专利名称：用于沉积能量的治疗系统的制作方法
用于沉积能量的治疗系统
背景技术：
本发明涉及一种用于向目标区域内沉积能量的治疗系统。从N. J. McDannold 等人在 Radiology 211(1999)第 419-426 页的文章 "Determination of the optimal delay between sonications during focused ultrasound surgery in rabbits by using MR imaging to monitor thermal build-up in vivo”中可获知这种治疗系统。在这一文献中提及了在有机体内的超声降解(sonication)试验，其中，研究了用 于监测组织的消融的系统。这种已知的系统监测消融过程，在这一过程中监测对组织的热 损伤。用于监测消融的已知系统例如基于磁共振图像执行监测。此外，所引用的文献提到 能够如超声降解以聚焦超声波的形式施予能量。所引用的文献还提到施予紧密间隔的超声 降解，由超声降解间的延迟来间隔所述超声降解从而使热积聚最小化。亦即，通过冷却期在 时间上分隔能量的连续沉积。为了使这种超声降解间的延迟最小，应当在治疗期间测量温 度积聚。然后将这一温度信息用于控制超声降解间的延迟。能量的连续沉积之间的冷却期能够使在直接向其中沉积能量的焦点区域周围 的区域内的温度降低。因此，降低了焦点区域周围的区域内的温度积聚，即所谓的离焦 (off-focus)温度积聚。因此，降低了对焦点区域外的健康组织造成热损伤的风险。该治疗系统配备有温度测定(thermometry)模块以测量测量场中的温度。一般而 言，测量场包含直接向其中沉积能量的焦点区域。基于测量到的温度控制能量的连续沉积 之间的冷却期的持续时间。通过这种方式，避免了用于连续沉积能量的时间长于必要的时 间，同时避免了离焦温度积聚。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够更为精确地向目标区域内施加能量、具体而言能够 更为精确地设置冷却期的治疗系统。通过根据本发明的治疗系统实现这一目标，所述治疗系统包括用于在目标区域内 执行能量的连续沉积的治疗模块并且所述连续沉积由冷却期分隔，所述治疗系统配备有-温度测定模块，其用于测量测量场中的温度，以及-控制模块，其用于根据在冷却期之前的能量沉积期间所测量到的离焦最大温度 调整冷却期。根据本发明，基于在之前的能量沉积中焦点区域外的最大温度设置冷却期。这涉 及对最大温度的相对简单的测量。因为更为精确地设置了冷却期的持续时间，以便一旦温 度已经充分降低即启动下一次能量沉积，从而使得离焦温度积聚的风险较低。具体而言，当采用MR温度测定时，获取特别是目标区域以及离焦区域的温度的相 对测量。亦即，相对于独立能量沉积开始处的基线值精确地获取温度。由于已经根据第一 能量沉积精确设置了连续能量沉积之间的冷却期，能够将可靠的相等基线温度应用于随后 的能量沉积。
本发明的观点之一是焦点区域外组织的温度积聚取决于所沉积的能量密度。特别 是针对以聚焦超声射束的形式沉积能量的情况。可以精确地演绎计算所沉积的能量密度并 将其用于估计离焦区域内的最大温度。离焦区域内的最大温度近似线性地取决于所沉积的 能量密度，即在离焦区域内所沉积的超声能量密度。通过垂直于射束路径的横截面形成焦 点离焦。当在加热期间能够忽略在离焦超声锥中间由于热扩散造成的温度下降时，该线性 相关表现为正确的。根据本发明的另一方面，对冷却期的持续时间的相比较而言简单的近似与在能量 沉积之前离焦区域达到的最大温度的平方成比例。当能量沉积的射束路径的横截面为圆形 时(例如如果射束路径为锥形的形状)，冷却期对最大温度的这种依赖关系保持得非常好。 在其他情况下，将轻微扰乱该平方关系，但能够针对任何射束路径横截面计算准确的关系。将参考从属权利要求中限定的实施例进一步详细阐述本发明的这些方面和其他 方面。在本发明的具体实施例中，治疗模块是高强度聚焦超声发射器。在这一实施例中， 通过利用高强度聚焦超声(HIFU)射束照射目标区域来执行能量沉积，其常常称为‘超声降 解’。HIFU射束令主要在焦点区域内的组织局部受热，其在焦点区域内引起热消融。还在 HIFU射束内的其他区域中发生轻微受热。在本发明的另一实施例中，治疗模块是微波发射器。在这一实施例中，通过利用微 波照射来照射目标区域从而执行能量沉积。微波辐射令组织局部受热，其在焦点区域内引 起热消融，同时还使离焦面积内的组织轻微受热。在本发明的另一实施例中，治疗模块是RF天线。在这一实施例中，经由来自与目 标区域接触放置的天线的热传导来沉积能量。RF加热令局部温度升高，其引起天线周围的 热消融，并且通过根据最大温度上升改变能量密度，可以采用以上列出的各方面的全部。在本发明的另一实施例中，监测模块可以依赖用于治疗监测的MRI、超声或CT图 像。还可以使用任何其他温度敏感的成像模态。本发明还涉及如权利要求3中限定的计算机程序。可以在诸如⑶-rom盘或USB记 忆棒的数据载体上提供本发明的计算机程序，或者从诸如万维网(world-wide web)的数据 网络上下载本发明的计算机程序。当被安装到包括在治疗系统中的计算机中时，该治疗系 统能够根据本发明进行操作并实现使用的更高的安全性以及对冷却期的更为精确的设置。下文将参考所描述的实施例以及参考相应的附图阐述本发明的这些方面和其他 方面。
在附图中，图1示出了其中采用了本发明的治疗系统的图形表示；图2示出了冷却时间的范例。
具体实施例方式图1示出了其中采用了本发明的治疗系统的图形表示。例如为高强度聚焦超声 (HIFU)单元形式的治疗单元1生成以聚焦超声射束11形式的治疗行为。聚焦超声射束11被精确地指向包括真实目标3的目标区域2。例如，该目标是待治疗患者的器官2 ( 一部分) 中的肿瘤。操作HIFU单元1，使得聚焦超声射束11在目标区域2的体积上方移动。超声 射束11在目标区域内沉积能量，尤其令肿瘤内的温度升高。通过这种方式，组织的预期部 分被升高到发生组织坏死的水平。一旦达到了预期的热剂量或温度，将在目标区域内的肿
瘤组织中和肿瘤组织周围发生最终的坏死。具体而言，能够以简单的近似将热剂量计算为
权利要求
1.一种治疗系统，包括用于在目标区域内执行能量的连续沉积的治疗模块，所述连续 沉积由冷却期分隔，所述治疗系统配备有-温度测定模块，其用于测量测量场中的温度，以及 -控制模块，其用于调整冷却期，所述调整是根据 -在所述冷却期之前的能量沉积期间所测量到的离焦最大温度。
2.如权利要求1所述的治疗系统，其中，所述治疗模块是高强度超声发射器或微波发 射器。
3.一种计算机程序，其包含指令，用于在目标区域内执行能量的连续沉积，所述连续沉积由冷却期分隔； 由冷却期分隔所述连续沉积； 测量测量场中的温度，以及基于在所述冷却期之前的能量沉积期间所测量到的离焦最大温度调整所述冷却期。
全文摘要
一种治疗系统，包括例如高强度聚焦超声发射器的治疗模块，用以在目标区域内执行能量的连续沉积，其中，所述连续沉积由冷却期分隔。所述治疗系统配备有温度测定模块，例如通过配置用于温度测定的磁共振检查系统以测量测量场中的温度。控制模块根据在所述冷却期之前的能量沉积期间所采集的离焦最大温度调整冷却期。
文档编号A61B17/00GK102149430SQ200980135015
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月3日 优先权日2008年9月9日
发明者G·J·恩霍尔姆, M·O·科勒, S·索卡, T·J·韦雷 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司