DE16713754T1 - Medizinisches Instrument zur Beschallung eines Satzes von Zielvolumina - Google Patents

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Abstract

Medizinisches Instrument (100), aufweisend: – ein leistungsstarkes fokussiertes Ultraschallsystem (104) mit einem Ultraschallwandler; wobei der Ultraschallwandler mehrere Wandlerelemente zum Beschallen einer Zielzone (140) aufweist, wobei das leistungsstarke fokussierte Ultraschallsystem so betrieben werden kann, dass durch Steuern der Zufuhr elektrischer Energie zu jedem der mehreren Wandlerelemente ein Beschallungsort (138) elektronisch geführt wird; – ein Kernspintomographiesystem (102) zum Erfassen thermischer Kernspintomographiedaten (166) von einer Abbildungszone (118), wobei sich die Zielzone innerhalb der Abbildungszone befindet; – einen Prozessor (144) zum Steuern des medizinischen Instruments; – einen Speicher (152), der maschinenausführbare Anweisungen (180, 182, 184, 186) und Thermometrieimpulssequenzbefehle (164) enthält, wobei die Thermometrieimpulssequenzbefehle das Kernspintomographiesystem dazu veranlassen, die thermischen Kernspintomographiedaten gemäß einem Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll zu erfassen; wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor zu Folgendem veranlassen: • Empfangen (300) von Beschallungsbefehlen (160), wobei die Beschallungsbefehle einen Satz mehrerer Zielvolumina (202) innerhalb der Zielzone angeben; und • Empfangen (302) einer Auswahl eines aktuellen Zielvolumens (200), das aus dem Satz mehrerer Zielvolumina ausgewählt ist; wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor dazu veranlasst, Folgendes wiederholt auszuführen: • Erfassen (304) der thermischen Kernspintomographiedaten durch Steuern des Kernspintomographiesystems mit den Thermometrieimpulssequenzbefehlen; • Berechnen (306) einer Temperaturkarte (168) unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten; • Steuern (308) des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens durch Führen des Beschallungsorts zum aktuellen Zielvolumen; • Entfernen (310) des aktuellen Zielvolumens aus dem Satz mehrerer Zielvolumina nach dem Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens; • Berechnen (312) einer an einem Zielvolumen abzusetzenden Beschallungsenergie (172) für jedes der mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Temperaturkarte; • Auswählen (314) eines nächsten Zielvolumens aus den mehreren Zielvolumina beruhend auf der berechneten Beschallungsenergie, wobei das nächste Zielvolumen ein Zielvolumen ist, das eine minimale Beschallungsenergie benötigt, um die Beschallung abzuschließen; • Einstellen (316) des nächsten Zielvolumens als aktuelles Zielvolumen.

Claims (15)

  1. Medizinisches Instrument (100), aufweisend: – ein leistungsstarkes fokussiertes Ultraschallsystem (104) mit einem Ultraschallwandler; wobei der Ultraschallwandler mehrere Wandlerelemente zum Beschallen einer Zielzone (140) aufweist, wobei das leistungsstarke fokussierte Ultraschallsystem so betrieben werden kann, dass durch Steuern der Zufuhr elektrischer Energie zu jedem der mehreren Wandlerelemente ein Beschallungsort (138) elektronisch geführt wird; – ein Kernspintomographiesystem (102) zum Erfassen thermischer Kernspintomographiedaten (166) von einer Abbildungszone (118), wobei sich die Zielzone innerhalb der Abbildungszone befindet; – einen Prozessor (144) zum Steuern des medizinischen Instruments; – einen Speicher (152), der maschinenausführbare Anweisungen (180, 182, 184, 186) und Thermometrieimpulssequenzbefehle (164) enthält, wobei die Thermometrieimpulssequenzbefehle das Kernspintomographiesystem dazu veranlassen, die thermischen Kernspintomographiedaten gemäß einem Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll zu erfassen; wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor zu Folgendem veranlassen: • Empfangen (300) von Beschallungsbefehlen (160), wobei die Beschallungsbefehle einen Satz mehrerer Zielvolumina (202) innerhalb der Zielzone angeben; und • Empfangen (302) einer Auswahl eines aktuellen Zielvolumens (200), das aus dem Satz mehrerer Zielvolumina ausgewählt ist; wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor dazu veranlasst, Folgendes wiederholt auszuführen: • Erfassen (304) der thermischen Kernspintomographiedaten durch Steuern des Kernspintomographiesystems mit den Thermometrieimpulssequenzbefehlen; • Berechnen (306) einer Temperaturkarte (168) unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten; • Steuern (308) des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens durch Führen des Beschallungsorts zum aktuellen Zielvolumen; • Entfernen (310) des aktuellen Zielvolumens aus dem Satz mehrerer Zielvolumina nach dem Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens; • Berechnen (312) einer an einem Zielvolumen abzusetzenden Beschallungsenergie (172) für jedes der mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Temperaturkarte; • Auswählen (314) eines nächsten Zielvolumens aus den mehreren Zielvolumina beruhend auf der berechneten Beschallungsenergie, wobei das nächste Zielvolumen ein Zielvolumen ist, das eine minimale Beschallungsenergie benötigt, um die Beschallung abzuschließen; • Einstellen (316) des nächsten Zielvolumens als aktuelles Zielvolumen.
  2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor darüber hinaus dazu veranlasst, Folgendes wiederholt auszuführen: • Berechnen (408) einer geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Temperaturkarte und eines Ultraschallwandlermodells, und • Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina.
  3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina umfasst, die geschätzte Nahfeldtemperaturkarte nach einer Hochtemperaturzone zu durchsuchen (402), die eine Temperatur über einem vorbestimmten Schwellenwert aufweist.
  4. Medizinisches Instrument nach Anspruch 3, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina umfasst, ein gewähltes Zielvolumen von der Auswahl als nächstes Zielvolumen auszuschließen, wenn eine Hochtemperaturzone aufgefunden wurde.
  5. Medizinisches Instrument nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina umfasst, die Beschallungsbefehle zu modifizieren (404), um aus den mehreren Wandlerelementen ausgewählte Wandlerelemente abzuschalten, die zur Erwärmung der Hochtemperaturzone beitragen.
  6. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll ein Protonenresonanz-Frequenzverschiebungs-Magnetresonanzprotokoll ist, wobei der Speicher darüber hinaus Kalibrierungsimpulssequenzbefehle enthält, wobei die Kalibrierungsimpulssequenzbefehle das Kernspintomographiesystem dazu veranlassen, Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten gemäß einem Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll zu erfassen, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor des Weiteren zu Folgendem veranlassen: • Erfassen (502) der Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten durch Steuern des Kernspintomographiesystems mit den Kalibrierungsimpulssequenzbefehlen vor dem Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens, und • Berechnen (504) einer Phasenkalibrierung unter Verwendung der Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten, wobei die Temperaturkarte unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten und der Phasenkalibrierung berechnet wird.
  7. Medizinisches Instrument nach Anspruch 6, wobei das medizinische Instrument darüber hinaus ein Stellantriebssystem zum Bewegen des Ultraschallwandlers aufweist, wobei die Beschallungsbefehle eine Stellantriebsposition für jedes aus dem Satz mehrerer Zielvolumina angibt, wobei die Ausführung der Anweisungen den Prozessor ferner dazu veranlasst, eine Liste möglicher Stellantriebspositionen von der Stellantriebsposition für jedes aus dem Satz mehrerer Zielvolumina zu erzeugen (500), wobei die Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten erfasst werden, indem die Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten für jede Stellantriebsposition in der Liste möglicher Stellantriebspositionen erfasst werden, wobei die Phasenkalibrierung berechnet wird, indem die Phasenkalibrierung für jede Stellantriebsposition in er Liste möglicher Stellantriebspositionen berechnet wird.
  8. Medizinisches Instrument nach Anspruch 7, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor dazu veranlasst, die Temperaturkarte für jede Stellantriebsposition in der Liste möglicher Stellantriebspositionen unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten für jede Stellantriebsposition in der Liste möglicher Stellantriebspositionen zu berechnen, wobei das Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Ziels umfasst, das Stellantriebssystem so zu steuern, um den Ultraschallwandler zur Stellantriebsposition des aktuellen Zielvolumens zu bewegen.
  9. Verfahren zum Betätigen eines medizinischen Instruments (100), wobei das medizinische Instrument ein leistungsstarkes fokussiertes Ultraschallsystem (104) mit einem Ultraschallwandler aufweist; wobei der Ultraschallwandler mehrere Wandlerelemente zum Beschallen einer Zielzone (140) aufweist, wobei das leistungsstarke fokussierte Ultraschallsystem so betrieben werden kann, dass durch Steuern der Zufuhr elektrischer Energie zu jedem der mehreren Wandlerelemente ein Beschallungsort elektronisch geführt wird, wobei das medizinische Instrument darüber hinaus ein Kernspintomographiesystem (102) zum Erfassen thermischer Kernspintomographiedaten von einer Abbildungszone (118) aufweist, wobei die Zielzone innerhalb der Abbildungszone liegt, wobei das Verfahren umfasst: • Empfangen (300) von Beschallungsbefehlen (160), wobei die Beschallungsbefehle einen Satz mehrerer Zielvolumina (202) innerhalb der Zielzone angeben; • Empfangen (302) einer Auswahl eines aktuellen Zielvolumens (200), das aus dem Satz mehrerer Zielvolumina ausgewählt ist; wobei die Verfahren in sich wiederholender Weise Folgendes umfasst: • Erfassen (304) der thermischen Kernspintomographiedaten durch Steuern des Kernspintomographiesystems mit Thermometrieimpulssequenzbefehlen, wobei die Thermometrieimpulssequenzbefehle das Kernspintomographiesystem dazu veranlassen, die thermischen Kernspintomographiedaten gemäß einem Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll zu erfassen; • Berechnen (306) einer Temperaturkarte (168) unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten; • Steuern (308) des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens durch Führen des Beschallungsorts zum aktuellen Zielvolumen; • Entfernen (310) des aktuellen Zielvolumens aus dem Satz mehrerer Zielvolumina nach dem Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens; • Berechnen (312) einer Beschallungsenergie (172) für jedes der mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Temperaturkarte; • Auswählen (314) eines nächsten Zielvolumens aus den mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Berechnung der Beschallungsenergie für jedes der mehreren Zielvolumina, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens umfasst, nach der Beschallungsenergie mit einem Minimalwert zu suchen; und • Einstellen (316) des nächsten Zielvolumens als aktuelles Zielvolumen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren in sich wiederholender Weise Folgendes umfasst: • Berechnen (400) einer geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Temperaturkarte und eines Ultraschallwandlermodells, und • Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina umfasst, die geschätzte Nahfeldtemperaturkarte nach einer Hochtemperaturzone zu durchsuchen (402), die eine Temperatur über einem vorbestimmten Schwellenwert aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina umfasst, ein gewähltes Zielvolumen von der Auswahl als nächstes Zielvolumen auszuschließen, wenn eine Hochtemperaturzone aufgefunden wurde.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Auswählen des nächsten Zielvolumens zumindest teilweise unter Verwendung der geschätzten Nahfeldtemperaturkarte für jedes der mehreren Zielvolumina umfasst, die Beschallungsbefehle zu modifizieren (404), um aus den mehreren Wandlerelementen ausgewählte Wandlerelemente abzuschalten, die zur Erwärmung der Hochtemperaturzone beitragen.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll ein Protonenresonanz-Frequenzverschiebungs-Magnetresonanzprotokoll ist, wobei das Verfahren darüber hinaus umfasst: • Erfassen (502) der Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten durch Steuern des Kernspintomographiesystems mit Kalibrierungsimpulssequenzbefehlen vor dem Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens, wobei die Kalibrierungsimpulssequenzbefehle das Kernspintomographiesystem dazu veranlassen, Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten gemäß dem Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll zu erfassen; und • Berechnen (504) einer Phasenkalibrierung gemäß den Phasenkalibrierungs-Kernspintomographiedaten, wobei die Temperaturkarte unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten und der Phasenkalibrierung berechnet wird.
  15. Computerprogrammprodukt mit maschinenausführbaren Anweisungen (180, 182, 184, 186) zur Ausführung durch einen Prozessor (144), der ein medizinisches Instrument (100) steuert, wobei das medizinische Instrument ein leistungsstarkes fokussiertes Ultraschallsystem (104) mit einem Ultraschallwandler aufweist; wobei der Ultraschallwandler mehrere Wandlerelemente zum Beschallen eine Zielzone (140) umfasst, wobei das leistungsstarke fokussierte Ultraschallsystem so betrieben werden kann, dass durch Steuern der Zufuhr elektrischer Energie zu jedem der mehreren Wandlerelemente ein Beschallungsort (138) elektronisch geführt wird, wobei das medizinische Instrument darüber hinaus ein Kernspintomographiesystem (102) zum Erfassen thermischer Kernspintomographiedaten von einer Abbildungszone aufweist, wobei die Zielzone innerhalb der Abbildungszone liegt, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor zu Folgendem veranlassen: • Empfangen (300) von Beschallungsbefehlen (160), wobei die Beschallungsbefehle einen Satz mehrerer Zielvolumina (202) innerhalb der Zielzone angeben; • Empfangen (302) einer Auswahl eines aktuellen Zielvolumens (200), das aus dem Satz mehrerer Zielvolumina ausgewählt ist; wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen den Prozessor dazu veranlasst, Folgendes wiederholt auszuführen: • Erfassen (304) der thermischen Kernspintomographiedaten durch Steuern des Kernspintomographiesystems mit Thermometrieimpulssequenzbefehlen, wobei die Thermometrieimpulssequenzbefehle das Kernspintomographiesystem dazu veranlassen, die thermischen Kernspintomographiedaten gemäß einem Kernspintomographie-Thermometrieprotokoll zu erfassen; • Berechnen (306) einer Temperaturkarte (168) unter Verwendung der thermischen Kernspintomographiedaten; • Steuern (308) des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens durch Führen des Beschallungsorts zum aktuellen Zielvolumen; • Entfernen (310) des aktuellen Zielvolumens aus dem Satz mehrerer Zielvolumina nach dem Steuern des leistungsstarken fokussierten Ultraschallsystems zum Beschallen des aktuellen Zielvolumens; • Berechnen (312) einer Beschallungsenergie (172) für jedes der mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Temperaturkarte; • Auswählen (314) eines nächsten Zielvolumens aus den mehreren Zielvolumina unter Verwendung der Berechnung der Beschallungsenergie für jedes der mehreren Zielvolumina, wobei das Auswählen der nächsten Zielvolumens umfasst, nach der Beschallungsenergie mit einem Minimalwert zu suchen; und • Einstellen (316) des nächsten Zielvolumens als aktuelles Zielvolumen.
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