[发明专利]用于超声装置中的EMI减小的多信道实时相位调制

说明书

用于减小由于使用阵列中的多个超声换能器而引起的电磁干扰(特别是在在磁共振成像装置内部的人体的内部)的方法。驱动换能器的电信号相对于彼此在相位上偏移以便实现由这样的信号和换能器引起的电场和磁场的最大偏移。相位偏移被动态地调整以对驱动振幅和频率的变化作出响应以便保持电磁干扰的最佳减小。

技术领域

本申请一般地涉及超声治疗系统，并且更具体地涉及用于通过以下方式改进超声治疗的有效性的方法，即，通过对发送到超声换能器的电信号使用相位调制来减小由这样的换能器引起的电磁干扰(EMI)。

背景技术

超声换能器已经被用于超声治疗系统中以实现病变组织和其他组织的治疗加热。操作来形成超声能量的射束的超声换能器阵列在受影响的组织区域或处置体积(treatment volume)中使声音转换为热能、随后在处置体积中引起有益的温度升高。

在图像引导的超声治疗系统中，患者和超声治疗设备一般被设置在成像体积(诸如磁共振成像(MRI)设备)中，这使得可以引导敷抹器放置，并且另外使得可以通过提供可从其计算温度图的实时数据来监视组织的处置效果。临床操作者然后可以监视处置体积或病变组织内的治疗的进展，并且可以基于来自结果的输入和处置的进展来对超声功率信号做出手动或自动改变。通过适当地监视加热效果，超声治疗系统可以被用来处置有害细胞并且在使对于健康组织的损害最小化的同时可控地摧毁肿瘤。

在男性中证实使用MRI引导的经尿道超声治疗系统处置诸如前列腺癌的疾病的工作已经被进行。参见例如Chopra等人，“MRI-compatible transurethral ultrasoundsystem for the treatment of localized prostate cancer using rotationalcontrol”,Med Phys 35(4):1346-1357,2008年。还参见美国公开2007/0239062；美国专利6,589,174，“Technique and apparatus for ultrasound therapy”，2003年；美国专利7,771,418，“Treatment ofdiseased tissue using controlled ultrasonic heating”，2010年；美国专利8,998,889，“System and method for control andmonitoringofconformal thermal therapy”，2015年；美国专利9,707,413，“Ultrasonic therapyapplicator”，2017年。这样的系统(包括本申请人所进行的或者为本申请人进行的累积的公布的且获得专利权的工作，所有这些工作特此通过引用并入)教导了对病变的前列腺使用经尿道超声能量以在病变的组织中达到期望的目标温度以实现临床结果，所述临床结果通常是前列腺中的病变组织细胞的坏死。实时的处置的MRI引导和温度监视使得能够控制供给超声治疗换能器的功率，而且还控制沿着在病变的前列腺附近插入到患者的尿道中的细长敷抹器轴向设置的这样的换能器阵列的旋转。

如本领域中技术人员已知的，超声换能器被构造和操作为获取电功率并且在一般被称为转导的过程中从换能器元件的表面生成超声能量波。转导的性质和程度取决于用于构造换能器的材料、换能器几何形状以及输入到换能器的电输入。构造超声换能器所用的常见的材料是以几种形式出现的压电换能器晶体材料(锆钛酸铅，PZT)。

在以上引述的来源中所公开的用于超声热治疗的系统中，通常在频带4-4.5MHz和13-14.4MHz中产生射频(RF)电输出，并且使用该输出来驱动将电能量转换为声学压力(例如，超声)的多达10个压电元件。所述元件可以在相对较高的功率下被驱动，分别地，在低频带和高频带处在大约4W和2W的功率下被驱动，并且已知的是，PZT材料可以产生非线性响应。这种情况的影响是产生以谐波形式的电磁干扰(EMI)，所述谐波可能污染MRI图像，并且当换能器被用在MRI设备内部时，可能干扰MRI测温，这使其操作依赖于RF电磁信号。这样的EMI是由在换能器元件中产生的电场、以及由于流入和流出换能器元件的电流产生的磁场引起的，因为如本领域中众所周知的，时变的电场和磁场可以产生电磁辐射。