CN102781358B - 组合式消融和超声成像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对相关组织（40）进行组合式消融和超声成像的系统（100），其在消融处理中使用尤其有用。所述系统包括具有超声换能器和消融单元的介入设备（20）。在消融处理期间，所述介入设备（20）可以应用于受到消融的所述组织（40）的消融和成像两者。所述系统中还包括控制单元（CTRL），并且被布置用于基于来自该超声换能器的一个或者多个信号来计算预测值，其中所述预测值与由于气泡能量快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关。根据特定实施例，在该预测值超过阈值的情况下发送第一信号，从而可以采取适当的措施。

Description

组合式消融和超声成像
技术领域
本发明涉及介入设备和控制单元领域，并且更具体而言涉及用于组合式消融和超声成像的系统和方法。
背景技术
消融，例如使用导管的消融，是微创的程序。在这一程序中，局部影响心脏组织以便阻塞不期望的传导路径。这可以通过使用例如射频（RF）作为能量源的热疗来实现。在能量递送时，损伤开始通过组织壁的深处增长，该组织壁变为不传导的疤痕组织。电生理学家旨在产生完全穿过组织壁而延伸（即，透壁的）并且永久性（即，凝固性组织，无痊愈的可能）的损伤。
组织消融并不是没有风险的。在消融期间在组织中可能形成一个或多个气泡，并且可以引起气泡能量的快速释放。
如果组织温度快速升高，那么可能产生壁内蒸发并且在电极下的组织之内可能产生气泡。RF能量的连续应用将使得气泡膨胀以及其压力增大，这可能导致气泡穿过最弱路径的爆发，留下敞开的孔。气泡的释放与爆裂声相关联，并且很可能伴随心脏组织的撕裂。
在下文中，气泡能量的这种快速释放被称为所谓的“爆裂”或者“组织爆裂”。这与严重的并发症相关联，例如在心脏消融的情况下是填塞，并且临床医生努力避免这种爆裂的形成。
发表于Europace(2006),8,第333-335页的参考文献“Detection ofmicrobubble formation during radiofrequency ablation usingphonocardiography”公开了在爆裂之前存在特征声学标志，其对应于微泡（MB）的形成。然而，在活体中记录MB形成的声学声音的能力是未知的，并且呼吸的、心脏的、以及肌肉的伪迹可能使其复杂化。
参考文献US2005/0283074 A1描述了识别或者检测在组织消融程序期间的气泡生成。优化超声成像以更好地检测气泡的生成，从而用于对消融程序的更精确的可视化和控制。可替代地或者另外地定量气泡的生成以帮助在消融程序期间的控制和/或诊断。基于对气泡特性变化的检测而生成信号。例如，使用对类型2或者类型1气泡生成的检测来生成可听的或者可见的警报信号。作为另一例子，对类型1或者类型2气泡的检测触发了控制信号的生成以用于增加、减小或者终止消融能量。自动地执行控制信号的生成而不依赖于用户的视觉和反应。
参考文献US2009/0287205 A1描述了一种用于可控地递送消融能量至组织的系统，包括可操作地提供消融能量给身体组织导致在该组织中形成气泡的消融设备，被配置为检测通过破坏或者缩小在该组织中共振的气泡而自发地发出的能量的超声换能器，以及与该消融设备和该超声换能器元件可操作地耦连的控制元件，该控制元件被配置为响应于超声换能器所检测到的能量来调整被提供给组织的消融能量，以防止由气泡膨胀而引起的组织爆裂。
因而，需要一种解决方案来克服以上提及的缺点，并且提供更加安全的消融处理，这将防止消融程序中的伤害。
发明内容
本发明优选地力图减缓或者消除以上提及的在消融处理期间的缺点。特别地，可以认为本发明的目的是提供用于消融和超声成像的系统，其能够计算预测值，该预测值与由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关。
本发明的又一目的是提供对现有技术的替代选择。
因而，在本发明的第一方面中旨在通过提供一种如所附权利要求1所限定的用于对相关组织进行组合式消融和超声成像的系统以达到以上描述的目的和若干其他目的。
本发明尤其，但是非排他地，有利于获得更加安全的消融处理。电生理学家已经指出预测所谓的“爆裂”或者“组织爆裂”是非常有价值的。消融可在消融期间引起一个或多个气泡在组织中的形成，并且这可导致潜在的伤害以及气泡能量的快速释放。在下文中，这种气泡能量的快速释放被称为所谓的“爆裂”或者“组织爆裂”。对即将发生的组织爆裂的预测，或者对由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤风险的认识，可允许适当地调整有关参数以便防止爆裂。预期这将显著地增加消融程序的安全性。另一优点可在于本发明设计了一种使得能够安全消融的集成的小型化设备。
以前，测量过与气泡有关的声学标志，然而，这些声学标志与在电极和组织之间的界面处形成的气泡相关，其由心内超声回波描记术（ICE）来成像。在该界面处的气体形成可以由顶端电极周围流体的局部加热而引起，并不一定与组织之内的气体形成相关。此外，在这一界面处记录微泡形成的声学声音的能力可能在闭胸程序中被复杂化，并且可能需要在导管中集成大体积的麦克风。
在本发明的介入设备中的超声换能器优选地应用于监视或者成像局部心脏组织、所述心脏组织中的消融处理或与该消融处理直接地或间接地相关的参数。例如，可监视在相关组织内微泡的形成。
预期，根据第一方面的本发明可选地实现为不使用在相关组织之内的一个或多个气泡的指示，而使用组织中的其他特征。这种其他参数可包括相关组织的局部膨胀。
在本发明的上下文中，应当广泛地解释监视。其包括1D监视，即检测沿着视线的反射强度，以及2D成像，其中应用换能器阵列来生成2D图像，以及时间分辨成像（所谓的超声“M型”成像）。原则上也可获得3D成像。在基于介入设备的监视中，例如基于导管的监视中，由于远端区域即顶端区域的空间限制，目前通常使用（时间分辨）1D或者2D监视。
如在本文中使用的，术语“消融”涉及在本发明的教导和基本原理之内的任何类型的适当消融。因而，其可以是基于射频的（RF）（包括微波）、基于光学的（例如，光学发射器，例如激光器，如发射红外、可见或者紫外范围的波长的激光器）、加热元件，例如热水囊，或者基于超声的消融，例如高强度聚焦超声（HIFU）。
在本申请的上下文中，术语“消融单元”涉及光学发射器，例如在基于光学的消融的情况下是激光器，在基于RF或者微波的消融的情况下是电极（或者其他适当的RF发射设备），以及超声换能器，例如在基于超声的消融的情况下是高强度聚焦超声（HIFU）换能器。
应该理解，介入设备可以是其中集成了消融单元和超声换能器的单元，然而其也可被具体化为其中消融单元和超声换能器为分离的单元的介入设备。该介入设备可包括导管、针、活检针、导丝、护套、或者内窥镜。
超声信号可是脉冲-回波信号。脉冲-回波技术被定义为通过低Q换能器发送超声短脉冲至介质，并且在该换能器处从介质中的不规则处（归因于声阻抗的变化）接收反射。从初始脉冲发射到回波接收的渡越时间与发现不规则处的深度成比例。
控制单元可以是能够发送诸如控制信号的输出信号到超声换能器以及能够从超声换能器接收诸如响应信号的输入信号，以及进一步地能够计算诸如预测值的值的任何单元。该控制单元可以借助于硬件来实现，例如电子部件，如晶体管、运算放大器和类似部件。然而，其也可被植入在处理器上运行的软件、固件或者这些的任意组合。
预测值被理解为代表由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险的值。该预测值可以是由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的概率，但是其也可是参数，例如能够测量的参数、例如气泡的数量、例如气泡的体积、例如气泡数量的变化率，这些都与计算由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险有关。
在另一实施例中，控制单元还被布置用于在预测值超过阈值（TV）的情况下发送第一（primary）信号（RS）。
该阈值可以是由用户设置或者由装置自动设置的数字，以用于与预测值相比较。该阈值可以是变化的，或者可以是不变的。在本发明的一些实施例中，其可被一直保持为总是被预测值超过的值。
第一信号是从控制单元发送的信号，并且可是模拟信号例如电压，或者数字信号。其也可为其他形式的信号，例如声学信号、例如可听到的信号。其也可是光学信号，例如可见的信号。该第一信号可具有常数值或者其可是变化的。
在预测值超过阈值（TV）的情况下发送第一信号的优点可在于该第一信号可以被另一单元接收，例如报警单元、例如扩音器或者灯，例如闪光灯。替代地，该第一信号可以由执行或者监视消融的人员读取，该人员能够以适当的方式调整与消融相关的参数。
仍根据本发明的另一实施例，该第一信号（RS）被布置用于调整与消融相关的参数。
这一实施例的优点可在于该第一信号可以被另一单元接收，该另一单元例如为控制与消融有关的参数的任何其他单元，其可以是控制以下中的任一项的任何其他单元：消融单元、灌注流、施加于介入设备和相关组织之间的接触力、以及消融单元的位置，并且这一其他单元可以被以适当的方式来调整。
根据本发明的又一实施例，所述阈值是以下中的任一项的函数：消融功率（其被理解为为了在相关组织中消耗功率消融单元所发出的功率）、响应信号的先前历史记录、所测量的介入设备和相关组织之间的接触力、相关组织的电阻抗、相关组织的结构、消融持续时间、相关组织与周围环境的热交换能力、相关组织的温度、消融电极的温度以及在电极顶端处的灌注流速。
使阈值是其他参数的函数的优点在于之后可以调整阈值以便得到最佳值。在示例性实施例中，响应于组织中气泡形成的先前发展来调整该阈值，从而在该组织之内的气泡形成的快速变化可使得需要相对低的阈值，反之气泡形成的缓慢发展可使得需要更高的阈值。相关组织与周围环境的热交换能力可受到各种因素的影响，例如，组织可具有更大或者更小的表面区域，通过其可以与周围环境交换热量，以及该周围环境可具有更强或更弱的导热性。
在另一实施例中，控制单元被布置用于根据预测值的值来改变第一信号。
在简单例子中，消融单元，例如在很多消融程序中使用的RF发生器，可以被设置为使得其在接收到第一信号的情况下自动关闭。在这一情况下，第一信号可以是不变的，或者根据预测值而变化。然而，在其他例子中，有利的是替代为改变其他相关参数，例如在消融期间在组织中消耗的能量，从而维持消融处理。其优点可在于，其实现更加可控和优化的消融处理。另一优点可在于，可以调整消融处理从而施加足够的能量来产生透壁损伤同时维持可控的、低风险的组织爆裂。对于将使用的消融设置，在消融功率、持续时间、灌注流方面具有微妙的平衡，从而产生透壁损伤而没有爆裂形成。这些设置对于不同的解剖位置可是不同的（例如，相对于血流和壁厚度），并且可取决于接触力。
在另一实施例中，控制单元被布置用于形成反馈电路的一部分。这对于实现自动的、简单控制的和/或优化的消融处理是有利的。
在又一实施例中，将超声换能器设置在介入设备的灌注孔之后或者之中，从而允许灌注流体流出灌注孔，以及从而允许通过该灌注孔发射和/或接收超声信号。
可以视为优点的是，通过将超声换能器放置在灌注孔之后或者之中，不再需要声学透明窗。益处是由于消除由声学窗引起的反射和衰减而具有更好的信噪比以及增大的动态范围。具体地，可以完全避免来自该声学窗的二级和更高级的反射（所谓的超声混响）。这是个重要改进，其允许大体上避免了由于这些混响通常在超声数据中出现重叠的相关心脏结构的事实所导致的后处理。
在本申请的上下文中，术语“之中”涉及超声换能器在灌注孔本身之内的位移，然而术语“之后”涉及在远端内部的任何位置，该位置不在灌注孔之内并且允许从超声换能器生成的超声信号从远端无干扰地或者具有最小干扰地通过灌注孔。特别地，这也可能意味着超声换能器能够从任何位移将其超声信号指向灌注孔。
根据所附权利要求1，至少一个超声换能器被布置用于发射具有足够高频率的超声信号，以便检测相关组织中的一个或多个气泡。轴向分辨率对应于分辨在换能器的轴向方向上紧密间隔的反射边界的能力。轴向分辨率是～Qc/4f，其中Q是品质因子，c是声音在介质中的速度，以及f是谐振频率。由于低Q与声学输出功率的减小相关，因此其不能被减小太多。无论如何，对于脉冲回波成像，换能器的Q被保持为低的。改善轴向分辨率的另一参数是频率。通过增大频率而得到的增益与进一步减小Q因子相比对于改善轴向分辨率是远远更为重要的。在穿透深度、轴向分辨率和换能器品质因子之间具有权衡。根据所附权利要求1，频率在10MHz以上。根据这一实施例选择频率的优点可在于其更好地使得响应能够指示一个或多个气泡的产生，例如一个或多个小气泡。在另一实施例中，频率在20MHz以上，例如在20-25MHz之内。这无论在什么位置都恰好覆盖了心壁的厚度，并且给出了足够好的轴向分辨率。
在另一实施例中，消融单元包括以下中的任一项：加热元件、射频电极、超声换能器、以及激光器。
在另一实施例中，该系统包括以下设备中的任一项：能够用作测量电阻抗的电极的电极、能够测量施加于介入设备和相关组织之间的接触力的力传感器、温度传感器和定位传感器。
根据本发明的实施例，具有包含于该系统之内的这种设备的可能优点在于其使得能够测量可以有利于监视和/或控制的参数，例如在反馈电路中用作输入参数或者输出参数的参数。温度传感器可是任何类型的温度计，包括接触式温度计或者非接触式温度计，例如基于红外辐射检测的温度计。
在另一实施例中，第一信号控制或者至少影响以下实体中的任一项：消融单元、灌注流、施加于介入设备和相关组织之间的接触力、以及消融单元的位置。
具有这种由控制单元控制的实体的可能优点在于其使得能够进行参数测量，这可以有利于控制或者调整，例如在控制消融处理时的相关参数的实体。
根据本发明的第二方面，提出了一种如所附权利要求11所限定的用于评价由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险的方法。
本发明的该方面特别的，但是非排他的，优势在于根据本发明的方法可实现为可获得的装备。此外，该方法可实现为自动的过程。此外，由于该方法产生预测值，因此其提供用于关于消融处理的决策的基础。
应该理解，可使用超声换能器来执行向组织中发射初级超声信号例如超声波的步骤，并且类似地可使用超声换能器来执行从该组织之内接收次级超声信号例如超声波的步骤。
根据本发明的另一实施例，该方法还包括基于所述预测值来输出第一信号的步骤。
这使得能够定量地使用该预测值，例如在反馈系统中。
根据本发明的第三反方面，本发明涉及根据本发明第一方面的用于对相关组织进行组合式消融和超声成像的系统的使用，用于控制消融处理。
根据本发明的第四方面，提出了一种计算机程序产品，其适于使得包括具有与其相关的数据存储器件的至少一个计算机的计算机系统能够操作处理器，所述处理器被布置用于：
-接收从次级超声信号导出的信息，以及
-基于从所述次级超声信号导出的信息来计算预测值，其中所述预测值与由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关。
这种计算机程序产品例如可以包括运行算法的处理器，其中输入参数可以包括与气泡形成相关的参数，以及其他参数，例如消融功率、响应信号的先前历史记录、所测量的介入设备和相关组织之间的接触力、相关组织的电阻抗、相关组织的结构、消融持续时间、相关组织与周围环境的热交换能力、相关组织的温度，并且其中输出参数可以包括第一信号，例如控制以下中的任一项的第一信号：消融单元例如消融功率、灌注流、施加于介入设备和相关组织之间的接触力、消融单元的位置。
在一个实施例中，该次级超声信号是脉冲-回波超声信号。
本发明的第一、第二、第三和第四方面中的每一个可以与任意其他方面相组合。参照下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的并且得到阐述。
附图说明
现在将根据附图来更加详细地描述根据本发明的用于消融和超声成像的系统和方法。附图示出了实现本发明的一种方式并且不应被解释为限制落在所附权利要求组的范围之内的其他可能实施例。
图1示出了根据本发明实施例的用于消融和超声成像的系统；
图2示出了根据本发明实施例的介入设备；
图3示出了根据本发明实施例的导管的透视图；
图4示出了根据本发明实施例的来自开胸羊模型的实验数据；
图5示出了根据本发明实施例的系统的示意图；
图6示出了根据本发明实施例的系统的另一示意图；
图7是根据本发明方面的方法的流程图；以及
图8示出了根据本发明实施例的控制单元的图解性描述。
具体实施方式
在下文中公开了本发明的实施例。
图1示出了用于执行消融的一般系统100，该系统包括用于给消融单元和/或超声换能器（在这一图中都未示出）提供能量的能够控制的能量源。另外，采样臂30耦合到该能量源，该采样臂在其远端处具有根据本发明实施例的介入设备20。该介入设备可包括包含导管、针、活检针或者内窥镜的非穷举列表中的任一项。也预期在该介入设备之内可包括多个超声换能器，并且一些超声换能器可只发射而其他换能器可只接收。系统100还包括控制单元（CTRL），其在一些实施例中被布置用于在预测值超过阈值的情况下发送第一信号110。
本发明在例如结合心脏心律不齐或者肿瘤学的使用中可用于组织成像，其有利于评价由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险，并且因而形成用于决定如何操作消融单元的基础。特别地，本发明可帮助优化消融处理，例如通过形成确保消融期间最佳条件的反馈电路的一部分。消融期间的条件可是多个参数的函数，该多个参数包括消融功率、温度、灌注流、介入设备和相关组织之间的接触力、以及消融单元关于受到消融的组织的位置。
图2示出了介入设备20的示意性截面图，在该特定的图中，介入设备是适于组织40的开环灌注消融的导管。然而，将理解的是该介入设备也可是其他类型的介入设备，例如针或者类似物。导管20适于组织40的开环灌注消融，例如RF消融，该导管20具有远端22，即所示导管的被托架包围的右手边部分，该远端包括适于执行组织40的消融的消融实体15。注意虽然在图2中消融实体被描绘为仅覆盖导管的右侧，但是其也可覆盖导管的其他侧。用于执行消融的辐射示意性地由虚线箭头A1示出。在这一图中为了清楚起见未示出用于供电和/或控制消融实体的所需布线。另外，提供了灌注孔21。灌注流体，如实线箭头A3示意性指示地，从专用灌注流体管10，例如柔性管，流出。该灌注流体用作声学耦合介质，其可被定义为对于超声信号是基本上透明的介质，例如盐溶液或者水或者实现本发明该实施例的本领域技术人员可获得的其他类似液体。
进一步，超声换能器5被定位在该远端，该换能器适于发射和/或接收超声信号，如图2中的双头虚线箭头A2所示意性指示。根据本发明的实施例，超声换能器被设置在导管20的灌注孔21之后（如在这一图中）或者之中，从而允许灌注流体A3流出该灌注孔，并且从而允许通过同一灌注孔21发射和/或接收超声信号。
有利地，导管20可用于开环灌注射频（RF）消融。
在特定实施例中，该导管可是具有环形铂电极的导管或者具有声学透明箔的导管，该声学透明箔例如是聚甲基戊烯（TPX）箔，例如用于消融的覆盖了金属层的聚甲基戊烯（TPX）箔。该声学透明窗必须传递（mediate）导管和组织之间的接触，并且其外部应当覆盖有非常薄（例如，150nm）的传导层，以便允许RF消融。该声学透明窗因此应当具有与灌注流体（其传递超声换能器和声学窗内表面之间的接触）相比十分类似的声阻抗，以及与和该声学窗的外部相遇的血液或者组织类似的声阻抗，以便避免由于来自界面的反射导致的声功率损失。我们确定了适合于这一目的的材料，包括聚甲基戊烯（TPX）Z=1.73[MRayls]和Pebax 4033 Z=1.67[MRayls]或者5533Z=1.75[MRayls]。血液具有Z=1.68[MRayls]。
图3示出了适合用作根据本发明实施例的介入设备的导管20的透视图。导管的顶端22被安装在柔性管52上，以便容易地穿过人体操纵。该管上的另外的环形电极51可以测量如电阻和温度的特性。管52将包含用于寻址（address）换能器所需的导线并且将提供灌注液体。
图4示出了来自开胸羊模型的实验数据。将射频能量递送至心外膜以产生损伤，同时用超声和电阻抗变化监视该损伤。有意地引起组织爆裂并且将US数据与阻抗数据相比较。由执行消融并且不能获得US或者阻抗数据的医师独立地发出爆裂存在的信号。在临床实践中，大声的爆裂甚至穿过患者的胸部，例如羊的胸部是可听得见的。该图示出了用使用集成环形导管的心外膜消融的超声测量结果和相应的阻抗测量结果的组而获得的数据。以所谓的M型图像M来重新显现该超声测量结果。所描绘的曲线图G示出了在消融处理期间电阻抗随时间的变化。在底部的轴上示出了时间t，并且曲线图G和M型图像M共享这一时间轴。在由t_a表示的20秒时间段的每一时间间隔所消耗的RF能量是9瓦。在M型图像M中的组织深度由d_t表示。M型图像的绝对标度通过由d1表示的比例尺来指示，该比例尺对应于1毫米。曲线图G中的纵轴R对应以欧姆来度量的电阻抗。测量消融电极和接地电极之间的电阻抗，该接地电极在被研究的受试者的背部上，例如人或者动物的背部上，从而穿过组织来测量电阻抗。典型地，在导管顶端处测量的电阻抗在爆裂的情况下增大。以p_i表示的实线指示组织爆裂的发生，以d_o表示的虚线指示在爆裂之前的超声变化的开始。该图示出了在组织爆裂之前的超声测量结果的变化先于阻抗的变化好几秒。从在消融程序期间记录的超声M型图像，在医师给出爆裂信号之前，超声信号的变化可以与气泡的形成相关联。
图5示出了根据本发明实施例的系统的示意图，包括超声换能器505、消融单元516、控制单元（CTRL）。此外示出了相关的组织540。在该图中，控制单元分别向超声换能器505发送控制信号（CoS）和从超声换能器505接收响应信号（ReS），该响应信号指示在所述相关组织之内是否存在一个或多个气泡。控制单元计算预测值，其中该预测值与由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关，并且在该预测值超过阈值的情况下发送第一信号（RS）。在所示的实施例中，第一信号（RS）被发送至消融单元516。在这种实施例中，第一信号（RS）因而可用于降低消融功率，以便降低由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险。
图6示出了根据本发明实施例的系统的另一示意图，其类似于图5所示的实施例，除了该第一信号被发送至另一实体而不是消融单元。这一另一实体可是任何实体，具体而言其可以是控制灌注流、施加于介入设备和相关组织之间的接触力、消融单元的位置的任何实体。
图7是根据本发明方面用于执行消融的方法的流程图。这种方法包括以下步骤：
-向组织中发射S1初级超声信号，以及
-接收S2来自该组织之内的次级超声信号，以及
-基于从该次级超声信号导出的信息，确定S3在该组织之内是否形成有一个或多个气泡，以及
-向处理器发送S4从该次级超声信号导出的信息，以及
-基于从该次级超声信号导出的信息来计算S5预测值，其中该预测值与由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关。
使用超声图像的突然强度增大通常先于组织爆裂的这一认识来执行步骤S2和S5。在特定实施例中，基于不同特征的图像分析可应用于基于超声测量结果的一个或多个图像，以便识别相关的强度增大，包括
检查在相关性图中是否存在突然的显著梯度。这一变化应当在某个深度范围之内是一致的（因而区别于噪声），或者
监视在M型图像中的一个或多个当前线（也被称为A线）的柱状图，检查与先前的（一个或多个）A线相比灰度分布是否具有显著的变化。可以应用各种距离度量来比较柱状图，例如相关性、卡方、巴特查里亚距离，等等。可改变这一方法从而包括
该柱状图（分布）不必在全部A线上执行。可以将A线分割为小段并且检查这些小段的柱状图。
作为分布的直接比较的替代选择，可以使用平均值、方差或者高阶矩来检查柱状图的不同，或者
用于质地（texture）表征的统计学特征，例如从自回归模型估计出的熵或者质地参数。这些特征可以用作用于在组织爆裂发生时检测质地变化的替代选择。
沿着单一的A线，强度（或者强度分布）沿着深度具有极小的变化。
图8示出了根据本发明实施例的控制单元（CTRL）的图解性描述，其中，该控制单元（CTRL）发送控制信号（CoS），例如用于控制超声换能器（未示出）的控制信号，以及接收响应信号（ReS），例如从超声换能器接收的信号，例如代表所测量到的入射到该超声换能器上的超声信号的信号。在所示的实施例中，控制单元（CTRL）也接收额外信号（XS），其可以是多个信号中的任何一个，例如代表温度、灌注流、或者介入设备和组织之间的接触力的信号。在这一实施例中的控制单元（CTRL）使用第一计算单元（C1）和第二计算单元（C2），其都接收响应信号（ReS）和额外信号（XS）两者以分别计算预测值（PV）和阈值（TV）。在一些实施例中，第一计算单元（C1）和第二计算单元（C2）也接收控制信号（CoS）。第三计算单元（C3）将预测值（PV）与阈值（TV）相比较，并且可输出第一信号（RS），在预测值（PV）超过阈值（TV）的情况下控制单元也可输出第一信号（RS）。
总而言之，本发明涉及用于对相关组织（40）进行组合式消融和超声成像的系统（100），其在消融处理中使用尤其有用。该系统包括具有超声换能器和消融单元的介入设备（20）。在消融处理期间，该介入设备（20）可以应用于受到消融的组织（40）的消融和成像两者。在该系统之内还包括控制单元（CTRL），其被布置用于基于来自该超声换能器的一个或多个信号来计算预测值，其中该预测值与由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关。根据特定实施例，在该预测值超过阈值的情况下发送第一信号，从而可以进行适当的措施。
虽然已经结合特定实施例来描述了本发明，但是其无论如何也不应被解释为受限于所呈现的范例。本发明的范围由所附权利要求组来陈述。在权利要求的上下文中，术语“包括”不排除其他的可能元件或者步骤。同样，例如“一”或者“一个”等等引用的提及不应被解释为排除多个。在权利要求中关于元件在图中标明的附图标记的使用不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征可能被有利地组合，并且这些特征在不同权利要求中的提及不排除该特征的组合是不可能的以及有利的。

Claims (10)

1.一种用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，所述系统包括：
介入设备(20)，所述介入设备包括，
超声换能器(5，505)，以及
消融单元(15，516)，以及
控制单元(CTRL)，其被可操作地连接到所述介入设备(20)，所述控制单元(CTRL)被布置用于
向所述超声换能器(5，505)发送控制信号(CoS)，
从所述超声换能器接收响应信号(ReS)，所述响应信号(ReS)指示在所述相关组织(40，540)之内是否存在一个或多个气泡，以及
计算预测值(PV)，其中，所述预测值(PV)与由于气泡能量的快速释放导致的即将发生的组织损伤的风险相关，其中，所述超声换能器(5，505)被布置用于发射具有足够高频率以便检测所述相关组织(40，540)中的一个或多个气泡的超声信号(A2)，并且其中，所述频率在10MHz以上。
2.根据权利要求1所述的用于对相关组织进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述控制单元(CTRL)还被布置用于：
在所述预测值超过阈值(TV)的情况下发送第一信号(RS)。
3.根据权利要求2所述的用于对相关组织进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述第一信号(RS)被布置用于调整与所述消融相关的参数。
4.根据权利要求2所述的用于对相关组织进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述阈值(TV)是以下中的任一项的函数：在所述相关组织(40，540)中消耗的功率、所述响应信号的先前历史记录、所测量的所述介入设备和所述相关组织(40，540)之间的接触力、所述相关组织(40，540)的电阻抗、所述相关组织(40，540)的结构、所述消融的持续时间、所述相关组织与周围环境的热交换能力、所述相关组织(40，540)的温度、消融电极的温度、以及在电极顶端处的灌注流速。
5.根据权利要求2所述的用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述控制单元(CTRL)被布置用于根据所述预测值(PV)的值来改变所述第一信号(RS)。
6.根据权利要求2所述的用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述控制单元(CTRL)被布置用于形成反馈电路的一部分。
7.根据权利要求1所述的用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述超声换能器(5，505)被设置在所述介入设备(20)的灌注孔(21)之后或者之中，从而允许灌注流体从所述灌注孔(21)流出，以及从而允许通过所述灌注孔(21)发射和/或接收超声信号(A2)。
8.根据权利要求1所述的用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述消融单元(15，516)包括以下中的任一项：加热元件、射频电极、超声换能器、以及激光器。
9.根据权利要求1所述的用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，所述系统包括以下中的任一项：能够用作测量电阻抗的电极的电极、能够测量施加于所述介入设备和所述相关组织(40，540)之间的接触力的力传感器、以及温度传感器和定位传感器。
10.根据权利要求2所述的用于对相关组织(40，540)进行组合式消融和超声成像的系统(100)，其中，所述第一信号(RS)控制以下中的任一项：所述消融单元(15，516)、灌注流、施加于所述介入设备和所述相关组织(40，540)之间的接触力、以及所述消融单元的位置。
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