用于加热受试体的治疗设备的制作方法

用于加热受试体的治疗设备的制作方法
【专利摘要】一种治疗设备（900、1000），包括用于加热目标区（940、1022）的高强度聚焦超声系统（904）。所述治疗设备还包括磁共振成像系统（902）。所述治疗设备还包括存储器（952），包含用于由处理器（944）执行的机器可执行指令（980、982、984、986、988、990）。所述指令的执行令所述处理器：生成（702、802）加热命令（964），所述加热命令使高强度聚焦超声系统对受试体进行超声降解；在执行所述加热命令期间重复采集（704、804）所述磁共振数据（954）；重复计算（706、806）空间相关参数（970）；以及根据所述空间相关参数重复修改（708、808）所述加热命令，使得在所述目标区之内，所述空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值。
【专利说明】用于加热受试体的治疗设备

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磁共振引导的高强度聚焦超声治疗，尤其涉及对受试体体内目标 区的受控加热。

【背景技术】
[0002] 本发明涉及一种治疗系统，包括：
[0003] -治疗模块，其沿着包括目标的目标区域中的连续轨线向所述目标定向治疗作用，
[0004] -测温模块，其测量测量场中的温度，并且尤其计算热剂量，
[0005] -控制模块，其控制治疗模块以基于测量的温度和/或热剂量沿着相应的轨线施 加治疗作用，其中，所述连续轨线位于目标区中。
[0006] 国际申请W02009/090579-A1 (PH009795)公开了这样的治疗系统。
[0007] 温和高热（HT)是这样一种治疗技术，其中，将组织加热到高于体温但低于消融温 度的温度(例如，38_45°C)。这些高热处置可能导致生理(例如，灌注）和细胞(例如，基因表 达)变化，当结合化学治疗或辐射治疗使用时改善疗效。HT诱发多种变化，其提供了临床益 处，使其与很多化疗药剂和辐射治疗协同作用。除了生理和细胞变化之外，可以将高热与对 温度敏感的或不敏感的药物递送系统一起使用，以降低毒性并改善总体效力。用于降低毒 性的一种方案涉及到利用温度敏感的脂质体药物递送来瞄准肿瘤。在试验工作中，脂质体 在温和的高热温度（40-42°C)下呈现出10-20秒之内接近完全的药物释放。
[0008] 有很多现有的装置能够将组织加热到高热范围。一个范例是射频（RF)施用器，其 使用调谐天线以向身体中发射RF能量。然而，由于RF的波长很长，RF施用器最好是用于 加热位于深处的肿瘤。也使用微波施用器，但由于其波长小，通常仅用于浅表的肿瘤。两种 类型的施用器都可以用于不同配置中，最常见的是相控阵列、波导和螺旋天线。执行局部高 热的新颖且有效的方式是通过磁共振引导的高强度聚焦超声（MR-HIFU)，其中，使用聚焦的 超声实现高热，并且利用MR对处置进行监测。
[0009] MRI在HIFU超声降解期间提供活体内温度图。然后可以通过实时评估在组织中 检测到的温度升高来实现反馈，并基于这种知识调整超声降解的功率、持续时间或轨线。以 前已经将体积反馈用于对组织进行热消融，即在目标区域中实现完全热坏死(M. Kohler等 人，Med. Phys. 36 (8)，3521，2009 年 8 月 J.Enholm 等人，IEEE Trans. Bio Med. Eng.，57(1)， 2010年1月）。国际申请W02009/090579-A1提到了针对MR-HIFU消融的双态反馈。


【发明内容】

[0010] 本发明在独立权利要求中提供了治疗设备、计算机程序产品、方法和治疗系统。在 从属权利要求中给出了实施例。
[0011] 本发明的发现是，对于所谓的温和高热应用，需要在长持续时间内维持高温，例如 在40-45°范围中。
[0012] 由于针对大部分温和高热应用的最佳温度在40-45°C范围中（T〈40°C导致有限的 效果，T>45°C可能导致停止组织灌注)，需要用于温和高热的完全不同的方法。温和高热反 馈与消融反馈的不同在于，将温度提高到能够诱发坏死的水平(通常>55°C )，并且然后令组 织冷却下来，相反，温和高热反馈将目标区域中的温度维持在期望水平较长时间。在这一时 间期间，例如可以调节功率和轨线以实现最优结果。此外，与消融算法中发现的锐利空间梯 度相比，温和高热实施得到跨被加热区域的平坦或均匀的温度分布。W02009/090579-A1公 开的双态反馈算法不能将温和高热维持长时间，而是在最终子轨线到达其结束标准(通常 平均温度在55-58°C范围中）之后停止超声降解。
[0013] 在本发明的温和高热反馈实施中，有1到N (1-N)之间任何数量的加热子轨线、1 到N (1-N)个温度维持子轨线以及一个等候子轨线。轨线几何形状和尺寸、加热和维持子 轨线的超声降解功率是由用户从用户接口设置的，并且能够在超声降解期间加以调节。通 常，子轨线是同心的，例如同心圆，但它们的形状可以是任意的。在等候子轨线期间不执行 任何超声降解。在初始加热阶段中，按照已知方式将超声降解从加热子轨线向下一个切换， 直到将所有子轨线超声降解一次为止。在完成最后加热子轨线的超声降解之后，将超声降 解切换到等候子轨线。根据实现的作用标准，从等候子轨线，能够将超声降解切换到维持子 轨线中的任一个。对于利用MRI采集的每幅图像，检查维持子轨线的标准，如果已经实现了 任何规定作用标准，将超声降解切换到该子轨线。如果同时满足若干热维持子轨线的条件， 那么选取具有规定优先级的一个首先进行超声降解。一旦已经实现了维持子轨线的作用标 准，从任何热维持子轨线，超声降解移动返回到等候子轨线。这种方法获得的优点产生了均 匀且精确的被加热区域，这是临床实施所必须的。与最常见的可能过于麻烦的参数反馈算 法相比，双态反馈算法提供了简单、非参数且鲁棒的反馈控制。
[0014] 本文使用的"计算机可读存储介质"涵盖任何有形的存储介质，其可以存储能够由 计算装置的处理器执行的指令。计算机可读存储介质可以称为计算机可读非暂态存储介 质。计算机可读存储介质也可以称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读 存储介质也可以能够存储能够被计算装置的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范 例包括，但不限于：软盘、磁性硬盘驱动器、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、磁光盘和处理器的寄存器文件。光盘的范例包括 紧致盘（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各种类型的记录介质，其能够被计算机装置经由网络或通信 链路访问。例如，可以通过调制调解器、因特网或局域网检索数据。
[0015] "计算机存储器"或"存储器"是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是直 接能够被处理器访问的任何存储器。计算机存储器的范例包括，但不限于：RAM存储器、寄 存器和寄存器文件。
[0016] "计算机储存器"或"储存器"是计算机可读存储介质的范例。计算机储存器是任 何非易失性计算机可读存储介质。计算机储存器的范例包括，但不限于：硬盘驱动器、USB 拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、⑶-ROM和固态硬盘驱动器。在一些实施例中，计算 机储存器也可以是计算机存储器或者反之亦然。
[0017] 本文使用的"处理器"涵盖能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。提到包 括"处理器"的计算装置应当被解释为可能包含超过一个处理器或处理内核。处理器例如 可以是多核处理器。处理器也可以指单个计算机系统之内或分布于多个计算机系统之间的 处理器的集合。术语计算装置还应当被解释为可能指每个均包括处理器的计算装置集合或 网络。很多程序让多个处理器执行其指令，多个处理器可以在相同的计算装置之内或甚至 可以分布于多个计算装置之间。
[0018] 本文使用的"用户接口"是允许用户或操作员与计算机或计算机系统交互的接口。 "用户接口"也可以称为"人机接口装置"。用户接口可以向操作员提供信息或数据和/或 从操作员接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作员的输入能够被计算机接收，并可 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员控制或操作计算机，并且接 口可以允许计算机指出操作员的控制或操作的效果。在显示器或图形用户界面上显示数据 或信息是向操作员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、点击棒、图形输入板、 操纵杆、游戏键盘、网络摄像机、头戴听筒、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器 和加速度计接收数据都是能够从操作员接收信息或数据的用户界面部件的范例。
[0019] 本文使用的"硬件接口"涵盖使计算机系统的处理器能够与外部计算装置和/或 设备交互和/或控制其的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算装置和/或设备发送 控制信号或指令。硬件接口也可以使处理器能够与外部计算装置和/或设备交互数据。硬 件接口的范例包括，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、模拟输入接口和数字输入接口。
[0020] 本文使用的"显示器"或"显示装置"涵盖适于显示图像或数据的输出装置或用户 接口。显示器可以输出视觉、音频和或触觉数据。显示器的范例包括，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、双稳态显 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)、等离子体显示板（PDP)、液晶显示器（IXD)、有机发光二极管显示器 (0LED)、投影仪和头戴式显示器。
[0021] 本文将磁共振(MR)数据定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振设备的天线记录 的原子自旋发射的射频信号测量值。本文将磁共振成像（MRI)图像定义为磁共振成像数据 之内包含的解剖数据的重建二维或三维可视化。可以利用计算机执行这种可视化。
[0022] 本文使用的医学图像数据涵盖描述受试体解剖结构的数据。磁共振图像是一种医 学图像数据。
[0023] 本文将MR测温数据定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振设备的天线记录的原 子自旋发射的射频信号测量值，其包含可用于磁共振测温的信息。磁共振测温法通过测量 温度敏感参数的变化来工作。在磁共振测温法期间可以测量的参数范例是：质子共振移频、 扩散系数或T1和/或T2弛豫时间的变化，可用于利用磁共振测量温度。质子共振移频是 温度相关的，因为个体质子、氢原子经受的磁场取决于周围的分子结构。由于温度影响到氢 键，温度的升高降低了分子筛选。这导致质子共振频率对温度的相关性。
[0024] 本文使用的"超声窗口 "涵盖能够透射超声或能量的窗口。通常，将薄膜或膜用作 超声窗口。超声窗口例如可以由BoPET (双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯）薄膜制造。
[0025] 在本发明的一个方面中，提供了一种治疗设备，包括用于加热受试体的目标区的 高强度聚焦超声系统。所述治疗设备还包括用于采集磁共振数据的磁共振成像系统。所述 治疗设备还包括用于控制治疗设备的处理器。对于处理器，应当理解处理器可以指多个处 理器，或甚至相连或协同工作的多个计算机系统或控制器。所述治疗设备还包括存储器，包 含用于由处理器执行的机器可执行指令。同样地，应当理解，提到存储器可以指单个控制器 或计算机系统之内或甚至分布于各种控制器或计算机系统之间的多个存储器位置。
[0026] 执行所述指令使所述处理器生成加热命令，令高强度聚焦超声系统根据加热轨线 对受试体进行超声降解。本文使用的"加热命令"是用于控制高强度聚焦超声系统的指令。 所述加热命令可以包含用于高强度聚焦超声系统的控制和命令序列。本文使用的"加热轨 线"是个体超声降解点的集合。换言之，加热轨线是由高强度聚焦超声系统连续加热的位置 的集合。生成加热命令，使得高强度聚焦超声系统结合加热轨线进行超声降解。亦即，在由 高强度聚焦超声系统执行加热命令时，遵循超过一个轨线或连续超声降解点的集合。
[0027] 处理器然后向高强度聚焦超声系统发送或发射加热命令。然后这令高强度聚焦超 声系统沿着指定的加热轨线执行超声降解。指令的下一次执行还令处理器在执行加热命令 期间重复获取磁共振数据。处理器生成令磁共振成像系统采集磁共振数据的命令。指令的 执行还令处理器重复从磁共振数据计算空间相关参数。空间相关参数可以是受试体的物理 性质，因为它可以是受到目标区之内各个超声降解点的加热影响的局部温度或某种其他局 部参数。指令的执行还令处理器重复根据所述空间相关参数修改所述加热命令，使得在所 述目标区之内，所述空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值。
[0028] 处理器还向高强度聚焦超声系统发送经重复修改的加热命令。实质上，磁共振数 据的采集、空间相关参数的计算以及根据相关参数修改加热命令形成闭合的反馈系统。这 允许空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值。给出一个范例，空间相关 参数可以是受试体体内的空间相关温度。通过这种方式，目标区之内的空间相关温度可以 低于第一预定温度阈值并高于第二预定温度阈值。
[0029] 这一实施例是有利的，因为它允许系统能够精确控制空间相关参数，诸如温度。例 如，可以将温度维持在低于造成组织消融必需的温度。然后可以使目标区到达用于受控时 间段的受控温度。可以将这用于使该区域敏感化，以对其对辐射治疗更为敏感，它可以实现 从温度敏感胶囊或容器释放药物或造影剂。应当指出，可以在工作中计算或可以基于治疗 计划指定第一预定阈值和第二预定阈值。
[0030] 在另一实施例中，所述指令还令所述处理器生成等候命令，其令所述高强度聚焦 超声系统在执行所述加热命令之后的预定时间暂停超声降解。本文使用的等候命令是令高 强度聚焦超声系统等候并且不对受试体的目标区任何部分进行超声降解的命令。所述指 令还令处理器生成维持命令，其令高强度聚焦超声系统根据维持轨线对受试体进行超声降 解。本文使用的维持轨线具有与加热轨线相同的含义。维持轨线是目标区之内实质上连续 指定的超声降解点。使用加热轨线开始加热目标区。使用维持轨线在等候命令施加的加热 周期之后维持目标区中的温度。也可以将等候命令解释为所谓的等候轨线。在一些实施例 中，可以将维持轨线与加热轨线集成。
[0031] 在其他实施例中，维持轨线是与那些加热轨线不同的轨线。在一些实施例中，维持 轨线可以是个体加热轨线的超声降解点的子集。
[0032] 所述指令还令处理器在执行维持命令期间重复获取磁共振数据。所述指令还令处 理器在执行维持命令期间从磁共振数据重复计算空间相关参数。可是使用在执行维持命令 期间采集的磁共振数据替换在执行加热命令期间采集的磁共振数据。指令的执行还令处理 器根据所述空间相关参数重复修改所述维持命令，使得在所述目标区之内，所述空间相关 参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值。可以由处理器向高强度聚焦超声系统发 送或发射等候命令、维持命令和重复修改的维持命令以对其进行控制。
[0033] 在这一实施例中，高强度聚焦超声系统一开始首先利用加热轨线加热目标区。然 后有一个等候时段，然后继之以执行维持命令以维持目标区的温度的时段。在一些实施例 中，可以与维持命令交替地执行等候命令。亦即，执行等候命令；系统等候，然后执行维持命 令。然后是在其中没有超声降解的另一时段，并再次执行等候命令。然后再次执行维持命 令。只要希望在第一预定阈值和第二预定阈值之间维持空间相关参数，就可以重复这一技 术。
[0034] 在另一实施例中，所述指令的执行还令处理器在执行等候命令期间重复采集磁共 振数据。所述指令的执行还令处理器在目标区中的空间相关参数低于第二预定阈值时触发 维持命令的执行。所述指令的执行还可以令处理器在执行等候命令期间从磁共振数据重复 计算空间相关参数。在这一实施例中，在执行等候命令期间继续采集磁共振数据。如果空 间相关参数下降到第二预定阈值之下，那么可以触发执行维持命令。
[0035] 空间相关参数可以是单个数值或也可以是绘图。例如，空间相关参数可以是诸如 目标区平均温度的某物。如果平均温度然后下降到第二预定阈值之下，那么可以执行维持 命令。空间相关参数也可以是例如图，如温度图的某物。那么第一和第二预定阈值可以是 由导致触发的图呈现的状态。
[0036] 在另一实施例中，所述指令的执行还令处理器在超过预定最大超声降解持续时间 时暂停超声降解。本实施例例如可能对防止受试体被超声降解太长时间有用。例如，对于 特定的受试体，等候和/或维持轨线可能不足以将空间相关参数维持在第一预定阈值与第 二预定阈值之间。
[0037] 在另一实施例中，所述指令的执行还令所述处理器在超声降解持续时间少于预定 最小超声降解持续时间时允许空间相关参数在目标区中超过第一预定阈值。在这一实施例 中，如果超声降解时间低于预定的最低超声降解，则允许空间相关参数超过第一预定阈值。 应当指出，对于这一和前一实施例，超声降解持续时间是执行加热和/或维持轨线的时段。 通过连续对受试体目标区之内的各种体积进行超声降解来执行轨线。
[0038] 在另一实施例中，空间相关参数是质子信号强度。
[0039] 在另一实施例中，空间相关参数是最大质子信号强度。
[0040] 在另一实施例中，空间相关参数是最小质子信号强度。
[0041] 在另一实施例中，空间相关参数是平均质子信号强度。
[0042] 在另一实施例中，空间相关参数是中值质子信号强度。
[0043] 在另一实施例中，空间相关参数是T1信号强度。
[0044] 在另一实施例中，空间相关参数是最大T1信号强度。
[0045] 在另一实施例中，空间相关参数是最小T1信号强度。
[0046] 在另一实施例中，空间相关参数是平均T1信号强度。
[0047] 在另一实施例中，空间相关参数是中值T1信号强度。
[0048] 在另一实施例中，空间相关参数是T2信号强度。
[0049] 在另一实施例中，空间相关参数是最大T2信号强度。
[0050] 在另一实施例中，空间相关参数是最小T2信号强度。
[0051] 在另一实施例中，空间相关参数是平均Τ2信号强度。
[0052] 在另一实施例中，空间相关参数是中值Τ2信号强度。
[0053] 在另一实施例中，空间相关参数是Τ2* (star)信号强度。
[0054] 在另一实施例中，空间相关参数是最小T2* /[目号强度。
[0055] 在另一实施例中，空间相关参数是最大T2*信号强度。
[0056] 在另一实施例中，空间相关参数是平均T2*信号强度。
[0057] 在另一实施例中，空间相关参数是温度。
[0058] 在另一实施例中，空间相关参数是最低温度。
[0059] 在另一实施例中，空间相关参数是平均温度。
[0060] 在另一实施例中，空间相关参数是中值温度。
[0061] 在另一实施例中，空间相关参数是最低超声剂量。
[0062] 在另一实施例中，空间相关参数是最大超声剂量。
[0063] 在另一实施例中，空间相关参数是中值超声剂量。
[0064] 在另一实施例中，空间相关参数是最大温度偏差。
[0065] 在另一实施例中，空间相关参数是最小信号强度。
[0066] 在另一实施例中，空间相关参数是最大信号强度。
[0067] 在另一实施例中，空间相关参数是平均信号强度。
[0068] 在另一实施例中，空间相关参数是中值信号强度。
[0069] 在另一实施例中，空间相关参数是最小热剂量。本文使用的"热剂量"涵盖任意量， 即与温度相关的函数的时间积分。热剂量例如可以是在温度阈值以上花费的时间。
[0070] 在另一实施例中，空间相关参数是平均热剂量。
[0071] 在另一实施例中，空间相关参数是中值热剂量。
[0072] 在另一实施例中，空间相关参数是最大热剂量。
[0073] 在另一实施例中，有超过一个空间相关参数。因为可以使用温度及依赖于T2或 T2*值的参数两者。在这种情况下，对于每个空间相关参数而言可以有独立的第一和第二预 定阈值。如稍早前所述，可以将空间相关参数的值定义为目标区的全局函数或者可以定义 为测绘图。
[0074] 在另一实施例中，轨线定义同心圆。轨线是指加热轨线和/或维持轨线。同心圆 中的每个都可以被视为个体轨线。如果使用同心圆，通常，将首先对最内部的圆进行超声降 解，然后将对超声降解点的下一个圆进行超声降解。这保持了由同心圆围绕的中央区中的 温度。
[0075] 在另一实施例中，轨线定义同心球。轨线是指加热轨线和/或维持轨线。可以利 用连续进行超声降解的超声降解点填充同心球，而不是在二维平面和同心圆中放置超声降 解点。
[0076] 在另一实施例中，轨线定义闭环。轨线同样是指等候轨线和/或维持轨线。闭环 的实施例非常类似于同心圆的实施例。可以有彼此包围的越来越大的闭环取代同心圆。 [0077] 在另一实施例中，轨线定义闭合面。轨线同样是指加热轨线和/或维持轨线。可 以使用彼此包围的越来越大闭合面定义轨线，而不是利用同心球。
[0078] 在另一实施例中，轨线是指单个超声降解位置。轨线同样是指加热轨线和/或维 持轨线。例如，可以将单个超声降解位置视为轨线。然后，可以将单个超声降解位置的集合 视为加热轨线或维持轨线的集合。
[0079] 在另一实施例中，轨线定义接近图案（pattern)。轨线同样是指加热轨线和/或维 持轨线。在这一实施例中，在多条线中布置连续的超声降解点，因此多条轨线能够形成线状 图案。
[0080] 在另一实施例中，所述指令还令处理器接收医学图像数据。所述指令还令处理器 接收治疗计划。治疗计划描述目标区的位置。所述还令处理器根据所述医学图像数据和所 述治疗计划生成所述加热轨线。存在另一个类似实施例，其中，生成维持轨线而非加热轨 线。还有另一个实施例，其中，处理器产生加热轨线和维持轨线。在这一实施例中，接收医 学图像数据。处理器可以分割图像或医学图像数据可以是预分割的。然后结合医学图像数 据使用描述目标区位置的治疗计划以在医学图像数据标识目标区的位置并生成加热轨线。
[0081] 在另一实施例中，所述指令的执行还令所述处理器从磁共振成像系统接收磁共振 数据。在另一实施例中，所述指令的执行还令所述处理器从磁共振数据重建医学图像数据。 [0082] 在另一实施例中，治疗设备还包括辐射治疗系统。所述指令的执行还令处理器在 加热目标区之后照射受试体体内的辐射目标。
[0083] 在另一实施例中，治疗设备还包括辐射治疗系统。所述指令的执行还令处理器在 加热目标区之后照射辐射目标。
[0084] 在另一实施例中，辐射目标包括目标区的至少一部分。在一些情况下，辐射目标和 目标区可以是相同的。在另一实施例中，辐射目标小于目标区，并且辐射目标完全在目标区 之内。在又一实施例中，辐射目标比目标区大，并且涵盖整个目标区。
[0085] 在另一实施例中，辐射治疗系统是质子治疗系统。
[0086] 在另一实施例中，福射治疗系统是X射线治疗系统。
[0087] 在另一实施例中，辐射治疗系统是带电粒子治疗系统。
[0088] 在另一实施例中，福射治疗系统是碳尚子（iron)治疗系统。
[0089] 在另一实施例中，辐射治疗系统是Y (gamma)辐射源治疗系统。γ辐射源治疗系 统的另一名称是Y刀。可以将诸如钴的放射性同位素用作辐射源。
[0090] 在另一实施例中，福射治疗系统是β (beta)粒子治疗系统。β粒子治疗系统在 受试体处发射高能量β粒子。
[0091] 在另一实施例中，辐射治疗系统是直线或线性加速器。
[0092] 在另一实施例中，所述指令的执行还令所述处理器从磁共振数据重复计算第二空 间相关参数。在一些实施例中，从前面所谓的空间相关参数中选择第二空间相关参数。所 述指令的执行还令处理器在第二空间相关参数发生预定变化时停止高强度聚焦超声系统 对目标区的超声降解。例如，预定变化可以是第二空间相关参数的绝对值，或者它可以是诸 如第二空间相关参数的导数或积分的事务。例如，可以使用ΤΙ、Τ2或Τ2*的值来监测通过 加热目标区释放造影剂或药物。可以使用上述参数之一指明由目标区接收的剂量。有益的 是在发生预定参数时暂停，因为在其生效时可以结束治疗。
[0093] 在本发明的另一方面中，提供了一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，用 于由控制治疗设备的处理器执行。计算机程序产品例如可以存储于计算机可读存储介质 上。治疗设备包括用于加热受试体目标区的高强度聚焦超声系统。治疗设备还包括用于采 集磁共振数据的磁共振成像系统。执行指令导致处理器产生加热命令，令高强度聚焦超声 系统根据加热轨线对受试体进行超声降解。指令的执行还令处理器从磁共振数据重复计算 空间相关参数。指令的执行还令处理器根据所述空间相关参数重复修改所述加热命令，使 得在所述目标区之内，所述空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值。 [0094] 在本发明的另一方面中，提供了一种操作治疗设备的方法。治疗设备包括用于加 热受试体目标区的高强度聚焦超声系统。治疗设备还包括用于采集磁共振数据的磁共振成 像系统。所述方法包括生成加热命令的步骤，令高强度聚焦超声系统根据加热轨线对受试 体进行超声降解。所述方法还包括在执行加热命令期间重复采集磁共振数据的步骤。所述 方法还包括从磁共振数据重复计算空间相关参数的步骤。所述方法还包括根据所述空间相 关参数重复修改所述加热命令的步骤，使得在所述目标区之内，所述空间相关参数保持低 于第一预定阈值并高于第二预定阈值。可以由计算机或处理器实施这种方法。因此这种方 法还提供了一种计算机实施的方法。
[0095] 在一些实施例中，该方法还可以包括为受试体注射热敏治疗剂或热敏造影剂的步 骤。热敏的意思是在被加热到一定温度以上预定时间时释放治疗药物或药剂或造影剂。 [0096] 在本发明的另一方面中，提供了一种治疗系统，包括治疗模块，沿着包括目标的目 标区中的连续轨线向目标引导治疗作用。治疗模块可以是高强度聚焦超声系统。治疗作用 可以是对受试体进行超声降解。治疗系统还包括测温模块，以测量测量场中的温度，特别是 计算热剂量。测温模块可以是磁共振成像系统。磁共振成像系统可以采集磁共振测温数据 并将其用以确定受试体体内局部相关温度。
[0097] 该系统还包括控制模块，控制治疗模块以基于测量的温度和/或热剂量沿着相应 的轨线施加治疗作用。控制模块可以是用于控制治疗设备的处理器。连续的轨线位于目 标区中，该组轨线包括加热子轨线的加热子集，在此期间，将目标区中的温度升高到高温水 平。该组轨线还包括维持子轨线的维持子集，在此期间将目标区中的温度维持在高温。任 选地，子轨线包括在执行加热子集和维持子集之间应用等候时段。加热子轨线的加热子集 对应于加热轨线。维持子轨线的维持子集对应于维持轨线。等候时段对应于等候命令。

【专利附图】

【附图说明】
[0098] 在下文中将仅通过举例，并参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
[0099] 图1图解图示了根据本发明的方法的实施例；
[0100] 图2示出了磁共振图像；
[0101] 图3示出了热图；
[0102] 图4示出了曲线图，其图示了所述方法的有效性；
[0103] 图5示出了等值线图，其图示了所述方法的有效性和目标区域之内温度的均匀 性；
[0104] 图6示出了曲线图，其图示了在被瞄准区域之内加热的精确度和稳定度；
[0105] 图7示出了流程图，其图示了根据本发明的方法；
[0106] 图8示出了流程图，其图示了根据本发明的另一实施例的方法；
[0107] 图9示出了根据本发明的实施例的治疗设备；
[0108] 图10示出了根据本发明的另一实施例的治疗设备； [0109] 图11示出了根据本发明的实施例的轨线；
[0110] 图12示出了根据本发明的另一实施例的轨线；
[0111] 图13示出了根据本发明的另一实施例的轨线；以及
[0112] 图14示出了根据本发明的另一实施例的轨线。
[0113] 附图标记列表
[0114] 100 加热轨线
[0115] 102 等候时段
[0116] 104 维持轨线
[0117] 106 加热轨线
[0118] 106' 加热轨线
[0119] 106'' 加热轨线
[0120] 108 加热轨线之间的变化
[0121] 108' 加热轨线之间的变化
[0122] 110 变为等候时段
[0123] 112 变为维持轨线
[0124] 112' 变为维持轨线
[0125] 112'' 变为维持轨线
[0126] 114 变为等候时段
[0127] 114' 变为等候时段
[0128] 114'' 变为等候时段
[0129] 116 维持轨线
[0130] 116' 维持轨线
[0131] 116'' 维持轨线
[0132] 200 规划图像
[0133] 202 兔子大腿
[0134] 204 Vx2 肿瘤
[0135] 206 目标区
[0136] 300 热绘图
[0137] 302 热提升区域
[0138] 400 以mm为单位的半径
[0139] 402 以摄氏度为单位的温度
[0140] 404 平均径向温度
[0141] 406 目标温度
[0142] 408 目标区
[0143] 500 距目标中心以謹为单位的距离
[0144] 502 距目标中心以_为单位的距离
[0145] 504 目标区
[0146] 506 31摄氏度的等值线
[0147] 508 35摄氏度的等值线
[0148] 510 37摄氏度的等值线
[0149] 512 38摄氏度的等值线
[0150] 514 40摄氏度的等值线
[0151] 516 41摄氏度的等值线
[0152] 600 以秒为单位的时间
[0153] 602 摄氏度为单位的温度
[0154] 604 目标温度范围
[0155] 606 平均温度
[0156] 608 T90 温度
[0157] 610 T10 温度
[0158] 900 治疗设备
[0159] 902 磁共振成像系统
[0160] 904 高强度聚焦超声系统
[0161] 906 磁体
[0162] 908 磁体的膛
[0163] 910 磁场梯度线圈
[0164] 912 磁场梯度线圈电源
[0165] 914 射频线圈
[0166] 916 收发器
[0167] 918 成像区
[0168] 920 受试体
[0169] 922 受试体支撑物
[0170] 924 填充流体的腔室
[0171] 926 超声换能器
[0172] 928 机械定位系统
[0173] 930 致动器
[0174] 932 超声的路径
[0175] 934 超声窗口
[0176] 936 凝胶衬垫
[0177] 938 超声降解点
[0178] 940 目标区
[0179] 942 计算机系统
[0180] 944 处理器
[0181] 946 硬件接口
[0182] 948 用户接口
[0183] 950 计算机储存器
[0184] 952 计算机存储器
[0185] 954 磁共振数据
[0186] 956 磁共振图像
[0187] 958 治疗计划
[0188] 960 图像配准
[0189] 962 轨线库
[0190] 964 加热命令
[0191] 966 等候命令
[0192] 968 维持命令
[0193] 970 空间相关参数
[0194] 972 第一预定阈值
[0195] 974 第二预定阈值
[0196] 980 控制模块
[0197] 982 命令生成模块
[0198] 984 磁共振控制模块
[0199] 986 脉冲序列
[0200] 988 图像重建模块
[0201] 990 轨线生成模块
[0202] 1000 治疗设备
[0203] 1002 辐射治疗系统
[0204] 1004 低温恒温器
[0205] 1006 超导线圈
[0206] 1008 补偿线圈
[0207] 1010 更小磁场区域
[0208] 1012 环机构
[0209] 1013 旋转轴
[0210] 1014 射频治疗源
[0211] 1016 准直器
[0212] 1018 辐射束
[0213] 1020 支撑物定位系统
[0214] 1022 目标区
[0215] 1100 轨线
[0216] 1100' 轨线
[0217] 1100'' 轨线
[0218] 1102 开始超声降解点
[0219] 1104 结束超声降解点
[0220] 1200 轨线
[0221] 1200' 轨线
[0222] 1200' ' 轨线
[0223] 1202 开始超声降解点
[0224] 1204 结束超声降解点
[0225] 1300 超声降解点
[0226] 1400 轨线
[0227] 1400' 轨线
[0228] 1400' ' 轨线
[0229] 1400' ' ' 轨线
[0230] 1401 目标区
[0231] 1402 开始超声降解点
[0232] 1404 结束超声降解点

【具体实施方式】
[0233] 这些附图中的编号类似的元件是等价元件或者执行相同的功能。如果功能等价， 先前论述过的元件未必会在后面的图中加以论述。
[0234] -次连续的超声曝光被称为超声降解。一次超声降解期间由超声焦点勾勒出来的 路径被称为超声降解轨线。可以通过电子偏转、机械运动或两者的组合来实现焦点的运动。 轨线可以是一维、二维或三维的。可以在超声降解期间多次运行轨线。轨线可以包括子轨 线，子轨线可以包括沿子轨线路径分布的若干焦点。焦点分布不必是均匀的。子轨线能够是 单个点（少到一个像素或其一部分)，或焦点的开放或闭合路径，能够采取彼此独立的任何 任意几何结构或尺寸。所有子轨线，包括其可能的重复，整体上构成了轨线。子轨线不是固 定的，并且能够在超声降解期间调节其几何形状和尺寸。可以在图1中看到子轨线的范例 和单个轨线。然而，子轨线常常是图1所示的同心圆，例如用于Sonalleve MR-HIFU平台。
[0235] 轨线、子轨线和单个焦点可以在已知功率下被声处理，可以在超声降解期间随意 调节功率。
[0236] 轨线、子轨线和单个焦点可以具有任意超声降解持续时间，可以在超声降解期间 随意调节持续时间。选择每个点的超声降解和点的超声降解次序以使得沿子轨线和轨线的 温升产生均匀的空间温度分布。
[0237] 作用标准是实际的逻辑条件，用于控制温和高热反馈算法的进展。标准是放弃/ 和/或类型陈述，当满足所述标准时，返回关于如何继续进行超声降解的信息。可能有多种 作用-标准，包括停止标准和切换标准。
[0238] 停止标准从整个轨线监测体素，并检查应当停止还是放弃超声降解。因此停止标 准都可以包括表示已成功完成超声降解的标准和指出问题并提前放弃超声降解的安全标 准。
[0239] 切换标准是子轨线特有的，即仅监测与被声处理的子轨线相关的体素。切换标准 监测是否应当将一个子轨线切换到下一个。切换标准还可以包括子轨线特有的安全标准， 如果满足条件，其放弃超声降解。可能的标准包括，但不限于：最大时间、最小时间、最高温 度、最低温度、平均温度、中值温度、最小剂量、最大剂量、中等剂量、最大温度偏移、最小信 号强度、最大信号强度、平均信号强度、中值信号强度。
[0240] 可以在超声降解之前和期间改变作用标准的极限。
[0241] 在图1所示的以下范例中，每个子轨线都是圆形的，具有固定功率，但可以基于作 用标准在超声降解期间调节这些属性。
[0242] 图1图解图示了根据本发明的方法的实施例。在图1中，示出了加热轨线100、等 候时段102和维持轨线104。在该附图中，加热轨线100被称为加热（heat-up)轨线，等候 时段102被称为等候子轨线。维持轨线104被称为热量维持子轨线。
[0243] 加热轨线100包括三个标记为106的热轨线。执行最内部的热轨线106,然后箭头 108示出了变为加热轨线106'。接下来执行热轨线106'。在执行热轨线106'之后，偏移 108'到热轨线106' '。在执行热轨线106' '之后，变化110到等候时段102。这也可以称为 执行等候子轨线。在等候时段结束时，执行维持轨线116、116'、116''中的任一个。例如， 可以使用磁共振成像拍摄热图，可以确定应当执行哪条维持轨线116、116'、116''。线112 指示变为维持轨线116。标记为112'的箭头指示变为加热轨线116'。标记为112''的箭 头指示变为维持轨线116''。在执行特定子轨线之后，然后可以返回到等候时段。箭头114 指示从维持轨线116返回到等候时段102。箭头114'指示从维持轨线116'变为等候时段 102。箭头114''指示从加热轨线116''返回到等候时段102。可以执行或不执行维持轨线 116,116'，116''的全部或一部分。在执行期间，可以将在等候和执行维持轨线116U16'、 116''之间进行的方法重复多次。
[0244] 温和高热反馈，范例：
[0245] 1.超声降解开始。将焦点从一个加热子轨线移动到下一个，直到到达并完成最远 的子轨线。
[0246] 2.从最远的加热子轨线，将超声降解移动到具有0W功率的等候子轨线，没有超声 降解。
[0247] 3.等候子轨线具有针对每个热维持子轨线的切换决定的一个集合。
[0248] -如果例如被监测的R0I中的温度下降到低于定义的极限，将超声降解移动到热 维持子轨线。
[0249] -如果在相同时间点针对若干子轨线发生了这种情况，选取具有规定优先级的那 个。
[0250] 4.从热维持子轨线，在例如被监测R0I中的温度达到定义的极限时，将超声降解 切换回等候子轨线。
[0251] 5.重复步骤3和4,直到满足由停止标准确定的极限(例如最大时间、平均信号强 度等）
[0252] 温和高热反馈的应用包括MR引导的疼痛缓解、MR引导的辐射敏化、MR引导的化学 治疗递送(本地给药)、MR引导的药物激活、MR引导的基因递送和基因表达、以及诱发生理和 细胞变化(在MR引导下)，以便提供临床益处。可以将Philips Sonalleve MR-HIFU系统用 于上述应用。
[0253] 图2和3用于进一步展示该方法的效力。图2示出了规划图像200。图3示出了 热图300。图像200是医学图像或磁共振图像的范例。在规划图像之内，可以看到兔子大腿 202。在兔子大腿202之内，有Vx2肿瘤204。图上还示出了目标区206。规划图像200是 磁共振图像。在目标区206的超声降解期间和执行根据本发明的实施例的方法期间，加热 目标区206。在目标区206的超声降解期间采集磁共振测温数据，并在温度测绘图300中 示出。在这幅图片测绘图300中可以看到兔子大腿202。能够看出，有一个热提升的区域 302对应于目标区206在图2中的位置。目标区206的区域保持在40和41摄氏度之间的 温度。这是该方法有效性的例示。
[0254] 图4示出了图3中所示数据的径向温度的图示。从图3中所示的目标区206中心， X坐标是400毫米，标记为402的y轴是摄氏度为单位的温度。标记为404的线是平均径向 温度。亦即，对于目标区206周围的特定半径，在该特定半径处的平均温度。虚线406示出 了目标温度。图3的目标区206的目标温度由括号408表示。可以看出，该方法使温度保 持非常接近目标温度。将目标区408中的目标温度设置为41度。温度范围从大约40.5摄 氏度到41. 5摄氏度。
[0255] 图5示出了等值线图，其图示了该方法的有效性。X坐标是距目标区中心的距离， 标记为500。标记为502的y轴也是距目标区中心的距离。环504表示目标区。标记为506 的等值线是31摄氏度。标记为508的等值线是35摄氏度。标记为510的等值线是37摄 氏度。标记为512的等值线是38摄氏度。标记为514的等值线是40摄氏度。标记为516 的等值线是41摄氏度。图5中所示的等值线图的数据是利用磁共振测温法采集的，也是在 治疗Vx2肿瘤期间利用根据本发明的方法实施例采集的，所述方法包括加热和维持轨线。
[0256] 图6是曲线图，示出了利用该方法治疗肿瘤的加热精确度和稳定度。
[0257] 图6示出了曲线图，其图示了在被瞄准区域之内加热的精确度和稳定度，在这种 情况下，目标区域再次为兔子体内的Vx2肿瘤。X轴为时间，并且被标记为600。Y轴被标 记为602,是以摄氏度为单位的温度。括号604表示的温度范围为目标温度。这在40和41 摄氏度之间。被标记为606的曲线是通过磁共振测温法测量的目标区的所有体素的平均温 度。被标记为608的虚线示出了目标区中90%的体素当前低于的温度值。标记为610的虚 线示出了目标区中90%的体素高于的温度值。从图6可以看出，温度控制方法极为稳定和 精确。
[0258] 图7示出了流程图，其图示了根据本发明的方法实施例。在步骤700中，该方法开 始。在步骤702中，生成加热命令。在步骤704中，在目标区被加热的同时采集磁共振数 据。通常发生加热是因为处理器向高强度聚焦超声系统发送了加热命令。在步骤706中， 利用采集的磁共振数据计算空间相关参数。在步骤708中，修改加热命令，并向高强度聚焦 超声系统发送。步骤704、706和708形成闭合循环，在向高强度聚焦超声系统发送修改的 加热命令之后，采集更多的磁共振数据。然后再次使用这利用磁共振数据计算空间相关参 数706。重复这个循环704、706、708,直到方法结束710。
[0259] 图8示出了另一流程图，其图示了根据本发明的方法的另一实施例。图7的步骤 702-708对应于图8的步骤802-808。在步骤800中，该方法开始。在步骤802中，生成加 热命令。在步骤804中，在目标区的超声降解期间采集磁共振数据。在步骤806中，利用磁 共振数据计算空间相关参数。在步骤808中，修改加热命令。如图7那样，步骤804、806和 808按照闭合循环继续。在目标区被初始加热之后，生成等候命令810。在预定时间段之后 或在磁共振测温法检测到空间相关参数留下其可接受值域时，生成维持命令812。维持命令 使目标区的超声降解再次重新开始。在步骤814中，采集更多的磁共振数据。在步骤816 中，再次利用磁共振数据计算空间相关参数。在步骤818中，修改维持命令。步骤814、816 和818形成闭合循环。在执行闭合循环之后，在一些实施例中，该方法可以在步骤818之后 返回在步骤810中生成的等候命令。在该方法完全完成时，在步骤820中结束。
[0260] 图9示出了根据本发明的实施例的治疗设备900。所述治疗设备包括磁共振成像 系统902和高强度聚焦超声系统904。所述磁共振成像系统包括磁体906。在图9中示出 的磁体是圆柱类型的超导磁体。该磁体具有液氦冷却的具有超导线圈的低温恒温器。还可 以使用永久性或电阻式磁体。使用不同类型的磁体也是可能的，例如，也可以使用裂开式圆 柱磁体和所谓的开放磁体。裂开式圆柱磁体类似于标准圆柱磁体，只是低温恒温器已经分 裂成两个部分，以允许进入磁体的等同平面，使得磁体可以例如结合带电粒子束治疗使用。 开放磁体具有两个磁体部分，一个在另一个上方，之间的空间大到足以容纳受试体：这种两 部分区域的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是常见的，因为受试体受限较小。 在圆柱磁体的低温恒温器内部，有许多超导线圈。在圆柱磁体906的膛908之内是成像区， 其中的磁场很强并且均匀到足以执行磁共振成像。
[0261] 在磁体的膛906之内还有磁场梯度线圈910,用于在采集磁共振数据期间对磁体 成像区之内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈910连接到磁场梯度线圈电源912。磁 场梯度线圈意在用作代表。通常，磁场梯度线圈包含三个独立的线圈组，用于在三个正交的 空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源向磁场梯度线圈供应电流。根据时间控制向磁场 线圈供应的电流，其可以是斜变的或脉冲的。
[0262] 在膛908的中心是成像区918。与成像区相邻的是射频线圈914,其连接到收发器 916。膛908之内还有躺在受试体支撑物922上的受试体920。射频线圈914适于操控成 像区之内磁自旋的取向并从也在成像区之内的自旋接收射频发射。射频线圈914可以包含 多个线圈元件。也可以将射频线圈称为通道或天线。射频线圈914和射频收发器916可以 由独立的发射和接收线圈和独立的发射器和接收器替代。显然，射频线圈914和射频收发 器916是代表性的。射频线圈914还意在代表专用发射天线和专用接收天线。同样地，收 发器也可以表示独立的发射器和接收器。
[0263] 高强度聚焦超声系统904包括填充流体的腔室924,其容纳超声换能器926。超声 换能器926由机械定位系统928机械定位。有个致动器930用于致动机械定位系统。在 备选实施例中，超声换能器可以是人工定位的外部换能器，其没有填充流体的腔室924或 机械定位系统928。
[0264] 超声换能器926还可以包含用于发射超声的多个元件。未示出的电源可以控制供 应给超声换能器926的元件的交流电的幅度和/或相位和/或频率。虚线932示出了从超 声换能器926开始的超声路径。超声932首先通过填充流体的腔室924。超声然后通过超 声窗口 934。通过超声窗口 934之后，超声通过任选的凝胶衬垫936,其可以用于在窗口 934 和受试体920之间传导超声。超声932然后进入受试体920体内，聚焦到焦点或超声降解点 938。有一区域940是目标区。通过组合超声降解点938的电子和机械定位，可以通过组合 加热和维持轨线加热整个目标区940。目标区940在成像区918之内。高强度聚焦超声系 统904、收发器916和磁场梯度线圈电源912全部连接到计算机系统942的硬件接口 946。 硬件接口 946连接到处理器944。处理器944还连接到用户接口 948、计算机存储器950和 计算机存储器952。
[0265] 计算机储存器950被示为包含利用磁共振成像系统902采集的磁共振数据954。 计算机储存器950还包含随后从磁共振数据954重建获得的磁共振图像956。在实施例中， 磁共振数据954还可以包含用于构造热图的磁共振测温数据。计算机储存器950还被示为 包含治疗计划958。治疗计划958可以包含描述目标区940相对于受试体920解剖结构的 位置的数据。计算机存储器还被示为包含到磁共振图像956的图像配准960。例如，可以将 这用于在磁共振图像956中定位目标区940。计算机储存器950还被示为包含轨线库962。 轨线库962可以包含加热轨线和/或维持轨线。计算机储存器950还被示为包含加热命令 964、等候命令966和维持命令968。计算机储存器950还被示为包含空间相关参数970。空 间相关参数可以是先前提到的空间相关参数的任何一个。计算机储存器950还被示为包含 第一预定阈值972和第二预定阈值974。
[0266] 计算机存储器952包含用于操作治疗设备900的计算机可执行代码。计算机存储 器952被示为包含控制模块980,其包含计算机可执行代码，用于控制治疗设备900的操作 和功能。计算机存储器952还被示为包含命令生成模块982,用于生成加热命令964、等候 命令966和维持命令968。命令产生模块982还适于修改加热命令964、等候命令966和维 持命令968。计算机存储器952还被示为包含磁共振控制模块984。磁共振控制模块使用 脉冲序列986以控制磁共振系统902的操作和功能。脉冲序列986还被示为包含于计算机 存储器中。计算机存储器还包含图像重建模块988,用于从磁共振数据954重建磁共振图 像956。计算机存储器952还被示为包含轨线生成模块990。轨线生成模块990包含计算 机可执行代码，用于生成加热和/或维持轨线。计算机存储器952的内容还可以存储于计 算机存储器950中。
[0267] 图10示出了根据本发明的治疗系统1000的另一实施例。在图10中所示的实施例 与在图9中所示的非常类似，两幅图中标记相同的项目形成等效功能。图9中已经论述的 项目可能未必在图10中论述。图10中所示的实施例增加了辐射治疗系统1002。磁体906 是超导磁体，这幅图中示出了更多细节。有一低温恒温器1004,其具有若干超导线圈1006。 还有一补偿线圈1008,其生成更小的磁场1010,围绕磁体906的区域。本实施例中的辐射 治疗系统1002意在代表一般的辐射治疗系统。这里示出的部件是直线加速器和X射线治 疗系统典型的部件。
[0268] 然而，加以微小的修改，例如使用裂开式磁体，也可以利用这幅图例示带电粒子或 β粒子辐射治疗系统。有一环机构1012用于绕磁体906旋转射线治疗源1014。环机构1012 绕着旋转轴1013旋转。有一被环机构1012旋转的辐射治疗源1014。辐射治疗源1014生 成辐射束1018,其穿过准直器1016。在图中，目标区被标记为1022。在本范例中，受试体体 内的目标区和辐射目标是相同的。可以觉察到，目标区1022位于旋转轴1013上。在辐射 源1014绕旋转轴1013旋转时，目标区1022始终被照射。还有一个支撑物定位系统1020， 用于定位支撑物922以相对于辐射治疗系统1014优化目标区1022的位置。
[0269] 辐射治疗系统1002和支撑物定位系统1020还连接到硬件接口 946。处理器944 通过使用控制模块980,能够控制整个治疗设备1000的操作和功能。
[0270] 图11到14示出了示范性轨线。这些轨线可以是加热轨线和/或维持轨线。
[0271] 在图11中，示出了三条轨线1100、1100'和1100''。这些轨线1100、1100'和 1100''是同心圆。具有箭头的虚线表示执行超声降解点的连续次序。大斑点是超声降解点 的位置。开始超声降解点被标记为1102,结束超声降解点被标记为1104。
[0272] 在图12中，也示出了三条轨线，1200,1200'和1200''。虚线再次示出了执行超声 降解的次序。如上一幅图那样，斑点表示超声降解点的位置。在这幅图中，对于轨线1200、 1200'和1200〃有不是圆的闭环。
[0273] 在图13中，示出了单个超声降解点1300。
[0274] 在图14中，轨线被示为线状图案。有五条线1400、1400'、1400''和1400'''。这 些线具有箭头，示出了执行超声降解的次序。每条轨线1400、1400'、1400''和1400'''都 具有开始超声降解点1402和结束超声降解点1404。如图11-13那样，斑点指示了超声降 解的空间位置。轨线1400、1400'、1400''、1400'''布置于不规则形状的目标区1401之内。 根据目标区1401的形状，可能有利的是使用线性轨线1400、1400'、1400' '和1400' ' '取代 圆形环或闭环。
[0275] 尽管已经在附图和前面的描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述 被认为是例示性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
[0276] 通过研究附图、公开和所附权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发 明时能够理解和实现所公开实施例的其他变化。在权利要求中，"包括"一词不排除其他元 件或步骤，不定冠词"一"或"一个"不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求 中列举的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举特定手段的简单事实并不表 示不能有利地使用这些手段的组合。可以在适当的介质上存储和/或分布的计算机程序， 介质例如是与其他硬件一起提供或作为其他硬件一部分提供的光存储介质或固态介质，但 也可以在其他形式中分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任 何附图标记不应被解释为限制范围。
【权利要求】
1. 一种治疗设备（900、1000)，包括： -高强度聚焦超声系统（904)，其用于加热受试体（920)的目标区（940、1022、1401); -磁共振成像系统（902 )，其用于采集磁共振数据（954 ); -处理器（944)，其用于控制所述治疗设备； -存储器（952)，其包含用于由所述处理器执行的机器可执行指令（980、982、984、986、 988、990)，其中，所述指令的执行令所述处理器生成（702、802)加热命令（964)，所述加热 命令使所述高强度聚焦超声系统根据加热轨线（1〇6、106'、106''、1100、1100'、1100''、 1200、1200'、1200' '、1300、1400、1400'、1400' '、1400' ''）对所述受试体进行超声降解；其 中，所述指令的执行还令所述处理器重复执行如下操作： -在所述加热命令的执行期间采集（704、804)所述磁共振数据； -从所述磁共振数据计算（706、806 )空间相关参数（970 );以及 -根据所述空间相关参数修改（708、808)所述加热命令，使得在所述目标区之内，所述 空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值， -其中，所述指令的执行还令所述处理器生成（810)等候命令（966)，所述等候命令使 所述高强度聚焦超声系统在执行所述加热命令之后的预定时间段暂停超声降解； 其中，所述指令的执行还令所述处理器生成（812)维持命令（968)，所述维持命令使所 述高强度聚焦超声系统根据维持轨线（116、116'、116''、1100、1100'、1100''、1200、1200'、 1200''、1300、1400、1400'、1400''、1400'''）对所述受试体进行超声降解，其中，所述指令 的执行还令所述处理器重复执行如下操作 ： -在所述维持命令的执行期间采集（814)所述磁共振数据； -从在所述维持命令的执行期间采集的所述磁共振数据计算（816)所述空间相关参 数；以及 -根据所述空间相关参数修改（818)所述维持命令，使得在所述目标区之内，所述空间 相关参数保持低于所述第一预定阈值并高于所述第二预定阈值。
2. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中，所述指令的执行还令所述处理器执行如下 操作： -在所述等候命令的执行期间重复采集所述磁共振数据； -如果所述目标区中的所述空间相关参数低于所述第二预定阈值，触发所述维持命令 的执行。
3. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述指令的执行还令所述处 理器在超过预定最大超声降解持续时间时暂停超声降解。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述指令的执行令所述处理 器在所述超声降解持续时间小于预定最小超声降解持续时间时允许所述空间相关参数在 所述目标区中超过所述第一预定阈值。
5. 根据权利要求1所述的治疗设备，其中，所述空间相关参数是如下中的任何一种：质 子信号强度、最大质子信号强度、最小质子信号强度、平均质子信号强度、中值质子信号强 度、T1信号强度、最大T1信号强度、最小T1信号强度、平均T1信号强度、中值T1信号强度、 T2信号强度、最大T2信号强度、最小T2信号强度、平均T2信号强度、中值T2信号强度、T2* 信号强度、最小T2*信号强度、最大T2*信号强度、平均T2*信号强度、平均T2*信号强度、 温度、最低温度、平均温度、中值温度、最低超声剂量、最高超声剂量、中值超声剂量、最大温 度偏差、最小信号强度、最大信号强度、平均信号强度、中值信号强度、最小热剂量、平均热 剂量、中值热剂量和最大热剂量以及其组合。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述轨线定义如下中的 任何一项：同心圆（160、160,、160''、116、116'、116''、1100、1100'、1100''）、同心球、闭 环（1200、1200'、1200' '）、闭合面、单个超声降解位置（1300)和线性图案（1400、1400'、 1400"、1400,，，）。
7. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述指令还令所述处理器执 行如下操作： -接收医学图像数据（954); -接收治疗计划（958)，其中，所述治疗计划是对所述目标区的位置的描述；以及 -根据所述医学图像数据和所述治疗计划生成所述加热轨线。
8. 根据权利要求7所述的治疗设备，其中，所述指令的执行还令所述处理器执行如下 操作： -从所述磁共振成像系统接收磁共振数据（954);以及 -从所述磁共振数据重建所述医学图像数据。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述治疗设备还包括辐射治 疗系统（1002)，其中，所述指令的执行还令所述处理器执行如下操作中的任一项：在加热 所述目标区之后照射所述受试体体内的辐射目标（1022)以及在加热所述目标区期间照射 所述辐射目标，并且其中，所述辐射目标包括所述目标区的至少部分。
10. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述辐射治疗系统是如下中 的任何一种：质子治疗系统、X射线治疗系统、带电粒子治疗系统、碳尚子治疗系统、Y福射 源治疗系统、β粒子治疗系统和LINAC (1002)。
11. 根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述指令的执行还令所述处 理器执行如下操作： -从所述磁共振数据重复计算第二空间相关参数； -如果所述第二空间相关参数发生预定变化，暂停由所述高强度聚焦超声系统对所述 目标区的超声降解。
12. -种计算机程序产品（950、952)，包括用于由控制治疗设备（900U000)的处理器 (944)执行的机器可执行指令（980、982、984、986、988、990)，其中，所述治疗设备包括用于 加热受试体（920)的目标区（932、1022、1401)的高强度聚焦超声系统（904)，其中，所述治 疗设备还包括用于采集磁共振数据（954)的磁共振成像系统（902)，其中，所述指令的执 行令所述处理器生成（702、802)加热命令（964)，所述加热命令使所述高强度聚焦超声系 统根据加热轨线（106、106,、106' '、1100、1100'、1100' '、1200、1200'、1200' '、1300、1400、 1400'、1400' '、1400' ''）对所述受试体进行超声降解，其中，所述指令的执行还令所述处理 器重复执行如下操作： -在所述加热命令的执行期间采集（704、804)所述磁共振数据； -从所述磁共振数据计算（706、806 )空间相关参数（970 );以及 -根据所述空间相关参数修改（708、808)所述加热命令，使得在所述目标区之内，所述 空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值。
13. -种操作治疗设备（900U000)的方法，其中，所述治疗设备包括用于加热受试体 (920)的目标区（940、1022、1401)的高强度聚焦超声系统（904)，其中，所述治疗设备还 包括用于采集磁共振数据（954)的磁共振成像系统（902)，其中，所述方法包括生成（702、 802)加热命令的步骤，所述加热命令使所述高强度聚焦超声系统根据加热轨线（106、106'、 106'，、1100、1100,、1100,，、1200、1200,、1200,，、1300、1400、1400,、1400,，、1400,，，）对所 述受试体进行超声降解，其中，所述方法包括重复执行如下操作的步骤： -在所述加热命令的执行期间采集（704、804)所述磁共振数据； -从所述磁共振数据计算（706、806 )空间相关参数（970 );以及 -根据所述空间相关参数修改（708、808)所述加热命令，使得在所述目标区之内，所述 空间相关参数保持低于第一预定阈值并高于第二预定阈值， -以生成（810)等候命令（966)，所述等候命令使所述高强度聚焦超声系统在执行所 述加热命令之后的预定时间段暂停超声降解；还生成（812)维持命令（968)，所述维持命 令使所述高强度聚焦超声系统根据维持轨线（116、116'、116''、1100、1100'、1100''、1200、 1200'、1200' '、1300、1400、1400'、1400' '、1400' ''）对所述受试体进行超声降解，并重复执 行如下操作： -在所述维持命令的执行期间采集（814)所述磁共振数据； -从在所述维持命令的执行期间采集的所述磁共振数据计算（816)所述空间相关参 数；以及 -根据所述空间相关参数修改（818)所述维持命令，使得在所述目标区之内，所述空间 相关参数保持低于所述第一预定阈值并高于所述第二预定阈值。
14. 一种治疗系统，包括： -治疗模块（904)，其沿着包括目标（920)的目标区域（940)中的连续轨线向所述目标 引导治疗作用， -测温模块（906)，其测量测量场中的温度，尤其是计算热剂量， -控制模块（944)，其控制所述治疗模块以基于测量的温度和/或热剂量沿相应的轨线 施加所述治疗作用，其中，所述连续轨线位于所述目标区中并且所述一组轨线（106、106'、 106' '、116、116'、116' '、1100、1100'、1100' '、1200、1200'、1200' '、1300、1400、1400'、 1400''、1400'''）包括： -加热子轨线的加热子集（106、106,、106' '、1100、1100'、1100' '、1200、1200'、 1200''、1300、1400,1400'、1400''、1400'''），在此期间将所述目标区域中的温度升高到高 温水平；以及 -维持子轨线的维持子集（116、116,、116' '、1100、1100'、1100' '、1200、1200'、 1200''、1300、1400、1400'、1400''、1400'''），在此期间将所述目标区域中的温度维持在高 温；以及 -任选地，在执行所述加热子集与所述维持子集之间应用等候时段（966)。
【文档编号】G01R33/48GK104125846SQ201180049379
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2011年10月11日 优先权日:2010年10月15日
【发明者】A·I·M·帕尔塔宁, M·R·德雷埃尔, P·S·亚尔莫连科, A·J·维塔拉, J·K·恩霍尔姆, M·O·科勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司, 国立卫生研究院