CN102458578A - Mr 成像引导的超声治疗 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种治疗系统，其包括：超声治疗单元(1)，其被布置成利用高强度超声对患者的身体(2)的至少一部分进行声照射，其中，所述超声治疗单元(1)包括附接至承载患者的身体(2)的患者台(9)的超声施用器(10)；以及MR成像单元(3)，其被布置成从所述身体(2)的所述部分采集MR信号，并根据所述MR信号重建MR图像，其中，所述MR成像单元(3)包括用于接收MR信号的RF接收天线(14)。本发明的目的在于提供一种治疗系统，其将促成接近于超声施用器的良好图像质量，并提高治疗系统的可用性。为此，本发明提出了将RF接收天线(14)整体集成到患者台(9)中。

Description

MR 成像引导的超声治疗
技术领域
本发明涉及磁共振(MR)成像领域。其涉及一种包括超声治疗单元和MR成像单元的治疗系统。
背景技术
对于一些特定的治疗干预而言，超声正成为一种越来越符合人们预期的方案。具体而言，高强度聚焦超声的使用当前正被用作子宫肌瘤的热治疗干预方案，并且研究表明其有可能应用于对肝、脑、前列腺以及其他癌症病灶的治疗。很多研究的主题还将超声作为用于调节凝块溶解的手段(声学溶栓治疗)，并且已经表明，超声提高了现有医学治疗的效力，诸如采用组织纤溶酶原激活物(tPA)作为卒中患者的血栓溶解剂的医学治疗。超声调节的药物给送和基因治疗是另一个活跃的研究领域。基因治疗中蛋白质的基因表达以及部位靶向治疗中药物的强化给送具有以最小的副作用治疗各种疾病的潜在可能。超声治疗的另一种应用是作为美容手段的非侵入性治疗，例如，减肥。之所以希望将超声应用到所有这些应用当中是因为其能够实现对深层组织的非侵入性治疗，而对覆盖器官的影响甚小，或者没有影响。
用于组织消融的超声治疗是通过利用高强度超声对感兴趣组织进行声照射而实现的，所述高强度超声被吸收并被转化成热，从而使相应组织的温度升高。随着温度上升至55摄氏度以上，将发生组织的凝结坏死，从而导致快速的细胞死亡。治疗中使用的换能器可以处于身体外部，或者可以通过血管、尿道、直肠等插入到身体内。然而，超声治疗并不局限于组织消融，而是还涉及其他类型的基于超声的生物效应的使用，包括止血、药物或基因给送、凝块溶解等。
目前，已经可以从市面上获得经MR成像引导的高强度聚焦超声(MRHIFU)系统。第一种临床应用是对子宫内的良性肿瘤、即所谓的子宫肌瘤的消融。其中，将聚焦的超声射束引向腹部。采用超声射束穿过皮肤和介于中间的组织对肿瘤进行加热，同时采用MR成像监测声照射区域内的温度分布。后者使得该过程安全且有效。将MR成像，特别是MR温度测量，用于这样的消融热治疗的非侵入性监测。超声治疗期间温度记录(thermographic)MR图像的重建用于提供反馈，以确保在目标位置处完成足够的加热，同时保障其他关键解剖结构不受损伤。
包括超声治疗单元和MR成像单元的治疗系统一般是已知的，例如，可以从US 5590653得知。在这样的已知系统中，将超声治疗单元的超声施用器集成到承载待治疗的患者的患者台中。MR成像单元使用用于接收MR信号的RF线圈，所述RF线圈可以提供于用于将高强度超声耦合到患者的身体内的水袋的表面膜上，或者可以提供于在其上也设置了超声施用器的腔内探头上。
所述已知系统的缺陷在于，在治疗之前的每一患者设置(setup)期间必须适当地布置用于MR信号接收的RF线圈。另一缺陷在于RF线圈与用于将超声耦合到身体内的耦合液(水、水性凝胶、油)紧密接触。这构成了安全风险。RF线圈是已知系统中的可松解部分，针对每一患者设置总对其进行移动。必须仔细保护RF线圈和通过其将RF线圈连接至MR成像单元的接收器的电缆线路，防止受到水的影响。
发明内容
从上文可以容易地认识到，需要一种用于MR成像引导的HIFU的经改进的治疗系统。因此，本发明的目的在于提供一种治疗系统，其避免了上述缺陷，并促成切近于超声施用器的良好图像质量。
根据本发明，公开了一种治疗系统。本发明的系统包括：
-超声治疗单元，其被布置成利用高强度超声对患者的身体的至少一部分进行声照射，其中，所述超声治疗单元包括附接至承载患者的身体的患者台的超声施用器，以及
-MR成像单元，其被布置成从身体的所述部分采集MR信号，并根据所述MR信号重建MR图像，其中，所述MR成像单元包括用于接收MR信号的RF接收天线，所述RF接收天线整体集成到所述患者台中。
本发明的主旨是将超声施用器和RF接收天线两者集成到患者台中。所集成的RF接收天线是固定地集成到患者台中的。因此，在患者设置期间根本不涉及RF接收天线。因而，本发明的系统的可用性相对于现有技术得到了显著提高。所述天线自动处于相对于超声施用器的正确位置，从而实现声照射区域内的良好图像质量。此外，RF接收天线被形成患者台的外壳完全覆盖。通过这种方式，能够可靠地保持天线干燥。由于通过患者台的外壳使RF接收天线(以及相关的电缆线路)与患者电隔离，因而提高了根据本发明的系统的安全性。
根据本发明的优选实施例，将超声施用器在形成于患者台中的处置孔的下方附接至患者台，其中，高强度超声在声照射期间穿过所述处置孔。在这一实施例中，RF接收天线优选是围绕所述处置孔的RF线圈。在这一尤其可行的布置当中，超声射束穿过RF线圈，这将在声照射的聚焦区域内实现高图像灵敏度。本发明的系统优选包括含有耦合液水袋，用于将高强度超声通过处置孔耦合到患者的身体内。可以在处置孔的周围将所述RF线圈布置到患者台的外壳之内，其中，所述RF线圈可靠地避开耦合液。
根据本发明的另一优选实施例，所述RF接收天线包括防水外套。通过这种方式，避免了天线的导电部分与水的接触。此外，RF接收天线可以位于患者台的防水舱内，从而提供进一步的保护，以避免液体接触。可以将所述防水舱布置在处置孔的周围，使得位于所述舱内的RF线圈围绕所述处置孔。
根据本发明的又一优选实施例，将所述RF接收天线通过RF电缆连接到所述MR成像单元的接收器，所述RF电缆也整体集成到患者台中。这意味着RF天线和相关联的电缆线路两者都集成到了患者台中。在这一实施例中实现了特别高的安全水平。由于通过患者台的外壳避免了电缆线路与患者身体的直接接触，因而获得了针对RF加热的可靠的防护。此外，可以将滤波器元件集成到患者台中，将所述滤波器元件布置到RF电缆的周围，以阻断RF电缆内电流的感应。这样的RF电缆陷阱(trap)阻断了杂散RF电流在RF电缆的屏蔽导体上流动。所述滤波器与RF电缆耦合，从而在MR成像单元的共振频率上呈现高信号衰减阻抗。根据本发明，可以将所述RF电缆和滤波器集成到患者台中。
附图说明
附图公开了本发明的优选实施例。然而，应当理解，所述附图仅设计用于进行图示说明，而非旨在界定对本发明的限制。在附图中：
图1示意性示出了本发明的治疗系统；
图2示出了本发明的系统的示意性剖面侧视图；以及
图3示出了图2中所示的患者台的更为详细的横切面。
具体实施方式
参考图1，根据本发明的治疗系统包括超声治疗单元1，超声治疗单元1被布置成利用高强度聚焦超声射束对患者的身体2的至少一部分进行声照射。所述系统还包括MR成像单元3，MR成像单元3从身体2的所述部分采集MR信号，并根据所采集的MR信号重建温度记录MR图像，例如，基于局部质子共振频移(PRFS)。超声治疗单元1和MR成像单元3连接至所述系统的公共控制单元4。控制单元4控制高强度超声射束的位置、方向和/或聚焦。控制单元4对例如在治疗规划阶段期间通过MR成像单元3获得的数据进行处理。此外，控制单元4，可以是在医学成像和治疗装置中通常使用的微型计算机，基于通过MR成像单元3采集的MR信号来计算身体2的治疗部分中的温度记录MR图像，即空间温度分布。所述系统能够执行实时MR温度记录，并基于所测量的以及经重建的温度分布控制治疗动作，即，通过适当调节超声治疗单元1的聚焦超声射束使组织内的局部温度按目标设定升高。通过显示单元5将温度记录MR图像呈现给系统操作员。
继续参考图1并进一步参考图2和图3，所述系统包括超导或有阻抗主磁体线圈6，从而沿z轴创建贯穿检查体积的基本均匀的、时间上恒定的主磁场。磁共振生成和操纵系统应用一系列RF脉冲和切换的磁场梯度来反转或激励核磁自旋、诱发磁共振、使磁共振重新聚焦、操纵磁共振、对磁共振进行空间编码或其他形式编码、使自旋饱和等，以执行MR成像。更具体而言，梯度脉冲放大器(未示出)沿所述检查体积的x、y和z轴向全身梯度线圈7施加电流脉冲。数字RF频率发送器(未示出)向整个身体体积RF线圈8发送RF脉冲或脉冲群，从而将RF脉冲发送到所述检查体积内。典型的MR成像序列包括彼此结合在一起的持续时间短的RF脉冲段的群，并且任何施加的磁场梯度均实现对核磁共振的选定操纵。采用所述RF脉冲使共振饱和、激发共振、反转磁化、使共振重新聚焦、或者对共振进行操纵以及选择在检查体积内位于患者台9上的身体2的一部分。
将超声治疗单元1的超声施用器10附接在形成于患者台9内的处置孔11下方。超声施用器10包括用于生成高强度超声的超声换能器12。准备含有耦合液(例如，水、水性凝胶、油)的袋13，所述耦合液用于将强超声通过处置孔11耦合到身体2内。处置孔11为圆形，并且基本位于患者台9的中央。处置孔11由诸如Mylar塑胶薄膜隔膜的超声膜24覆盖。
为了生成对其施加了超声的身体2的有限区域的MR图像，将RF线圈14集成到患者台9中，与所选择的要进行成像的区域邻接。RF线圈14用于接收由身体线圈8的RF传输所感生的MR信号。由RF线圈14拾取所产生的MR信号，并由优选包括前置放大器(未示出)的接收器15对其进行解调。
控制单元4控制所述系统以生成多种MR成像序列中的任何一种，诸如回波平面成像(EPI)、回波体积成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等。对于选定的序列而言，接收器15接收跟随每一RF激励脉冲的快速相继(succession)的单条或多条MR数据行(line)。数据采集系统(未示出)对所接收的信号执行模数转换，并将每一MR数据行转换为适于做进一步处理的数字格式。最后，将数字原始图像数据重建成图像表示。所述MR图像可以呈现贯穿患者的平面切片、平行平面切片的阵列、三维体积等。然后，将所述图像存储在图像存储器内，在图像存储器中可以对所述图像进行访问，从而将切片、投影、或者图像表示的其他部分转换成可通过显示单元5可视化的适当形式。
如图3详细示出的，RF线圈14位于布置在处置孔11的周围的防水舱16内。通过这种方式，RF线圈14形成了围绕处置孔11的环。舱16由患者台9的外壳的基底部分17和顶上部分18以及界定处置孔11的环形插件19形成。通过这种方式，RF线圈14完全隐藏在患者台的外壳部分之下。准备密封20，以便实现防水。RF线圈14由真空成型板形成，所述真空成型板被胶粘到一起，从而将RF线圈14的导电部分包围到进一步防水的套内。同样可以通过注塑成型制造RF线圈14。通过这种方式，即便RF线圈14所处的位置与处于袋13内和/或与患者的身体2直接接触的超声耦合液直接相邻，仍然实现了高水平的安全性。RF线圈14本身是防水的，并且此外，还将RF线圈14布置到患者台9的完全防水的舱16内。而且，通过其将RF线圈14的调谐和匹配模块22连接至接收器15的RF电缆21也被集成到患者台9中。通过这种方式，患者台的外壳17、18在电缆21和患者的身体2之间提供了电(和热)绝缘。布置在RF电缆21的周围用于阻断电流的感应的滤波器元件23也集成到了患者台9中。

Claims (9)

1.一种治疗系统，包括：
-超声治疗单元(1)，其被布置成利用高强度超声对患者的身体(2)的至少一部分进行声照射，其中，所述超声治疗单元(1)包括附接至承载所述患者的身体(2)的患者台(9)的超声施用器(10)，以及
-MR成像单元(3)，其被布置成从所述身体(2)的所述部分采集MR信号，并根据所述MR信号重建MR图像，其中，所述MR成像单元(3)包括用于接收所述MR信号的RF接收天线(14)，所述RF接收天线(14)被整体集成到所述患者台(9)中。
2.根据权利要求1所述的治疗系统，其中，所述超声施用器(10)在形成于所述患者台中的处置孔(11)下方附接至所述患者台(9)，在声照射期间，所述高强度超声穿过所述处置孔(11)。
3.根据权利要求2所述的治疗系统，其中，所述RF接收天线(14)是围绕所述处置孔(11)的RF线圈。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的治疗系统，还包括含有耦合液的水袋(13)，所述耦合液用于将所述高强度超声通过所述处置孔(11)耦合到所述患者的身体(2)内。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的治疗系统，其中，所述RF接收天线(14)包括防水套。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的治疗系统，其中，所述RF接收天线(14)位于所述患者台(9)的防水舱(16)内。
7.根据权利要求4和6所述的治疗系统，其中，将所述防水舱(16)布置在所述处置孔(11)的圆周处。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的治疗系统，其中，所述RF接收天线(14)通过整体集成到所述患者台(9)中的RF电缆(21)连接至所述MR成像单元(3)的接收器(15)。
9.根据权利要求8所述的治疗系统，其中，将滤波器元件(23)集成到所述患者台(9)中，所述滤波器元件被布置在所述RF电缆周围，用于阻断所述RF电缆(21)内的电流的感应。
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