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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich der Ultraschalltherapietechnik und betrifft insbesondere ein Ultraschalltherapiegerät.
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Hintergrund der Erfindung
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Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU, High Intensity Focused Ultrasound) bezeichnet eine Technologie, bei der Ultraschallwellen, die von mehreren Ultraschallemissionseinheiten (z. B. Array-Elementen) emittiert werden, auf einen gemeinsamen Fokus (Zielpunkt) fokussiert werden und dadurch am Fokus (Fokuszone) Ultraschallwellen mit einer sehr hohen Intensität erzeugt werden. Z.B. kann der Ultraschall auf das zu behandelnde Gewebe im Inneren des menschlichen Körpers fokussiert werden, um dieses gezielt zu behandeln (z. B. durch Verformung von krankhaft verändertem Gewebe), also zur Durchführung einer Ultraschallbehandlung.
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Die präzise Kontrolle von Parametern wie Größe, Form und Energie des Fokusbereichs ist für die Verbesserung der therapeutischen Wirkung von großer Bedeutung. Hierfür ist es erforderlich, dass die von den einzelnen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen im Fokus gleichzeitig die erforderlichen Parameter wie Phase und Amplitude erreichen. Die Veränderung der Ultraschallparameter hängt jedoch vom durchlaufenen akustischen Medium ab. Da der menschliche Körper ein komplexes, inhomogenes akustisches Medium darstellt, werden die von den verschiedenen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen jeweils unterschiedlichen Bedingungen des akustischen Mediums im menschlichen Körper ausgesetzt, die auch schwer vorherzusagen sind. Daher ist es schwierig sicherzustellen, dass die von den verschiedenen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen im Fokus gleichzeitig die gewünschten Parameter erreichen.
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Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung löst zumindest teilweise das Problem, dass bestehende Ultraschalltherapiegeräte die Größe, Form und Energie des Fokusbereichs nicht präzise kontrollieren können, und stellt ein Ultraschalltherapiegerät bereit, das eine genauere Kontrolle über die Größe, Form und Energie des Fokusbereichs ermöglicht.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Ultraschalltherapiegerät, das mehrere Ultraschallemissionseinheiten, mehrere Detektionseinheiten und ein Steuerungsmodul umfasst;
Die mehreren Ultraschallemissionseinheiten sind dazu eingerichtet, Ultraschallwellen auf einen Fokus zu emittieren;
Die Detektionseinheiten sind den Ultraschallemissionseinheiten eins-zu-eins zugeordnet, wobei jede Detektionseinheit an der zugehörigen Ultraschallemissionseinheit angeordnet ist;
Das Steuerungsmodul ist dazu eingerichtet, die Ultraschallemissionseinheiten und die Detektionseinheiten zur Durchführung des folgenden Arbeitsablaufs zu steuern: Emittieren von Anregungsultraschallwellen mit der zu behandelnden Stelle als dem Fokus durch jede Ultraschallemissionseinheit, Erfassen der Parameter der sekundären Schallwellen der empfangenen sekundären Schallwellen durch die jeweiligen Detektionseinheiten; wobei die Anregungsultraschallwellen das Gewebe am Fokus zu Schwingungen anregen können, wodurch sekundäre Schallwellen erzeugt werden;
Bestimmen von Zielparametern der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen basierend auf vorgegebenen Fokusbereichsparametern und den Parametern der sekundären Schallwellen, wobei die therapeutischen Ultraschallwellen das Gewebe am Fokus behandeln können;
Emittieren von therapeutischen Ultraschallwellen mit der zu behandelnden Stelle als dem Fokus durch die jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten gemäß den Zielparametern.
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Optional können die Ultraschallemissionseinheit und die zugeordnete Detektionseinheit eine integrierte Struktur bilden.
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Optional umfassen die Fokusbereichsparameter mindestens eine der folgenden: die Form, die Größe und die Energie des Fokusbereichs.
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Optional umfassen die Parameter der sekundären Schallwellen mindestens eine der folgenden: Empfangszeit der empfangenen sekundären Schallwellen und die Amplitude der sekundären Schallwellen.
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Optional umfassen die Zielparameter mindestens eine der folgenden: Phase und Amplitude der therapeutischen Ultraschallwellen.
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Optional umfassen die Fokusbereichsparameter die Form und Größe des Fokusbereichs;
Optional umfassen die Parameter der sekundären Schallwellen die Empfangszeit der empfangenen sekundären Schallwellen;
Optional umfassen die Zielparameter die Phase der therapeutischen Ultraschallwellen;
Dabei gilt, dass je früher die Empfangszeit von einer Detektionseinheit erfasst wird, desto später die Phase der therapeutischen Ultraschallwellen der zugehörigen Ultraschallemissionseinheit ist.
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Optional liegt die Gesamtleistung der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Anregungsultraschallwellen bei 1 W bis 10 W;
die Gesamtleistung der von den Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen liegt bei 20 W bis 500 W.
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Optional liegt die Frequenz der Anregungsultraschallwellen zwischen 500 kHz und 10 MHz;
die Frequenz der therapeutischen Ultraschallwellen liegt zwischen 500 kHz und 10 MHz.
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Optional werden die mehreren Ultraschallemissionseinheiten in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe unterteilt, wobei die erste Gruppe mehrere Ultraschallemissionseinheiten umfasst und die zweite Gruppe mehrere Ultraschallemissionseinheiten umfasst;
die von den mehreren Ultraschallemissionseinheiten der ersten Gruppe emittierten Anregungsultraschallwellen haben eine erste Frequenz;
die von den mehreren Ultraschallemissionseinheiten der zweiten Gruppe emittierten Anregungsultraschallwellen haben eine zweite Frequenz, wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz verschieden ist.
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Optional können die Anregungsultraschallwellen als Impulsultraschallwellen oder kontinuierliche Ultraschallwellen ausgeführt werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird durch die Ultraschallemissionseinheiten fokussierte Anregungsultraschallwellen an der zu behandelnden Stelle erzeugt, um das Gewebe am Fokus zu Schwingungen anzuregen und sekundäre Schallwellen zu erzeugen, wobei die von jeder Detektionseinheit empfängten sekundären Schallwellen an dem Fokus (also der zu behandelnden Stelle) erzeugt werden und sich an die Detektionseinheit ausbreiten. Der Ausbreitungsweg davon ist auch der Ausbreitungsweg der therapeutischen Ultraschallwellen, die von der der Detektionseinheit zugeordneten Ultraschallemissionseinheit emittiert werden. Daher kann basierend auf den sekundären Schallwellen jede Detektionseinheit so gesteuert werden, dass sie eine therapeutische Ultraschallwelle mit bestimmten Parametern (Zielparametern) emittiert, um sicherzustellen, dass die von jeder Detektionseinheit emittierten therapeutischen Ultraschallwellen am Fokus gleichzeitig und genau die erforderlichen Parameter wie Phase, Amplitude erreichen, wodurch die Größe, Form und Energie des Fokusbereichs präziser und effektiver kontrolliert werden können.
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Kurzbeschreibung der Zeichungen
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- 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ultraschalltherapiegeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines weiteren Ultraschalltherapiegeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 zeigt ein Arbeitsablaufdiagramm eines Ultraschalltherapiegeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 4 zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen Ultraschallwandlern und dem Fokus in einem weiteren Ultraschalltherapiegerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele
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Um den Fachleuten auf dem Gebiet ein besseres Verständnis der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, wird diese im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Ausführungsbeispiele detaillierter beschrieben.
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Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie die beigefügten Zeichnungen lediglich zur Erläuterung der Erfindung dienen und nicht als Einschränkung derselben zu betrachten sind.
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Es ist ebenfalls zu verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie deren Merkmale miteinander kombiniert werden können, solange keine Widersprüche bestehen.
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Des Weiteren ist zu verstehen, dass zur Vereinfachung der Beschreibung in den beigefügten Zeichnungen der Erfindung nur die Teile dargestellt sind, die in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen der Erfindung stehen, während Teile, die für diese nicht relevant sind, in den Zeichnungen nicht gezeigt werden.
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Im Rahmen der hochintensiven fokussierten Ultraschalltherapie (HIFU) werden Ultraschallwellen, die von mehreren Ultraschallemissionseinheiten emittiert werden, auf das zu behandelnde Gewebe im menschlichen Körper fokussiert, um das zu behandelnde Gewebe zu behandeln (z. B. durch Verformung von krankhaft verändertem Gewebe).
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Die präzise Kontrolle von Parametern wie Größe, Form und Energie des Fokusbereichs ist für die Verbesserung der therapeutischen Wirkung von großer Bedeutung. Hierfür ist es erforderlich, dass die von den einzelnen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen im Fokus gleichzeitig die erforderlichen Parameter wie Phase und Amplitude erreichen. Die Veränderung der Ultraschallparameter hängt jedoch vom durchlaufenen akustischen Medium ab. Da der menschliche Körper ein komplexes, inhomogenes akustisches Medium darstellt, werden die von den verschiedenen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen jeweils unterschiedlichen Bedingungen des akustischen Mediums im menschlichen Körper ausgesetzt, die auch schwer vorherzusagen sind. Daher ist es schwierig sicherzustellen, dass die von den verschiedenen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen im Fokus gleichzeitig die gewünschten Parameter erreichen.
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In einigen verwandten Techniken wird die „Zeitumkehr (Time Reversal)“ Technologie verwendet, um die Parameter der Ultraschallwellen anzupassen. Zum Beispiel werden Ultraschallwellen von mehreren Ultraschallemissionseinheiten emittiert und die empfangenen Echos jeweils aufgezeichnet. Diese Echos spiegeln die Bedingungen des durchlaufenen akustischen Mediums wider, sodass die Ultraschallwellenparameter basierend auf den Echos entsprechend angepasst werden können. Allerdings ist zu beachten, dass die „Echos“ reflektierte Ultraschallwellen sind und viele Gewebe im menschlichen Körper Reflexionen erzeugen können. Daher müssen die Echos nicht unbedingt von dem Fokus zurückreflektiert werden, und die Echos spiegeln nicht genau die Bedingungen des akustischen Mediums zwischen den Ultraschallemissionseinheiten und dem Fokus wider. Aus diesem Grund ist es anhand der Echos immer noch schwierig, die Größe, Form und Energie des Fokalbereichs präzise zu kontrollieren.
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Im ersten Aspekt stellt eine Ausführungsform der Erfindung ein Ultraschalltherapiegerät bereit.
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Das Ultraschalltherapiegerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zur Durchführung einer hochintensiven fokussierten Ultraschalltherapie (HIFU) an Patienten eingesetzt, zum Beispiel um durch hochintensiven fokussierten Ultraschall das krankhafte Gewebe zu verformen, beispielsweise zur Behandlung von gutartigen oder bösartigen Tumoren wie Uterusmyomen.
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Bezugnehmend auf 1 umfasst das Ultraschalltherapiegerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mehrere Ultraschallemissionseinheiten, mehrere Detektionseinheiten und ein Steuerungsmodul;
Die mehreren Ultraschallemissionseinheiten sind dazu eingerichtet, Ultraschallwellen auf einen Fokus zu emittieren;
Die Detektionseinheiten sind den Ultraschallemissionseinheiten eins-zu-eins zugeordnet, wobei jede Detektionseinheit an der zugehörigen Ultraschallemissionseinheit angeordnet ist.
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Das Ultraschalltherapiegerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst mehrere Ultraschallemissionseinheiten (Array-Elemente), die jeweils an einer vorgegebenen Position angeordnet sind und Ultraschallwellen in eine vordefinierte Richtung emittieren können. Die von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen durchlaufen alle denselben Punkt (Fokus), sodass das die vom Ultraschalltherapiegerät insgesamt emittierten Ultraschallwellen am „Fokus“ fokussierte Ultraschallwellen sind.
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Beispielsweise, unter Bezugnahme auf 4, umfasst das Ultraschalltherapiegerät einen Ultraschallwandler, wobei der Ultraschallwandler eine Emissionsfläche zum Emittieren von Ultraschallwellen aufweist. Die Form der Emissionsfläche ist vielfältig, und um die Fokussierung zu erleichtern, ist sie in der Regel ein Teil einer Kugelfläche, wie beispielsweise eine Kugelkappenfläche, eine Kugelsegementfläche, zwei gegenüberliegende Kugelkappenflächen usw.
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Die Ultraschallemissionseinheiten sind „Array-Elemente“, die an verschiedenen Positionen der Emissionsfläche des Ultraschallwandlers angeordnet sind. Jedes Array-Element kann relativ unabhängig Ultraschallwellen emittieren (z. B. in Richtung des Kugelmittelpunkts der Kugelfläche), sodass der Fokus der Ultraschallemissionseinheiten der Kugelmittelpunkt sein kann. Der Ultraschallwandler kann ein „Phased-Array-Ultraschallwandler“ sein, der eine „Phased-Array-Ultraschallfokussierung“ ermöglicht.
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Jede Ultraschallemissionseinheit ist mit einer Detektionseinheit versehen, wobei die entsprechenden Ultraschallemissionseinheit und Detektionseinheit an derselben oder nahegelegenen Positionen angeordnet sind. Die Detektionseinheit dient zur Erfassung empfangener Schallwellen (einschließlich Ultraschallwellen) und kann eigentlich somit die an der entsprechenden Ultraschallemissionseinheit empfangenen Schallwellen erfassen.
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Die Ultraschallemissionseinheit kann jedes schallerzeugende Bauteil sein, wie ein piezoelektrisches Element.
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Die Detektionseinheit kann jedes schalldetektierende Bauteil sein, wie ein piezoelektrisches Element.
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Optional können die Ultraschallemissionseinheit und die entsprechende Detektionseinheit eine integrierte Struktur bilden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung und auf 4 bezugnehmend können die entsprechende Ultraschallemissionseinheit und Detektionseinheit „ein Bauteil (z. B. ein piezoelektrisches Element)“ sein, das sowohl Ultraschallwellen getrieben emittieren als auch empfangene Schallwellen erfassen kann.
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Es versteht sich, dass es auch möglich ist, die entsprechende Ultraschallemissionseinheit und Detektionseinheit als separate Bauteile auszubilden.
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Es versteht sich auch, dass mehrere nahe beieinander liegende Elemente im Ultraschallwandler einer gemeinsamen Detektionseinheit zugeordnet sein können, wobei diese Elemente dann als eine Ultraschallemissionseinheit betrachtet werden.
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Bezugnehmend auf 2 kann das Ultraschalltherapiegerät einer Ausführungsform der Erfindung weitere Module umfassen, wie ein Stromversorgungsmodul zur Bereitstellung von Antriebssignalen für die Ultraschallemissionseinheiten zum Erzeugen der Ultraschallwellen, ein Antriebsmodul zur Bewegung der Ultraschallemissionseinheiten (Ultraschallwandler) zur Änderung der genauen Position des Fokus, ein Stützmodul (z. B. Behandlungsliege) zur Unterstützung des Körpers des Patienten, ein Mediummodul zur Aufnahme eines akustischen Mediums (z. B. entgastes Wasser) und ein Reinigungsmodul (z. B. Entgasungsvorrichtung) zur Bereitstellung des akustischen Mediums. Diese werden hier nicht im Detail beschrieben.
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Die spezifische Form, Anzahl und Positionsbeziehung dieser Module kann variieren und wird hier nicht detailliert beschrieben.
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Bezugnehmend auf 3 ist das Steuerungsmodul im Ultraschalltherapiegerät einer Ausführungsform der Erfindung dazu eingerichtet, die Ultraschallemissionseinheiten und die Detektionseinheiten zur Durchführung des folgenden Arbeitsablaufs zu steuern:
- S101 Emittieren von Anregungsultraschallwellen mit der zu behandelnden Stelle als dem Fokus durch jede Ultraschallemissionseinheit, Erfassen der Parameter der sekundären Schallwellen der empfangenen sekundären Schallwellen durch die jeweiligen Detektionseinheiten.
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Dabei können die Anregungsultraschallwellen das Gewebes am Fokus zu Schwingungen anregen, wodurch sekundäre Schallwellen erzeugt werden.
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S102 Bestimmen von Zielparametern der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen basierend auf vorgegebenen Fokusbereichsparametern und den Parametern der sekundären Schallwellen.
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Dabei können die therapeutischen Ultraschallwellen das Gewebe am Fokus behandeln.
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S103 Emittieren von therapeutischen Ultraschallwellen mit der zu behandelnden Stelle als dem Fokus durch die jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten gemäß den Zielparametern.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Steuerungsmodul die anderen Bauteile des Ultraschalltherapiegeräts so steuern, dass sie gemäß einem spezifischen Arbeitsablauf arbeiten.
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Zunächst wird eine Stelle (zu behandelnde Stelle) im menschlichen Körper durch Ultraschallbilder oder manuelle Festlegung bestimmt, die behandelt werden soll, und die Ultraschallemissionseinheiten werden so gesteuert, dass sie fokussierte Anregungsultraschallwellen mit dieser Stelle als Fokus emittieren.
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Die Anregungsultraschallwellen haben dabei eine geringe Energie und schädigen das Gewebe am Fokus nicht, haben also keine therapeutische Wirkung. Jedoch können die Anregungsultraschallwellen das Gewebe am Fokus zu Schwingungen anregen, und diese Schwingungen des Gewebes erzeugen neue Schallwellen, also die sekundären Schallwellen.
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Jede Detektionseinheit kann die oben genannten sekundären Schallwellen empfangen und verschiedene Parameter dieser sekundären Schallwellen (Parameter der sekundären Schallwellen) durch Analysieren erhalten.
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Offensichtlich wird die von jeder Detektionseinheit empfangene sekundäre Schallwelle von dem Fokus (dem zu behandelnden Gewebe) emittiert und breitet sich zu der entsprechenden Ultraschallemissionseinheit aus, während sich die von der Ultraschallemissionseinheit emittierten Ultraschallwellen vom der Ultraschallemissionseinheit zum Fokus (zu dem zu behandelnden Gewebe) ausbreiten. Daher sind die Ausbreitungspfade der beiden Schallwellen gleich (selbstverständlich in entgegengesetzte Richtungen), und werden denselben akustischen Medium Bedingungen ausgesetzt (selbstverständlich vorausgesetzt, dass es sich um dasselbe zu behandelnde Gewebe handelt und der Patient sich während des Prozesses nicht bewegt).
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Die von den Ultraschallemissionseinheiten emittierten Ultraschallwellen konvergieren theoretisch zum Fokus, jedoch bilden tatsächlich in der Nähe des Fokus ein Bereich mit sehr hoher Energie aus, also der „Fokusbereich“. Mit anderen Worten stellt dieser Fokusbereich den realen Fokussierungsbereich dar, und um die gewünschten Behandlungsergebnisse zu erzielen, muss der Fokusbereich bestimmte Eigenschaften (Fokusbereichsparameter) aufweisen.
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Dadurch kann das Steuerungsmodul basierend auf den oben genannten Parametern der sekundären Schallwellen durch Analysieren bestimmen, welche akustischen Mediumbedingungen die von jeder Ultraschallemissionseinheit emittierten therapeutischen Ultraschallwellen beim Ausbreiten zum Fokus durchläuft. Dadurch kann das Steuerungsmodul bestimmen (oder anpassen), welche Parameter (Zielparameter) die von den Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen benutzen müssen, damit die Bedingungen des Fokusbereichs den erforderlichen Fokusbereichsparametern erfüllen.
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Daher können die jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten anschließend therapeutische Ultraschallwellen mit den zuvor bestimmten Zielparametern emittieren, wobei der Fokus auf der zu behandelnden Stelle liegt. Da die Energie der therapeutischen Ultraschallwellen hoch ist, können sie das Gewebe an der zu behandelnden Stelle behandeln.
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In der vorliegenden Erfindung wird durch die Ultraschallemissionseinheiten fokussierte Anregungsultraschallwellen an der zu behandelnden Stelle erzeugt, um das Gewebe am Fokus zu Schwingungen anzuregen und sekundäre Schallwellen zu erzeugen, wobei die von jeder Detektionseinheit empfängten sekundären Schallwellen an dem Fokus (also der zu behandelnden Stelle) erzeugt werden und sich an die Detektionseinheit ausbreiten. Der Ausbreitungsweg davon ist auch der Ausbreitungsweg der therapeutischen Ultraschallwellen, die von der der Detektionseinheit zugeordneten Ultraschallemissionseinheit emittiert werden. Daher kann basierend auf den sekundären Schallwellen jede Detektionseinheit so gesteuert werden, dass sie eine therapeutische Ultraschallwelle mit bestimmten Parametern (Zielparametern) emittiert, um sicherzustellen, dass die von jeder Detektionseinheit emittierten therapeutischen Ultraschallwellen am Fokus gleichzeitig und genau die erforderlichen Parameter wie Phase, Amplitude erreichen, wodurch die Größe, Form und Energie des Fokusbereichs präziser und effektiver kontrolliert werden können.
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Optional liegt die Gesamtleistung der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Anregungsultraschallwellen im Bereich von 1 W bis 10 W;
Die Gesamtleistung der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen liegt im Bereich von 20 W bis 500 W.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Gesamtleistung der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten Anregungsultraschallwellen im Bereich von 1-10 W, weiter im Bereich von 2-8 W und weiter im Bereich von 4-6 W liegt; während die Gesamtleistung der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen im Bereich von 20-500 W, weiter im Bereich von 50-400 W und weiter im Bereich von 100-350 W liegt.
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Optional liegt die Frequenz der Anregungsultraschallwellen im Bereich zwischen 500 kHz und 10 MHz;
die Frequenz der therapeutischen Ultraschallwellen liegt im Bereich zwischen 500 kHz und 10 MHz.
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Entsprechend kann die Frequenz der Anregungsultraschallwellen im Bereich von 0,5-10 MHz, weiter im Bereich von 1-8 MHz und weiter im Bereich von 2-6 MHz liegen; während die Frequenz der therapeutischen Ultraschallwellen im Bereich von 0,5-10 MHz, weiter im Bereich von 1-8 MHz und weiter im Bereich von 2-6 MHz liegen kann.
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Optional kann der Fokusbereichsparameter mindestens eine der folgenden umfassen: die Form, die Größe oder die Energie des Fokusbereichs.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Zielparametern angepassen werden, um spezifisch die Form, Größe, Energie usw. des Fokusbereichs zu kontrollieren, z. B. Die Größe des Fokusbereichs kleiner zu machen, die Energie zu erhöhen und eine gewünschte vorgegebene Form zu bilden.
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Optional können die Anregungsultraschallwellen gepulste Ultraschallwellen oder kontinuierliche Ultraschallwellen sein.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Anregungsultraschallwellen spezifisch sowohl gepulste Ultraschallwellen, als auch kontinuierliche Ultraschallwellen sein können.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die therapeutischen Ultraschallwellen spezifisch sowohl gepulste Ultraschallwellen, als auch kontinuierliche Ultraschallwellen sein können.
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Optional umfassen die Parameter der sekundären Schallwellen mindestens eines der folgenden: Empfangszeitpunkte der empfangenen sekundären Schallwellen und die Amplitude der sekundären Schallwellen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass bei den empfangenen sekundären Schallwellen die spezifisch detektierbaren Parameter deren Empfangszeit, Amplitude und so weiter umfassen.
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Optional umfassen die Zielparameter mindestens eine der folgenden: die Phasen und Amplituden der therapeutischen Ultraschallwellen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass basierend auf den gewünschten Fokusbereichsparametern und den erfassten Parametern der sekundären Schallwellen, die Zielparameter der therapeutischen Ultraschallwellen, wie Phase und Amplitude, spezifisch angepasst werden können.
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Optional werden die mehreren Ultraschallemissionseinheiten in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe unterteilt, wobei die erste Gruppe mehrere Ultraschallemissionseinheiten umfasst und die zweite Gruppe mehrere Ultraschallemissionseinheiten umfasst;
die von den mehreren Ultraschallemissionseinheiten der ersten Gruppe emittierten Anregungsultraschallwellen haben eine erste Frequenz;
die von den mehreren Ultraschallemissionseinheiten der zweiten Gruppe emittierten Anregungsultraschallwellen haben eine zweite Frequenz, wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz verschieden ist.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass alle Ultraschallemissionseinheiten in zwei Gruppen unterteilt werden können (zum Beispiel können die Anzahl der Ultraschallemissionseinheiten in beiden Gruppen gleich oder möglichst nahe beieinander und gleichmäßig verteilt sein). Beim Emittieren der Anregungsultraschallwellen können die Ultraschallemissionseinheiten derselben Gruppe so gesteuert werden, dass sie Anregungsultraschallwellen mit der gleichen Frequenz emittieren, wobei die Frequenzen der Anregungsultraschallwellen, die jeweils von den beiden Gruppen emittiert werden, unterschiedlich sind, nämlich eine erste Frequenz und eine zweite Frequenz. Auf diese Weise entsteht am Fokus eine „Differenzfrequente“-Ultraschallwelle, mittels deren eine dynamische akustische Strahlungskraft erzeugt wird, die die Schwingung des Gewebes am Fokus bewirkt, sodass die Schwingungsfrequenz des Gewebes am Fokus im Wesentlichen der „Differenzfrequenz“ entspricht.
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Es sollte verstanden werden, dass es auch möglich ist, die Schwingung des Gewebes auf andere Weise mit Anregungsultraschallwellen einer einzigen Frequenz zu erzeugen. Zum Beispiel, wenn die Emissionsfläche des Ultraschallwandlers zwei gegenüberliegende Kugelflächen umfasst, können die von einer Kugelfläche ausgesendeten Anregungsultraschallwellen von der anderen Kugelfläche reflektiert werden, wodurch am Fokus eine stehende Welle entsteht. Diese stehende Welle kann die Schwingung des Gewebes am Fokus ebenfalls bewirken.
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Optional umfassen die Fokusbereichsparameter die Form und Größe des Fokusbereichs;
Die Parameter der sekundären Ultraschallwellen umfassen die Empfangszeit der empfangenen sekundären Ultraschallwellen;
Die Zielparameter umfassen die Phase der therapeutischen Ultraschallwellen; Dabei gilt, dass je früher die Empfangszeit von einer Detektionseinheit erfasst wird, desto später die Phase der therapeutischen Ultraschallwellen der zugehörigen Ultraschallemissionseinheit ist.
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In der Regel ist dabei der Abstand zwischen jeder Ultraschallemissionseinheit und dem Fokus gleich, daher sollten bei gleichmäßigen akustischen Medien alle Detektionseinheiten die sekundären Ultraschallwellen nahezu gleichzeitig empfangen. Wenn jedoch die Zeit, zu der die sekundären Schallwellen empfangen werden (Empfangszeit), bei den Detektionseinheiten unterschiedlich ist, bedeutet dies, dass die Differenz der Empfangszeiten durch die unterschiedliche Verzögerung verursacht wird, die durch die akustischen Medien an den verschiedenen Positionen entsteht.
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Zu diesem Zweck kann die Phase der von den Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen entsprechend der Reihenfolge, in der die Detektionseinheiten (also auch die Ultraschallemissionseinheiten) die sekundären Schallwellen empfangen, „umgekehrt“ angepasst werden, d. h. je früher eine Detektionseinheit die sekundären Schallwellen empfängt, desto später emittiert die zugehörige Ultraschallemissionseinheit die therapeutischen Ultraschallwellen (d. h. desto später wird die Phase der emittierten therapeutischen Ultraschallwellen sein).
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Es sollte verstanden werden, dass in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Phase der Ultraschallemissionseinheiten die Bedingung der Phase von Ultraschallwellen bezeichnet, die zu einem beliebigen gleichen Zeitpunkt von den Ultraschallemissionseinheiten emittiert werden.
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Die unterschiedlichen Phasen der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten zu demselben Zeitpunkt emittierten Ultraschallwellen können auf verschiedene Weisen realisiert werden. Beispielsweise kann jede Ultraschallemissionseinheit zum gleichen Zeitpunkt Ultraschallwellen mit unterschiedlichen Anfangsphasen emittieren; alternativ können auch alle Ultraschallemissionseinheiten Ultraschallwellen mit derselben Anfangsphase emittieren, jedoch zu unterschiedlichen Startzeiten der Ultraschallaussendung.
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Es ist zu verstehen, dass neben der Kontrolle von Größe und Form des Fokusbereichs durch die Anpassung der Phase der therapeutischen Ultraschallwellen auch andere Fokusbereichsparameter durch die Kontrolle weiterer Zielparameter eingestellt werden können. Beispielsweise kann durch die Anpassung der Amplitude der von den jeweiligen Ultraschallemissionseinheiten emittierten therapeutischen Ultraschallwellen die Energie (einschließlich der Energieverteilung) des Fokusbereichs kontrolliert werden.
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Es ist zu verstehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhafte Ausführungsformen zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen und die Erfindung keineswegs darauf beschränkt ist. Für Fachleute auf diesem Gebiet sind verschiedene Modifikationen und Weiterentwicklungen möglich, ohne den Geist und den wesentlichen Inhalt der Erfindung zu verlassen. Solche Modifikationen und Weiterentwicklungen fallen ebenfalls in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.