专利名称：Mr成像引导的治疗的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振(MR)成像领域。本发明涉及一种包括超声治疗单元和MR成像单元的治疗系统。此外，本发明涉及一种计算机可读存储介质以及一种监测高强度超声治疗动作的方法。
背景技术：
例如，从W02008/152542A2可以大致了解包括超声治疗单元和MR成像单元的治疗系统。超声正在迅速成为特定治疗介入的越来越合乎需要的方式。具体而言，当前正使用高强度聚焦超声作为子宫肌瘤的热治疗介入，并对肝脏、大脑、前列腺和其他癌症病变治疗中的可能应用进行了研究。超声作为调节血块溶解的手段(声学血栓溶解)，也是很多研究的主题，已经证明能够提高现有医学处理，例如为中风患者使用组织纤溶酶原激活物(tPA)作为溶解血栓剂的效力。超声调节的药物递送和基因治疗是另一研究活跃领域。基因疗法中的蛋白质基因表达以及部位定向疗法中提高的药物递送有可能以最小副作用治疗各种各样的疾病。超声疗法的另一种应用是美容手段的非侵入性治疗，例如去除脂肪。在所有这些应用中使用超声都是合乎需要的，因为其允许非侵入地治疗深处组织而对上层器官几乎没有或没有影响。用于组织消融的超声治疗通过利用高强度超声对感兴趣的组织进行声照射(insonify)来工作，超声被吸收并转变成热，由此提高相应组织的温度。随着温度升高到55摄氏度以上，发生组织的凝结性坏死，导致细胞即刻死亡。用于治疗的换能器可以位于身体外部或通过例如血管、尿道、直肠等插入身体中。不过，超声治疗不限于组织消融，而且涉及使用其他类型基于超声的生物效应，包括止血、药物递送或基因递送、血块溶解等。当前，在市场上可以获得MR成像引导的高强度聚焦超声(MR HIFU)系统。第一种临床应用是消融子宫中的良性肿瘤，即所谓的子宫肌瘤。其中，将聚焦的超声波束指向腹部。超声波束用于通过皮肤和中间的组织加热肿瘤，同时使用MR成像监测声照射区域之内的温度分布。后者使得流程安全且高效。基于水中质子共振频移(PRFS)的MR温度测量法被认为是非侵入性监测这种消融热疗法的“黄金标准”。使用PRFS方法，可以精确地监测水分含量高的组织中的温度。观察质子共振频率的线性位移，了解HIFU中使用的温度范围。在这个范围中，MR温度测量也相当灵敏。在超声治疗期间重建温度记录MR图像对提供反馈有用，以确保在指定位置实现足够的加热，同时保护其他关键解剖结构不受影响。MR温度测量法的缺点是不能监测包含脂肪的组织。这是因为脂肪中的PRFS实质上与温度无关。这种情况的范例是皮下脂肪层。例如，治疗子宫肌瘤的患者通常有高达几厘米的皮下脂肪层。用于消融深处组织的聚焦超声波束必须要穿过这一层。导热率更低且没有血管分布的脂肪容易过热。对于很多患者而言，这成为了风险，限制了 MR HIFU方法的用途和适用性。从上文容易看出，需要一种改进的治疗系统用于MR成像引导的HIFU。因此，本发明的目的是实现可能受热损伤的非计划部位的检测，由此改善治疗流程的安全性。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了一种治疗系统、一种计算机可读存储介质以及一种监测高强度超声治疗动作的方法。在从属权利要求中给出了实施例。如这里所使用的，MR是磁共振的缩写。如这是所使用的，HIFU是高强度聚焦超声的缩写。根据本发明，公开了一种治疗系统。本发明的系统包括-超声治疗单元，其布置成利用高强度超声对患者身体的至少一部分进行声照射；-MR成像单元，其布置成从身体该部分采集MR信号并从MR信号重建温度记录MR图像；-超声诊断单元，其布置成从身体的该部分采集超声信号并从超声信号导出至少一个局部温度值。超声治疗单元和超声诊断单元可以是独立的单元，或者超声治疗单元可以包括超声诊断单元。这里使用的MR信号被理解为MR成像单元采集图像期间由身体该部分中原子自旋发射的射频信号的度量或其他表示。可以将这些MR信号重建成图像。如这里使用的，声照射过程被理解为是超声处理这一术语的同义词。如这里使用 的，超声处理被定义为通过施加超声使生物材料分裂或去活的动作，以搅动生物材料。本发明的发明点是组合超声温度测量法与MR温度测量法以不仅获得水含量高的组织中的温度图像而且获得身体中包含脂肪的被治疗部分的关键区域中的温度图像。从采集的超声信号导出局部温度值也称为超声温度测量法。超声温度测量法已被证明能够对从高达50到60摄氏度的温度进行温度成像。在加热组织的一区域时，所造成的温度上升导致声速和热膨胀的局部变化。在直到50摄氏度之前，含水组织的声速一开始随着温度而增大，到达平稳段，然后在更高温度下减小。缺少对50摄氏度附近的温度的灵敏度导致错误的估计。在更高温度下，可能发生多值估计。对于脂肪组织而言，超声的速度随着温度而减小。对于超过体温10到15摄氏度左右的温度上升，与超声速度变化相比热膨胀的效果小。超声温度测量法在含水和脂肪组织中都能够以大约I摄氏度的精确度探测高达10到15摄氏度的局部温度升高。通过所谓的回波偏移方法进行超声温度测量法。在简单实施例中，使用单个超声换能器接收超声回波信号，例如，从生成声脉冲的同一换能器接收，并在对于脉冲行进到被监测的最远距离到并返回而言充分长的时间期间配准。在短时段之后，通过加热的区域发射另一脉冲并接收脉冲。比较两个信号以确定回波偏移。使用沿用已久的方法将回波偏移变换成温度变化的对应值。已知通过超声温度测量法可以获得二维和三维温度图。
在本发明的实施例中，MR成像单元适于从成像区内部采集MR信号。典型地，磁共振成像单元包括磁体、梯度线圈和天线或线圈，用于发送和接收射频信号，以便从身体的该部分采集磁共振信号。成像区是磁共振成像单元的磁场区域，该区域足够均匀以采集磁共振信号，该磁共振信号能够重建成磁共振图像。超声治疗单元适于对患者体内的目标区进行声照射。利用超声治疗单元声照射的患者身体的至少一部分位于目标区之内。超声治疗单元包括适于在目标区聚焦超声的多元件超声换能器。多元件超声换能器具有可以产生超声的多个超声元件。通过控制从多元件超声换能器的每个元件发射的幅度和相位，可以将超声聚焦或定向到患者体内的特定目标区。该治疗系统还包括适于接收患者的患者支撑。患者支撑包括适于将来自多元件超声换能器的超声发射到患者的超声窗□。多元件超声换能器可以位于患者支撑下方的腔室之内，其中填充了超声传导介质。例如，可以使用脱气水来浸泡多元件超声换能器。超声换能器具有位于换能器和目标 区之间的近场区域。成像区包括近场区域。这意味着MR成像单元能够从近场区域采集MR信号。在近场区域之内测量至少一个局部温度值。这意味着，超声诊断单元在近场区域中进行温度测量。因此可以将超声诊断单元用于监测近场区域中的温度。治疗系统还包括计算装置，用于控制MR成像单元、超声诊断单元和超声治疗单元。计算装置包括一个或多个处理器。计算装置还包括存储器。计算装置包括存储于存储器中的一个或多个程序。一个或多个程序被配置成由一个或多个处理器执行。一个或多个程序包括用于接收对目标区进行声照射的治疗计划的指令。一个或多个程序还包括利用MR信号和至少一个局部温度预测近场区域中超声能量衰减的指令。可以通过在测试拍摄期间标注近场区域中的温度升高来确定近场区域中超声能量的衰减。测试拍摄是将超声治疗单元用于以降低的功率对目标区进行声照射时的拍摄。探测到近场区域温度的升高大于预期或大于预定温度升高可能表明存在对超声衰减比预期更多的障碍或区域。这是有利的，因为利用模型可能无法精确预测近场区域中超声能量的衰减。例如，可以使用磁共振或其他成像技术对受检者成像并生成治疗计划。这样可以或可能不会精确地预测超声能量的衰减。利用所述MR温度记录图像和所述至少一个局部温度，可以探测到近场区域中超声的衰减。一个或多个程序还包括基于近场区域中超声能量衰减的预测调整治疗计划的指令。治疗计划的这种调整可以是调整施加到多元件超声换能器的每个元件的幅度和/或相位。
在另一实施例中，近场区域包括子近场区域。对应于多元件超声换能器的每个元件都有子近场区域。该子近场区域是与多元件超声换能器的每个元件相邻的近场区域。一个或多个程序还包括利用MR温度记录图像和至少一个局部温度预测每个子近场区域中超声能量衰减的指令。MR温度记录图像和超声诊断单元测量的局部温度可用于确定子近场区域中的温度升高。子近场区域中大于预期或大于预定温度升高的温度升高可能指示子近场区域中有裳减。在另一实施例中，所述一个或多个程序还包括用于调整所述多元件超声换能器的每个元件(522，524，526)发射的超声能量频率的指令，所述元件被预测为在其对应的子近场区域中具有大于预定值的超声衰减。例如，如果在特定子近场区域中有障碍，可能能够通过降低超声能量的频率来减弱障碍的效果，因为超声变得聚焦程度较低。组织中超声的衰减取决于频率。因此，调整频率可以减小特定子近场区域中超声的衰减。
在另一实施例中，所述一个或多个程序还包括通过减小所述多元件超声换能器的每个元件发射的超声能量的幅度来调整多元件超声换能器孔径的指令，所述元件被预测为在其对应的子近场区域中具有大于预定值的超声衰减。如果子近场区域中超声的衰减过大，那么可以使多元件超声换能器的对应元件停用或减小该元件发射的超声幅度。多元件超声换能器中在其子近场区域中没有异常衰减的其余元件可用于向目标区中聚焦超声。在另一实施例中，所述多元件换能器的孔径是由所述多元件超声换能器的不相邻元件形成的。多元件换能器的激活元件可以是相邻的，但这不是必要的。例如，如果在特定子近场区域中有局部障碍，例如骨骼，可以通过使多元件超声换能器的单个元件停用来避开障碍。在另一实施例中，该设备还包括适于显示多元件超声换能器的图形表示的显示器。该显示器还适于以图形方式表示多元件超声换能器每个元件的子近场区域。显示器适于指示预测哪个子场区域将衰减超声能量。该设备还包括用户接口，适于接收对多元件换能器元件中用于对目标区进行声照射期间的元件的选择。用户可以使用用户接口选择使用哪个元件。或者，用户还可以指示特定元件以减小的幅度工作。
在另一实施例中，该设备还包括在近场区域超声衰减大于预定阈值时适于向操作员发信号的发信号元件。这是有益的，因为如果近场区域中超声的衰减大于预定阈值，这可能表示治疗计划有问题。操作员或保健供应者检查治疗计划而不是自动地继续进行治疗计划可能是有利的。在另一实施例中，所述一个或多个程序还包括在超声系统的测试拍摄期间利用磁共振温度测量法测量近场区域中温度升高来预测近场区域中超声衰减的指令。使用磁共振温度测量法来构造温度记录MR图像。在另一实施例中，所述一个或多个程序还包括利用来自超声信号的至少一个局部温度值测量近场区域中温度升高来预测近场区域中超声衰减的指令。在这一实施例中，超声诊断单元用于确定近场区域中温度的升高。在另一实施例中，近场区域包括超声窗口的附近。这是有利的，因为在超声窗口和患者之间的界面处可能有气泡。气泡有散射或吸收大量超声能量的能力。例如，气泡的空化可能导致超声能量的大衰减。这样可能生成可能会损伤患者表面或皮肤的热。通过这种方式，可以在超声窗口附近探测到气泡。根据本发明的优选实施例，治疗系统的MR成像单元别布置成监测身体被治疗部分的含水组织之内的空间温度分布，而超声诊断单元被布置成监测脂肪组织之内的局部温度。通过组合用于监测脂肪组织中温度的超声温度测量法和用于监测含水组织温度的MR温度测量法，获得了温度分布的完整图，以实现安全和实际的用途。利用MR成像，监测了肿瘤破坏。同时，确保了含水组织中的安全性。使用超声温度测量法监测包含脂肪组织的区域之内的温度不超过安全极限。为此目的，本发明系统的超声诊断单元优选被布置成自动指示何时超过预设的温度阈值。由于使用超声诊断成像来估计超声治疗焦点之外，即，在预计温度上升不会超过一两摄氏度的区域中，的温度上升，因此超声温度记录法在其灵敏度最好的工况下被使用。不过，必须指出，在含水组织中，MR温度测量法和超声温度测量法都给出有用的结果。因此，可以使用超声温度测量法检验MR温度测量法的结果。通过这种方式，使得治疗系统的工作更加鲁棒。同时，利用MR温度测量法在含水组织中获得的温度值可用于校准从所采集的超声信号导出的温度值。
根据本发明的另一优选实施例，该治疗系统包括控制逻辑，在所述超声诊断单元导出的局部温度值超过温度阈值时，所述控制逻辑关闭所述超声治疗单元的声照射。通过这种方式，确保了在高强度聚焦超声波束通过的含脂肪组织中不发生危险的过热现象。根据本发明的又一优选实施例，该治疗系统包括可视化单元，其布置成产生所述身体的所述部分的图像，在该图像中将从采集的超声信号导出的空间温度分布叠加到所述温度记录MR图像上。通过这种方式，利用呈现给操作员的单个图像，能够在治疗期间监测需要安全评估的脂肪组织区域。此外，可以使用该系统从治疗规划阶段中产生的MR图像识别需要安全监测的脂肪组织区域。根据本发明的又一优选实施例，超声诊断单元的超声探头与超声治疗单元的换能器共配准。超声治疗单元和超声诊断单元的换能器可以是物理上相同的器件。不需要额外的超声探头。这是可能的，因为需要超声诊断单元在一个或多个维度上扫描超声治疗单元换能器的波束传播部分之内的组织区域。在另一实施例中,超声治疗单元是高强度聚焦超声单元。 在另一实施例中，治疗系统还包括计算装置，其用于控制MR成像单元、超声诊断单元和超声治疗单元。计算装置包括一个或多个处理器。计算装置还包括存储器。计算装置包括一个或多个存储于存储器中的程序。一个或多个程序被配置成由一个或多个处理器执行。一个或多个程序包括用于利用高强度超声对患者身体的至少一部分进行声照射的指令。一个或多个程序还包括用于从身体该部分采集MR信号的指令。一个或多个程序还包括用于从MR信号重建温度记录MR图像的指令。一个或多个程序还包括用于从身体该部分采集超声信号的指令。一个或多个程序还包括用于从超声信号导出至少一个局部温度值的指令。在另一方面中，本发明提供了一种包含指令的计算机可读存储介质，在由治疗系统的计算装置执行时，所述指令令计算装置在高强度超声治疗动作期间执行监测方法。高强度超声治疗动作是利用高强度超声对患者身体的至少一部分进行声照射。计算机可读存储介质可以是适于存储由处理器执行的指令的任何介质。例如，计算机可读存储介质可以是，但不限于随机存取存储器、闪速存储器、硬盘驱动器、固态硬盘驱动器和软盘。计算装置包括用于执行指令的一个或多个处理器。该治疗系统包括超声治疗单元，其被布置成利用高强度超声对患者身体的至少一部分进行声照射。该治疗系统还包括MR成像单元，其被布置成从身体该部分采集MR信号并从MR信号重建温度记录MR图像，其中该治疗系统还包括超声诊断单元，其被布置成从身体该部分采集超声信号，并从超声信号导出至少一个局部温度值。该方法包括利用高强度超声对患者身体的至少一部分进行声照射。该方法还包括利用所述MR成像单元从患者身体的一部分采集MR信号。该方法还包括从所述MR信号重建温度记录MR图像。该方法还包括利用所述超声诊断单元从所述身体的所述部分采集超声信号。该方法还包括从所述超声信号导出至少一个局部温度值。利用至此所述的本发明的系统，可以执行一种监测高强度超声治疗动作的方法，该方法包括-从患者身体的一部分采集MR信号；-从所述MR信号重建温度记录MR图像；-从所述身体的所述部分采集超声信号；
-从所述超声信号导出至少一个局部温度值。可以在目前临床使用的大多数MR成像引导的HIFU系统中有利地执行本发明的方法。为此，仅需要使用一种计算机程序，由该计算机程序控制系统以使得系统执行本发明上述方法步骤。计算机程序可以存在于数据载体(CD、DVD或USB棒)上或存在于数据网络上，以便被下载从而安装在治疗系统的对应控制单元中。
附图公开了本发明的优选实施例。不过，应当理解，设计附图仅仅是为了例示而非界定本发明的限制。在附图中图I示意性示出了本发明的治疗系统；图2示出的示了根据本发明基于超声的温度监测；
图3示出的方框示了根据本发明实施例的方法；图4示出的方框示了根据本发明实施例的另一方法；图5示出了根据本发明实施例的治疗系统的实施例；图6图示了多元件超声换能器瞄准进行声照射的目标区；图7图示了针对图6所示范例的近场加热；以及图8示出了与图6和7相同的范例，具有用于多元件超声换能器的移位器孔径。附图标记I超声治疗单元2 身体3 MR成像单元4控制单元5超声诊断单元6显示单元7超声成像探头8 HIFU 换能器9含脂肪的区域10居间脂肪区域11聚焦超声波束12 HIFU 焦点13含水组织500 MR成像单元502 磁体504梯度线圈506梯度线圈电源508 患者510射频线圈512射频收发器514成像区
516患者支撑518超声治疗单元520多元件超声换能器522第一超声换能器元件524第二超声换能器元件526第三超声换能器元件528脱气水530超声窗口
532目标区534第一子近场区域536第二子近场区域538第三子近场区域540障碍542凝胶垫544计算装置546硬件接口548用户接口550微处理器552存储装置554存储器556治疗系统控制模块558温度记录MR图像重建模块560超声温度分析模块562治疗计划修改模块564治疗计划566温度记录MR图像568用于操作治疗系统的一个或多个程序570显示器572图形用户界面574显示区域576目标区的表不578第一子近场区域的表示580第二子近场区域的表示582第三子近场区域的表示584第一超声换能器元件的表示586第二超声换能器元件的表示588第三超声换能器元件的表示590超声能量的预测衰减超过预定阈值的区域592换能器元件选择器
594用于换能器元件幅度的控制596用于换能器元件频率的控制600期望目标区602多元件超声换能器604近场区域606基于治疗计划选择的子孔径700近场加热800期望目标区中的加热
804近场区域806基于近场区域中超声衰减选择的子孔径
具体实施例方式这些图中编号类似的元件为等价元件或执行相同功能。如果功能等价，在稍后附图中未必一定论述先前论述的元件。参考图1，根据本发明的治疗系统包括超声治疗单元1，其被布置成利用高强度聚焦超声波束对患者身体2的至少一部分进行声照射。该系统还包括MR成像单元3，其从身体2的该部分采集MR信号并基于局部质子共振频移从采集的MR信号重建温度记录MR图像。超声治疗单元I和MR成像单元3连接到系统的公共控制单元4。例如，从以下文章可以了解到这样的系统R. Salomir 等人,“Local hyperthermia with MR-guided focusedultrasound Spiral trajectory for the focal point optimized for temperature uniformity in the target region”，Journal of Magnetic Resonance Imaging,vol. 12,2000,571-583页。控制单元4控制高强度超声波束的位置、方向和/或聚焦。控制单元4处理例如在治疗规划阶段期间经MR成像单元3获得的数据。此外，控制单元4 (可能是微型计算机，如医疗成像和治疗装置中通常使用的那种)基于经MR成像单元3采集的MR信号计算温度记录MR图像，即身体2的被治疗部分中的空间温度分布。控制单元也可以称为计算装置。该系统能够执行实时MR温度记录，并基于所测得的和重建的温度分布，控制治疗动作，即借助于适当调整超声治疗单元I的聚焦超声波束导致组织中局部温度的期望升高。此外，规定将超声诊断单元5布置成从身体2的被治疗部分采集超声信号，并从接收到的超声信号导出局部温度值。超声治疗单元5的换能器与超声治疗单元I的HIFU治疗换能器配准并扫描在一个或更多维度上出现在治疗换能器的波束传播路径中的组织区域。在控制单元4中实施控制逻辑，其被设计成在身体2之内特定位置的局部温度超过给定温度阈值时，停止超声治疗单元I的声照射。通过这种方式，控制单元4自动确保在超声治疗期间不发生危险的过热情况，尤其是在身体2的脂肪组织中。利用超声温度测量监测相应感兴趣区域中的温度上升，其中利用控制单元4生成图像，在图像中将从采集的超声信号导出的空间温度分布叠加在温度记录MR图像上。经由显示单元6向系统操作员呈现组合图像。继续参考图I并进一步参考图2，超声诊断单元5的超声成像探头7与HIFU换能器8共配准，以在系统的MR成像环境中使用。或者，可以在时间复用模式下将物理上相同的超声探头用于超声成像和治疗。基于经MR成像单元3产生的MR规划图像，根据本发明确定在治疗期间接近关键解剖结构的含脂肪区域9，其中必须对该区域监测温度。尤其感兴趣的是在聚焦的超声波束11的传播路径中居间脂肪的区域10。由图2中的附图标记12表示HIFU焦点。焦点12位于含水组织13的区域之内。区域10是治疗动作期间超声温度测量的实际感兴趣区域。在治疗开始之前，利用超声诊断单元5执行参考超声扫描。在超声加热期间的周期性间隔中，执行相继的超声扫描。将采集的超声信号与参考扫描的对应信号比较，以便计算区域10之内的温度上升。如前所述，经由显示单元6呈现组合的超声和MR温度测量空间图，由此图示出脂肪组织9中的温度上升。如果检测到温度上升到临界阈值以上，用户可以决定停止治疗。或者，可以利用对应的控制逻辑自动关闭系统。图3示出了方框图，图示了根据本发明实施例的方法。在步骤300中，对患者身体的至少一部分进行声照射。在步骤302中，从患者身体的该部分采集MR信号。在步骤304中，从MR信号重建温度记录MR图像。在步骤306中，利用超声诊断单元采集超声信号。在步骤308中，从超声信号导出至少一个局部温度值。图4示出了方框图，图示了根据本发明实施例的另一方法。在步骤400中，接收治疗计划。可以事先已经利用MR成像单元或某种其他医疗成像单元对患者进行了成像。治 疗计划包含用于参考患者解剖结构控制超声治疗单元工作的信息。在步骤402中，对患者身体的至少一部分进行声照射。在步骤404中，从患者身体的该部分采集MR信号。在步骤406中，从MR信号重建温度记录MR图像。在步骤408中，利用超声诊断单元采集超声信号。在步骤410中，从超声信号导出至少一个局部温度值。在步骤412中，利用MR温度记录图像和至少一个局部温度值预测近场中超声能量的衰减。在步骤414中，基于对近场中超声能量衰减的预测调整治疗计划。图5示出了根据本发明实施例的治疗系统的实施例。该治疗系统包括MR成像单元500。MR成像单元500包括磁体502，其对准位于成像区域514之内的患者508的原子核自旋。图5中还示出了射频线圈510，其适于向成像区514中发射和接收射频信号。在本范例中，仅示出了单个射频线圈。可以使用单个线圈进行发射和接收，或者可以使用独立的发射和独立的接收线圈。射频线圈连接到射频收发器512。如射频线圈510那样，也可以使用独立的发射器和接收器来取代射频收发器。患者508由患者支撑516支撑着。在患者支撑下方为超声治疗单元518。在这一实施例中，超声治疗单元518还充当着超声诊断单元。超声治疗单元包括多元件超声换能器520。多元件超声换能器520具有第一超声换能器元件522、第二超声换能器元件524和第三超声换能器元件526。在实践中，多元件超声换能器会具有超过三个元件。多元件超声换能器522浸入脱气水528中。脱气水528适于发射超声换能器元件520、522、524发射的超声能量。超声治疗单元518也可以具有适于定位多元件超声换能器520的机械台。不过这幅图中未示出这个机构。具有脱气水528的腔室由超声窗口 530密封。超声窗口是诸如聚酯薄膜的薄材料，适于发射超声能量。通过这种方式，超声能量能够从超声换能器元件520、522、524传导到患者508内部的目标区532。在目标区532和第一超声换能器元件之间是第一子近场区域534。在目标区532和第二超声换能器元件524之间是第二子近场区域536。在目标区532和第三超声换能器元件526之间是第三子近场区域538。在目标区532和第一超声换能器元件522之间图示有障碍540。亦即，障碍540位于第一子近场区域534之内。在多元件超声换能器520发射超声能量时，在第一子近场区域534中可能比正常加热更高。温度的升高可能能够通过从成像区514之内采集的MR信号构建温度记录MR图像来探测。还示出了在患者支撑516的开口之内有凝胶垫542。凝胶垫542适于发射超声能量。这样形成了从超声窗口 530向患者508传导超声能量的手段。在凝胶垫和超声窗口530之间或在患者508和凝胶垫542之间的界面处可能形成气泡。在本范例中，成像区在患者508和凝胶垫542之间的界面附近延伸。在其他实施例中，成像区514也可以在超声窗口 530附近延伸。射频收发器512、梯度线圈电源506和超声治疗单元518适于受到计算装置544的控制。计算装置544包括硬件接口 546，其适于发送和接收指令，以控制射频收发器512、超声治疗单元518和梯度线圈电源506。计算装置544还包括用户接口 548。计算装置544受到微处理器550的控制。示出了单个微处理器550，但这也适用于多处理器系统。还可以在多个计算装置544或计算机之间分配计算任务。例如，可以由专用计算机系统进行MR温度记录图像的图像重建或构建。计算装置544还包括存储装置552。计算机存储装置可以 是任何类型的机器可读存储装置。范例而非限制，是硬盘驱动器、软盘驱动器、USB盘驱动 器和闪速存储器硬盘驱动器。微处理器550还连接到存储器554。这是微处理器550可以直接访问的计算机存储器。位于存储器554内部的是治疗系统控制模块。控制模块是一组计算机可执行指令或计算机可执行程序，包括用于控制治疗系统工作的指令。存储器554内部还有温度记录MR图像重建模块558。这包含用于将MR信号构造成磁共振温度记录图像的指令或计算机可执行程序。存储器554内部还有超声温度分析模块560。这个模块包含计算机可执行指令或程序，在被执行时，分析超声诊断信号，确定至少一个温度值。存储器554内部还有治疗计划修改模块562。这个模块包含适于预测近场区域中超声能量衰减并还适于在近场区域中超声能量衰减大于预定值时修改治疗计划的指令或程序。计算机存储装置552之内是治疗计划。计算机存储装置552之内有温度记录MR图像566。类似地，也可以将MR信号存储在存储装置552或存储器554之内。存储装置568中还有用于操作治疗系统的一个或多个程序。用户接口 548连接到显示器570。显示器可以是阴极射线管、液晶显示器、有机发光二极管显示器、等离子体显示器或其他适当的计算机显示器。显示器上显示的是图形用户界面572，用于控制超声治疗单元518的工作。操作员可以选择让微处理器550控制超声治疗单元518的工作或利用图形用户界面572人工控制它。图形用户界面572具有显示区域574，用于显示关于子近场区域534、536、538中超声衰减的信息。显示区域574之内是目标区532的表示576。还有子近场区域534、536、538的表示578、580、582。还示出了第一超声换能器元件522、第二超声换能器元件524和第三超声换能器元件526的表示584、585、586。在第一子近场区域534的表示578中可以看到所预测的衰减超过预定阈值的区域590。区域590是由障碍540导致的。可以利用超声治疗单元518的超声诊断单元功能或MR成像单元500生成的MR温度记录图像识别区域590。图形用户界面572还包括换能器选择器592，允许操作员调整特定超声换能器元件的控制参数。在一些实施例中，操作员可以通过在超声换能器元件的表示上点击来选择超声换能器元件。图形用户界面594还包括控制594，用于调整所选择的超声换能器元件的幅度。图形用户界面594还包括控制596，用于调整所选择的超声换能器元件的频率。图形用户界面的其他实施例还可以包括用于使特定超声换能器元件停用的控制。图6、7和8图示了基于近场区域中超声能量衰减的预测调整治疗计划。在图6中，瞄准期望目标区，以由多元件超声换能器602进行声照射，多元件超声换能器是超声换能器的线性阵列。在期望目标区600和多元件超声换能器602之间有近场区域604。选择多元件超声换能器602的超声换能器元件子集并形成子孔径606，基于治疗计划选择子孔径606。图7示出了与图6相同的视图，只是超声能量是由多元件超声换能器602产生的。当发生这种情况时，发生近场加热700，利用温度记录MR图像和/或超声诊断单元进行的至少一个局部温度测量探测它。近场加热700可能是由遮挡全部或大部分超声的障碍物导致的，或者可以是对超声的吸收或衰减大于做出治疗计划时所知的区域。 在图8中，示出了孔径806的变化如何允许发生期望目标区中的加热800。本范例中的子孔径806已经偏移，近场区域804不再涵盖图I中所示的区域700。
权利要求
1.一种治疗系统，包括 -超声治疗单元(1，518)，其布置成利用高强度超声对患者身体(2，508)的至少一部分进行声照射； -MR成像单元(3，500)，其布置成从所述身体(2，508)的所述部分采集MR信号并从所述MR信号重建温度记录MR图像； -超声诊断单元(5，518)，其布置成从所述身体(2，508)的所述部分采集超声信号并从所述超声信号导出至少一个局部温度值。
2.根据权利要求I所述的治疗系统，其中，所述MR成像单元适于从成像区(514)之内采集所述MR信号；其中，所述超声治疗单元适于对所述患者之内的目标区(532)进行声照射；其中，所述超声治疗单元具有适于在所述目标区聚焦超声的多元件超声换能器(520)；其中，所述治疗系统还包括 -患者支撑(516)，其适于接收所述患者；其中，所述患者支撑包括适于将来自所述多元件超声换能器的超声发射到所述患者的超声窗口(530);其中，所述超声换能器具有位于所述换能器和所述目标区之间的近场区域(534，536，538);其中，所述成像区包括所述近场区域；其中，所述至少一个局部温度值是在所述近场区域之内测量的； -计算装置(4，544)，其用于控制所述MR成像单元、所述超声诊断单元和所述超声治疗单元；其中，所述计算装置包括一个或多个处理器(550);其中，所述计算装置还包括存储器(554);其中，所述计算装置包括存储于所述存储器中的一个或多个程序(556，558，560，562);其中，所述一个或多个程序被配置成由所述一个或多个处理器执行；其中，所述一个或多个程序包括用于如下操作的指令 -接收(400)用于对所述目标区进行声照射的治疗计划； -利用所述MR温度记录图像和所述至少一个局部温度预测(412)所述近场区域中超声能量的衰减；以及 -基于对所述近场区域中超声能量的衰减的预测调整(414)所述治疗计划。
3.根据权利要求2所述的治疗系统，其中，所述近场区域包括子近场区域(534，536，538);其中，有与所述多元件超声换能器的每个元件对应的子近场区域；且其中，所述一个或多个程序还包括用于利用所述MR温度记录图像和所述至少一个局部温度预测(412)所述子近场区域的每个中超声能量的衰减的指令。
4.根据权利要求3所述的治疗系统，其中，所述一个或多个程序还包括用于调整所述多元件超声换能器的每个元件(522，524，526)发射的超声能量的频率的指令，其中所述元件被预测为在其对应的子近场区域中具有大于预定值的超声衰减。
5.根据权利要求3或4所述的治疗系统，其中，所述一个或多个程序还包括用于通过减小所述多元件超声换能器的每个元件(522，524，526)发射的超声能量的幅度来调整所述多元件超声换能器的孔径的指令，其中所述元件被预测为在其对应的子近场区域中具有大于预定值的超声衰减。
6.根据权利要求5所述的治疗系统，其中，所述多元件换能器的孔径是由所述多元件超声换能器的不相邻元件形成的。
7.根据权利要求3到6中的任一项所述的治疗系统，其中，所述设备还包括适于显示所述多元件换能器的图形表示的显示器；其中，所述显示器还适于以图形方式表示所述多元件换能器的每个元件的子场区域；其中，所述显示器适于指示预测哪个所述子场区域衰减超声能量；且其中，所述设备还包括用户接口(548)，其适于接收对所述多元件换能器中用于对所述目标区进行声照射期间的元件的选择。
8.根据权利要求3到7中的任一项所述的治疗系统，其中，所述设备还包括适于在预测所述近场区域中超声衰减大于预定阈值时向操作员发信号的发信号元件。
9.根据权利要求2到9中的任一项所述的治疗系统，其中，一个或多个程序还包括用于通过在超声系统的测试拍摄期间利用磁共振温度测量法测量所述近场区域中的温度升高来预测所述近场区域中超声衰减的指令。
10.根据权利要求2到9中的任一项所述的治疗系统，其中，所述近场区域包括所述超声窗口的附近。
11.根据前述权利要求的任一项所述的治疗系统，其中，所述系统被布置成通过利用从所采集的超声信号导出的所述至少一个局部温度值检验所述温度记录MR图像。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中，所述超声诊断单元被布置成从所述身体(2，508)的所述部分之内的超声信号的局部声速导出所述局部温度值。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中，所述MR成像单元(3，500)被布置成从所述身体(2)的所述部分之内的局部质子共振频移来重建所述温度记录图像。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中 -所述MR成像单元(3，500)布置成监测所述身体(2)的所述部分的含水组织(13)之内的空间温度分布；并且 -所述超声诊断单元(5)布置成监测所述身体(2)的所述部分的脂肪组织(9)之内的局部温度。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中，所述超声诊断单元(5)还被布置成指示超过温度阈值。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，还包括控制逻辑，在所述超声诊断单元(5)导出的局部温度值超过温度阈值时，所述控制逻辑关闭所述超声治疗单元(I)进行的声照射。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，还包括可视化单元(4，6)，其布置成产生所述身体(2)的所述部分的图像，在所述图像中将从所采集的超声信号导出的空间温度分布叠加到所述温度记录MR图像上。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中，所述超声治疗单元(I)和所述超声诊断单元(5)共享单个超声换能器。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中，所述超声治疗单元是高强度聚焦超声单元(518)。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗系统，其中，所述治疗系统还包括用于控制所述MR成像单元、所述超声诊断单元和所述超声治疗单元的计算装置(4,544);其中,所述计算装置包括一个或多个处理器(550);其中，所述计算装置还包括存储器(554);其中，所述计算装置包括存储于所述存储器中的一个或多个程序(556，558，560，562);其中，所述一个或多个程序被配置成由所述一个或多个处理器执行；其中，所述一个或多个程序包括用于如下操作的指令-利用高强度超声对所述患者身体的至少一部分进行声照射(300)； -从所述身体的所述部分采集(302)MR信号； -从所述MR信号重建(304)温度记录MR图像； -从所述身体的所述部分采集(306)超声信号；以及 -从所述超声信号导出(308)至少一个局部温度值。
21.一种包含指令的计算机可读存储介质(554)，在由治疗系统的计算装置(544)执行时，所述指令令所述计算装置在高强度超声治疗动作期间执行监测方法；其中，所述计算装置包括用于执行所述指令的一个或多个处理器(550);其中，所述治疗系统包括超声治疗单元(1，518)，其布置成利用高强度超声对患者身体(2)的至少一部分进行声照射；其中，所述治疗系统还包括MR成像单元(3，500)，其布置成从所述身体(2)的所述部分采集MR信号并从所述MR信号重建温度记录MR图像；其中，所述治疗系统还包括超声诊断单元(5，518)，其布置成从所述身体(2，508)的所述部分采集超声信号并从所述超声信号导出至少一个局部温度值，所述方法包括 -利用高强度超声对所述患者身体的所述至少一部分进行声照射(300)； -利用所述MR成像单元从患者身体的一部分采集(302)MR信号； -从所述MR信号重建(304)温度记录MR图像； -利用所述超声诊断单元从所述身体的所述部分采集(306)超声信号；以及 -从所述超声信号导出(308)至少一个局部温度值。
22.—种监测高强度超声治疗动作的方法，所述方法包括 -从患者身体的一部分采集(302)MR信号； -从所述MR信号重建(304)温度记录MR图像； -从所述身体的所述部分采集(306)超声信号；以及 -从所述超声信号导出(308)至少一个局部温度值。
全文摘要
本发明涉及一种治疗系统，包括超声治疗单元(1，518)，其布置成利用高强度超声对患者身体(2，508)的至少一部分进行声照射；以及MR成像单元(3，500)，其布置成从所述身体(2，508)的该部分采集MR信号并从所述MR信号重建温度记录MR图像。本发明的目的是实现MR引导的高强度聚焦超声(HIFU)治疗，其中可以监测含脂肪的关键解剖区域之内的温度值。本发明提出，该治疗系统还包括超声诊断单元(5，518)，其被布置成从身体(2，508)的该部分采集超声信号并从超声信号导出至少一个局部温度值。
文档编号A61N7/02GK102802728SQ201080024346
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月2日 优先权日2009年6月2日
发明者A·阿南德, G·J·恩霍尔姆, B·I·拉朱 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司