CN101616712A - 超声装置、治疗系统以及增加工作流的方法 - Google Patents

超声装置、治疗系统以及增加工作流的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超声装置(10)，其包括用于容纳患者(14)的一部分的支撑工具(2)，所述支撑工具包括具有透射介质的第一容器(8)，其中该支撑工具还包括具有发射表面(7)的超声波源(9)，该发射表面被设计成在使用中朝着患者(14)的所述部分定向，所述超声装置还包括基本透明的孔(26)，该孔被布置在所述支撑工具(2)中以便实现对所述第一容器的检查。本发明还涉及一种治疗系统和一种增加超声装置的工作流的方法。

Description

超声装置、治疗系统以及增加工作流的方法
技术领域
本发明涉及一种超声装置，其包括：
-用于容纳患者的一部分的支撑工具，所述支撑工具包括用于透射介质的第一容器，
-具有发射表面的超声波源，该发射表面被设计成在使用中朝着所述患者的所述部分定向。
本发明还涉及一种包括所述超声装置的治疗系统。
本发明另外还涉及一种增加超声装置的工作流的方法。
背景技术
从US 6,508,774B1中已知在开头段落中阐述的超声装置。该已知装置包括患者容纳工具(特别是患者支撑工具)，其以患者支撑台的形式，要处置的患者会被定位在该患者支撑台上。该已知装置适于借助于应用高能超声波来执行治疗程序。为了这一目的，该已知装置包括具有透射介质的第一容器，用于支撑患者的一部分。在该已知装置中，将除去空气的水用作透射介质，以便传导超声波，而基本上不耗散到患者的所述部分。该已知装置的支撑工具还包括设置在第一容器中的超声波源，该超声波源具有朝着患者的所述部分定向的发射表面。为了将从第一容器发出的超声波耦合到患者，该已知超声装置还包括第二容器，该第二容器包括提供低反射率界面的耦合介质(凝胶)并具有与患者的所述部分接触的接触表面。在使用过程中，第二容器被定位在第一容器与患者的所述部分之间。
在已知的高能聚焦超声处置的可替代的实施例中，患者的一部分(特别是乳房)可以设置在第一容器中。在这种情况下，患者的所述部分(特别是乳房)可以与填充有耦合介质的第二容器布置在一起，所述第二容器被布置在患者的所述部分的周围，例如类似于衣服。
在本领域中公认的是气泡可能出现在各种接触表面处或出现在存在于第一容器上的透射介质内。这种接触表面可以在不同的情况下形成。例如，适当的接触表面可以形成在存在于第一容器中的透射介质与患者的所述部分之间。应该注意到，患者的所述部分有可能被设置在第一容器中，或者患者的所述部分有可能被第一容器支撑。第一种情况可能对应于处置基本孤立的部分，如女性的乳房，而第二种情况对应于常规的(特别是腹部)处置。另外，包括适当耦合介质的第二容器有可能被提供在第一容器的透射介质与患者的所述部分之间。在这种情况下，气泡也有可能出现在透射介质与第二容器之间的和/或第一容器与第二容器之间的接触表面处。
同时，气泡可能出现在透射介质中，特别是由于空化过程。公认的是，存在于超声波路径上的任何气泡基本上都会恶化处置(特别是高强度超声处置)的治疗效果。此外，第二容器与患者之间的接触表面的区域内的空气内含物可能导致对患者皮肤的严重烧伤。一般的实践是经常多次重新定位患者，以便控制第二容器与患者之间的无空气界面，因为气泡的存在可能使超声场畸变而导致错误的处置。
已知的装置的缺点在于一方面由于重新定位患者而浪费了充分的时间，而且在于处置的疗效可能取决于关于接触表面处存在任何气泡的置信水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声装置，其中，向患者递送超声波的质量得以改进，并且其中，增加了超声装置的工作流。
为此目的，在根据本发明的超声装置中，患者支撑工具被布置成具有基本透明的孔，该孔被设计成能够实现对第一容器的检查。
本发明的技术措施基于以下思想：通过提供到第一容器的视觉通路，可以在任何临床程序之前容易地检测第一容器中是否存在空气内含物，由此显著地增加程序的患者处理量和准确度。有可能的是，第一容器被布置成接纳患者的所述部分(特别是乳房)，所述孔被布置成能够实现对至少患者的所述部分(特别是乳房)周围的区域的检查。还有可能的是，该装置还包括第二容器，该第二容器被设计成填充有耦合介质，所述孔被进一步布置成能够实现对至少介于第一容器与第二容器之间的接触表面的检查。对于一些特殊的处置程序，可能要求患者的所述部分(特别是孤立的器官，如乳房)必须被定位在第一容器中，该第一容器配合在填充有耦合介质的第二容器中。在这种情况下，气泡可能出现在透射介质与配合在第二容器中的乳房之间的接触区域上。也有可能的是，患者的一部分由第一容器的适当支撑表面支撑，填充有耦合介质的第二容器被设置在支撑表面与患者的所述部分之间。在这种情况下，气泡可能出现在第一容器与第二容器之间的以及第二容器与患者的所述部分之间的接触表面处。可以适当选择孔的尺度。优选地，将孔的尺度选择为大约50-1000mm2。尺寸为50-200mm2的孔特别适合于利用附接到该孔的照相机或光纤支持远程检查。
在根据本发明的装置的实施例中，所述第一容器是由基本透明的材料制成的，所述孔构成所述第一容器的壁。
已经发现，特别有利的是提供一种基本完全透明的第一容器，因为这增加了能够实现的检查的空间角。任何透明材料(特别是塑料材料)均适用于这一目的。这一特别的实施例在超声波源被设置在第一容器中的情况下具有额外的优点，因为检查者可以容易地选择位置从而所述源的体积不会妨碍观察方向。
注意到，从US 6,216,294B1中已知在患者支撑台中使用窗口。该已知装置被布置成执行对患者的X射线诊断，其中X射线源被设置在患者支撑台中。该已知布置还可以包括布置在台顶上的载体箔以及填充有水的支撑垫层。在该已知装置被用于执行超声诊断或超声处置的情况下，超声装置被定位在患者支撑台附近，且超声波穿过垫层被传导进入患者体内。当该已知装置被用于执行碎石术时，治疗波可以穿过所述箔或穿过台顶上的窗口被照射进入患者体内。注意到，参考该已知患者支撑台而描述的窗口并不适用于检查是否存在气泡，因为该已知窗口并不适用于实现对患者皮肤与充水垫层之间的界面中是否存在气泡的视觉检查。
在根据本发明的装置的实施例中，超声波源被布置成执行高强度聚焦超声处置。
在高强度聚焦超声(HIFU)中，由换能器产生的超声被聚焦到特定靶位置处的小的聚焦体积内。在处置过程中，聚焦超声能量束穿透患者的软组织并导致几秒钟的局部高温(55℃至70℃)，从而产生良好定义的区域的蛋白质变性、不可逆的细胞损伤以及凝固性坏死。聚焦超声能量的单一照射被称为“超声处理”。对于消融靶组织来说多重超声处理是必要的。设计从超声源发出的超声束的准确聚焦以将消融限制于靶位置。
在根据本发明的装置的另一实施例中，所述装置还包括诊断超声换能器，用于实现高强度聚焦超声处置的靶向。
施加HIFU功率到患者的病变处需要规划、靶向超声束并且监控能量递送。对于很多应用，例如对于前列腺消融，这是利用诊断超声束并结合HIFU束完成的。尽管这一诊断超声提供了一些解剖细节并辅助了程序规划和靶向，但它不提供测量由HIFU产生的温度增加的手段。
根据本发明的治疗系统包括如前所述的装置以及布置成测量患者体内的温度分布的磁共振成像装置。
本发明的技术措施还基于以下思想：只有MR成像能够提供一种无创的方式来测量患者体内病变处的温度增加。MR引导的聚焦超声(HIFU)能够提供多个平面的或3D的实时温度绘图，通过实时反馈控制焦点的局部化，并且即时控制并评估消融效果。MR温度绘图的新近进展使得有可能实现运动组织(如肝脏)中的2-3℃的温度准确度以及静止组织中的1℃的温度准确度。用于温度绘图的磁共振成像单元的操作本身在本领域中是已知的，且在此将不详细解释。
根据本发明用于增加超声装置的工作流的方法包括：
-提供支撑工具(2)，其包括具有透射介质的第一容器(8)，以便容纳患者的一部分；
-提供超声波源(9)，其具有朝着所述患者的所述部分定向的发射表面；
-将患者定位在所述支撑工具(2)上；
-使用布置在所述支撑工具(2)中的基本透明的孔(26)至少检查所述第一容器。
当用超声处置患者时，不允许在患者与换能器之间存在气泡。否则这些气泡将使这一声束畸变并干扰焦斑。常规上，为了实现高强度聚焦超声处置，换能器被放置在设置在患者支撑台中的水容器中。通过薄膜来封闭该水容器。在这一薄膜的顶部上放置位于另一水容器中的凝胶衬垫。
在根据本发明的方法的实施例中，患者以俯卧姿势躺在凝胶衬垫的顶部上。所述水确保在凝胶衬垫与薄膜之间以及凝胶衬垫与患者之间不存在空气内含物。在通常的实践中，这不能可视地进行检查。用于检查在凝胶衬垫与患者皮肤之间的界面上是否存在空气内含物的一种方式是借助于声传感器，然而这非常耗时。当患者与换能器之间存在空气时，将必须松开患者并将患者重新放置在处置台上。这可能必须进行若干次，从而导致了充分的时间浪费。
根据本发明的技术措施，可以显著缩短所述处置的时间，因为例如以透明窗口的形式的孔使得检查凝胶衬垫与患者之间是否存在空气变得更加容易。此外，节省了很多时间，因为不需要松开患者并将患者重新放置在处置台上。这可以节省大约30分钟或更多的时间。
附图说明
通过参考附图将更详细地描述本发明的这些及其他方面。
图1示出根据现有技术的超声装置的实施例的示意图；
图2示出根据本发明的超声装置的实施例的示意图；
图3示出根据本发明的系统的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的超声装置的实施例的示意图。该超声装置10包括布置在可伸缩基座4上的患者支撑台2，该可伸缩基座包括伸缩部分4a、4b、4c。通过使用通常包括触摸感应按钮的控制工具6可以控制该患者支撑台2。该超声装置10还包括设置在第一容器中的超声波源9，该第一容器包括用于将超声波从超声源9传导到患者14的透射介质。通常，选择除去空气的水作为第一容器的透射介质。该第一容器终结于薄膜7，该薄膜是柔性的，以便基本符合要被定位在装置10上进行处置的患者14的一部分(未示出)。为了耦合从发射表面7发出的超声波，在患者14与表面7之间提供凝胶衬垫11。该凝胶衬垫起到低反射界面的作用，以便将超声波传导到患者体内。凝胶衬垫11与患者14的接触表面11a应该保持尽可能不含气泡。为了实现这一目的，患者14必须频繁地在凝胶衬垫11上重新定位，从而降低了医学程序的时间效率。
图2示出根据本发明的超声装置的实施例的示意图。图2示出超声装置20上面的顶视图。根据本发明的该超声装置20包括患者支撑工具28，其中定位有填充有适当透射液体(例如水)的第一容器24。为了简明起见，未示出密封第一容器24的薄膜。该第一容器24包括超声波源22，该超声波源优选布置为发射高强度聚焦超声束。发射高强度聚焦超声束的技术本身在本领域中是已知的，且在此将不详细解释。为了将从第一容器发出的超声束耦合到患者(未示出)，将包括低反射介质的第二容器27定位在第一容器24上。优选地，适当的凝胶衬垫被用于第二容器。第二容器27包括接触表面27a，在该接触表面上定位要处置的患者。根据本发明的超声装置20还包括孔26，布置该孔以能够实现对第二容器27与患者(未示出)之间的接触表面27a的检查，例如视觉检查。该孔26被优选布置成基本透明的窗口，医务人员可以直接通过该窗口或利用镜子或适当布置的照相机来检查接触表面27a与患者之间是否有气泡。在检测到气泡的情况下，重新定位患者直到不存在气泡出现为止。之后，适当地固定患者并且可以开始处置。根据本发明的该超声装置的优点在于能够在处置之前检测并避免可能存在的气泡，其中患者仅被重新定位一次。因此，充分减少了花费在程序上的时间，并且，特别是由于关于第二容器27与患者之间的界面处不存在空气内含物的高置信水平而增加了医学处置的疗效。
图3示出根据本发明的系统的实施例的示意图。该系统30包括参考图2详细讨论的超声装置32以及磁共振成像装置38。该磁共振成像装置被优选布置为在高强度聚焦超声处置过程中确定患者体内的实时温度分布。利用设置在填充有适当透射液体的容器(未示出)中的超声源31来进行高强度聚焦超声处置。为了实现实时温度测量，向患者34提供接收RF天线36，以便探测响应于磁共振成像信号从患者身体发出的射频信号。利用磁共振成像装置进行温度绘图的技术本身是已知的。该系统30还包括布置为控制来自源31的高强度超声波的递送的反馈单元40。为了这一目的，该反馈单元传送适当的信号到控制工具42，该控制工具被布置成操纵超声源31。以这种方式，该系统30以全自动的模式运行，其中患者体内靶体积中的温度分布实时数据被用于控制递送处置的超声源。因此，可以控制持续时间、靶向和靶体积之内和之外的温度分布。优选地，该超声源31包括多个换能器，每个换能器可以独立地进行控制。在这种情况下，基于靶体积之内和之外的实时温度分布，有可能调制源31，由此使例如95％的等温线符合靶体积的形状并避免关键器官中的升高的温度，该升高的温度可以位于关键器官附近。
虽然上面已经描述了具体的实施例，但应该认识到可以以不同于所描述的其他方式来实践本发明。上面的描述意在是说明性的而非限制性的。因此，对本领域技术人员来说很明显的是，可以对如前所述的发明作出修改而不偏离随附的权利要求的范围。

Claims (12)

1、一种超声装置(10)，其包括：
-支撑工具(2)，用于容纳患者(14)的一部分，所述支撑工具包括用于透射介质的第一容器(8)，
-超声波源(9)，其具有发射表面(7)，所述发射表面被设计成在使用中朝着所述患者(14)的所述部分定向；
其中，所述支撑工具(2)被布置成具有基本透明的孔(26)，所述孔被设计成能够实现对所述第一容器(8)的检查。
2、如权利要求1所述的超声装置(1)，其中，所述第一容器(8)被布置成接纳患者的所述部分，所述孔被布置成能够实现对至少所述患者的所述部分周围的区域的检查。
3、如权利要求1或2所述的超声装置(1)，其中，所述超声装置还包括第二容器(11)，所述第二容器被设计成填充有耦合介质并定位在所述患者的所述部分附近，所述孔被进一步布置成能够实现对至少介于所述第一容器(8)和所述第二容器(11)之间的接触表面(27a)的检查。
4、如前述权利要求中任一项所述的超声装置，其中，所述第一容器是由基本透明的材料制成的，所述孔构成所述第一容器的壁。
5、如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述超声波源(9)被设置在所述第一容器(8)中。
6、如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述超声波源(22)被布置成执行高强度聚焦超声处置。
7、如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括诊断超声换能器，用于实现所述高强度聚焦超声处置的靶向。
8、一种治疗系统(30)，其包括如前述权利要求中任一项所述的装置(20)，以及布置为测量所述患者(34)体内的温度分布的磁共振成像装置(38)。
9、如权利要求8所述的系统，还包括反馈单元(40)，所述反馈单元被布置成根据所测量的温度分布控制高强度聚焦超声波(31)到所述患者的递送。
10、一种增加超声装置的工作流的方法，其包括：
-提供支撑工具(2)，所述支撑工具包括具有透射介质的第一容器(8)，以便容纳患者的一部分；
-提供超声波源(9)，所述超声波源具有朝着所述患者的所述部分定向的发射表面；
-将患者定位在所述支撑工具(2)上；
-使用布置在所述支撑工具(2)中的基本透明的孔(26)至少检查所述第一容器。
11、如权利要求10所述的方法，其中，所述检查步骤包括当将所述患者的所述部分接纳到所述第一容器的体积中时至少检查所述患者的所述部分周围的区域。
12、如权利要求10所述的方法，还包括定位第二容器的步骤，所述第二容器包括在所述第一容器与所述患者的所述部分之间的耦合介质，其中，所述检查步骤包括检查所述第一容器与所述第二容器之间的接触表面。
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