[发明专利]移动驻波

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月16日提交的美国临时专利申请61/187,407号的优先权的权益，在此通过引用并入该临时申请的全部内容。

背景技术

已知多种方法用来将声能传送并连接到组织区域以对患者的组织进行诊断的和/或治疗的和/或整形的手术。这些手术例如是血液被分析物的非侵入性分析试验、通过超声透入疗法的给药、对结石等的碎石术、组织切除和用于整形去除脂肪组织的脂肪细胞的细胞溶解。

对于很多类型的治疗的和/或整形的声学应用，诸如像上述的碎石术、组织切除和细胞溶解，必须将足够的声能传送到组织区域以破坏和去除该区域的组织。一般地，通过将至少一束相对强的超声聚焦到该区域来传送声能。按照惯例以首字母称为“HIFU”的该高强度、聚焦的超声(high intensity，focused ultrasound)可以用于对组织产生各种热效应和机械效应，该热效应和机械效应包括对组织的局部加热和/或分裂和破坏组织的空腔化。升温至并保持在约42℃以上的组织迅速地死亡，并且由空腔化产生的机械应力破坏和撕裂组织的细胞膜。

然而，使用HIFU通常难以有效地处理较大体积的组织例如，HIFU声束通常聚焦到较小体积的组织，并且在聚焦体积处能够需要较长的停留时间(dwell time)来破坏其中的组织。典型地，HIFU声束的聚焦体积大致被包含在扁长的椭圆体中。对于超声组织处理中常用的等于约200kHz的超声频率，该椭圆体具有在沿声束的传播方向上的大约15mm的长轴和与所述传播方向垂直的、具有大约7.5mm直径的最大横截面。对于约1MHz的频率，长轴大约3mm，并且横截面具有约1.5mm的直径。一般地，聚焦体积具有近似一个波长的横向直径和在约2-3个波长之间的长度。(假定所述聚焦体积的边界处于声强被衰减大约6dB的区域中。)用HIFU处理扩展的组织区域，例如用来细胞溶解脂肪组织，因此通常能够是要求相对长的执行时间的相对单调乏味的任务。因此，多种技术已经被提出和/或用以扩展HIFU声束的可用聚焦体积，并用于通过电子方式和/或机械方式扫描所述声束以处理相对大的组织体积。

然而，控制HIFU声束以将空间上相对均一的有效声能传递到整个扩展的组织体积上可能会有问题，该扩展的组织体积作为理想的处理目标并且不会不利地影响非目标组织。HIFU声束扩展的聚焦体积的通常构造呈现为“热点”，这限制了声束的治疗和/或整形使用。并且，传播到人体内以大致聚焦在所希望的区域的超声通常传播通过和经过聚焦区域并入射到超声并不意图入射到的组织和/或身体特征上。

例如，脂肪组织通常位于皮肤的皮下层并且位于皮肤表面以下从若干毫米至数十毫米的区域中。在组织切除和用于整形去除脂肪组织的脂肪细胞的细胞溶解的手术中，聚焦到皮肤下的脂肪组织的超声可传播超出脂肪组织的范围、冲击并破坏位于皮下层以下的内部器官和身体特征。如果超声被用来处理腹部脂肪，则超声可例如入射到肝脏上。如果超声被用来处理臀部区域的脂肪团，则超声可以入射到皮肤下的骨组织并从所述骨组织被反射。反射的超声能够与向身体内部传播的用于处理脂肪团的超声相干涉而在皮肤表面或附近处产生具有能够损伤皮肤的强度的驻声波。

F.L.Lizzi等人在一篇标题为“Asymmetric Focussed Arrays for Ultrasonic Tumor Therapy(用于超声肿瘤治疗的非对称聚焦矩阵)”的文献中描述了使用“具有分段的矩形电极的球冠换能器”以提供可用于产生具有椭圆形横截面损伤的HIFU声束。通过对成对的矩形电极的定相激励，换能器的聚焦面以外的平面中声束的不期望的高声强度的轴向区域被抑制了。为处理扩展的组织区域，声束被意图于沿着大体上与椭圆形损伤的长轴垂直的方向扫描。

J.U.Quistgaard的标题为“Component Ultrasound Transducer(部件超声换能器)”的美国专利申请公布US 2005/0154314，发布了该申请的发明目的：“提供能够同时向两个或更多个聚焦区域传输高强度的超声能的换能器”以及另外“提供能够将两个或更多个不同频率聚焦到单一的聚焦区域或一组聚焦区域的换能器。”