專(zhuān)利名稱(chēng)：用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置、感測(cè)方法和感測(cè)計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
CN201194837Y公開(kāi)了一種包括射頻(RF)消融電極和超聲單元的消融裝置。超聲單元用于在執(zhí)行RF消融術(shù)之前和/或期間超聲感測(cè)目標(biāo)組織。如果當(dāng)RF消融術(shù)被執(zhí)行時(shí)目標(biāo)組織被超聲感測(cè)，則超聲感測(cè)將受到施加到目標(biāo)組織的RF能量不利影響，由此，感測(cè)目標(biāo)組織的質(zhì)量可能會(huì)降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置、感測(cè)方法和感測(cè)計(jì)算機(jī)程序，其中感測(cè)對(duì)象的質(zhì)量可被提高。在本發(fā)明的第一方面中，提出了用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置，其中，感測(cè)裝置包括:-用于超聲感測(cè)對(duì)象的超聲單元，-用于將電能施加到對(duì)象的電能施加單元，-用于電屏蔽超聲單元的超聲單元屏蔽元件，其中，超聲單元屏蔽元件電連接到電能施加單元。因?yàn)槌晢卧帘卧娖帘纬晢卧?，?duì)象的超聲感測(cè)受到將電能施加(特別是用于施加電能的RF信號(hào))到超聲感測(cè)中的電容耦合較少地影響。通過(guò)將超聲單元屏蔽元件電連接到電能施加單元來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)影響的進(jìn)一步減小，因?yàn)檫@個(gè)電連接防止超聲單元屏蔽元件與電能施加單元之間的有害的電位差，該電位差可導(dǎo)致電能施加單元與超聲單元之間高度不均勻的電場(chǎng)分布，該高度不均勻的電場(chǎng)分布仍可穿透超聲單元屏蔽元件。超聲單元屏蔽元件以及此外在超聲單元屏蔽元件與電能施加單元之間的電連接因此減小了電能施加對(duì)超聲感測(cè)的不利影響，從而提高感測(cè)對(duì)象的質(zhì)量。對(duì)象優(yōu)選為人或動(dòng)物的心臟，特別是心壁的心臟組織，其中超聲單元適于超聲感測(cè)心臟組織，且電能施加單元適于將電能施加到心臟組織。優(yōu)選的是感測(cè)裝置包括導(dǎo)管,其中超聲單元、電能施加單元和超聲單元屏蔽元件集成在導(dǎo)管中。超聲單元、電能施加單元和超聲單元屏蔽元件可位于導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч苌?，特別是，在導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч艿哪┒藘?nèi)。這允許感測(cè)裝置感測(cè)對(duì)象的內(nèi)部部分(如心內(nèi)壁)或另一對(duì)象(如另一器官)的內(nèi)壁、人或動(dòng)物的另一部分(如血管)、或技術(shù)對(duì)象(如管道)的內(nèi)壁。超聲單元優(yōu)選為超聲換能器，其可操作在高于IOMHz的中心頻率處。例如，超聲換能器可操作在大約20MHz的中心頻率處。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，電能施加單元是用于將電能施加到對(duì)象的電極，其中，電極電連接到超聲單元屏蔽元件。電能施加單元優(yōu)選適于消融對(duì)象，特別是人的心臟，且電極優(yōu)選為位于導(dǎo)管的末端處的消融電極。超聲單元屏蔽元件因此優(yōu)選于電連接到消融電極?？赡軐?dǎo)致消融電極與超聲單元之間高度不均勻的電場(chǎng)分布(其仍可穿透超聲單元屏蔽元件)的有害的電位差可由此被減小，特別是可被防止。還優(yōu)選的是超聲單元包括至少兩個(gè)連接電極，其中，第一連接電極電連接到控制電連接件，所述控制電連接件用于將超聲單元與用于控制超聲單元的超聲控制單元相連接，且超聲單元的第二電極電連接到用于屏蔽控制電連接件的電連接屏蔽元件。電連接件優(yōu)選為同軸電纜，其中，控制電連接件是同軸電纜的芯，且電連接屏蔽元件優(yōu)選為同軸電纜的屏蔽件。超聲單元優(yōu)選為具有壓電材料的超聲換能器，其中優(yōu)選地，同軸電纜的芯電連接到壓電材料的第一電極，且同軸電纜的屏蔽件電連接到超聲換能器的屏蔽件。這進(jìn)一步減小了電能的施加對(duì)超聲感測(cè)的影響，且因此進(jìn)一步提高了超聲感測(cè)對(duì)象的質(zhì)量。在實(shí)施例中，電連接屏蔽元件具有小于5 Ω的電阻。電連接屏蔽元件，特別是同軸電纜的屏蔽元件的這個(gè)相對(duì)小的電阻可導(dǎo)致在電連接屏蔽元件兩端的相對(duì)低的電壓，即使由施加的能量造成的電磁干擾弓I起電流穿過(guò)電連接屏蔽元件。在優(yōu)選實(shí)施例中，超聲單元包括至少兩個(gè)連接電極，其中第一連接電極電連接到控制電連接件，該控制電連接件用于將超聲單元與用于控制超聲單元的超聲控制單元連接，且超聲單元的第二電極電連接到超聲單元屏蔽元件。超聲單元的第二電極和超聲單元屏蔽元件可形成為整體的，S卩，第二電極可形成為超聲單元屏蔽元件，或第二電極和超聲單元屏蔽元件可形成為電連接的單獨(dú)部件。特別是，超聲單元的第二電極 優(yōu)選地經(jīng)由超聲單元屏蔽元件連接到電連接屏蔽元件?？刂齐娺B接件，特別是同軸電纜的芯優(yōu)選于不與超聲單元屏蔽元件電連接。還優(yōu)選的是，超聲單元屏蔽元件是包圍超聲單元的用于電屏蔽超聲單元的外殼。外殼優(yōu)選于由諸如金屬的導(dǎo)電材料制成。外殼例如是包圍超聲單元的矩形或圓柱形盒子。外殼可包括開(kāi)口，該開(kāi)口用于允許控制電連接件，特別是同軸電纜引入外殼中，以將超聲單元與超聲控制單元電連接。進(jìn)一步優(yōu)選的是，超聲單元和外殼布置成使得能夠穿過(guò)外殼的超聲區(qū)發(fā)射和/或接收超聲波。在優(yōu)選實(shí)施例中，超聲單元在外殼的超聲區(qū)中可操作在定義超聲波長(zhǎng)的超聲頻率處，其中至少在超聲區(qū)中，外殼具有厚度小于超聲波長(zhǎng)的四分之一的壁。超聲波長(zhǎng)例如為40 μ m的量級(jí),其中，該厚度優(yōu)選小于10 μ m,更優(yōu)選小于I μ m,且甚至更優(yōu)選小于500nm。在實(shí)施例中，該厚度是大約120nm。這減小聲波(即超聲波)的一部分反射回來(lái)而未耦合到對(duì)象中的概率。優(yōu)選地，超聲區(qū)具有小到足以防止聲波任何反射的厚度。這進(jìn)一步提高了超聲感測(cè)對(duì)象的質(zhì)量。進(jìn)一步優(yōu)選的是，超聲區(qū)與超聲單元機(jī)械連接。特別是，超聲單元的電極可與外殼的超聲區(qū)機(jī)械連接。例如，電連接到電連接屏蔽元件的超聲單元電極可與外殼的超聲區(qū)機(jī)械連接。在實(shí)施例中，電連接到電連接屏蔽元件的超聲單元電極和外殼的超聲區(qū)可形成為整體的。機(jī)械接觸可提聞聲波的傳輸，且因此進(jìn)一步提聞超聲感測(cè)對(duì)象的質(zhì)量。還優(yōu)選的是，感測(cè)裝置包括對(duì)象影響確定單元，該對(duì)象影響確定單元用于根據(jù)對(duì)象的超聲感測(cè)來(lái)確定能量施加對(duì)對(duì)象的影響。進(jìn)一步優(yōu)選的是，能量施加單元適于消融對(duì)象，其中，對(duì)象影響確定單元適于根據(jù)對(duì)象的超聲感測(cè)來(lái)確定消融深度。例如，對(duì)象影響確定單元可適于基于通過(guò)超聲感測(cè)對(duì)象而產(chǎn)生的M型圖像來(lái)確定損傷邊界的進(jìn)展。因?yàn)槌暩袦y(cè)僅受到用于消融對(duì)象的對(duì)對(duì)象施加能量而引起的很小影響，或因?yàn)槌暩袦y(cè)根本不受能量施加而引起的影響，因此可以以高質(zhì)量來(lái)監(jiān)控?fù)p傷邊界的進(jìn)展，從而允許基于超聲感測(cè)進(jìn)行消融術(shù)的高質(zhì)量監(jiān)控。在本發(fā)明的另一方面中，提出了用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)方法，其中，感測(cè)方法包括:-通過(guò)超聲單元超聲感測(cè)對(duì)象，-通過(guò)電能施加單元將電能施加到對(duì)象，其中，電連接到電能施加單元的超聲單元屏蔽元件電屏蔽超聲單元。在本發(fā)明的另一方面中，提出了用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)計(jì)算機(jī)程序，其中，感測(cè)計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在控制感測(cè)裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，該程序代碼模塊用于使如在權(quán)利要求1中定義的感測(cè)裝置執(zhí)行如在權(quán)利要求13中定義的感測(cè)方法的步驟。應(yīng)理解的是，權(quán)利要求1的感測(cè)裝置、權(quán)利要求13的感測(cè)方法和權(quán)利要求14的感測(cè)計(jì)算機(jī)程序具有特別是如在從屬權(quán)利要求中定義的相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的任何組合。根據(jù)參考在下文中描述的實(shí)施例及其說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其它方面將是明顯的。


圖1示意性且示例性示出用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置的實(shí)施例；圖2示意性且示例性示出感測(cè)裝置的導(dǎo)管末端的實(shí)施例；圖3示意性且示例性示出導(dǎo)管末端的元件的電連接件；圖4示意性且示例性示出感測(cè)裝置的導(dǎo)管末端的另一實(shí)施例；圖5示意性且示例性示出通過(guò)心壁組織處的超聲脈沖的反射所產(chǎn)生的回波序列的表示；圖6示意性且示例性示出取決于動(dòng)態(tài)回波序列的超聲信號(hào)的二維表示；以及圖7示出示例性說(shuō)明用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性且示例性示出用于感測(cè)對(duì)象4的感測(cè)裝置I。在該實(shí)施例中，對(duì)象4是位于桌子60上的人13的心臟。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)象是心臟4的壁的心臟組織。感測(cè)裝置I包括具有導(dǎo)管末端19的導(dǎo)管12，該導(dǎo)管末端19在圖2中被更詳細(xì)地示意性且示例性示出。導(dǎo)管末端19包括用于超聲感測(cè)心臟組織的超聲單元11、用于將電能施加到心臟組織的電能施加單元9、以及用于電屏蔽超聲單元11的超聲單元屏蔽元件16，其中，超聲單元屏蔽元件16經(jīng)由電連接件18電連接到電能施加單元9。超聲單元11由超聲控制單元5控制，其中，超聲單元11和超聲控制單元5適于將超聲脈沖發(fā)送到心臟組織中，在超聲脈沖由心臟組織反射之后接收動(dòng)態(tài)回波序列，并根據(jù)所接收的動(dòng)態(tài)回波序列產(chǎn)生超聲信號(hào)。超聲單元11經(jīng)由也位于導(dǎo)管12內(nèi)的同軸電纜17與超聲控制單元5連接。在圖3中更詳細(xì)地示意性示出超聲單元11到同軸電纜17的電連接件。
超聲單元11包括電連接到控制電連接件40的第一連接電極14，該控制電連接件40是同軸電纜17的芯。超聲單元11還包括與第一電極14相對(duì)的第二電極15，其中，第二電極15電連接到作為同軸電纜17的電磁屏蔽件的電連接屏蔽元件42。同軸電纜17還包括在芯40與電磁屏蔽件42之間的內(nèi)部介電絕緣體41和在該實(shí)施例中是外部塑料護(hù)套的外部絕緣護(hù)套。同軸電纜17的芯和同軸電纜17的電連接屏蔽元件42優(yōu)選由金屬制成，例如由銅制成。超聲單元11是包括壓電材料30的超聲換能器，其中，兩個(gè)電極14和15位于壓電材料30的相對(duì)側(cè)。電連接屏蔽元件42具有小于5 Ω的電阻。超聲單元11的第二電極15經(jīng)由超聲單元屏蔽元件16連接到同軸電纜17的電磁屏蔽件42。超聲單元11的第二電極15和超聲單元屏蔽元件16可形成為整體的，即，第二電極15可形成為超聲單元 屏蔽元件16，或第二電極15和超聲單元屏蔽元件16可形成為電連接的單獨(dú)部件?？刂齐娺B接件40，即，同軸電纜17的芯不與超聲屏蔽元件16電連接。超聲單元屏蔽元件16是包圍超聲單元11的用于電屏蔽超聲單元11的外殼。外殼16由例如金屬的導(dǎo)電材料制成。優(yōu)選地，外殼16例如是包圍超聲單兀11的矩形或圓柱形盒子。外殼16包括開(kāi)口 51，同軸電纜17被引入該開(kāi)口 51中以將超聲單元11與超聲控制單元5電連接。超聲單兀11和外殼16被布置成使得能夠穿過(guò)外殼16的超聲區(qū)50發(fā)射和/或接收超聲波。超聲單元11在外殼的超聲區(qū)中可操作在定義超聲波長(zhǎng)的20MHz的超聲頻率(即，中心頻率)處，其中，至少在超聲區(qū)50中，外殼16具有厚度小于超聲波長(zhǎng)的四分之一的壁。外殼16在超聲區(qū)50中的壁的厚度優(yōu)選小于10 μ m,更優(yōu)選小于I μ m,且甚至更優(yōu)選小于500nm。在該實(shí)施例中，該厚度是大約120nm。再次參照?qǐng)D2，電能施加單元9是用于將電RF能量施加到心臟組織的消融電極，其中，消融電極9經(jīng)由電連接件18電連接到外殼16。消融電極9是設(shè)置在導(dǎo)管12的末端19處的帽電極，并包括用于允許超聲單元11通過(guò)開(kāi)口 52感測(cè)心臟組織的正面中心開(kāi)口 52。消融電極9與子控制單元6連接，該子控制單元6用于經(jīng)由例如作為電纜的電連接件61控制消融電極9。子控制單元6和超聲控制單元5集成在控制單元7中。在其它實(shí)施例中，控制單元可以是單獨(dú)的控制單元。此外，子控制單元6還優(yōu)選適于控制導(dǎo)管末端19的轉(zhuǎn)向和/或沖洗。在該情況下，導(dǎo)管還分別包括未在圖1或圖2中示出的轉(zhuǎn)向元件和/或沖洗元件?？捎扇我鈹?shù)量的控制單元，例如由單個(gè)控制單元或由兩個(gè)或多于兩個(gè)控制單元來(lái)執(zhí)行不同的控制功能。外殼16的超聲區(qū)50與超聲單元11機(jī)械連接。具體來(lái)說(shuō)，超聲區(qū)50優(yōu)選位于壓電材料12的正面，并與第二電極15直接接觸，或如果第二電極形成超聲單元屏蔽元件，則超聲區(qū)50是機(jī)械地耦合到壓電材料30的第二電極。在超聲區(qū)50中的金屬層足夠薄，以使得聲波不反射回來(lái)，而是耦合到心臟組織中。如上面更詳細(xì)說(shuō)明的那樣，該金屬層具有優(yōu)選于遠(yuǎn)低于聲波波長(zhǎng)的四分之一的厚度。金屬層由金制成。在另一實(shí)施例中，金屬層也可由另一金屬制成。圖4示意性且示例性示出導(dǎo)管12的末端的另一實(shí)施例。圖4所示的導(dǎo)管末端除了第二電極15與外殼16的超聲區(qū)50之間的間隙以夕卜,類(lèi)似于以上參照?qǐng)D2描述的導(dǎo)管末端。相應(yīng)地，第二電極15經(jīng)由電連接件31與同軸電纜17的電連接屏蔽元件連接。如果間隙處于第二電極15與外殼16的超聲區(qū)50之間，則外殼16在超聲區(qū)50中的厚度優(yōu)選為非常小，例如小于I μ m,更優(yōu)選小于500nm,且甚至更優(yōu)選小于lOOnm。再次參照?qǐng)D1，感測(cè)裝置I還包括對(duì)象影響確定單元103，其用于根據(jù)對(duì)象4的超聲感測(cè)來(lái)確定能量施加對(duì)對(duì)象4的影響。具體來(lái)說(shuō)，能量施加單元9適于消融對(duì)象4，其中，對(duì)象影響確定單元103適于根據(jù)對(duì)象4的超聲感測(cè)來(lái)確定消融深度，其也可被視為損傷邊界。對(duì)象影響確定單元103因此適于接收來(lái)自超聲單元5的超聲信號(hào)，并根據(jù)所接收的超聲信號(hào)確定消融深度。在下文中將更詳細(xì)地描述消融深度的確定。如果將超聲脈沖發(fā)送到對(duì)象，則超聲脈沖在不同的深度處被反射，使得回波信號(hào)由超聲單元11接收?；夭ㄐ盘?hào)形成回波序列，通過(guò)在對(duì)象內(nèi)不同深度處的超聲脈沖的反射來(lái)產(chǎn)生該回波信號(hào)。在圖5中示意性且示例性示出了回波序列21。通過(guò)考慮聲速和在超聲脈沖被發(fā)送到對(duì)象之后記錄回波的時(shí)間，回波序列可轉(zhuǎn)化為在對(duì)象內(nèi)對(duì)象在深度上的超聲反射特性的相關(guān)性。在圖5中，根據(jù)以任意單位的深度d示出了對(duì)應(yīng)于超聲反射特性的回波序列的以任意單位的振幅α，該深度d對(duì)應(yīng)于在脈沖被發(fā)送到對(duì)象中之后接收相應(yīng)回波的時(shí)間。在本實(shí)施例中，對(duì)象 是心臟的壁，其中，超聲脈沖被發(fā)送到壁的心臟組織中。在圖5中，由22和23表示的回波序列21的區(qū)域?qū)?yīng)于心壁的前表面和后表面。區(qū)域24由超聲脈沖直接產(chǎn)生。因此，在嚴(yán)格的意義上，回波序列是在圖5中示出的不具有區(qū)域24的曲線(xiàn)。圖5所示的回波序列21允許相對(duì)于發(fā)射超聲脈沖并接收回波的超聲單元11的位置，來(lái)確定前表面22和后表面23的位置。區(qū)域24中的第一測(cè)量振幅標(biāo)記超聲單元11的位置。區(qū)域24后面是包括振幅基本為零的區(qū)域，且過(guò)了不久，振幅在標(biāo)記對(duì)象處的第一反射(即，標(biāo)記對(duì)象的前表面)的區(qū)域23中再次增大。接下來(lái)是包括與在心壁的組織內(nèi)的反射相對(duì)應(yīng)的較小振幅的區(qū)域25，且隨后在區(qū)域22中，振幅再次明顯增大，從而標(biāo)記心壁的后表面。因此,回波序列21允許基于區(qū)域22和23，來(lái)確定前表面和后表面的位置。如將在下面進(jìn)一步解釋的那樣，其間的區(qū)域25用于確定消融深度。對(duì)象影響確定單元103優(yōu)選適于確定在包括振幅值基本為零的區(qū)域之后的區(qū)域23中增大的振幅的位置，來(lái)作為對(duì)象前表面的位置。接著，振幅在區(qū)域25中大幅降低，且振幅下一明顯增大的位置(區(qū)域22)被確定為心壁后表面的位置。換句話(huà)說(shuō)，在區(qū)域24中的超聲單元的換能器結(jié)束之后，隨之發(fā)生“平靜期”。隨后，由與前表面相關(guān)聯(lián)的區(qū)域23中的反射終止了該平靜期。在區(qū)域23中的這個(gè)反射之后，由超聲強(qiáng)度中的快速且小的溫度變化所標(biāo)記的時(shí)段25出現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，時(shí)段25中的信號(hào)包絡(luò)趨向于具有強(qiáng)度上的指數(shù)減小。在時(shí)段25結(jié)束時(shí)，再次在與后表面相關(guān)聯(lián)的區(qū)域22中觀(guān)察到強(qiáng)烈的反射?？深A(yù)先定義閾值，特別是可預(yù)先定義相對(duì)閾值，其中如果在“平靜期”之后的反射超過(guò)相應(yīng)的預(yù)先定義的閾值則前表面被探測(cè)到，且其中如果在時(shí)段25結(jié)束時(shí)信號(hào)超過(guò)相應(yīng)的閾值則后表面被探測(cè)到?？赏ㄟ^(guò)采用具有已知的前表面和后表面位置的壁的校準(zhǔn)測(cè)量來(lái)預(yù)先定義閾值。在圖5中示例性示出的回波序列21由在某一時(shí)間發(fā)送到對(duì)象中的超聲脈沖產(chǎn)生。這些超聲脈沖中的數(shù)個(gè)在不同的時(shí)間被發(fā)送到對(duì)象，從而在不同的時(shí)間產(chǎn)生回波序列。在不同的時(shí)間從不同的超聲脈沖得到的且因此屬于不同時(shí)間的這些回波序列形成動(dòng)態(tài)回波序列。取決于所接收的動(dòng)態(tài)回波序列的超聲信號(hào)因此表示在不同的深度和不同的時(shí)間的對(duì)象的超聲反射特性。在圖6中示意性和示例性示出這樣的超聲信號(hào)。
在圖6中，超聲信號(hào)的不同振幅由不同的亮度來(lái)表示，其中，較高的亮度對(duì)應(yīng)于較大的振幅。示出了取決于深度d和產(chǎn)生相應(yīng)的回波序列的時(shí)間t的振幅。圖6中所示的超聲信號(hào)形成可被視為M型圖像的圖像。通過(guò)執(zhí)行消融術(shù)，在心壁中產(chǎn)生損傷，其中，由心壁組織內(nèi)的損傷的邊界來(lái)定義消融深度。對(duì)象影響確定單元適于確定超聲信號(hào)中的不連續(xù)性，并將消融深度確定為出現(xiàn)不連續(xù)性的超聲信號(hào)的深度。例如，在圖6中，在第一橢圓26中，僅存在超聲信號(hào)的連續(xù)變化，其指示了在將消融能量施加到組織期間心壁組織的宏觀(guān)組織擴(kuò)張。在第二橢圓27中，可觀(guān)察到超聲信號(hào)的變化中的不連續(xù)性，其指示消融深度。因此，圖6示出在第二橢圓27中的損傷的進(jìn)展，即，增加的消融深度。基于觀(guān)察到的不連續(xù)性，消融深度被確定，如在某一時(shí)間內(nèi)由第二雙向箭頭29示例性指示的那樣；而第一雙向箭頭28指示在某一時(shí)間內(nèi)心壁的厚度。此外，由于如在圖6中可看到的宏觀(guān)組織擴(kuò)張，心壁的厚度在執(zhí)行消融術(shù)期間隨著時(shí)間而變化。對(duì)于關(guān)于消融深度的確定的更多細(xì)節(jié)，參考W02010/082146A1，其因此通過(guò)引用被并入。子控制單元6優(yōu)選適于根據(jù)對(duì)象影響確定單元103所確定的消融深度來(lái)控制消融電極9。例如，根據(jù)所確定的消融深度來(lái)控制將消融能量施加到對(duì)象4的功率和/或持續(xù)時(shí)間。對(duì)象影響確定單元103可適于根據(jù)超聲信號(hào)確定心壁的前表面和后表面的位置，并適于根據(jù)這些位置確定心壁的厚度，即，相對(duì)應(yīng)的深度位置彼此相減以確定心壁的厚度。子控制單元6隨后可適于根據(jù)這個(gè)確定的厚度和所確定的消融深度來(lái)控制消融電極9。優(yōu)選地，子控制單元6適于消融心壁組織，直到達(dá)到心壁組織的透壁性的期望程度為止，特別是直到所產(chǎn)生的損傷是透壁的。優(yōu)選地，感測(cè)裝置I適于重復(fù)確定心壁的厚度和消融深度，其中，消融深度確定單元103適于根據(jù)所確定的厚度和所確定的消融深度重復(fù)確定消融的透壁性的程度。特別是，如果已達(dá)到消融的透壁性的預(yù)定程度，則感測(cè)裝置I適于終止消融術(shù)。感測(cè)裝置I還包括用于可視化消融深度的可視化單元20。特別是，可視化單元20適于可視化損傷邊界的進(jìn)展。優(yōu)選于實(shí)時(shí)執(zhí)行可視化。可視化單元20優(yōu)選適于顯示超聲信號(hào)、消融的進(jìn)展(即，損傷邊界)、以及前后表面位置。優(yōu)選結(jié)合用于確定特別是在對(duì)象4內(nèi)，優(yōu)選于在人或動(dòng)物的心臟內(nèi)的導(dǎo)管12的位置和/或取向的系統(tǒng)來(lái)使用感測(cè)裝置I。在該實(shí)施例中，如磁共振圖像系統(tǒng)或X射線(xiàn)熒光透視系統(tǒng)之類(lèi)的成像系統(tǒng)用于確定導(dǎo)管的位置和/或取向。該成像系統(tǒng)由圖1所示的虛線(xiàn)8表示。導(dǎo)管12，特別是，導(dǎo)管末端可包括用于便于通過(guò)使用成像系統(tǒng)8來(lái)確定導(dǎo)管的取向和/或位置的元件。例如，導(dǎo)管末端可包括跟蹤線(xiàn)圈(如果導(dǎo)管末端被使用在磁共振成像系統(tǒng)內(nèi))，或包括可在X射線(xiàn)圖像上被識(shí)別且被成形為使得能夠通過(guò)使用X射線(xiàn)熒光透視系統(tǒng)確定導(dǎo)管的位置和/或取向的元件。導(dǎo)管末端也可包括用于確定對(duì)象4內(nèi)的導(dǎo)管12，特別是導(dǎo)管末端的位置和/或取向的位置傳感器。
定位系統(tǒng)允許用戶(hù)對(duì)在患者的心臟內(nèi)，或更具體地在左心房中的導(dǎo)管12進(jìn)行定位。用戶(hù)可相對(duì)于心壁將導(dǎo)管12定位在正確的位置中，以使用超聲單元11和對(duì)象影響確定單元103所產(chǎn)生的超聲信號(hào)來(lái)測(cè)量壁厚度。通過(guò)使用所確定的導(dǎo)管位置，能夠顯示在心臟的圖像中的心壁的厚度。在收集足夠的測(cè)量之后，即，在確定在心壁上心壁在不同位置處的厚度之后，用戶(hù)可隨后根據(jù)所確定的心壁厚度來(lái)建立包括所需功率和持續(xù)時(shí)間的消融策略。也能夠使用導(dǎo)管末端，來(lái)為了驗(yàn)證目的跟蹤先前進(jìn)行的消融損傷。已產(chǎn)生的損傷的連續(xù)性和深度可被確定。在下文中，關(guān)于圖7所示的流程圖示例性描述了用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)方法的實(shí)施例。包括超聲單元11和能量施加單元9的導(dǎo)管末端19被引入人或動(dòng)物的心臟4中，用于消融心壁組織，其中，導(dǎo)管末端19的位置已被確定。在步驟201中，超聲單元11將超聲脈沖發(fā)送到心壁組織中，在超聲脈沖已被心壁組織反射之后接收動(dòng)態(tài)回波序列，并根據(jù)所接收的動(dòng)態(tài)回波序列產(chǎn)生超聲信號(hào)。在步驟202中，對(duì)象影響確定單元103確定心壁組織在導(dǎo)管末端19的位置處的厚度，且在步驟203中，基于所確定的心壁組織的厚度來(lái)確定消融參數(shù)。消融參數(shù)的這個(gè)確定可例如通過(guò)使用預(yù)定的消融參數(shù)來(lái)自動(dòng)執(zhí)行，該預(yù)定的消融參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中且被分配給不同的心壁組織厚度，并可以是影響消融參數(shù)的選擇的一些另外的參數(shù)，例如，所期望的損傷形狀、心臟內(nèi)所期望的損傷的位置、患者的年齡等。消融參數(shù)例如是施加消融能量的功率和/或持續(xù)時(shí)間。此外，作為消融參數(shù)，透壁性的程度例如通過(guò)使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的查找表由用戶(hù)定義或被自動(dòng)確定。消融參數(shù)的確定可由例如子控制單元6或?qū)ο笥绊懘_定單元103執(zhí)行。在步驟204中，消融術(shù)開(kāi)始，且當(dāng)心壁組織被消融時(shí)，由電連接到能量施加單元9的超聲單元屏蔽元件16屏蔽的超聲單元11產(chǎn)生由對(duì)象影響確定單元103使用的用于確定心壁組織的消融深度和厚度的超聲信號(hào)。此外，在步驟204中，心壁組織的消融深度和厚度在可視化單元20上被可視化。在消融術(shù)期間，對(duì)象影響確定單元計(jì)算透壁性的程度，并在步驟205中檢查在步驟203中定義的透壁性的程度是否已達(dá)到。如果是這樣情況，則消融術(shù)以及優(yōu)選還有超聲監(jiān)控在步驟206中停止。如果所定義的透壁性的程度沒(méi)有達(dá)到，則繼續(xù)消融術(shù)以及對(duì)心壁組織的消融深度和厚度的確定。可省略步驟201到203，S卩，導(dǎo)管末端12可已布置在期望的位置處，且能量可通過(guò)電能施加單元，特別是通過(guò)消融電極施加到對(duì)象，同時(shí)由電連接到電能施加單元的超聲單元屏蔽元件所屏蔽的超聲單元來(lái)超聲感測(cè)對(duì)象。用于心律失常的已知導(dǎo)管消融術(shù)中的主要缺點(diǎn)是當(dāng)損傷產(chǎn)生時(shí)，缺乏關(guān)于損傷質(zhì)量的足夠信息。治療專(zhuān)家常常依靠其自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)確定最佳消融參數(shù)，例如功率、溫度和施加功率的持續(xù)時(shí)間。消融的最佳參數(shù)在很大程度上例如是由于例如局部心壁的厚度、通過(guò)血流的局部冷卻、導(dǎo)管與心臟組織之間的接觸等的患者內(nèi)和患者間的差異。因此期望導(dǎo)管消融術(shù)，特別是RF導(dǎo)管的更充分的控制。上述感測(cè)裝置可適于提供心臟組織中損傷發(fā)展的實(shí)時(shí)反饋，并可相對(duì)于在治療部位處的心臟組織的厚度提供關(guān)于損傷的深度的實(shí)時(shí)信息。這可防止由于在導(dǎo)管消融術(shù)中的欠熱和/或過(guò)熱而引起的傷害和死亡。高頻超聲可用于監(jiān)控在M型成像中的損傷邊界的進(jìn)展。
如果RF消融與使用集成在RF消融導(dǎo)管的末端中的超聲換能器的超聲成像同時(shí)被執(zhí)行，則RF信號(hào)到超聲信號(hào)中的電容耦合可通常產(chǎn)生。RF信號(hào)可干擾超聲信號(hào)，使得組織反射在由被干擾的超聲信號(hào)所產(chǎn)生的M型圖像中幾乎是不可見(jiàn)的，因?yàn)樵诔曅盘?hào)中由RF信號(hào)的干擾引起的變化的振幅通常比通過(guò)由心臟組織反射的超聲波所引起的超聲信號(hào)的振幅大得多。本發(fā)明的感測(cè)裝置可適于包括在消融導(dǎo)管內(nèi)的超聲換能器和消融電極，使得RF干擾的影響被減小，而沒(méi)有不利地影響超聲信號(hào)。RF導(dǎo)管消融信號(hào)的頻率可為大約450kHz。優(yōu)選于以大于IOMHz的中心頻率來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)超聲損傷監(jiān)控。例如，中心頻率為大約20MHz。然而，RF信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生高頻諧波，其可明顯影響在超聲換能器的帶寬內(nèi)的用于實(shí)時(shí)損傷評(píng)估的超聲信號(hào)。感測(cè)裝置因此優(yōu)選被改裝，使得RF消融信號(hào)對(duì)超聲信號(hào)的影響盡可能得小，且優(yōu)選在超聲信號(hào)噪聲電平內(nèi)。包括消融電極和超聲換能器的相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)管可結(jié)合很多RF信號(hào)發(fā)生器來(lái)工作。此外，如果需要的話(huà)，數(shù)字濾波可用于將RF信號(hào)對(duì)超聲信號(hào)的剩余影響從超聲信號(hào)中過(guò)濾出來(lái)，而沒(méi)有不利地影響RF消融術(shù)。感測(cè)裝置可被改裝為心臟消融監(jiān)控導(dǎo)管，其可結(jié)合RF信號(hào)發(fā)生器來(lái)使用。然而，感測(cè)裝置也可適于感測(cè)其它對(duì)象，例如人或動(dòng)物的其它部分(例如另一器官或血管)或諸如管道的技術(shù)對(duì)象。而且，代替施加RF能量，電能施加單元也可適于將其它電能施加到對(duì)象。雖然在上面參照?qǐng)D2描述的實(shí)施例中，導(dǎo)管僅包括能量施加單元和超聲單元，但導(dǎo)管還可包括另外的元件，例如另外的感測(cè)元件和/或另外的能量施加元件、沖洗元件等。根據(jù)附圖、公開(kāi)內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施所要求的發(fā)明時(shí)可理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的其它變形。

在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”并不排除其它元件或步驟，且不定冠詞“一(a)”或“一個(gè)(an)”并不排除多個(gè)。單個(gè)單元或設(shè)備可實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中列舉的數(shù)項(xiàng)功能。僅僅某些措施在相互不同的從屬權(quán)利要求中被列舉的事實(shí)并不表示這些措施的組合不能被有利地使用。由一個(gè)或數(shù)個(gè)單元或設(shè)備執(zhí)行的確定(例如消融深度或心壁厚度的確定)可由任意其它數(shù)量的單元或設(shè)備來(lái)執(zhí)行。例如，消融深度或心壁厚度的確定可由單個(gè)單元或由任意其它數(shù)量的不同單元來(lái)執(zhí)行。根據(jù)上述感測(cè)方法進(jìn)行的感測(cè)裝置的確定和/或控制可被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序的程序代碼模塊和/或?qū)Ｓ糜布?。?jì)算機(jī)程序可存儲(chǔ)/分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)(例如，光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì))上，連同其它硬件一起或作為其它硬件的部分被提供，但也可以按其它形式來(lái)分布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其它有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電信系統(tǒng)。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置，所述感測(cè)裝置(I)包括: -超聲單元(11)，其用于超聲感測(cè)所述對(duì)象(4)， -電能施加單元(9),其用于將電能施加到所述對(duì)象(4), -超聲單元屏蔽元件(16)，其用于電屏蔽所述超聲單元(11)，其中，所述超聲單元屏蔽元件(16)電連接到所述電能施加單元(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述感測(cè)裝置(I)包括導(dǎo)管(12)，其中，所述超聲單元(U)、所述電能施加單元(9)和所述超聲單元屏蔽元件(16)集成在所述導(dǎo)管(12)中。
3.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述電能施加單元(9)是用于將電能施加到所述對(duì)象(4)的電極，且其中，所述電極(9)電連接到所述超聲單元屏蔽元件(16)。
4.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述超聲單元(11)包括至少兩個(gè)連接電極(14、15)，其中，第一連接電極(14)電連接到控制電連接件(40)，所述控制電連接件(40)用于將所述超聲單元(11)與用于控制所述超聲單元(11)的超聲控制單元(5 )連接，且所述超聲單元(11)的第二電極(15)電連接到用于屏蔽所述控制電連接件(40)的電連接屏蔽元件(42)。
5.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述電連接屏蔽元件(42)具有小于5Ω的電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述超聲單元(11)包括至少兩個(gè)連接電極(14、15)，其中，第一連接電極(14)電連接到控制電連接件(40)，所述控制電連接件(40)用于將所述超聲單元(11)與用于控制所述超聲單元(11)的超聲控制單元(5 )連接，且所述超聲單元(11)的第二電極(15)電連接到所述超聲單元屏蔽元件(16)。
7.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述超聲單元屏蔽元件(16)是包圍所述超聲單元(11)的用于電屏蔽所述超聲單元(11)的外殼。
8.如權(quán)利要求7所述的感測(cè)裝置，其中，所述超聲單元(11)和所述外殼(16)布置成使得能夠穿過(guò)所述外殼(16)的超聲區(qū)(50)發(fā)射和/或接收超聲波。
9.如權(quán)利要求8所述的感測(cè)裝置，其中，所述超聲單元(11)在所述外殼(16)的所述超聲區(qū)(50)中可操作在定義超聲波長(zhǎng)的超聲頻率處，且其中，至少在所述超聲區(qū)(50)中，所述外殼(16)具有厚度小于所述超聲波長(zhǎng)的四分之一的壁。
10.如權(quán)利要求8所述的感測(cè)裝置，其中，所述超聲區(qū)(50)與所述超聲單元(11)機(jī)械連接。
11.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其中，所述感測(cè)裝置(I)還包括對(duì)象影響確定單元(103)，其用于根據(jù)所述對(duì)象(4)的超聲感測(cè)來(lái)確定能量施加對(duì)所述對(duì)象(4)的影響。
12.如權(quán)利要求11所述的感測(cè)裝置，其中，所述能量施加單元(9)適于消融所述對(duì)象(4)，且其中，所述對(duì)象影響確定單元(103)適于根據(jù)所述對(duì)象(4)的超聲感測(cè)來(lái)確定消融深度。
13.一種用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)方法，所述感測(cè)方法包括: -通過(guò)超聲單元(11)超聲感測(cè)所述對(duì)象(4)， -通過(guò)電能施加 單元(9)將電能施加到所述對(duì)象(4), 其中，電連接到所述電能施加單元(9)的超聲單元屏蔽元件(16)電屏蔽所述超聲單元(11)。
14.一種用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)計(jì)算機(jī)程序，所述感測(cè)計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在控制所述感測(cè)裝置的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊用于使如權(quán)利要求I所述的感測(cè)裝置執(zhí)行如在權(quán)利要求13中所述的感測(cè)方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于感測(cè)對(duì)象的感測(cè)裝置。感測(cè)裝置包括用于超聲感測(cè)對(duì)象(4)的超聲單元(11)，用于將電能施加到對(duì)象(4)的電能施加單元(9)，以及用于電屏蔽超聲單元(11)的超聲單元屏蔽元件(16)，其中超聲單元屏蔽元件(16)電連接到電能施加單元(9)。因?yàn)槌晢卧帘卧娖帘纬晢卧?，?duì)象的超聲感測(cè)受電能的施加，特別是可用于施加電能的RF信號(hào)到超聲感測(cè)中的電容耦合較少地影響。通過(guò)將超聲單元屏蔽元件電連接到電能施加單元來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)影響的進(jìn)一步減小。
文檔編號(hào)A61B8/12GK103220983SQ201180055593
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者F·P·M·布德澤拉, N·米哈伊洛維奇, A·J·J·拉德馬克斯, C·A·N·M·范德弗洛坦恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司