[发明专利]用于以减少处理时间产生聚焦超声波的装置

说明书

本发明的目的是涉及一种装置，用于通过应用聚焦超声波对生物组织进行热处理，所述装置包括：探头移动系统(7)，用于确保：聚焦区(Z)沿第一方向(X)从处理区(T)的远端点(D)移动到所述处理区的近端点(P)，以便建立基础处理区的序列(S)；并置基础处理区的序列(S，S1，S2，S3，...)，以便完全覆盖所述处理区(T)，控制电路(6)控制探头(2)，以便确保传送到所述聚焦区的超声波功率在所述处理区的远端点(D)和近端点(P)之间减小。

技术领域

本发明涉及一种具有能够在聚焦区发射高强度聚焦超声波(HIFU)的超声探头的设备或装置的技术领域。

背景技术

本发明的目的是发现利用聚焦超声波在治疗性处理领域的特别有利的应用。

在传统的意义上，治疗性超声波的基础原理是：将由超声波探头发射的超声波束聚焦例如在人体生物组织的目标区。超声波从探头传播到聚焦点，同时穿过该生物组织，其能量的一部分被这些组织吸收并转换成热。温度的上升优选发生在超声波聚焦区域(聚焦体积，focal volume)，那里超声波的振幅和强度最大。当温度上升并且组织经受此温度的持续时间超过一定阈值(热剂量)时，会导致对组织不可逆的破坏。位于聚焦区与超声波探头之间的组织经受弱得多的加热并且天然血管系统提供疏散所输入的热量的能力，使得这些组织不遭受任何损坏。

这种技术很有用，由于它提供利用体外或心脏内模式来破坏生物组织的能力，即无需外科手术切口。聚焦超声治疗的原理例如被应用于前列腺、肾或肝的恶性肿瘤的处理，也例如应用于诸如子宫肌瘤等良性肿瘤的处理。专利1858591描述了在前列腺癌的处理之情况下的这种治疗技术。

处理治疗的持续时间被认为是对聚焦超声治疗的应用的高度限制因素。因此，这些处理主要是面向小器官，或者器官中的小肿瘤。处理的持续时间主要受两个效果的影响：

–聚焦的效果，其导致超声波束仅仅以通常为几个立方毫米(mm³)的体积来进行会聚。为了覆盖整个给定的器官或全部的肿瘤，因此有必要重复超声波脉冲及并置它们。因此需要数百个脉冲。这些脉冲的每一个可能需要几秒钟，处理本身可能持续一小时或更多，其取决于处理的体积。

-超声波脉冲的重复导致位于超声波探头与聚焦区之间的组织中的积累热沉积。为了允许足够的时间使天然血管系统来消除这个积累热聚集，有必要在接连的脉冲之间提供等待时间，在此时间周期期间发射被中断。这个等待时间的发生进一步延长了处理的持续时间。超声波脉冲的发射的时间对超声波脉冲的重复的周期之间的比率定义了与发射序列相关联的占空比。通常，得到的占空比比率在50％的数量级，这就是说，超声波脉冲的发射的时间周期与等待时间周期的量级相当。

因此，为了减少处理时间，第一种解决方案包括通过增加聚焦区的体积并由此减少覆盖该处理体积所需的超声波脉冲的数量来增加坏死区的体积。

为了增加坏死区的体积，超声波脉冲的功率可以被增加或超声波脉冲可以被维持超过在聚焦体积中形成损伤所需的时间。然后，生物损伤将延伸超出该聚焦体积，尤其在沿探头的方向上。组织损伤的形成的动态使得有可能调节坏死区的扩展，但它具有过处理该聚焦区的效果。此外，为了保留中间组织，长持续时间维持超声波脉冲将需要增加接连的脉冲之间的等待时间，即减少占空比率，这违背了减小处理时间的初始目标。

文献EP1274483提出通过增加探头的孔径数来增加聚焦区的体积，即聚焦长度对发射表面的直径的比率。通过抑制独立的同心环的群组的发射来减少发射表面的直径。然而，探头的孔径的减小具有增加位于聚焦区与探头之间的组织的声强度的效果。为了避免破坏它们，则就有必降低传送的声能量，或增加在接连的脉冲之间的等待时间。

还已知被称之为“分割焦点”的技术，以增加聚焦区的体积。其包括将超声探头的发射表面分割成供电相位相反的若干扇区(sectors)，以期建立与单独的扇区同样多的焦点。因此，降低了聚焦体积中的声强度，并有必要增加通过探头传送的声能量，以便在有破坏中间组织的风险之下维持相同的治疗效果。