[发明专利]超声治疗和成像施用器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年3月6日提交的美国临时专利申请号61/158,295的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

发明背景

子宫纤维瘤是肌壁中的良性肿瘤，是女性常见的健康问题，并且可发生于子宫的不同部位。纤维瘤是生殖期女性最常见的良性赘生物，影响美国一千六百万的女性。患纤维瘤的所有女性中大约25％表现出临床上的明显症状，例如重度且不规律的月经失血、骨盆痉挛、尿频和不孕。

目前，治疗纤维瘤的最常见的治疗选择是子宫切除术，其涉及完全去除子宫。通常，在美国进行的每两个子宫切除术中就有一个是由于纤维瘤。子宫切除术对于期望保留生育力的妇女来说不是合理的选择。尽管子宫切除术具有侵入性、长时间的恢复期和其它缺点，但是在美国诊断为纤维瘤的女性中的大约50％进行了子宫切除术。

子宫肌瘤切除术是移除纤维瘤同时保持子宫完整的手术方案，与子宫切除术具有相似的风险，但是对生育力的风险较小。子宫动脉栓塞术(UAE)试图通过选择性缺血损伤来破坏纤维瘤。UAE方案已被证实功效有限，并且由于定位较差而对可能其它器官产生不利影响。激素疗法是患者的另一个选择。但是，药物介入费用昂贵，具有潜在的副作用并且必须连续使用以防止症状复发。

较新的治疗选择是使用MRI引导的聚焦超声手术(MRgFUS)。但是MRgFUS有以下缺点，包括成本费用过高、转诊模式问题和操作时间冗长。MRI系统需花费超过1百万美元，并且可兼容MRI的HIFU系统的复杂性使总资本费用超过2百万美元。操作可能需要3-4个小时，并且需要多名医生，例如妇科医生和放射科医生。

超声引导的HIFU(USgHIFU)系统意图提供非侵入性治疗的优点，但是没有MRgFUS的诸如高费用和有限享用的缺点。USgHIFU利用超声成像来定位和治疗纤维瘤。

最常推荐的超声引导的HIFU系统使用HIFU孔中单独的成像传感器，以优化系统性能。该策略在治疗孔内的空间上产生了问题。减小HIFU孔的面积可能减弱治疗能力，而减小成像孔可能限制观察靶组织和周围组织的能力。一个实例是将成像阵列置于治疗装置的中间。该方法减小了可用于治疗传感器材料的孔空间，并由于孔中还存在中央孔而影响治疗波束的性能。其还在阵列水平上将成像和治疗孔进行物理连接。

另一个所推荐的方案是设计具有既能成像又能提供治疗的元件的传感器。这些双模超声阵列(DMUA)由于成像和治疗要求之间需要权衡而能力有限。例如，成像需要宽的带宽，较高频的操作，而HIFU治疗需要窄频带的高平均功率，低频操作。

鉴于这些问题，需要具有联合施用器的超声治疗系统，所述施用器具有可以向患者传递治疗信号并接收超声信号以便对组织进行成像的传感器。成像元件应占据较小的空间，并且不影响治疗元件传递治疗信号的能力。此外，传感器应当能产生体积图像和C面(与传感器面平行的成像面)，用于方便且快速地解析和追踪靶组织及周围组织，传感器还应当能检测治疗波束路径中的障碍(例如骨、肠、空气)，评价治疗波束分布和在治疗之前、治疗中和治疗之后评价靶标。

概述

本概述是用于以简化的形式介绍概念选择，在以下的详细描述中进行进一步描述。本概述并非意图指出要求保护的主题的关键特征，也并非意图用来帮助确定所要求保护的主题的范围。

为了解决上文所讨论的问题以及其它问题，本文所公开的技术是具有既能传递治疗又能检测回波信号的施用器的超声治疗系统。所述施用器包括治疗传感器，所述治疗传感器具有可机械或电子调节的焦距和操纵方向，可以选择性地移动或拓宽所述操纵方向，从而将照射信号发射入包含待治疗的组织体积的检查空间中。成像传感器围绕治疗传感器的外部。在一个实施方案中，所述治疗传感器提供的照射信号可被传递入检查空间中来产生相应的声回波信号。所述成像传感器具有多个接收声回波信号并产生相应的电回波信号的元件。处理器被编程为能选择性地联合电回波信号来产生检查空间中组织的图像。

在一个实施方案中，所述成像传感器包括多个接收元件的圆环，每一个接收元件都具有至少一个小于治疗传感器产生的照射信号的波长的维度。

在另一个实施方案中，所述施用器包括传感器元件的第二环形成像阵列，所述传感器元件被定向为能捕获被治疗传感器声穿透的组织周围的圆柱形体积中的声回波信号。

在另一个实施方案中，所述成像传感器可以包括一个或多个较高功率的发射元件，以产生可被传递至组织的照射信号。所述发射元件可以处于固定的位置，或可围绕接收元件转动。