CN102309316A - 用于确定组织中的温度分布的方法和装置以及数据载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定在待消融的组织和/或在患者(P)的具有待消融的组织的身体组织(17)中的温度分布的方法，在该方法中，在考虑关于在待消融的组织和/或在具有待消融的组织的身体组织(17)中的血流的至少一个信息的条件下进行在待消融的组织和/或在具有待消融的组织的身体组织(17)中的温度分布的确定，所述信息来自于对待消融的组织和/或具有待消融的组织(17)的身体组织的灌注测量。本发明还涉及一种具有用于执行该方法的计算单元(12)的装置以及一种数据载体(14，15)，在该数据载体上存储了实现该方法的计算程序(13)。

Description

用于确定组织中的温度分布的方法和装置以及数据载体
技术领域
本发明涉及一种用于确定在例如待借助探针或针、通过加热或冷却而消融的组织和/或在患者的具有待消融的组织的身体组织中的温度分布的方法。本发明还涉及一种具有用于执行该方法的计算单元的装置以及一种数据载体，在该数据载体上存储了实现该方法的计算程序。
背景技术
在医学中在特定组织或器官中的肿瘤治疗中，消融赢得越来越多的意义，在消融的情况下例如通过加温或加热或冷却肿瘤组织来摧毁肿瘤组织。通常采用所谓的射频消融(RF-消融)，在该射频消融中将RF探针或RF针插入到肿瘤组织中、例如插入肝脏的肿瘤组织中。通过然后加热RF探针或RF针的针尖来这样加热肿瘤组织，使得肿瘤组织的肿瘤细胞凝结并且最后被摧毁。对此的替换方法例如是冷冻消融(Kryoablation)、基于微波的消融、激光感应的温热疗法(LITT)等。
肿瘤组织中和特别是患者的不应该通过消融来摧毁的、围绕肿瘤组织的身体组织中的温度分布的分别确定是有问题的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，这样提供本文开头提到种类的一种方法、一种装置和一种数据载体，使得在待消融的组织和/或在患者的具有待消融的组织的身体组织中的温度分布可以尽可能好地、特别是在进行消融之前的模拟的范围内确定。
按照本发明，上述技术问题通过一种用于确定在例如待借助至少一个探针或至少一个针、通过加热或冷却而消融的组织和/或在患者的具有待消融的组织的身体组织中的温度分布的方法解决，在该方法中，在考虑关于在待消融的组织和/或在具有待消融的组织的身体组织中的血流的至少一个信息的条件下进行在待消融的组织和/或在患者的具有待消融的组织的身体组织中的温度分布的确定，所述信息来自于对待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的灌注测量。
发明人认识到，为了随着时间确定在组织中的温度分布，在模拟消融的范围内或在消融的过程中，仅考虑例如通过射频消融探针(RF探针)或射频消融针(RF针)将冷或热或热辐射输送到待消融的组织和/或具有或围绕待消融的组织的身体组织中是不够的。事实上血流和特别是从待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中通过血流而带走(abtransportierte)热或冷也是重要的，因为通过血流带走的热或冷不再为待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的温度上升或温度下降作出贡献。为了能够在确定温度分布时相应地考虑热或冷从组织通过血流带走的该方面，发明人由此建议，从待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的灌注测量中获得至少一个有关血流的信息并且在确定温度分布时相应地考虑该信息。以这种方式，可以更好地随着时间来模拟或估计或确定在待消融的组织和/或患者的具有待消融的组织的身体组织中的温度分布，并且由此可以基于待预计的温度分布的模拟更好地随着时间来规划、或基于温度分布的伴随手术的确定来更好地伴随或监视治疗或消融。
按照本发明的一种变形，在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的灌注测量过程中，至少确定患者的流过待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的血液的流速和/或至少确定随着时间流过待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的血量。在此，流过待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的血液的流速是特别有意义的。在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中的流速越高，则热或冷被带走越多。这点首先在待消融的组织的和/或具有待消融的组织的身体组织的、有相对大的传输血液的血管经过的位置中是关键的。特别是通过这些相对大的、传输血液的血管，热或冷的通常预计的球形传播或围绕例如以RF针形式的热或冷源的温度分布发生偏差。但是在考虑血流、特别是血液的流速的条件下，也可以确定该偏差和由此围绕热或冷源的实际的温度分布。
按照本发明的另一种变形，附加地基于热或冷到待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中的输入，和/或基于待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的导热率，和/或基于待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的热容，进行在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中的温度分布的随着时间的确定。
利用导热率，考虑热或冷到待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中的传播。首先待消融的组织的热容特别地还可以具有如下意义：应该缓慢地加热待消融的组织，以便在待消融的组织中不会局部沉积太多的热。太大量的热会局部导致待消融的组织的过早的、不期望的碳化。碳化的组织然后会干扰热传播。
按照本发明的一种实施方式，优选地在消融身体组织的待消融的组织之前或期间进行待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的灌注测量。
特别是当灌注测量在消融之前进行时，按照本发明的另一种实施方式，可以在进行消融之前为了规划介入而随着时间模拟在待消融的组织和/或患者的具有待消融的组织的身体组织中的温度分布。特别地基于血液通过待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的流速、待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的导热率和待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织的热容，例如在借助一个或多个RF探针或RF针到待消融的组织中的热随着时间发生变化的情况下，可以随着时间模拟在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中的温度分布并且基于所述一次或多次模拟这样规划消融，使得尽可能最佳地，即，可以以预料的最好的治疗结果进行该消融。
按照本发明的另一种实施方式，在灌注测量期间，获得待消融的组织和/或患者的具有待消融的组织的身体组织的图像信息并且在显示设备上显示。以这种方式例如基于在图像信息中的流速，例如可以通过相应的色彩强调来区别血液强烈流过的区域与血液微弱流过的区域。该显示例如可以作为多平面重组(multiplanare Reformation，MPR)进行。如果在介入或消融期间进行显示，则进行消融的医生可以直接面向图像信息并且相应地控制热或冷的提供(Zufuhr)。
本发明的上述技术问题还通过一种具有计算单元的装置解决，该计算单元程序技术地构造为用于执行上述方法中的至少一个，即，具有实现上述方法的至少一个的计算程序或计算机程序。
按照本发明的构造，所述装置可以是磁共振设备、X射线计算机断层造影设备、X射线设备、C形臂X射线设备、超声波设备或用于光学成像的设备，利用其可以进行灌注测量并且可以跟踪例如介入或消融的过程。
本发明的技术问题还通过一种数据载体解决，该数据载体具有计算程序或计算机程序，其实现上述方法中的至少一个并且可以由计算单元从数据载体加载，当计算程序或计算机程序在计算单元中加载时，所述计算单元执行上述方法中的至少一个。
附图说明
本发明的实施例在所附示意图中示出。其中，
图1示出了具有计算单元的按照计算机断层造影设备形式的装置，和
图2示出了来自于患者的肝脏的灌注测量的三个互相正交的、具有患者的肝脏的二维层图像。
在图1上示出的计算机断层造影设备1在以下并且不失一般性地仅作为理解本发明所必需的来讨论。
具体实施方式
图1示出的计算机断层造影设备1具有用于支撑待检查的患者P的患者卧榻2。计算机断层造影设备1还包括机架4，该机架具有围绕系统轴5可旋转支撑的管-探测器-系统。管-探测器-系统具有互相相对设置的X射线管6和X射线探测单元7。在运行中，X射线8从X射线管6在X射线探测单元7的方向上发出，并且借助X射线探测单元采集。
患者卧榻2具有卧榻基座9，在卧榻基座上设置了用于实际支撑患者P的患者支撑板10。可以相对于卧榻基座9这样调节患者支撑板10，使得患者支撑板10与患者P一起能够被驶入到机架4的开口3中，以用于例如对于拓扑图或在螺旋扫描中拍摄患者P的二维X射线投影。利用X射线计算机断层造影设备1的示意性示出的图像计算机11，进行二维X射线投影的计算的处理，例如拓扑图的产生或患者P的身体区域的体积数据组的基于二维X射线投影的重建。
计算机断层造影设备1还具有计算单元12，利用该计算单元可以运行并且运行用于操作和控制计算机断层造影设备1以及用于规划患者的检查和治疗的计算程序。计算单元12在此不必构造为独立的计算单元12，而是还可以集成在计算机断层造影设备1中。
在本发明的该实施例的情况下，当利用插入到肿瘤组织中的RF针在消融的过程中随着时间加热肿瘤组织时，要利用计算单元12、在准备阶段或为了规划优选要利用计算机断层造影设备1跟踪的、以RF消融患者肝脏中的肿瘤组织形式的介入，随着时间模拟在待消融的组织和具有待消融的组织的身体组织中的温度分布。
为此将在图中象征性地利用附图标记13表示的计算程序加载到计算单元12中。计算程序13可以从便携式数据载体、例如CD 14，或者从服务器15通过网络16被加载到计算单元12中并且实现该方法，在该方法中在考虑关于在肿瘤组织中和在围绕肿瘤组织的肝脏组织中的血流的至少一个信息的条件下，随着时间进行在待消融的组织和/或具有或围绕待消融的组织的肝脏组织中的温度分布的确定。这样构造计算程序，使得利用计算程序既可以在规划阶段模拟也可以在消融期间实时确定温度分布。
在本发明的该实施例的情况下，关于在肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的血流的信息是血液的流速，该流速是借助利用计算机断层造影设备1对患者P的肝脏进行的灌注测量以本身公知的方式获得的。为此以定义的方式对患者P给予确定量的造影剂，使得从肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的造影剂的、利用计算机断层造影设备1记录的出现和利用计算机断层造影设备1记录的消失，可以确定血液通过肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织的流速。
图2示例性示出了三个相互正交的、具有患者P的肝脏17的二维层图像(视图的方向：侧向、前向、径向)，所述二维层图像来自于利用图1的计算机断层造影设备1对患者P的肝脏17的灌注测量。肝脏具有在图2中不可识别的、具有不同的血流和血液的不同流速的区域。从灌注测量中，对于肝脏的不同区域，分别确定血液的流速并识别对于待进行消融的组织区域相关的流速。
确定和识别的通过肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织的血液的流速，和随着时间通过RF针到肿瘤组织的热提供
Figure BDA0000065856680000051
是用于模拟在肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的随着时间的温度分布的输入参数。为了模拟在肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的温度分布，附加地还可以考虑肿瘤组织的和/或肝脏组织的导热率(如果有的话)，和肿瘤组织的和/或肝脏组织的热容(如果有的话)。特别地，血液的流速的知识和与之相关的、热被带走的知识，使得可以根据随着时间的热提供而相对精确地随着时间模拟在肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的温度分布并且以这种方式能够规划消融。
按照所述方法也可以在进行消融期间确定在肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的温度分布。在此，可以在消融期间通过对肝脏组织的并行的灌注测量，确定血液的当前流速并且由此基于当前确定的流速的值，确定在肿瘤组织和围绕肿瘤组织的肝脏组织中的温度分布。
此外，该装置不一定必须具有用于监视消融和用于肝脏组织的灌注测量的计算机断层造影设备。事实上成像设备还可以是磁共振设备、X射线设备、C形臂X射线设备或超声波设备。
此外，对于到肿瘤组织中的热提供可以使用多个RF探针或RF针，在模拟或确定在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织中的温度分布时相应地考虑其各自的热提供。
温度分布的模拟和确定不限于肿瘤组织或肝脏，而是还可以应用于其他组织或器官，例如肾脏。
对于模拟，只要计算单元对于温度分布的模拟随着时间提供确定的血液流速和关于到肿瘤组织的随着时间的热提供的数据，计算单元不一定必须与计算机断层造影设备相连。
消融本身也可以利用不同于RF消融的其他消融方法，例如借助冷冻消融来进行。

Claims (9)

1.一种用于确定在待消融的组织和/或在患者(P)的具有待消融的组织的身体组织(17)中的温度分布的方法，在该方法中，在考虑关于在待消融的组织和/或在具有待消融的组织的身体组织(17)中的血流的至少一个信息的条件下进行在待消融的组织和/或在具有待消融的组织的身体组织(17)中的温度分布的确定，所述信息来自于对待消融的组织和/或具有待消融的组织(17)的身体组织的灌注测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)的灌注测量过程中，至少确定患者(P)的流过待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)的血液的流速和/或至少确定随着时间流过待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)的血量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，附加地基于热或冷到待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)中的输入，和/或基于待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)的导热率，和/或基于待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)的热容，进行在待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)中的温度分布的确定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在消融身体组织(17)的待消融的组织之前或期间进行待消融的组织和/或具有待消融的组织的身体组织(17)的灌注测量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在进行消融之前模拟在待消融的组织和/或患者(P)的具有待消融的组织的身体组织(17)中的温度分布。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在灌注测量期间，获得待消融的组织和/或患者(P)的具有待消融的组织的身体组织(17)的图像信息并且在显示设备上显示。
7.一种具有计算单元(12)的装置，该计算单元程序技术地构造为用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述装置是磁共振设备、X射线计算机断层造影设备(1)、X射线设备、C形臂X射线设备、超声波设备或用于光学成像的设备。
9.一种数据载体(14，15)，具有实现根据权利要求1至6中任一项所述方法的计算程序(13)，该计算程序存储在数据载体(14，15)上并且可以由计算单元(12)从所述数据载体(14，15)加载，以便当计算程序(13)在计算单元(12)中加载时，执行根据权利要求1至6中任一项所述方法。
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