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1、(10)申请公布号 CN 102406517 A (43)申请公布日 2012.04.11 CN 102406517 A *CN102406517A* (21)申请号 201010289639.8 (22)申请日 2010.09.21 A61B 18/00(2006.01) A61B 5/055(2006.01) (71)申请人 上海爱申科技发展股份有限公司 地址 201201 上海市浦东新区张江现代医疗 器械园瑞庆路 590 号 6 号楼 (72)发明人 何烨 董家贤 李大为 蒋继伟 陈义胜 周勇 胡玲 肖峰 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人 薛琦 朱水平 。
2、(54) 发明名称 磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机及其定位方 法 (57) 摘要 本发明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。
3、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。 (51)Int.Cl. (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 7 页 附图 10 页 CN 102406519 A1/2 页 2 1. 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， 其特征在于， 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。
4、 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。 2.如权利要求1所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 该。
5、比较信号为x 轴、 y 轴和 z 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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标表示。 3. 如权利要求 2 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 该比较模块包 括 x 轴比较单元和 y 轴比较单元， 分别用于比较 x 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。 4. 如权利要求 3 所述的磁共振导。
6、引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 该比较模块还 包括 z 轴比较单元， 用于根据 y 轴比较单元比较的结果比较 z 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 z 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、 z 轴平行， 该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中是以一单调函数 z f(y) 来确定的。 5. 如权利要求 4 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 该测量柱体平 行于 z 轴的垂直切面为三角形或梯。
7、形或四分之一圆形。 6. 如权利要求 4 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 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。 7. 如权利要求 6 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 所述非金属材 料为玻璃、 有机玻璃或塑料。 8. 如权利要求 1 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 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。 9. 如权利要求 1 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机， 其特征在于， 该定位模块被 固定于治疗床的床面上方。 10. 一种使用如权利要求 1 所。
8、述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特 权 利 要 求 书 CN 102406517 A CN 102406519 A2/2 页 3 征在于， 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 ； S2、 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。
9、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。 11. 如权利要求 10 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特征在于， 步骤 S1之前还包括建立坐标轴 x 轴、 y 轴和 z 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。 12. 如权利要求 10 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方。
10、法， 其特征在于， 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 z 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、 z 轴平行， 该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中由一单调函数 z 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x轴、 y轴和z轴的 坐标信息 x1、 y1和 z1， 步骤 S2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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标信息 x2、 y2和 z2表示， 其中 z1 f(y。
11、1)， z2 f(y2)。 13. 如权利要求 12 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特征在于， 该比较模块包括x轴比较单元、 y轴比较单元和z轴比较单元， 步骤S3还包括以下步骤 ： x轴 比较单元、 y 轴比较单元和 z 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 块图像的坐标信息与图像基准的坐标信息在 x 轴、 y 轴和 z 轴上的位移差 x、 y 和 z。 14. 如权利要求 13 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特征在于， z 轴比较单元计算 z 轴上的位移差 z 的步骤还包括 ： 获得图像基准的 y 轴坐标信息 y1与患 者目标区域的水。
12、平切面图像中定位模块的y轴的坐标信息y2； z轴比较单元根据单调函数z f(y) 计算患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像与图像基准在 z 轴上的位移差 z f(y2)-f(y1)。 15. 如权利要求 10 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特征在于， 步骤 S1中还包括记录定位模块相对于 HIFU 治疗装置的位置的步骤。 16. 如权利要求 10 所述的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法， 其特征在于， 步骤 S4之后、 步骤 S5之前还包括以下步骤 ： 判断模块判断患者相对于定位模块的位置是否 改变， 若是， 则返回步骤 S1； 若否， 则进入步骤 S5。 权 利。
13、 要 求 书 CN 102406517 A CN 102406519 A1/7 页 4 磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机及其定位方法 技术领域 0001 本发明涉及一种磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机及其定位方法， 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。 背景技术 0002 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。
14、治疗技术。 0003 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。 0004 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，。
15、 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。 0005 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 ( 65 )， 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。 0006 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。
16、统的安全性和治疗的有效性。 0007 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。
17、， 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。 发明内容 0008 本发明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 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A2/7 页 5 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。 。
18、0009 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的 ： 0010 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 ： 0011 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 ； 0012 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。
19、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 ； 0013 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 ； 0014 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。 0015 优选地， 该比较信号为 x 轴、 y 轴和 z 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。
20、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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标表示。 0016 优选地， 该比较模块包括 x 轴比较单元和 y 轴比较单元， 分别用于比较 x 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。 0017 优选地， 该比较模块还包括 z 轴比较单元， 用于根据 y 轴比较单元比较的结果比 较 z 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 z 轴的垂直切面具有两条。
21、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、 z 轴平行， 该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中是以一单调函数 z f(y) 来确定的。 0018 优选地， 该测量柱体平行于 z 轴的垂直切面为三角形或梯形或四分之一圆形。 0019 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。 0020 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。 0021 优选地， 该定位模块被固定于治疗床的床面上方。 0022 本发明还提供一种使用如上所述的。
22、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 ： 0023 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 ； 0024 S2、 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 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A3/7 页 6 图像中包括患者的组织图像和定位模块的图像 ； 0025 S3、 比较模块将患者目标区域的水平切面图像中定位模块。
23、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 ； 0026 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 ； 0027 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。 0028 优选地， 步骤 S1之前还包括建立坐标轴 x 轴、 y 轴和 z 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。 0029 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。
24、平行于 z 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、 z 轴平行， 该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中由一单调函数 z 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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标信息 x1、 y1和 z1， 步骤 S2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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标信息 x2、 y2和 z2表 示， 其中 z1 f(y1)， z2 f(y2)。 0030 优选地， 该比较模块包括 x 轴比较单。
25、元、 y 轴比较单元和 z 轴比较单元， 步骤 S3还 包括以下步骤 ： x 轴比较单元、 y 轴比较单元和 z 轴比较单元分别计算患者目标区域的水平 切面图像中定位模块图像的坐标信息与图像基准的坐标信息在 x 轴、 y 轴和 z 轴上的位移 差 x、 y 和 z。 0031 优选地， z 轴比较单元计算 z 轴上的位移差 z 的步骤还包括 ： 获得图像基准的 y 轴坐标信息 y1与患者目标区域的水平切面图像中定位模块的 y 轴的坐标信息 y2； z 轴比较 单元根据单调函数 z f(y) 计算患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像与图像基 准在 z 轴上的位移差 z f(y2)-f(y1)。
26、。 0032 优选地， 步骤 S1中还包括记录定位模块相对于 HIFU 治疗装置的位置的步骤。 0033 优选地， 步骤S4之后、 步骤S5之前还包括以下步骤 ： 判断模块判断患者相对于定位 模块的位置是否改变， 若是， 则返回步骤 S1； 若否， 则进入步骤 S5。 0034 本发明的积极进步效果在于 ： 在磁共振成像的基础上， 增加了一个定位模块， 通 过计算机程序的比较、 计算， 可以实现高精度的定位， 即对患者目标部位实现目标范围 ( 区 域 ) 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。 附图说明 0035 图 。
27、1 为本发明的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的主视图。 0036 图 2 为本发明的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的左视图。 0037 图 3a 为本发明的定位模块的主视图。 0038 图 3b 为本发明的定位模块的右视图。 0039 图 3c 为图 3b 沿 A-A 方向的剖面图。 0040 图 4 为本发明的定位模块的立体图。 0041 图 5a、 5b 为 MRI 装置由于磁场漂移引起的成像偏移的比较示意图。 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A4/7 页 7 0042 图 6 为磁场漂移引起的水平切面上的成像偏移示意图。 0043 图 7a、 7b 和 7。
28、c 为根据水平切面的位移计算垂直方向的位移的示意图。 0044 图 8 为本发明的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法的流程图。 具体实施方式 0045 下面结合附图给出本发明较佳实施例， 以详细说明本发明的技术方案。 0046 图 5a、 5b 为 MRI 装置由于磁场漂移引起的成像偏移的示意图， 即对同一个样本在 同一个位置， 两次不同时间的成像， 可以看到在两幅图像中， 存在位置漂移的现象。具体来 说， 对同一样本进行 MRI 成像， 在成像区域 60 中， 两次成像的图像 601 和 602 的位置明显偏 移， 这主要是由于磁场的不稳定所引起的， 这个误差如果不修正， 则会造成定位的。
29、不准确， 一旦对正常组织造成伤害， 后果难以想象。应用本发明的磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机 可以解决上述问题， 实现真正的无创、 安全、 精确的 HIFU 治疗。 0047 参考图 1- 图 4， 介绍本发明所述磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机。参考图 1 和图 2， 磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机包括 ： 用于获得目标区域的水平切面图像的 MRI 装置 2 以及该 MRI 装置 2 中的信号采集单元 ( 图未示 )、 治疗床 4、 计算机系统 ( 图未示 )、 显示器 ( 图未示 ) 和 HIFU 治疗装置 1， 该磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机还包括 ： 0048 一定位模块 3， 并且该定位模块。
30、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 ； 0049 计算机系统中的比较模块(图未示)， 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 ； 0050 计算机系统中的修正模块 ( 图未示 )， 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 ； 0051 其中该定位模块被固定在该信号采集单元的。
31、采集范围内， 该比较模块与该修正模 块相连。其中， 计算机系统具有与磁共振谱仪通信功能， 可以完全控制磁共振成像， 这是本 领域技术人员所公知的， 故此不做赘述。 0052 为了便于计算修正， 该比较信号为 x 轴、 y 轴和 z 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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标表示。 0053 优选地， 该比较模块包括 x 轴比较单元和 y 轴比较单元， 分别。
32、用于比较 x 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。 0054 其中， 该比较模块还包括 z 轴比较单元， 用于根据 y 轴比较单元比较的结果比较 z 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 31， 该容器中包括一测量柱体 32， 该测量柱体平 行于 z 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、 z 轴平行， 该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中是以一单调函数 z f(y) 来确定的。 之所以采用硫酸铜溶液是因为使得。
33、图像在磁共振成像中清晰可见。 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A5/7 页 8 0055 为了计算方便， 该测量柱体平行于 z 轴的垂直切面为三角形或梯形或四分之一圆 形。 更为优选地， 可以选择底面为等腰直角三角形的三棱柱作为测量柱体32。 参考图3a-3c 以及图 4， 最便于计算的测量柱体为底面为等腰直角三角形的三棱柱， 图 3a-3c 以及图 4 分 别揭示了包括该底面为等腰直角三角形的三棱柱的定位模块的各个视图。 0056 特别地， 测量柱体是由不影响核磁共振成像的非金属材料制成的， 该非金属材料 可以为玻璃、 有机玻璃、 塑料。本领域技术人员可以。
34、根据实际需要选择其他合适的公知材 料。 0057 较佳地， 为了防止在定位比较修正之后患者的身体发生移动， 即患者相对于定位 模块的位置发生改变导致该患者目标区域的水平切面图像中患者的组织图像与定位模块 的图像之间的相对位置关系发生改变， 由此致使之前计算的修正值无法定位正确的患者的 组织图像的位置， 出于这样的考量， 该计算机系统中还可包括一判断患者相对于定位模块 的位置是否发生改变的判断模块， 倘若患者相对于定位模块的位置发生了改变， 则重新确 定图像基准的坐标并且重新计算修正值。判断模块的具体实现为现有技术， 本领域技术人 员可以根据自身需要合理选择。 0058 优选地， 该定位模块被固。
35、定于治疗床的床面上方， 例如在患者的一侧， 实际位置是 一直不变的。本领域技术人员可以根据实际需要将定位模块安置在其他位置。 0059 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， 其包括以下步骤 ： 0060 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 ； 0061 S2、 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 ； 0062 S。
36、3、 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 ； 0063 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 ； 0064 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。 0065 为了计算方便， 步骤 S1之前还包括建立坐标轴 x 轴、 y 轴和 z 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。本领域技术人员可以根据需要采用其他的公知坐标系。 。
37、0066 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 z 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、 z 轴平行， 该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中由一单调函数 z 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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标信息 x1、 y1和 z1， 步骤 S2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 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标信息 x2、 y2和 z2表 示。
38、， 其中 z1 f(y1)， z2 f(y2)。 0067 为了计算 MRI 装置成像的偏移量， 该比较模块包括 x 轴比较单元、 y 轴比较单元和 z 轴比较单元， 步骤 S3还包括以下步骤 ： x 轴比较单元、 y 轴比较单元和 z 轴比较单元分别 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A6/7 页 9 计算患者目标区域的水平切面图像中定位模块图像的坐标信息与图像基准的坐标信息在 x 轴、 y 轴和 z 轴上的位移差 x、 y 和 z。具体来说， z 轴比较单元计算 z 轴上的位移差 z 的步骤还包括 ： 获得图像基准的 y 轴坐标信息 y1与患者目标区域的水。
39、平切面图像中定 位模块的 y 轴的坐标信息 y2； z 轴比较单元根据单调函数 z f(y) 计算患者目标区域的水 平切面图像中定位模块图像与图像基准在 z 轴上的位移差 z f(y2)-f(y1)。 0068 优选地， 步骤 S1中还包括记录定位模块相对于 HIFU 治疗装置的位置的步骤。 0069 为了防止患者相对于定位模块的位置发生改变导致的定位不准确， 步骤 S4之后、 步骤S5之前还包括以下步骤 ： 判断模块判断患者相对于定位模块的位置是否改变， 若是， 则 返回步骤 S1； 若否， 则进入步骤 S5。 0070 参考图 8， 介绍磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的定位方法的详细流程。 。
40、0071 步骤 801， MRI 装置记录定位模块在 MRI 图像中的位置 (x1、 y1和 z1)。 0072 步骤 802， 获取患者目标区域的水平切面图像， 其中该水平切面图像中包括患者的 组织图像和定位模块的图像。 0073 步骤 803， 得到患者目标区域的水平切面图像中定位模块的位置 (x2、 y2和 z2)。 0074 步骤 804， 比较模块得到由于磁场漂移引起的偏移量 (x、 y 和 z)。 0075 步骤 805， 修正模块根据该偏移量 (x、 y 和 z) 对患者目标区域的水平切面 图像中的患者组织图像的位置进行修正。 0076 步骤 806， 判断模块判断患者相对于定位。
41、模块的位置是否改变？若是， 则返回步骤 801 ； 若否， 则进入步骤 807。 0077 步骤 807， HIFU 治疗装置根据修正后的位置进行治疗。 0078 下面通过磁共振导引聚焦超声肿瘤消融机的使用说明， 进一步的阐述本发明的发 明要点。为了方便计算及描述采用底面为等腰直角三角形的三棱柱作为测量柱体， 使用本 发明的集成系统步骤如下 ： 0079 通过调试的方法， 可以提前预知定位模块在HIFU系统中的位置以及在MRI图像中 的位置， 这样也就确定了图像基准， 该图像基准可以用 x 轴、 y 轴和 z 轴的坐标信息 x1、 y1和 z1来描述， 其中 z1 f(y1) ； 0080 接。
42、着患者仰卧在治疗床上， 通过计算机， 控制磁共振成像， 获取患者目标区域的水 平切面图像， 此时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， 此时定位模 块的图像的坐标信息可用 x2、 y2和 z2表示， 其中 z2 f(y2) ； 0081 在图像上应该可以看到患者的组织图像， 也就是目标治疗位置的图像， 以及定位 模块的图像， 通过用户操作计算机程序， 可以精确的描绘出整个定位模块在图像上的位置， 计算机程序可以把这个位置与提前预知的定位模块的位置做比较， 计算出定位模块在水平 的 x、 y 轴方向上的偏移量， 也就是位移差 x、 y， 这个偏移即是由于磁场漂移引起的， 在 计算目。
43、标治疗位置时根据该偏移量对目标位置进行修正即可， 如图 6 所示 ； 0082 对于垂直的 z 轴方向上的偏移， 则需要用到定位模块内部一个底面为等腰直角三 角形的有机玻璃的三棱柱， 参考图 7a， 为定位模块的右视图， 图中的上下两条点划线分别表 示在确定图像基准时以及获取患者目标区域的水平切面图像时 MRI 装置对两个水平切面 的扫描， 其中确定图像基准时获得 y 轴的坐标信息 y1， 获取患者目标区域的水平切面图像 时获得 y 轴的坐标信息 y2， 从图 7a 中可以清楚地看到， 由于磁场的漂移导致了成像在 z 轴 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A7。
44、/7 页 10 上的位移， 参考图 7b 和图 7c， 分别为两次成像的俯视图， 由此可以根据相似三角形的定理， 可以很精确的计算出垂直的 z 轴方向上的位移差 z y2-y1。出于计算简便的考量， 选择 底面为等腰直角三角形的有机玻璃的三棱柱作为测量柱体， 事实上， 只要该测量柱体平行 于 z 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、 z 轴平行， 并且该曲边在由 y 轴、 z 轴构成的坐标系中由一单调函数 z f(y) 确定就能 根据 y 轴方向上的位移以及单调函数 z f(y) 算出 z 轴方向上的位移差 z， 其中 z f(y2)-f(y1)。
45、。 本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的单调函数以形成测量主体的垂 直切面， 优选地， 可以采用底面为三角形、 梯形和四分之一圆形的柱体， 更优选地， 可以采用 直角三角形为底面的柱体。 0083 如上所述， 计算机系统的比较模块获得比较信号， 例如坐标系中各个方向的位移 差x、 y和z之后， 将该比较信号送入修正模块中， 修正模块根据该比较信号对患者目 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， 以得到正确的位置， 修正过程 可以包括根据比较信号产生校验因子并根据该校验因子进行修正的步骤。 这是本领域技术 人员熟知的， 故此不做赘述。 0084 计算机系统计算出治疗区域精确的位。
46、置后， 自动在治疗区域内生成若干个超声治 疗点， 然后用户设置治疗参数 ( 功率、 时间等 )， 计算机系统按照这些参数， 控制 HIFU 治疗 装置对治疗区域内的每个治疗点发射超声波， 开始治疗。 在超声发射过程中， 若患者身体发 生移动， 只需再次成像， 然后在图像上再次描绘定位模块， 计算机系统的比较模块则自动比 较， 并由修正模块重新校准和修正患者的移动， 从而保证在患者移动过后， 仍然可以精确定 位患者治疗部位， 并继续进行治疗。 0085 虽然以上描述了本发明的具体实施方式， 但是本领域的技术人员应当理解， 这些 仅是举例说明， 本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技。
47、术人员在不背 离本发明的原理和实质的前提下， 可以对这些实施方式做出多种变更或修改， 但这些变更 和修改均落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102406517 A CN 102406519 A1/10 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A2/10 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A3/10 页 13 图 3a 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A4/10 页 14 图 3b 说 明 书 附 图 CN 102406517 A 。
48、CN 102406519 A5/10 页 15 图 3c 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A6/10 页 16 图 4 图 5a 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A7/10 页 17 图 5b 图 6 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A8/10 页 18 图 7a 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A9/10 页 19 图 7b 图 7c 说 明 书 附 图 CN 102406517 A CN 102406519 A10/10 页 20 图 8 说 明 书 附 图 CN 102406517 A 。