具有集成热声温度测量的热消融系统技术方案

公开了一种用于组织的热消融和所述组织的温度监测的系统。该系统包括被配置成插入到组织中的插入设备；射频源，该射频源被配置为经由插入设备将消融射频能量传输到所述组织中，以在所述组织内生成热量；脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为对射频源加以脉冲，以经由插入设备以预定脉冲速率提供非消融射频脉冲，并在所述组织中生成热声信号，其中消融和非消融射频脉冲从插入设备的尖端同时发射；用于接收热声信号的超声波换能器；以及处理器，该处理器被配置为利用热声信号来计算所述组织的温度，其中处理器利用独立于消融能量的热声信号部分，并且其中处理器还被配置为确定插入设备在组织内距表面的深度，并将所计算的温度与深度相关联。度相关联。度相关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成热声温度测量的热消融系统
[0001]领域
[0002]本申请涉及热消融系统中的温度测量。特别地，本申请公开了用于实时组织温度测量的热声系统和方法。
[0003]背景
[0004]肿瘤切除仍然是许多原发性和转移性病变的“金标准”。然而，由于存在不可切除的疾病、患者合并症或患者对麻醉的敏感性，大多数患者是不适合手术的(surgical candidate)。微波(MW)消融是可替代的治疗方法，其在世界范围内越来越受欢迎，因为它已经被证明为各种组织恶性肿瘤提供受控的组织破坏。消融技术可以包括但不限于射频(RF)或高强度聚焦超声波或激光。MW消融结合了成本效益、优越的消融区域控制、简化的后勤(simplified logistics)、更短时间内的更大加热以及显著降低对“热沉(heat
‑
sink)”效应的敏感性。为了本公开的目的，“热沉”效应是(例如由血液流动引起的)身体内能量的不期望的热传递。这些优点与以降低的成本提高安全性和效果的全球趋势相一致。在MW消融中，介电损耗将靶病变加热至细胞毒性水平(>60℃)，并且经由温度依赖性凝固性坏死而发生细胞死亡。由于最佳分布的目标温度与改善的结果高度相关，所以精确的加热控制和监测是极其重要的。
[0005]MW消融系统使用介电迟滞(dielectric hysteresis)将靶组织加热到细胞毒性水平(至少60℃)，并经由凝固性坏死有效地导致组织死亡。精确的温度控制对于确保治疗效果是极其重要的。不充分的加热使组织容易发生肿瘤复发，而过度消融可能导致对邻近正常组织或非靶器官的附带损伤。
[0006]以前用于监测组织温度的方法包括侵入性方法和非侵入性方法。侵入性方法造成出血和感染风险。非侵入性策略已经利用了由于感知深度、温度敏感性、时间分辨率或高昂成本的限制而被证明是次优的成像。
[0007]准确的温度监测和实时剂量调节对于改善消融是重要的。因此，对于可以确保有效消融治疗同时限制健康组织损伤程度的系统和方法的需求仍然没有得到满足。
[0008]概述
[0009]在一个实施例中，用于组织的热消融和所述组织的温度监测的系统包括：插入设备，该插入设备被配置为插入所述组织中；射频源，该射频源被配置为经由插入设备将消融射频能量传输到所述组织中，以在所述组织内生成热量；脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为对射频源加以脉冲，以经由插入设备以预定脉冲速率提供非消融射频脉冲，并在所述组织中生成热声信号，其中消融射频能量和非消融射频脉冲从插入设备的尖端同时发射；超声波换能器，该超声波换能器被配置为接收热声信号；以及处理器，该处理器被配置为利用热声信号来计算所述组织的温度，其中处理器利用独立于消融能量的热声信号部分，并且其中处理器还被配置为确定插入设备在组织内距表面的深度，并将所计算的温度与所确定的深度相关联。
[0010]在单独的实施例中，插入设备是针形热消融工具。
[0011]在单独的实施例中，射频源具有在10MHz和100GHz之间的频率。
[0012]在单独的实施例中，脉冲发生器具有在0.1纳秒和10微秒之间的脉冲持续时间。
[0013]在单独的实施例中，处理器还被配置为(例如当在所述组织内检测到蒸汽时)启动警报。
[0014]在单独的实施例中，处理器还被配置为基于所计算的所述组织的温度来控制射频源。
[0015]在单独的实施例中，处理器还被配置为当所计算的所述组织的温度大于预定义阈值时，将射频源控制到OFF操作状态。
[0016]在单独的实施例中，处理器还被配置为将温度传输到显示器。
[0017]在单独的实施例中，处理器还被配置为接收与组织相关联的B模式超声波图像，并将所计算的所述组织的温度叠加到B模式超声波图像上。
[0018]提供本概述仅仅是为了介绍某些概念，而不是为了标识所要求保护的主题的关键或极其重要的特征。
[0019]附图简述
[0020]现在将参照附图更全面地描述实施例，其中：
[0021]图1A示意性地示出了在执行超声波测量时具有集成热声温度测量的热消融系统的实施例。
[0022]图1B示意性地示出了在执行热声测量时具有集成热声温度测量的热消融系统的实施例。
[0023]图2示出了示例性热声换能器。
[0024]图3示出了示例性氮化镓放大器。
[0025]图4A将热声信号数据显示为2D重建信号。
[0026]图4B示出了随时间变化的信号增加的示例性2D重建图以及通过加热区域中心的相对信号增加轮廓(profile)。
[0027]图5示出了在离体肝组织的两探针微波消融期间的示例性红外热成像图像叠加。
[0028]图6示出了根据实施例的用于组织的热消融和所述组织的温度监测的方法。
具体实施方式
[0029]当结合附图阅读时，将更好地理解前述概述以及以下对某些示例的详细描述。如本文所使用，以单数引入且前面有单词“一(a)”或“一个(an)”的元件或特征应被理解为不一定排除元件或特征的复数。此外，对“一个示例(one example)”或“一个实施例(one embodiment)”的引用不旨在被解释为排除也结合所述元件或特征的附加示例或实施例的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包括(comprising)”或“具有(having)”或“包含(including)”具有特定特性的元件或特征或多个元件或特征的示例或实施例可包括不具有该特性的附加元件或特征。同样，应理解，术语“包括(comprises)”、“具有(has)”、“包含(includes)”意味着“包括但不限于”，并且术语“包括(comprising)”、“具有(having)”和“包含(including)”具有等同的含义。
[0030]如本文所使用，术语“和/或”可包括一个或更多个相关联的列出的元件或特征的任何和所有组合。本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例或设计优选或更有利，而是旨在意味着用作示例、实例或说明。
assessments)没有用。
[0040]多重磁共振(MR)测温方法已经证明了具有高空间分辨率和高温度敏感性的三维体积。然而，这些优点伴随着高昂的成本、复杂的后勤、有限的可用性、不足的时间分辨率周期和运动伪影敏感性。
[0041]相比之下，将基于电磁波的技术的高对比度和特异性与基于声波的感测方式的高分辨率和深度穿透相结合。如本公开中所讨论的，使用同一导管来加热和生成热声脉冲，实时热剂量测定可以被添加到商业MW消融和US系统中，从而以较低的成本显著提高癌症消融治疗的质量。
[0042]的各种实施例包括：使用MW消融天线来降低成本和最大化热声热感测；利用消融针来传送足以诱导热声信号的治疗性组织加热微波能量和非治疗性更高功率脉冲的微波能量两者；紧凑的超高效MW源的新颖设计，其最大化便携性，同时降低尺寸和成本；和/或固态技术允许从壁式插座的能量(wa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】1.一种用于组织的热消融和所述组织的温度监测的系统，所述系统包括：插入设备，其被配置为插入所述组织中；射频源，其被配置为经由所述插入设备将消融射频能量传输到所述组织中，以在所述组织内生成热量；脉冲发生器，其被配置为对所述射频源加以脉冲，以经由所述插入设备以预定脉冲速率提供非消融射频脉冲，并在所述组织中生成热声信号，其中，所述消融射频能量和所述非消融射频脉冲从所述插入设备的尖端同时发射；超声波换能器，其被配置为接收所述热声信号；以及处理器，其被配置为利用所述热声信号来计算所述组织的温度，其中，所述处理器利用独立于所述消融能量的热声信号部分，并且其中，所述处理器还被配置为确定所述插入设备在所述组织内距表面的深度，并将所计算的温度与所确定的深度相关联。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述插入设备是针形热消融工具。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：安德拉生命科学公司，
类型：发明
国别省市：