用于确定用于介入治疗的施加器几何结构中的实时改变的光纤感测的制作方法

用于确定用于介入治疗的施加器几何结构中的实时改变的光纤感测的制作方法
【专利摘要】一种用于监控治疗期间的改变的系统，包括：第一探查段（112），具有设置于其中的光纤传感器。所述第一段经皮插入靶区域中或附近并提供用于一个或多个处置设备的局部参考。第二探查段（114）具有设置于其中的光纤传感器。所述第二段总体与所述第一探头隔开设置并提供用于所述第一段的空间参考点。所述第一和第二段具有用作所述第一和第二探头之间的参考的至少一个公共位置。形状确定方法（107）被配置为基于反馈信号来确定所述第一和第二段中的每一段的形状，以测量处理期间所述形状的改变并根据所述改变来更新治疗计划。
【专利说明】用于确定用于介入治疗的施加器几何结构中的实时改变的光纤感测
[0001]此申请要求2011年6月20日提交的共同转让的US临时申请系列n0.61/495906的权益，并且于此通过引用并入了该临时申请。
【技术领域】
[0002]此公开涉及医疗设备和方法，并且更具体地涉及用于用于实时确定介入治疗期间施加器(applicator)几何结构的光纤感测的系统和方法。
【背景技术】
[0003]近距治疗(brachytherapy)能够用于通过采用电离辐射来处置恶性肿瘤。对于近距治疗的一个重要挑战是能够确保根据术前(pre-procedural)计划精确地执行福射剂量的投递。此挑战包括例如需要精确地定位近距治疗源、以及补偿靶体积变形、可以由定位误差引起的与计划的任何偏离，靶体积变形诸如源于组织膨胀或辐射输运性质的改变，输运性质的改变源于手术腔中的水肿的形成。现存的方法通常依赖于成像信息，成像信息能够及时提供施加器的瞬像和/或种子(seed)位置。植入的标志已经用于探测器官移动。这些途径能够被视为在改变的探测的空间精确性和/或合时上是受限的。
【发明内容】

[0004]根据本原理，用于监控治疗期间的改变的系统包括第一探查段，该第一探查段具有设置于其中的光纤传感器。第一段经皮地插入靶区域中或附近，并提供用于一个或多个处置设备的局部参考。第二探查段具有设置于其中的光纤传感器。第二段总体与第一探头隔开设置并且提供用于第一段的空间参考点。第一和第二段具有用作第一与第二探头之间的参考的至少一个公共位置。形状确定方法被配置为基于反馈信号来确定第一和第二段中的每一段的形状，以测量处理期间形状的改变并根据此改变更新治疗计划。
[0005]用于监控治疗期间的改变的工作站包括计算机，该计算机包括处理器和存储器。形状确定模块存储于存储器中并被配置为基于反馈信号来确定多个柔性探头的形状。柔性探头均具有设置于其中的光纤传感器。柔性探头被配置为测量处理期间形状的改变，以提供用于一个或多个处置设备的参考场所。治疗计划模块存储于存储器中并被配置为基于用于该一个或多个处置设备的参考场所来比较和更新治疗计划。多个探头具有用作探头之间的参考的至少一个公共位置。探头包括经皮插入靶区域中或附近的第一探头和用于总体与第一探头隔开设置并提供用于第一探头的空间参考的第二探头。
[0006]用于监控治疗期间的改变的方法，包括:通过将至少一个柔性探头经皮引入到身体中至被瞄准用于焦点能量沉积的组织区域中或附近来确定用于焦点能量沉积的源的位置和路径轨迹，所述探头包括至少一个光纤传感器；实时地将所述位置和路径轨迹与治疗计划进行比较，以量化与所述计划的偏离；以及提供治疗的自适应，以实现在所述处理的随后活动中解释所述偏离的治疗目标。[0007]根据要结合附图阅读的本发明的示例实施例的以下详细描述，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得明显。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]此公开内容将参照以下图详细介绍优选实施例的以下描述，其中:
[0009]图1是示出根据本原理的用于进行自适应治疗(adaptive therapy)的系统和/或工作站的框/流程图；
[0010]图2是示出根据一个示例实施例布置的光纤传感器的探头的横截面视图；
[0011]图3是示出根据一个实施例的采用多个光纤传感器的概念布置的图；以及
[0012]图4是示出根据示例实施例的用于进行治疗和作出实时调整的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0013]根据本原理，提供了系统和方法来(在治疗期间实时地)确定、估计和/或可视化用于焦点能量沉积的源的位置和路径轨迹。焦点能量沉积可以包括例如用于近距治疗或其它治疗的辐射源、冷疗法探头、用于激光消融的施加器、光力学(Photodynamic)治疗、高强度聚焦超声、或其它形式的最小侵入的局部消融等。可以采用该系统和方法来实时地使这些确定和/或估计与治疗计划和术中(intra-procedural)成像或其它生物物理监控相关，以量化与该计划的偏离。这导致治疗的触发和导引适合的自适应，以实现治疗目标，而不管与原始治疗计划的偏离。
[0014]在一个实施例中，能够将感兴趣的组织解剖体内的(准确)已知的源场所的集合与关于源组织相互作用的已知的特性进行组合，以计算剂量投递的最终空间分布。例如，此信息能够在患者特有的基础上与临床结果相关，这能够用于创建库/数据库/地图，以例如进一步优化该处理、培训的医生(physicians-1n-training)、临床结果研究、和/或种子放置的患者特有的地图/数据库驱动的自动化。可以采用本原理来克服宽范围的问题和/或缺点并用于合适的补偿，克服宽范围的问题和/或缺点包括在整个近距治疗源的定位期间实时估计与计划的投递位置的偏离。此外，示范性系统和方法也可以应用于利用焦点能量沉积的其它最小或无侵入的治疗形态，诸如冷疗法、RF消融、激光消融、光力学治疗、高强度聚焦超声等。
[0015]将针对介入处理来总体描述本原理。介入处理可以采取许多形式。为示例目的，将于此阐明一些非限制性范例。在一个实施例中，近距治疗能够用于以电离辐射来处置恶性肿瘤。通常认为存在两种主要的近距治疗形式。这些包括永久的种子植入和高剂量率的近距治疗。也能够称为低剂量率近距治疗的永久种子植入采用大米粒大小的金属种子，该金属种子包含诸如125I或ltl3Pd的放射性同位素。通过针或导管将同位素永久插入处置体积中。通常，沿不同的轨迹顺序插入针或导管，并且在收回针或导管时，将种子投递到沿针或导管的插入轨道的位置处的靶组织中。能够在成周至成月的时段中投递辐射剂量。高剂量率近距治疗涉及多个导管的放置，放射性同位素或小型化X射线源能够插入该多个导管内并移动至规定的位置达规定的次数 (“后装载(afterloading)”)，以在例如2天的过程中在数段时间中投递内部辐射治疗。在处置过程之后，能够去除导管。导管能够形成平行捆束，或沿充气囊施加器的表面的子午线状线。[0016]利用两种形式的近距治疗，需要投递正确的辐射剂量至肿瘤，并且应当最小化由邻近组织接收的辐射剂量。利用术前图像的计划通常用于修整至患者解剖体的剂量分布。能够利用计算机断层摄影(CO、磁共振(MR)或超声(US)图像来对许多肿瘤类型提供相对高的对比度。
[0017]利用近距治疗，需要考虑对定位误差、导管移位、靶体积变形的补偿，靶体积变形诸如源于组织膨胀或辐射输运性质的改变，辐射输运性质的改变源于手术腔中的水肿的形成。例如，如果发生源位置、靶组织几何结构、或靶体积含量的显著的偏离，则利用术前图像执行的计划将可能不再是相关的，并且结果，肿瘤能够是未充分处置的，并且能够将邻近组织放置于辐射损伤的危险中。
[0018]根据优选实施例，采用光学形状感测来辅助跟踪用于患者处置的部件。在特别有用的实施例中，能够实时跟踪柔性细长结构的三维(3D)形状。如例如以光纤布拉格光栅(FBG)和以瑞丽散射实施的光学形状感测下的基本原理依赖于提供处理期间工具的详细空间信息。利用光学形状感测，能够跟踪患者上的特别场所(location)的3D位置。此感测方法也能够容许跟踪例如能够绕患者的身体紧密配合的能够变形的网格的3D形状。
[0019]相对于诸如电磁(EM)跟踪的其它跟踪方法，光学形状感测能够具有对外部场和由于金属对象的存在而能够发生(例如，在临床实践中普遍发生)的EM场的崎变不敏感的优点，
[0020]应当理解，将就医疗仪器来描述本发明；然而，本发明的教导宽广得多并且可应用于跟踪或分析复杂的生物或机械系统中采用的任何仪器中。特别是，本原理可应用于生物系统的内部跟踪处置，身 体的诸如肺、胃肠道、排泄器官、血管等的所有区域中的处置。可以以硬件和软件的各种组合来实施描绘于图中的元件，并且该元件提供可以组合于单个元件或多个元件中的功能。
[0021]能够通过使用专用硬件以及能够运行与合适的软件有关联的软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能。当由处理器提供时，该功能能够由单个专用处理器、单个共用处理器、或多个独立处理器来提供，该多个独立处理器中的一些能够是共用的。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应视为排它地指能够运行软件的硬件，并且能够暗指包括，但不限于，数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机访问存储器(“RAM”)、非易失性存储器等。
[0022]此外，于此记载本发明的原理、方面、和实施例及其特定范例的所有陈述意在涵盖其结构和功能等同物。附加地，其意图该等同物包括当前已知的等同物以及将来研发的等同物(即研发的执行相同功能的任何元件，而不管其结构)。从而，例如，本领域技术人员将理解，于此介绍的框图表示具体化本发明的原理的示例性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图等表示基本上可以表示于计算机可读存储介质中并且从而由计算机或处理器运行的各种过程，而不管是否明确示出了该计算机或处理器。
[0023]此外，本发明的实施例能够采取从计算机可使用或计算机可读存储介质可存取的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品提供由计算机或任何指令运行系统使用或结合计算机或任何指令运行系统使用的程序代码。对于此描述来说，计算机可使用或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、传输、传播、或输运由指令运行系统、装置或设备使用或结合指令运行系统、装置或设备使用的程序的任何装置。介质能够是电子、磁、光、电磁、红外、或半导体系统(或装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可拆卸计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前范例包括高密盘-只读存储器(⑶-ROM)、高密盘-读/写(⑶-R/W)、DVD和 Blu-Ray?。
[0024]现在参照图，其中类似的数字表示相同或类似的元件，并且最初参照图1，示出了根据一个示例实施例的用于焦点能量沉积的系统100，该焦点能量沉积用于最小或无侵入的局部组织消融。系统100可以是治疗计划和监控工作站101的部分，治疗计划和监控工作站101在患者特有的基础上链接形状感测信息、源-组织相互作用建模、剂量监控、以及临床结果存入数据库，用于处理优化、报告、以及医生训练。系统100可以包括图像数据库或存储装置104。数据库104存储待对其执行处理的患者122的图像，优选地三维(3D)图像。系统100包括具有处理器105的计算机106，处理器105能够执行存储在存储器109中的形状感测确定算法或方法107。
[0025]光学控制台108由计算机106控制并向计算机106提供数据。光学控制台108向光纤探头112和114投递光并接收来自探头112和114的光。探头112和114是柔性的，并且均围绕单个光纤形状传感器或多个光纤形状传感器。应当注意，探头的数量可以大于二，或者可以采用单个探头。第一探头112和第二探头114可以包括分开的绳(tether)上的两个段，或可以包括相同的绳上的不同的分部或段。还应当理解，每一个探头112、114可以包括多个光纤，例如2、3、4或更多光纤。光纤形状感测可以采取许多形式，并且可以采用不同的技术，诸如例如多芯几何结构、干涉仪、偏振分集、激光特性等。在例如Froggatt等的公开的专利申请US2011/0109898中示例性地描述了形状感测，于此通过引用并入了该专利申请。
[0026]参照图2，并继续参照图1，示出了具有光学传感器202的光纤探头112、114的轴横截面。传感器202包括具有单模芯206的四根光纤,单模芯206约束于具有圆横截面的细长体内。能够同时或顺序地将来自光学控制台108的光引导至每一根光纤。在每一根光纤202中，光在不同距离处被反射，或者是FBG或者是瑞利散射，取决于光纤202是如何构造的。优选地，光纤202沿传感器的长度以基本上螺旋的方式布置。这是一个示范性设计。可以采用根据本原理的其它示范性设计或技术。
[0027]再次参照图1，计算机106可以包括存储器109，存储器109存储用于基于从光学控制台108获得的测量结果来确定柔性探头112和114的形状和位置的形状确定算法或方法107。在一个示范性实施例中,探头112中的至少一个探头能够经皮插入到患者122的身体中，到达将被焦点能量沉积瞄准的组织区域118中的或非常靠近该区域的场所。能够在形状确定算法107与治疗系统136或计划模块116之间提供反馈环，使得被(治疗系统136和/或计划模块116)瞄准的组织区域118和处置强度能够基于由于移动、膨胀、水肿等造成的形状确定算法107的输出或更新而变更。
[0028]优选地，存在沿单个探头或数个该探头的用于参考的一个或多个参考点，该一个或多个参考点能够特征化处置体积(118)附近的患者解剖体的定域化/取向。因此能够相对于参考点的场所跟踪第一柔性探头112的场所(由于例如探头114)。在采用第二柔性探头114作为参考的情况下，第二柔性探头114可以在近端机械联接或耦合至第一柔性探头112，以确保在形状确定算法107的输出中的误差对于两个探头尽可能地类似。也可以利用第二探头114在沿探头112的中间段位置处至第一探头112的耦合来实现两个探头之间的机械联接，只要在跟踪第二探头114时，特征化和解释(account for) 了联接点和在该点处的关联的跟踪误差就行。可以使用护套110或其它设备来提供探头112和114的耦合，以将探头112和114的近端耦合到一起。对于段(探头)在相同绳上的情况(同行(in-line))，公共参考点将是两个段之间的共用连接点。
[0029]在探头112、114上在沿探头112、114的长度的该一个或多个参考场所(例如，多个护套110或具有例如EM标记117的连接点)处能够存在附加标记，能够利用光学形状感测以外的方法来跟踪该标记。来自这些标记117的信息能够实时地并入到形状确定算法107中以提高形状确定算法107的精度。这些示范性标记117可以不提供关于探头尖端自身的空间场所的信息，但是能够提供关于探头112、114的多个近端部分的空间场所的信息，关于探头112、114的多个近端部分的空间场所的信息仍然能够引入对于形状确定算法107有用的边界条件。
[0030]在一个实施例中，患者122可以定位于台子124上，能够利用运动控制器102来平移台子124。肿瘤区域118是打算的放射疗法靶。系统100可以包括用于投递辐射的设备113，设备113可以包括针、导管或用于在肿瘤118中植入种子或聚焦辐射的其它设备113。设备113连接至探头112，使得使用来自探头112的光纤感测反馈，知道治疗设备(例如，辐射种子)的场所和它们的放置轨迹。也可以采用其它辐射投递或治疗系统136。一个柔性探头112 (其包括单个光纤传感器或多个光纤传感器)从光学控制台108延伸并且接合治疗应用导管(N) 113，并跟随导管113至肿瘤区域118。
[0031]包括另一光纤传感器的第二柔性探头114从光学控制台108延伸至患者122的表面上的固定区域或表面点(SP)。在此实例中，靠近光学控制台108，将探头112和114的两个光纤传感器包围于护套110内，护套110设计为容许最小的扭曲，具有尽可能大的弯曲半径而不牺牲功能性。在护套110·内部，两个光纤传感器相对于彼此保持固定角度，或者如果它们相对于彼此自由移动，则相对于彼此并相对于实验室或环境坐标系中的公共参考来跟踪或另外地确定光纤的场所和取向。光学控制台108询问或查询来自两个光纤传感器中的每一个的测量结果，或者以时间规定(或加时间戳)的迅速的交织方式串行地，或以从两个光纤同时读取并行地(取决于询问平台的配置)。此概念能够进一步延伸至2个以上的光纤，使得能够并行地导引至多个处置部位。
[0032]能够由计算机106接收来自光学控制台108的数据，计算机106利用形状确定算法107来处理数据。以此方式，计算机106推导探头112和114中的光纤的3D形状的估计。形状确定算法107可以包括以下事实来作为边界条件:两个光纤传感器是机械约束的或在护套110内相对于彼此是已知位置/取向的。能够从参考标记的实际测量结果和利用第二位置/取向测量设备(例如117)的外部跟踪来交替推导两个光纤传感器参考场所的相对位置/取向。
[0033]在推导这些确定和/或估计后，计算机106能够将它们与确定、治疗计划和/或来自先前时间点的估计进行比较以确定是否已经相对于如由第二柔性探头114参考的患者122的身体发生了施加器移动。
[0034]在一个实施例中，治疗计划模块/系统116可以存储于存储器109中或将部分存储于存储器109中。治疗计划模块/系统116可以被配置为基于从探头112确定的路径轨迹来将该一个或处置设备(例如种子、导管等)的计划的放置与该一个或处置设备的实际放置进行比较。治疗计划模块116被配置为基于实现总的计划目的，输出用于放置该一个或处置设备的放置的随后场所。治疗计划模块116可以包括具有基于先前历史的交替道路图和/或临床判决树的加权系统，使得能够采用当前反馈的评估来确保处置计划的目的得到满足。
[0035]如果在实际测量结果与治疗计划之间不存在相对移动，则能够预期固定于患者122的传感器的部分(探头112和114)的3D形状同步地移动(即一起)。否则，它们将具有指示改变的异步移动。于是利用患者的解剖体的知识确定任何探测的相对运动的影响，患者解剖体的知识是利用术前图像数据库104并利用从将介入路径特性与临床结果相链接的库中或数据库中的类似先前研究推导的信息获得的。如果相对移动超过规定的警报限度，则给出报警，并且治疗延缓直至治疗计划根据改变的施加器几何结构而自适应。可以听觉地、在显示器119上视觉地产生报警，或通过任何适合的方法产生报警，任何其它适合的方法包括探头自身内的触觉反馈。
[0036]可以使用接口 128来执行编程、设备控制、功能的监控和/或与计算机106或工作站107的任何其它互动。显示器119也可以容许用户与工作站101及其部件和功能，或系统100内的任何其它元件互动。这进一步受到接口 128的促进，接口 128可以包括键盘、鼠标、操纵杆、触觉设备或任何其它外围设备或控制，以容许来自工作站101或系统100的用户反馈和与工作站101或系统100的互动。
[0037]在另一示范性实施例中，能够利用脉管内通路插入具有光纤传感器的柔性探头以达到肿瘤区域。例如，探头112能够前进穿过患者的脉管系统，直至其接近肿瘤区域118。于是将探头112插入穿过脉管壁朝向肿瘤区域118。可能使用成像系统130与例如不传导射频的对比剂的组合利用荧光导引来执行此示范性处理。也可以采用其它成像技术。能够将一个以上的柔性探头(112)插入到肿瘤区域118中。也能够将一个以上的柔性探头(114)放置在肿瘤区域118外部的附加点处，以监控患者122或处理期间采用的其它仪器的位置。
[0038]在一个示例实施例中，能够独立于光学控制台108来跟踪柔性探头134(例如治疗施加器或其它设备)和/或对该柔性探头134 (例如治疗施加器或其它设备)进行成像。例如，能够由形状确定算法/处理107使用来自这些跟踪/成像方法的数据，以对探头112、114的空间位置施加附加的几何约束，来例如提高3D形状估计的精确性和/或描写感兴趣的体积(118)中的生理结构(靶和正常组织二者)。以此方式，使用诸如EM、成像(成像系统130)等的跟踪技术来创建独立的参考点，其容许对处理中采用的其它探头112、114的位置/取向的检查。成像设备130和治疗系统136可以连接至工作站101。以此方式，能够由系统100的其余部分来控制成像系统130和治疗系统136和/或向系统100的该其余部分提供反馈。
[0039]在另一实施例中，可以采用装备有光纤形状传感器的大数量的柔性探头来监控柔性表面和/或体积。这些表面或体积可以是或可以不是诸如肿瘤的感兴趣的靶，但是相反可以包括患者移动、内部器官的移动、台子124或其它平台的移动、仪器等的移动。区域可以包括一个或多个光纤形状传感器，该一个或多个光纤形状传感器能够用于推导对施加器和/或组织几何结构中的发生于肿瘤区域118内部和/或外部的2D或3D改变的估计。该实施例能够是更复杂的并且可能利用两个以上的光纤形状传感器(探头112或114)。这可能提供关于例如治疗施加器相对于靶和/或正常组织的移动的更多信息。能够使得系统100是模块化的(modular)，以容易地容纳具有纤维光学传感器的多个柔性探头。
[0040]参照图3,图示示出了根据本原理的示例概念实施例。能够移动的块302包括柔性材料靶304。块302和靶304均可以振动或在三维上改变位置。块302和靶304可以相对于彼此移动有限的量，但是也可以一起移动。必需理解，块302和靶304的相对移动和整体移动解释二者的动力学行为。根据本原理，采用光纤传感器306、308来局部监控块302和靶304的位置/取向改变。光纤传感器308能够以高分辨率探测相对于局部坐标系312的局部应变。因此，光纤传感器308放置在靶304处或附近以探测局部应变。
[0041]类似地，需要相对于块302的局部坐标系310监控块302的局部应变(例如，位置/移动)。在此情况下，光纤传感器306可以放置在块302上，以监控局部改变。另外，需要根据更多全局坐标系314来理解靶304、块302和设备309 (例如，辐射源、种子等)的位置。设备309由被跟踪的工具定位，并且所以精确知道它们的位置。能够通过各种约束和边界条件来提供与坐标系310和312相关的附加信息。例如，光纤传感器306和308可以共用单个公共位置或多个公共位置，或另外地被跟踪，使得相对于一个光纤上的参考点知道另一光纤上的参考点。如上所述，这可以通过构建用于两个传感器306和308的光纤的部分来实现(例如，在护套等中)。以此方式，知道公共参考或约束，并且能够相对于公共坐标系314确定和监控沿光纤传感器306和308的所有其它点的解。
[0042]在以上对辐射治 疗描述的情况中，靶304的监控可以包括由于靶区域的膨胀、由于患者活动、由于仪器的移动、由于设备309的放置的误差等造成的改变。具有传感器306外的另外的单个参考点或多个参考点不仅提供患者上的另外的位置的局部移动，而且提供块302 (例如，台子或平台上的患者等)相对于其它传感器308的取向的知识。在范例中，这能够提供用于对准/聚焦辐射放置辐射种子等的导引。
[0043]参照图4，示例性地示出了用于监控治疗期间的改变的方法。在框402中，通过将至少一个柔性探头经皮引入身体中至被瞄准的用于焦点能量沉积的组织区域中或附近的场所，来确定用于焦点能量沉积的源的位置和路径轨迹。探头包括至少一个光纤传感器。在一个实施例中，探头可以包括有沉积或放置源以便容易地识别源的位置和路径轨迹的设备(例如，针)。
[0044]在框404中，从至少一个柔性探头收集反馈信号，并且将其输入至形状确定模块以探测该至少一个柔性探头的改变，使得根据治疗计划，能够基于形状确定模块的输出变更用于治疗的被瞄准的组织区域和处置的强度。
[0045]在框406中，实时地将位置和路径轨迹与治疗计划比较以量化与计划的偏离。在框408中，可以引入第二探头以提供用于第一探头的参考位置。第二探头还优选地包括至少一个光纤传感器。该至少一个柔性探头和第二探头可以共用至少一个公共位置以在框410中提供用于关联坐标系的约束或条件，或每一个探头可以具有相对于彼此知道的参考位置。
[0046]在框412中，提供了治疗的自适应以基于收集的反馈与计划比较来实现治疗目标。在处理的随后的活动中解释偏离。在框414中，可以输出基于实现总的计划目的来放置该一个或多个处置设备的随后场所。可以要求其它改变、建议或行动，以确保实现治疗计划目标。在框416中，可以采用被配置为独立地跟踪至少一个柔性探头的路径的单个或多个附加跟踪设备，以验证和/或改善该至少一个柔性探头的位置测量结果，或另外地提供用于确定用于传感器探头的位置信息的解约束或条件。在框418中，处理继续，直至完成，例如计划目的得到满足。
[0047]在说明所附权利要求时，应当理解:
[0048]a)词语“包括”不排除给定权利要求中列出的那些元件或行为以外的其它元件或行为的存在；
[0049]b)元件之前的词语“一”不排除多个该元件的存在；
[0050]c)权利要求中的任何参考符号不限制它们的范围；
[0051]d)数个“构件”可以由相同项或硬件或软件实施的结构或功能来表示；并且
[0052]e)除非特别指出，不意图行为的特定顺序是必需的。
[0053]已经描述了用于光纤感测的系统和方法的优选实施例，该光纤感测用于确定用于介入治疗的施加器几何结构中的实时改变(其意图为示例性的而非限制性的)，需要注意，根据上述教导，本领域技术人员能够进行修改和更改。因此，应当理解，可以对公开的公开内容的特别实施例作出改变，该改变在于此公开的由所附权利要求略述的实施例的范围内。从而已经描述了专利法所需的细节和特性，在所附权利要求中提出了由专利证书所保护的声称和期望的东西。·
【权利要求】
1.一种用于监控治疗期间的改变的系统，包括: 第一探查段(112)，具有设置于其中的光纤传感器，所述第一段用于经皮插入靶区域中或附近并提供用于一个或多个处置设备的局部参考； 第二探查段(114)，具有设置于其中的光纤传感器，所述第二段总体与所述第一探头隔开设置并提供用于所述第一段的空间参考点，并且所述第一和第二段具有至少一个公共位置，以用作所述第一和第二探头之间的参考；以及 形状确定方法(107)，被配置为基于反馈信号来确定所述第一和第二段中的每一段的形状，以测量处理期间所述形状的改变并根据所述改变来更新治疗计划。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述形状确定模块(107)接收光学信号以确定所述第一段的路径轨迹，并且基于所述路径轨迹来确定所述一个或多个处置设备的定位。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述一个或多个处置设备包括带有辐射源(309)的医疗器械。
4.如权利要求2所述的系统，其中，所述一个或多个处置设备包括辐射种子(309)，并且采用所述路径轨迹来确定种子场所。
5.如权利要求2所述的系统，其中，所述一个或多个处置设备包括焦点处置辐射源。
6.如权利要求1所述的系统，还包括治疗计划模块(116)，所述治疗计划模块(116)被配置为基于所述路径轨 迹来将所述一个或处置设备的计划的放置与所述一个或处置设备的实际放置进行比较，所述治疗计划模块被配置为基于实现总的计划目的来输出用于所述一个或处置设备的放置的随后场所。
7.如权利要求1所述的系统，还包括附加跟踪设备(134)，所述附加跟踪设备(134)被配置为独立地跟踪所述第一段和所述第二段中的至少之一的路径，以验证所述第一段和所述第二段中的所述至少之一的位置。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个公共位置包括跟踪所述至少一个公共位置的位置的跟踪设备(117)。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一和第二段包括两个分开的绳或包括相同绳的不同分部。
10.一种用于监控治疗期间的改变的工作站，包括: 计算机(106)，所述计算机(106)包括处理器(105)和存储器(109); 形状确定模块(107)，存储在所述存储器中并被配置为基于反馈信号来确定多个柔性探头(112，114)的形状，所述柔性探头均具有设置于其中的光纤传感器，所述柔性探头被配置为测量处理期间所述形状的改变，以提供用于一个或多个处置设备的参考场所；以及 治疗计划模块(116)，存储在所述存储器中并被配置为基于用于所述一个或多个处置设备的所述参考场所来比较和更新治疗计划； 所述多个探头具有用作所述探头之间的参考的至少一个公共位置(110)，并且包括: 第一探头(112)，用于经皮插入靶区域中或附近；以及 第二探头(114)，用于总体与所述第一探头隔开设置并提供用于所述第一探头的空间参考点。
11.如权利要求10所述的工作站，其中，所述形状确定模块(107)接收光学信号以确定所述第一探头的路径轨迹，并且基于所述路径轨迹来确定所述一个或多个处置设备的定位。
12.如权利要求10所述的工作站，其中，所述一个或多个处置设备包括带有辐射源(309)的医疗器械。
13.如权利要求10所述的工作站，其中，所述一个或多个处置设备包括辐射种子(309)，并且采用所述路径轨迹来确定种子场所。
14.如权利要求10所述的工作站，其中，所述一个或多个处置设备包括焦点处置辐射源。
15.如权利要求10所述的工作站，其中，所述治疗计划模块(116)被配置为基于所述路径轨迹来将所述一个或处置设备的计划的放置与所述一个或处置设备的实际放置进行比较，所述治疗计划模块被配置为基于实现总的计划目的来输出用于所述一个或处置设备的放置的随后场所。
16.如权利要求10所述的工作站，还包括附加跟踪设备(134)，所述附加跟踪设备(134)被配置为独立地跟踪所述第一探头和所述第二探头中的至少之一的路径，以验证所述第一探头和所述第二探头中的所述至少之一的位置。
17.如权利要求10所述的工作站，其中，所述至少一个公共位置(110)包括跟踪所述至少一个公共位置的位置的 跟踪设备(117)。
18.一种用于监控治疗期间的改变的方法，包括: 通过将至少一个柔性探头经皮引入到身体中至被瞄准用于焦点能量沉积的组织区域中或附近的场所，来确定用于所述焦点能量沉积的源的位置和路径轨迹，所述探头包括至少一个光纤传感器； 实时地将所述位置和路径轨迹与治疗计划进行比较(406)，以量化与所述计划的偏离；以及 提供(412)治疗的自适应性，以实现在所述处理的随后活动中解释所述偏离的治疗目标。
19.如权利要求18所述的方法，还包括收集(404)来自所述至少一个柔性探头的反馈信号并将所述反馈信号输入至形状确定模块，以探测所述至少一个柔性探头中的改变，使得根据所述治疗计划，基于所述形状确定模块的输出变更被瞄准用于治疗的所述组织区域和处置的强度。
20.如权利要求18所述的方法，还包括引入(408)提供用于所述第一探头的参考位置的第二探头，所述第二探头包括至少一个光纤传感器。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个柔性探头和所述第二探头共用至少一个公共位置。
22.如权利要求18所述的方法，其中，比较(406)所述位置和路径轨迹包括基于实现总的计划目的来输出用于所述一个或处置设备的放置的随后场所。
23.如权利要求18所述的方法，还包括采用(416)附加跟踪设备，所述附加跟踪设备被配置为独立地跟踪至少一个柔性探头的路径，以验证所述至少一个柔性探头的位置。
【文档编号】A61B5/06GK103596497SQ201280028236
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】H·J·冯布施, R·陈, G·W·T·霍夫特, R·G·阿尔宁科, A·E·德雅尔丹 申请人:皇家飞利浦有限公司