图像引导的聚焦超声治疗设备和瞄准装置制造方法及图纸

技术编号:18462318 阅读:28 留言:0更新日期:2018-07-18 14:11
提供了用于X射线引导的聚焦超声治疗的装置、方法和成套装备,其简化了聚焦超声治疗。该装置包括臂、托架、具有中心轴的被固定在托架中并被配置为将超声治疗能量束传输到患者体内的治疗部位的聚焦超声(FUS)换能器、以及连接到X射线成像单元的成像工作站。FUS还连接到控制器以控制FUS的施加。该成套装备使用耦合构件。

Image guided focused ultrasound therapeutic equipment and aiming device

An apparatus, method and kit for X ray guided focused ultrasound therapy are provided, which simplifies focused ultrasound therapy. The device includes an arm, a bracket, a focused ultrasound (FUS) transducer that is fixed in a bracket with a central axis and configured to transmit the ultrasound therapy energy beam to the patient's body, and an imaging workstation connected to the X ray imaging unit. The FUS is also connected to the controller to control the application of the FUS. The coupling component is used for the complete set of equipment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像引导的聚焦超声治疗设备和瞄准装置专利技术背景1.
本专利技术涉及聚焦超声(FUS)的领域,并且更具体地,涉及X射线引导的FUS设备的领域。2.相关技术的讨论图1是现有技术的射频(RF)神经消融手术的高级示意图。RF消融手术包括对使疼痛和发炎的关节70受神经支配的内侧支神经的热破坏。RF消融手术在诊所或医院环境中利用X射线的引导来进行,主治医生使用该X射线来将针92的尖端引导至目标椎骨的小关节73的横关节突71和上关节突72的接合处,沿着内侧神经支91的路径放置针。针92通过RF能量在其尖端处生热,并且使围绕其尖端的小圆柱形中的组织热凝固,该组织也包含内侧神经支。现有技术的消融手术是侵入性的、不舒适的且痛苦的手术,其给患者带来感染和出血的风险。专利技术概述以下是提供对本专利技术的初步理解的简要概述。该概述既不必标识关键要素,也不必限制本专利技术的范围,而是仅充当对以下描述的介绍。用于图像引导的聚焦超声治疗的X射线引导装置,包括:铰接臂,其在其基部处附接到手术平台;托架,其固定到臂的远端;瞄准装置,其固定在托架中;聚焦超声(FUS)换能器,其具有固定到托架中的中心轴并被配置为将超声治疗能量束传输到患者体内的治疗部位,其中FUS换能器连接到控制器以控制由换能器对聚焦超声的施加;以及连接到成像单元的成像工作站,其被配置为从X射线成像系统导出成像数据。该装置依靠诸如X射线系统的成像设备来帮助瞄准FUS换能器的位置和取向以将焦斑引导到治疗部位。本专利技术的这些、额外的和/或其它的方面和/或优点在下面的详细描述中陈述;可能地,从详细描述可推断出;和/或通过本专利技术的实践可得知。附图简述现在,为了更好地理解本专利技术的实施例并且示出可以如何使实施例生效,将仅通过示例来参考附图,在附图中相似的数字始终表示相应的元件或部分。在附图中:图1是现有技术RF消融手术的高级示意图。图2是根据本专利技术的一些实施例的X射线引导的聚焦超声治疗装置及其部件的高级示意图。图3A-图3B是根据本专利技术的一些实施例的在X射线引导装置中使用的托架的高级示意图和侧向X射线图像。图4A-图4B是根据本专利技术一些实施例的在X射线引导装置中使用的瞄准装置(具有光学标记和X射线标记的实体模型)的高级示意图和图像。图5A-图5B是说明了根据本专利技术的一些实施例的方法的高级流程图。图6A-图6C是根据本专利技术的一些实施例的在X射线引导装置中使用的治疗应用的示例。图7A-图7B是瞄准装置的瞄准标记的高级示意图。图8A-图8B是根据本专利技术的一些实施例的在X射线引导设备中使用的不同设计的光学标记的高级示意图和图像。图9A-图9B是根据本专利技术的一些实施例的在X射线引导装置中使用的不同设计的修改的X射线瞄准器(aim)的高级示意图。图10是在适当对准处的修改的X射瞄准器的X射线图像。图11A-图11B是说明了根据本专利技术的一些实施例的另一方法的高级流程图。图12A-图12H是根据本专利技术的一些实施例的包括在X射线引导设备中使用的不同类型的X射线瞄准器和瞄准装置的FUS换能器的X射线图像。图13A-图13C是根据本专利技术的一些实施例的设备成像工作站利用在适当位置的换能器对AP图像进行图像处理的基线图像的屏幕转储(图13A和图13B)和结果(图13C)。图14A-图14B是示出了超声引导设备中的成像和治疗性超声探头的对准从而将治疗性声学焦点定位在超声图像的中心的示意图。专利技术的详细描述在以下描述中,描述了本专利技术的各个方面。出于解释的目的,陈述了具体的构造和细节以便提供对本专利技术的彻底理解。然而,本领域的技术人员将理解,本专利技术可以在没有本文所提出的这些具体的细节的情况下被实践。此外,可以省略或简化公知的特征,以免使本专利技术模糊。利用对附图的特定参考,应当强调的是,所示的特例是通过示例的方式且仅出于对本专利技术的说明性讨论的目的,并且为了提供被确信为本专利技术的原理和概念性方面的最实用和易于理解的描述而呈现。在这一点上,除了对本专利技术的基本理解所需内容,不试图更详细地示出本专利技术的结构细节,利用附图所采用的描述使本领域的那些技术人员清楚了解到如何在实践中实施本专利技术的几种形式。在详细解释本专利技术的至少一个实施例之前,应理解,本专利技术在其应用中不限于下面描述中陈述的或附图中示出的部件的结构和布置的细节。本专利技术可应用于可以以各种方式实施或执行的其他实施例以及所公开的实施例的组合。并且,应理解本文采用的措辞和术语是出于描述的目的而不应被看作是限制性的。除非另有特别规定,否则如从下面的讨论所显示的,应认识到,在整个说明书讨论中,利用诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“增强”等的术语是指计算机或计算系统或类似的电子计算设备的动作和/或过程,该计算机或计算系统或类似的电子计算设备操作被表示为在计算系统的寄存器和/或存储器内的物理量(诸如电子量)的数据和/或将表示为在计算系统的寄存器和/或存储器内的物理量(诸如电子量)的数据转换成类似地被表示为在计算系统的存储器、寄存器或其它这样的信息储存、传输或显示设备内的物理量的其它数据。提供了一种用于图像引导的聚焦超声(FUS)治疗的X射线引导装置和方法。该装置包括:铰接臂,其在其基部处附接到手术平台;托架,其固定到臂的远端;瞄准装置;FUS换能器和X射线瞄准器,其具有固定到托架中的中心轴并且被配置为将超声治疗能量束传输到目标患者体内的治疗部位,其中FUS换能器连接到被配置为控制由换能器对聚焦超声的施加的控制器;以及连接到成像单元的成像工作站,其被配置为从X射线成像系统导出成像数据。该装置可以用于装备有适当的成像设备(诸如C形臂、荧光透视或任何通用的X射线成像系统)的临床或医院环境。该装置可以由手术前成像系统引导,其中由不同成像系统(例如,CT、MRI或任何其他系统)拍摄的图像可以被与在FUS治疗手术期间生成的图像融合、配准和重叠。该装置可以与C形臂、O形臂、G形臂、X射线计算机断层摄影(CT)或任何其他X射线设备组合使用。该装置可以与任何超声成像系统兼容。图2是根据本专利技术的一些实施例的用于图像引导的FUS治疗的X射线引导装置100的高级示意图。装置100包括铰接臂111,该铰接臂111在其基部处附接到手术平台90。在某些实施例中,手术平台90可以包括以下中的至少一个:手术室台、成像台和专用手推车,其中手推车被设计成承载电子器件和其他设备的附件,并且其中手推车轮被设计成锁定的以避免手推车的移动。装置100还可以包括附接到臂111的远端的托架110。装置100还可以包括耦合附件125,该耦合附件125被配置成将换能器表面120声学耦合到组织80的表面83。装置100还可以包括具有中心轴112的FUS换能器120,该FUS换能器120被配置成固定在托架110内并且将FUS能量束140传输到患者体内的治疗部位141。装置100还可以包括触发器119,其被配置为终止FUS能量140的输送。装置100还可以包括控制器160,该控制器160被配置成控制由可通过用户界面控制的治疗性FUS换能器120的FUS能量输送。装置100还可包括屏幕165。屏幕165向医师提供技术信息,诸如但不限于选择的功率水平、超声处理持续时间、信息性维护和服务消息。屏幕16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于图像引导的聚焦超声治疗的X射线引导装置,所述装置包括:铰接臂,所述铰接臂在其基部处附接到手术平台;托架,所述托架固定到所述臂的远端;瞄准装置,所述瞄准装置固定在所述托架中;具有中心轴的聚焦超声(FUS)换能器,所述聚焦超声换能器固定在所述托架中并且被配置为将超声治疗能量束传输到患者体内的治疗部位,其中,所述FUS换能器连接到控制器以控制由所述换能器对聚焦超声的施加;以及连接到成像单元的成像工作站,所述成像工作站被配置为从X射线成像系统导出成像数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.10 US 62/203,114;2015.10.07 US 62/238,263;1.一种用于图像引导的聚焦超声治疗的X射线引导装置,所述装置包括:铰接臂,所述铰接臂在其基部处附接到手术平台;托架,所述托架固定到所述臂的远端;瞄准装置,所述瞄准装置固定在所述托架中;具有中心轴的聚焦超声(FUS)换能器,所述聚焦超声换能器固定在所述托架中并且被配置为将超声治疗能量束传输到患者体内的治疗部位,其中,所述FUS换能器连接到控制器以控制由所述换能器对聚焦超声的施加;以及连接到成像单元的成像工作站,所述成像工作站被配置为从X射线成像系统导出成像数据。2.如权利要求1所述的装置,其中,所述托架由以下材料类型中的任一种制成:不透射线的材料;具有涂覆材料的可透射线的材料;以及半透射线的材料。3.如权利要求2所述的装置,其中,所述装置与以下X射线类型中的任一个兼容:C形臂;O形臂;G形臂;以及任何其他通用的X射线类型。4.如权利要求2所述的装置,其中,所述臂是机械臂和/或机器人臂。5.如权利要求2所述的装置,其中,所述臂实现了几个自由度的移动,诸如但不限于前-后(A-P)、上-内(SI)、以及左-右(L-R)。6.如权利要求5所述的装置,其中,所述托架包括几个自由度,诸如倾斜、偏航、俯仰和滚转,以使所述托架能够以所需的角度被定位到所述治疗部位。7.如权利要求5所述的装置,其中,所述手术平台是手术室台。8.如权利要求5所述的装置,其中,所述手术平台是成像台。9.如权利要求5所述的装置,其中,所述手术平台是X射线臂。10.如权利要求5所述的装置,其中,所述手术平台是专用手推车。11.如权利要求10所述的装置,其中,所述手推车处于被锁定以避免移动的轮上,并被设计成承载电子器件和其他设备的附件。12.如权利要求5所述的装置,其中,所述臂至少以下列方式之一是可调整的:手动地、远程地受控地,以将其定位在所需的部位中和取向上。13.如权利要求5所述的装置,其中,所述臂能够移动并对准所述托架,而医师不会暴露于X射线辐射。14.如权利要求5所述的装置,其中,所述托架成形为几何圆锥形状,并且其中,圆锥体的横向投影顶点与所述聚焦超声换能器的焦点对应。15.如权利要求14所述的装置,其中,所述圆锥形状被用作在成像系统视场上可见的圆锥形形状的标记,以帮助与解剖图像的配准和所述聚焦超声能量束的导航从而瞄准所述治疗部位。16.如权利要求14所述的装置,其中,所述托架包含不透射线的标记,所述不透射线的标记被布置以允许与解剖图像的配准和所述聚焦超声能量束的导航从而瞄准所述治疗部位。17.如权利要求15或16所述的装置,其中,所述工作站还包括:显示系统,所述显示系统电连接到所述工作站;以及处理模块,所述处理模块被配置为:从所述X射线成像系统接收治疗图像;将所述X射线治疗图像发送到所述显示系统;以及使用图像处理在所述显示器上将所述超声能量束的圆锥形形状标记在所述X射线治疗图像上,以便帮助操作者精确且安全地将聚焦超声能量束导航到所述治疗部位。18.如权利要求17所述的装置,其中,所述处理模块还被配置为:使用图像处理以产生所述治疗部位的清晰图像,通过替换由所述FUS换能器的射线不透性引起的暗区,来更新所述X射线成像;以及将所更新的X射线成像发送到所述显示系统。19.如权利要求17所述的装置,其中,所述处理模块还被配置为:从X射线成像中识别所述FUS换能器的圆形形状;以及仅对所选择的像素执行图像处理。20.如权利要求5所述的装置,其中,所述托架能够平滑地适应所述瞄准装置和所述FUS换能器的插入、锁定和释放。21.如权利要求1-20中任一项所述的装置,其中,所述FUS换能器是环形的,包括几何地聚焦在所述治疗部位的范围内的一深度处的至少两个环形的环元件。22.如权利要求1至21中任一项所述的装置,其中,所述瞄准装置包括被放置在所述托架内部的实体模型和至少一个光学标记保持器。23.如权利要求22所述的装置,其中,所述瞄准装置还包括尺寸和形状不同的两个或更多个X射线标记,诸如被放置在所述至少一个光学标记保持器的竖直轴中的环。24.如权利要求23所述的装置,其中,所述至少一个光学标记保持器被对准以产生沿着所述托架和所述FUS换能器的中心轴的直线。25.如权利要求23所述的装置,其中,所述至少一个光学标记保持器产生附加的线,以验证所述托架和所述FUS换能器相对于所述中心X射线视场的近似法线的位置。26.如权利要求23所述的装置,其中,所述实体模型由光学透明的材料制成。27.如权利要求23所述的装置,其中,所述实体模型由可透射线的材料制成。28.如权利要求23所述的装置,其中,所述实体模型包括沿着所述托架和所述FUS换能器的中心轴的插口,其中所述至少一个光学标记保持器被固定。29.如权利要求23所述的装置,其中,对准通过使用至少两个标记,至少一个不透射线的标记被放置在所述X射线增强器的近似中心处,而一个标记在所述患者的皮肤上,并且其中,所述两个标记重叠。30.如权利要求29所述的装置,其中,所述皮...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿里·哈纳内尔龙·艾金斯基约阿夫·麦丹奥代德·萨洛蒙乔治·凯尔曼
申请(专利权)人:福斯移动有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1