CN104487137B - 改进的高强度聚焦超声靶向 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种医学仪器(200),所述医学仪器包括磁共振成像***(202)和具有可调节的焦点(238)的高强度聚焦超声***(202)。指令的运行令处理器控制(100)医学仪器,以在重复地采集热磁共振成像数据的同时声处理多个声处理点。使用所述热磁共振成像数据来重建多个热图,并且针对每个热图计算发热质心。通过将所述发热质心中的每个与所述声处理点进行比较来确定空间依赖的靶向校正(266)。所述空间依赖的靶向校正然后用于偏移所述可调节的焦点。
Description
技术领域
本发明涉及高强度聚焦超声,具体涉及使用磁共振测温以改进超声靶向。
背景技术
在高强度聚焦超声(HIFU)中,超声换能器元件的阵列用于形成超声换能器。向换能器元件供应交流电流电功率引起它们生成超声波。来自换能器元件中的每个的超声波在射束路径中的不同位置处相长或相消地相加。通过控制被供应到换能器元件中的每个的交流电流电功率的相位,可以控制超声功率被聚焦到其中的焦点或体积。
对肿瘤的高强度聚焦超声(HIFU)治疗要求高程度的空间准确性,以便避免损伤健康组织并且获得***的最佳使用。尽管在如当前实践的利用低功率测试声处理时,避免归因于差的靶向的损伤健康组织对于大的静止的肿瘤通常不是问题,但是在例如不正确的位置知识用于反馈算法时,***的技术性能和/或临床表现可能受到损害。这转换成降低的处置效率。
欧洲专利申请EP 0627 206公开了一种超声医学处置***,所述超声医学处置***在空间上分辨热斑,并且防止热斑从超声射束的焦点的位移。热斑基于以比处置能量辐照的水平更低的规定的水平的能量辐照得以分辨。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了医学仪器、计算机程序产品以及方法。在从属权利要求中给出了实施例。
如本领域技术人员应当理解的,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。相应地,本发明的各方面可以采取完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合了软件方面与硬件方面的实施例的形式,它们在本文中可以全部被通称为“电路”、“模块”或“***”。此外,本发明的各方面可以采取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,所述计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可运行代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述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。本文中所使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储可由计算设备的处理器运行的指令的任何有形存储介质。所述计算机可读存储介质可以被称作计算机可读非瞬态存储介质。所述计算机可读存储介质也可以被称作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由计算设备的处理器存取的数据。计算机可读存储介质的范例包括,但不限于:软盘、硬磁盘驱动器、固态硬盘、闪烁存储器、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。光盘的范例包括压缩盘(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也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介质。例如可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上取回数据。可以使用任何适当的介质来传输被实施在计算机可读介质上的计算机可运行代码,所述适当的介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等或前述的任何合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括具有被实施在其中的计算机可运行代码的被传播的数据信号,例如,在基带中或作为载波的部分。这样的被传播的信号可以采取多种形式中的任一种,包括但不限于,电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何这样的计算机可读介质:其不是计算机可读存储介质并且其能够通信、传播或输送用于由指令运行***、装置或设备使用或与指令运行***、装置或设备相连接的程序。
“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可直接访问处理器的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的其他范例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中,计算机存储设备也可以是计算机存储器,反之亦然。
本文中所使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可运行指令或计算机可运行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当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***之内的或被分布在多个计算机***之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指多个计算设备的集合或网络,所述多个计算设备每个均包括一个或多个处理器。计算机可运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运行。
计算机可运行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可运行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可运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运行指令。在一些实例中,计算机可运行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式,并且可以与解读器联合使用,所述解读器联机生成机器可运行指令。
计算机可运行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为单机软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上,或者完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种场景中,远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机,所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN),或者可以连接到外部计算机(例如,通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
参考根据本发明的实施例的方法、装置(***)以及计算机程序产品的流程图示和/或方框图来描述本发明的各方面。应当理解,所述流程图、图示和/或方框图的每个方框或方框的部分能够由在可应用时以计算机可运行代码的形式的计算机程序指令来实施。还应当理解,在不互相排斥时,可以组合不同的流程图、图示和/或方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机或其他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他可编程数据处理装置的处理器运行的指令创建用于实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/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品,所述制品包括实施在流程图和/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令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,以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/或一个或多个方框图方框中指定的功能/动作的过程。
本文中所使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机***进行交互的接口。“用户接口”也可以被称作“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计算机接收到,并且可以向用户提供来自计算机的输出。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。数据或信息在显示器或图形用户接口上的显示是向操作者提供信息的范例。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、头戴式受话器、变速杆、方向盘、脚踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器以及加速度计对数据的接收是使得能够对来自操作者的信息或数据进行接收的用户接口部件的全部范例。
本文中所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机***的处理器能够与外部计算设备和/或装置进行交互和/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。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括,但不限于:通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284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。
本文中所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适用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。
医学图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由磁共振装置的天线所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范例。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。能够使用计算机来执行该可视化。
磁共振数据可以包括在磁共振成像期间由磁共振装置的天线对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果,所述磁共振数据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起作用。在磁共振测温期间可以测量的参数的范例是: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。因此能够使用质子密度加权图像来确定温度变化。
弛豫时间T1、T2以及T2星(有时被写作T2*)也是温度依赖的。对T1、T2以及T2星的加权图像的重建因此能够用于构建热图或温度图。
温度也影响分子在水溶液中的布朗运动。因此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)可以用于测量温度。
使用磁共振来测量温度的最为有用的方法中的一个是通过测量水质子的质子共振频移(PRF)。质子的共振频率是温度依赖的。随着体素中的温度改变,频移将引起所测量的水质子相位改变。因此能够确定两个相位图像之间的温度变化。该确定温度的方法具有与其他方法相比相对较快的优点。在本文中要比其他方法更加详细地讨论PRF方法。然而,本文中讨论的方法和技术也可应用于利用磁共振成像来执行测温的其他方法。
光谱磁共振数据在本文中被定义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通过原子自旋发射的射频信号的测量结果,所述光谱磁共振数据包含描述多个共振峰的信息。
光谱磁共振数据可以例如用于执行基于质子光谱(PS)成像的温度绘图方法,所述温度绘图方法能够产生在绝对标度上的温度图。该绝对标度温度图因此可以用于执行温度校准。该方法如质子共振频率方法依赖于水质子共振移位温度依赖性的物理原理,但是采集方法是不同的:所述频移是根据磁共振谱计算的。所述移位是根据水峰与参考质子峰的位置差异计算的。脂质中的质子可以例如被用作参考,这是因为已知它们的共振频率几乎不依赖于温度,而水质子峰则对温度具有线性依赖性。这能够在两种类型的组织都存在于其中的体素中完成。如果水和脂质不在相同的体素中存在,则可以尝试使用不是脂质的某种其他组织类型作为参考。如果不成功,则可以存在一些这样的体素:在所述体素中,参考峰以及因此温度数据是不可获得的。插值和/或温度滤波可以用于帮助这些情形,这是因为体温一般预计不会在空间上快速地改变,但是由热疗引起的高度局部化的温度上升是个明显的例外。参考峰的利用使得所述方法相对地不依赖于场漂移或扫描间运动。由于利用当前方法的扫描耗费至少为一分钟的量级的时间,因此所述PS方法易受扫描中运动或扫描期间的温度变化的影响。在温度恒定或温度变化在时间和空间两者上都很小的情况下,所述方法能够产生有用的信息。例如,利用磁共振引导的高强度聚焦超声(MR-HIFU),与使用作为利用测温探头测量的体核温度采取的在空间上均匀的起始温度相反,所述PS方法能够用于在MR-HIFU或其他温度处置的开始之前提供实际的体温分布。备选地,所述PS方法能够被用作针对在处置区外部的热处置之间的累积温度的合理性核查。
本文中所使用的“超声窗口”涵盖对超声波或超声能量有效透明的窗口。通常,薄膜或膜被用作超声窗口。所述超声窗口可以例如由BoPET(双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯)的薄的膜制成。
在一个方面中,本发明提供了一种医学仪器,所述医学仪器包括用于从对象采集热磁共振数据的磁共振成像***。所述对象至少部分地被定位在成像带之内。所述医学仪器还包括高强度聚焦超声***。所述高强度聚焦超声***具有可调节的焦点。所述高强度聚焦超声***能用于控制所述可调节的焦点,以在所述成像带之内的多个声处理点处声处理所述对象。这些多个声处理每个均涉及超声能量的量的沉积,所述超声能量影响所述超声能量被沉积在其中的组织的局部结构或生理机能。例如,所述局部结构可以在消融发生时或生成超热生理作用时受到影响。通常,这些多个声处理是以在治疗阈值以上的超声能量或强度来执行的。所述治疗阈值被设定使得超声能量、强度或累积的热剂量在所述治疗阈值以下,仅仅所述组织的温度升高而没有或没有显著的生理作用。所述可调节的焦点能够以多于一种方式被调节。在一些实施例中,所述高强度聚焦超声换能器包括能够被重新定位在不同的位置中的换能器。以这种方式,所述焦点是可调节的。在其他实施例中,也包括先前的具有可移动的换能器的那些,所述换能器具有多个换能器元件,所述换能器元件能够具有使被供应到它们的电功率的相位和/或幅度受控。这允许以电子方式来控制所述焦点。
所述医学仪器还包括用于控制所述高强度聚焦超声***和所述磁共振成像***的处理器。所述医学仪器还包括用于存储用于由所述处理器运行的机器可运行指令的存储器。所述指令的运行令所述处理器控制所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理多个声处理点。所述高强度聚焦超声***能用于控制所述可调节的焦点,以在所述成像带之内的所述多个声处理点处声处理所述对象。所述指令的运行还令所述处理器控制所述磁共振成像***以重复地采集所述热磁共振成像数据。所述磁共振成像***在声处理所述多个声处理点的过程期间的不同时间处采集所述热磁共振成像数据。
所述指令的运行还令所述处理器使用所述热磁共振成像数据来重复地重建多个热图。本文中所使用的热图涵盖描述所述对象的发热的图。这可以例如是在特定时间处的温度图,或者其也可以是累积的热剂量。所述指令的运行还令所述处理器针对所述多个热图中的每个计算发热质心,从而创建发热质心的集合。本文中所使用的发热质心是可以将热添加到其中以重现在所述多个热图中描述的作用的位置。例如,发热质心可以是在其中将热添加到对象的特定或实际的声处理点。
所述指令的运行还令所述处理器针对所述发热质心的集合中的每个成员从所述多个声处理点选择一个或多个声处理点。选择所述一个或多个声处理点,使得所述高强度聚焦超声***在对应于所述发热质心的所述热磁共振成像数据的采集之前,在预定时间之内声处理所述一个或多个声处理点。所述热磁共振成像数据对应于所述发热质心的另一种说法是,使用对所述热磁共振成像数据的特定采集来确定特定的发热质心。
换言之,所述热磁共振数据被采集并用于构建热图。使用或选择在所述热磁共振成像数据的采集之前被采集的声处理点来用于分析,以确定所述靶向的准确度。
所述指令的运行还令所述处理器通过将所述发热质心的集合中的每个成员与所述一个或多个声处理点进行比较来确定空间依赖的靶向校正。然后将所述实际的热图或所测量的温度数据与所述声处理点的位置进行比较。通过进行该比较,能够确定可以存在声处理点的期望的位置与热在其中被添加到所述对象的实际的位置之间的偏移。进行所述比较的一种方式是确定发热质心的位置,并且然后确定一个或多个声处理点的位置。这些所述发热质心与所述一个或多个声处理点之间的差异给出了可以用于计算空间依赖的靶向校正的位移。
所述指令的运行还令所述处理器控制所述高强度聚焦超声***,以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正。该实施例可以是有益的,这是因为其可以引起所述高强度聚焦超声***的更加准确的靶向。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器使用所述多个热图来确定时间依赖的热剂量分布。所述发热质心的集合是通过搜索所述热剂量分布中的至少一个最大值来计算得到的。寻找所述热剂量分布中的最大值,可以确定声处理点的最大发热作用。这可以用于更加准确地靶向所述高强度聚焦超声***。应当指出,在检查所述时间依赖的热剂量分布时,在不同的时间处获得不同的最大值。然后使这些最大值与所述声处理点有关。在一些实施例中,所述时间依赖的热剂量分布是累积的热剂量分布。在其他实施例中,所述时间依赖的热剂量分布不是累积性的。所述时间依赖的热剂量分布可以是针对特定时间间隔的,例如,在执行正与最大值进行比较的一个或多个声处理点时的时间。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器通过将所述至少一个最大值的时间依赖的平移与所述多个声处理点的序列进行比较来确定所述空间依赖的靶向校正。在该实施例中,将所述最大值移动的路线与所述声处理点的位置进行比较。这可以用于确定所述高强度聚焦超声***的所述靶向是否是准确的。
在另一实施例中,所述高强度聚焦超声***包括具有机械定位***的超声换能器。所述可调节的焦点通过致动所述机械定位***而被至少部分地偏移所述空间依赖的靶向校正。该实施例可以是有益的,这是因为所述机械***能够准确地补偿所述高强度聚焦超声***的所述靶向中的偏移。
在另一实施例中,所述可调节的焦点是可至少部分地以电子方式控制的。所述可调节的焦点至少部分地通过以电子方式控制所述可调节的焦点而被偏移。在该实施例中,所述高强度聚焦超声***包括包含多个换能器元件的换能器。所述可以电子方式控制指的是以下事实:被供应到个体换能器元件的电功率或电流的相位和/或幅度可以用于控制由所述个体换能器元件生成的超声的相长干涉和/或相消干涉。通过控制所述相位和/或所述幅度,这使得能够对所述可调节的焦点的位置的电子操控。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器与控制所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理所述多个声处理点同时地控制所述高强度聚焦超声***以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正。该实施例是有益的,这是因为其使得能够对所述靶向位置的联机校正。随着所述对象的各个声处理点被声处理,所述设备被使用得越久,对所述可调节的焦点的靶向或控制变得越准确。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器控制所述高强度聚焦超声***,以在预定数目的所述多个声处理点已经被声处理之后偏移所述可调节的焦点。在该实施例中,在预定数目的所述声处理点已经被声处理之后,所述空间依赖的靶向校正用于校正所述高强度聚焦超声***的所述聚焦。这可以引起对所述高强度聚焦超声***的更加准确的聚焦。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器使用所述时间依赖的热剂量分布和超声模型来计算针对尚未被声处理的所述多个声处理点的焦点校正。在先前已经被声处理的组织位置的声波属性可以改变。例如,已经被声处理的组织通常比尚未被声处理的组织更容易吸收超声。在这些实例中,超声模型的使用可以允许对所述超声能量将被沉积在对象之内的什么地方的更加准确的预测。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器生成所述焦点校正是否大于预定值的警告消息。这在如下的情形中可以是有用的:作用引起所述焦点出现在从想要的声处理位置移位的位置处。当垂直于射束轴观看时,这可能是在远离被消融区域的方向上。光线跟踪算法或其他技术对此可以是有用的。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器将所述空间依赖的靶向校正存储在所述存储器中,以用于在未来的声处理中使用。例如,所述靶向校正能够被存储并且稍后用于相同的对象或用于另一对象。
在另一实施例中,所述空间依赖的靶向校正是通过对所述热剂量并且对所述多个声处理点执行多项式拟合来确定的。在一些实施例中,所述空间依赖的靶向校正可以通过执行多项式拟合来确定,以提高所述靶向校正的准确度。
在另一实施例中,所述预定标准是述高强度聚焦超声***在对对应于所述发热质心的所述热磁共振成像数据的采集之前,在所在预定时间之内声处理所述一个或多个声处理点,
在另一实施例中,所述预定标准是排除在所述发热质心的预定距离之外的声处理点,
在另一实施例中,所述预定标准是使用由所述空间依赖的靶向校正确定的拟合来选择声处理点,
在另一实施例中,所述预定标准是使用由对在所述一个或多个声处理点的预定相邻距离之内的其他声处理点的所述空间依赖的靶向校正确定的相邻拟合来选择所述一个或多个声处理点。
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仪器的处理器运行的机器可运行指令。所述医学仪器包括用于从对象采集热磁共振数据的磁共振成像***。所述对象可以至少部分地被定位在所述磁共振成像***的成像带之内。所述医学仪器还包括高强度聚焦超声***。所述高强度聚焦超声***具有可调节的焦点。所述高强度聚焦超声***能用于控制所述可调节的焦点,以在所述成像带之内的多个声处理点处声处理所述对象。
所述指令的运行还令所述处理器控制所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理所述多个声处理点。所述指令的运行还令所述处理器控制所述磁共振成像***以重复地采集所述热磁共振成像数据。所述指令的运行还令所述处理器使用所述热磁共振成像数据来重复地重建多个热图。
所述指令的运行还令所述处理器针对所述多个热图中的每个计算发热质心,从而创建发热质心的集合。所述指令的运行还令所述处理器针对所述发热质心的集合中的每个成员,从所述多个声处理点选择一个或多个声处理点。选择所述一个或多个声处理点,使得所述高强度聚焦超声***在对应于所述发热质心的所述热磁共振成像数据的采集之前,在预定时间之内声处理所述一个或多个位置点。
所述指令的运行还令所述处理器通过将所述发热质心的集合中的每个成员与所述一个或多个声处理点进行比较来确定空间依赖的靶向校正。所述指令的运行还令所述处理器控制所述高强度聚焦超声***以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器使用所述多个热图来确定时间依赖的热剂量分布。所述发热质心的集合是通过搜索所述热剂量分布中的至少一个最大值来计算得到的。
在另一实施例中,所述指令的运行还令所述处理器通过将所述至少一个最大值的时间依赖的平移与所述多个声处理点的序列进行比较来确定所述空间依赖的靶向校正。
在另一方面中,本发明提供了一种用于控制医学仪器的方法。所述医学仪器包括用于从至少部分地被定位在所述医学仪器的成像带之内的对象采集热磁共振数据的磁共振成像***。所述医学仪器还包括高强度聚焦超声***。所述高强度聚焦超声***具有可调节的焦点。所述高强度聚焦超声***能用于控制所述可调节的焦点,以在所述成像带之内的多个声处理点处声处理所述对象。所述方法包括控制所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理所述多个声处理点的步骤。所述方法还包括控制所述磁共振成像***以重复地采集所述热磁共振成像数据的步骤。所述磁共振成像***被控制为在所述高强度聚焦超声***正按次序地声处理所述多个声处理点时,在所述过程或时间期间的不同时间点处采集所述热磁共振成像数据。
所述方法还包括使用所述热磁共振成像数据来重复地重建多个热图的步骤。所述方法还包括针对所述多个热图中的每个计算发热质心,从而创建发热质心的合集的步骤。所述方法还包括针对发热质心的所述集中的每个成员从所述多个声处理点选择一个或多个声处理点的步骤。选择所述一个或多个声处理点,使得所述高强度聚焦超声***在对应于所述发热质心的所述热磁共振成像数据的采集之前,在预定时间之内声处理所述一个或多个位置点。
所述方法还包括通过将所述发热质心的集合中的每个成员与所述一个或多个声处理点进行比较来确定空间依赖的靶向校正的步骤。所述方法还包括控制所述高强度聚焦超声***以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正的步骤。
应当理解,可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个,只要所组合的实施例不互相排斥。
附图说明
以下将仅通过范例的方式并且参考附图来描述本发明的优选实施例,在附图中:
图1示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图;
图2图示了根据本发明的实施例的医学仪器;
图3标绘了在足到头方向上的想要的声处理位置对在足到头方向上的实际的声处理位置;
图4示出了与图3相同的具有使用被额外示出的被校正的靶向的声处理的标绘图;并且
图5图示了热图的表示。
附图标记
具体实施方式
在这些附图中,相同的附图标记或为等价的元件或执行相同功能。先前已经讨论过的元件在功能等价时将不必在后面的附图中进行讨论。
图1示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图。在步骤100中,高强度聚焦超声***用于按次序地声处理多个声处理点。接下来在步骤102中,使用磁共振成像***来重复地采集热磁共振成像数据。所述热磁共振成像数据是在对多个声处理点的声处理期间的不同时间处采集的。接下来在步骤104中,使用热磁共振成像数据来重复地重建多个热图。接下来在步骤106中,针对多个热图中的每个计算发热质心,从而创建发热质心的集合。
然后在步骤108中,针对发热质心中的每个选择一个或多个声处理点。选择针对发热质心中的每个的一个或多个声处理点,使得声处理实质上造成在各自的热图中可见的发热的原因。接下来在步骤110中,使用发热质心和一个或多个声处理点来确定空间依赖的靶向校正。最后在步骤110中,高强度聚焦超声***被控制为将可调节的焦点偏移空间依赖的靶向校正。
图2图示了根据本发明的实施例的医学仪器200。医学仪器200包括磁共振成像***202。所述磁共振成像***包括磁体204。磁体204是具有通过其中心的膛206的圆柱型超导磁体。所述磁体具有带有超导线圈的液氦冷却的低温恒温器。也能够使用永磁体或阻抗性磁体。不同类型的磁体的使用也是可能的,例如,也能够使用剖分式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体两者。剖分式圆柱形磁体类似于标准圆柱形磁体,除了低温恒温器被剖分成两段以外,以允许对磁体的等平面的进入,这样的磁体例如可以与带电粒子射束治疗联合使用。开放式磁体具有两个磁体段,一个在另一个之上,它们之间有足够大以容纳对象的空间:所述两个段的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是流行的,这是因为对象受限较少。在圆柱形磁体的低温恒温器内部具有超导线圈的集合。在所述圆柱形磁体的膛206之内具有成像带308,所述磁场在所述成像带308中足够强大且均匀以执行磁共振成像。
在所述磁体的膛206之内也具有磁场梯度线圈210的集合,所述磁场梯度线圈210的集合用于磁共振数据的采集,以在磁体204的成像带208之内空间地编码磁自旋。所述磁场梯度线圈被连接到磁场梯度线圈电源212。磁场梯度线圈210旨在是代表性的。通常,磁场梯度线圈包含三个单独的线圈的集合,以用于在三个正交的空间方向上进行空间地编码。磁场梯度电源212为磁场梯度线圈210供应电流。被供应到磁场线圈的电流被控制为时间的函数,并且可以是斜坡或脉冲的。
邻近于成像带208的是射频线圈214,所述射频线圈214用于操纵在成像带208之内的磁自旋的取向并且用于从也在成像带之内的自旋接收射频发射。所述射频线圈可以包含多个线圈元件。所述射频线圈也可以被称作信道或天线。射频线圈214被连接到射频收发器216。射频线圈214和射频收发器216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来替代。应当理解,射频线圈214和射频收发器216是代表性的。射频线圈214旨在也表示专用发射天线和专用接收天线。同样地,收发器216也可以表示单独的发射器和接收器。
对象218被示为静卧在对象支撑物220上并且部分地被定位在成像带208之内。医学仪器200也包括高强度聚焦超声***222。所述高强度聚焦超声***包括流体填充腔224。在流体填充腔224之内的是超声换能器226。尽管未被示出在该附图中,但是超声换能器226可以包括多个超声换能器元件,每个超声换能器元件均能够生成个体的超声射束。这可以用于通过控制被供应到所述超声换能器元件中的每个的交流电流的相位和/或幅度来以电子方式操控声处理点238的位置。点238表示医学仪器200的可调节的焦点。
超声换能器226被连接到机构228,所述机构228允许以机械方式重新定位超声换能器226。机构228被连接到机械致动器230,所述机械致动器230适于致动机构228。机械致动器230也表示用于向超声换能器226供应电功率的电源。在一些实施例中,所述电源可以控制到个体超声换能器元件的电功率的相位和/或幅度。在一些实施例中,机械致动器/电源230被定位在磁体204的膛206的外部。
超声换能器226生成被示为跟随路径232的超声。超声232经过流体填充腔228并且通过超声窗口234。在该实施例中,所述超声然后穿过凝胶垫236。凝胶垫236不必在所有实施例中都存在,但是在该实施例中,在对象支撑物220中具有用于容纳凝胶垫236的凹槽。凝胶垫236有助于在换能器226与对象218之间耦合超声功率。在穿过凝胶垫236之后,超声232穿过对象218并且被聚焦到声处理点238。声处理点238被聚焦在靶体积240之内。所述靶体积是由多个声处理点的序列确定的。可以通过以机械方式定位超声换能器226与以电子方式操控声处理点238的位置的组合来移动声处理点238,以处置整个靶体积240。
高强度聚焦超声***222的磁场梯度线圈电源212、收发器216以及机械致动器/电源230被示为连接到计算机242的硬件接口244。计算机242还包括处理器246、用户接口248、计算机存储设备250以及计算机存储器2。硬件接口244使得处理器246能够发送和接收命令和数据,以便控制医学仪器200的运行。处理器246还被连接到用户接口248、计算机存储设备250以及计算机存储器252。
计算机存储设备250被示为包含脉冲序列254。脉冲序列254或者包含指令,或者包含可以用于构建使得磁共振成像***202能够采集热磁共振数据256的构造的时间线。计算机存储设备250被示为存储由磁共振成像***202采集的热磁共振数据256。计算机存储设备250还被示为包含声处理点258。所述声处理点可以例如被存储为用于控制高强度聚焦超声***222的处置计划或指令的形式。声处理点258包含要被高强度聚焦超声***222声处理的位置的序列。
计算机存储设备250还被示为包含由重复采集的热磁共振数据256重建的热图260。计算机存储设备250还被示为包含从热图260计算得到的发热质心的集合262。计算机存储设备250还被示为包含选定的声处理点264。具有针对发热质心的集合262中的每个从声处理点258选择的选定的声处理点264。选择选定的声处理点264,使得它们与在特定的热图260中明显的发热或热剂量相关。计算机存储设备250还被示为包含使用发热质心的集合262和对应的选定的声处理点264计算的空间依赖的靶向校正266。
计算机存储器252被示为包含控制模块270。所述控制模块包含使得处理器246能够控制医学仪器200的操作和功能的计算机可运行代码。例如,控制模块270可以使用脉冲序列254以采集热磁共振数据256。控制模块270也可以使用声处理点258以声处理靶体积240。计算机存储器252被示为还包含热图重建模块272。热图重建模块272包含使得处理器246能够从热磁共振数据256重建热图260的计算机可运行代码。计算机存储器252还被示为包含发热质心确定模块274。发热质心确定模块274包含使得处理器246能够从热图260确定发热质心的集合262的计算机可运行代码。
计算机存储器252被示为还包含声处理点选择模块276。声处理点选择模块276能用于选择适合于发热质心的集合262中的每个的声处理点264。计算机存储器252被示为还包含空间依赖的靶向校正确定模块278,所述靶向校正确定模块278使得处理器246能够使用发热质心的集合262和选定的声处理点264来计算空间依赖的靶向校正266。在其最简单的实施例中,空间依赖的靶向校正确定模块278可以简单地拟合线或曲线到在个***置处确定的靶向校正。计算机存储器252还被示为包含超声聚焦校正模块280。超声聚焦校正模块280能用于修正被发送到高强度聚焦超声***222的命令,使得在声处理对象218时使用空间依赖的靶向校正确定。
在大多数消融HIFU治疗中,需要许多声处理事件以消融靶。为了使处置尽可能地安全且有效,由每个个体声处理事件消融的区域应当在大小和位置上接近所想要的。作为范例,如果实际的凝结的区域在一个方向上偏移了(假设)5mm,如果敏感结构被定位在附近则这可能引起严重的安全问题。为了降低关于错误配准的***效应(例如,机器人定位不准确以及射束路径异质性的一阶效应)的概率,当前的标准流程是使用低功率测试声处理,所述低功率测试声处理引起低的非致命温度,然后能够从所述低的非致命温度推断发热的中心。能够然后相应地校正换能器位置,这是因为能够通过换能器的机械平移来足够好地校正小的偏移。
然而,如果测试射击所引起的温度上升太低,则所确定的发热中心易于受因噪声引起的干扰影响。此外,即使针对在其中执行测试声处理的所述声处理位置正确地完成了校正,如果所规划的声处理的射束路径彼此足够不同,也会发生声处理位置中的误差。通常,射束路径总是不同的,并且射束路径的变化仅仅决定声处理位置中的误差的幅度。而且,声学属性和热属性随着处置继续而变化,在靶区之内已经被消融的组织显示与未被消融的组织相比不同的组织参数。如果后续的声处理的声波穿过(完整地或部分地)这些已被消融的区域,则实际的被加热的区将从该声处理事件的想要的消融区错位。因此,为什么仅单个测试声处理的使用对于针对所有后续的治疗声处理的声处理位置的高准确度校正而言是不够的,具有许多原因。这在敏感结构在附近时可以影响安全,并且几乎肯定影响疗效,这是因为可以在不想要的区产生发热,这样的发热没有期望的治疗作用。这继而致使那些声处理无用得多,并且需要额外的时间和热能以实现所想要的治疗。
本发明的实施例可以基于在该段时期的先前的消融中的所见来自适应地改变偏移。消融的位置能够例如被采取为热剂量在其中达到致死水平的区域的质心。所述热剂量是温度的时间积分,并且常常被用作针对热损伤的估计结果,在43℃为240等效分钟的水平常常被采取作为针对细胞死亡的限度。如果多于一个切片(尤其是如果一些切片垂直通过想要的聚焦区域时)用于对温度升高的MR成像,则能够获得对所消融的区域的质心的3D估计结果。
因此获得的偏移能够用于更好地校正声处理位置误差。该方法已经固有地克服了上文概述的第一个问题,所述第一个问题是与噪声水平相比不足的温度升高的问题。为了致死消融的发生,温度通常超过至少55℃,其在体核温度以上18℃并且因此可容易地辨别。例如,使用热剂量(例如,240EM),剂量区的质心可以比温度更加相关,这是因为这表示对热损伤区域的更加确切的估计结果。热剂量和计算热剂量的方法的使用可以是组织特异性的。例如,240EM通常用在骨骼肌纤维瘤还有子宫纤维瘤中。在其他实例中,可以使用其他热剂量限度。
在一些组织类型中,除了热剂量效应的可能以外,损伤也可以更多是温度阈值效应。例如,超声消融中发生的快速发热可以使热剂量在非常短的时间里从远在阈值以下快速地增加到远在所述阈值以上,从而密切模仿温度阈值效应。代替热剂量,对归因于快速发热的细胞损伤的估计结果因此也可以用于计算质心。声处理位置误差的空间依赖性常常是由射束路径的差异引起的。在例如子宫纤维瘤消融的情况下,这继而起因于脂肪层厚度的差异以及到纤维瘤和子宫肌层的边界的接近度以及对脂肪层的入射角度,以确定可能最主要的原因。然而,关于根据距离的波传播的这些效应并不快速,并且声处理位置的误差通常保持在大约7mm以内,或者因此甚至在大的纤维瘤之内。针对利用外部换能器的HIFU治疗,偏移显著地在换能器的射束轴方向上,所述射束轴方向是纤维瘤治疗中的前后方向。
图3示出了根据在足头方向上的想要的声处理位置的从想要的声处理位置的消融CM(质心)偏移的范例。在图3中,消融位置CM是在一个子宫纤维瘤中根据在足头方向上的处置单元的位置(即,想要的声处理位置)在足头方向上的偏移。在该图像中,能够根据所想要的声处理的足头位置看见足头位移的清晰的空间依赖性。在图3中,在足到头方向300上的所想要的声处理位置是x轴,并且在足到头方向302上的实际的声处理位置从所想要的位置的偏移被示出在y轴上。两个位置都以毫米为单位给出。所想要的声处理位置300对应于声处理点的集合,并且实际的声处理位置302对应于使用热图确定的消融区域。在该图中,能够看见从所想要的位置302的偏移示出空间依赖性。图3图示了拟合(线性或具有多项式或某种其他曲线)可以用于增加声处理被靶向的地点处的准确度。
为了容易规划,所想要的声处理(在飞利浦Sonalleve MR-HIFU平台中被称作处置单元)常常被放置在垂直于换能器射束轴的一个平面中。该平面(在这里被称作处置平面)可以基于换能器的成角而倾斜或不倾斜。使用在该方向上的平面的原因在于:对于大多数外部换能器,消融区域通常在射束轴的方向上是细长的,并且从而以任何方式形成3D消融区域。然后能够针对通过在处置平面之内已经执行的声处理引起的消融区域的AP(前后)、LR(左右)以及FH(足头),对CM偏移执行2D空间拟合。一种可能是单独地对AP、LR以及FH消融区域偏移进行2D表面拟合,并且然后插值到即将到来的声处理的位置。该3D位置能够然后被用作针对在没有执行校正时可能的声处理偏移的估计结果,并且因此通过以机械方式相应地平移换能器而被应用作为校正。用于拟合的CM值必须来自相同的参照框架,这意味着针对先前的声处理应用的机械校正可以被去除,以便使拟合在相当于并且仅取决于所想要的声处理位置的偏移值上。当没有通过使用3D拟合代替来使用处置平面时,该想法也能够被利用。然而,使用不同程度的换能器成角的声处理尽管相似,但是处置单元中心位置不可能引起类似的消融位置偏移。在那些情况下,不同的成角应当被单独地处理,或者作为额外的维度被添加到拟合。
拟合自身可以是针对非***效应(例如,局部小组织变化性)的足够低阶的多项式,以不具有太主要的影响。也可以使用其他拟合,但是要被估计的系数的量必须保持低,并且使用的函数不应当具有太大的导数,这是因为声处理位置偏移不根据归因于在射束路径之内的组织组成的位移快速改变,所述射束路径仅随靶的移动而缓慢改变。
即使由于组织属性不根据位置快速改变,因此在消融偏移上处置单元位置的差异一般是相当慢的,但是如果所述区域的部分已经被消融则这并不适用。被消融的区可以非常局部并且可以还具有非常不同的声学属性和热属性。首先,灌注通常在被消融的组织中是不存在的,但是对消融位置的最大影响起因于作为消融的结果而在许多组织中引起的超生阻抗和吸收的变化。随着组织被消融,蛋白质变性,并且当在组织之内的水分布被更改时,组织的密度也改变。密度上的该改变引起声学阻抗的改变,这继而显著地改变波传播。已知阻抗的大的差异引起超声波的部分反射。无论实际引起什么,超声能量通常不会在最近被消融的组织中传播得像在功能上非消融的组织中的那样深。由于被消融的区可以是非常局部化的,从而使得如果包括在已经被消融的区域中进行的声处理,则低阶多项式拟合将是不正确的。备选是允许在那些区域中的单独的更高阶多项式拟合,但是这不必然是稳健的方法。此外,被规划在已经被消融的区域中的消融很可能从它们的想要的位置产生位移。
在一些情况下,可以想要声处理如此接近被消融的区域,从而超声波将部分地需要传播通过已经被消融的区域。这是更加可能的场景。在这样的情况下,横贯被消融组织的波将比穿过完整组织的波被更多地反射。这实际上将引起焦点出现在这样的位置:当在垂直于射束轴的方向观看时,所述位置在远离被消融区域的方向上从所想要的声处理位置被移位。所述移位可以是显著的,并且处理该情况的一种方法是如果所规划的射束路径与已经被消融的组织相交,则向用户发出警告。另一可能的解决方案是使用射线追踪或某种其他的声学仿真工具,以评估可能出现的扭曲的水平。
如果所规划的声处理接近靶的边界,或者经过显著不同的射束路径,则类似的事情能够发生。例如,如果针对在子宫纤维瘤的LR/FH方向上的边界规划声处理,则差不多一半的超声波传播通过子宫肌层以到达焦点,而另一半传播通过子宫纤维瘤。两种组织具有不同的声学属性以及热属性,这引起所实现的声处理位置不同于在其中大多数超声波都主要在纤维瘤之内传播的那些位置。所述位移将取决于组织属性的局部空间变化,并且不容易评估。然而,一种解决方案可以是允许在靶组织的最边界处应用更高阶的校正,尽管这将要求大量的观察结果是可靠的。
空间拟合(例如,低阶多项式)在一至三个维度中的使用可以用于评估并校正消融区域的空间偏移。可以通过以机械方式相应地使换能器产生位移来进行校正。如果要求大的偏移以达到所期望的准确度,则初始值应当可能从稍后的拟合被丢掉,这是因为如果射束路径归因于大的位移校正而被显著改变,则机械线性位移并不是对所需要的校正的有效估计结果。消融区域偏移必须被变换成针对要生效的拟合的相同的参照框架(去除机械校正)。针对小的偏移,如果使用相控阵列换能器,也可以执行电子位移。可以使用声学仿真工具来给出进一步的洞察。
如果已经被消融的组织在规划的声处理的射束路径之内,则能够发出警告,声明消融可能有位移。射束路径与被消融区域的重叠的量将影响位移的程度,并且如果重叠出现在射束路径的近场并且仅是部分地,则位移的方向将远离被消融的区域。当消融接近要被避开的敏感结构时,这能够被考虑在内。可以使用声学仿真工具来给出进一步的洞察。
当非常接近靶组织的边缘时,与其他相比可以具有射束形状的更加严重的扭曲,并且较低阶的多项式拟合可以是不够的。然后可以朝向边缘使用较高阶的空间拟合,但是这可以易受误差的影响。这里也可以使用声学仿真工具。
图4示出了在两个维度中的第一阶多项式拟合如何减小在图3中示出的数据的FH偏移。在该情况下,利用星号标记未校正的数据304,并利用圆圈400标记经校正的数据。圆圈400指示在应用2D第一阶多项式拟合之后,根据处置单元的位置在足到头方向上的消融位置偏移。能够看出,从所想要的位置的偏移小于数据304的原始集合具有的偏移。这指示本发明的实施例可以如何用于增加高强度聚焦超声***的靶向准确度。与图3相同,图4示出了在校正之前(蓝星)以及在2D第1阶多项式拟合校正(红圈)之后,在一个子宫纤维瘤中的足头方向上的根据处置单元的位置(即,想要的声处理位置)的在足头方向上的消融位置CM偏移。
针对前4个消融不应用校正,在所述前4个消融期间仅应用测试射击校正。这是为了3系数拟合,以具有足够的数据用于可靠的拟合。备选将是针对第一个消融使用零阶校正。使用所建议的校正策略,针对所研究的情况在剩余的声处理中的平均绝对FH偏移被从1.08mm减小到0.65mm。偏移较不依赖于垂直于射束路径的局部组织差异,并且更高的多项式阶可以因此用于那些拟合,而甚至零阶校正可以被应用在AP方向上。
作为可能的改进,始于第二声处理,在第一消融期间发现的偏移可以被用作零阶校正。在发现位移在特定阈值幅度以上并且执行了足够量的声处理以给出对所观察到的空间依赖性的统计显著性后,则可以引入空间拟合以进一步校正位移。这是更加精细的方法,所述方法可能得到与上文概述的方法相比的改进的校正。这能够被延伸到针对更高阶空间相关的测试,并且然后在例如确实发现系数在给定的p值处在统计上是显著的时包括这些校正。也能够添加更高阶的拟合,并且如果需要,在每次声处理之后重新估计每个系数的实际重要性。其系数被示为不显著的依赖性能够被逐个去除,以最不重要的系数开始。这是降低拟合到噪声的可能性的一种方式,即,并不辅助解释全局行为的局部变化。
图5图示了热图500的表示。曲线500表示温度绘图的曲线或热剂量图。十字形502指示由热图500指示的发热质心502。十字形504指示想要的声处理位置504。箭头506图示了发热质心从声处理位置504的位移。使用发热质心的组或集合的位移506可以用于导出空间依赖的靶向校正。
尽管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范性的,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和实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中,“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。尽管在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施,但是这并不指示不能有效地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上,诸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,但是也可以以其他形式被分布,诸如经由因特网或其他有线或无线的通信***。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。
Claims (12)
1.一种医学仪器(200),包括:
-磁共振成像***(202),其能用于从至少部分地被定位在所述磁共振成像***的成像带(208)之内的对象(218)采集热磁共振数据(256);
-高强度聚焦超声***(222),其中,所述高强度聚焦超声***具有可调节的焦点(238),其中,所述高强度聚焦超声***能用于控制所述可调节的焦点,以在所述成像带之内的多个声处理点处声处理所述对象;
-处理器(246),其用于控制所述高强度聚焦超声***和所述磁共振成像***;
-存储器(252),其用于存储用于由所述处理器运行的机器可运行指令(270、272、274、276、278、280),其中,所述指令的运行令所述处理器:
-控制(100)所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理所述多个声处理点以超过治疗阈值;
-控制(102)所述磁共振成像***以重复地采集所述热磁共振数据;
-使用所述热磁共振数据来重复地(104)重建多个热图(260);
-使用所述多个热图来确定时间依赖的热剂量分布;
-针对所述多个热图中的每个计算(106)发热质心(502),从而创建发热质心的集合(262),其中,所述发热质心的集合是通过搜索所述时间依赖的热剂量分布中的至少一个最大值来计算得到的;
-针对所述发热质心的集合中的每个成员,从所述多个声处理点选择(108)一个或多个声处理点(264),其中,所述一个或多个声处理点是使用预定标准来选择的;
-通过将所述发热质心的集合中的每个成员与所述一个或多个声处理点进行比较来确定(110)空间依赖的靶向校正(266);并且
-控制(112)所述高强度聚焦超声***以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正。
2.如权利要求1所述的医学仪器,其中,所述指令的运行还令所述处理器基于先前的声处理的偏移来确定所述可调节的焦点的当前偏移。
3.如权利要求1所述的医学仪器,其中,所述指令的运行令所述处理器通过将所述至少一个最大值的时间依赖的平移与所述多个声处理点的序列进行比较来确定所述空间依赖的靶向校正。
4.如权利要求1所述的医学仪器,其中,所述高强度聚焦超声***包括具有机械定位***(228)的超声换能器,并且其中,通过致动所述机械定位***来将所述可调节的焦点至少部分地偏移所述空间依赖的靶向校正。
5.如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器,其中,所述可调节的焦点至少部分地是以电子方式可控制的,其中,通过以电子方式控制所述可调节的焦点来至少部分地偏移所述可调节的焦点。
6.如权利要求4或5所述的医学仪器,其中,所述指令的运行令所述处理器与控制所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理所述多个声处理点同时地控制所述高强度聚焦超声***以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正。
7.如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器,其中,所述指令的运行令所述处理器控制所述高强度聚焦超声***,以在预定数目的所述多个声处理点已经被声处理之后偏移所述可调节的焦点。
8.如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器,其中,所述指令的运行还令所述处理器使用所述时间依赖的热剂量分布和超声模型来计算针对尚未被声处理的所述多个声处理点的焦点校正。
9.如权利要求8所述的医学仪器,其中,所述指令的运行还令所述处理器在所述焦点校正大于预定值时生成警告消息。
10.如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器,其中,所述空间依赖的靶向校正是通过对热剂量并且对所述多个声处理点执行多项式拟合来确定的。
11.如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器,其中,所述预定标准是以下中的任一个:所述高强度聚焦超声***在对应于所述发热质心的所述热磁共振数据的采集之前的预定时间之内声处理所述一个或多个声处理点;排除在所述发热质心的预定距离之外的声处理点;使用由所述空间依赖的靶向校正确定的拟合来选择声处理点;使用由在所述一个或多个声处理点的预定相邻距离之内的其他声处理点的所述空间依赖的靶向校正确定的相邻拟合来选择所述一个或多个声处理点;以及它们的组合。
12.一种计算机可读介质,其上存储有用于由控制医学仪器(200)的处理器运行的机器可运行指令(270、272、274、276、278、280),所述医学仪器包括磁共振成像***(202),所述磁共振成像***用于从至少部分地被定位在所述磁共振成像***的成像带(208)之内的对象(218)采集热磁共振数据(256),其中,所述医学仪器还包括高强度聚焦超声***(222),其中,所述高强度聚焦超声***具有可调节的焦点(238),其中,所述高强度聚焦超声***能用于控制所述可调节的焦点以在所述成像带之内的多个声处理点处声处理所述对象,其中,所述指令的运行令所述处理器:
-控制(100)所述高强度聚焦超声***以按次序地声处理所述多个声处理点以超过治疗阈值;
-控制(102)所述磁共振成像***以重复地采集所述热磁共振数据;
-使用所述热磁共振数据来重复地重建(104)多个热图(260);
-使用所述多个热图来确定时间依赖的热剂量分布;
-针对所述多个热图中的每个计算(106)发热质心(502),从而创建发热质心的集合(262),其中,所述发热质心的集合是通过搜索所述时间依赖的热剂量分布中的至少一个最大值来计算得到的;
-针对所述发热质心的集合中的每个成员,从所述多个声处理点选择(108)一个或多个声处理点,其中,所述一个或多个声处理点是使用预定标准来选择的;
-通过将所述发热质心的集合中的每个成员与所述一个或多个声处理点进行比较来确定(110)空间依赖的靶向校正(266);并且
-控制(112)所述高强度聚焦超声***以将所述可调节的焦点偏移所述空间依赖的靶向校正。
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GR01 | Patent grant |