CN111481844A - 用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈 - Google Patents

用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈 Download PDF

Info

Publication number
CN111481844A
CN111481844A CN202010404152.3A CN202010404152A CN111481844A CN 111481844 A CN111481844 A CN 111481844A CN 202010404152 A CN202010404152 A CN 202010404152A CN 111481844 A CN111481844 A CN 111481844A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radio frequency
coil
magnetic resonance
focused ultrasound
intensity focused
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010404152.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王湘杰
张鞠成
孙云
王志康
褚永华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202010404152.3A priority Critical patent/CN111481844A/zh
Publication of CN111481844A publication Critical patent/CN111481844A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy
    • A61N7/02—Localised ultrasound hyperthermia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/0036—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room including treatment, e.g., using an implantable medical device, ablating, ventilating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4306—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the female reproductive systems, e.g. gynaecological evaluations
    • A61B5/4312—Breast evaluation or disorder diagnosis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈及其设计方法，该线圈包括两组射频线圈，其中一组固定，一组可旋转，在高强度聚焦超声治疗时，可旋转的一组射频线圈旋转到超声束背后，位于固定射频线圈和乳腺组织之间，在高强度聚焦超声治疗前后或术中需要时，可旋转的一组射频线圈旋转复位，可实时进行磁共振扫描，以实时监控治疗效果。本发明公开的用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈可以解决传统的用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的射频线圈不能完全覆盖乳腺组织，成像信噪比低的问题。

Description

用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈。
背景技术
乳腺癌是全球女性的主要恶性肿瘤，高强度聚焦超声(High Intensity FocusedUltrasound, HIFU)治疗被视为最有应用潜力的非侵入式乳腺肿瘤治疗新方法之一，与外科手术相比， HIFU主要优点是非侵入性保乳治疗，可以减少手术导致的相关死亡率，降低医疗成本并改善患者的生活质量。
HIFU治疗系统的基本原理是利用超声聚焦作用，将体外低能量的超声聚焦到病灶区域，使焦域温度在短时间内升至65℃以上，从而使病变组织凝固性坏死，且最大限度地不损伤肿瘤周围的其他正常组织，从而达到微创的治疗目的。
磁共振测温已经成功应用于临床，成为最具发展前景的一种体外无创测温技术。此外，与超声图像相比，磁共振则能够更清晰得显示病灶及周围区域的图像，可以在发现治疗位置偏离时及时予以纠正，从而实现实时监控HIFU治疗效果。射频线圈是磁共振引导高强度聚焦超声(Magnetic Resonance guided High Intensity Focused Ultrasound,MRgHIFU)系统的关键部件之一，是实现高分辨率MRgHIFU术中成像、术中温度实时监控的基础，现有的用于MRgHIFU系统的乳腺射频线圈需要为治疗超声束预留通道，不能完全覆盖乳腺组织，成像信噪比较低。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述MRgHIFU系统的射频线圈不能完全覆盖乳腺组织，成像信噪比低的问题，提供一种部分可旋转的乳腺射频线圈，在保证术中实时温度监控的同时，提高MRI成像质量。
本发明的技术解决方案是，提供一种用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈，包括两组射频线圈，其中一组固定，一组可旋转，在高强度聚焦超声治疗时，可旋转的一组射频线圈旋转到超声束背后，位于固定射频线圈和乳腺组织之间，在高强度聚焦超声治疗前后或术中需要时，可旋转的一组射频线圈旋转复位，可实时进行磁共振扫描，以实时监控治疗效果。
本发明还提供一种用于上述磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈设计方法，包括以下步骤：
(1)在Matlab环境中初始化用于MRgHIFU的乳腺射频线圈模型参数；
(2)利用目标场法结合Tikhonov正则化技术求解线圈表面电流密度分布，应用流函数技术获得线圈绕线形状；
(3)在CST MICROWAVE STUDIO环境中基于线圈绕线形状建立用于MRgHIFU的乳腺射频线圈仿真模型，仿真分析线圈的磁场分布和信噪比；
(4)判断磁场分布和信噪比是否达到目标值，如果达到目标值则结束；如果没有达到目标值，则在Matlab环境中迭代更新乳腺射频线圈模型参数，重复上述步骤 (2)—(3)，直至磁场分布和信噪比达到目标值。
附图说明
图1为MRgHIFU系统框图；
图2为MRgHIFU的乳腺射频线圈设计流程图
图3为圆柱型乳腺射频线圈在MRI扫描状态时的形状；
图4为圆柱型乳腺射频线圈在HIFU治疗状态时的形状。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不仅仅限于这些实施例。
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
图1为MRgHIFU系统框图，包括高强度聚焦超声系统和磁共振成像系统。聚焦超声肿瘤治疗的核心技术是对拟治疗的体内病灶实现精准定位，对治疗系统的超声输出实现精准的时空控制，对从正常体温到靶组织变性阈值温度实现全程实时监视和引导，对靶在术前、术中和术后实时进行磁共振成像，评价高强度聚焦超声治疗的效果。
图2所示为用于MRgHIFU的乳腺射频线圈设计流程图，首先在Matlab环境中初始化用于MRgHIFU的乳腺射频线圈模型参数，然后利用目标场法结合Tikhonov正则化技术求解线圈表面电流密度分布，应用流函数技术获得线圈绕线形状；然后在CST MICROWAVESTUDIO环境中基于线圈绕线形状建立用于MRgHIFU的乳腺射频线圈仿真模型，仿真分析线圈的磁场分布和信噪比，分析判断磁场分布和信噪比是否达到目标值，如果没有达到目标值，则迭代更新乳腺射频线圈模型参数，继续计算线圈绕线形状，并导入CST仿真环境进行分析。
图3所示为本发明的一种用于MRgHIFU的圆柱型乳腺射频线圈，包括射频线圈A和射频线圈B，其中射频线圈A可旋转，射频线圈B固定不动，射频线圈覆盖整个乳腺组织，射频线圈外部为水，水的外部为超声换能器，换能器用于发射超声束进行HIFU治疗。
图4为圆柱型乳腺射频线圈在HIFU治疗状态时的形状，射频线圈A旋转到超声束背后，处于射频线圈B和乳腺组织之间。换能器发出的超声束经过水后到达病灶区域进行治疗。在HIFU治疗前后或术中需要时，可实时进行MRI扫描，以实时监控治疗效果。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈，包括两组射频线圈，其中一组固定，一组可旋转，在高强度聚焦超声治疗时，可旋转的一组射频线圈旋转到超声束背后，位于固定射频线圈和乳腺组织之间，在高强度聚焦超声治疗前后或术中需要时，可旋转的一组射频线圈旋转复位，可实时进行磁共振扫描，以实时监控治疗效果。
2.如权利要求1所述的用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈的设计方法，包括以下步骤：
(1)在Matlab环境中初始化用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈模型参数；
(2)利用目标场法结合Tikhonov正则化技术求解线圈表面电流密度分布，应用流函数技术获得线圈绕线形状；
(3)在CST MICROWAVE STUDIO环境中基于线圈绕线形状建立用于磁共振引导高强度聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈仿真模型，仿真分析线圈的磁场分布和信噪比；
(4)判断磁场分布和信噪比是否达到目标值，如果达到目标值则结束；如果没有达到目标值，则在Matlab环境中迭代更新乳腺射频线圈模型参数，重复上述步骤(2)—(3)，直至磁场分布和信噪比达到目标值。
CN202010404152.3A 2020-05-13 2020-05-13 用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈 Pending CN111481844A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010404152.3A CN111481844A (zh) 2020-05-13 2020-05-13 用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010404152.3A CN111481844A (zh) 2020-05-13 2020-05-13 用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111481844A true CN111481844A (zh) 2020-08-04

Family

ID=71795422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010404152.3A Pending CN111481844A (zh) 2020-05-13 2020-05-13 用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111481844A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006137742A1 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Radiumhospitalets Forskningsstiftelse A device for mri soleniod colls and method for adjusting same
CN101541236A (zh) * 2007-02-28 2009-09-23 马里兰大学巴尔的摩分校 用于乳癌的图像引导立体定位放射外科的方法和设备
CN101947129A (zh) * 2010-10-12 2011-01-19 上海交通大学 相控高强度聚焦超声换能器和磁共振乳腺线圈融合的装置
CN102958430A (zh) * 2010-11-17 2013-03-06 株式会社东芝 Rf线圈装置和磁共振成像装置
CN106291419A (zh) * 2015-06-24 2017-01-04 西门子保健有限责任公司 能够以推移方式闭合的磁共振线圈设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006137742A1 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Radiumhospitalets Forskningsstiftelse A device for mri soleniod colls and method for adjusting same
CN101541236A (zh) * 2007-02-28 2009-09-23 马里兰大学巴尔的摩分校 用于乳癌的图像引导立体定位放射外科的方法和设备
CN101947129A (zh) * 2010-10-12 2011-01-19 上海交通大学 相控高强度聚焦超声换能器和磁共振乳腺线圈融合的装置
CN102958430A (zh) * 2010-11-17 2013-03-06 株式会社东芝 Rf线圈装置和磁共振成像装置
CN106291419A (zh) * 2015-06-24 2017-01-04 西门子保健有限责任公司 能够以推移方式闭合的磁共振线圈设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王湘杰等: "磁共振引导高强度聚焦超声的乳腺射频线圈研究进展", 《医疗装备》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6540700B1 (en) Ultrasound treatment apparatus
US6093148A (en) Ultrasonic wave diagnosis apparatus
RU2545896C2 (ru) Терапевтическое устройство для лечения пациента с использованием магнитных наночастиц
RU2707037C2 (ru) Система и способ адаптивной абляции и терапии на основании эластографического мониторинга
US7792566B2 (en) Device for implementation and monitoring of thermal ablation and associated method
KR100972709B1 (ko) Ｍｒｉ-유도 초음파 치료 장치
JP2015526111A (ja) 治療計画システム
JPH0884740A (ja) 治療装置
KR101935375B1 (ko) Ｈｉｆｕ와 초음파 영상을 위한 초음파 치료 장치 및 그 제어 방법
JP2022500092A (ja) Ｍｒ誘導下の非侵襲性療法の間のｋ空間の適応サンプリング
JP4060829B2 (ja) 超音波治療装置
JP2012513235A (ja) 印加された力に対する組織変位のリアルタイムの監視のためのアブレーション制御装置
US20220304588A1 (en) Mri-based feedback control of ultrasound based mechanical fractionation of biological tissue
KR20180106453A (ko) 열 치료를 위한 마이크로파 출력 방법 및 이를 수행하는 장치
CN110731821A (zh) 基于ct/mri用于肿瘤微创消融术的方法及引导支架
JP2006223877A (ja) 超音波治療装置
CN111481844A (zh) 用于磁共振引导聚焦超声肿瘤治疗的乳腺射频线圈
JP4012177B2 (ja) 超音波治療装置
Daunizeau et al. Robot-assisted ultrasound navigation platform for 3D HIFU treatment planning: Initial evaluation for conformal interstitial ablation
CN111773567A (zh) 一种高强度聚焦超声-穿刺消融的融合治疗设备
JP4091179B2 (ja) 超音波治療装置
CN110559016A (zh) 基于微波热声和超声成像的甲状腺检测装置及方法
CN114052886B (zh) 自适应消融装置的控制方法
KR20120117510A (ko) 초음파 치료장치 및 그 장치의 구동 방법
US20210322793A1 (en) Method of radiating wave energy available for unmanned automatic operation and apparatuses for performing the same

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200804

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication