磁共振引导的高强度聚焦超声中的功率调节的制作方法

本发明涉及磁共振引导的高强度聚焦超声。

背景技术：

来自聚焦超声换能器的超声能够用于选择性地处置身体内部的区域。超声波以高能机械振动的形式传输。这些振动在被衰减时会引起组织发热，也可能导致空泡形成。在临床环境中，组织发热和空泡形成均能够用于破坏组织。超声处置能够用于消融组织并选择性杀死癌细胞的区域。该技术已经应用于对子宫肌瘤的处置并降低了对子宫切除流程的需求。

在较低的功率水平下，超声能够用于加热组织而不是消融组织。将组织温度升高到升高的但非消融的水平，这个过程被称为热疗(范围从40℃-45℃)。热疗已经显示出使被加热组织对放射治疗、化学治疗以及化学放射治疗更加敏感。热疗还能够用于局部释放药物，例如，化学治疗药剂或抗生素。因此，热疗能够是有用的临床工具。

国际专利申请公开wo2014/057388a1公开了一种温和的热疗处置装置，该热疗处置装置包括成像器，该成像器生成目标区域的规划的图像和温度图。超声换能器驱动器阵列独立驱动超声换能器的相控阵列中的超声换能器。一个或多个处理器或单元接收目标温度曲线并为换能器驱动器计算功率、频率和相对相位，以驱动超声换能器的相控阵以生成多焦点声处理模式，该多焦点声处理模式被配置为在限制峰值声压的同时利用目标温度曲线来加热目标区域。在处置期间，成像器生成一系列温度图，一个或多个处理器或单元将这些温度图与目标温度曲线进行比较并且基于比较结果来调节换能器驱动器驱动超声换能器所利用的功率和相对相位。

技术实现要素：

本发明在独立权利要求中提供了医学器械、计算机程序产品和方法。在独立权利要求中给出了实施例。

当进行热疗时，重要的是不要将组织温度加热太高，否则组织灌注将会停止并且/或者组织可能会死亡。另外，由于组织的加热速率取决于许多因素(这可能因人而异)，因此难以设置合适的功率水平。因此，当医生使用高强度聚焦超声(hifu)系统执行热疗时，在设置功率水平往往会非常保守，以免伤害到对象。通常，医生将设置一功率水平，然后开始声处理以引起热疗。如果功率水平太低而无法引起足够的加热，则医生能够中止声处理以增加输出功率极限。如果选择的功率过高，则也会导致温度过冲，因此有必要降低功率输出限制。然而，中止声处理后，医生能够等待一段时间，直到加热的体积恢复到正常的体温，然后再重新开始该过程。在找到合适的声处理功率水平之前，医生可能会反复执行该过程多次。由于等待时间可能长达10分钟或15分钟，因此可能会浪费大量时间并且使hifu系统使用效率低下。

本发明的实施例可以通过为医生提供额外的控制，向hifu系统发送命令以增加或降低功率水平来解决上述问题。然而，还有其他保障措施。在用指令指示hifu系统改变功率水平之前，将新的功率水平与预定水平进行比较，以查看是否允许改变功率水平。如果新的声功率水平高于预定水平，则必须在设置新的功率水平之前暂停声处理。在不同的示例中，预定水平可以以不同方式来确定并且在以下实施例中进行描述。在声处理中需要暂停会防止功率水平意外增加太多。然后能够使用恢复命令来恢复声处理。这样实现了功率提高并且恢复了声处理，从而避免了等待声处理的组织返回到体温的延迟。声处理的暂停还提供了对声功率水平增加是否符合预期的验证。

在一个方面中，本发明提供了一种医学器械，所述医学器械包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统用于从成像区内的对象采集磁共振测温数据。本文中使用的磁共振测温数据涵盖可以用于确定对象内的空间温度分布的磁共振数据。所述医学器械还包括高强度聚焦超声系统，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器包括多个超声换能器元件，所述超声换能器被配置用于同时声处理所述成像区内的多个声处理体积。可以根据超声换能器的配置以不同的方式解读对多个声处理体积的同时声处理。在一个示例中，在同一时间声处理全部多个声处理体积。例如，换能器元件可以聚焦到多个声处理体积中。在其他示例中，能通过电子方式(通过改变超声元件的相对相位)和/或机械方式来调节高强度聚焦超声系统的焦点。然后，通过使超声换能器的焦点快速而系统地移位来同时加热多个声处理体积。然后，虽然超声能量被连续地施加到声处理体积，但是声处理体积中的每个被同时维持在治疗温度。

所述医学器械还包括存储器，所述存储器包含机器可执行指令和测温脉冲序列命令。所述测温脉冲序列命令被配置用于根据磁共振成像测温协议来采集磁共振测温数据。所述医学器械还包括用于控制所述医学器械的处理器以及显示器。

所述机器可执行指令令所述处理器接收声处理命令，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理。所述声处理命令被配置用于至少控制被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的相对功率。声处理命令还可以包含聚焦超声波束的一个或多个焦点的位置。可以例如从与显示器上的图形用户接口交互的用户接收声处理命令，在显示器上，使用侦察或初步磁共振图像来进行瞄准。

所述机器可执行指令还可以令所述处理器对所述磁共振成像测温协议进行校准或初步测量。

所述机器可执行指令还令所述处理器接收声功率设置。使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率。在开始声处理之前，尚不清楚对象的组织的确切吸收特性。声功率设置有效地用于缩放要供应给多个超声换能器元件中的每个的相对功率。

对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器利用所述声处理命令来控制所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理。在运行声处理命令期间，机器可执行指令反复令处理器利用测温脉冲序列命令来控制磁共振成像系统以采集磁共振测温数据。即使暂停声处理，在这里也可以连续反复执行该步骤。一旦开始运行声处理命令，对机器可执行指令的运行就反复令处理器使用磁共振测温数据来重建成像区的热图。即使暂停声处理，也可以反复执行热图重建。

对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器在所述显示器上显示所述热图。即使稍后暂停声处理，也可以反复执行在显示器上对热图的显示。在对多个声处理体积的声处理期间，对所述机器可执行指令的运行反复令所述处理器接收暂停命令，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理。即使暂停声处理，也可以反复执行其他步骤。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器接收恢复命令，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理。该步骤可以在暂停声处理期间执行。

对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器在所述声处理期间接收改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率。例如，可以在绝对功率或相对于声功率设置的缩放因子方面给出改变功率命令。只有在暂停对多个声处理体积的声处理时，才执行将被供应给多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率增加到预定值以上的操作。也就是说，只有在暂停对多个声处理体积的声处理并且该增加低于预定值时，才可能发生被供应给多个超声换能器中的每个的电压中的功率的增加。预定值在不同的示例中可以不同。例如，如果预定值处于当前功率水平，则任何增加都需要暂停声处理。在另一示例中，预定值是声功率设置或声功率设置的某个缩放因子。

该实施例可以具有对多个声处理体积提供更快的声处理的益处。这也可以是有益的，因为它提供了额外的安全水平，使得改变功率命令不会无意中将功率增加到可能伤害对象的水平。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行令所述处理器在所述显示器上绘制图形用户接口。所述图形用户接口包括被配置用于生成所述改变功率命令的功率调节控件。该实施例可以为操作者提供一种简单的方式来调节用于缩放对多个超声换能器元件中的每个的相对功率供应的缩放因子。功率调节控件可以例如是滑块、旋钮、文本输入框或其他图形用户输入控件。

在另一实施例中，所述图形用户接口还包括用于生成所述暂停命令和/或所述恢复命令的至少一个按钮。例如，在一些实施例中，每种命令可以有一个单独的按钮。

显示器上的热图、功率调节控件以及用于生成暂停命令和/或恢复命令的至少一个按钮的组合提供了一种有效的反馈控制系统以用于在声处理期间手动调节医学器械。

在另一实施例中，所述高强度聚焦超声系统被配置用于仅在所述多个声处理体积内执行热疗。例如，如果高强度聚焦超声系统超出了针对热疗通常认为的温度范围，则可以限制其最大功率或者可以使用热成像来自动降低功率。

在另一实施例中，所述高强度聚焦超声系统被配置用于在预定温度范围内加热所述多个声处理体积。

在另一实施例中，所述预定温度范围在40℃至45℃之间。

在另一实施例中，所述预定温度范围在41℃至43℃之间。

在另一实施例中，所述预定值是所述声功率设置。在该实施例中，除非暂停声处理，否则改变功率命令并不能将声功率增加到其初始设置以上。然而，能够将超声值降低到声功率设置以下，然后再回升到100％设置而无需暂停。这可以是有效的，因为通常在执行热疗声处理时，医生将以医生或技术人员知道安全的声功率设置开始。因此，当返回到初始声功率设置时，无需暂停多个声处理体积。

在另一实施例中，所述预定值等于当前声功率水平。在该实施例中，如果希望增加声功率，则必须暂停声处理。这可以提供更安全的系统，因为暂停需要操作者有意增加声功率。

在另一实施例中，如果所述声处理的暂停长于预定持续时间，则对所述机器可执行指令的运行令对所述多个声处理体积的所述声处理中止。这可以是有益的，因为这样可以防止在调节声功率值期间多个声处理体积被过分冷却。

在另一实施例中，如果由所述热图确定的所述多个声处理体积内的温度下降到预定的下限阈值以下，则对所述机器可执行指令的运行令对所述多个声处理体积的所述声处理中止。如果温度低于预定的下限阈值，则可以指示声处理没有正确进行。例如，这可以在一定的延迟之后执行，该延迟使得能够对多个声处理体积进行初始加热。

在另一实施例中，如果所述多个声处理体积中的一个内的温度加热速率低于预定加热速率，则对所述机器可执行指令的运行令对所述多个声处理体积的所述声处理中止。这也可以是有益的，因为这可以指示对多个声处理体积的声处理没有正确运行。

在另一实施例中，如果由所述热图确定的所述多个声处理体积内的温度高于预定上限阈值，则对所述机器可执行指令的运行令对所述多个声处理体积的所述声处理中止。这可以是有益的，因为这可以有助于防止对象灼伤。

在另一实施例中，如果检测到所述对象的运动，则对所述机器可执行指令的运行还可以令对所述多个声处理体积的所述声处理中止。该运动可以例如高于对象的某个阈值或运动程度。例如可以使用各种方法来检测对象的运动，例如，桌子上的压力传感器、相机或其他观察技术，或者甚至是常规制作的磁共振图像。例如，测温脉冲序列命令可以用于检测对象的运动。由于热惯性，如果对象不是正在移动，则对象内被加热的区域将倾向于停留在一个位置。如果热图中的热斑开始漂移或突然移动，则可以指示对象在运动。

在另一实施例中，在对所述多个声处理体积的所述声处理的暂停期间反复执行以下步骤：利用所述测温脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集所述磁共振测温数据，并且使用所述磁共振测温数据来重建所述成像区的热图。

在对所述多个声处理体积的所述声处理的所述暂停期间，还可以周期性地执行或更新或刷新在所述显示器上显示所述热图的步骤。

在另一方面中，本发明提供了一种控制医学器械的方法。所述医学器械包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统用于从成像区内的对象采集磁共振测温数据。所述医学器械还包括高强度聚焦超声系统，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器包括多个超声换能器元件。所述超声换能器被配置用于同时加热所述成像区内的多个声处理体积。所述医学器械还包括显示器。

所述方法包括接收声处理命令，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理。这些声处理命令被配置用于至少控制被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的相对功率。所述方法还包括接收声功率设置。使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率。

所述方法还包括利用所述声处理命令来控制所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理。所述方法还包括利用测温脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集磁共振测温数据。所述测温脉冲序列命令被配置用于根据磁共振成像测温协议来采集所述磁共振测温数据。所述方法还包括使用所述磁共振测温数据来重建所述成像区的热图。所述方法还包括在所述显示器上显示所述热图。

所述方法还包括接收暂停命令，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理。所述方法还包括接收恢复命令，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理。所述方法还包括接收改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率。只有在暂停对多个声处理体积的声处理时，才执行将被供应给多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率增加到预定值以上的操作。先前已经讨论了该方法的优点。

在另一方面中，本发明提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于由控制医学器械的处理器运行的机器可执行指令。所述医学器械包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统用于从成像区内的对象采集磁共振测温数据。所述医学器械还包括高强度聚焦超声系统，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器包括多个超声换能器元件。所述超声换能器被配置用于同时声处理所述成像区内的多个声处理体积。所述医学器械还包括显示器。对所述机器可执行指令的运行令所述处理器接收声处理命令，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理。所述声处理命令被配置用于至少控制被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的相对功率。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器接收声功率设置。使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器利用所述声处理命令来控制所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理。

对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器利用测温脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集所述磁共振测温数据。所述测温脉冲序列命令被配置用于根据磁共振成像测温协议来采集所述磁共振测温数据。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器使用所述磁共振测温数据来重建所述成像区的热图。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器在所述显示器上显示所述热图。

对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器接收暂停命令，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器接收恢复命令，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器接收改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率。只有在暂停对多个声处理体积的声处理时，才执行将被供应给多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率的增加到预定值以上的操作。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器在所述显示器上绘制图形用户接口。所述图形用户接口包括被配置用于生成所述改变功率命令的功率调节控件。

在另一实施例中，所述图形用户接口还包括用于生成所述暂停命令和/或所述恢复命令的至少一个按钮。

应当理解，本发明的前述实施例中的一个或多个可以被组合，只要组合的实施例不相互排斥即可。

本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文中使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的示例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、usb拇指驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(cd)和数字多用盘(dvd)，例如，cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw或dvd-r盘。术语“计算机可读存储介质”还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来传输在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、rf等，或前项的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的示例。计算机存储设备可以是任何易失性或非易失性计算机可读存储介质。

本文中使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语“计算设备”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来执行。

计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，java、smalltalk、c++等)和常规程序编程语言(例如，“c”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解释器联合使用，所述解释器即时生成机器可执行指令。

计算机可执行代码可以作为独立软件包完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后两种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))连接到用户的计算机，或者可以(例如通过使用互联网服务提供商的互联网)连接到外部计算机。

参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。

本文中使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的示例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、脚踏板、有线手套、遥控器以及加速度计来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部示例。

本文中使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、ieee1394端口、并行端口、ieee1284端口、串行端口、rs-232端口、ieee-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、tcp/ip连接、以太网连接、控制电压接口、midi接口、模拟输入接口以及数字输入接口。

本文中使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的示例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(crt)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(vf)、发光二极管(led)显示器、电致发光显示器(eld)、等离子显示面板(pdp)、液晶显示器(lcd)、有机发光二极管显示器(oled)、投影仪以及头戴式显示器。

医学成像数据在本文中被定义为使用医学成像扫描器已经采集的二维数据或三维数据。医学成像扫描器在本文中被定义为适用于采集关于患者的身体结构的信息并且构建二维医学图像数据或三维医学图像数据的集合的装置。医学图像数据能够用于构建对医生的诊断可能有用的可视化。能够使用计算机来执行该可视化。

磁共振(mr)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的示例。磁共振成像(mri)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据之内包含的解剖数据所重建的二维可视化或三维可视化。

mr测温数据可以被理解为是在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线所记录的对因原子自旋而发射的射频信号的测量结果，该测量结果包含可以用于磁共振测温的信息。磁共振测温通过测量温度敏感参数的变化来实现。在磁共振测温期间可以测量的参数的示例是：质子共振频移、扩散系数，或者t1和/或t2弛豫时间的变化可以用于使用磁共振来测量温度。质子共振频移是温度依赖性的，这是因为个体质子、氢原子经历的磁场取决于周围的分子结构。归因于温度影响氢键，温度的升高减小了分子筛。这引起质子共振频率的温度依赖性。

质子密度线性地取决于平衡磁化状况。因此，可以使用质子密度加权图像来确定温度变化。

弛豫时间t1、t2和t2星(有时被写为t2*)也是温度依赖性的。因此，t1、t2和t2星加权图像的重建能够用于构建热图或温度图。

温度还影响水溶液中的分子的布朗运动。因此，可以使用能够测量扩散系数的脉冲序列(例如，脉冲扩散梯度自旋回波)来测量温度。

使用磁共振测量温度的最有用的方法之一是通过测量水质子的质子共振频率(prf)移位。质子的共振频率是温度依赖性的。由于体素中的温度会发生变化，因此频移将引起水质子的测得的相位发生变化。因此能够确定两幅相位图像之间的温度变化。这种确定温度的方法的优点是：与其他方法相比，它相对较快。与本文中的其他方法相比，将更详细地讨论prf方法。然而，本文中讨论的方法和技术也能应用于利用磁共振成像执行测温的其他方法。

本文中使用的“超声窗口”涵盖能够传输超声波或超声能量的窗口。通常，薄膜或膜被用作超声窗口。该超声窗口可以例如由bopet(双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯)的薄膜制成。

附图说明

在下文中将仅以举例的方式并参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了医学器械的示例；

图2图示了用户接口的示例；

图3示出了图示操作图1的医学器械的方法的流程图；并且

图4示出了图示操作图1的医学器械的另外的方法的流程图。

附图标记列表

100医学器械

102磁共振成像系统

104磁体

106磁体的膛

108成像区

110磁场梯度线圈

112磁场梯度线圈电源

114射频线圈

116收发器

118对象

120对象支撑物

122高强度聚焦超声系统

124充液腔

126超声换能器

128机构

130机械致动器/电源

132超声路径

134超声窗口

136凝胶垫

138声处理体积

138'声处理体积

138”声处理体积

170计算机

172硬件接口

174处理器

176显示器/用户接口

178存储器

180机器可执行指令

182规划脉冲序列命令

184规划磁共振数据

186规划磁共振图像

188声处理命令

190声功率设置

192测温脉冲序列命令

193磁共振测温数据

194热图

196暂停命令或恢复命令

197改变功率命令

198预定值

200声功率输入框

202功率调节滑块

204电源调节显示/调节框

206按钮

208声处理体积选择工具

210切片选择工具

300接收被配置用于控制超声换能器以对多个声处理体积进行声处理的声处理命令

302接收声功率设置

304利用声处理命令来控制高强度聚焦超声系统以对多个声处理体积进行声处理

306利用测温脉冲序列命令来控制磁共振成像系统以采集磁共振测温数据

308使用磁共振测温数据来重建成像区的热图

310在显示器上显示热图

312接收暂停命令，该暂停命令令处理器暂停对多个声处理体积的声处理

314接收恢复命令，该恢复命令令处理器恢复对多个声处理体积的声处理

316接收改变功率命令，该改变功率命令令处理器按照改变功率命令中指定的值成比例地改变被供应给多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率

318声处理暂停了吗？

320改变所供应的电源电压的相对功率水平

322声处理完成了吗？

324结束声处理

400是否存在用于中止声处理的准则？

具体实施方式

在这些附图中，相同编号的元件要么是等效的元件，要么执行相同的功能。如果功能等效，则先前讨论过的元件不必在后面的附图中进行讨论。

图1示出了医学器械100的示例。医学器械100包括磁共振成像系统102和高强度聚焦超声系统122。磁共振成像系统102包括磁体104。磁体104是圆柱型超导磁体，其具有穿过其中心的膛106。该磁体具有带有超导线圈的液氦冷却低温恒温器。也可以使用永磁体或电阻式磁体。也可以使用不同类型的磁体，例如也可以既使用剖分式圆柱形磁体，又使用所谓的开放式磁体。剖分式圆柱形磁体与标准圆柱形磁体类似，不同之处在于低温恒温器已经被分成两部分以允许进入磁体的等平面，例如，这样的磁体可以与带电粒子束治疗结合使用。开放式磁体有两个磁体部分，一个在另一个上方，这两个磁体之间有足够大的空间以容纳对象：这两个部分的区域布置类似于亥姆霍兹线圈。开放式磁体之所以受欢迎，是因为对象受到的限制较小。在圆柱形磁体的低温恒温器内部有一组超导线圈。在圆柱形磁体的膛106内有成像区108，在成像区108中，磁场足够强且均匀而能够执行磁共振成像。

在磁体的膛106内还有一组磁场梯度线圈110，该组磁场梯度线圈110用于采集磁共振数据以对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈包含三组独立的线圈，以用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源112将电流供应给磁场梯度线圈110。按照时间的函数来控制被供应给磁场线圈的电流，并且该电流可以是斜变的或脉冲化的。

与成像区108相邻的是射频线圈114，该射频线圈114用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并且用于从也在成像区内的自旋接收无线电传送。射频线圈可以包含多个线圈元件。射频线圈也可以被称为通道或天线。射频线圈114被连接到射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以被单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器所代替。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114还旨在表示专用的发射天线和专用的接收天线。同样，收发器116也可以表示单独的发射器和接收器。

对象118被示为躺在对象支撑物120上并且部分位于成像区108内。图1所示的示例包括高强度聚焦超声系统122。该高强度聚焦超声系统包括充液腔124。在该充液腔124内是超声换能器126。虽然在该附图中未示出，但是超声换能器126可以包括多个超声换能器元件，每个超声换能器元件能够生成独立的超声波束。通过控制被供应给超声换能器元件中的每个的交流电的相位和/或幅度，这种配置可以用于以电子方式操控声处理体积138的位置。

超声换能器126被连接到机构128，该机构128允许以机械方式对超声换能器126进行重新定位。机构128被连接到机械致动器130，该机械致动器130适于对机构128进行致动。机械致动器130还表示用于向超声换能器126供应电力的电源。在一些实施例中，电源可以控制被供应给个体超声换能器元件的电力的相位和/或幅度。在一些实施例中，机械致动器/电源130位于磁体104的膛106的外部。

超声换能器126生成超声，该超声被示为遵循路径132。超声132穿过充液腔124并穿过超声窗口134。在该实施例中，超声然后穿过凝胶垫136。凝胶垫136不一定在所有实施例中都存在，但是在该实施例中，对象支撑物120中具有用于容纳凝胶垫136的凹部。凝胶垫136有助于在换能器126与对象118之间耦合超声功率。在穿过凝胶垫136之后，超声132穿过对象118并聚焦到声处理体积138。可以通过以机械方式定位超声换能器126结合以电子方式操控声处理点138的位置来移动声处理体积138。

在成像区108内能够看到三个分开的声处理体积138、138'、138”。从超声132的路径能够看出，超声换能器126当前聚焦在声处理体积138上。然而，这三个声处理体积138、138'、138”被同时加热。超声132的焦点在各个声处理体积之间足够快地切换，使得它们同时被加热。可以通过用于使超声换能器126的焦点移位的机械单元128或以电子方式改变超声132的路径来实现对超声132的路径的这种切换。能够通过改变超声换能器126的个体元件的相对相位和/或幅度来控制对超声132的路径的电子操控。

磁场梯度线圈电源112、高强度聚焦超声系统122和收发器116被示为被连接到计算机系统170的硬件接口172。计算机系统170还包括处理器174。处理器174实际上可以表示一个以上的处理器，并且还可以表示分布在一个或多个计算机之间的处理器。处理器174与硬件接口172、用户接口176和存储器178通信。硬件接口172是使得处理器174能够向医学器械100的其余部分发送数据和/或命令并从医学器械100的其余部分接收数据和/或命令并对医学器械100的其余部分进行控制的接口。用户接口176可以例如是显示器并且包括用于与在显示器上绘制的图形用户接口进行交互的单元。这可以包括形式为触摸屏的显示器和/或其他输入设备，例如，鼠标、跟踪球或垫。存储器178可以是处理器174能够访问的易失性或非易失性存储器的任何组合。

机器可执行指令180被示为被存储在存储器178中。机器可执行指令使得处理器174能够控制医学器械100的操作和功能。这包括对磁共振成像系统102和高强度聚焦超声系统122的控制。

计算机存储器178还被示为包含规划脉冲序列命令182。规划脉冲序列命令182是任选的脉冲序列命令，该脉冲序列命令使得处理器174能够采集用于成像的数据，该数据然后被用于定位或瞄准声处理体积138、138'、138”。在一些示例中，规划脉冲序列命令182也可以用于采集用于磁共振测温的校准数据。存储器178还被示为包含规划脉冲序列命令184，该规划脉冲序列命令184是通过利用规划脉冲序列命令182控制磁共振成像系统102而采集的。存储器178被示为还包含一个或多个规划磁共振图像186。存储器178还被示为包含声处理命令188。可以经由网络从不同的机器获得声处理命令188，也可以经由显示器176或用户接口来输入声处理命令188。在一些实例中，可以使用规划磁共振图像186确定声处理命令188。

存储器178还被示为包含例如从用户接口176接收的声功率设置190。声功率设置190是用于对被递送到换能器126的个体换能器元件的功率进行缩放的值。存储器还被示为包含测温脉冲序列命令192，该测温脉冲序列命令192使得处理器174能够采集磁共振测温数据193。磁共振测温数据193被示为被存储在计算机存储器178中。计算机存储器178还被示为包含使用磁共振测温数据193已经构建的热图194。计算机存储器还被示为包含用于存储暂停或恢复命令196的状态的位置。例如，当接收到暂停命令时，可以暂停对声处理体积138、138'、138”的声处理。存储器178还被示为包含改变功率命令197。

改变功率命令197可以是用于改变或重新缩放声功率设置190的命令。存储器178还被示为包含预定值198，改变功率命令197将与预定值198进行比较。如果改变功率命令197大于预定值198并且暂停对声处理体积138、138'、138”的声处理，则允许改变声功率设置190。然而，如果没有暂停对体积138、138'、138”的声处理并且改变功率命令197大于预定值198，则不允许改变声功率设置190。

图2示出了显示器上的图形用户接口176的示例。该图形用户接口具有用于输入声功率的框200。图形用户接口176还包括用于接收改变功率命令的功率调节滑块202。功率调节滑块202是功率调节控件的示例。图形用户接口176还包括可以用于以数字方式生成功率调节或用于显示功率调节控件202的结果的框204。用户接口176还包括暂停按钮206。按钮206可以用于暂停或恢复对声处理体积的声处理。用户接口176也被示为包含任选的声处理体积选择工具208和切片选择工具210。

图3示出了图示操作图1的医学器械100的方法的流程图。首先，在步骤300中，接收声处理命令188。接下来，在步骤302中，接收声功率设置190。接下来，在步骤304中，利用声处理命令188来控制高强度聚焦超声系统122。声功率设置190用于缩放声处理的功率水平。在步骤304中，开始对声处理体积138、138'、138”的声处理。然后，该方法继续进行到步骤306。在步骤306中，利用测温脉冲序列命令192来控制磁共振成像系统104以采集磁共振测温数据193。接下来，在步骤308，根据磁共振测温数据193来重建热图194。在步骤304之后的方法步骤是循环的部分，该循环在对声处理体积138、138'、138”的声处理期间连续执行。步骤312可能是接收到暂停命令196。如果已经接收到暂停命令196，则将暂停对声处理体积138、138'、138”的声处理。接下来，步骤314可能是接收到恢复命令196。如果收到了恢复命令，则将再次开始暂停的声处理。

接下来的步骤316可能是接收到改变功率命令。然后，该方法继续进行到步骤318。步骤318是决策框，其中能够使用一组预定准则来确定是否应当改变声功率设置190的功率水平。取决于不同的示例，步骤318中的准则可以不同。例如，在一个示例中，如果在步骤318中改变功率命令197在所有要求下都是要增加功率，则可以要求暂停声处理。在其他示例中，改变功率命令197仅要求在预定值198以下的功率要求暂停声处理。如果满足针对步骤318的准则，则该方法继续进行到步骤320。在步骤320中，改变声功率设置190的值，并且相应地缩放被供应给换能器126的所有换能器元件的功率。如果不满足准则，则该方法继续进行到步骤322。在步骤322中，检查声处理是否仍在继续。如果声处理结束，则该方法继续进行到步骤324。如果声处理没有结束，则该方法返回到步骤306，在步骤306中，采集更多的磁共振测温数据193。然后，该循环继续进行，直到完成声处理324为止。

图4示出了控制图1的医学器械100的方法的另外的示例。图4所示的方法类似于图3所示的方法。在步骤322与步骤306中的返回到对磁共振测温数据193的采集之间存在额外的决策步骤。在步骤400中，能够检查任何数量的准则，这可以引起取消或中止对体积138、138'、138”的声处理。例如，如果发生以下情况，则可以使得取消声处理：声处理中的暂停长于预定延迟，由热图确定的多个声处理体积内的温度降到预定的下限阈值以下，由热图确定的多个声处理体积内的温度高于预定的上限阈值，多个声处理体积中的一个内的温度加热速率低于预定的加热速率，或者检测到对象的运动。如果满足这些准则或类似准则中的任一个，则该方法继续进行到步骤324并且声处理结束。如果没有满足这些准则，则该方法返回到步骤306并且磁共振测温数据193继续进行。应当注意，在方法步骤3和4中，即使暂停声处理，磁共振测温数据193的采集和热图194的生成也会继续进行。即使暂停声处理，这对于监测对象的状态也可以是有用的。

在mr-hifu热疗处置期间，启用比治疗开始时设置的值更高的声功率可以是有益的。需要这种灵活性来防止因无法达到或维持热疗而不得不停止治疗时的长时间延误。增加功率会给患者带来额外的风险。通过在医生能够增加声功率水平之前按下暂停按钮来迫使其暂停声处理，示例可以具有减轻这种风险的益处。确认新的水平之后，能够通过取消选择暂停按钮来继续进行声处理。

临床研究表明：热疗能够提高放射治疗和化学治疗处置特定恶性疾病(例如，肉瘤、宫颈癌等)的功效。当前，仅基于rf的系统被批准用于在人体部位中产生热疗温度。mr-hifu能够将对肿瘤的更为适形的加热提供到热疗温度范围，这将进一步提高处置功效。示例可以有益于改善mri和hifu的组合系统中的热疗流程。示例可以提供热疗手动控制(hmc)应用程序，该hmc应用程序能够在操作期间为主治医生提供对mr-hifu系统的更多控制。它可以有助于防止在治疗期间因在热疗期中止之后冷却到组织的基线温度而导致的任何长时间延迟。当开始新的声处理时，通常会测量新的基线温度图，为此可能需要fov中的所有组织都处于体温。在hmc工具中，能够调节声功率，能够启用或禁用选定的处置单元，并且能够确定应当在哪个切片中监测最大允许温度(tmax)。图2图示了hmc工具的示例(图形用户接口)。

在开始声处理之前，主治医生选择功率水平。然而，实际上很难预测足够高以引起足够的加热同时又要足够低而不会引起温度过冲的功率水平。组织/肿瘤的声吸收(未知)将确定功率是否足以在目标区域中实现热疗。而且，动态的患者特定因素能够在治疗期间影响目标温度。众所周知，当达到升高的温度时，组织灌注会增加，并且水肿的形成会减少组织中对超声波的吸收。这两者都难以预测并且在治疗期间会降低温度而难以将温度保持在热疗水平。为了防止温度过冲，进而导致例如血管关闭和/或疼痛，因温度映射序列的时间分辨率较低而限制声功率设置。

为了减少用户为了找到适配的声功率而需要中止处置的次数，希望在处置期间具有将功率调节到最初的选定值以上或以下的能力。然而，这会在系统中造成额外的风险。操作者可能会无意间将功率调节到能够伤害患者或损坏组织的水平。示例可以有助于减少或减轻这种风险。

当主治医生确定功率不足时，他能够通过在用户接口中选择暂停按钮来暂停声处理，使用滑块或其他用户接口将功率调节到预设值(100％)以上，并在验证后通过取消选择暂停按钮来应用新的功率设置，从而重新开始声处理。在暂停期间，仍然可以动态地采集温度图。

一些示例可以结合暂停按钮和功率滑块(功率调节滑块)的功能组合，该功能组合提供提高的处置节奏和安全性，同时在热疗处置期间寻找合适的声功率。可以通过允许用户在不中止声处理的情况下调节声功率水平来实现对处置节奏的提高。通过对处置进行促进性调谐，能够直接获得安全性益处。通过在功率可能增加之前强制使用暂停按钮，可能会减轻额外的风险。

当在用户接口中请求高于当前最大水平的功率水平(用户接口生成改变功率命令)时，软件可以检查声处理是否被暂停(控制医学器械的处理器接收到暂停命令)。如果不是这种情况，则功率将达到或保持在当前的最大水平，并且用户接口将指示已经达到最大功率(例如，控制功率的滑块将达到但不会超过100％标记)。如果声处理被暂停，则用户接口允许选择大于100％的当前水平的功率水平。当操作者再次点击暂停按钮以重新启用声处理时，将向hifu控制器发送命令以将功率提高到新的水平。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

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。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。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然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。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来分布。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。