用于治疗性处理的装置和用于控制处理装置的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380014027.X

申请日:

2013.03.14

公开号:

CN104168954A

公开日:

2014.11.26

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):A61N 7/02申请日:20130314|||公开

IPC分类号:

A61N7/02

主分类号:

A61N7/02

申请人:

泰拉克利昂公司

发明人:

S·杨; F·拉考斯特

地址:

法国马拉科夫

优先权:

2012.03.14 EP 12159445.1

专利代理机构:

北京泛华伟业知识产权代理有限公司 11280

代理人:

王勇;王博

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内容摘要

本发明公开了用于治疗性处理的装置(1)和方法,包括能够针对靶(3)发射高强度波(HIFU)以便处理靶的声处理换能器(2)。高强度波具有焦点。该装置包括至少一个用于检测在靶(3)中由所述高强度波引起的组织特性变化的检测器(15)。装置(1)还包括至少一种用于时间测量的工具或用于检测组织特性变化出现的频率的工具,所述至少一种用于时间测量的工具能够测量从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间t标志。

权利要求书

1.  一种用于治疗性处理的装置(1),所述装置(1)包括:
-声处理换能器(2),所述声处理换能器(2)能够针对靶(3)发射高强度波(HIFU)以便处理所述靶,所述高强度波具有焦点,和
-至少一个检测器(15),所述至少一个检测器(15)用于检测在所述靶中由所述高强度波引起的组织特性变化,
-其特征在于,
-所述装置还包括至少一种用于时间测量的工具,所述至少一种用于时间测量的工具能够测量从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间t标志,或
-用于检测组织特性变化出现的频率的工具。

2.
  根据权利要求1所述的装置(1),其特征在于所述组织特性变化是高回声标志的出现。

3.
  根据权利要求1所述的装置(1),其特征在于所述检测器是检测关于所述HIFU换能器的反射射频信号中的变化的射频耦合器。

4.
  根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其特征在于所述检测器(15)包括能够提供所述靶(3)及其环境的成像表示的第二声成像换能器。

5.
  根据权利要求4所述的装置(1),其特征在于所述发射的HIFU波的焦点处于所述第二声成像换能器的超声成像平面中。

6.
  根据权利要求1所述的装置(1),其特征在于所述检测器(15)包括用于检测在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化的装置。

7.
  优选根据权利要求1所述的用于治疗性处理的装置(1),所述装置(1)包括声处理换能器(2)、生成给所述声处理换能器提供动力的射频信号的射频发生器(8)和检测器(15),其特征在于所述检测器(15)由排列在所述声处理换能器(2)的电源线上的射频耦合器(9)组成,其中所述射频耦合器(9)检测所述反射的射频信号或所述反射的射频信号的包络的特征性特点。

8.
  根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其特征在于所述装置(1)包括用于贮存参考曲线的工具和用于比较测量的值与所述参考曲线的工具。

9.
  根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其特征在于所述装置(1)包括用于对操作者展示所述时间t标志的显示器。

10.
  根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其特征在于所述装置(1)包括基于t标志用于测定用于后续HIFU脉冲的功率Pe和/或时间ton的工具。

11.
  根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其特征在于所述装置(1)包括至少两个检测器。

12.
  根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),其特征在于所述装置(1)包括至少两个用于时间测量的工具和基于来自所述不同时间测量工具的不同t标志值用于测定平均t标志的工具。

13.
  一种优选通过根据权利要求1-10中任一项所述的装置用于控制治疗性处理装置(1)的方法,所述方法包括借助于测量时间t标志来监控靶(3)通过HIFU换能器的HIFU处理的步骤,其中所述时间t标志是从HIFU脉冲发射开始到检测高回声标志的时间。

14.
  根据权利要求13所述的方法,其特征在于高回声标志通过测量在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化进行检测,其中所述干扰在成像超声换能器和声处理换能器的超声波之间发生。

15.
  优选根据权利要求13所述的用于控制治疗性处理装置的方法,其特征在于通过借助于在所述HIFU换能器的电源线上的射频定向耦合器(9)测定所述反射的射频(RF)信号的特征性特点来检测组织变化。

16.
  根据权利要求13所述的方法,其特征在于组织特性变化通过能够提供所述靶(3)及其环境的成像表示的声成像换能器进行检测。

17.
  根据权利要求13-16中任一项所述的方法,其特征在于所述治疗性处理装置(1)是初始化的,其中所述初始化包括下述步骤:
-将来自声处理换能器的至少一个初始校正HIFU脉冲以电功率P1发射到待处理的靶(3)上,和
-测量在所述初始校正HIFU脉冲发射和组织特性变化检测之间的时间t标志,和
-测定电功率Pe,以便获得用于后续脉冲的在所述靶(3)处的预定HIFU强度。

18.
  根据权利要求13-17中任一项所述的方法,其特征在于由所述声处理换能器发射的HIFU脉冲的所述功率Pe或ton基于对先前脉冲测量的t标志值或基于经过几个先前脉冲的t标志进化和所述电功率Pe的后续调整进行修改。

19.
  根据权利要求13-17中任一项所述的方法,其特征在于由所述声处理换能器发射的HIFU脉冲的所述功率Pe或ton基于组织特性变化出现的频率进行修改。

20.
  根据权利要求11-17中任一项所述的方法,其特征在于所述方法包括下述步骤:
-用检测组织特性变化的第一方法,测定从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间t标志1
-用与所述第一方法不同的第二方法测定第二时间t标志2
-基于t标志1和t标志2测定t标志

说明书

用于治疗性处理的装置和用于控制处理装置的方法
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求用于治疗性处理的装置和用于控制治疗性处理装置的方法。
背景技术
特别地,本发明涉及通过聚焦高强度超声(HIFU)的处理。
常规地,在HIFU(高强度聚焦超声)技术中,声处理换能器将集中声波发射到靶组织内。这些波由组织吸收,这在聚焦区中的组织中引起温度升高。该温度升高依次又允许产生坏死,并且由此允许破坏在一定距离处的活组织,而无任何直接接触。
与HIFU技术相关的主要挑战之一是由该技术产生的温度增加和损害大小的控制。在用于控制一些装置实现的可能性中有MRI成像,所述MRI成像允许处理区域中的温度的直接显现。然而,这些MRI系统是昂贵的并且导致治疗的高成本。
此外,例如在WO 2010/020730中已提出了使用超声成像作为温度或损害大小指示的间接测量。
由超声引导的一些HIFU系统使用恒定强度值来获得正确的处理功效。此类方法仅在待处理的靶非常接近于HIFU源时才是可能的。在HIFU束在到达靶区域前必须经过皮肤和潜在的其他组织层时的情况下,使用恒定值以适应处理功效将不允许补偿超声路径的不同构型,其将导致在靶向区域中的声强度的极大变化。
另一种方法是使用高回声标志(HEM)的出现作为组织特性局部变化的指示剂。此类方法已例如在WO 2010/020730或WO 2011/036485中描述。由于高回声标志幻影的检测并不容易,并且高回声标志在大约80℃至100℃的温度范围内发生的事实,高回声标志的检测并未视为对于HIFU处理的控制足够可靠。
发明内容
本发明的目的是阻止现有技术的缺点,且特别是产生制备控制处理对靶的作用的可靠方式的装置和方法。
该目的通过根据独立权利要求的装置和方法实现。
特别地,该目的通过用于治疗性处理的装置来实现,所述装置包括至少声处理换能器、至少一个检测器和至少一种用于时间测量的工具或用于检测组织特性变化出现的频率的工具。声处理换能器能够针对靶发射高强度波(HIFU)以便处理靶,其中高强度波具有焦点。检测器能够以技术人员基本上已知的方式检测在靶处由高强度波引起的组织特性变化。用于时间测量的工具能够测量从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间t标志
在本文上下文中,组织特性变化定义为在处理下的组织的声学特性中的任何变化征兆。特别地,本发明涉及组织本身变化的观察。特别地,观察到组织特性中的变化,而无组织内的环境的任何变化,特别是例如无需任何另外试剂例如造影剂的存在。优选地,在声学特性中的变化是高回声标志。组织的声学特性中的变化可以是宽带发射,其可由于空化而发生。特别地,高回声标志是特别是源于新产生的气泡,在处理区域中增加的组织声学反射率的表现。此外,此类变化可例如起源于温度增加和组织沸腾、惰性空化或组织硬化。特别地,由此引起的温度增加和组织沸腾可视为组织本身的相变,所述相变可依照本发明进行观察。高回声标志可反映组织中的气泡的突然出现,所述气泡将局部增加回到换能器的入射超声波反射。这些反射波依次又可通过处理区域的超声图像上的变白或通过对HIFU换能器的反射电信号中的激增而检测到。
该装置允许借助于测量时间而间接控制HIFU处理,所述间接控制因此导致可靠然而成本有效的装置。
基于测量的t标志值,HIFU换能器的功率Pe和/或脉冲持续时间ton适合于获得最佳处理结果。
在实际处理情况下观察到t标志值可从一个脉冲到另一个不同。因为HIFU脉冲在时间中也是有限的(通常为数秒),所以这导致其中组织特性中的变化仅对于一些脉冲出现的情况。此类情况的例子是其中ton=4秒,而t标志的中值为3秒,并且t标志四分位距(IQR)为2秒的情况。在此类情况下,仅3/4的脉冲将显示出组织特性变化。为此,组织特性变化的幻影率也可考虑用于控制 HIFU处理。
根据本发明,Pe代表脉冲持续时间的电功率的恒定值,或通过定义经过脉冲持续时间ton不是零的可变功率定律Pe(t)。
检测器可包括能够发射波以提供靶及其环境的成像表示的声成像换能器,优选第二声成像换能器。
靶的成像表示可在功率波从高强度换能器发射之前、过程中或之后提供。借助于此类装置,在靶处的HIFU影响可以成本有效方式加以控制。
发射的HIFU波的焦点可处于第二声成像换能器的超声成像平面中。
通过此类排列,成像换能器使得能够直接检测在靶处的组织特性变化的出现,而无任何延迟。
检测器可包括例如如WO 2010/020730中所述的用于检测在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化的装置。
该装置借助于检测干扰图像结构的变化来检测组织特性特别是高回声标志的变化,其中干扰图像由于HIFU换能器波由成像换能器波的干扰而产生。
在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化的使用使HIFU换能器的不间断开火(firing)成为可能。这导致更有效的处理。
根据本发明的另一个方面,提供了优选如上所述的用于治疗性处理的装置,所述装置包括声处理换能器、生成给声处理换能器提供动力的射频信号的射频发生器和检测器。检测器包括能够检测反射的射频信号的特征性特点的射频定向耦合器。射频耦合器排列在HIFU换能器的电源线上,这允许分离向前的射频功率(用于通过换能器的治疗性超声生成)及其反射部分。
在反射信号中的目的特征性特点可以是其包络(envelope),或其光谱内容连同其随着时间过去的各自进化或射频信号的其他特征性特点。射频信号的反射部分中的变化指示组织特性的局部变化,使得射频信号的反射部分的监控等于监控组织特性特别是高回声标志的变化。同样地,在组织特性变化的检测经由反射的射频信号完成的情况下,t标志由脉冲开始和检测到射频信号中的变化之间的延迟表示。
可应用于上述目的的射频耦合器的例子是Werlatone 40dB双重定向耦合器,型号C5571。对于本专利申请,仅使用反向功率耦合端口。
此类组织特性变化出现的测量允许仅检测组织特性变化出现或优选测定直到高回声标志出现的时间即t标志测定的成本有效和容易的方法。
该装置还可包括用于贮存参考曲线的工具和用于比较测量的值与参考曲线的工具。
参考曲线可基于经验、理论推导、统计进化或其组合。通常,贮存一条参考曲线/临床应用。优选地,参考曲线含有与HIFU换能器的电功率组合的t标志和/或ton的期望值。参考曲线可由不同靶深度进行计算或可包括允许考虑靶深度的降额因数。
该装置可包括用于对操作者展示时间t标志的显示器。显示器使得操作者能够调整HIFU换能器的功率和脉冲持续时间,以获得最佳处理结果。
该装置可包括基于t标志用于测定用于后续HIFU脉冲的功率Pe的工具。优选地,用于后续脉冲的功率Pe借助于如上所述的参考曲线基于t标志进行测定。
用于测定用于后续脉冲的功率Pe的工具允许基于先前测量的自动调整,并且因此允许最佳处理结果。
该装置可包括几个检测器,优选至少两个检测器。
几个检测器的使用消除一个检测工具的随机误差。因此,测量是更可靠和精确的。优选地,使用用于检测组织特性变化的不同方法,例如一种基于治疗束的超声显像,和一种基于反射的射频信号的特征性特点或被动空化检测。理所当然的是,即使其他方法和多种组合也是适用的。这还消除方法内在测量误差。通过不同方法测定的t标志值优选用作所得的t标志值的基础,所述所得的t标志值用于测定功率Pe和/或脉冲持续时间ton
该装置可包括几种用于时间测量的工具和用于测定平均t标志或测定来自不同t标志值的加权平均时间的工具。
检测器优选提供t标志出现以及检测精确度的置信度值的指示。置信度值考虑用于以技术人员基本上已知的方式测定加权平均值。
加权平均值t标志的测定增强处理功率调整的精确度。
根据本发明的另一个方面,提供了用于控制治疗性处理装置、优选如上所述的装置的方法。该方法包括借助于测量时间t标志来监控靶通过HIFU换能器的HIFU处理的步骤,其中时间t标志是从HIFU脉冲发射开始到检测组织特性变化的时间或通过测量组织特性变化出现的频率f标志。在这种情况下,t标志可由f标志取代。
基于t标志或f标志,几类决定可由装置的操作者或装置自身自动作出,以便更佳调节处理。
处理的调节可通过改变功率Pe或脉冲持续时间ton来进行。此外,脉冲toff和/或脉冲的特定位置之间的时间可以是适合的。
因为时间t标志与靶区带中的HIFU束的强度关联,所以该方法提供了HIFU处理的成本有效和容易的控制。
t标志的分析推导可通过Parker,K.J.,Effects of heat conduction and sample size on ultrasonic absorption measurements.J Acoust Soc Am,1985.77(2):第719-25页的模型完成。该模型表示通过解生物热传导方程在HIFU脉冲焦点中的温度升高。在脉冲过程中,在时间t时温度的增加ΔT通过下式获得:
ΔT=2*α*Iρ0*C0*a24*k0*exp(-r2/a2)*ln(1+4*k0a2*t)---(1)]]>
其中:
-r=与束轴线的距离,
-I=与Pe大致成比例的HIFU脉冲的原位强度
-a=组织中的焦点的半宽度
0=组织的导热率,
-C0=组织的热容量
0=组织的密度,
简化符号获得:
ΔT=I*B0*t0*exp(-r2/a2)*ln(1+tt0)---(2)]]>
与:t0=a24*k0---(3)]]>
其中t0代表热扩散通过焦点所需的时间;和
B0=2*αρ0*C0;---(4)]]>
B0仅取决于组织。
方程2可倒转,以获得在其下获得某一温度增加ΔT的时间t。
t=t0*[exp(ΔTI*t0*B0-1)---(5)]]>
t标志是达到沸腾温度T沸腾并可检测高回声标志的时间。在这种情况下,假定在脉冲施加前37℃的组织温度。
tMark=t0*[exp(TBoil-37I*t0*B0)-1]---(6)]]>
高回声标志可通过测量在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化进行检测。干扰在来自成像超声换能器和声处理换能器的超声波之间发生。
通过测量在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化测量高回声标志的出现不中断处理,并且因此增强处理的效率。此外,通过另一个超声换能器的测量是成本有效的。
根据本发明的另一个方面,提供了用于控制优选如上所述的治疗性处理装置的方法。该方法包括通过借助于在HIFU换能器的电源线上的射频(RF)耦合器检测反射的射频(RF)信号的特征性特点来测定组织特性变化的步骤。
此类方法是可靠和简单的,并且不需要补充性换能器来实现观察HIFU脉冲的目标。
组织特性变化可通过能够发射波以提供靶及其环境的成像表示的声成像换能器,优选第二声成像换能器进行检测。
通过第二声成像换能器检测组织特性变化是成本有效的,并且导致t标志的可靠测定。
治疗性处理装置可以是初始化的,其中该初始化针对脉冲持续时间ton和/或脉冲功率Pe的值,由此初始化包括将来自声处理换能器的至少一个初始校正HIFU脉冲以电功率P1发射到待处理的靶上的步骤。可测量在初始校正HIFU脉冲发射开始和组织特性变化检测之间的时间t标志,并且可测定用于后续脉冲的电功率Pe,以便获得在靶处的预定HIFU强度。
初始化还可基于P1的理论值或基于经验的值或其组合代替或加上初始校正HIFU脉冲。
电功率Pe基于初始化P1和t标志后的已知变量进行测定。在简单的情况下,这可以是线性变换或比例积分微分(PID)。更一般地,可使用曲线例如代表方程(6)的曲线。因为生物热传导方程在大多数情况下是微分方程,所以Pe的修改可基于用于特定临床应用的预定曲线,以获得精确结果。
由声处理换能器发射的HIFU脉冲的功率Pe可基于对先前脉冲测量的t标志值或基于经过几个先前脉冲的t标志进化以及电功率Pe和/或时间ton的后续调整进行修改。
基于一个或多个先前脉冲的功率Pe的修改使得能够控制处理,并且因此导致安全和有效的处理。
此外,由声处理换能器发射的HIFU脉冲的功率Pe或ton可基于组织特性变化出现的频率进行修改。
基于组织特性变化出现的频率的功率Pe或ton的修改还使得能够控制处理,并且导致安全和有效的处理。
可通过施加通过统计过程控制或过滤启发的技术,在考虑其固有分散的同时进行基于t标志或t标志进化的功率调整。
该方法可包括下述步骤:
-用检测高回声标志的第一方法,测定从HIFU脉冲发射开始直到检测到高回声标志的时间T标志1
-用与第一方法不同的第二方法测定第二时间T标志2
-基于T标志1和T标志2测定t标志
因为减少随机误差,所以该方法导致更可靠的t标志测定。
附图说明
本发明借助于实施例在下述中描述。
图1是处理装置的示意图
图2是用于测定反射的HIFU信号的射频耦合器的示意图
图3是反射的信号包络的例子的图形视图
图4是经过多个沸腾温度的强度对HEM计算的时间的图形视图
图5是在给定样品中的Peref测定的图形视图
图6是经过完全样品的标准化Pe的t标志的图形视图
图7是t标志误差分布的图形视图
图8是经过处理过程的统计模型的使用
图9是温度分布曲线和强度分布曲线。显示其中强度保持恒定的恒定线用于比较。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的处理装置1的示意性概述。
装置1通过用户经由图形用户界面7(例如触摸屏)加以控制。处理单元6允许控制不同子系统之间的相互作用。
声处理换能器2将高强度声波(HIFU束)2b发射到靶3上。HIFU波集中于靶区域内的靶3上。射频发生器8提供了用于生成HIFU束的必需射 频功率。该射频发生器8通过处理单元6在功率和定时两者方面加以控制。
超声显像换能器4允许观察靶区域和束传播,条件是它的视野4b包含HIFU束焦点。超声扫描仪5生成供应给处理单元6的图像流。
反射的功率信号通过射频定向耦合器9在射频电源线上敲打,并且随后通过模拟数字转换(ADC)单元10供应给处理单元6。处理单元6含有电路/算法以检测RF信号的变化。计数器/定时器测量在脉冲开始和瞬时RF信号变化之间的时间。
图2显示了在处理单元6中发生的处理的优选实施例。处理单元6提供了允许通过射频发生器8的HIFU发射与HEM检测同步化的共同时基11。该特点允许由HIFU脉冲定时的了解和HEM的检测衍生t标志
来自超声扫描仪5的超声图像流供应给图像处理器12,在其中例如WO 2010/020730中所述的技术允许检索关于干扰模式存在的信息。该处理器的输出连同来自13的输出的检测质量信息和由时基11提供的定时信息一起,供应给推断T标志图像的检测器13。
由模拟数字转换单元10提供的反射的射频信号通过信号处理器14进行处理,以便检索特点例如其包络和/或其光谱内容。这些特点随后连同来自时基11的定时信息一起提供给HEM检测器15,以获得T标志RF连同检测质量信息。
T标志图像和T标志RF两者随后通过处理器16用于经由图形用户界面7给用户提供T标志的最佳估计值。
作为补充,来自处理器12和14的直接输出可直接提供给用户用于补充信息。反射的功率信号的例子在图3中提供。该例子获得2.67秒的T标志RF
基于该信息,用户能够修改处理参数(电功率和ton)并将这些提供给控制时基用于下一个HIFU脉冲。
作为补充,T标志信息可提供给模型和统计处理器17,其将如上所述计算电功率的最佳估计值以用于下一个脉冲。
关于决定Pe值的例子,可使用决策表。下表对应于其中进行目的在于在t标志G=3秒时具有高回声标志出现的处理的情况。为了简单起见,我们考虑t标志的固有变异性,σ=1秒。对于每个HIFU脉冲,我们使用模型t标志=A(eB.PeRef/Pe-1)作为参考。当标志出现时,这允许将PeRef(n)的值定义为:
PeRef(n)=pe(n)Bln(tMark(n)A)]]>
PeRef(n)解释为在HIFU脉冲n的条件下获得t标志=t标志G必需的必需电功率。
在典型实现中,其中在脉冲过程中未出现标志的情况下,任意值例如1.5*tOn代替t标志用于获得PeRef(n)的值。这提供了每个脉冲的值。

该信息也通过图形用户界面7提供给用户。
图3显示了反射的信号包络的例子。该例子获得2.67秒的t标志
图4显示了根据多个沸腾温度的强度计算的对于高回声标志的时间t标志。该曲线使原位声强度与T标志联系,并且因此允许间接估计原位组织特征。如图4中可见并且通过经验证实的,t标志明显取决于强度。因此,如果强度太低,则不出现标志(t标志>tON)。即使强度是恒定的,高回声标志的出现也更多取决于组织的局部特征(将这些转变为模型中的“沸腾温度”),并且将难以有效调整功率,因为在处理过程中将失去如此多的t标志
图5显示了使用均质耦合条件,对于一个给定样品,经过HIFU装置1(参见图1)的功率测量的t标志值。在每个样品上,递送总共15至25个HIFU脉冲。为了评价均质情况下的T标志的可重复性,进行下述分析:
通过假设,声条件在给定样品中视为相同的:耦合和焦点前减弱对于整个样品是相同的。对于给定样品,检索所有T标志和相应电功率Pe的值。对 于考虑的样品获得对于其t标志已等于t标志Ref值的电功率值Pe的估计值。提供数据与数学模型的最佳拟合,在这种情况下:t标志=A(eB/Pe-1)。对于考虑的样品,将PeRef定义为对于其数学模型拦截t标志Ref的值。一些样品在该阶段由于缺乏功率方面的区别而拒绝(通常所有损害已由相同电功率产生)。对于每个损害,计算定义为Pe/PeRef的标准化功率。该过程对于每个样品重复,允许限定经过标准化功率的t标志的完全数据集。这些延迟的测量已在多种耦合条件(皮肤、多种减弱等……)下进行。该数据集由55个样品组成。相应结果呈现于图6中。
图6中呈现的数据允许测定具有下述形式的t标志相对于作为指数的相对功率的模型:T标志est=t标志=A(eB.PeRef/Pe-1)。关于2.8秒的t标志参考的数字表示获得A=0.77秒和B=96.98
基于该模型,通过提供PeRef的评价能够控制处理功率Pe。这通过下述步骤获得:
1.T标志(1)通过使用给定电功率Pe(1)的第一脉冲进行测量。通过倒转模型t标志=A(eB.PeRef/Pe-1),计算PeRef的初始值。
2.一旦计算PeRef,就能够计算施加的电功率,以便获得T标志的给定预期值
3.经过相继脉冲迭代该过程,以便基于所有数据对{Pe(n),T标志(n)}改善PeRef的估计,包括其中未检测到高回声标志的情况。
在典型实现中,这些步骤通过图2的统计处理器17进行。
图7显示了使用上述模型的T标志est的残差分布。变异小于1秒,即使数据集包括广泛多样的耦合情况。
图8显示了经过处理过程的统计模型的使用。在步骤18中,值设为n=1。测定基于对于PeP(n=1),TonP(n=1)提出的值的初始应用。在步骤19中,操作者决定关于脉冲数目n的Pe(n),Ton(n)的值。在步骤20中,施加以Pe(n)的HIFU脉冲n。在步骤21中,在脉冲的施加过程中测量T标志(n)。在步骤22中,基于T标志(n)的测量和Pe(n)的了解计算新提出的关于下一个脉冲的值。对于步骤23中的下述脉冲n=n+1,操作者再次如步骤19中决定。步骤24是处理结束。收集值Pe(n),T标志(n),以进一步改善图6中所述的统计模型。
在每个脉冲过程中始终获得高回声标志的尝试中,提出使组织暴露于随着时间过去功率增加的脉冲。例如,电功率可以80We开始,并且经过ton=4秒脉冲持续时间逐渐增加至200We。如果检测到组织特性中的变化,则脉冲 可被中止,因此阻碍过度暴露。
数学推导根据以微分方程形式的时间获得温度升高:
dTdt=I(t)*B0*exp(-r2/a2)/exp(ΔT(t)I(t)*B0*t0)---(6)]]>
图9显示了强度分布曲线相对于时间的例子。该过程数字进行。该图显示了用可变功率计算的温度分布曲线的例子。对于分布曲线“Lin-”,强度随着时间过去线性下降,在4秒预热期后获得基本上平坦的温度。如果在脉冲开始时检测到高回声标志(例如在处理的扫描期过程中),并且操作者希望在脉冲自始至终维持基本上恒定的温度,则可使用这类分布曲线。
对于分布曲线“Lin+”,强度随着时间过去线性增加,在2秒预热期后,获得随着时间过去基本上线性的温度升高。如果在先前脉冲过程中未检测到高回声标志(例如在处理开始时),则这类分布曲线将是最佳的。分布曲线“Lin++”类似于“Lin+”,但强度升高随着时间过去更明显。结果是在脉冲过程中几乎线性的温度增加。
如果强度分布曲线是急剧的(开始低结束高,曲线图中的Lin++),则T(t)是快速(几乎)线性的:这意指存在T在脉冲过程中达到T沸腾的高概率,意指高回声标志始终是可见的。这将帮助调节功率。
一般而言,示例处理操作包括两个时期:初始化时期和处理监控时期。
初始化时期包括下述步骤:
在给定电功率时的初始校正HIFU脉冲由HIFU处理换能器发射。选择的初始功率基于特定临床适应症的了解,并且使得HEM在通常1至2秒的时间内出现。如图1和2中所示,t标志通过装置1进行测量。其后,选择用于获得t标志的给定值的电功率。这通过如图4-6中所述应用t标志的理论模型来完成。处理随后基于计算的HIFU换能器功率值进行。
在处理监控内,对于每个脉冲测量t标志的值。在监控阶段过程中,功率可基于t标志的进化进行调整。优选地,例如通过统计过程控制考虑固有分散。这可通过下述决定来完成:
如果t标志在目标值的1σ内,则保持目前功率Pe。如果T标志连续两次保留在1-2σ范围中(在相同侧上),使功率Pe增加或降低1功率‘步’。如果t标志超过2σ范围,则功率Pe增加或降低1功率‘步’。在典型应用中,功率‘步’可定义为电功率的目前值的20%:这提供了充分适合于提出的联系T标志和Pe的指数模型的功率值的对数标度。

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1、10申请公布号CN104168954A43申请公布日20141126CN104168954A21申请号201380014027X22申请日2013031412159445120120314EPA61N7/0220060171申请人泰拉克利昂公司地址法国马拉科夫72发明人S杨F拉考斯特74专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司11280代理人王勇王博54发明名称用于治疗性处理的装置和用于控制处理装置的方法57摘要本发明公开了用于治疗性处理的装置1和方法,包括能够针对靶3发射高强度波HIFU以便处理靶的声处理换能器2。高强度波具有焦点。该装置包括至少一个用于检测在靶3中由所述高强度波引起的组。

2、织特性变化的检测器15。装置1还包括至少一种用于时间测量的工具或用于检测组织特性变化出现的频率的工具,所述至少一种用于时间测量的工具能够测量从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间T标志。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014091286PCT国际申请的申请数据PCT/EP2013/0552092013031487PCT国际申请的公布数据WO2013/135801EN2013091951INTCL权利要求书2页说明书9页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图7页10申请公布号CN104168954ACN104168954A。

3、1/2页21一种用于治疗性处理的装置1,所述装置1包括声处理换能器2,所述声处理换能器2能够针对靶3发射高强度波HIFU以便处理所述靶,所述高强度波具有焦点,和至少一个检测器15,所述至少一个检测器15用于检测在所述靶中由所述高强度波引起的组织特性变化,其特征在于,所述装置还包括至少一种用于时间测量的工具,所述至少一种用于时间测量的工具能够测量从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间T标志,或用于检测组织特性变化出现的频率的工具。2根据权利要求1所述的装置1,其特征在于所述组织特性变化是高回声标志的出现。3根据权利要求1所述的装置1,其特征在于所述检测器是检测关于所述HIFU换能器的。

4、反射射频信号中的变化的射频耦合器。4根据前述权利要求中任一项所述的装置1,其特征在于所述检测器15包括能够提供所述靶3及其环境的成像表示的第二声成像换能器。5根据权利要求4所述的装置1,其特征在于所述发射的HIFU波的焦点处于所述第二声成像换能器的超声成像平面中。6根据权利要求1所述的装置1,其特征在于所述检测器15包括用于检测在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化的装置。7优选根据权利要求1所述的用于治疗性处理的装置1,所述装置1包括声处理换能器2、生成给所述声处理换能器提供动力的射频信号的射频发生器8和检测器15,其特征在于所述检测器15由排列在所述声处理换能器2的电源线上的射频耦合器9组成,。

5、其中所述射频耦合器9检测所述反射的射频信号或所述反射的射频信号的包络的特征性特点。8根据前述权利要求中任一项所述的装置1,其特征在于所述装置1包括用于贮存参考曲线的工具和用于比较测量的值与所述参考曲线的工具。9根据前述权利要求中任一项所述的装置1,其特征在于所述装置1包括用于对操作者展示所述时间T标志的显示器。10根据前述权利要求中任一项所述的装置1,其特征在于所述装置1包括基于T标志用于测定用于后续HIFU脉冲的功率PE和/或时间TON的工具。11根据前述权利要求中任一项所述的装置1,其特征在于所述装置1包括至少两个检测器。12根据前述权利要求中任一项所述的装置1,其特征在于所述装置1包括至。

6、少两个用于时间测量的工具和基于来自所述不同时间测量工具的不同T标志值用于测定平均T标志的工具。13一种优选通过根据权利要求110中任一项所述的装置用于控制治疗性处理装置1的方法,所述方法包括借助于测量时间T标志来监控靶3通过HIFU换能器的HIFU处理的步骤,其中所述时间T标志是从HIFU脉冲发射开始到检测高回声标志的时间。14根据权利要求13所述的方法,其特征在于高回声标志通过测量在HIFU脉冲过程中权利要求书CN104168954A2/2页3的干扰模式变化进行检测,其中所述干扰在成像超声换能器和声处理换能器的超声波之间发生。15优选根据权利要求13所述的用于控制治疗性处理装置的方法,其特征。

7、在于通过借助于在所述HIFU换能器的电源线上的射频定向耦合器9测定所述反射的射频RF信号的特征性特点来检测组织变化。16根据权利要求13所述的方法,其特征在于组织特性变化通过能够提供所述靶3及其环境的成像表示的声成像换能器进行检测。17根据权利要求1316中任一项所述的方法,其特征在于所述治疗性处理装置1是初始化的,其中所述初始化包括下述步骤将来自声处理换能器的至少一个初始校正HIFU脉冲以电功率P1发射到待处理的靶3上,和测量在所述初始校正HIFU脉冲发射和组织特性变化检测之间的时间T标志,和测定电功率PE,以便获得用于后续脉冲的在所述靶3处的预定HIFU强度。18根据权利要求1317中任一。

8、项所述的方法,其特征在于由所述声处理换能器发射的HIFU脉冲的所述功率PE或TON基于对先前脉冲测量的T标志值或基于经过几个先前脉冲的T标志进化和所述电功率PE的后续调整进行修改。19根据权利要求1317中任一项所述的方法,其特征在于由所述声处理换能器发射的HIFU脉冲的所述功率PE或TON基于组织特性变化出现的频率进行修改。20根据权利要求1117中任一项所述的方法,其特征在于所述方法包括下述步骤用检测组织特性变化的第一方法,测定从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间T标志1,用与所述第一方法不同的第二方法测定第二时间T标志2,基于T标志1和T标志2测定T标志。权利要求书CN10。

9、4168954A1/9页4用于治疗性处理的装置和用于控制处理装置的方法技术领域0001本发明涉及根据独立权利要求用于治疗性处理的装置和用于控制治疗性处理装置的方法。背景技术0002特别地,本发明涉及通过聚焦高强度超声HIFU的处理。0003常规地,在HIFU高强度聚焦超声技术中,声处理换能器将集中声波发射到靶组织内。这些波由组织吸收,这在聚焦区中的组织中引起温度升高。该温度升高依次又允许产生坏死,并且由此允许破坏在一定距离处的活组织,而无任何直接接触。0004与HIFU技术相关的主要挑战之一是由该技术产生的温度增加和损害大小的控制。在用于控制一些装置实现的可能性中有MRI成像,所述MRI成像允。

10、许处理区域中的温度的直接显现。然而,这些MRI系统是昂贵的并且导致治疗的高成本。0005此外,例如在WO2010/020730中已提出了使用超声成像作为温度或损害大小指示的间接测量。0006由超声引导的一些HIFU系统使用恒定强度值来获得正确的处理功效。此类方法仅在待处理的靶非常接近于HIFU源时才是可能的。在HIFU束在到达靶区域前必须经过皮肤和潜在的其他组织层时的情况下,使用恒定值以适应处理功效将不允许补偿超声路径的不同构型,其将导致在靶向区域中的声强度的极大变化。0007另一种方法是使用高回声标志HEM的出现作为组织特性局部变化的指示剂。此类方法已例如在WO2010/020730或WO2。

11、011/036485中描述。由于高回声标志幻影的检测并不容易,并且高回声标志在大约80至100的温度范围内发生的事实,高回声标志的检测并未视为对于HIFU处理的控制足够可靠。发明内容0008本发明的目的是阻止现有技术的缺点,且特别是产生制备控制处理对靶的作用的可靠方式的装置和方法。0009该目的通过根据独立权利要求的装置和方法实现。0010特别地,该目的通过用于治疗性处理的装置来实现,所述装置包括至少声处理换能器、至少一个检测器和至少一种用于时间测量的工具或用于检测组织特性变化出现的频率的工具。声处理换能器能够针对靶发射高强度波HIFU以便处理靶,其中高强度波具有焦点。检测器能够以技术人员基本。

12、上已知的方式检测在靶处由高强度波引起的组织特性变化。用于时间测量的工具能够测量从HIFU脉冲发射开始直到检测到组织特性变化的时间T标志。0011在本文上下文中,组织特性变化定义为在处理下的组织的声学特性中的任何变化征兆。特别地,本发明涉及组织本身变化的观察。特别地,观察到组织特性中的变化,而无组织内的环境的任何变化,特别是例如无需任何另外试剂例如造影剂的存在。优选地,在声说明书CN104168954A2/9页5学特性中的变化是高回声标志。组织的声学特性中的变化可以是宽带发射,其可由于空化而发生。特别地,高回声标志是特别是源于新产生的气泡,在处理区域中增加的组织声学反射率的表现。此外,此类变化可。

13、例如起源于温度增加和组织沸腾、惰性空化或组织硬化。特别地,由此引起的温度增加和组织沸腾可视为组织本身的相变,所述相变可依照本发明进行观察。高回声标志可反映组织中的气泡的突然出现,所述气泡将局部增加回到换能器的入射超声波反射。这些反射波依次又可通过处理区域的超声图像上的变白或通过对HIFU换能器的反射电信号中的激增而检测到。0012该装置允许借助于测量时间而间接控制HIFU处理,所述间接控制因此导致可靠然而成本有效的装置。0013基于测量的T标志值,HIFU换能器的功率PE和/或脉冲持续时间TON适合于获得最佳处理结果。0014在实际处理情况下观察到T标志值可从一个脉冲到另一个不同。因为HIFU。

14、脉冲在时间中也是有限的通常为数秒,所以这导致其中组织特性中的变化仅对于一些脉冲出现的情况。此类情况的例子是其中TON4秒,而T标志的中值为3秒,并且T标志四分位距IQR为2秒的情况。在此类情况下,仅3/4的脉冲将显示出组织特性变化。为此,组织特性变化的幻影率也可考虑用于控制HIFU处理。0015根据本发明,PE代表脉冲持续时间的电功率的恒定值,或通过定义经过脉冲持续时间TON不是零的可变功率定律PET。0016检测器可包括能够发射波以提供靶及其环境的成像表示的声成像换能器,优选第二声成像换能器。0017靶的成像表示可在功率波从高强度换能器发射之前、过程中或之后提供。借助于此类装置,在靶处的HI。

15、FU影响可以成本有效方式加以控制。0018发射的HIFU波的焦点可处于第二声成像换能器的超声成像平面中。0019通过此类排列,成像换能器使得能够直接检测在靶处的组织特性变化的出现,而无任何延迟。0020检测器可包括例如如WO2010/020730中所述的用于检测在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化的装置。0021该装置借助于检测干扰图像结构的变化来检测组织特性特别是高回声标志的变化,其中干扰图像由于HIFU换能器波由成像换能器波的干扰而产生。0022在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化的使用使HIFU换能器的不间断开火RING成为可能。这导致更有效的处理。0023根据本发明的另一个方面,提供了优选。

16、如上所述的用于治疗性处理的装置,所述装置包括声处理换能器、生成给声处理换能器提供动力的射频信号的射频发生器和检测器。检测器包括能够检测反射的射频信号的特征性特点的射频定向耦合器。射频耦合器排列在HIFU换能器的电源线上,这允许分离向前的射频功率用于通过换能器的治疗性超声生成及其反射部分。0024在反射信号中的目的特征性特点可以是其包络ENVELOPE,或其光谱内容连同其随着时间过去的各自进化或射频信号的其他特征性特点。射频信号的反射部分中的变化指示组织特性的局部变化,使得射频信号的反射部分的监控等于监控组织特性特别是高回声说明书CN104168954A3/9页6标志的变化。同样地,在组织特性变。

17、化的检测经由反射的射频信号完成的情况下,T标志由脉冲开始和检测到射频信号中的变化之间的延迟表示。0025可应用于上述目的的射频耦合器的例子是WERLATONE40DB双重定向耦合器,型号C5571。对于本专利申请,仅使用反向功率耦合端口。0026此类组织特性变化出现的测量允许仅检测组织特性变化出现或优选测定直到高回声标志出现的时间即T标志测定的成本有效和容易的方法。0027该装置还可包括用于贮存参考曲线的工具和用于比较测量的值与参考曲线的工具。0028参考曲线可基于经验、理论推导、统计进化或其组合。通常,贮存一条参考曲线/临床应用。优选地,参考曲线含有与HIFU换能器的电功率组合的T标志和/或。

18、TON的期望值。参考曲线可由不同靶深度进行计算或可包括允许考虑靶深度的降额因数。0029该装置可包括用于对操作者展示时间T标志的显示器。显示器使得操作者能够调整HIFU换能器的功率和脉冲持续时间,以获得最佳处理结果。0030该装置可包括基于T标志用于测定用于后续HIFU脉冲的功率PE的工具。优选地,用于后续脉冲的功率PE借助于如上所述的参考曲线基于T标志进行测定。0031用于测定用于后续脉冲的功率PE的工具允许基于先前测量的自动调整,并且因此允许最佳处理结果。0032该装置可包括几个检测器,优选至少两个检测器。0033几个检测器的使用消除一个检测工具的随机误差。因此,测量是更可靠和精确的。优选。

19、地,使用用于检测组织特性变化的不同方法,例如一种基于治疗束的超声显像,和一种基于反射的射频信号的特征性特点或被动空化检测。理所当然的是,即使其他方法和多种组合也是适用的。这还消除方法内在测量误差。通过不同方法测定的T标志值优选用作所得的T标志值的基础,所述所得的T标志值用于测定功率PE和/或脉冲持续时间TON。0034该装置可包括几种用于时间测量的工具和用于测定平均T标志或测定来自不同T标志值的加权平均时间的工具。0035检测器优选提供T标志出现以及检测精确度的置信度值的指示。置信度值考虑用于以技术人员基本上已知的方式测定加权平均值。0036加权平均值T标志的测定增强处理功率调整的精确度。00。

20、37根据本发明的另一个方面,提供了用于控制治疗性处理装置、优选如上所述的装置的方法。该方法包括借助于测量时间T标志来监控靶通过HIFU换能器的HIFU处理的步骤,其中时间T标志是从HIFU脉冲发射开始到检测组织特性变化的时间或通过测量组织特性变化出现的频率F标志。在这种情况下,T标志可由F标志取代。0038基于T标志或F标志,几类决定可由装置的操作者或装置自身自动作出,以便更佳调节处理。0039处理的调节可通过改变功率PE或脉冲持续时间TON来进行。此外,脉冲TOFF和/或脉冲的特定位置之间的时间可以是适合的。0040因为时间T标志与靶区带中的HIFU束的强度关联,所以该方法提供了HIFU处理。

21、的成本有效和容易的控制。0041T标志的分析推导可通过PARKER,KJ,EFFECTSOFHEATCONDUCTIONANDSAMPLE说明书CN104168954A4/9页7SIZEONULTRASONICABSORPTIONMEASUREMENTSJACOUSTSOCAM,1985772第71925页的模型完成。该模型表示通过解生物热传导方程在HIFU脉冲焦点中的温度升高。在脉冲过程中,在时间T时温度的增加T通过下式获得00420043其中0044R与束轴线的距离,0045I与PE大致成比例的HIFU脉冲的原位强度0046A组织中的焦点的半宽度00470组织的导热率,0048C0组织的热。

22、容量00490组织的密度,0050简化符号获得00510052与0053其中T0代表热扩散通过焦点所需的时间;和00540055B0仅取决于组织。0056方程2可倒转,以获得在其下获得某一温度增加T的时间T。00570058T标志是达到沸腾温度T沸腾并可检测高回声标志的时间。在这种情况下,假定在脉冲施加前37的组织温度。00590060高回声标志可通过测量在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化进行检测。干扰在来自成像超声换能器和声处理换能器的超声波之间发生。0061通过测量在HIFU脉冲过程中的干扰模式变化测量高回声标志的出现不中断处理,并且因此增强处理的效率。此外,通过另一个超声换能器的测量是成。

23、本有效的。0062根据本发明的另一个方面,提供了用于控制优选如上所述的治疗性处理装置的方法。该方法包括通过借助于在HIFU换能器的电源线上的射频RF耦合器检测反射的射频RF信号的特征性特点来测定组织特性变化的步骤。说明书CN104168954A5/9页80063此类方法是可靠和简单的,并且不需要补充性换能器来实现观察HIFU脉冲的目标。0064组织特性变化可通过能够发射波以提供靶及其环境的成像表示的声成像换能器,优选第二声成像换能器进行检测。0065通过第二声成像换能器检测组织特性变化是成本有效的,并且导致T标志的可靠测定。0066治疗性处理装置可以是初始化的,其中该初始化针对脉冲持续时间TO。

24、N和/或脉冲功率PE的值,由此初始化包括将来自声处理换能器的至少一个初始校正HIFU脉冲以电功率P1发射到待处理的靶上的步骤。可测量在初始校正HIFU脉冲发射开始和组织特性变化检测之间的时间T标志,并且可测定用于后续脉冲的电功率PE,以便获得在靶处的预定HIFU强度。0067初始化还可基于P1的理论值或基于经验的值或其组合代替或加上初始校正HIFU脉冲。0068电功率PE基于初始化P1和T标志后的已知变量进行测定。在简单的情况下,这可以是线性变换或比例积分微分PID。更一般地,可使用曲线例如代表方程6的曲线。因为生物热传导方程在大多数情况下是微分方程,所以PE的修改可基于用于特定临床应用的预定。

25、曲线,以获得精确结果。0069由声处理换能器发射的HIFU脉冲的功率PE可基于对先前脉冲测量的T标志值或基于经过几个先前脉冲的T标志进化以及电功率PE和/或时间TON的后续调整进行修改。0070基于一个或多个先前脉冲的功率PE的修改使得能够控制处理,并且因此导致安全和有效的处理。0071此外,由声处理换能器发射的HIFU脉冲的功率PE或TON可基于组织特性变化出现的频率进行修改。0072基于组织特性变化出现的频率的功率PE或TON的修改还使得能够控制处理,并且导致安全和有效的处理。0073可通过施加通过统计过程控制或过滤启发的技术,在考虑其固有分散的同时进行基于T标志或T标志进化的功率调整。0。

26、074该方法可包括下述步骤0075用检测高回声标志的第一方法,测定从HIFU脉冲发射开始直到检测到高回声标志的时间T标志1,0076用与第一方法不同的第二方法测定第二时间T标志2,0077基于T标志1和T标志2测定T标志。0078因为减少随机误差,所以该方法导致更可靠的T标志测定。附图说明0079本发明借助于实施例在下述中描述。0080图1是处理装置的示意图0081图2是用于测定反射的HIFU信号的射频耦合器的示意图0082图3是反射的信号包络的例子的图形视图说明书CN104168954A6/9页90083图4是经过多个沸腾温度的强度对HEM计算的时间的图形视图0084图5是在给定样品中的PE。

27、REF测定的图形视图0085图6是经过完全样品的标准化PE的T标志的图形视图0086图7是T标志误差分布的图形视图0087图8是经过处理过程的统计模型的使用0088图9是温度分布曲线和强度分布曲线。显示其中强度保持恒定的恒定线用于比较。具体实施方式0089图1显示了根据本发明的处理装置1的示意性概述。0090装置1通过用户经由图形用户界面7例如触摸屏加以控制。处理单元6允许控制不同子系统之间的相互作用。0091声处理换能器2将高强度声波HIFU束2B发射到靶3上。HIFU波集中于靶区域内的靶3上。射频发生器8提供了用于生成HIFU束的必需射频功率。该射频发生器8通过处理单元6在功率和定时两者方。

28、面加以控制。0092超声显像换能器4允许观察靶区域和束传播,条件是它的视野4B包含HIFU束焦点。超声扫描仪5生成供应给处理单元6的图像流。0093反射的功率信号通过射频定向耦合器9在射频电源线上敲打,并且随后通过模拟数字转换ADC单元10供应给处理单元6。处理单元6含有电路/算法以检测RF信号的变化。计数器/定时器测量在脉冲开始和瞬时RF信号变化之间的时间。0094图2显示了在处理单元6中发生的处理的优选实施例。处理单元6提供了允许通过射频发生器8的HIFU发射与HEM检测同步化的共同时基11。该特点允许由HIFU脉冲定时的了解和HEM的检测衍生T标志。0095来自超声扫描仪5的超声图像流供。

29、应给图像处理器12,在其中例如WO2010/020730中所述的技术允许检索关于干扰模式存在的信息。该处理器的输出连同来自13的输出的检测质量信息和由时基11提供的定时信息一起,供应给推断T标志图像的检测器13。0096由模拟数字转换单元10提供的反射的射频信号通过信号处理器14进行处理,以便检索特点例如其包络和/或其光谱内容。这些特点随后连同来自时基11的定时信息一起提供给HEM检测器15,以获得T标志RF连同检测质量信息。0097T标志图像和T标志RF两者随后通过处理器16用于经由图形用户界面7给用户提供T标志的最佳估计值。0098作为补充,来自处理器12和14的直接输出可直接提供给用户用。

30、于补充信息。反射的功率信号的例子在图3中提供。该例子获得267秒的T标志RF。0099基于该信息,用户能够修改处理参数电功率和TON并将这些提供给控制时基用于下一个HIFU脉冲。0100作为补充,T标志信息可提供给模型和统计处理器17,其将如上所述计算电功率的最佳估计值以用于下一个脉冲。0101关于决定PE值的例子,可使用决策表。下表对应于其中进行目的在于在T标志G说明书CN104168954A7/9页103秒时具有高回声标志出现的处理的情况。为了简单起见,我们考虑T标志的固有变异性,1秒。对于每个HIFU脉冲,我们使用模型T标志AEBPEREF/PE1作为参考。当标志出现时,这允许将PERE。

31、FN的值定义为01020103PEREFN解释为在HIFU脉冲N的条件下获得T标志T标志G必需的必需电功率。0104在典型实现中,其中在脉冲过程中未出现标志的情况下,任意值例如15TON代替T标志用于获得PEREFN的值。这提供了每个脉冲的值。01050106该信息也通过图形用户界面7提供给用户。0107图3显示了反射的信号包络的例子。该例子获得267秒的T标志。0108图4显示了根据多个沸腾温度的强度计算的对于高回声标志的时间T标志。该曲线使原位声强度与T标志联系,并且因此允许间接估计原位组织特征。如图4中可见并且通过经验证实的,T标志明显取决于强度。因此,如果强度太低,则不出现标志T标志T。

32、ON。即使强度是恒定的,高回声标志的出现也更多取决于组织的局部特征将这些转变为模型中的“沸腾温度”,并且将难以有效调整功率,因为在处理过程中将失去如此多的T标志。0109图5显示了使用均质耦合条件,对于一个给定样品,经过HIFU装置1参见图1的功率测量的T标志值。在每个样品上,递送总共15至25个HIFU脉冲。为了评价均质情况下的T标志的可重复性,进行下述分析0110通过假设,声条件在给定样品中视为相同的耦合和焦点前减弱对于整个样品是相同的。对于给定样品,检索所有T标志和相应电功率PE的值。对于考虑的样品获得对于其T标志已等于T标志REF值的电功率值PE的估计值。提供数据与数学模型的最佳拟合,。

33、在这种说明书CN104168954A108/9页11情况下T标志AEB/PE1。对于考虑的样品,将PEREF定义为对于其数学模型拦截T标志REF的值。一些样品在该阶段由于缺乏功率方面的区别而拒绝通常所有损害已由相同电功率产生。对于每个损害,计算定义为PE/PEREF的标准化功率。该过程对于每个样品重复,允许限定经过标准化功率的T标志的完全数据集。这些延迟的测量已在多种耦合条件皮肤、多种减弱等下进行。该数据集由55个样品组成。相应结果呈现于图6中。0111图6中呈现的数据允许测定具有下述形式的T标志相对于作为指数的相对功率的模型T标志ESTT标志AEBPEREF/PE1。关于28秒的T标志参考的。

34、数字表示获得A077秒和B96980112基于该模型,通过提供PEREF的评价能够控制处理功率PE。这通过下述步骤获得01131T标志1通过使用给定电功率PE1的第一脉冲进行测量。通过倒转模型T标志AEBPEREF/PE1,计算PEREF的初始值。01142一旦计算PEREF,就能够计算施加的电功率,以便获得T标志的给定预期值01153经过相继脉冲迭代该过程,以便基于所有数据对PEN,T标志N改善PEREF的估计,包括其中未检测到高回声标志的情况。0116在典型实现中,这些步骤通过图2的统计处理器17进行。0117图7显示了使用上述模型的T标志EST的残差分布。变异小于1秒,即使数据集包括广泛。

35、多样的耦合情况。0118图8显示了经过处理过程的统计模型的使用。在步骤18中,值设为N1。测定基于对于PEPN1,TONPN1提出的值的初始应用。在步骤19中,操作者决定关于脉冲数目N的PEN,TONN的值。在步骤20中,施加以PEN的HIFU脉冲N。在步骤21中,在脉冲的施加过程中测量T标志N。在步骤22中,基于T标志N的测量和PEN的了解计算新提出的关于下一个脉冲的值。对于步骤23中的下述脉冲NN1,操作者再次如步骤19中决定。步骤24是处理结束。收集值PEN,T标志N,以进一步改善图6中所述的统计模型。0119在每个脉冲过程中始终获得高回声标志的尝试中,提出使组织暴露于随着时间过去功率增。

36、加的脉冲。例如,电功率可以80WE开始,并且经过TON4秒脉冲持续时间逐渐增加至200WE。如果检测到组织特性中的变化,则脉冲可被中止,因此阻碍过度暴露。0120数学推导根据以微分方程形式的时间获得温度升高01210122图9显示了强度分布曲线相对于时间的例子。该过程数字进行。该图显示了用可变功率计算的温度分布曲线的例子。对于分布曲线“LIN”,强度随着时间过去线性下降,在4秒预热期后获得基本上平坦的温度。如果在脉冲开始时检测到高回声标志例如在处理的扫描期过程中,并且操作者希望在脉冲自始至终维持基本上恒定的温度,则可使用这类分布曲线。0123对于分布曲线“LIN”,强度随着时间过去线性增加,在。

37、2秒预热期后,获得随着时间过去基本上线性的温度升高。如果在先前脉冲过程中未检测到高回声标志例如在处理开始时,则这类分布曲线将是最佳的。分布曲线“LIN”类似于“LIN”,但强度升高随着时间过去更明显。结果是在脉冲过程中几乎线性的温度增加。说明书CN104168954A119/9页120124如果强度分布曲线是急剧的开始低结束高,曲线图中的LIN,则TT是快速几乎线性的这意指存在T在脉冲过程中达到T沸腾的高概率,意指高回声标志始终是可见的。这将帮助调节功率。0125一般而言,示例处理操作包括两个时期初始化时期和处理监控时期。0126初始化时期包括下述步骤0127在给定电功率时的初始校正HIFU脉。

38、冲由HIFU处理换能器发射。选择的初始功率基于特定临床适应症的了解,并且使得HEM在通常1至2秒的时间内出现。如图1和2中所示,T标志通过装置1进行测量。其后,选择用于获得T标志的给定值的电功率。这通过如图46中所述应用T标志的理论模型来完成。处理随后基于计算的HIFU换能器功率值进行。0128在处理监控内,对于每个脉冲测量T标志的值。在监控阶段过程中,功率可基于T标志的进化进行调整。优选地,例如通过统计过程控制考虑固有分散。这可通过下述决定来完成0129如果T标志在目标值的1内,则保持目前功率PE。如果T标志连续两次保留在12范围中在相同侧上,使功率PE增加或降低1功率步。如果T标志超过2范围,则功率PE增加或降低1功率步。在典型应用中,功率步可定义为电功率的目前值的20这提供了充分适合于提出的联系T标志和PE的指数模型的功率值的对数标度。说明书CN104168954A121/7页13图1说明书附图CN104168954A132/7页14图2说明书附图CN104168954A143/7页15图3图4说明书附图CN104168954A154/7页16图5图6说明书附图CN104168954A165/7页17图7说明书附图CN104168954A176/7页18图8说明书附图CN104168954A187/7页19图9说明书附图CN104168954A19。

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