[發明專利]射頻施加器和采用射頻施加器的熱聲成像系統

有效

• 申請號: 201980087025.0
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN113226210B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·納爾遜·戴維斯;邁克爾·M·桑頓;查爾頓·陳
• 申請（專利權）人: 安德拉生命科學公司
• 主分類號: A61B18/18
• 分類號: A61B18/18;H01Q13/08;A61B18/04;A61B17/32
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 韓輝峰;楊明釗

一種射頻施加器，其包括開口的中空波導，該波導中具有孔。實心插入件定位在波導內。實心插入件中形成有與孔對準的凹部。在波導和插入件的相對的表面之間提供填充材料，以填充它們之間的間隙。射頻(RF)源延伸穿過孔并進入凹部，并且被配置為生成RF能量脈沖。

領域

本公開涉及熱聲成像，并且特別涉及射頻(RF)施加器和采用射頻(RF)施加器的熱聲成像系統以及組裝射頻施加器的方法。

背景

在高頻系統中，通常采用波導，以通過將在波導內傳播的電磁波的擴展限制為一維或二維來以最小的能量損失引導電磁波或聲音。根據要傳播的電磁波的性質，波導可以采用不同的形式。另外，在許多情況下，采用濾波器來允許在某些頻率的電磁波通過并沿波導行進，同時拒絕在其他頻率的電磁波。例如，當傳播射頻(RF)波時，經常采用中空的、開口的導電金屬波導。在一些情況下，為了提供期望的濾波，這些中空的金屬波導裝配有由高介電常數材料形成的實心插入件。

在熱聲成像系統中已經采用了波導(例如上述那些波導)。熱聲成像是一種成像方式，其提供與組織的熱彈性屬性相關的信息。熱聲成像使用電磁能的短脈沖(例如RF脈沖)，其被引導到受試者中，以快速加熱受試者內的吸熱特征，這繼而引起聲壓波，這些聲壓波使用聲接收器(例如一個或更多個熱聲或超聲換能器陣列)進行檢測。檢測到的聲壓波通過信號處理進行分析，并進行處理以用于呈現為操作員可以解讀的熱聲圖像。

為了在熱聲成像期間將RF脈沖引導到受試者中，采用波導的射頻(RF)施加器耦合到與要成像的受試者內的感興趣區域(ROI)相鄰的組織。RF施加器到組織的次優耦合可能會引起問題(例如效率低下的能量傳輸、降低的加熱速率、降低的信號強度、不均勻的能量沉積、組織熱點、組織過熱、RF電源損壞和差的圖像質量)。導致RF施加器到組織的次優耦合的因素包括受試者大小、受試者內組織的大小、受試者內組織的幾何形狀、受試者內組織的組成等的可變性。

在裝配有實心插入件的波導的制造期間，氣隙(air gaps)可以在波導和實心插入件的相對的表面(facing surfaces)之間形成。不幸的是，氣隙可以以不可預測的方式改變波導的頻率特性。因此，如將理解的，需要改進。因此，至少一個目的是提供新穎的射頻(RF)施加器和采用該新穎的射頻(RF)施加器的熱聲成像系統、以及組裝射頻施加器的新穎方法。

概述

應當理解，提供本概述來以簡化的形式介紹在下面的詳細描述中進一步描述的一系列概念。本概述不旨在用于限制要求保護的主題的范圍。

因此，在一個方面，提供了射頻施加器，其包括：其中具有孔的開口的中空波導；在波導內的實心插入件，該實心插入件中形成有與所述孔對準的凹部；填充材料，其在波導和插入件的相對的表面之間以填充相對的表面之間的間隙；和射頻(RF)源，其延伸穿過孔并進入凹部，并且被配置為生成RF能量脈沖。

在一個或更多個實施例中，插入件由陶瓷材料形成。陶瓷材料可以具有大于10(例如在大約57到大約63之間)的實相對介電常數和小于0.01的損耗角正切。

在一個或更多個實施例中，填充材料具有在從大約40攝氏度到大約120攝氏度的范圍內的熔點。填充材料可以是以陶瓷蠟復合材料的形式。陶瓷蠟復合材料可以具有在大約30到大約50之間的實相對介電常數和在大約2到大約7之間的虛相對介電常數。例如，陶瓷蠟復合材料可以包含按重量計69％至80％的二氧化鈦、按重量計10％至15％的蠟和按重量計4％至13％的石墨。

在一個或更多個實施例中，填充材料是以下項之一：(i)陶瓷蠟復合材料；(ii)導電膏；(iii)導電脂；和(iv)陶瓷粉末和凝膠蠟混合物。