温度分布确定装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度分布确定装置、一种温度分布确定方法和一种用于确定通过将能量施加到目标而导致目标内的温度分布的计算机程序。本发明还涉及一种包括温度分布确定装置的用于将能量施加到目标的系统。
【背景技术】
[0002]EP 2387963 Al公开了一种用于确定通过将能量施加到目标而导致目标内的温度分布的温度分布确定装置。所述装置包括用于测量目标中的空间相关和时间相关的第一温度分布的温度分布测量单元，当能量被施加到目标时，使得目标被加热到第一温度范围内的温度。所述装置还包括温度分布估计单元，所述温度分布估计单元用于基于测得的第一温度分布的空间相关性和时间相关性来估计目标中在与第一温度范围不同的第二温度范围内的空间相关和时间相关的第二温度分布。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种温度分布确定装置、一种温度分布确定方法和一种用于确定通过将能量施加到目标而导致目标内的温度的计算机程序，这允许所确定的温度分布的经提高的准确度。本发明的另一个目的是提供一种用于将能量施加到所述目标的系统，所述系统包括所述温度分布确定装置。
[0004]在本发明的第一方面中，提出了一种用于确定通过将能量施加到目标而导致所述目标内的温度分布的温度分布确定装置，其中，所述能量是通过使用能量施加元件而被施加的，并且其中，所述温度分布确定装置包括:
[0005]-温度分布测量单元，其用于在所述能量被施加到所述目标时，测量所述目标内的第一区域中第一温度范围内的第一温度分布，
[0006]-模型提供单元，其用于提供依据能修改的模型参数来描述所述目标内的所述第一区域中和第二区域中的模型温度分布的模型，其中，所述第二区域比所述第一区域更靠近所述能量施加元件，
[0007]-温度分布估计单元，其用于当所述能量被施加到所述目标时，通过修改所述模型参数使得所述模型温度分布距所述第一区域中的所述第一温度分布的偏离最小化，来估计所述第二区域中与所述第一温度范围不同的第二温度范围内的第二温度分布。
[0008]由于所述模型参数是在对所述能量的施加期间被修改的，因此可以考虑所述模型参数在所述第二温度范围内的温度相关性，同时估计所述第二温度分布，由此改进对所述第二温度分布的所述估计的准确度。例如，如果所述第一温度范围包括低于50摄氏度的温度并且如果所述第二温度范围包括更大的温度，则可以考虑所述模型参数在更大的所述第二温度范围中的所述温度相关性，同时估计所述第二温度分布，以便提高确定所述第二温度分布的准确度。
[0009]所述第二温度范围优选地是所述温度分布测量单元在其中不能测量温度分布或不准确地测量温度分布的温度范围。例如，如果所述温度分布测量单元适于执行用于测量所述温度分布的超声测温过程，则所述第二温度范围可以包括大于50摄氏度的温度，并且所述第一温度范围可以包括低于50摄氏度的温度。
[0010]所述第一温度分布可以是时间相关和/或空间相关的分布。优选地，所述第一温度分布是时间相关且空间相关的温度分布。所述第二温度分布也可以是空间相关和/或时间相关的温度分布，其中，空间相关且时间相关的温度分布是优选的。
[0011]在对所述第二温度范围的所述估计期间，其在所述第二温度范围的温度相关性也可以被考虑的所述能修改的参数优选地包括所述目标的如热导率的热血参数和/或如电导率的电气参数。如果所述目标是空间非均匀的，则所述能修改的参数优选地也是空间非均匀的，其中，所述能修改的参数的空间非均匀性与所述目标的所述空间非均匀性相对应。例如，所述目标可以是包括如不同种类的组织、血管等的不同元素的生物的部分，其中，对于所述生物的所述部分的这些不同元素中的至少一些而言，可以由所述模型提供不同的能修改参数。
[0012]优选地，所述能量施加元件适于测量所述能量施加元件处的所述温度，其中，所提供的模型描述了所述第一区域和所述第二区域以及在所述能量施加元件处的模型温度分布，其中，所述温度分布估计单元适于修改所述模型参数，使得所述模型温度分布距所述第一区域中的所述第一温度分布和距在所述能量施加元件处测得的所述温度的偏离最小化。通过额外地考虑在所述能量施加元件处测得的所述温度，对所述第二区域中的所述第二温度分布的所述估计可以被进一步地改进。
[0013]优选地，所述第一区域和所述第二区域是相邻区域，使得所述温度分布估计单元可以估计至少包括所述第一温度分布和所述第二温度分布的整个温度分布。如果所述第一区域和所述第二区域不是相邻区域并且如果在所述第一区域与所述第二区域之间存在另外的区域，则所述温度分布估计单元优选地适于估计覆盖所述第一区域、所述第二区域、以及所述第一区域与所述第二区域之间的所述区域的整个温度分布。
[0014]还优选的是，所述模型提供单元适于利用初始模型参数来将提供的模型，其中，至少一个初始模型参数是目标特异模型参数。例如，如果所述目标是包括血管的生物，则所述血管内的流速可以通过例如超声多普勒技术而被确定，其中，所述流速可以是初始模型参数，所述初始模型参数是目标特异的并且可以通过所述温度分布估计单元来修改以用于使所述模型适于所述第一区域中的所述第一温度分布并且任选地还适于在所述能量施加元件处测得的温度。使用初始目标特异模型参数还可以提高估计所述第二温度范围中的所述第二温度分布的所述准确度。
[0015]在优选的实施例中，所述目标是生物并且所述能量被施加到所述生物以用于消融所述生物的部分，其中，所述温度分布确定装置还包括用于确定对已经被消融的所述目标内的区域进行限定的消融区域的消融区域确定单元，其中，所述消融区域确定单元适于通过确定所述目标的估计出的第二温度分布包括大于预定义的温度阈值的温度的部分来确定所述消融区域。这允许通过观察所述消融区域的发展来监测所述消融过程。所述消融区域优选地被示出在显示器上。在所述显示器上，也可以示出可以是肿瘤区域并且应当被消融的感兴趣区域。例如，可以在所述显示器上示出所述消融区域和所述感兴趣区域的交叠。
[0016]所述生物是人或动物，并且所述能量施加元件优选地是适于施加所述能量的针或导管。所述能量优选地是射频(RF)能量，使得所述导管或针优选地包括对应的RF电极。所述感兴趣区域优选地是应当被完全消融的肿瘤区域。通过显示所确定的消融区域和所述肿瘤区域，它们可以通过临床医生执行所述消融流程来容易地比较，使得所述临床医生可以确保所述消融区域完全覆盖所述肿瘤区域。
[0017]所述温度分布测量单元优选地包括用于采集所述第一区域的超声数据的超声探头和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。特别与已知的基于磁共振的温度分布测量设备相比较，这允许以技术上不非常复杂的方式在对所述能量的所述施加期间测量所述第一区域中的所述第一温度分布。
[0018]所述温度分布测量单元优选地适于使得所述第一区域由平面形成。所述第一区域可以由可以是竖直和/或水平的一个或若干平面形成。例如，所述超声探头可以适于采集正交于彼此并且限定所述第一区域的两个平面中的所述超声数据。然而，所述第一区域也可以是非平面尤其是曲面的。
[0019]优选地，所述温度分布测量单元包括用于将所述超声探头固定到所述能量施加元件的固定装置。所述固定装置优选地具有已知的尺寸，使得如果所述固定装置将所述超声探头和所述能量施加元件彼此附接，则所述空间关系是已知的，具体而言所述超声探头与所述能量施加元件之间的距离是已知的。所述固定装置优选地适于使得所述温度测量单元测量第一区域中的所述第一温度分布，所述第一区域具有确保所述第一温度分布在所述第一区域中可测量的到所述能量施加元件的距离，即所述距离确保所述第一区域不太靠近所述能量施加元件。
[0020]在实施例中，所述温度分布测量单元适于依据测得的第一温度分布来修改所述第一区域，以便测量所述第一温度范围中不同的第一区域中的不同第一温度分布，其中，所述模型提供单元适于提供所述模型，使得其依据所述能修改的参数来描述所述目标内所述不同的第一区域中和所述第二区域中的模型温度分布，并且其中，所述温度分布估计单元适于当所述能量被施加到所述目标时，通过修改所述模型参数使得所述模型温度分布距所述第一区域中的所述第一温度分布的偏离最小化，来估计所述第二温度范围内所述第二区域中的所述第二温度分布。由于所述第一区域依据测得的第一温度分布而被修改，因此为了测量不同的第一区域中的不同第一温度分布，所述第一区域可以适于当前测得的第一分布。这允许例如依据实际测得的第一温度分布来修改所述第一区域，使得如果先前的第一区域中的温度对于被准确测量而言太高，则在经修改的第一区域中，即在新的第一区域中，可以继续对所述目标的所述温度的测量，由此延长所述目标的第一温度分布可以被测量的时间段。
[0021]优选地，所述温度分布测量单元适于通过改变所述第一区域的位置来修改所述第一区域。具体而言，所述温度分布测量单元可以适于连续地将所述第一区域定位在不同位置处，其中，如果所述第一区域的位置被改变，则其从更靠近所述能量施加元件的位置变化到更远离所述能量施加元件的位置。通过提供具有到所述能量施加元件的不同距离的不同第一区域，当所述温度分布测量单元不再能够测量当前第一区域中的所述温度时，可以在比所述当前第一区域更远离所述能量施加元件的另一个第一区域中继续对温度分布的测量。因此，通过在所述加热过程期间增加相应的第一区域到所述能量施加元件的所述距离，在其期间可以测量所述目标的所述温度的时间段可以被以相对简单的方式非常有效地增加。
[0022]所述温度分布测量单元可以包括超声探头并且可以适于移动所述超声探头以用于改变所述第一区域的位置，以便修改所述第一区域。在这种情况下，所述超声探头优选地是一维超声探头。这允许使用技术上相对简单的超声探头来测量不同的第一区域中的所述温度分布，所述不同的第一区域具有到所述能量施加元件的不同距离。所述超声探头还可以适于使得在不移动所述超声探头的情况下所述第一区域的位置是能改变的。在这种情况下，所述超声探头优选地是二维超声探头。这允许提供所述超声探头，而不需要用于将所述超声探头相对于所述能量施加元件移动的机械移动装置，这可以得到机械上更简单的温度分布测量单元。
[0023]还优选的是，所述温度分布测量单元适于使得所述超声探头采集具有参考温度的所述不同的第一区域的参考超声数据和所述不同的第一区域的实际超声数据，并且所述超声测温单元依据针对相应的第一区域所采集的相应的实际超声数据、针对所述相应的第一区域所采集的所述参考超声数据和相应的参考温度来确定所述相应的第一区域中的第一温度分布。具体而言，所述温度分布测量单元适于使得在参考数据采集阶段中，所述超声探头采集具有已知参考温度的所述不同的第一区域的所述参考超声数据，并且在温度分布测量阶段中，所述超声探头采集实际超声数据，并且所述超声测温单元依据针对所述相应的第一区域所采集的所述实际超声数据、针对所述相应的第一区域所采集的所述