用于非侵入性的治疗疗法的移动补偿制造技术

可以通过下述方式来促进移动组织的治疗：识别在组织体积内的体素；将与治疗相关的属性与体素相关联；并且，基于组织的移动来移位体素的位置。然后可以基于移位的体素的与治疗相关的属性来改变一个或多个治疗参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于非侵入性的治疗疗法的移动补偿对于相关申请的交叉引用本申请要求在2010年7月29日提交的美国临时申请No.61/368,895的优先权和权益，其整体公开由此通过引用被包含在此。
本专利技术总体上涉及用于使用声能来执行非侵入性过程的系统和方法，并且更具体地涉及用于在治疗期间聚焦和调整超声能量的传送的系统和方法。
技术介绍
可以以下述方式来治疗诸如在病人的颅骨或其他身体区域内的良性或恶性肿瘤或血块之类的组织：通过以外科手术去除该组织来侵入性地治疗或通过使用例如热消融来非侵入性地治疗。两种手段可以有效地治疗在大脑内的特定局部情况，但是都涉及用于避免破坏或损害其他健康组织的精细过程。除非不会破坏健康组织或其破坏不大可能不利地影响生理功能，否则外科手术可能对于其中有疾病的组织融入到健康组织内的情况不适合。可以使用聚焦的超声波来完成的热消融对于治疗由相邻的健康组织或器官围绕的有病组织具有特别的吸引力，因为超声能量的效果可以被限制到良好限定的目标区域。因为较短的波长，所以超声能量可以被聚焦到具有仅几毫米的截面的区域（例如，在一兆赫兹（1MHz）下，在截面上小至1.5毫米（mm））。而且，因为声能一般会良好地穿透软组织，所以介入解剖通常并不会对限定期望的聚焦区域施加障碍。因此，可以将超声能量聚焦在小的目标处，以便消融有病的组织，而不显著地损害周围的健康组织。为了将超声能量聚焦到期望的目标，可以向具有多个换能器元件的压电换能器发送驱动信号，使得在聚焦区域处进行积极干预。在该目标处，可以传递足够的声能以加热组织，直到出现坏死，即，直到破坏了组织。优选的是，如果有的话，则仅最小程度地加热在聚焦区域之外的、沿着声能通过的路径（“通过区域”）的组织，由此最小化地损害在聚焦区域之外的组织。然而，因为人体是柔性的并且会移动（例如，因为呼吸），所以随着时间的经过以多个超声处理来传递的治疗——即使当在彼此的几秒内被传递时——可能要求对于定标和/或对于一个或多个治疗参数的临时调整。事实上，超声能量的吸收本身可能通过例如膨胀来改变目标的形状和/或位置，使得类似的改变成为必要。在既要实现目标的完全消融又要同时避免对于健康组织的损害的情况下，这构成了较大的挑战。因此，需要用于以下述方式有效地聚焦声能的系统和方法：该方式不会不利地影响周围的组织，并且可以在考虑目标和周围组织的形态改变和移动的情况下以及时的方式被执行。
技术实现思路
本专利技术提供了促进超声能量向目标组织的非侵入性的、聚焦的传递的过程和系统，通常用于在留下相邻的组织的同时破坏目标（例如，通过消融）的目的。通常，该技术使用闭环反馈手段，该手段跟踪和处理在治疗期间的解剖移动和/或形态改变。本专利技术的各个方面包含：获得治疗区域（即，目标和周围的组织）的三维（3D）图像，并且将该图像分析为“体素”——即，体积像素，各种属性可以与该体素相关联。这样的属性可以例如包括由体素表示的组织可以容忍的最大剂量和/或用于消融组织所需的最小剂量。体素可以例如位于目标区域（即，意欲被治疗的区域）中并且需要完全的热剂量，或者位于目标区域外部，其中，剂量容忍取决于组织的类型。可以在全局的基础上（即，对于整体的治疗区域）跟踪病人的解剖的移动，并且，基于全局解剖移动来更新每一个体素的坐标。替代地，可以在体素级别上直接地跟踪移动。基于更新的体素坐标，按照解剖当时的存在调整对其传递的治疗，而不是按照其先前的存在。在第一方面，提供了一种用于监控组织体积的移动以促进组织的治疗的方法。所述方法包含：在组织的移动之前，在体素坐标空间内通过计算来识别与所述组织体积对应的体素；并且，在计算机存储器中将与治疗相关的属性与所述体素的至少一些相关联。所述与治疗相关的属性可以包括体素是否是目标体素、低能量容忍体素或非通过体素。而且，它们可以包括最佳的、最大可容忍的和/或最小有效的温度和/或能量剂量。在一些实施例中，属性包括关于体素的治疗历史的信息，例如，是否在先前的治疗剂量中成功地治疗了体素。所述方法进一步包含：确定用于表征所述组织的移动的参数。通过跟踪在所述组织体积内的解剖标志，并且/或者通过对于所述组织体积的一系列暂时移位的图像执行基于图像的相关，可以确定所述移动表征参数。所述参数可以表征刚性以及非刚性移动。基于所述确定的参数，在所述体素坐标空间内通过计算来移位所述体素的位置。然后，基于移位的体素的所述与治疗相关的属性来改变一个或多个治疗参数（诸如，相对于组织的能量源的位置或在治疗期间组织被暴露到的能量的强度或剂量）。在一些实施例中，所述方法包括：采样随着时间接收的图像数据，并且对针对移动校正的体素属性数据进行平均，从而改善与所述图像数据相关联的信噪比。在第二方面，本专利技术涉及一种用于监控病人体内的组织体积的移动以促进治疗的系统。所述系统包括存储器（诸如，寄存器、高速缓存、随机存取存储器或大容量存储装置），用于存储所述组织体积的一个或多个三维图像。而且，所述系统包括处理器，用于（i）基于所述图像来识别在所述体积内的体素，（ii）在所述组织的移动之前向所述体素分配体素空间坐标，（iii）将与治疗相关的属性与所述体素的至少一些相关联，（iv）确定用于表征所述组织的移动的参数，（iv）基于所述参数来确定在所述体素坐标空间内的所述体素的移位位置，并且（v）基于移位的体素的所述属性来改变至少一个治疗参数。所述系统也可以包括数据存储模块，用于存储与所述体素相关联的所述体素空间坐标和所述与治疗相关的属性。而且，所述系统可以包括用于获得所述三维图像的成像装置。在一些实施例中，所述系统包括：超声换能器，用于向所述治疗体积传递超声能量；以及，控制器，用于基于改变的治疗参数来调整来自所述换能器的超声能量的所述传递。在第三方面，本专利技术提供了一种用于通过将组织暴露到来自源的能量（例如，通过向所述组织施加聚焦的超声波）来治疗组织体积的方法。所述方法包含：在体素坐标空间内识别与所述组织体积对应的体素；并且，将与治疗相关的属性与所述体素的至少一些相关联（例如，通过指定体素是否是目标体素、低能量容忍体素或非通过体素）。而且，所述方法包括：检测所述组织的移动；表征在三个维度中的移动；基于所述表征通过计算来移位在所述体素坐标空间内的所述体素的位置（移位的体素保留它们相关联的属性）；并且，基于移位的体素的所述表征的移动和所述属性来治疗所述组织。附图说明通过结合附图一起阅读下面描述的优选实施例和权利要求，将更全面地明白本文公开的本专利技术的上述和其他目的、特征和优点以及本专利技术本身。图1是图示根据一个实施例的移动补偿系统的框图；以及图2是图示根据一个实施例的因为组织移动导致的体素的位置改变的示意图。具体实施方式在各个实施例中，本专利技术提供了技术和支持系统，用于监控包括目标和周围器官和/或解剖区域（以下统称为“治疗区域”或“治疗体积”）的组织的体积的移动，以促成使用各种非侵入性治疗方式的任何一种的组织的治疗。治疗区域可以被定义为3D体积像素（或“体素（voxel）”）的集合，其中每个体素被分配——作为与该体素相关联的属性的——最佳（或接近最佳）的剂量或温度水平。可以在治疗之前并且/或者在治疗剂量传递之间的治疗期间执行初始体素识别和属性的相关联。因为任何移动可以使得治疗区域的位置和形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.29 US 61/368,8951.一种用于监控病人体内的组织体积的移动以促进其治疗的系统，所述系统包括：存储器，用于存储所述组织体积的一个或多个三维图像；处理器，用于(i)基于所述图像来识别在所述体积内的体素，(ii)在所述组织的移动之前向所述体素分配体素空间坐标，(iii)将与治疗相关的属性与所述体素的至少一些相关联，(iv)确定用于表征所述组织的移动的参数，(v)基于所述参数来确定在所述体素坐标空间内的所述体素的移位位置，并且(vi)基于移位的体素的所述属性来改变至少一个治疗参数；其中，所述属性包括体素是否是目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·沃特曼，E·扎迪卡里奥，S·维塔克，
申请(专利权)人：因赛泰克有限公司，
类型：
国别省市：