專利名稱：醫(yī)學(xué)裝置及其超聲波換能器和用于產(chǎn)生磁共振拍攝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一個設(shè)計用于產(chǎn)生高強度聚焦超聲波的換能器(其經(jīng)常也以英語的術(shù)語"Transducer"表示)和一個用于為進行溫度監(jiān) 視而建立磁共振拍攝的磁共振設(shè)備的醫(yī)學(xué)裝置，以及對應(yīng)的換能器和一種 用于為對高強度聚焦超聲波照射的區(qū)域進行溫度監(jiān)視而建立磁共振拍攝的 方法。
背景技術(shù)：
高強度聚焦超聲波(縮寫為HIFU - High Intensity Focused Ultrasound ) 在醫(yī)學(xué)中例如被用于腫瘤治療。在此，重要的是伴隨地進行溫度觀察或者 監(jiān)視，以便了解所產(chǎn)生的溫度是否足夠用于破壞腫瘤組織以及保證周圍的 組織不會由于高溫而受到影響和在可能的情況下長時間地受傷害。為了進行溫度監(jiān)視，目前借助于磁共振相位圖(Phasenbild )進行溫度 監(jiān)視。在此，借助磁共振斷層造影進行的溫度監(jiān)視例如以質(zhì)子共振頻移為 基礎(chǔ)，這種質(zhì)子共振頻移是通過水中的氫鍵由于熱能而受到削弱而產(chǎn)生的。 在此的問題是，該效應(yīng)相對小，因此必須完成加熱組織之前和之后的相位 圖。然后，將這些圖相減以便凸現(xiàn)出該效應(yīng)。由于磁化系數(shù)改變(其例如通過用于產(chǎn)生治療用的高強度聚焦超聲波 的換能器被填充了空氣而形成)，因而如果換能器在拍攝參考圖像和"溫度 圖像，，之間的時間里發(fā)生了移動，那么就會在溫度測量中造成誤差。因此，迄今為止常見的是，或者在用于產(chǎn)生超聲波的換能器(其移動 通過設(shè)置在患者之下的水池)的每個新的位置條件下重新拍攝參考圖像， 以便考慮到新的磁化系數(shù)條件，或者一開始就采用多個換能器的陣列，其 中，位置改變不能改變焦點。不過，為每個換能器位置拍攝新的參考圖像是相對耗費時間的并且延 長了對于患者的治療持續(xù)時間。另一方面，換能器陣列要求巨大的結(jié)構(gòu)開 銷并且還在制造中與顯著的造價相關(guān)。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有至少一個設(shè)計用于 產(chǎn)生高強度聚焦超聲波的換能器和一個用于為伴隨進行的溫度監(jiān)視建立磁 共振拍攝的磁共振設(shè)備的醫(yī)學(xué)裝置，該裝置就此而言得到改善并且尤其是 允許可靠的溫度監(jiān)視。按照本發(fā)明，為了解決上述技術(shù)問題，在上面提到類型的裝置中，為 了補償由于所述換能器的結(jié)構(gòu)而針對換能器環(huán)境引起的磁化系數(shù)差異，為該換能器配置至少一個填隙元件(Shimelement )。磁化系數(shù)表示材料在外部磁場中磁化的能力，例如對于拍攝磁共振圖 像所必須具備的那樣。用于產(chǎn)生例如治療腫瘤所采用的超聲波的換能器， 在組成其的材料上與其環(huán)境不同，特別是對于下述情況而言，即，換能器 通常由磁化系數(shù)極小的材料組成，多數(shù)情況下例如由陶f;的壓電材料以及 空氣填充的塑料機殼組成。相反，換能器所在的環(huán)境通常是水池或者凝膠 物質(zhì)(Gelmasse )以及類似物，它們用于將超聲波耦合到治療區(qū)域或者為了 研究的目的耦合到待照射的區(qū)域(如模型或類似物)。因此，換能器的結(jié)構(gòu)針對其環(huán)境或者說針對不存在換能器的狀態(tài)引起 了磁化系數(shù)改變或者說磁化系數(shù)偽影。因為，按照本發(fā)明為該換能器配設(shè) 了填隙元件。填隙元件的使用本身已經(jīng)是公知的，例如由Kevin M. Koch等人的文獻 "Sample-specific diamagnetic and paramagnetic passive shimming" ( Journal of Magnetic Resonance,第182巻，第66-74頁，2006年)。在此描述了通過 被動的填隙系統(tǒng)來補償磁場的不均勻性，為此，布置兩種相反磁的磁化系 數(shù)的材料，以便平衡有關(guān)對象的不均勻性。在所提到的文章中涉及的是根 據(jù)填隙片(Shim)的原型在9.4T的條件下進行老鼠大腦的均勻化。不過，針對對于溫度的伴隨進行的磁共振監(jiān)視具有重要意義的換能器 實施方式采用填隙片卻不是已知的，因而這樣構(gòu)造的醫(yī)學(xué)HIFU裝置也不是 已知的。也就是說，為換能器配設(shè)至少一個填隙元件、必要時配設(shè)多個填隙元 件，由此可以借助磁共振斷層造影針對可能出現(xiàn)的誤差改善溫度監(jiān)視。這 尤其涉及由于換能器的空氣填充而造成的誤差，不過也涉及通過換能器結(jié)構(gòu)而在總體上引起的誤差。水具有-8.0x l(T6的磁化系數(shù)、即是抗磁性的，而空氣則是順磁性的?？諝獾拇呕禂?shù)是0.3 x 10—6。通過為換能器配設(shè)一個適當(dāng)?shù)奶钕镀蛘邽樵摀Q能器在其環(huán)境中配置 一個填隙片，可以與周圍的水池或者類似物相比至少基本上(也就是說， 在容忍不被校正的偏差的情況下)補償由于換能器的磁化系數(shù)而造成的差 別或者說偏差和偽影。由此，可以避免在基于差別圖像的極其敏感的溫度 監(jiān)視中的誤差。由此，按照本發(fā)明在醫(yī)學(xué)HIFU裝置中防止了 ，在具有O.Ol ppm/K的 靈敏度的溫度監(jiān)視中顯示表面的溫度干擾或變化?？梢酝ㄟ^試驗驗證出， 這種有誤差的溫度測量完全可以是有意義的。通過由于填充了空氣的換能 器造成的磁化系數(shù)改變，可以引起在超過15K的范圍內(nèi)的干擾。由此威脅 到了 HIFU治療的正確實施，至少不是每次在換能器重新定位時拍攝一幅參 考圖像或是采用昂貴的換能器陣列的話。按照本發(fā)明，為所述換能器配置的至少 一 個填隙元件可以由石墨和/或 鉍和/或其它抗磁性材料構(gòu)成，這些抗磁性材料的磁化系數(shù)大小大于水的抗 磁性。在此，可以為換能器配設(shè)由不同材料制成的填隙元件，以便盡可能最 佳地補償由于換能器造成的磁化系數(shù)改變或者說對于磁化系數(shù)的影響。此 外，可以考慮的是由多種材料組成單個填隙元件，在此，可以采用特定 的混合物或者例如在板狀元件的條件下采用層結(jié)構(gòu)。在采用石墨的情況下， 必要時要注意晶格的正確取向。通過等靜壓制可以減小電導(dǎo)率。這點是希 望的，以便使可能干擾磁共振成像的通過梯度交變場的渦流減到最小。鉍 是除了石墨之外的另一種合適的填隙片材料，因為這種具有-164x 10—6的磁 化系數(shù)的材料是強烈地抗磁性的。由此，可以通過選擇具有恰當(dāng)尺寸的適 當(dāng)填隙元件而至少部分地補償由于換能器或者換能器主體內(nèi)部中的空氣造 成的磁化系數(shù)損失或者磁化系數(shù)影響。按照本發(fā)明，所述醫(yī)學(xué)裝置的換能器可以被構(gòu)造為單焦點的換能器。 也就是說，是一種固定焦點換能器、即結(jié)構(gòu)相對簡單的實施方式，而不是 換能器陣列。這為醫(yī)學(xué)裝置的HIFU組成部分提供了極小的制造開銷的優(yōu) 點，其中，與昂貴的換能器陣列相比，維護和對功能性的檢驗同樣得以簡 化。所述換能器的位置可以優(yōu)選地借助于可動保持臂相對于待利用高強度 聚焦超聲波照射的區(qū)域改變，特別是相對于一定軌跡(例如線段、圓、螺旋或者多邊形)的超聲波照射(Beschallung )改變。優(yōu)選地，該保持臂可以 沿多個軸移動。通過換能器的這種位置改變可以例如執(zhí)行軌跡處理。換能器沿著 一 個 諸如線段或圓的軌跡行駛，以便可以例如對腫瘤的更大區(qū)域進行超聲波照 射。為了改變換能器的位置或者行駛到該位置，可以提供例如一個保持臂， 該保持臂必要時由塑料材料組成。該保持臂可以與驅(qū)動電機連接，該驅(qū)動 電機允許保持臂至少沿著一個平移方向運動，必要時也允許其旋轉(zhuǎn)。同樣 可以采用允許在x、 y和z方向上的平移運動的驅(qū)動器，以便可以借助該換 能器最優(yōu)地到達不同的治療區(qū)域。按照多個軸(例如按照兩個至五個軸) 的可調(diào)整性是優(yōu)選的。對保持臂的控制可以通過一個與對應(yīng)的計算裝置(其 為此具有軟件控制)相連的或者具有該計算裝置的控制裝置進行。必要時， 該控制裝置可以與該計算裝置相同。通過按照本發(fā)明進行的填隙、即針對由于換能器或其結(jié)構(gòu)引起的磁化 系數(shù)變化或差異對換能器進行屏蔽，可以將換能器毫無問題地行駛到待治 療的區(qū)域之下，或者在其它的設(shè)置中行駛到該區(qū)域旁或之上，而不影響借 助磁共振拍攝進行的溫度監(jiān)視。按照本發(fā)明，所述裝置具有水池、所述換能器被特別是可移動地設(shè)置 在該水池中以耦合超聲波。超聲波耦合一般通過水或者特定的膠進行。如果換能器可以穿過水池 或者在水池中在患者下方運動，則在利用高強度聚焦超聲波的治療的情況 下是具有優(yōu)勢的。為此，合適的是設(shè)置一個適當(dāng)?shù)娜萜?、必要時集成在患 者臥榻中，換能器以及水池位于該容器中。換能器本身可以例如被保持在 臂狀的裝置(例如塑料臂)上。為了可以相對于待治療或待照射的區(qū)域調(diào) 整換能器的位置，可以通過伺服電機控制這種保持，以便由此在平面內(nèi)以 及必要時也在高度上改變換能器位置。所述磁共振設(shè)備可以被這樣地構(gòu)成根據(jù)在換能器可能發(fā)生的位置改 變時保持的單個參考圖像進行溫度監(jiān)視。也就是說，根據(jù)對于多個溫度圖 像的 一個參考圖像在換能器可能發(fā)生位置改變時進行溫度監(jiān)視。這具有的 優(yōu)點是，為了保證溫度監(jiān)視提供正確的值，不必對于每個位置改變(即在超聲波照射或者治療的過程中不必多次)每次拍攝一個參考。通過補償由 于換能器的結(jié)構(gòu)造成的磁化系數(shù)改變的填隙，可以減小表面的溫度改變以 及由此形成的對溫度監(jiān)視的干擾，從而在單焦點的換能器中單個參考圖像 就足夠了 ，而即使換能器的位置明顯地改變了也不出現(xiàn)可覺察到的溫度差。 為此，磁共振設(shè)備具有一個對應(yīng)的控制和測量數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置使得 可以利用一個參考進行監(jiān)視。根據(jù)本發(fā)明，所述換能器可以是利用至少 一 個填隙元件構(gòu)成的和/或至 少一個填隙元件可以被設(shè)置在該換能器的附近。也就是說，基本上存在布置填隙元件的兩種不同的可能性。第 一種可能性是換能器直接地具有填隙 元件，該填隙元件被設(shè)置或者固定在前者之上或之中。自然，同樣可以將 多個填隙元件設(shè)置在換能器之上或之中。作為補充或者作為替換，可以將一個或多個填隙元件設(shè)置在換能器附 近，例如在特定的周圍區(qū)域內(nèi)，其中，可以通過多個填隙元件的分布或者 通過填隙元件本身的可動布置來考慮換能器的可能的位置改變。所述換能器可以是利用在換能器外殼內(nèi)部的和/或在換能器外殼外部 (以及下部)的一個填隙元件和/或多個填隙元件構(gòu)成的。也就是說，填隙 元件可以設(shè)在為換能器配設(shè)的(例如由塑料制成的)外殼的內(nèi)側(cè)上，或者 被固定在該外殼的外部。在固定或者設(shè)置在該外殼的外部的情況下，通常 在下側(cè)進行固定，下側(cè)通常具有比可能是傾斜的側(cè)面區(qū)域更大的面積。此外，按照本發(fā)明，可以為所述換能器配置至少一個設(shè)計為板狀和/或 盤狀的填隙元件。在此， 一個填隙元件可以由多個板或盤構(gòu)成，所述板或 盤相互支撐或者按照特定的方式相互連接、例如粘在一起，從而構(gòu)成一個 合成整體的填隙元件。自然，同樣可以將多個板并排(必要時相互之間按 照一定間隔)設(shè)置。這些板或盤又可以設(shè)在換能器(特別是外殼)上，或 者被設(shè)置在周圍的區(qū)域中。在石墨板的結(jié)構(gòu)中，為了保證所希望的磁特性要注意取向，以及為了減小電導(dǎo)率或者為了避免石茲化系數(shù)的磁的4奪優(yōu)取向(vorzugsorientiert)而優(yōu) 選地進行等靜壓制，從而可以通過石墨的強烈抗磁效應(yīng)來補償空氣的順磁 效應(yīng)。作為替換，如果主要采用形狀取向的(formorientiert)材料，則要注意 具有強烈抗石茲性的軸要與》茲場的方向平行。此外，本發(fā)明還涉及一種超聲波換能器，特別是用于如上面描述的醫(yī) 學(xué)裝置，所述換能器是利用至少一個填隙元件構(gòu)成的，以便為建立磁共振 拍攝補償由于換能器的結(jié)構(gòu)而引起的磁化系數(shù)差異或改變。也就是說，所 述換能器按照本發(fā)明具有一個固定或設(shè)置在其上的填隙元件或者多個填隙 元件，所述填隙元件補償對于建立磁共振拍攝不利的、例如由于換能器內(nèi) 部空氣的磁特性造成的對磁場的干擾。為此，該填隙元件可以與換能器外 殼粘在一起或者用螺栓緊固在一起，或者按照其它方式力閉合或形狀閉合 地固定在該外殼上。按照本發(fā)明，所述換能器是利用至少 一個設(shè)在換能器外殼的底部上的 和/或設(shè)在換能器外殼的側(cè)面邊界上的填隙元件構(gòu)成的，特別是利用 一個設(shè)如由塑料制成的)換能器外殼的下部區(qū)域中或者在內(nèi)部或者在外部設(shè)置不 同的填隙元件(例如板)。此外，作為替換或者補充，可以在換能器外殼的 側(cè)壁上設(shè)置其它的填隙元件。這些填隙元件由可以被設(shè)置在外殼內(nèi)側(cè)或者 外殼外側(cè)上或者說內(nèi)部或外部。換能器的上部換能器區(qū)域通常由壓電陶瓷 構(gòu)成，以便可以通過取出該填隙元件或固定其它的填隙元件，將填隙片在 ^磁場產(chǎn)生時與有關(guān)條件相匹配?？梢詫⑻钕对诘撞可匣蛘邆?cè)面區(qū)域中 的外殼內(nèi)側(cè)上固定地或者同樣可拆卸地構(gòu)成。所述換能器可以是利用至少一個由石墨和/或鉍和/或其它抗磁性材料 組成的填隙元件構(gòu)成的。特別是可以利用至少 一個由強抗磁性材料制成的 填隙元件構(gòu)成該換能器。在此，這樣選擇該材料的磁化系數(shù)，使得盡可能 最佳地補償由于換能器的結(jié)構(gòu)(特別是換能器的空氣填充)而形成的對于 超聲波治療期間伴隨進行的溫度監(jiān)視的磁場干擾。所述換能器可以優(yōu)選以 至少一個板狀和/或至少一個盤狀的填隙元件構(gòu)成的。通過選擇薄板(必要 時可以采用或者相互重疊地設(shè)置多個薄板)形成了將填隙片根據(jù)不同的應(yīng) 用而優(yōu)化的可能性。此外，本發(fā)明還涉及一種用于為了對高強度聚焦超聲波治療或待治療 的區(qū)域進行溫度監(jiān)視而建立磁共振拍攝的方法，特別是借助于如前面所述 的醫(yī)學(xué)裝置或者在采用前面所述的換能器的條件下產(chǎn)生超聲波的方法，其 中，為了建立磁共振拍攝，為用于產(chǎn)生高強度聚焦超聲波的換能器配設(shè)至 少一個填隙元件，以便補償由于所述換能器的結(jié)構(gòu)而針對換能器環(huán)境引起的磁化系數(shù)改變或差異。也就是說，本發(fā)明的方法涉及的是至少基本上補 償表面的溫度改變或者溫度干擾，直到利用一個(在治療期間通常不被改 變的、但是原則上完全也可以在處理過程中被調(diào)整的)填隙片可以實現(xiàn)這 點。在此，涉及的是由于換能器針對其材料與其環(huán)境的不同而造成的磁化 系數(shù)改變。這點允許對HIFU治療進行可靠的溫度監(jiān)視，其中，采用了用于產(chǎn)生超聲波的單焦點的換能器，并且僅僅需要(通常在治療開始時或者緊靠在治 療之前)建立一幅唯一的參考圖像。在此，該方法的主題是溫度監(jiān)視、即測量處理。該測量處理僅僅伴隨 著利用高強度超聲波進行的治療而存在，該治療本身不是本發(fā)明的方法的 主題。在此，溫度監(jiān)視可以通過磁共振裝置、即如前面所述的裝置的磁共 振設(shè)備完全自動地通過相應(yīng)地構(gòu)成的帶有測量軟件的計算機裝置進行，或 者在適當(dāng)?shù)挠匈Y格的人員、例如技術(shù)人員或自然科學(xué)家監(jiān)視下進行。此外， 被委托建立用于溫度測量的磁共振拍攝的自然科學(xué)家、例如物理學(xué)家或者 其它諸如醫(yī)生的適當(dāng)人員，也可以在測量期間或者在測量之前選擇以及輸 入測量參數(shù)，而溫度監(jiān)視否則自動地進行。通過采用其上存在填隙元件或者在其周圍設(shè)置了若干填隙元件的換能 器，可以至少基本上補償能夠負面影響溫度測量的磁化系數(shù)改變或者磁化 系數(shù)偏差和偽影。由此，避免了在磁共振測量的極其敏感的相位圖中的溫 度干擾。因此，可以補償例如由換能器的空氣填充所引起的順磁性效應(yīng)。 通過石墨元件和類似物可以使所感應(yīng)出的磁化系數(shù)偽影減到最小?？梢砸苿訂谓裹c的HIFU換能器，而不需要拍攝新的參考圖像。這樣，可以容易地 實現(xiàn)更復(fù)雜的測量或者治療，例如軌跡處理。在此，同時可以省去昂貴的 換能器陣列。


本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)由下面的實施例以及結(jié)合附圖給出。 附圖中圖1示出了按照本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置，圖2示出了在按照本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置中帶有填隙元件的換能器的設(shè)置， 圖3A至3D示出了按照本發(fā)明的換能器，以及圖4示出了在按照本發(fā)明的方法中建立^f茲共振拍攝的流程圖。
具體實施方式
在圖1中示出了按照本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置1。該醫(yī)學(xué)裝置1除了在此僅僅概略表示出的換能器2之外，還具有可以用來建立磁共振拍攝的磁共振設(shè) 備3。利用醫(yī)學(xué)裝置1或者說其磁共振設(shè)備3建立磁共振拍攝的目的，是對 利用高強度聚焦超聲波的治療(HIFU治療)進行溫度監(jiān)視。進行這種治療 例如是為了通過對胂瘤組織的加熱而破壞腫瘤。為此，在臥榻4上支撐著一位在此沒有示出的患者，利用由換能器2 所產(chǎn)生的超聲波治療該患者，同時伴隨地或者額外地在超聲波治療短暫的 之前或之后利用磁共振設(shè)備3建立;茲共振拍攝。這些磁共振拍攝可以被用 于對待治療的區(qū)域進行圖像表示，不過總是可以起到對超聲波治療的溫度 監(jiān)視的作用。利用該溫度監(jiān)視保證了，所產(chǎn)生的加熱足夠大大到破壞肺瘤 組織，以及在周圍不高到危害健康的組織。此外，醫(yī)學(xué)裝置1具有控制裝置5，這里是帶有所屬的圖像輸出和輸入 裝置5b的計算裝置5a。借助控制裝置5用于HIFU治療的超聲波產(chǎn)生被控 制，在此，換能器2借助于這里沒有示出的執(zhí)行器在周圍的水池6中行駛， 以便最佳地控制治療區(qū)域。此外，通過控制裝置5對借助磁共振設(shè)備3的 磁共振拍攝的建立進行控制。必要時，可以在該醫(yī)學(xué)裝置1的替代實施方式中存在不同的控制裝置 5，這些控制裝置分別又具有計算裝置5a以及圖像輸出和輸入裝置5b，特 別是在治療期間要求操作者進行其它輸入的情況下，由此醫(yī)生可以監(jiān)視及 執(zhí)行超聲波治療，而與此同時技術(shù)人員借助于磁共振設(shè)備3伴隨地進行溫 度測量。對于借助磁共振設(shè)備3進行的溫度監(jiān)視，首先建立一幅參考圖像，以 便由此可以根據(jù)差別圖像識別出溫度改變。這里示出的換能器2配備有不同的填隙元件，通過這些填隙元件可以 補償由于換能器2的結(jié)構(gòu)造成的、特別是由于換能器2基本上由空氣填充 而造成的磁化系數(shù)改變或者差異。這樣，至少基本上可以補償通過換能器 的空氣填充在抗磁性的水中形成的表面的順磁性效應(yīng)。因此，可以借助控制裝置5在超聲波治療期間移動換能器2、即改變其位置，以便例如捕獲更大的治療區(qū)域，而不需要借助磁共振設(shè)備3對于伴 隨的溫度監(jiān)視每次拍攝新的參考圖像。特別是，可以利用醫(yī)學(xué)裝置1實現(xiàn) 具有唯一的參考圖像的溫度監(jiān)視。換能器2是單焦點的換能器，因而比復(fù) 雜的換能器陣列在結(jié)構(gòu)上構(gòu)造更簡單。在圖2中示出了在按照本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置中帶有填隙元件8的換能器7 的設(shè)置。換能器7位于水池9中，該水池保證了將借助于換能器7產(chǎn)生的 超聲波耦合到由層9b限定的患者的待利用超聲波治療的區(qū)域。此外，換能 器7具有外殼，該外殼具有側(cè)面邊界7a和底部7b以及上部聲音區(qū)域 (Schallbreich ) 7c,該聲音區(qū)域涉及的是由壓電陶乾制成的實際的換能器區(qū) 域。通過聲波10a以及聲錐面10b表示出借助于換能器7的聲音產(chǎn)生。通 過換能器7的聲音產(chǎn)生是單焦點的、即有唯一的焦點ll。圍繞焦點ll的圓 (上部聲音區(qū)域7c構(gòu)成了其圓周線的一部分)具有半徑r。為了改變該焦 點11，要改變換能器7本身的位置。這在示出的設(shè)置中是通過(例如由塑 料材料組成的)保持臂12實現(xiàn)的。保持臂12通過這里沒有示出的伺服電 機得到控制，由箭頭13所示。由此，可以按照x、 y和z方向、即在水平平 面內(nèi)以及與該平面垂直地移動換能器7，如這里通過箭頭14示出的那樣。 由此，焦點11的位置對應(yīng)地改變，如通過箭頭15示出的。由此，可以治 療例如肺瘤的較大的區(qū)域。在其它的實施方式中，保持臂12也可以旋轉(zhuǎn)。換能器7本身由與周圍抗磁性的水相比幾乎非磁性的材料制成。例如 在換能器7中存在空氣16。該"缺少的抗磁性，，基本上通過在此在換能器 7的內(nèi)部區(qū)域中設(shè)計為板狀的填隙元件8得到補償，該"缺少的抗磁性"會 干擾利用這里沒有示出的磁共振設(shè)備進行的溫度監(jiān)視，除了其它的之外會 導(dǎo)致，為了基本上可靠地進行溫度監(jiān)視而在每個換能器7通過保持臂12的 移動而改變位置時必須重新建立一幅參考圖像。因此，按照本發(fā)明可以通過如在此所示地將填隙元件8例如在換能器7 內(nèi)部固定在側(cè)面邊界7a和底部7b上而減小可能引發(fā)在超過15 K的范圍內(nèi) 的表面溫度改變的干擾效應(yīng)。當(dāng)前，利用由換能器7產(chǎn)生的超聲波照射治療區(qū)域10c，其中，為了照 射在治療區(qū)域10c中更大的區(qū)域必須對應(yīng)地改變換能器7的位置。為此，在 帶有邊界9a的水池9中移動換能器7。在圖3A至3D中，在并不要求面面俱到的情況下示例性地示出了按照本發(fā)明的換能器。在圖3A中在并不要求面面俱到的情況下示例性地從下方看的換能器 17的視圖。該換能器具有不同的填隙元件18，這些填隙元件作為薄板分布 在換能器17的外殼上。在此，目前選擇了這樣的布置填隙元件18具有 一個作為填隙元件18a的中心盤，該中心盤被居中地設(shè)在換能器17的中心 區(qū)域。其它填隙元件18b作為同樣圓形的板圍繞該中心填隙元件18a，不過 -故構(gòu)造為比該填隙元件18a更小。填隙元件18b在一個如圖3C中所示的具 有帶臺階的底部區(qū)域的換能器外殼的情況下，被設(shè)置在位置較高的外部區(qū) 域中。在一種這里沒有示出的、替換的實施方式中，可以沒有其它的填隙元 件18b。這樣，填隙片就僅由填隙元件18a構(gòu)成。換能器17的填隙元件18 (目前沒有示出換能器17的其它外殼組成部 分以及其在水池中的保持件)使得可以補償由換能器n本身的結(jié)構(gòu)造成的 磁化系數(shù)的改變或者差異。為此，填隙元件18目前由抗磁性的石墨構(gòu)成， 該填隙元件例如為了避免材料中晶粒的擇優(yōu)取向而被等靜壓制并且具有在 毫米范圍內(nèi)的板強度。圖3B中示出了另一種換能器19。該換能器19具有由塑料制成的外殼 20，該外殼帶有側(cè)面邊界20a以及底部20b。在外殼20的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，在 底部20b上設(shè)置了填隙元件21，該填隙元件為鉍盤，其由于其抗磁特性而 可以補償由換能器外殼20內(nèi)的空氣22引起的順磁性效應(yīng)。在圖3C的換能器23的情況下，提供了多個設(shè)在外殼24的外側(cè)和內(nèi)側(cè) 上的填隙元件25，該換能器23同樣具有一個由塑料制成的外殼24和一個 壓電陶資的換能器區(qū)域。填隙元件25部分地由多層構(gòu)成，也就是說，根據(jù) 哪個填隙片對于在超聲波治療中的有關(guān)溫度監(jiān)視是優(yōu)選的，采用多個填隙 片板。為了進行調(diào)整，可以去除填隙元件25、特別是在外殼24的外部區(qū)域 中去除。這通過一個沒有示出的形狀閉合的保持件而變得可能。外殼24在 垂直的側(cè)面邊界上具有階梯狀的底部區(qū)域，其中，這里在每個平面上存在 填隙元件25。在圖3D的換能器26中，填隙元件27位于換能器外殼28的附近，而 沒有直接地被固定在其上。由此，必要時換能器26和填隙元件27可以相互獨立地移動，以便最優(yōu)化填隙片的設(shè)置。不過，填隙元件27與換能器26 在空間上這樣地靠近，使得通過填隙元件27可以適當(dāng)?shù)匮a償由于換能器26 所引起的對磁場的干擾或者對磁場均勻性的干擾。沒有示出對于填隙元件 27的現(xiàn)有保持件。在圖4中示出了在按照本發(fā)明的方法中用于建立磁共振拍攝的流程圖。 據(jù)此，按照步驟a適當(dāng)?shù)囟ㄎ挥糜诋a(chǎn)生高強度聚焦超聲波的換能器，同樣地 與換能器一起在換能器的周圍定位填隙元件。在步驟b中，隨后利用位于第一位置的換能器拍攝一幅用于進行溫度 監(jiān)視的參考圖像。隨后，進行超聲波治療并且拍攝第一磁共振相位圖，以 便可以根據(jù)相減的圖像拍攝對待治療的區(qū)域進行溫度確定。根據(jù)步驟c繼續(xù)超聲波治療，其中同樣繼續(xù)執(zhí)行溫度監(jiān)視。在治療的 范圍內(nèi)實現(xiàn)對換能器的重新定位，為此可以將換能器借助于合適的伺服電 機或者手動地在周圍的水池中移動。隨后或者同時地，按照步驟d重新拍攝一幅磁共振相位圖，以便進行 溫度監(jiān)視，該相位圖允許在步驟b中建立的參考圖像的基礎(chǔ)上進行溫度圖 像計算。盡管換能器被重新定位但卻不必拍攝新的參考圖像，因為除了該換能 器之外填隙元件也被重新定位，或者說填隙元件在換能器的周圍繼續(xù)這樣 地存在，使得磁化系數(shù)偽影得以減到最小。這樣，按照本發(fā)明在超聲波治療期間的伴隨溫度測量中通過采用具有 極其不同的磁化系數(shù)的材料(特別是順磁性的和強烈抗磁性的材料)對磁化系數(shù)進行了補償。也就是說，采用了這樣的填隙方法，其基于不同的磁 化系數(shù)、有利地用于與用來產(chǎn)生超聲波的換能器有關(guān)的溫度監(jiān)視。既可以 省去昂貴的換能器陣列，又可以省去在單焦點換能器每次改變位置時建立 新的參考圖像。如果換能器被再次重新定位、即重新執(zhí)行步驟c,則根據(jù)步驟d再次建 立一幅MR相位圖，而不拍攝新的參考圖像。該溫度圖像由于填隙片的原 因不會顯示出對溫度的值得考慮的干擾。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個設(shè)計用于產(chǎn)生高強度聚焦超聲波的換能器(2，7，17，19，23，26)和用于為進行溫度監(jiān)視而建立磁共振拍攝的磁共振設(shè)備(3)的醫(yī)學(xué)裝置(1)，其特征在于，為了補償由于所述換能器(2，7，17，19，23，26)的結(jié)構(gòu)而針對換能器環(huán)境引起的磁化系數(shù)差異，為該換能器(2，7，17，19，23，26)配設(shè)至少一個填隙元件(8，18，18a，18b，21，25，27)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)裝置(1)，其特征在于，為所述換能器 (2, 7, 17， 19, 23， 26)配設(shè)的至少一個填隙元件由石墨和/或鉍和/或其它抗磁性材料構(gòu)成，這些抗磁性材料的磁化系數(shù)的大小大于水的抗磁性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的醫(yī)學(xué)裝置(1 )，其特征在于，所述換能 器(2, 7， 17, 19， 23, 26 )被構(gòu)造為單焦點的換能器(2， 7, 17， 19， 23, 26 )。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的醫(yī)學(xué)裝置(1),其特征在于，所 述換能器(2， 7, 17， 19, 23， 26)的位置優(yōu)選可以借助可動的保持臂(12) 相對于待利用高強度聚焦超聲波照射的區(qū)域改變，特別是相對于軌跡照射 改變。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的醫(yī)學(xué)裝置(1 )，其特征在于，所 述裝置(1 )具有水池(6, 9)，所述換能器(2， 7, 17, 19， 23， 26)被 特別是可移動地設(shè)置在該水池中，以耦合超聲波。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的醫(yī)學(xué)裝置(1),其特征在于，所 述磁共振設(shè)備(3)被這樣地構(gòu)成，在所述換能器(2， 7, 17, 19, 23, 26) 可能發(fā)生位置改變的情況下根據(jù)對于多個溫度圖像的參考圖像進行所述溫 度監(jiān)視。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的醫(yī)學(xué)裝置(1 )，其特征在于，所 述換能器(2， 7, 17， 19， 23， 26)是利用至少一個填隙元件(8, 18， 18a， 18b， 21， 25)構(gòu)成的和/或至少一個填隙元件(25， 27 )被設(shè)在該換能器(23 ) 的附近。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)學(xué)裝置(1 )，其特征在于，所述換能器(2， 7， 17， 19, 23， 26)是利用在換能器外殼(20， 24, 28 )內(nèi)部的和/或外部 的一個填隙元件(8， 18, 18a， 18b， 21, 25, 27 )和/或多個填隙元件(8,18, 18a， 18b， 21， 25， 27)構(gòu)成的。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的醫(yī)學(xué)裝置(1)，其特征在于，為 所述換能器(2， 7， 17， 19， 23， 26)配設(shè)至少一個設(shè)計為板狀和/或盤狀 的填隙元件(8， 18， 18a, 18b, 21， 25， 27)。
10. —種用于產(chǎn)生超聲波的換能器(2， 7, 17， 19， 23， 26)，特別是 用于根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的醫(yī)學(xué)裝置(1 )，其特征在于，所述 換能器(2， 7， 17， 19, 23， 26)是利用至少一個填隙元件(8， 18, 18a， 18b, 21， 25， 27)構(gòu)成的，以便為建立磁共振拍攝而補償由于所述換能器 的結(jié)構(gòu)引起的磁化系數(shù)差異。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的換能器(2， 7, 17， 19, 23， 26)，其特征 在于，所述換能器(2, 7, 17， 19, 23， 26)是利用至少一個設(shè)置在換能 器外殼(20， 24, 28)的底部(7b， 20b)上的和/或至少一個設(shè)置在換能器 外殼(20， 24， 28)的側(cè)面邊界(7a， 20a)上的填隙元件(8, 18, 18a， 18b， 21， 25， 27)構(gòu)成的，特別是利用一個設(shè)置在外殼內(nèi)側(cè)和/或外殼外側(cè) 上的填隙元件(8， 18, 18a， 18b， 21, 25, 27)構(gòu)成的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的換能器(2， 7， 17， 19， 23， 26)， 其特征在于，所述換能器(2， 7, 17， 19， 23, 26 )是利用至少一個由石 墨和/或鉍和/或其它抗磁性材料組成的填隙元件(8， 18， 18a， 18b， 21， 25， 27)構(gòu)成的，特別是利用其磁化系數(shù)的大小大于水的抗磁性的抗磁性 材料構(gòu)成的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的換能器(2， 7， 17, 19， 23, 26)，其特征在于，所述換能器(2， 7, 17, 19, 23， 26)是利用至少一個 板狀和/或盤狀的填隙元件(8， 18， 18a, 18b, 21， 25， 27)構(gòu)成的。
14. 一種用于為了對高強度聚焦超聲波照射的區(qū)域進行溫度監(jiān)視而建 立磁共振拍攝的方法，特別是借助根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的醫(yī) 學(xué)裝置(1 )和/或在借助根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項所述的換能器(2， 7, 17， 19， 23， 26)產(chǎn)生超聲波的方法，其特征在于，為了建立磁共振拍 攝，為換能器(2， 7， 17， 19， 23， 26)配設(shè)至少一個填隙元件(8， 18， 18a, 18b, 21, 25， 27),以便補償由于所述換能器(2, 7, 17， 19, 23， 26 )的結(jié)構(gòu)而針對換能器環(huán)境引起的磁化系數(shù)差異。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有至少一個設(shè)計用于產(chǎn)生高強度聚焦超聲波的換能器(2)和一個用于為進行溫度監(jiān)視而建立磁共振拍攝的磁共振設(shè)備(3)的醫(yī)學(xué)裝置(1)，其中，為了補償由于所述換能器(2)的結(jié)構(gòu)而針對換能器環(huán)境引起的磁化系數(shù)差異，為該換能器(2)配設(shè)至少一個填隙元件。
文檔編號A61B5/055GK101246205SQ20081000541
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者弗洛里安·斯坦邁耶, 邁克爾·茲萬格 申請人:西門子公司