散热体参数确定装置的制造方法

散热体参数确定装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种散热体参数确定装置，所述散热体参数确定装置用于通过使测量出的温度分布(其优选通过超声测温所测量出)与建模的温度分布之间的偏差最小化来确定目标(例如，人体(3))内的散热体(如血管)的参数，其中，所述建模的温度分布是基于所提供的热源参数(如消融针(2)的位置)和要通过使用给定的热模型确定的散热体参数来建模的。对散热体参数(其可以是几何参数和/或流量参数)的这种确定考虑了真实的温度分布，并因此基于对温度分布的真实散热体影响。这能够引起对散热体参数的改进的确定，并因此引起可以基于确定出的散热体参数确定出的更准确的温度分布。
【专利说明】
散热体参数确定装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及用于确定目标内的散热体的参数的散热体参数确定装置、方法以及计 算机程序。本发明还涉及用于使用确定出的散热体参数来确定目标内的温度分布的温度分 布确定装置、方法以及计算机程序。本发明也涉及包括温度分布确定装置的加热系统。
【背景技术】
[0002] US 2007/106157A1公开了一种用于向特定的一团组织选择性地递送热疗的系统。 所述系统包括热源、超声成像探头、用于识别所述特定的一团组织何时达到预定温度的模 块，以及适于实施使用热源来改变所述特定的一团组织的温度并在所述特定的一团组织返 回到先前温度时收集第一组超声数据的功能的控制器。所述控制器还适于实施以下功能： 使用第一组超声数据来确定对应于所述特定的一团组织的热扩散率参数，使用所述热源来 将所述特定的一团组织的温度改变为预定值，同时收集第二组超声数据，并确定将所述特 定的一团组织的所述温度改变为所述预定值所需要的时间长度。所述控制器还适于实施以 下功能:使用所述热扩散率参数、所述第二组超声数据、所述时间长度以及生物组织传热模 型来确定对应于所述热源和所述特定的一团组织的热源幅值参数，从而针对所述热源和所 述特定的一团组织校准所述生物组织传热模型。
[0003] EP 2 387 963 Al公开了一种用于确定目标内的由于向所述目标施加能量引起的 温度分布的温度分布确定装置，其中，所述温度分布确定装置包括:温度分布测量单元，其 用于测量当所述目标被施加能量使得所述目标被加热到第一温度范围内的温度时所述目 标内的空间和时间依赖的第一温度分布；以及温度分布估计单元，其用于基于经测量的第 一温度分布的空间和时间依赖性在不同于所述第一温度范围的第二温度范围内估计所述 目标内的空间和时间依赖的第二温度分布。
[0004] US 2013/296743 Al公开了一种超声扫描器，所述扫描器包括能用于利用扫描序 列的超声波束进行扫描的发射器，以及被配置为根据治疗计划创建扫描序列并被配置为针 对至少所述扫描序列的部分关闭所述发射器的处理器。所述超声扫描器还包括触发输出 部，所述触发输出部被配置为向治疗设备输出触发，其中，所输出的触发响应于所述扫描序 列。
[0005] WO 2010/140125A1公开了一种治疗系统，所述治疗系统包括:超声治疗单元，其被 布置为以高强度超声来声处理患者身体的至少部分；以及磁共振成像单元，其被布置为从 所述身体的所述部分采集磁共振信号，并被配置为根据所述磁共振信号来重建温度记录图 磁共振图像。所述治疗系统还包括超声诊断单元，所述超声诊断单元被布置为从所述身体 的所述部分采集超声信号，并被配置为根据所述超声信号导出至少一个局部温度值。
[0006] US 2011/0060221 Al公开了一种用于在例如射频(RF)消融流程期间消融人体的 部分时确定人体内的温度分布的温度分布确定装置。所述温度分布确定装置适于测量与表 示所述人体内的不同位置处的温度的超声数据相关的温度，并适于使用这些超声数据利用 时间依赖的机器训练的模型在所述人体内对温度分布进行建模。在一实施例中，解剖超声 信息用于指示人体内的血管，其中，该信息用于校正经建模的温度分布。
[0007] 由于不同的血管（其表现出具有与解剖超声信息所指示的相同的解剖结构)可能 不同地影响温度分布，所以最终确定出的经校正的温度分布可能是不准确的。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于提供一种用于确定目标内的散热体的参数的散热体参数确定 装置、方法以及计算机程序，其允许改进对温度分布的确定。本发明的另外的目的在于提供 一种用于确定目标内的温度分布的温度分布确定装置、方法以及计算机程序，其使用确定 出的散热体参数，并因此允许对温度分布进行更准确的确定。此外，本发明的目的还在于提 供一种用于加热目标的加热系统，其包括温度分布确定装置。
[0009] 在本发明的第一方面中，提出了一种用于确定目标内的散热体的参数的散热体参 数确定装置，所述散热体参数确定装置包括：
[0010] -散热体位置提供单元，其用于提供散热体位置；
[0011]-温度分布测量单元，其用于测量所述目标中靠近所提供的散热体位置的温度分 布；
[0012] -热源参数提供单元，其用于提供热源的参数，所述热源的参数定义对所述目标的 加热；
[0013] -模型提供单元，其用于提供描述当所述目标被所述热源加热时所述目标内的温 度分布的模型，其中，所述模型取决于散热体参数和热源参数；
[0014] -参数确定单元，其用于通过使已经靠近所提供的热源位置测量出的所述温度分 布与建模的温度分布之间的偏差最小化来确定所述散热体参数，其中，所述建模的温度分 布是基于所提供的热源参数和要通过使用所提供的模型确定出的所述散热体参数来建模 的。
[0015] 由于通过使所述测量出的温度分布与所述建模的温度分布之间的偏差最小化来 确定所述散热体参数，其中，所述建模的温度分布是基于所提供的热源参数和要通过使用 所提供的模型确定出的各个散热体参数来建模的，所以对所述散热体参数的确定考虑所述 目标内的真实的温度分布，并因此基于其对所述温度分布的真实影响。这能够引起对所述 散热体参数的改进的确定，并因此引起可以基于所述确定出的散热体参数确定出的更准确 的温度分布。
[0016] 所述温度分布测量单元适于确定空间和/或时间温度分布。所述温度分布测量单 元优选包括用于采集所述目标的超声数据的超声探头，以及用于基于采集到的超声数据来 确定所述温度分布的超声测温单元。所述超声探头适于将超声波发送到所述目标中，并接 收从所述目标反向散射的超声波，以便采集所述超声数据。在一实施例中，所述散热体是血 管，并且所述超声探头能够采集三维的超声数据，其中，可以使用用于确定可能穿过所述血 管的一个或多个平面的温度分布超声数据。通过使用能够采集三维的超声数据的超声探 头，能够非常灵活的放置穿过所述血管的所述一个或多个平面。
[0017] 所述散热体位置提供单元能够适于基于由所述超声探头采集到的所述目标的所 述超声数据来确定所述散热体位置。尤其地，所述超声探头能够适于测量三维的超声数据， 以便提供体积数据集，所述散热体位置提供单元能够通过使用例如已知的分割技术来在所 述体积数据集中检测所述散热体(尤其是血管）。因此，所述超声探头能够用于至少两个目 的:测量温度分布和确定散热体位置，其能够得到更紧凑的散热体确定装置。
[0018] 在一实施例中，为了确定所述散热体参数，所述温度分布测量单元可以测量仅靠 近所提供的散热体位置的温度分布，其中，测量出的温度分布可以用于确定所述散热体参 数。在一实施例中，为了确定所述散热体参数，可以靠近所提供的散热体位置测量温度分 布，并也可以在距离所述散热体位置较大的距离处测量温度分布，其中，为了确定所述散热 体参数，可以仅使用靠近散热体位置测量出的温度分布。所述热源参数提供单元可以适于 确定定义对所述目标的加热的一个或若干热源参数，并适于提供确定出的一个或若干热源 参数，或者所述热源参数提供单元可能只是存储单元，在所述存储单元中存储先前确定出 的和/或接收到的一个或若干热源参数，并能够从所述存储单元取回所述一个或若干热源 参数以提供这些参数。例如，所述一个或若干热源参数包括:热源的位置、递送给目标的热 量，尤其是何时递送给目标多少热量等。
[0019] 在一实施例中，所述目标是生物，如人或动物，所述散热体是血管，并且所述热源 是用于消融所述生物的组织区域的消融元件。在这种情况下，可以通过定位系统来确定消 融元件的位置，所述定位系统例如是X射线定位系统、电磁(EM)定位系统、光形状感测(OSS) 定位系统等，其中，能够将由定位系统确定出的位置发送给热源参数提供单元，以便允许热 源参数提供单元将确定出的位置提供为热源参数。此外，用于控制消融元件进行的加热的 加热控制单元能够适于向热源参数提供单元发送关于加热时间和加热量的加热信息，以便 允许热源参数提供单元将该信息提供为热源参数。消融元件能够是RF消融元件、微波消融 元件、高强度聚焦超声(HIFU)消融元件或适于加热目标的任意其它消融元件。
[0020] 所述参数确定单元能够适于确定一个或若干散热体参数。此外，所述模型提供单 元能够适于提供模型，所述模型取决于一个或若干散热体参数和/或所述模型取决于一个 或若干热源参数。在一实施例中，所述热源参数确定装置适于确定一个或若干散热体参数， 所述一个或若干散热体参数包括所述散热体在所述目标内的位置和/或当所述散热体包括 具有流动流体的管状结构时所述管状结构的流动方向和/或直径和/或流速。这些散热体参 数非常适合于确定改进的温度分布。然而，所述散热体参数确定装置也能够适于备选地或 额外地确定其它散热体参数。
[0021] 在另一实施例中，所述散热体参数确定装置包括初始散热体参数提供单元，所述 初始散热体参数提供单元用于提供初始散热体参数以对所提供的模型进行初始化，其中， 所述参数确定单元适于利用经初始化的模型开始对所述散热体参数的所述确定。所述初始 散热体参数提供单元能够适于例如提供所述散热体位置和/或所述当散热体包括具有流动 流体的管状结构时所述管状结构的直径和/或流速和/或流向。这些初始散热体参数能够提 供对通过使测量出的温度分布与建模的温度分布之间的偏差最小化来确定一个或若干散 热体参数的过程的良好开始，这可以引起更快的确定过程，并引起所述确定过程发现大于 总体最小值的局部最小值的可能性减小。
[0022] 所述散热体参数确定装置包括散热体位置提供单元，所述散热体位置提供单元用 于提供散热体位置，其中，所述温度分布测量单元适于测量靠近所提供的散热体位置的温 度分布。因此，所述温度分布测量单元优选适于测量邻近所提供的散热体位置或在该位置 附近的温度分布。尤其地，距离散热体位置的距离可以是预先定义的，并用于确定散热体参 数，能够在与散热体位置具有等于或小于预先定义的距离的距离的目标的部分中测量温度 分布，其中，所述目标的这些部分可以被视为靠近散热体位置。如果也测量了在所述目标的 其它部分中的温度分布，则优选仅使用针对所述目标的靠近部分测量出的温度分布来确定 散热体参数。预先定义的距离优选是3cm，更优选是2cm并且甚至更优选的是lcm。在一实施 例中，可以通过使用在穿过散热体(尤其是血管)的一个或若干扫描平面中由超声探头采集 的超声数据来测量温度分布，使得所述一个或若干扫描平面中的每个包括交叉区，在所述 交叉区中所述散热体与各个扫描平面交叉。为了确定散热体参数，可以仅使用在一个或若 干扫描平面中的部分温度分布，其具有小于预先定义的距离的距交叉区的边界最短的距 离，其中，这些部分温度分布可以被视为靠近散热体。因此，可以仅使用部分温度分布，其例 如对应于各个交叉区周围的边缘(尤其是环），其中，所述边缘的厚度是由预先定义的距离 所定义的。另外，在一实施例中，在温度分布的靠近部分中，仅部分可以用于确定散热体参 数，其是基于对应于尚未穿过散热体的反向散射的超声波的超声数据确定出的。对应于尚 未穿过散热体的反向散射的超声波的超声数据例如不受散热体出的反射的影响，并因此具 有更好的质量，这能够引起较高质量的温度分布。因此，例如在超声测温的情况下，而且还 在使用其它温度测量技术时，可以仅在有限的温度范围上测量温度，在加热过程期间，与靠 近热源的温度测量相比，温度分布测量单元能够在相对长的时间测量靠近散热体的温度。 因此，靠近散热体可以测量更多温度数据，并因此能获得更多的温度数据以用于确定散热 体参数，这能够引起对散热体参数的确定的进一步改进。在一实施例中，散热体位置提供单 元和初始散热体参数提供单元是集成的单元，其中，在这种情况下，散热体位置被提供为初 始散热体参数。
[0023]优选的是，所述模型提供单元适于提供所述模型，使得所述模型取决于目标参数， 其中，所述参数确定单元适于通过使所述测量出的温度分布与所述建模的温度分布之间的 所述偏差最小化来确定所述目标参数和所述散热体参数，其中，所述建模的温度分布是基 于所提供的热源参数、要通过使用所提供的模型确定出的所述散热体参数和要通过使用所 提供的模型确定出的所述目标参数来建模的。所述模型提供单元能够适于提供模型，使得 所述模型取决于一个或若干目标参数。所述目标参数可以包括例如热参数和/或电参数， 即，定义所述目标的热属性和/或电属性的参数。热参数和电参数在目标是人体时能够是尤 其是组织的热导率和电导率。除了确定出的一个或若干散热体参数以外，也确定一个或若 干目标参数，其能够用于确定温度分布，所述一个或若干目标参数能够进一步改进基于一 个或若干散热体参数和一个或若干目标参数确定出的温度分布的准确度。
[0024] 在本发明的另外的方面中，提出了一种用于确定在包括散热体的目标内的温度分 布的温度分布确定装置，其中，所述温度分布确定装置包括：
[0025] -散热体参数确定装置，其用于确定根据权利要求1所述的散热体的参数；
[0026] -温度分布确定单元，其用于基于由所述模型提供单元提供的模型、由所述热源参 数提供单元提供的热源参数以及所述确定出的散热体参数来确定所述目标内的温度分布。
[0027] 通过使用确定出的散热体参数和模型，能够确定目标内的温度分布，即使温度分 布不能由温度分布测量单元测量出，例如因为温度在由温度分布测量单元能够测量的温度 范围之外。
[0028] 在一实施例中，所述热源适于在第一加热时期中将所述目标加热到由所提供的第 一热源参数定义的较低温度，并在第二加热时期中将所述目标加热到由所提供的第二热源 参数定义的较高温度，其中，a)所述温度分布测量单元适于在所述第一加热时期期间测量 用于确定所述散热体参数的温度分布，其中，所述参数确定单元适于基于所提供的模型、所 提供的第一热源参数以及测量出的温度分布来确定所述散热体参数;并且b)所述温度分布 确定单元适于基于所提供的模型、所提供的第二热源参数和所述确定出的散热体参数在所 述第二加热时期期间确定所述目标内的温度分布。此外，优选的是，所述温度分布确定装置 还包括温度感测元件，所述温度感测元件用于在所述第二加热时期中感测在以下所述的温 度范围内的所述目标的温度，在所述温度范围内的温度不能由所述温度分布测量单元测 量，其中，所述温度分布确定单元适于在所述第二加热时期基于所提供的模型、所提供的第 二热源参数、所述确定出的散热体参数以及由所述温度感测元件所感测的温度来确定在所 述目标内的温度分布。使用通过温度感测元件在所述第二加热时期中测量到的温度来确定 在所述第二加热时期中的温度分布能够进一步改进确定出的温度分布的质量。
[0029] 此外，所述温度分布测量单元能够适于在所述第二加热时期中测量在第一空间区 域中的温度分布，在其中能够通过所述温度分布测量单元测量温度分布，其中，所述温度分 布确定单元能够适于在所述第二加热时期中确定在第二空间区域内的温度分布，在其中不 能基于所提供的模型、所提供的第二热源参数、所述确定出的散热体参数以及在所述第二 加热时期中在所述第一空间区域中测量出的温度分布由所述温度分布测量单元测量出温 度分布。除了确定散热体参数之外，还能够基于所提供的模型、所提供的第一热源参数以及 在所述第一加热时期期间测量出的温度分布来确定目标参数，其中，在所述第二加热时期 中，能够基于所提供的模型、所提供的第二热源参数、所述确定出的散热体参数以及确定出 的目标参数来确定在所述第二空间区域内的温度分布。
[0030] 所述目标优选包括要被由热源生成的热消融的组织，其中，散热体参数确定装置 还可以包括消融区域确定单元，所述消融区域确定单元用于确定组织已经被消融的区域。
[0031] 在本发明的另外的方面中，提出了一种用于对包括散热体的目标进行加热的加热 系统，其中，所述加热系统包括：
[0032]-热源，其用于加热所述目标；以及
[0033] -根据权利要求7所述的温度分布确定装置，其用于确定在所述目标内的由于加热 所述目标引起的温度分布。
[0034] 在优选实施例中，所述加热系统还包括加热控制单元，所述加热控制单元用于取 决于确定出的温度分布来控制所述热源。尤其地，能够提供应当通过向感兴趣区域施加热 来进行消融的感兴趣区域(如，肿瘤区域），并将其与确定出的消融区域进行比较，其中，能 够取决于确定出的温度分布来确定消融区域。所述加热控制单元然后能够适于控制加热， 使得确定出的消融区域完全覆盖所述感兴趣区域，以便确保所述感兴趣区域已经被完全消 融。以这样的方式，能够改进对目标的加热。
[0035] 在本发明的另一方面中，提出了 一种用于确定目标内散热体的参数的散热体参数 确定方法，其中，所述散热体参数确定方法包括：
[0036]-由散热体位置提供单元提供散热体位置；
[0037] -由温度分布测量单元测量所述目标中靠近所提供的散热体位置的温度分布；
[0038] -由热源参数提供单元提供热源的参数，所述热源的参数定义对所述目标的加热；
[0039] -由模型提供单元提供描述当所述目标被所述热源加热时所述目标内的温度分布 的模型，其中，所述模型取决于所述散热体参数和热源参数；
[0040] -由参数确定单元通过使已经靠近所提供的散热体位置测量出的温度分布与建模 的温度分布之间的偏差最小化来确定所述散热体参数，其中，所述建模的温度分布是基于 所提供的热源参数和要通过使用所提供的模型确定出的所述散热体参数来建模的。
[0041] 在本发明的另外的方面中，提出了一种用于确定在包括散热体的目标内的温度分 布的温度分布确定方法，其中，所述温度分布确定方法包括：
[0042] -确定根据权利要求12所述的散热体的参数；
[0043] -由温度分布确定单元基于由模型提供单元提供的所述模型、由热源参数提供单 元提供的所述热源参数以及所述确定出的散热体参数来确定所述目标内的温度分布。
[0044] 在本发明的另一方面中，提出了一种用于确定目标内的散热体的参数的计算机程 序，所述计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在控制 根据权利要求1所述的散热体参数确定装置的计算机上运行时令所述散热体参数确定装置 执行根据权利要求12所述的散热体参数确定方法的步骤。
[0045] 在本发明的另外的方面中，提出了一种用于确定在包括散热体的目标内的温度分 布的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于当所述计算 机程序在控制根据权利要求7所述的温度分布确定装置的计算机上运行时令所述温度分布 确定装置执行根据权利要求13所述的温度分布确定方法的步骤。
[0046] 应当理解，权利要求1所述的散热体参数确定装置、权利要求7所述的温度分布确 定装置、权利要求1 〇所述的加热系统、权利要求12所述的散热体参数确定方法、权利要求13 所述的温度分布确定方法、权利要求14所述的用于确定散热体的参数的计算机程序，以及 权利要求15所述的用于确定温度分布的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，尤 其是如在从属权利要求所述的优选实施例。
[0047]应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或以上实施例与各个独立 权利要求的任意组合。
[0048]参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐 明。
【附图说明】
[0049] 在以下附图中：
[0050] 图1示意性且示范性地示出了用于加热包括散热体的目标的加热系统；
[0051] 图2示意性且示范性地示出了消融针的端部；
[0052]图3至图6示意性且示范性地示出了取决于不同参数的均方差标绘图；
[0053]图7图示了经测量的温度和经建模的温度；
[0054] 图8示出了示范性图示用于确定目标内的温度分布的温度分布方法的实施例的流 程图。
【具体实施方式】
[0055] 图1示意性且示范性地示出了用于加热包括散热体的目标的加热系统的实施例。 在该实施例中，系统1是消融系统，用于消融躺在支撑单元4(如患者台）上的人体3内的肿 瘤。系统1包括热源2,所述热源2是能量施加元件，用于向人体3(尤其是向人体3内的肿瘤） 施加能量。在该实施例中，能量施加元件2是消融针，其包括在消融针2的端部5处的消融电 极40和温度感测元件41，如图2示意性且示范性地图示的。在消融针2的端部5处的温度感测 元件41在该实施例中是热电偶，其经由导电体42(如电线）电连接到端部温度测量确定单元 18,以取决于从热电偶接收到的电信号来确定在消融导管2的端部5处的温度。
[0056]由消融电极40施加到人体3的能量优选是RF能量，其中，消融电极40电连接到消融 能量控制单元12,所述消融能量控制单元12也可以被看作是加热控制单元12,并且所述消 融能量控制单元12适于经由导电体43(其也可以是电线）控制RF能量的施加。导电体42、43 可以被布置在消融针2内以及在连接消融针2与消融能量控制单元12的线缆72内。在该实施 例中，消融能量控制单元12包括用于提供RF能量的RF源。
[0057]系统1还包括温度分布测量单元，所述温度分布测量单元用于测量当人体3被施加 RF能量时人体3内的空间和时间依赖的温度分布。温度分布测量单元包括用于采集人体3的 超声数据的超声探头71，以及基于采集到的超声数据来确定温度分布的超声测温单元13。 [0058]系统1还包括模型提供单元15,所述模型提供单元15用于提供描述当通过使用消 融针2对人体3进行加热时人体3内的温度分布的模型，其中，所述模型取决于可修改的模型 参数，所述可修改的模型参数包括:一个或若干散热体参数，其定义当人体3被消融针2加热 时对人体3的冷却；以及一个或若干热源参数，其定义由消融针2对人体3的加热。所述可修 改的参数还可以包括目标参数，如目标的热参数或电参数。在该实施例中，人体3的肝脏20 中的肿瘤应当被消融，使得可修改的模型参数可以包括肝脏20的热导率和电导率。
[0059]散热体是肝脏20内的血管。散热体参数包括例如各个血管的位置、各个血管的直 径、通过各个血管的流速、通过各个血管的流向等。热源参数包括例如消融针在人体3内的 位置、能量施加到人体3的时间、施加到人体3的能量的量等。能够由热源参数提供单元14提 供热源参数，所述热源参数提供单元14可以已经接收了关于施加能量的时间的信息以及关 于从消融能量控制单元12施加的能量的量的信息。尤其地，能够存在从消融能量控制单元 12到热源参数提供单元14的连续数据流，以便将该信息从消融控制单元12发送到热源参数 提供单元14。可以由定位系统6将关于消融针2在人体3内的位置的信息提供给热源参数提 供单元14,这将在下文更详细地进行描述。
[0060] 系统1还包括参数确定单元16,所述参数确定单元16用于通过使测量出的温度分 布与建模的温度分布之间的偏差最小化来确定散热体参数，其中，建模的温度分布是基于 所提供的热源参数和要使用所提供的模型确定的散热体参数来建模的。参数确定单元16还 可以在建模步骤期间考虑目标参数，例如，肝脏组织的热导率和电导率，从而也确定这些目 标参数。参数确定单元16能够适于额外地使用由消融针2的端部5处的热电偶41所测量的温 度，其中，在这种情况下，建模的温度分布被建模为使得a)由温度分布测量单元13、71测量 的测量出的温度分布和由消融针2的端部5处的热电偶41测量出的温度与b)建模的温度分 布之间的偏差最小化。
[0061] 定位系统6适于探测在人体3内的消融针2的端部5的位置。在该实施例中，定位系 统6是X射线荧光检查系统，尤其是X射线C臂系统。X射线荧光检查系统包括X射线源7,所述X 射线源7用于生成穿过支撑单元4上的人体3的X射线8,其中，已经穿过人体3的X射线8被X射 线探测器9探测到。X射线荧光检查系统6还包括荧光检查控制单元10,所述荧光检查控制单 元10用于控制X射线源7和X射线探测器LX射线探测器9生成人体3的X射线图像，所述X射线 图像能够被显示在显示器19上，并能够用于确定消融针2的端部5的位置。
[0062] X射线荧光检查系统优选是X射线C臂系统，所述X射线C臂系统允许采集在不同采 集方向上的X射线投影图像，其中，荧光检查控制单元10可以适于根据在不同采集方向上采 集到的X射线投影图像来重建计算机断层摄影(CT)图像。在CT图像中，可以分割消融针2的 端部5,以便确定其位置。
[0063] 系统1优选还包括散热体位置提供单元17,所述散热体位置提供单元17用于基于 重建的CT图像来提供散热体位置，其中，温度分布测量单元13、71能够适于测量温度分布， 所述温度分布用于确定靠近所提供的散热体位置的散热体参数。例如，散热体位置提供单 元17能够适于分割重建的CT图像中的肝脏20内的血管，以便提供血管的位置。血管的这些 位置也能够被用作初始散热体参数，所述初始散热体参数能够用于在参数确定单元16确定 散热体参数之前对模型进行初始化，使得利用初始化的模型来开始确定散热体参数的过 程。散热体位置提供单元17因此也能够被视为初始散热体参数提供单元。在其它实施例中， 散热体位置提供单元17能够适于以另一方式确定散热体位置，例如，基于由CT系统生成的 如CT图像的其它图像、由MR成像系统生成的磁共振(MR)图像、由超声探头生成的超声图像、 尤其是由已经用于超声测温的超声探头生成的超声图像等。
[0064] 超声探头71可以适于针对一个或若干扫描平面测量超声数据，其中，热源参数提 供单元14可以适于提供消融针2相对于一个或若干扫描平面的位置的位置。例如，CT图像能 够用于通过在CT图像中分割消融针2和超声探头71并且通过使用超声探头71和一个或若干 扫描平面之间的已知空间关系来确定消融针相对于一个或若干扫描平面的位置。该已知的 空间关系能够由超声探头71来提供。也能够使用其它图像来确定消融针2相对于一个或若 干扫描平面(例如，通过使用超声探头71或通过使用另一超声探头生成的超声图像)的位置 的位置。
[0065] 在其它实施例中，能够使用用于探测针的端部在人体内的位置的其它定位技术， 如基于EM传感器、OSS传感器等的定位技术。
[0066] 温度分布测量单元13、71、热源参数提供单元14、模型提供单元15、参数确定单元 16以及散热体参数提供单元17用于确定一个或若干散热体参数，即，在该实施例中为人体3 内的血管的参数。这些单元因此能够被视为形成用于确定人体3内的散热体的参数的散热 体参数确定装置。
[0067] 系统1还包括温度分布确定单元22,所述温度分布确定单元22用于基于所提供的 模型、由热源参数提供单元14提供的热源参数以及确定出的散热体参数来确定人体3内的 温度分布。尤其地，消融针2优选用于在第一加热时期中将人体3加热到由热源参数提供单 元14所提供的第一热源参数定义的较低温度，并在第二加热时期中将人体3加热到由热源 参数提供单元14所提供的第二热源参数定义的较高温度。在第二加热时期中，温度足够高 以消融肝脏20内的肿瘤区域。温度分布测量单元13、71优选用于在第一加热时期期间测量 用于确定散热体参数的温度分布，其中，所述参数确定单元16基于所提供的模型、所提供的 第一热源参数以及测量出的温度分布来确定散热体参数。此外，温度分布确定单元22优选 在第二加热时期期间基于所提供的模型、所提供的第二热源参数以及确定出的散热体参数 来确定人体3内的温度分布。此外，温度分布测量单元13、71可以适于在第二加热时期中测 量在第一空间区域中的温度分布，其中温度分布是能由温度分布测量单元13、71测量的，其 中，温度分布确定单元22可以适于在第二加热时期中确定在第二空间区域中的温度分布， 其中温度分布不能由温度分布测量单元13、71基于所提供的模型、所提供的第二热源参数、 确定出的散热体参数以及在第一空间区域中在第二加热时期中测量出的温度分布来测量 出。例如，第二空间区域可以是靠近消融针2的位置的区域。因为在该范例中，第二空间区域 靠近消融针2的位置，所以在第二空间区域内的温度将相对较高，尤其高于50摄氏度，并因 此不能由超声测温所测量到。第一空间区域优选与消融针2具有距离，所述距离足够大以具 有一温度范围内的温度，并能由超声测温测量到。然后能够通过使用所提供的模型、所提供 的第二热源参数、确定出的散热体参数以及通过利用确定出的散热体参数来调整模型使得 在第一空间区域中测量出的温度分布与第一空间区域中的建模的温度分布之间的偏差最 小化而在第一空间区域中测量出的温度分布来确定在第二空间区域中的温度分布。然后将 通过在第二空间区域中的经调整模型提供的温度分布视为在该第二空间区域中的温度分 布。因此，能够在第二空间区域中提供温度分布，尽管温度分布不能直接在第二空间区域中 测量到。对温度分布进行建模还能够考虑目标参数，如热组织导率和电组织导率，其可以是 基于在第一加热时期期间执行的温度测量而已经确定的。此外，建模能够考虑在第二加热 时期期间由消融针2的端部5处的热电偶41测量的温度，其中，在这种情况下，建模能够被执 行为a)在第一空间区域中测量出的温度分布和由热电偶41测量出的温度与b)在第一空间 区域中和热电偶41的位置处的建模的温度分布之间的偏差最小化。
[0068] 第一加热时期优选是将人体3的组织加热到能够通过超声测温测量出的温度的加 热时期，其中，在该低温阶段，确定出散热体参数并且任选地也确定出目标参数(如，热导率 和电导率）。在第二加热时期期间，人体3的组织优选被加热到能够用于消融组织区域(尤其 是肿瘤区域）的温度，其中，在这种情况下，能够如上所述对靠近消融针的温度分布进行建 模。
[0069] 第一空间区域优选与消融针2的端部5具有距离，使得当在第二加热时期中对人体 3施加消融能量时在第一空间区域中的温度将小于大约50摄氏度。这确保了温度分布测量 单元13、71在第一空间区域中的消融流程期间也能够测量温度分布。第二空间区域更靠近 消融针2的端部5。优选地，第二空间区域邻近消融针2的端部5,并覆盖要被消融的感兴趣区 域以及围绕感兴趣区域的周围区域。在该范例中，感兴趣区域是肝脏20内的肿瘤区域。因 此，优选调整散热体参数确定装置23、71和温度分布确定单元22,使得能够在肿瘤区域以及 围绕肿瘤区域的周围区域中估计温度分布，其中，这些区域可以定义第二空间区域。第二空 间区域也能够是较大的区域，其也覆盖另外的区域，并离消融针2的端部5更远，并且在该区 域中的组织也被加热到高于50摄氏度的温度。
[0070] 散热体参数确定单元23、71和温度分布确定单元22是温度分布确定装置21、71的 一部分，用于确定人体3内的温度分布，尤其用于确定第一空间区域和第二空间区域内的总 体温度分布。
[0071] 温度分布确定装置还包括消融区域确定单元24,所述消融区域确定单元24用于确 定定义人体3内已经被消融的区域的消融区域，其中，消融区域确定单元24适于通过确定人 体3的这样的部分来确定消融区域，针对所述部分，在第二空间区域中的估计出的温度分布 包括或已经包括高于预先定义的温度阈值的温度。温度分布确定装置21、71也包括感兴趣 区域提供单元25,所述感兴趣区域提供单元25用于提供应当被消融的感兴趣区域(在该实 施例中，感兴趣区域是肿瘤区域），其中，确定出的消融区域和肿瘤区域能够被示出在显示 器19上。例如，能够在显示器19上示出确定出的消融区域和肿瘤区域的叠加图。预先定义的 温度阈值例如是60、65或70摄氏度。
[0072] 消融能量控制单元12能够适于取决于确定出的温度分布来控制消融针2,即，消融 的功率。尤其地，消融能量控制单元12能够适于控制消融功率，使得肿瘤区域被完全地消 融。
[0073] 在另一实施例中，建模可以考虑在第二加热时期期间由消融针2的端部5处的热电 偶41测量出的温度，而不考虑测温的测量结果，其中，在这种情况下，建模能够被执行为使 得a)由热电偶41测量出的温度与b)在热电偶41的位置处的建模的温度分布之间的偏差最 小化。尤其地，在一实施例中，在第二加热时期期间在建模中输入的唯一温度测量结果可以 是热电偶41的温度测量结果。也在这种情况下，消融区域确定单元24能够用于基于确定出 的温度分布来确定消融区域。
[0074] 在该实施例中，用手直接导航消融针2。在另一实施例中，系统还能够包括导航单 元，所述导航单元用于将消融针(尤其是针的端部)导航到人体内的期望位置。导航单元能 够适于允许用户完全用手或半自动地导航消融针。消融针可以包括嵌入式引导器件，其能 够由导航单元控制。例如能够通过使用操控线来操控和导航消融针，以便将针的端部引导 到人体内的期望位置。
[0075] 热消融技术是大手术的优秀替代方案，大手术可能对即使最有经验的外科医生来 说也是具有风险的。这些技术是仅需要针的微创技术，其可以适于执行RF治疗、冷冻治疗或 微波消融治疗，或者它们可以是无创的，其中，例如，使用诸如超声热源(如高强度聚焦超声 (HIFU)源）的无创热源。在大部分流程中，将癌组织加热到大约60摄氏度的温度并使其凝 结。
[0076] 对于执行RF消融(RFA)流程，以上参考图1描述的系统包括具有活性电极端部的探 头（即，消融针），通过该探头可以优选地传导460至500kHz的交流电。电流传播通过人体3的 身体到被放置在人体3的后背或大腿上的接地垫（图1中为了清晰的原因而未示出）。电流引 起离子扰动和摩擦加热。然后通过热传导消散热以消融肿瘤区域。在该实施例中，RFA用于 处置肝癌。
[0077] 在以上参考图1描述的实施例中，通过使用X射线C臂系统在X射线引导下执行RFA。 然而，也能够通过使用另一引导系统来执行RFA，所述另一引导系统可以基于超声成像、CT 成像或MR成像引导。优选通过例如在一个月内使用CT扫描或MRI扫描进行后续检查，以评估 消融的效果，并再次在三个月间隔伴随肿瘤标记来检测残留的疾病或复发。在已经执行了 现状消融流程之后，通常观察到相对高的复发率，这是因为通常目前不能监测和控制足以 充分杀死肿瘤细胞的消融尺寸。以上参考图1描述的系统因此通过提供消融区的温度图而 提供了对临床医生的实时反馈。这也能够利用基于MR的温度成像以合理的准确度来实现。 然而，MR成像是昂贵的，并且可能不易于可用。超声是另一模态，其可以用于在放置针期间 进行图像引导。由于容易使用和可用性，其可以是用于监测病灶的优选方法。然而，在现有 技术中，超声通常用于通过在B模式图像上可视化高回波病灶来监测处置。这样的可视化仅 是一种近似，而不是对处置效果的良好指示物。
[0078] 以上参考图1描述的系统使用超声探头71和超声测温单元13,用于执行三维超声 测温。超声探头71和超声测温单元13优选适于测量三维空间和时间温度分布，例如在 A.Anand等人在文章 "Three-dimensional spatial and temporal temperature imaging in gel phantoms using backscattered ultrasound"（ IEEE Transactions on Ultrasonics ,Ferroelectrics and Frequency Control，第54卷，第I期，第23-31 页，2007 年）中所描述的，通过引用将其并入本文。
[0079] 超声测温的基本原理在于声音在组织内的速度根据温度而变化，其表现为在超声 回波中明显的移位，即，位移。所得到的"温度诱发的应变"是通过对沿着超声波束方向的位 移求微分(differentiate)而以数学方式导出的，其名义上与在高达50摄氏度的范围中的 温度上升成比例。然而，问题在于针对各种组织的声音速度的温度依赖的趋势是变化的。例 如，对于肝脏组织，声音速度的增加线性近似于高达50摄氏度的温度范围的温度上升，之后 趋于停滞。因此，对于超过该温度范围的温度的超声回波移位是没有敏感性的。而且，随着 组织坏死开始和组织结构中的结果变化，超声回波的鲜明特征显著改变，并且使比较超声 回波以确定位移变得困难。因此，对于高于50摄氏度的温度，基于对声音速度的跟踪变化的 超声测温并不是对组织中的温度的可靠指示物。
[0080] 在第一加热时期中，至少在测量用于确定温度分布的超声数据的空间区域中，组 织因此优选被加热到仅高达50摄氏度，其中，这些超声数据优选在靠近血管的平面中被测 量。靠近平面可以与血管平行或穿过血管。此外，在第二加热时期期间，优选选取在其中超 声数据被测量的第一空间区域，使得在第一空间区域内的温度不高于50摄氏度。
[0081] 通常施加癌症相关消融治疗的器官(例如，肝脏)被高度血管化，其中，血管(尤其 是具有大于3mm的直径的血管)影响消融处置(例如，RF消融）的功效。因此，当考虑这些血管 的效果时，能够改进消融规划和消融监测。因此，以上参考图1描述的系统的特征在于其散 热体效果，并确定其将如何影响周围组织，并可能导致不完全的消融。该信息也可以用于在 整个消融流程完成之前调整治疗递送参数。例如，在第二加热时期中执行消融之前，在第一 加热时期中，能够确定指示散热体效果的散热体参数，其中，这些散热体参数能够用于在第 二加热时期期间确定也靠近消融针的温度分布，其中应当对肿瘤区域进行消融，其中，在消 融流程期间，能够基于当前估计的靠近消融针的温度分布实时修改施加到组织的热源参数 (如，热剂量）。
[0082] 以上参考图1描述的系统优选适于确定散热体参数，所述散热体参数例如定义消 融热源附近的散热体的形态学，即，几何参数，例如，位置和尺寸，以便确定其对治疗功效的 可能的有害效果。在低功率加热运动期间（即，在第一加热时期期间，其在超声数据被耦合 到包括对散热体进行建模以估计至少包括散热体参数的模型参数的能力的热模型之后）， 系统优选适于采集各个散热体附近的超声数据。热模型然后优选用于在包括加热区的核心 的整个体积上推断温度。最终，将估计出的温度图（即，时间和空间温度分布)优选提供给医 生，并且基于估计出的温度图优选确定消融区的范围。
[0083] 以上参考图1描述的系统优选被配置为调整热模型，所述热模型优选利用通过使 用超声测温获得的实时温度测量结果来模拟存在血管时的消融加热。优选地，估计在整个 消融区上的温度分布，并提取由存在血管而引起的处置不足。所述系统优选解决现有技术 的以下问题。
[0084] 可以更准确地确定消融区域的范围。此外，在现有技术中，由消融区域的高回波可 视化引导的超声B模式检查常常是不准确的，其可能致使难以评估治疗的有效性。B模式图 像上的高回波可视化是由气泡和汽泡引起的。为了生成这些泡并在超声上可视化处置区 域，消融处置协议涉及加热到大约100摄氏度的温度，其对于实现仅需要高达70至80摄氏度 的温度的坏死是过度杀伤的。因此，如果超声B模式成像用于视觉监测消融流程，则处置时 间比其需要的长。此外，已知的无创方法不执行对血管冷却影响的功能评价。虽然例如CT或 超声多普勒图像能够提供关于血管的位置和尺寸以及流经血管的血流速度的解剖信息，但 是这些已知的无创方法并不确定和考虑这些结构的热影响。相反，以上参考图1描述的系统 评价血管冷却的功能影响，并考虑该功能影响，同时在消融过程期间（即，在第二加热时期 期间）确定温度分布。因此在RF消融处置期间能够改进容易可用的超声数据的效力，并且能 够提供关于处置的即时反馈。
[0085] 以上参考图1描述的系统适于利用超声测温，并在存在诸如血管的散热体的情况 下在整个体积上估计温度分布。所述系统包括超声采集系统，g卩，温度分布测量单元，其优 选在低功率加热脉冲期间（g卩，在第一加热时期期间），在紧接消融流程开始之前（g卩，在紧 接第二加热时期期间之前），提供测温估计结果。优选在一个或若干扫描平面中采集超声数 据，其中，可以在热源周围使用二维超声换能器矩阵阵列，在该实施例中，热源为消融针2。 优选地，一个或若干扫描平面位于靠近血管，使得它们的冷却效果能够被最优地捕捉到。它 们可以与血管平行或穿过血管。提供了热模型，所述热模型能够是多重物理量模型并且被 配置为基于所使用的模态(在该实施例中是RF消融针)模拟组织中的能量沉积，但是所述热 模型也可以是另一热源，如微波热源或HIFU热源。所述模型还被配置为模拟由热源生成热 和在如血液的流体中的热传递造成的热扩散。优选假设组织特异性属性(例如，热参数和电 参数以及散热体的参数(如其位置、直径等））是未知参数，并且使用由温度分布测量单元测 量出的超声测温数据原地估计所述参数。任选地，如果根据预先采集的成像数据可获得解 剖信息，则该信息可以用于对模型中的血管的位置进行初始化，并且如果根据例如超声多 普勒数据可获得解剖信息，则可以在模型中对血流方向进行初始化。解剖信息也可以用于 定位超声扫描平面，用于靠近血管执行测温，其中，扫描平面可以与血管平行或穿过血管。 参数确定单元(其也可以被视为分析模块)适于随后估计相关血管参数，如位置、直径、流速 等，并优先也适于估计组织参数，如电参数和热参数。最后，这些参数可以用于通过使用模 型来确定体积温度分布以及任选地所施加的热剂量和/或病灶尺寸。
[0086] 以上参考图1所描述的系统适于在存在消融热源时(在该实施例中消融热源是消 融针)估计表征散热体的热模型中的相关参数，即，在该实施例中，表征血管的散热体参数。 一旦在热模型中已经估计出散热体参数并且任选地已经估计出如组织参数的另外的参数， 则能够通过正向模拟来估计体积温度分布。
[0087]热模型优选是有限元方法(FEM)模型，可以通过使用COMSOL公司的软件COMSOL多 重物理量来开发该模型。热模型模拟由施加到消融针的端部5处的消融电极的功率引起的 加热，其中，热模型优选使用以下公式：
[0088] V-[^VFj = O (1)
[0089]
[0090] r3)
[0091] 在这些公式中，V指代电势分布，T指代温度分布，σ指代电导率，P指代密度，C指代 比热，t指代时间，k指代热导率，并且V指代血管中的流速。没有下标的变量表示组织变量， 而具有下标f的变量表示流体变量。密度P和比热C优选假设为已知的，并且可以基于根据文 献已知的典型值。热导率k和电导率 〇优选被认为是未知的。此外，散热体参数(如血管的位 置和直径以及流经血管的血流速度)也被视为是未知的。这些未知的参数是由参数确定单 元根据模型与测量出的超声测温数据的比较结果来确定出的。在一实施例中，假设电导率σ 独立于温度，使得公式（1)变成：
[0092]
[0093] 该模拟可以考虑两种不同类型的空间区域，如血液区域和组织区域，其中，如热导 率、密度、比热和电导率的参数在两种不同类型的空间区域中可能不同。然而，在一实施例 中，该模拟也可以考虑更多不同种类的空间区域。此外，该模拟可以考虑根据空间的组织属 性分布以及对应的组织参数的分布。
[0094] 参数确定单元能够适于针对未知参数的（即，散热体参数的以及任选地如电组织 参数和热组织参数的目标参数的）不同组合来运行该热模型。对于电导率〇,在以不同组合 模拟期间可以使用统一值，这是因为电导率σ仅线性影响温度分布，如以上公式(2)中能够 看出，并且其能够由简单缩放操作估计出。对于参数的每个组合，能够针对各个超声扫描平 面对温度分布进行建模并存储于存储器中。针对未知参数的扫掠范围优选被选取为是在物 理上有意义的。为了确定参数的最佳组合，参数确定单元能够比较实验数据（即，测量出的 温度分布)与存储的建模温度分布，并执行线性拟合以估计未知参数〇。所述比较能够基于 相似度量度，如均方差(MSD)。参数确定单元能够适于确定提供各个建模温度分布与测量出 的温度分布之间的最大相似度的参数的组合。
[0095] 图3至图6示意性且示范性地示出了针对各个参数的一维MSD标绘图，其中，各个其 它参数是恒定的且具有引起各个最小MSD的值。尤其地，图3示意性且示范性地示出了取决 于热导率k的MSD，图4示意性且示范性地示出了取决于血管位置的维度d的MSD，图5示意性 且示范性地示出了取决于血管的半径r的MSD，而图6示意性且示范性地示出了取决于流经 血管的血流的流速f的MSD，其中，在这些标绘图的每幅中，以任意单位示出这些参数。图7示 意性且示范性地示出了沿着其通过超声测温而测量温度的空间线的温度上升△ T。由m指示 沿着空间线的不同位置，圆圈50指示测量出的温度，并且曲线51表示由具有确定出的参数 的热模型定义的温度上升。在图7中能够看出，具有确定出的参数的热模型非常好地拟合测 量出的温度。在参数确定单元已经确定这些参数之后，温度分布确定单元能够使用这些参 数以及热模型，以便确定体积温度分布。
[0096]在下文中，将参考图8中示出的流程图示范性描述用于在包括散热体的目标内确 定温度分布的温度分布确定方法的实施例。
[0097]在已经将热源放置于目标内之后，在步骤101中，在第一加热时期中，由热源将目 标加热到相对低的温度，同时由温度分布测量单元测量温度分布。尤其地，热源是被放置在 要被消融的肝脏肿瘤内的消融元件，其中，消融元件用于将肝脏肿瘤加热到相对低的温度， 其优选小于50摄氏度，同时优选通过超声测温来测量温度分布。
[0098] 在步骤102中，由热源参数提供单元提供定义对目标的加热的热源参数，并且由模 型提供单元提供描述在由热源加热目标时目标中的温度分布的热模型，其中，模型取决于 散热体参数和热源参数。优选地，散热体参数包括血管的位置、血管的直径、血流方向以及 血流速度。热源参数优选包括加热肝脏肿瘤的时间、施加到肝脏肿瘤上的热量以及热源的 位置。
[0099] 在步骤103中，由参数确定单元通过使测量出的温度分布与建模的温度分布之间 的偏差最小化来确定散热体参数，其中，建模温度分布是基于所提供的热源参数和通过使 用所提供的模型确定出的散热体参数来建模的。步骤101至103能够被视为用于确定目标内 的散热体的参数的散热体参数确定方法的步骤。
[0100] 在步骤104中，在第二加热时期中，将目标加热到较高温度，并基于由模型提供单 元提供的模型、由热源参数提供单元提供的定义在第二加热时期期间的加热的热源参数以 及由温度分布确定单元确定出的散热体参数来确定目标内的温度分布。尤其地，在步骤104 中，执行消融流程，其中，在消融流程期间，通过使用具有确定出的散热体参数的模型来确 定温度分布，以便监测消融过程。
[0101]尽管在上述实施例中，超声探头测量在一个或多个一个或若干扫描平面中测量超 声数据，以便通过测温来测量温度分布，但在另一实施例中，超声探头可以适于在三维中测 量超声数据，以便通过测温来测量三维温度分布。
[0102] 尽管在上述实施例中，消融元件包括单个消融电极，但在其它实施例中，消融元件 也能够包括更多消融电极。此外，尽管在上述实施例中，消融元件包括单个温度感测元件， 即，在所描述的实施例中的单个热电偶，但在其它实施例中，消融元件也能够包括若干温度 感测元件或不包括温度感测元件。
[0103] 尽管在上述实施例中，消融元件是RF消融元件，但在其它实施例中，其它消融元件 也可以用于消融组织，如HIFU消融元件、微波消融元件或激光消融元件。
[0104] 本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明 时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
[0105] 在权利要求中，"包括"一词不排除其他元件或步骤，并且词语"一"或"一个"不排 除多个。
[0106] 单个单元或设备可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记 载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
[0107]能够通过任意其它数量的单元或设备执行由一个或若干单元或设备执行的流程， 如确定散热体参数、确定温度分布、提供模型等。能够将根据温度分布确定方法对温度分布 确定装置的这些流程和/或控制和/或根据散热体参数确定方法对散热体参数确定装置的 控制实施为计算机程序的程序代码单元和/或实施为专用硬件。
[0108] 计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他 硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互 联网或其他有线或无线的电信系统。
[0109] 权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
[0110]本发明涉及散热体参数确定装置，所述散热体参数确定装置用于通过使测量出的 温度分布(其优选通过超声测温所测量出）与建模的温度分布之间的偏差最小化来确定目 标(例如，人体）内的散热体(如血管）的参数，其中，所述建模的温度分布是基于所提供的热 源参数(如消融针的位置)和要通过使用给定的热模型确定的散热体参数来建模的。对散热 体参数(其可以是几何参数和/或流量参数）的这种确定考虑了真实的温度分布，并因此基 于对温度分布的真实散热体影响。这能够引起对散热体参数的改进的确定，并因此引起可 以基于确定出的散热体参数确定出的更准确的温度分布。
【主权项】
1. 一种用于确定目标内的散热体的参数的散热体参数确定装置，所述散热体参数确定 装置(23、71)包括： -散热体位置提供单元(17 )，其用于提供散热体位置； -温度分布测量单元（13、71)，其用于测量所述目标中靠近所提供的散热体位置的温度 分布； -热源参数提供单元（14)，其用于提供热源（2)的参数，所述热源的参数定义对所述目 标的加热； -模型提供单元（15)，其用于提供描述当所述目标被所述热源(2)加热时所述目标中的 温度分布的模型，其中，所述模型取决于散热体参数和热源参数； -参数确定单元（16)，其用于通过使已经靠近所提供的热源位置测量出的温度分布与 建模的温度分布之间的偏差最小化来确定所述散热体参数，其中，所述建模的温度分布是 基于所提供的热源参数和要通过使用所提供的模型确定出的所述散热体参数来建模的。2. 根据权利要求1所述的散热体参数确定装置，其中，所述散热体参数确定装置（23、 71)适于确定一个或若干散热体参数，所述一个或若干散热体参数包括所述散热体在所述 目标内的位置和/或当所述散热体包括具有流动流体的管状结构时所述管状结构的流动方 向和/或半径和/或流速。3. 根据权利要求1所述的散热体参数确定装置，其中，所述散热体参数确定装置（23、 71)包括初始散热体参数提供单元（17)，所述初始散热体参数提供单元用于提供初始散热 体参数以对所提供的模型进行初始化，其中，所述参数确定单元（16)适于利用经初始化的 模型开始对所述散热体参数的所述确定。4. 根据权利要求1所述的散热体参数确定装置，其中，所述模型提供单元（15)适于提供 所述模型，使得所述模型也取决于目标参数，并且其中，所述参数确定单元(16)适于通过使 所述测量出的温度分布与所述建模的温度分布之间的所述偏差最小化来确定所述目标参 数和所述散热体参数，其中，所述建模的温度分布是基于所提供的热源参数、要通过使用所 提供的模型确定出的所述散热体参数和要通过使用所提供的模型确定出的所述目标参数 来建模的。5. 根据权利要求1所述的散热体参数确定装置，其中，所述温度分布测量单元（13、71) 包括用于采集所述目标的超声数据的超声探头以及用于基于采集到的超声数据来确定所 述温度分布的超声测温单元。6. 根据权利要求5所述的散热体参数确定装置，其中，所述散热体位置提供单元（17)适 于基于由所述超声探头采集到的所述目标的所述超声数据来确定所述散热体位置。7. -种用于确定在包括散热体的目标内的温度分布的温度分布确定装置，其中，所述 温度分布确定装置(21、71)包括： -散热体参数确定装置(23、71)，其用于确定根据权利要求1所述的散热体的参数； -温度分布确定单元(22)，其用于基于由所述模型提供单元（15)提供的模型、由所述热 源参数提供单元（14)所提供的热源参数以及确定出的散热体参数来确定所述目标内的温 度分布。8. 根据权利要求7所述的温度分布确定装置，其中，所述热源（2)适于在第一加热周期 中将所述目标加热到由所提供的第一热源参数定义的较低温度，并在第二加热周期中将所 述目标加热到由所提供的第二热源参数定义的较高温度，其中 -温度分布测量单元（13、71)适于在所述第一加热周期期间测量用于确定所述散热体 参数的温度分布，其中，所述参数确定单元(16)适于基于所提供的模型、所提供的第一热源 参数以及所述测量出的温度分布来确定所述散热体参数;以及 -温度分布确定单元（22)适于在所述第二加热周期期间基于所提供的模型、所提供的 第二热源参数以及所述确定出的散热体参数来确定所述目标内的所述温度分布。9. 根据权利要求8所述的温度分布确定装置，其中，所述温度分布确定装置还包括温度 感测元件(41)，所述温度感测元件用于在所述第二加热周期中感测在这样的温度范围内的 所述目标的温度，在所述温度范围内的温度不能由所述温度分布测量单元（13、71)测量出， 其中，所述温度分布确定单元(22)适于在所述第二加热周期中基于所提供的模型、所提供 的第二热源参数、所述确定出的散热体参数以及由所述温度感测元件(41)感测的温度来确 定所述目标内的所述温度分布。10. -种用于对包括散热体的目标进行加热的加热系统，所述加热系统（1)包括： -热源(2)，其用于加热所述目标；以及 -根据权利要求7所述的温度分布确定装置(21、71)，其用于确定所述目标内由加热所 述目标而引起的温度分布。11. 根据权利要求10所述的加热系统，其中，所述加热系统（1)还包括加热控制单元 (12)，所述加热控制单元用于取决于确定出的温度分布来控制所述热源(2)。12. -种用于确定目标内的散热体的参数的散热体参数确定方法，所述散热体参数确 定方法包括： -由散热体位置提供单元(17)提供散热体位置； -由温度分布测量单元(13、71)测量所述目标中靠近所提供的散热体位置的温度分布； -由热源参数提供单元（14)提供热源(2)的参数，所述热源的参数定义对所述目标的加 执. ， -由模型提供单元（15)提供描述当所述目标被所述热源（2)加热时所述目标中的温度 分布的模型，其中，所述模型取决于散热体参数和热源参数； -由参数确定单元（16)通过使已经靠近所提供的热源位置测量出的温度分布与建模的 温度分布之间的偏差最小化来确定所述散热体参数，其中，所述建模的温度分布是基于所 提供的热源参数和要通过使用所提供的模型确定出的所述散热体参数来建模的。13. -种用于确定在包括散热体的目标内的温度分布的温度分布确定方法，其中，所述 温度分布确定方法包括： -确定根据权利要求12所述的散热体的参数； -由温度分布确定单元(22)基于由所述模型提供单元（15)提供的所述模型、由所述热 源参数提供单元（14)提供的所述热源参数以及所述确定出的散热体参数来确定所述目标 内的温度分布。14. 一种用于确定目标内的散热体的参数的计算机程序，所述计算机程序包括程序代 码单元，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在控制根据权利要求1所述的散热体参 数确定装置(23、71)的计算机上运行时令所述散热体参数确定装置(23、71)执行根据权利 要求12所述的散热体参数确定方法的步骤。15.-种用于确定在包括散热体的目标内的温度分布的计算机程序，其中散热体参数 定义在所述目标被热源(2)加热时对所述目标的冷却，所述计算机程序包括程序代码单元， 所述程序代码单元用于当所述计算机程序在控制根据权利要求7所述的温度分布确定装置 (21、71)的计算机上运行时令所述温度分布确定装置(21、71)执行根据权利要求13所述的 温度分布确定方法的步骤。
【文档编号】A61B18/14GK105980011SQ201580008218
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】A·阿南德, S·塞特拉曼, S-W·黄, 李俊博
【申请人】皇家飞利浦有限公司