专利名称：高强度聚焦超声定位机构的制作方法在高强度聚焦超声中，聚焦超声被用于通过高强度聚焦超声来对目标内的组织区域进行声波处理或治疗。高强度聚焦超声能够用于加热目标内的区域，它能够被用于使微小的药物胶囊破裂以及使药物活化，它能够被用于烧蚀组织，以及在更高功率下能够利用空蚀作用以破坏目标内的区域。高强度聚焦超声通过换能器聚焦到目标的区域上。经常地，换能器具有多个元件，并且通过控制单个元件的相位和幅值，目标内的超声焦点能够被一定程度地调整。除了控制由超声换能器的元件所发射出的超声的相位和幅值之外，经常性地换能器确实地移动。对于乳房的治疗，通常使用三个自由度来机械地移动高强度聚焦超声换能器。在其它治疗疗法模式下，例如用于治疗纤维瘤，使用五个自由度。当目标区域被声波处理时，关于目标的解剖学或者内部结构的详细信息是有益的。由此，目标的声波处理通常使用医学成像手段而进行引导。这种医疗成像手段的示例是磁共振成像。国际专利申请公开W02008/(^6134A1公开了一种操纵器，用于控制能量辐射体的位置。
本发明在独立权利要求中提供了高强度聚焦超声定位机构、高强度聚焦超声单元、磁共振成像系统、用于致动高强度聚焦超声定位机构的方法、以及计算机程序产品。实施例在从属权利要求中给出。当利用磁共振成像来引导高强度聚焦超声时，需要用于致动或者移动高强度聚焦超声换能器的机构。例如，全部部件都是非磁性材料并且能够容许超声传导介质，高强度聚焦超声换能器沉浸到该介质之中，所述机构的结构被放置到防水容器中从而使得机构可以防水，由于用于磁共振成像的磁体的孔或区域需要容纳病人、机构以及高强度聚焦超声单元，因此机构的可用空间极其有限。使用更大的机构需要使用具有更大孔的磁体，由此增加了组合的磁共振成像以及高强度聚焦超声单元的成本。相反地，如果机构被制成更小以及更紧凑，那么对于将目标容纳在磁共振成像磁体内部所需要的孔或者区域被缩小。此外，如果结合到机构中的马达和换能器不产生射频噪声，那么同样是有益的。本发明提供一种用于定位高强度聚焦超声换能器的高强度聚焦超声定位机构。该机构包括定位板，该定位板适于接收高强度聚焦超声换能器。定位板的实际定位或者位置通过致动定位机构而被调节或者操纵。由于高强度聚焦超声换能器可以被安装到定位板上，因此调节定位板位置或者定位就会调节高强度聚焦超声换能器的位置或者定位或者定向。机构进一步包括适于安装定位机构的机构支承。机构进一步包括多个杆。每个杆都具有第一端部和第二端部，其中每个杆的第一端部与定位板形成单独的球形接头。在此使用的杆被理解为刚性体。杆的作用是连杆机构或者机械连接中的连杆或者等同于连杆。机构进一步包括多个线性驱动器。多个线性驱动器被安装到机构支承上。每个线性驱动器都包括驱动块。多个杆中每一个的第二端部与一个驱动块形成单独的球形接头。实施成这样的机构具有多个优点。能够构造出非常紧凑的机构。滑动部件的数目还可以减少。此外，这种机构的实施例允许计算出机构如何设置才能使得定位板被放置在特定位置或者地点。这允许高强度聚焦超声换能器的精确控制和定位。在此使用的线性驱动器是适于在线性或者直线方向上移动的致动机构或部件。线性驱动器可通过螺旋机构、被致动的杆、液压系统、线性马达或者气动系统而被构造而成。 在此使用的驱动块是球形接头或者球形接头的部件可安装到其上的块或者部件。在此使用的球形接头是提供球形运动度的接头。球形接头可使用球和承窝、或者它可以使用旋转铰链系统。球形接头可以使用球和承窝构造构成。球形接头可通过将承窝或者球放置在多个杆中一个的第一或第二端部而形成。如果球在多个杆中一个的特定端部上，那么承窝被安装在所述杆与其形成球形接头的部件上。如果承窝被设置在杆上，那么适合于被承窝接收的球被安装在与杆形成球形接头的板或块上。定位块可以是单独的部件或者用于高强度聚焦超声系统的超声换能器可作为定位块。在另一个实施例中，多个杆包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆以及第六杆。多个线性驱动器包括第一线性驱动器、第二线性驱动器以及第三线性驱动器。第一线性驱动器包括第一驱动块。第二线性驱动器包括第二驱动块。第三线性驱动器包括第三驱动块。第一杆的第一端部与定位板形成第一球形接头。第二杆的第一端部与定位板形成第二球形接头。第三杆的第一端部与定位板形成第三球形接头。第四杆的第一端部与定位板形成第四球形接头。第五杆的第一端部与定位板形成第五球形接头。第六杆的第一端部与定位板形成第六球形接头。第一杆与第一驱动块形成第七球形接头。第二杆与第一驱动块形成第八球形接头。第三杆与第二驱动块形成第九球形接头。第四杆与第二驱动块形成第十球形接头。第五杆与第三驱动块形成第十一球形接头。第六杆与第三驱动块形成第十二球形接头。该实施例是有利的，原因是这样实施的机构将具有三个相互垂直的自由度。在另一个实施例中，第一和第二球形接头被安装在第一共同轴线上。第二和第三球形接头被安装在第二共同轴线上。第四和第五球形接头被安装在第三共同轴线上。第七和第八球形接头被安装在第四共同轴线上。第九和第十球形接头被安装在第五共同轴线上。第十一和第十二球形接头被安装在第六共同轴线上。通过规定球形接头固定到共同轴线上，可以理解在此意味着安装在共同轴线上的球形接头的旋转中心被固定到这个轴线上。在另一个实施例中，多个杆包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆和第六杆。多个线性驱动器包括第一线性驱动器、第二线性驱动器、第三线性驱动器、第四线性驱动器以及第五线性驱动器。第一线性驱动器包括第一驱动块。第二线性驱动器包括第二驱动块。第三线性驱动器包括第三驱动块。第四线性驱动器包括第四驱动块。第五线性驱动器包括第五驱动块。第一杆的第一端部与定位板形成第一球形接头。第二杆的第一端部与定位板形成第二球形接头。第三杆的第一端部与定位板形成第三球形接头。第四杆的第一端部与定位板形成第四球形接头。第五杆的第一端部与定位板形成第五球形接头。第六杆的第一端部与定位板形成第六球形接头。第一杆与第一驱动块形成第七球形接头。第二杆与第二驱动块形成第八球形接头。第三杆与第三驱动块形成第九球形接头。第四杆与第三驱动块形成第十球形接头。第五杆与第四驱动块形成第十一球形接头。第六杆与第五驱动块形成第十二球形接头。这个实施例是有利的，原因是机构可以是紧凑的并且具有五个自由度。这允许高强度聚焦超声单元通过使用减小空间大小的机构而进行复杂致动。在另一个实施例中，第二、第三、第四和第五球形接头被安装在第一共同轴线上。 第九和第十球形接头被安装在第二共同轴线上。这个实施例是有利的，原因是将球形接头的这些组合放置在这些共同轴线上使得机构的位置能够更简单地计算出来。在另一个实施例中，多个线性驱动器中的至少一个包括线性滑块、丝杠驱动杆和轴承。多个线性驱动器中的至少一个被超声马达所致动。在此使用的丝杠驱动器是将旋转运动转换到平移运动的驱动器。丝杠驱动器通过螺纹起作用或者它还可以是球丝杠驱动器或者滑动丝杠驱动器。滑动丝杠驱动器使用在驱动杆螺纹上滑动的元件。在此使用的线性滑块是以线性或直线方式被驱动的块。线性滑块还可作为驱动块。术语线性滑块以及驱动块在此被用作同义词。如果线性滑块和驱动块是单独的部件，那么驱动块可连接到线性滑块。线性滑块可被防止通过表面或者杆进行旋转。线性滑块与引导表面或者杆部之间的摩擦可通过轴承减轻。多个线性驱动器中的至少一个被超声马达致动。在另一个实施例中，多个线性驱动器的至少一个通过手动曲柄而被致动。在另一个实施例中，线性滑块、丝杠驱动器以及轴承是陶瓷的。这个实施例是有利的，原因是高强度聚焦超声单元通常沉浸在用于传导超声的流体中。陶瓷的线性滑块、丝杠驱动器以及轴承将能够在流体或者液体环境下承受更长的时间。在另一个实施例中，多个杆的至少一个包括塑料。塑料用于杆在多种情况下都是有利的。在磁共振成像系统中这是有利的，原因是使用的金属量被降低。此外，杆可由单个部件构造而成，使得用于球形接头的承窝被模制在端部。这消除了在杆上固定用于球形接头的承窝的需要。在另一个实施例中，多个杆的至少一个包括聚缩醛(Acetal polyoxymethylene)塑料。在另一个实施例中，第一到第二球形接头中的至少一个包括钛球头。钛球头的使用是有利的，原因是钛与大型磁场相容并且能够由此被用在磁共振成像系统中。通常地，钛是非常坚硬的金属并且非常适于用作轴承。钛是化学抗性的并且由此对于系统中的需要沉浸在液体中更长时间的轴承而言是一种良好的选择。在另一方面，本发明提供一种高强度聚焦超声单元。高强度聚焦超声单元包括根据本发明实施例的机构。高强度聚焦超声单元进一步包括用于致动所述机构的致动系统。 高强度聚焦超声单元进一步包括用于控制所述致动系统的控制系统。高强度聚焦超声单元进一步包括高强度聚焦超声换能器。高强度聚焦超声单元进一步包括适于接收目标的病人支承。致动系统是适于致动所述机构的任意系统。在丝杠驱动器的情况下，致动系统将会提供旋转运动。超声或者步进马达将会是致动系统的实施例的示例。机构通过线性运动起作用，因此使用空气或者气动流体的活塞同样可被用于致动系统。用于控制所述致动系统的控制系统将具有多个不同实施例。控制系统可简单地是从另一个控制器或者计算机系统接收指令的系统、以及随后控制系统简单地执行这些指令以及控制致动系统从而正确地致动机构。控制系统还可以更加复杂，它可以包括处理器，该处理器能够执行对于使机构沿着第一位置与第二位置之间预定路径进行致动所需的计算。在这种情况下，控制系统可以是处理器，能够对机构运动进行建模。本发明的高强度聚焦超声单元的这种实施例是有利的，原因是机构可使用减小的的空间大小。这提供了更加紧凑的高强度聚焦超声单元。在另一方面，本发明提供一种磁共振成像系统。磁共振成像系统包括根据本发明实施例的高强度聚焦超声单元。磁共振成像系统进一步包括用于产生磁场的磁体，该磁场用于使核子的磁自旋定向。磁共振成像系统进一步包括具有线圈的射频系统，所述线圈被调整用于获取磁共振成像数据。磁共振成像数据在此被限定为被线圈接收并且通过核子的磁自旋发送的数据。磁共振成像数据可被重建为磁共振成像图像。磁共振成像系统进一步包括磁场梯度线圈，用于核子的磁自旋的定向的空间编码。磁共振成像系统进一步包括磁场梯度线圈电源，用于将电流供应到磁场梯度线圈。磁共振成像系统进一步包括计算机系统，用于通过磁共振图像数据构造图像以及用于控制磁共振成像系统的运行。计算机系统适于控制高强度聚焦超声单元。计算机系统可实际地控制高强度聚焦超声单元的运行，或者可选择地它可以将指令发送到高强度聚焦超声单元以及高强度聚焦超声单元中的计算机系统或者机载处理系统使用这些指令来产生指令，该指令控制由超声换能器产生的超声并且还控制机构的致动。在此使用的计算机系统被限定为适于执行机器可执行指令的机器。计算机系统可以是单个计算机、一组计算机、计算机网络、嵌入式系统、微控制器或者适于执行机器可执行计算机程序的其它系统。在另一个方面，本发明提供了一种方法，用于致动根据本发明实施例的高强度聚焦超声定位机构。该方法包括计算出机构从第一位置到第二位置的轨迹的步骤。机构的轨迹是机构沿循的路径。轨迹可仅仅是路径，或者它还可以是依时性路径。治疗方案的一部分可以是高强度聚焦超声单元沿循的轨迹。该方法进一步包括通过计算出的轨迹产生致动方案。致动方案是对于沿循轨迹所必需的机构致动的表示。致动方案可以是机器可读致动方案并且包含有用于控制器的指令，所述指令发送到致动器从而使机构沿着轨迹移动。致动方案还可以是一组坐标，所述坐标能够被用于使机构沿着轨迹移动。在手动致动的情况下，这些可以是操作者在机构上拨动的一组刻度设定或者坐标。计算出机构从第一位置到第二位置的轨迹，可以理解的是，轨迹是定位板上预先确定的位置。第一位置和第二位置还能够根据可连接到定位板的高强度聚焦超声换能器的几何形状被限定。该方法进一步包括使用致动方案将机构从第一位置致动到第二位置。在自动系统中，致动器方案被控制器或者计算机系统使用，从而控制致动系统。在手动操作者的情况下，操作者使用手动系统或者通过采用控制杆或者开关或者按钮而手动地致动机构。在另一个方面，本发明提供一种计算机程序产品，该产品包括机器可执行指令，用于由控制系统执行。该控制系统适合于控制根据本发明的高强度聚焦超声定位机构的致动。计算机程序产品包括计算出机构从第一位置到第二位置的轨迹、使用计算出的轨迹来产生致动方案以及通过致动方案使机构从第一位置致动到第二位置的步骤。接下来，通过示例以及参考附图，对本发明的优选实施例进行描述，其中图1显示了根据本发明实施例的机构；图加显示了根据本发明另一个实施例的机构；图2b从另一个视角显示了如图加中所示机构的同一实施例；图2c从另一个视角显示了如图加中所示机构的同一实施例；图2d从另一个视角显示了如图加中所示机构的同一实施例；图3显示了根据本发明实施例的组合的磁共振成像系统与高强度聚焦超声系统的功能图；图4是显示了根据本发明实施例的方法的框图；图5显示了根据本发明实施例的丝杠驱动器的横截面视图；图6显示了如图加-图2d中所示机构的顶视图，其中标记有截面线A、B和C ；图7a显示了如图加到2d中所示机构沿着截面线A的横截面视图；图7b显示了如图加到2d中所示机构沿着截面线B的横截面视图；以及图7C显示了如图加到2d中所示机构沿着截面线C的横截面视图。

100机构
102X轴线
104Y轴线
106Z轴线
108定位板
110第一杆
112第二杆
114第三杆
116第四杆
118第五杆
120第六杆
122第一球形接头
IM第二球形接头
126第三球形接头
1 第四球形接头
130第五球形接头
132第六球形接头
134第七球形接头
136第八球形接头
138第九球形接头
140第十球形接头
142第十一球形接头
144第十二球形接头
146第一线性驱动器
148第二线性驱动器
150第三线性驱动器
156杆
158丝杠驱动杆
160螺纹元件
162超声马达
164第一驱动块
166第二驱动块
168第三驱动块
174机构支承
176 板178用于安装超声换能器的螺纹孔180第一共同轴线182第二共同轴线184第三共同轴线186第四共同轴线188第五共同轴线190第六共同轴线200 机构202围绕着χ轴线的旋转204围绕着y轴线的旋转208定位板210 第一杆212 第二杆214第三杆216第四杆218第五杆220第六杆222第一球形接头2M第二球形接头2 第三球形接头2 第四球形接头230第五球形接头232第六球形接头234第七球形接头236第八球形接头238第九球形接头240第十球形接头242第i^一球形接头244第十二球形接头246第一线性驱动器248第二线性驱动器250第三线性驱动器252第四线性驱动器2M第五线性驱动器264第一驱动块266第二驱动块268第三驱动块270第四驱动块
272第五驱动块280第一共同轴线282第二共同轴线292超声换能器300磁共振成像系统302高强度聚焦超声系统304换能器306流体填充区域308定位块310 机构312致动系统314控制系统316嵌入系统317目标支承中的间隙318 目标319目标支承320换能器电源322 磁体3 梯度电源3 磁场梯度线圈3 线圈330射频收发器332计算机系统3；34 硬件接口336 用户接口338微处理器340 内存342存储器344计算机程序产品346磁共振成像控制模块348高强度聚焦超声控制模块350图像重建模型352成像数据3M成像区域356超声路径358声波处理区域500联轴器502插入件504球轴承
506静态密封元件
508旋转密封元件
510螺钉
512轴
700螺纹杆
712 第—-轴
714 第二轴
A横截面 线A
B横截面 线B
C横截面 线C


一种用于定位高强度聚焦超声换能器(292，304)的高强度聚焦超声定位机构(100，200，310)，所述机构包括-适于接收所述高强度聚焦超声换能器的定位板(108，308)；-适于安装所述定位机构的机构支承(174)；-多个杆(110，112，114，116，118，120，210，212，214，216，218，220)，其中，每个杆具有第一端部和第二端部，每个杆的所述第一端部与所述定位板形成单独的球形接头(122，124，126，128，130，132，222，224，226，228，230，232)；以及-多个线性驱动器(146，148，150，246，248，250，252，254)，其中，所述多个线性驱动器被安装到所述机构支承，所述线性驱动器的每个包括驱动块(164，166，168，264，266，268，270，272)，所述多个杆中的每个杆的所述第二端部与所述驱动块中的一个形成单独的球形接头(134，136，138，140，142，144，234，236，238，240，242，244)。