磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机及其定位方法技术

本发明专利技术公开了一种磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机，其包括：一定位模块，并且该定位模块在MRI图像中的位置作为图像基准，计算机系统中的比较模块，该比较模块用于将该患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的位置与图像基准比较，并根据比较结果输出比较信号；计算机系统中的修正模块，用于根据比较信号对患者目标区域的水平切面图像中患者的组织图像的位置进行修正。在磁共振成像的基础上，增加定位模块，通过比较、计算定位模块的位置对患者目标部位实现目标范围内超声发射点的高精度定位及患者身体移位后的超声发射点重新跟踪匹配定位，以保证聚焦超声治疗肿瘤的安全性和有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是涉及一种磁共振导引聚焦超声进行无创消融治疗肿瘤的集成系统及其精确定位方法。
技术介绍
磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机是将磁共振成像技术(MRI)与聚焦超声肿瘤消融治疗技术(HIFU)融为一体，成为一个系统，在该系统中用MRI对患者病灶进行诊断、定位、监控、测温、疗效评估，用HIFU实施肿瘤消融治疗，实现真正意义上的磁共振导引聚焦超声肿瘤治疗技术。MRI部分主要由永磁磁体、梯度磁场、射频脉冲发生器、接收装置以及控制计算机 (谱仪)等构成。HIFU部分主要由治疗头(内含整体、球面聚焦型式的自聚焦或相控阵超声换能器)、超声功率发生器、水处理装置、治疗头运动机构、治疗床、控制计算机等构成。两部分的操作、控制、通讯由计算机通过专用软件实现。MRI基本工作原理是利用人体中丰富的氢原子在磁场中的核物理特征，即原子在磁场作用下发生磁化，共振，驰豫的过程，然后通过磁敏感接收线圈检测原子在这些过程中所释放出来的电磁波相位、频率、强度，最后通过计算机处理，转换成数字影像，将人体组织以明暗特征的形式显示于屏幕上，实现HIFU治疗时定位、监控、测温等的导引功能。HIFU基本工作原理是通过超声功率发生器驱动治疗头中的超声换能器，产生高强度聚焦超声波，经脱气水耦合，聚焦于患者病灶区，通过超声波的机械效应、热效应、空化效应等，使肿瘤组织迅速升温(》650C )，在短时间内产生凝固性坏死。超声换能器以扫描 (相控变焦或焦点移动)的方式对病灶进行逐点治疗，从而达到消融整个肿瘤组织的目的。在上述集成系统中，发射聚焦超声波的超声换能器与患者肿瘤部位的定位关系的准确性，直接影响到集成系统的安全性和治疗的有效性。高精度的定位系统是利用聚焦超声波进行治疗肿瘤的关键技术之一，磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机，是用磁共振成像，定位患者的肿瘤位置，磁共振成像的优点是图像清晰，但由于磁共振本身磁场的不稳定性，存在物体在磁共振图像中位置有所漂移的问题，当然这对一般的磁共振诊断影响不大，因为磁共振诊断，是相对于病人的图像，比如医生在描述时会都说“第5腰椎”以描述肿瘤的位置，因而即使磁场存在不稳定性但用于诊断是没问题的，然而把磁共振应用于聚焦超声肿瘤消融的定位，磁场不稳定的问题就变得非常严重， 因为HIFU和MRI系统在位置上的重合，是利用磁场中心位于MRI图像上的中心这一特点， 如果磁共振的图像无规则的漂移，则直接导致了 HIFU定位不精确，从而造成治疗产生偏差的问题。倘若能找到一种精确的定位装置，并将其用于磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机中， 则能有效避免因定位不准确而造成的医疗事故。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机由于磁场不稳定造成的定位不准确的缺陷，提供一种能修正磁场偏移、精确定位肿瘤组织位置并对其进行无创肿瘤消融的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机，其包括用于获得目标区域的水平切面图像的MRI装置以及该MRI装置中的信号采集单元、治疗床、计算机系统、显示器和HIFU治疗装置，其特点在于，该磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机还包括一定位模块，并且该定位模块在MRI图像中的位置作为图像基准，其中该MRI图像为校准后的MRI装置获得的目标区域的水平切面图像，该目标区域的水平切面图像中包括定位模块的图像；计算机系统中的比较模块，其中MRI装置获得的患者目标区域的水平切面图像包括患者的组织图像和定位模块的图像，该比较模块用于将该患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的位置与图像基准比较，并根据比较结果输出比较信号；计算机系统中的修正模块，用于根据比较信号对患者目标区域的水平切面图像中患者的组织图像的位置进行修正；其中该定位模块被固定在该信号采集单元的采集范围内，该比较模块与该修正模块相连。优选地，该比较信号为χ轴、y轴和ζ轴的坐标信息，其中垂直于治疗床长度方向的为X轴，平行于治疗床长度方向的为y轴，垂直于治疗床平面的方向为Z轴，该图像基准、 该患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的位置以及患者目标区域的水平切面图像中患者的组织图像的位置均以χ轴、y轴和ζ轴的坐标表示。优选地，该比较模块包括χ轴比较单元和y轴比较单元，分别用于比较χ轴和y轴上该图像基准和该患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的位置之间的位移差。优选地，该比较模块还包括ζ轴比较单元，用于根据y轴比较单元比较的结果比较ζ轴上该图像基准和该患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的位置之间的位移差，该定位模块包括一充满硫酸铜溶液的容器，该容器中包括一测量柱体，该测量柱体平行于ζ轴的垂直切面具有两条直角边以及一条连接两条直角边的曲边，所述直角边分别与 y轴、ζ轴平行，该曲边在由y轴、ζ轴构成的坐标系中是以一单调函数ζ = f (y)来确定的。优选地，该测量柱体平行于ζ轴的垂直切面为三角形或梯形或四分之一圆形。优选地，该测量柱体是由不影响核磁共振成像的非金属材料制成的，所述非金属材料可以为玻璃、有机玻璃、塑料。优选地，该计算机系统中还包括一用于判断患者相对于定位模块的位置是否改变的判断模块，该判断模块与该比较模块相连。优选地，该定位模块被固定于治疗床的床面上方。本专利技术还提供一种使用如上所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特点在于，包括以下步骤S1、记录定位模块在MRI图像中的位置，并将该定位模块在MRI图像中的位置作为图像基准，其中该MRI图像为校准后的MRI装置获得的目标区域的水平切面图像，该目标区域的水平切面图像中包括定位模块的图像；&、通过MRI装置获取患者目标区域的水平切面图像，该患者目标区域的水平切面图像中包括患者的组织图像和定位模块的图像；S3、比较模块将患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的位置与图像基准进行比较，并根据比较结果输出一比较信号至修正模块；S4、修正模块根据比较信号对患者目标区域的水平切面图像中患者的组织图像的位置进行修正，并得到修正后的患者的组织图像的位置；S5, HIFU治疗装置根据修正后的患者的组织图像的位置进行治疗。优选地，步骤S1之前还包括建立坐标轴χ轴、y轴和ζ轴的步骤，其中垂直于治疗床长度方向的为X轴，平行于治疗床长度方向的为y轴，垂直于治疗床平面的方向为Z轴。优选地，该定位模块包括一充满硫酸铜溶液的容器，该容器中包括一测量柱体，该测量柱体平行于ζ轴的垂直切面具有两条直角边以及一条连接两条直角边的曲边，所述直角边分别与y轴、ζ轴平行，该曲边在由y轴、ζ轴构成的坐标系中由一单调函数ζ = f (y) 确定，其中步骤S1中记录定位模块在MRI图像中的位置为记录记录定位模块在MRI图像中的χ轴、y轴和ζ轴的坐标信息Xl、yi和Zl，步骤&中获取的患者的组织图像和定位模块的图像在患者目标区域的水平切面图像中的位置以χ轴、y轴和ζ轴的坐标信息x2、y2和τ2表示，其中 Zi = f (Y1), Z2 = f (y2)。优选地，该比较模块包括χ轴比较单元、y轴比较单元和ζ轴比较单元，步骤&还包括以下步骤χ轴比较单元、y轴比较单元和ζ轴比较单元分别计算患者目标区域的水平切面图像中定位模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何烨，董家贤，李大为，蒋继伟，陈义胜，周勇，胡玲，肖峰，
申请(专利权)人：上海爱申科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：