專利名稱：：用于三維心腔內(nèi)超聲心動(dòng)圖的導(dǎo)管和包括該導(dǎo)管的系統(tǒng)的制作方法用于三維心腔內(nèi)超聲心動(dòng)圖的導(dǎo)管和包括該導(dǎo)管的系統(tǒng)本發(fā)明涉及導(dǎo)管，并且更具體地涉及用于三維心腔內(nèi)超聲心動(dòng)圖(ICE)的ICE導(dǎo)管和系統(tǒng)。聲波(尤其包括超聲)可用于很多科學(xué)或
技術(shù)領(lǐng)域：
，諸如醫(yī)學(xué)診斷、機(jī)械部件的無損控制和水下成像等。聲波能夠作為光學(xué)觀察的補(bǔ)充來進(jìn)行診斷和控制，因?yàn)槁暡梢栽趯?duì)電磁波不透明的介質(zhì)中行進(jìn)。例如，心腔內(nèi)超聲心動(dòng)圖(ICE)日益成為診斷和治療諸如心內(nèi)膜炎、房間隔缺損(ASD)、卵圓孔未閉(PFO)、室間隔缺損(VSD)的很多心臟異常、左心耳封堵術(shù)和治療心房顫動(dòng)的主要工具。心腔內(nèi)超聲心動(dòng)圖(ICE)已經(jīng)用于引導(dǎo)射頻導(dǎo)管消融術(shù)和房間隔穿刺。尤其是在心房顫動(dòng)的諸如消融的治療過程中，具有心臟內(nèi)部的良好解剖信息是非常重要的。將ICE和消融過程組合在一起對(duì)臨床醫(yī)師是非常有價(jià)值的。為了這個(gè)目的，已經(jīng)開發(fā)出很多ICE導(dǎo)管。例如，豐示題為"Ultrasoundcatheterandmethodforimagingandhemodynamicmonitoring"的美國專利5，713，363描述了一種導(dǎo)管，其具有安裝在導(dǎo)管遠(yuǎn)端附近的線性相控陣列的超聲換能器，用于流動(dòng)測(cè)量和成像。同樣公開的還有多平面相控陣列的超聲換能器的使用。同時(shí)，標(biāo)題為"Ultrasonictransducerassemblywithextendedflexiblecircuits"的美國專利5,795,299描述了一種改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)器電路，其與可用在體腔內(nèi)的超聲換能器組件一起使用。同樣，標(biāo)題為"Catheter-mounted,phased-arrayultrasoundtransducerwithimprovedimaging"的美國專利5,846,205描述了一種在導(dǎo)管遠(yuǎn)端處的相控陣列的超聲換能器，其中該換能器被基本上不對(duì)超聲聚焦的出射窗覆蓋，以允許更小的導(dǎo)管尺寸。另夕卜，豐示題為"Volumetricimageultrasoundtransducerunderfluidcatheter"的美國專利6，039，693描述了一種用于生成三維圖像的體積超聲換能器潛流(underfluid)導(dǎo)管系統(tǒng)。它能夠得到組織的潛流特征的實(shí)時(shí)三維圖像，而不需要頻繁地旋轉(zhuǎn)、彎曲或伸展導(dǎo)管。jt匕夕卜，禾示題為"Volumetricimageultrasoundtransducerunderfluidcathetersystem"的美國專利6,306,096描述了一種通過美國專利6,039,693中描述的設(shè)備來觀察心臟血管的潛流結(jié)構(gòu)的方法?？傊趯＠墨I(xiàn)中描述了ICE導(dǎo)管，其包括一維("1D")和二維("2D")相控陣列的聲換能器，用于實(shí)現(xiàn)體內(nèi)的實(shí)時(shí)二維和三維超聲成像。在利用一維聲換能器陣列的設(shè)備中，經(jīng)常以一種方式布置聲換能器元件以優(yōu)化在單個(gè)平面內(nèi)的聚焦。這允許在軸向維度(即傳播方向)和橫向維度(即沿著1D陣列的方向)上聚焦所發(fā)射和所接收的聲壓波。一維聲換能器陣列允許對(duì)心臟內(nèi)部進(jìn)行二維成像。盡管這種二維信息是有價(jià)值的，但僅利用二維信息來定位ICE導(dǎo)管的能力是有限的。需要有三維視圖以便能夠精確引導(dǎo)消融設(shè)備到心臟中的正確區(qū)域。如上所述，已經(jīng)考慮到二維換能器陣列，但是這些設(shè)備受到用于驅(qū)動(dòng)換能器的復(fù)雜電子電路的影響，這使得這些設(shè)備非常昂貴。此外，換能器陣列的尺寸以及驅(qū)動(dòng)該陣列所需的所有電線使得其難以適合進(jìn)入有限的導(dǎo)管空間。這些電線也可能導(dǎo)致磁共振成像(MRI)的兼容性問題。通常在單用途方案中使用導(dǎo)管，因此導(dǎo)管和成像組件的成本對(duì)最終用戶和廠商來說變得非常重要。因此，可能期望提供一種ICE導(dǎo)管，其能夠提供心臟內(nèi)部的三維視圖，而不需要利用受到高成本的復(fù)雜電子電路和MRI兼容性問題的影響的二維超聲換能器陣列?？赡苓M(jìn)一步期望提供一種利用不需要復(fù)雜且昂貴的二維超聲換能器陣列的ICE導(dǎo)管來獲得心臟內(nèi)部的三維視圖的方法。在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種導(dǎo)管裝置包括細(xì)長(zhǎng)本體，其具有近端和遠(yuǎn)端；聲換能器，其被設(shè)置為靠近細(xì)長(zhǎng)本體的遠(yuǎn)端；以及可變折射聲透鏡，其耦合到聲換能器，該可變折射聲透鏡適于響應(yīng)于對(duì)其施加的至少一個(gè)選擇電壓來調(diào)節(jié)其至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性。在本發(fā)明的另一方面，一種導(dǎo)管裝置包括具有近端和遠(yuǎn)端的細(xì)長(zhǎng)本體以及靠近細(xì)長(zhǎng)本體的遠(yuǎn)端設(shè)置的聲換能器，并且還包括可變折射聲透鏡，該可變折射聲透鏡適于響應(yīng)于向其提供的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與耦合到聲換能器的聲波相關(guān)聯(lián)的方向。在本發(fā)明的又一方面，一種系統(tǒng)包括導(dǎo)管、聲信號(hào)處理器和電壓發(fā)生器。該導(dǎo)管包括細(xì)長(zhǎng)本體，其具有近端和遠(yuǎn)端的；聲換能器，其被設(shè)置為靠近細(xì)長(zhǎng)本體的遠(yuǎn)端；以及可變折射聲透鏡，其耦合到所述聲換能器，該可變折射聲透鏡適于響應(yīng)于對(duì)其施加的選擇電壓來調(diào)節(jié)其至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性。聲信號(hào)處理器耦合到導(dǎo)管的聲換能器，且電壓發(fā)生器適于施加選擇電壓到導(dǎo)管的可變折射聲透鏡。-圖1示出ICE導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例；圖2A-B示出ICE導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例的垂直橫截面視圖，該ICE導(dǎo)管包括聲換能器和可變折射聲透鏡；圖3示出ICE導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例的軸向橫截面視圖，該ICE導(dǎo)管包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器；圖4示出ICE導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例的垂直橫截面視圖，該ICE導(dǎo)管包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器，該可變折射聲透鏡適于偏轉(zhuǎn)和聚焦超聲波束；圖5示出包括ICE導(dǎo)管的系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖，該ICE導(dǎo)管包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器；圖6示出操作包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器的ICE導(dǎo)管的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。現(xiàn)在將在下文通過參考附圖來更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為不同的形式并且不應(yīng)被解讀為局限于本文所述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例作為本發(fā)明的教導(dǎo)示例。如本文所使用的，術(shù)語"聲"指的是由聲波進(jìn)行的或通過聲波進(jìn)行的操作，所述聲波尤其包括頻率在人的正常聽力范圍以上的超聲波。在下面的討論中，描述了導(dǎo)管，尤其是ICE導(dǎo)管，以及包括可變折射聲透鏡的相關(guān)系統(tǒng)。在本申請(qǐng)中所使用的術(shù)語"可變折射聲透鏡"的背景中，詞語"透鏡"被定義為用于引導(dǎo)或聚焦除了光以外(可能包括光)的輻射(尤其是聲輻射，例如超聲輻射)的設(shè)備。雖然可變折射聲透鏡可以聚焦聲波，在這一背景中詞語"透鏡"的使用并不暗示這種聚焦。一般地，本文所使用的可變折射聲透鏡適于折射聲波，其可以偏轉(zhuǎn)和/或聚焦聲波。變焦流體透鏡技術(shù)是最初為允許光通過具有特定折射率的填充有流體的腔室的物理邊界的變化而被聚焦的專門目的而發(fā)明的方案(參見專利合作條約(PCT)公開W02003/069380，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式合并于此，正如其在此處完全記載一樣)。被稱為"電潤濕"的過程實(shí)現(xiàn)了流體表面的運(yùn)動(dòng)，其中通過在導(dǎo)電電極兩端施加電壓來移動(dòng)腔室內(nèi)的流體。這一表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化允許光以這樣一種方式被折射以便改變行進(jìn)路徑，從而使該光聚焦。同時(shí)，超聲在流體介質(zhì)中傳播。實(shí)際上人體經(jīng)常被稱為不能承載除了壓縮波以外的高頻聲波的流體。從這一意義上說，這些波對(duì)變形敏感，該變形由在大塊組織中傳播的聲速差異造成，并且由聲速在界面處的急劇變化造成。PCT公開WO2005/122139中采用了這一特性，該公開的全部?jī)?nèi)容以引用的方式合并于此，正如其在此處完全記載一樣。PCT公開WO2005/122139公開了使用具有與透鏡接觸的大塊組織不同的聲速的變焦流體透鏡，以聚焦到達(dá)聲換能器和來自聲換能器的超聲。然而，PCT公開WO2005/122139并未公開或教導(dǎo)將變焦流體透鏡技術(shù)應(yīng)用于用于心腔內(nèi)超聲心動(dòng)圖的導(dǎo)管中的一維聲換能器陣列。下面公開的是包括聲換能器和可變折射聲透鏡的ICE導(dǎo)管的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，該可變折射聲透鏡具有能夠可變地折射聲波的聲界面。圖1圖示說明一種ICE導(dǎo)管100，其包括細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)管本體110、聲換能器130、可變折射聲透鏡140、聲學(xué)透明窗150以及電導(dǎo)體160。ICE導(dǎo)管100可以包括一個(gè)或多個(gè)其他元件，諸如用于支撐可能經(jīng)過導(dǎo)管的治療設(shè)備、導(dǎo)線等的一個(gè)或多個(gè)接入口。本體110具有近端112和遠(yuǎn)端114，其中ICE導(dǎo)管100通常被插入靜脈，例如遠(yuǎn)端首先進(jìn)入。本體110是可能為柔性或剛性的管狀結(jié)構(gòu)，并且例如可能由塑料制成。有益的是，聲換能器130包括一維陣列的聲換能器元件。在一個(gè)實(shí)施例中，換能器元件可以包括壓電材料如鋯鈦酸鉛(PZT)，其被提供在反射由PZT生成的大部分超聲能量的背襯層或基板上。PZT的有效表面可以覆蓋有聲匹配層。作為替代，聲換能器130可以包括單個(gè)大孔徑換能器?？勺冋凵渎曂哥R140適于響應(yīng)于至少一個(gè)對(duì)其施加的選擇電壓來調(diào)節(jié)其至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性。例如，有益的是可變折射聲透鏡140包括改變沿著傳播軸線("聚焦")和/或垂直于這一平面("偏轉(zhuǎn)")的聲波的仰角焦距(elevationfocus)的能力，這在下面更詳細(xì)地描述。關(guān)于可變折射聲透鏡140的實(shí)施例的更多細(xì)節(jié)將在下面參考圖2A-B至圖4進(jìn)行描述。聲學(xué)透明窗150提供接入口以使聲波在可變折射聲透鏡140與ICE導(dǎo)管100所在的區(qū)域(諸如人心臟的內(nèi)部)之間經(jīng)過。電導(dǎo)體160可以包括一個(gè)或多個(gè)分離的電導(dǎo)線，以便提供各種信號(hào)和電壓，這些信號(hào)和電壓到達(dá)和來自(1)聲換能器130和/或可變折射聲透鏡140;以及(2)ICE導(dǎo)管100的外部。盡管在圖1的實(shí)施例中聲換能器130、可變折射聲透鏡140和聲學(xué)透明窗150被設(shè)置為沿著導(dǎo)管本體110的側(cè)壁并靠近其遠(yuǎn)端114，應(yīng)該理解其他配置也是可能的。具體地，在一些應(yīng)用中可以采用一實(shí)施例，其中聲換能器130、可變折射聲透鏡140和聲學(xué)透明窗150被設(shè)置在遠(yuǎn)端114處以產(chǎn)生所謂的"前視"ICE導(dǎo)管。圖2A-B示出ICE導(dǎo)管2000的一個(gè)實(shí)施例的垂直橫截面視圖，該ICE導(dǎo)管包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器。ICE導(dǎo)管2000包括導(dǎo)管本體2100以及與聲換能器2300耦合的可變折射聲透鏡2200。有益的是，可變折射聲透鏡2200包括改變沿著傳播軸線("聚焦")以及垂直于這一平面("偏轉(zhuǎn)")的聲波的仰角焦距的能力，這在下面更詳細(xì)地描述?？勺冋凵渎曂哥R2200包括外殼2210、第一流體介質(zhì)2241和第二流體介質(zhì)2242、第一電極2250和第二電極2260a和2260b。外殼2210包括頂表面2211和底表面2212、第一側(cè)壁2213和第二側(cè)壁2214以及第三側(cè)壁和第四側(cè)壁(在圖2A-B中未示出)，第三側(cè)壁和第四側(cè)壁被提供在第一側(cè)壁2213和第二側(cè)壁2214的兩端并且在兩端將第一側(cè)壁2213和第二側(cè)壁2214連接在一起，以便與頂表面2211和底表面2212—起限定出外殼2210內(nèi)的腔室。有益的是，外殼2210的頂表面2211和底表面2212在聲學(xué)上基本透明，而聲波不穿透外殼2210的第一側(cè)壁2213和第二側(cè)壁2214。有益的是，聲換能器2300通過一個(gè)或多個(gè)聲匹配層(未示出)耦合到外殼2210的底表面2212。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，通過在相應(yīng)的一個(gè)第二電極2260a/2260b上覆蓋例如10微米的聚對(duì)二甲苯-N(用于電絕緣)和頂覆(例如10nm)非晶含氟聚合物(用于以低磁滯切換)來形成外殼2210的第一側(cè)壁2213和第二側(cè)壁2214。因此，外殼2210包圍具有體積的密封腔室，在該密封腔室內(nèi)提供第一流體介質(zhì)2241和第二流體介質(zhì)2242。有利地，第一流體介質(zhì)2241和第二流體介質(zhì)2242中的聲速彼此不同(即聲波在流體介質(zhì)2241中傳播的速度不同于其在流體介質(zhì)2242中傳播的速度)。同樣，第一流體介質(zhì)2241和第二流體介質(zhì)2242彼此不易混合。因此它們?cè)谇皇抑锌偸潜３譃榉蛛x的流體相。第一流體介質(zhì)2241和第二流體介質(zhì)2242之間的分離是接觸表面或彎液面，其限定出第一流體介質(zhì)2241和第二流體介質(zhì)2242之間的邊界或界面，而不需要任何固體部件。同樣有利地，兩種流體介質(zhì)2241、2242中的一種是導(dǎo)電的，而另一種是基本不導(dǎo)電的，或是電絕緣的。在一個(gè)實(shí)施例中，第一流體介質(zhì)2241主要由水構(gòu)成。例如，它可以是鹽溶液，其離子含量足夠高以具有電極性性能，或者是導(dǎo)電的。在這種情況下，第一流體介質(zhì)2241可以包含鉀離子和氯離子，二者的濃度均為例如0.1mol.r1。作為替代，它可以是水和乙醇的混合物，其由于諸如鈉離子或鉀離子的離子(例如濃度為0.1moU—1)的存在而具有充分的導(dǎo)電性。第二流體介質(zhì)2242例如可以包括對(duì)電場(chǎng)不敏感的硅油。下面的表1列出可以用作第一流體介質(zhì)2241或第二流體介質(zhì)2242的若干示例性流體。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>有益的是，第一電極2250被提供在外殼2210中，以便與兩種流體介質(zhì)2241、2242中導(dǎo)電的一種相接觸。在圖2A-B的示例中，假設(shè)流體介質(zhì)2241是導(dǎo)電的流體介質(zhì)，而流體介質(zhì)2242是基本不導(dǎo)電的流體介質(zhì)。然而應(yīng)該理解，流體介質(zhì)2241可以是基本不導(dǎo)電的流體介質(zhì)，而流體介質(zhì)2242可以是導(dǎo)電的流體介質(zhì)。在這種情況下，第一電極2250可以被布置為與流體介質(zhì)2242相接觸。同時(shí)，分別在外殼2210的外側(cè)(側(cè))壁2213和2214上提供第二電極2260a、2260b。在圖2A-B的示例中，電極2260a和2260b連接到在ICE導(dǎo)管2000外部的電壓發(fā)生器或可變電壓源的兩個(gè)輸出(參見圖2A)，并且電極2250接地。當(dāng)然，其他布置也是可能的，例如施加到電極2250上的電壓不接地的情況。可以借助于設(shè)置在導(dǎo)管2000的本體2100內(nèi)的電導(dǎo)體160(參見圖l)來提供這些和其他電連接。有益的是，聲換能器2300包括一維陣列的聲換能器元件。在一個(gè)實(shí)施例中，換能器元件可以包括壓電材料，諸如鋯鈦酸鉛(PZT)，其被提供在反射由PZT生成的大部分超聲能量的背襯層或基板上。PZT的有效表面可以覆蓋有聲匹配層。作為替代，聲換能器2300可以包括單個(gè)大孔徑換能器。在一個(gè)實(shí)施例中，ICE導(dǎo)管2000適于發(fā)射和接收聲波。對(duì)于這種情況，在發(fā)射模式下，聲換能器2300將對(duì)其輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成其輸出的聲波。在接收模式下，聲換能器2300將其接收的聲波轉(zhuǎn)換成其輸出的電信號(hào)。在可替代的實(shí)施例中，ICE導(dǎo)管2000可以改為適于在僅接收模式下操作，其中從一些外部設(shè)備發(fā)射超聲能量。在這種情況下，分離地提供發(fā)射換能器。在操作上，可變折射聲透鏡2200如下地結(jié)合聲換能器2230進(jìn)行操作。由導(dǎo)電流體2241與絕緣流體2242之間的界面或彎月面形成透鏡。通過直接施加作用力(例如電壓)到導(dǎo)電流體2241的至少一部分，導(dǎo)致流體2241與2242之間的界面的至少一部分移位，結(jié)果彎月面被傾斜，以便將所施加的聲束偏轉(zhuǎn)離開包含一WO2004051323提供了關(guān)于傾斜可變折射流體透鏡的彎月面的詳細(xì)描述，該公開的全部?jī)?nèi)容以引用的方式合并于此。具體地，界面相對(duì)于外殼2210的絕緣側(cè)壁2213和2214的接觸角可以利用施加到電極2250、2260a和2260b的(多個(gè))電壓或控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于施加到電極2260a和2260b的電壓VI和V2的某一組合，第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242之間的界面或彎月面是平坦的。在圖2A的示例性實(shí)施例中，當(dāng)由可變電壓源施加到電極2260a與2260b兩端或之間的電壓為第一電壓AVA=Vl-V2時(shí)，第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242之間的界面如圖2A所示。同時(shí)，因?yàn)槁暡ㄔ诘谝涣黧w介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242中具有不同的傳播速度，填充有第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242的體積表現(xiàn)為折射該聲波并由此將聲波偏轉(zhuǎn)到第一方向上，例如相對(duì)于一平面成-a角，該平面沿著一維換能器陣列2300排列的方向(下面圖3中的x軸)延伸經(jīng)過該一維換能器陣列2300，并且基本垂直于換能器陣列2300所在的、由x軸和如圖2B所示的z軸定義的平面。當(dāng)施加到電極2260a與2260b兩端的電壓變化時(shí)，彎月面的形狀將會(huì)由于電極2260a與2260b之間的電場(chǎng)而變化。具體地，當(dāng)由可變電壓源施加到電極2260a與2260b兩端或之間的電壓變化到第二電壓AVB=V3-V4時(shí)，第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242之間的接觸表面如圖2B所示。在這種情況下，第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242表現(xiàn)為將聲波偏轉(zhuǎn)到相對(duì)于所述平面成+a角的第二方向，所述平面沿著一維換能器陣列2300排列的方向(參見下面圖3中的x軸)延伸經(jīng)過該一維換能器陣列2300。注意到在可變折射聲透鏡2200的壁2213與2214為對(duì)稱設(shè)計(jì)的情況下，AVB當(dāng)可變電壓源在電極2260a與2260b兩端或之間施加從AVA到AVB的不同電壓時(shí)，聲束將被偏轉(zhuǎn)到相對(duì)于所述平面成從-a到+a的相應(yīng)角度來偏轉(zhuǎn)聲，所述平面沿著一維換能器陣列2300排列的方向延伸經(jīng)過該一維換能器陣列2300，并且基本垂直于換能器陣列2300所在的平面。在一個(gè)實(shí)施例中，01=10度。到聲換能器3300的可變折射聲透鏡3200。導(dǎo)管本體3100、可變折射聲透鏡3200和聲換能器3300與圖2A-B的導(dǎo)管2000中的相應(yīng)元件大致相同，因此不再重復(fù)對(duì)這些元件的描述，在此僅解釋圖3中示出的附加特征。從圖3可以看出，可變折射聲透鏡3200包括設(shè)置在第三側(cè)壁2215和第四側(cè)壁2216處的第二對(duì)電極2270a和2270b，這兩個(gè)側(cè)壁是與第一側(cè)壁2213和第二側(cè)壁2214連接在一起以限定出外殼2210中的腔室的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁，如上面關(guān)于圖2A-B所解釋的那樣。電極2270a和2270b被用于保持第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242之間的界面在可變折射聲透鏡3200的短側(cè)上是平坦的。有利的是，第三側(cè)壁2215和第四側(cè)壁2216如圖所示是傾斜的，以便降低保持界面平坦所需的電壓。有益的是，可變折射聲透鏡3200沿著與一維陣列排列的方向(圖3中的x方向)相同的方向具有一長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度基本大于在垂直于陣列的長(zhǎng)度的方向(圖2A-B中的z方向)上的寬度。因此，由于這一特征，可變折射聲透鏡3200可以將其發(fā)射和/或接收聲束的方向改變到垂直于換能器陣列的方向(z方向)，而聲束的形狀在沿著換能器陣列的方向(x方向)上保持平移不變。由于這一特征，可變折射聲透鏡3200的寬度可以做得較小，從而產(chǎn)生快速完全三維掃描。僅作為示例，在一個(gè)實(shí)施例中，可變折射聲透鏡3200在垂直于換能器陣列的維度(y方向)上具有3mm的尺寸(寬度)，從而產(chǎn)生10ms的完全切換時(shí)間。對(duì)于由50-100個(gè)元件構(gòu)成的一維換能器陣列3300(以~5MHz)，可以以IOO^的量級(jí)執(zhí)行二維掃描。當(dāng)只有距導(dǎo)管3000近距離的區(qū)域需要成像時(shí)(在ICE類應(yīng)用中經(jīng)常如此，其中通常需要幾厘米深的場(chǎng))，二維掃描可以被記錄得快達(dá)35p。為了可變折射聲透鏡3200在垂直于換能器陣列的方向(y方向)上的完全切換，超聲波束可以相對(duì)于一平面在"tx至+a的范圍內(nèi)彎曲，該平面沿著一維換能器陣列3300排列的方向(x方向)延伸穿過該一維換能器陣列3300。在一個(gè)實(shí)施例中，a-10度。典型的多元件換能器陣列3300可以在x方向掃描25度(在-6犯的點(diǎn)處)的視場(chǎng)。結(jié)果，當(dāng)需要在沿著x方向延伸穿過一維換能器陣列允許具有大約4Hz的幀率的三維超聲成像，但是可以通過可變折射聲透鏡3200和換能器陣列3300的智能驅(qū)動(dòng)方案來進(jìn)一步增大這一幀率。在一個(gè)實(shí)施例中，ICE導(dǎo)管在超聲消融模式下進(jìn)行操作。由于消融需要高超聲強(qiáng)度，因此重要的是將超聲聚焦到盡可能小的光斑中。圖4示出導(dǎo)管4000的一個(gè)實(shí)施例的垂直橫截面視圖，該導(dǎo)管包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器，該可變折射聲透鏡適于偏轉(zhuǎn)和聚焦超聲波束。ICE導(dǎo)管4000包括導(dǎo)管本體4100以及耦合到聲換能器4300上的可變折射聲透鏡4200。導(dǎo)管本體4100、可變折射聲透鏡4200和聲換能器4300與圖2A-B的導(dǎo)管2000以及圖3的導(dǎo)管3000中的相應(yīng)元件大致相同，因此不再重復(fù)對(duì)這些元件的描述，在此僅解釋圖4中示出的附加特征。具體地，響應(yīng)于由可變電壓源施加到電極2260a和2260b兩端或之間的電壓，AVC=V5-V6，則第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242之間的界面如圖4所示?？梢钥闯?，以這樣的一種方式調(diào)節(jié)電極2260a與2260b兩端的電壓，從而使得第一流體介質(zhì)2241與第二流體介質(zhì)2242之間的界面變得彎曲。有益的是，流體2241、2242具有經(jīng)選擇的聲速以使聲波的聚焦和折射的靈活性最大化。因此，可變折射聲透鏡4200不僅適于偏轉(zhuǎn)聲束，而且適于聚焦聲束。這意味著由聲換能器4300產(chǎn)生的超聲現(xiàn)在可以被聚焦到允許消融的高強(qiáng)度斑。有益的是，通過包括一維換能器陣列的聲換能器4300的操縱能力來增強(qiáng)來自可變折射聲透鏡4200在x方向和y方向上的聚焦能力的幾何增益。通過使用可變折射聲透鏡4200的聚焦能力，在實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)展示了焦點(diǎn)的強(qiáng)度可以被充分增大。圖5示出包括ICE導(dǎo)管的系統(tǒng)500的實(shí)施例的框圖，該ICE導(dǎo)管具有與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器。聲成像系統(tǒng)500包括處理器/控制器510、發(fā)射信號(hào)源520、發(fā)射/接收開關(guān)530、ICE導(dǎo)管540、濾波器550、增益/衰減器級(jí)560、聲信號(hào)處理級(jí)570、仰角焦距控制器580和可變電壓源590。同時(shí)，ICE導(dǎo)管540包括耦合到聲換能器544的可變折射聲透鏡542。ICE導(dǎo)管540可以體現(xiàn)為上面關(guān)于圖1-4所示和所描述的任何一種ICE導(dǎo)管。在操作上，聲成像裝置500如下進(jìn)行操作。仰角焦距控制器580控制由可變電壓、源590施加到可變折射聲透鏡542的電極上的一個(gè)或多個(gè)電壓。如上所述，這進(jìn)而控制可變折射聲透鏡542的折射角和/或焦距。當(dāng)由可變折射聲透鏡542中的兩種流體限定出的彎月形表面達(dá)到正確地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，處理器/控制器510控制發(fā)射信號(hào)源520以生成期望的電信號(hào)，該期望的電信號(hào)要被施加到聲換能器544以生成期望的聲波。在一種情況下，可以控制發(fā)射信號(hào)源520以生成在M模式下操作的短時(shí)(寬帶)信號(hào)，其有可能是短的猝發(fā)聲列以允許脈沖波D叩pler或用于其他成像技術(shù)的其他相關(guān)信號(hào)。典型的用途可能是對(duì)調(diào)整到臨床感興趣區(qū)域的具有固定仰角焦距的平面進(jìn)行成像。另一用途可能是對(duì)具有多個(gè)焦距的平面進(jìn)行成像，其中調(diào)節(jié)仰角焦距以使遞送給軸向焦距區(qū)域的能量最大化。聲信號(hào)可以是時(shí)域分辨的信號(hào)，諸如正?；芈?、M模式或PWDoppler，或者甚至是非時(shí)域分辨的信號(hào)，諸如CWDoppler。又一用途可能是聚焦高能超聲波以執(zhí)行消融。在圖5的實(shí)施例中，ICE導(dǎo)管540適于以發(fā)射模式和接收模式操作。如以上所解釋的，在可替代的實(shí)施例中，聲探頭540可以改為適于在僅接收模式(或者甚至僅發(fā)射模式)下操作。在這種情況下，分離地提供發(fā)射換能器，并且可以省略發(fā)射/接收開關(guān)530。圖6示出操作包括與可變折射聲透鏡相結(jié)合的聲換能器的ICE導(dǎo)管的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在第一步驟605，將ICE導(dǎo)管540引入患者體內(nèi)，例如經(jīng)由靜脈進(jìn)入心臟。然后，在步驟610,仰角焦距控制器580控制由可變電壓源590施加到可變折射聲透鏡542的電極上的電壓，以操縱聲波束到目標(biāo)仰角。接著，在步驟615，處理器/控制器510控制發(fā)射信號(hào)源520和發(fā)射/接收開關(guān)530以施加(多個(gè))期望的電信號(hào)到聲換能器544?？勺冋凵渎曂哥R542與聲換能器544—起操作以生成聲波并將該聲波聚焦到患者的目標(biāo)區(qū)域中，該目標(biāo)區(qū)域包括目標(biāo)仰角。隨后，在步驟620，可變折射聲透鏡542與聲換能器544—起操作以接收從患者的目標(biāo)區(qū)域返回的聲波。此時(shí)。處理器/控制器510控制發(fā)射/接收開關(guān)530將聲換能器544連接到濾波器550以從聲換能器544輸出(多個(gè))龜信號(hào)到濾波器550。接著，在步驟630，濾波器550、增益/衰減器級(jí)560和聲信號(hào)處理級(jí)570—起操作以調(diào)適來自聲換能器544的電信號(hào)，并據(jù)此產(chǎn)生接收到的聲數(shù)據(jù)。然后，在步驟640，接收到的聲數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在聲成像裝置500的聲信號(hào)處理級(jí)570的存儲(chǔ)器(未示出)中。接下來，在步驟645，處理器/控制器510確定是否在另一個(gè)仰角平面內(nèi)聚焦。如果是這樣，則在步驟650，選擇新的仰角平面，并且在步驟610重復(fù)處理過程。如果不是這樣，則在步驟655聲信號(hào)處理級(jí)570處理接收到的聲數(shù)據(jù)(可能聯(lián)合處理器/控制器510)以產(chǎn)生并輸出圖像。最后，在步驟660，聲成像裝置500輸出圖像?？傮w上，方法600能夠適用于進(jìn)行測(cè)量，其中聲波是時(shí)域分辨的信號(hào)，諸如正?；芈?、M?；騊WDoppler，或者甚至是非時(shí)域分辨的信號(hào)，諸如CWDoppler。雖然在此公開了優(yōu)選實(shí)施例，在本發(fā)明的概念和范圍內(nèi)很多變化仍然有可能。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在檢査此處的說明書、附圖和權(quán)利要求書之后，這些變化將變得顯而易見。因此本發(fā)明只受到隨附的權(quán)利要求的精神和范圍的限制。權(quán)利要求1、一種導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其包括細(xì)長(zhǎng)本體(110)，其具有近端(112)和遠(yuǎn)端(114)；聲換能器(130，2300，3300，4300，544)，其被設(shè)置為靠近所述細(xì)長(zhǎng)本體(110)的所述遠(yuǎn)端(114)；和可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)，其耦合到所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)適于響應(yīng)于對(duì)其施加的至少一個(gè)選擇電壓來調(diào)節(jié)其至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性。2、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000,3000，4000，540)，其中，所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)包括布置成一維陣列的多個(gè)聲換能器元件。3、如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)沿著與所述一維陣列排列的方向相同的方向具有一長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度大于在垂直于所述長(zhǎng)度的方向上的寬度，并且其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)適于將對(duì)其施加的聲信號(hào)偏轉(zhuǎn)到離開所述一維陣列所在的平面的方向上。4、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)適于將對(duì)其施加的聲信號(hào)偏轉(zhuǎn)至少IO度的角度。5、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)包括腔室；設(shè)置在所述腔室內(nèi)的第一流體介質(zhì)(2241)和第二流體介質(zhì)(2242);和電極(2250，2260a，2260b)，在其兩端施加所述選擇電壓，其中，聲波在所述第一流體介質(zhì)(2241)中的聲速不同于所述聲波在所述第二流體介質(zhì)(2242)中的相應(yīng)聲速，其中，所述第一流體介質(zhì)(2241)和所述第二流體介質(zhì)(2242)彼此不能混合，并且其中，所述第一流體介質(zhì)(2241)具有與所述第二流體介質(zhì)(2242)基本不同的電導(dǎo)率。6、如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述第一流體介質(zhì)和所述第二流體介質(zhì)具有基本相等的密度。7、如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)包括限定出所述腔室的外殼(2210)，并且其中，所述電極中的第一個(gè)(2260a)被設(shè)置在所述外殼(2210)的第一側(cè)壁(2213)上，并且所述電極中的第二個(gè)(2260b)被設(shè)置在所述外殼(2210)的第二側(cè)壁(2214)上，其中，一維陣列的換能器元件在平行于所述第一側(cè)壁(2213)和所述第二側(cè)壁(2214)的方向上排列。8、如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000,4000，540)，其還包括設(shè)置在所述外殼(2210)的第三側(cè)壁(2215)上的第三電極(2270a)和設(shè)置在所述外殼(2210)的第四側(cè)壁(2216)上的第四電極(2270b)，其中，所述一維陣列的換能器元件從所述第三側(cè)壁(2215)直線延伸到所述第四側(cè)壁(2216)。9、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述聲換能器(130,2300，3300，4300，544)由單個(gè)聲換能器元件組成。10、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540),其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)的被調(diào)節(jié)的所述至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性包括所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)的焦距和仰角中的至少一個(gè)。11、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，沿著所述細(xì)長(zhǎng)本體(110)的側(cè)壁設(shè)置所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)和所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)。12、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，以前視構(gòu)型在所述細(xì)長(zhǎng)本體(110)的所述遠(yuǎn)端(114)處設(shè)置所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)和所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)。13、一種導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其包括具有近端(112)和遠(yuǎn)端(114)的細(xì)長(zhǎng)本體以及靠近所述細(xì)長(zhǎng)本體(110)的所述遠(yuǎn)端(114)設(shè)置的聲換能器(130，2300，3300，4300，544)，并且還包括可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)，所述可變折射聲透鏡適于響應(yīng)于向其提供的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與耦合到所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)的聲波相關(guān)聯(lián)的方向。14、如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)包括布置成一維陣列的多個(gè)聲換能器元件。15、如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)沿著與所述一維陣列排列的方向相同的方向具有一長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度大于在垂直于所述長(zhǎng)度的方向上的寬度，并且其中，所述可變折射聲透鏡(140,2200，3200，4200，542)適于將聲波偏轉(zhuǎn)到離開包括所述一維陣列及其表面的垂線的平面的方向上。16、如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)適于將所述聲波偏轉(zhuǎn)20度的角度。17、如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)包括腔室；設(shè)置在所述腔室內(nèi)的第一流體介質(zhì)(2241)和第二流體介質(zhì)(2242);和電極(2250，2260a，2260b)，對(duì)其施加所述一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，其中，聲波在所述第一流體介質(zhì)(2241)中的聲速不同于所述聲波在所述第二流體介質(zhì)(2242)中的相應(yīng)聲速，其中，所述第一流體介質(zhì)(2241)和所述第二流體介質(zhì)(2242)彼此不能混合，并且其中，所述第一流體介質(zhì)(2241)具有與所述第二流體介質(zhì)(2242)基本不同的電導(dǎo)率。18、如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述第一流體介質(zhì)(2241)和所述第二流體介質(zhì)(2242)具有基本相等的密度。19、如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)包括限定出所述腔室的外殼(2210)，并且其中，所述電極中的第一個(gè)(2260a)被設(shè)置在所述外殼(2210)的第一側(cè)壁(2213)上，并且所述電極中的第二個(gè)(2260b)被設(shè)置在所述外殼(2210)的第二側(cè)壁(2214)上，其中，一維陣列的換能器元件在平行于所述第一側(cè)壁(2213)和所述第二側(cè)壁(2214)的方向上排列。20、如權(quán)利要求19所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其還包括設(shè)置在所述外殼(2210)的第三側(cè)壁(2215)上的第三電極(2270a)和設(shè)置在所述外殼(2210)的第四側(cè)壁(2216)上的第四電極(2270b)，其中，一維陣列的換能器元件從所述第三側(cè)壁(2215)直線延伸到所述第四側(cè)壁(2216)。21、如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)由單個(gè)聲換能器元件組成。22、如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)，其中，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)的被調(diào)節(jié)的所述至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性包括所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)的焦距和仰角中的至少一個(gè)。23、一種系統(tǒng)，其包括導(dǎo)管(100，2000，3000，4000，540)，其包括細(xì)長(zhǎng)本體(110)，其具有近端(112)和遠(yuǎn)端(114)，聲換能器(130，2300，3300，4300，544)，其被設(shè)置為靠近所述細(xì)長(zhǎng)本體(110)的所述遠(yuǎn)端(114)，和可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200,542)，其耦合到所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)，所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)適于響應(yīng)于對(duì)其施加的選擇電壓來調(diào)節(jié)其至少一個(gè)聲信號(hào)處理特性；聲信號(hào)處理器(570)，其耦合到所述導(dǎo)管(100，2000，3000，4000，540)的所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544);和電壓發(fā)生器(590)，其適于施加所述選擇電壓到所述導(dǎo)管(100，2000，3000，4000，540)的所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)。24、如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)生器(590)適于施加一系列電壓，從而以特定數(shù)目的步驟將施加到所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200,542)的聲信號(hào)偏轉(zhuǎn)特定的角度。25、如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述聲信號(hào)處理器(570)適于響應(yīng)于施加到所述可變折射聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)的所述一系列電壓來生成一個(gè)或多個(gè)三維圖像。26、如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其還包括發(fā)射信號(hào)源(520);和發(fā)射/接收開關(guān)(530),其適于選擇性地將所述聲換能器(130，2300，3300，4300，544)耦合到所述發(fā)射信號(hào)源(520)以及耦合到所述聲信號(hào)處理器(570)。全文摘要一種導(dǎo)管裝置(100，2000，3000，4000，540)包括具有近端(112)和遠(yuǎn)端(114)的細(xì)長(zhǎng)本體(110)、靠近細(xì)長(zhǎng)本體(110)的遠(yuǎn)端(114)設(shè)置的聲換能器(130，2300，3300，4300，544)以及可變折射的聲透鏡(140，2200，3200，4200，542)，該可變折射的聲透鏡適于響應(yīng)于向其提供的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與耦合到聲換能器的聲波相關(guān)聯(lián)的方向。文檔編號(hào)A61L31/14GK101578069SQ200880001961公開日2009年11月11日申請(qǐng)日期2008年1月10日優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日發(fā)明者A·費(fèi)爾南德斯,B·H·W·亨德克斯,C·霍爾,F·蘇伊吉維爾,N·范德瓦特,R·塔巴克斯布萊特,S·凱珀申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司