ES2658181T3 - Determinación de la zona de deposición de energía para un catéter con una disposición de ultrasonidos - Google Patents
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Abstract
Un aparato médico (300) que comprende: · un sistema de obtención de imágenes de resonancia magnética (302) para adquirir datos de resonancia magnética (348) de un sujeto (318); · un sistema ultrasónico (322) funciona para conectarse a un catéter (324, 504, 600) con una disposición de ultrasonido (400, 402, 404, 508, 602, 604), que comprende múltiples elementos de ultrasonido, cada uno de los múltiples elementos de ultrasonido funciona para producir ultrasonido a múltiples frecuencias y en donde el sistema ultrasónico puede funcionar para accionar la disposición de ultrasonido; · una memoria (340) para almacenar las instrucciones ejecutables (354, 356, 358); · un procesador (334) para controlar el aparato médico, en donde la ejecución de las instrucciones ejecutables por la máquina provocan que el procesador: - controle (100, 202) el sistema ultrasónico para generar al menos un impulso de radiación acústica con el sistema ultrasónico, en donde la energía de ultrasonido generada está por debajo de un nivel predeterminado; - adquiera (102, 204) los datos de resonancia magnética controlando el sistema de obtención de imágenes de resonancia magnética con una secuencia de pulsos (346) al menos parcialmente durante la generación del al menos un impulso de radiación acústica, en donde la secuencia de pulsos es una secuencia de pulsos de imágenes de fuerza de radiación acústica; - reconstruya (104, 206) al menos una imagen de pulsos de fuerza de radiación acústica usando los datos de resonancia magnética; y - determine (106, 208) una zona de deposición de energía para el catéter usando al menos parcialmente la al menos una imagen de pulsos de fuerza de radiación acústica y apunte o dirija con precisión la disposición de ultrasonidos para depositar la energía del ultrasonido en una zona objetivo dentro del sujeto controlando las fases de los elementos ultrasónicos y, en donde el sistema ultrasónico funciona para controlar cada uno de los elementos de ultrasonidos para generar ultrasonidos a las múltiples frecuencias, en donde al menos un impulso de radiación acústica comprende múltiples impulsos con ultrasonidos generados usando al menos algunas de las múltiples frecuencias, en donde la ejecución de las instrucciones provoca que el procesador reconstruya múltiples imágenes de pulsos de fuerza de radiación acústica usando los datos de resonancia magnética adquiridos al menos parcialmente durante los múltiples pulsos, en donde la ejecución de las instrucciones ejecutables por la máquina provoca que el procesador reciba (200) un plan de tratamiento descriptivo de una zona objetivo dentro del sujeto, y en donde la zona de deposición de energía se determina adicionalmente al menos parcialmente usando las imágenes de pulso de fuerza de radiación múltiple, y en donde la ejecución de las instrucciones provoca que el procesador determine (210) una frecuencia de sonicación para cada uno de los elementos de ultrasonido para controlar la ubicación de la zona de deposición de energía de manera que la zona de deposición de energía se superponga con la zona objetivo.
Description
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Por ejemplo, un mapa como el que se muestra en la Figura 7 podría repetirse para una variedad de frecuencias y esto podría usarse entonces para focalizar con precisión el ultrasonido usando el catéter 700.
La figura 8 muestra un ejemplo adicional del catéter 700. En este ejemplo, el ultrasonido se genera por los tres elementos intermedios del transductor 702. De nuevo puede observarse la zona de deposición de energía 708. Además, una zona objetivo 800 está marcada en el diagrama. Esta Figura muestra que la zona de deposición 708 no está necesariamente en la posición adecuada para la zona objetivo 800. Tal diagrama podría mostrarse en la pantalla del instrumento médico y puede usarse como una guía para que un médico u otro operador coloque mejor el catéter o también pueden usarse técnicas de dirección electrónicas, por ejemplo, podrían activarse diferentes elementos del transductor 702, o también podría cambiarse la fase y/o la frecuencia del ultrasonido generado de tal manera que la zona de deposición de energía 708 coincida más estrechamente con la posición de la zona objetivo 800.
La imagen de fuerza de radiación acústica (ARFI) puede usarse para evaluar el entorno acústico y estimar el daño térmico que pudiera producirse por una sonicación sin inducir realmente ningún daño. Esto, a su vez, permite ajustar el procedimiento antes de la ablación, lo que podría mejorar aún más la seguridad y eficacia del tratamiento.
La terapia con HIFU para el cáncer de próstata se usa cada vez más como una alternativa no invasiva con el potencial de reducir los efectos secundarios como la impotencia y la incontinencia, mientras ofrece un tratamiento eficiente. La mayoría de los procedimientos hasta la fecha se han realizado bajo guía de ultrasonido. La guía MR ofrece varias ventajas, tales como la obtención de imágenes de temperatura, pero también ofrece mejoras durante la etapa de planificación.
Una de las mejoras que ofrece la MRI es la posibilidad de usar las imágenes de fuerza de radiación acústica (ARFI) en la etapa de planificación previa de estas terapias contra el cáncer de próstata. La terapia con HIFU de la próstata puede realizarse por vía rectal o por sonicación a través de la pared rectal, o el dispositivo para HIFU es transuretral y la sonicación se produce a través de la pared de la uretra. En ambos casos, ARFI puede usarse solamente con una energía total mínima para asegurar el acoplamiento acústico del dispositivo HIFU a la próstata. Esto es particularmente preocupante para el HIFU transrectal ya que la pared rectal es muy sensible y puede dañarse si el contacto es deficiente, lo que daría como resultado una absorción local de la energía del HIFU que podría potencialmente dañar la pared rectal. Este es un problema menor para la uretra, pero sin embargo enlentecerá la terapia si la energía no puede transmitirse a donde debería. A menudo, la terapia con HIFU para el cáncer de próstata se realiza como una terapia de glándula completa en la que se extirpa toda la próstata. Si la ubicación del cáncer puede determinarse con éxito dentro de la glándula prostática (un tema de investigación activa en la comunidad de MRI) también puede realizarse la denominada terapia focal en la que solamente se tratan las partes de la próstata que se cree tengan cáncer. Es probable que esto reduzca la morbidez aún más.
Otra ventaja dada por ARFI es que el campo de presión puede estimarse a través de la fuerza de radiación que el HIFU ejerce sobre el tejido. El campo de presión local también es el mecanismo por el cual el HIFU calienta el tejido. Por lo tanto, una estimación de la distribución del campo de presión dará una idea sobre la distribución de calor que puede resultar. Esto puede usarse para mejorar la comprensión de lo que probablemente suceda cerca de las estructuras sensibles como la pared rectal y, en particular, los haces nerviosos (que se cree que controlan la funcionalidad del pene y la funcionalidad de la vejiga). Además, si el transductor es capaz de generar diferentes frecuencias, los campos de presión de estas diferentes frecuencias pueden evaluarse y compararse utilizando este método ARFI. Esto puede ayudar a elegir la frecuencia más apropiada para las diferentes partes de la próstata, proporcionando así una seguridad aún mejor.
Los transductores piezoeléctricos y CMUT pueden beneficiarse de ARFI, aunque los CMUT también pueden obtener el beneficio de optimizar el campo de presión cerca de las estructuras sensibles, de manera que si se encuentra cáncer cerca de los haces nerviosos (por ejemplo) la inclinación del transductor (los CMUT pueden ser mecánicamente manejables, es decir, pueden curvarse de manera controlada), la frecuencia y la fase de los elementos se pueden elegir de manera que el campo de presión sea alto cerca del borde de la próstata, pero que caiga lo más rápido posible hacia los haces de nervios sensibles.
El ARFI de la próstata permitiría validar la trayectoria acústica. Por ejemplo, para un dispositivo transuretral (normalmente solamente alrededor de 10 elementos cuyos campos de presión individuales se pueden ver) se esperaría encontrar alguna fuerza de radiación ejercida en la cara frontal de cada elemento. Si no, o si existe una gran diferencia entre los elementos, entonces es probable que exista una bolsa de aire o similar dentro de la uretra o el catéter que impida que el elemento transductor funcione tan bien como podría. Esto podría dañar la uretra (no es un gran problema), dañar el transductor, o conllevar a una terapia subóptima si el problema no se evalúa ni se soluciona. Para el dispositivo transrectal, los beneficios se describen más arriba.
La planificación de la terapia se vería facilitada adicionalmente al permitir una mejor comprensión del campo de presión, y si la frecuencia puede cambiarse, entonces, qué frecuencia sería la más adecuada para la ablación de
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qué partes de la próstata. Esto es importante para las terapias de glándulas completas, ya que idealmente se desea realizar una ablación completa de toda la próstata, pero nada fuera de la próstata (particularmente no de los haces de nervios). Para la terapia focal, se pueden analizar las diferentes regiones focales para su ablación por separado.
Todo esto se puede hacer con ARFI a una fracción de la energía que se necesitaría para una prueba de sonicación. Además, la ARFI puede realizarse mucho más rápidamente que una prueba de sonicación.
En un ejemplo, la sonicación puede combinarse con gradientes de sensibilización de movimiento, donde se puede obtener una imagen de desplazamiento. A menudo, se necesita otra imagen con gradientes de sensibilización de movimiento inverso para eliminar la información anterior. Estos valores de desplazamiento dependen de la fuerza de radiación local, que a su vez depende del campo de presión local.
Aunque las modalidades de acuerdo con la invención, y los aspectos de la descripción se han ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripción anterior, tal ilustración y descripción se deben considerar ilustrativas y no restrictivas; la invención no está limitada a las modalidades descritas. En las reivindicaciones, la palabra “comprende” no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido “un”
o “una” no excluyen una pluralidad. Un único procesador u otra unidad pueden cumplir las funciones de diversos elementos mencionados en las reivindicaciones. El mero hecho de que ciertas medidas se exponen en las reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda usarse como beneficio. Un programa informático puede almacenarse/distribuirse en un medio adecuado, tal como un medio de almacenamiento óptico o un medio de estado sólido suministrado junto con o como parte de otro hardware, pero también puede distribuirse de otras maneras, como a través de Internet u otros sistemas de telecomunicaciones cableados o inalámbricos. Cualquier signo de referencia usado en las reivindicaciones, no deberán interpretarse como una limitación del alcance.
Lista de números de referencia
300 aparato médico 302 sistema de obtención de imágenes de resonancia magnética 304 imán 306 diámetro del imán 308 bobina de gradiente de campo magnético 310 fuente de alimentación de la bobina de gradiente de campo magnético 312 antena 314 transceptor 316 zona de obtención de imágenes 318 sujeto 320 soporte del sujeto 322 sistema ultrasónico 324 catéter 326 zona de deposición de energía 330 ordenador 332 interfaz de hardware 334 procesador 336 interfaz de usuario 338 almacenamiento del ordenador 340 memoria del ordenador 342 plan de tratamiento 344 zona objetivo 346 secuencia de pulsos 348 datos de resonancia magnética 350 imagen de fuerza de radiación acústica 352 ubicación de la zona de deposición de energía 354 módulo de control 356 módulo de reconstrucción de imagen 358 módulo de procesamiento de imagen 400 elemento piezo 402 disposición de transductores de ultrasonido micromecanizados capacitivos 404 disposición de transductores de ultrasonido micromecanizados capacitivos 406 conexiones eléctricas 408 primera conexión eléctrica 410 segunda conexión eléctrica 412 vista ampliada de la disposición 402 414 transductor de ultrasonido micromecanizado capacitivo 416 conjunto de primeras conexiones eléctricas
12
418 conjunto de segundas conexiones eléctricas 420 vista ampliada de la disposición 404 422 transductor de ultrasonido micromecanizado capacitivo 424 primera conexión eléctrica
5 426 segunda conexión eléctrica 500 vista superior 502 vista lateral 504 catéter 506 superficie plana
10 508 transductores de ultrasonido 510 conexiones eléctricas 600 extremo distal del catéter 602 disposición de anillos orientados hacia adelante 604 disposición orientada hacia la parte lateral
15 605 eje 606 conexión eléctrica 608 orificio 700 catéter 702 elementos del transductor
20 704 campo de radiación del ultrasonido 706 datos de desplazamiento 708 zona de deposición de energía 710 trayectoria del haz 712 campo cercano
25 800 zona objetivo
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