ВКЛЮЧЕНИЕ ПОСРЕДСТВОМ ССЫЛКИ
[0001] Предварительная патентная заявка США № 62/874,374, поданная 15 июля 2019 года, полностью включена в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.
Уровень техники
Область техники
[0001] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к основанной на применении энергии неинвазивной обработке для обеспечения эстетического и/или косметического улучшающего воздействия на кожу и/или ткани вблизи кожи лица, головы, шеи и/или тела человека с одновременной или почти одновременной подачей энергии в множестве измерений (например, включая две (-а) или более глубин, высот, ширин, расстояний, ориентаций, размещений) ткани под поверхностью кожи. В частности, несколько вариантов осуществления настоящего изобретения относятся к измерению упругости кожи с помощью конструктивной визуализации сдвиговой волны, осуществляемой путем одновременной или почти одновременной подачи сфокусированной энергии во множестве измерений.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] Некоторые косметические процедуры включают инвазивные процедуры, которые могут предполагать применение инвазивной хирургии. Помимо того, что пациенты должны пройти курс восстановления, длящийся несколько недель, их также часто подвергают рискованным процедурам анестезии. При этом доступны неинвазивные, основанные на применении энергии терапевтические устройства и способы, но они могут иметь различные недостатки, касающиеся эффективности, результативности и обеспечения обратной связи в отношении эффективности и результативности терапии.
Раскрытие сущности изобретения
[0003] В некоторых вариантах осуществления предложены системы и способы, которые обеспечивают обратную связь в отношении эффективности терапевтического воздействия с использованием направленного и прецизионного ультразвука для достижения видимого и эффективного результата через воздействие тепла путем разделения луча для ультразвуковой терапии на две, три, четыре или более одновременно существующих фокусных зон для выполнения различных процедур обработки и/или визуализации. У некоторых реципиентов терапевтической процедуры может наблюдаться более быстрая или положительная реакция на обработку из-за индивидуальных морфологических различий от человека к человеку при использовании предварительно назначенной дозы и интенсивности обработки. В результате обратная связь в ходе терапевтической обработки повышает эффективность обработки и стабильность результата. Для процедур терапевтической обработки, которые обеспечивают устранение дряблости кожи и областей вблизи нее, такую обратную связь возможно обеспечить посредством способа измерения упругости ткани, который представляет собой косвенную оценку дряблости ткани во время обработки. В некоторых вариантах осуществления конструктивная визуализация сдвиговой волны обеспечивает измерение смещения ткани от преобразователя, который генерирует две или более одновременно существующих фокусных зон, образовывающих профиль смещения/скорости внутри ткани. Реакция ткани по мере распространения этого смещения представляет собой сдвиговую волну, которая сходится в одной точке, что позволяет визуализировать сдвиговую волну. Характеристики сходящейся сдвиговой волны, такие как время прихода, пиковое смещение, время нарастания и время спада, обеспечивают данные для оценки упругости ткани между двумя или более одновременно существующими фокусными зонами.
[0004] Некоторые варианты осуществления, описанные в настоящем документе, в частности, предпочтительны для эстетических и других процедур, в которых целесообразно регулировать (вручную или автоматически) параметры обработки в режиме реального времени. В вариантах осуществления, в которых за один сеанс производят обработку одного пациента, один или более параметров, таких как частота, мощность, интенсивность, продолжительность и расположение точек обработки (терапии) изменяют в зависимости от упругости ткани, расположенной ниже поверхности кожи. При создании множества линий (например, двух или более) из точек тепловой коагуляции параметры могут варьироваться между различными точками и/или линиями на лице или теле. Например, если у пациента есть недостаточная упругость в определенной области тела, возможно увеличить продолжительность обработки (по сравнению с областью кожи с большей упругостью). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения одно или более из частоты, мощности, интенсивности, продолжительности или другого параметра изменяют (увеличивают или уменьшают) на 10-30 %, 30-50 %, 50-100 %, в 2-3 раза, в 3-5 раз или более и применяют перекрывающие диапазоны в пределах указанных диапазонов, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие изменения соотносят с упругостью и/или основывают на упругости.
[0005] В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью фокусировки ультразвука для создания локализованного механического перемещения в тканях и клетках с целью обеспечения локализованного нагрева для коагуляции ткани или для механического разрушения клеточной мембраны, предназначенного для неинвазивного эстетического использования. В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью подтяжки надбровной дуги (например, подтяжки брови). В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью подтяжки дряблой, рыхлой или провисающей ткани, например подподбородочной (расположенной под подбородком) ткани и ткани шеи. В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью улучшения контура и устранения морщин в области декольте. В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью уменьшения количества жира. В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью снижения проявления целлюлита. В некоторых вариантах осуществления предложена система как для уменьшения количества жира, так и для последующей обработки рыхлой кожи, появление которой является результатом уменьшения количества жира.
[0006] Хотя в настоящем документе рассматриваются различные варианты осуществления эстетической обработки, в некоторых вариантах осуществления системы и процедуры, описанные в настоящем документе, также используют для неэстетических вариантов применения.
[0007] В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью визуализации для наглядного представления ткани (например, дермальных и субдермальных слоев ткани) с целью обеспечения надлежащего взаимодействия преобразователя с кожей. В различных вариантах осуществления ультразвуковая система выполнена с возможностью визуализации для наглядного представления ткани (например, дермальных и субдермальных слоев ткани) для подтверждения соответствующей глубины обработки, например, для предотвращения обработки определенных тканей (например, кости).
[0008] В различных вариантах осуществления обработка ткани, например, ткани кожи, с помощью множества (например, двух или более) лучей обеспечивает одно или более преимуществ, таких как, например, сокращение времени обработки, создание уникальных профилей нагрева, эффективное использование множества каналов для достижения большей мощности, возможность обработки кожи на двух или более глубинах при одинаковых или разных уровнях мощности (например, точка тепловой коагуляции в поверхностной мышечно-апоневротической системе (superficial muscular aponeurotic system, SMAS) и другая дефокусированная энергия на поверхности кожи или другие комбинации), в соответствующих случаях одновременная обработка на разных глубинах (например, на глубинах ниже поверхности кожи в точках тепловой коагуляции 1,5 мм, 3 мм и/или 4,5 мм одновременно или в перекрывающихся периодах времени); и/или обработка с одновременным применением одного, двух или более линеарных или линейных фокусов, например, на разных глубинах ниже поверхности кожи или на расстоянии друг от друга. В некоторых вариантах осуществления при одновременной многофокусной обработке используют вобуляцию.
[0009] Согласно одному варианту осуществления с помощью системы ультразвуковой обработки создают две или более одновременно существующих точке и/или фокусные зоны терапевтической обработки под поверхностью кожи для осуществления косметической обработки, причем точки обработки увеличивают путем вобуляции ультразвуковых лучей. В одном варианте осуществления фокусная зона представляет собой точку. В одном варианте осуществления фокусная зона представляет собой линию. В одном варианте осуществления фокусная зона представляет собой плоскость. В одном варианте осуществления фокусная зона представляет собой трехмерную объемную область или форму. Вобуляция фокусных точек ультразвукового луча приводит к увеличению области обработки за счет качания, размытия или искажения фокусной точки или фокусной зоны (например, фокусной точки, линии, плоскости или объемной области), подобно прохождению краски через распылитель с механическим и/или электронным рассеянием местоположения фокусных точек, путем изменения частоты и, таким образом, фокусной точки, ультразвуковых лучей обработки. В некоторых вариантах осуществления вобуляция повышает эффективность за счет создания более крупных точек обработки и/или фокусных зон. В некоторых вариантах осуществления вобуляция уменьшает боль, поскольку температура горячего пятна распределяется по большему объему ткани, что позволяет потенциально снизить дозу воздействия. В некоторых вариантах осуществления механическая вобуляция является одним из способов распределения акустической энергии от ультразвукового луча, таким образом имеет место меньшая зависимость от теплопроводимости ткани на удалении от фокуса. В одном варианте осуществления механической вобуляции преобразователь для терапии локально перемещают вблизи предполагаемого центра точки тепловой коагуляции (ТТК). Акустический луч может быть перемещен в поперечном направлении, вверх-вниз и/или под углом. В одном варианте осуществления механической вобуляции перемещение механизма для перемещения является достаточно быстрым для создания более плоского профиля температуры вблизи предполагаемой ТТК, что позволяет либо уменьшить суммарную акустическую энергию для одного и того же объема ткани, в отношении которой осуществляют воздействие, либо применить ту же суммарную акустическую энергию в отношении большего объема ткани, в отношении которой осуществляют воздействие, или осуществить любую комбинацию указанных действий.
[0010] В различных вариантах осуществления система для измерения упругости материала включает в себя: ультразвуковой измерительный датчик, содержащий ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью подачи множества (например, двух или более) ультразвуковых лучей в материал, причем материал имеет некоторую упругость, множество ультразвуковых лучей фокусируют на множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале, каждый ультразвуковой луч имеет достаточную акустическую мощность для генерации сдвиговой волны, исходящей из отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и перемещающейся по материалу; систему ультразвуковой визуализации, выполненную с возможностью визуализации сдвиговых волн, исходящих из по меньшей мере двух из множества отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и сходящихся по направлению к области между указанными по меньшей мере двумя из множества отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон; и электронную систему обработки, выполненную с возможностью: получения характеристики визуализированных сдвиговых волн и определения упругости области материала на основании полученной характеристики. В одном варианте осуществления две или более сдвиговых волны, исходящие из по меньшей мере двух из фокусных зон, сходятся где-либо (где-либо между ними, включая, без ограничений, центр между по меньшей мере двумя фокусными зонами или местоположение на любом расстоянии от центра, например, на 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % расстояния между, например, первой и второй фокусными зонами) в среде в зависимости от распределения сдвиговых волн по времени. В некоторых вариантах осуществления система визуализации может отображать место, удаленное от места, в котором сходятся сдвиговые волны (например, может иметь линейную матрицу визуализации), или сдвиговые волны могут сходиться в местоположении, которое не находится на половине расстояния между фокусными зонами, на основании распределении по времени генерации сдвиговых волн (например, одновременной или последовательной) или различий в тканях.
[0011] В одном варианте осуществления характеристика визуализированных сдвиговых волн включает по меньшей мере одно из времени прихода сдвиговых волн, пикового смещения сдвиговых волн, времени нарастания сдвиговых волн и времени спада сдвиговых волн. В одном варианте осуществления ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью подачи ультразвукового луча в материал с использованием амплитудной модуляции для фокусировки ультразвукового луча во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч одновременно фокусируют во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч последовательно фокусируют во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью подачи ультразвукового луча в материал с использованием частотной модуляции для фокусировки ультразвукового луча в множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч одновременно фокусируют во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч последовательно фокусируют во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью подачи ультразвукового луча во множество зон возбуждения материала, соответствующих множеству отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон. В одном варианте осуществления множество отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон совпадают с множеством зон возбуждения. В одном варианте осуществления множество отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон расположены на расстоянии от множества зон возбуждения. В одном варианте осуществления система дополнительно содержит узел для перемещения, выполненный с возможностью перемещения ультразвукового измерительного датчика. В одном варианте осуществления указанный материал содержит органический материал. В одном варианте осуществления указанный материал содержит ткань. В одном варианте осуществления указанный материал содержит кожу. В одном варианте осуществления электронная система обработки выполнена с возможностью определения упругости материала в режиме реального времени во время подачи ультразвукового луча в материал. В одном варианте осуществления система выполнена с возможностью использования в косметической процедуре.
[0012] В различных вариантах осуществления способ неинвазивного измерения упругости материала включает: соединение ультразвукового измерительного датчика, содержащего по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, с материалом; подачу множества ультразвуковых лучей от ультразвукового преобразователя в материал; фокусировку множества ультразвуковых лучей на множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале; генерацию сдвиговых волн, исходящих из множества отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и проходящих через материал; визуализацию сдвиговых волн, исходящих из по меньшей мере двух из множества отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и сходящихся по направлению к области между указанными по меньшей мере двумя из множества отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон; получение характеристики визуализированных сдвиговых волн и определение упругости области материала на основании полученной характеристики.
[0013] В одном варианте осуществления характеристика визуализированных сдвиговых волн включает по меньшей мере одно из времени прихода сдвиговых волн, пикового смещения сдвиговых волн, времени нарастания сдвиговых волн и времени спада сдвиговых волн. В одном варианте осуществления фокусировка ультразвукового луча на множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале включает модулирование амплитуды или частоты одного или более сигналов, управляющих ультразвуковым преобразователем. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч одновременно фокусируют во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч последовательно фокусируют во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления ультразвуковой луч подают во множество зон возбуждения материала, соответствующих множеству отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон. В одном варианте осуществления множество отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон совпадают с множеством зон возбуждения. В одном варианте осуществления множество отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон расположены на расстоянии от множества зон возбуждения. В одном варианте осуществления способ включает перемещение ультразвукового измерительного датчика для фокусировки ультразвукового луча во множестве отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в материале. В одном варианте осуществления указанный материал содержит органический материал. В одном варианте осуществления указанный материал содержит ткань. В одном варианте осуществления указанный материал содержит кожу. В одном варианте осуществления упругость материала определяют в режиме реального времени, когда ультразвуковой луч подают в материал. В одном варианте осуществления способ включает определение эффективности ультразвуковой терапии, проводимой с возможностью обеспечения косметических или эстетических улучшений в материале, причем указанный материал включает биологическую ткань. В одном варианте осуществления определение эффективности ультразвуковой терапии, проводимой с возможностью обеспечения косметических или эстетических улучшений, включает соотнесение определенной упругости с созданием точки тепловой коагуляции (ТТК) в указанной биологической ткани.
[0014] В различных вариантах осуществления способ измерения упругости материала путем создания множества одновременно существующих фокусных точек включает: соединение измерительного датчика ультразвукового преобразователя с поверхностью материала; причем измерительный датчик ультразвукового преобразователя содержит один пьезоэлектрический элемент для преобразования, выполненный с возможностью фокусировки с получением множества отдельных расположенных на расстоянии друг от друга отдельных фокусных зон; фокусировку с получением множества отдельных расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в области ниже поверхности материала с помощью указанного одного пьезоэлектрического элемента для преобразования, причем фокусировка во множестве отдельных расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон является одновременной; получение характеристики множества сдвиговых волн, исходящих по меньшей мере из двух из множества отдельных фокусных зон, сходящихся по направлению к области между указанными по меньшей мере двумя из множества отдельных фокусных зон; определение упругости области ниже поверхности кожи между указанными по меньшей мере двумя из множества отдельных фокусных зон исходя из полученной характеристики сдвиговой волны и определение эффективности неинвазивной косметической процедуры на основании определенной упругости, причем модуль преобразователя содержит один ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью воздействия ультразвуковой терапией на ткань во множестве отдельных зон возбуждения, соответствующих отдельным фокусным зонам.
[0015] В одном варианте осуществления указанная характеристика сдвиговых волн включает по меньшей мере одно из времени прибытия сдвиговых волн, пикового смещения сдвиговых волн, времени нарастания сдвиговых волн и времени падения сдвиговых волн. В одном варианте осуществления отдельная зона возбуждения из множества отдельных зон возбуждения совпадает с соответствующей одной из множества отдельных фокусных зон. В одном варианте осуществления отдельная зона возбуждения из множества отдельных зон возбуждения расположена на расстоянии от соответствующей одной из множества отдельных фокусных зон.
[0016] В некоторых из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, процедура является полностью косметической, а не медицинской. Например, в одном варианте осуществления описанные в настоящем документе способы не обязательно выполняются врачом, а могут быть выполнены в косметическом салоне или другом эстетическом учреждении. В некоторых вариантах осуществления система может быть использована для неинвазивной косметической обработки кожи.
[0017] В способах, кратко изложенных выше и более подробно изложенных ниже описаны определенные действия, предпринимаемые практикующим специалистом; однако следует понимать, что они также могут включать руководство этими действиями другим лицом. Таким образом, такие действия, как «измерение сдвиговой волны», включают «указания в отношении измерения сдвиговой волны».
[0018] В некоторых вариантах осуществления система содержит различные признаки, которые присутствуют в виде единичных признаков (в отличие от множественных признаков). Например, в одном варианте осуществления система включает в себя один элемент для преобразования, который создает две одновременно существующие фокусные точки для обработки, которые вобулируют. Многие признаки или компоненты представлены в альтернативных вариантах осуществления. В различных вариантах осуществления система содержит, по существу состоит или состоит из одного, двух, трех или более вариантов осуществления любых признаков или компонентов, описанных в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления признак или компонент не включен и может быть исключен из конкретного пункта формулы изобретения, в результате чего система не будет включать в себя такой признак или компонент.
[0019] Кроме того, области применения будут очевидными из описания, приведенного в настоящем документе. Следует понимать, что описание и конкретные примеры предназначены исключительно для иллюстрации и не предназначены для ограничения объема раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Чертежи, описанные в данном документе, предназначены исключительно для целей иллюстрации и не предназначены для какого-либо ограничения объема настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения станут более понятными из подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых представлено следующее.
[0021] На ФИГ. 1A представлена схематическая иллюстрация ультразвуковой системы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0022] На ФИГ. 1B представлена схематическая иллюстрация ультразвуковой системы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0023] На ФИГ. 1C представлена схематическая иллюстрация ультразвуковой системы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0024] На ФИГ. 2 представлена схематическая иллюстрация ультразвуковой системы, взаимодействующей с представляющей интерес областью, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0025] На ФИГ. 3 представлена схематическая иллюстрация части преобразователя согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0026] На ФИГ. 4 представлен вид сбоку с частичным продольным разрезом ультразвуковой системы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0027] На ФИГ. 5 представлена таблица, иллюстрирующая разделение фокусов для апертур с различными пространственными частотами, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0028] На ФИГ. 6 представлен график, иллюстрирующий разделение фокусов для апертур с различными пространственными частотами апертуры, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0029] На ФИГ. 7 представлен график, иллюстрирующий разделение фокусов для апертур с различными пространственными частотами апертуры, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0030] На ФИГ. 8 представлено схематическое изображение поляризации апертуры с пространственной частотой, которая может быть изменена путем возбуждения каналов, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0031] На ФИГ. 9 представлено схематическое изображение поляризованной керамики с пространственной частотой, которая может быть изменена путем возбуждения каналов, охватывающих две поляризованные области керамики, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0032] На ФИГ. 10 представлено схематическое изображение варианта осуществления преобразователя в виде преобразователя в виде массива для визуализации.
[0033] На ФИГ. 11 представлены схематические изображения преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны, поперечного сечения сбоку и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0034] На ФИГ. 12 представлены схематические изображения преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны, поперечного сечения сбоку и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0035] На ФИГ. 13 представлены схематические изображения преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны, поперечного сечения сбоку и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0036] На ФИГ. 14 представлены схематические изображения преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны, поперечного сечения сбоку и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0037] На ФИГ. 15 представлены схематические изображения преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны, поперечного сечения сбоку и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0038] На ФИГ. 16 представлены схематические изображения преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны, поперечного сечения сбоку и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0039] На ФИГ. 17 представлено схематическое изображение преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0040] На ФИГ. 18 представлено схематическое изображение множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0041] На ФИГ. 19 представлено схематическое изображение в плоскости x-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 18.
[0042] На ФИГ. 20 представлено схематическое изображение в плоскости y-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 18.
[0043] На ФИГ. 21 представлено схематическое изображение множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0044] На ФИГ. 22 представлено схематическое изображение в плоскости x-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 21.
[0045] На ФИГ. 23 представлено схематическое изображение в плоскости y-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 21.
[0046] На ФИГ. 24 представлено схематическое изображение множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0047] На ФИГ. 25 представлено схематическое изображение в плоскости x-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 24.
[0048] На ФИГ. 26 представлено схематическое изображение в плоскости y-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 24.
[0049] На ФИГ. 27 представлено схематическое изображение множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0050] На ФИГ. 28 представлено схематическое изображение в плоскости x-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 27.
[0051] На ФИГ. 29 представлено схематическое изображение в плоскости y-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 27.
[0052] На ФИГ. 30 представлено схематическое изображение преобразователя, если смотреть с выпуклой стороны и вогнутой стороны, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0053] На ФИГ. 31 представлено схематическое изображение множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0054] На ФИГ. 32 представлено схематическое изображение в плоскости x-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 31.
[0055] На ФИГ. 33 представлено схематическое изображение в плоскости y-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 31.
[0056] На ФИГ. 34 представлено схематическое изображение множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0057] На ФИГ. 35 представлено схематическое изображение в плоскости x-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 34.
[0058] На ФИГ. 36 представлено схематическое изображение в плоскости y-z множества зон тепловой коагуляции на различных глубинах, обеспеченных с помощью преобразователя согласно ФИГ. 34.
[0059] На ФИГ. 37 представлен график, иллюстрирующий амплитуду и постоянный ток, соответствующие фокусам в фокусных плоскостях, обеспеченных с помощью преобразователя, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[0060] На ФИГ. 38 схематически проиллюстрирована приведенная в качестве примера область, анализируемая с использованием конструктивной визуализации сдвиговой волны.
[0061] На ФИГ. 39 схематически проиллюстрирован способ опроса ткани в области между двумя областями ультразвукового возбуждения, совпадающими с соответствующими точками обработки, с использованием конструктивной визуализации сдвиговой волны.
[0062] На ФИГ. 40 схематически проиллюстрирован способ опроса ткани в области между двумя областями ультразвукового возбуждения, которые расположены на расстоянии от соответствующих точек обработки, с использованием конструктивной визуализации сдвиговой волны.
[0063] На ФИГ. 41 схематически показан один вариант осуществления конструктивной визуализации сдвиговой волны с помощью многофокусного преобразователя, который обеспечивает модулирование частоты передачи для импульса возбуждения.
[0064] На ФИГ. 42 схематически проиллюстрирован один вариант осуществления графика, на котором показаны изменения скорости сдвиговой волны при нагревании и коагуляции ткани.
[0065] На ФИГ. 43 схематически показан вариант осуществления способа или системы для измерения упругости ткани и дозирования терапии в пределах однократной развертки.
[0066] На ФИГ. 44 схематически показан один вариант осуществления измерения упругости, в котором одна исходящая развертка включает измерение упругости перед проведением сеанса с последующим проведением сеанса терапии в каждом местоположении.
[0067] На ФИГ. 45 схематически показан один вариант осуществления измерений упругости до и/или после проведения сеанса терапии.
[0068] На ФИГ. 46 схематически показан один вариант осуществления КВСВ, при которой можно управлять глубиной и интервалом возбуждения области возбуждения.
Осуществление изобретения
[0069] Нижеследующее описание содержит примеры осуществления и не предназначено для ограничения настоящего изобретения или его идей, вариантов применения или использования. Следует понимать, что на всех чертежах соответствующие номера позиций обозначают одинаковые или соответствующие части и признаки. Описание конкретных примеров, указанных в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, предназначено исключительно для иллюстрации и не предназначено для ограничения объема раскрытого в настоящем документе изобретения. Кроме того, раскрытие множества вариантов осуществления, имеющих указанные признаки, не предполагает исключения других вариантов осуществления, имеющих дополнительные признаки, или других вариантов осуществления, включающих в себя различные сочетания указанных признаков. Кроме того, признаки в одном варианте осуществления (например, на одной фигуре) могут быть объединены с описаниями (и фигурами) других вариантов осуществления.
[0070] В различных вариантах осуществления системы и способы ультразвуковой обработки ткани адаптированы и/или выполнены с возможностью обеспечения косметической обработки. В некоторых вариантах осуществления предложены устройства и способы направления ультразвуковой терапии в одну фокусную точку или одновременно во множество фокусных точек с использованием ультразвуковой визуализации для подтверждения достаточного акустического контакта с областью обработки с целью повышения эффективности выполнения работы или обеспечения повышенной корреляции между перемещением в первом и втором направлениях при формировании изображений в косметических и/или медицинских процедурах. В различных вариантах осуществления используемый в настоящем документе термин «одновременный» относится к событиям, происходящим одновременно или с разницей во времени менее 1 мс, 0,5 мс, 0,1 мс, 0,05 мс или 0,01 мс. В различных вариантах осуществления ткань под кожей или даже на поверхности кожи, например, эпидермис, дерму, фасцию, мышцу, жир, поверхностную мышечно-апоневротическую систему (superficial muscular aponeurotic system, SMAS), неинвазивно обрабатывают с применением ультразвуковой энергии. Ультразвуковая энергия может быть сфокусирована в одной или более точках и/или зонах обработки, может быть расфокусирована и/или дефокусирована и может быть применена в представляющей интерес области, содержащей по меньшей мере одно из эпидермиса, дермы, гиподермы, фасции, мышцы, жира, целлюлита и SMAS, для достижения косметического и/или терапевтического эффекта. В различных вариантах осуществления системы и/или способы обеспечивают неинвазивную дерматологическую обработку ткани путем тепловой обработки, коагулирования, абляции и/или укрепления. В некоторых раскрытых в настоящем документе вариантах осуществления неинвазивное ультразвуковое воздействие используют для достижения одного или более из следующих эффектов: подтяжки кожи лица, подтяжки бровей, подтяжки подбородка, обработки кожи вокруг глаз (например, малярных мешков, обработки подглазничной дряблой кожи), сокращения количества морщин, сокращения количества жира (например, обработки жира, относящегося к жировой ткани, и/или целлюлита), противоцеллюлитной обработки (например, для лечения женской гиноидной липодистрофии ямочного или неямочного типа), улучшения кожи в области декольте (например, верхней части груди), подтяжки ягодиц (например, укрепления ягодиц), обработки дряблой кожи (например, обработки ткани для ее укрепления или обработки дряблой брюшной ткани), уменьшения рубцов, обработки ожога, удаления татуировки, удаления вен, уменьшения вен, обработки потовой железы, лечения чрезмерного потоотделения, удаления веснушек, обработки угревой сыпи и удаления прыщей. В одном варианте осуществления достигается снижение количества жира. В различных вариантах осуществления достигается приблизительно 10-20 %, 20-40 %, 40-60 %, 60-80 % или более (включая значения, перекрывающие указанные диапазоны) уменьшение целлюлита (например, гиноидной липодистрофии с ямкой или без ямки) или же улучшение одной или более характеристик (таких как ямки, узелковые уплотнения, вид «апельсиновой корки» и т.д.) по сравнению, например, с необработанной тканью. В одном варианте осуществления обрабатывают область шеи и плеч. В некоторых вариантах осуществления в ходе одного сеанса обработки достигают двух, трех или более полезных эффектов, причем они могут быть достигнуты одновременно.
[0071] Различные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройствам или способам для управления подачей энергии к ткани. В различных вариантах осуществления различные формы энергии могут включать акустическую, ультразвуковую, световую, лазерную, радиочастотную (РЧ), микроволновую, электромагнитную, радиационную, тепловую, криогенную, электронно-лучевую, фотонную, магнитную, магнитно-резонансную энергию и/или другие формы энергии. Различные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройствам или способам для разделения луча ультразвуковой энергии на множество лучей. В различных вариантах осуществления устройства или способы могут быть использованы для изменения подачи ультразвуковой акустической энергии в любых процедурах, таких как, без ограничений, ультразвуковая терапия, ультразвуковая диагностика, ультразвуковая сварка, любой вариант применения, включающий передачу механических волн в объект, и другие процедуры. Как правило, при ультразвуковой терапии эффект на ткани достигается за счет концентрирования акустической энергии с использованием способов фокусировки из апертуры. В некоторых случаях высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (high intensity focused ultrasound, HIFU) используют таким образом в терапевтических целях. В одном варианте осуществления эффект на ткани, обеспечиваемый путем применения ультразвуковой терапии на конкретной глубине, может упоминаться как создание точки тепловой коагуляции (ТТК). В некоторых вариантах осуществления зона может включать в себя одну точку. В некоторых вариантах осуществления зона представляет собой линию, плоскость, имеет сферическую, эллиптическую, кубическую или другую одно-, двух- или трехмерную форму. Именно благодаря созданию ТТК в конкретных местах обеспечивается возможность неинвазивного или дистанционного проведения тепловой и/или механической абляции ткани. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковая обработка не предполагает образование полостей и/или создание ударной волны. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковая обработка предполагает образование полостей и/или создание ударной волны.
[0072] В одном варианте осуществления ТТК могут быть созданы в виде линейной или по существу линейной, нелинейной или по существу нелинейной зоны или же последовательности, в которой каждая отдельная ТТК отделена от соседней ТТК на интервал обработки. В одном варианте осуществления в области обработки может быть создано множество последовательностей ТТК. Например, ТТК могут быть образованы в виде первой последовательности и второй последовательности, отделенной на расстояние обработки от первой последовательности. Хотя обработку с применением ультразвуковой терапии могут осуществлять путем создания отдельных ТТК в виде последовательности и последовательностей отдельных ТТК, может быть желательным уменьшить время обработки и соответствующий риск возникновения боли и/или дискомфорта у пациента. Время терапии может быть уменьшено за счет одновременного, почти одновременного или последовательного образования множества ТТК. В некоторых вариантах осуществления время обработки может быть уменьшено на 10 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 % или более за счет создания множества ТТК.
[0073] Различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют устранить потенциальные проблемы, вызванные применением ультразвуковой терапии. В различных вариантах осуществления достигается уменьшение времени образования ТТК для обеспечения требуемой косметической и/или терапевтической обработки целевой ткани согласно требуемому клиническому подходу. В различных вариантах осуществления целевая ткань представляет собой, без ограничений, любое из кожи, век, ресницы, брови, слезного мясца, «гусиных лапок», морщин, глаз, носа, рта (например, носогубной складки, окологубных морщин), языка, зубов, десен, ушей, головного мозга, сердца, легких, ребер, живота (например, при дряблости брюшной ткани), желудка, печени, почек, матки, груди, влагалища, простаты, яичек, желез, щитовидных желез, внутренних органов, волос, мышцы, кости, связок, хряща, жира, жировой дольки, жировой ткани, подкожной жировой клетчатки, имплантированной ткани, имплантированного органа, лимфоидной ткани, опухоли, кисты, абсцесса, части нерва или любого их сочетания.
[0074] Различные варианты осуществления одновременной ультразвуковой обработки в множестве местоположений в ткани описаны в заявке на патент США № 14/193,234, которая опубликована в виде публикации США № 2014/0257145 от 11 сентября 2014 года, которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки.
Обзор системы
[0075] Как показано на иллюстрациях, представленных на ФИГ. 1А, 1В и 1С, различные варианты осуществления ультразвуковой системы 20 включают в себя ручной зонд (например, манипулятор) 100, модуль (например, модуль преобразователя, картридж, измерительный датчик) 200 и контроллер (например, консоль) 300. В некоторых вариантах осуществления консоль 300 содержит систему связи (например, Wi-Fi, Bluetooth, модем и т.д. для осуществления связи с другим участником, производителем, поставщиком, поставщиком услуг, Интернетом и/или облаком. В некоторых вариантах осуществления тележка 301 обеспечивает мобильность и/или позиционирование системы 20 и может включать в себя колеса, поверхности для выполнения записей или размещения компонентов и/или отделения 302 (например, ящики, контейнеры, полки и т.д.), например, для хранения или организации компонентов. В некоторых вариантах осуществления тележка имеет источник питания, например, силовое соединение с батареей и/или один или более кабелей для подключения питания, связи (например, Ethernet) к системе 20. В некоторых вариантах осуществления система 20 содержит тележку 301. В некоторых вариантах осуществления система 20 не содержит тележку 301. Ручной зонд 100 может быть соединен с контроллером 300 посредством интерфейса 130, который может представлять собой проводной или беспроводной интерфейс. Интерфейс 130 может быть соединен с ручным зондом 100 с помощью соединителя 145. Дальний конец интерфейса 130 может быть соединен с соединителем контроллера на схеме 345 (не показана). В одном варианте осуществления интерфейс 130 может передавать регулируемую мощность от контроллера 300 на ручной зонд 100. В одном варианте осуществления система 20 имеет множество каналов визуализации (например, 8 каналов) для сверхчеткой HD (high definition, высокой четкости) визуализации подкожных структур с целью улучшения визуализации. В одном варианте осуществления система 20 имеет множество каналов терапии (например, 8 каналов) и прецизионный двигатель с линейным приводом, который обеспечивает удвоенную точность обработки при повышении скорости (например, на 25 %, 40 %, 50 %, 60 %, 75 %, 100 % или более). В совокупности указанные функции позволяют создать одну из наиболее универсальных системных платформ в данной отрасли и основу для беспрецедентных возможностей в будущем.
[0076] В различных вариантах осуществления контроллер 300 может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью работы с ручным зондом 100 и модулем 200, а также обеспечения общих функциональных возможностей ультразвуковой системы 20. В различных вариантах осуществления множество контроллеров 300, 300', 300'' и т.д. могут быть адаптированы и/или выполнены с возможностью работы с множеством ручных зондов 100, 100', 100'' и т.д. и/или множеством модулей 200, 200', 200'' и т.д. Контроллер 300 может быть подключен к одному или более интерактивных графических дисплеев 310, которые могут включать в себя сенсорный монитор и графический пользовательский интерфейс (ГПИ), с помощью которого пользователь может взаимодействовать с ультразвуковой системой 20. В одном варианте осуществления применяют второй, меньший и более мобильный дисплей, который позволяет пользователю удобно выполнять позиционирование и просматривать экран обработки. В одном варианте осуществления применяют второй дисплей, который позволяет пользователю системы просматривать экран обработки (например, на стене, мобильном устройстве, большом экране, удаленном экране). В одном варианте осуществления графический дисплей 310 включает в себя сенсорный интерфейс 315 (не показан). В различных вариантах осуществления дисплей 310 позволяет устанавливать и отображает рабочие режимы, включая состояние активации оборудования, параметры обработки, системные сообщения и подсказки, а также ультразвуковые изображения. В различных вариантах осуществления контроллер 300 может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью включения в него, например, микропроцессора с программным обеспечением и устройств ввода/вывода, систем и устройств для управления электронным и/или механическим сканированием, и/или мультиплексированием преобразователей, и/или мультиплексированием модулей преобразователя, системы для подачи энергии, систем для контроля, систем для определения пространственного положения измерительного датчика, и/или преобразователей, и/или мультиплексирования модулей преобразователя, и/или систем для обработки данных пользовательского ввода и записи результатов обработки, среди прочих. В различных вариантах осуществления контроллер 300 может включать в себя системный процессор и различные аналоговые и/или цифровые логические схемы управления, например, один или более микроконтроллеров, микропроцессоров, программируемых пользователем вентильных матриц, компьютерных плат и связанных с ними компонентов, включая аппаратно реализованное программное обеспечение и управляющее программное обеспечение, которые могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с пользовательскими элементами управления и интерфейсными схемами, а также со схемами ввода/вывода и системами для осуществления связи, отображения, сопряжения, хранения, документирования, и схемами для осуществления других применимых функций. Системное программное обеспечение, запущенное в системном процессе, может быть адаптировано и/или выполнено с возможностью полного управления инициализацией, синхронизацией, установкой уровня, контролем, контролем безопасности и остальными функциями ультразвуковой системы для достижения определенных пользователем задач обработки. Кроме того, контроллер 300 может включать в себя различные модули ввода/вывода, такие как выключатели, кнопки и т.д., которые также могут быть соответствующим образом адаптированы и/или выполнены с возможностью управления работой ультразвуковой системы 20.
[0077] В одном варианте осуществления ручной зонд 100 включает в себя один или более активируемых пальцем контроллеров или выключателей, например, 150 и 160. В различных вариантах осуществления с помощью одного или более контроллеров 160 тепловой обработки (например, выключателя, кнопки) активируют и/или прекращают обработку. В различных вариантах осуществления с помощью одного или более контроллеров 150 визуализации (например, выключателя, кнопки) активируют и/или прекращают визуализацию. В одном варианте осуществления ручной зонд 100 может включать в себя съемный модуль 200. В других вариантах осуществления модуль 200 может быть несъемным. В различных вариантах осуществления модуль 200 может быть механически соединен с ручным зондом 100 с помощью защелки или соединителя 140. В различных вариантах осуществления соединительная направляющая 235 или множество соединительных направляющих 235 могут быть использованы для обеспечения соединения модуля 200 с ручным зондом 100. Модуль 200 может включать в себя один или более ультразвуковых преобразователей 280. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковой преобразователь 280 включает в себя один или более ультразвуковых элементов. Модуль 200 может включать в себя один или более ультразвуковых элементов. Ручной зонд 100 может включать в себя модули, выполненные с возможностью только визуализации, модули, выполненные с возможностью только обработки, модули для визуализации и обработки и т.п. В различных вариантах осуществления ультразвуковой преобразователь 280 выполнен с возможностью перемещения в одном или более направлениях 290 внутри модуля 200. Преобразователь 280 соединен с механизмом 400 для перемещения. В различных вариантах осуществления механизм для перемещения содержит нулевое количество, один или более подшипников, валов, стержней, винтов, ходовых винтов 401, кодовых датчиков 402 (например, оптический кодовый датчик для измерения положения преобразователя 280), двигателей 403 (например, шаговый двигатель) для обеспечения точного и повторимого перемещения преобразователя 280 внутри модуля 200. В различных вариантах осуществления модуль 200 может включать в себя преобразователь 280, который может излучать энергию через акустически прозрачный элемент 230. В одном варианте осуществления модуль 300 управления может быть соединен с ручным зондом 100 посредством интерфейса 130, а графический пользовательский интерфейс 310 может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью управления модулем 200. В одном варианте осуществления модуль 300 управления может обеспечивать питание ручного зонда 100. В одном варианте осуществления ручной зонд 100 может включать в себя источник питания. В одном варианте осуществления выключатель 150 может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью управления функцией визуализации ткани, а выключатель 160 может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью управления функцией обработки ткани. В различных вариантах осуществления подачу излучаемой энергии 50 с подходящей глубиной фокусировки, распределением, синхронизацией и уровнем энергии осуществляют с помощью модуля 200 за счет функционирования (управляемого с помощью системы 300 управления) преобразователя 280 для достижения требуемого терапевтического эффекта в зоне 550 тепловой коагуляции (ТТК, например, в точке тепловой коагуляции).
[0078] В одном варианте осуществления модуль 200 может быть соединен с ручным зондом 100. Модуль 200 выполнен с возможностью излучения и приема энергии, такой как ультразвуковая энергия. Модуль 200 может быть электронным способом соединен с ручным зондом 100 и такое соединение может включать в себя интерфейс, сообщающийся с контроллером 300. В одном варианте осуществления соединительная направляющая 235 может быть адаптирована и/или выполнена с возможностью обеспечения электронной связи между модулем 200 и ручным зондом 100. Модуль 200 может содержать измерительные датчики и/или преобразователи с различными конфигурациями. Например, модуль 200 может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью подключения комбинированного двухрежимного преобразователя для визуализации/терапии, соединенных или совместно установленных преобразователей для визуализации/терапии, отдельных измерительных датчиков для терапии и визуализации и т.п. В одном варианте осуществления, если модуль 200 вставлен в ручной зонд 100 или присоединен к нему, контроллер 300 автоматически обнаруживает его и обновляет изображение на интерактивном графическом дисплее 310.
[0079] В некоторых вариантах осуществления ключ 320 доступа (например, защитный USB-накопитель, ключ) присоединен (например, съемно) к системе 20 для обеспечения возможности функционирования системы 20. В различных вариантах осуществления ключ доступа запрограммирован для конкретного клиента и выполняет множество функций, включая обеспечение безопасности системы, специфический для страны/региона доступ к руководствам по выполнению обработки и функциональным возможностям, обновление программного обеспечения, передачу служебных журналов, и/или передачу разрешения на передачу пакета данных и/или хранение данных. В различных вариантах осуществления система 20 имеет подключение к Интернету и/или данным. В одном варианте осуществления подключение обеспечивает возможность осуществления способа, с помощью которого происходит передача данных между поставщиком системы 20 и клиентом. В различных вариантах осуществления данные включают в себя разрешения на передачу пакета данных, обновления программного обеспечения и служебные журналы. Возможные варианты подключения разделены в соответствии с различными вариантами осуществления модели, основанными на способе подключения консоли пользователя к Интернету. В одном варианте осуществления соединение в соответствии с моделью «Отключенная» содержит консоль, которая отключена от Интернета, и клиент не имеет доступа в Интернет. Передачи разрешения на передачу пакета данных и обновления программного обеспечения осуществляют, переслав клиенту ключ (ключи) доступа (например, USB-накопители). В одном варианте осуществления соединение в соответствии с моделью «Полуподключенная» содержит консоль, которая отключена от Интернета, но клиент имеет доступ в Интернет. Передачи разрешения на передачу пакета данных, обновления программного обеспечения и передачи служебного журнала осуществляют с использованием персонального компьютера, смартфона или другого вычислительного устройства клиента с использованием ключа доступа к системе для передачи данных. В одном варианте осуществления соединение в соответствии с моделью «Полностью подключенная» содержит консоль, которая имеет беспроводное подключение с Интернетом с использованием Wi-Fi, модема сотовой связи, Bluetooth или другого протокола. Передачи разрешения на передачу пакета данных, обновления программного обеспечения и передачи служебного журнала осуществляют непосредственно между консолью и облаком. В различных вариантах осуществления система 20 соединяется с сетевым порталом для оптимизированного управления материально-техническими ресурсами, оплаты лечения по необходимости и анализа бизнес-аналитики для управления бизнесом по эстетической терапии клиентов на более высоком уровне.
[0080] В различных вариантах осуществления ткань под кожей или даже на поверхности кожи, например, эпидермис, дерму, гиподерму, фасцию и поверхностную мышечно-апоневротическую систему (SMAS) и/или мышцу неинвазивно обрабатывают с применением ультразвуковой энергии. Ткань также может включать в себя кровеносные сосуды и/или нервы. Ультразвуковая энергия может быть сфокусированной, расфокусированной или дефокусированной и может быть применена к представляющей интерес области, содержащей по меньшей мере одно из эпидермиса, дермы, гиподермы, фасции и SMAS, для достижения терапевтического эффекта. На ФИГ. 2 представлено схематическое изображение ультразвуковой системы 20, взаимодействующей с представляющей интерес областью 10. В различных вариантах осуществления слои ткани представляющей интерес области 10 могут находиться в любой части тела пациента. В одном варианте осуществления слои ткани находятся в области головы и лица пациента. Участок поперечного сечения ткани представляющей интерес области 10 включает в себя поверхность 501 кожи, эпидермальный слой 502, дермальный слой 503, жировой слой 505, поверхностную мышечно-апоневротическую систему 507 (далее в настоящем документе SMAS 507) и мышечный слой 509. Кроме того, указанная ткань может включать в себя гиподерму 504, которая может включать в себя любую ткань под дермальным слоем 503. Комбинация этих слоев в целом может упоминаться как подкожная ткань 510. Кроме того, на ФИГ. 2 показана зона 525 обработки, которая расположена ниже поверхности 501. В одном варианте осуществления поверхность 501 может представлять собой поверхность кожи пациента 500. Хотя в данном случае в качестве примера может быть использован вариант осуществления, относящийся к терапии в слое ткани, данная система может быть применена для любой ткани тела. В различных вариантах осуществления настоящая система и/или настоящие способы могут быть использованы на ткани (включая, без ограничения, одно из мышц, фасции, SMAS, дермы, эпидермиса, жира, жировых клеток, целлюлита, который может упоминаться как гиноидная липодистрофия (например, женская гиноидная липодистрофия неямочного типа) или их комбинацию), коллагене, коже, кровеносных сосудах лица, шеи, головы, рук, ног или любого другого места на теле или в теле (включая полости тела). В различных вариантах осуществления достигается уменьшение целлюлита (например, женской гиноидной липодистрофии без ямки) на 2 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 40 %, 50 %, 75 %, 80 %, 90 %, 95 %, включая любые промежуточные диапазоны.
[0081] Как показано на ФИГ. 2, вариант осуществления ультразвуковой системы 20 включает в себя ручной зонд 100, модуль 200 и контроллер 300. В одном варианте осуществления модуль 200 включает в себя преобразователь 280. ФИГ. 3 иллюстрирует вариант осуществления ультразвуковой системы 20 с преобразователем 280, адаптированным и/или выполненным с возможностью обработки ткани на множестве глубин 278 фокусировки. В одном варианте осуществления глубина 278 фокусировки представляет собой расстояние между преобразователем 280 и целевой тканью для обработки. В одном варианте осуществления глубина 278 фокусировки является фиксированной для данного преобразователя 280. В одном варианте осуществления глубина 278 фокусировки является переменной для данного преобразователя 280. В одном варианте осуществления преобразователь 280 выполнен с возможностью одновременной обработки на множестве глубин под поверхностью кожи (например, 1,5 мм, 3,0 мм, 4,5 мм или других глубинах).
[0082] Как показано на ФИГ. 4, модуль 200 может включать в себя преобразователь 280, который может излучать энергию через акустически прозрачный элемент 230. В различных вариантах осуществления глубина может представлять собой глубину 278 фокусировки. В одном варианте осуществления преобразователь 280 может иметь расстояние 270 смещения, которое представляет собой расстояние между преобразователем 280 и поверхностью акустически прозрачного элемента 230. В одном варианте осуществления глубина 278 фокусировки преобразователя 280 представляет собой фиксированное расстояние от преобразователя. В одном варианте осуществления преобразователь 280 может иметь фиксированное расстояние 270 смещения от преобразователя до акустически прозрачного элемента 230. В одном варианте осуществления акустически прозрачный элемент 230 адаптирован и/или выполнен с возможностью находиться в некотором положении на модуле 200 или ультразвуковой системе 20 для приведения в соприкосновение с поверхностью 501 кожи. В различных вариантах осуществления глубина 278 фокусировки превышает расстояние 270 смещения на величину, соответствующую обработке в целевой области, расположенной на глубине 279 ткани ниже поверхности 501 кожи. В различных вариантах осуществления, когда ультразвуковая система 20 физически соприкасается с поверхностью 501 кожи, глубина 279 ткани представляет собой расстояние между акустически прозрачным элементом 230 и целевой областью, измеренное как расстояние от части ручного зонда 100 или поверхности модуля 200, которая соприкасается с кожей (с применением акустического контактного геля, среды и т. д. или без них), и глубину в ткани от точки соприкосновения с поверхностью кожи до целевой области. В одном варианте осуществления глубина 278 фокусировки может соответствовать сумме расстояния 270 смещения (измеренного до поверхности акустически прозрачного элемента 230, соприкасающегося с контактной средой и/или кожей 501) и глубины 279 ткани под поверхностью 501 кожи до целевой области. В различных вариантах осуществления акустически прозрачный элемент 230 не используют.
[0083] Контактные компоненты могут содержать различные вещества, материалы и/или устройства для улучшения взаимодействия преобразователя 280 или модуля 200 с представляющей интерес областью. Например, контактные компоненты могут содержать систему обеспечения акустического контакта, адаптированную для и/или выполненную с возможностью обеспечения акустического контакта для передачи ультразвуковой энергии и сигналов. Система обеспечения акустического контакта с возможными соединениями, такими как коллекторы, может быть использована для передачи звука в представляющую интерес область и обеспечивает фокусировку с помощью заполненной жидкостью или текучей средой линзы. Система обеспечения контакта может обеспечивать такую передачу за счет использования одной или более контактных сред, включая воздух, газы, воду, жидкости, текучие среды, гели, твердые частицы, негелеобразные вещества и/или любое их сочетание или любую другую среду, которая позволяет передавать сигналы между преобразователем 280 и представляющей интерес областью. В одном варианте осуществления внутри преобразователя обеспечивают одну или более контактных сред. В одном варианте осуществления заполненный текучей средой модуль 200 содержит внутри корпуса одну или более контактных сред. В одном варианте осуществления заполненный текучей средой модуль 200 содержит одну или более контактных сред внутри герметичного корпуса, который выполнен с возможностью отделения от сухой части ультразвукового устройства. В различных вариантах осуществления контактную среду используют для передачи ультразвуковой энергии между одним или более устройствами и тканями с эффективностью передачи 100 %, 99 % или более, 98 % или более, 95 % или более, 90 % или более, 80 % или более, 75 % или более, 60 % или более, 50 % или более, 40 % или более, 30 % или более, 25 % или более, 20 % или более, 10 % или более и/или 5 % или более.
[0084] В различных вариантах осуществления преобразователь 280 может обеспечивать получение изображения и обработку представляющей интерес области при любых подходящих значениях глубины 279 ткани. В одном варианте осуществления модуль 280 преобразователя способен обеспечить акустическую мощность в диапазоне приблизительно 1 Вт или меньше, от приблизительно 1 Вт до приблизительно 100 Вт и более, чем приблизительно 100 Вт, например, 200 Вт, 300 Вт, 400 Вт, 500 Вт. В одном варианте осуществления модуль 280 преобразователя способен обеспечить акустическую энергию с частотой приблизительно 1 МГц или меньше, от приблизительно 1 МГц до приблизительно 10 МГц (например, 1,75 МГц, 3 МГц, 4 МГц, 4,5 МГц, 7 МГц, 10 МГц) и более, чем приблизительно 10 МГц. В одном варианте осуществления модуль 200 обеспечивает глубину 278 фокусировки для обработки на глубине 279 ткани приблизительно на 4,5 мм ниже поверхности 501 кожи. В одном варианте осуществления модуль 200 обеспечивает глубину 278 фокусировки для обработки на глубине 279 ткани приблизительно на 3 мм ниже поверхности 501 кожи. В одном варианте осуществления модуль 200 обеспечивает глубину 278 фокусировки для обработки на глубине 279 ткани приблизительно на 1,5 мм ниже поверхности 501 кожи. Некоторые не предполагающие ограничения варианты осуществления преобразователей 280 или модулей 200 могут быть адаптированы и/или выполнены с возможностью подачи ультразвуковой энергии на глубину ткани 1,5 мм, 3 мм, 4,5 мм, 6 мм, 7 мм, менее 3 мм, от 3 мм до 4,5 мм, от 4,5 мм до 6 мм, более 4,5 мм, более 6 мм и т.д., и на любую глубину в диапазоне 0-3 мм, 0-4,5 мм, 0-6 мм, 0-25 мм, 0-100 мм и т.д., а также на любое промежуточное значение глубины. В одном варианте осуществления ультразвуковая система 20 содержит два или более модулей 280 преобразователя. Например, первый модуль преобразователя может обеспечивать обработку на первой глубине ткани (например, приблизительно 4,5 мм), второй модуль преобразователя может обеспечивать обработку на второй глубине ткани (например, приблизительно 3 мм), а третий модуль преобразователя может обеспечивать обработку на третьей глубине ткани (например, приблизительно 1,5-2 мм). В одном варианте осуществления по меньшей мере некоторые или все модули преобразователей могут быть адаптированы и/или выполнены с возможностью выполнения обработки по существу на одинаковой глубине.
[0085] В различных вариантах осуществления изменение количества местоположений фокусных точек (например, при глубине 279 ткани) для ультразвуковой процедуры может быть предпочтительным, поскольку оно позволяет осуществлять обработку ткани пациента на разных глубинах ткани, даже если глубина 278 фокусировки преобразователя 270 является фиксированной. Это может позволить обеспечить синергетические эффекты и максимизировать клинические результаты одного сеанса обработки. Например, обработка на множестве глубин под одной областью поверхности позволяет обеспечить обработку большего общего объема ткани, что приводит к усиленному образованию и укреплению коллагена. Кроме того, обработка на разных глубинах предполагает воздействие на различные типы ткани, в результате чего происходят различные клинические эффекты, которые вместе обеспечивают лучший общий косметический результат. Например, поверхностная обработка может привести к уменьшению видимости морщин, а более глубокая обработка может привести к образованию большего количества коллагена. Аналогичным образом, обработка в разных местоположениях на одинаковой глубине или разных глубинах может привести к улучшению обработки.
[0086] Хотя обработка ткани пациента в разных местоположениях в течение одного сеанса может быть предпочтительной в некоторых вариантах осуществления, последовательная обработка в течение некоторого времени может быть целесообразной в других вариантах осуществления. Например, лечение пациента могут осуществлять, выполняя обработку под одной и той же областью поверхности на одной глубине в один момент времени, на второй глубине во второй момент времени и т.д. В различных вариантах осуществления время может иметь порядок наносекунд, микросекунд, миллисекунд, секунд, минут, часов, дней, недель, месяцев или других периодов времени. Новый коллаген, образованный при первой обработке, может быть более чувствительным к последующим обработкам, которые могут потребоваться для некоторых показаний. Альтернативно, обработка на множестве глубин под одной и той же областью поверхности в течение одного сеанса может быть предпочтительной, поскольку обработка на одной глубине может синергически усиливать или дополнять обработку на другой глубине (например, из-за повышения кровотока, стимуляции факторов роста, гормональной стимуляции и т.д.). В некоторых вариантах осуществления различные модули преобразователей обеспечивают обработку на разных глубинах. В одном варианте осуществления один модуль преобразователя могут регулировать или им могут управлять для установки различных значений глубины. Для системы с одним модулем могут быть использованы функции безопасности, которые минимизируют риск выбора неправильной глубины.
[0087] В некоторых вариантах осуществления предложен способ обработки нижней области лица и шеи (например, подподбородочной области). В некоторых вариантах осуществления предложен способ обработки (например, смягчения) подбородочно-губных складок. В других вариантах осуществления предложен способ обработки области глаза (например, малярных мешков, обработки подглазничной дряблой кожи). Дряблость верхнего века, а также окологлазничные морщины и текстуры устраняют с применением некоторых вариантов осуществления путем выполнения обработки на разных глубинах. При обработке в разных местоположениях в течение одного сеанса обработки могут быть достигнуты оптимальные клинические эффекты (например, смягчение, укрепление). В некоторых вариантах осуществления описанные в настоящем документе способы обработки представляют собой неинвазивные косметические процедуры. В некоторых вариантах осуществления эти способы могут быть использованы в сочетании с инвазивными процедурами, такими как хирургические подтяжки кожи лица или липосакция, когда требуется укрепить кожу. В различных вариантах осуществления эти способы могут быть применены на любой части тела.
[0088] В одном варианте осуществления модуль 200 преобразователя позволяет выполнять последовательную обработку на фиксированной глубине на уровне или ниже уровня поверхности кожи. В одном варианте осуществления модуль преобразователя позволяет выполнять последовательную обработку на одной, двух или более переменных или фиксированных глубинах ниже дермального слоя. В некоторых вариантах осуществления модуль преобразователя содержит механизм для перемещения, адаптированный для и/или выполненный с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде последовательности отдельных тепловых поражений (далее в этом документе «точки тепловой коагуляции» или TТК) при фиксированной глубине фокусировки. В одном варианте осуществления последовательность отдельных ТТК имеет интервал обработки в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 25 мм (например, 1 мм, 1,5 мм, 2 мм, 2,5 мм, 3 мм, 5 мм, 10 мм, 20 мм и любые диапазоны значений между ними) с изменением вобуляции в интервале 1-50 % (например, 1 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, включая любой промежуточный диапазон). Например, интервал может быть следующим: 1,1 мм или менее, 1,5 мм или более, от приблизительно 1,1 мм до приблизительно 1,5 мм и т.д. В одном варианте осуществления отдельные ТТК являются дискретными. В одном варианте осуществления отдельные ТТК перекрываются. В одном варианте осуществления механизм для перемещения адаптирован и/или выполнен с возможностью программирования для обеспечения переменного интервала между отдельными ТТК. В одном варианте осуществления вобуляция может быть адаптирована и/или выполнена с возможностью обеспечения переменного интервала между отдельными ТТК. В некоторых вариантах осуществления модуль преобразователя содержит механизм для перемещения, адаптированный и/или выполненный с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде последовательности таким образом, чтобы ТТК были образованы в виде линейных или по существу линейных последовательностей, разделенных на расстояние обработки. Например, модуль преобразователя может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью образования ТТК в виде первой линейной последовательности и второй линейной последовательности, отделенной на расстояние обработки от первой линейной последовательности. В одном варианте осуществления расстояние обработки между смежными линейными последовательностями отдельных ТТК находится в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 25 мм. В одном варианте осуществления расстояние обработки между смежными линейными последовательностями отдельных ТТК находится в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 50 мм. Например, расстояние обработки может составлять 2 мм или менее, 3 мм или более, от приблизительно 2 мм до приблизительно 3 мм и т. д. В некоторых вариантах осуществления модуль преобразователя может содержать один или более механизмов 400 для перемещения, адаптированных для и/или выполненных с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде последовательности таким образом, чтобы ТТК были образованы в виде линейных или по существу линейных последовательностей отдельных тепловых поражений, отделенных на расстояние обработки от других линейных последовательностей. В одном варианте осуществления обработку осуществляют в первом направлении 290 (например, с продвижением вперед). В одном варианте осуществления обработку осуществляют в направлении, противоположном первому направлению 290 (например, с продвижением назад). В одном варианте осуществления обработку осуществляют как в первом направлении 290, так и в направлении, противоположном первому направлению (например, с продвижением вперед и назад). В одном варианте осуществления применяют одинаковое или по существу одинаковое расстояние обработки, разделяющее линейные или по существу линейные последовательности ТТК. В одном варианте осуществления расстояние обработки, разделяющее линейные или по существу линейные последовательности ТТК, является разным или по существу разным для различных смежных пар линейных последовательностей ТТК.
[0089] В одном варианте осуществления применяют первый и второй съемные модули преобразователей. В одном варианте осуществления каждый из первого и второго модулей преобразователей адаптирован и/или выполнен с возможностью как ультразвуковой визуализации, так и ультразвуковой обработки. В одном варианте осуществления модуль преобразователя адаптирован и/или выполнен с возможностью только обработки. В одном варианте осуществления преобразователь для визуализации может быть прикреплен к ручке измерительного датчика или ручного зонда. Первый и второй модули преобразователей адаптированы и/или выполнены с возможностью попеременного присоединения к ручному зонду. Первый модуль преобразователя адаптирован и/или выполнен с возможностью осуществления ультразвуковой терапии в первом слое ткани, а второй модуль преобразователя адаптирован и/или выполнен с возможностью осуществления ультразвуковой терапии во втором слое ткани. Второй слой ткани находится на глубине, отличной от глубины первого слоя ткани.
[0090] Как показано на ФИГ. 3, в различных вариантах осуществления для достижения требуемого терапевтического эффекта подачу излучаемой энергии 50 с подходящей глубиной 278 фокусировки, распределением, синхронизацией и уровнем энергии обеспечивают с помощью модуля 200 путем выполнения управляемой с помощью системы 300 управления операции контролируемого теплового повреждения для обработки по меньшей мере одного из слоя 502 эпидермиса, слоя 503 дермы, жирового слоя 505, слоя 507 SMAS, мышечного слоя 509 и/или гиподермы 504. ФИГ. 3 иллюстрирует один вариант осуществления с глубиной, которая соответствует глубине для обработки мышцы. В различных вариантах осуществления применяемая глубина может соответствовать любой ткани, слою ткани, коже, эпидермису, дерме, гиподерме, жиру, SMAS, мышце, кровеносному сосуду, нерву или другой ткани. В ходе работы модуль 200 и/или преобразователь 280 также могут осуществлять сканирование механическим и/или электронным способом вдоль поверхности 501 для обработки расширенной области. До, во время и после подачи ультразвуковой энергии 50 по меньшей мере в одно из слоя 502 эпидермиса, слоя 503 дермы, гиподермы 504, жирового слоя 505, слоя 507 SMAS и/или мышечного слоя 509 могут обеспечивать контроль области обработки и окружающих структур для планирования и оценки результатов и/или обеспечения обратной связи на контроллер 300 и пользователю посредством графического интерфейса 310.
[0091] В одном варианте осуществления ультразвуковая система 20 генерирует ультразвуковую энергию, которую направляют и фокусируют ниже поверхности 501. Эта управляемая и сфокусированная ультразвуковая энергия 50 обеспечивает создание точки (ТТК) или зоны 550 тепловой коагуляции. В одном варианте осуществления ультразвуковая энергия 50 обеспечивает создание полости в подкожной ткани 510. В различных вариантах осуществления излучаемая энергия 50 воздействует на ткань, расположенную ниже поверхности 501, а именно разрезает, отсекает, коагулирует, осуществляет микроудаление, обрабатывает и/или создает ТТК 550 на участке 10 ткани ниже поверхности 501 при заданной глубине 278 фокусировки. В одном варианте осуществления в ходе последовательной обработки преобразователь 280 перемещают в направлении, обозначенном стрелкой 290 с определенными интервалами 295 для создания множества зон 254 обработки, каждая из которых воспринимает излучаемую энергию 50 с созданием одной или более ТТК 550. В одном варианте осуществления стрелка 291 указывает ось или направление, которые ортогональны или параллельны стрелке 290, а интервал ТТК 550 иллюстрирует ТТК, которые могут быть расположены на расстоянии друг от друга, ортогонально или параллельно направлению перемещения преобразователя 280. В некоторых вариантах осуществления ориентация расположенных на расстоянии друг от друга ТТК может представлять собой расположение под любым углом 0-180 градусов относительно стрелки 290. В некоторых вариантах осуществления ориентация расположенных на расстоянии друг от друга ТТК может представлять собой расположение под любым углом 0-180 градусов в зависимости от ориентации поляризованных областей на преобразователе 280.
[0092] В различных вариантах осуществления модули преобразователей могут содержать один или более элементов для преобразования. Элементы для преобразования могут содержать пьезоэлектрически активный материал, такой как цирконат-титанат свинца (ЦТС) или любой другой пьезоэлектрически активный материал, такой как пьезоэлектрическая керамика, кристалл, пластмасса и/или композитные материалы, а также ниобат лития, титанат свинца, титанат бария и/или метаниобат свинца. В различных вариантах осуществления в дополнение к пьезоэлектрически активному материалу или вместо него модули преобразователей могут содержать любые другие материалы, адаптированные и/или выполненные с возможностью генерации излучения и/или акустической энергии. В различных вариантах осуществления модули преобразователей могут быть адаптированы и/или выполнены с возможностью работы на разных частотах и с разными глубинами обработки. Свойства преобразователя могут определяться наружным диаметром (НД) и фокусным расстоянием (Фр). В одном варианте осуществления преобразователь может быть адаптирован и/или выполнен таким образом, чтобы иметь НД = 19 мм и Фр = 15 мм. В других вариантах осуществления могут быть использованы другие подходящие значения НД и Фр, например, НД менее приблизительно 19 мм, более приблизительно 19 мм и т. д., а Фр менее приблизительно 15 мм, более приблизительно 15 мм и т.д. Модули преобразователей могут быть адаптированы и/или выполнены с возможностью применения ультразвуковой энергии при разных значениях целевой глубины ткани. Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления модули преобразователей содержат механизмы для перемещения, адаптированные и/или выполненные с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде линейной или по существу линейной последовательности отдельных ТТК с интервалом обработки между отдельными ТТК. Например, интервал обработки может составлять приблизительно 1,1 мм, 1,5 мм и т.д. В некоторых вариантах осуществления модули преобразователей также могут содержать механизмы для перемещения, адаптированные и/или выполненные с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде последовательности таким образом, чтобы обеспечить образование ТТК в виде линейных или по существу линейных последовательностей, разделенных на интервал обработки. Например, модуль преобразователя может быть адаптирован и/или выполнен с возможностью образования ТТК в виде первой линейной последовательности и второй линейной последовательности, отделенной на интервал обработки от приблизительно 2 мм до 3 мм от первой линейной последовательности. В одном варианте осуществления пользователь может вручную перемещать модули преобразователей по поверхности области обработки таким образом, чтобы создавать смежные линейные последовательности ТТК. В одном варианте осуществления механизм для перемещения выполнен с возможностью автоматического перемещения модулей преобразователей по поверхности области обработки с созданием смежных линейных последовательностей ТТК.
Анализ пространственной частоты апертуры и преобразование Фурье
[0093] В различных вариантах осуществления способы анализа пространственной частоты на основе анализа Фурье и оптики Фурье могут быть использованы для повышения эффективности терапевтической обработки. Если систему с импульсным откликом h(t) возбуждают стимулирующим воздействием x(t), соотношение между входным сигналом x(t) и выходным сигналом y(t) представляет собой функцию свертки, которую можно выразить следующим образом:
[0094] В различных вариантах осуществления преобразование Фурье может быть применено для вычисления свертки с помощью уравнения (1). Непрерывное одномерное преобразование Фурье может быть выражено в следующем виде:
[0095] где f представляет собой частоту, t представляет собой время. Можно показать, что свертка во временной области эквивалентна умножению в частотной области:
[0096] В различных вариантах осуществления приближение Фраунгофера может быть использовано для выведения соотношения между параметрами отверстия или апертуры преобразователя и результирующим откликом ультразвукового луча. Выведение приближения Фраунгофера описано Джозефом Гудманом (Joseph Goodman) в «Introduction to Fourier Optics» (Введение в оптику Фурье) (3-е изд., 2004 г.), полностью включенном в настоящее описание посредством ссылки. Согласно приближению Фраунгофера комплексная амплитудная схема в дальней зоне, создаваемая сложной апертурой, соответствует двумерному преобразованию Фурье амплитуды и фазы апертуры. В некоторых вариантах осуществления это соотношение в оптике может быть распространено на ультразвук, поскольку линейные волновые уравнения могут быть использованы для представления как распространения света, так и распространения звука. Для оптики и/или ультразвука двумерное преобразование Фурье может определять распределение амплитуды давления в звуковой волне в фокусе преобразователя.
[0097] Для сфокусированной системы переменную z, которая представляет собой глубину, можно заменить на zf, которая представляет собой фокусное расстояние.
[0098] В различных вариантах осуществления равенства оптики Фурье и преобразования Фурье (некоторые из которых приведены ниже в таблице 1) могут быть использованы в отношении ультразвуковых преобразователей для определения распределения интенсивности, соответствующего конструкции преобразователя. Например, преобразование Фурье для прямоугольной формы rect(ax) является функцией кардинального синуса (sinc). В качестве еще одного примера преобразование Фурье для двумерной окружности с постоянной амплитудой является функция Бесселя первого порядка, которая может быть представлена как J1.
[0099] В некоторых вариантах осуществления ультразвуковой преобразователь может иметь прямоугольную апертуру с подходящими размерами и фокусным расстоянием. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковой преобразователь может иметь круговую апертуру с подходящими размерами и фокусным расстоянием. В одном варианте осуществления преобразователь может иметь круговую апертуру с наружным радиусом приблизительно 9,5 мм, внутренним диаметром приблизительно 2 мм и фокусным расстоянием приблизительно 15 мм. Апертура кругового преобразователя может быть описана следующим образом:
[0100] Например, в одном варианте осуществления переменная а может быть равна приблизительно 9,5 мм, а переменная b в уравнении (5a) может быть равна приблизительно 2 мм. Применив преобразование Фурье к уравнению (5a), можно получить оценку распределения давления в звуковой волне в фокусе.
[0101] , где 
и 
тождественны fx и fy из уравнений (4a) и (4b). Из уравнения (6) видно, что распределение давления в звуковой волне преобразователя с круговой апертурой представляет собой функцию Бесселя первого порядка. В одном варианте осуществления по существу большая часть энергии сконцентрирована в фокусе (например, на расстоянии 15 мм от апертуры). Ширина основного ультразвукового луча и распределение энергии на удалении от основного луча могут быть выражены в виде функции рабочей частоты, выраженной с помощью уравнений (4a) и (4b).
[0102] В различных вариантах осуществления два одинаковых или почти одинаковых луча могут быть созданы в фокусе, если апертура была модулирована с помощью корректирующей функции (например, умножена на корректирующую функцию). В одном варианте осуществления косинусоидная функция может быть применена к круговой апертуре следующим образом:
[0103] Распределение энергии или отклик луча в фокусе модулированной апертуры согласно уравнению (7) представляет собой свертку преобразования Фурье двух функций апертуры:
[0104] Уравнение (8) может быть упрощено в суммировании двух отдельных функций путем применения тождества преобразования Фурье для дельта-функции Дирака (например, тождество 2 в таблице 2):
[0105] Из уравнения (9) видно, что два луча в фокусе пространственно сдвинуты на ± 
по сравнению с исходным, немодулированным лучом. В некоторых вариантах осуществления для достижения требуемого отклика луча может быть использована одна или более других модулирующих функций, таких как синусоидальная функция. В некоторых вариантах осуществления апертуру можно модулировать таким образом, чтобы создать более двух фокусов. Например, можно создать три, четыре, пять и т.д. фокусов. В некоторых вариантах осуществления апертура может быть модулирована таким образом, чтобы фокусы были созданы последовательно или по существу последовательно, а не одновременно.
[0106] В некоторых вариантах осуществления модули преобразователей для терапии содержат механизмы для перемещения, выполненные с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде линейной или по существу линейной последовательности отдельных ТТК с интервалом обработки между отдельными ТТК. Например, интервал обработки может составлять приблизительно 1,1 мм, 1,5 мм и т.д. В некоторых вариантах осуществления модули преобразователей также могут содержать механизмы для перемещения, выполненные с возможностью управления ультразвуковой обработкой в виде последовательности таким образом, чтобы обеспечить образование ТТК в виде линейных или по существу линейных последовательностей, разделенных на интервал обработки. Например, модуль преобразователя может быть выполнен с возможностью образования ТТК в виде первой линейной последовательности и второй линейной последовательности, отделенной на интервал обработки от приблизительно 2 мм до 3 мм от первой линейной последовательности. Согласно уравнению (9) одновременное или по существу одновременное разделение ультразвукового луча может быть достигнуто в фокусе (или перед фокусом), если апертуру модулируют с применением косинусоидной и/или синусоидальной функции с требуемой пространственной частотой. В одном варианте осуществления два одновременно или почти одновременно сфокусированных луча, разделенных на интервал обработки 1,1 мм, могут быть созданы в виде линейной или по существу линейной последовательности. При частоте ультразвука 7 МГц длина волны λ для ультразвуковой волны в воде составляет приблизительно 0,220 мм. Соответственно, пространственные частоты и в фокусе представлены следующим образом:
[0107] Для определения двух фокусов, разделенных приблизительно на 1,1 мм, пространственную частоту для модуляции апертуры вычисляют следующим образом. В случае использования приведенных в таблице 2 тождеств 3 и 4 преобразование Фурье синусоидальной или косинусоидной функции представляет собой дельта-функцию Дирака с аргументом:
[0108] В одном варианте осуществления уравнение (11a) может быть решено для kx, если аргумент равен 0:
[0109] Кроме того, xo можно заменить на половину расстояния разделения (например, 1,1 мм):
[0110] В некоторых вариантах осуществления преобразователь с круговой апертурой, излучающий ультразвуковую энергию с разными рабочими частотами, можно модулировать с помощью синусоидальной и/или косинусоидной функций с пространственными частотами, перечисленными в таблице 2. Модулированная апертура преобразователя может одновременно или по существу одновременно создавать разделенный луч с двумя фокусами, имеющими разные расстояния разделения, как указано в таблице 2. В одном варианте осуществления преобразователь может иметь наружный диаметр приблизительно 19 мм и фокусное расстояние приблизительно 15 мм.
[0111] Как показано в таблице 2, в некоторых вариантах осуществления пространственная частота модулирующей функции апертуры увеличивается с увеличением рабочей частоты ультразвука для заданного расстояния разделения фокусов. Кроме того, пространственная частота увеличивается по мере увеличения требуемого расстояния разделения фокусов.
[0112] В одном варианте осуществления более высокая пространственная частота может обусловить более быстрые переходы амплитуды в апертуре. Из-за ограничений обработки в преобразователе быстрые изменения амплитуды в апертуре могут привести к снижению эффективности апертуры, поскольку может происходить изменение величины звукового давления, создаваемого различными частями апертуры. В одном варианте осуществления использование пространственных частот для одновременного или почти одновременного разделения луча позволяет уменьшить общее фокусное усиление каждого луча. Как показано в уравнении (9), давление поля в фокусе каждого луча уменьшается в два раза по сравнению с немодулированным лучом. В одном варианте осуществления звуковое давление или интенсивность ультразвука из апертуры можно повысить, чтобы получить аналогичную или по существу аналогичную интенсивность в фокусной плоскости. Однако в одном варианте осуществления повышение давления в апертуре может не ограничиваться из-за ограничений обработки в системе и/или в преобразователе. В одном варианте осуществления повышение давления в апертуре может приводить к повышению общей интенсивности в ближнем поле, вследствие чего может увеличиваться вероятность чрезмерного нагрева области обработки ткани (-ей), которая расположена перед фокусом. В одном варианте осуществления вероятность дополнительного нагрева расположенной перед фокусом ткани (-ей) может быть ограничена или устранена за счет использования более низкой частоты ультразвуковой обработки.
[0113] В одном варианте осуществления применение модулирующей функции апертуры, как показано в уравнении (7), приводит к одновременному или по существу одновременному созданию двух ультразвуковых лучей в фокусе. В различных вариантах осуществления ультразвуковой луч может быть разделен множество раз, например, три, четыре, пять и т.д. раз таким образом, чтобы было одновременно или почти одновременно создано множество лучей. В одном варианте осуществления четыре расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга луча вдоль одного размера могут быть созданы путем модуляции или умножения апертуры на две отдельные пространственные частоты:
[0114] Как показано в уравнении (12b), немодулированный луч в фокусе может быть создан в четырех различных местоположениях вдоль оси х. В одном варианте осуществления константа или DC-член C1 могут быть добавлены к функции амплитудной модуляции для обеспечения распределения энергии в исходном фокусном местоположении:
[0115] В одном варианте осуществления модуляция апертуры согласно уравнениям (12) и (13), благодаря которой луч может быть одновременно или почти одновременно направлен в множество местоположений, может иметь ограниченную применимость из-за ограничений, связанных с системой, материалом и/или тканью. В одном варианте осуществления вследствие возможности нагрева расположенной перед фокусом ткани (-ей) в области обработки, частоту ультразвуковой терапии можно отрегулировать, например, снизить, чтобы ограничить и/или устранить такую возможность. В одном варианте осуществления в фокусе могут быть применены нелинейные способы ограничения и/или устранения возможности нагревания расположенной перед фокусом ткани (-ей). В одном варианте осуществления звуковое давление или интенсивность ультразвука из апертуры можно повысить, чтобы получить аналогичную или по существу аналогичную интенсивность в фокусной плоскости.
[0116] В различных вариантах осуществления, если функции амплитуды и фазы в апертуре могут быть разделены, двумерное преобразование Фурье функции звукового давления U(x1, y1) может быть выражено как произведение одномерного преобразования Фурье двух функций по х и у. В различных вариантах осуществления может быть предпочтительным создание множества ТТК в виде линейной или по существу линейной последовательности, а также одновременное или почти одновременное создание множества линейных последовательностей.
Электронная вобуляция в апертурах с разделением на множество лучей с использованием частотной модуляции
[0117] Для различных вариантов осуществления в таблице 2 проиллюстрирована пространственная частота апертуры для достижения определенного расстояния между двумя одновременно существующими фокусами для заданной рабочей частоты (например, в различных вариантах осуществления, 4 МГц, 7 МГц, 10 МГц). Из уравнения (11c) видно, что расстояние разделения между фокусами также является функцией рабочей частоты. Например, в одном варианте осуществления пространственную частоту апертуры (kx) фиксируют со значением 1,0 мм-1, а рабочую частоту можно изменять. Уравнение 11c можно перезаписать, чтобы показать, как расстояние разделения фокусов можно модулировать по рабочей частоте.
[0118] где kx представляет собой пространственную частоту в мм-1, zf представляет собой глубину фокусировки апертуры в мм, vc представляет собой скорость ультразвука в среде распространения (например, воде) в мм/мксек, а fop представляет собой рабочую частоту апертуры в МГц. В одном варианте осуществления в уравнении 11c выполняют следующую подстановку:
[0119] Как видно из уравнения (14), расстояние разделения фокусов зависит от рабочей частоты. Кроме того, скорость изменения расстояния разделения по отношению к рабочей частоте равна:
[0120] Из уравнения (16) видно, что расстояние разделения уменьшается по мере увеличения рабочей частоты. В таблице 3 (приведенной ниже) приведены значения скорости изменения расстояния разделения в зависимости от рабочей частоты для разных значений пространственной частоты (например, в различных вариантах осуществления, 4 МГц, 7 МГц, 10 МГц).
[мм/МГц]
[0121] Как показано в таблице 3, при повышении рабочей частоты фокусы сближаются, а при уменьшении рабочей частоты фокусы отдаляются друг от друга без необходимости в изменении фазы или механическом перемещении преобразователя. Таким образом, предложен уникальный способ электронного перемещения луча для распространения энергии без учета теплопроводимости ткани. Преимущества заключаются в уменьшении или минимизации максимальной температуры и увеличении объема тепловой коагуляции с поражением без необходимости в применении дополнительных каналов системы.
[0122] Величина перемещения от основной рабочей частоты может быть определена с использованием уравнения (14). В одном варианте осуществления основная рабочая частота апертуры составляет 5 МГц, а фокусное расстояние составляет 15 мм. В некоторых вариантах осуществления рабочая частота упоминается как центральная частота апертуры. В одном варианте осуществления рабочая частота составляет 5 МГц. Для одного варианта осуществления в таблице 4 на ФИГ. 5 проиллюстрирована величина разделений фокусов для апертур с различными пространственными частотами (kx = 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 в мм-1), вычисленная для центральной частоты 5 МГц. Кроме того, вычислена величина разброса относительно фокусов для центральной частоты 5 МГц. Согласно одному варианту осуществления интервал уменьшается для более высоких частот относительно значения 5 МГц и увеличивается для более низких частот относительно значения 5 МГц.
[0123] ФИГ. 6 иллюстрирует отличие интервалов для всех рабочих частот апертуры для различных значений пространственной частоты апертуры. Как показано на ФИГ. 6, расстояние разделения увеличивается с уменьшением частоты.
[0124] В одном варианте осуществления расстояние разделения соотносят с частотой 5 МГц. В одном варианте осуществления один способ оценки электронной вобуляции на основании частотной модуляции может быть определен как сопоставление всех перемещений с начальным разделением на частоте 5 МГц. Как показано на ФИГ. 7, разброс расстояния разделения между фокусами может быть легко изменен более чем на 1 мм.
[0125] В различных вариантах осуществления диапазон возможных рабочих частот для одной апертуры может быть описан в контексте ширины полосы преобразователя. В одном варианте осуществления чем больше ширина полосы преобразователя, тем более широким будет диапазон рабочих частот апертуры. Ширина полосы преобразователя может быть описана как процентная доля центральной частоты апертуры путем определения частоты, на которой интенсивность передачи снижается до -3 дБ от максимальной интенсивности передачи. В одном варианте осуществления верхнюю частоту -3 дБ обозначают f-3db, В, а нижнюю частоту -3 дБ обозначают f-3dB, Н для отклика апертуры преобразователя при передаче. Центральная частота -3 дБ в [МГц] может быть описана следующим образом:
[0126] Ширина полосы в процентах к -3 дБ может быть описана следующим образом:
[0127] В некоторых вариантах осуществления увеличение диапазона рабочих частот, возможного в пределах одной апертуры, может быть достигнуто (но без ограничений) за счет использования обращающих слоев, согласующих слоев, множества пьезоэлектрических слоев, электрического согласования, пьезоэлектрических композитов и/или монокристаллической пьезокерамики. В одном варианте осуществления при увеличении ширины полосы преобразователя увеличивается диапазон возможных расстояний разделения. В таблице 5 (приведенной ниже) показано, как в зависимости от ширины полосы в процентах может варьироваться разброс фокусов, если центральная частота апертуры составляет 5 МГц. Расстояние разделения фокусов для частоты 5 МГц составляет, соответственно, 0,72 мм, 1,43 мм, 2,15 мм и 2,86 мм для значений пространственной частоты 0,5 мм-1, 1,00 мм-1, 1,50 мм-1, 2,00 мм-1. Если пространственная частота в апертуре составляет 1,50 мм-1, а ширина полосы преобразователя составляет 60 %, то расстояние разделения фокусов изменяется на 1,42 мм, что соответствует расстоянию, которое превышает поперечное разрешение луча на частоте 5 МГц.
[мм]
[0128] В одном варианте осуществления с изменением частоты будет изменяться глубина резкости, а также поперечное разрешение и фокусное усиление. В одном варианте осуществления при изменении частоты глубина резкости, поперечное разрешение и фокусное усиление не будут изменяться. Таким образом, в одном варианте осуществления интенсивность в апертуре может изменяться в зависимости от целевой скорости нагрева. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным одновременно применять множество рабочих частот для немедленного или почти немедленного распространения энергии. Например, возбуждение при передаче для апертуры может включать одновременное возбуждение на частотах 1,75 МГц, 4 МГц, 5 МГц и 6 МГц.
Множество фокусов при изменении пространственной частоты апертуры
[0129] Из уравнения 14 видно, что чем выше пространственная частота апертуры, тем больше расстояние разделения между фокусами. В одном варианте осуществления апертуру поляризуют с пространственной частотой kx. Пространственную частоту можно легко удвоить или уменьшить до нуля путем подключения отдельных каналов электрического возбуждения, которые позволяют изменять фазу на 0 градусов или 180 градусов, как показано в вариантах осуществления на ФИГ. 8. Например, если фаза в каналах с 1 по 16 равна 0 градусам, пространственная частота апертуры равна kx. В одном варианте осуществления, если фаза в каждом канале изменяется от 0 градусов до 180 градусов таким образом, что в нечетных каналах она равна 0 градусов, а в четных каналах она равна 180 градусов, пространственная частота в апертуре составит 
kx. В одном варианте осуществления, если фаза повторяется через каждые два канала таким образом, что для канала 1 и канала 2 она составляет 0 градусов, а для канала 3 и канала 4 она составляет 180 градусов и т. д., пространственная частота в апертуре будет равна 0. Если для канала 1 фаза равна 0 градусам, для канала 2 равна 180 градусам, для канала 3 равна 180 градусам, для канала 4 равна 0 градусам и т. д., пространственная частота в апертуре составит 2kx. В этом случае можно создать семь уникальных фокусов. Как показано в таблице 4 (на ФИГ. 5), если центральная частота апертуры составляет 5 МГц, а частота апертуры равна любому из значений: 0 мм-1, 0,5 мм-1, 1,0 мм-1 или 2,0 мм-1, соответствующие расстояния разделения составляют 0 мм, 0,72 мм, 1,43 мм и 2,86 мм, что позволяет получить семь уникальных фокусных положений, разделенных на 0,36 мм. В различных вариантах осуществления промежуточные значения фазы между 0 градусов и 180 градусами также позволяют наклонить два фокуса таким образом, чтобы можно было создать линию фокусов в фокусной плоскости. В конечном итоге, наклон, модуляция фокусного положения и частотная модуляция обеспечивают нагрев и возможную коагуляцию вдоль всей линии длиной приблизительно 2,86 мм.
[0130] В одном варианте осуществления поляризованная керамика имеет пространственную частоту 2kх, как показано на ФИГ. 9. В этом случае каждый электрический канал охватывает две поляризованные области в керамике (например, пьезокерамике). Если каналы 1-8 имеют одинаковую электрическую фазу, пространственная частота апертуры равна 2kx. Если фаза чередуется таким образом, что нечетные каналы имеют фазу 0 градусов, а четные каналы имеют фазу 180 градусов, пространственная частота апертуры равна kx. В одном варианте осуществления эта конфигурация только для двух фаз возможна в каналах, которые обеспечивают четыре уникальных фокуса. В различных вариантах осуществления, если возможно применение дополнительных фаз, можно наклонять два фокуса в множество разных фокусных положений. Такая конфигурация позволяет ограничить требуемое количество электронных каналов для получения множества фокусных положений.
[0131] В некоторых вариантах осуществления в системе обработки используют множество каналов терапии для обеспечения электронной фокусировки и/или управления направлением. Например, система обработки, в которой используют множество каналов терапии для обеспечения электронной фокусировки и/или управления направлением, позволяет ускорить электронную вобуляцию, чтобы либо обеспечить большую тепловую коагуляцию с использованием такого же количества энергии, что и в других устройствах для обработки, либо такую же тепловую коагуляцию с использованием электронной вобуляции с применением меньшего количества энергии, чем в других устройствах для обработки. Этот способ расширяет диапазон эффективности и комфорта, обеспечиваемый устройством. В дополнение к электронной вобуляции множество каналов терапии также обеспечивает возможность перемещения луча в местоположения на разной глубине, так что два обычных преобразователя, такие как DS7-4.5 (7 МГц с глубиной 4,5 мм) и DS7-3.0 (7 МГц с глубиной 3,0 мм) могут быть заменены на одно устройство, которое обеспечивает перемещение между двумя разными значениями глубины.
[0132] В одном варианте осуществления преобразователь 280 с множеством каналов 281 терапии, подключенных с возможностью перемещения луча в осевом направлении (например, в виде кругового массива), как правило, создает ТТК 550 сначала на большей глубине, а затем перемещается на меньшую глубину. Еще в одном варианте осуществления ТТК 550 создают на меньшей глубине, а затем на большей глубине под поверхностью кожи. При этом создание ТТК 550 происходит последовательно, что приводит к увеличению продолжительности обработки. Например, в одном варианте осуществления, если продолжительность обработки расположенных на большей глубине ТТК 550 равно tбольш. глуб., а продолжительность обработки расположенных на меньшей глубине ТТК 550 равно tменьш. глуб., то общая продолжительность обработки для указанных двух видов ТТК 550 равна сумме двух указанных продолжительностей обработки tбольш. глуб. и tменьш. глуб.. В одном варианте осуществления общую продолжительность обработки уменьшают путем одновременного образования множества (двух или более) ТТК 550 с использованием способов смешивания сигналов, которые предполагают применение как аподизации сигнала (компенсации неравномерности по полю), так и регулирования фазы в каждом канале. В одном варианте осуществления общая продолжительность обработки представляет собой наибольшее из tбольш. глуб. и tменьш. глуб.:
[0133] Продолжительность обработки, традиционный подход: tобработки = tбольш. глуб. + tменьш. глуб.
[0134] Продолжительность обработки, смешивание сигналов: tобработки = max(tбольш. глуб., tменьш. глуб.)
[0135] В одном варианте осуществления конструкция 280 кругового массива обеспечивает электронное перемещение луча для терапии в глубину (например, путем изменения глубины ТТК 550 под поверхностью кожи). В одном варианте осуществления преобразователь 280 включает в себя восемь круговых элементов 281 преобразователей канала для терапии с фиксированной механической фокусировкой. На ФИГ. 10 показан вид сверху одного варианта осуществления указанной конструкции 280 керамического кругового массива с преобразователем 285 для визуализации в центре чаши. В этом варианте осуществления круговой преобразователь 280 для терапии содержит восемь колец, обозначенных как Tx0-Tx7, соответствующих элементам 281.
Преобразователи
[0136] В одном варианте осуществления преобразователь 280 осуществляет сферическое фокусирование в одной или более точек. В одном варианте осуществления преобразователь 280 осуществляет цилиндрическое фокусирование на одной или более линий. Различные варианты осуществления преобразователя 280 включают в себя плоский пьезоэлектрический элемент с линзой. В различных вариантах осуществления преобразователь 280 имеет выпуклую сторону 282 и вогнутую сторону 283. В различных вариантах осуществления преобразователь 280 имеет выпуклую сторону 282 и вогнутую сторону 283 с элементами, которые обеспечивают любое одно или более из переменной глубины, переменного интервала, переменного положения фокуса с одной, двумя, тремя, четырьмя или более одновременно существующими фокусными зонами. В различных вариантах осуществления преобразователь 280 электрически соединен с одной или более схемами для настройки. Схема для настройки усиливает электрический сигнал между консолью и преобразователем. В различных вариантах осуществления одна или более схем для настройки расположены в корпусе преобразователя, в соединении между преобразователем и консолью и/или в консоли.
[0137] На фиг. 11 показан вариант осуществления преобразователя 280, содержащего один элемент с выпуклой стороной 282 и вогнутой стороной 283. На фиг. 12 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего сплошную выпуклую сторону 282 с покрытием и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые поляризованные и вторые поляризованные области, и причем область может быть положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или неполяризованной. На фиг. 12 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего сплошную выпуклую сторону 282 с покрытием и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые области и вторые области, и причем область может содержать покрытие или может не содержать покрытие. В одном варианте осуществления обеспечивают на выпуклой поверхности один электрод, а на вогнутой поверхности поляризованные полосы, соединенные с двумя каналами (как, например, показано на фиг. 12). Указанные полосы могут чередоваться для разделения луча или включать только одну фазу для имитации обычного преобразователя. Таким образом, с помощью одного преобразователя можно имитировать обработку с помощью DS4-4.5S и DS4-4.5 таким образом, что при одном размещении преобразователя могут быть созданы три линии.
[0138] На фиг. 13 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего разделенную на полосы выпуклую сторону 282 и сплошную вогнутую сторону 283 с покрытием, причем полосы содержат первые поляризованные и вторые поляризованные области, и причем область может быть положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или неполяризованной. На фиг. 13 показан один вариант осуществления преобразователя 280, имеющего разделенную на полосы выпуклую сторону 282 и сплошную вогнутую сторону 283 с покрытием, причем полосы содержат первые области и вторые области, и причем область может содержать покрытие или может не содержать покрытие. В различных вариантах осуществления полосы электрически соединены с одним или более каналами. В одном варианте осуществления нечетные полосы соединены с первым каналом, а четные полосы соединены со вторым каналом. В одном варианте осуществления первый канал имеет фазу 0°, в то время как фаза второго канала чередуется между значениями 0° и 180° (или наоборот). Сфокусированная ультразвуковая энергия от первого канала расположена в одном центральном местоположении, а сфокусированная ультразвуковая энергия от второго (с чередованием фазы) канала обеспечивает создание двух расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон. В совокупности сфокусированная ультразвуковая энергия от первого (с постоянной фазой) и второго (с чередованием фазы) каналов обеспечивает одновременное создание трех ТТК. В одном варианте осуществления обеспечивают на вогнутой поверхности один электрод, а на выпуклой поверхности поляризованные полосы, соединенные с двумя каналами (как, например, показано на фиг. 13). Указанные полосы могут чередоваться для разделения луча или включать только одну фазу для имитации обычного преобразователя. Таким образом, с помощью одного преобразователя можно имитировать обработку с помощью DS4-4.5S и DS4-4.5 таким образом, что при одном размещении преобразователя могут быть созданы три линии.
[0139] На фиг. 14 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего разделенную на полосы выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые поляризованные и вторые поляризованные области, и причем область является положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или неполяризованной, а области в виде полос повернуты с ориентацией приблизительно 90 градусов друг относительно друга. На фиг. 14 показан один вариант осуществления преобразователя 280, имеющего разделенную на полосы выпуклую сторону 282 и сплошную вогнутую сторону 283 с покрытием, причем полосы содержат первые области и вторые области, причем область может содержать покрытие или может не содержать покрытие, и причем полосы повернуты друг относительно друга приблизительно на 90 градусов.
[0140] На фиг. 15 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего разделенную на полосы выпуклую сторону 282 и круговую вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые поляризованные и вторые поляризованные области, и причем область может быть положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или неполяризованной. На фиг. 15 показан один вариант осуществления преобразователя 280, имеющего разделенную на полосы выпуклую сторону 282 и круговую вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые области и вторые области, и причем область может содержать покрытие или может не содержать покрытие.
[0141] На фиг. 16 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые поляризованные и вторые поляризованные области, и причем область может быть положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или неполяризованной. На фиг. 16 показан один вариант осуществления преобразователя 280, имеющего круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые области и вторые области, и причем область может содержать покрытие или может не содержать покрытие.
[0142] В некоторых вариантах осуществления система содержит различные признаки, которые присутствуют в виде единичных признаков (в отличие от множественных признаков). Например, в одном варианте осуществления система содержит, по существу состоит или состоит из одного ультразвукового элемента для преобразования, который выполнен с возможностью обеспечения двух одновременно существующих зон обработки путем вобуляции. Многие признаки или компоненты представлены в альтернативных вариантах осуществления.
Одновременная терапия на множестве глубин
[0143] В различных вариантах осуществления система обработки выполнена с возможностью создания множества областей микрокоагуляции в ткани, разделенных на равные расстояния вдоль линии механического перемещения. В различных вариантах осуществления система обработки содержит различные модули, картриджи или различные преобразователи (например, DS4-4.5, DS7-4.5, DS7-3.0, DS10-1.5, DS7-3.0N, DS10-l.5N или OT4-4.5, OT7-4.5, OT7-3.0, OTl0-1.5, где первое число представляет частоту терапии, а второе число представляет глубину осуществления терапии. Символ N в обозначении последних двух преобразователей указывает на то, что данное устройство представляет собой узкий преобразователь, который используют в труднодоступных областях, таких как области вокруг носа и рта. Первые четыре преобразователя выполнены с возможностью проведения терапии вдоль линии 25 мм, в то время как узкие преобразователи обеспечивают максимальную длину линии терапии 14 мм). В различных вариантах осуществления преобразователь с круговыми электродами и поляризованной керамикой обеспечивает частотную вобуляцию в поперечном направлении, электронную вобуляцию в направлении глубины, электронную фокусировку в направлении глубины и представляет собой единый преобразователь, выполненный с возможностью имитации DS10-1.5 (10 МГц на глубине 1,5 мм), DS7-3.0 (7 МГц на глубине 3,0 мм), DS7-4.5 (7 МГц на глубине 4,5 мм) и DS4-4.5 (4 МГц на глубине 4,5 мм) в одном устройстве. В одном варианте осуществления выбираемая электронная схема настройки может быть использована в сочетании с композитной керамикой для обеспечения функционирования преобразователя с круговыми электродами и поляризованной керамикой с возможностью осуществления частотной вобуляции в поперечном направлении, электронной вобуляции в направлении глубины, электронной фокусировки в направлении глубины. В различных вариантах осуществления одна, две, три или более выбираемых схем для настройки позволяют стабилизировать сигнал между консолью и преобразователем, и могут быть размещены в корпусе преобразователя, между преобразователем и консолью или в консоли.
[0144] В одном варианте осуществления при обработке всей поверхности лица с помощью преобразователя обеспечивают 800 линий обработки, при этом оператор перемещает манипулятор вдоль кожи пациента приблизительно 70-90 минут. В одном варианте осуществления одна чаша для терапии выполнена с возможностью одновременного обеспечения двух линий терапии (например, DS4-4.5S, DS4-3.0S, OT4-4.5S или OT4-3.0S), что может позволить уменьшить время осуществления обработки приблизительно на 40 % (определено на основании недавнего клинического исследования). В различных вариантах осуществления указанные устройства для обработки обеспечивают сопоставимый уровень эффективности при работе с подачей соответствующего уровня энергии. В различных вариантах осуществления одновременная обработка в целом позволяет уменьшить болевые ощущения при лечении. В одном варианте осуществления продолжительность одновременного лечения является значительно меньшей и было высказано предположение, что в целом болевые ощущения при лечении стали меньшими.
[0145] В различных вариантах осуществления при одновременной обработке скорость обработки увеличивается на 10 %, 20 %, 25 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 % или более. В различных вариантах осуществления при одновременной обработке продолжительность обработки сокращается на 10 %, 20 %, 25 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 % или более. В различных вариантах осуществления система выполнена с возможностью выполнения обработки в течение 60, 50, 40, 30, 20 или 10 минут или менее.
[0146] В одном варианте осуществления система одновременной обработки одновременно создает две линии с возможностью изменения глубины микрокоагуляции в зоне 550 тепловой коагуляции. В одном варианте осуществления преобразователь для терапии имеет увеличенную ширину полосы, в результате чего одно устройство выполняет функции двух, трех, четырех, пяти или шести устройств с фиксированной глубиной. В одном варианте осуществления используют 8-канальное устройство для терапии.
[0147] На фиг. 17 показан вариант осуществления преобразователя 280, имеющего круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые поляризованные и вторые поляризованные области, и причем область может быть положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или неполяризованной. На фиг. 17 показан один вариант осуществления преобразователя 280, имеющего круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, причем полосы содержат первые области и вторые области, и причем область может содержать покрытие или может не содержать покрытие. В одном варианте осуществления круговой массив, соединенный с преобразователем для одновременной терапии, позволяет одновременно генерировать две линии сфокусированной ультразвуковой обработки на различных глубинах 279 (например, D1, D2, D3, … DN) ниже поверхности кожи. В одном варианте осуществления полосы на вогнутой стороне 283 попеременно поляризованы (например, 0 градусов и 180 градусов, и т. д.). В различных вариантах осуществления глубина 279 составляет 1,5 мм, 3,0 мм, 4,0 мм, 4,5 мм или 7 мм. В одном варианте осуществления D1 = 1,5 мм, D2 = 3,0 мм и D = 4,5 мм. В различных вариантах осуществления глубина 279 составляет 0,5 мм, 1,0 мм, 1,5 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 4,5 мм, 6 мм, 7 мм, менее 3 мм, от 0,5 мм до 5 мм, от 1,5 мм до 4,5 мм, более 4,5 мм, более 6 мм, 7 мм и имеет любое значение в диапазонах 0,1-3 мм, 0,1-4,5 мм, 0,1-25 мм, 0,1-100 мм и любые промежуточные значения глубины (например, 6 мм, 7 мм, 10 мм, 13 мм, 15 мм, 17 мм). В одном варианте осуществления одновременная обработка на множестве глубин обеспечивает создание множества зон 550 тепловой коагуляции на различных глубинах 279. На фиг. 17 показаны две стороны согласно варианту осуществления чаши для одновременной терапии. На одной стороне чаши для терапии имеются полосы, используемые для выполнения чередующейся поляризации. В одном варианте осуществления полосы расположены на вогнутой стороне 283. В одном варианте осуществления полосы расположены на выпуклой стороне 282. В одном варианте осуществления после выполнения поляризации электрод разделяют на полосы и полный электрод размещают на всей поверхности стороны. В одном варианте осуществления для соединения полос также может быть использован холодный электрод из серебра. В одном варианте осуществления противоположная сторона чаши для терапии имеет концентрические кольца, которые могут иметь или не иметь одинаковую площадь. Круговой массив обеспечивает перемещение луча в глубину, когда в чаше для терапии обеспечивают соответствующее фазирование.
[0148] В одном варианте осуществления преобразователь 280, имеющий круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, выполнен с возможностью создания зон 550 тепловой коагуляции с множеством глубин на различных глубинах 279, как показано на фиг. 18 (проекция в пространстве x-y-z), 19 (плоскость x-z) и 20 (плоскость y-z). На фиг. 18 показан трехмерный схематический рисунок точек микрокоагуляции. В одном варианте осуществления одновременно могут быть сгенерированы две, три, четыре или более точек. В одном варианте осуществления две точки генерируют одновременно. В одном варианте осуществления предполагается, что сначала будут созданы более глубокие точки микрокоагуляции (например, 4,5 мм) перед перемещением на следующую глубину (например, 3,0 мм), а затем, наконец, на самую малую глубину (например, 1,5 мм). В одном варианте осуществления механизм для перемещения перемещается слева направо и справа налево. В одном варианте осуществления температура кожи может быть ограничена путем образования точек микрокоагуляции на самой большой глубине (например, 4,5 мм) при перемещении слева направо, а затем их образования на следующей глубине (например, 3,0 мм) при перемещении справа налево, а затем завершения обработки с образованием точек микрокоагуляции на самой малой глубине (например, 1,5 мм) при повторном перемещении слева направо. На фиг. 19 показана проекция обработки вдоль направления механического перемещения (ось x) и глубины (ось z). На фиг. 20 показана проекция обработки вдоль направления, в котором луч разделяется (ось y), и глубины (ось z).
[0149] Фиг. 21-23 иллюстрируют вариант осуществления устройства для одновременной обработки на множестве глубин, выполненного с возможностью создания ТТК на глубинах 1,5 мм, 3,0 мм и 4,5 мм, причем средний слой смещен относительно больших и малых глубин. В одном варианте осуществления преобразователь 280, имеющий круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283, выполнен с возможностью создания зон 550 тепловой коагуляции с множеством глубин на различных глубинах 279, как показано на фиг. 21 (проекция в пространстве x-y-z), 22 (плоскость x-z) и 23 (плоскость y-z). В одном варианте осуществления длина ТТК может ограничивать возможность наложения ТТК на множестве глубин непосредственно друг над другом. В одном варианте осуществления механизм для перемещения смещает ТТК обработки на различной глубине друг относительно друга. На фиг. 21 представлены трехмерные чертежи преобразователей со смещением на множестве глубин. Способ подачи, который был описан по фиг. 18-20, также может быть применен в варианте осуществления по фиг. 21-23, в котором точки микрокоагуляции могут быть образованы при перемещении слева направо или справа налево для минимизации возможности любого потенциального повреждения эпидермиса, дермы или слоев ткани. На фиг. 22 показана проекция созданных точек вдоль направления механического перемещения (ось x) и глубины (ось z). На ней наглядно показан средний слой ТТК, смещенный относительно большой и малой глубин обработки. На фиг. 23 показана проекция созданных точек вдоль направления, в котором луч разделяется (ось y), и глубины (ось z).
[0150] Фиг. 24-26 иллюстрируют вариант осуществления устройства для одновременной обработки на множестве глубин, выполненного с возможностью создания ТТК на глубинах 1,5 мм, 3,0 мм и 4,5 мм, причем средний слой смещен относительно малой глубины с различными значениями шага. В одном варианте осуществления механизм для перемещения может быть использован для согласования расстояния разделения между ТТК при однолинейной обработке. На фиг. 24-26 показан трехмерный схематический рисунок одновременной обработки на множестве глубин. В этом случае в одном варианте осуществления обработку на глубине 4,5 мм выполняют с одним шагом (на расстоянии 1,5 мм), тогда как обработку на глубине 3,0 мм и обработку на глубине 1,5 мм выполняют с другим шагом (например, на расстоянии 1,1 мм). Хотя обработку на глубине 1,5 мм и глубине 3,0 мм выполняют с одинаковым шагом (например, 1,1 мм), механизм для перемещения позволяет применить смещение для предотвращения наложения точек микрокоагуляции. На фиг. 25 показана проекция созданных точек вдоль направления механического перемещения (ось x) и глубины (ось z). На ней наглядно показан средний слой ТТК, смещенный относительно мест обработки на малой глубине, даже несмотря на то, что шаг одинаков. Аналогично, обработка на самой большой глубине выполнена с несколько большим шагом относительно двух других глубин. На фиг. 26 показана проекция созданных точек вдоль направления, в котором луч разделяется (ось y), и глубины (ось z).
[0151] В различных вариантах осуществления преобразователь 280, имеющий круговую выпуклую сторону 282 и разделенную на полосы вогнутую сторону 283 (такую, как показано на фиг. 16 и/или фиг. 17), обеспечивает обработку в соответствии со схемой, показанной в вариантах осуществления на фиг. 25, 26 и/или 29. В одном варианте осуществления преобразователь 280 с круговой выпуклой стороной 282 и разделенной на полосы вогнутой стороной 283 создает максимумы интенсивности вблизи центра фокусной зоны, если смотреть на проекцию в пространстве x-y-z (как, например, показано на фиг. 18 и 19), где управление каждым кольцом на круговой выпуклой стороне 282 осуществляют с амплитудой (A) и фазой (θ). В этом случае, выполняя поляризацию с помощью полос, создают одновременно существующие фокусы на одной глубине. Для создания одновременно существующих фокусов на каждой глубине, как показано на фиг. 18 и 19, для каждого кольца применяют разные фазы (θ) и разные амплитуды (A), обеспечивая одновременно существующие фокусы на разных глубинах. Благодаря различным фазам два фокуса перемещаются на разные глубины фокусировки, а различные амплитуды позволяют изменять фокусную интенсивность в фокусе и, таким образом, скорость нагрева в ткани. Величина разделения между двумя фокусами на одной и той же глубине вдоль оси Y определяется частотой, глубиной фокусировки и пространственной частотой полос (см. решение уравнения 14 для получения s). Преобразователь может быть вручную или механически перемещен для точной установки расстояния между одновременно существующими фокусами вдоль оси X. В одном варианте осуществления среднее кольцо имеет амплитуду A1, которая больше, чем амплитуда A2 на следующем внешнем кольце, которая больше, чем A3, … до амплитуды An самого внешнего кольца с более широким диапазоном интенсивности и способностью создания двух одновременно существующих фокусов. Такое управление амплитудой позволяет изменять ширину луча в двух фокусах, а также интенсивность, которая влияет на скорость нагрева.
[0152] В различных вариантах осуществления непрерывная волновая функция может быть использована для получения одновременно существующих фокусных зон на разных глубинах ниже поверхности кожи, что позволяет комбинировать функции возбуждения для решения, связанного с фокусировкой, с другим решением. В одном варианте осуществления фокусную зону (f1) на первой глубине (d1) одновременно создают со второй фокусной зоной (f2) на второй глубине (d2), которая отличается от первой глубины (d1). Оба фокуса на разных глубинах (d1 и d2) могут быть получены одновременно с помощью линейных систем, в которых компонент для возбуждения скомбинирован с одним ультразвуковым элементом для преобразования. В таблице, приведенной ниже, представлены два набора амплитуд и фаз, необходимых для каждой фокусной зоны и глубины. Поскольку указанные два возбуждения происходят на одной и той же частоте, можно скомбинировать эти два возбуждения на каждом кольце в одну амплитуду и одну фазу. Предположим, что возбуждение на кольце № 1 для фокуса № 1 можно записать следующим образом:
x1,1i(t) = A1,1 sin(ωt + θ1,1)
[0153] Предположим, что возбуждение на кольце № 1 для фокуса № 2 можно записать следующим образом:
x1,2(t) = A1,2 sin(ωt + 01,2)
[0154] где ω равно 2πf, где f представляет собой частоту, а t представляет собой время.
Для одновременного создания двух фокусов на двух разных глубинах необходимо объединить два возбуждения для первого кольца:
X1(t) = x1,1(t) + x1,2(t) = A1,1 sin(ωt + θ1,1) + A1,2 sin(ωt + θ1,2)
[0155] Однако даже несмотря на присутствие требуемого возбуждения на кольце 1 неясно, какую фактическую амплитуду и фазу необходимо обеспечить на кольце для надлежащего возбуждения одновременно для f1 и f2. Для определения этой новой амплитуды (Λ1) и новой фазы (Ω1) с целью достижения комбинированного эффекта применяют следующее тригонометрическое тождество:
Λ1 = sqrt([A1,1 cos(θ1,1) + A1,2 cos(θ1,2)]2 +
[A1,1 sin(θ1,1) + A1,2 sin(θ1,2)]2)
Ω1 = tan-1[(A1,1 sin(θ1,1) + A1,2 sin(θ1,2)) / (A1,1 cos(θ1,1) + A1,2 cos(θ1,2))]
[0156] таким образом, новое возбуждение на кольце 1 может быть выражено следующим образом:
X1(t) = Λ1 sin(ωt + Ω1)
[0157] Этот же способ может быть применен на других кольцах для получения решения массива для одновременного создания f1 и f2. Аналогичным образом, если желательно одновременно создать три или более фокусов, то выполнение способа может повторяться с использованием вышеуказанного тождества до тех пор, пока для каждого кольца не будет вычислено только одно возбуждение и одна фаза. Например, предположим, что целью было одновременное создание трех фокусов, затем вычисляли первоначальные новые амплитуды и новые фазы для каждого кольца на основании амплитуд и фаз, требуемых для фокуса 1 и фокуса 2. Затем эти новые амплитуды и фазы комбинировали с возбуждениями для кольца, требуемыми для фокуса 3.
[0158] Хотя с помощью этого способа можно создавать одновременные фокусы, необходимые амплитуды могут быть ограничены насыщением пьезоэлектрического материала, а также способностью ткани к поглощению повышенной интенсивности в окружающей ткани при создании множества фокусов. Эти физические ограничения необходимо сравнивать с временными преимуществами одновременного создания фокусов.
[0159] Фиг. 27-29 иллюстрируют вариант осуществления устройства для одновременной обработки на множестве глубин, выполненного с возможностью создания ТТК на глубинах 1,5 мм, 3,0 мм и 4,5 мм, причем средний слой смещен относительно малой глубины, а частоту используют для обеспечения различных расстояний разделения на каждой глубине. Как показано на фиг. 24-26, среднюю глубину ТТК смещают относительно самой большой и наименьшей глубины с использованием механизма для перемещения. В различных вариантах осуществления величина разделения между одновременно созданными ТТК зависит от частоты обработки. В одном варианте осуществления устройство выполнено с возможностью осуществления терапии на множестве частот (например, с помощью широкополосного преобразователя для терапии), что позволяет модулировать расстояние между ТТК с использованием частоты. Как обсуждалось со ссылкой на фиг. 18, интервал между полосами определяют при изготовлении, поскольку его создают путем поляризации керамики. При более низких частотах и большей глубине возникает более широкое разделение между одновременно созданными ТТК (плоскость y-z). На фиг. 4a показана трехмерная матрица ТТК с указанной переменной степенью разделения. По мере увеличения частоты на меньших глубинах и уменьшения глубины обработки расстояние между одновременно созданными ТТК уменьшается. На фиг. 28 показана проекция созданных точек вдоль направления механического перемещения (ось x) и глубины (ось z). На ней наглядно показан средний слой ТТК, смещенный относительно мест обработки на малой и большой глубине, даже несмотря на то, что шаг одинаков. На фиг. 29 показана проекция созданных точек вдоль направления, в котором луч разделяется (ось y), и глубины (ось z). На этой проекции видно, что интервал между ТТК становится все большим по мере увеличения глубины обработки, что прежде всего связано с изменениями глубины и частоты при обработке.
[0160] В одном варианте осуществления, как показано на фиг. 29, различные интервалы могут быть получены путем изменения частот и глубины фокусировки. Например, уравнение 14 будет выглядеть следующим образом:
[0161] s = (2 kx zf λ) / (2 π)
[0162] Где s представляет собой интервал между двумя одновременно существующими фокусами на одной и той же глубине. Из этого уравнения видно, что разделение фокусов зависит от глубины фокусировки (zf) и частоты (поскольку λ представляет собой скорость звука, деленную на частоту). Предположим, что для полосы используют одинаковую частоту и пространственную частоту. В таблице обобщены значения разделения для различных фокусов, которые разделены на 1,5 мм.
[0163] Однако, если частота изменяется таким образом, что более высокая частота используется для фокуса на наименьшей глубине, то достигается гораздо более широкий диапазон расстояний разделения:
[0164] В различных вариантах осуществления для изменения указанного расстояния или интервала могут быть использованы различные значения w (например, w1, w2). В различных вариантах осуществления непрерывная волновая функция может быть использована для получения одновременно существующих фокусных зон на разных глубинах ниже поверхности кожи с комбинированием частот с применением преобразований Фурье. В одном варианте осуществления фокусную зону (f1) на первой глубине (d1) одновременно создают со второй фокусной зоной (f2) на второй глубине (d2), которая отличается от первой глубины (d1). Оба фокуса на разных глубинах (d1 и d2) могут быть получены одновременно с помощью линейных систем, в которых компонент для возбуждения скомбинирован с одним ультразвуковым элементом для преобразования.
где X1 = возбуждение (A, θ) = A1,1 sin (w1t - θ1,1) A1,2 sin (w2t - θ1,2)
для получения двух одновременно существующих фокусов на различных расстояниях.
[0165] В различных вариантах осуществления электрострикторы проявляют пьезоэлектрическое поведение, когда на материале обеспечивают достаточное смещение постоянным током. В одном варианте осуществления интенсивность пьезоэлектрического поведения пропорциональна акустической чувствительности. В одном варианте осуществления в производственном процессе используют материал электростриктора вместе с чашей для терапии. В одном варианте осуществления создание схемы и прикрепление электрода осуществляют во время изготовления, но поляризацию электростриктора выполняют во время осуществления терапии. Например, в одном варианте осуществления апертура передачи может представлять собой прямоугольную волну, как показано на фиг. 37, или может быть оттенена путем изменения значения высокого напряжения. На фиг. 30 показан вариант осуществления устройства для одновременной обработки на множестве глубин, выполненного с возможностью создания ТТК на глубинах 1,5 мм, 3,0 мм и 4,5 мм, причем круговой массив соединен с электростриктором, который позволяет одновременно генерировать множество пар на различных глубинах. В одном варианте осуществления электростриктор изменяет пространственную частоту (как показано в одном варианте осуществления на фиг. 37), обеспечивая создание линии обработки (как показано в одном варианте осуществления на фиг. 34). В одном варианте осуществления электростриктор создает линию обработки без использования механизма для механического перемещения. В одном варианте осуществления электростриктор создает линии, перпендикулярные перемещению механизма для механического перемещения. Таким образом, в различных вариантах осуществления при многомерной обработке может быть создана одна, две или более фокусных зон обработки в различных интервалах, линиях, плоскостях или трехмерных пространствах. В некоторых вариантах осуществления электростриктор обеспечивает смещение ионов в кристаллической решетке пьезоэлектрического преобразователя при воздействии внешнего электрического поля. В различных вариантах осуществления, показанных на фиг. 17-29, схема поляризации для обеспечения некоторого расстояния разделения между двумя одновременно созданными ТТК является фиксированной. Это связано с тем, что схема поляризации создается в пьезокерамике во время ее изготовления. Интервал между полосами определяет интервал между ТТК. Чем больше расстояние между полосами, тем ближе друг к другу расположены ТТК. В некоторых вариантах осуществления после выполнения поляризации отсутствует возможность изменения расстояния между полосами. В одном варианте осуществления, как показано на фиг. 30-33, материал электростриктора не обеспечивает поляризацию, а вместо этого электростриктор используют для подачи напряжения постоянного тока (direct current, DC) во время работы устройства для проявления пьезоэлектрического поведения, которое может быть использовано для повышения производительности устройства. На фиг. 30 показаны передняя и задняя части (например, вогнутая и выпуклая стороны) керамической чаши, которая аналогична варианту осуществления, показанному на фиг. 17. В одном варианте осуществления круговая схема образована на задней стороне (например, выпуклой стороне) преобразователя. Передняя сторона (сторона пациента, например, вогнутая сторона) немного отличается по сравнению с вариантом осуществления, показанным на фиг. 17, например, полосы, как представляется, созданы с малым шагом. Во-вторых, керамика не поляризована, но соединения от каждой отдельной полосы подключены к отдельному блоку электронной схемы для подачи напряжения на полосу, чтобы создать соответствующую схему с обеспечением некоторого расстояния разделения между ТТК. В одном варианте осуществления напряжение изменяют при высокой пространственной частоте, в результате чего между ТТК создается большее расстояние разделения. Электронная схема позволяет изменять эту схему таким образом, чтобы также можно было изменять расстояние между ТТК. В результате получают набор одновременно существующих ТТК, которые могут быть созданы с помощью указанной амплитудной модуляции. Нет необходимости в подаче отрицательного или положительного напряжения на каждую полосу. В некоторых вариантах осуществления замыкание полосы на землю предотвращает или уменьшает акустическое возбуждение. На фиг. 31 показан один вариант осуществления для определенного типа распределения ТТК, которое может быть создано, в трехмерном виде. В одном варианте осуществления на каждой глубине создают пять ТТК, которые размещены в соответствии с тремя различными схемами амплитудной модуляции постоянного тока на полосах. Опять же, показанный порядок может быть изменен в пределах глубины 279 или на каждой глубине путем перемещения механизма для перемещения слева направо или справа налево, с помощью схемы модуляции и фокусировки для колец. Используемый порядок основан на допуске безопасности для эпидермиса и дермы и любого другого слоя ткани, а также на цели максимального быстрого создания ТТК. На фиг. 32 показана проекция созданных точек вдоль направления механического перемещения (ось x) и глубины (ось z). На фиг. 33 показана проекция созданных точек вдоль направления, в котором луч разделяется (ось y), и глубины (ось z). На данной проекции показано пять ТТК, созданных в этой плоскости. Одновременно создаются две пары ТТК, причем одна создается за один раз аналогично обычным преобразователям. В различных вариантах осуществления способы, обсуждаемые в отношении вариантов осуществления, показанных на фиг. 21-29, применимы для конструкции электростриктора.
[0166] На фиг. 34-36 показан вариант осуществления устройства для одновременной обработки на множестве глубин, выполненного с возможностью создания ТТК на глубинах 1,5 мм, 3,0 мм и 4,5 мм, с круговым массивом, соединенным с преобразователем для одновременной обработки, обеспечивающим возможность одновременного создания двух линий на различных глубинах. В одном варианте осуществления преимущество использования электростриктора с достаточным количеством полос заключается в возможности создания тепловой линии терапии, если схема быстро изменяется. На фиг. 34 показан вариант осуществления, иллюстрирующий линию ТТК в трех измерениях, созданную с использованием множества пространственных частот для электрострикторной схемы только на одной глубине. В зависимости от скорости изменения схемы в полосах этот нагрев может быть изменен для создания линии микрокоагуляции или линии с повышенной температурой в ткани для апоптоза клеток. На фиг. 35 показана проекция на плоскость x-z, которая насчитывает пять линий. На фиг. 36 показана проекция на плоскость y-z, которая показывает, что линия нагрева вдоль оси y расположена на определенной глубине.
[0167] В одном варианте осуществления на фиг. 37 показаны различные схемы, которые могут быть созданы, когда полосы размещены с малым шагом. Как показано на фиг. 37, ось X представляет расстояние вдоль всего преобразователя. Ось Y представляет амплитуду постоянного тока в местоположении в преобразователе. В различных вариантах осуществления при подаче на преобразователь различных сигналов постоянного тока расстояние между фокусами может быть различным. В одном варианте осуществления малый шаг связан с расстоянием разделения, которого необходимо достигнуть, рабочей частотой, глубиной фокусировки. В различных вариантах осуществления малый шаг составляет от 0,1 мм до 0,05 мм (например, от 100 микрон до 50 микрон, включая 90, 80, 70, 60 микрон и любые значения между указанными значениями). На указанном чертеже показана амплитудная модуляция, которая может быть выполнена вдоль оси y для обеспечения другого интервала для точек микрокоагуляции. Хотя на этом чертеже показано 2-х-кратное увеличение, возможны и другие схемы модуляции, в которых кратность имеет другое, промежуточное значение. Нет необходимости в том, чтобы схемы модуляции были кратны на целые числа относительно схемы 1x. В различных вариантах осуществления возможны четные, нечетные и нулевые схемы. И наконец, электрострикторный способ также предполагает возможность модуляции амплитудной схемы, поскольку поляризация сильно зависит от смещения постоянного тока.
Определение эффективности ультразвуковой терапии
[0168] В различных вариантах осуществления желательно получать обратную связь в отношении эффективности ультразвуковой терапии касательно получения требуемого клинического результата. В зависимости от индивидуальной морфологической разницы между отдельными пациентами количество акустической энергии, подаваемой на некоторый объем ткани первого пациента, может давать первый клинический результат, который отличается от второго клинического результата, получаемого, когда такое же количество акустической энергии подают на такой же объем ткани второго пациента. Таким образом, системы и способы, позволяющие определять эффективность проведенной ультразвуковой терапии у различных пациентов, могут, например, предпочтительно повышать эффективность и/или сопоставимость результатов ультразвуковой терапии.
[0169] В различных вариантах осуществления требуемый результат проведенной ультразвуковой терапии включает улучшение внешнего вида кожи, например, путем уменьшения дряблости кожи для достижения одного или более из следующих полезных эстетических и/или косметических эффектов улучшения: подтяжки кожи лица, подтяжки бровей, подтяжки подбородка, обработки кожи вокруг глаз (например, малярных мешков, обработки подглазничной дряблой кожи), сокращения количества морщин, сокращения количества жира (например, обработки жира, относящегося к жировой ткани, и/или целлюлита), противоцеллюлитной обработки (целлюлит может упоминаться как гиноидная липодистрофия) (например, женской гиноидной липодистрофии ямочного или неямочного типа), улучшения кожи в области декольте (например, верхней части груди), подтяжки ягодиц (например, укрепления ягодиц), укрепления кожи (например, обработки дряблой кожи для укрепления кожи на лице или теле, например, кожи лица, шеи, груди, рук, бедер, живота, ягодиц и т.д.), уменьшения рубцов (например, уменьшения капсулярного фиброза молочной железы), лечения ожога, удаления татуировки, удаления вен, уменьшения вен, обработки потовой железы, лечения чрезмерного потоотделения, удаления веснушек, обработки угревой сыпи и/или кожи в удаления прыщей. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления эффективность проведенной ультразвуковой терапии может быть определена путем измерения упругости участка ткани, подвергаемого ультразвуковой терапии. В различных вариантах осуществления системы и способы, описанные в настоящем документе, выполнены с возможностью измерения упругости участка ткани, подвергаемого обработке с применением ультразвуковой терапии. В различных вариантах осуществления упругость участка ткани, подвергаемого обработке с применением ультразвуковой терапии, можно измерять в режиме реального времени в ходе проведения лечения.
[0170] В различных вариантах осуществления системы и способы, с помощью которых измеряют упругость участка ткани, подвергаемого обработке с помощью ультразвуковой терапии, с использованием визуализации сдвиговой волны, такой как конструктивная визуализация сдвиговой волны и/или разрушающая визуализация сдвиговой волны. Не полагаясь на какую-либо конкретную теорию, отметим, что акустическая энергия, вводимая в ткань, может вызывать смещение одного или более участков ткани, которые обрабатывают с помощью ультразвуковой терапии. В некоторых вариантах осуществления отклик ткани по мере распространения смещения представляет собой сдвиговую волну. Не полагаясь на какую-либо конкретную теорию, отметим, что сдвиговая волна распространяется наружу от фокусной зоны (например, фокусной точки, фокусной линии, фокусной области и т.д.), в которой фокусируется акустический луч, излученный преобразователем. Распространяющаяся наружу сдвиговая волна может быть отражена от различных участков ткани. Отраженная сдвиговая волна может конструктивно или разрушающе влиять на распространяющуюся наружу сдвиговую волну. При конструктивной визуализации сдвиговой волны характеристики конструктивно интерферирующей сдвиговой волны могут быть получены для определения упругости ткани.
[0171] Некоторые варианты осуществления, описанные в настоящем документе, в частности, предпочтительны для эстетических и других процедур, в которых целесообразно регулировать (вручную или автоматически) параметры обработки в режиме реального времени. В вариантах осуществления, в которых за один сеанс лечат одного пациента, один или более параметров, таких как частота, мощность, интенсивность, продолжительность и расположение точек обработки (терапии) изменяют в зависимости от упругости ткани, расположенной ниже поверхности кожи. При создании множества линий из точек тепловой коагуляции параметры точек и/или линий на лице или теле могут варьироваться. Например, если в определенной области тела пациента упругость является недостаточной, может быть увеличена продолжительность лечения (по сравнению с областью кожи с большей упругостью). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения одно или более из частоты, мощности, интенсивности, продолжительности или другого параметра изменяют (увеличивают или уменьшают) на 10-30 %, 30-50 %, 50-100 %, в 2-3 раза, в 3-5 раз или более и применяют перекрывающие диапазоны в пределах указанных диапазонов, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие изменения соотносят с упругостью и/или основывают на упругости.
[0172] На фиг. 38 схематически проиллюстрирован вариант осуществления определения упругости ткани в области возбуждения с использованием конструктивной визуализации сдвиговой волны. В варианте осуществления, показанном на фиг. 38, акустическую энергию вводят через область 3801 возбуждения. Область 3801 возбуждения может соответствовать апертуре акустического луча, излучаемого ультразвуковым преобразователем. В этом показанном варианте осуществления область 3801 возбуждения представляет собой круглую область. В некоторых вариантах осуществления источник обработки соответствует области 3801 возбуждения. В некоторых других вариантах осуществления источник обработки может быть расположен на расстоянии от области 3801 возбуждения. Сдвиговая волна, генерируемая преобразователем для акустического возбуждения ткани, сходится в центральной области 3803 области 3801 возбуждения. Могут быть получены различные характеристики сходящейся сдвиговой волны, включая, без ограничений, время прихода, пиковое смещение, время нарастания и время спада. На основании полученных характеристик сходящейся сдвиговой волны может быть определена упругость ткани в области 3801 возбуждения для определения эффективности ультразвуковой терапии. Область 3805, расположенная внутри области 3801 возбуждения, может упоминаться как область опроса. Без какого-либо ущерба для обобщенности различные характеристики сходящейся сдвиговой волны могут быть получены с использованием системы визуализации сдвиговой волны, выполненной с возможностью отображения центральной области 3803 области 3801 возбуждения.
[0173] В различных вариантах осуществления падающая на область возбуждения акустическая энергия фокусируется в одной или более точках обработки (например, точках тепловой коагуляции или ТТК). В одном варианте осуществления ультразвуковой системы 20, содержащей однофокусный преобразователь, сдвиговая волна, генерируемая в результате смещения одного или более участков ткани, обрабатываемой с применением ультразвуковой терапии, будет распространяться наружу от фокусной зоны (или фокусной точки), в которой сфокусирован акустический луч, излучаемый преобразователем. В таких вариантах осуществления с одной точкой обработки может быть нецелесообразно обнаруживать конструктивную интерференцию между распространяющейся наружу сдвиговой волной и частью сдвиговой волны, отраженной от различных участков ткани. Соответственно, использование способов визуализации сдвиговой волны (например, конструктивной визуализации сдвиговой волны) может быть не столь эффективным для измерения упругости ткани при проведении ультразвуковой терапии с использованием однофокусного преобразователя.
[0174] В различных вариантах осуществления ультразвуковая система 20 содержит преобразователь, который обеспечивает две или более (например, множество) фокусных зон и/или точек обработки. Например, в различных вариантах осуществления ультразвуковой системы 20 акустический луч от одного ультразвукового преобразователя и/или одного элемента для ультразвукового преобразования может обеспечивать две точки ультразвуковой обработки, соответствующие двум фокусным зонам. В таких вариантах осуществления сдвиговые волны, возникающие в двух фокусных зонах, могут сходиться по направлению к области, расположенной между двумя фокусными зонами. Например, сдвиговые волны, исходящие из двух фокусных зон, могут сходиться по направлению к центральной области между двумя фокусными зонами. В различных вариантах осуществления центральная область может соответствовать средней точке между двумя фокусными зонами. Сдвиговые волны, возникающие в двух фокусных зонах, могут создавать конструктивную интерференцию в центральной области между двумя фокусными зонами. Различные характеристики конструктивной интерференции между сдвиговыми волнами, возникающими в двух фокусных зонах, могут обеспечивать информацию в отношении упругости ткани между двумя точками обработки. Как описано выше, различные характеристики могут включать, без ограничений, время прихода, пиковое смещение, время нарастания и время спада.
[0175] Фиг. 39 схематически иллюстрирует способ опроса ткани в области между двумя областями 3901a и 3901b ультразвукового возбуждения с использованием конструктивной визуализации сдвиговой волны. Две области 3901a и 3901b ультразвукового возбуждения могут быть созданы с использованием одного ультразвукового преобразователя, как описано в данном документе. В варианте осуществления, показанном на фиг. 39, две точки обработки совпадают с двумя областями 3901a и 3901b возбуждения. Как описано ранее, сдвиговые волны, генерируемые в двух областях 3901a и 3901b возбуждения, сходятся в центральной области 3903 между двумя областями 3901a и 3901b возбуждения. Различные характеристики, включающие, без ограничений, время прихода, пиковое смещение, время нарастания и время спада сходящихся сдвиговых волн в центральной области 3903, могут быть получены с использованием системы визуализации для определения упругости ткани в области 3905 опроса.
[0176] Со ссылкой на фиг. 39 следует отметить, что область 3905 опроса не включает в себя точки обработки, которые совпадают с областью 3901a и 3901b возбуждения. Как правило, упругость ткани в точках обработки также может изменяться. Соответственно, желательно, чтобы область опроса также включала в себя точки обработки. Соответственно, ультразвуковой преобразователь может приводиться в действие с более низкой частотой (например, с использованием частотной модуляции) для отделения области возбуждения от точек обработки таким образом, чтобы область опроса также включала в себя точки обработки. Эта концепция проиллюстрирована и обсуждается со ссылкой на фиг. 40 ниже.
[0177] Фиг. 40 схематически иллюстрирует способ опроса ткани в области между двумя областями 4001a и 4001b ультразвукового возбуждения с использованием конструктивной визуализации сдвиговой волны. Точки 4003a и 4003b обработки, соответствующие областям 4001a и 4001b возбуждения, располагают на расстоянии от соответствующих областей 4001a и 4001b возбуждения с использованием различных способов, описанных в этой заявке. Например, с применением частотной модуляции сигналов, приводящих в действие ультразвуковой преобразователь, точки 4003a и 4003b обработки, соответствующие областям 4001a и 4001b возбуждения, могут быть образованы на расстоянии от соответствующих областей 4001a и 4001b возбуждения. В качестве еще одного примера электронная вобуляция может быть использована для отделения точек 4003a и 4003b обработки от соответствующих областей 4001a и 4001b возбуждения. Как описано выше, сдвиговые волны, генерируемые в двух областях 4001a и 4001b возбуждения, сходятся в центральной области 4005 между двумя областями 4001a и 4001b возбуждения. Различные характеристики, включающие, без ограничений, время прихода, пиковое смещение, время нарастания и время спада сходящихся сдвиговых волн в центральной области 4005, могут быть получены с использованием системы визуализации для определения упругости ткани в области 4007 опроса, которая содержит точки 4003a и 4003b обработки.
[0178] Способы определения упругости ткани, подвернутой обработке, которая может находиться между двумя областями возбуждения, рассмотренными выше, могут быть применены для определения упругости ткани между областями возбуждения из множества областей возбуждения. Способы определения упругости ткани, подвернутой обработке, которая может находиться между двумя областями возбуждения, рассмотренными выше, могут быть использованы в любой момент времени в ходе создания двух или более точек обработки без физического перемещения модуля преобразователя, что может позволить уменьшить или устранить временные задержки между проведением ультразвуковой обработки и определением эффективности проведенной обработки.
[0179] Как описано выше, различные варианты осуществления системы 20 ультразвуковой терапии, описанные в настоящем документе, могут включать в себя механизм для перемещения, выполненный с возможностью перемещения модуля ультразвукового преобразователя, например, вдоль линии для создания множества точек обработки с постоянным или переменным интервалом между последовательными точками обработки из множества точек обработки. В таких вариантах осуществления способ может быть выполнен с возможностью определения упругости ткани между двумя областями возбуждения (или двумя точками обработки), сгенерированными ортогонально направлению перемещения или вдоль направления перемещения.
[0180] На фиг. 41 схематически показан один вариант осуществления конструктивной визуализации сдвиговой волны с помощью многофокусного (например, с двумя или более одновременно существующими фокусами) преобразователя, который включает модулирование частоты передачи для импульса возбуждения - одного для смещения возбуждения в пределах многофокусной точки тепловой коагуляции (ТТК) и одного для смещения возбуждения за пределами многофокусной точки тепловой коагуляции (ТТК). В результате может быть конкретно оценена дифференциальная скорость сдвиговой волны вблизи многофокусной ТТК. В одном варианте осуществления перед проведением терапии последовательно создают два местоположения конструктивной визуализации сдвиговой волны (КВСВ). Как показано в варианте осуществления на фиг. 41, местоположение № 1 КВСВ расположено ближе всего к местоположению луча визуализации и необязательно может быть определено в первую очередь. Время до максимального смещения вдоль луча визуализации определяют путем отслеживания изменений перемещения ткани вдоль вектора визуализации. Затем определяют местоположения № 2 КВСВ, которое наиболее удалено от местоположения луча визуализации. Кроме того, определяют другое время до максимального смещения вдоль вектора визуализации. Поскольку расстояние перемещения двух сдвиговых волн, а также соответствующие периоды времени известны, можно вычислить скорость сдвиговой волны в предполагаемой области обработки.
[0181] Эта оценка скорости представляет собой инкрементную скорость сдвиговой волны в предполагаемом месте обработки. В различных вариантах осуществления эта концепция применима не только в месте обработки, но может быть использована и за пределами места обработки для получения оценок инкрементной скорости сдвиговых волн по всей плоскости (как показано на фиг. 41). После получения данных о начальной скорости сдвиговой волны сфокусированную терапию осуществляют в предполагаемом месте обработки в течение определенного периода времени, который может варьироваться от микросекунд до миллисекунд, секунд или даже минут. После проведения терапии процесс измерения инкрементной скорости сдвиговой волны повторяют. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не будет достигнута целевая скорость сдвиговой волны для предполагаемой ткани, подвергаемой обработке. В некоторых вариантах осуществления количественно проведение терапии может быть ограничено максимально допустимым количеством энергии, которую можно безопасно доставить в ткань.
[0182] Соответствующий график скорости сдвиговой волны в зависимости от времени обработки получают с использованием этого способа. На фиг. 42 схематически проиллюстрирован один вариант осуществления на графике, на котором показаны изменения скорости сдвиговой волны при нагревании и коагуляции ткани. В одном варианте осуществления после выполнения начального измерения ткань обрабатывают и начинают нагревать ее. При нагревании ткань размягчается, а скорость сдвиговой волны первоначально уменьшается при t1. По мере непрерывного проведения терапии ткань может начать коагулироваться, что приводит к тому, что она становится жесткой, и к повышению скорости сдвиговой волны, как показано позицией t2. В конечном итоге, состояние ткани асимптотически приближается к максимальной жесткости или происходит приближение к максимальной скорости сдвиговой волны (позиция t3). Хотя приближение к указанной максимальной скорости сдвиговой волны может быть использовано для определения того, когда следует прекратить процедуру, соответствующая кривая скорости сдвиговой волны также может быть использована в качестве обратной связи для управления скоростью нагрева или в качестве указания того, когда следует прекратить проведение терапии, на основании скорости изменения скорости сдвиговой волны. В некоторых вариантах осуществления этот подход может быть предпочтительным вследствие его общей чувствительности и возможности прогнозирования того, когда следует прекратить терапию.
[0183] В одном варианте осуществления система или способ согласно настоящему изобретению обеспечивают усреднение скорости сдвиговой волны yобработки и -yобработки. В одном варианте осуществления апертура фазового обхода создает сдвиговую волну только при yобработки и -yобработки, так что оценки сдвиговой волны из двух различных местоположений одновременно не являются средними значениями. В одном варианте осуществления форма луча КВСВ может быть изменена для создания сдвиговой волны вдоль более широкого диапазона по глубине, а не просто локализована на глубину обработки путем создания множества фокусов вдоль луча (как уже было описано ранее) или уменьшения значения f№ апертуры КВСВ. В одном варианте осуществления с целью непрерывного создания сдвиговых волн в качестве способа измерения для луча для терапии используют способ биений.
[0184] На фиг. 43 схематически показан вариант осуществления способа или системы для измерения упругости ткани и дозирования терапии в пределах однократной развертки. В различных вариантах осуществления развертка представляет собой перемещение (слева направо, справа налево, внутрь и наружу, наружу и внутрь, выход и вход) по отдельности или в комбинации, в виде кривой, прямой линии, круга, в одном измерении, в двух измерениях и/или в трех измерениях. В одном варианте осуществления первый способ включает одно измерение перед проведением сеанса терапии и одно измерение после проведения сеанса за теоретически оптимальное время после проведения сеанса, которое может включать или не включать задержку времени выключения. Результат первого измерения может быть использован для выбора оптимального способа обработки. Результат второго измерения может быть использован для определения эффективности терапии. Время выключения может быть использовано для обеспечения прекращения переходных изменений в тканях перед выполнением измерений. Эффективность может быть определена путем достижения основной скорости сдвиговой волны или процентного изменения скорости сдвиговой волны по сравнению с первоначальным измерением.
[0185] В одном варианте осуществления второй способ представляет собой ту же последовательность, что и первый способ, но он также включает множество измерений упругости после проведения терапии для наблюдения переходных изменений упругости в ткани в ответ на проведение сеанса терапии. В дополнение к наблюдению переходных изменений упругости по мере того, как ткань достигнет нового равновесного состояния, множество результатов измерения упругости после обработки могут быть использованы для усреднения с целью получения лучшей оценки изменения скорости сдвиговой волны. Кроме того, множество результатов измерения упругости могут быть получены как выше, так и ниже предполагаемой области проведения терапии для оценки глубины обрабатываемой области.
[0186] В одном варианте осуществления третий способ представляет собой чередующуюся последовательность, которая предполагает проведение множества измерений упругости между сеансами терапии с последующим проведением множества измерений упругости после терапии. Перерыв между окончанием инкрементального проведения терапии и началом измерения упругости используют для повышения точности измерения упругости. Этот способ используют для определения того, когда следует закончить проведение терапии, на основании изменений упругости. Обработка заканчивается, как только упругость изменится на определенный процент относительно результата начального измерения или будет достигнут определенный уровень изменения упругости за счет нагрева. Максимальный энергетический порог используют для недопущения превышение дозы терапии и обеспечения определенного уровня безопасности. Преимущество этого способа заключается в том, что для достижения указанных эффектов в ткани, повышающих безопасность и комфорт, используется только необходимое количество энергии.
[0187] Согласно одному варианту осуществления может быть включено или исключено необязательное чередование терапии с измерением упругости ткани. В одном варианте осуществления с устройством используют многочастотный DDS (например, генератор сигналов произвольной формы), который возбуждает преобразователь для терапии с применением множества частот в CW, а затем модулирует амплитуду каждого возбуждения таким образом, что необязательная амплитудная модуляция обеспечивает создание сдвиговых волн, но амплитуда для фактической области терапии остается постоянной. В одном варианте осуществления модуляция амплитуды терапии происходит с использованием предварительно запрограммированного способа (например, постепенное увеличение или постепенное уменьшение) осуществления терапии или обратной связи на основании результатов измерений упругости.
[0188] На фиг. 44 схематически показан один вариант осуществления измерения упругости, в котором одна исходящая развертка включает измерение упругости перед проведением сеанса с последующим проведением сеанса терапии в каждом местоположении. Затем, на обратной развертке, измерения упругости выполняют только для оценки после проведения сеанса.
[0189] На фиг. 45 схематически показан один вариант осуществления измерений упругости до и/или после проведения сеанса терапии. Первая развертка представляет собой опрос об упругости ткани перед терапией в каждом местоположении ТТК. Следующая исходящая развертка включает проведение терапии в каждом местоположении ТТК. Последующая обратная развертка включает запрос измерения упругости после проведения терапии в каждом местоположении ТТК.
[0190] На фиг. 46 схематически показан один вариант осуществления КВСВ, при которой можно управлять глубиной и интервалом возбуждения области возбуждения. В этом варианте осуществления возбуждение может генерироваться с множеством интервалов и на множестве глубин таким образом, чтобы обеспечить более широкое распространение сдвиговой волны под управляемым углом (λ). Множество оценок, выполненных в этих точках возбуждения под разными углами, могут позволить получить данные об анизотропии ткани, а также обеспечить лучшее определение слоя. В одном варианте осуществления продольные волны являются более быстрыми, чем сдвиговые волны. В одном варианте осуществления измерения выполняют в множестве направлений (не ограничиваясь только измерениями в поперечном направлении). Кодирование углового положения может позволить измерять различные скорости под разными углами (слои мышц, ткани, границы кожи и т. д.).
[0191] Способы определения упругости ткани, подвернутой ультразвуковой обработке, описанные в настоящем документе, предпочтительно могут быть использованы для определения эффективности введенной дозы акустической энергии. В различных вариантах осуществления эффективность дозы введенной акустической энергии может быть определена в ходе проведения ультразвуковой терапии. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения вводимая доза может быть скорректирована в режиме реального времени для повышения эффективности ультразвуковой терапии на основании определенной упругости обрабатываемой ткани. Например, в некоторых вариантах осуществления доза вводимой акустической энергии может быть медленно увеличена до дозы, которая приводит к определенной упругости обрабатываемой ткани, что позволит обеспечить требуемый клинический результат. Доза акустической энергии, которая позволит достичь требуемый клинический результат, может быть различной для разных пациентов. Способ конструктивной визуализации сдвиговой волны для определения упругости обрабатываемой ткани предпочтительно позволяет адаптировать дозу акустической энергии для конкретного пациента. Внедрение способа конструктивной визуализации сдвиговой волны для определения упругости ткани, обрабатываемой с помощью ультразвуковой системы, также может позволить повысить безопасность. Например, в некоторых существующих системах фиксированное количество акустической энергии может доставлено любому из пациентов для достижения клинического результата. В зависимости от морфологии конкретного пациента указанное фиксированное количество энергии может привести к быстрому нагреванию ткани и вызвать дискомфорт у пациента. Контроль эффективности ультразвуковой терапии с использованием способа конструктивной визуализации сдвиговой волны, описанного в настоящем документе, может позволить адаптировать дозу вводимой ультразвуковой энергии в соответствии с потребностью для конкретного пациента.
[0192] Различные преимущества вариантов осуществления устройства для одновременной обработки на множестве глубин, выполненного с возможностью создания множества ТТК на различных глубинах, включают создание одновременно существующих ТТК на множестве глубин. В одном варианте осуществления преимущество заключается в исключении множества преобразователей, что позволяет уменьшить потребность в замене преобразователя оператором. В одном варианте осуществления преимущество заключается в более быстрой обработке. В одном варианте осуществления преимущество заключается в том, что при меньшем числе нажатий кнопки обеспечивается то же количество линий. В одном варианте осуществления преимущество заключается в модулировании расстояния между одновременно создаваемыми ТТК. В одном варианте осуществления преимущество заключается в поддержании шага разделения ТТК на каждой глубине вдоль линии механического перемещения. В одном варианте осуществления преимущество заключается в предотвращении наложения импульсов на множестве глубин. В одном варианте осуществления преимущество заключается в возможности создания более крупных зон коагуляции и апоптоза. В одном варианте осуществления преимущество заключается в обеспечении возможности создания линий микрокоагуляции вдоль трех измерений. В одном варианте осуществления преимущество использования электростриктора включает создание более двух линий при размещении одного преобразователя на теле пациента. В одном варианте осуществления преимущество использования электростриктора заключается в модулировании расстояния между одновременно создаваемыми ТТК. В одном варианте осуществления преимущество заключается в модулировании с возможностью подавления пространственных высокочастотных гармоник в схеме модуляции одновременной терапии. В одном варианте осуществления преимущество использования электростриктора обеспечивает возможность добавления нулевых значений в схему модуляции.
[0193] Некоторые описанные в настоящем документе варианты осуществления и примеры приведены для примера и не предназначены для ограничения описания полного объема композиций и способов согласно настоящему изобретению. В пределах объема настоящего изобретения могут быть предложены эквивалентные изменения, модификации и вариации некоторых вариантов осуществления, материалов, композиций и способов, которые обеспечивают по существу аналогичные результаты.
[0194] Хотя настоящее изобретение допускает различные изменения и альтернативные формы, его конкретные примеры были показаны на чертежах и подробно описаны в настоящем документе. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными раскрытыми формами или способами, а напротив настоящее изобретение охватывает все изменения, эквиваленты и альтернативы, которые не противоречат сущности и которые входят в объем различных описанных вариантов осуществления и прилагаемой формулы изобретения. Любые описанные в настоящем документе способы не обязательно должны быть выполняться в указанном порядке. Раскрытые в настоящем документе способы включают определенные действия, предпринимаемые практикующим специалистом; однако они также могут включать любую стороннюю инструкцию, касающуюся этих действий, в явно выраженной форме или подразумеваемым образом. Например, такие действия, как «соединение модуля преобразователя с ультразвуковым измерительным датчиком» включают «указания в отношении соединения модуля преобразователя с ультразвуковым измерительным датчиком». Описанные в настоящем документе диапазоны также охватывают любые и все перекрытия, поддиапазоны и их комбинации. Такие выражения, как «вплоть до», «по меньшей мере», «более чем», «менее чем», «между» и т.п., включают указанное число. Числа, которым предшествуют такие термины, как «около» или «приблизительно», включают указанные числа. Например, «около 25 мм» включает «25 мм».
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ КОСМЕТИЧЕСКОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ КОЖИ | 2017 |
|
RU2785827C2 |
| СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ КОСМЕТИЧЕСКОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ КОЖИ | 2017 |
|
RU2748788C2 |
| СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ОДНОВРЕМЕННОЙ МНОГОФОКУСНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ ВО МНОЖЕСТВЕ ТОЧЕК | 2019 |
|
RU2800076C2 |
| УЛЬТРАЗВУКОВАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОВОЙ ВОЛНЫ | 2016 |
|
RU2641067C1 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ МЕТОДОМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ | 2009 |
|
RU2532291C2 |
| ОЦЕНКА СКОРОСТИ ПОПЕРЕЧНОЙ ВОЛНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕНТРА МАСС | 2011 |
|
RU2576338C2 |
| ПРИБОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЖИ НА ОСНОВЕ ИЗЛУЧЕНИЯ | 2017 |
|
RU2736844C2 |
| ДИСКРЕТИЗАЦИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВИБРОМЕТРИИ РАССЕЯНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН С ВЫСОКИМ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ | 2010 |
|
RU2580419C2 |
| ОПТИМИЗАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СФОКУСИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКА ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ | 2010 |
|
RU2563061C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ | 2009 |
|
RU2519378C2 |
Группа изобретений относится к медицине. Система для измерения упругости материала, содержащая: ультразвуковой измерительный датчик, содержащий ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью подачи ультразвуковых лучей в материал, при этом материал имеет упругость; систему ультразвуковой визуализации, выполненную с возможностью визуализации сдвиговых волн; электронную систему обработки, выполненную с возможностью получения характеристики визуализированных сдвиговых волн и определения упругости области опроса материала на основании полученной характеристики. Способ неинвазивного измерения упругости материала, включающий: соединение ультразвукового измерительного датчика с материалом; подачу ультразвуковых лучей от ультразвукового преобразователя в материал; фокусировку ультразвуковых лучей на фокусных зонах в материале; генерацию и визуализацию сдвиговых волн; получение характеристики визуализированных сдвиговых волн и определение упругости области опроса материала на основании полученной характеристики. Способ измерения упругости материала путем создания одновременно существующих фокусных точек, включающий: соединение измерительного датчика ультразвукового преобразователя с поверхностью материала; фокусировку с получением отдельных расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон; получение характеристики сдвиговых волн; определение упругости области опроса ниже поверхности кожи. Техническим результатом является обеспечение обратной связи в отношении эффективности терапевтического воздействия с использованием направленного и прецизионного ультразвука для достижения видимого и эффективного результата через воздействие тепла путем разделения луча для ультразвуковой терапии на две, три, четыре или более одновременно существующих фокусных зон для выполнения различных процедур обработки и/или визуализации. 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 46 ил., 7 табл.
1. Система для измерения упругости материала, содержащая:
ультразвуковой измерительный датчик, содержащий ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью подачи ультразвуковых лучей в материал,
причем материал имеет упругость, а
указанные ультразвуковые лучи сфокусированы на отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале,
каждый ультразвуковой луч имеет достаточную акустическую мощность для генерации сдвиговой волны, исходящей из указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и перемещающейся по материалу;
систему ультразвуковой визуализации, выполненную с возможностью визуализации сдвиговых волн, исходящих по меньшей мере из двух из указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и сходящихся через область опроса по направлению к области между указанными по меньшей мере двумя из отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон; и
электронную систему обработки, выполненную с возможностью:
получения характеристики визуализированных сдвиговых волн и
определения упругости области опроса материала на основании полученной характеристики.
2. Система по п. 1, в которой характеристика визуализированных сдвиговых волн включает по меньшей мере одно из времени прихода сдвиговых волн, пикового смещения сдвиговых волн, времени нарастания сдвиговых волн и времени спада сдвиговых волн.
3. Система по п. 1, в которой ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью подачи ультразвукового луча в материал с использованием амплитудной модуляции для фокусировки ультразвукового луча в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
4. Система по п. 3, в которой ультразвуковой луч фокусируют одновременно в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
5. Система по п. 3, в которой ультразвуковой луч фокусируют последовательно в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
6. Система по п. 1, в которой ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью подачи ультразвукового луча в материал с использованием частотной модуляции для фокусировки ультразвукового луча в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
7. Система по п. 6, в которой ультразвуковой луч одновременно фокусируют в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
8. Система по п. 6, в которой ультразвуковой луч последовательно фокусируют в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
9. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью подачи ультразвукового луча в зоны возбуждения материала, соответствующие указанным отдельно расположенным на расстоянии друг от друга фокусным зонам.
10. Система по п. 9, в которой указанные отдельно расположенные на расстоянии друг от друга фокусные зоны совпадают с зонами возбуждения.
11. Система по п. 9, в которой указанные отдельно расположенные на расстоянии друг от друга фокусные зоны расположены на расстоянии от зон возбуждения.
12. Система по любому из пп. 1-11, дополнительно содержащая узел для перемещения, выполненный с возможностью перемещения ультразвукового измерительного датчика.
13. Система по любому из пп. 1-11, в которой указанный материал содержит органический материал.
14. Система по любому из пп. 1-11, в которой указанный материал содержит ткань.
15. Система по любому из пп. 1-11, в которой указанный материал содержит кожу.
16. Система по п. 1, в которой электронная система обработки выполнена с возможностью определения упругости материала в режиме реального времени во время подачи ультразвукового луча в материал.
17. Система по любому из пп. 1-11, выполненная с возможностью использования в косметической процедуре.
18. Способ неинвазивного измерения упругости материала, включающий:
соединение ультразвукового измерительного датчика, содержащего по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, с материалом;
подачу ультразвуковых лучей от ультразвукового преобразователя в материал;
фокусировку ультразвуковых лучей на отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале;
генерацию сдвиговых волн, исходящих из указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и проходящих через материал;
визуализацию сдвиговых волн, исходящих по меньшей мере из двух из указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон и сходящихся через область опроса по направлению к области между указанными по меньшей мере двумя из отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон;
получение характеристики визуализированных сдвиговых волн и
определение упругости области опроса материала на основании полученной характеристики.
19. Способ по п. 18, согласно которому характеристика визуализированных сдвиговых волн включает по меньшей мере одно из времени прихода сдвиговых волн, пикового смещения сдвиговых волн, времени нарастания сдвиговых волн и времени спада сдвиговых волн.
20. Способ по п. 18, согласно которому фокусировка ультразвукового луча на указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале включает модулирование амплитуды или частоты одного или более сигналов, управляющих ультразвуковым преобразователем.
21. Способ по п. 18, согласно которому ультразвуковой луч фокусируют одновременно в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
22. Способ по п. 18, согласно которому ультразвуковой луч фокусируют последовательно в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
23. Способ по п. 18, согласно которому ультразвуковой луч подают в зоны возбуждения материала, соответствующие указанным отдельно расположенным на расстоянии друг от друга фокусным зонам.
24. Способ по п. 23, согласно которому указанные отдельно расположенные на расстоянии друг от друга фокусные зоны совпадают с зонами возбуждения.
25. Способ по п. 23, согласно которому указанные отдельно расположенные на расстоянии друг от друга фокусные зоны расположены на расстоянии от зон возбуждения.
26. Способ по любому из пп. 18-23, дополнительно включающий перемещение ультразвукового измерительного датчика для фокусировки ультразвукового луча в указанных отдельно расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах в материале.
27. Способ по любому из пп. 18-23, согласно которому указанный материал содержит органический материал.
28. Способ по любому из пп. 18-23, согласно которому указанный материал содержит ткань.
29. Способ по любому из пп. 18-23, согласно которому указанный материал содержит кожу.
30. Способ по любому из пп. 18-23, согласно которому упругость материала определяют в режиме реального времени, когда ультразвуковой луч подают в материал.
31. Способ по любому из пп. 18-23, дополнительно включающий определение эффективности ультразвуковой терапии, проводимой с возможностью обеспечения косметических или эстетических улучшений в материале, причем материал содержит биологическую ткань.
32. Способ по п. 31, согласно которому определение эффективности ультразвуковой терапии, проводимой с возможностью обеспечения косметических или эстетических улучшений, включает соотнесение определенной упругости с созданием точки тепловой коагуляции (ТТК) в указанной биологической ткани.
33. Способ измерения упругости материала путем создания одновременно существующих фокусных точек, включающий:
соединение измерительного датчика ультразвукового преобразователя с поверхностью материала;
причем измерительный датчик ультразвукового преобразователя содержит один пьезоэлектрический элемент для преобразования, выполненный с возможностью фокусировки с получением отдельных расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон;
фокусировку с получением отдельных расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зон в области ниже поверхности материала с помощью указанного одного пьезоэлектрического элемента для преобразования, причем фокусировка в указанных отдельных расположенных на расстоянии друг от друга фокусных зонах является одновременной;
получение характеристики сдвиговых волн, исходящих по меньшей мере из двух из указанных отдельных фокусных зон, сходящихся через область опроса по направлению к области между указанными по меньшей мере двумя из отдельных фокусных зон;
определение упругости области опроса ниже поверхности кожи между указанными по меньшей мере двумя из отдельных фокусных зон исходя из полученной характеристики сдвиговой волны и
определение эффективности неинвазивной косметической процедуры на основании определенной упругости,
причем модуль преобразователя содержит один ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью воздействия ультразвуковой терапией на ткани в отдельных зонах возбуждения, соответствующих указанным отдельным фокусным зонам.
34. Способ по п. 33, согласно которому характеристика сдвиговых волн включает по меньшей мере одно из времени прибытия сдвиговых волн, пикового смещения сдвиговых волн, времени нарастания сдвиговых волн и времени падения сдвиговых волн.
35. Способ по п. 33, согласно которому отдельная зона возбуждения из указанных отдельных зон возбуждения совпадает с соответствующей одной из указанных отдельных фокусных зон.
36. Способ по п. 33, согласно которому отдельная зона возбуждения из указанных отдельных зон возбуждения расположена на расстоянии от соответствующей одной из указанных отдельных фокусных зон.
| WO 2017223312 A1, 28.12.2017 | |||
| US 2019142380 A1, 16.05.2019 | |||
| US 2013317362 A1, 28.11.2013 | |||
| US 2019009111 A1, 10.01.2019 | |||
| US 2014046173 A1, 13.02.2014. |
