用于监视HIFU治疗的设备制造技术

提供一种被配置为实施HIFU治疗并在HIFU治疗期间实时检测治疗区域中的温度分布的超声设备，所述设备包括：至少包括压电换能器或CMUT换能器的阵列的超声探针；所述超声探针的引导装置；被配置为接收和存储由所述组织反射并由所述压电换能器或CMUT换能器中的每个获取的所述原始超声信号、为了生成超声图像而处理所述经反射的原始超声信号以及对由所述组织反射的所述原始超声信号实施其它处理的计算装置，其特征在于，被配置为实施用于确定组织的实际声学加热率的方法的计算机程序被加载于所述计算装置上，所述方法包括以下步骤：a)在超声图像(14)内识别其内提供待治疗区域(16)的感兴趣区域(15)，b)分配起始温度分布，通过该起始温度分布将温度值分配给ROI的每个点，c)以预定时间间隔发射聚焦在包含于所述ROI中的焦点(11)上的高强度超声束(100)，随后发射宽带超声脉冲(200)，并检测由被治疗组织反射和/或发射的超声信号，d)为了获得参考频谱(200s)，响应于所述宽带超声脉冲(200)，实施所述经反射的超声信号的频率变换，e)迭代地重复步骤c)和d)，从而获得每个迭代的频谱，f)假设当响应于宽带超声脉冲(202)检测到的频谱(202s)包括在参考频谱(200s)中未提供的多个峰值(2021)时，焦点(11)处的温度等于治疗步骤中的组织的预定温度和功能，g)根据所述预定温度和所述高强度超声束(100)的强度确定实际声学加热率Q。学加热率Q。学加热率Q。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监视HIFU治疗的设备


[0001]用于工业专利技术的本专利申请涉及用于通过与监视温度分布和实际治疗区域组合的高强度聚焦超声(HIFU－高强度聚焦超声)治疗肿瘤区域的方法。

技术介绍

[0002]有许多描述了通过高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤肿块的文献。
[0003]在HIFU治疗期间，主要问题中的一个是在治疗期间实时确定实际温度空间分布。
[0004]在US2015005634中描述了通过分析由组织反射的超声信号进行温度监视的示例，这里，描述了在升高温度的同时使用组织中的声学衰减的变化并且基于这种效应通过检测由组织反射的超声信号的谐波的温度变化测量温度作为对高温脉冲的响应的方法。
[0005]然而，为了量化谐波参数随温度变化的变化，所述方法需要对虚拟组织部分(模型)进行校准。
[0006]显然，用于研究该问题的模型(i)不允许考虑与体液循环相关的热扩散现象，然而(ii)由于不同身体部位的组织具有不同的行为，因此仅部分地接近真实的组织特征，并且在感兴趣的相同身体部位的情况下，特别是参考实际的声学加热，不同受试者的组织具有不同的行为。
[0007]技术问题
[0008]在文献US2020237234、US2019142513、US2019262074、WO2019173138中描述了温度非侵入性测量方法的其它实施例，但这些实施例都没有通过简单地考虑接受HIFU治疗的组织的特定特征而解决测量温度空间分布的技术问题，所有这些都是通过独特的超声探针并且实时进行的。/>[0009]更一般地说，据当前专利技术人所知，一些与用于诊断和治疗人体各个器官中的肿瘤肿块的超声信号的使用有关的问题仍未解决。
[0010]事实上，通过独特的超声探针允许完成以下过程的实施例是未知的：(i)个性化(individuate)肿瘤肿块；(ii)核实探针相对于肿瘤肿块的正确定位；(iii)通过HIFU治疗肿瘤肿块；(iv)核实通过实时温度监视实际治疗的区域的延伸。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的是，提供通过独特的超声探针允许完成以下过程的用于肿瘤肿块治疗的方法：(i)个性化肿瘤肿块；(ii)核实探针相对于肿瘤肿块的正确定位；(iii)通过HIFU治疗肿瘤肿块；(iv)核实通过实时温度监视实际治疗的区域的延伸。
[0012]更具体地说，本专利技术的目的是提供允许通过简单地考虑接受HIFU治疗的组织的特定特征(特别是实际声学加热率)而测量温度空间分布的超声设备和方法，所有这些都是通过使用独特的超声探针并且实时进行的。
具体实施方式
[0013]根据参考附图1～附图6的本专利技术的详细描述，这些和其它优点将变得明显。在图1中，示出位于患者(2)的腹部上的超声探针(1)的示例图像，位于腹部上仅表示本专利技术的一个应用；在图2中，示出根据本专利技术的设备的HIFU治疗和操作循环后的焦点区域处的温度随时间的变化的示图；在图3～图5中，示出根据本专利技术的通过HIFU进行治疗的方法的示例方案；在图6
‑
a中，示出没有局部沸腾和/或空化现象的组织的频谱；在图6
‑
b中，示出局部沸腾和/或空化现象正在进行的组织的频谱。
[0014]首先要说的是，在本专利申请的背景下，“原始超声信号”或“射频超声信号”意指在为了获得超声图像而对其进行处理之前由探针发射并由人体反射到同一探针的超声信号；然而，如果未另行规定，则要规定“超声图像”意指沿着由探针发射的超声束的传播平面获得的B模式类型的超声图像。
[0015]然而，要规定的是，“与确定的ROI对应的原始超声信号”意指原始超声信号的经过适当处理后产生与感兴趣区域(ROI)相关的超声图像的段的部分。
[0016]事实上，众所周知，由于由位于更深处的组织反射的信号在被反射后使用更长的时间到达探针，因此，超声图像中的每个像素的位置与超声信号之间的相关性是作为超声脉冲发射和相对回波接收(经反射的信号)之间的时间间隔的函数而实施的。
[0017]因此，无论可能的后续处理的性质如何，为了隔离在超声图像中产生确定的段的原始超声信号部分，“与确定的ROI对应的原始超声信号”的分段在时域中发生。
[0018]然而，如果未另行规定，则根据现有技术中众所周知的情况，使用的超声探针意指包含被配置为发射并排布置的多个超声信号的压电换能器或CMUT的阵列的探针，使得超声图像的垂直线(“视线”)对应于每个信号，并且并排布置的线的组件允许再次构成超声图像。为了描述的简洁和清晰，规定参考单个超声信号描述对超声信号实施的处理。显然，即使在没有明确规定的情况下，很明显，所有处理都可以方便地应用于多个原始超声信号，每个原始超声信号都由包括在超声探针中的压电换能器中的一个接收。
[0019]然而，规定了原始信号(射频超声信号)的“点”意指单个采样点中的原始信号的值：在20MHz采样中，作为纯粹示例，获得所获取的信号的每毫秒20000点。
[0020]还规定，以下描述的所有处理均通过回波描记设备实施，该回波描记设备至少设有至少包括压电换能器或CMUT的阵列的超声探针以及所述探针的适当引导装置，具有用于处理信号的计算装置，该计算装置被配置为生成通过所述探针发送的信号并分析由所述探针接收到的信号以获得超声图像，具有包括图形界面和诸如例如键盘和/或指针设备的控制装置的用户交互装置。
[0021]使用的设备包括在现有技术中已知的类型的HIFU超声探针。优选地，所述探针包括被配置为发射和接收频率和强度对超声成像有用的超声信号的压电换能器或CMUT的阵列以及被配置为发射高强度聚焦超声信号的压电换能器的阵列。
[0022]也作为整体的这些设备在现有技术中是已知的，并且通常用于超声技术中。然而，规定用于实施以下描述的方法的超声设备被配置为处理用于确定超声图像的原始超声信号(射频超声信号)，但也为了实施以下处理存储原始超声信号：这是在市售超声成像设备中不可用的功能。
[0023]如前所述，由本专利技术解决的问题是提供用于肿瘤肿块治疗的方法，该方法通过独
特的超声探针允许：
[0024](i)个性化肿瘤肿块；
[0025](ii)定义要实施HIFU治疗的区域；
[0026](iii)核实探针相对于用于HIFU治疗的肿瘤肿块的正确定位；
[0027](iv)通过HIFU治疗肿瘤肿块；
[0028](v)核实实际治疗的区域的延伸。
[0029]可以通过自动组织分类方法，或通过医生的手动个性化来实施肿瘤肿块个性化的点(i)。
[0030]除了医生可确定的可能进一步延伸的缓冲区，点(ii)中的待治疗区域的定义作为被识别为肿瘤的区域向医生提出。显然，该区域的定义也可以由医生定义，并通过设置在回波描记设备上的适当命令在超声图像上突出显示。
[0031]众所周知，HIFU治疗的效果(如果治疗施加于肿瘤肿块，则为积极，如果治疗施加于健康组织，则为消极)与治疗后组织达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种被配置为实施HIFU治疗并在HIFU治疗期间实时检测治疗区域中的温度分布的超声设备，所述设备包括：－至少包括压电换能器或CMUT换能器的阵列的超声探针；－所述超声探针的引导装置；－被配置为接收和存储由所述组织反射并由所述压电换能器或CMUT换能器中的每个获取的所述原始超声信号、为了生成超声图像而处理所述经反射的原始超声信号以及对由所述组织反射的所述原始超声信号实施其它处理的计算装置，其特征在于，被配置为实施用于确定组织的实际声学加热率的方法的计算机程序被加载于所述计算装置上，所述方法包括以下步骤：a)在超声图像(14)内识别其内提供待治疗区域(16)的感兴趣区域(15)，b)分配起始温度分布，通过所述起始温度分布将温度值分配给ROI的每个点，c)以预定时间间隔发射聚焦在包含于所述ROI中的焦点(11)上的高强度超声束(100)，随后发射宽带超声脉冲(200)，并检测由被治疗组织反射和/或发射的超声信号，d)为了获得参考频谱(200s)，响应于所述宽带超声脉冲(200)，实施所述经反射的超声信号的频率变换，e)迭代地重复步骤c)和d)，从而获得每个迭代的频谱，f)假设当响应于宽带超声脉冲(202)检测到的频谱(202s)包括在参考频谱(200s)中未提供的多个峰值(2021)时，焦点(11)处的温度等于被治疗组织的预定温度和功能，g)根据所述预定温度和所述高强度超声束(100)的强度确定实际声学加热率Q。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定温度等于100℃。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在执行期间通过对组织部分的测试确定所述温度，对于所述组织部分，能够直接测量温度。4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，通过利用假设在点b)处分配的所述温度分布作为起始条件而迭代地求解加热扩散方程，来计算实际声学加热率。5.根据上述权利要求1所述的设备，其特征在于，通过对每个迭代实施以下步骤对所述峰值(2021)进行个性化：f.1)从在每个HIFU治疗后获得的谱(202s)中减去参考谱(200s)，f.2)对两个谱(202s、200s)之间的差值高于预定阈值的所有频率(f1、f2、f3)进行个性化，f.3)如果存在谱之间的所述差值低于第二预定阈值的、至少比频率(f1)低(f1
′
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：艾麦迪克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：