專利名稱：運(yùn)動補(bǔ)償?shù)挠跋褚龑?dǎo)聚焦超聲治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱治療系統(tǒng)，具體涉及影像引導(dǎo)的聚焦超聲治療系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如高強(qiáng)度聚焦超聲(頻率大于約20KHz的聲波，更典型地，頻率介于50KHz和5MHz 之間)產(chǎn)生的熱能可用于治療性地處理患者體內(nèi)的內(nèi)部組織。例如，超聲波可用于切除腫 瘤(例如，乳腺腫瘤和子宮纖維瘤)，從而避免了對侵入性外科手術(shù)的需要。為此，可將具有 由電信號驅(qū)動以產(chǎn)生超聲能量的換能器單元的換能器相控陣列至于患者體外，但是緊靠待 切除的目標(biāo)組織塊。換能器被幾何成型和定位以使得超聲能量聚焦于對應(yīng)于患者體內(nèi)目標(biāo) 組織塊的“聚焦區(qū)”。波傳播通過組織時，一部分超聲能量被吸收，優(yōu)選地引起聚焦區(qū)的目標(biāo) 組織塊溫度增加，并最終導(dǎo)致此處細(xì)胞壞死?？赏ㄟ^獨(dú)立調(diào)整輸入到每個換能器單元的電 信號的幅度和相位快速移置換能器的聚焦區(qū)。超聲換能器的焦斑大小和焦距取決于超聲頻 率、焦深和換能器的孔徑大小。由于目標(biāo)組織塊的大小通常大于聚焦區(qū)的大小，換能器被順 序聚焦到目標(biāo)組織塊中的多個靶位并被激活，以使目標(biāo)體積完全凝固。順序“聲處理”用于 使期望大小和形狀的整個組織結(jié)構(gòu)(如腫瘤)發(fā)生凝固性壞死。影像引導(dǎo)的聚焦超聲治療系統(tǒng)提供目標(biāo)可視化和目標(biāo)定位的好處。具體而言，進(jìn) 行聚焦超聲治療步驟之前，先可對患者進(jìn)行成像，以定位塊并/或設(shè)計超聲束的軌跡。例 如，利用顯示的體內(nèi)區(qū)域的影像，可以繞目標(biāo)組織塊限定治療邊界，并且可以繞不應(yīng)暴露于 超聲能量束中的組織限定障礙邊界。然后，可以基于這些限定的邊界操作超聲換能器。治 療中，可對患者進(jìn)行連續(xù)成像以保證目標(biāo)組織塊得到治療而沒有損傷周圍的健康組織。磁共振成像(MRI)引導(dǎo)提供的另外益處在于體內(nèi)溫度測繪，這可用于驗證每次施 加超聲能量(即聲處理)以殺死目標(biāo)組織塊或其一部分過程中達(dá)到了足夠的溫度。使用與 圖像處理結(jié)合的傳統(tǒng)MR成像技術(shù)以從MRI數(shù)據(jù)中提取溫度，在每次聲處理期間通過測量被 加熱的一部分組織塊的溫度變化(升高)來完成溫度測繪。因而，在組織切除預(yù)測處理過 程中，準(zhǔn)確的溫度測量使得可驗證聚焦區(qū)的正確位置，并計算治療期間的累計熱劑量。如基于MRI的當(dāng)前影像引導(dǎo)的超聲治療系統(tǒng)假定聲學(xué)換能器相對于待治療的組 織處于預(yù)定且已知的位置。這種情況下，由成像設(shè)備、治療設(shè)備和患者限定的各個坐標(biāo)系保 持彼此對齊。然而，如果檢測到換能器或者患者未經(jīng)計劃的運(yùn)動，這些坐標(biāo)系中一個或兩個 坐標(biāo)系就和另外的坐標(biāo)系不再對齊。就這點(diǎn)來說，治療過程必須停止并重新計劃超聲束的 軌跡。這使治療過程效率非常低，可能產(chǎn)生較大延誤。有些影像引導(dǎo)的超聲治療系統(tǒng)使用 機(jī)械對準(zhǔn)的成像和超聲換能器排列，或者使用相同換能器進(jìn)行成像和治療任務(wù)。這些情況 下，如果換能器移動的話，治療系統(tǒng)的坐標(biāo)和成像系統(tǒng)的坐標(biāo)保持對齊。然而，如果患者移動的話，定義目標(biāo)組織區(qū)域的患者坐標(biāo)系就和成像和治療坐標(biāo)系不再對齊。當(dāng)代系統(tǒng)要求患者、成像和治療這三個坐標(biāo)系關(guān)于彼此鎖定或者持續(xù)對齊，從而可以保證并驗證對目標(biāo)組織區(qū)域進(jìn)行治療而沒有損傷周圍的健康組織。傳統(tǒng)的，這通過如 上面簡單討論的成像和治療換能器的機(jī)械對準(zhǔn)以及目標(biāo)組織區(qū)域的靜止不動實(shí)現(xiàn)。然而， 換能器控制電路中的電相位改變和電阻抗改變還會造成成像和治療束未對準(zhǔn)，即，造成成 像和治療坐標(biāo)系之間的不對齊。此外，患者治療組織區(qū)域的靜止不動實(shí)際上不是總能實(shí)現(xiàn) 的。例如，釋放熱劑量后，例如，進(jìn)行超聲處理，需要冷卻期間以避免在靠近目標(biāo)組織 塊的健康組織處逐步建立的有害且引起疼痛的熱。這一冷卻期間可能明顯比熱劑量期間要 長。由于徹底治療目標(biāo)組織塊可能需要很多的聲處理過程，所需的總時間十分可觀的。這 意味著患者必須在成像設(shè)備內(nèi)很長時間保持靜止不動，這可能很令人緊張。同時，切除整個 目標(biāo)組織塊也很關(guān)鍵的(例如，對于惡性癌腫瘤)，不能僅為了患者的舒適的緣故而在過程 中采取捷徑。因此，利用影像引導(dǎo)的聚焦治療系統(tǒng)僅限于治療具有小運(yùn)動幅度的組織塊或 者那些易于固定不動的組織塊。最近，已提出當(dāng)運(yùn)動是周期性時(例如，由如心動周期和呼吸周期的生理周期引 起的運(yùn)動)，目標(biāo)組織塊相對于MRI設(shè)備和超聲換能器的運(yùn)動可被補(bǔ)償。參看Denis de Senneville,B. ,Mougenot,C.,禾口Moonen,C.,Real-Time Adaptive Methods for Treatment of Mobile Organs byMRI-Controlied High-Intensity Focused Ultrasound, Magnetic Resonance inMedicine 57 :319_330 (2007)。具體而言，可將當(dāng)前治療過程中獲得的目標(biāo)組 織塊的MRI和治療過程之前的周期循環(huán)中獲得的目標(biāo)組織塊的參考MRI圖像進(jìn)行比較，然 后信息可被用于預(yù)測目標(biāo)組織塊相對于MRI設(shè)備和超聲換能器的偏移。然后，換能器產(chǎn)生 的超聲束可被實(shí)時電子控制，以連續(xù)將超聲束的聚焦區(qū)保持在運(yùn)動的目標(biāo)組織塊。雖然當(dāng) 跟蹤根據(jù)周期循環(huán)運(yùn)動的目標(biāo)組織塊時，本技術(shù)可能是成功的，但是其不能應(yīng)付目標(biāo)組織 塊的非周期運(yùn)動，例如，患者在成像設(shè)備內(nèi)移動時。因而，仍需要一種實(shí)時使成像設(shè)備、治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間的相對偏移相關(guān) 的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種影像引導(dǎo)的治療系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被配置來 發(fā)射治療能量束的熱治療設(shè)備。一個實(shí)施例中，熱治療設(shè)備是被配置來經(jīng)皮將能量束傳輸 到患者體內(nèi)的外置熱治療設(shè)備。另一個實(shí)施例中，熱治療設(shè)備是超聲換能器，這種情況下， 能量束是超聲能量束。例如，超聲換能器可以包括多個獨(dú)立控制的換能器單元，并且可以通 過調(diào)整施加給各個換能器單元的各個驅(qū)動信號的相位、頻率和幅度中的一個或多個控制熱 劑量特性。該系統(tǒng)還包括被配置來獲得目標(biāo)組織塊和熱治療設(shè)備的圖像的成像設(shè)備(例如 磁共振成像(MRI)設(shè)備)。一個實(shí)施例中，熱治療設(shè)備和成像設(shè)備是不同設(shè)備，雖然熱治療 設(shè)備和成像設(shè)備可以是同一設(shè)備。該系統(tǒng)還包括控制器，被配置來控制熱治療設(shè)備的熱劑量特性以將能量束聚焦 在位于患者體內(nèi)區(qū)域的目標(biāo)組織塊；和處理器，被配置來基于獲得的圖像在共同坐標(biāo)系 (例如三維坐標(biāo)系)中跟蹤熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊各自的位置?？蛇x地，系統(tǒng)包括被配置來顯示獲得的圖像的顯示器。一個實(shí)施例中，處理器被配置來在熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間的非周期性相對 運(yùn)動期間跟蹤熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊各自的位置?？梢远喾N方式中任何一種跟蹤熱治療 設(shè)備和目標(biāo)組織塊各自的位置。例如，處理器可被配置來以下列方式跟蹤熱治療設(shè)備和目 標(biāo)組織塊各自的位置通過分析獲得的圖像中和熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之一或者兩者相 關(guān)的基準(zhǔn)標(biāo)志；通過向和熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之一或者兩者相關(guān)的定位單元發(fā)射信號 或者接收來自該定位單元的信號；或者通過比較獲得的圖像和一個或多個參考圖像。可以多種方式中任何一種使用熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊的被跟蹤的位置。例如， 控制器可被配置來基于熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊的被跟蹤的位置來自動調(diào)整熱治療設(shè)備 的一個或多個熱劑量特性(例如，通過調(diào)整熱治療設(shè)備的電參數(shù)和/或機(jī)械參數(shù))，以補(bǔ)償 熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間相對位置的改變。本例中，系統(tǒng)可選地包括用戶界面，被配置 來使系統(tǒng)操作員通過獲得的圖像限定目標(biāo)組織塊的治療邊界；這樣的話，控制器可被配置 來自動控制熱治療設(shè)備的熱劑量特性以將能量束聚焦于目標(biāo)組織塊限定的治療邊界內(nèi)。用 戶界面還可被配置來使系統(tǒng)操作員限定組織的障礙邊界，這種情況下，控制器還可進(jìn)一步 被配置來控制熱治療設(shè)備的熱劑量特性，以避免用能量束掃過限定的障礙邊界。如另一個 例子，處理器可被配置來基于熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊的被跟蹤的位置跟蹤目標(biāo)組織塊的 經(jīng)治療區(qū)域和未治療區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了另一種影像引導(dǎo)的治療系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被配置 來發(fā)射具有聚焦區(qū)的治療能量束的熱治療設(shè)備和被配置來獲得目標(biāo)組織塊的圖像的成像 設(shè)備。熱治療設(shè)備和成像設(shè)備可以具有上述的同樣特征。系統(tǒng)還包括控制器，被配置來控 制熱治療設(shè)備的熱劑量特性，以將能量束的聚焦區(qū)設(shè)置在和位于患者體內(nèi)的目標(biāo)組織塊一 致的區(qū)域；以及處理器，被配置來基于獲得的圖像實(shí)時跟蹤能量束的聚焦區(qū)和目標(biāo)組織塊 之間的相對非周期運(yùn)動?？蛇x地，系統(tǒng)可包括被配置來顯示獲得的圖像的顯示器。一個實(shí)施例中，在共同三維坐標(biāo)系中跟蹤能量束的聚焦區(qū)和目標(biāo)組織塊之間的相 對非周期運(yùn)動。另一個實(shí)施例中，處理器被配置來在共同三維坐標(biāo)系中跟蹤能量束的聚焦 區(qū)和目標(biāo)組織塊之間的相對非周期運(yùn)動?？捎枚喾N方式中任何一種跟蹤能量束的聚焦區(qū)和 目標(biāo)組織塊之間的相對非周期運(yùn)動。例如，可用上述的任何一種示例技術(shù)在熱治療設(shè)備和 目標(biāo)組織塊之間的非周期性相對運(yùn)動期間跟蹤熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊各自的位置，或者 如果獲得的圖像是熱敏圖像，可以分析在熱敏圖像中的能量束聚焦區(qū)的熱信號標(biāo)志?？捎枚喾N方式中任何一種使用熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間被跟蹤的相對非周 期性運(yùn)動，其中包括上述方式。例如，控制器可被配置來根據(jù)能量束的聚焦區(qū)和目標(biāo)組織塊 之間的被跟蹤的相對非周期性運(yùn)動來自動調(diào)整熱治療設(shè)備的一個或多個熱劑量特性(例 如，通過調(diào)整熱治療設(shè)備的電參數(shù)和/或機(jī)械參數(shù))，以補(bǔ)償熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間 的相對位置變化。本例中，系統(tǒng)可選地包括具有上述相同功能的用戶界面。如另外的例子， 處理器可被配置來基于熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間的被跟蹤的相對非周期性運(yùn)動跟蹤 目標(biāo)組織塊的經(jīng)治療區(qū)域和未治療區(qū)域。通過閱讀下面對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面和特征將變得顯而易 見，這些實(shí)施例用于說明而非限制本發(fā)明。


附圖示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)計和用途，其中用共同的參考標(biāo)號指示類似的元 件。為了更好地理解如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上面列舉的和其他的益處以及目的，通過參考附圖 所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例給出對上文簡述的本發(fā)明的更具體描述。要理解，這些附圖僅 示出本發(fā)明的典型實(shí)施例，因而不用于限制本發(fā)明的范圍，參考附圖描述和說明本發(fā)明更 多特征和細(xì)節(jié)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例構(gòu)造的影像引導(dǎo)的治療系統(tǒng)的框圖；圖2是圖1的系統(tǒng)中用于治療位于患者體內(nèi)區(qū)域的目標(biāo)組織塊的超聲換能器的平 面圖；圖3是用電驅(qū)動信號控制的圖2的超聲換能器的截面視圖；圖4A是圖2的超聲換能器的一個實(shí)施例的頂視圖；圖4B是圖2的超聲換能器的替代實(shí)施例的頂視圖；圖5是用圖1的系統(tǒng)執(zhí)行一系列聲處理進(jìn)行治療的組織塊的截面視圖；圖6A-6C是圖1的系統(tǒng)執(zhí)行的一系列聲處理過程中目標(biāo)組織塊的經(jīng)治療區(qū)域和未 治療區(qū)域的二維像素表示；以及圖7為說明圖1中的系統(tǒng)的操作方法的流程圖，該方法用于治療患者體內(nèi)的目標(biāo) 組織塊。
具體實(shí)施例方式總體參看圖1，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例設(shè)置的影像引導(dǎo)治療系統(tǒng)10。系 統(tǒng)10被設(shè)計用于由系統(tǒng)操作員12操作以治療患者14體內(nèi)區(qū)域中的目標(biāo)組織塊16(例如 腫瘤)。系統(tǒng)10總體包括聚焦熱治療子系統(tǒng)18、患者臺20、成像子系統(tǒng)22、計劃器24、用戶 界面26和運(yùn)動補(bǔ)償處理器28。應(yīng)當(dāng)注意到圖1所述部件本質(zhì)上僅為功能性的，并不用于以 任何方式限制執(zhí)行這些功能的結(jié)構(gòu)。例如，幾個功能塊可以實(shí)現(xiàn)在一個設(shè)備中，或者一個功 能塊可在多個設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。而且，可用硬件、軟件或固件來執(zhí)行功能。進(jìn)一步參看圖2，熱治療子系統(tǒng)12包括被配置來將能量束32傳送到患者14體內(nèi) 的目標(biāo)組織塊16的熱治療設(shè)備30。能量束32通過將能量束的功率作為熱傳送到目標(biāo)組 織塊16而使目標(biāo)組織塊16的溫度升高。能量束32聚焦在目標(biāo)組織塊16上，以使目標(biāo)組 織塊16的溫度升高到該塊被破壞的溫度。組織中的熱分布由能量束32的聚焦區(qū)34中的 能量密度、組織的聲學(xué)參數(shù)，以及某種程度上還由施加能量束持續(xù)的時間控制。所示實(shí)施例 中，熱治療設(shè)備30配置為至于患者14體外，這種情況下，能量束32經(jīng)過皮膚傳送到患者14 體內(nèi)，這樣，能量束32聚焦在距患者14皮膚表面36 —定距離的目標(biāo)組織塊16上。皮膚表 面36到目標(biāo)組織塊16的距離是包括健康組織的近場。近場中的組織不受能量束32損傷 是很重要的。因而，優(yōu)選地，能量束32聚焦在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域，將能量以熱的形式傳 送到目標(biāo)組織塊16。圖3和4A所示的一種實(shí)現(xiàn)方式中，熱治療設(shè)備30采取相控陣超聲換能器的形式， 這種情況下，能量束32采取超聲能量束的形式。一個實(shí)施例中，換能器30的形狀可能是如 “球形帽”的凹面或者碗形；也就是說，其具有基本恒定的曲率半徑，這樣，換能器30具有限 定一部分球面的內(nèi)表面38?；蛘撸鐖D4B所示，換能器30具有基本平坦的結(jié)構(gòu)且/或可包括大體為矩形的外周。應(yīng)該理解，換能器330可以采用多種幾何形狀設(shè)計。此外，系統(tǒng)10的 替代實(shí)施例可以使用聚焦輻射體、聲波透鏡或者聲波反射器來實(shí)現(xiàn)對波束32的最優(yōu)聚焦。 優(yōu)選實(shí)施例中，換能器30的外徑介于大約2厘米和16厘米之間。超聲換能器30將電驅(qū)動信號(下文對此進(jìn)行詳細(xì)描述)轉(zhuǎn)換成超聲束32形式的 超聲功率。具體而言，超聲換能器30包括多個換能器單元40，每個換能器單元40包括壓電 材料或者類似硅基換能器的其他材料，這樣，用接近壓電材料或者硅換能器的諧振頻率的 正弦信號驅(qū)動時，換能器單元40根據(jù)激勵正弦信號的相位和幅度振動，從而產(chǎn)生期望的超 聲能量束32。換能器30的示例實(shí)施例沿徑向分成6個同心圓環(huán)42，沿圓周方向分8個繞中 軸46放置的扇形44，從而將換能器30分成48個換能器單元40。或者，可將換能器30 分成任意期望數(shù)目的圓環(huán)42和/或扇形44。所示實(shí)施例中，每個換能器單元40的形 狀為弧形的，但是，每個換能器單元40可具有多種幾何形狀中的一種或多種形狀，例如， 六邊形、三角形、正方形等。圖4B的圖示中示出了一種不同的實(shí)現(xiàn)方式，其中，陣列是平 坦的，具有各向同性地遍布于表面上的大量單元。然而，換能器14的結(jié)構(gòu)對本發(fā)明不 重要，可以使用多種公知的超聲換能器中的任一個，如，平面圓形陣列、線性陣列等。例 如，可在 Cain, C and Umemura, S. , "Concentric-Ringand Sector-Vortex Phase-Array Applications for Ultrasound Hyperthermia，，，IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.MTT-34, No. 5，pages 542-551 (May 1986) ^Fjield, T. and Hynyen, K. , "The CombinedConcentric-Ring and Sector-Vortex Phased Array for MRI Guided UltrasoundSurgery，，，IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics,and FrequencyControl, Vol. 44，No. 5，pages 1157-1167 (Sept. 1997)中找到適用于系統(tǒng) 10 的 超聲換能器構(gòu)造的更多信息，在此通過引用將這些內(nèi)容明確并入。熱治療子系統(tǒng)18還包括電驅(qū)動器48，每個換能器單元40單獨(dú)以傳統(tǒng)方式和電驅(qū) 動器48耦合。電驅(qū)動器48被配置來以一個或多個頻率向換能器單元40提供電驅(qū)動信號 50，頻率優(yōu)選地為射頻(RF)，例如，從0. 25MHz到10MHz，更優(yōu)選地從0. 5MHz到3. 0MHz。向 換能器單元40提供電驅(qū)動信號50時，如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，換能器30從其內(nèi)表面38
發(fā)出超聲能量。現(xiàn)在具體參看圖1，熱治療子系統(tǒng)18還包括耦合到換能器30的機(jī)械驅(qū)動器52 (或 定位器)。一個實(shí)施例中，機(jī)械驅(qū)動器52可被操作來在垂直于換能器30軸的平面內(nèi)與換 能器30共同進(jìn)行移動，并且控制換能器30的翻滾和俯仰。題為“Mechanical Positioner for MRI Guided UltrasoundTherapy System” 的美國專利 No. 6，582，381 公開了優(yōu)選機(jī)械 驅(qū)動器(或定位器)，在此通過引用將該專利明確并入。熱治療子系統(tǒng)18還包括聚焦超聲(FUS)控制器54，其通過電驅(qū)動器48和機(jī)械驅(qū) 動器52控制換能器30的熱劑量特性。熱劑量特性可以包括超聲束32的持續(xù)時間和功率、 超聲束的頻率和超聲束32的聚焦區(qū)34的位置和大小。為了控制換能器30的熱劑量特性， FUS控制器54耦合到電驅(qū)動器48，以控制驅(qū)動信號50(圖3所示)的電參數(shù)(例如，幅度、 頻率和/或相位及持續(xù)時間)，并由此控制由各個換能器單元40發(fā)出的超聲能量的電參數(shù)。 例如，F(xiàn)US控制器54可以控制驅(qū)動信號50的幅度，以控制由換能器30傳送的超聲能量的 強(qiáng)度，和控制驅(qū)動信號50的相位和頻率以控制聚焦區(qū)34的位置、形狀和大小和/或調(diào)整焦平面的焦距(實(shí)質(zhì)上是位置的子集)(也就是換能器30表面到聚焦區(qū)34的中心的距離)。 也可以調(diào)整驅(qū)動信號50的頻率以優(yōu)化聚焦區(qū)34內(nèi)的能量密度。為了提供聚焦區(qū)34的精 確定位、動態(tài)移動和重新確定聚焦區(qū)形狀，希望可以相對快速地調(diào)整每個換能器單元40的 相位和/或幅度，例如，在微秒范圍內(nèi)。為了進(jìn)一步控制換能器30的熱劑量特性，并且特別 是聚焦區(qū)34的位置，fus控制器54還耦合到機(jī)械驅(qū)動器52，這樣，可以調(diào)整換能器30的機(jī) 械位置以將聚焦區(qū)34移動到期望位置。題為“System and Methods for Controlling Distribution of AcousticEnergy Around a Focal Point Using a Focused Ultrasound System，，的美國專利No. 6，506，171， 題為 “Systems and Methods for Reducing Secondary HotSports in a Phase Array Focused Ultrasound System，，的美國專利 No. 6，419，648 和題為 “Systems and Methods for Creating Longer NecrosedVolumes Using a Phased Array Focused Ultrasound System”的美國專利No. 6，613，004公開了獲得特定焦距和形狀的更先進(jìn)技術(shù)，在此通過引 用將這些專利全部明確并入。如下面進(jìn)一步具體描述的，值得注意的是，fus控制器54基于運(yùn)動補(bǔ)償處理器28 提供的信息、基于超聲束32的聚焦區(qū)34和目標(biāo)組織塊16之間的所跟蹤的相對運(yùn)動自動控 制換能器30的電特性和機(jī)械特性，以將超聲能量束32的聚焦區(qū)34位置保持在目標(biāo)組織塊 16內(nèi)。一個實(shí)施例中，fus控制器54基于換能器30和目標(biāo)組織塊16被跟蹤的位置自動控 制換能器30的電特性和機(jī)械特性，以補(bǔ)償治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間的相對位置的任何 變化。還參看圖1，患者臺56包括填充有脫氣水或類似可傳播聲波的液體的腔58，換能 器30放置在腔中。或者，腔58可以放置在安裝在活動臂上的填充液體的袋子內(nèi)，活動臂可 挨著患者身體放置(未示出)。患者臺56還包括可在其上放置患者14的柔性薄膜60。薄 膜60由基本對超聲波通透的材料構(gòu)成，如Mylar 、聚氯乙烯(pvc)或者其他的適當(dāng)塑料 材料。在薄膜60上提供的填充有液體的袋子(未示出)可以容易地符合放置在臺56上的 患者14的輪廓，從而聲耦合患者14和腔58內(nèi)的換能器30。另外的或替代實(shí)施例中，可以 在患者14和薄膜60之間提供超聲耦合劑、水或其他液體(未示出)以有助于進(jìn)一步的聲 華禹合。所示實(shí)施例中，成像子系統(tǒng)22被配置來快速(即實(shí)時)獲得目標(biāo)組織塊16的三 維圖像。明顯地，如下面詳述的，是否實(shí)時獲得圖像取決于目標(biāo)組織塊16預(yù)期移動的速度 以及跟蹤目標(biāo)組織塊16的運(yùn)動時可容許的誤差。例如，如果預(yù)期目標(biāo)組織塊16最快可以 10cm/sec移動，跟蹤誤差小于1mm，那么優(yōu)選的成像子系統(tǒng)22每秒至少產(chǎn)生100幅圖像。如 果目標(biāo)組織塊16按照周期循環(huán)運(yùn)動(例如，心動周期引起的肝臟運(yùn)動可以是4cm/sec)，目 標(biāo)組織塊16的運(yùn)動就更可預(yù)測，但是如果目標(biāo)組織塊16非周期循環(huán)運(yùn)動(例如，由患者14 的通常動作引起的運(yùn)動)，目標(biāo)組織塊15的移動就不可預(yù)測。優(yōu)選地，成像子系統(tǒng)22獲得 圖像的速率至少5幅圖像/秒，更優(yōu)選地，大于10幅圖像/秒，最優(yōu)選地，大于50幅圖像/ 秒。所示實(shí)施例中，成像子系統(tǒng)22采取為磁共振成像(mri)子系統(tǒng)的形式，其通常包 括高磁場磁體62、梯度場放大器64、射頻(rf)發(fā)射器66、射頻接收器68、mri控制器70、 mri處理器72和顯示器74。
磁體62可以與患者臺56結(jié)合，并包括用于將患者14容納在其中的區(qū)域。如本領(lǐng) 域所公知的，磁體62在患者14身上提供穩(wěn)定的、相對均勻的磁場。梯度場放大器64以公 知方式產(chǎn)生改變由磁體62產(chǎn)生的靜態(tài)磁場的磁場梯度。RF發(fā)射器66產(chǎn)生RF脈沖序列或 者其他信號并將其發(fā)射到患者14，以使目標(biāo)組織塊16發(fā)出響應(yīng)信號，響應(yīng)信號可包括自由 感應(yīng)衰減(FID)信號和/或回聲信號。優(yōu)選實(shí)施例中，RF發(fā)射器66包括磁體62中的RF線 圈(未示出)和脈沖發(fā)射器(也未示出)，脈沖發(fā)射器可具有由合成器(未示出)提供的 和/或由MRI控制器70控制的脈沖發(fā)射器頻率。RF接收器68感測未經(jīng)處理的MR響應(yīng)信 號。RF接收器68可以包括獨(dú)立于RF發(fā)射器66的一組RF線圈(未示出)。或者，可以提 供RF發(fā)射器/接收器(未示出)，其被配置來在發(fā)射RF脈沖序列的發(fā)射模式以和感測MR 響應(yīng)信號的接收模式之間交替工作。可以靠近目標(biāo)組織體積放置其他的僅用于接收的或者 接收/發(fā)射MR成像線圈(未示出)，以獲得更好的局部成像質(zhì)量。MRI控制器70提供或以其他方式控制用于操作MRI子系統(tǒng)22的時序序列。例如， 時序序列可以包括指示RF發(fā)射器66發(fā)射RF脈沖序列和/或指示RF接收器68監(jiān)聽MR響 應(yīng)信號的一個或多個信號。對于提供RF發(fā)射器/接收器的替代實(shí)施例，MRI控制器70可以 通過例如將RF發(fā)射器/接收器的RF線圈在發(fā)射和接收模式之間切換來控制該操作。MRI 處理器72可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和/或圖像處理器(兩個都未示出)，用于接收來自RF接收 器68的MR響應(yīng)信號，并以傳統(tǒng)方式產(chǎn)生在顯示器74上顯示的MR圖像。另外的或者作為替代，MRI處理器72可以快速地獲得患者14的熱敏圖像。這 種熱敏圖像可以疊加在其他醫(yī)療診斷圖像(如傳統(tǒng)MR圖像)上，或者提供在單獨(dú)的顯 示器上。優(yōu)選地，可以同時對目標(biāo)組織塊16和聚焦超聲子系統(tǒng)22加熱的區(qū)域兩者進(jìn)行 成像，從而使操作者可以驗證加熱的區(qū)域(即聚焦區(qū)34)對應(yīng)于目標(biāo)組織塊16。在題為 "MRI-Based TemperatureMapping with Error Resolution" ^^ H^^J No. 6, 559, 644 禾口 題 為"ThermalImaging of Fat and Muscle Using a Simultaneous Phase and MagnitudeDouble Echo Sequence”的美國專利No. 6，618，608中可找到關(guān)于獲得熱敏MR圖 像的系統(tǒng)和方法的更多信息，在此通過引用將這些專利明確并入。明顯地，為了響應(yīng)于內(nèi)臟(如肝臟、腎臟、脾臟、心臟等)的運(yùn)動快速調(diào)整超聲能量 束32的聚焦區(qū)34相對于目標(biāo)組織塊16的位置，希望MR成像器22盡可能快地產(chǎn)生MR圖 像。為此，優(yōu)選地，MR成像器22以相對小的掃描窗口獲取目標(biāo)組織塊16的圖像。像這樣， 不調(diào)整MR成像器22，運(yùn)動的目標(biāo)組織塊16可能會移出MR成像器22的掃描窗口之外。為 了對此進(jìn)行補(bǔ)償，下文即將詳細(xì)描述的運(yùn)動補(bǔ)償處理器28向MRI控制器70發(fā)送控制信號 以調(diào)整掃描窗口的位置，以對應(yīng)目標(biāo)組織塊16的位置。計劃器24自動制定治療計劃，治療計劃包括由熱劑量特性代表的一系列治療位 置。治療計劃的目的是保證通過計劃一系列聲處理(即，超聲束32的不同應(yīng)用)完全切除 目標(biāo)組織塊16，如圖5所示，聲處理在目標(biāo)組織塊16內(nèi)的多個不同點(diǎn)應(yīng)用一系列熱劑量，從 而獲得足以治療整個目標(biāo)組織塊16的復(fù)合熱劑量。計劃包括前述根據(jù)缺省參數(shù)確定的熱 劑量特性，如熱劑量閾值、每個熱劑量的最大允許能量、每個治療位置的熱劑量持續(xù)時間、 超聲應(yīng)用(聲處理)之間的冷卻時間、聲處理的網(wǎng)格密度(多少聲處理應(yīng)重疊)、換能器30 的物理參數(shù)、或者解剖和解剖限制。為了制定治療計劃，計劃器24從用戶界面26接收輸入。例如，一種實(shí)現(xiàn)方式中，用戶通過用戶界面26指定臨床應(yīng)用方案，即，胸、骨盆、眼睛、俯臥等。臨床應(yīng)用方案的選擇 可以控制至少一些缺省參數(shù)。其他實(shí)現(xiàn)方式中，一些或者全部這些參數(shù)都通用戶界面16作 為用戶指定的參數(shù)輸入。此外，用戶可以通過用戶界面26編輯任何缺省參數(shù)。一個實(shí)現(xiàn)方 式中，用戶界面26包括圖形用戶界面(GUI)。這種情況下，用戶采用鼠標(biāo)或觸摸屏導(dǎo)航通過 顯示器74或其他顯示器所顯示的菜單或選項，以進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇并提供所需信息。為了進(jìn)一步幫助制定治療計劃，計劃器24使用MRI子系統(tǒng)22提供的圖像連同用 戶界面26提供的輸入。一個實(shí)現(xiàn)方式中，圖像用于限定目標(biāo)組織塊16周圍的治療邊界，例 如，通過跟蹤顯示器74上顯示的圖像上的線條。圖像是三維的情況下，可以在三個維度限 定治療邊界。圖像還可用于限定組織周圍的障礙邊界，障礙邊界反射聲波(如氣體)，或者 是對熱照射不同敏感的骨頭或組織。有幾種方法用于改變或更新治療計劃。例如，每次聲處理結(jié)束時，目標(biāo)組織塊16 內(nèi)都可能存在累積治療未覆蓋的區(qū)域。每次聲處理之后，可以考慮經(jīng)治療區(qū)域和未治療區(qū) 域以產(chǎn)生更新的治療計劃。為了實(shí)現(xiàn)對未治療區(qū)域的跟蹤，如圖6A-6C所示，每個目標(biāo)組織 塊16可被保存為由(y)和(x)坐標(biāo)分類的像素范圍的二維鏈表。明顯地，如果目標(biāo)組織塊 16要表示成三維塊的形式，目標(biāo)組織塊16可被保存為三維像素范圍的三維鏈表。如圖6A所示，用較淡像素的連續(xù)區(qū)域78代表目標(biāo)組織塊16。然后，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)80 代表像素分布。這種表示類型稱為“行程編碼”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)80包括指示包括目標(biāo)組織塊16 的像素的行的鏈表82。因而，對于行1，表元素82a指示從1到2的像素范圍包括目標(biāo)組織 塊16的一部分，表元素82b指示從7到7的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分，并且表 元素82c指示11到11的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分。對于行2，表元素82d指 示從1到3的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分，表元素82e指示從7到11的像素范 圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分。對于行3，表元素82f指示從1到11的像素范圍包括目標(biāo) 組織塊16的一部分。對于行4，表元素82g指示從1到10的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16 的一部分。還可以看到行0和行5不包括目標(biāo)組織塊16的一部分。因而，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)80中 的這些行不包括任何像素范圍。進(jìn)行聲處理之后，用和圖6A所示的未治療區(qū)域相同的方式顯示被破壞的目標(biāo)組 織塊16的面積(經(jīng)治療區(qū)域)，并且從未治療區(qū)域中減掉經(jīng)治療區(qū)域，以限定目標(biāo)組織塊 16內(nèi)剩余的未治療區(qū)域。幾次聲處理之后，可用如圖6B所示的較淡像素的連續(xù)區(qū)域78表 示目標(biāo)組織塊16。這種情況下，對于行1，表元素82h指示從1到2的像素范圍包括目標(biāo)組 織塊16的一部分，以及表元素82i指示從6到11的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部 分。對于行2，表元素82j指示從2到3的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分，表元素 82k指示從7到7的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分，表元素821指示從11到11的 像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分。對于行3，表元素82m指示從1到11的像素范圍包 括目標(biāo)組織塊16的一部分。對于行4，表元素82n指示從4到9的像素范圍包括目標(biāo)組織 塊16的一部分。幾次聲處理之后，可用圖6C所示的較淡像素的連續(xù)區(qū)域78表示目標(biāo)組織 塊16。這種情況下，對于行2，表元素82o指示從1到1的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的 一部分，表元素82p指示從8到10的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分。對于行4，表 元素82q指示從1到3的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分，并且表元素82r指示從10 到10的像素范圍包括目標(biāo)組織塊16的一部分。題為“Focused UltrasoundSystem withMRI Synchronization"的美國專利No. 6，618，620描述了跟蹤目標(biāo)組織塊中的未治療區(qū)域 的更多細(xì)節(jié)，在此通過引用將該專利明確并入。將治療計劃或經(jīng)修改的治療計劃傳給運(yùn)動補(bǔ)償處理器28，其計算由FUS控制器54 用于通過電驅(qū)動器48和機(jī)械驅(qū)動器52控制換能器的熱劑量特性的電和/或機(jī)械參數(shù)。限 定了治療邊界和障礙邊界的情況下，F(xiàn)US控制器54將超聲能量束聚焦在目標(biāo)組織塊的限定 的治療邊界內(nèi)，和/或避免用超聲束32掃過限定的障礙邊界。值得注意的是，運(yùn)動補(bǔ)償處理器28被配置來基于MRI子系統(tǒng)22獲得的圖像實(shí)時 跟蹤超聲能量束32的聚焦區(qū)34和目標(biāo)組織塊16之間的相對運(yùn)動。由運(yùn)動補(bǔ)償處理器28 跟蹤的相對運(yùn)動可以是非周期性的(例如，MRI子系統(tǒng)22內(nèi)的患者的隨機(jī)運(yùn)動)。由運(yùn)動 補(bǔ)償處理器28跟蹤的相對運(yùn)動也可以是周期性的(例如，由生理參數(shù)如呼吸周期和/或心 動周期引起的器官運(yùn)動)。明顯地，超聲束32的聚焦區(qū)34位置和成像坐標(biāo)系中換能器30 的位置有直接關(guān)聯(lián)。因而，運(yùn)動補(bǔ)償處理器28可以通過基于獲得的圖像跟蹤換能器30和 目標(biāo)組織塊16在共同的三維坐標(biāo)系(具體為成像坐標(biāo)系)中各自的位置直接跟蹤超聲能 量束32的聚焦區(qū)34相對于目標(biāo)組織塊16的相對運(yùn)動。一種實(shí)現(xiàn)方式中，可以通過比較當(dāng)前獲得的換能器30和目標(biāo)組織塊16的圖像和 參考圖像來定位換能器30和目標(biāo)組織塊16。例如，可以通過在換能器30的MR圖像和預(yù) 定的圖形模板之間進(jìn)行圖像模板匹配來定位換能器30，從而推斷出換能器30在圖像坐標(biāo) 系中的坐標(biāo)，該預(yù)定的圖像模板是根據(jù)所使用的視區(qū)確定大小的。可以通過對當(dāng)前獲得的 目標(biāo)組織塊16的圖像和目標(biāo)組織塊16的參考圖像執(zhí)行基于圖像的最大相關(guān)算法來定位目 標(biāo)組織塊16。替代實(shí)現(xiàn)方式中，不進(jìn)行圖像比較，而是通過在換能器30上放置定位單元31 定位換能器30。例如，定位單元31可以是基準(zhǔn)單元，這種情況下，可用傳統(tǒng)方法定位MR圖 像內(nèi)代表基準(zhǔn)單元的假象，從而定位換能器30。如另外一個例子，定位單元31可以是發(fā)射 和/或接收信號的傳輸/發(fā)射/感測單元。作為非限定性的例子，發(fā)射/感測單元31可以 是MR跟蹤設(shè)備，如填充了 MR敏感材料的微線圈，或者是基于梯度的跟蹤設(shè)備，如對梯度磁 場變化敏感的微線圈，這樣，可以相對于MRI子系統(tǒng)22定位微線圈(并且由此定位換能器 30)。無論如何，確定的換能器30和目標(biāo)組織塊16的坐標(biāo)可以等于任何數(shù)，但是，一個實(shí)現(xiàn) 方式中，坐標(biāo)可以為六個(例如，x、y和z直角坐標(biāo)和偏航、俯仰和翻滾坐標(biāo))或者這些坐 標(biāo)的一個子集(例如4個)。雖然上述的運(yùn)動補(bǔ)償處理器28通過跟蹤換能器30的位置間接跟蹤超聲能量束 32的聚焦區(qū)34的位置，但是，作為替代或者可選地，運(yùn)動補(bǔ)償處理器28可以從圖像直接跟 蹤超聲能量束32的聚焦區(qū)34相對于目標(biāo)組織塊16的位置。例如，可以通過分析可選的熱 敏圖像，并確定熱敏圖像中的“熱點(diǎn)”或者熱信號標(biāo)志來定位超聲能量束的聚焦區(qū)34，熱敏 圖像中的“熱點(diǎn)”或者熱信號標(biāo)志對應(yīng)于傳統(tǒng)MR圖像中聚焦區(qū)34相對于目標(biāo)組織塊16的 位置。聚焦區(qū)34根據(jù)生理周期偏移的情況下，用治療階段之前獲得的MR圖像構(gòu)造運(yùn)動圖 冊，并比較治療期間當(dāng)前獲得的各個MR圖像和圖冊中存儲的圖像。Denis de Senneville, B. ,Mougenot,C.,禾口 Moonen,C. ,Real-Time Adaptive Methods for Treatment of Mobile Organs byMRI-Controlied High-Intensity Focused Ultrasound, Magnetic Resonance inMedicine 57 =319-330(2007)公開了該技術(shù)的更多細(xì)節(jié)，在此通過引用將其明確并入。運(yùn)動補(bǔ)償處理器28使用超聲能量束32的聚焦區(qū)34和目標(biāo)組織塊16之間被跟蹤的相對位置連續(xù)重新計算或者改變之前基于計劃器34產(chǎn)生的治療計劃計算的電參數(shù)和/ 或機(jī)械參數(shù)的標(biāo)稱值。將這些調(diào)整過的電參數(shù)和/或機(jī)械參數(shù)值傳送給FUS控制器54，其 自動調(diào)整換能器30的熱劑量特性，以將超聲能量束32的聚焦區(qū)34位置保持在目標(biāo)組織塊 16，或者以其他方式補(bǔ)償換能器30和目標(biāo)組織塊16之間的相對位置的變化。如前所述，可通過控制電驅(qū)動器48和機(jī)械驅(qū)動器52改變換能器30的熱劑量特 性，尤其是改變超聲能量束32的聚焦區(qū)34位置。為了實(shí)時補(bǔ)償換能器30和目標(biāo)組織塊16 之間的相對運(yùn)動，必須盡可能快地修改換能器30的熱劑量特性，因而，優(yōu)選地，至少部分通 過控制比機(jī)械驅(qū)動器52快的電驅(qū)動器48調(diào)整超聲能量束32的聚焦區(qū)34位置。作為補(bǔ)償換能器30和目標(biāo)組織塊16之間的相對運(yùn)動的替代或者補(bǔ)充，調(diào)整的電 參數(shù)和/或機(jī)械參數(shù)值被傳送給計劃器24，這樣可以更精確地跟蹤目標(biāo)組織塊16的經(jīng)治療 的和未治療的區(qū)域。即，通過知道每次聲處理中超聲能量束30的聚焦區(qū)34之間的相對位 置，可以更精確地生成鏈表82。描述了系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)和功能后，進(jìn)一步參看圖7描述治療目標(biāo)組織塊16時系統(tǒng) 10的操作。最初，系統(tǒng)操作員12通過用戶界面26選擇適當(dāng)?shù)呐R床應(yīng)用方案，之后，計劃器 24或者FUS控制器54選擇或改變?nèi)笔?shù)(步驟100)。選定臨床方案后，用MRI子系統(tǒng) 22獲得目標(biāo)組織塊16的相關(guān)MR圖像(步驟102)。接下來，系統(tǒng)操作員12使用獲得的MR 圖像通過用戶界面定義治療邊界和障礙邊界(步驟104)。然后，系統(tǒng)操作員12可以通過用 戶界面輸入其他缺省參數(shù)，或者修改之前定義的缺省參數(shù)(步驟106)。然后，計劃器24基 于定義的治療邊界和障礙邊界以及缺省參數(shù)自動制定治療計劃(步驟108)。接下來，系統(tǒng) 操作員12可以通過用戶界面26編輯治療計劃，例如，通過增加或刪除治療邊界和/或障礙 邊界，改變一些或全部治療點(diǎn)的位置，或者改變熱劑量特性(步驟110)。如果編輯了治療計 劃，過程返回步驟108，重新制定/重新計算治療計劃。一旦確定治療計劃，系統(tǒng)10關(guān)于聚 焦區(qū)34相對于目標(biāo)組織塊16的位置的正確對齊被驗證(步驟112)。驗證步驟可以包括 在目標(biāo)組織塊16的預(yù)定處施加低能熱劑量，產(chǎn)生熱敏圖像，以保證聚焦區(qū)34位于目標(biāo)組織 塊16內(nèi)。如果系統(tǒng)10未能正確對齊，可以通過用戶界面36操作FUS控制器54，以通過機(jī) 械驅(qū)動器52調(diào)整換能器30的機(jī)械位置，然后可將機(jī)械驅(qū)動器52的機(jī)械位置設(shè)為“原始”位 置(步驟114)。然后過程返回步驟112，重新驗證系統(tǒng)10的對齊。一旦驗證完成后，執(zhí)行 治療計劃(步驟116)。在治療計劃的執(zhí)行步驟中，可以通過操作聚焦超聲子系統(tǒng)18進(jìn)行聲處理，同時通 過MRI子系統(tǒng)22獲取圖像。MRI圖像可以是隨著執(zhí)行治療計劃的每個步驟的熱敏圖像序 列。這些圖像顯示每次連續(xù)熱劑量所造成的實(shí)際熱劑量分布。值得注意的是，在執(zhí)行治療 計劃時，位置補(bǔ)償處理器28跟蹤超聲能量束30的聚焦區(qū)34和目標(biāo)組織塊16之間的相對 位置，并計算將聚焦區(qū)34保持在目標(biāo)組織塊16的期望位置所需的電參數(shù)和/或機(jī)械參數(shù)， FUS控制器54控制電驅(qū)動器48和/或機(jī)械驅(qū)動器52，以調(diào)整換能器30的熱劑量參數(shù)。運(yùn) 動補(bǔ)償處理器28還可以基于聚焦區(qū)34和目標(biāo)組織塊16之間的被跟蹤的相對位置跟蹤經(jīng) 治療和未治療的目標(biāo)組織塊16區(qū)域。雖然示出和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，應(yīng)該理解，其意圖不在于將本發(fā)明限于 這些優(yōu)選實(shí)施例，可以不背離本發(fā)明的精神和范圍而進(jìn)行各種修改和改變，這對本領(lǐng)域技 術(shù)人員是顯見的。因而，本發(fā)明意在包括權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)包括的替代、修改和等價方式。
權(quán)利要求
一種影像引導(dǎo)的治療系統(tǒng)，包括配置來發(fā)射治療能量束的熱治療設(shè)備；配置來獲得目標(biāo)組織塊和所述熱治療設(shè)備的圖像的成像設(shè)備；控制器，配置來控制所述熱治療設(shè)備的熱劑量特性，以將所述能量束聚焦在位于患者體內(nèi)區(qū)域的目標(biāo)組織塊；以及處理器，配置來基于所述獲得的圖像在共同坐標(biāo)系中跟蹤所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊各自的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述熱治療設(shè)備是配置來經(jīng)皮將所述能量束傳輸?shù)剿?述患者體內(nèi)的外置熱治療設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述熱治療設(shè)備是超聲換能器，所述能量束是超聲能量束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述成像設(shè)備是磁共振成像(MRI)設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述熱治療設(shè)備和所述成像設(shè)備是同一設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述共同的坐標(biāo)系是三維坐標(biāo)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來在所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組 織塊之間的非周期性相對運(yùn)動期間跟蹤所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊各自的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過分析所述獲得的圖像中和所 述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊之一或者兩者相關(guān)的基準(zhǔn)標(biāo)志跟蹤所述熱治療設(shè)備和所 述目標(biāo)組織塊各自的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過向和所述熱治療設(shè)備和所述 目標(biāo)組織塊之一或者兩者相關(guān)的定位單元發(fā)射信號或者接收來自該定位單元的信號來跟 蹤所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊各自的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過比較所述獲得的圖像和一 個或多個參考圖像來跟蹤所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊各自的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置來基于所述熱治療設(shè)備和目標(biāo)組 織塊的被跟蹤的位置來自動調(diào)整所述熱治療設(shè)備的一個或多個熱劑量特性，以補(bǔ)償所述熱 治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊之間相對位置的改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，還包括用戶界面，其被配置來使系統(tǒng)操作員通過使用所 述獲得的圖像限定所述目標(biāo)組織塊的治療邊界；其中所述控制器被配置來自動控制所述熱 治療設(shè)備的所述一個或多個熱劑量特性以將所述能量束聚焦于所述目標(biāo)組織塊的限定治 療邊界內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來基于所述熱治療設(shè)備和所述目 標(biāo)組織塊的被跟蹤的位置跟蹤所述目標(biāo)組織塊的經(jīng)治療區(qū)域和未治療區(qū)域。
14.一種影像引導(dǎo)的治療系統(tǒng)，包括配置來發(fā)射具有聚焦區(qū)的能量束的熱治療設(shè)備；配置來獲得目標(biāo)組織塊的圖像的成像設(shè)備；控制器，配置來控制所述熱治療設(shè)備的熱劑量特性，以將能量束的聚焦區(qū)設(shè)置在和位 于患者體內(nèi)的目標(biāo)組織塊一致的區(qū)域；以及處理器，配置來基于所述獲得的圖像實(shí)時跟蹤所述能量束的聚焦區(qū)和所述目標(biāo)組織塊之間的相對非周期性運(yùn)動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述熱治療設(shè)備是配置來經(jīng)皮將所述能量束傳輸進(jìn) 所述患者體內(nèi)的外置熱治療設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述熱治療設(shè)備和所述成像設(shè)備是同一設(shè)備。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來在共同三維坐標(biāo)系中跟蹤所述 能量束的聚焦區(qū)和所述目標(biāo)組織塊之間的相對非周期性運(yùn)動。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過跟蹤所述熱治療設(shè)備和所 述目標(biāo)組織塊各自的位置跟蹤所述能量束的聚焦區(qū)和所述目標(biāo)組織塊之間的相對非周期 性運(yùn)動。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過分析所述獲得的圖像中和 所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊之一或者兩者相關(guān)的基準(zhǔn)標(biāo)志跟蹤所述能量束的聚焦 區(qū)和所述目標(biāo)組織塊之間的相對非周期性運(yùn)動。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過向和所述熱治療設(shè)備和所 述目標(biāo)組織塊之一或者兩者相關(guān)的定位單元發(fā)射信號或者接收來自該定位單元的信號來 跟蹤所述熱治療設(shè)備和所述目標(biāo)組織塊各自的位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來通過比較所述獲得的圖像和一 個或多個參考圖像來跟蹤所述能量束的聚焦區(qū)和所述目標(biāo)組織塊之間的相對非周期性運(yùn) 動。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述獲得的圖像是熱敏圖像，并且所述處理器被配 置來通過分析在所述熱敏圖像內(nèi)所述能量束的聚焦區(qū)的熱信號標(biāo)志跟蹤所述能量束的聚 焦區(qū)和所述目標(biāo)組織塊之間的相對非周期性運(yùn)動。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置來基于所述能量束的聚焦區(qū)和目 標(biāo)組織塊之間的被跟蹤的相對非周期性運(yùn)動來自動調(diào)整所述熱治療設(shè)備的一個或多個熱 劑量特性，以將所述能量束的聚焦區(qū)位置保持在所述目標(biāo)組織塊處。
24.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置來基于所述能量束的聚焦區(qū)和所 述目標(biāo)組織塊之間的被跟蹤的相對非周期性運(yùn)動跟蹤所述目標(biāo)組織塊的經(jīng)治療區(qū)域和未 治療區(qū)域。全文摘要
一種影像引導(dǎo)的治療系統(tǒng)，包括配置來發(fā)射治療能量束的熱治療設(shè)備(超聲換能器)，并且該系統(tǒng)還包括配置來獲得目標(biāo)組織塊和熱治療設(shè)備的圖像的成像設(shè)備(如磁共振成像(MRI)設(shè)備)。該系統(tǒng)還包括控制器，配置來控制熱治療設(shè)備的熱劑量特性，以將能量束聚焦在位于患者體內(nèi)區(qū)域的目標(biāo)組織塊；以及處理器，配置來基于獲得的圖像在共同坐標(biāo)系中跟蹤熱治療設(shè)備和目標(biāo)組織塊各自的位置。可選地，系統(tǒng)包括配置來顯示獲得的圖像的顯示器。
文檔編號A61N7/02GK101888876SQ200880109807
公開日2010年11月17日 申請日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月1日
發(fā)明者B·阿西夫, J·沃特曼, Y·米但 申請人:因賽泰克有限公司