超声治疗设备
阅读：813发布：2020-05-11
专利汇可以提供超声治疗设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于 治疗 生物 的器官或组织的设备。该设备包括用于 超 声波 的发射的至少一个治疗换能器以及用于使所述治疗换能器围绕穿过所述焦点的轴线旋转的装置， 超声波 优选地是 高强度聚焦超声 （HIFU）波并且可以聚焦在所述器官或组织内或表面上的焦点上。该设备还包括同步装置，用于使治疗换能器的旋转至少与从所述治疗换能器和/或另外的成像换能器发射超声波同步。，下面是超声治疗设备专利的具体信息内容。
1.一种用于治疗生物的器官或组织的设备，所述设备包括：
-至少一个治疗换能器（3），所述至少一个治疗换能器（3）用于发射超声波，优选地是高强度聚焦超声波，所述超声波被聚焦在所述器官或组织内的或所述器官或组织的表面上的焦点（7）上；以及
-用于使所述治疗换能器（3）以所述焦点（7）不运动的方式旋转的装置，其特征在于，所述设备（1）还包括同步装置，所述同步装置用于使所述治疗换能器（3）的旋转至少与从所述治疗换能器（3）和/或另外的成像换能器（4）发射超声波同步。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述治疗换能器（3）能够围绕轴线（29）旋转，所述轴线（29）与所述换能器（3）的中心传播轴线（8）相同。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述治疗换能器（3）能够围绕轴线（29）旋转，所述轴线（29）垂直于所述换能器（3）的中心传播轴线（8）并且穿过所述焦点（7）。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述治疗换能器（3）能够围绕轴线（29）旋转，所述轴线（29）相对于所述换能器（3）的中心传播轴线（8）成角度并且穿过所述焦点（7）。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其特征在于，另外的成像换能器（4），例如超声探针，与所述治疗换能器（3）是能够共同旋转的，并且所述成像换能器（4）具有与所述治疗换能器（3）的焦点（7）相交的成像平面（10）。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备（1）还包括用于基于在旋转期间通过成像换能器（4）获得的2维图像产生3维图像的装置。
7.一种用于操作设备（1）来治疗生物的器官或组织的方法，包括以下步骤：
-从治疗换能器（3）发射超声脉冲，所述超声脉冲聚焦在所述器官或组织内的或所述器官或组织的表面上的焦点（7）上；以及
-使所述治疗换能器（3）旋转，所述焦点（7）不运动，
其特征在于，同步装置使所述治疗换能器（3）的旋转与从所述治疗换能器（3）和/或另外的成像换能器（4）发射超声脉冲同步。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述治疗换能器（3）围绕轴线（29）旋转，所述轴线（29）与所述治疗换能器（3）的中心传播轴线（8）相同。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述治疗换能器（3）围绕轴线（29）旋转，所述轴线（29）相对于所述换能器（3）的中心传播轴线（8）成角度。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述治疗换能器（3）围绕轴线（29）旋转，所述轴线（29）垂直于所述换能器（3）的所述中心传播轴线（8）。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从成像换能器（4）发射超声脉冲的步骤，所述同步装置使所述成像脉冲的发射与所述成像换能器（4）的旋转、所述治疗换能器（3）的旋转和/或所述治疗脉冲的发射中的至少一个同步。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述治疗换能器（3）和/或所述成像换能器（4）在一个超声脉冲期间旋转n*90°，其中n是>0的任何数字。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在通过90°的一次旋转期间，从所述治疗换能器（3）和/或所述成像换能器（4）发射m个脉冲，其中m是>0的任何数字。
14.根据权利要求13所述方法，其特征在于，在来自所述治疗换能器（3）的每个脉冲之间，从所述成像换能器（4）发射脉冲。
15.一种用于通过利用从治疗换能器（3）发射的超声波照射生物的器官或组织来治疗所述器官或组织的方法，所述治疗换能器（3）优选地是高强度聚焦超声换能器并且位于可旋转的探针头部（2）上或探针头部（2）内，其特征在于，所述治疗换能器（3）的旋转与从所述治疗换能器（3）和/或从另外的成像换能器（4）发射超声波同步。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述器官或组织是甲状腺。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述器官或组织是前列腺。
18.一种用于在具有超声治疗换能器（3）的超声治疗设备（1）的两个获得的超声图像之间确定目标区域的移位的方法，所述治疗换能器（3）优选地是高强度聚焦超声换能器、能够围绕旋转轴线（29）旋转并且包括具有成像平面的能够共同旋转的成像换能器（4），所述成像平面包括所述旋转轴线（29），其特征在于，对两个图像的所述旋转轴线（29）上的区域的成像数据进行对比。
19.一种具有旋转超声换能器（3）的超声治疗设备（1）的用途，所述旋转超声换能器（3）优选地是高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述超声换能器（3）以一定的速度围绕旋转轴线（29）旋转，所述速度足以通过摩擦力将位于所述换能器（3）与患者（27）的皮肤之间的耦合流体中的空气内含物推动至所述换能器（3）的边缘。
超声治疗设备
技术领域
背景技术
[0002] 利用超声波，特别是利用高强度聚焦超声（HIFU）进行治疗在本领域中是众所周知的。其特别是用于甲状腺、乳房、子宫和前列腺的肿瘤的治疗。肿瘤由此通过热能被破坏。所需的热通过将高强度超声波聚焦在焦点上而产生。随着声波传播通过组织，声波的一部分被吸收并转换成热。在焦点处，由于显著的能量集中，因此组织内的温度上升到65°到
85℃，通过凝固性坏死而破坏有病的组织。利用HIFU进行治疗的一个大的优势在于其是非侵入性治疗方法，因此相当大地降低了对于患者的危险。
85℃，通过凝固性坏死而破坏有病的组织。利用HIFU进行治疗的一个大的优势在于其是非侵入性治疗方法，因此相当大地降低了对于患者的危险。
[0003] HIFU治疗设备通常包括具有HIFU换能器的治疗头部。治疗头部被置于待治疗的组织上或置于靠近待治疗的器官的组织上。这种设备例如由EDAP TMS以商标或由Theraclion以名称TH-One销售。
[0004] 当治疗例如为甲状腺的内脏器官时，超声波一般在到达聚焦区域之前行进穿过一层健康组织。行进的超声波也在该健康组织内产生热，这些热可能聚集，引起损伤或甚至坏死。这可以通过以由空闲时间（blanking period）分开的短脉冲输送超声辐射而得以避免，空闲时间使得健康组织能够在脉冲之间冷却，由此避免热损伤。另一方面，尽管在两个脉冲之间存在冷却阶段，但是在聚焦区域中由脉冲产生的热也高得足以产生组织损伤。尽管如此，即使有这样的脉冲治疗方法，对健康组织的损伤也是频繁的，例如参见LI Jian-Jun等的文章（“用于肝细胞癌患者的高强度聚焦超声的并发症（Complications of High Intensity Focused Ultrasound for Patients with Hepatocellular Carcinoma）”，癌症研究治疗技术（Technology in cancer research & treatment）2009年，第8卷，第3期，第217-224页）。
[0005] US6,425,867教示了一种具有扫描换能器和治疗换能器的HIFU设备以及一种用于在HIFU治疗期间实时超声成像的方法。提供治疗超声换能器系统相对于扫描超声换能器系统的同步，从而使得来自治疗波的成像数据内的任何噪音都转移远离治疗位置的图像。因此，提供治疗位置的无噪音图像。US6,425,867还描述了一种具有同步装置以根据该方法同步两个换能器的超声设备。
[0006] 这种方法提供目标区域的良好的同时成像，并且因此帮助将HIFU波聚焦在目标上。
[0007] WO03/008041描述了一种超声治疗头部，其包括以围绕轴线旋转方式安装的探针本体、具有聚焦的超声声发射轴线的治疗换能器、和成像换能器，聚焦的超声声发射轴线近乎与探针本体旋转轴线相同。这种头部具有在同一设备上执行治疗和成像手段的优势。此外，目视观察和治疗声学轴线与旋转轴线近乎相同，由此确保即使当探针本体旋转时，治疗换能器的焦点也保持在同一点处以及在成像换能器的可视化平面内。探针本体的旋转主要用于获取目标器官或组织的图像。通过向目标的一个点发射短脉冲的超声、然后运动到目标的另一个点上直到全部目标区域已被治疗来执行目标器官的治疗。
[0008] 已知超声头部的一个大的缺点是即使短脉冲用于HIFU治疗，仍然可能出现对皮肤与目标器官之间的健康组织的损伤。
发明内容
[0009] 因此，本发明的目的是避免现有技术的缺点以及提供一种减小对健康组织热损伤的超声治疗设备。本发明的另一个目的是使空闲时间最小化，即使冷却阶段最小化，由此减少全程治疗时间。
[0010] 本发明涉及一种用于治疗生物的器官或组织的设备。该设备包括用于发射超声波的至少一个治疗换能器，优选地是高强度聚焦超声（HIFU）波，所述超声波聚焦在所述器官或组织内的或所述器官或组织的表面上的焦点上。该设备还包括旋转所述治疗换能器的旋转装置以及同步装置，同步装置使治疗换能器的旋转至少与从所述治疗换能器和/或另外的成像换能器发射超声波同步，焦点不会因旋转而被移动。
[0011] 如在本文中理解的“旋转”意思是围绕限定轴线的运动。所述运动可以以恒定速度或变化的速度（例如加速度）进行。所述运动可以围绕所述限定轴线沿两个方向发生。
[0012] 通过使治疗换能器的旋转与超声波的发射同步，能够在换能器与焦点之间的健康组织中更好地分布由来自治疗换能器的超声波产生的热能。特别是在矩形换能器或具有集成成像换能器的换能器的情况下，在HIFU脉冲或一系列HIFU脉冲期间旋转所述换能器，同时指向同一焦点，将在更大的区域上分布热能而不影响聚焦区域中的能量输入。如果存在成像换能器，则从所述成像换能器发射超声波优选地也与治疗换能器的旋转同步。
[0013] 在一个实施例中，治疗换能器可围绕中心传播轴线旋转。对于对称换能器，该轴线与换能器的对称轴线相同。治疗换能器因此将围绕自身旋转。中心传播轴线以及焦点将不会运动。
[0014] 在本文中所使用的中心传播轴线是与换能器的中心和焦点相交的轴线。如本文中理解的，换能器的中心是换能器的表面区域的几何中心。
[0016] 在另一个实施例中，治疗换能器可围绕相对于所述中心传播轴线成角度并且穿过所述焦点的轴线旋转。治疗换能器因此将进行进动运动。由于旋转轴线与焦点相交，因此所述点将不会运动。轴线可以以<90°的任意角度成角度，但优选地将以<45°的角度成角度。该角度可以被固定或者该设备可以提供用于根据治疗需求适配该角度的装置。适配装置必须确保旋转轴线将始终在焦点处穿过换能器的中心传播轴线。例如，换能器可被固定到具有旋转轴线的弓形臂上。通过使换能器相对于该臂运动，能够改变换能器的中心传播轴线与旋转轴线的角度。
[0017] 在又一个实施例中，治疗换能器可围绕垂直于所述中心传播轴线并且穿过所述焦点的轴线旋转。治疗换能器将因此进行倾斜或枢转运动。由于旋转轴线与焦点相交，因此所述点将不会运动。例如，该设备可以包括弓形保持器，治疗换能器可以在弓形保持器上来回运动。
[0018] 在还一个实施例中，除可围绕成角度或垂直的轴线旋转外，探针头部还可围绕中心传播轴线旋转。具有带有两个旋转轴线的探针头部的该实施例可以进一步减小目标区域外部的不需要的热产生。优选地，围绕两个轴线的旋转与治疗超声波和/或成像超声波的发射同步。
[0019] 可替代地，覆盖探针头部的膜片之间的空间可以填充变化体积的耦合和/或冷却液体。通过增加液体的压力，膜片将隆起，因此增大患者的皮肤与换能器之间的液体的体积，因此使焦点运动。这种压力增大以及压力减小可以与旋转和/或超声波的发射同步。该实施例使得能够在减小对健康组织的热诱发损伤的风险的情况下治疗具有变化深度的目标区域。
[0020] 治疗设备优选地还包括成像换能器，例如超声探针。该成像换能器因此可与治疗换能器共同旋转，并且具有与治疗换能器的焦点相交的成像平面。
[0021] 另外的成像换能器与和治疗换能器的焦点相交的成像平面的组合使得在治疗期间能够从目标区域获取图像。成像换能器可以是任意适当的类型，例如X-射线，但优选地是超声探针。
[0022] 具有可共同旋转的成像换能器提供在换能器的旋转期间获取多个图像的可能性，多个图像可以被处理成目标区域的3维图示。旋转与成像帧频之间的同步将使得3维图示对于目标的形状是真实的。对于每个处理的2维图像，3维图示的产生需要关于换能器的角位置的信息。因此，治疗设备优选地包括另外的装置，以确定换能器的角位置以及将所述位置信息与成像数据一起传输。
[0023] 另外，如果可共同旋转的成像换能器具有包括所述旋转轴线的成像平面，则可共同旋转的成像换能器还可以用于在围绕所述旋转轴线旋转时检测和/或补偿患者的运动。旋转轴线在成像平面中可被表示为线。如果没有运动发生，则沿着该线的超声信号在旋转过程中保持恒定，使得信号中的变化可被理解为不需要的运动的标记。
[0024] 另外，治疗设备可以包括基于在旋转期间通过成像换能器获得的2维图像产生3维图像的装置。在换能器的旋转期间获得的多个图像可被组合并被处理成目标区域的3维表示。
[0025] 一般地，组织运动发生在平面中。例如，呼吸运动发生在矢状平面中。如果发生运动，则由在旋转期间获得的图像计算的目标的3维图示将失真。以下说明修正方案。优选地，在治疗开始之前沿运动的平面的方向获取至少一个图像。在治疗期间，来自表示旋转轴线的线的信号与来自平行于表示平行轴线的线的各条线的信号相比，平行轴线来自在治疗开始之前获取的至少一个图像。这使得能够检测信号的任何位移。该位移信息可被用于校正所获得的图像，因此产生无失真的3维图像。
[0026] 具有目标区域的3维图示可以帮助监测治疗以及有助于其功效。其还可以被用于确定焦点必须导向的下一个点。3维图示还帮助医师识别目标，以在HIFU治疗之前和之后更好地比较目标的大小和形貌。
[0027] 在本发明的一个实施例中，目标区域的3维图示还被处理以便比较其相对于之前获得的3维图示的实际位置。该处理使得能够确定目标区域的位移估计量。
[0028] 然后，该位移估计量被用于确定超声的焦点是否仍然在目标区域内。如果情况不是这样，则可以给予适当的警告。优选地，治疗设备设置有在治疗之前输入最大位移值的装置。如果在治疗期间该位移估计量超过该值，则设备可以警告操作者。
[0030] 位移估计可用于计算用于机器人工作台的指令，以便在目标区域内重新对准焦点。
[0031] 在本发明的另一个优选的实施例中，在HIFU治疗期间，自身通过使治疗和成像超声的脉冲与换能器的旋转同步来执行位移估计。治疗设备另外提供装置，用于如果焦点运动出目标区域则中断治疗超声的发射和/或通过机器人工作台重新对准焦点与目标区域。
[0032] 可替代地，可以利用从仅两个2维图像开始的目标区域的非常稀疏的表图完成位移估计的计算。
[0033] 作为可替代方案，位移估计量可以利用来自在治疗期间连续地获得的2维图像的数据以渐进的方法计算，以改进位移估计量的精度。
[0034] 本发明的另一个方面涉及一种用于操作具有可旋转治疗换能器的治疗设备的方法。
[0035] 该方法包括以下步骤：
[0036] -从治疗换能器发射超声脉冲，超声脉冲被聚焦在所述器官和/或组织内的或表面上的焦点上；以及
[0037] -以所述焦点不运动的方式使治疗换能器旋转。
[0038] 同步装置因此使治疗换能器的旋转与超声脉冲的发射同步。
[0039] 同步装置优选地是包括微芯片的集成电路的形式或者是例如为工作站或微计算机的计算机的形式。同步装置更加优选地还包括输入装置，由此使得操作者能够改变某些参数或选择特定的同步模式。
[0040] 通过在超声脉冲的发射期间使治疗换能器旋转同时将能量导向同一焦点，热能更均匀地分布在位于换能器与焦点之间的组织中。这在矩形换能器或具有集成的成像换能器的换能器的情况下是特别真实的。例如，如果矩形换能器在超声脉冲期间围绕旋转轴线沿一个方向旋转90°，则受超声波影响的焦点以上的健康组织的区域将大于如果换能器不旋转时的区域。因此，由健康组织吸收的热能分布在较大的体积上，引起较小的温度增加以及由此更少的损伤。另一方面，到达焦点的超声能量的量不受影响。
[0041] 在一个实施例中，治疗换能器围绕换能器的中心传播轴线旋转。换句话说，治疗换能器将围绕自身旋转。因此，中心传播轴线以及焦点将不会运动。
[0042] 在另一个实施例中，治疗换能器围绕垂直于所述中心传播轴线并且穿过所述焦点的轴线旋转。治疗换能器因此将进行倾斜运动。由于旋转轴线与焦点相交，因此所述点将不会运动。
[0043] 在又一个实施例中，治疗换能器围绕相对于所述中心传播轴线成角度并且穿过所述焦点的轴线旋转。治疗换能器因此将进行进动运动。由于旋转轴线与焦点相交，因此所述焦点将不会运动。
[0044] 集成的成像换能器将在大多数情况下布置在治疗换能器上或其内的某处，由此形成在其中没有治疗超声波将被产生或在其中治疗超声波将被屏蔽的区域。通过旋转治疗换能器，该区域也将旋转。这将使得被该区域屏蔽的组织也接收超声发射。
[0045] 在两个示例性例子中，这使得与如果没有旋转时相比所产生的热分布在更大的区域，因此减小对健康组织的热损伤。
[0046] 另外，可共同旋转的成像换能器使得3维获取更少地倾向于组织运动。与需要超声扫描器在患者的皮肤上运动的用于3维超声图像的已知获取技术相比，由可共同旋转的成像换能器产生的摩擦力大大地减小，因此使由于组织移位引起的图像的模糊最小化。
[0047] 作为可替代方案，可以从成像换能器发射另外的超声脉冲。该成像脉冲的发射与所述成像换能器的旋转、所述治疗换能器的旋转和/或所述治疗脉冲的发射中的至少一个同步。
[0048] 间歇性的成像脉冲使得目标区域和/或焦点能够在治疗期间可视化。这有助于评价治疗的功效以及有助于发现使超声聚焦其上的新的点。使这些成像脉冲与治疗和/或成像换能器的旋转或者与从治疗换能器发射超声脉冲同步能够实现图像的最佳采集。
[0049] 另外，治疗换能器和/或成像换能器在一个超声脉冲期间旋转n*90°。因此n是>0的任何数字。
[0050] 如果治疗换能器围绕中心传播轴线或围绕与中心传播轴线成角度的轴线旋转，则n优选地是>0的任何整数，例如1、2、3、4等等。但是，n还可以是任何浮点数字，例如0.75、1.5、2.2等等。最优选地，n是1、2或4，分别在一个超声脉冲期间引起头部的90°、180°或360°旋转。通过在一个脉冲期间旋转治疗换能器，在健康组织内的热产生被减少，因此使损伤健康组织的风险最小化。
[0051] 可替代地，治疗换能器可以在一个脉冲期间围绕旋转轴线沿一个方向旋转n*90°以及回到其初始位置。优选地，n是>0的任何整数，例如1、2、3、4等等。但是，n还可以是任何浮点数字，例如0.75、1.5、2.2等等。最优选地，n是1、2或4，分别在一个脉冲期间引起头部沿一个方向的90°、180°或360°旋转以及回到其初始位置。
[0052] 另外的可替代方案是在一个通过90°的旋转期间从治疗换能器和/或成像换能器发射m个超声脉冲。
[0053] 优选地，m是>0的任何整数，例如1、2、3、4等等。在优选的实施例中，m是16，引起在头部在90°旋转期间发射16个脉冲。通过在旋转通过90°期间施加脉冲，对健康组织的热诱发损伤被进一步最小化，由于除更好的热分布之外，健康组织还被允许在脉冲之间短暂地冷却。
[0054] 在治疗换能器围绕垂直于中心传播轴线并且穿过焦点的轴线旋转的情况下，治疗换能器可以沿每个方向旋转大约45°。在一个脉冲期间，换能器可以从预定角度运动至第二预定角度。在另一个实施例中，当在一个脉冲期间探针头部从第一预定角度运动至第二预定角度并且返回时，发射超声脉冲。可替代地，在如上所述的运动期间，可以发射多个脉冲。
[0055] 另外，在来自治疗换能器的每个脉冲之间，来自成像换能器的一个脉冲或一系列脉冲可被发射。这使得能够在旋转期间采集多个图像，多个图像可被处理成目标区域和/或围绕焦点的区域的3维图示。
[0056] 可替代地，鉴于治疗组织的特征冷却速率，头部的旋转速度和/或脉冲发射可被优化。例如，如果治疗组织具有30s的特征冷却速率，意味着30s之后过高温度被降低大致2/3，头部的旋转和/或超声的发射可以以焦点外部的任意体积的组织在至少30s内不受到治疗波的方式被同步。
[0057] 在另一个可替代的实施例中，监测皮肤温度，例如利用红外温度计或利用超声测温法，旋转和/或超声的发射以皮肤温度不升高到特定值以上的方式同步。作为另一个实施例，温度升高和降低的速率可以被监测，根据测量温度同步的旋转和/或超声波的发射可以变化。
[0058] 可替代地，波的平均声强度在换能器的表面上映射，由此使组织的实际暴露接近超声能量。然后，头部的旋转可以以不超过特定的平均声强度的方式与超声的发射同步。
[0059] 另外，本发明还提供通过利用来自所述的治疗设备的超声脉冲辐射器官或组织治疗所述器官或组织的方法。
[0060] 该治疗方法提供器官或组织的非侵入式消融治疗，由此使对于患者的风险最小化。此外，与已知的HIFU治疗相比，对治疗换能器与焦点之间的健康组织的损伤减小。因此进一步使对于患者的风险最小化。
[0062] 本发明的进一步的细节和有益效果从以下附图和例子中将变得明显：
[0063] 图1：根据本发明的治疗设备的实施例，其中旋转轴线与中心传播轴线相同。
[0064] 图2a：治疗设备的另一个实施例，治疗设备的旋转轴线垂直于中心传播轴线。
[0065] 图2b：旋转一定角度的图2a的治疗设备。
[0066] 图3：治疗设备的再一个实施例，该治疗设备具有相对于中心传播轴线成角度的旋转轴线。
[0067] 图4a：在治疗换能器没有旋转的情况下患者的皮肤的表面上的模拟热分布。
[0068] 图4b：在治疗换能器旋转的情况下患者的皮肤的表面上的模拟热分布。
[0069] 图5：治疗设备的控制和同步布置的示意图。
具体实施方式
[0070] 图1示出根据本发明的治疗设备1的实施例。治疗设备1包括具有中心传播轴线8的探针头部2。探针头部2包括治疗换能器3和成像换能器4，两者均结合在探针头部2内。膜片5包裹在探针头部2的周围。膜片5与探针头部2之间的空间可以容纳冷却和/或耦合液体。冷却和/或耦合液体的量可以用于调整治疗换能器3与患者的待治疗组织或皮肤27之间的距离。该距离的调整使得焦点7能够沿着中心传播轴线8运动。焦点7位于目标区域6中，目标区域6通常是癌细胞或肿瘤。在该实施例中，旋转轴线29与探针头部2的中心传播轴线8相同。在旋转期间为了避免焦点7的转移，旋转轴线29穿过焦点7。
在该实施例中，治疗换能器3是具有凹形和球面构造的HIFU换能器，因此朝向焦点7聚焦治疗超声波9的发射。治疗换能器3还可以具有使得治疗超声波9的发射朝向焦点7聚焦的任何其他适当的形状。此外，在该实施例中，成像换能器4布置在治疗换能器3的凹形球面内，相对中心传播轴线8对称。成像换能器4具有矩形形状。成像波10环绕焦点7，但优选地，成像换能器4构造成沿着球面治疗换能器3的整个直径获取图像。
在该实施例中，治疗换能器3是具有凹形和球面构造的HIFU换能器，因此朝向焦点7聚焦治疗超声波9的发射。治疗换能器3还可以具有使得治疗超声波9的发射朝向焦点7聚焦的任何其他适当的形状。此外，在该实施例中，成像换能器4布置在治疗换能器3的凹形球面内，相对中心传播轴线8对称。成像换能器4具有矩形形状。成像波10环绕焦点7，但优选地，成像换能器4构造成沿着球面治疗换能器3的整个直径获取图像。
[0071] 在图2a和图2b中，示出根据本发明的治疗设备1的第二实施例。在该实施例中，旋转轴线29垂直于中心传播轴线8。图2a示出位于中间位置的探针头部2。图2b示出围绕旋转轴线29旋转一定的预定角度的探针头部2。由于旋转轴线29与焦点7相交，因此在探针头部2的旋转期间焦点7不运动。在该示图中，旋转轴线29垂直于附图的平面。可替代地，旋转轴线29可以具有任何其他适当的定向。但是，为了在旋转期间使焦点7不运动，旋转轴线29必须始终与焦点7相交。探针头部2可以围绕轴线29沿两个方向被旋转至任意角度。出于实用的原因，探针头部2将优选地沿任何方向旋转不大于45°。在探针头部从一个预定角度旋转至第二预定角度期间，可以发射一个治疗超声波。可替代地，在探针头部2从一个预定角度旋转至第二预定角度以及返回到第一角度的期间，可以发射一个脉冲。此外，在如上所述的旋转运动期间，可以发射多个脉冲。优选地，探针头部2围绕轴线29的旋转与治疗超声波从换能器3的发射和/或成像波从成像换能器4的发射同步。优选地，成像的平面垂直于旋转轴线。
[0072] 图3示出本发明的治疗设备1的又一个实施例。在该实施例中，探针头部2围绕旋转轴线29旋转，旋转轴线29相对于中心传播轴线8成角度。探针头部2因此将围绕轴线29进行进动运动。由于旋转轴线29与焦点7相交，因此在探针头部2的旋转期间所述焦点7将不运动。优选地，探针头部2因此安装在环绕旋转轴线29的弓形臂上。探针头部2可被滑动地安装在所述臂上，使得角度可以根据待治疗的组织和/或器官而变化。可替代地，在围绕所述轴线的旋转期间，探针头部2可以相对于所述臂运动，引起相对于两个轴线的联动旋转。这些运动必须同步并且与治疗波以及成像波的发射同步。
[0073] 在图4a和4b上，示出患者的皮肤上的模拟的热分布。越黑的阴影表示越高的温度。在图4a中看到的两个半圆表示当换能器不旋转时由治疗超声波产生的热。在两个半圆中间的白色区域是成像换能器的位置，成像换能器的位置被模拟成具有延伸跨过圆形形状治疗换能器的整个直径的矩形形状。图4b表示当在治疗超声脉冲的发射期间治疗换能器旋转90°时的热分布。如图非常明显地，现在热在治疗换能器的整个圆形区域上更加均匀地分布。这相当大地降低了对于换能器与焦点之间的健康组织的热诱发损伤的风险。
[0074] 图5示出根据本发明的治疗设备的示意图。探针头部2包括治疗换能器3和成像换能器4。电机12经由联接器26联接至探针头部3。联接器26优选地是直接机械联接器，但可替代地，也可以是齿轮的形式，例如蜗轮或类似齿轮。头部旋转控制器11向电机12提供电机旋转信号25，以及向中央控制单元15传送关于头部位置20的信息，特别是关于换能器的角位置的信息。中央控制单元15包括用户界面以及同步装置，该同步装置用于探针头部2的旋转和治疗换能器3与成像换能器4两者的发射。优选地，中央控制单元15包括计算机或类似的电子控制设备和例如为键盘、鼠标和/或控制球的用户界面设备。优选地，其还包括例如为屏幕的光学输出设备。中央控制单元15向超声成像扫描器14提供成像扫描器控制信号22以及向频率发生器13提供治疗超声控制信号21。
[0075] 治疗波所采用的频率在1至20MHz范围内，优选地在1至3MHz。发生器13中产生的频率经由电力电缆24被传输至治疗换能器3。治疗换能器3然后产生HIFU治疗波。超声成像扫描器14经由成像控制信号28控制成像换能器4。成像信号23被传输回超声成像扫描器14，超声成像扫描器14将信号处理成2维图示，该2维图示又可以显示在中央控制单元15的光学输出设备上。通过中央控制单元15完成探针头部2的旋转的控制和同步、成像数据的获取以及HIFU治疗波的产生。可替代地，当频率经由电力电缆24被传送至治疗换能器3时，通过功率检测器17向超声成像扫描器14提供选通信号18（所述选通信号阻止超声成像扫描器14获取图像），可以实现HIFU治疗波的成像与发射之间的同步。作为进一步可替代的，超声成像扫描器14在图像获取期间向射频发生器13提供选通信号以阻止HIFU治疗波的发射。
[0076] 根据本发明的治疗设备可以示例性地用于扩大的甲状旁腺的切除。该方法可以包括以下步骤：
[0077] a）将治疗头部定位在患者颈部上，使得焦点位于甲状旁腺的中心处。
[0078] b）[治疗头部围绕其轴线旋转，使得图像平面与患者矢状地(sagitally)定向。][0079] c）治疗换能器在8s期间内发出3MHz、25W的声波，集中在焦点上。
[0080] d）在同步过程中，利用脉冲，使治疗头部在8秒期间内围绕其轴线旋转90°C。
[0081] e）治疗头部侧向地运动2mm并且向回旋转-90°。
[0082] f）重复步骤c）至e）直到全部腺体被治疗。
[0083] 可替代地，利用根据本发明的治疗设备进行治疗的另一个示例性方法可以包括以下步骤：
[0084] a）将治疗头部定位在患者颈部上，使得焦点位于甲状旁腺的中心处。
[0085] b）记录一系列17个图像，以各图像之间的已知角180°/16=11.25°旋转头部并且以在矢状平面(sagittal plane)中截取的图像开始。
[0086] c）由记录的图像计算目标的3维图示。
[0087] d）使头部被向回旋转-180°。
[0088] e）使治疗换能器发出8s、3MHz、25W的集中声波。
[0089] f）将头部旋转11.25°并且获得超声图像。
[0090] g）将超声图像与3维图示相比。如果发生了不需要的运动，转移头部以补偿该运动。
[0091] h）头部转移2mm，因此，焦点紧挨着第一位置定位。
[0092] i）重复步骤e）至h）直到全部腺体被治疗。
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