CN103316434A - 用于mr引导的hifu的充气支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于MR引导的HIFU的充气支撑系统。支撑装置（52、100、120、130、140、170）具有被定位在患者（32）可被定位在其上的工作台（30）的正面（34）之上的可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172）。工作台是医学成像机器（20）的部分，并且可移动到医学成像机器（20）的腔中或者移出该腔。可充气的元件可以具有选择性地可充气的和可放气的以更改患者相对于工作台的正面的位置的一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176、80、146）。支撑装置可以在具有控制设备（54）的系统（50）中被采用，所述控制设备（54）被耦合到支撑装置并且在工作中使可充气的元件充气和放气，以更改由工作台所支撑的患者的位置。

Description

用于MR引导的HIFU的充气支撑系统

技术领域

所公开的实施例涉及在医疗过程期间所使用的医学成像机器内的患者定位。

背景技术

当患者在诸如磁共振（MR）机器之类的医学成像机器内经历医疗过程时，患者一般被放置在工作台（table）上，并且接着该工作台被移动到该机器的腔（bore）内部。患者、以及特别是靶组织、器官或身体部分应该在机器内被准确定位，以实现令人满意的结果。这对于MR引导的、高强度聚焦超声（HIFU）过程来说特别是如此。

MR引导的HIFU是使用高强度聚焦超声能量的高度精确的医疗过程。在这种类型的治疗性超声过程期间，来自HIFU换能器的声能通过MR成像来引导，并且可以经由消融（ablation）迅速加热并毁坏病组织。临床HIFU过程一般是图像引导的，以在施加治疗或消融水平的超声能量之前允许对特定组织或器官的治疗规划和瞄准。

治疗性超声是微创的或者无创的（non-invasive）方法，以将声能沉积到组织中。MR引导的HIFU要求：当患者在仰卧位或者俯卧位时，患者的靶组织相对于HIFU换能器非常准确地被定位。在一些情形中，患者也可以倾斜地（沿着头尾（cranio-caudal）轴线）被取向，以允许超声能量更好地接入要被治疗的器官或组织。HIFU换能器必须被耦合到患者，以保证高效的声能传输。存在许多方式来实现这种情况，这些方式包括隔声垫（acoustic pad）、（被包含在薄膜内的）水丸（water bolus）的使用或者与换能器的直接皮肤接触。超声耦合剂协助声耦合。声束也必须在要被治疗的组织处准确地（以机械方式或以电子方式）被导引或被转向（steer）。

患者在大小、形状和重量方面变化很大。每个患者都必须在进入机器的MR腔之前在工作台上被仔细地定位和调整。一般地，一旦在腔内部，患者就不能被重新定位，至少不能准确地被重新定位。因而，如果患者很差地被定位，那么该过程的结果将不符合预期。可替换地，患者可以从该腔中被取出，被重新定位，并且接着被移回到腔中。现有的工作台已经被修改来包括用塑料覆盖的木头或塑料夹具，以协助患者定位。这样的夹具必须是非磁性的和与MR兼容的。这样的夹具一般要求高度反复的过程，以使得患者被正确地定位。患者一般必须多次从工作台上起来和躺到工作台上，或者如果镇静下来（sedated），那么当夹具被调整时由护士或技师移动患者。这可以是耗时的，从而导致了过程中的延迟、增加的费用等等。同样地，这样的夹具的设计以及反复试验调整过程的耗时的本质并没有考虑到微调患者位置，以实现针对给定过程的最优位置。

发明内容

下面所描述的优选实施例包括用于在诸如MR机器之类的医学成像机器之内定位患者的方法、系统和装置。这样的机器被用来对患者执行治疗性过程以及捕获患者的特定解剖方面的图像和/或等等。患者相对于能量源的位置可以是重要的。在MR引导的HIFU机器设置中，这特别是这样的，在所述MR引导的HIFU机器中，相对于HIFU换能器的患者定位是非常重要的，以便获得或提供最好的治疗性结果。

在一个实施例中，公开了一种用于在具有工作台的医学成像机器中调整患者和HIFU换能器相对于彼此的位置的系统。该系统具有包括可充气的元件的可调整的支撑装置。该系统还包括控制设备，所述控制设备被耦合到可调整的支撑装置，并且在工作中使可充气的元件充气和放气，以更改由工作台所支撑的患者和HIFU换能器相对于彼此的位置。

可调整的支撑装置可以被布置来移动患者或者移动HIFU换能器。

当被布置来移动患者时，可充气的元件可以包括一个或多个流体可填充的单元，所述一个或多个流体可填充的单元被布置来相对于工作台抬起或降低患者。一个或多个可充气的单元可以被布置来调整患者绕着工作台的纵轴的取向。

可充气的元件可以包括至少一个流体可填充的单元，所述至少一个流体可填充的单元被布置来相对于工作台侧向移动患者。可充气的元件可以包括至少一个流体可填充的单元，所述至少一个流体可填充的单元被布置来沿着工作台的轴线纵向移动患者。

可调整的支撑装置可以包括被定位在可充气的元件之下的支承体（carrier），并且可充气的元件的部分可以被固定到该支承体。该支承体可以具有水平面板和沿着水平面板的至少一个边缘的垂直面板。可充气的元件可以具有多个流体可填充的单元，所述多个流体可填充的单元可以被连接到或被系到支承体，从而导致当单元被充气和被放气时多个单元相对于支承体的部分的移动。

当被布置来移动HIFU换能器时，HIFU换能器可以被耦合到可调整的支撑装置。可调整的支撑装置也可以被安装到在医学成像机器的腔之内的表面。

控制设备可以包括泵或压缩机；一个或多个阀；以及每个都与可充气的元件、泵或压缩机以及一个或多个阀中的相对应的阀中的部分流体连通的一个或多个线路（line）。泵或压缩机以及阀可以在工作中使可调整的支撑装置的可充气的元件充气和放气。

可充气的元件可以具有垂直相邻的一层或多层单元，和/或可以具有水平相邻的一层或多层单元。

可调整的支撑装置可以具有长度，并且可充气的元件可以具有一个或多个流体可填充的单元，所述一个或多个流体可填充的单元中的每个都具有延伸到基本上与可调整的支撑装置等长的内部流体空间。

医学成像机器可以是MR机器。

在另一实施例中，一种用于医学成像机器的支撑装置具有腔和可移动到该腔中和可移出该腔的工作台。该工作台具有患者被定位在其上的正面。支撑装置具有可充气的元件，所述可充气的元件被定位在工作台的正面上方，并且支撑装置具有多个流体可填充的单元，所述多个流体可填充的单元选择性地是可充气的和可放气的，以更改患者相对于工作台的正面的位置。

支撑装置可以具有被承载在多个流体可填充的单元之上的患者平台。患者平台可以是具有顶面的楔形结构，所述顶面相对于水平参考和工作台的正面左右成角度（side-to-side angle）地被取向。患者平台可以是具有相对于水平参考和相对于工作台的正面平行地或者左右成角度地被取向的顶面的平坦的、波状外形的（contoured）、楔形或者用其他方法成形的结构。

支撑装置可以包括沿着工作台的一侧被定位的至少一个流体可填充的单元，所述至少一个流体可填充的单元被布置来当被充气或被放气时侧向地左右移动或定位患者。支撑装置可以包括沿着工作台的纵向端被定位的至少一个流体可填充的单元，所述至少一个流体可填充的单元被布置，以当被充气或被放气时在纵向方向上移动或定位患者。

多个流体可填充的单元的主要部分可以被定位和被布置，以当被充气和被放气时相对于工作台的正面抬起和降低患者，和/或更改患者绕着支撑装置的纵轴和/或横向轴（widthwise axis）的角度。

支撑装置可以包括被安装到工作台的支承体，并且可充气的元件可以被连接到该支承体。多个流体可填充的单元的部分可以被固定到工作台或者支承体，以维持单元相对于工作台的位置。

在另一实施例中，提供了一种用于在可移动到医学成像机器的腔中和移出医学成像机器的腔的工作台上定位患者的方法。该方法包括在工作台的正面上方安装可调整的支撑装置，其中可调整的支撑装置具有一个或多个流体可填充的单元。患者接着被定位在可调整的支撑装置上。手动地、部分自动地或者自动地操作控制设备，以选择性地使一个或多个流体可填充的单元中的任何一个或多个充气、放气或者既充气又放气，以调整患者相对于工作台的正面的位置。

在另一实施例中，提供了一种用于在磁共振机器的腔内相对于彼此定位HIFU换能器和患者的方法。该方法包括：在工作台上定位患者；将工作台移动到腔中，以及操作控制设备，以选择性地使多个流体可填充的单元中的任何一个或多个充气、放气或者既充气又放气，以调整患者和HIFU换能器相对于彼此的位置。操作控制设备的步骤可以包括相对于HIFU换能器移动患者。可替换地，操作控制设备的步骤可以包括相对于患者移动HIFU换能器。

附图说明

组件和附图不一定是按比例的，而是强调说明本发明的原理。此外，在附图中，同样的参考数字遍及不同的视图指定相对应的部分。

图1是根据本发明的教导所构造的具有患者工作台和可调整的支撑装置的MR机器的示意性的通用表示。

图2是在图1中所示的机器的患者工作台和腔的横截面，其中工作台和患者被部署在腔内，并且可调整的支撑装置的所有可充气的单元被充气。

图3是在图1和2中所表示的MR机器和工作台的透视图。

图4是在图2中所示的工作台和腔的横截面，但是其中可调整的支撑装置的可充气的单元的部分被放气。

图5是在图4中所示的工作台和腔的横截面，但是其中可调整的支撑装置的可充气的单元中的附加部分被部分地放气。

图6是在图2中所示的工作台和腔的横截面，但是其中可调整的支撑装置的可充气的单元的另一部分被放气。

图7是在图2中所示的工作台和腔的横截面，但是其中可调整的支撑装置的可充气的单元的另一部分被部分地放气。

图8是在图6中所示的工作台和腔的横截面，但是其中可调整的支撑装置的可充气的单元的另一部分被放气。

图9是在图8中所示的工作台和腔的横截面，但是其中可调整的支撑装置的可充气的单元的还有另一部分被放气。

图10是根据本发明的教导的具有患者工作台和可调整的支撑装置的另一例子的MR机器腔的横截面。

图11是根据本发明的教导的具有患者工作台和可调整的支撑装置的另一例子的MR机器腔的横截面。

图12是根据本发明的教导的具有患者工作台和可调整的支撑装置的另一例子的MR机器腔的横截面。

图13是根据本发明的教导的具有患者工作台和可调整的支撑装置的另一例子的MR机器腔的横截面。

图14是根据本发明的教导的具有患者工作台和可调整的支撑装置的另一例子的MR机器腔的横截面。

图15是根据本发明的教导的用于患者工作台的可调整的支撑装置的另一例子的平面图。

图16是根据本发明的教导的沿着可调整的支撑装置的另一例子的纵向横截面。

图17是根据本发明的教导的具有可调整的支撑装置的另一例子的MR机器腔的横截面。

具体实施方式

MR引导的HIFU过程被用来确定病组织的位置，并且被用来在该组织处导引高强度超声能量。精确的和可重复的患者定位对于在这样的过程期间获得准确的和想要的效果或结果是重要的。公知的患者组织定位过程和装置不足以从最初的诊断扫描到随后的治疗扫描能够实现高效和可重复的定位。没有一旦在MR机器的腔内部就考虑到患者或患者组织的重新定位的过程或装置是公知的。

能够在患者工作台上重新定位患者的可充气支撑装置、方法和系统在这里被公开。可充气的支撑在MR机器中的MR引导的HIFU过程期间可以是特别有用的。当患者在工作台上时，并且不管患者和工作台是在腔之内还是在腔外部，可充气的支撑允许重新定位患者或HIFU换能器。可充气的支撑可以产生高程变化、转动或角度重新取向、侧向位置调整和/或纵长的或纵向的位置调整。

一般的MR机器通常在诸如由法拉第笼（Faraday cage）所隔离的空间之类的RF柜（cabin）中具有低温磁体、梯度线圈和体线圈。管状的或者侧向敞开的检查受检者腔（examination subject bore）包围视野。敞开更多的装置可以被提供。病床（例如患者轮床或工作台）支撑检查受检者，诸如具有或不具有一个或多个局部线圈（local coil）的患者。病床可以被移动到检查受检者腔中，以便生成患者的图像。接收到的信号可以经由例如同轴电缆或无线电链路（例如经由天线）由局部线圈装置传输到MR接收器，用于确定位置。

一般的MR机器的其它部分可以被提供在相同的外壳之内、在相同的空间之内（例如在射频柜之内）、在相同的设施之内，或者被远程连接。MR机器的其它部分可以包括局部线圈、冷却系统、脉冲发生系统、图像处理系统和用户接口系统。任何现在公知的或者以后被开发的MR成像系统可以被使用。MR机器的不同组件的位置在RF柜之内或在RF柜外部，诸如图像处理、X线断层术、功率生成和用户接口组件在RF柜外部。功率电缆、冷却线路和通信电缆通过滤板把在RF柜之内的脉冲生成、磁体控制和探测系统与在RF柜外部的组件连接起来。MR机器可以通过软件、硬件或者两者一起被配置，以捕获表示患者中的平面或体积的数据。为了检查患者，不同的磁场为了施加到患者而在时间上以及在空间上被彼此协调。

MR机器可以被配置来捕获不同类型的数据。例如，MR数据可以表示患者的解剖学。MR数据可以表示组织的对磁场和射频脉冲的响应。任何组织都可以被表示，诸如软组织、骨骼或者血液。所公开的方法、系统和装置适合用于许多不同类型的MR机器使用。

图1示出了MR机器20的通用表示。如在本领域中所公知的那样，MR机器20通常具有基体22，所述基体22限定了在腔26之内的检查区域24。检查区域24和腔26一般绕着在其中所限定的中心轴线C被对称地形成。腔26沿着该轴线的方向相对于中心轴线C在两端都是轴向敞开的。腔26具有内壁28，所述内壁28绕着中心轴线C周向地延伸并且径向地与中心轴线C间隔开。

腔26的内壁28一般距离中心轴线C有规定的距离。这个距离可以是常数，使得腔实际上在横截面上是圆形的。这个类型的MR机器中的腔的直径一般是约50cm至约70cm。然而，在一些例子中，腔可以在横截面上具有椭圆形状或卵形形状。内壁28一般是绕着中心轴线C闭合的。

MR机器20通常还具有移动床（transport bed）或工作台30。如在图2中所描绘的那样，工作台30与躺在该工作台的正面34上方的患者32一起可以被传送到腔26中的检查区域24中。工作台30可以由电动机35或者其它与MR兼容的合适的驱动机构来传送。如在本领域中所公知的那样，一般的MR机器20还具有与腔26相关联的诸如前面提及的低温磁体之类的基本场磁体36。在一个例子中，基本场磁体36可以具有被布置为与机器20的中心轴线C同心的环形磁体38的系统。椭圆的或卵形的环形磁体也是可能的。具有这种类型的MR机器20的各种装置可以产生静磁场，所述静磁场在检查区域24之内是基本上均匀的，并且由基本场磁体36生成。磁场一般平行于中心轴线C伸展。然而，其它实施例是可能的，其中基本磁场垂直于中心轴线。

基本场磁体36可以是永磁体、电磁体、低温磁体、超导磁体等等。冷却装置38可以与基本场磁体36相关联，以循环诸如液态空气或液态氮之类的冷却介质，以使MR机器20的包括基本场磁体36的组件冷却。发射装置40和接收装置42被径向朝外地定位，从而毗连腔的内壁28，并且环绕检查区域24的外部。

MR机器20的之前所述的通用元件可以在本发明的精神和范围内变化。这些元件对于用于定位患者的所公开的方法、系统和装置的有创造力的方面不是特别必要的。MR机器20的配置和构造可以不同于在这里所示出和所描述的实施例。

如上面所指出的那样，MR机器20可以被用于成像过程或者用于治疗性过程。如在图2和3中所示出的那样，机器可以被装备有HIFU换能器44（“或”一个或多个超声换能器），以治疗表面组织、深度组织（depth tissue）、器官等等。如在本领域中所公知的那样，HIFU换能器44可以通过MR机器20的MR成像功能来引导。为了最优的性能，MR引导的HIFU换能器44、换能器的隔声窗、垫、水丸或者其任何组合应该接触患者的皮肤，并且尽可能接近要被热消融或治疗的组织并且与要被热消融或治疗的组织在一条直线上地被定位或被对准。所公开的系统、装置和方法被配置，以当工作台被定位在腔26的检查区域24中时允许躺在工作台30上的患者的重新定位。

在那方面，患者定位系统50具有支撑装置52，并且每个都根据本发明的教导被构造。特别地，图1至3通常示出了所公开的系统50和支撑装置52的组件。系统50包括控制设备54，所述控制设备54被耦合到支撑装置52并且与支撑装置52流体连通。控制设备54的组件和细节可以不同于在这里所示出和所描述的例子。另外，该系统可以利用空气或者另一合适的气体或液体来操作支撑装置52。

在一个例子中，控制设备54具有带有显示器或图形界面58以及多个控制装置60的用户接口56。控制设备54还具有一个或多个泵或压缩机62（虽然只有一个被示出和被提及）和一系列控制阀64。多个流体线66被连接到泵或压缩机62，并且每个线路都被连接到该系列阀64中的相对应的阀。控制阀64可以由控制器68操作，以在使用期间打开或关闭流体线。如下面所述，流体线66也被连接到支撑装置52。这些控制设备组件一般将完全坐落在MR机器的磁场外部或者在MR 套件（suite）的法拉第笼的外部。

控制设备54可以如所意图的那样呈现任何数目的配置和构造以及还有功能。通常，控制设备54意图允许用户操作和控制支撑装置52的部分、即使支撑装置52的部分充气和放气，用于将患者定位在工作台30上或者相对于彼此定位患者和HIFU换能器。用户可以操纵用户接口56上的控制装置60，以控制患者定位系统。用户可以观察显示器58上的性能信息和数据，以监控各种系统性能特征和工作参数。控制器68可以被配置为是完全手动的，并且通过用户接口56是可由技师操作的。更可能地，控制器可以是部分或者完全自动化的，是经由计算机或处理器而是可操作的，并且被编程来自动控制泵或压缩机62以及所述系列阀64。在这个例子中，这些控制设备组件在工作中通过流体线66来控制支撑装置52，以调整工作台30上的患者位置。

图2和3示出了工作台30可以是常规的MR机器工作台或者移动床。支撑装置52可以被安装或者被承载在工作台30上。在这个例子中，支撑装置52具有位于工作台30的正面34上并且被安装到工作台30的正面34的支承体70。支承体70具有直接搁在工作台30上的水平面板72，并且具有沿着水平面板的一个侧边缘朝上延伸的垂直面板74。虽然仅仅一个垂直面板在这里被示出，但是支承体可以在水平面板的每侧上都包括这样的垂直面板，以实现支撑装置的全位置控制。支撑装置52还具有可充气的元件，诸如被部署在支承体70上和/或被连接到支承体70的可充气的床76。在这个例子中，可充气的床76具有多个可充气的或者流体可填充的单元、囊状物或者室（在下文中主要被称为单元）。单排单元78横跨水平面板72并倚着水平面板72，而相邻的两列单元80被定位邻近支承体的垂直面板74。

在这个例子中，支撑装置52还具有可选的患者平台82。平台82可以由致密泡沫材料形成，并且具有左右有角度的顶面84。有角度的顶面84可以配置平台，当在端部上观察时所述平台具有楔形形状。某些过程可能要求患者32以一角度或者绕着中心轴线C转动地被定位。平台82可以被利用来以这样的角度而宏定位（macro-position）患者。在这个例子中，平台82被定位在该排单元78之上，并且具有靠着两列单元80中的一列的一个侧壁86。侧壁86可以协助保留患者搁在平台82上，是有角度的顶面84上的静止位置。在这个例子中，平台82还具有在有角度的顶面84中并且穿过平台的主体的深度的中心开口88。在这个例子中，HIFU换能器44被定位在中心开孔88中。

HIFU换能器44可以包括各个单独的换能器或者换能器阵列，使得治疗波束可以被精确地转向并且被导引到患者的所选择的治疗区或组织。换能器敷贴器一般由搁在工作台上的分离的支撑结构（在这里未示出）固定就位。可替换地，如果想要的话，那么这个支撑结构也可以被集成到支承体70中。这可以考虑到敷贴器相对于患者的一致的和可重复的定位，并且也可以使得敷贴器关于支承体更牢固。除了通过流体可填充的单元对患者位置的调整之外，可以使该支撑结构在朝着患者的高度方面是可调整的，或者左右或在工作台的纵轴上倾斜，从而连同所公开的充气系统、装置和方法一起工作，以提供确保针对几乎任何患者大小的适当定位的能力。

多个流体线中的每个流体线66都被耦合到流体可填充的单元78、80中的相对应的单元，并且与流体可填充单元78、80中的相对应的单元流体连通。单元78、80可以如被需要的那样通过把空气引入到单元中和把空气从单元中排空而被充气和被放气。控制器68可以在工作中彼此独立地控制所述系列阀64。结果，单元78、80中的每个都可以独立于其它单元度被充气和被放气。

除了流体线66之外，控制设备54的所有组件都可以被定位为完全在检查区域24和腔26外部。在一个例子中，这些组件可以被定位在分离的控制室中，而腔可以在邻近该控制室的MR套件中。流体线66可以由塑料或者其它MR合适的材料制成。同样，可充气的床76、支承体70和平台82可以由针对在MR检查区域24之内的使用兼容的非金属材料制成。流体线66应该足够长并且被确定路线，以便允许工作台30移动穿过检查区域24和腔26，而不干扰基本磁场的工作。

可调整的支撑装置52可以由技师操作，以调整搁在工作台30上的患者32的位置。不管工作台30是在检查区域24和腔26内部还是在检查区域24和腔26外部，患者32都可以被重新定位。通常，通过使单元78、80中的任何一个或多个充气或放气，患者32被重新定位。稍微调整患者32的位置是经常想要的并且有时是必需的，以在MR引导的HIFU治疗性过程期间实现与换能器44更好的接触以及相对于换能器44更准确的定位。在MR成像机器或者其它类型的诊断机器内稍微调整患者的位置也可以是有益的。在这里所公开和描述的可调整的支撑装置52和患者定位系统50可以非常适合于这些类型的机器和过程，虽然这些可调整的支撑装置52和患者定位系统50特别地非常适合于MR引导的HIFU过程。

参照图2，在这个例子中的可充气的床76的所有单元78、80都被完全充气。平台82（以及因而患者32）会在腔26之内实现特定的位置和取向，其中所有单元被充气。通过改变在单元78、80中的任何一个或多个中的充气水平，患者32可以相对于换能器44以及工作台30被重新定位。技师可以操纵控制装置60并且利用控制设备54的显示器58，以便这样做。通过独立地使可充气的床76的单元78、80充气或放气，患者32可以体验任何数目的位置调整。同样，患者位置可以最初是所确定的原始位置（home position），其中所有或一些单元被放气、被充气或者被部分充气。位置调整可以接着根据原始状况而不是图2的完全被充气的配置来执行。

单元78、80可以被调整，以实际上实现单独的单元充气/放气状况的任何组合。例如，图4示出了，可充气的单元80的列中的一列可以被放气，以更改患者32相对于工作台30和HIFU换能器44的左右位置。图5示出了，单元78的排可以从支撑装置52的一侧到另一侧越来越多地被放气。这样做时，平台82、以及因而患者32将体验到相对于工作台30的纵轴以及因而中心轴线C的转动调整。这些位置调整可以被进行，以使患者32的身体的部分更紧密地接触HIFU换能器44，或者相对于患者的身体的部分重定向换能器。

图6示出了患者32的位置调整的另一不同的例子。在这个例子中，单元80的两列被完全充气，而单元78的单个排在患者32之下被一致地放气。可充气的床76可以以这个方式被操纵，以如所需要的那样相对于工作台30简单地降低患者位置。图7示出了，单元78的排也可以从支撑装置52的另一侧到一侧（在与在图5中所表示的方向相反的方向上）被渐进地放气，以绕着纵轴重新取向患者32。再次，对患者32的这些位置调整可以容易地并且高效地被执行，以便如所需要的那样更改患者相对于HIFU换能器44的位置。

图8和9图示了患者32的不同替换位置的还有另外的例子，所述患者32的不同替换位置在这个例子中可以利用支撑装置52来实现。图8简单地示出了，单元80的列中的一列和单元78的排可以被一致地放气，除了单元中的距离单元的列最远并且没有被定位在平台82之下的一个单元之外。图9示出了除了两列单元80都被放气之外在与在图8中所描绘的状况基本上相同的状况下的可充气的床76。

如将对于本领域技术人员是明显的那样，根据阅读本公开内容，大量的替换患者位置可以通过利用在这里所公开的可充气的患者定位系统50和支撑装置52来实现。患者的重新定位也可以被高效地执行，因为当支撑装置52正在被调整时患者不需要从工作台30上下来。同样，在HIFU过程期间正在被治疗的许多患者可能被服有镇静剂，并且因而不能独立地在工作台上重新定位他们的身体。当患者正躺在工作台30上时，患者的重新定位也可以在任何时间被执行，不管该工作台是在MR机器20的检查区域24内部还是在MR机器20的检查区域24外部。

患者定位系统和支撑装置的多个其它例子在本发明的精神和范围内是可能的。数个例子现在被描述以图解说明。然而，在这里所公开的例子并不意图以任何方式将本发明限制到仅仅那些例子。其它替换例子也是可能的。在前述例子中，流体可填充的单元78和80被描绘为是圆形的。当然可能的是，当可充气的单元被完全充气并且在横截面中被观察时，可充气的单元呈现其它形状。另外，上述单元78和80中的每个都可以是单个细长的室，所述单个细长的室延伸到与整个可充气的床76和/或支撑装置52等长。可替换地，可充气的单元可以如所想要的那样相对于支撑装置52纵向地以及横向地被分段。在还有另一例子中，在患者32或平台82之下的单元78的排可以包括仅仅两个或一些侧向间隔开的和/或纵向间隔开的单元，并且仍然充分地起作用。

在下面的例子中的每个中，在之前所描述的例子与下面的例子之间，同样的参考数字指代的是同样的部分。图10示出了根据本发明的教导所构造的支撑装置100的一个替换例子。支撑装置100具有被承载在支承体70上或者被安装到支承体70的可充气的床102。早期描述的楔形平台82在这个例子中通过搁在可充气的床102上的对称成形的、稍微凹的、弯曲的平台104来代替。在这个例子中，可充气的床102包括被定位在平台104与支承体70之间的两排或两层流体可填充的单元106、108。为了调节平台104的弯曲形状，单元108的顶层可以每个都被配置为具有非圆形的、被充气的横截面形状，并且在形状上可以彼此不同，或者单元可以用不同的压力被顺序地充气，以实现相同的凹效应。因而，可充气的床102可以被配置为限定凹的弯曲的顶面，以匹配弯曲的平台104的表面，以便当被完全充气时针对平台提供均匀分布的支撑。

图11示出了根据本发明的教导所构造的支撑装置120的另一替换例子。这个例子与早期描述的支撑装置52之间的仅仅的区别在可充气的床中被找到。支撑装置120具有可充气的床122，所述可充气的床122具有在平台82与支承体70之间的两层或两排单元124，因而在平移、弯曲、抬起或降低等等中考虑到甚至更多的定位范围。在这个例子中的可充气的床122沿着一侧具有相同的两列单元80。

图12示出了诸如支撑装置52之类的所公开的支撑装置可以被提供或利用，而在患者32与诸如可充气的床76之类的可充气的床之间没有诸如平台82之类的任何介入平台。在这个例子中，患者32直接躺在可充气的床76的单元78的排上，并且靠在单元80的列中的一列上。图12的实施例仅仅是代表性的例子。可能的是，患者32可以靠在这里所公开和描述的支撑装置以及这里没有被示出或描述的其它可替换的例子的各种其它可充气的床中的任何一个的可充气的单元上。

图13类似地示出了可充气的床的单元不需要如在图12的之前的例子中的床所做的那样限定通常水平的支撑表面。在这个例子中，支撑装置130具有可充气的床132，所述可充气的床132并不包括任何类型的患者平台，而是创建了有角度的顶面。在这个例子中的可充气的床132具有靠在支承体70上的一致成形的、圆形的可充气的单元134的底部排。可充气的床132具有被部署在该底部排之上并且被移位到一侧的单元136的部分排。较少数目的单元138限定了在单元136的部分排之上的第三排单元。在这个例子中的可充气的床132还包括如在之前的例子中那样的靠着支承体的垂直面板74被部署的两列单元80。单元136、138的部分排被定位为邻近可充气的床132的与单元80的列相对的边缘。

单元134的底部排与单元136、138的两个部分排的组合限定了左右有角度的或者楔形的顶面，类似于上述平台82的有角度的顶面84。然而，在这个例子中，是可充气的床132本身限定了有角度的顶面。在这个例子中的躺在可充气的床132上的患者32的角度取向可以通过使层134、136和138中的单元中的各种单元充气和放气来进行调整和控制。如在一些之前的例子中那样，在这个例子中的可充气的床132的单元中的任何一个或多个可以包括非圆形的横截面形状，以当所有单元被完全充气时协助进一步限定想要的顶面轮廓和取向。在一个替换实施例中，可能的是，在图13中所示的单元的组成可以包括相同的单元的多个完整的层，诸如例如三层单元。通过提供对于每个单独的单元的单独的充气控制和调节，如在图13中所示的患者位置可以通过单元的选择性的充气/放气被实现，并且不要求如上所述的单元的特定布局。

在所有在这里所述的之前的例子中，可充气的床可以包括更少数目的单元，所述更少数目的单元在策略上被放置在支承体上和/或在平台或患者之下，以调整患者相对于工作台30和/或HIFU换能器44的位置。流体可填充的单元可以彼此独立和分立，并且不被彼此连接。然而，为了影响患者的准确的和可重复的定位，这些单元可以在策略点处被直接连接到工作台30或被连接到支承体70。这可以保证，在使用期间，可充气的单元一直保留被固定在适当的位置。

在这里所公开的例子中，可充气的单元直接邻近其它同样的可充气的单元。相邻的单元可以通过外骨骼结构等等被直接彼此连接，以便同样在使用期间协助维持可充气的单元的精确定位。提供患者的侧向定位的单元的列也可以被彼此连接，并且被连接到诸如在这里所述的支承体70上的一个或多个垂直面板74之类的某个固定表面。单元的镜像列（以及如在图14中那样的镜像垂直面板74）可以在这里所公开和描述的例子中的任何一个或多个中被提供在患者的相对侧上，以更好地提供患者在左右方向上的重新定位（如果想要的话）。

通过使用RF焊接技术来沿着单元长度以所控制的和选择的材料宽度把单元持久地彼此熔合，连接单元可以被实现。这些单元可以由任意数目的弹性覆盖织物来构造。在一个例子中，尼龙织物可以在一侧或两侧上用热塑性聚氨酯浸渍。通过使用金属夹具或棒来把两片涂层织物夹在一起，RF能量可以被引入来把两片涂层织物在例如沿着单元的长度的所选择的第一结点处热接合在一起。附加的纵向接合可以被进行，以开发要求数目的单元。第二RF焊接可以用织物进行，以类似地沿着长度把单元封闭到管状物中，这次在单元的顶部或底部进行。空气充气阀和配件可以类似地被焊接到织物上，并且最后，这些端部可以被RF焊接，以创建密封的单元的每个排。这些单元的随后的排可以用胶粘剂被彼此粘附，以针对完整的可调整的患者支撑装置创建多个连接的排。应该注意的是，该构造并不限于单个类型的材料或材料涂层，因为聚酯的织物、凯夫拉尔（Kevlar）和玻璃纤维或者其它材料可以与任何数目的诸如特氟龙（PTFE）、PVC或尿烷之类的热塑性弹性体被层压在一起。

图14示出了支撑装置140的另一例子的简化的横截面或端视图，所述支撑装置140具有被安装到支承体70的可充气的床142。支承体70再次搁在工作台30的正面34或者被连接到工作台30的正面34。可充气的床142具有靠在支承体70的水平面板72上的两排单元144。可充气的床142也具有被定位为邻近垂直面板74的两列可充气的单元146。在这个例子中，可充气的床142具有示意性图示的互连外骨骼。相邻的单元144、146通过网148被彼此结合。同样，邻近支承体70的单元146通过网150被结合到支承体或者用其他方法被系到支承体。这些网148和150可以如所意图的那样在数目、位置、配置和构造以及还有功能方面显著变化。在一个例子中，网148、150可以简单地是限定每个单独的单元144、146的参数和边缘的可充气的床的材料的焊缝或者是可充气的床142本身的焊缝。在一个例子中，通过使用如之前所述的RF焊接技术，两层合适的织物或薄片材料可以沿着它们的外围边缘并且纵向地沿着材料被彼此结合，以限定并形成各种单元144、146。网148、150可以使可充气的床142如所想要的那样在策略点处固定到工作台、支承体等等。

在上述例子中的每个中，支撑装置包括具有流体可填充的单元、囊状物或室的可充气的床，其可以延伸到基本上与整个床或支撑装置等长。可替换地，这些单元可以是更小的，并且连同在MR工作台上的现有的垫被用来针对每个单独的患者所需要的各种治疗而被优化。如上面所指出的那样，可以想象，提供具有在可充气的床的长度上连续地被对准的多个单元分段的可充气的床是可能的。图15示出了一个这样的可充气的床160的通用表示。可充气的床160具单元162的四个横向排。每排单元162被进一步分为三个分离的并且分立的子单元或段a、b和c。单独的单元162 a-c中的每个都通过单元之间的焊接区域或焊缝164被分离。如对于本领域技术人员将是明显的那样，在这里所公开和描述的支撑装置可以包括具有为各种形状、配置和布局以及用RF焊接或胶粘剂或其它手段以各种不同的方式和配置被结合的可充气的床。这些单元可以在纵向和/或横向上在横截面上是球形的、卵形的、椭圆的、矩形的、方形的。还可能的是，支撑装置仅仅包括分离的和分立的独立的可充气的单元，所述分离和分立的独立的可充气的单元不以任何方式被彼此连接，或者这些分离的单元可以被包含在一个外部织物片或者其它支撑结构之内，以创建类似的充气元件或床。

通过利用图15的可充气的床160，可以单独地使单元162的横向排充气或放气，以更改患者绕着z轴或者纵轴C的横向角度。也可以单独地使单元162 a-c的纵向排中的一个或多个充气或放气，以更改患者绕着跨越工作台的侧向或y轴的纵向角度。因而，所公开的支撑装置可以被配置为从一端到另一端以及左右调整患者的位置。

在这里所公开和描述的支撑装置也可以包括纵向或头到尾的调整能力。图16示出了具有可充气的床172的支撑装置170的通用例子，减去位于床下面的任何类型的支承体。平台174搁在可充气的床172的顶面上。可充气的床172具有位于平台下面的纵向取向的单元176的排，虽然只有一个这样的单元被示出。可充气的床还具有被定位在可充气的床172的每个纵向端处的一列横向取向的单元178。单元178可以如必需的那样被充气和被放气，以沿着MR机器的中心轴线C在纵向方向上并且相对于工作台30和HIFU换能器44（每个都未示出）移动患者。单元178也可以被连接或被耦合到支撑装置的诸如支承体的端壁（未示出）之类的固定部分，以当这些单元被充气或被放气时帮助把运动给与可充气的床以及因而给予患者。而通过使用与可充气的床相同的流体的分离的、独立的一组单元、囊状物或活塞可以被利用。在图16中所示出的由支撑装置所诱导的运动可以模仿线性致动器的运动，并且但仍然针对在MR机器环境中的使用是兼容的。

图17示出了根据本发明的教导的支撑装置、系统和方法的一个可替换的例子。在这个例子中，患者搁在固定的工作台30上。而HIFU换能器44被安装到支撑装置180。支撑装置180在实际上任何上述配置中具有可充气的元件182，所述可充气的元件182可以包括一个或多个流体可填充的单元184。支撑装置180被安装到腔26的内壁28。一旦患者被移动到腔26中，可充气的元件182就可以被控制来调整HIFU换能器44的位置，同时患者仍然躺着。单元184可以如所需要的那样被充气和/或被放气，以相对患者定位并压住HIFU换能器。这个装置可以实现与之前所述的支撑装置例子基本上相同的结果。

诸如MR机器之类的医学成像机器的工作台或传输装置上的选择性可充气的支撑装置考虑到MR患者的快速和容易的重新定位。重新定位可以直接在MR机器的腔内被完成。所公开的方法、患者定位系统和支撑装置可以被用于任何MR过程，但是在MR引导的HIFU治疗性治疗期间是特别有用的。这样的治疗经常要求微调患者组织的位置，以实现最优的结果，或者要求与对相同的患者的之前所进行的诊断或治疗过程同样地精确地重新定位患者。在MR引导的HIFU的情况下，要被治疗的患者组织必须相对于HIFU换能器被准确地放置、被定位和被取向，不管是在仰卧位还是在俯伏位。在这样的过程中，患者必须经常被稍微扭转，以提供对于器官或内部组织更好的接入。因而，针对单独的治疗过程所优化的楔形或者其它定制成形的平台可以被提供作为所公开的支撑装置和系统的可选部分。

患者在大小和重量方面变化很大。因而，在角度、高程、取向或倾斜以及线性位置方面的调整能力应该或者必须容易地可用于经历时间高效的并且高度有效的治疗和过程。所公开的支撑装置包括可充气的单元或囊状物，以在MR机器的腔内调整患者位置和高度。这些单元或囊状物可以被构造为柔性的，但是坚韧的织物或薄片，诸如聚氨酯涂层的尼龙或者其它织物材料以及热塑或热固涂层。这些单元或者囊状物可以通过使用标准粘合技术、RF焊接等等来对两层织物或薄片材料进行层压而被制作。稳健的密封应该被实现，使得当被充气时，这些单元或囊状物是独立地稳定的。单元或囊状物可以实际上为任何大小以及形状。单元或囊状物的分离的排、列等等可以被单独地并且独立于其它单元或囊状物地被控制。患者可以接着相对于工作台或固定的一组HIFU换能器被举起、被降低、被倾斜或被重新取向、被左右移动和/或被纵向移动。

复合或者塑料外骨骼框架可以被配置来绕着至少支撑装置的外围在策略点处支撑单元或囊状物。支撑装置或工作台也可以考虑到针对流体线的预定的定位和支撑。控制设备的诸如泵或者压缩机之类的剩余组件可以在MR套件外部位于分离的控制室中。流体线可以接着通过穿墙套管（一般被称为波导）从泵或压缩机以及控制阀被确定路线到MR套件。泵或压缩机中的一个或多个可以被利用。空气是优选的流体，用于使单元或囊状物充气。然而，其它气态或液态流体也可以被使用。

计算机或处理器可以被耦合到用户接口、一个或多个泵或压缩机、控制器和/或控制阀。显示器或图形界面可以允许MR技师控制并且实现患者位置的容易的调整。患者组织的位置可以通过快速MR扫描容易地被证实。

在这里如HIFU换能器44所表示的一个或多个超声换能器可以是任何现在公知的或者以后开发的超声装置。例如，超声换能器44可以是单个元件静止类型、机械转向类型或者使用电子转向装置的多元件阵列。换能器44可以在声能与电能之间转换。超声换能器可以包括但不限于发射和接收波束成形器，所述发射和接收波束成形器针对换能器44的不同的元件相对地延迟和切趾（apodize）信号。B模式、多普勒或其它探测可以或者可以不在波束形成的信号上被利用和被执行。扫描转换器、存储器、三维成像处理器和/或其它组件可以与高功率变压器一起被提供，以向超声换能器递送足够的功率，用于HIFU治疗。

换能器44可以是压电或电容性膜元件的一维、二维或多维阵列。换能器44可以是手持类型的、或者更可能地是机器持有类型的，用于靠着患者和在患者外部定位。

在另一例子中，控制设备可以被编程，以自动微调整患者位置或者HIFU换能器位置，以负责在过程期间由系统所探测到的微小的和周期的患者移动。虽然在这里未被示出，但是工作台、支撑装置、可充气的元件中或者机器中的其它地方中的传感器可以被定位和被配置，以探测通过患者的呼吸或无意识的移动所创建的运动。这些传感器可以用信号通知控制设备，以自动地、持续地并且或者立即进行对各个单独的单元内的压力的微小调整，以对这样的移动负责并且对抗这样的移动。这可以被完成，以实现甚至更好、更一致的结果，并且通过潜在地消除在过程期间对于延迟引起的运动补偿的需要来减少患者治疗时间。

在这里所述的各种改进可以一起或者分离地被使用。虽然本发明的说明性实施例在这里已经参照附图被描述，但是应该理解的是，本发明并不限于那些精确的实施例，以及各种其它改变和修改在那里可以被本领域技术人员影响，而不离开本发明的范围或精神。

Claims (23)

1.一种用于在具有工作台（30）的医学成像机器（20）中调整患者（32）和高强度聚焦超声（HIFU）换能器（44）相对于彼此的位置的系统（50），所述系统包括：

含有可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172、182）的可调整的支撑装置（52、100、120、130、140、170、180）；以及

控制设备（54），所述控制设备（54）被耦合到可调整的支撑装置，并且在工作中使可充气的元件充气和放气，以更改由工作台所支撑的患者和HIFU换能器相对于彼此的位置。

2.根据权利要求1所述的系统（50），其中，可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172）包括一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176），所述一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176）被布置来相对于工作台（30）抬起或降低患者（32）。

3.根据权利要求2所述的系统（50），其中，一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176）被布置来调整患者（32）绕着工作台（30）的纵轴（C）的取向。

4.根据权利要求1所述的系统（50），其中，可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172）包括至少一个流体可填充的单元（80、146），所述至少一个流体可填充的单元（80、146）被布置来相对于工作台（30）侧向移动患者（32）。

5.根据权利要求1所述的系统（50），其中，可充气的元件（170）包括至少一个流体可填充的单元（178），所述至少一个流体可填充的单元（178）被布置来沿着工作台（30）的轴线（C）纵向移动患者。

6.根据权利要求1所述的系统（50），其中，可调整的支撑装置（52、100、120、130、140、170）进一步包括被定位在可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172）之下的支承体（70），并且其中可充气的元件的部分被固定到支承体。

7.根据权利要求1所述的系统（50），其中，HIFU换能器（44）被耦合到可调整的支撑装置（180），并且可调整的支撑装置被安装到医学成像机器（20）的腔（26）之内的表面（28）。

8.根据权利要求1所述的系统（50），其中，控制设备包括：

泵或压缩机（62）；

一个或多个阀（64）；以及

每个都与可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172、182）、泵或压缩机和一个或多个阀中的相对应的阀中的部分流体连通的一个或多个线路（66），所述泵或压缩机以及阀在工作中使可调整的支撑装置（52、100、120、140、170、180）的可充气的元件充气和放气。

9.根据权利要求1所述的系统（50），其中，可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172、182）具有垂直相邻的一层或多层单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176、184）和/或具有水平相邻的一层或多层单元（80、146）。

10.根据权利要求1所述的系统（50），其中，可调整的支撑装置（52、100、120、130、140、170）具有长度，并且可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172）具有一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、176、80、146），所述一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、176、80、146）中的每个都具有基本上延伸到与可调整的支撑装置等长的内部流体空间。

11.根据权利要求1所述的系统（50），其中，医学成像机器（20）是磁共振机器。

12.一种用于医学成像机器（20）的支撑装置（52、100、120、130、140、170），其具有腔（26）和带有患者（32）被定位在其上的正面（34）的可移动到腔中和可移出腔的工作台（30），所述支撑装置包括：

可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172），所述可充气的元件（76、102、122、132、142、160、172）被定位在工作台的正面上方，并且具有多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176、80、146），所述多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176、80、146）是选择性地可充气的和可放气的，以更改患者相对于工作台的正面的位置。

13.根据权利要求12所述的支撑装置（52、100、120、170），进一步包括：

被承载在多个流体可填充的单元（78、106、108、124、176）之上的患者平台（82、104）。

14.根据权利要求13所述的支撑装置（52、120、170），其中，患者平台（82）是具有顶面（84）的楔形结构，所述顶面（84）相对于水平参考和工作台（30）的正面（34）左右成角度地被取向。

15.根据权利要求12所述的支撑装置（52、100、120、130、140），其中，可充气的元件（76、102、122、132、142）包括沿着工作台（30）的侧被定位的至少一个流体可填充的单元（80、146），所述至少一个流体可填充的单元（80、146）被布置来当被充气或被放气时左右侧向地移动或定位患者（32）。

16.根据权利要求12所述的支撑装置（170），其中，可充气的元件包括沿着工作台（30）的纵向端被定位的至少一个流体可填充的单元（178），所述至少一个流体可填充的单元（178）被布置来当被充气或被放气时在纵向方向上移动或定位患者（32）。

17.根据权利要求12所述的支撑装置（52、100、120、130、140、170、180），其中，多个流体可填充的单元（76、102、122、132、142、160、172）的主要部分被定位和被布置，以当被充气和被放气时相对于工作台（30）的正面（34）抬起和降低患者（32）和/或更改患者绕着支撑装置的纵轴（C）和/或绕着支撑装置的横向轴（Y）的角度。

18.根据权利要求12所述的支撑装置（52、100、120、130、140、170、180），进一步包括被安装到工作台（30）的支承体（70），可充气的元件（76、102、122、132、142）被连接到支承体。

19.根据权利要求12所述的支撑装置（140），其中，多个流体可填充的单元（144、146）的部分被固定到工作台（30）或者被固定到工作台上的支承体（70），以维持单元相对于工作台的位置。

20.一种在可移动到医学成像机器（20）的腔（26）中或者可移出医学成像机器（20）的腔（26）的工作台（30）上定位患者（32）的方法，所述方法包括：

在工作台的正面（34）上方安装可调整的支撑装置（52、100、120、130、140、170），其中可调整的支撑装置具有一个或多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176、80、146）；

在可调整的支撑装置上定位患者；以及

操作控制设备（54），以选择性地使一个或多个流体可填充的单元中的任何一个或多个充气、放气或者既充气又放气，以调整患者相对于工作台的正面的位置。

21.一种在磁共振机器（20）的腔（26）之内相对于彼此定位HIFU换能器（44）和患者（32）的方法，所述方法包括：

在工作台（30）上定位患者；

将工作台移动到腔中；以及

操作控制设备（54），以选择性地使多个流体可填充的单元（78、106、108、124、134、136、138、144、162、176、184、80、146）中的任何一个或多个选择性地充气、放气或者既充气又放气，以调整患者和HIFU换能器相对于彼此的位置。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，操作控制设备（54）的步骤进一步包括相对于HIFU换能器（44）移动患者（32）。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，操作控制设备（54）的步骤进一步包括相对于患者（32）移动HIFU换能器（44）。

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