微创组织摧毁术系统和方法与流程

微创组织摧毁术系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119主张在2020年3月6日提交的标题为“minimally invasive histotripsy systems and method”的美国临时专利申请no.62/986,410的权益，其公开内容通过引用并入本文。
3.通过引用并入
4.本说明书中提到的所有出版物和专利申请都通过引用并入本文，其程度与每个单独的出版物或专利申请被具体和单独地指示通过引用并入的程度相同。
技术领域
5.本发明详述了构造为产生声空化的新型高强度治疗超声(hitu)系统，用于健康的、患病的和/或受伤的组织的微创医治和无创医治的方法、装置和流程。在此描述的声空化系统和方法(也称为组织摧毁术)可以包括换能器、驱动电子器件、定位机器人、成像系统、以及集成的医治计划和控制软件，以便为患者的软组织提供全面的医治和治疗。


背景技术：

6.组织摧毁术或脉冲超声空化治疗是一种技术，其中，极短的、强烈的声能脉冲串在焦点体积内诱发受控空化(微泡形成)。这些微泡的剧烈膨胀和坍塌机械地使焦点体积内的细胞和组织结构均质化。这是与热消融的凝固性坏死特征非常不同的最终结果。为了在非热的、组织摧毁术的范围内操作，有必要以具有低占空比的高振幅声脉冲的形式传递声能。
7.与常规聚焦超声技术相比，组织摧毁术具有重要优势：1)焦点处的破坏性过程是机械的，而不是热的；2)空化明亮地显现在超声成像上，由此确认医治的正确瞄靶和定位；3)经医治的组织通常，但不总是，在超声成像上显得更暗(更低回声的)，从而操作者知道已经医治了什么；以及4)组织摧毁术以受控的和精确的方式产生损伤。重要的是强调，与例如微波、射频、高强度聚焦超声(hifu)冷冻或放射等热消融技术不同，组织摧毁术依赖空化的机械作用来破坏组织，而不是依赖热、冷或电离能。


技术实现要素：

8.提供了一种用机器人外科系统来医治患者的组织的方法，该方法包括的步骤是：利用机器人外科系统的成像子系统来识别靶组织部位；利用机器人外科系统的腹腔镜子系统来准备靶组织部位以用于组织摧毁术治疗；以及利用机器人外科系统的组织摧毁术子系统将组织摧毁术治疗递送到所准备的靶组织部位。
9.在一些实施例中，成像子系统包括内窥镜机器人系统、超声成像系统、ct成像系统、锥束ct成像系统、增强的或丰富的多模态成像系统和/或荧光成像系统。
10.在一些实施例中，成像子系统包括设置在机器人外科系统的机械臂上的成像装置。
11.在一种实现方式中，准备靶组织部位还包括切除患者的外部与靶组织部位之间的
介入组织。
12.在另一实施例中，靶组织部位包括中空的/空腔的身体器官、脉管或腔管，并且其中，准备靶组织部位还包括用腹腔镜子系统流化靶组织部位以在靶组织部位内和/或到该部位的路径内创建声窗。
13.在一些实施例中，递送组织摧毁术治疗还包括裂解或液化靶组织部位。
14.在一种实现方式中，靶组织部位包括第一组织结构和第二组织结构，其中，递送组织摧毁术治疗还包括裂解或液化第一组织结构而不裂解或液化第二组织结构。
15.在一个实施例中，第一组织结构包括软组织、癌变组织、肿瘤组织、血管或包括胆管的导管。
16.在一个实施例中，递送组织摧毁术还包括在靶组织部位内的一个或多个部位处评估空化阈值，并且基于所评估的空化阈值来优化组织摧毁术治疗参数。
17.在一些实施例中，组织摧毁术子系统设置在包括三个或更多个自由度的机械臂上。
18.在一个示例中，机器人外科系统包括基于推车/立柱的外科系统。
19.在另一实施例中，机器人外科系统包括基于床的外科系统。
20.提供了一种外科系统，该外科系统包括：至少一个成像子系统，该成像子系统构造为识别患者的靶组织部位；腹腔镜子系统，该腹腔镜子系统设置在外科系统的至少一个机械臂上，该腹腔镜子系统构造为准备用于组织摧毁术治疗的靶组织部位；以及组织摧毁术子系统，该组织摧毁术子系统设置在外科系统的至少一个机械臂上，该组织摧毁术子系统构造为将组织摧毁术治疗递送到所准备的靶组织部位。
21.在一些实施例中，成像子系统包括内窥镜机器人系统、超声成像系统、ct成像系统、锥束ct成像系统，增强的或丰富的多模态成像系统和/或荧光成像系统。
22.提供了一种使用机器人外科系统来医治患者的组织的方法，该方法包括的步骤是：使用机器人外科系统的成像子系统来识别靶组织部位；使用机器人外科系统的组织摧毁术子系统为手术准备靶组织部位；以及使用机器人外科系统的腹腔镜子系统对所准备的靶组织部位执行手术。
23.在一些实施例中，成像子系统包括内窥镜机器人系统、超声成像系统、ct成像系统、锥束ct成像系统、增强的或丰富的多模态成像系统和/或荧光成像系统。
24.在一些实施例中，成像子系统包括设置在机器人外科系统的机械臂上的成像装置。
25.在一种实现方式中，准备靶组织部位还包括利用组织摧毁术子系统将靶组织部位内的软组织骨架化。
26.在一些实现方式中，使用组织摧毁术子系统准备用于手术的靶组织部位进一步包括在靶组织部位内的一个或多个部位处评估空化阈值，并且基于所评估的空化阈值来优化组织摧毁术治疗参数；并且递送组织摧毁术治疗以仅仅裂解或液化靶组织部位的第一组织结构而不裂解或液化靶组织部位的第二组织结构。
27.在一个实施例中，第一组织结构包括软组织、癌变组织、肿瘤组织、血管或包括胆管的导管。
28.在一些实施例中，组织摧毁术子系统设置在包括三个或更多个自由度的机械臂
上。
29.在一些实施例中，机器人外科系统包括基于推车/立柱的外科系统。
30.在其他实施例中，机器人外科系统包括基于床的外科系统。
31.在一些示例中，执行手术进一步包括使用腹腔镜子系统切除靶组织部位的一个或多个组织。在一个实施例中，切除进一步包括进行基于能量的切割、密封和/或使用结扎装置、使用单极装置或双极装置、执行内缝合和/或内剪切。
32.在一个示例中，靶组织部位包括肝、肾、胰腺、头/颈、甲状腺、脾、前列腺、心脏、肺、中央或外周脉管系统、脊髓和/或脑组织。
33.在一些实施例中，手术进一步包括分割肝的一个或多个叶或段。
34.在一个实施例中，肝的被分割的叶或段被移出体外。
35.提供了一种外科系统，该外科系统包括构造为用于识别患者的靶组织部位的至少一个成像子系统；设置在外科系统的至少一个机械臂上的组织摧毁术子系统，该组织摧毁术子系统构造为准备用于手术的靶组织部位；设置在外科系统的至少一个机械臂上的腹腔镜子系统，该腹腔镜子系统构造为对所准备的靶组织部位执行手术。
36.在一些实施例中，成像子系统包括内窥镜机器人系统。
37.在一个实施例中，成像子系统包括超声成像系统。
38.在另一实施例中，成像子系统包括ct成像系统。
39.在一些实施例中，成像子系统包括增强的或丰富的多模态成像系统。
40.在其他实施例中，成像子系统包括荧光成像系统。
41.提供了一种使用机器人外科系统医治组织的方法，该方法包括的步骤是：使用机器人外科系统的内窥镜机器人系统进入靶中空器官部位；流化靶中空器官部位以在靶中空器官部位内创建声窗；以及使用机器人外科系统的组织摧毁术子系统将组织摧毁术治疗递送到流化的靶中空器官部位。
42.在一些实施例中，靶中空器官包括肺或结肠。
43.在一些实施例中，流化靶中空器官部位包括使用内窥镜机器人系统流化靶中空器官部位。
44.在一个实施例中，该方法进一步包括在实时成像引导下执行进入、流化和递送步骤。
45.在一个示例中，实时成像引导包括ct、荧光和/或锥束ct数据/成像。
46.在一个实施例中，实时成像引导包括超声成像。
47.提供了一种使用机器人外科系统医治组织的方法，该方法包括的步骤是：使用机器人外科系统的腹腔镜机器人系统进入靶中空器官部位；流化邻近靶中空器官部位的体腔以创建到靶中空器官部位的声窗；以及使用机器人外科系统的组织摧毁术子系统将组织摧毁术治疗递送到靶中空器官部位。
48.在一些实施例中，靶中空器官包括肺或结肠。
49.在一个实施例中，流化体腔包括使用腹腔镜机器人系统流化体腔。
50.在另一实施例中，该方法进一步包括在实时成像引导下执行进入、流化和递送步骤。
51.在一些实施例中，成像子系统包括内窥镜机器人系统、超声成像系统、ct成像系
统、锥束ct成像系统、增强的或丰富的多模态成像系统和/或荧光成像系统。
52.在一个实施例中，该方法进一步包括流化靶中空器官部位以在靶中空器官部位内创建声窗；以及使用组织摧毁术子系统在经流化的靶中空器官部位内递送组织摧毁术治疗。
53.在一些示例中，使用包括超声、基于x射线的成像和/或光学成像的一种或多种模态实时地可视化靶器官部位。
54.在一个实施例中，可以基于由实时成像引导提供的反馈来更新组织摧毁术焦点的位置。
55.在另一实施例中，内窥镜机器人/腹腔镜机器人允许使用两个或更多个机械臂同时操纵实时成像引导的位置、一个或多个手术器械/工具和组织摧毁术治疗换能器。
附图说明
56.本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下的示例性实施例的详细描述及其附图，将更好地理解本发明的特征和优点，在所述示例性实施例中利用了本发明的原理，附图中示出：
57.图1a-图1b示出了超声成像和治疗系统。
58.图2a示出了与无创组织摧毁术机器人协作的支气管镜机器人。
59.图2b示出了在锥束ct环境中与无创组织摧毁术机器人协作的支气管镜机器人。
60.图3a示出了包括腹腔镜机器人/内窥镜机器人和单独的组织摧毁术床侧机器人推车的用于肺的多途径(multi-approach)。
61.图3b示出了用无创组织摧毁术使能的腹腔镜机器人/内窥镜机器人。
62.图4示出了用于切除胰腺/肝的多途径，该多途径可以是基于床侧推车或患者侧推车。
具体实施方式
63.本公开的系统，方法和装置可以使用于开放式手术、微创手术(腹腔镜的和经皮的)、机器人手术(集成到机器人使能的医疗系统中)、内窥镜的或完全透皮体外无创的声空化，用于医治健康的，患病的和/或受伤的组织，包括但不限于组织破坏、切割、骨架化和消融。此外，由于组织选择性特性，组织摧毁术可用于产生细胞骨架，该细胞骨架允许随后的组织重新再生或通过应用干细胞和其他佐剂的再生。最后，组织摧毁术可用于引起所递送的药剂的释放，例如化疗和免疫疗法通过向靶应用声能，局部地引起所递送的药剂的释放。如下所述，声空化系统可以包括多种子系统，包括推车、治疗、集成成像、机器人技术，联接和软件。该系统还可以包括多种其他部件、辅助件和附件，包括但不限于计算机、电缆和连接器、网络装置、电源、显示器、抽屉/存储间、门、轮子以及多种模拟工具和训练工具等。创建/控制/递送组织摧毁术的所有系统、方法和手段被认为是本公开的一部分，包括在此公开的新的相关发明。
64.图1a总体上示出了根据本公开的组织摧毁术系统100，该组织摧毁术系统包括治疗换能器102、成像系统104、显示器和控制面板106、机械定位臂108和推车110。该系统进一步可以包括超声联接接口和联接介质源(未示出)。
65.图1b是治疗换能器102和成像系统104的底部视图。如图所示，成像系统可以定位在治疗换能器的中心。然而，其他实施例可以包括定位在治疗换能器内其他位置的成像系统，或者甚至直接集成到治疗换能器中。在一些实施例中，成像系统构造为在治疗换能器的焦点处产生实时成像。该系统还允许多个成像换能器位于治疗换能器内，以同时提供靶组织的多个视图并将这些图像集成到单个3d图像中。
66.组织摧毁术系统可以包括多种子系统中的一中或多中，包括：治疗子系统，该治疗子系统可以通过一个或多个治疗换能器创建、应用、聚焦和递送声空化/组织摧毁术；集成的成像子系统(或连接至成像子系统的连接功能)，该成像子系统允许全过程实时可视化医治部位和组织摧毁术效果；机器人定位子系统，该机器人定位子系统机械地和/或电子地操纵治疗换能器，进一步能够连接/支持联接子系统或与联接子系统交互，以允许治疗换能器和患者之间的声联接；以及软件，该软件与系统和基于计算机的控制系统(和其他外部系统)以及多种其他部件、辅助件和附件，包括一个或多个用户接口和显示器、以及相关的受引导的工作流程，全部部分地工作或一起工作，进行通信、控制和连接。该系统进一步可以包括多种流体学和流体管理部件，包括但不限于泵、阀门和流控、温控和除气控制、以及冲洗能力和抽吸能力，以及提供流体和存储流体。该系统还可以包含多种电源和保护器。
67.推车
68.推车110通常可以基于特定用途和流程以多种方式和形式因素构造。在一些情况下，系统可以包括构造有相似或不同安排的多个推车。在一些实施例中，推车可以构造和安排为用于放射学环境中并且在一些情况下与成像(例如ct、锥束ct和/或mri扫描)协作。在其他实施例中，推车可以被安排用在手术室和无菌环境中，该手术室和该无菌环境用于开放式手术应用或腹腔镜手术应用和内窥镜应用，或用在机器人使能的手术室中，以及单独使用，或作为手术机器人流程的一部分，其中，手术机器人在使用该系统和递送声空化/组织摧毁术之前、期间或之后执行特定任务。照此并且取决于基于前述实施例的手术环境，推车可以定位成提供足够的工作空间并且提供接触患者上的多个解剖位置(例如，躯干、腹部、胁腹、头部和颈部等)的途径，以及为其他系统(例如，麻醉推车、腹腔镜塔、手术机器人、内窥镜塔等)提供工作空间。
69.推车还可以与患者表面(patient surface)(例如，桌子或床)一起工作，以允许患者在多个位置、角度和取向中呈现和重新定位，包括允许在术前、术中和术后做出这种改变。推车还可以包括与一种或多种模态的一个或多个外部成像或图像数据管理和通信系统(不限于超声、ct、荧光、锥束ct、pet、pet/ct、mri、光学、超声和图像融合和/或图像流)进行连接和通信的能力，以支持使用的流程和/或环境，包括物理/机械互相操作性(例如，在锥束ct工作空间内兼容，用于在组织摧毁术之前、期间和/或之后收集成像数据)，并提供对包括但不限于实验室和历史医疗记录数据的患者医疗数据的进入和显示。
70.在一些实施例中，一个或多个推车可以构造成一起工作。作为示例，一个推车可以包括配备有一个或多个机械臂以及治疗发生器/放大器等的床侧移动推车，所述机械臂由治疗换能器启动，而协同工作并与患者相距一定距离的伴随推车可以包括用于控制机器人和治疗方面的集成成像和控制台/显示器，类似于手术机器人和主/从构造。
71.在一些实施例中，该系统可以包括多个推车，所有这些推车都仆从与一个主推车，装备这些推车以进行声空化流程。在一些安排和情况下，一个推车构造可允许将特定子系
统存储在一定距离处，从而降低手术室的凌乱，而在协作推车中的另一推车构造可以主要包括床侧子系统和部件(例如，递送系统和治疗)。
72.可以设想推车设计的多个排列和构造，并且这些示例决不限制本公开的范围。
73.组织摧毁术
74.组织摧毁术包括短暂的、高振幅的、聚焦的超声脉冲以产生能够靶向分裂和破坏组织的密集的、高能的“气泡云”。组织摧毁术能够在指向组织界面(包括组织/流体界面)时产生受控的组织侵蚀，以及在指向大块组织时在亚细胞水平上产生界线分明的组织分离和破坏。不同于其他形式的消融(包括基于热和放射的模态)，组织摧毁术不依赖于热冷或电离(高)能量来医治组织。相反，组织摧毁术使用在焦点处产生的声空化来机械地影响组织结构，并且在一些情况下将组织液化、悬浮，溶解和/或破坏成亚细胞组分。
75.组织摧毁术可以以多种形式应用，包括：1)固有阈值组织摧毁术：以超过在介质中产生空化的固有阈值(例如，对于水基软组织～24mpa-28mpa)的1-2个高振幅负/拉伸相位压力周期递送脉冲，2)冲击散射组织摧毁术：通常在3-20个周期的持续时间内递送脉冲。从产生的初始单个微泡散射的冲击波(正/压缩相位)形成反转的冲击波，该反转的冲击波与来临的负/拉伸相位干涉相长，以形成超过固有阈值的高振幅负/稀疏相位。以这种方式，产生了一簇空化微泡。脉冲的拉伸相位的振幅足以使介质中的气泡核在整个脉冲持续时间内在聚焦区内经历惯性空化。这些核散射入射冲击波，该入射冲击波反转并与入射波干涉相长以超过固有成核的阈值，以及3)沸腾组织摧毁术：采用持续时间大约为1ms-20ms的脉冲。冲击脉冲的吸收迅速加热介质，从而降低了固有核的阈值。一旦该固有阈值与入射波的峰值负压一致，则在焦点处形成沸腾气泡。
76.在焦点处产生的大压力导致声空化气泡云形成在一定阈值以上，这在组织中产生局部应力和应变以及机械故障而没有显著的热沉积。在没有空化产生的压力水平中，在焦点处的组织上观察到最小的效应。这种空化效应仅在压力水平显著大于在类似脉冲持续时间下在水中限定惯性空化阈值(在10mpa至30mpa峰值负压的量级上)的那些压力水平中才观察到。
77.组织摧毁术可以以多种方式并在不同参数下进行。组织摧毁术可以完全无创地执行，方式是通过将聚焦超声换能器声学地联接在患者的皮肤上并且通过覆盖(和介入)组织将声脉冲经皮地传输到聚焦区(医治区和医治部位)。组织摧毁术的应用不限于透皮的方法，而是可以通过允许换能器与组织接触的任何方式来应用，包括开放式手术的、腹腔镜手术的、经皮的和机器人介导的手术流程。如果由组织摧毁术产生的气泡云可以在例如b超图像上作为高度动态的回声区域可见，通过超声成像的使用(和相关流程)允许连续的可视化，则可以通过超声成像在直接可视化下进一步靶向、计划、引导和观察手术流程。同样，经医治和分裂的组织显示出回声的动态变化(通常是降低)，该回声可用于评估、计划、观察和监测医治。
78.通常，在组织摧毁术医治中，应用具有一个或多个声周期的超声脉冲，并且气泡云的形成依赖于来自最初引发的稀疏分布的气泡(或单个气泡)的正冲击前沿(有时超过100mpa，p )的压力释放散射。这被称为“冲击散射机制”。
79.该机制取决于由换能器焦点处的脉冲的初始负半周期引发的一个(或一些稀疏分布的)气泡。然后由于来自这些稀疏引发的气泡的高峰值正冲击前沿的压力释放反向散射
而形成微泡云。这些反向散射的高振幅稀疏波超过固有阈值，从而产生局部密集的气泡云。每个随后的声周期然后通过从气泡云表面向换能器生长的反向散射而引起进一步的空化。结果是，利用冲击散射机制观察到细长密集气泡云沿声轴与超声传播方向相反地生长。这种冲击散射过程使得气泡云的生成不仅取决于峰值负压，而且还取决于声周期的数量和正冲击的振幅。在没有由非线性传播发展出的至少一个强冲击前沿的情况下，当峰值负半周期低于固有阈值时，不会产生密集气泡云。
80.当应用小于两个周期的超声脉冲时，可以使冲击散射最小化，并且密集气泡云的生成取决于超过介质的“固有阈值”的所应用的超声脉冲的负半周期。这被称为“固有阈值机制”。
81.对于例如人体中的组织等具有高含水量的软组织，该阈值可以在26mpa-30mpa的范围内。在一些实施例中，使用这种固有阈值机制，损伤的空间范围可以是明确定义的和更可预测的。若峰值负压(p-)不显著高于该阈值的，可以生成小至换能器的-6db的波束宽度的一半的亚波长可再现损伤。
82.利用高频组织摧毁术脉冲，最小可再现损伤的尺寸变得更小，这在需要精确损伤生成的应用中是有益的。然而，高频脉冲更容易受到衰减和像差的影响，使得在更大的穿透深度(例如，在体内深处的消融)或穿透高像差介质(例如，经颅流程，或脉冲通透骨骼的流程)的医治成为问题。组织摧毁术进一步可以作为低频“泵”脉冲(典型地小于两个周期，频率在100khz和1mhz之间)应用，可以与高频“探针”脉冲(通常小于两个周期，频率大于2mhz，或频率在2mhz和10mhz之间)一起应用，其中，低频脉冲和高频脉冲的峰值负压干涉相长以超过靶组织或介质中的固有阈值。对衰减和像差更有抵抗力的低频脉冲可以对兴趣区域(roi)提高峰值负压p-水平，而提供更高精度的高频脉冲可以定位roi内的靶部位并将峰值负压p-提高到固有阈值以上。这种方法可以称为“双频”、“双束组织摧毁术”或“参数组织摧毁术”。
83.使用冲击散射、固有阈值和能够进行频率复合和气泡操纵的多种参数来递送优化的组织摧毁术的附加系统、方法和参数在本文中被包括作为本文所公开的系统和方法的一部分，包括控制所述组织摧毁术效应的附加装置，所述附加装置与操纵和定位焦点有关，并且同时管理医治部位处或介入组织内的组织效应(例如，前焦点热附带损伤)。此外，公开了多种系统和方法，该系统和方法可以包括多个参数，例如但不限于频率、工作频率、中心频率、脉冲重复频率、脉冲、脉冲串、脉冲数、周期、脉冲长度、脉冲振幅、脉冲周期、延迟、脉冲串重复频率、前者的集、多个集的循环、多个和/或不同集的循环、循环的集以及它们的多种组合或排列等，作为本公开的一部分被包括，包括将来预想到的实施例。
84.治疗部件
85.治疗子系统可以与其他子系统一起工作以产生、优化、递送、可视化、监测和控制声空化，在此和在下文中也称为“组织摧毁术”及其衍生物，该组织摧毁术包括沸腾组织摧毁术和其他热高频超声方法。注意，所公开的发明还可以进一步有益于不包括空化、机械部件或组织摧毁术部件的其他声学治疗。除其他特征部之外，治疗子系统可以包括超声治疗换能器和构造为将超声脉冲递送到组织中的脉冲发生器系统。
86.为了创建和递送组织摧毁术和组织摧毁术的衍生物，治疗子系统还可以包括组件，包括但不限于一个或多个函数发生器、放大器、治疗换能器和电源。
87.治疗换能器可以包括单个元件或多个元件，该元件构造成用高振幅电脉冲(大于1000v或可对活生物体造成损害的任何其他电压)激励。驱动用于组织摧毁术的治疗换能器所需的振幅根据换能器的设计和所使用的材料(例如，包括陶瓷或单晶等固体或聚合物/压电复合物)以及与压电材料的厚度直接成正比的换能器中心频率而变化。因此，在高频下工作的换能器需要比低频治疗换能器所需的更低的电压来产生给定的表面压力。在一些实施例中，使用压电聚合物复合材料或固体压电材料来形成换能器元件。此外，压电材料可以是多晶/陶瓷或单晶配方。在一些实施例中，换能器元件可以使用硅利用mems技术(包括cmut和pmut设计)形成。
88.在一些实施例中，函数发生器可以包括现场可编程门阵列(fpga)或其他合适的函数发生器。fpga可构造有本文先前公开的参数，包括但不限于频率、脉冲重复频率、脉冲串、脉冲串数，其中，脉冲串可以包括脉冲、脉冲数、脉冲长度、脉冲周期、延迟、脉冲串重复频率或周期，其中，脉冲串集可包括参数集，其中，循环集可以包括多种参数集，该参数集具有或不具有延迟、或变化的延迟，其中，可重复多个循环集和/或引入新的循环集，该循环集具有变化的时间延迟并且独立控制，以及这些的整体和遍及的多种组合和排列。
89.在一些实施例中，发生器或放大器可以构造为通用的单循环或多循环脉冲发生器，并且支持经由d类驱动或感应驱动的驱动，以及横跨所有预想的临床应用、使用环境，也在本公开的后面部分讨论。在其他实施例中，d类驱动器或电感电流驱动器可以构造为包括变压器和/或自耦变压器驱动电路，以进一步提供升压/降压部件，并且在一些情况下，优选地允许幅度的升压。d类驱动器或电感电流驱动器还可以包括特定的保护特征部，以进一步支持该系统，并且提供保护该系统的其他部分(例如，治疗换能器和/或放大器电路部件)和/或用户免受多种危害的能力，这些危害包括但不限于电气安全危害，这些危害可能潜在地导致使用环境、系统和治疗系统，以及用户伤害、损害或问题。
90.所公开的发生器可以允许和支持系统选择、改变和控制多种参数(通过使能的软件工具)的能力，包括但不限于先前公开的那些参数，以及启动/停止治疗、设置和读取电压电平、脉冲和/或脉冲串重复频率、周期数、占空比、信道使能和延迟等的能力，独立于高压电源和/或其他服务、诊断或医治特征在快速时标上调制脉冲幅度。
91.在一些实施例中，治疗子系统和/或诸如放大器等的治疗子系统的组件可以包括进一步的集成计算机处理能力并且可以是联网的、连接的、可进入的，和/或是可移动的/便携式的、模块化的，和/或可在系统之间交换的，和/或自/由其他系统驱动/命令的，或以多种组合的。其他系统可以包括其他声空化/组织摧毁术、hifu、hitu、放射治疗、射频、微波和冷冻消融系统、导航和定位系统、开放式手术、腹腔镜、单切口/单端口、内窥镜和无创手术机器人、包括其他基于能量或视觉系统的腹腔镜塔或手术塔、外科系统机架或吊杆、成像推车等。
92.在一些实施例中，一个或多个放大器可以包括d类放大器和包括匹配网络部件的相关驱动电路。根据换能器元件的电阻抗和匹配网络部件(例如，由串联的电感器l1和并联的电容器c1构成的lc电路)的选择，可以将组合的阻抗积极地设置为低，以便得到驱动换能器元件所需的高振幅电波形。d类放大器的最大幅度取决于所使用的电路部件，包括驱动mosfet/igbt晶体管、匹配网络组件或电感器、以及变压器或自耦变压器，并且所述最大振幅典型地可以在低kv(例如，1kv-3kv)范围内。
93.用具有振幅(电压)的电波形激励治疗换能器元件，以产生足以用于组织摧毁术治疗的压力输出。激励电场可以定义为每压电元件厚度所需的波形电压。例如，因为工作在1mhz换能器的压电元件的厚度是等效的500khz元件的厚度的一半，工作在1mhz换能器的压电元件将需要一半的电压来获得相同的电场和表面压力。
94.治疗子系统还可以包括多种设计和工作参数的治疗换能器，该治疗换能器支持在多种流程(和流程设置)中使用。系统可以构造有一个或多个治疗换能器，该治疗换能器可以进一步可互换，并且以类似或不同的方式与系统的多个方面一起工作(例如，可以使用公共接口和交换特征部连接到机械臂，或者相反地，可以适应与应用特定成像探头不同地工作，其中，不同的成像探头可以以特定的不同方式与治疗换能器连接和集成)。
95.治疗换能器可以由多种参数构造，该参数可以包括尺寸、形状(例如，矩形或圆形；按解剖学弯曲的壳体等)、几何、焦距、元件数量、元件尺寸、元件分布(例如，环的数量、环的尺寸，对于有环形图案的换能器)、频率、使能电子书操纵等。换能器可以由多种材料(例如，压电，硅等)、形状因子和类型(例如，机加工元件、基于芯片的等)和/或通过多种制造方法。
96.换能器可以设计和优化用于临床应用(例如，腹部肿瘤、外周血管疾病、脂肪消融等)和期望的结果(例如，对介入组织没有热损伤的声空化/组织摧毁术)，并且提供宽泛的工作范围，包括相对浅表的靶(例如，甲状腺或乳腺结节)，而不是更深或更难到达的靶，例如中心肝或脑肿瘤。换能器可以构造为在多种参数和参数的组合以及参数的排列下使能声空化/组织摧毁术，这些参数由前述系统部件(例如，函数发生器和放大器等)使能，包括但不限于频率、脉冲重复率、脉冲、脉冲数、脉冲长度、脉冲周期、延迟、重复、同步延迟、同步周期、同步脉冲、同步脉冲延迟、多种循环集、其他参数。换能器还可以设计成允许通过多种方式激活沉积在组织中的药物有效负载，所述方式包括注射、放置或以胶束或纳米结构递送。
97.集成成像
98.所公开的系统可以包括多种成像模态，以允许用户可视化，监视和收集/使用患者的解剖的反馈，相关感兴趣区域的反馈和医治/流程现场的反馈，以及周围组织和介入组织的反馈，以评估、计划和实施流程，并根据需要调整医治参数。成像模态可以包括多种超声、x射线、ct、mri、pet、荧光、光学、对比度或药剂增强形式，和/或其多种组合。进一步公开了还可以利用多种图像处理技术和表征技术来提供增强的可视化和用户决策。这些可以由用户手动选择或命令，或者由系统以自动方式选择或命令。该系统可以构造为允许并排、切换、覆盖、3d重建、分割、登记、多模态图像融合、图像流和/或任何使用户能够识别、定义和通知在流程期间使用成像的各个方面的方法，如在多种系统用户界面和显示器中所显示的。示例可以包括定位、显示和表征兴趣区域、器官系统、器官或组织内、上和/或周围的潜在医治部位，识别一个或多个(例如，肿瘤引流淋巴管或脉管系统；或肿瘤接近器官囊或下面的其他器官)的关键结构，例如导管、脉管、神经、输尿管、裂隙、囊、肿瘤\组织创伤/损伤/疾病、其他器官、结缔组织等，和/或在彼此的上下文中，作为非限制性示例。
99.系统可以构造为包括板载集成成像硬件、软件、传感器、探头和湿体，和/或可以构造为与外部成像和图像处理系统通信和连接。上述部件也可以集成到系统的治疗子系统部件中，其中，探头、成像阵列或类似物，并且可以电地、机械地或机电地集成到治疗换能器中。这可以部分地提供具有几何对准的成像和治疗的能力，其中，该治疗直接在视场内，并且在一些情况下与成像成一直线。在一些实施例中，该集成可以包括在治疗换能器的范畴
中的成像能力(例如，成像探头)的固定的取向。在其他实施例中，成像解决方案可以能够移动或调整其位置，包括修改角度、延伸(例如，距治疗换能器或患者的距离)、旋转(例如，在超声探头的示例中的成像平面)和/或其他参数，包括在主动成像的同时动态地移动/调整。可以对成像部件或探头进行编码，从而可以确定成像部件或探头相对于系统的另一方面(例如治疗换能器和/或机器人使能的(robotically-enabled)定位部件)的取向和位置。
100.在一个实施例中，系统可以包括机载超声，该机载超声进一步构造为允许用户通过系统显示器和软件对流程现场进行可视化、监视和接收反馈，包括允许超声成像和表征(并且是多种形式的)、超声引导的规划和超声引导的医治，所有都是实时的。该系统可以构造为允许用户手动地、半自动地或以全自动的方式对患者成像(例如，通过手或使用机器人使能的成像器)。
101.在一些实施例中，成像反馈和监测可以包括监测下列方面中的变化：来自气泡云的反向散射；反向散射中的斑点减少；反向散射斑点统计；组织的机械特性(即弹性成像)；组织灌注(即超声造影)；剪切波传播；声发射、电阻抗断层扫描和/或其多种组合，包括如显示的或与其他形式的成像(例如，ct或mri)所集成的。
102.在一些实施例中，包括来自气泡云的反向散射的反馈和监测的成像可以用作立即确定组织摧毁术过程是否已被启动，是否正被适当地维持，或是否已被熄灭的方法。例如，该方法能够实时地连续监测药物输送、组织侵蚀等。该方法还可以提供反馈，允许组织摧毁术过程以更高的强度开始并保持在低得多的强度。例如，反向散射反馈可以由任何换能器或超声成像器来监视。通过为治疗换能器测量反馈，附件换能器可以发出询问脉冲或构造为被动地检测空化。此外，所接收的反馈的性质可用于调节声学参数(和相关的系统参数)以优化药物递送和/或组织侵蚀过程。
103.在一些实施例中，可以在系统中构造包括来自反向散射的反馈和监视以及斑点减少的成像。
104.对于包括经由反向散射的反馈和监测的系统，并且作为背景的手段，当组织被逐渐机械式地细分式，换句话说，被均匀化、被破坏或被侵蚀的组织，该过程导致声散射的大小和分布的改变。在该过程中，有时，散射颗粒的尺寸和密度被减小到很少超声被散射的水平，或者散射量被显著减小。这导致斑点的显著减少，该斑点是当使用相干照明源(在这种情况下，超声)时在图像上看到的亮点和暗点的相长干涉和相消干涉的图案。在一些医治时间后，斑点的减少导致治疗体积中的暗区。由于斑点减少的量与组织细分的量有关，因此斑点减少的量可以与剩余组织碎片的尺寸关联。当该尺寸减小到亚细胞水平时，假定没有细胞存活。因此，可以继续医治直到达到期望的斑点减小水平。在标准超声成像系统上容易看到和评估斑点。专用的换能器和系统，包括在此公开的那些，也可以用于评估反向散射变化。
105.此外，包括经由斑点的反馈和监视的系统，以及作为背景的装置，图像可以从帧到帧地持续并且变化很小，只要散射分布不改变并且成像对象不移动。然而，在散射在尺寸上被减小到足以引起斑点减少之前很久，这些散射可以被充分地改变以被信号处理和其他装置检测到。该系列技术可以作为斑点统计变化的检测器来操作。例如，图像中的一个或多个斑点的尺寸和位置将在出现可观察到的斑点减少之前开始去相关。在适当的运动补偿之后，斑点去相关可以是对组织的机械破坏的敏感的度量，并且因此可以是治疗功效的度量。
这种反馈和监测技术可以允许早期观察由声空化/组织摧毁过程引起的变化，并且可以在实质性的或完全的组织效应(例如，侵蚀发生)之前识别组织中的变化。在一个实施例中，这种方法可用于监测声空化/组织摧毁术过程以增强药物递送，其中，医治部位/组织被暂时破坏，并且组织损伤/侵蚀不被期望。在其他实施例中，这可以包括斑点去相关，该斑点去相关通过在越来越多地被流化的治疗体积中移动散射体来进行。例如，在需要部分的或完全的组织侵蚀的情况下。
106.对于包括通过弹性成像的反馈和监测的系统，以及作为背景的手段，当医治部位/组织通过声空化/组织摧毁术效应(均质化、破坏或侵蚀)进一步细分时，医治部位/组织的机械特性从柔软但互连的固体变为具有很少长程相互作用的粘性流体或糊剂。机械特性的这些变化可以通过包括mri和超声成像系统的多种成像模态来测量。例如，超声脉冲可用于在组织的局部体积上产生力(即，放射力)。组织反应(位移，应变和速度)可在组织摧毁术医治期间显著变化，从而允许通过成像或其他定量手段来确定组织破坏的状态。
107.系统还可以包括对经由剪切波传播变化的反馈和监测。作为背景的手段，组织的细分使得组织具有更多的流体性和更少的固体性，并且流体系统通常不传播剪切波。因此，组织流化的程度为对组织摧毁术过程的反馈和监测提供了机会。例如，超声和mri成像系统可用于观察剪切波的传播。这种波在医治体积中的消失被用作组织破坏或混乱的度量。在一个系统实施例中，系统和支持子系统可用于产生和测量相互作用的剪切波。例如，两个相邻的超声焦点可以通过以某些方式推动组织来扰动组织。如果相邻焦点在流体中，则没有剪切波传播以彼此相互作用。如果组织没有被流化，则用外部装置将检测到该相互作用，例如，通过仅在两个剪切波非线性相互作用时检测的差频，剪切波的消失与组织损伤相关。因此，该系统可以构造为使用这种模态来增强对声空化/组织摧毁术流程的反馈和监测。
108.对于包括经由声发射的反馈和监测的系统，并且作为背景的手段，当组织体积被细分时，其对声空化/组织摧毁术(例如，这里的气泡云)的影响被改变。例如，与经流化的组织相比，气泡可能生长得更大，并且可能具有不同的寿命和塌陷变化特性。气泡也可以在组织被细分之后移动和相互作用，产生更大的气泡或产生气泡之间的协同相互作用，所有这些都可以导致声发射的变化。在治疗期间可以听到这些发射，并且这些发射在治疗期间改变。这些变化的分析以及这些发射与治疗功效的相关性实现监测治疗的进展，并且可以构造为系统的特征。
109.对于包括经由电阻抗断层扫描的反馈和监测的系统，并且作为背景手段，可以基于治疗部位各处的空间电特性来产生治疗部位的阻抗图。患者的治疗部位的电导率或介电常数的成像可以通过进行皮肤表面电测量来推断。将导电电极附着到患者的皮肤，并将小的交流电施加到一些或所有电极。将一个或多个已知的电流注入表面，并使用电极在多个点测量电压。该过程可以对所施加的电流的不同构造进行重复。所得图像的分辨率可通过改变所用电极的数量来调整。皮肤表面内的治疗部位的电特性的测量可以从阻抗图获得，并且声空化/组织摧毁术(例如，特别是气泡云)的变化和位置以及组织摧毁术过程可以使用在系统和支持子系统中构造的阻抗图来监测。
110.可以允许用户通过系统软件、用户界面和显示器进一步选择、注释、标记、高亮和/或画轮廓，多种兴趣区域或医治部位，以及定义的医治靶(在图像上)，其可以用于命令和引导系统在何处成像、测试和/或医治。在一些安排中，用户可以使用手动超声探头(例如，诊
断手持探头)来进行该流程。在另一安排中，该系统可以使用机器人和/或机电定位系统来进行该流程，如由该系统引导和/或自动化的，或者相反地，该系统可以实现手动使用和自动化使用的组合。
111.该系统可以进一步包括进行图像登记的能力，该图像登记包括成像和图像数据集登记以允许该系统到患者的导航和定位，该患者包括医治部位(例如，肿瘤、关键结构、骨骼解剖，解剖及其识别特征等)。在一个实施例中，系统允许用户使用集成超声来成像和识别例如肝脏等兴趣区域，并通过系统软件选择和标记肝脏内包含的肿瘤(或其替代标记)/选择和标记在系统软件中示出的肝脏内包含的肿瘤(或其替代标记)，并且其中，所述系统将图像数据登记到由系统定义的坐标系，这进一步允许系统的治疗和机器人子系统向所述被标记的肿瘤递送同步的声空化/组织摧毁术。该系统可以包括将多种图像集(包括先前公开的那些)彼此登记，以及提供导航和定位(例如，治疗换能器到具有治疗换能器的ct或mri/超声融合成像的导航和定位，以及机器人子系统对所述图像的追踪)的能力。
112.该系统还可以包括在多种介入，内窥镜和手术环境中工作的能力，包括单独和与其他系统(手术/腹腔镜塔、视觉系统、内窥镜系统和塔、超声使能的内窥镜超声(柔性和刚性)、经皮/内窥镜/腹腔镜和微创导航系统(例如，光学、电磁、形状传感、超声使能等)一起工作，或者包括多种光学成像能力(例如，光纤和/或数字)。所公开的系统可以构造为与这些系统一起工作，在一些实施例中与这些系统一起协作地工作，或者在其他实施例中，其中，该系统的全部或一些可以被继承到上述系统/平台中(例如，声空化/组织摧毁术使能的内窥镜系统或腹腔镜手术机器人)。在这些环境中的许多环境中，治疗换能器可以在例如光学引导的内窥镜/支气管镜的使用时或使用期间附近使用，或者作为另一示例，在腹腔镜机器人(例如，使用方便的da vinci*xi系统)正在观察/操纵组织/医治部位时使用。此外，这些实施例和示例可以包括在所述其他系统/平台被用于递送(局部)流体以允许创建人造声窗，其中，在正常情况下可能不存在人造声窗(例如，使肺的段或肺叶流化以准备经由无创胸廓治疗(例如，换能器外部地放置在患者上/周围)进行声空化/组织摧毁术)。本文公开的系统还可以包括该系统的全部或一些子系统硬件，该子系统硬件封装在本文描述的其他系统推车/控制台/系统(例如，从所述导航或腹腔镜系统集成和操作的声空化/组织摧毁术系统和/或子系统)内。
113.通过多种前述参数和其他参数，该系统还可以构造为以时空方式显示气泡云的实时可视化，包括由组织/气泡云的交互导致的医治中/后的组织效应，其中，该系统可以动态成像、可视化和显示气泡云及气泡云的任何变化(例如，降低的回声或增加的回声)，改变化可以包括强度、形状、尺寸、位置、形态、持久性等。这些特征可以允许用户在一个集成的流程和接口/系统中实时地连续追踪和跟进治疗，并且在运行中确认医治安全性和有效性(相对于其他介入或手术模态，该介入或手术模态需要多流程来实现相同的东西，或者其中治疗效应(例如，放射治疗)不能实时可见，或者在不可能实现这种情况(例如，在热消融期间局部组织的实时可视化)，和/或在其他流程进一步需要有创途径(例如，切口或穿刺)和在流程步骤之间在扫描仪中的迭代成像(例如，ct或mri扫描)的情况下。以上所公开的系统、子系统、部件、模态、特征和工作流/使用方法可以通过使能硬件、软件、用户界面和使用环境来以无限制的方式实现，并且本领域中的未来改进、增强和发明被认为包括在本公开的范围内，以及任何所得数据和使用所述数据用于分析、人工智能或数字健康应用和系统的
手段。
114.机器人技术
115.该系统可以包括多种机器人子系统和部件，包括但不限于一个或多个机械臂和控制器，该机械臂和控制器可以进一步与该系统的其他子系统或部件一起工作以递送和监测声空化/组织摧毁术。如本文先前所论述的，机械臂和控制系统可集成到一个或一个以上推车构造中。
116.例如，一个系统实施例可以包括具有集成的机械臂和控制系统的推车，以及治疗、集成成像和软件，其中，机械臂和其他列出的子系统由用户通过单个床侧推车的形状因子来控制。
117.在其他实施例中，机器人子系统可以构造在一个或多个分离的推车中，该推车可以是在主/从构造中从分离的主推车驱动的，其中，机器人使能的推车位于床侧/患者侧，并且主推车与所述推车相距一定距离。
118.所公开的机械臂可以包括多个关节、区段和自由度，并且还可以包括多种集成的传感器类型和编码器，这些传感器类型和编码器被实施用于多种用途和安全特征。作为示例，传感技术和数据可以包括视觉、电位计、位置/定位、运动学、力、扭矩、速度、加速度、动态负载和/或其他。在一些情况下，传感器可用于用户执导机器人命令(例如，以手势示意使机器人进入优选的设置位置，或使机器人复位)。关于机械臂的附加细节可以在授予kassow等人的美国专利公开no.2013/0255426中找到，该专利公开通过引用整体公开于本文中。
119.机械臂接收来自机器人控制系统的控制信号和命令，该机器人控制系统可以容纳在推车中。该系统可以构造为提供多种功能，包括但不限于位置、跟踪、模式、触发和事件/动作。
120.位置可以构造为包括固定位置、托盘位置、时间控制位置、距离控制位置、可变时间控制位置、可变距离控制位置。
121.跟踪可以构造为包括时间控制的跟踪和/或距离控制的跟踪。
122.运动模式可以构造为包括中间位置或航点以及穿越空间中的限定路径的位置序列。
123.触发器可以构造为包括距离测量装置、时间、和/或多种传感器装置，包括在此公开的那些，并且不限于基于视觉/成像的力、扭矩、定位、能量/功率反馈和/或其他。
124.事件/动作可以构造为包括多种示例，包括基于接近(驶近/离开靶对象)、多种端部执行器(例如，治疗换能器)的激活或去活、所述事件序列的开始/停止/暂停、事件/动作的触发或该触发之间的切换、启动运动模式和运动模式之间的改变/切换、和/或在所定义的工作和时空上基于时间和时间的改变/切换。
125.在一个实施例中，该系统包括三自由度机器人定位系统，该机器人定位系统能够允许用户(通过系统的软件和相关的用户界面)通过x、y和z坐标系微定位治疗换能器，并且其中，换能器的总体宏定位(例如，将换能器对准患者身体)手动完成。在一些实施例中，机器人可以包括6个自由度，包括x、y、z和俯仰、翻转和偏航。在其他实施例中，该机器人子系统可以包括进一步的自由度，这些自由度允许机械臂支撑底座沿着平行于该患者表面的基本方向延伸的线性轴线定位，和/或允许向上或向下调节该支撑底座的高度，从而允许相对于该患者、患者表面、推车、联接子系统、附加的机器人/机械臂和/或附加的外科系统(包括
但不限于手术塔、成像系统、内窥镜/腹腔镜系统和/或其他)来修改该机械臂的位置。
126.一个或多个机械臂还可以包括多种特征部以辅助手动或半手动地操纵和修改臂位置，并且其中，所述特征部可以连接在治疗换能器和机械臂的最远端的关节上或之间。在一些实施例中，该特征部构造为包括允许用一个或多个手来操纵和手动控制的手柄。该手柄还可以构造为包括机械臂的用户输入和电子控制特征部，以命令多种驱动能力或模式，从而致动机器人以辅助臂的粗略或精细定位(例如，激活或去活自由驱动模式)。用于机械臂和治疗头的初始定位的工作流可以构造为允许要么首先将治疗换能器/头定位在联接解决方案中，其中，治疗换能器直接连接到臂，要么在不同的工作流中，允许用户首先建立联接解决方案，并且使得机械臂能够连接到治疗换能器/联接解决方案，作为稍后/终端设置步骤。
127.在一些实施例中，机械臂可以包括在腹腔镜、单端口、内窥镜、其混合或组合和/或其他机器人上的机械臂，其中，系统的所述机器人可以是控制所述臂(以及潜在地多个其他臂)的主设备的从设备，该主设备被装备成同时执行其他任务(视觉、成像、抓取、切割、结扎、密封、闭合、缝合、消融、缝合、标记等)，包括致动一个或多个腹腔镜臂(和器械)和多种组织摧毁术系统部件。例如，可以利用腹腔镜机器人来准备手术部位，包括操纵器官位置以提供更理想的声学通路并且在一些情况下进一步稳定所述器官以最小化呼吸运动。与此结合并平行地，第二机械臂可以用于通过体腔递送无创声空化，如在来自治疗换能器(例如，超声)的实时成像并且通过腹腔镜相机同时发生的可视化下观察到的。在其他相关方面中，类似方法可组合式地与内窥镜和无创方法一起使用，并且进一步，组合式地与内窥镜、腹腔镜和无创方法一起使用。
128.联接
129.系统可以包括多种联接子系统实施例，该联接子系统被使能和构造为允许声联接到患者，以提供有效的声空化/组织摧毁术(例如，在换能器和患者之间提供声学介质，以及对换能器和患者的支持)。这些实施例可以包括这样的不同形式因子，包括开放和封闭的解决方案，以及可以构造为允许对声学介质进行动态控制的一些安排(例如，温度、溶解气体含量、微粒过滤水平、无菌性等)。这种动态控制部件可以直接集成到系统(在推车内)，或者可以与系统通信，但是位于外部。
130.联接子系统典型地至少包括联接介质、用于容纳所述联接介质的贮存器/容器以及支撑结构。在大多数实施例中，联接介质是水，并且其中，水可以在流程之前或在流程期间处理(例如，冷却、脱气、过滤等)。基于系统的构造及水的计划用途/应用，可以采用多种调节参数。
131.贮存器或介质容器可以形成和成形为适应/顺从患者，允许治疗换能器在声学介质内接合和工作，按照限定的和所需的工作空间(允许治疗换能器被定位和/或移动通过一个或多个医治位置或模式的最小介质体积，以及在离患者的多种距离或深度等)，并且其中，所述贮存器或介质容器还可以通过使用机械的和/或机电的支撑结构来机械地支撑负载和负载的分布。容器可以具有多种形状、尺寸、曲率和维度，并且可以包括多种材料(单种、多种、复合材料等)，这些材料可以在整个范围内变化。在一些实施例中，容器可以包括诸如膜、帘、薄膜、波纹管等特征，这些特征可以是可插入的和可移除的，和/或这些特征制造在其中。容器还可以包含多种传感器、排水器、照明(例如led)、标记、文本等。
132.在一个实施例中，储存器或介质容器包含可密封的框架，薄膜和/或膜可定位在该框架内，以提供接触储存器(稍后包括治疗换能器)的舒适装置作为到患者的界面，该舒适装置进一步提供对患者与换能器之间的介质(例如，水)的障碍。在其他实施例中，薄膜和/或膜可包括开口，该开口的边缘提供对患者的机械密封，但相反地，允许与患者的介质连通(例如，与患者的直接水界面)。在这两个示例中，储存器或介质容器的上部结构可以进一步使结构的近端部分(例如顶部)打开或封闭(例如防止溢出或提供附加的特征)。
133.所公开的薄膜可以由多种弹性体、粘弹性聚合物、热塑性塑料、热塑性弹性体、热固性聚合物、硅酮、聚氨酯、刚性/柔性共聚物、嵌段共聚物、无规嵌段共聚物等组成。材料可以是亲水性的、疏水性的、表面改性的、涂覆的、提取的等，并且还可以包含多种添加剂以增强性能、外观或稳定性。在一些实施例中，热塑性弹性体可以是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(sebs)，或其他类似的强的和柔性的弹性体。
134.所述材料可以通过模塑、浇铸、喷涂、超声喷涂和/或产生有用实施例的任何其他加工方法形成有用的薄膜。该薄膜可以是一次性使用的或可重复用的/可重复使用的。该薄膜可以提供为非无菌的，无菌清洁的或无菌的，其中无菌化可以包括任何已知的方法，包括但不限于环氧乙烷、γ射线、电子束、高压灭菌、蒸汽、过氧化物、等离子体、化学品等。薄膜可以进一步构造有外部模制的框架以在联接子系统的组装期间提供机械稳定性。可以对于该使用方法优化薄膜的多种参数，包括厚度、厚度分布、密度、配方(例如，聚合物分子质量和共聚物比率)，包括特别地优化以最大化声学特性，包括最小化对空化起始阈值的影响、和/或对超声成像伪影的影响，包括但不限于薄膜反射。
135.开放的贮存器或介质容器可包括多种填充方法，包括使用预制备的介质或水，在一些情况下，该介质或水可被递送到所述容器中，达到水的限定规格(温度水平和气体饱和度等)，或者该开放的贮存器或介质容器可以包括与允许填充和排放的设计一体的附加特征(例如，端口、阀门、软管、管道、配件、袋、泵等)。
136.贮存器或介质容器的封闭迭代可包括用于密封的多种特征，在一些实施例中，密封到贮存器/容器的近端/顶部部分或结构，或在其他情况下，密封可包括密封到换能器的实施例，或换能器壳体上的特征。此外，一些实施例可以包括在这些设计中控制流体体积的动态能力，以最小化所述流体中空气气泡或湍流的可能性，并允许到靶区域的焦距的改变而不移动换能器。这样，可以提供允许流体连通和控制的集成特征(根据需要提供/去除流体的能力)，包括监测和控制多种流体参数的能力，如上面所公开的。为了提供这种功能，整个系统以及作为一部分的联接子系统可以包括流体处理系统，该流体处理系统可以包含多种机电装置、系统、电源、传感、计算和控制系统等。贮存器还可以构造为能够接收信号，该信号使贮存器以特定的和受控的方式变形或改变形状，以允许在不移动换能器的情况下调节靶点。
137.联接支撑系统可以包括多种机械支撑装置，该机械支撑装置将贮存器/容器和介质连接到患者和工作空间(例如床)。在一些实施例中，支撑系统包括具有三个或更多个自由度的机械臂。所述臂可以与床的一个或多个位置(和特征)连接，包括但不限于框架、导轨、定制导轨或插入物，以及贮存器或容器的一个或多个位置。臂可以是在一个或多个推车上实现的特征部，其中，推车可以以多种不受限制的排列来构造，在一些情况下，推车仅包括支撑和提供所公开的支撑结构的角色。
138.在一些实施例中，该支撑结构和臂可以是机器人使能的臂，实现为独立运作的推车，或集成到进一步包括两个或更多个系统子系统的推车中，或其中该机器人使能的臂是另一机器人的、介入的、手术的或其他类型的臂，并且可以进一步包括多种用户输入特征部以致动/控制该机械臂(例如，定位在联接介质中/内)和/或联接解决方案特征(例如，填充、排放等)。
139.软件
140.该系统可以包括多种软件应用、特征部和部件，该软件应用、特征部和部件允许用户交互，控制和使用用于多个临床应用系统。软件可与一个或多个子系统进行通信和工作，包括但不限于治疗、集成成像、机器人和其他组件、系统的辅助件和附件。
141.总之，软件可以提供特征部和支持来由用户初始化并设置系统、服务系统、通信和导入/导出/存储数据、修改/操纵/构造/控制/命令多种设置和参数，减轻安全和使用相关风险、计划流程、提供支持给换能器、机械臂和驱动系统、函数发生器和放大器电路/从设备、测试和医治超声序列、换能器操纵和定位(机电和电子束转向等)、医治模式、成像和成像探头的支持、手动和机电/机器人使能的运动，用于测量/表征在流程和医治部位内或周围的多种维度(例如，从一个解剖位置到另一个解剖位置的深度等)、用于测量/表征原位医治部位特性和条件(例如，声空化/组织摧毁术阈值和异质性)，瞄靶和对靶、校准、标记/注释、定位/导航、登记、引导、提供并引导通过工作流、流程步骤、自主执行医治计划和协议、自主并同时通过软件显示的实时成像进行直接观察和查看，包括用于查看的多种视图和视口、通信工具(视频、音频、共享等)、故障排除、提供指示、警告、警报和/或允许通过多种网络装置和协议进行通信。还可以设想，软件用户界面和支持显示器可以包括允许用户以用户友好且有效的方式与系统交互的多种按钮、命令、图标、图形、文本等，并且这些可以以无限数量的排列、布局和设计来呈现，并且以相似或不同的方式或特征集来显示，以用于可以包括多于一个显示器(例如，触摸屏监视器和触摸板)的系统，和/或可以联网到一个或多个外部显示器或系统(例如，另一机器人、导航系统、系统塔、控制台、监视器、触摸显示器、移动装置、平板电脑等)。
142.作为包括一个或多个计算机处理器的代表性系统的一部分，软件可以支持多种上述函数发生器(例如fpga)、放大器、电源和治疗换能器。该软件可以构造为允许用户选择、确定和监测用于声空化/组织摧毁术的多种参数和设置，并且在观察到/接收到关于性能和状况的反馈时，可以允许用户停止/开始/修改所述参数和设置。
143.该软件可以构造为允许用户从多个换能器的列表或菜单中选择，并且支持在连接到系统时对所述换能器的自动检测(以及基于所选择的应用对适当的序列和参数设置的验证)。在其他实施例中，软件可以基于特定的换能器选择来更新瞄靶和放大器设置(例如，通道)。该软件还可以基于医治前和计划输入提供换能器建议。相反，如果所述治疗换能器、放大器和/或函数发生器选择或参数错误，产生故障或失败，则软件可以向用户提供错误消息或警告。这进一步可以包括报告故障或失败的细节和位置。
144.除了上述之外，软件可以构造为允许用户从列表或菜单中选择治疗顺序和协议，并且存储与特定临床使用或患者概况相关联的所选择的和/或先前所选择的顺序和协议。相关概况可包括任何相关的患者、流程、临床和/或工程数据，并且可用于通知、修改和/或指导当前或未来的医治或流程/接入，无论是作为决策支持还是作为流程本身的积极部分
(例如，使用系列数据集来构建和指导新的医治)。
145.作为计划的一部分或在治疗期间，软件(以及与系统的其他部件一起工作)可以允许用户评估和测试在用户选择的兴趣区域或限定的医治区域/体积中的各个位置处的声空化/组织摧毁术阈值，以确定贯穿所述区域或区域/体积的最小空化阈值，以确保医治参数被优化以实现、维持和动态控制声空化/组织摧毁述。在一个实施例中，系统允许用户在各个点手动评估和测试阈值参数。所述点可以包括在所选择的兴趣区域和治疗区域/体积的所定义的边界、边界的内部和中心位置/位置处的那些点，并且其中可以向用户报告/显示所得到的阈值测量，以及用于在医治之前更新治疗参数。在另一实施例中，该系统可以构造为允许自动的阈值测量和更新，如由前述机器人子系统所使能的，其中，用户可以指导机器人，或者可以命令机器人自主地执行测量。
146.还可以通过与计算机处理器和一个或多个函数发生器、放大器和治疗换能器一起工作来构造软件，以允许在选择的区域/体积中和通过选择的区域/体积递送和定位优化的声空化/组织摧毁术的多种排列。这可以包括但不限于，使用纯机电定位构造、电子束转向(具有或不具有机电定位)、具有进一步机电定位的到新选择的固定焦点的电子束转向、具有横向(x和y)机电定位的轴向(z轴)电子束转向、具有横向机电定位的高速轴向电子束转向、3d间中的高速波束操纵、包括基于前述基于阈值测量更新治疗参数的能力来动态改变一个或多个声空化/组织摧毁术参数(例如，动态调整医治区域/体积上的振幅)的多种组合的系统。
147.其他部件，辅助件和附件
148.该系统可以包括多种其他部件、辅助件和附件，包括但不限于计算机、计算机处理器、电源(包括高压电源)、控制器、电缆、连接器、网络装置、用于安全、通信、集成到信息系统(包括医院信息系统)中的软件应用、蜂窝通信装置和调制解调器、手持有线或无线控制器、用于高级可视化、增强或虚拟现实应用的护目镜或眼镜、相机、传感器、平板电脑、智能装置、电话、使能能力的物件的物联网、专用“应用程序”或用户训练材料和应用(基于软件或纸)、虚拟医生或训练者和/或其他使能特征部、装置、系统或应用、和/或使用上述的方法。
149.系统变体和方法/应用
150.除了执行一系列流程之外，该系统还可以允许附加的益处，例如增强的规划、成像和指导以帮助用户。在一个实施例中，系统可以允许用户创建患者、靶和应用特定的医治计划，其中，系统可以构造为基于在计划期间对系统的反馈来优化医治参数，并且其中，计划进一步可以包括运行多种测试协议以收集对系统和计划的特定输入的能力。
151.反馈可以包括多种能量、功率、位置、方位、组织和/或其他参数。
152.系统和上述反馈还可以进一步构造并用于自主地(和自动地)执行递送优化的治疗计划和协议，如在流程期间在实时成像下所可视化的，允许用户直接观察局部医治组织效应，当它通过医治进展时，并根据他们的判断开始/停止/修改医治。测试和医治协议都可以在流程过程中在用户的指导下更新，或者在一些实施例中基于嵌入在系统内的逻辑来更新。
153.还认识到，这些益处中的许多可以进一步改进其他形式的声学治疗，包括利用高强度聚焦超声(hifu)的热消融、包括沸腾组织摧毁术(热空化)的高强度医治超声(hitu)，
并且被认为是本公开的一部分。本公开还考虑应用组织摧毁术作为激活先前在活性药物有效负载中递送的手段，所述有效药物有效负载的活性由于胶束、纳米结构或类似保护结构中的保护或通过仅在用声能撞击时允许活化的分子排列而为惰性的。
154.另一方面，部分地包括一个或多个放大器、换能器和电源的治疗子系统可以构造为允许多个声空化和组织摧毁术驱动能力，基于应用、方法和/或患者特定的使用来提供特定益处。这些益处可以包括但不限于，更好地优化和控制医治参数的能力，这可以允许递送更多的能量、具有更期望的热分布、增加的医治速度和减少的流程时间，允许电子束转向和/或其他特征。
155.本公开还包括与包括新的和“通用的”放大器的系统和子系统相关的新颖的系统和概念，该系统和概念可以允许多种驱动方法(例如，单循环和多循环脉冲)。在一些实施例中，这可以包括多种新颖的特征以在电气安全或其他危险(例如，对换能器和/或放大器电路的损坏)方面进一步保护系统和用户。
156.在另一方面，系统和治疗子系统可以包括多个治疗换能器，其中，所述治疗换能器构造用于特定应用和使用，并且可以适应在宽范围的工作参数(靶尺寸、深度、位置等)中的治疗，并且可以包括宽范围的工作规范(在下面详述)。换能器进一步可以适配，接口和连接到机器人使能的系统以及联接子系统，允许换能器被定位在声联接装置内或与声联接装置一起定位，在许多实施例中，允许通过可接受的声窗同时进行成像和组织摧毁术医治。治疗换能器还可以包括集成的成像探头或定位传感器，该成像探头或定位传感器能够显示和确定换能器在治疗部位内的位置并且提供医治部位的直接视场(或医治部位的表示)，并且因为声空化/组织摧毁术组织效应和气泡云在整个医治期间在外观和强度上可以改变或可以不改变，并且作为其在所述医治内的位置(例如，肿瘤、周围的健康组织、关键结构、脂肪组织等)的函数。
157.本文所公开的系统、方法和系统的使用可以有益于克服软组织消融、肿瘤学、免疫-肿瘤学、高级图像引导流程、手术流程(包括但不限于开放、腹腔镜、单切口、自然孔口、内窥镜、无创、用于血管、心血管肺和/或神经颅相关空间的基于导管的流程的多种介入空间的多种组合、化妆品/美学、代谢(例如，2型糖尿病)、整形和重建、眼睛和眼科学、整形外科、妇科和男性健康)领域中的显著未满足的需要，以及医治患病的、受伤的、不期望的或健康的组织、器官或细胞的其他系统、装置和方法。
158.还提供了用于改善组织内的医治模式的系统和方法，该系统和方法可以减少医治时间、提高功效，并且减少递送给患者的能量的量和预聚焦组织加热的量。
159.使用环境
160.所公开的系统、使用方法和系统的使用可以在多个环境和设置中进行，具有或不具有多种支持系统，例如麻醉，包括但不限于流程套件、操作室、混合室、住院和门诊设置、不需卧床的设置、成像中心、放射学、放射治疗、肿瘤学、手术和/或任何医疗中心，以及医师办公室、移动健康呵护中心或系统、汽车和相关车辆(例如，厢式货车)、航空和海上运输交通工具诸如飞机和轮船、和/或能够提供临时流程支持的任何结构(例如，帐篷)。在一些情况下，本文所公开的系统和/或子系统还可以作为集成特征部提供到其他环境中，例如，将组织摧毁术治疗子系统直接集成到mri扫描仪或患者表面/床中，其中，至少治疗发生器和换能器与其集成，并且在其他情况下，组织摧毁术构造还包括机器人定位系统，其也可以与
扫描仪或以床为中心的设计集成。
161.多途径组织摧毁术机器人系统和方法
162.目前，在介入和手术医疗流程中存在显著的未满足的需求，包括利用微创装置和方法来医治疾病和/或损伤的那些流程，以及多种类型的流程，其中，未满足的需求可以通过全新的医疗流程来解决。当今的医疗系统能力通常受到进入的限制，其中，优选较少创伤的或无创的方法，或者其中，当今的工具不能递送优选的/所需的组织效果(例如，在关键结构周围/通过关键结构操作而没有严重损伤)，或者其中系统的物理设置使得特定流程方法不太被期望或不可能，并且其中，方法的组合连同增强的组织影响医治，可以实现当今不可能的全新的流程和方法。
163.本文公开了机器人系统和方法，其中，两者都可以利用经皮/腹腔镜、内窥镜和/或无创/经皮装置的多种组合，通过手动、半手动和/或自动方法的多种组合来控制，一起使得允许组织摧毁术和声空化的靶向递送，并且其中，组织摧毁术可以是用以实现手术/流程中的进一步步骤的一个步骤(例如，经由机器人辅助腹腔镜切除医治缠绕在关键结构周围的肿瘤以将不可手术的患者转换成可手术的)，或相反地，其中组织摧毁术是流程的主要“医治或治疗”意图，并且多途径系统/方法的其他机器人系统用于其他支持流程步骤(例如，可视化、结扎、流化或稳定器官或器官空间)。这可以在单个机器人平台架构(例如，具有构造用于内窥镜和无创方法的臂的基于床的机器人)中完全实现，或者相反，这可以用多个单独的机器人架构或系统来实现，协同工作(例如，与协同的基于无创组织摧毁术推车的机器人一起工作的基于床的内窥镜手术机器人)。
164.作为示出所公开概念的非限制性和代表性示例，这样的系统和方法可用于实现胰腺癌切除，其中，床侧无创组织摧毁术机器人系统可用于医治涉及脉管系统的肿瘤(这通常会使手术方法过于危险)，并且其中，在完成时，可使用主从式腹腔镜机器人(基于立柱的患者侧推车，例如da vinci xi系统，intuitive surgical)来完成胰腺(和相关肿瘤)的腹腔镜机器人切除。对于其他癌症相关的手术，包括但不限于肝、肾、肺、结肠直肠和其他复杂的流程，可以利用使用多个机器人系统结构的类似方法，其中许多患者将受益于更好的使能，降低分期，或以某种方式辅助更好的手术方法，或选择更多的患者进入通常由于医学原因而不合格的手术，和/或允许更多的提供者/外科医生进行这样的流程。
165.多途径设置和操作视角
166.此外，所公开的多途径组织摧毁术机器人系统可以构造为允许设置、环境和操作视角的多种排列(例如，用户对系统的取向、机械臂和患者的放置)。这样的系统还包括具有器械/装置入口(例如，端口或套管针、多种类型的内窥镜、导管入口等)的同时的组合的独特特征，包括声学入口(例如，允许用于超声可视化和沿着计划的/期望的声学路径的组织摧毁术递送的声联接的装置/方法/材料)。可以设想，存在设置和进入的无限构造和组合。
167.机器人系统架构
168.就可以包括一种或多种类型的所公开的多途径机器人方法的机器人系统架构而言，系统架构可以包括基于床的、基于立柱的、基于吊杆的、基于推车的、基于成像床或台架的以及基于吊舱的、和/或其他设想的系统架构，以及它们的组合。一些实施例可以包括多组系统(例如，多个推车)，每个系统都能够具有最少一个机械臂。在使用系统架构的混合组合(例如，基于立柱和推车的)的实施例中，所述组合可通过多种软件和/或电连接和相关通
信协议互连(例如，启用一个系统软件或进入对另一架构系统上的系统特征/参数的控制)，或可一致但独立地工作(在它们之间没有直接的电子，机械和/或软件通信连接)。为了简化和整理环境，多个系统(和体系结构)的使用可以构造为通过一个或多个电缆联接/连接。可以在单独的电缆和连接器中提供特定功能，包括电源，光学器件，成像，超声成像，医院信息系统，组织摧毁术治疗，机械和机器人控制，流体学和/或其他控制的其他支持。连接器/电缆也可以位于系统上的不同位置，包括但不限于侧面板，臂，控制面板和用户接口，显示器，端部执行器，换能器，患者联接装置等。
169.控制系统和用户界面
170.就用于机器人/系统控制系统的系统控制而言，系统可构造为包括控制台，用户界面，显示器，触摸显示器和集成到上述形状因子中的每一个的相关联的控制(物理和软件)(在形状因子的本地，例如在患者侧推车上)，或者可构造为进一步包括主/从，控制室和/或其他远程-远程构造，其进一步使用户能够经由已知的通信方法从远处控制这样的系统并与这样的系统交互。
171.用于多途径系统的机械臂
172.所公开的系统的机械臂可以包括多种架构，臂基部，自由度，关节，可及范围，有效负载能力，可重复性，传感能力，包括用于开放手术，半开放手术，腹腔镜，单端口腹腔镜，内窥镜和自然孔口，经皮和/或无创(例如，不侵犯身体)的构造。所公开的臂构造为连接和控制多种装置，器械和工具，并且部分地通过总体已知的几何形状，轨迹，取向/姿态，工具/基座坐标，尺寸，运动，运动模式和路径，以及机械臂编码器和控制数据，可以进一步构造为计算，记录，协调和控制并监视/监视所述臂。在一些实施例中，构造用于组织摧毁术方法的机械臂和系统架构允许在c型臂，荧光，增强荧光和/或锥束ct环境中进行设置，使得可以在组织摧毁术的机器人递送期间收集x射线数据采集(并且避免碰撞)。
173.系统端部执行器，仪器仪表和工具
174.在由一个或多个所公开的机械臂利用的系统仪器和工具的一些示例中，器械/工具可包括进入装置，剪刀，抓紧器，施夹器，吻合器，内吻合器，包括射频，超声，微波的基于能量的装置，具有和不具有切割/横切和/或烧灼特征，间隔件，止血钳，密封剂/粘合剂，其他多种电外科和消融装置，针，针驱动器，基于柔性导管或内窥镜的装置，用于引导刚性或柔性器械的导航/定位装置，传感装置，活检装置或手术所需的任何其他工具。器械和工具可以通过多种接口和器械插入以及驱动机构和支撑结构连接到机械臂。
175.器械驱动器(例如，器械驱动机构或器械装置操纵器)可以结合用于致动医疗器械/装置的机电装置和可移除/可拆卸的医疗器械，该可移除/可拆卸的医疗器械可以没有任何机电部件，例如马达，以允许器械被消毒，但与系统分离。驱动器可以包括一个或多个布置在轴上的驱动单元，以通过用于与器械相互作用的驱动轴(每个驱动单元包括单独的驱动轴)向器械提供受控扭矩，齿轮头，马达，编码器向控制电路提供反馈，以及用于接收控制信号并致动驱动单元的控制电路。器械可以使用驱动器输入/输出与驱动器配对，以允许通过驱动器接口进行联接，从而允许器械联接。在一些实施例中，作为示例，器械接口包括被设计为机电接口多种构造和设计(例如，非侵入式/外部体形塑造，开放式，腹腔镜式，单端口腹腔镜式，内窥镜式)的治疗换能器的那些，并且其中所述治疗换能器可以包括机电联接的成像换能器，其也可以被编码以支持探头旋转。
176.器械也可以被电子键入/编码以由系统自动识别，并且系统软件可以引导，推荐和/或识别用于给定过程的工具的多种组合，并且相反地，如果没有选择用于给定选择过程的适当组合，则提示，通知和/或警告用户。在一些实施例中，器械和工具可以构造为彼此通过/交换(例如，基于针的装置通过由机械臂致动的柔性内窥镜)。
177.器械还可包括但不限于任何诊断，介入或手术工具，刚性或柔性器械，以及能够进行手术或治疗的任何附加辅助器械/植入物(例如，基准标记，手术探针，组织/细胞染料，染色剂，标签，分子探针和/或光子器械等)。
178.用于多途径系统的成像和可视化
179.在系统可视化和成像设备的一些示例中，系统可以构造为包括多种模态和框架和/或与多种模态和框架一起工作，包括作为示例的光学视觉系统和光流方法，荧光，近红外，光散射，弹性散射光谱，光学相干断层扫描，内窥镜共焦显微术，以及其他多种生物光子和光学模态，拉曼光谱等。系统还可以构造为包括以下各项，与以下各项通信或集成：超声，基于x射线的系统，计算机断层扫描(ct)，锥束ct，增强荧光，荧光，磁共振成像(mri)，光声成像，低频超声/近红外成像平台(例如，类似于开水方法和系统)，以及多种组合，包括专用图像登记，融合，流动，虚拟和增强现实，并且基于但不限于多种分割，重建和图像处理方法。提供可视化患者，手术入路，器械/治疗轨迹，解剖部位/位置周围/介入和包括医治位置，周围/包括关键结构，被标靶的疾病/损伤/多余组织，动态实时治疗效果和术前/围手术期/术后治疗验证的能力，并通过一个或多个用户界面和一个或多个视图对一个或多个机械臂进行定位/摆位。在一些实施例中，如由机器人编码器监视的所述可视化和位置数据可以允许在过程开始时的自动图像登记，或者相反地，可以提供返回到先前已知的位置/姿势的能力，如在过程中较早时戳的，如需要的/期望的，和/或在紧急情形中。
180.实现多途径的组织摧毁术治疗系统
181.多途径机器人组织摧毁术治疗系统和核心组织摧毁术子系统(其构造为创建，传感，增强，修改，递送，动态调节和控制组织摧毁术)可以包括并且可以构造为基于所有已知的方法，进一步包括冲击散射，固有阈值和使用单个，多个和/或部分周期组织摧毁术脉冲的任何方法。同样，组织摧毁术治疗可以旨在部分或完全破坏组织，在一个医治位置使用具有一种形状/尺寸的最少一个气泡云，用于特定的最小数量的脉冲，这可以使得示例性应用能够从打开通道到去除斑块，诱导免疫应答和路径，标记组织(例如，作为基准)，清除纠缠结构(例如，纠缠在胆管或血管上的肿瘤)，治疗肿瘤，神经或神经中心，治疗眼睛的精细或脆弱结构，以及良好控制的组织组织摧毁术效果提供临床效用的任何其他治疗。组织摧毁术治疗也可被设计为破坏特定的组织类型，同时保留其他组织的能力，该能力通过由它们的含水量，粘弹性和紧密结合确定的不同组织的不同能量需求而成为可能，以命名一些重要的因素。
182.组织摧毁术治疗换能器可以构造为内窥镜装置上的小形状因子，刚性，半柔性或柔性，以及经皮装置上的小形状因子，或者在一些实施例中，可以包括用于腹腔镜手术入路的较大形状因子(小于15mm装置)，包括腕部和关节连接装置，开放手术入路(例如，在轴或棒上启用小于5cm)，或者在其他实施例中可以是较大的(～20cm或更大)体形轮廓构造，其被设计为将组织摧毁术脉冲递送到身体(腹腔或脑)深处。它们可以包括多种几何形状和形状，以及由驱动硬件支撑的多个单独/离散元件，所述驱动硬件被装备为在一个或多个方向
或轴上支撑固定聚焦和/或电子聚焦操纵。换能器可以是线性的，凸的或凹的。所述组织摧毁术子系统还可以被使得能够发送和/或发送/接收，包括用于空化映射的多种系统/方法，并且具有集成到任何机器人系统或子系统方法中的相关驱动硬件(例如，患者侧推车/机器人对比视觉系统辅助推车，其容纳其他核心子系统，例如光学可视化，电外科设备等)。
183.多途径机器人组织摧毁术的示例
184.示例1
185.参照图2a-图2b，提供了多途径机器人组织摧毁术系统和流程的一个示例，包括外科系统，该外科系统包括组织摧毁术系统200(对应于上述组织摧毁术系统100)和内窥镜(支气管镜)机器人系统202，该内窥镜机器人系统202构造为准备搁置在手术台203上的患者p的医治位置/部位。
186.组织摧毁术系统可构造为通过所准备的医治位置/部位实现肺定向或任何中空/管腔器官治疗(例如结肠)。该内窥镜机器人系统利用导航和位置/定位传感能力，允许诸如内科医生或外科医生的用户进入任何期望的中空器官位置。例如，在肺治疗中，内窥镜机器人系统可以进入肺中的任何气道位置(和水平)，其包括一个(或多个)被标靶的可疑肺结节(或已知癌症)，并且在叶，段或子段水平，允许用户流化气道以在所选水平/解剖位置内创建声窗。这些特定手术步骤旨在准备适当接受声学治疗的部位，包括组织摧毁术。使气道流化可以包括使用生物相容性介质，包括盐水，缓冲盐水和/或其他水性介质，并且介质也将构造为具有可接受的氧/气体饱和度，并且可以被脱气以实现该目的。流化的方法可以包括引导到气道的预定位置/分叉，并且可以可选地包括机械地阻挡/密封近端位置以防止流体。流化和/或阻挡位置可以在登记图像(例如ct扫描或光学图像)上参考，并且可以通过导航，直接光学可视化和/或通过荧光或锥束ct(使用x射线监控)实时跟踪/监控。
187.在一些构造中，内窥镜机器人系统可以允许利用成像系统204在连续实时可视化(例如，光学相机，基于导管的超声等)和在分割的气道树的上下文中的位置定位(例如，电磁导航，形状传感等)下，以及在使用增强的荧光和锥束ct的全视场下(例如，可视化整个胸腔，任何ct到身体发散等)执行流化步骤。在一些配置中，这些可视化特征部可能需要在插入另外的器械之前被移除。通过支气管镜机器人或内窥镜的工作通道插入和更换一次或多次的附加装置也可用于进行这些步骤。这可以进一步包括球囊导管或其他能够递送声联接介质(例如，脱气水或盐水)以及允许用流体密封流化肺隔室(在肺叶，段或子段水平处)的装置。
188.与内窥镜/支气管镜机器人系统协同工作，非侵入式组织摧毁术机器人可以定位在靶中空器官位置上方(例如，在用于肺部治疗的胸壁上方)，其姿态和位置将组织摧毁术治疗换能器的几何焦点对准用户选择和定义的靶中空器官。组织摧毁术机器人然后能够通过由内窥镜机器人系统提供的声窗递送组织摧毁术脉冲和治疗。在一些实施例和方法中，在患者位于床上的情况下执行这些步骤中的一些或全部，从而允许采集增强的荧光和锥束ct数据，并且其中在机器人方法中的一个或两个就位的同时采集数据。增强荧光和锥束ct可用于辅助规划，治疗和治疗验证。
189.示例2
190.在类似于示例1的另一实施例中，支气管镜检查机器人包括monarch机器人(auris health，jnj)。该具体示例为所有流体学所需的过程步骤提供了并行的连续光学成像，电磁
导航和工作通道进入。在该示例中，径向探头支气管内超声的使用可用于可视化解剖部位，治疗效果(例如，组织摧毁术气泡云)和组织效果(治疗后组织反射/散射的变化)。
191.示例3
192.在类似于示例1的另一个实施例中，支气管镜机器人包括ion机器人(intuitive surgical)。该具体示例提供了同时的光学成像和形状传感定位，但是进一步需要移除相机系统以允许任何流体学递送装置插入到工作通道中，用于任何流体学支撑装置和相关步骤(例如，使用球囊导管来递送脱气水并密封近侧气道)。在另一相关示例中，该多方法可以构造为使用内窥镜机器人(ion)和组织摧毁术床侧推车机器人(无创经肋方法)，全部在锥束ct环境中，其中锥束ct被用于采集用于规划，肺准备和流化，导航，设备定位以及组织摧毁术之前，周围和之后的治疗的可视化的图像。锥束还可用于计算换能器的姿势/位置，并基于此预测医治位置，以及将超声数据与锥束数据登记(并与机械臂位置编码器同步)。
193.示例4
194.在类似于实施例1-3的附加的示例中，用于肺部治疗的多途径系统包括使用示例性机器人系统，例如monarch(auris health，jnj)或ion(intuitive surgical)，组织摧毁术机器人可以进一步构造有多孔超声成像(maui)，以允许用户可视化被标靶的和周围的肺组织。maui成像特征部可以构造为maui成像探头，与组织摧毁术治疗换能器同轴安装，两者都安装在组织摧毁术系统机械臂的远端上。
195.示例5
196.在示例1-4的另一相关实施例中，参照图3a，外科系统可包括组织摧毁术系统300(对应于上述组织摧毁术系统100)和腹腔镜机器人302，该腹腔镜机器人302构造为进入并准备患者p的任何中空器官(例如肺)用于治疗。如上所述，患者可以坐在手术台303上。在肺部治疗的实施例中，腹腔镜机器人可以使用主/从构造(例如，da vinci xi，intuitive surgical)准备肺部用于楔形，子段，段或叶的水平切除。组合地，组织摧毁术系统(具有用户控制台的患者侧推车)可以构造为在腹腔镜手术之前立即治疗中空器官(例如，相关的肺肿瘤和结台)。达维奇机器人还可用于通过使邻近靶中空器官的患者体腔(例如，在肺中应用组织摧毁术之前的胸腔)流态化而允许用于组织摧毁术治疗的声联接。如上所述，外科系统可以包括成像系统以允许在治疗期间可视化。在一些实施例中，支气管内超声(ebus)用于在组织摧毁术之前/期间/之后观察结节位置/肿瘤。
197.示例6
198.类似于示例5，在图3b中提供了另一实施例，其中，外科系统可以包括组织摧毁术系统300，构造为进入并在诸如肺的靶中空器官上操作的腹腔镜机器人302(和臂)，并且还包括机器人内窥镜系统304(柔性的)。机器人内窥镜系统可以构造为使中空器官本身流化。在该实施例中，如果靶中空器官是肺，则机器人内窥镜系统可以构造为使肺流化，该肺可以包括肺本身(整个肺，肺叶或亚肺叶)，和/或胸腔(肺外)，以允许增强的声联接，用于指向肺内/通过肺的治疗。在图3b的示例中，腹腔镜机器人302可以构造为腹腔镜地进入靶中空器官，并且还包括使靶器官周围或附近的患者腔(例如，在肺部治疗的情况下的胸腔)流体化的能力。类似地，内窥镜机器人允许进入靶中空器官本身，包括流化中空器官的能力。组织摧毁术治疗可通过多个附加机械臂中的一个或单独的床侧推车进行。在另一相关示例中，外科系统可包括上述任何成像系统，包括超声，ct，荧光，多孔超声成像等。
199.实例7
200.在包括在示例6的精神内的构造的另一示例中，包括用于通过显著的经肋声学阻塞来递送肝脏定向的组织摧毁术治疗的系统和方法。该示例还可包括以下情形：组织摧毁术治疗换能器可被定位成具有完全肋骨覆盖(例如，肋骨的最大声学阻塞)，并且气道和/或胸腔被流化以进一步提供进入和通过肺的更好的声窗，并且其可增强可共享类似路径的腹部定向治疗。在另一相关示例中，利用组织摧毁术治疗换能器启用的机械臂可以包括多孔径超声成像探头，该多孔径超声成像探头构造为可视化进入肺实质和进入肝脏。
201.示例8
202.在另一示例中，基于床，立柱或推车架构的多臂腹腔镜机器人，包括与内窥镜联接用于可视化的一个臂，构造为在经由从第二机械臂启用的无创(体外)组织摧毁术的治疗期间和/或之后观察分子/手术探针的消失。在一个实施例中，手术探针是近红外探针，其允许标记的组织/细胞(例如，特异性标记的肿瘤细胞)的直接荧光可视化。在另一个实施例中，整体系统构造(腹腔镜式和非侵入式)提供了在b模式超声(来自非侵入式臂)下使探针和外科端部执行器和组织可视化的能力，回声性以及靶组织或气泡云的回声性的任何变化，通过腹腔镜式臂的视觉系统与近红外探针同时发生，并且当肿瘤/组织被破坏时，分子/外科探针的出现(消失)可提供组织效果的即时治疗验证。
203.实例9
204.在另一个示例中，参考图4，机器人系统401可以包括上述的许多机器人特征/功能。在一个实施例中，机器人系统可以包括1)一个或多个机械臂402，其构造用于腹腔镜方法，2)一个或多个机械臂403，其构造用于内窥镜方法，3)一个或多个机械臂400，其构造用于无创(组织摧毁术)方法，以及4)一个或多个臂404，手动或机器人，用于患者进入/联接，包括声学进入/联接。与上述内窥镜/腹腔镜/组织摧毁术机器人是分开的系统相比，该实施例包括单个机器人系统，每个子系统具有多个臂。机器人系统401可以以多种取向和视角设置，允许具有最小化的臂碰撞和增强的设置和易用性的多视角过程。在主/从构造中，各个机械臂可以由单个主设备控制，或者不同的臂(以及相关联的机器人使能的工具/端部执行器)可以通过多于一个的用户接口或控制台来致动/控制。在一些实施例中，机器人系统可以包括基于床的机器人系统。在其他实施例中，机器人系统可以构造为基于患者侧的机器人(例如，da vinci，intuitive surgical)。机器人系统可以构造有手术器械，可视化/成像探头(例如，光学，超声)和组织摧毁术治疗换能器，并且主要用户接口和控制系统是机器人主设备。
205.示例10
206.在类似于示例8的另一示例中，但在每个特定工具通过专用床侧推车联接，致动和控制的构造中，所有推车远程连接到一个或多个用户输入设备或主设备。在一些实施例中，可以通过专用用户界面/控制台来控制组织摧毁术系统。在其他实施例中，所有机械臂和设备通过单个主机控制。
207.示例11
208.本文公开的一种或多种可能的构造用于治疗胰腺肿瘤，并且构造为通过允许更好的手术进入和治疗肿瘤相关血管(包括骨架化血管相关的肿瘤)而不损害血管结构，胰腺导管，胆道系统或敏感的胆管来递送组织摧毁术以将早期或中期医学上不可手术的患者转变
为可手术状态。通过这样做，通过允许更好地准备和管理关键结构以最小化潜在的不良事件，可以使通常会造成太多临床患者风险和损伤(由于组织出血穿孔，非预期的侧支损伤)的肿瘤变得可操作。
209.例如，在一个实施例中，包括腹腔镜/内窥镜/组织摧毁术系统的多途径机器人系统可以构造为将医学上不可手术的患者转换成可手术的患者。患者在医学上不能手术可能有许多原因，包括不能进入肿瘤相关的血管或敏感的器官内腔或导管。在一些示例中，靶器官(例如，胰腺)可以用内窥镜机器人系统在内部或外部可视化，如上所述。接下来，组织摧毁术治疗可应用于靶器官的目标区域以液化或溶解软组织。例如，通过控制组织摧毁术脉冲以获得仅高于特定阈值的空化，仅软的靶组织可以被溶解，留下血管，导管等不受干扰。在完成组织摧毁术治疗后，腹腔镜机器人系统可用于对剩余组织结构(例如，供给靶肿瘤的血管，敏感导管，管腔等)进行操作。
210.示例12
211.一种或多种多途径组织摧毁术机器人，其中类似于示例11，多途径机器人配置允许胰腺肿瘤和基质的去堆积，以提供增加的肿瘤灌注和增强的药物递送。在该实施例中，组织摧毁术可用于破坏肿瘤的软组织和细胞组分以及周围基质组分，以降低间质和肿瘤内压力。对于更有机械弹性的基质结构和构造，包括肿瘤和相邻肿瘤组织，可以使用不同的脉冲序列来施加期望的损伤/组织效应。此外，可以修改特定的气泡云图案和路径(使气泡云移动通过图案)以递送特定的空间图案，包括部分治疗(和/或它们内变化的剂量，例如总脉冲数)，以控制组织效应的程度。或者，可产生用于局部滴注化学和/或免疫治疗剂的消融腔。
212.示例13
213.一种多途径机器人，构造为允许外科医生直接观察胰腺和肝脏，包括使用内窥镜，同时使用组织摧毁术进行无创治疗。在一些流程中，组织摧毁术治疗可以构造为准备用于切除的靶器官系统，其中准备可以包括使器官骨架化以更好地实现切除(例如，增强的血管和胆管管理)并且最小化潜在的不良事件(例如，出血或胆汁渗漏)。在其他流程中，组织摧毁术治疗可用于像剪刀或解剖刀一样分离组织，留下完整的血管用于随后用常用的结扎装置(例如缝合线，夹子，基于能量的结扎装置(例如双极，单极，超声和微波)和缝合装置)治疗。
214.示例14
215.一种多途径机器人，其构造有多个机械臂以执行肾脏的组织保护手术，其中两个或更多个腹腔镜机械臂构造并联接到腹腔镜工具/器械，包括可视化，以及一个或多个机械臂，其构造用于无创组织摧毁术。在一些实施例中，多途径机器人可以构造为具有柔性的启用内窥镜检查的机械臂和驱动系统，以在组织摧毁术之前，期间或之后可视化肾的内部。在一些实施例中，机器人系统可以使用图像引导，包括但不限于超声和与ct和/或mri的超声融合，其中实时超声成像被登记到由机械臂编码器获得的位置数据。
216.在另一示例中，对于使用组合的腹腔镜和无创方法的方法，但从单个系统，机器人可装备用于最少三臂方法，一个臂用于肾和工作空间的腹腔镜可视化，一个或多个腹腔镜手术工具和一个组织摧毁术换能器。在该实施例中，可以通过单个主设备/控制台来控制所有设备。
217.示例15
218.一个示例，包括以上示例中的任一个或可以预想的多途径机器人系统构造，其中机器人系统或多机器人形状因子系统之一使用徒手超声部件来帮助计划或直接治疗。并且在一些实施例中，其中所述徒手超声设备在位置上被跟踪，在一些情况下以六个或更多个自由度被跟踪，并且进一步被登记到其他超声图像或视频或其他成像模态(例如，光学，ct，mri等)。
219.示例16
220.一种多途径系统构造为提供克服当今治疗脑中的出血或凝块的挑战，并且其中基于导管，基于床/台(整合到台侧和/或靠近台侧)的机器人驱动系统结合无创经颅组织摧毁术系统方法(床/台侧)被用于液化和抽吸出血，凝块或血栓。在另一相关示例中，该多方法构造可以在锥束ct内进行，并且作为一种集成系统方法。
221.示例17
222.在示例16的一些实施例中，基于导管的机器人是corindus/siemens机器人。在其他实施例中，它可以是hansen血管内/神经血管使能的机器人系统。此外，在一些情况下，可以从本地控制室(也控制锥束ct)和/或从一定距离(例如，另一护理中心)远程地命令一个或多个机器人(导管或组织摧毁术)。
223.示例18
224.神经内机器人方法和无创经颅组织摧毁术的组合的示例，其中应用是治疗和移除/抽吸来自脑的肿瘤残余物或裂解物，以减轻压力，打开解剖结构(例如，心室)和/或从受影响/周围部位移除侵袭性疾病病理。相反，如下所述，神经末端机器人可用于递送治疗并返回到先前的组织摧毁术治疗部位，包括医疗，免疫疗法，细胞疗法，局部辐射和/或其任何组合。
225.示例19
226.类似于示例16-19的示例，但其中医治位置是硬膜下或硬膜外的和非常浅的，例如脑膜瘤，硬膜下血肿和硬膜外血肿。
227.示例20
228.进一步的示例，其中，基于导管的机器人为导管水听器的递送提供导航和进入，以促进气泡云的微创定位，并启用构造有组织摧毁术换能器的机械臂。该多途径系统还可以构造为一个整体系统或协同工作的协同机器人/途径。
229.示例21
230.一种手术机器人，其构造有最少四个机械臂，其中臂联接到可视化装置，组织操纵器(例如，抓紧器)，施夹器和/或血管密封器以及组织摧毁术换能器，一起实现腹部接近和内脏组织切除。在一个具体示例中，组织摧毁术换能器用于提供瞬时组织空化和骨架化，因为施夹器/血管密封器紧随在密封骨架化组织(例如肝脏)之后。
231.示例22
232.一般的示例，其中，腹腔镜机器人(患者侧推车)可用于稳定和保持流体填充的内袋或容器装置(腹腔镜)内的器官/组织，并且其中无创应用的第二组织摧毁术治疗换能器可用于液化/破坏包含在内袋或容器装置内的组织。可替代地，第二组织摧毁术治疗换能器可以直接应用于流体填充袋或容纳装置。
233.示例23
234.一个示例，其中，进行了用于甲状腺切除术的多途径机器人方法，其中，使用具有外科器械的经皮方法来去除复杂/混合形态的组织，并且用能够在身体外部将所述组织摧毁术换能器联接/操纵/引导到甲状腺上方的机械臂来致动无创组织摧毁术换能器。复杂/混合形态组织可以包括在超声上观察到的异源组织，并且其中组织摧毁术用于在异源区域内的期望/用户定义的区域内引导组织治疗，然后通过经皮方法抽吸/移除。根据组织变化的实时反馈，用户可以根据需要继续/重复治疗。
235.示例24
236.一个示例，其中，腹腔镜机器人构造有用于前列腺切除的手术器械，并且机器人的一个臂包括用于经会阴治疗的无创组织摧毁术换能器。在相关但可替换的实施例中，经直肠组织摧毁术换能器用于相同的过程，并且能够进行边界和边缘的腹腔镜切除，以及抽吸任何不期望的残留组织残余物。
237.可以设想跨身体和途径的多途径组织摧毁术机器人系统的系统和方法的另外的非限制性示例，并且这些示例不旨在是限制性的。
238.示例25
239.一个示例，其中，腹腔镜机器人构造有用于切除结肠直肠肿瘤的手术器械，并且机器人的一个臂包括用于经会阴治疗的无创组织摧毁术换能器。在一些实施例中，结肠可以在组织摧毁术治疗之前被流化以提供进入结肠的声窗。在相关但可替换的实施例中，经直肠组织摧毁术换能器用于相同的过程，并且能够进行边界和边缘的腹腔镜切除，以及抽吸任何不期望的残留组织残余物。