磁共振引导的高强度聚焦超声中的功率调节制造技术

本发明专利技术提供了一种医学器械(100)，所述医学器械包括磁共振成像系统(102)和高强度聚焦超声系统(122)，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器(126)。所述超声换能器被配置用于同时加热多个声处理体积(138、138'、138”)。对机器可执行指令(180)的运行令处理器(174)执行以下操作：接收(300)声处理命令(188)，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理；接收(302)用于缩放声功率的声功率设置(190)，其中，使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率；以及控制(304)所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理。在所述声处理期间，所述处理器反复执行以下操作：采集(306)并重建(308)并显示(310)所述多个声处理体积的热图(194)。在所述声处理期间，所述处理器还反复执行以下操作：接收(312)暂停命令(196)，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理；接收(314)恢复命令(196)，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理；以及接收(316)改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变(320)被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率；其中，只有在暂停对所述多个声处理体积的所述声处理时(318)，才执行将被供应给所述超声换能器的所述电压的所述相对功率增加到预定值(198)以上的操作。

Power regulation in high intensity focused ultrasound guided by Mr

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁共振引导的高强度聚焦超声中的功率调节
本专利技术涉及磁共振引导的高强度聚焦超声。
技术介绍
来自聚焦超声换能器的超声能够用于选择性地处置身体内部的区域。超声波以高能机械振动的形式传输。这些振动在被衰减时会引起组织发热，也可能导致空泡形成。在临床环境中，组织发热和空泡形成均能够用于破坏组织。超声处置能够用于消融组织并选择性杀死癌细胞的区域。该技术已经应用于对子宫肌瘤的处置并降低了对子宫切除流程的需求。在较低的功率水平下，超声能够用于加热组织而不是消融组织。将组织温度升高到升高的但非消融的水平，这个过程被称为热疗(范围从40℃-45℃)。热疗已经显示出使被加热组织对放射治疗、化学治疗以及化学放射治疗更加敏感。热疗还能够用于局部释放药物，例如，化学治疗药剂或抗生素。因此，热疗能够是有用的临床工具。国际专利申请公开WO2014/057388A1公开了一种温和的热疗处置装置，该热疗处置装置包括成像器，该成像器生成目标区域的规划的图像和温度图。超声换能器驱动器阵列独立驱动超声换能器的相控阵列中的超声换能器。一个或多个处理器或单元接收目标温度曲线并为换能器驱动器计算功率、频率和相对相位，以驱动超声换能器的相控阵以生成多焦点声处理模式，该多焦点声处理模式被配置为在限制峰值声压的同时利用目标温度曲线来加热目标区域。在处置期间，成像器生成一系列温度图，一个或多个处理器或单元将这些温度图与目标温度曲线进行比较并且基于比较结果来调节换能器驱动器驱动超声换能器所利用的功率和相对相位。
技术实现思路
本专利技术在独立权利要求中提供了医学器械、计算机程序产品和方法。在独立权利要求中给出了实施例。当进行热疗时，重要的是不要将组织温度加热太高，否则组织灌注将会停止并且/或者组织可能会死亡。另外，由于组织的加热速率取决于许多因素(这可能因人而异)，因此难以设置合适的功率水平。因此，当医生使用高强度聚焦超声(HIFU)系统执行热疗时，在设置功率水平往往会非常保守，以免伤害到对象。通常，医生将设置一功率水平，然后开始声处理以引起热疗。如果功率水平太低而无法引起足够的加热，则医生能够中止声处理以增加输出功率极限。如果选择的功率过高，则也会导致温度过冲，因此有必要降低功率输出限制。然而，中止声处理后，医生能够等待一段时间，直到加热的体积恢复到正常的体温，然后再重新开始该过程。在找到合适的声处理功率水平之前，医生可能会反复执行该过程多次。由于等待时间可能长达10分钟或15分钟，因此可能会浪费大量时间并且使HIFU系统使用效率低下。本专利技术的实施例可以通过为医生提供额外的控制，向HIFU系统发送命令以增加或降低功率水平来解决上述问题。然而，还有其他保障措施。在用指令指示HIFU系统改变功率水平之前，将新的功率水平与预定水平进行比较，以查看是否允许改变功率水平。如果新的声功率水平高于预定水平，则必须在设置新的功率水平之前暂停声处理。在不同的示例中，预定水平可以以不同方式来确定并且在以下实施例中进行描述。在声处理中需要暂停会防止功率水平意外增加太多。然后能够使用恢复命令来恢复声处理。这样实现了功率提高并且恢复了声处理，从而避免了等待声处理的组织返回到体温的延迟。声处理的暂停还提供了对声功率水平增加是否符合预期的验证。在一个方面中，本专利技术提供了一种医学器械，所述医学器械包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统用于从成像区内的对象采集磁共振测温数据。本文中使用的磁共振测温数据涵盖可以用于确定对象内的空间温度分布的磁共振数据。所述医学器械还包括高强度聚焦超声系统，所述高强度聚焦超声系统包括超声换能器。所述超声换能器包括多个超声换能器元件，所述超声换能器被配置用于同时声处理所述成像区内的多个声处理体积。可以根据超声换能器的配置以不同的方式解读对多个声处理体积的同时声处理。在一个示例中，在同一时间声处理全部多个声处理体积。例如，换能器元件可以聚焦到多个声处理体积中。在其他示例中，能通过电子方式(通过改变超声元件的相对相位)和/或机械方式来调节高强度聚焦超声系统的焦点。然后，通过使超声换能器的焦点快速而系统地移位来同时加热多个声处理体积。然后，虽然超声能量被连续地施加到声处理体积，但是声处理体积中的每个被同时维持在治疗温度。所述医学器械还包括存储器，所述存储器包含机器可执行指令和测温脉冲序列命令。所述测温脉冲序列命令被配置用于根据磁共振成像测温协议来采集磁共振测温数据。所述医学器械还包括用于控制所述医学器械的处理器以及显示器。所述机器可执行指令令所述处理器接收声处理命令，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理。所述声处理命令被配置用于至少控制被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的相对功率。声处理命令还可以包含聚焦超声波束的一个或多个焦点的位置。可以例如从与显示器上的图形用户接口交互的用户接收声处理命令，在显示器上，使用侦察或初步磁共振图像来进行瞄准。所述机器可执行指令还可以令所述处理器对所述磁共振成像测温协议进行校准或初步测量。所述机器可执行指令还令所述处理器接收声功率设置。使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率。在开始声处理之前，尚不清楚对象的组织的确切吸收特性。声功率设置有效地用于缩放要供应给多个超声换能器元件中的每个的相对功率。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器利用所述声处理命令来控制所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理。在运行声处理命令期间，机器可执行指令反复令处理器利用测温脉冲序列命令来控制磁共振成像系统以采集磁共振测温数据。即使暂停声处理，在这里也可以连续反复执行该步骤。一旦开始运行声处理命令，对机器可执行指令的运行就反复令处理器使用磁共振测温数据来重建成像区的热图。即使暂停声处理，也可以反复执行热图重建。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器在所述显示器上显示所述热图。即使稍后暂停声处理，也可以反复执行在显示器上对热图的显示。在对多个声处理体积的声处理期间，对所述机器可执行指令的运行反复令所述处理器接收暂停命令，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理。即使暂停声处理，也可以反复执行其他步骤。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器接收恢复命令，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理。该步骤可以在暂停声处理期间执行。对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器在所述声处理期间接收改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率。例如，可以在绝对功率或相对于声功率设置的缩放因子方面给出改变功率命令。只有在暂停对多个声处理体积的声处理时，才执行将被供应给多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率增加到预定值以上的操作。也就是说，只有在暂停对多个声处理体积的声处理并且该增加低于预定值时，才可能发生被供应给多个超声换能器中的每个的电压中的功率的增加。预定值在不同的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医学器械(100)，包括：/n磁共振成像系统(102)，其用于从成像区(108)内的对象(118)采集磁共振测温数据(193)；/n高强度聚焦超声系统(122)，其包括超声换能器(126)，其中，所述超声换能器包括多个超声换能器元件，所述超声换能器被配置用于同时加热所述成像区内的多个声处理体积(138、138'、138”)；/n存储器(178)，其包含机器可执行指令(180)和测温脉冲序列命令(182)，其中，所述测温脉冲序列命令被配置用于根据磁共振成像测温协议来采集所述磁共振测温数据；/n处理器(174)，其用于控制所述医学器械；以及/n显示器(176)；/n其中，所述机器可执行指令令所述处理器执行以下操作：/n接收(300)声处理命令(188)，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理，其中，所述声处理命令被配置用于至少控制被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的相对功率；/n接收(302)声功率设置(190)，其中，使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率；以及/n利用所述声处理命令来控制(304)所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理；/n其中，对所述机器可执行指令的反复运行令所述处理器在对所述多个声处理体积的声处理期间执行以下操作：/n利用所述测温脉冲序列命令来控制(306)所述磁共振成像系统以采集所述磁共振测温数据；/n使用所述磁共振测温数据来重建(308)所述成像区的热图(194)；/n在所述显示器上显示(310)所述热图；/n接收(312)暂停命令(196)，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理；/n接收(314)恢复命令(196)，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理；/n接收(316)改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变(320)被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率；以及/n将所述改变功率命令中指定的所述值与预定水平进行比较；以及/n在所述改变功率命令中指定的所述值高于所述预定水平的情况下，在设置新的功率水平之前暂停当前声处理。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 EP 17193098.5;20170829 US 62/551,4411.一种医学器械(100)，包括：
磁共振成像系统(102)，其用于从成像区(108)内的对象(118)采集磁共振测温数据(193)；
高强度聚焦超声系统(122)，其包括超声换能器(126)，其中，所述超声换能器包括多个超声换能器元件，所述超声换能器被配置用于同时加热所述成像区内的多个声处理体积(138、138'、138”)；
存储器(178)，其包含机器可执行指令(180)和测温脉冲序列命令(182)，其中，所述测温脉冲序列命令被配置用于根据磁共振成像测温协议来采集所述磁共振测温数据；
处理器(174)，其用于控制所述医学器械；以及
显示器(176)；
其中，所述机器可执行指令令所述处理器执行以下操作：
接收(300)声处理命令(188)，所述声处理命令被配置用于控制所述超声换能器以对所述多个声处理体积进行声处理，其中，所述声处理命令被配置用于至少控制被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的相对功率；
接收(302)声功率设置(190)，其中，使用所述声功率设置来缩放被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的电压的相对功率；以及
利用所述声处理命令来控制(304)所述高强度聚焦超声系统以对所述多个声处理体积进行声处理；
其中，对所述机器可执行指令的反复运行令所述处理器在对所述多个声处理体积的声处理期间执行以下操作：
利用所述测温脉冲序列命令来控制(306)所述磁共振成像系统以采集所述磁共振测温数据；
使用所述磁共振测温数据来重建(308)所述成像区的热图(194)；
在所述显示器上显示(310)所述热图；
接收(312)暂停命令(196)，所述暂停命令令所述处理器暂停对所述多个声处理体积的所述声处理；
接收(314)恢复命令(196)，所述恢复命令令所述处理器恢复对所述多个声处理体积的所述声处理；
接收(316)改变功率命令，所述改变功率命令令所述处理器按照所述改变功率命令中指定的值成比例地改变(320)被供应给所述多个超声换能器元件中的每个的所述电压的所述相对功率；以及
将所述改变功率命令中指定的所述值与预定水平进行比较；以及
在所述改变功率命令中指定的所述值高于所述预定水平的情况下，在设置新的功率水平之前暂停当前声处理。


2.根据前述权利要求中的任一项所述的医学器械，其中，对所述机器可执行指令的运行令所述处理器在所述显示器上绘制图形用户接口(176)，其中，所述图形用户接口包括被配置用于生成所述改变功率命令的功率调节控件(202)。


3.根据权利要求2所述的医学器械，其中，所述图形用户接口还包括用于生成所述暂停命令和/或所述恢复命令的至少一个按钮(206)。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的医学器械，其中，所述高强度聚焦超声系统被配置用于在所述多个声处理体积内执行热疗。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的医学器械，其中，所述高强度聚焦超声系统被配置用于在预定温度范围内加热所述多个声处理体积。


6.根据权利要求5所述的医学器械，其中，所述预定温度范围是以下各项中的任一项：
在40摄氏度至45摄氏度之间，以及
在41摄氏度至43摄氏度之间。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的医学器械，其中，所述预定值是所述声功率设置。


8.根据权利要求1至6中的任一项所述的医学器械，其中，所述预定值等于被供应给所述多个超声换能器中的每个的当前声功率水平。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的医学器械，其中，如果以下各项中的任一项为真，则对所述机器可执行指令的运行令对所述多个声处理体积的所述声处理中止(400)：
所述声处理的暂停长于预定持续时间；
由所述热图确定的所述多个声处理体积内的温度下降到预定的下限阈值以下；
由所述热图确定的所述多个声处理体积内的所述温度升高到预定的上限阈值以上；
所述多个声处理体积中的一个内的温度加热速率低于预定加热速率；
检测到所述对象的运动，以及
其组合。


10.根据前述权利要求中的任一项所述的医学器械，其中，所述处理器在所述声处理的暂停期间反复执行以下操作中的一项或多项：
利用所述测温脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集所述磁共振测温数据，并且使用所述磁共振测温数据来重建所述成像区的热图；
分析所述热图以查找高于预定温度上限的温度，其中，如果检测到高于所述预定温度上限的温度，则中止所述声处理；
分析所述热图以检测高于预定阈值的运动，其中，如果检测到高于所述预定阈值的运动，则进行所述声处理；以及
...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·海伊曼，L·C·塞贝科，R·M·斯塔鲁赫，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL