高强度聚焦超声辐照的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及引导的高强度聚焦超声(HIFU)治疗的领域。
【背景技术】
[0002]本发明涉及引导的高强度聚焦超声(HIFU)治疗。超声处置设备(即，HIFU治疗模块)指导超声辐照朝向感兴趣对象的靶区，所述感兴趣对象通常是生物，更典型地是人类。
[0003]间质和管腔内超声辐照设备常常包括机械可移动的换能器，所述机械可移动的换能器使得超声辐照的射束路径能够移动。示范性应用是利用能旋转的尿道内换能器处置前列腺癌。相应地，换能器是能移动的，以便控制在靶区之内HIFU能量被沉积的位置。致动器被提供以移动换能器。致动器由控制单元来控制，以移动(即，旋转)换能器，使得生成HIFU能量沉积的轨迹。相应地，能够按要求由HIFU模块加热整个靶区以用于处置。
[0004]如磁共振成像(MRI)的诊断成像在治疗领域中变得越来越重要。具体地，诊断成像用于获得靶区的温度信息，以监测对靶区的加热。这增加了处置的准确性。备选地，超声设备也能够用作该领域的成像设备。
[0005]在当前的包括诊断成像设备和超声处置设备的超声处置系统中，诊断成像设备用于提供在超声辐照的射束路径的方向上的温度信息。即，诊断成像设备被配置为监测在形成HIFU沉积(也被称为声处理)的区域中的温度。超声处置设备的控制单元被配置为基于测得的温度来控制在当前靶区处的激活。加热通过执行对射束方向的同步的声处理和移位来实现。例如，这在 Rajiv Chopra、Mathieu Burtnyk、Masoom A Haider 以及 MichaelJ Bronskill 的文章‘‘Method of MR1-guided conformal thermal therapy of prostatewith planar transurethral ultrasound heating applicators，，(Phys.Med.B1l.50，第4957-4975页，2005年)中被提出。具体地，提出使用以上所述的间质和管腔内超声辐照单元，声功率和旋转速度与靶标温度和沿着靶标位置处的声处理方向测得的温度之间的差成比例。该反馈温度控制递送声功率，直到沿着在当前靶位置处的射束路径到达靶温度。然而，归因于超声射束的宽度，沿着每个方向上的声处理在一定程度上重叠。此外，当超声射束不再覆盖区域时，热扩散的效应可以导致该区域的进一步加热。作为特定射束路径取向的结果，一旦射束被向前移动，则在该位置处发生额外的温度升高。仅在超声射束已经移动地足够远离位置时，完成对该位置的加热。因此，在靶轮廓处的最终温度超过靶标温度无法预测的值。
[0006]相应地，控制单元基于在当前HIFU沉积的区域之内的当前温度来决定要应用哪些声处理参数，例如，声功率、超声频率以及移动速度。这要求对超声辐照单元的精确校准，尤其是关于超声辐照的射束路径的方向。此外，归因于射束参数，如射束宽度，感兴趣对象的一些区域能够被暴露在高于所要求的剂量下。这延长了对感兴趣对象的处置所要求的时间，并且能够导致感兴趣对象在靶区之外的区域的不期望的处置。
【发明内容】
[0007]本发明的目标是提供针对高强度聚焦超声辐照加热的改进，所述改进克服了以上所述缺点中的至少一些。具体地，本发明的目标是提供一种超声处置设备、超声处置系统以及用于超声处置的方法，其使得能够实现基于高强度聚焦超声辐照加热的处置，其能够被容易地执行，其要求少量时间以用于校准目的，其能够在短时间内被执行，其能够以高准确度来执行，并且其包括损伤感兴趣对象在靶区之外的区域的低风险。
[0008]该目标由用于对感兴趣对象的部分进行加热的超声处置设备来实现，所述超声处置设备包括:超声辐照单元，其用于生成高强度聚焦超声辐照，其中，所述超声辐照的射束路径是能沿着用于将超声能量沉积在所述感兴趣对象的靶区之内的轨迹移动的；以及，控制单元，其用于控制所述超声辐照单元，以沿着所述轨迹移动所述超声辐照的所述射束路径并将超声剂量施加到所述靶区，其中，所述控制单元适于接收所述靶区的温度信息，并且适于基于接收到的温度信息来控制所述超声辐照单元，并且所述控制单元适于基于沿着所述轨迹的所述超声辐照的所述射束路径的当前方向和至少一个先前方向的温度来控制所述超声福照单元。
[0009]该目标也由超声处置系统来实现，所述超声处置系统包括以上所述的超声处置设备和用于提供感兴趣对象的靶区的温度信息的诊断成像设备，其中，所述超声处置设备的控制单元适于接收来自所述诊断成像设备的所述温度信息。
[0010]该目标还通过用于对感兴趣对象的部分进行加热的超声处置的方法来实现，所述方法包括以下步骤:生成高强度聚焦超声辐照，其中，所述超声辐照的射束路径是能沿着用于将超声能量沉积在所述感兴趣对象的靶区之内的轨迹移动的；控制所述超声辐照，以沿着所述轨迹移动所述超声辐照的所述射束路径并将超声剂量施加到所述靶区；接收所述靶区的温度信息；并且基于接收到的温度信息来控制所述超声辐照，其中，对所述超声辐照的控制是基于沿着所述轨迹的所述超声辐照的所述射束路径的当前方向和至少一个先前方向的温度的。
[0011]该目标也通过用于更新超声处置设备的软件包来实现，其中，所述软件包包含用于根据以上所述方法来控制所述超声处置设备的指令。
[0012]该目标还通过用于更新超声处置系统的软件包来实现，其中，所述软件包包含用于根据以上所述方法来控制所述超声处置系统的指令。
[0013]通过查看沿着已经完成加热的轨迹的所述超声辐射的聚焦的先前方向的温度或热剂量分布，实现改进的对所述处置的控制。即使该先前声处理不同于当前实施的声处理，但是已经发现，这是组织和超声系统表现的良好指标。所述控制单元确定在沿着所述超声福照轨迹的移动聚焦的当前加热未结束时施加何种超声剂量。所述超声剂量涉及声处理参数，例如，声功率、超声频率以及旋转速度。
[0014]对所述超声剂量的控制能够基于由所述诊断成像设备提供的温度或基于对基于由所述诊断成像设备提供的温度的热剂量的计算。两种途径均被证明是可靠的。在相等的分钟内到43°C (EM)处的加热中定义的热剂量涉及对足以获得对靶区的组织的期望的影响的时间和温度的评价。用来评估组织消融的典型热剂量阈值是240EM。不同的方法能够用于确定针对所述射束路径的先前位置沿着所述超声辐照的所述射束路径的所述轨迹达到的温度或热剂量。
[0015]简单的温度驱动途径包括使用反向定位(即，沿着所述轨迹的沿着所述超声辐照的所述先前方向)检测到的最大温度。该方法相对易于实施，这是因为不需要精确地估计声处理在何种程度上在时间或位置方面已经反向完成。该方法不依赖于移动速度，并且靶轮廓是相对鲁棒的。根据优选实施例，对最大温度的搜索被限制在所述超声辐照的所述射束路径的位置和/或热位置的相关范围。更优选地，对最大温度的搜索被限制在预定义的静态范围。对于具有所述超声辐照的旋转射束路径的设备，所述位