一种聚焦超声波治疗系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超声波治疗系统，具体而言，涉及利用图像对准与融合的方法而引导的聚焦超声波（ＨＩＦＵ）治疗装置。本发明专利技术提供的治疗系统包括：中央控制装置；超声波能量施加装置；超声波能量施加装置的运动及定位装置；实时Ｂ超图像引导装置；进一步，本发明专利技术的系统还具有体位固定装置，借助该体位固定装置可以将实时Ｂ超图像与诊断图像配准，并在该配准的基础上将所述Ｂ超图像与所述诊断图像融合，以引导所述的治疗。与本领域已有的技术方案比较，本发明专利技术有效而低成本地解决了高强度超声波聚焦治疗，尤其是针对肿瘤治疗的难题，提供了一种很实用的技术方案，可以容易地在肿瘤临床治疗中应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声波治疗系统，具体而言，涉及利用图像对准与融合的方法而引导的聚焦超声波(HIFU)治疗装置。
技术介绍
近年来超声波疗法的使用范围日益广泛，随着超声治疗技术发展，超声波特殊疗法，尤其是高强聚焦超声波(High-intensity focusedultrasound，HIFU)，使用损伤剂量可用来有效治疗很多种疾病，特别是治疗肿瘤，比传统外科手术或化疗对患者的损伤小，可以实现无创治疗，因而其临床应用发展非常迅速，适应症包括肝癌、骨肉瘤、乳腺癌、胰腺癌、肾癌、软组织肿瘤和盆腔肿瘤等。治疗肿瘤的超声治疗装置通常采用球面聚焦方式，各点发射超声波均指向球心，形成超声波聚焦。在超声治疗装置上，发射器从体外分散发射超声波到人体内，在发射、透射过程中发生聚焦，形成高能聚焦点，在病灶上形成高强度、连续超声能量，从而产生瞬态高温效应(65～100℃)、空化效应、机械效应、以及声化学效应，选择性地使病灶组织凝固性坏死，使肿瘤失去增殖、浸润和转移的能力。在应用高强度聚焦超声波治疗的过程中，焦点定位的准确性、安全性、有效性是决定治疗成功与否的关键因素，同时，治疗定位操作的方便性也需要进一步提高。医学成像已经成为现代医疗不可或缺的一部分，其应用贯穿整个临床工作，不仅广泛用于疾病诊断，而且在外科手术和放射治疗等的计划设计、方案实施以及疗效评估方面发挥着重要作用。目前，医学图像可以分为解剖图像和功能图像两个部分。解剖图像主要描述人体形态信息，包括X射线透射成像、CT、MRI、US，以及各类内窥镜(如腹腔镜及喉镜)获取的序列图像等。另外，还有一些衍生而来的特殊技术，例如从X射线成像衍生来的DSA，从MRI技术衍生来的MRA，从US成像衍生而来的Doppler成像等。功能图像主要描述人体代谢信息，包括PET、SPECT、fMRI等。同时，也有一些广义的或者使用较少的功能成像方式EEG、MEG、pMRI(perfusion MRI)、fCT等。随着医学影像学的蓬勃发展，其为超声波治疗也提供了多种有助于诊断的信息，可以为治疗定位更多可选择的方法。在超声波治疗领域中，通常采用的是B型超声波显像仪(B超)，也有采用电子计算机X光断层扫描诊断机(CT)，以及核磁共振成像术(MRI)。下面分别进行简单介绍。B型超声波显像现有技术的聚焦超声治疗系统普遍采用B超设备进行定位以及监控治疗。本专利技术的相同申请人于1998年1月25日提交、并于2000年11月29日授权公告的中国专利98100283.8号，题为《高强度聚焦超声肿瘤扫描治疗系统》，对于此种技术方案进行了详细披露，全文结合于此作为参考文献。采用B超监控系统具有如下优点成本低，图像实时，具有与治疗用超声波相同的声通道，可以利用图像灰度的变化观察高强聚焦超声波(HIFU)照射后组织的变形坏死，等等。但是，超声图像的观察深度有局限性，骨性物质对图像的影响较大，难以观察骨后方组织，并且，在治疗监控中，存在严重的伪影。进一步，超声图像对组织边界的识别能力较差，对肿瘤的分辨率不够理想，尤其对于小肿瘤和体内深部的肿瘤，几乎难以从B超图像上进行分辨，导致操作者很难确定肿瘤的边界，有时甚至完全不能确定。在这种情况下，有些操作者借助肿瘤与周围组织的关系，结合手上的CT或MRI胶片进行大致确定。但是，这样确定的肿瘤靶区和实际肿瘤区会有一定的偏差，治疗靶区有可能超出肿瘤边界，或者比肿瘤边界确定的区域小很多。对于经验不足的操作者，偏差会更大。这样的治疗系统需要较多依赖操作者的临床经验，实施治疗的复杂性提高了，治疗结果的不确定性增大，或者在较复杂情况下，甚至是难以实施治疗操作，无法保障治疗的安全性和效果。由此可见准确确定肿瘤边界很重要。电子计算机X光断层扫描诊断机(CT) CT(电子计算机断层成像)是70年代初放射诊断的一项重大突破。CT是用X射线对人体扫描，取得信息，经计算机处理而获得的一种重建图像，能使传统的X射线检查难以显示的器官及其病变显示成像，并且图像逼真，解剖关系明确，从而扩大了人体的检查范围，大大提高了病变的早期检出率和诊断准确率。这种检查简便、安全、无痛苦、无创伤、无危险，它促进了医学影像诊断学的发展。CT最初只用于头部检查，1974年又出现了全身CT。在短短10余年间，CT已遍及全球，从第一代发展到第五代。全身CT可以作头、胸、腹、骨盆的横断扫描，也可作甲状腺、脊柱、关节和软组织及五官等小部位的区域扫描。CT最适于查明占位性病变，如肿瘤、囊肿、增大的淋巴结、血肿、脓肿和肉芽肿，确定其大小、形态、数目和侵犯范围，它可以决定某些器官癌肿的分期。在某些情况下，CT还能区别病变的病理特性如实性、囊性、血管性、炎性、钙性、脂肪等。CT检查有三种方法，一是平扫，为普通扫描，是常规检查；二是增强扫描，从静脉注入水溶性有机碘，再进行扫描，可以使某些病变显示更清楚；三是造影扫描，先行器官或结构的造影，再行扫描，如向脑池内注入造影剂或空气进行脑池造影，再扫描，可清楚显示脑池及其中的小肿瘤。CT对肿瘤分辨率高于B超，对于1～2厘米的小肿块，CT显示率为88％，B超仅为48％。尤其是脑出血、脑积水、脑动脉畸形。脑肿瘤等，CT更是拿手。在胆囊疾病诊断上，B超准确率超过CT，一般准确率在95％，对于肝硬化、脂肪肝、脾肿大、肠道病变觉察率也很高。现有技术中已经有一些超声波治疗系统，利用固定装置实现了CT扫描图像的坐标系统与治疗坐标系统联接，利用CT图像作治疗计划，再利用CT图像的坐标系统与治疗坐标系统的关系，进行自动控制治疗，在治疗时没有任何图像监控。这里的CT诊断图像是过去图像(非实时图像)，这种方式虽然一定程度改善了定位准确性，但是由于人体自身存在生理上的运动，如呼吸运动、心脏跳动、消化器官运动等，仍然会使治疗定位靶区发生偏差。由于没有监控，不能了解这类运动对计划的治疗靶区影响，治疗发生偏差的可能性仍然很大。同时，在完全没有监控的情况下，要保证CT检查时与治疗时的体位一致，这是非常困难的。一般的做法是CT检查前，把人体封闭在一次性即时成形的刚性体模中，将人体连同体模一起进行检查，由于体模将人体封闭且刚性，患者不能脱离体模进行休息，以免破坏体模。患者不能长时间固定在封闭的体模中，必须检查后很快就将患者连同体模一起转移到治疗设备上进行治疗。这种方法要求在CT检查后应当马上或在较短的时间作出计划并进行治疗。另外，由于超声治疗的特性，治疗效果的影响因素很多，例如患者身体状态(例如患者的肥胖程度)、肿瘤位置、肿瘤特性(如肿瘤内血液供应量)肿瘤距皮肤的深度、肋骨对声通道的阻档等等。这些因素直接影响到超声治疗的效果，并且很多因素都是难以度量的，对治疗的影响也很大。如声通道及治疗区的血液供应对治疗区的温升有很大影响，但血液供应的计算很难实现，如果没有实时的疗效评价，并及时调整治疗计划，则超声波治疗的整体治疗效果是很有限的。核磁共振成像在生物学和医学方面的一项重要应用是MRI(Magnetic ResonanceImaging)原子核磁共振成像，简称核磁共振成像，又称核磁共振CT(这里的CT是计算机化层析术的英文缩写)。其简单原理为，将患者置于成像体积内，向其施加射频信号，靶区域氢原子核受到射频信号激励，发出微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚焦超声波治疗系统，包括：ａ．中央控制装置，其用于对所述系统进行控制，包括控制超声波能量值范围、移动治疗焦点装置，以及对所述治疗系统输入信息／从所述治疗系统输出信息的接口装置；ｂ．超声波能量施加装置，其用于在预定的能量施加区域施加能量，形成治疗焦点；ｃ．所述超声波能量施加装置的运动及定位装置，其用于按照指令移动检测探头以成像，及移动所述超声能量施加装置以定位所述治疗焦点；ｄ．实时Ｂ超图像引导装置，其能够对靶区域进行Ｂ超扫描，实时生成Ｂ超图像，并将所述生成的Ｂ超图像实时传送至所述中央控制装置，操作者可以根据所述图像对病灶定位及施加超声波能量进行治疗；其特征在于，所述系统还具有体位固定装置，借助所述体位固定装置可以将所述实时Ｂ超图像与诊断图像配准，并在该配准的基础上将所述Ｂ超图像与所述诊断图像融合，以引导所述的治疗。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，陈文直，文银刚，王智彪，王芷龙，
申请(专利权)人：重庆海扶HIFU技术有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]