NL1026492C2 - Inrichting voor het met behulp van ultrageluid bestralen van een doelgebied in een menselijk of dierlijk lichaam. - Google Patents

Description

h *

Korte aanduiding: Inrichting voor het met behulp van ultrageluid bestralen van een doelgebied in een menselijk of dierlijk lichaam

5 BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het met behulp van ultrageluid bestralen van een doelgebied in een menselijk of dierlijk lichaam, in het bijzonder voor het behandelen van proliferatief weefsel, omvattende afbeeldingsmiddelen voor het genereren 10 van één of meer afbeeldingen van het te behandelen doelgebied in het lichaam; verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de verkregen afbeeldingen; tenminste één ultrageluid transducer ingericht voor plaatsing in de directe nabijheid van het te behandelen doelgebied; en aanstuurmiddelen voor het aansturen van de tenminste énê ultrageluid 15 transducer op basis van door de verwerkingsmiddelen gegenereerde signalen.

Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld bekend uit de Internationale octrooiaanvrage nr. WO 03/097162. In deze octrooi-publicatie wordt de ultrageluid transducer zodanig aan te sturen dat deze 20 een zeker doelgebied ten behoeve van een behandelplan aanstraalt. Echter de aanstraling van het doelgebied geschiedt hier enkel door de aansturing van de transducerelementen van de ultrageluid transducer, hetgeen een optimale behandeling/bestraling aan de hand van behandelplannen beperkt.

De uitvinding beoogt een inrichting volgens bovengenoemde 25 aanhef te verschaffen, die een meer nauwkeurige oriëntatie van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied mogelijk maakt.

Hiertoe is overeenkomstig de uitvinding de inrichting voorzien van verplaatsingsmiddelen voor het in de drie-dimensionale ruimte oriënteren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied.

30 Dit maakt het mogelijk met behulp van de inrichting overeenkomstig de uitvinding meer nauwkeurige behandelingen van het doelgebied met behulp van ultrageluid mogelijk te maken, met name kan nog 1026492_ _ _ _ 4, * 2 de meer nauwkeurige positionering vermeden worden dat ook omliggend gezond weefsel rondom het doelgebied (proliteratief weefsel) wordt aangestraald, hetgeen met name bij gevoelige organen ongewenst is.

Bij een uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding 5 omvatten de verplaatsingsmiddelen tenminste één bekrachtigbare motor van het piëzo-elektrische type. Dit type motor wordt gekenmerkt door een zeer hoge nauwkeurigheid voor wat betreft aansturing en verplaatsing.

Meer specifiek zijn nabij elke motor van het piëzo-elektrische type middelen voorzien voor het terugkoppelen van de 10 momentane positie van de motor naar de aanstuurmiddelen, welke terugkoppelmiddelen in het bijzonder tenminste één rekstrookje omvatten.

Door de terugkoppeling wordt een meer nauwkeurige inrichting overeenkomstig de uitvinding verkregen, die ook complexe behandelplannen met ultrageluid nauwkeurig en zonder nadelige gevolgen voor de omgeving 15 kan uitvoeren.

Voorts is bij een bijzondere uitvoeringsvorm de inrichting voorzien van koelmiddelen van het Peltier-type.

Voorts kan de inrichting een huis omvatten, waarin tenminste de ultrageluid transducer en de aanstuurmiddelen zijn 20 opgenomen. Hierdoor wordt een uitermate compacte constructie gerealiseerd, die bij bijzondere behandelingen met ultrageluid kan worden ingezet.

Meer specifiek kan het huis opneembaar zijn in een positionerings- c.q. fixeerframe voor het positioneren c.q. fixeren van 25 tenminste één als doelgebied fungerende borst van een vrouwelijke patiënt. Daarbij is de ultrageluid transducer zodanig in het huis opneembaar, dat de transducer het doelgebied tijdens bedrijf lateraal aanstraalt.

Volgens een nader kenmerk overeenkomstig de uitvinding is 30 de ultrageluid transducer een "phased array" transducer en meer specifiek is de ultrageluid transducer een meerkanaalstransducer is, in het bijzonder een 256-kanaalstransducer. Met behulp van een voldoende groot 1026492_____

Fn u 3 aantal transducerelementen is het mogelijk om het brandpunt van de meerkanaalstransducer nauwkeurig te kunnen richten op en te bewegen over het doelgebied in het menselijk of dierlijk lichaam.

Bij een andere functionele uitvoeringsvorm omvat 5 overeenkomstig de uitvinding de inrichting een dosisplanningseenheid, waarbij de verplaatsingsmiddelen aanstuurbaar zijn door de aanstuur-middelen mede op basis van door de dosisplanningseenheid gegenereerde en aan de aanstuurmiddelen afgegeven signalen.

Specifieke behandelwijzen kunnen met behulp van de 10 inrichting overeenkomstig de uitvinding worden toegepast doordat de aanstuurmiddelen zijn ingericht voor het vlaksgewijs focusseren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied. Anderzijds zijn voor het uitvoeren van een andere specifieke behandel- of bestrlaingswijze de aanstuurmiddelen ingericht voor het spiraalsgewijs 15 focusseren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied. Voorts kunnen de aanstuurmiddelen zijn ingericht voor het volumegewijs focusseren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied.

Verder kunnen de afbeeldingsmiddelen van het magnetische resonantie-type zijn.

20 De uitvinding zal aan de hand van de tekeningen nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont:

Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm een schematisch weergegeven van een inrichting overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 2 een deel aanzicht van het in figuur 1 getoonde 25 uitvoeringsvorm;

Figuur 3 een schematische voorstelling van de uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding in een behandelruimte;

Figuren 4a-4c andere toepassingsvormen van de inrichting overeenkomstig de uitvinding in de behandelruimte; 30 Figuur 5 een hulpmiddel voor toepassing van de inrichting overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 6a-6b nog een uitvoeringsvorni van de inrichting 1026492 4 overeenkomstig de uitvinding met het hulpmiddel overeenkomstig Figuur 5.

In de navolgende beschrijving zullen de identieke onderdelen met hetzelfde referentiecijfer worden aangegeven.

In figuur 1 wordt een uitvoeringsvorm getoond van een 5 inrichting voor het met behulp van ultrasoon geluid behandelen van een doelgebied la in het menselijk of dierlijk lichaam 1.

De inrichting 20 overeenkomstig de uitvinding is gebaseerd op het bestralen van het doelgebied la met behulp van ultrageluid dat in een ultrageluid transducer 21 wordt opgewekt en welk ultrageluid via een 10 aanstraal venster 20a uit de inrichting 20 kan ontwijken.

Bij voorkeur is de ultrageluid transducer 21 een meerkanaals- en in het bijzonder een 256-kanaals transducer. Deze 256-kanaals ultrageluid transducer is bij voorkeur van het "phased array"-type met 256 transducerelementen die ieder afzonderlijk door middel van 15 256 signaal kanalen worden aangestuurd. Deze 256 signaal kanalen zijn schematisch weergegeven met het referentiecijfer 22. Met behulp van het grote aantal transducerelementen is het mogelijk om het brandpunt F van de meerkanaalstransducer 21 nauwkeurig over het doelgebied la in het menselijk of dierlijk lichaam 1 te richten en te verplaatsen ten behoeve 20 van het uit te voeren bestralingsplan of -behandeling.

De 256 signaal kanalen 22 worden aangestuurd via een geschikte signaal verbinding 22a door middel van een aanstuureenheid 15. De aanstuureenheid 15 wordt voorts aangestuurd door middel van signaal gegevens verkregen door afbeeldingsmiddelen 10 die één of meer 25 afbeeldingen vervaardigen van het lichaam 1 (de patiënt) en meer in het bijzonder van het doelgebied la. Bij deze specifieke uitvoeringsvorm zijn deze afbeeldingsmiddelen 10 samengesteld uit MRI-afbeeldingsmiddelen welke op basis van magnetische resonantie digitale afbeeldingen genereren van het doelgebied la. Deze digitale signaal gegevens worden via een 30 geschikte signaalverbinding 11 dat bijvoorbeeld een lokaal netwerk kan zijn doorgeleid naar een dataverwerkingseenheid 12 alwaar de afbeeldingsgegevens omgewerkt worden tot geschikte aanstuursignalen welke 1026492 s => 5 via de verbinding 14a naar de aanstuureenheid 15 worden geleid.

Verder omvat de inrichting een dosisplanningseenheid 28 in welke eenheid op basis van vooraf bepaalde gegevens, zoals de afbeeldingsgegevens gegenereerd door de afbeeldingsmiddelen 10, dosis-5 verdelingen van de ultrageluid transducer 21 en aanvullende rekenmodellen zoals modellen die de golfvoortplanting door het lichaam 1 beschrijven alsook modellen die de warmte-opwekking en warmtetransport door het weefsel 1 beschrijven gebruikt worden om op basis van deze gegevens een geschikte dosisplanning te genereren.

10 Op basis van de afbeeldingsgegevens zoals gerealiseerd door de afbeeldingsmiddelen 10 en de dosisplanning zoals gegenereerd door de dosisplanningseenheid 28 stuurt de aanstuureenheid 15 enerzijds via de signaal verbinding 22a de verschillende transducerelementen van de ultrageluid transducer 21a aan. Verder stuurt de aanstuureenheid 15 15 verplaatsingsmiddelen 26 aan voor het nauwkeurig oriënteren van het transducerelement 21 ten opzichte van het doelgebied la. Hiertoe omvat de overeenkomstig de uitvinding de verplaatsingsmiddelen 26 één of meer bekrachtigbare motoren van het piëzo-elektrische type 24a-24c die afhankelijk van hun aansturing een verplaatsing opdringen aan de 20 ultrageluid transducer 21 dat in de inrichting 20 is opgenomen. Hiertoe is de ultrageluid transducer 21 overeenkomstig de uitvinding opgenomen in een huis 23 dat door de verschillende motoren van het piëzo-elektrisch type 24a-24c een willekeurige gewenste oriëntatie in het driedimensionale vlak ten opzichte van het doelgebied la opdringen.

25 Als terugkoppeling van de momentane positie van de verschillende motoren 24a-24c (en derhalve de ultrageluid transducer 21) naar de aanstuureenheid 15 en meer in het bijzonder naar de verplaatsingsmiddelen 26 is elke motor 24a-24c voorzien van een opnemer 27a-27c die de momentane positie van elke motor 24a-24c registreert en 30 terugkoppelt naar de verplaatsingsmiddelen 26. Bij déze specifieke uitvoeringsvorm kunnen deze opnemers 27a-27c samengesteld zijn uit ten minste één rekstrookje.

1026492 Λ * 6

Verder is de inrichting 20 voorzien van koelmiddelen 25 die meer in het bijzonder van het Peltier-type zijn. Zodoende kan de warmteontwikkeling die tijdens het aansturen van de ultrageluid transducer 21 opgewekt wordt eenvoudig weggeleid worden, zodat de gediscipeerde warmte 5 het behandelplan van het doelgebied la niet nadelig beïnvloed.

Verder kan de gehele inrichting ingesteld en geregeld worden via een bedieningseenheid 13 dat bijvoorbeeld een personal computer kan zijn.

In figuur 2 wordt de compacte samenstelling van de 10 inrichting overeenkomstig de uitvinding getoond waarbij de inrichting 20 een compacte bouw vertoont, dat wil zeggen één huis waarin alle relevante onderdelen waaronder de ultrageluid transducer 21, en de verplaatsingsmiddelen 24a-24c zijn opgenomen.

Door toepassing van de verplaatsingsmiddelen 24a-24c die 15 uitgerust zijn als motoren van het piëzo-elektrische type kan een zeer nauwkeurige oriëntatie in de driedimensionale ruimte van de ultrageluid transducer 21 ten opzichte van het doelgebied la worden gerealiseerd. Dit principe wordt getoond in de figuur 3. De ultrageluid transducer 21 bezit een brandpunt F en is op een afstand Y ten opzichte van het doelgebied la 20 georiënteerd. Met behulp van de verplaatsingsmiddelen 24a-24c wordt de overeenkomstig de uitvinding de ultrageluid transducer 21 verplaatst over de afstand zodanig dat althans de ultrageluid transducer 21 in de richting van het doelgebied la is georiënteerd. Met behulp van een geschikte aansturing van de verschillende transducerelementen van de 25 "phased array" ultrageluid transducer wordt ultrageluid gegenereerd met een specifieke golflengte en frequentie zodanig dat het uitgezonden ultrageluid over de afstand Y gefocusseerd wordt ter plaatse van het doelgebied la.

De aansturing van de verschillende verplaatsingsmiddelen 30 24a-24c alsook de aansturing van de ultrageluid transducer 21 vindt plaats aan de hand van het door de inrichting gegenereerde dosis plan dat - zoals hierboven reeds geschetst - gebaseerd is op enerzijds 1026492 7 afbeeldingsgegevens van het doelgebied la zoals verkregen door de afbeeldingsmiddelen 10 en de dosis planningseenheid 28 (zie figuur 1).

Door deze flexibele aansturing is het mogelijk om zeer specifieke bestralingshandelingen uit te voeren op het doelgebied la met 5 behulp van de ultrageluid transducer 21. Zoals getoond in de visie la zoals getoond in figuur 4a is het doelgebied la in het menselijk of dierlijk lichaam 1 gelokaliseerd in een behandelruimte 40 dat begrensd wordt door een bovenvlak 40a en een ondervlak 40b. Met behulp van de geschikte aansturing van de verschillende transducerelementen van de 10 "phased array" ultrageluid transducer 21 en met behulp van de verplaatsingmiddelen 24a-24c kan het opgewekt en uitgezonden ultrageluid afhankelijk van het te volgen behandelplan gefocusseerd worden (F).

Twee behandelmogelijkheden worden getoond in de figuren 4b en 4c welke achtereenvolgens twee dimensionale en driedimensionale 15 behandelingen behelsen. In figuur 4b wordt een behandelwijze getoond waarbij de ultrageluid transducer 21 zodanig wordt aangestuurd dat het brandpunt F laagsgewijs door het doelgebied la wordt verplaatst. Het doelgebied la wordt derhalve in plakjes (lagen 30a-30f) aangestraald door de ultrageluid transducer 21. Ook de twee dimensionele behandelwijze kan 20 uitgewerkt worden in twee bestralingstypen. De eerste behelst het puntsgewijs in elke laag aanstralen van de specifieke plak van het doelgebied la waarbij het enkelvoudige brandpunt F op één of meer posities in hetzelfde vlak 30a-30b wordt georiënteerd enerzijds door de geschikte aansturing van de verschillende transducerelementen van het 25 "phased array" transducer 21 en anderzijds door de verschillende verplaatsingsmiddelen 24a-24c. Bij een ander bestralingstype in het twee dimensionale vlak wordt aan de ultrageluid transducer 21a een zodanige verplaatsing opgedrongen waarbij het brandpunt F zich spiraalsgewijs in elk vlak 30a-30f wordt gepositioneerd.

30 Bij een ander behandelwijze zoals getoond in figuur 4c wordt het brandpunt F van de ultrageluid transducer in een driedimensionale ruimte 31 gepositioneerd. Deze behandelwijze is een 1026492 8 volumegewijze bestraling van het doelgebied la door middel van de ultrageluid transducer 21 waarbij het brandpunt F enerzijds door middel van de aansturing van de verschillende transducerelementen en de verplaatsingsmiddelen 24a-24c volumegewijs door de driedimensionale 5 ruimte 31 worden gepositioneerd.

Een toepassing van de inrichting overeenkomstig de uitvinding is de behandeling van proliferatief weefsel in bijvoorbeeld een vrouwenborst waarbij de inrichting 20 opneembaar is in een positionerings- c.q. fixeerframe 50 dat ingericht is voor het 10 positioneren c.q. fixeren van ten minste één als doelgebied la fungerende borst van een vrouwelijke patiënt.

Zoals getoond in figuur 5 is het positionerings- c.q. fixeerframe opgebouwd uit een bovenvlak 50a en een ondervlak 50b welke door middel van geschikte afstandhouders 50c een ruimtelijke constructie 15 vormen met een binnenruimte 52. Het bovenvlak 50a dient als steunvlak voor het bovenlichaam van een vrouwelijke patiënt die eenmaal gelegen op het bovenvlak 50a de beide borsten kan positioneren in de aangebrachte openingen 50a en 50b zodanig dat de borsten in de binnenruimte 52 reiken.

Door de compacte opbouw van de inrichting 20 (zie figuur 1 20 alsook figuur 6a) kan deze in zijn geheel als losse eenheid zijdelings tussen de beide boven- en onderplaten 50a-50b in de binnenruimte 52 worden geschoven zodanig dat de ultrageluid transducer 21 via het uitstraalvlak 20a het doelgebied la (de borst van de vrouwelijke patiënt) lateraal aanstraalt. Door de laterale aanstraling van het doelgebied la 25 door de inrichting overeenkomstig de uitvinding kan een meer nauwkeurige focussering van het ultrageluid in het doelgebied la worden bewerkstelligd, en kan meer nauwkeurig behandelplannen voor het behandelen van proliferatif weefsel in het doelgebied la worden bestraald. De aldus gerealiseerde behandelplannen kunnen nauwkeuriger en 30 doeltreffender worden uitgevoerd zodat de kans op genezing aanzienlijk toeneemt.

1026492 'i

Claims (15)

1. Inrichting voor het met behulp van ultrageluid bestralen van een doelgebied in een menselijk of dierlijk lichaam, in het bijzonder 5 voor het behandelen van proliferatief weefsel, omvattende afbeeldingsmiddelen voor het genereren van één of meer afbeeldingen van het te behandelen doelgebied in het lichaam; verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de verkregen afbeeldingen; 10 tenminste één ultrageluid transducer ingericht voor plaatsing in de directe nabijheid van het te behandelen doelgebied; aanstuurmiddelen voor het aansturen van de tenminste éné ultrageluid transducer op basis van door de verwerkingsmiddelen gegenereerde signalen, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van 15 verplaatsingsmiddelen voor het oriënteren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verplaatsingsmiddelen tenminste één bekrachtigbare motor van het piëzo-elektrische type omvatten.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat nabij elke motor van het piëzo-elektrische type middelen zijn voorzien voor het terugkoppelen van de momentane positie van de motor naar de aanstuurmiddelen.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de 25 terugkoppelmiddelen tenminste één rekstrookje omvatten.

5. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van koelmiddelen van het Peltier-type.

6. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande 30 conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting een huis omvat, waarin tenminste de ultrageluid transducer en de aanstuurmiddelen zijn opgenomen 1026492 ** »*

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het huis opneembaar is in een positionerings- c.q. fixeerframe voor het positioneren c.q. fixeren van tenminste één als doelgebied fungerende borst van een vrouwelijke patiënt.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de ultrageluid transducer zodanig in het huis opneembaar is, dat de transducer het doelgebied tijdens bedrijf lateraal aanstraalt.

9. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ultrageluid transducer een "phased 10 array" transducer is.

10. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ultrageluid transducer een meerkanaalstransducer is, in het bijzonder een 256-kanaalstransducer.

11. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande 15 conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting voorts een dosisplanningseenheid omvat en waarbij de verplaatsingsmiddelen aanstuurbaar zijn door de aanstuurmiddelen mede op basis van door de dosisplanningseenheid gegenereerde en aan de aanstuurmiddelen afgegeven signalen.

12. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande 20 conclusies, met het kenmerk, dat de aanstuurmiddelen zijn ingericht voor het vlaksgewijs focusseren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied.

13. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aanstuurmiddelen zijn ingericht voor 25 het spiraalsgewijs focusseren van de ultrageluid transducer ten opzichte van het doelgebied.

14. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aanstuurmiddelen zijn ingericht voor het volumegewijs focusseren van de ultrageluid transducer ten opzichte 30 van het doelgebied.

15. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande 1026492_____ * " * conclusies, met het kenmerk, dat de afbeeldingsmiddelen van het . magnetische resonantie-type zijn. 5 1026492