高強度聚焦超聲定位機構的制作方法

專利名稱：高強度聚焦超聲定位機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種定位機構，特別是用于在高強度聚焦超聲系統中定位高強度聚焦超聲換能器的定位機構。
背景技術：
在高強度聚焦超聲中，聚焦超聲被用于通過高強度聚焦超聲來對目標內的組織區域進行聲波處理或治療。高強度聚焦超聲能夠用于加熱目標內的區域，它能夠被用于使微小的藥物膠囊破裂以及使藥物活化，它能夠被用于燒蝕組織，以及在更高功率下能夠利用空蝕作用以破壞目標內的區域。高強度聚焦超聲通過換能器聚焦到目標的區域上。經常地，換能器具有多個元件，并且通過控制單個元件的相位和幅值，目標內的超聲焦點能夠被一定程度地調整。除了控制由超聲換能器的元件所發射出的超聲的相位和幅值之外，經常性地換能器確實地移動。對于乳房的治療，通常使用三個自由度來機械地移動高強度聚焦超聲換能器。在其它治療療法模式下，例如用于治療纖維瘤，使用五個自由度。當目標區域被聲波處理時，關于目標的解剖學或者內部結構的詳細信息是有益的。由此，目標的聲波處理通常使用醫學成像手段而進行引導。這種醫療成像手段的示例是磁共振成像。國際專利申請公開W02008/(^6134A1公開了一種操縱器，用于控制能量輻射體的位置。

發明內容
本發明在獨立權利要求中提供了高強度聚焦超聲定位機構、高強度聚焦超聲單元、磁共振成像系統、用于致動高強度聚焦超聲定位機構的方法、以及計算機程序產品。實施例在從屬權利要求中給出。當利用磁共振成像來引導高強度聚焦超聲時，需要用于致動或者移動高強度聚焦超聲換能器的機構。例如，全部部件都是非磁性材料并且能夠容許超聲傳導介質，高強度聚焦超聲換能器沉浸到該介質之中，所述機構的結構被放置到防水容器中從而使得機構可以防水，由于用于磁共振成像的磁體的孔或區域需要容納病人、機構以及高強度聚焦超聲單元，因此機構的可用空間極其有限。使用更大的機構需要使用具有更大孔的磁體，由此增加了組合的磁共振成像以及高強度聚焦超聲單元的成本。相反地，如果機構被制成更小以及更緊湊，那么對于將目標容納在磁共振成像磁體內部所需要的孔或者區域被縮小。此外，如果結合到機構中的馬達和換能器不產生射頻噪聲，那么同樣是有益的。本發明提供一種用于定位高強度聚焦超聲換能器的高強度聚焦超聲定位機構。該機構包括定位板，該定位板適于接收高強度聚焦超聲換能器。定位板的實際定位或者位置通過致動定位機構而被調節或者操縱。由于高強度聚焦超聲換能器可以被安裝到定位板上，因此調節定位板位置或者定位就會調節高強度聚焦超聲換能器的位置或者定位或者定向。機構進一步包括適于安裝定位機構的機構支承。機構進一步包括多個桿。每個桿都具有第一端部和第二端部，其中每個桿的第一端部與定位板形成單獨的球形接頭。在此使用的桿被理解為剛性體。桿的作用是連桿機構或者機械連接中的連桿或者等同于連桿。機構進一步包括多個線性驅動器。多個線性驅動器被安裝到機構支承上。每個線性驅動器都包括驅動塊。多個桿中每一個的第二端部與一個驅動塊形成單獨的球形接頭。實施成這樣的機構具有多個優點。能夠構造出非常緊湊的機構。滑動部件的數目還可以減少。此外，這種機構的實施例允許計算出機構如何設置才能使得定位板被放置在特定位置或者地點。這允許高強度聚焦超聲換能器的精確控制和定位。在此使用的線性驅動器是適于在線性或者直線方向上移動的致動機構或部件。線性驅動器可通過螺旋機構、被致動的桿、液壓系統、線性馬達或者氣動系統而被構造而成。 在此使用的驅動塊是球形接頭或者球形接頭的部件可安裝到其上的塊或者部件。在此使用的球形接頭是提供球形運動度的接頭。球形接頭可使用球和承窩、或者它可以使用旋轉鉸鏈系統。球形接頭可以使用球和承窩構造構成。球形接頭可通過將承窩或者球放置在多個桿中一個的第一或第二端部而形成。如果球在多個桿中一個的特定端部上，那么承窩被安裝在所述桿與其形成球形接頭的部件上。如果承窩被設置在桿上，那么適合于被承窩接收的球被安裝在與桿形成球形接頭的板或塊上。定位塊可以是單獨的部件或者用于高強度聚焦超聲系統的超聲換能器可作為定位塊。在另一個實施例中，多個桿包括第一桿、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿以及第六桿。多個線性驅動器包括第一線性驅動器、第二線性驅動器以及第三線性驅動器。第一線性驅動器包括第一驅動塊。第二線性驅動器包括第二驅動塊。第三線性驅動器包括第三驅動塊。第一桿的第一端部與定位板形成第一球形接頭。第二桿的第一端部與定位板形成第二球形接頭。第三桿的第一端部與定位板形成第三球形接頭。第四桿的第一端部與定位板形成第四球形接頭。第五桿的第一端部與定位板形成第五球形接頭。第六桿的第一端部與定位板形成第六球形接頭。第一桿與第一驅動塊形成第七球形接頭。第二桿與第一驅動塊形成第八球形接頭。第三桿與第二驅動塊形成第九球形接頭。第四桿與第二驅動塊形成第十球形接頭。第五桿與第三驅動塊形成第十一球形接頭。第六桿與第三驅動塊形成第十二球形接頭。該實施例是有利的，原因是這樣實施的機構將具有三個相互垂直的自由度。在另一個實施例中，第一和第二球形接頭被安裝在第一共同軸線上。第二和第三球形接頭被安裝在第二共同軸線上。第四和第五球形接頭被安裝在第三共同軸線上。第七和第八球形接頭被安裝在第四共同軸線上。第九和第十球形接頭被安裝在第五共同軸線上。第十一和第十二球形接頭被安裝在第六共同軸線上。通過規定球形接頭固定到共同軸線上，可以理解在此意味著安裝在共同軸線上的球形接頭的旋轉中心被固定到這個軸線上。在另一個實施例中，多個桿包括第一桿、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿和第六桿。多個線性驅動器包括第一線性驅動器、第二線性驅動器、第三線性驅動器、第四線性驅動器以及第五線性驅動器。第一線性驅動器包括第一驅動塊。第二線性驅動器包括第二驅動塊。第三線性驅動器包括第三驅動塊。第四線性驅動器包括第四驅動塊。第五線性驅動器包括第五驅動塊。
第一桿的第一端部與定位板形成第一球形接頭。第二桿的第一端部與定位板形成第二球形接頭。第三桿的第一端部與定位板形成第三球形接頭。第四桿的第一端部與定位板形成第四球形接頭。第五桿的第一端部與定位板形成第五球形接頭。第六桿的第一端部與定位板形成第六球形接頭。第一桿與第一驅動塊形成第七球形接頭。第二桿與第二驅動塊形成第八球形接頭。第三桿與第三驅動塊形成第九球形接頭。第四桿與第三驅動塊形成第十球形接頭。第五桿與第四驅動塊形成第十一球形接頭。第六桿與第五驅動塊形成第十二球形接頭。這個實施例是有利的，原因是機構可以是緊湊的并且具有五個自由度。這允許高強度聚焦超聲單元通過使用減小空間大小的機構而進行復雜致動。在另一個實施例中，第二、第三、第四和第五球形接頭被安裝在第一共同軸線上。 第九和第十球形接頭被安裝在第二共同軸線上。這個實施例是有利的，原因是將球形接頭的這些組合放置在這些共同軸線上使得機構的位置能夠更簡單地計算出來。在另一個實施例中，多個線性驅動器中的至少一個包括線性滑塊、絲杠驅動桿和軸承。多個線性驅動器中的至少一個被超聲馬達所致動。在此使用的絲杠驅動器是將旋轉運動轉換到平移運動的驅動器。絲杠驅動器通過螺紋起作用或者它還可以是球絲杠驅動器或者滑動絲杠驅動器。滑動絲杠驅動器使用在驅動桿螺紋上滑動的元件。在此使用的線性滑塊是以線性或直線方式被驅動的塊。線性滑塊還可作為驅動塊。術語線性滑塊以及驅動塊在此被用作同義詞。如果線性滑塊和驅動塊是單獨的部件，那么驅動塊可連接到線性滑塊。線性滑塊可被防止通過表面或者桿進行旋轉。線性滑塊與引導表面或者桿部之間的摩擦可通過軸承減輕。多個線性驅動器中的至少一個被超聲馬達致動。在另一個實施例中，多個線性驅動器的至少一個通過手動曲柄而被致動。在另一個實施例中，線性滑塊、絲杠驅動器以及軸承是陶瓷的。這個實施例是有利的，原因是高強度聚焦超聲單元通常沉浸在用于傳導超聲的流體中。陶瓷的線性滑塊、絲杠驅動器以及軸承將能夠在流體或者液體環境下承受更長的時間。在另一個實施例中，多個桿的至少一個包括塑料。塑料用于桿在多種情況下都是有利的。在磁共振成像系統中這是有利的，原因是使用的金屬量被降低。此外，桿可由單個部件構造而成，使得用于球形接頭的承窩被模制在端部。這消除了在桿上固定用于球形接頭的承窩的需要。在另一個實施例中，多個桿的至少一個包括聚縮醛(Acetal polyoxymethylene)塑料。在另一個實施例中，第一到第二球形接頭中的至少一個包括鈦球頭。鈦球頭的使用是有利的，原因是鈦與大型磁場相容并且能夠由此被用在磁共振成像系統中。通常地，鈦是非常堅硬的金屬并且非常適于用作軸承。鈦是化學抗性的并且由此對于系統中的需要沉浸在液體中更長時間的軸承而言是一種良好的選擇。在另一方面，本發明提供一種高強度聚焦超聲單元。高強度聚焦超聲單元包括根據本發明實施例的機構。高強度聚焦超聲單元進一步包括用于致動所述機構的致動系統。 高強度聚焦超聲單元進一步包括用于控制所述致動系統的控制系統。高強度聚焦超聲單元進一步包括高強度聚焦超聲換能器。高強度聚焦超聲單元進一步包括適于接收目標的病人支承。
致動系統是適于致動所述機構的任意系統。在絲杠驅動器的情況下，致動系統將會提供旋轉運動。超聲或者步進馬達將會是致動系統的實施例的示例。機構通過線性運動起作用，因此使用空氣或者氣動流體的活塞同樣可被用于致動系統。用于控制所述致動系統的控制系統將具有多個不同實施例。控制系統可簡單地是從另一個控制器或者計算機系統接收指令的系統、以及隨后控制系統簡單地執行這些指令以及控制致動系統從而正確地致動機構。控制系統還可以更加復雜，它可以包括處理器，該處理器能夠執行對于使機構沿著第一位置與第二位置之間預定路徑進行致動所需的計算。在這種情況下，控制系統可以是處理器，能夠對機構運動進行建模。本發明的高強度聚焦超聲單元的這種實施例是有利的，原因是機構可使用減小的的空間大小。這提供了更加緊湊的高強度聚焦超聲單元。在另一方面，本發明提供一種磁共振成像系統。磁共振成像系統包括根據本發明實施例的高強度聚焦超聲單元。磁共振成像系統進一步包括用于產生磁場的磁體，該磁場用于使核子的磁自旋定向。磁共振成像系統進一步包括具有線圈的射頻系統，所述線圈被調整用于獲取磁共振成像數據。磁共振成像數據在此被限定為被線圈接收并且通過核子的磁自旋發送的數據。磁共振成像數據可被重建為磁共振成像圖像。磁共振成像系統進一步包括磁場梯度線圈，用于核子的磁自旋的定向的空間編碼。磁共振成像系統進一步包括磁場梯度線圈電源，用于將電流供應到磁場梯度線圈。磁共振成像系統進一步包括計算機系統，用于通過磁共振圖像數據構造圖像以及用于控制磁共振成像系統的運行。計算機系統適于控制高強度聚焦超聲單元。計算機系統可實際地控制高強度聚焦超聲單元的運行，或者可選擇地它可以將指令發送到高強度聚焦超聲單元以及高強度聚焦超聲單元中的計算機系統或者機載處理系統使用這些指令來產生指令，該指令控制由超聲換能器產生的超聲并且還控制機構的致動。在此使用的計算機系統被限定為適于執行機器可執行指令的機器。計算機系統可以是單個計算機、一組計算機、計算機網絡、嵌入式系統、微控制器或者適于執行機器可執行計算機程序的其它系統。在另一個方面，本發明提供了一種方法，用于致動根據本發明實施例的高強度聚焦超聲定位機構。該方法包括計算出機構從第一位置到第二位置的軌跡的步驟。機構的軌跡是機構沿循的路徑。軌跡可僅僅是路徑，或者它還可以是依時性路徑。治療方案的一部分可以是高強度聚焦超聲單元沿循的軌跡。該方法進一步包括通過計算出的軌跡產生致動方案。致動方案是對于沿循軌跡所必需的機構致動的表示。致動方案可以是機器可讀致動方案并且包含有用于控制器的指令，所述指令發送到致動器從而使機構沿著軌跡移動。致動方案還可以是一組坐標，所述坐標能夠被用于使機構沿著軌跡移動。在手動致動的情況下，這些可以是操作者在機構上撥動的一組刻度設定或者坐標。計算出機構從第一位置到第二位置的軌跡，可以理解的是，軌跡是定位板上預先確定的位置。第一位置和第二位置還能夠根據可連接到定位板的高強度聚焦超聲換能器的幾何形狀被限定。該方法進一步包括使用致動方案將機構從第一位置致動到第二位置。在自動系統中，致動器方案被控制器或者計算機系統使用，從而控制致動系統。在手動操作者的情況下，操作者使用手動系統或者通過采用控制桿或者開關或者按鈕而手動地致動機構。在另一個方面，本發明提供一種計算機程序產品，該產品包括機器可執行指令，用于由控制系統執行。該控制系統適合于控制根據本發明的高強度聚焦超聲定位機構的致動。計算機程序產品包括計算出機構從第一位置到第二位置的軌跡、使用計算出的軌跡來產生致動方案以及通過致動方案使機構從第一位置致動到第二位置的步驟。


接下來，通過示例以及參考附圖，對本發明的優選實施例進行描述，其中圖1顯示了根據本發明實施例的機構；圖加顯示了根據本發明另一個實施例的機構；圖2b從另一個視角顯示了如圖加中所示機構的同一實施例；圖2c從另一個視角顯示了如圖加中所示機構的同一實施例；圖2d從另一個視角顯示了如圖加中所示機構的同一實施例；圖3顯示了根據本發明實施例的組合的磁共振成像系統與高強度聚焦超聲系統的功能圖；圖4是顯示了根據本發明實施例的方法的框圖；圖5顯示了根據本發明實施例的絲杠驅動器的橫截面視圖；圖6顯示了如圖加-圖2d中所示機構的頂視圖，其中標記有截面線A、B和C ；圖7a顯示了如圖加到2d中所示機構沿著截面線A的橫截面視圖；圖7b顯示了如圖加到2d中所示機構沿著截面線B的橫截面視圖；以及圖7C顯示了如圖加到2d中所示機構沿著截面線C的橫截面視圖。
具體實施例方式在這些附圖中，類似編號的元件是等同的元件或者完成相同的功能。如果功能等同的話，那么先前已經說明的元件將沒有必要在后面的附圖中進行說明。圖1顯示了根據本發明實施例的機構100。該機構具有三個線性驅動器146，148， 150。機構100適于使定位板108沿著三個垂直的軸線(χ軸線102、y軸線104、以及ζ軸線 106)移動。用于標記軸線的x，y和ζ的選擇是隨意選擇。在圖1中，顯示出第一桿110、第二桿112、第三桿114、第四桿116、第五桿118、以及第六桿120。第一桿110與定位板108 形成第一球形接頭122。第二桿112與定位板108形成第二球形接頭124。第三桿114與定位板108形成第三球形接頭126。第四桿116與定位板108形成第四球形接頭128。第五桿118與定位板108形成第五球形接頭130。第六桿120與定位板108形成第六球形接頭132。第一桿110與第一驅動塊164形成第七球形接頭134。第二桿112與第一驅動塊 164形成第八球形接頭136。第三桿114與第二驅動塊166形成第九球形接頭138。第四桿 116與第二驅動塊166形成第十球形接頭140。第五桿118與第三驅動塊168形成第十一球形接頭142。第六桿118與第三驅動塊168形成第十二球形接頭144。圖1中所示為第一線形驅動器146、第二線性驅動器148以及第三線性驅動器 150。每個線性驅動器都包括桿156。所述桿被用于引導驅動塊。第一線性驅動器146包括第一驅動塊164。第二線性驅動器148包括第二驅動塊166。第三線性驅動器150包括第三驅動塊168。桿156防止驅動塊在它們被絲杠驅動桿158驅動時發生轉動或者扭轉。每個驅動塊164、166、168內也安裝有螺紋元件160。在這個實施例中，螺紋元件160包括螺紋。在另一個實施例中，可使用滾珠絲杠驅動器。絲杠驅動桿158被超聲馬達162所驅動。 超聲馬達的使用允許了對機構極其精確的控制。線性驅動器146、148、150被安裝在機構支承174上。在這種情況下，機構支承是板。這個板能夠被螺栓連接到高強度聚焦超聲單元中并且當它被螺栓連接到適當位置時能夠形成防水密封。桿156被安裝到機構支承上。與機構支承相對的是板176，所述桿156也與該板176相連接。板176、機構支承174以及桿 156的組合形成了用于機構的剛性結構。定位板108上可以看到用于安裝超聲換能器的螺紋孔178。第一球形接頭122和第二球形接頭IM沿著第一共同軸線180安裝。第二球形接頭IM和第三球形接頭1 沿著第二共同軸線182安裝。第三球形接頭1 和第四球形接頭1 沿著第三共同軸線184安裝。第一共同軸線180、第二共同軸線182和第三共同軸線184穿過定位板108。第七球形接頭134和第八球形接頭136形成了第四共同軸線186。 第四共同軸線穿過第一驅動塊164。第九球形接頭138和第十球形接頭140被固定到第五共同軸線188上。第五共同軸線188穿過第二驅動塊166。第十一球形接頭142和第十二球形接頭144沿著第六共同軸線190安裝。第六共同軸線190穿過第三驅動塊168。在這個實施例中，第一線性驅動器146、第二線性驅動器148、以及第三線性驅動器150被安裝在機構支承174上，從而使得它們提供平行于y軸的線性運動。不需要全部三個線性驅動器對齊，也不需要它們沿著所謂的y軸104。然而由于定位板108與χ軸102、 y軸104以及ζ軸106互相垂直地移動，因此它是有利的。在這個實施例中，第一共同軸線 180、第三共同軸線184、第四共同軸線186以及第六共同軸線190與ζ軸106平行。第二共同軸線182和第五共同軸線188與χ軸102平行。同樣，沒有必要這些軸線這樣布置，然而， 軸線以這樣方式布置加上線性驅動器146、148、150與y軸104對齊則允許定位板108的位置的簡單計算并且還確保了定位板108的運動與χ軸102、y軸104以及ζ軸106垂直。在運行時，第一線性驅動器146、第二線性驅動器148以及第三線性驅動器150通常將同時全部運行。這樣的原因在于，當任何一個超聲馬達162被啟動時，定位塊108都將沿著由χ軸102、y軸104或ζ軸106所示垂直方向中不止一個方向上移動。由此，同時移動全部三個驅動器是有利的，使得機構能夠沿循著預先設定的路徑移動或者沿循著軸線102、 104、106中的僅僅一個軸線移動。圖h、2b、2c和2d從不同視角顯示了根據本發明的機構200的同一實施例。圖加和2b顯示了透視圖。圖2c顯示了頂視圖以及圖2d顯示了側視圖。在這個實施例中，有五個線性驅動器對6、對8、250、252、254。該機構200具有5個自由度。這些在附圖中通過χ 軸102、y軸104以及ζ軸106所顯示。這個機構還允許定位板108圍繞著χ軸線202以及圍繞著ζ軸線204旋轉。在這些附圖中顯示的是第一桿210、第二桿212、第三桿214、第四桿216、第五桿218以及第六桿220。第一桿210和定位板208形成第一球形接頭222。第二桿212和定位板208形成第二球形接頭224。第三桿214和定位板208形成第三球形接頭226。第四桿216和定位板208形成第四球形接頭228。第五桿218和定位板208形成第五球形接頭230。第六桿220和定位板208形成第六球形接頭232。設有第一線性驅動器Μ6、第二線性驅動器Μ8、第三線性驅動器250、第四線性驅動器252、以及第五線性驅動器254。第一線性驅動器246具有第一驅動塊沈4。第二線性驅動器248具有第二驅動塊沈6。第三線性驅動器250具有第三驅動塊沈8。第四線性驅動器252具有第四驅動塊 270。第五線性驅動器邪4具有第五驅動塊272。第一桿210以及第一驅動塊264形成第七球形接頭。第二桿212和第二驅動塊266形成第八球形接頭236。第三桿214和第三驅動塊268形成第九球形接頭238。第四桿216和第三驅動塊268形成第十球形接頭M0。第五桿218和第四驅動塊270形成第十一球形接頭M2。第六桿220和第五驅動塊272形成第十二球形接頭M4。線性驅動器M6、M8、250、252、254中的每一個都具有桿156，所述桿引導驅動塊 264,266,268,270,272并且確保它們以線性方式移動。線性驅動器246、248、250、252、2M 中的每一個同樣具有如圖1中所示實施例中描述的絲杠驅動桿158、螺紋元件160、以及超聲馬達162。螺紋元件160在這個附圖中僅僅顯示在第三驅動塊268上。實際中，螺紋元件也被安裝到第一驅動塊沈4、第二驅動塊沈6、第四驅動塊270、以及第五驅動塊272上。線性驅動器246、248、250、252、2M被緊固到機構支承174。機構支承174和桿156形成用于機構200的穩定框架。如圖1中所示實施例，線性驅動器M6、M8、250、252、2M全部與y 軸104對齊，使得驅動塊沈4、沈6、沈8、270、272全部與y軸104平行地移動。第一球形接頭222、第二球形接頭224、第五球形接頭230、以及第六球形接頭232 全部安裝成使得它們與第一共同軸線280對齊。第一共同軸線觀0穿過定位板108。第九球形接頭238和第十球形接頭240都對齊并且固定到第二共同軸線282上。第二共同軸線沿著χ軸102。線性驅動器和第二共同軸線282不是必須以這種方式對齊，但是這種方式是有利的，原因是它允許機構更容易地計算線性驅動器的致動從而使得定位板108移動到期望位置。在這個附圖中，超聲換能器292被顯示成安裝到定位板108上。與圖1中所示實施例相同，在機構200的致動期間使超聲馬達162的組合同時移動是有利的。這是由于當任何一個超聲馬達162移動時，定位板108將不會在單一垂直方向 102、104、106、202、204 上移動。圖3顯示了根據本發明實施例的磁共振成像系統。磁共振成像系統300包括根據本發明實施例的高強度聚焦超聲系統302。在高強度聚焦超聲系統302中是3換能器04，該換能器定位在流體填充區域306內。超聲換能器304安裝到根據本發明實施例的機構310 的定位塊308。機構310通過致動系統312所致動。致動系統312連接到控制系統314，該控制系統適合于控制致動系統312。控制系統的組件是嵌入系統316。嵌入系統適合于計算出機構310的適當致動，從而使換能器304從第一位置移動到第二位置。目標318顯示位于目標支承319上。在目標支承中具有間隙317，該間隙允許超聲沿循著路徑356進入目標318。間隙317可適合于接收超聲耦合介質，例如凝膠墊或者超聲耦合凝膠，從而確保高強度聚焦超聲系統302與目標318之間的適當的超聲耦合。超聲聚焦到目標318內的聲波處理區域358。超聲窗口在圖中沒有顯示，該超聲窗口允許超聲從高強度聚焦超聲單元302 穿過目標支承中的間隙317并進入目標318中。磁共振成像系統包括磁體322。該磁體產生磁場，用于使核子的磁自旋定向。磁共振成像系統300還包括磁場梯度線圈326，該線圈被用于產生磁場梯度，所述磁場梯度能夠對核子的磁自旋的空間定向進行編碼。磁場梯度線圈連接到梯度電源324。磁共振成像系統300適于獲取成像區域354內的磁共振成像數據。聲波處理區域358在成像區域354內并且允許磁共振成像系統引導目標318的聲波處理。設有射頻線圈328，該線圈允許成像區域354內磁共振成像數據的獲得。射頻線圈3 連接到射頻收發器330。射頻線圈3 能夠是單獨的發送及接收線圈以及射頻收發器330也可以是單獨的發射器和接收器。設有計算機系統332，該系統具有動力系統334，該動力系統適合于對組合的磁共振成像系統300 及高強度聚焦超聲系統302進行控制。硬件接口 334連接到射頻收發器330，換能器電源連接到高強度聚焦超聲換能器304。硬件接口 334也連接到梯度電源324。硬件接口 334還連接到控制系統314，該控制系統控制高強度聚焦超聲系統302。在計算機系統中設有微處理器338，該微處理器適合于執行機器可執行指令。微處理器連接到存儲單元342。存儲單元342用于存儲計算機可讀數據。顯示在存儲器342 內的是計算機程序產品344，該產品適合于對組合的磁共振成像系統300及高強度聚焦超聲系統302的運行進行控制。存儲器還存儲其它計算機數據例如成像數據352。微處理器 338還連接到計算機內存340。在計算機內存中是計算機程序產品344。計算機程序產品 344包括磁共振成像控制模塊，該模塊允許微處理器將指令發送到硬件接口，用于控制磁共振成像系統300的運行。還設有高強度聚焦超聲控制模塊348，該模塊允許微處理器338經由硬件接口 334發送控制信號，用于控制高強度聚焦超聲系統302。還設有圖像重建模塊， 該模塊允許微處理器將磁共振成像數據重建為磁共振成像圖像。最后，還設有連接到微處理器的用戶接口 336，該接口允許微處理器顯示圖像、并且提供了允許操作者控制計算機系統332以及組合的磁共振成像系統300和高強度聚焦超聲系統302的運行的接口。圖4顯示了根據本發明方法的實施例。在步驟400中，計算出機構的軌跡。如上面所提到，當線性致動器被致動時，定位板將沿著不止一個自由度移動。在步驟400中，軌跡被計算出來。在步驟402中，計算出的軌跡被用于通過計算出的軌跡來產生致動方案。計算出的軌跡被用于產生操作者能夠用于適當地致動機構的一組指令或者能夠被控制器使用以致動機構的一組機器可讀指令。最后，在步驟404中，利用致動方案，機構從第一位置沿著軌跡被致動到第二位置。圖5顯示了根據本發明實施例的絲杠驅動器的橫截面視圖。馬達162連接到聯軸器500。聯軸器500連接到絲杠驅動桿158。馬達162和聯軸器500被連接到機構支承174 的插入件502所支承。球軸承504被用于形成插入件502與聯軸器500之間的軸承。聯軸器502和機構支承174采用靜態密封元件502被密封。這個實施例中，密封元件502是0形環，但是在其它實施例中密封元件可具有不同形式。例如，密封元件502可以是墊圈。插入件502和聯軸器502采用旋轉密封元件被密封。旋轉密封元件是例如0形環的密封元件， 當一個被密封的元件旋轉時密封元件能夠保持防水密封或者流體密封。在這個情況下，當致動該機構時聯軸器502適合于旋轉。圖2a_2d所示實施例的第三驅動塊268被顯示出來。螺紋元件160通過螺釘510 被保持在第三驅動塊268的任一端。在這個實施例中，螺紋元件160是塑料的并且被預拉伸。還可以看到軸512。用于形成第九和第十球形接頭的鈦球被連接到該軸。圖6顯示了圖加_2(1中所示的機構200的頂視圖，其中標記出截面線A、B和C。圖7A顯示了圖加_2(1中所示的機構200沿著截面線A的橫截面視圖。在這個橫截面視圖中，可以看到第九球形接頭238和第十球形接頭MO的結構細節。這些球形接頭 238,240中的每一個都連接到軸512，軸512通過螺紋桿700連接。圖7B顯示了圖中所示的機構200沿著截面線B的橫截面視圖。該橫截面視圖穿過圖中所示的第一共同軸線。圖7B顯示了第二球形接頭224、第三球形接頭 226、第四球形接頭228、以及第五球形接頭230的結構細節。第二球形接頭2M和第三球形接頭2 連接到第一軸712。第三球形接頭2 和第四球形接頭2 連接到第二軸714。 第一軸712和第二軸隨后通過螺紋桿700連接。 圖7C顯示了圖加_2(1中所示的機構200沿著截面線C的橫截面視圖。這個附圖顯示了與圖5中所示相同的橫截面視圖，除了顯示出所示機構200的另外元件。附圖標記列表
100機構
102X軸線
104Y軸線
106Z軸線
108定位板
110第一桿
112第二桿
114第三桿
116第四桿
118第五桿
120第六桿
122第一球形接頭
IM第二球形接頭
126第三球形接頭
1 第四球形接頭
130第五球形接頭
132第六球形接頭
134第七球形接頭
136第八球形接頭
138第九球形接頭
140第十球形接頭
142第十一球形接頭
144第十二球形接頭
146第一線性驅動器
148第二線性驅動器
150第三線性驅動器
156桿
158絲杠驅動桿
160螺紋元件
162超聲馬達
164第一驅動塊
166第二驅動塊
168第三驅動塊
174機構支承
176 板178用于安裝超聲換能器的螺紋孔180第一共同軸線182第二共同軸線184第三共同軸線186第四共同軸線188第五共同軸線190第六共同軸線200 機構202圍繞著χ軸線的旋轉204圍繞著y軸線的旋轉208定位板210 第一桿212 第二桿214第三桿216第四桿218第五桿220第六桿222第一球形接頭2M第二球形接頭2 第三球形接頭2 第四球形接頭230第五球形接頭232第六球形接頭234第七球形接頭236第八球形接頭238第九球形接頭240第十球形接頭242第i^一球形接頭244第十二球形接頭246第一線性驅動器248第二線性驅動器250第三線性驅動器252第四線性驅動器2M第五線性驅動器264第一驅動塊266第二驅動塊268第三驅動塊270第四驅動塊
272第五驅動塊280第一共同軸線282第二共同軸線292超聲換能器300磁共振成像系統302高強度聚焦超聲系統304換能器306流體填充區域308定位塊310 機構312致動系統314控制系統316嵌入系統317目標支承中的間隙318 目標319目標支承320換能器電源322 磁體3 梯度電源3 磁場梯度線圈3 線圈330射頻收發器332計算機系統3；34 硬件接口336 用戶接口338微處理器340 內存342存儲器344計算機程序產品346磁共振成像控制模塊348高強度聚焦超聲控制模塊350圖像重建模型352成像數據3M成像區域356超聲路徑358聲波處理區域500聯軸器502插入件504球軸承
506靜態密封元件
508旋轉密封元件
510螺釘
512軸
700螺紋桿
712 第—-軸
714 第二軸
A橫截面 線A
B橫截面 線B
C橫截面 線C
權利要求
1.一種用于定位高強度聚焦超聲換能器(四2，304)的高強度聚焦超聲定位機構(100， 200，310)，所述機構包括-適于接收所述高強度聚焦超聲換能器的定位板(108，308)；-適于安裝所述定位機構的機構支承(174)；-多個桿(110，112，114，116，118，120，210，212，214，216，218，220)，其中，每個桿具有第一端部和第二端部，每個桿的所述第一端部與所述定位板形成單獨的球形接頭(122， 124，126，128，130，132，222，224，226，228，230，232)；以及-多個線性驅動器(146，148，150，246，248，250，252，254)，其中，所述多個線性驅動器被安裝到所述機構支承，所述線性驅動器的每個包括驅動塊(164，166，168，264, 266, 268, 270,27 ，所述多個桿中的每個桿的所述第二端部與所述驅動塊中的一個形成單獨的球形接頭(134，136，138，140，142，144，234，236，238，240，242，244)。
2.如權利要求1所述的機構，其特征在于，所述多個桿包括第一桿(110)、第二桿 (112)、第三桿(114)、第四桿(116)、第五桿(118)、以及第六桿(120)；所述多個線性驅動器包括第一線性驅動器(146)、第二線性驅動器(148)、第三線性驅動器(150)，所述第一線性驅動器包括第一驅動塊(164)，所述第二線性驅動器包括第二驅動塊(166)，以及所述第三線性驅動器包括第三驅動塊(168)；所述第一桿的第一端部與所述定位板形成第一球形接頭(122)，所述第二桿的第一端部與所述定位板形成第二球形接頭(IM)，所述第三桿的第一端部與所述定位板形成第三球形接頭(126)，所述第四桿的第一端部與所述定位板形成第四球形接頭(1 )，所述第五桿的第一端部與所述定位板形成第五球形接頭(130)，以及所述第六桿的第一端部與所述定位板形成第六球形接頭(13 ；所述第一桿與所述第一驅動塊形成第七球形接頭(134)，所述第二桿與所述第一驅動塊形成第八球形接頭(136)，所述第三桿與所述第二驅動塊形成第九球形接頭(138)，所述第四桿與所述第二驅動塊形成第十球形接頭(140)，所述第五桿與所述第三驅動塊形成第十一球形接頭(142)，以及所述第六桿與所述第三驅動塊形成第十二球形接頭(144)。
3.如權利要求2所述的機構，其特征在于，所述第一和第二球形接頭被安裝在第一共同軸線(180)上；所述第二和第三球形接頭被安裝在第二共同軸線(18 上；所述第四和第五球形接頭被安裝在第三共同軸線(184)上；所述第七和第八球形接頭被安裝在第四共同軸線(186)上；所述第九和第十球形接頭被安裝在第五共同軸線(188)上；以及所述第十一和第十二球形接頭被安裝在第六共同軸線(190)上。
4.如權利要求1所述的機構，其特征在于，所述多個桿包括第一桿010)、第二桿 (212)、第三桿(214)、第四桿(216)、第五桿(218)、以及第六桿(220)；所述多個線性驅動器包括第一線性驅動器046)、第二線性驅動器048)、第三線性驅動器050)、第四線性驅動器052)、和第五線性驅動器OM)；所述第一線性驅動器包括第一驅動塊064)，所述第二線性驅動器包括第二驅動塊066)，所述第三線性驅動器包括第三驅動塊068)，所述第四線性驅動器包括第四驅動塊070)，所述第五線性驅動器包括第五驅動塊072)；所述第一桿的第一端部與所述定位板形成第一球形接頭022)，所述第二桿的第一端部與所述定位板形成第二球形接頭0 )，所述第三桿的第一端部與所述定位板形成第三球形接頭0沈)，所述第四桿的第一端部與所述定位板形成第四球形接頭0觀)，所述第五桿的第一端部與所述定位板形成第五球形接頭030)，以及所述第六桿的第一端部與所述定位板形成第六球形接頭032)；所述第一桿與所述第一驅動塊形成第七球形接頭034)，所述第二桿與所述第二驅動塊形成第八球形接頭036)，所述第三桿與所述第三驅動塊形成第九球形接頭038)，所述第四桿與第三驅動塊形成第十球形接頭040)，所述第五桿與第四驅動塊形成第十一球形接頭( ，以及所述第六桿與所述第五驅動塊形成第十二球形接頭 (244)。
5.如權利要求4所述的機構，其特征在于，所述第二、第三、第四以及第五球形接頭被安裝在第一共同軸線(觀0)上；以及所述第九和第十球形接頭被安裝在第二共同軸線 (282)上。
6.如前述權利要求任一所述的機構，其特征在于，所述多個線性驅動器中的至少一個包括線性滑塊(164，166，168，264，266，268，270，272)、絲杠驅動桿(158)，以及軸承；以及所述多個線性驅動器中的至少一個由超聲馬達(162)致動。
7.如權利要求6所述的機構，其特征在于，所述線性滑塊、絲杠驅動桿以及軸承是陶瓷的。
8.如前述權利要求任一所述的機構，其特征在于，所述多個桿中的至少一個包括塑料。
9.如前述權利要求任一所述的機構，其特征在于，所述多個桿中的至少一個包括聚縮醛塑料。
10.如前述權利要求任一所述的機構，其特征在于，所述第一到第十二球形接頭中的至少一個包括鈦球頭。
11.一種高強度聚焦超聲單元(302)，其中，所述高強度聚焦超聲單元包括 -如前述權利要求任一所述的機構(100，200，310)；-用于致動所述機構的致動系統(312)； -用于控制所述致動系統的控制系統(314)； -高強度聚焦超聲換能器092，304)；以及 -適于接收目標(318)的目標支承(319)。
12.一種磁共振成像系統，所述磁共振成像系統包括 -如權利要求11所述的高強度聚焦超聲單元(302)； -用于產生磁場以使核子的磁自旋定向的磁體(102)；-包括線圈(3 )的射頻系統(302,3 )，所述射頻系統被校準以獲取磁共振成像數據；-用于對核子的磁自旋的定向進行空間編碼的磁場梯度線圈(3 )； -用于將電流供應到所述磁場梯度線圈的磁場梯度線圈電源(3M)；以及 -用于根據所述磁共振成像數據構建圖像、并且用于控制所述磁共振成像系統的運行的計算機系統(332)，其中，所述計算機系統適于控制所述高強度聚焦超聲單元。
13.—種致動如權利要求1-10任一所述的高強度聚焦超聲定位機構(100，200，310)的方法，所述方法包括以下步驟-計算所述機構從第一位置到第二位置的軌跡G00)； -利用計算的軌跡產生致動方案G02)；以及-利用所述致動方案將所述機構從所述第一位置致動到所述第二位置(404)。
14.一種計算機程序產品(344)，包括機器可執行指令，以便由控制系統(314)執行，其中，所述控制系統適于控制如權利要求1-10任一所述的高強度聚焦超聲定位機構(100， 200,310)的致動，所述計算機程序產品包括以下步驟 -計算所述機構從第一位置到第二位置的軌跡G00)； -利用計算的軌跡產生致動方案G02)；以及-利用所述致動方案將所述機構從所述第一位置致動到所述第二位置(404)。
全文摘要
一種用于定位高強度聚焦超聲換能器(292，304)的高強度聚焦超聲定位機構(100，200，310)，所述機構包括-適于接收所述高強度聚焦超聲換能器的定位板(108，308)；-適于安裝所述定位機構的機構支承(174)；-多個桿(110，112，114，116，118，120，210，212，214，216，218，220)，其中，每個桿具有第一端部和第二端部，每個桿的所述第一端部與所述定位板形成單獨的球形接頭(122，124，126，128，130，132，222，224，226，228，230，232)；以及-多個線性驅動器(146，148，150，246，248，250，252，254)，其中，所述多個線性驅動器被安裝到所述機構支承，所述線性驅動器的每個包括驅動塊(164，166，168，264，266，268，270，272)，所述多個桿中的每個桿的所述第二端部與所述驅動塊中的一個形成單獨的球形接頭(134，136，138，140，142，144，234，236，238，240，242，244)。
文檔編號A61N7/00GK102573992SQ201080042326
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月15日 優先權日2009年9月24日
發明者H·薩爾米寧 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司