用于介入流程的配準裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在介入流程(例如，近距離治療或活檢)期間對細長引入元件(18)(如導管或針)進行配準的配準裝置。包括至少一個開口的引導元件(13)在通過開口將所述引入元件引入到生物(2)中時引導所述引入元件。與所述開口相關聯(lián)的溫度概況生成元件(14)生成所述開口處的特性溫度概況，所述特性溫度概況用于在所述引入元件存在于所述開口中時被轉移到所述引入元件。溫度確定單元(15)確定沿著所述引入元件的溫度，并且配準單元(16)對所述引入元件進行配準，其中，所述配準包括基于所確定的溫度來識別在所述引入元件上的所轉移的特性溫度概況。這允許配準單元以簡單且有效的方式在引入過程期間對引入元件進行配準。
【專利說明】
用于介入流程的配準裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及用于在介入流程(例如，近距離治療或活檢)期間對細長引入元件(例如，導管或針)進行配準的配準裝置、配準方法和配準計算機程序。本發(fā)明還涉及包括配準裝置的用于執(zhí)行介入流程的系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及包括配準裝置的用于在介入流程期間對生物體內(nèi)的細長引入元件進行成像的成像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在低劑量率(LDR)近距離治療和高劑量率(HDR)近距離治療中，用于引入輻射源的細長引入元件，如導管或針，由醫(yī)師在超聲成像引導下引入到人內(nèi)，以便利用由輻射源發(fā)射的輻射治療人的內(nèi)部區(qū)域。引入元件通常通過引導元件(如網(wǎng)格模板)的開口被引入被到人內(nèi)，并且必須在引入流程期間在超聲探頭的圖像坐標框架中被可視化。由于在超聲圖像中直接識別引入元件是困難的且通常是不準確的，因此已經(jīng)開發(fā)了用于確定引入元件的形狀的技術，例如光學形狀感測(0SS)。然而，利用這些技術，目前在引入過程期間對引入元件的配準仍是具有挑戰(zhàn)性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供用于在介入流程期間配準細長引入元件的配準裝置、配準方法和配準計算機程序，其允許以簡單且有效的方式配準引入元件。
[0004]在本發(fā)明的第一方面，呈現(xiàn)了一種用于對細長引入元件進行配準的配準裝置，所述弓I入元件適于被引入到生物中以在所述生物內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述配準裝置包括:
[0005]-引導元件，其包括至少一個開口，以在通過所述開口將所述引入元件引入到所述生物中時引導所述引入元件；
[0006]-溫度概況生成元件，其與所述開口相關聯(lián)，所述溫度概況生成元件用于生成所述開口處的特性溫度概況，所述特性溫度概況用于在所述引入元件存在于所述開口中時被轉移到所述引入元件；
[0007]-溫度確定單元，其用于確定沿著所述引入元件的溫度；以及
[0008]-配準單元，其用于對所述引入元件進行配準，其中，所述配準包括基于所確定的溫度來識別在所述引入元件上的所轉移的特性溫度概況。
[0009]由于與所述開口相關聯(lián)的溫度概況生成元件生成開口處的特性溫度概況，以用于在所述弓I入元件存在于所述開口時轉移到所述弓I入元件，并且由于溫度確定單元確定沿著引入元件的溫度，通過基于確定的溫度識別在引入元件上的轉移的特性溫度概況，配準單元能夠以簡單且有效的方式在引入過程期間對引入元件進行配準。
[0010]在開口處生成的特性溫度概況優(yōu)選地是例如不同于其中配準裝置被使用的環(huán)境的溫度的溫度概況，使得當在開口中存在引入元件中時，能夠基于沿著引入元件確定的溫度在引入元件上可靠地識別轉移的特性溫度概況。
[0011]優(yōu)選地，配準單元適于識別所述引入元件上的轉移的特性溫度概況的位置，并適于基于識別的位置來配準所述弓I入元件的位置。
[0012]例如，在實施例中，引入元件具有用于通過開口被引入到生物中的端部和細長體，其中，配準單元適于相對開口配準引入元件的端部的位置。尤其地，開口優(yōu)選適于將引入元件引導到特定方向(此處被稱為z軸方向)上，其中，配準單元適于相對于開口來配準引入元件的位置。這可以通過在引入元件上的轉移的特性溫度概況的識別的位置與端部到之間矢量添加線性距離到開口的已知位置來執(zhí)行。自然，還可以相對于具有與開口的已知空間關系的另一參考點來配準端部的位置。例如，可以關于引導元件的特定點來配準端部的位置。
[0013]優(yōu)選地，溫度概況生成元件被布置在開口內(nèi)。這能夠得到引導元件的非常緊湊和魯棒的設計。
[0014]優(yōu)選地，所述引入元件包括用于光學形狀感測的一個或多個光學形狀感測光纖，其中，所述溫度確定單元適于基于由在所述光學形狀感測光纖內(nèi)的溫度所誘發(fā)的應變來感測沿著所述引入元件的溫度。
[0015]如果引入元件包括光學形狀感測光纖，則配準單元優(yōu)選地適于還使用光學形狀感測來配準引入元件的位置。這允許準確的配準，即使引入元件不是直的而是彎曲的一例如，因為引入元件當其與生物內(nèi)的組織、器官等接觸時彎曲。在一個范例中，引入元件的整個長度可以被裝備有光學形狀感測光纖，使得能夠在引入過程期間的任何時間處相對于開口配準包括引入元件的端部的整個長度的位置。
[0016]總體而言，光纖感測涉及將光纖集成到儀器中以確定應變、溫度、電壓、形狀等。通常，確定過程涉及處理在將光發(fā)射到光纖之后接收到的反射光，所述光纖被裝備有光纖傳感器。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用光纖布拉格光柵確定應變，所述光柵根據(jù)應變反射進入光譜的特定部分。通過組合光纖與多個光纖布拉格光柵，能夠測量溫度誘發(fā)應變，以及集成來自例如沿著儀器的三個或更多光纖的應變，以實時重建其形狀(所謂的光學形狀感測)。針對關于使用光纖感測來確定溫度和形狀的更多細節(jié)，例如參考Francis T.S.Yu和Shizhuo Yin(Editors)，“Fiber Optic Sensors”2002，Dekker Inc.，通過引用將其并入本文。
[0017]因此，在本發(fā)明中，通過利用包括光學形狀感測光纖的引入元件，能夠借助于相同技術，來實施溫度確定功能以及例如用于配準包括引入元件的端部的整個長度的配準功會K。
[0018]在實施例中，所述至少一個開口包括多個開口，其中，每個開口包括存在識別元件，所述存在識別元件用于識別在開口中的所述引入元件的存在，并用于提供識別開口的開口識別信息，其中，所述配準單元適于基于所述開口識別信息來配準所述引入元件。
[0019]在一些介入流程期間，例如在低劑量率(LDR)近距離治療或前列腺活檢期間，引入元件必須被引入到生物中到多個緊密排列位置?？梢酝ㄟ^使用包括多個開口的引導元件有效執(zhí)行這種介入流程。引導元件優(yōu)選是網(wǎng)格模板，其中，開口布置在二維網(wǎng)格，優(yōu)選是規(guī)則網(wǎng)格中。在這種網(wǎng)格模板中，開口優(yōu)選地適于將引入元件引導到與網(wǎng)格模板的平面(此處被稱為χ-y平面)垂直的方向上。通過基于識別其中存在引入元件的開口的開口識別信息來配準引入元件，當配準引入元件的位置時，配準單元能夠容易地考慮在χ-y平面中的引入元件的位置。當然，還當開口將引入元件引導到其上的方向不垂直于網(wǎng)格模板的平面時，或當不同開口適于將引入元件引導到不同方向上時，或當開口未布置在二維網(wǎng)格，尤其是規(guī)則網(wǎng)格中時，開口識別信息能夠有助于配準引入元件的位置，假設已知開口與應當相對于其配準引入元件的位置的參考點之間的空間關系。
[0020]在基于開口識別信息配準引入元件的位置的備選中或者除此之外，可以使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(例如，可視或可聽通知)向醫(yī)師通知該信息。
[0021 ]優(yōu)選地，溫度概況生成元件適于僅當識別出引入元件存在于開口中時生成開口處的特性溫度概況。這使得能夠防止或至少減少開口或甚至整個引導元件的溫度隨著時間的偏移，當使用例如光學形狀感測時，這能夠導致空間擴展或由光學形狀感測光纖中的溫度誘發(fā)的應變的偏移，并且繼而導致空間分辨率的損失。
[0022]優(yōu)選地，所述配準裝置包括開口利用識別單元，所述開口利用識別單元用于針對每個開口識別所述開口是否已經(jīng)在介入流程期間被利用，其中，所述識別基于所述開口識別信息。
[0023]這能夠用作質(zhì)量檢查，以確保在介入流程期間沒有重復利用相同開口。例如，在典型的近距離治療，例如LDR近距離治療中，相同開口使用不超過一次來遞送治療。通過識別是否已經(jīng)在介入流程期間利用了開口，使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(例如可視或可聽通知)在醫(yī)師試圖重復利用所述開口時通知所述醫(yī)師，和/或可以以某種方式，諸如借助于機械快門阻塞開口，從而防止重復利用開口。優(yōu)選地，如果先前針對至少預定時間段已經(jīng)識別在開口中的引入元件的存在，則識別開口已經(jīng)被利用。
[0024]還優(yōu)選地，所述存在識別元件包括用于發(fā)射光的至少一個光源和用于檢測光的至少一個光檢測器，其中，當所述引入元件存在于所述開口中時，從所述光源到所述光檢測器的光路被阻塞，其中，所述存在識別元件適于基于所述光路的所述阻塞來識別所述開口中的所述引入元件的存在。
[0025]通過使用“擋光板”的概念，能夠容易地且可靠地識別開口中的引入元件的存在。優(yōu)選地，存在識別元件，尤其是光源和光檢測器，被布置在開口中。這能夠得到非常緊湊和魯棒的引導元件設計。此外，通過在開口內(nèi)布置存在識別元件，可以以更可靠的方式防止識別機制生成錯誤的報告。另外，可以更好地屏蔽光檢測器以防止周圍光的影響，所述周圍光會降低其敏感度。
[0026]在實施例中，至少一個開口包括多個開口，其中，針對每個開口，與所述開口相關聯(lián)的溫度概況生成元件適于生成所述開口處的不同的特性溫度概況，其中，所述配準裝置還包括存在識別單元，其用于識別在所述開口中的所述引入元件的存在，并且用于提供識別所述開口的開口識別信息，其中，所述識別基于在開口處的特性溫度概況之間的差異，其中，所述配準單元適于基于所述開口識別信息來配準所述引入元件。
[0027]在這種情況下，不針對每個開口，提供特定的存在識別元件。相反地，針對每個開口，基于在開口處的特性溫度概況之間的差異來識別開口中的引入元件的存在。例如，在開口處的特性溫度概況能夠不同于其絕對溫度，或者其能夠以不同方式在時間或空間上調(diào)制它們，或者這些技術的組合能夠用于生成彼此區(qū)分的不同特性溫度概況。
[0028]還在該實施例中，引導元件優(yōu)選是網(wǎng)格模板，其中，開口布置在二維網(wǎng)格中，優(yōu)選在規(guī)則網(wǎng)格中，并且開口優(yōu)選適于將引入元件引導到與網(wǎng)格模板的平面(此處，被稱為x-y平面)垂直的方向上。通過基于識別其中存在引入元件的開口的開口識別信息來配準引入元件，配準單元能夠在配準引入元件的位置時，容易地考慮在x-y平面中的引入元件的位置。
[0029]除了基于開口識別信息配準引入元件的位置之外或者在對基于開口識別信息配準引入元件的位置的備選中，還可以使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(例如，可聽或可見通知)來向醫(yī)師通知該信息。因此，在這種情況下，引入元件的配準包括配準其中存在引入元件的開口。
[0030]此外，能夠預見通過開口將多個引入元件同時引入到生物內(nèi)。在這種情況下，溫度確定單元優(yōu)選適于確定沿著每個引入元件的溫度，其中，因為生成開口處的不同的特性溫度概況，所以配準單元能夠優(yōu)選地適于識別哪個引入元件存在于哪個開口中。還可以使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(例如，可見或可聽通知)來向醫(yī)師通知該信息。
[0031]還優(yōu)選地，還在該實施例中，配準裝置包括開口利用識別單元，所述開口利用識別單元用于識別開口是否已經(jīng)在介入流程期間被使用，其中，識別基于開口識別信息。優(yōu)選地，如果先前針對至少預定時間段已經(jīng)識別在開口中的引入元件的存在，則識別出開口已經(jīng)被利用。優(yōu)選地，溫度概況生成元件包括至少一個光源，以用于通過以光源進行加熱來生成特性溫度概況，或者溫度概況生成元件包括特定加熱和/或冷卻元件，以用于通過加熱和/或冷卻來生成特性溫度概況。
[0032]如果如上所述使用“光柵”概念的存在識別元件被提供在配準裝置中，則第一變型是尤其有利的，因為在這種情況下，光源還能夠被重新使用，以還通過利用光源進行加熱而生成特性溫度概況，從而實現(xiàn)配準裝置的有效利用。在另一方面，通過提供用于通過加熱和/或冷卻生成特性溫度概況的特定加熱和/或冷卻元件，可以利用與以光源加熱相比更高的準確性生成特性溫度概況。
[0033]優(yōu)選地，所述開口沿著縱向軸延伸，并且所述特性溫度概況包括在所述縱向軸的方向上的空間溫度梯度。
[0034]能夠容易且可靠地識別在開口的縱向軸的方向上的空間溫度梯度。此外，例如，與時間溫度梯度相比，能夠更快地識別空間溫度梯度。
[0035]還優(yōu)選地，所述溫度概況生成元件包括加熱元件和冷卻元件，以通過加熱和冷卻的組合來生成所述空間溫度概況。
[0036]通過由加熱和冷卻的組合生成空間溫度概況，能夠防止或者至少減少開口或甚至整個引導元件的溫度隨著時間的偏移，在例如使用光學形狀感測時，所述偏移會導致空間擴展或由在光學形狀感測光纖中的溫度誘發(fā)的應變的偏移，并且繼而導致空間分辨率的損失。加熱元件和冷卻元件的組合包括熱電元件，尤其是Pel tier元件的兩個接合點，或者開口可以熱耦合到這樣的兩個接合點。優(yōu)選地，加熱元件和冷卻元件布置為空間鄰近，例如，它們能夠靠近彼此被布置在開口的縱向軸的方向上，以便生成在該方向上的空間溫度梯度。
[0037]在本發(fā)明的又一方面中，呈現(xiàn)了一種用于在生物內(nèi)執(zhí)行介入流程的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括:
[0038]-細長引入元件，其適于被引入到所述生物中，以在所述生物內(nèi)執(zhí)行介入流程；以及
[0039]-配準裝置，用于配準根據(jù)權利要求1所述的引入元件。
[0040]優(yōu)選地，所述配準裝置還包括與所述開口相關聯(lián)的旋轉約束元件，其中，所述旋轉約束元件包括第一元件，并且所述弓I入元件包括第二元件，其中，所述第一元件和所述第二元件一起適于將所述引入元件的旋轉約束到預定角度，其中，所述配準單元適于基于所述預定角度來配準所述引入元件的位置。
[0041]這在引入元件是彎曲的時是尤其有利的，因為當已知將引入元件的旋轉被約束到預定角度時，可以容易地識別其彎曲的取向并將其用于配準引入元件的位置。
[0042]在本發(fā)明的又一方面中，呈現(xiàn)了一種用于對生物內(nèi)的細長引入元件進行成像的成像系統(tǒng)，所述引入元件適于被引入到所述生物中，以在所述生物內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述成像系統(tǒng)包括:
[0043]-配準裝置，其用于配準根據(jù)權利要求2所述的引入元件(18);
[0044]-成像單元，其用于基于配準位置生成示出所述生物的內(nèi)部部分的圖像，其包括所述引入元件的所述配準位置；以及
[0045]-顯示器，其用于顯示所述圖像。
[0046]在本發(fā)明的又一方面中，呈現(xiàn)了一種用于配準細長元件的配準方法，所述引入元件適于被引入到生物內(nèi)以在所述生物內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述配準方法包括:
[0047]-通過使用包括至少一個開口的引導元件來在所述引入元件通過所述開口被引入到所述生物中時引導所述引入元件；
[0048]-通過使用與所述開口相關聯(lián)的溫度概況生成元件來生成在所述開口處的特性溫度概況，所述特性溫度概況在所述弓I入元件存在于所述開口中時被轉移到所述弓I入元件；
[0049]-通過使用溫度確定單元來確定沿著所述引入元件的溫度;并且
[0050]-通過使用配準單元來配準所述引入元件，其中，所述配準包括基于確定的溫度來識別在所述引入元件上的所轉移的特性溫度概況。
[0051]在本發(fā)明的又一方面中，呈現(xiàn)了一種用于配準細長引入元件的配準計算機程序，所述引入元件適于被引入到生物內(nèi)以在所述生物內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述配準計算機程序包括程序代碼單元，所述程序代碼單元用于令根據(jù)權利要求1所述的配準裝置執(zhí)行根據(jù)權利要求14所述的配準方法的步驟，其中，所述配準計算機程序在控制所述配準裝置的計算機上運行。
[0052]應當理解，根據(jù)權利要求1所述的配準裝置、根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)、根據(jù)權利要求13所述的成像系統(tǒng)、根據(jù)權利要求14所述的配準方法以及根據(jù)權利要求15所述的配準計算程序都具有相似和/或相同的優(yōu)選實施例，尤其是如在從屬權利要求中定義的實施例。
[0053]應當理解，本發(fā)明的優(yōu)選實施例還能夠是從屬權利要求與各獨立權利要求的任意組合。
[0054]本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文描述的實施例而顯而易見，并且將參考下文描述的實施例得到闡述。
【附圖說明】
[0055]在附圖中:
[0056]圖1示意性且示范性地示出了用于在人內(nèi)執(zhí)行近距離治療的系統(tǒng)的實施例；
[0057]圖2示意性且示范性地示出了圖1中示出的系統(tǒng)的網(wǎng)格模板和引入元件的截面視圖；
[0058]圖3示意性且示范性地圖示了識別在圖2所示的網(wǎng)格模板的開口中的引入元件的存在；
[0059]圖4示意性且示范性地圖示了對引入元件的旋轉進行約束；
[0060]圖5示意性且示范性地示出了圖1所示的系統(tǒng)的變型的網(wǎng)格模板和引入元件的截面視圖；
[0061]圖6示意性且示范性地示出了圖1所示的系統(tǒng)的變型的溫度概況生成元件；
[0062]圖7示出了示范性地圖示與圖1所示的系統(tǒng)一起使用的配準方法的實施例的流程圖；
[0063]圖8示意性且示范性地示出了用于在人內(nèi)執(zhí)行近距離治療的系統(tǒng)的另外的實施例;并且
[0064]圖9示意性且示范性示出了圖8所示的系統(tǒng)的網(wǎng)格模板和引入元件的截面視圖。
【具體實施方式】
[0065]圖1示意性且示范性地示出了用于在生物2(其在該范例中是人)內(nèi)執(zhí)行介入流程(此處，近距離治療)的系統(tǒng)的實施例。系統(tǒng)I包括細長引入元件18，所述引入元件用于將輻射源引入到人2內(nèi)。在該實施例中，引入元件18是針，其被引入到人2的前列腺19中。在引入過程期間，成像系統(tǒng)27用于對人2內(nèi)的引入元件18進行成像。
[0066]成像系統(tǒng)27包括:配準裝置26，其用于配準引入元件18;成像單元6、28，其用于基于配準位置生成示出人2的內(nèi)部部分的圖像，其包括引入元件18的配準位置；以及用于顯示圖像的顯示器7。
[0067]在圖像引導下，將引入元件18手動插入到人2內(nèi)，尤其是到前列腺19中。具體而言，成像系統(tǒng)27適于在引入過程期間對引入元件18進行成像，以執(zhí)行LDR近距離治療或HDR近距離治療，其中，成像單元6、28優(yōu)選地適于基于引入元件18的實際配準位置實時更新生成的圖像，并且其中，顯示器7適于實時顯示經(jīng)更新的圖像。
[0068]引入元件18具有要通過開口引入到人2內(nèi)的端部24和細長體25，所述開口由引導元件13所包括，以用于引導引入元件18。引導元件13此處為網(wǎng)格模板，在所述網(wǎng)格模板中，在二維規(guī)則網(wǎng)格中布置多個開口。其在圖2中更詳細地示范性且示意性地示出。
[0069]圖2是示意性且示范性示出具有開口8的網(wǎng)格模板13的截面視圖，其中，通過這些開口 8中的一個將引入元件18引入到人2內(nèi)。尤其是，開口 8適于將引入元件18引入到與網(wǎng)格模板13的平面(此處被稱為x-y平面)垂直的特定方向(此處被稱為z軸方向)上。有用于將輻射發(fā)射到目標區(qū)域(此處是人2的前列腺19)的輻射源22被定位在引入元件18內(nèi)。能夠通過使用連接部23(其可以是有線或其它機械連接)來在引入元件18內(nèi)移動輻射源22(優(yōu)選是放射性輻射源)。
[0070]除了網(wǎng)格模板13外，針對每個開口8，配準裝置26還包括與開口 8相關聯(lián)的溫度概況生成元件14，以生成在開口8處的特性溫度概況。當在開口8中存在引入元件18時，將特性溫度概況轉移到引入元件18。此處，溫度概況生成元件14包括至少一個光源3，其被布置在開口 8內(nèi)，以用于通過利用光源3進行加熱而生成特性溫度概況。
[0071]配準裝置26還包括:溫度確定單元15，其用于確定沿著引入元件18的溫度；以及配準單元16，用于配準引入元件18，其中，配準包括基于確定的溫度來識別在引入元件18上的轉移的特性溫度概況。
[0072]在該實施例中，配準單元16適于識別在弓I入元件18上的轉移的特性溫度概況的位置，并適于基于所識別的位置來配準引入元件18的位置。
[0073]例如，配準單元16能夠適于相對開口 8配準引入元件18的端部24的位置。這可以通過在引入元件18上的轉移的特性溫度概況的識別的位置與端部24之間矢量添加線性距離到開口 8的已知位置來執(zhí)行。
[0074]此處，引入元件18包括一個或多個(此處是三個(在圖2中只示出了其中兩個))光學形狀感測光纖40，以用于光學形狀感測，其中，溫度確定單元15適于基于由在光學形狀感測光纖40中的溫度誘發(fā)的應變感測沿著引入元件18的溫度。
[0075]在該實施例中，然后配準單元16適于使用光纖形狀感測來配準引入元件18的位置。這允許準確的配準，即使引入元件18不是直的而是彎曲的一例如，因為引入元件18當其與生物內(nèi)的組織、器官等接觸時彎曲。在該范例中，引入元件18的整個長度被裝備有光學形狀感測光纖40，使得能夠在引入過程期間的任何時間處相對于開口 8配準包括引入元件18的端部24的整個長度的位置。
[0076]此處，每個開口 8包括存在識別元件3、4，以用于識別在開口 8中的引入元件18的存在，并用于提供識別開口8的開口識別信息，其中，配準單元16適于基于開口識別信息來配準引入元件18。
[0077]在近距離治療期間，必須將引入元件18引入到人2內(nèi)的多個緊密排列位置處。這通過使用網(wǎng)格模板13有效執(zhí)行，所述網(wǎng)格模板包括多個開口8。在網(wǎng)格模板13中，開口8適于將引入元件18引導到與網(wǎng)格模板13的平面(此處，指的是x-y平面)垂直的方向上。通過基于識別其中存在引入元件18的開口 8的開口識別信息來配準引入元件18，當配準引入元件18的位置時，配準單元16能夠容易地考慮引入元件18在x-y平面中的位置。
[0078]除了基于開口識別信息配準引入元件18的位置外，還可以使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(例如，可見或可聽通知)將該信息通知給醫(yī)師。
[0079]此處，配準裝置26還包括開口利用識別單元50，以用于識別開口8是否已經(jīng)在近距離治療期間被使用，其中，識別是基于開口識別信息的。
[0080]這用作質(zhì)量檢查，用于確保在近距離治療期間不重復利用同一開口 8。通過識別開口8是否已經(jīng)在近距離治療期間被利用，當醫(yī)師試圖重復利用開口8時使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(在圖中未示出，例如可視或可聽通知)通知醫(yī)師。備選地，可以以某種方式(圖中未示出)，例如借助于機械快門，來阻塞開口 8，以防止重復利用開口 8ο在該實施例中，如果先前針對至少預定時間段已經(jīng)識別了在開口 8中存在引入元件18，則識別已經(jīng)利用了開口 8。
[0081]在該實施例中，存在識別元件3、4包括用于發(fā)射光的至少一個光源3以及用于檢測光的至少一個光檢測器4，其中，當引入元件18存在于開口8中時，從光源3到光檢測器4的光路被阻塞，其中，存在識別元件3、4適于基于光路的阻塞來識別開口8中的引入元件18的存在。這在圖3中更詳細地示出，圖3示意性且示范性示出了識別在網(wǎng)格模板13的開口8中的引入元件18的存在。
[0082]通過使用“擋光板”的概念，可以容易地且可靠地識別開口8中的引入元件18的存在。在該實施例中，光源3(在這種情況下是與用于生成在開口 8處的特定溫度概況的相同的光源3)和光檢測器4被布置在開口 8內(nèi)，這可以得到網(wǎng)格模板13的非常緊湊和魯棒的設計等優(yōu)點。
[0083]圖4示意性且示范性地圖示了對引入元件的旋轉進行約束。此處，配準裝置26還包括與開口8相關聯(lián)的旋轉約束元件43。旋轉約束元件43包括第一元件45，此處是凹口或凹處;并且引入元件18包括第二元件44，此處是手柄46上的縱向突起;其中，第一元件45和第二元件44一起適于將引入元件18的旋轉約束到預定角度，其中，配準單元18適于基于所述預定角度來配準引入元件18的位置。尤其地，如果引入元件18是彎曲的，由于引入元件18的旋轉已知被約束到預定角度，因此其彎曲的取向能夠容易地識別，并被用于配準引入元件18的位置。
[0084]圖5示意性且示范性示出了圖1所示的系統(tǒng)I的變型的網(wǎng)格模板13和引入元件18的截面視圖。該變形類似于系統(tǒng)I，然而，此處溫度概況生成元件114包括特定加熱和/或冷卻元件，其用于通過加熱和/或冷卻而生成特性溫度概況。其在圖6中更詳細地示意性且示范性地被示出。
[0085]在圖6中，示出了開口 8，其沿著縱向軸90延伸，并且溫度概況生成元件114包括加熱元件113和冷卻元件112，其用于通過加熱和冷卻的組合來生成空間溫度概況，其中，在這種情況下，特性溫度概況包括在縱向軸90的方向上的空間溫度梯度。
[0086]在開口8的縱向軸90的方向上的這樣的空間溫度梯度能夠被容易地且可靠地識別。此外，例如，與時間溫度梯度相比，空間溫度梯度的識別會更快。
[0087]此外，通過由加熱和冷卻的組合來生成空間溫度概況，能夠防止或者至少減少開口 8或甚至整個網(wǎng)格模板13的溫度隨著時間的偏移，所述偏移能夠導致空間擴展或由光學形狀感測光纖40中的溫度誘發(fā)的應變的偏移，并繼而導致空間分辨率的損失。加熱元件113和冷卻元件112的組合在此處包括熱電元件，尤其是Pel tier元件的兩個接合點，如在圖的左側(a)上圖示的。備選地，開口8可以熱耦合到這兩個接合點，如在圖的右側(b)上圖示的。在兩種情況下，導電體115被提供用于對熱電元件供電并用于控制空間溫度概況的幅度。導電體115連接到電源(在圖中未示出)，所述電源可以集成到和/或受控于例如溫度確定單元15ο
[0088]成像單元6、28包括附接到支撐元件17上的三維經(jīng)直腸超聲探頭28，網(wǎng)格模板13也附接到支撐元件17。支撐元件17確保網(wǎng)格模板13和超聲探頭28在近距離治療期間都是固定的。在近距離治療之前，尤其是在引入過程之前，成像單元6、28以及配準單元28已經(jīng)關于彼此被配準，使得可以將在圖像參考框架中的位置變換到在配準參考框架中的位置，反之亦然。由于網(wǎng)格模板13和超聲探頭28在整個近距離治療期間是固定的，所以用于在圖像參考框架和配準參考框架之間變換位置的該變換通過整個近距離治療是有效的。因此，例如，在圖像參考框架內(nèi)已知網(wǎng)格模板13的每個開口8的位置，亦即，在圖像參考框架中尤其已知通過其將引入元件18引入到人2中的網(wǎng)格模板13的開口 8的位置。因此，在已經(jīng)基于通過其將弓丨入元件18引入到人2內(nèi)的網(wǎng)格模板13的開口 8的已知位置識別了引入元件18的端部24和/細長體25的位置之后，在參考成像框架中也已知在人2內(nèi)的端部24的位置。
[0089]成像單元6、28包括超聲探頭28和圖像生成單元6。如果配準單元16適于配準引入元件18的端部24的位置，則圖像生成單元6能夠適于確定包括配準引入元件18的端部24的配準位置的人2內(nèi)的端部切片，并適于生成表示端部切片的端部圖像。顯示器7適于顯示生成的端部圖像。
[0090]成像單元6、28能夠適于確定軸向端部切片和/或矢狀端部切片，并適于生成分別表示軸向端部切片和/或矢狀端部切片的軸向端部圖像和/或矢狀端部圖像，其中，顯示器7可以適于顯示生成的軸向端部圖像和/或矢狀端部圖像。在實施例中，成像單元6、28能夠適于確定端部切片，使得其與引入元件18的細長體25垂直。
[0091]此處，配準單元16適于識別細長體25的位置，其中，成像單元6、28適于確定包括細長體25的長度的人2內(nèi)的體切片，并適于生成表示體切片的體圖像，其中，顯示器7適于顯示所生成的體圖像。尤其地，成像單元6、28適于確定體切片，使得確定的體切片包括細長體25的長度的最大部分。成像單元6、28還可以適于確定包括細長體25的長度的另外的部分的另外的體切片，并適于生成表示在人2內(nèi)的確定的另外的體切片的另外的體圖像，其中，顯示器7可以適于顯示另外的體圖像。成像單元6、28可以適于確定軸向端部切片和/或矢狀體切片，并適于生成分別表示軸向端部切片和/或矢狀體切片的軸向端部圖像和/或矢狀體圖像，其中，顯示器7可以適于顯示生成的軸向端部圖像和/或矢狀體圖像。
[0092]因此，顯示器7能夠顯示一幅或多幅圖像，所述圖像例如示出在引入過程期間在人2內(nèi)的引入元件18的端部24和/或細長體25。例如，可以選擇軸向圖像平面以包括引入元件18的端部24的配準位置，和/或可以根據(jù)超聲圖像體積重建示出引入元件18的最大長度的圖像平面，并將其顯示在顯示器7上。備選地或額外地，可以調(diào)整矢狀圖像以示出包含引入元件18的最大部分或程度的切片，并可以呈現(xiàn)對應于引入元件18的提醒的一幅或多幅另外的矢狀圖像，例如，作為縮略圖，其中，成像單元可以包括輸入單元30，如鍵盤、計算機鼠標、觸摸板等，以用于允許用戶選擇要更大地顯示的這些縮略圖中的一個。
[0093]成像單元6、28優(yōu)選適于覆蓋人2的體積，其允許成像單元6、28生成期望的圖像切片，而不必在身體上放置超聲探頭28。在實施例中，如果成像單元6、28不覆蓋足夠大以生成所有期望的圖像切片的圖像體積，則超聲探頭28能夠根據(jù)應該被成像的人2內(nèi)的期望切片的位置而安裝在由圖像生成單元6或另一控制單元所控制的移動單元上。例如，移動單元能夠是電動步進器，其相應定位超聲探頭28。如果替代三維超聲探頭28而使用具有超聲換能器的一維陣列的二維超聲探頭，還能夠使用該受控的移動單元，亦即，也在該情況下，能夠定位超聲探頭28，使得能夠對人2的期望切片進行成像。為了相應地控制移動單元，使用引入元件18的配準位置。
[0094]如果成像單元6、28適于覆蓋成像體積，亦即，如果超聲探頭28包括超聲換能器的二維陣列，則成像單元6、28能夠適于使用來自換能器陣列的超聲換能器的子集，其能夠用于生成示出引入元件18(尤其是引入元件18的端部24)的超聲圖像切片。針對該選擇，成像單元6、28能夠使用引入元件18的配準位置。
[0095]上述成像系統(tǒng)能夠用于幫助將引入元件引入以用于執(zhí)行LDR近距離治療或HDR近距離治療。在LDR近距離治療的情況下，引入元件可以是針，其插入以粘附到預先計劃(pre-plan)，其中 ，可以通過針將一個或多個放射性輻射源引入到人內(nèi) ，以便針對例如一天或若干天在目標區(qū)域中植入一個或若干放射性輻射源。在HDR近距離治療的情況下，放射性輻射源優(yōu)選不放置在目標區(qū)域中，而是例如僅臨時放置于引入元件內(nèi)的不同位置處幾分鐘，然后將其移除。如果成像系統(tǒng)用于執(zhí)行HDR近距離治療，則當將放射性輻射源引入到引入元件中時，能夠使用關于在插入流程期間獲得的引入元件的整個三維形狀和姿勢的知識來確定放射性輻射源的位置。因此，成像系統(tǒng)還能夠用于改進在HDR近距離治療期間放置放射性輻射源的準確性。
[0096]在下文中，將參考在圖7所示的流程圖描述用于配準細長引入元件18的配準方法的實施例，其中，引入元件18適于被引入到生物2(在該范例中是人)中，以用于執(zhí)行介入流程(在此處是近距離治療)。
[0097]在步驟101中，初始化系統(tǒng)I。尤其地，網(wǎng)格模板13鄰近人2被布置，并且超聲探頭28經(jīng)直腸被引入到人2內(nèi)。在步驟102中，當被引入到人2中時，通過使用包括至少一個開口8的引導元件13來引導引入元件18。在步驟103中，通過使用與開口8相關聯(lián)的溫度概況生成元件14、114來生成在開口8處的特性溫度概況，以用于當存在于開口8中時轉移到引入元件
18。在步驟104中，通過使用溫度確定單元15來感測沿著引入元件18的溫度。在步驟105中，通過使用配準單元16來配準引入元件18，其中，配準包括基于確定的溫度來識別在引入元件18上的轉移的特定溫度概況。在步驟106中，確定是否已經(jīng)滿足了異常終止標準。如果是這樣的情況，則在步驟107中結束配準方法。否則，配準方法繼續(xù)步驟102。因此，循環(huán)執(zhí)行對引入元件18的導引、在開口8處的特性溫度概況的生成、沿著引入元件18的溫度的感測以及引入元件18的配準，以便實時配準引入元件18，直到滿足異常終止標準。異常終止標準例如可以是用戶是否已經(jīng)經(jīng)由輸入30輸入應該異常終止所示方法，引入元件18的端部24是否已經(jīng)到達目標區(qū)域，是否識別引入元件18不再存在于開口 8中，等等。
[0098]圖8示意性且示范性示出了用于在人2內(nèi)執(zhí)行近距離治療的系統(tǒng)201的另外的實施例，其類似于以上參考圖1所述的系統(tǒng)I。然而，在該實施例中，沒有針對每個開口 8提供特定的存在識別元件。相反地，如圖9所示，針對每個開口 8，溫度概況生成元件214適于生成在開口 8處的不同的特性溫度概況，此處，包括在縱向軸的方向上的空間溫度梯度。然后，配準裝置226還包括存在識別單元5，以用于識別在開口8中的引入元件18的存在，并用于提供識別開口 8的開口識別信息，其中，識別基于在開口8處的特定溫度概況之間的差異。如在系統(tǒng)I中，配準單元16適于基于開口識別信息來配準弓I入元件18。
[0099]還在該實施例中，引導元件13是網(wǎng)格模板，其中，開口8被布置在二維規(guī)則網(wǎng)格中，并且開口 8適于將引入元件18引導到與網(wǎng)格模板的平面(此處，稱作x-y平面)垂直的方向上。通過基于識別其中存在引入元件的開口的開口識別信息來配準引入元件18，配準單元16能夠在配準引入元件18的位置時，容易地考慮引入元件18在x-y平面中位置。
[0100]作為基于開口識別信息配準引入元件18的位置的備選或者除此之外，可以使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(在圖中未示出，例如，可聽或可見通知)來向醫(yī)師通知該信息。因此，在這種情況下，引入元件18的配準包括配準其中存在弓I入元件18的開口 8。
[0101]此外，能夠預見通過開口 8將若干引入元件18(在圖中示出僅一個)同時引入到人2內(nèi)。在這種情況下，溫度確定單元15適于確定沿著引入元件18中的每個的溫度，其中，因為生成在開口 8處的不同的特性溫度概況，所以配準單元16能夠適于識別哪個引入元件18存在于哪個開口 8中。還可以使用適當?shù)耐ㄖ獧C制(圖中未示出)，例如，可見或可聽通知，向醫(yī)師通知該信息。
[0102]還在該實施例中，配準裝置226包括開口利用識別單元50，其用于識別開口8是否已經(jīng)在介入流程期間被使用，其中，識別基于開口識別信息。優(yōu)選地，如果先前針對至少預定時間段已經(jīng)識別了開口中的引入元件的存在，則識別已經(jīng)利用了所示開口。
[0103]盡管在上述實施例中，引入元件適于將輻射源引入到人內(nèi)以用于執(zhí)行近距離治療，但在其它實施例中，引入元件還能夠適于執(zhí)行活檢。例如，引入元件能夠是活檢針，以用于執(zhí)行前列腺活檢流程。
[0104]盡管在圖1-5、8和9中僅示出了單個引入元件，但是還能夠將若干引入元件插入到人內(nèi)。此外，盡管在上述實施例中生物是人，但是在其它實施例中生物還能夠是動物，并且盡管在上述實施例中引入元件被引入到前列腺中，但是引入元件還可以被插入到生物的其它部分中，尤其是到另一器官中。
[0105]盡管在上述實施例中，溫度生成元件和/或存在識別元件被布置在開口內(nèi)，但在其它實施例中，它們還可以例如在網(wǎng)格模板的前側或后側處被布置在開口處。
[0106]還應當注意，可以以改造現(xiàn)有引導元件(尤其是現(xiàn)有的網(wǎng)格模板)的改造設備的形式提供配準裝置的各種元件。例如，可以以用于附接到現(xiàn)有網(wǎng)格模板的改造設備的形式提供溫度生成元件、旋轉約束元件等。
[0107]盡管在超聲成像系統(tǒng)的背景下描述了本發(fā)明，但是在其它實施例中，成像系統(tǒng)還能夠例如是CT成像系統(tǒng)或MRI成像系統(tǒng)。
[0108]通過研究附圖、說明書和權利要求書，本領域的技術人員在實踐所要求保護的本發(fā)明時可以理解和實現(xiàn)所公開的實施例的其他變型。
[0109]在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或者步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。
[0110]單個單元或設備可以履行權利要求中記載的若干項目的功能。盡管互不相同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0111]能夠由任何其他數(shù)目的單元或者設備執(zhí)行由一個或者若干單元或者設備執(zhí)行的操作，如沿著引入元件的溫度的確定、引入元件的配準等。例如，溫度確定單元15能夠被集成到配準單元16，使得配準單元6還可以確定沿著引入元件的溫度。根據(jù)配準方法的配準裝置的操作和/或控制可以被實施為計算機程序的程序代碼和/或為專用硬件。計算機程序可以存儲/分布在諸如與其他硬件一起或者作為其他硬件的部分提供的光學存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適合的介質(zhì)上，但是也可以以其他形式分布，諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)分布。
[0112]在權利要求中的任何附圖標記不應被解釋為對范圍的限制。
【主權項】
1.一種用于對細長引入元件(18)進行配準的配準裝置，所述引入元件(18)適于被引入到生物(2)中，以在所述生物(2)內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述配準裝置(26; 226)包括: -引導元件(13)，其包括至少一個開口(8)，以在通過所述開口(8)將所述引入元件(18)引入到所述生物(2)中時引導所述引入元件(18); -溫度概況生成元件(14; 114; 214)，其與所述開口(8)相關聯(lián)，所述溫度概況生成元件用于生成所述開口(8)處的特性溫度概況，所述特性溫度概況用于在所述引入元件(18)存在于所述開口( 8)中時被轉移到所述弓I入元件(18); -溫度確定單元(15)，其用于確定沿著所述引入元件(18)的溫度；以及 -配準單元(16)，其用于對所述引入元件(18)進行配準，其中，所述配準包括基于所確定的溫度來識別在所述引入元件(18)上的所轉移的特性溫度概況。2.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述配準單元(16)適于識別在所述引入元件(18)上的所轉移的特性溫度概況的位置，并且適于基于所識別的位置來對所述引入元件(18)的位置進行配準。3.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述引入元件(18)包括用于光學形狀感測的一個或多個光學形狀感測光纖(40)，其中，所述溫度確定單元(15)適于基于由所述光學形狀感測光纖(40)中的溫度誘發(fā)的應變來感測沿著所述引入元件(18)的所述溫度。4.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述至少一個開口(8)包括多個所述開口(8)，其中，每個開口(8)包括存在識別元件(3、4)，所述存在識別元件用于識別所述開口(8)中的所述引入元件(18)的存在，并且用于提供識別所述開口(8)的開口識別信息，其中，所述配準單元(16)適于基于所述開口識別信息來對所述引入元件(18)進行配準。5.根據(jù)權利要求4所述的配準裝置，還包括開口利用識別單元(50)，其用于針對每個開口(8)識別所述開口(8)是否已經(jīng)在所述介入流程期間被利用，其中，所述識別基于所述開口識別?目息。6.根據(jù)權利要求4所述的配準裝置，其中，所述存在識別元件(3、4)包括用于發(fā)射光的至少一個光源(3)和用于檢測所述光的至少一個光檢測器(4)，其中，當所述引入元件(18)存在于所述開口(8)中時，從所述光源(3)到所述光檢測器(4)的光路被阻塞，其中，所述存在識別元件(3、4)適于基于所述光路的所述阻塞來識別所述開口(8)中的所述引入元件(18)的所述存在。7.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述至少一個開口(8)包括多個開口(8)，其中，針對每個開口(8)，與所述開口(8)相關聯(lián)的所述溫度概況生成元件(214)適于生成所述開口(8)處的不同的特性溫度概況，其中，所述配準裝置(226)還包括存在識別單元(5)，所述存在識別單元用于識別所述開口(8)中的所述引入元件(18)的所述存在，并且用于提供識別所述開口(8)的開口識別信息，其中，所述識別基于在所述開口(8)處的所述特性溫度概況之間的差異，其中，所述配準單元(16)適于基于所述開口識別信息來對所述引入元件(18)進行配準。8.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述溫度概況生成元件(14;214)包括至少一個光源(3)，以通過利用所述光源(3)進行加熱來生成所述特性溫度概況，或者其中，所述溫度概況生成元件(14;214)包括特定加熱和/或冷卻元件(I 13、112)，以通過加熱和/或冷卻來生成所述特性溫度概況。9.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述開口(8)沿著縱向軸(90)延伸，并且所述特性溫度概況包括在所述縱向軸(90)的方向上的空間溫度梯度。10.根據(jù)權利要求1所述的配準裝置，其中，所述溫度概況生成元件(114;214)包括加熱元件(112)和冷卻元件(113)，以通過加熱和冷卻的組合來生成空間溫度概況。11.一種用于在生物(2)內(nèi)執(zhí)行介入流程的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)(1;201)包括: -細長引入元件(18)，其適于被引入到所述生物(2)中，以在所述生物(2)內(nèi)執(zhí)行所述介入流程；以及 -配準裝置(26;226)，其用于對根據(jù)權利要求1所述的引入元件(18)進行配準。12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述配準裝置(26)還包括與所述開口(8)相關聯(lián)的旋轉約束元件(43)，其中，所述旋轉約束元件(43)包括第一元件(45)，并且所述引入元件(I 8)包括第二元件(44 )，其中，所述第一元件(45)和所述第二元件(44) 一起適于將所述引入元件(18)的旋轉約束到預定角度，其中，所述配準單元(16)適于基于所述預定角度來對所述弓I入元件(18)的位置進行配準。13.—種用于對生物(2)內(nèi)的細長引入元件(18)進行成像的成像系統(tǒng)，所述引入元件(18)適于被引入到所述生物(2)中，以在所述生物(2)內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述成像系統(tǒng)(27;227)包括: -配準裝置(26;226)，其用于對根據(jù)權利要求2所述的引入元件(18)進行配準； -成像單元(6、28)，其用于基于配準位置來生成示出所述生物(2)的內(nèi)部部分的圖像，所述圖像包括所述引入元件(18)的所述配準位置；以及 -顯示器(7)，其用于顯示所述圖像。14.一種用于對細長引入元件(18)進行配準的配準方法，所述引入元件(18)適于被引入到生物(2)中，以在所述生物(2)內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述配準方法包括: -通過使用包括至少一個開口(8)的引導元件(13)來在通過所述開口(8)將所述引入元件(18)引入到所述生物(2)中時引導所述引入元件(18); -通過使用與所述開口(8)相關聯(lián)的溫度概況生成元件(14; 114;214)來生成所述開口(8)處的特性溫度概況，所述特性溫度概況用于在所述導入元件(18)存在于所述開口(8)中時被轉移到所述弓I入元件(18); -通過使用溫度確定單元(15)來確定沿著所述引入元件(18)的溫度;并且 -通過使用配準單元(16)來對所述引入元件(18)進行配準，其中，所述配準包括基于所確定的溫度來識別在所述引入元件(18)上的所轉移的特性溫度概況。15.—種用于對細長引入元件(18)進行配準的配準計算機程序，所述引入元件(18)適于被引入到生物(2)中，以在所述生物(2)內(nèi)執(zhí)行介入流程，其中，所述配準計算機程序包括程序代碼單元，所述程序代碼單元用于令根據(jù)權利要求1所述的配準裝置(26;226)執(zhí)行根據(jù)權利要求14所述的配準方法的步驟，其中，所述配準計算機程序在控制所述配準裝置(26; 226)的計算機上運行。
【文檔編號】A61B90/00GK106061417SQ201580010743
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月28日
【發(fā)明人】G·L·T·F·豪特瓦斯特, D·賓內(nèi)卡普, S·巴拉特, E·德赫甘馬爾瓦斯特, J·克呂克爾, M·L·弗萊克斯曼, A·M·塔赫瑪塞比馬拉古奧施
【申請人】皇家飛利浦有限公司