具有可调整的流体透镜的超声组件制造技术

一种适合于附连到导管例如用于医疗的超声组件。该超声组件包括可调整的超声聚焦机构，可调整的超声聚焦机构被布置成与超声换能器连接以调整由换能器产生的超声波的焦点。该超声聚焦机构包括流体聚焦透镜，其具有由界面分开的至少两种流体使得超声波在该界面处充分地反射。至少两个电极被布置成与流体聚焦透镜连接以在向电极施加电压时允许对界面形状例如界面曲率进行调整。在优选实施例中，电极被布置成允许在竖直方向以及径向对流体聚焦透镜进行调整。在换能器定位于流体聚焦透镜中心的旋转对称几何形状的简单实施例中，超声波能聚焦成圈环。这例如适合于人组织的消融或凝固性坏死治疗，例如，用于心房颤动治疗。在某些实施例中，该组件具有许多个分开的可单独调整的流体聚焦透镜隔间，允许对超声聚焦模式进行更具体的控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声设备的领域，更具体而言，本专利技术涉及用于医疗 目的的超声设备的领域。
技术介绍
在美国，心房颤动是每年影响大约两百万人的病症。这种疾病通过心房中电信号的紊乱激发(disorganized firing)从而改变心脏以有效 方式收缩的能力而表现出来。这种疾病的确切病因是多方面的，但治 疗通常是通过介入来改变心脏的传导通路。目前常用的一种办法是消融肺静脉(vein)周围的传导通路以防 止紊乱激发。若干办法已用于这些治疗且包括使用射频消融、低温消 融、激光消融、孩吏波消融和高强度聚焦超声消融。在射频消融的情况 下，导管通常被插入到股静脉内且在X射线荧光检查下穿过中隔壁被 引导向肺静脉附近。然后抵靠心脏壁放置导管的射频尖端并将其激 活。所产生的热由组织吸收且导致组织凝固和结疤从而降低组织的传 导效率。这在许多空间部位执行直到破坏必需的组织。程序可能要用 长达8小时来护亍。目前1'吏用类1'以禾呈序进4亍j氐温消融。由于许多原因，使用超声作为替代消融能量源是有利的。第一个 原因是加热点远离导管尖端，这允许优化对正确传导细胞的损害，正 确传导细胞不在静脉内而是在心外膜表面上。通过向不与血池接触的 组织施加热，也最小化由于与加热源相关if关的血液凝块形成而造成的 可能的并发症。合并特殊设计的超声源的另 一优点在于可同时治疗多 个部位。这将治疗时间从6至8小时显著地缩短到1至2小时，从而 最小化患者必须处于麻醉下的时间量并提高工作流程效率。而且，在 所有情况下，不再需要在中隔壁中开孔，因为超声换能器可具有数厘 米的焦点(focus)且血液对超声的吸收很少。ProRhythm, Inc的US 2006/0058711 Al才是出了 一种用于高强度聚 焦超声装置的具体方案，这种高强度聚焦超声装置能安装于导管端部 上。他们的装置允许将声聚焦成与肺静脉口重合的圈环(annular ring )。通过这种4几构，能同时加热并石皮坏周向包围静l^的组织。通过缩短的程序时间来实现这种益处。ProRhythm设计是基于反射性可充气气球， 其使得超声信号被反射成聚焦于声场的具体位置。这种设计的缺陷在 于必须根据肺静脉的大小使用具有固定可充气气球的单独导管。这使 治疗计划复杂，导致可变的结果，且也引入制造和存货复杂性。超声高温(hyperthermia )装置的另 一 实例可见于Y丄Yoon和P丄 Benkeser的论文Ultrasonic Phased Arrays with Variable Geometric Focusing for Hyperthermia Applications ， IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control,第39巻，第2期， 1992年3月，第273-278页。在这个论文中所描述的装置通过控制球 形液体透镜中的液体(例如，硅油)体积与藉由控制线性相控阵列的电 相位的电子聚焦的组合来获得3D可调整超声聚焦。在液体透镜中， 超声束透射穿过透镜边界且在透射穿过透镜边界中聚焦。但是，组合 使用相控阵列与可调整的液体透镜以获得3D聚焦控制使得这种超声 装置相当复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单的超声组件，其能以3D调整焦 点以允许进行超声治疗，例如在肺静脉上用于治疗心房颤动，且允许 简单和经济的使用，这种组件的一种形式必须能适合不同的l争脉大 小。在第一方面，本专利技术提供一种超声组件，其被布置成附连到相关 联导管的远端，该超声组件包括-超声换能器，其被布置成产生超声波；-流体聚焦透镜，其被布置成聚焦来自换能器的超声波，该流体聚 焦透镜包括被布置成与第二流体形成界面的第一流体以在该界面处 提供充分的超声反射；以及，-第一电极和第二电极，其被布置成与流体聚焦透镜连接以允许一 旦向第一电极和第二电极施加电压便对界面形状进行调整从而允许 在由相关耳关导管的延伸部(extension)所限定的方向和垂直于相关耳关 导管的延伸部的方向这两个方向上对超声焦点进行调整。术语'流体，被理解为物质相的子集(流体包括液体、气体、等离子体、凝胶以及塑性固体)，而在下文中术语'液体，是指液态化合物。 术语'流体聚焦透镜，被理解为可通过施加电压来控制聚焦的透镜。流体聚焦技术(例如)描述于Philips人员的WO 2003/069380中且 实质上这种技术允许光或者其他射线或波通过具有特定折射率的流 体填充腔的物理边界的改变而聚焦。这个过程被称作电润湿，由此通 过在传导电极上施加电压而使腔内的流体移动，从而实现流体表面的所希望部位的聚焦。在本专利技术中^流体聚焦透镜包括两种流体，、在这 两种流体之间具有界面。所述流体优选地被选择成使得界面反射由超 声换能器所产生的大部分超声能。经由电润湿效果，可改变界面的形 状或形貌并因此改变超声射线的分布，从而实现超声波的可变或可调 整焦点。在例如医疗消融治疗中，由于希望消融的空间中边界明确的 部位处的超声能的集中，在空间中对超声焦点的控制是至关重要的。 高超声能集中将损害在所有其他部位的组织并因此在治疗期间必须 对聚焦进行完善控制。'界面，被理解为第一流体与第二流体之间的界限，其可为第一 流体与第二流体直接接触，或者界面可包括分开第 一流体与第二流体 的合适隔膜。根据第 一 方面的超声组件有利于例如超声治疗系统，诸如用于在 肺静脉(的附近)上执行超声治疗以便治疗心房颤动。由于可调整的流 体界面形状，可在两个垂直方向上调整超声焦点，且因此提供可三维 (3D)控制的超声聚焦。例如，这可通过具有旋转对称聚焦透镜的实施 例而成为可能，其中可控制流体界面使得可在径向(即，垂直于导管轴 延伸部的方向)以及在竖直方向(即，沿着导管延伸部的方向)的两个方 向上控制超声焦点。通过对超声焦点进行这样的控制，能对超声治疗 进行全面控制，且能在距超声组件外表面相当远距离处调整焦点。由 此可能使用 一种大小的超声组件来处理不同大小的肺静脉，或者一般 而言用于不同大小管道的处理，从而消除了对适合于特定患者的大范 围组件大小的需要。另外，由于控制流体聚焦透镜几何形状所需的电控制电路相当简 单，控制可被设计成^又涉及〗氐电压，例如，10V的量级，诸如50至 80V。因此，能在超声治疗系统中使用该组件，可利用低成本部件来实施该超声治疗系统。另外，由于精确的3D焦点控制，该组件允许较短的超声治疗周期，从而提供增加的患者舒适度以及以可用的相同 医疗服务人员提供更高的患者处理量。在心房颤动治疗中，该组件也 允许对超声能沉积的聚焦位置和场深度进行调整以改进传导通路的 改变。另外，超声组件有利于医疗应用，因为其可利用对人体无毒的第 一流体和第二流体来实施，且因此在某些流体当引入于人体中时意外 泄露的情况下并不造成严重危害。例如，全氟化碳和水可用作流体透 镜的流体，因为这些流体可满足技术要求和安全要求这两者。根据本专利技术的超声组件有利于所有微创(例如，基于导管)高强度聚焦超声应用，诸如用于心房颤动治疗；可能用于静脉内或动脉内凝 块溶解；可能用于血小板破坏或退火(annealing)。某些实施例也可 用于尿道内前列腺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被布置成附连到相关联导管（Ｃ）的超声组件，该超声组件包括：　－超声换能器（Ｔ），其被布置成附连到所述导管（Ｃ）的近端，以及，　－可调整的超声聚焦机构，其被布置成与所述超声换能器（Ｔ）连接，所述机构被布置成调整由所述换能器产生 的超声波的焦点，所述可调整的超声聚焦机构包括：　－流体聚焦透镜，其包括布置成与第二流体（Ｆ２）形成界面（Ｉ）的第一流体（Ｆ１）以便在所述界面（Ｉ）处提供超声反射，以及　－第一电极与第二电极（Ｅ，Ｅ１，Ｅ２），其被布置成与所述流体 聚焦透镜连接以允许一旦向所述第一电极与第二电极（Ｅ，Ｅ１，Ｅ２）施加电压（ＶＳ），便对所述界面（Ｉ）的形状进行调整。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-7-11 60/949,0301.一种被布置成附连到相关联导管(C)的超声组件，该超声组件包括-超声换能器(T)，其被布置成附连到所述导管(C)的近端，以及，-可调整的超声聚焦机构，其被布置成与所述超声换能器(T)连接，所述机构被布置成调整由所述换能器产生的超声波的焦点，所述可调整的超声聚焦机构包括-流体聚焦透镜，其包括布置成与第二流体(F2)形成界面(I)的第一流体(F1)以便在所述界面(I)处提供超声反射，以及-第一电极与第二电极(E，E1，E2)，其被布置成与所述流体聚焦透镜连接以允许一旦向所述第一电极与第二电极(E，E1，E2)施加电压(VS)，便对所述界面(I)的形状进行调整。2. 根据权利要求1所述的超声组件，其中所述第一电极和第二电 极(E, El, E2)被布置成允许在竖直方向(D-e)对所述流体聚焦透镜进行 调整。3. 根据权利要求2所述的超声组件，其中所述第一电极和第二电 才及(E, El, E2)还纟皮布置成允许在径向(D-r)对所述流体聚焦透镜进行调4. 根据权利要求1所述的超声组件，其中所述界面(I)具有球形形.,'、 n j+ 丄 、 l 站 丄丄{ 妨 一 丄丄， t^^v、丄J^、 /、丄c:乙、J_、 田取,且冉T尸71迎矛 一 吧冲及々口禾 一 吧4及(ti， ti丄,ii2)反,jL力沁7bTT,'J I A々、 面(I)的曲率进行调整。5. 根据权利要求1所述的超声组件，其中所述超声换能器(T)被布 置成以径向模式产生超声波。6. 根据权利要求5所述的超声组件，其中所述流体聚焦透镜的第 一流体(F1)具有绕轴旋转对称的形状，其中所述超声换能器(T)...

【专利技术属性】
技术研发人员：CS哈尔，AT弗南德茨，JF休弗，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]