡象。

前列腺癌和BPH的高發病率引起對這些疾病處置的更多調查研究。當前,公認的前列腺癌處置包括根治性前列腺切除術、體外射束放射治療、近距離放射療法、冷凍療法、激素療法和化療。由于在治療過程期間的侵入性、非特異性處置、使用電離輻射、或者無法識別和瞄準局部癌癥,所以所有這些治療方法具有與它們相關聯的副作用。另外,與當前治療方法相關聯的副作用(失禁、陽痿、排便困難)限制了它們的使用。通過諸如高強度聚焦超聲(HIFU)特別是具有影像指導的治療超聲解決了現在前列腺癌治療方法的許多弱點。用于前列腺的HIFU是最低限度侵入的;給前列腺內的任何位置提供非電離消融治療;并且當與影像指導相結合時,允許實時治療指導從而對前列腺中和前列腺周圍的局部癌癥區域進行專門識別。此外,可以使用其作為放射的輔助治療,并且將顯像藥物的遞送局限到前列腺。

當前的前列腺超聲消融方法包括已經在歐洲和世界上一些國家(Rewcastle?2006)認可的經直腸設備。這些設備的局限包括長的處置時間(長達3到4小時)、不能處置大前列腺(取決于制造商,前后距離大于2.5cm或者4cm的前列腺)、以及高達60%的陽痿率(雖然仍然低于備選技術報告的90%)。利用這些設備處置的全部前列腺體積需要小于40cc,并且在許多情況下,通過使用激素治療或者TURP(經尿道前列腺切除術)預先完成尺寸縮小。其它局限是在治療超聲到達前列腺之前受直腸壁扭曲和直腸壁近場加熱的可能性。

為了克服上述困難,已經提出了經尿道超聲施予器,其中,將單一元件換能器插入尿道,從而聲穿透在其前面的區域,并且有時旋轉該元件換能器從而覆蓋整個橫截面。由于經尿道的設計提供了到前列腺腺體的直接聲接入而無介入組織的影響,所以它是有利的。實際上,為了覆蓋3D體積,沿著尿道軸線放置若干換能器。

當前,由于尿道中的空間限制,經尿道的換能器僅使用一個或幾個單一元件換能器。由于通常采用使用多個元件(典型地,在常規超聲成像陣列中多達128個元件)的電子聚焦完成,所以這使得不可能為了瞄準前列腺中的特定區域對射束的轉向或者聚焦進行調整。缺乏射束轉向使得當瞄準前列腺中的腫瘤區域時很難避免損害諸如神經束的敏感性結構。雖然可以使用機械旋轉將射束沿著橫截面移動到前列腺中的不同區域,并且可以使用平移來沿著前列腺的軸線移動射束,但是機械運動不能將射束沿著超聲傳播維度(軸線方向)從尿道移動到前列腺囊。

因此,當前制造的單一元件治療換能器具有平坦表面或者彎曲表面/機械的透鏡(凹面或凸面),以便帶來透鏡的固定焦點。一旦制造出來,就不可以改變該換能器焦點。

流體聚焦技術是在WO?03/069380和WO?2005/122139中所描述的為了允許經過具有特定折射率的流體填充腔的物理邊界(即彎液面)對光線進行聚焦的目的的解決方案。稱為電濕潤的過程實現了流體表面的移動,其中,通過在導電電極上施加電壓移動腔內的流體。表面拓撲的這種改變允許以改變傳播路徑從而引起聚焦的方式對光線進行折射。

在液體介質中的超聲傳播;實際上,經常將人體稱為不能支持除了壓縮波之外的高頻超聲波的液體。在這個意義上說,波對由超聲在大量組織中傳播的速度的差異造成的失真敏感,并且也對由聲音在界面處的速度突變造成的失真敏感。該屬性是在本發明中揭示的屬性,其需要使用可調液體透鏡(諸如流體聚焦透鏡)的能力,其中,兩種液體具有不同的聲速,使得通過改變液體之間界面的形狀可以控制焦點的位置和超聲波傳播的方向。

依照37C.F.R.§1.73,提供了概述,該條款規定需要本發明的概述簡要地指出本發明的本質和實質。提交該概述,應該理解,將不使用其解釋或者限制權利要求的范圍或者意義。

根據示例性實施例的一個方面,描述了用于將超聲治療遞送到組織的系統。該系統包括超聲施予器,其包括至少一個換能器元件。將至少一個可變聚焦透鏡附至換能器元件,其中,通過電壓信號控制可變聚焦透鏡的焦點。為了獲得將要處置的組織的圖像,包括成像裝置。還提供了可以在旋轉方向和軸線方向的至少一個中移動超聲施予器的運動控制器,以及從成像裝置接收輸入并且控制施加到可變聚焦透鏡的電壓的處置控制器。處置控制器控制至少部分地由來自成像裝置的輸入確定的透鏡電壓信號,并且用于引導由所述至少一個換能器元件所發射的超聲處置射束。

在本發明中,最好使用流體聚焦透鏡,其使得能夠在掃描過程期間進行換能器焦點調整,以控制單一或者幾個元件換能器的軸向、橫向或者垂直焦點。可以配置超聲施予器用于經尿道接入的處置(例如,前列腺經尿道接入的處置),并且可變聚焦透鏡允許治療換能器將治療射束在前列腺中引導至更深處,并且在必須將換能器旋轉到新的區域之前沿著更多方向(橫向和垂直跨越治療射束角)遞送治療,由此增大治療遞送的準確性并且減少治療時間。

本發明還使得能夠對治療射束精細調整,以為各種前列腺尺寸和形狀遞送治療,同時避免對諸如直腸壁和神經束的關鍵結構的損害。可以使用相同的元件創建用于緩慢和保守處置(例如,朝向后側)的發散射束,以及用于快速和/或更深處置(例如,朝向前側)的會聚射束。

在一種布置中,流體聚焦透鏡可以包含布置在換能器元件上的多個流體聚焦透鏡元件。在優選布置中,可以在超聲施予器中提供多個換能器元件。這多個換能器元件最好沿著細長超聲施予器軸向布置。在一些布置中,可以使用單一可變聚焦透鏡覆蓋諸如鄰近元件的多個換能器元件。一些布置可以包括換能器元件和可變聚焦透鏡在單一施予器中的組合,例如,一些換能器元件可以具有由多個流體聚焦透鏡元件組成的可變聚焦透鏡,一些換能器元件可以具有單一可變聚焦透鏡,并且一些換能器元件可以包括覆蓋兩個或多個換能器元件的一個可變聚焦透鏡。可以選擇和改變透鏡和元件的精確布置以適合所期望的應用。

成像裝置可以在處置期間提供處置前計劃圖像和反饋圖像中的至少一個。成像裝置可以是任何合適的成像裝置。例如,成像裝置可以是下列中的一個或多個以及其任何組合:由所述至少一個換能器元件發射的間歇超聲成像射束、直腸內或者陰道超聲成像系統、具有外部換能器的超聲成像系統、具有或者不具有執行MRI溫度測量能力的磁共振成像系統、PET成像系統、CT成像系統、對比度增強成像系統、熱監控系統、以及/或者組織彈性監控系統。

處置控制器還可以控制到至少一個換能器元件的、至少部分地由來自成像裝置的輸入確定的驅動信號。可以提供用戶界面使得操作者能夠從成像裝置可視化圖像,并且修改處置控制器的動作。

根據示例性實施例的另一個方面,描述了對組織進行處置的方法,其包括將具有一個或多個超聲換能器元件的超聲施予器放置在感興趣組織附近。該方法還包括利用驅動信號激勵至少一個超聲換能器元件,并且通過成像裝置監控處置的效果。可以基于來自成像裝置的信息通過對施加到附著于超聲換能器元件的可變聚焦透鏡的電壓進行調整來控制至少一個超聲換能器元件的焦點。該方法還包括移動或者旋轉超聲施予器,從而覆蓋在組織中基本上不同區域處的治療。

在優選布置中,可變聚焦透鏡是流體聚焦透鏡。調整射束焦點的能力具有各種優點。例如,使射束轉向的能力使得可能將射束移動到治療平面之外,并且無需機械平移就可以避免元件位置之間的死區。

除了在處置期間監控圖像之外,該方法還可以包括在處置之前獲得將要處置的組織的計劃圖像。成像裝置可以提供以下中的至少一個:超聲圖像、磁共振圖像、磁共振溫度測量圖像、PET圖像、CT圖像、熱監控圖像和組織彈性監控圖像、以及其任何組合。

可以提供用戶界面使得操作者能夠從成像裝置可視化圖像,并且修改對施加到可變聚焦透鏡的電壓進行控制的處置控制器的動作。可以通過操作者可修改的處置控制器來控制超聲施予器的移動和/或旋轉。

該方法還可以包括至少部分地基于來自成像裝置的信息控制到至少一個超聲換能器元件的驅動信號,控制該信號相應幅度、頻率和相位中的至少一個。因此,可以同時控制射束的聚焦以及射束的強度和頻率。

從下列詳細說明、附圖和所附權利要求中,本領域的技術人員將意識到并且理解本公開的上述以及其它特征和優點。

圖1是前列腺在橫向橫截面中的MR圖像;

圖2示出了對于三種不同曲率的情況下,元件曲率對熱劑量模式的影響。y軸是超聲射束的傳播方向;

圖3a-3d示出了利用流體聚焦透鏡技術制成的透鏡形態的子集;

圖4a-4d示出了利用流體聚焦透鏡技術的轉向性能的示例場景;

圖5a和5b示出了使用3個透鏡(L1、L2和L3)控制射束孔徑的例子;

圖6是根據本發明的、元件受流體聚焦透鏡控制的超聲治療系統的示意性表示;

圖7是對臨床環境中治療遞送/反饋的實施例進行描述的流程圖。

關于人類的超聲治療描述了本公開的示例性實施例。本領域的普通技術人員應該理解,可以將本公開的示例性實施例應用于其它類型的超聲治療以及無論是人還是動物的身體的其它部分。本公開的示例性實施例的方法和系統可以適合于應用到其它類型的施予器。

參考附圖,圖1示出了前列腺(1)和直腸(2)的橫截面,其中,可以看到從尿道(3)到前列腺邊緣(囊)的距離是不均勻的。一般而言,從尿道(3)到前端(4)的距離(例如,3cm)比到大多數癌癥發源的后端(5)的距離更大。當尿道到前列腺囊的距離很短時,醫師可能更喜歡使用可以提供更慢并且更保守處置的發散射束。另一方面,當尿道到前列腺囊的距離很大時,醫師可能更喜歡使用可以提供治療射束增強滲透并且/或者達到距離換能器更遠期望位置的聚焦射束。

為了說明了上述概念,圖2示出了對于元件上不同元件曲率(在4MHzCW處發送)的熱劑量輪廓的仿真(43℃,240分鐘)。頂部行示出了來自具有-10mm曲率、導致發散射束的4x10mm(橫向x垂直)元件的加熱的情況。曲率沿著x(橫向)方向,并且元件沿著z方向(進入紙面,即垂直方向)是平坦的。中間行示出了來自具有相同尺寸、但是不具有曲率(即平坦的)的元件的熱劑量。底部行示出了來自具有相同尺寸、但是具有+10mm曲率、導致會聚射束的元件的熱劑量。不同列示出了不同超聲處理持續時間30、60或者90秒的影響,所有這些都具有另一個30秒的隨后冷卻階段。可以看出,當優選進行保守和緩慢處置時(例如,為了仔細監控直腸壁或者神經束附近的熱劑量),發散射束是有利的。另一方面,當處置更深距離并且當由于帶來更快處置而不關心損害關鍵結構時(例如,朝向前列腺的前側),會聚射束可能是有利的。

本發明的示例性實施例利用單一或者多個元件的超聲換能器,其中將單一或者多個流體聚焦超聲透鏡放置在元件之上。透鏡可以由具有匹配阻抗、但是不同聲速的兩種液體組成。這允許最大前向傳播,同時允許在超聲射束方向上的控制。透鏡腔中的液體將具有所選擇的使超聲信號的聚焦和折射的靈活性最大的聲速。流體透鏡可以合并兩個或多個電極,放置這些電極以允許控制彎液面表面拓撲,反過來將允許控制超聲射束的折射。

圖3a-3d示出了使用流體聚焦透鏡10的透鏡形態的子集。在電極11、12上的電壓改變2種液體(在該情況下是油14和水16)之間的表面,從而構成不同透鏡配置,這些不同透鏡配置將要沿著軸線方向(傳播方向)改變焦點,或者使從換能器18發射的治療射束轉向。將液體放置在兩個薄耦合膜層20、22之間,從而避免液體逃逸。當由于電極11、12在導電水16上的作用,迫使油14和水16(或者透鏡中使用的其它液體)之間的彎液面24構成凸面形狀時,就創建了會聚透鏡(如圖3a中所示)。類似地,當迫使油構成凹面形狀時,就創建了發散透鏡(如圖3b中所示)。如在圖3c和3d中所示,當迫使彎液面24形成近似三角形的結構時,就可以構成轉向透鏡。

根據用于引起電壓改變的電極對的數目,可以推導出沿著元件的一個維度或者在元件的兩個維度上彎液面24的曲率——因此可以產生平坦、半球狀、或者圓柱形的透鏡。在處置過程期間,透鏡改變可以(通過受外部控制系統控制的電壓改變)實時發生——使得能夠沿著治療射束傳播的方向控制焦點以及使治療射束轉向。那么,不僅可以使治療射束沿著橫向維度轉向還可以在垂直維度上轉向。

圖4a-4d示出了能夠利用流體聚焦透鏡技術、與超聲治療射束26一起使用的示例轉向構造。如圖4a中所示的轉向透鏡可以使射束向左、或者沿著垂直維度向上/向下轉向。如圖4d中所示的轉向透鏡可以使射束向右轉向。使用如圖4b中所示的會聚透鏡,可以將射束32軸向聚焦在點A處,而如圖4c中所示,通過改變彎液面24的凸面形狀,可以將射束26的焦點改變到點B。可以在發射超聲治療射束26時實時進行流體透鏡改變,從而根據所需改變射束的焦點到達醫師想要治療的前列腺區域。

圖5a和5b說明了使用3個流體聚焦透鏡L1、L2和L3控制射束26的孔徑。將透鏡L1、L2和L3并排放置在單一換能器18上。通過分別控制三套電極11、12,可以創建系統,由此如圖5a中所示使用全孔徑,或者如圖5b中所示通過使透鏡L1成為左轉向透鏡并且使透鏡L3成為右轉向透鏡,可以通過透鏡L2聚焦大部分射束能量,從而為軸上射束26使用更小的光圈。從透鏡L1、L3創建較低能量射束28、30,其背離軸上射束并且比主射束26具有更少能量,由于低能量所以不干擾處置。

圖6中示出了用于使用經尿道的超聲治療和/或成像系統來處置前列腺疾病的系統。如前所述,在流體聚焦透鏡技術的幫助下完成超聲射束的轉向和聚焦。本發明使得能夠對超聲治療射束進行精細調整,從而為各種前列腺尺寸和形狀遞送治療,同時避免損害諸如直腸壁和神經束的關鍵結構。可以使用相同的元件為緩慢和保守處置創建發散射束(例如,朝向后側),以及為更快速和/或更深處置創建會聚射束(例如,朝向前側)。

參考圖6,系統可以包括具有多個超聲換能器元件102的超聲施予器100,并且可以使用馬達104移動該超聲施予器。例如,可以在施予器中提供8個超聲換能器元件102,但是應該意識到元件的數目是可變的。可以給每個換能器元件102提供流體聚焦透鏡10(圖6中未單獨示出),或者例如,可以提供單一流體聚焦透鏡10以覆蓋兩個或多個鄰近的換能器元件102,或者在其它布置中,可以為單一換能器元件102使用多個流體聚焦透鏡10。施予器100可放置在將要處置的諸如前列腺的組織T中或者附近。可以將各種控制元件連接到施予器100,這些控制元件包括用于激勵換能器元件102的電源106、以及用于控制附接于每個元件102的流體聚焦透鏡的電壓源108。系統還可以包括馬達驅動和運動控制器110,可以通過控制馬達104來移動和/或旋轉施予器。可以分別通過電纜112、114和116將部件104、106和108連接到施予器110。可選地,還可以包括冷卻水供應源118,使得可以經軟管120使水接近換能器元件102循環。

可以提供處置控制器122,其控制部件104、106、108和110的動作,并且對來自成像子系統124的輸入進行接收,該成像子系統124用于采集用于對處置進行監控(例如,通過超聲或MR成像或者任何其它合適的成像系統,或者對組織中作為對處置的響應的機械變化進行評估的熱監控或者其他圖像信息監控方法)的規劃圖像和/或反饋圖像。處置控制器122控制到換能器元件的激勵信號以及施加到流體聚焦透鏡的電壓,從而將治療遞送給前列腺。為了將治療射束放置在預定目標位置,處置控制器122可以控制施予器的移動。可以將處置控制器122連接到用戶界面126,使得可以通過醫師操作者對其進行操作。

在第一實施例中,可以沿著尿道的圓周布置一個或多個基于流體聚焦的元件102,組成將要用于治療的一行元件。可以沿著施予器100的軸線布置若干行元件,例如,可以使用8行元件102。典型地,尿道具有大約6mm的直徑,并且因此一行中元件的數目可以取決于元件的尺寸。另外,應該注意,相對于其寬度而言,流體聚焦透鏡10的高度影響可以實現的聚焦程度,并且因此應該仔細考慮尺寸因素,從而確保在換能器元件102的數目和尺寸之間的充分權衡,這些換能器元件102附接有所期望的流體聚焦透鏡10以及所期望的聚焦程度。雖然可以使用從大約0.5到大約20MHz的任何頻率,但是操作的換能器發送頻率最好是大約4MHz(CW或者實質上高占空比)。可以將治療元件嵌入氣囊中,可以給該氣囊填充用于聲耦合的水或者流體。可以選擇透鏡系統中兩種或多種流體的選項(密度、聲速、透鏡到換能器、透鏡到外部流體層),使得將不存在由治療射束能量造成的透鏡損壞。

另外,可以將流體聚焦透鏡10放置在機械彎曲的換能器元件的頂部。在這種情況下,流體聚焦透鏡10將使得能夠進行關于固定換能器元件焦點的焦點局部調整,并且允許垂直或者橫向治療射束轉向。

參考圖7描述了用于前列腺治療遞送的示例性方法。在第一步驟200處,執行治療前成像和規劃。這可以包括常規超聲圖像(例如,B掃描),可以獲得該超聲圖像并且將其提供給選擇處置體積(整個前列腺或者部分)的操作者。可以使用直腸內換能器、外部換能器等執行這種成像。備選地,可以采用磁共振成像系統、PET、CT、造影成像和包括超聲和MR的各種其它技術。可以通過直腸內換能器或者外部換能器完成超聲成像。可以在治療之前數天由處置醫師酌情決定執行治療前成像和規劃。

在步驟202處,一旦如所期望把患者放在適當位置并使其鎮定,就將治療探頭插入尿道到達所期望的第一前列腺處置位置。操作者隨后通過使用處置控制器122經用戶界面126將流體聚焦透鏡放置到深度聚焦位置,以發射用于定義適當流體聚焦透鏡的控制信號,以便開始在步驟204處的前列腺前部分的前列腺治療。隨后,在該位置處給予治療,同時在步驟206處利用成像裝置進行監控以確保正確的處置進程。成像裝置在處置期間提供反饋,并且其可以是單獨的超聲換能器、磁共振成像系統、PET、CT、造影成像、以及包括超聲和MR(其中包含US或MR溫度測量)的各種其它技術。對于預規劃成像,可以使用直腸內換能器、外部換能器等執行這種成像。在一些實施例中,作為對超聲或者其它成像的替代或者補充,可以使用溫度反饋給操作者以反饋(例如,解剖學的、功能性的、或者機械剛度信息)。備選地,可以配置治療換能器自身以在處置期間對前列腺進行間歇成像。

在步驟208處,再次檢查處置看它是否完成。如果完成,可以在該點停止處置(步驟210)。如果未完成,步驟212詢間對于該特定換能器位置它是否完成,可以調整流體聚焦透鏡到更淺的深度,并且可以在該新的方向中遞送治療(步驟214)。可以按照期望調整流體聚焦透鏡,以使射束在垂直和橫向維度中轉向。通過換能器孔徑、所選流體、以及流體聚焦透鏡的高度和設計確定轉向的程度(即,典型的具有5mm透鏡高度的6mm直徑的換能器可以給出距離中心軸線大約+/-22度轉向的能力,總共覆蓋了大約45度)。一旦在初始換能器位置處完成了全部轉向,那么就可以旋轉換能器(步驟216),并且平移到新的位置繼續治療,酌情對流體聚焦透鏡進行合適修改,重復聚焦和重新定位,直到處置了全部前列腺為止。

使用流體聚焦透鏡技術允許通過調整轉向和沿著射束方向的聚焦而得到的更可控的處置,并且允許寬和緊的治療射束。另外,與當前換能器單一元件設計相比,因為流體聚焦轉向能力使得可以在將其機械平移/旋轉到新的位置之前覆蓋更多前列腺,所以可以縮短處置時間。

因此,本發明使得能夠對遞送治療的超聲治療射束進行精細調整以用于各種前列腺尺寸和形狀,同時避免損害諸如直腸壁和神經束的關鍵結構。可以使用相同元件創建用于緩慢和保守處置(例如,朝向后側)的發散射束,以及用于更快速和/或更深處置(例如,朝向前側)的會聚射束。

在另一些實施例中,如參考圖5a和5b所描述的,可以在單一治療元件上使用多個流體聚焦透鏡,以使得孔徑能夠改變,通過改變孔徑尺寸改變治療射束的場深度和分辨率。與由治療元件的物理尺寸所定義的較大孔徑相比,較小的孔徑可以在更大的分辨單元上遞送能量。

可以在經尿道設備中設計單一或者幾個元件的治療換能器和超聲成像換能器的組合用于利用流體聚焦透鏡的前列腺治療、監控和評估。在該實施例中,治療和成像元件可能是不同的,或者可能是相同的。最好在治療之前、之后、或者間歇地在治療期間執行成像。

雖然關于前列腺進行描述,但是也可以預期諸如頭、頸和婦科的其它超聲治療處置。

本發明可以用于處置前列腺癌和良性前列腺增生。本發明可以與其它處置一起使用,特別是對于諸如放射的比較侵入性的處置已失敗的患者,或者結合局部藥物遞送使用、例如使用超聲治療能量在局部區域形成一個或多個治療泡或納米粒子的空穴。如果期望,可以重復執行處置。本發明在僅解剖學上狹窄的接入區域可用的其它應用中也是有用的,并且本發明不是想要局限于前列腺處置。例如,諸如雄性和雌性膀胱癌處置的、需要經尿道接入的其它情景適合于利用這里所描述的系統和方法的處置。超聲遞送的精細控制能夠用于有效治療的其它情景包括,子宮頸內超聲治療、子宮栓塞消融、頸動脈接入頭部或頸部的某些區域、經血管接入另一個器官、或者用于在諸如肝臟內的侵入式治療中,在這些情況的治療中,期望對器官或者其它身體組織進行小直徑侵入。

可以在硬件、軟件、或者硬件和軟件的組合中實現包括上述方法步驟的本發明。可以以在一個計算機系統中的集中方式、或者不同元件散布在若干互相連接的計算機系統上的分布式方式實現本發明。適合于執行這里所描述的方法的任何類型的計算機系統或者其它裝置是合適的。硬件和軟件的典型組合可以是具有計算機程序的通用計算機系統,當加載和執行該計算機程序時,其控制計算機系統使得它執行這里所描述的方法。

可以將包括上述方法的步驟的本發明嵌入在計算機程序產品中。計算機程序產品可以包括計算機可讀存儲介質,在其中嵌入包含計算機可執行代碼的計算機程序,用于指示計算設備或者基于計算機的系統執行這里所描述的各個過程、處理和方法。本上下文中的計算機程序意味著以任何語言、代碼或者符號表示的、旨在使具有信息處理能力的系統直接或者在下列兩種情況之一或者二者之后執行特定功能的一組指令的任何表達,所述兩種情況為:a)轉換成另一種語言、代碼或者符號;b)以不同材料形式復制。

在這里所描述的實施例說明是想要提供對各個實施例結構的大體理解,并且不是想要作為對可能利用這里所描述的結構的裝置和系統的所有元件和特征的完整描述。對于本領域的技術人員,一旦查看了上述說明,許多其它實施例將是顯而易見的。可以從其得到并且利用其它實施例,使得可以進行結構和邏輯替代和改變,而不脫離本公開的范圍。圖也僅僅是代表性的,并且可能不是按比例畫出的。可以夸大其某些部分,同時可以縮小另一些部分。因此,將說明書和附圖視為示例性而不是限制性的意義。

因此,雖然這里已經說明和描述了特定實施例,但是應該意識到,所計算出的實現相同目的的任何布置可以取代所示的特定實施例。本公開是想要覆蓋各個實施例的任何以及全部改變或變化。對于本領域的技術人員,一旦查看了上述說明,上述實施例的組合、以及沒有在這里專門描述的其它實施例將是顯而易見的。因此,不是想要將本公開限于作為預期的用于執行本發明的最佳模式所公開的特定實施例,而是本發明將包括落入所附權利要求范圍內的所有實施例。

依照37C.F.R.§1.72(b)提供了本公開的摘要,該條款規定需要允許讀者快速確定技術公開的性質的摘要。應該理解,在不使用該摘要解釋或者限制權利要求的范圍或意義的前提下,提交了該摘要。

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