CN103826700B

CN103826700B - 用于对移动目标进行超声处理的治疗装置

Info

Publication number: CN103826700B
Application number: CN201280046861.2A
Authority: CN
Inventors: C·穆热诺; M·O·科勒
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: MX2014003553A; JP6470566B2; CN103826700A; JP2014533977A; US20140350539A1; EP2744569A1; WO2013046074A1; EP2574375A1

Abstract

一种治疗装置（300、400、500）包括高强度聚焦超声系统（302），所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器（306）。所述超声换能器具有电子可调节的焦点（318）。所述高强度聚焦超声系统具有射束偏移区（322、608、704、1010）。在所述电子可调节的焦点处的超声强度除以发射的声功率在所述射束偏移区之内高于预定阈值（606、1008）。所述治疗装置还包括用于控制所述治疗装置的处理器（328）。机器可执行指令（350、352、354）的执行令所述处理器：接收（102、202）描述移动目标（320、802）的位置的实时医疗数据（342、424、506）；使用所述实时医疗数据调节（104、204）所述电子可调节的焦点以瞄准所述移动目标；并且当所述移动目标在所述射束偏移区之内时对所述移动目标进行超声处理（106、206）。

Description

用于对移动目标进行超声处理的治疗装置

技术领域

本发明涉及高强度聚焦超声，具体而言涉及移动目标的超声处理。

背景技术

超声迅速成为特定治疗介入的期望方式。具体而言，高强度聚焦超声的使用当前正被用作子宫肌瘤的热治疗介入的方法，并已经过检查，证实能够用在肝脏、大脑、前列腺和其他患癌病变的处置中。用于组织消融的超声治疗通过利用高强度超声对感兴趣组织进行超声处理而起效，高强度超声被吸收并被转化成热，从而提高组织的温度。随着温度升高，可以发生组织的凝固坏死，从而导致细胞立即死亡。用于治疗的换能器能够在身体外部或例如通过血管、尿道、直肠等被插入身体中。

在高强度聚焦超声中，使用换能器元件的阵列形成超声换能器。向换能器元件供应交流电功率以令其生成超声波。来自每个换能器元件的超声波会相长或相消地叠加。通过控制供应到每个换能器元件的交流电功率，可以控制超声功率聚焦到其中的焦点或体积。

HIFU换能器的机械位移允许10cm左右的大位移，这对于将焦点集中在待处置的体积上是非常方便的。但与目标的加热持续时间和运动速度相比，机械位移相当慢。例如，从国际申请WO97/22015可以获知基于通过MR成像获得的运动信息对HIFU换能器的焦点区域的调节。

发明内容

本发明提供了独立权利要求中的一种治疗装置、一种操作治疗装置的方法和一种计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。

在很多临床状况中，被进行超声处理的受试者可能有外部和/或内部运动。因此当超声处理时跟踪移动目标的运动是有益的。现在的方案包括仅当目标处于特定位置时选通超声并进行超声处理。能够跟踪目标位置并调节超声的焦点以减少进行超声处理所需的时间会是有益的。

对焦点进行机械操控可能太慢。本发明的实施例可以提供在超声处理期间以电子方式操控焦点的手段以减少移动目标所需的总超声处理时间。实施例可以扩大消融并通过使用焦点的电子操控以在高强度聚焦超声（HIFU）加热期间跟踪目标组织。能够通过改变相控阵列换能器的每个个体通道上的相位来执行焦点的偏移，以在期望的位置处形成相长干涉。电子操控非常快，因为除了更新电信号的最少时间之外，没有速度限制。因此，电子操控允许在通常少于几毫秒的时间内改变焦点的位置且不会在热图上诱发干扰。但焦点的电子操控根据偏移幅度而诱发强度减小。因此，电子操控限于射束偏移区之内的小位移，以避免尤其因为焦点中未沉积的剩余能量被患者体内的一些不受控位置吸收而导致的强度过度减小。亦即，本发明发现超声换能器的焦点的电子偏移可能导致大偏移的问题。当通过调节换能器阵列的每个换能器元件的相位来施加焦点的大偏移时，焦点处的强度减小。本发明通过将焦点调节限制到相对强度高于预定阈值的射束偏移区之内来避免这种强度减小。之后仅当移动目标在射束偏移区中时才激活换能器阵列。

文中使用的“计算机可读存储介质”包含任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将所述计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将计算机可读存储介质称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、穿孔带、穿孔卡片、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储设备、USB拇指驱动器、随机存取存储设备（RAM）、只读存储设备（ROM）、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘（CD）和数字通用盘（DVD），例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指计算机设备能够经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、因特网或局域网上检索数据。对计算机可读存储介质的引用应当被解读为可能是多个计算机可读存储介质。可以在不同位置存储一个或多个程序的各种可执行部件。计算机可读存储介质例如可以是同一计算机系统之内的多个计算机可读存储介质。计算机可读存储介质也可以是分布于多个计算机系统或计算设备之间的计算机可读存储介质。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是任何可由处理器直接访问的存储器。计算机存储器的范例包括但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器文件。对“计算机存储器”或“存储器”的引用应当被解读为可能是多个存储器。存储器例如可以是同一计算机系统之内的多个存储器。存储器也可以是分布于多个计算机系统或计算设备件的多个存储器。

“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储设备是任何非易失计算机可读存储介质。计算机存储设备的范例包括但不限于：硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、CD-ROM以及固态硬盘驱动器。在一些实施例中，计算机存储设备还可以是计算机存储器，反之亦然。对“计算机存储设备”或“存储设备”的引用应当被解读为可能是多个存储设备。存储设备例如可以是同一计算机系统或计算设备之内的多个存储设备。存储设备也可以是分布于多个计算机系统或计算设备之间的多个存储器。

文中使用的“处理器”包含能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为能够包含超过一个处理器或处理核。例如，处理器可以是多核处理器。处理器还可以指处于单个计算机系统内的或者分布于多个计算机系统当中的处理器的集合。术语计算设备还应被解读为能够指每者均包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。许多程序具有其由多个处理器执行的指令，这些处理器可以处于相同计算设备内，甚至可以跨越多个计算设备分布。

文中使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。也可以将“用户接口”称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据，和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使计算机能够接收来自操作者的输入，并且可以将来自计算机的输出提供给用户。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。数据或信息在显示器或图形用户接口上的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、触摸屏、指示杆、图形输入板、操纵杆、游戏键盘、网络摄像机、耳机、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞板、遥控器、一个或多个按钮、一个或多个开关以及加速度计的数据接收均为能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的范例。

文中使用的“硬件接口”包含能够使计算机系统的处理器与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使处理器与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。

文中将磁共振（MR）数据定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线记录的原子自旋发射的射频信号的测量结果。文中将磁共振成像（MRI）图像定义为对磁共振成像数据内包含的解剖结构数据重建的二维或三维可视化。能够使用计算机执行这种可视化。

温度记录数据是描述受试者的至少一部分之内的空间依赖性温度的数据。例如，由诊断超声系统采集的超声数据或磁共振数据可以是或包括温度记录数据。

文中将磁共振测温数据定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线记录的原子自旋发射的射频信号的测量结果，其包含可用于磁共振测温的信息。磁共振测温数据是温度记录数据的范例。磁共振测温通过测量温度敏感参数的变化而工作。可以在磁共振测温期间测量的参数的范例有：质子共振移频、扩散系数、或者T1和/或T2弛豫时间的变化可以用于使用磁共振测量温度。质子共振频移是与温度有关的，因为个体质子、氢原子经历的磁场取决于周围的分子结构。由于温度影响氢键，温度升高会降低分子筛选作用。这会导致质子共振频率对温度的依赖。

质子密度线性地取决于平衡磁化强度。因此能够使用质子密度加权的图像确定温度变化。

弛豫时间T1、T2和T2星（有时写作T2*）也是与温度有关的。因此能够使用T1、T2和T2星加权图像的重建来构造热图或温度图。

温度还影响水溶液中分子的布朗运动。因此，可以使用能够测量扩散系数的脉冲序列（例如脉冲扩散梯度自旋回波）来测量温度。

使用磁共振测量温度的最有用方法之一是测量水质子的质子共振频率（PRF）。质子的共振频率是与温度有关的。随着体素中温度变化，频移将令水质子的实测相位变化。因此能够确定两幅相位图像之间的温度变化。这种确定温度的方法具有如下优点：与其他方法相比较相对快。在此将以比其他方法更详细地方式论述PRF方法。不过，文中论述的方法和技术也适用于利用磁共振成像执行测温的其他方法。

本文使用的“超声窗口”涵盖能够发射超声波或能量的窗口。通常，将薄膜或膜用作超声窗口。超声窗口例如可以由BoPET（双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯）薄膜制成。

在一个方面中，本发明提供了一种包括高强度聚焦超声系统的治疗装置，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器具有电子可调节的焦点。所述超声换能器可以包括多个换能器元件。提供给构成所述超声换能器的个体元件的交流电功率的幅度以及尤其是相位使得能够电调节焦点。由每个元件生成的超声与来自其他元件的超声相长或相消地相加。通过控制相位，可以将此用于偏移或调节焦点的位置。所述高强度聚焦超声系统具有射束偏移区。所述超声换能器被配置为当被供应交流电功率时生成声功率。当所述超声换能器包括多个换能器元件时，这些元件可以被配置为生成具有可控相位的声功率。在电子可调节的焦点处的超声强度除以发射的声功率在射束偏移区之内高于预定阈值。换言之，射束偏移区是焦点处的强度除以声功率高于预定阈值的区域。由于以电子方式偏移射束，所以焦点处的强度除以声功率可能减小。如果将电子可调节的焦点从自然焦点偏移过远，那么焦点处的强度除以声功率将大大减小。

射束偏移区实质上界定电子可调节的焦点位置处的超声强到可用于对目标进行超声处理的区域。该治疗装置还包括用于存储机器可执行指令的存储器。该治疗装置还包括被配置为控制治疗装置的处理器。机器可执行指令的执行令处理器接收实时医疗数据。实时医疗数据描述了移动目标的位置。通过实时，这意味着移动目标的位置在预定时间之内是准确的。亦即，实时医疗数据对于识别移动目标的当前位置是有用的。使用实时医疗数据瞄准移动目标。如果移动目标在不同位置或在大于预定距离的位置，那么实时医疗数据对于识别移动目标的位置不可用。机器可执行指令的执行进一步令处理器调节电子可调节的焦点以使用实时医疗数据瞄准移动目标。机器可执行指令的执行令处理器当移动目标在射束偏移区之内时对移动目标进行超声处理。在一些实施例中，当移动目标处于射束偏移区之内时连续对移动目标进行超声处理。这种实施例可能是有益的，因为对移动目标进行超声处理的持续时间比仅当移动目标在特定位置时才选通超声处理的情况更长。这样可能具有能够更迅速执行超声处理的优点。

在另一实施例中，至少部分地使用目标的实时跟踪，在所述实时医疗数据之内定位移动目标。实时医疗数据可以描述具有预定延迟的目标位置。实时跟踪可以使用模型或基于目标的先前轨迹或行为来预测目标轨迹。这个实施例可以是有益的，因为其允许更准确地确定移动目标的位置并因此在超声处理期间更准确地瞄准。

在另一实施例中，所述指令的执行令处理器接收运动跟踪模型。运动跟踪模型被配置为使用实时医疗数据预测移动目标的位置。在一些实施例中，基于目标区域的运动调整或修改运动跟踪模型。在移动目标被跟踪时，能够使用实时医疗数据调整或修改运动跟踪模型。

可以使用预测的移动目标的位置调节电子可调节的焦点。实质上，使用实时医疗数据作为运动跟踪模型的输入，该模型输出预测的位置。之后将电子可调节的焦点调节到预测的位置。受试者体内的很多类型的运动（例如呼吸）是在不同时间尺度上周期性或重复的。因此能够通过测量各种解剖参数来预测内部解剖结构的运动。例如，在预测胸腔之内各器官的位置时，膈膜的位置是有用的。受试者心脏的跳动也可以导致特定解剖特性的位错。用于预测内部解剖特征位置的模型是现有技术中已知的。这种已知模型能够用于个体患者并针对个体患者被调整。能够在开始治疗前使用捕获感兴趣器官运动的测量结果完成这种调整。

在另一实施例中，所述移动目标包括至少一个局部化体积。文中使用的局部化体积是预定尺寸的体积。例如，可以使用高强度超声系统来瞄准受试者体内的单个点。然而，高强度聚焦超声系统不会在有限差异内产生超声处理。在一些实施例中，局部化体积是高强度聚焦超声系统可以进行声处理的最小体积。

在另一实施例中，移动目标包括多个局部化体积。通过指定从所述多个局部化体积选择的局部化体积的序列来将电子可调节的焦点瞄准到移动目标。所述指令的执行还令处理器根据实时医疗数据确定所述序列。换言之，移动目标可以包括待进行超声处理的多个位置。所述多个局部化体积中并非所有都在射束偏移区之内。因此，可以使用实时医疗数据确定应当对所述多个局部化体积中的哪些进行超声处理。本实施例可能是有利的，因为其可以允许对移动目标进行更迅速的超声处理，因为能够实时确定待进行超声处理的局部化体积。

在另一实施例中，所述指令的执行还令处理器接收超声校准。超声校准描述了在电子可调节的焦点处的超声在射束偏移区之内的空间依赖性强度。换言之，超声校准包含描述在射束偏移区不同位置之内聚焦超声有多强或多强烈的数据。所述指令的执行还令处理器根据超声校准和实时医疗数据针对每个局部化体积确定超声处理持续时间。实时医疗数据和超声校准能够用于确定应当对特定的局部化体积进行多长时间的超声处理。这是重要的，因为一些超声处理点可能在偏移区之内更短时间，并且由于位置在射束偏移区之内，一些点可能接收更多超声能量。因此，针对每个局部化体积确定超声处理持续时间有益于对移动目标的温升和/或热剂量输送进行更好的控制。能够设置这种控制以在目标上实现均匀的温升和/或热剂量输送，或在目标上实现任何预定义的输送分布，例如实现减小发射总能量的分布。在另一实施例中，移动目标包括至少一个路径。如本文使用的，路径是可以通过在一个或多个方向上移动电子可调节的焦点被超声处理的连续体积。

在另一实施例中，所述电子可调节的焦点遵循沿所述至少一个路径的轨迹。所述指令的执行还令处理器根据实时医疗数据确定轨迹。在这一实施例中，调节电子可调节的焦点以沿轨迹进行超声处理，不过被超声处理的轨迹部分需要在射束偏移区之内。这可以是有益的，因为可以更迅速地对轨迹进行超声处理。

在另一实施例中，所述指令的执行还令所述处理器接收超声校准。超声校准描述了在电子可调节的焦点处的超声在射束偏移区之内的空间依赖性强度。至少一个路径的每个被分成多个部分。所述指令的执行还令处理器根据超声校准和实时医疗数据针对所述部分的每个确定超声处理持续时间。所述治疗装置被配置为对所述部分的每个在超声处理持续时间上进行超声处理。本实施例的益处等价于针对一个或多个局部化体积确定超声处理持续时间的实施例的很多益处。

在另一实施例中，使用所述实时医疗成像数据的动态分析预测所述移动目标的位置。在动态分析中，可以根据光流方法推断出运动。可以基于轮廓线的检测进行图像的分割。光流基于来自数据集的两幅图像间的互相关，以识别每个体素的匹配位置。这种方法具有如下优点，其相对快且给出每个体素的位移而非组织轮廓的位移。

在另一实施例中，所述实时医疗数据是实时医疗图像数据。所述指令的执行还令处理器使用医疗成像系统采集实时医疗图像数据。

在另一实施例中，医疗成像系统为磁共振成像系统。

在另一实施例中，医疗成像系统为诊断超声成像系统。诊断超声成像系统可以具有额外的换能器，以用于做出诊断超声测量。在其他实施例中，用于诊断超声系统的换能器使用内置于高强度聚焦超声系统的超声换能器中的任一诊断超声换能器。

在另一实施例中，医疗图像数据包括运动数据和实时温度记录数据。使用运动数据定位移动目标。

在另一实施例中，根据所述温度记录数据控制所述移动目标的超声处理。例如，温度记录数据可以是磁共振测温数据。也可以使用超声成像技术采集温度数据。采集实时温度记录数据使得能够计算输送给受试者的一区域的热剂量。超声处理不足的区域可以进行更多超声处理或被优先进行超声处理，已经进行充分超声处理的区域可以不进行进一步超声处理。这样具有使超声处理更有效率的优点。

在另一方面中，本发明提供了一种操作治疗装置的方法。所述治疗装置包括高强度聚焦超声系统，所述强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器具有电子可调节的焦点。所述高强度聚焦超声系统具有射束偏移区。所述超声换能器被配置为大部分被供应交流电功率时生成声功率。在所述电子可调节的焦点处的超声强度除以发射的声功率高于射束偏移区之内的预定阈值。该方法包括接收实时医疗数据的步骤。实时医疗数据描述了移动目标的位置。该方法还包括使用实时医疗数据调节电子可调节的焦点以瞄准移动目标的步骤。该方法还包括当移动目标在射束偏移区之内时对移动目标进行超声处理的步骤。前面已经论述了这种方法的益处。

在另一方面中，本发明提供了一种包括用于操作治疗装置的机器可执行指令的计算机程序产品。所述治疗装置包括高强度聚焦超声系统，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器具有电子可调节的焦点。所述高强度聚焦超声系统具有射束偏移区。所述超声换能器被配置为当被供应交流电功率时生成声功率。在所述电子可调节的焦点处的超声强度除以发射的声功率高于射束偏移区之内的预定阈值。该治疗装置还包括被配置为控制所述治疗装置的处理器。机器可执行指令的执行令处理器接收实时医疗数据。机器可执行指令的执行还令处理器调节电子可调节的焦点以使用实时医疗数据瞄准移动目标。机器可执行指令的执行还令处理器当移动目标在射束偏移区之内时对移动目标进行超声处理。前面已经论述了这种计算机程序产品的益处。

附图说明

在下文中将仅通过举例，并参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出了流程图，其图示了根据本发明实施例的方法；

图2示出了流程图，其图示了根据本发明另一实施例的方法；

图3图示了根据本发明实施例的治疗装置；

图4图示了根据本发明另一实施例的治疗装置；

图5图示了根据本发明另一实施例的治疗装置；

图6示出了作为垂直于射束轴的偏移的函数的，由高强度聚焦超声传感器生成的归一化超声强度的曲线图；

图7示出了作为沿射束轴的偏移的函数的，由高强度聚焦超声传感器生成的归一化超声强度的曲线图；

图8A、8B、8C、8D和8E图示了具有移动目标的受试者；

图9A、9B、9C、9D和9E示出了图8A到8E中所示运动的顶视图；

图10图示了线性周期运动的平面表示；

图11图示了图10中所示周期运动的超声处理时间；

图12图示了曲线周期运动轨迹的平面表示；

图13图示了图12中所示周期运动的超声处理时间；

图14图示了具有五个超声处理点的线性周期运动的平面表示；

图15图示了图14中所示周期运动的超声处理时间；

图16A、16B、16C、16D和16E图示了具有移动目标的受试者；

图17类似于图14，只是每个点有更高的能量沉积；

图18图示了图17中所示周期运动的超声处理时间；

图19示出了在图17和18中所示范例的循环的每部分时间部分期间待被超声处理的点的数量；

图20类似于图17，只是同时对多个点进行超声处理；

图21图示了图20中所示周期运动的超声处理时间；

图22类似于图20，只是超声处理路径是曲线；

图23图示了图23中所示周期运动的超声处理时间；

图24A、24B、24C、24D和24E图示了具有移动目标的受试者；

图25A、25B、25C、25D和25E图示了具有移动目标的受试者；

图26A、26B、26C、26D和26E图示了具有移动目标的受试者；并且

图27示出了用于连续线性位移的超声处理的范例；

附图标记列表

300 治疗装置

301 受试者

302 高强度聚焦超声系统

303 受试者支撑物

304 填充流体的腔室

306 超声换能器

308 机构

310 机械致动器/电源

312 超声路径

314 超声窗口

316 凝胶衬垫

318 超声作用点

320 移动目标

322 射束偏移区

324 计算机

326 硬件接口

328 处理器

330 用户接口

332 计算机存储设备

334 计算机存储器

340 处置计划

342 实时医疗数据

344 超声处理控制命令

346 超声校淮

348 超声处理持续时间

350 控制模块

352 超声处理控制命令生成模块

354 运动跟踪模块

400 治疗装置

402 磁共振成像系统

404 磁体

406 磁体的膛

408 成像区

410 磁场梯度线圈

412 磁场梯度线圈电源

414 射频线圈

416 收发器

420 脉冲序列

422 磁共振测温脉冲序列

424 磁共振数据

426 磁共振图像

428 温度图

430 图像重建模块

432 温度测绘模块

434 图像分割模块

500 治疗装置

502 诊断超声系统

504 诊断超声换能器

506 诊断超声数据

508 诊断超声图像

510 图像重建模块

512 图像分割模块

600 归一化强度

602 垂直偏移

604 归一化强度

606 50%归一化强度

608 射束偏移区

700 归一化强度

702 沿射束路径的偏移

704 射束偏移区

800 受试者

802 移动目标

804 超声换能器

806 位移

808 超声

1000 线性周期运动轨迹的平面表示

1002 换能器y轴位移

1004 换能器z轴位移

1006 50%归一化强度

1008 预定阈值（I₁）

1010 射束偏移区

1012 轨迹的超声处理部分

1100 作为时间函数的归一化强度

1102 时间

1104 归一化强度

1106 超声处理段

1200 曲线周期运动轨迹的平面表示

1212 轨迹的超声处理部分

1300 作为时间函数的归一化强度

1306 超声处理段

1400 运动轨迹

1412 轨迹的超声处理部分

1500 归一化强度

1502 超声处理段

2700 运动轨迹

2712 轨迹的超声处理部分

具体实施方式

这些附图中的编号类似的元件是等价元件或执行相同功能。如果功能等价，先前论述过的元件未必会在后面的图中加以论述。

图1示出了流程图，其图示了根据本发明实施例的方法。在步骤100中，该方法开始。接下来在步骤102中，接收实时医疗数据。接下来在步骤104中，调节可电子调节的焦点以使用实时医疗数据瞄准移动目标。接下来在步骤106中，当移动目标在射束偏移区之内时对目标进行超声处理。这也可以包括对射束偏移区之内的目标一部分进行超声处理。方框108为决策框。如果未完成超声处理，那么该方法返回到步骤102。以连续循环方式重复步骤102-106，直到完成超声处理。通过这种方式，实时医疗数据被接收并用于连续调节超声处理。当完成超声处理时，该方法结束于步骤110。

图2示出了流程图，其图示了根据本发明另一实施例的方法。图2中所示的方法开始于方框200。接下来在步骤202中，使用医疗成像系统采集医疗图像数据。在这种情况下，由医疗成像系统采集实时医疗数据相当于接收实时医疗数据。接下来在步骤204中，调节可电子调节的焦点以使用实时医疗数据瞄准移动目标。在步骤206中，当移动目标在射束偏移区之内时对目标进行超声处理。同样，也可以对射束偏移区之内的目标的部分进行超声处理。方框208为决策框。如果未完成超声处理，那么以循环方式重复步骤202、204和206，直到完成超声处理。接下来在步骤210中，当完成超声处理时，该方法结束。

图3图示了根据本发明实施例的治疗装置300。除了部件之外，图4所示的实施例包括温度处置系统，其为用于对受试者301进行超声处理的高强度聚焦超声系统302。所述高强度聚焦超声系统安装于受试者支撑物303下方。受试者301躺在受试者支撑物303上。所述高强度聚焦超声系统包括填充流体的腔室304。在填充流体的腔室304内为超声换能器306。尽管该图中未示出，但超声换能器306可以包括多个超声换能器元件，每个都能够生成独立的超声射束。这可以用于通过控制供应给每个超声换能器元件的交流电流的相位和/或幅度，以电子方式操控超声处理点318的位置。

超声换能器306连接到允许以机械方式重新定位超声换能器306的机构308。机构308连接到适于对机构308进行致动的机械致动器310。机械致动器310还表示向超声换能器306供应电功率的电源。在一些实施例中，电源可以控制供应给个体超声换能器元件的电功率的相位和/或幅度。超声换能器306生成超声，其被示为遵循路径312。超声312穿过填充流体的腔室308和超声窗口314。在这一实施例中，超声之后穿过凝胶衬垫316。所述凝胶衬垫不必存在于所有实施例中，但在这一实施例中，在受试者支撑物303中有凹陷以用于接收凝胶衬垫316。凝胶衬垫316帮助在换能器306和受试者301之间耦合超声功率。在穿过凝胶衬垫316之后，超声312穿过受试者301并被聚焦到超声处理点318。所述超声处理点被理解为超声聚焦到的有限体积或局部化体积。超声处理点318被聚焦在移动目标320之内。可以通过机械定位超声换能器306与电子操控超声处理点318的位置的组合来移动超声处理点318。

标记为322的区域是射束偏移区。所述射束偏移区是能够调节电子可调节的焦点318以使得在电子可调节的焦点318处的超声强度除以换能器306发射的声功率高于预定阈值的区域。在本范例中，整个移动目标320都在射束偏移区322之内。然而，在其他实施例或实例中，可以仅有移动目标320的一部分位于射束偏移区322之内。而且对于一些时间段，移动目标可以完全或部分位于射束偏移区322之内，并且在其他时间，其可以部分或完全在射束偏移区322之外。

高强度聚焦超声系统302被示为连接到计算机324的硬件接口326。硬件接口326连接到处理器328。硬件接口326使得处理器328能够发送并接收数据和命令以控制治疗装置300的工作和功能。处理器328还连接到用户接口330、计算机存储设备332和计算机存储器334。

计算机存储设备332被示为包含处置计划340。处置计划340可以包含详细的指令或控制，以对移动目标320进行超声处理或指定移动目标320的超声处理。计算机存储设备332还被示为包含实时医疗数据342。实时医疗数据342可以从能够生成实时医疗数据的某种其他仪器或设备被接收。例如，治疗装置300可以连接到或联网到医疗成像系统。计算机存储设备332还被示为包含使用实时医疗数据342生成的超声处理控制命令344。计算机存储设备332还被示为包含超声校准346。超声校准描述了超声的空间依赖性强度除以发射的声功率。计算机存储设备332中还示出了一组超声处理持续时间348。超声处理持续时间348针对移动目标320的不同部分。它们可以是使用超声校准346计算的。

计算机存储器334被示为包含控制模块350。控制模块350包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码使得处理器328能够控制治疗装置300的工作和功能。计算机存储器334还被示为包含超声处理控制命令生成模块352。超声处理控制命令生成模块352包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码使得处理器328能够使用实时医疗数据342生成超声处理控制命令344。计算机存储器334还被示为包含运动跟踪模块354。在超声处理命令生成模块352使用运动跟踪模块354和实时医疗数据342预测移动目标320的当前位置的一些实施例中，这是任选模块。这样能够对移动目标320进行更准确的超声处理。

图4示出了根据本发明另一实施例的治疗装置400。图4中所示的治疗装置400类似于图3中所示的治疗装置300。治疗装置400包括磁共振成像系统402。该磁共振成像系统包括磁体404。磁体404是圆柱型超导磁体，通过其中心具有膛406。该磁体具有带超导线圈的液氦冷却的低温保持器。还能够使用永磁体或常导磁体。也能够使用不同类型的磁体，例如也能够使用分裂圆柱磁体和所谓的开放式磁体。分裂圆柱磁体类似于标准圆柱磁体，只是将低温保持器分裂成两段，以允许进入磁体的等平面，这样的磁体可以例如结合带电粒子束治疗使用。开放磁体具有两个磁体段，一个在另一段上方，之间有足够大的空间以接收受试者：两段区域的布置类似于亥姆霍兹线圈。开放磁体很常见，因为受试者受限较少。在圆柱磁体的低温保持器内部有超导线圈的集合。在圆柱磁体的膛406之内有成像区408，其中的磁场足够强且均匀，以执行磁共振成像。

在磁体的膛406之内还有一组磁场梯度线圈410，一组磁场梯度线圈410用于采集磁共振数据，以对磁体404的成像区408之内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈连接到磁场梯度线圈电源412。磁场梯度线圈410旨在为代表性的。通常，磁场梯度线圈包含三个独立的线圈集合，以在三个正交空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源412向磁场梯度线圈410供应电流。供应给磁场激励线圈的电流根据时间受到控制，并可以是倾斜的或脉冲的。

与成像区408相邻的是射频线圈414，其用于操纵成像区408之内磁自旋的取向并从也在成像区之内的自旋接收无线电发射。射频线圈可以包含多个线圈元件。也可以将射频线圈称为通道或天线。射频线圈414连接到射频收发器416。可以由独立的发射和接收线圈以及独立的发射器和接收器替代射频线圈414和射频收发器416。应理解，射频线圈414和射频收发器416是代表性的。射频线圈414还旨在表示专用发射天线和专用接收天线。同样地，收发器416还可以表示独立的发射器和接收器。

计算机存储设备332被示为额外地包含脉冲序列420。文中使用的脉冲序列涵盖一组指令，所述一组指令使得处理器328能够控制磁共振成像系统402以采集磁共振数据424。计算机存储设备332还被示为包含使用磁共振成像系统402采集的磁共振数据424。在这一实施例中，磁共振数据424是实时医疗数据。计算机存储设备332还被示为包含磁共振测温脉冲序列422。磁共振测温脉冲序列422是一种脉冲序列，其使得磁共振成像系统402能够采集包括磁共振测温数据的磁共振测温数据。计算机存储设备332还被示为包含已经从磁共振数据424重建的磁共振图像426。计算机存储设备332还被示为包含已经从磁共振数据424重建的温度图428。在这种情况下，磁共振数据包括磁共振测温数据。计算机存储器334还被示为包含图像重建模块430，图像重建模块430用于将磁共振数据424重建成磁共振图像426。计算机存储设备334还被示为包含温度测绘模块432，温度测绘模块432用于从磁共振数据424重建温度图428。在一些实施例中，超声处理控制命令生成模块352在生成超声处理控制命令344时使用磁共振图像426和/或温度图428。例如，磁共振图像可以是实时医疗数据，并可以提供移动目标320在受试者体内的位置的识别。作为另一个范例，温度图428可以用于识别已经对移动目标320的特定区域进行了多久的超声处理。这能够用于调节超声处理持续时间348。在一些实施例中，计算机存储器334包含图像分割模块434。超声处理控制命令生成模块352可以与磁共振图像426一起使用图像分割模块434以识别移动目标320的位置。

图5示出了根据本发明另一实施例的治疗装置500。图5中所示的实施例类似于图3中所示的实施例。在图5中，诊断超声系统502被增加到治疗装置500。诊断超声换能器504被并入超声换能器306中。在一些备选实施例中，诊断超声发射504独立于超声换能器306。诊断超声换能器504连接到诊断超声系统502。诊断超声系统502还连接到硬件接口326。本实施例中的控制模块350还适于控制诊断超声系统502。

计算机存储设备332被示为包含诊断超声数据506。在本实施例中，诊断超声数据506相当于实时医疗数据。计算机存储设备332还被示为包含诊断超声图像508。诊断超声图像508是从诊断超声数据506重建的。计算机存储器334还被示为包含图像重建模块510。图像重建模块510包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码用于从诊断超声数据506重建诊断超声图像508。计算机存储器334还被示为包含图像分割模块512。图像分割模块512包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码用于在诊断超声图像508之内识别移动目标320的位置。超声处理控制命令生成模块352在其生成超声处理控制命令344时可以使用图像分割模块512识别移动目标320的位置。

图6示出了由高强度聚焦超声换能器生成的归一化超声强度的曲线。x轴上的图标是垂直于射束的偏移，其对应于换能器602的y或z轴。y轴是归一化强度604。归一化强度是超声在电子可调节的焦点处的强度除以超声换能器发射的声功率，其通过强度除以典型的凹面HIFU换能器的几何焦点处的声功率被归一化。对于非凹面HIFU换能器，能够使用任何其他参考点，例如生成最大的强度除以声功率的参考点。虚线606示出了50%处的归一化强度。这可以是归一化强度所超过的预定阈值的一个范例。区域608可以是由阈值606定义的射束偏移区的范例。

图7示出了针对沿射束轴或x轴的偏移的归一化强度700。x轴是沿换能器x轴的射束偏移。y轴还是归一化强度604。虚线606示出了50%的归一化强度。将此用于定义图7中的射束偏移区704。

主要有三种策略以通过MR-HIFU处理处置活动的器官。简单的一种策略在于独立于运动连续进行超声处理。在那种情况下，发热会沿着目标组织的不受控运动轨迹扩散。或者，能够利用呼吸或心搏周期选通超声处理以实现仅在目标位置加热，但加热占空比通常太低，而不能够处置被灌注器官，例如肝脏或肾脏。或者，能够以电子方式移动焦点以补偿目标组织的位移，但所需的大焦点偏移降低了热效率且限制了也基于电子操控的同时体积加热的使用。

本发明的实施例可以使用组织位移使所需的电子操控最小化以实现与体积加热相组合的更有效率的加热。例如，如果要在沿一个方向运动的器官上实现体积圆的加热，对这个圆进行超声处理可能仅需要垂直于运动方向的位移。

图6和7图示了使用垂直于射束轴（通常是脚到头（FH）和左到右（LR）方向）和沿射束轴（通常是前到后（AP）方向）的偏移的同时的强度下降。归一化强度的引述是指在焦点位于由通常凹面的换能器的几何中心界定的自然焦点位置（换能器的所有通道同相）处时的强度。然而，能够注意到在特定情况中，操控焦点沿射束轴朝向换能器能够诱发强度增大（有时高达20%），因为在换能器附近有更多能量。

图6和7示出了垂直于射束轴的最大偏移（图6）和沿射束轴的最大偏移（图7）通常是由自然焦点位置处的强度的阈值50%定义的。在本范例中，通常将定义最大可接受操控的阈值取为归一化强度的50%。

沿射束轴的这种最大操控范围通常是垂直于射束轴的操控范围的两倍长。如果使用操控来沿射束轴移动焦点，那么垂直于射束轴的最大操控范围会更小。图6和7显示沿两个轴的强度下降，但在实践中，在3D中评估这种强度下降，以通过在换能器上施加更高电功率水平来针对所有位置处理强度补偿。

对诸如肾脏或肝脏的运动器官进行处置会遇到问题，因为目标组织相对于换能器运动，所述换能器通常处在附着于治疗平台的固定位置。如果不考虑运动，由静态焦点诱发的加热沿着组织的运动轨迹扩散，使得加热效率更低并且还可能消融健康组织。为克服这个问题而提出的第一种策略是使用按照心脏或呼吸周期循环选通的超声处理。在那种情况下，加热的位置得被很好地局部化，但加热仍然保持相对低的效率，因为仅在运动循环的小部分期间加热组织。为了克服这种低占空比，备选方案在于执行电子操控以通过施加等于运动的偏移连续加热目标组织的同一部分。

然而，运动的幅度能够大到甚至大于最大电子操控范围。例如，肝脏的上部可能沿着脚到头（FH）方向以4cm的幅度运动，这个幅度大于沿这个方向大约2cm的HIFU系统的典型操控范围。此外，如果使用完整的操控范围能力来执行组织运动的补偿，必须使用高强度功率补偿系数来实现目标强度，这使得执行额外操控以经由体积超声处理扩大加热体积是不可能的。

本发明的实施例可以使用组织或目标运动，以利用运动和焦点偏移的智能组合，来将能量输送扩大到控制范围。为了获得规划的能量输送消融，可以通过识别运动轨迹的最优部分使偏移幅度最小化来执行能量的最优使用，以针对每个目标点进行超声处理。

超声处理参数能够包括，作为时间的函数的，焦点的位置（即超声处理轨迹）、焦点的形状（多个或简单焦点或任何压力分布）、焦点处的声功率或/和施加于换能器上的电功率（可变功率水平或占空比的使用）。

本发明的实施例可以包括超声换能器，所述超声换能器包括多个通道，以便控制超声能量输送的位置，这能够用于此目的。在本文中能够将焦点的电子位移表征为名为“超声处理轨迹”的轨迹。

本发明的实施例可以包括用于量化运动的器件。这可以是任何允许量化运动的成像模态，例如能够用于表征运动的磁共振成像（MRI）或超声成像设备。也能够通过组合若干成像模态，例如组合MRI（用于良好的空间组织对比）和超声（用于高时间分辨率）来获得这种运动表征。能够使用整个目标的全局位移或目标体积的每个点的位移以使用刚性或弹性模型来表征运动。能够针对周期性运动（例如呼吸或心搏周期）或非周期运动（例如肌肉收缩），在1、2或3维中评估轨迹。也能够考虑还包括几种运动的组合的模型，例如心搏周期和周期性循环。也能够使用外部传感器识别呼吸或心搏周期之内的位置，例如使用呼吸风箱、心脏ECG或VCG。

能够通过对于本文而言名为“运动轨迹”的轨迹来表征由于组织运动导致的目标点位移。使用“超声处理轨迹”和“运动轨迹”允许区分目标点位移的类型。

图8a、b、c、d和e示出了具有移动目标802的受试者800。帧a、b、c、d和e的每个都是不同的时段。换能器被示为项目804。标记为806的箭头或点示出了移动目标802的位移。当移动目标802位于射束偏移区之内时，利用超声808对其进行超声处理。仅在图8b、c和d中执行超声处理。图8示出了在位移的一部分期间使用运动跟踪对沿FH方向运动的目标点进行的超声处理侧视图。箭头表示针对每个时间帧，相对于中心位置的组织位移。

图9示出了图8中所示的相同超声处理的顶视图。图9示出了在位移的一部分期间使用运动跟踪对沿FH方向运动的目标点的与图8相同的超声处理的顶视图。箭头指示针对每个时间帧的相对于中心位置的组织位移。

单个点加热：

为了以简单情况开始，能够考虑利用穿过换能器几何中心的周期性线性运动轨迹加热单个目标组织点（名为1）。如图8和9所示，能够仅在周期的一部分期间对目标点进行超声处理，以实现所需的消融，同时限制所用偏移的幅度。

温度和/或剂量控制算法能够处理在半周期T_周期/2上在这个点上输送的能量E₁的量。不能在单个短暂脉冲中输送所有这些能量，因为高功率水平能够诱发不期望的空化效应，或者因为硬件限制，例如换能器或放大器过度加热。基于对焦点处施加的最大声功率水平P_最大的了解（由用户选择或基于系统规格），能够由T⁰ ₁=E₁/P_最大定义最小所需加热持续时间。在一些情况下，可能需要将加热持续时间分成若干离散时间。例如，在受试者呼吸时，目标点可能会进出射束偏移区。在特定呼吸周期期间，目标点可能不在射束偏移区之内足够长时间，以在半个周期中完成完整处置。利用输送的所需能量E₁，能够在若干周期中分布执行完整处置的能量，所需能量E₁能够基于温度和/或热剂量反馈算法被动态调节。能够针对到达目标点的运动轨迹的每个位置而执行的每次偏移评估归一化强度。所得的曲线图将类似于图6和7中所述的曲线图，只是作为时间函数而非作为图11所示的焦点位置的函数来显示归一化强度。由目标点的运动轨迹定义时间和位置之间的关系。

图10示出了线性周期运动1000的平面表示。x轴是换能器的y轴位移1002。y轴是换能器z轴位移1004。虚线1006示出了50%的归一化强度。虚线1008示出了预定阈值1008的范例。区域1010是由线1008定义的射束偏移区。粗线1012示出了轨线1000的超声处理部分。

图11图示了图10中所示周期运动的超声处理时间。归一化强度被示为时间的函数1100。x轴是时间1102。y轴是归一化强度1104。虚线1006指示强度的50%水平。虚线1008指示预定阈值1008。当归一化强度高于预定阈值1008时，目标在射束偏移区1010之内。也被标记为T₁的时间段1106为超声处理段。

图10和11示出了线性周期运动轨迹的平面表示，图10是作为时间函数的归一化强度，图11针对这条轨迹。细实线对应于轨迹的未经超声处理部分，粗实线对应于运动轨迹的经超声处理部分。短和长点线分别对应于50%和I₁归一化强度阈值。换能器轴Y对应于图8和9的FH方向。

通过执行最大搜索，能够找到最大归一化强度阈值I⁰ ₁，在等于图10和11中所述的T⁰ ₁的持续时间内，运动轨迹的所有点都高于这一阈值。在本文中进一步解释了图10和11上由I₁和T₁替代I⁰ ₁和T⁰ ₁的原因。必须优选选择阈值I₁为高于50%的值，否则可能需要过度偏移来跟踪目标组织。

图10和11指示的组织运动轨迹的超声处理部分将对应于归一化强度高于I⁰ ₁的所有点（粗线）。由于运动轨迹的这一部分对应于持续时间T⁰ ₁，所以加热占空比2T⁰ ₁/T_周期将足以实现所需的加热。加热的轨迹部分的这种选择因此是使因偏移导致的强度下降最小化的选择。该方法还可以能够考虑沿2或3个方向的更复杂周期性轨迹。图12和13示出了2D位移的范例（比3D位移更容易绘制）。然而，能够容易理解，该方法能够在3个方向上内插，因为能够使用相同的方法在3D中处理针对运动轨迹的每个点的归一化强度。假设周期的另一半相同，也仅考虑运动周期的一半以简化图示。但如果运动轨迹不是由两个相同的半周期构成的，例如为具有滞后的轨迹，能够考虑完整的周期。

图12示出了类似于图10所示的情况。然而，在这种情况下，示出了曲线周期运动轨迹1200的平面表示。在本范例中，将轨迹1200的超声处理部分标记为1212。

图13类似于图11。归一化强度是时间的函数1300，轨迹1200也被示为时间的函数。图13中的超声处理段被标记为1306。

在图12和13中显示的特定范例上，目标点的运动轨迹不和换能器的几何中心相交，从而归一化强度始终不会达到100%，这对于本方法而言不是强制性的。

能够使用不同的策略来补偿强度下降。最常使用的方法包括以与归一化强度成反比的系数将换能器上施加的电功率提高。因此，能够保持焦点处的强度不变，例如恰好在空化阈值之下。

但是如果最大功率受到硬件限制的限制，例如，不应增大换能器上施加的电功率，则能够将超声处理持续时间增加到大于T⁰ ₁的值。

对于这样的持续时间增大，能够使用迭代算法，其考虑了在运动轨迹的选定部分的长度上的平均归一化强度⁰ ₁。⁰ ₁是介于I⁰ ₁和100%之间的值。

利用前述值开始算法：

在基于那些方程进行迭代之后：

对于每次迭代，时间Tⁿ ₁增大，且阈值Iⁿ ₁和ⁿ ₁减小。由于时间Tⁿ ₁不能超越半周期T_周期/2，所以这个问题收敛。在收敛时获得的值因此能够被标记为T₁,I₁和₁。在目标处沉积的所得能量因此为E₁=P_最大×₁×T₁。

图14示出了类似图10所示的状况，只是在这种情况下，有五个被超声处理的点。轨迹均被标记为1400，每条轨迹的超声处理部分都被标记为1412。

图15类似于图11。在图15中，示出了三条归一化强度曲线1500。标记为1502的曲线部分对应于三个超声处理段。

图14和15示出了与图10和11相同的表示，只是考虑5个点的轨迹；由白色小圆指示目标组织运动周期的中间处每个点的位置。这对应于组织中点的位置。那5个点沿圆形目标定位。细实线对应于运动轨迹的未经超声处理部分，粗实线对应于运动轨迹的经超声处理部分。在该周期的前半个周期期间，目标组织从左向右沿Y轴运动。

图16用于图示图14和15中所示的运动。图16示出了在位移的一部分期间使用运动跟踪对沿FH方向运动的五个目标点进行的超声处理的顶视图。图16具有帧a、b、c、d和e。图16示出了在位移一部分期间使用运动跟踪对沿FH方向运动的5个目标点进行的超声处理的顶视图。箭头指示针对每个时间帧的相对于中心位置以及相对于根据图14和15中所示的偏移最小化选择的超声处理点的组织位移。

图17和18示出了例如图14和15中所示的相同表示，只是类似于最大强度标准在每个点中有更高能量沉积。这增大了每个点的超声处理占空比。图17和18示出了具有5个点的轨迹的与图14和15中所示的相同的表达，但利用类似最大强度标准考虑了每个点中的更高能量沉积，从而增加了每个点的超声处理占空比。

体积加热：

能够针对包括若干目标点的目标体积推广针对单个点的先前描述的方法。温度和/或剂量控制算法能够处理在半周期T_周期/2上在2D或3D中输送到每个点上的能量E_K的量。使用与前述类似的方法，能够由T⁰ _K=E_K/P_最大定义针对每个点K的最小所需加热时间。应注意，通常需要超过一个运动周期以消融整个体积（至少对于更大体积），这是由于硬件限制的原因，还为了避免导致可能在极高超声压力下发生的机械损伤。

图17和18示出了利用沿目标圆定位的5个点的体积运动跟踪方法。为了简化图示，图18具有3条曲线而非5条曲线，假设点2、5和3、4以相同量的所需能量和最小加热持续时间对称分布。能够执行最大搜索以找到最大归一化强度阈值I⁰ _k，在等于T⁰ _K的持续时间期间，点K的运动轨迹的所有点都高于这一阈值。

如图16中所示，这样导致在周期开始时，没有任何目标点被超声处理，之后仅点1被超声处理，接着点2和5同时被超声处理，接着点3和4被同时超声处理，在半周期结束时，没有点被超声处理。结果，在圆形超声处理轨迹的5个点的每个中都输送了能量，但几乎仅沿与运动轴正交的一个轴执行了偏移。

为了图示该方法允许输送不同量的能量的事实，图17和18显示了5个点的轨迹的类似范例，但与图14和15相比，通过增加每个点的超声处理持续时间，输送两倍多的能量。

图19示出了作为时间函数的被超声处理的点的数量的曲线图。x轴示出了时间1102，y轴1900示出了作为时间1102的函数的被超声处理的点的数量。图19针对图17和18所示范图示出了在半周期的每个部分的时间部分期间进行超声处理的点的数量。然而，在一些情况下，必须要在相同时段期间超声处理超过一个点，例如点3和4。能够通过形成多个焦点或从一个位置到另一个位置非常快地切换焦点来执行这一点。快速切换方法通常是优选的，因为其比多焦点方案（导致额外的能量损耗）诱发更低量的旁瓣。在两种情况下，都必须要在若干点之间共享在该时段期间由换能器输送的总能量。为了考虑这种效应，定义名为的函数，如图19所示，以量化在周期的每个部分的时间部分期间进行超声处理的点的数量。

为了补偿由于偏移导致的强度下降和同一时段中进行超声处理的点的数量，能够使用迭代算法。对于持续时间增大，能够使用迭代算法，其考虑了在运动轨迹的选定部分的长度上的平均归一化强度乘以超声处理数量的平均值

利用前述值开始算法：

在基于那些方程进行迭代之后：

在每次迭代，时间Tⁿ _K增大，阈值Iⁿ ₁和ⁿ ₁减小。由于时间Tⁿ _K不能超越半周期T_周期/2，所以这个问题收敛。在收敛时获得的值因此能够被标记为T_K,I_K和在目标处沉积的所得能量因此为如前所述，必须要优选选择阈值I_K为高于50%的值，否则会需要过度偏移来跟踪目标组织。

图20和21类似于图17和18。在图20和21中，针对图17和18所示范例的在超声处理时间优化之后所得的超声处理轨迹考虑了同时进行超声处理的点的数量。图20和21示出了针对图8所示范例的在优化超声处理时间之后所得的超声处理轨迹，其考虑了同时进行超声处理的点的数量。相对于图8，持续时间T1减小，且持续时间T2、5和T3、4增加。

对于图17和18中所示的范例，结果是，在与其他点相同的时段期间始终未对点1进行超声处理，且选定周期上的关联高平均归一化强度会需要比图20和21所示的其他点短得多的分配的超声处理段。

应当注意到，在图14、15、17、18、20和21中所示的范例中，沿轴Y发生运动，其幅度大于目标圆的直径。然而，为在这个圆上输送能量而执行的偏移主要沿着与运动正交的轴发生。仅仅调节沿运动方向的偏移以在每个点中实现充足的能量输送。在体积加热的特定情况下，其可能比运动幅度更大，在这种情况下，需要沿运动方向的额外电子操控。即使在此情况下，所描述的算法也保持完全相同。

图22和23类似于图20和21。图22和23中示出的范例类似于图20和21的范例，只是使用曲线轨迹而不是直线轨迹。

如图22和23中所示，能够使用完全相同的算法向对于每个目标点而言不同的曲线轨迹应用这种方法，该曲线轨迹例如会是可变形目标器官的弹性位移的结果。

对于像多个目标点那样的单个目标点，能够基于温度和/或热剂量反馈算法动态调节待输送的所需能量E_K。因此，也能够动态调节（例如针对每个周期）持续时间T_K、强度阈值I_K以及加热周期的部分。

图24类似于图9，只是在对三个目标802进行超声处理。图24图示了在使用算法使偏移诱发的能量损耗最小化的同时对沿运动轴FH放置的3个目标点进行超声处理。

沿运动轨迹扩大目标区域：

在一些情况下，可能需要执行沿运动轨迹伸长的消融。例如，能够通过沿运动轨迹，例如图24中所示的FH轴，选择3个点来获得这样的结果。作为前述使偏移最小化的算法的结果，当目标点进入换能器前方时，依次在每个点中执行超声处理。

图25类似于图9，只是在组织轨迹的一半期间对单个点802进行超声处理而没有运动跟踪，以将能量输送延伸至比运动轨迹的幅度短两倍的线。图25示出了在组织轨迹的一半期间没有运动跟踪的单个点超声处理，以将能量输送延伸到比运动轨迹的幅度短两倍的线。并非沿运动轨迹定义若干点，而是能够通过仅定义一个点并允许这一超声处理点沿运动轨迹扩展到控制范围，来考虑使偏移诱发的能量损耗最小化的备选算法。这样的算法能够识别运动轨迹的偏移幅度的点，并保持在运动轨迹的一部分期间使用相同偏移进行超声处理，以便覆盖目标轨迹。如图25所示，始终在相对于换能器的相同位置进行超声处理，但仅在运动轨迹的一半期间，以便在比运动的幅度短两倍的线上输送能量。

与图24所示的第一种方法相比，图25示出的第二种方法提供了执行更连续能量输送的优点，因为沿运动轨迹仅须要考虑一个点而不是一系列点。然而，第一种方法允许在大于运动轨迹的超声处理轨迹上进行能量输送。

图26类似于图9，只是对三个点802进行超声处理而没有运动跟踪。在占空比期间，调节占空比以在圆形区域上的区域上方执行能量输送。图26示出了没有运动跟踪的3点的超声处理，调节占空比以在圆形区域的区域上方执行能量输送。

以与第一种方法相同的方式，能够将第二种方法推广到进行超声处理的若干点。因此能够使用针对每个点的不同的超声处理持续时间，针对每个点独立地控制沿运动方向的能量输送的延伸。如图26中所示，点1用于沿比点2和3形成的线更长的线输送能量，以便在盘上沉积能量。为了获得均匀的能量输送或根据控制器算法（例如温度和/或剂量控制）输送的能量，能够根据偏移幅度和瞬时组织位移速度调制换能器上的电功率。与图14、15、17、18、20和21中较早示出的范例的差异在于，没有沿运动方向（即FH方向）的焦斑电子操控。除此之外，超声处理方法完全相同。

能够考虑比前述算法更粗略的算法以使由与运动跟踪相关联的偏移导致的能量损耗最小化。例如，用户能够简单地选择归一化强度阈值I_T。因此，只要目标点位于归一化强度高于阈值I_T的区域之内，该系统就对组织进行超声处理。因此，在每个点中实现最大能量沉积，而偏移被限制于与偏移相关的能量损耗的可接受百分比之内。这样的最大能量输送是有用的，尤其对于需要快速温升的高灌注器官（例如肝脏和肾脏）的消融。

图27类似于图10，只是在图27中所示的范例中，利用连续线性位移，基于归一化强度阈值1008对三个点进行超声处理。图27示出了基于归一化强度阈值区域I_T的用于（非周期性）连续线性位移的超声处理的范例。也能够将使因偏移导致的强度损耗最小化的算法的使用应用于不遵循周期性位移的器官，例如突然的肌肉收缩。例如，图27示出了针对3个点的沿一个轴的连续刚性位移的范例。除非强度阈值低于选定的阈值I_T，则应用3个目标点的运动跟踪。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。

通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域的技术人员在实施请求保护的本发明时能够理解和实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，量词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，介质例如是与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分供应的光存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统。权利要求中的任何附图标记不得被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种治疗装置(300、400、500)，包括：

-高强度聚焦超声系统(302)，其包括超声换能器(306)，其中，所述超声换能器具有电子可调节的焦点(318)，其中，所述高强度聚焦超声系统具有射束偏移区(322、608、704、1010)，其中，所述超声换能器被配置为当被供应交流电功率时生成声功率，其中，在所述电子可调节的焦点处的超声强度除以发射的所述声功率在所述射束偏移区之内高于预定阈值(606、1008)，其中，所述预定阈值被认为是未偏移焦点处的强度的50％；

-存储器(334)，其用于存储机器可执行指令(350、352、354)；以及

-处理器(328)，其被配置为控制所述治疗装置，其中，所述机器可执行指令的执行令所述处理器：

-接收(102、202)实时医疗数据(342、424、506)，其中，所述实时医疗数据描述了移动目标(320、802)的位置；

-使用所述实时医疗数据调节(104、204)所述电子可调节的焦点以瞄准所述移动目标；并且

-当所述移动目标在所述射束偏移区之内时对所述移动目标进行超声处理(106、206)。

2.根据权利要求1所述的治疗装置，其中，至少部分地使用所述目标的实时跟踪，所述移动目标在所述实时医疗数据之内被定位。

3.根据权利要求1或2所述的治疗装置，其中，所述超声换能器(306)连接至机械致动器以机械地重新定位所述超声换能器。

4.根据权利要求1或2所述的治疗装置，其中，所述指令的执行令所述处理器接收运动跟踪模型(354)，其中，所述运动跟踪模型被配置为使用所述实时医疗数据预测所述移动目标的位置，其中，至少部分地根据由所述运动跟踪模型预测的位置，所述电子可调节的焦点被调节。

5.根据权利要求1或2所述的治疗装置，其中，所述移动目标包括多个局部化体积，其中，通过指定从所述多个局部化体积选择的局部化体积的序列，所述电子可调节的焦点被瞄准至所述移动目标，其中，所述指令的执行还令所述处理器确定所述序列是根据所述实时医疗数据的。

6.根据权利要求5所述的治疗装置，其中，所述指令的执行还令所述处理器接收超声校准(346)，其中，所述超声校准描述了在所述射束偏移区之内在所述电子可调节的焦点处的超声的空间依赖性强度，其中，所述指令的执行还令所述处理器根据所述超声校准和所述实时医疗数据针对每个局部化体积确定超声处理持续时间(348、1106、1306、1502)，其中，所述治疗装置被配置为对每个局部化体积在所述超声处理持续时间上进行超声处理。

7.根据权利要求1或2所述的治疗装置，其中，所述移动目标包括至少一个路径。

8.根据权利要求7所述的治疗装置，其中，所述电子可调节的焦点遵循沿所述至少一个路径的轨迹，其中，所述指令的执行还令所述处理器确定所述轨迹是根据所述实时医疗数据的。

9.根据权利要求7所述的治疗装置，其中，所述指令的执行还令所述处理器接收超声校准(346)，其中，所述超声校准描述了在所述射束偏移区之内在所述电子可调节的焦点处的超声的空间依赖性强度，其中，所述至少一个路径的每个都被分成多个部分，其中，所述指令的执行还令所述处理器根据所述超声校准和所述实时医疗数据针对所述部分中的每个确定超声处理(348、1106、1306、1502)持续时间，其中，所述治疗装置被配置为对所述部分中的每个在所述超声处理持续时间上进行超声处理。

10.根据权利要求1或2所述的治疗装置，其中，使用所述实时医疗数据的动态分析，所述移动目标的位置被预测。

11.根据权利要求1或2所述的治疗装置，其中，所述实时医疗数据是实时医疗图像数据，其中，所述指令的执行还令所述处理器使用医疗成像系统(402、502)采集(202)所述实时医疗图像数据，其中，所述医疗成像系统是如下中任一种：磁共振成像系统(402)和诊断超声成像系统(502)。

12.根据权利要求11所述的治疗装置，其中，所述医疗图像数据包括运动数据和实时温度记录数据(428)，其中，使用所述运动数据，所述移动目标被定位。

13.根据权利要求12所述的治疗装置，其中，根据所述温度记录数据控制所述移动目标的超声处理。