RU2817973C1 - Focused ultrasound device and method of setting order of focused ultrasound therapy of said device - Google Patents
Focused ultrasound device and method of setting order of focused ultrasound therapy of said device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817973C1 RU2817973C1 RU2023120476A RU2023120476A RU2817973C1 RU 2817973 C1 RU2817973 C1 RU 2817973C1 RU 2023120476 A RU2023120476 A RU 2023120476A RU 2023120476 A RU2023120476 A RU 2023120476A RU 2817973 C1 RU2817973 C1 RU 2817973C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- therapy
- point
- focused ultrasound
- max
- distance
- Prior art date
Links
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 title claims abstract description 436
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims abstract description 195
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 14
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims description 12
- 208000014674 injury Diseases 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 4
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 206010061902 Pancreatic neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004141 dimensional analysis Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 208000015486 malignant pancreatic neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 201000002528 pancreatic cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000008443 pancreatic carcinoma Diseases 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000000547 structure data Methods 0.000 description 2
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000008839 Kidney Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 206010038389 Renal cancer Diseases 0.000 description 1
- 206010068771 Soft tissue neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000002682 general surgery Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 201000010982 kidney cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 201000007270 liver cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000036210 malignancy Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 201000008968 osteosarcoma Diseases 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 201000008946 renal pelvis neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к технологии диагностирования и терапии с использованием ультразвука и, в частности, к технологии сканирования изображений и терапии с использованием сфокусированного ультразвука (FUS) для терапии с визуальным контролем.The present invention relates to ultrasound diagnostic and therapeutic technology and, in particular, to focused ultrasound (FUS) imaging and therapy technology for image-guided therapy.
Настоящее изобретение создано на основе Национального проекта Кореи. Информация по вышеупомянутому Национальному проекту Кореи включает в себя: NTIS порядковый №: 9991006682, проект №: 202011B03-01, отдел: Министерство науки и информации и технологии связи, Министерство торговли, промышленности и энергетики и Министерство здравоохранения и социального обеспечения, Корейское Управление по контролю качества продуктов и лекарственных средств (the Ministry of Science and Information & Communication Technology, the Ministry of Trade, Industry, and Energy, and the Ministry of Health and Welfare, the Ministry of Food and Drug Safety), название научной темы: Совместная научно-исследовательская программа по жизненному циклу медицинских изделий (Collaborative Life-Cycle Medical Device R&D Project), название научной темы: Разработка коммерциализации лидирующего на рынке устройства терапии высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком с ультразвуковым визуальным контролем для интегрированной терапии рака поджелудочной железы (Development of Commercialization of Market-Leading Ультразвук Image-Guided, High-Intensity Focused Ультразвук Treatment Device for Integrated Therapy for Pancreatic Cancer), организация по руководству исследованиями: Корейский фонд развития медицинских изделий (Korea Medical Device Development Fund), ставка взноса: 100%, организация по контролю за исследованиями: IMGT. Co., Ltd., период исследования: 1, сентябрь 2020-28, февраль 2021.The present invention is based on the National Project of Korea. Information on the above-mentioned National Project of Korea includes: NTIS Serial No.: 9991006682, Project No.: 202011B03-01, Department: Ministry of Science and Information and Communications Technology, Ministry of Trade, Industry and Energy and Ministry of Health and Welfare, Korea Control Administration quality of products and medicines (the Ministry of Science and Information & Communication Technology, the Ministry of Trade, Industry, and Energy, and the Ministry of Health and Welfare, the Ministry of Food and Drug Safety), name of scientific topic: Joint scientific- Research program on the life cycle of medical devices (Collaborative Life-Cycle Medical Device R&D Project), title of research topic: Development of Commercialization of Market-Leading Ultrasound Image-Guided, High-Intensity Focused Ultrasound Treatment Device for Integrated Therapy for Pancreatic Cancer), Research Guidance Organization: Korea Medical Device Development Fund, Contribution Rate: 100%, Research Monitoring Organization: IMGT. Co., Ltd., research period: 1, September 2020-28, February 2021.
Уровень техники изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Ультразвуковые сигналы можно использовать при терапии биологических тканей, например, злокачественных опухолей, опухолей, очаговых поражений и тому подобного. Ультразвуковая терапия является способом терапии патологического изменения посредством облучения ультразвуковыми сигналами патологического изменения в теле человека. Ультразвуковая терапия может причинять меньше повреждений пациенту, по сравнению с общим хирургическим вмешательством или химиотерапией, и реализовать неинвазивную терапию. Примеры применения ультразвуковой терапии включают в себя терапию рака печени, остеосаркомы, рака молочной железы, рака поджелудочной железы, рака почек, опухолей мягких тканей, опухолей почечной лоханки и тому подобного.Ultrasound signals can be used in the therapy of biological tissues, for example, malignancies, tumors, focal lesions and the like. Ultrasound therapy is a method of treating pathological changes by irradiating pathological changes in the human body with ultrasound signals. Ultrasound therapy can cause less damage to the patient compared with general surgery or chemotherapy, and realize non-invasive therapy. Examples of applications of ultrasound therapy include therapy for liver cancer, osteosarcoma, breast cancer, pancreatic cancer, kidney cancer, soft tissue tumors, renal pelvis tumors and the like.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Техническая проблемаTechnical problem
В соответствии с вариантом осуществления предлагаются устройство сфокусированного ультразвука, которое может минимизировать повышение температуры зоны воздействия и максимально использовать механическую энергию, когда способ ультразвуковой терапии применяется с целью стимуляции зоны воздействия или улучшения осуществления доставки лекарственного препарата с помощью механической энергии вместо термальной терапии, и способ установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком упомянутым устройством.According to an embodiment, a focused ultrasound device is provided that can minimize the temperature rise of the treatment area and maximize the use of mechanical energy when an ultrasound therapy method is applied to stimulate the treatment area or improve the delivery of a drug using mechanical energy instead of thermal therapy, and a method of installation sequences of focused ultrasound therapy with said device.
Техническое решениеTechnical solution
Способ установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком в соответствии с вариантом осуществления включает в себя следующие этапы: размещение точек-кандидатов терапии в трехмерной структуре в системе координат, определение положения точки терапии, подлежащей облучению сфокусированным ультразвуком, определение положения следующей точки терапии, при этом, если существует по меньшей мере одна предыдущая точка терапии, облученная сфокусированным ультразвуком, то положение следующей точки терапии определяют из числа точек-кандидатов терапии с учетом положения по меньшей мере одной предыдущей точки терапии, и излучают сфокусированный ультразвук в определенное положение следующей точки терапии.A method for setting a focused ultrasound therapy sequence according to an embodiment includes the following steps: arranging candidate therapy points in a three-dimensional structure in a coordinate system, determining the position of a therapy point to be irradiated with focused ultrasound, determining the position of the next therapy point, wherein, if there is at least one previous therapy point irradiated with focused ultrasound, then the position of the next therapy point is determined from among the candidate therapy points taking into account the position of at least one previous therapy point, and focused ultrasound is emitted to the determined position of the next therapy point.
Предыдущая точка терапии может быть самой последней точкой PT(0)n терапии. Предыдущая точка терапии может включать в себя самую последнюю точку PT(0)n терапии и точки терапии с первой по L-тую (L=целое число), предшествующие самой последней точке PT(0)n терапии, где число L может быть предварительно установленным и изменяемым пользователем, и каждой точке терапии может быть присвоен отличающийся весовой коэффициент.The previous therapy point may be the most recent therapy point PT(0) n . The previous therapy point may include the most recent therapy point PT(0) n and the first through L-th therapy points (L=integer) preceding the most recent therapy point PT(0) n , where the number L may be preset both user changeable and each therapy point can be assigned a different weighting factor.
При определении положения следующей точки терапии, точка-кандидат терапии, находящаяся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, может быть определена как следующая точка терапии из множества точек-кандидатов терапии.When determining the position of the next therapy point, the candidate therapy point located at the greatest distance from the previous therapy point can be determined as the next therapy point from the plurality of candidate therapy points.
При определении положения следующей точки терапии, когда существует множество точек-кандидатов терапии, находящихся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, точка-кандидат терапии в положении кратчайшего расстояния движения устройства может быть определена как следующая точка терапии.When determining the position of the next therapy point, when there are a plurality of candidate therapy points located at the greatest distance from the previous therapy point, the candidate therapy point at the position of the shortest movement distance of the device can be determined as the next therapy point.
При определении положения следующей точки терапии, после предварительной установки максимального расстояния следующей точки терапии от предыдущей точки терапии, положение следующей точки терапии можно определять в пределах предварительно установленного максимального расстояния.When determining the position of the next therapy point, after presetting the maximum distance of the next therapy point from the previous therapy point, the position of the next therapy point can be determined within the preset maximum distance.
Определение положения следующей точки терапии может включать в себя преобразование информации о расстоянии между предыдущей точкой терапии и следующей точкой терапии в информацию о температуре и определение точки-кандидата терапии в положении, характеризующемся минимальным повышением температуры, в качестве следующей точки терапии из числа следующих точек-кандидатов терапии.Determining the position of the next therapy point may include converting information about the distance between the previous therapy point and the next therapy point into temperature information and determining a candidate therapy point at a position characterized by a minimum increase in temperature as the next therapy point from among the next candidate points therapy.
Определение положения следующей точки терапии может включать в себя вычисление значения расстояния, вычисление максимального расстояния [D(0)max,…, D(L)max] и определение положения, характеризующегося максимальным значением max[W(0)*D(0)max,+…+,W(L)*D(L)max], в качестве положения следующей точки терапии, при этом [D(0)n+1,…, D(0)n+m] может быть расстоянием между самой последней точкой PT(0)n терапии и каждой из следующих точек-кандидатов терапии [PTn+1,…, PTn+m], [D(L)n+1,…, D(L)n+m] может быть расстоянием между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке PT(0)n терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии, D(0)max может быть max[D(0)n+1,…, D(0)n+m], D(L)max может быть max[D(L)n+1,…, D(L)n+m], W(0),…, W(L) может быть, каждое, весовым коэффициентом, и L может представлять собой L-тое облучение до самой последней точки PT(0)n терапии.Determining the position of the next therapy point may include calculating a value distance, calculating the maximum distance [D(0) max ,…, D(L) max ] and determining the position characterized by the maximum value max[W(0)*D(0) max ,+…+,W(L)*D (L) max ], as the position of the next therapy point, while [D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ] can be the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following therapy candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ], [D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ] can be the distance between the L-th point PT(L) n therapy preceding the most recent point PT(0) n therapy, and each of the following candidate points [PT n+1 ,..., PT n+m ] therapy, D(0) max can be max[D(0) n +1 ,…, D(0) n+m ], D(L) max can be max[D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], W(0),…, W (L) may each be a weighting factor, and L may represent the L-th irradiation up to the very last point PT(0) n of therapy.
Определение положения следующей точки терапии может включать в себя вычисление значения расстояния, вычисление значения температуры, преобразованного из значения расстояния, вычисление максимальной температуры [Tmax(n+1),…, Tmax(n+m)] и определение положения, характеризующегося минимальным значением min[Tmax(n+1), Tmax(n+2), Tmax(n+3),…, Tmax(n+m)], в качестве положения следующей точки терапии, при этом [D(0)n+1,…, D(0)n+m] может быть расстоянием между самой последней точкой PT(0)n терапии и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии, [D(L)n+1,…, D(L)n+m] может быть расстоянием между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке PT(0)n терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии, Tmax(n+1) может быть максимальным значением max[TδD(0)n+1,…, TδD(0)n+m], Tmax(n+m) может быть максимальным значением max[TδD(L)n+1,…, TδD(L)n+m], Tδ может быть значением изменения температуры за время δt облучения, и L может представлять собой L-тое облучение до самой последней точки терапии PT(0)n.Determining the position of the next therapy point may include calculating a value distances, value calculation temperature converted from the distance value, calculating the maximum temperature [T max(n+1) ,…, T max(n+m) ] and determining the position characterized by the minimum value min[T max(n+1) , T max(n +2) , T max(n+3) ,…, T max(n+m) ], as the position of the next therapy point, while [D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ] can be the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate therapy points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy, [D(L) n+1 ,…, D(L ) n+m ] may be the distance between the Lth therapy point PT(L) n preceding the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy, T max(n+1) can be the maximum value max[T δ D(0) n+1 ,…, T δ D(0) n+m ], T max(n+m) can be the maximum value max[T δ D(L) n+1 ,…, T δ D(L) n+m ], T δ can be the value of the temperature change during the irradiation time δt, and L can represent the L-th irradiation up to the very last point therapy PT(0) n .
Определение положения следующей точки терапии, если значение изменения температуры оказывается меньше, чем предварительно установленное значение температуры, когда определенную следующую точку терапии облучают сфокусированным ультразвуком, может дополнительно включать в себя определение в итоге облучаемой точки терапии в качестве следующей точки терапии.Determining the position of the next therapy point if the temperature change value is less than a predetermined temperature value when the determined next therapy point is irradiated with focused ultrasound may further include determining the ultimately irradiated therapy point as the next therapy point.
Способ установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком может дополнительно включать в себя регулировку параметров терапии, чтобы минимизировать термотравму целевой области, когда сфокусированный ультразвук интенсивно фокусируется в одной и той же точке терапии.The method for setting a focused ultrasound therapy sequence may further include adjusting therapy parameters to minimize thermal injury to the target area when the focused ultrasound is intensely focused at the same therapy point.
Устройство сфокусированного ультразвука в соответствии с другим вариантом осуществления включает в себя блок управления, выполненный с возможностью размещения точек-кандидатов терапии в трехмерной структуре в системе координат и, если существует по меньшей мере одна предыдущая точка терапии, облученная сфокусированным ультразвуком, определение положения следующей точки терапии из числа точек-кандидатов терапии с учетом положения по меньшей мере одной предыдущей точки терапии, и блок излучателя-приемника, выполненный с возможностью излучения сфокусированного ультразвука в определенное положение точки терапии.A focused ultrasound device according to another embodiment includes a control unit configured to locate candidate therapy points in a three-dimensional structure in a coordinate system and, if there is at least one previous therapy point irradiated with focused ultrasound, determine the position of the next therapy point from among candidate therapy points, taking into account the position of at least one previous therapy point, and an emitter-receiver unit configured to emit focused ultrasound at a certain position of the therapy point.
Блок управления может определять точку-кандидата терапии, находящуюся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, в качестве следующей точки терапии из множества точек-кандидатов терапии.The control unit may determine a therapy candidate point at the greatest distance from a previous therapy point as the next therapy point from the plurality of therapy candidate points.
Когда существует множество точек-кандидатов терапии, находящихся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, блок управления может определять точку-кандидата терапии в положении кратчайшего расстояния движения устройства в качестве следующей точки терапии.When there are a plurality of therapy candidate points at the greatest distance from the previous therapy point, the control unit may determine the therapy candidate point at the position of the shortest movement distance of the device as the next therapy point.
Блок управления может предварительно устанавливать максимальное расстояние следующей точки терапии от предыдущей точки терапии и затем определять положение следующей точки терапии в пределах предварительно установленного максимального расстояния.The control unit may preset the maximum distance of the next therapy point from the previous therapy point and then determine the position of the next therapy point within the preset maximum distance.
Блок управления может преобразовывать информацию о расстоянии между предыдущей точкой терапии и группой следующих точек-кандидатов терапии в информацию о температуре и определять точку-кандидата терапии в положении, характеризующемся минимальным повышением температуры, из числа следующих точек-кандидатов терапии, в качестве следующей точки терапии с использованием преобразованной информации о температуре.The control unit may convert distance information between a previous therapy point and a group of subsequent therapy candidate points into temperature information, and determine a therapy candidate point at a position characterized by a minimum temperature increase from among the subsequent therapy candidate points as the next therapy point with using converted temperature information.
Контроллер может регулировать параметры терапии, чтобы минимизировать термотравму целевой области, когда сфокусированный ультразвук интенсивно фокусируется в предварительно заданной точке терапии.The controller can adjust therapy parameters to minimize thermal injury to the target area when focused ultrasound is intensely focused at a predetermined therapy point.
[Полезные эффекты][Benefits]
В соответствии с устройством сфокусированного ультразвука и способом установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком упомянутого устройства в соответствии с настоящим изобретением, при использовании способа ультразвуковой терапии с целью стимуляции зоны воздействия или улучшения осуществления доставки лекарственного препарата с помощью механической энергии, вместо термальной терапии, можно минимизировать повышение температуры зоны воздействия и максимально использовать механическую энергию.According to the focused ultrasound device and the method of setting the focused ultrasound therapy sequence of the said device in accordance with the present invention, when using the ultrasound therapy method to stimulate the treatment area or improve the delivery of the drug by mechanical energy, instead of thermal therapy, the temperature increase can be minimized impact zones and make maximum use of mechanical energy.
Например, положение следующей точки терапии определяют с учетом положения по меньшей мере одной предыдущей точки терапии сфокусированным ультразвуком, и тем самым можно минимизировать повышение температуры в зоне воздействия. Кроме того, когда существует множество точек-кандидатов терапии, находящихся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, точка-кандидат терапии в положении кратчайшего расстояния движения устройства может быть определена как следующая точка терапии, что минимизирует перемещение устройства.For example, the position of the next therapy point is determined taking into account the position of at least one previous focused ultrasound therapy point, and thereby the temperature increase in the treatment area can be minimized. In addition, when there are multiple therapy candidate points at the greatest distance from the previous therapy point, the therapy candidate point at the position of the shortest movement distance of the device can be determined as the next therapy point, thereby minimizing movement of the device.
Настоящее изобретение характеризуется простотой реализации и принципа действия и является масштабируемым, вследствие чего оно применимо не только в области сфокусированного ультразвука, но также в областях с необходимостью минимизации лучевой нагрузки или дозы подобной энергии.The present invention is characterized by simplicity of implementation and principle of operation and is scalable, so that it is applicable not only in the field of focused ultrasound, but also in areas where there is a need to minimize radiation exposure or dose of such energy.
Описание чертежейDescription of drawings
Фиг. 1 - блок-схема, изображающая конфигурацию устройства сфокусированного ультразвука в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a focused ultrasound device according to an embodiment of the present invention;
Фиг. 2 - схема, изображающая трехмерную структуру целевой области для установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 2 is a diagram showing a three-dimensional structure of a target area for setting a focused ultrasound therapy sequence in accordance with an embodiment of the present invention;
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций, поясняющая способ установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 3 is a flowchart for explaining a method for setting a focused ultrasound therapy sequence according to an embodiment of the present invention;
Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций, поясняющая процесс позиционирования следующей точки терапии с учетом расстояния в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 4 is a flowchart for explaining the process of positioning the next therapy point based on distance in accordance with an embodiment of the present invention;
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций, поясняющая процесс позиционирования следующей точки терапии с учетом температуры в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 5 is a flowchart for explaining the process of positioning the next therapy point based on temperature in accordance with an embodiment of the present invention;
Фиг. 6 - схема структуры, полученной двумерным анализом трехмерной структуры целевой области, для описания способа позиционирования следующей точки терапии с учетом расстояния и способа позиционирования следующей точки терапии с учетом расстояния и температура, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 6 is a diagram of a structure obtained by two-dimensional analysis of a three-dimensional structure of a target area to describe a method for positioning a next therapy point based on distance and a method for positioning a next therapy point based on distance and temperature, according to an embodiment of the present invention;
Фиг. 7 и 8 являются схемами, поясняющими эффект излучения сфокусированного ультразвука с учетом положения предыдущей точки терапии в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 7 and 8 are diagrams for explaining the effect of focused ultrasound radiation taking into account the position of the previous therapy point according to an embodiment of the present invention.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the Invention
Преимущества и признаки настоящего изобретения и способов его осуществления станут вполне понятными при рассмотрении прилагаемых чертежей и вариантов осуществления, подробно описанных в дальнейшем. Однако настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, которые раскрываются ниже, но может быть реализовано в различных других формах. Варианты осуществления предлагаются для исчерпывающего объяснения существующих вариантов осуществления и исчерпывающего объяснения объема настоящего изобретения для специалистов в данной области техники. Объем настоящего изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения. По всему описанию, сходные числовые позиции относятся к сходным элементам.The advantages and features of the present invention and methods for carrying it out will become readily apparent upon consideration of the accompanying drawings and embodiments, which are described in detail hereinafter. However, the present invention is not limited to the embodiments that are disclosed below, but may be implemented in various other forms. The embodiments are provided to comprehensively explain existing embodiments and comprehensively explain the scope of the present invention to those skilled in the art. The scope of the present invention is determined only by the appended claims. Throughout the description, like numerical positions refer to like elements.
Кроме того, когда описываются варианты осуществления настоящего изобретения, если определяется, что подробные описания известной технологии, связанной с настоящим изобретением, будут без нужды затруднять понимание предмета настоящего изобретения, то такие подробные описания будут исключаться. Некоторые представленные ниже термины определяются с учетом функций в настоящем изобретении, и смысловые значения могут изменяться в зависимости от, например, намерений или привычек пользователя или оператора. Следовательно, смысловые значения терминов следует интерпретировать, исходя из области применения по всему настоящему описанию.In addition, when embodiments of the present invention are described, if it is determined that detailed descriptions of known technology associated with the present invention would unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, then such detailed descriptions will be excluded. Some terms presented below are defined in terms of functions in the present invention, and the meanings may vary depending on, for example, the intentions or habits of the user or operator. Therefore, the meanings of the terms should be interpreted based on the scope of application throughout this specification.
В данном случае, следует понимать, что каждый этап блок-схем и комбинация этапов блок-схем последовательностей операций может выполняться командами компьютерной программы (механизмом выполнения правил). Поскольку команды компьютерной программы могут загружаться в процессор универсального компьютера, специализированного компьютера или других программируемых устройств для обработки данных, то команды, выполняемые процессором компьютера или других программируемых устройств для обработки данных, образуют средство для выполнения функций, описанных в блоке(ах) блок-схем или на этапе(ах) блок-схем последовательности операций.In this case, it should be understood that each step of the flowcharts and combination of steps of the flowcharts of sequences of operations can be executed by commands of a computer program (rule execution engine). Because computer program instructions may be loaded into a processor of a general purpose computer, a special purpose computer, or other programmable data processing devices, the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing devices constitute the means for performing the functions described in the block(s) of the block diagrams. or in the step(s) of flowcharts.
Поскольку команды компьютерной программы могут храниться в компьютерно-используемой или компьютерно-читаемой памяти, которая может предназначаться для компьютера или других программируемых устройств для обработки данных, чтобы реализовать функциональные возможности конкретным способом, то команды, хранящиеся в компьютерно-используемой или компьютерно-читаемой памяти, могут составлять производственное изделие, содержащее командное средство для выполнения функций, описанных в блоке(ах) блок-схем или на этапе(ах) блок-схем последовательностей операций.Because computer program instructions may be stored in computer-usable or computer-readable memory, which may be configured for a computer or other programmable devices to process data to implement functionality in a particular manner, instructions stored in computer-usable or computer-readable memory may constitute an article of manufacture comprising command means for performing functions described in the flowchart block(s) or flowchart step(s).
Поскольку команды компьютерной программы можно также устанавливать на компьютере или других программируемых устройствах для обработки данных, то команды для выполнения последовательности рабочих этапов на компьютере или других программируемых устройствах для обработки данных с целью создания компьютерно-реализуемого процесса, подлежащего выполнению на компьютере или других программируемых устройствах для обработки данных, могут обеспечивать этапы для выполнения функций, описанных в блоке(ах) блок-схем или на этапе(ах) блок-схем последовательностей операций.Because computer program instructions may also be installed on a computer or other programmable data processing devices, instructions for executing a sequence of operating steps on the computer or other programmable data processing devices to create a computer-implemented process to be executed on the computer or other programmable data processing devices data processing may provide steps for performing functions described in the block(s) of the flowcharts or step(s) of the flowcharts.
Кроме того, каждый блок или этап может представлять собой модуль, сегмент или участок кода, который включает в себя одну или более выполняемых команд для выполнения заданной(ых) логической(их) функции(ий). Также следует отметить, что в некоторых альтернативных вариантах осуществления функции, упомянутые в блоках или на этапах, могут встречаться не в указанном порядке. Например, два блока или этапа, изображенные в последовательном порядке, фактически могут выполняться, по существу, параллельно, или этапы могут иногда выполняться в обратном порядке, в зависимости от соответствующей функции.In addition, each block or stage may be a module, segment, or section of code that includes one or more executable instructions to perform specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the blocks or steps may not occur in the specified order. For example, two blocks or steps depicted in sequential order may actually be executed substantially in parallel, or the steps may sometimes be executed in reverse order, depending on the respective function.
В дальнейшем, варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако настоящее изобретение может быть реализовано в различных формах, и объем настоящего изобретения не ограничен такими вариантами осуществления. Варианты осуществления настоящего изобретения предлагаются, чтобы способствовать пояснению и пониманию настоящего изобретения для специалистов/ами в данной области техники.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to such embodiments. Embodiments of the present invention are provided to facilitate explanation and understanding of the present invention for those skilled in the art.
Фиг. 1 является блок-схемой, изображающей конфигурацию устройства сфокусированного ультразвука в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a focused ultrasound device in accordance with an embodiment of the present invention.
Терапия с использованием сфокусированного ультразвука (FUS) обычно применяется для термальной терапии посредством повышения температуры зоны воздействия, терапии с использованием механической энергии и тому подобного. Термальная терапия, один из репрезентативных способов терапии, заключается в термоабляции патологического изменения, чтобы вызывать некроз патологического изменения. Однако очевидно, что термальная терапия должна вызывать побочные эффекты вследствие повышения температуры в окружающей нормальной ткани.Focused ultrasound (FUS) therapy is generally used for thermal therapy by increasing the temperature of the treatment area, mechanical energy therapy, and the like. Thermal therapy, one representative treatment method, is to thermally ablate the pathological change to induce necrosis of the pathological change. However, it is clear that thermal therapy must cause side effects due to the increase in temperature in the surrounding normal tissue.
Устройство 1 сфокусированного ультразвука в соответствии с вариантом осуществления использует сфокусированный ультразвук не для термальной терапии, а с целью стимуляции зоны воздействия или улучшения осуществления доставки лекарственного препарата с помощью механической энергии. Настоящее изобретение предлагает устройство сфокусированного ультразвука, способное минимизировать повышение температуры в зоне воздействия и максимально использовать механическую энергию, при применении способа ультразвуковой терапии, использующего механическую энергию, и способа установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком упомянутым устройством.The focused ultrasound device 1 according to an embodiment uses focused ultrasound not for thermal therapy, but for the purpose of stimulating a treatment area or improving the delivery of a drug using mechanical energy. The present invention provides a focused ultrasound device capable of minimizing the temperature rise in the treatment area and maximizing the use of mechanical energy, when applying an ultrasound therapy method using mechanical energy and a method for setting a focused ultrasound therapy sequence with the said device.
Как показано на фиг. 1, устройство 1 сфокусированного ультразвука включает в себя блок 10 генерации ультразвука, блок 11 излучателя-приемника, блок 12 управления, блок 13 обработки сигналов, блок 14 обработки изображений, блок 15 отображения и запоминающее устройство 16.As shown in FIG. 1, the focused ultrasound device 1 includes an ultrasound generation unit 10, an emitter-receiver unit 11, a control unit 12, a signal processing unit 13, an image processing unit 14, a display unit 15, and a storage device 16.
Блок 11 излучателя-приемника может включать в себя преобразователь 111 сфокусированного ультразвука, функционально предназначенный для излучения сфокусированного ультразвука для терапии, и преобразователь 112 ультразвука для формирования изображения, функционально предназначенный для излучения и приема диагностического ультразвука. Преобразователь 111 сфокусированного ультразвука преобразует электрический сигнал в форме коротких импульсов, который является сигналом возбуждения, получаемым из блока 10 генерации ультразвука, в сфокусированный ультразвук и излучает ультразвук в целевую область ткани.The emitter-receiver unit 11 may include a focused ultrasound transducer 111 operative for emitting focused ultrasound for therapy, and an ultrasound imaging transducer 112 operative for emitting and receiving diagnostic ultrasound. The focused ultrasound transducer 111 converts the electrical signal in the form of short pulses, which is the excitation signal received from the ultrasound generation unit 10, into focused ultrasound and emits the ultrasound to the target tissue area.
Преобразователь 112 ультразвука для формирования изображения преобразует электрический сигнал в форме коротких импульсов, который является сигналом возбуждения, получаемым из блока 10 генерации ультразвука, в ультразвук для формирования изображения, излучает ультразвук для формирования изображения в целевую область ткани и выделяет эхо-сигнал, отраженный от целевой области.The ultrasound imaging transducer 112 converts the electrical signal in the form of short pulses, which is the excitation signal received from the ultrasound generation unit 10, into imaging ultrasound, emits the imaging ultrasound to the target tissue area, and extracts the echo signal reflected from the target tissue. areas.
Блок 13 обработки сигналов обрабатывает принятый ультразвуковой эхо-сигнал и передает обработанный сигнал в блок 14 обработки изображений. Блок 13 обработки сигналов может включать в себя малошумящий усилитель (МШУ) и аналого-цифровой (АЦ) преобразователь (АЦП). Блок 14 обработки изображений позволяет сформировать изображение по принятому сигналу, который является сигналом, обработанным в блоке 13 обработки сигналов, и выводит ультразвуковое изображение посредством блока 15 отображения. Запоминающее устройство 16 сохраняет принятый сигнал, сформированный блоком 11 излучателя-приемника, и хранит информацию, необходимую для работы блока 12 управления. После подтверждения зоны воздействия по ультразвуковому изображению, выведенному посредством блока 15 отображения, может быть установлено поле, подлежащее терапии. Ультразвуковое изображение может быть трехмерным мультипланарным изображением. Поле, подлежащее терапии, может быть установлено автоматически или установлено вручную пользователем.The signal processing unit 13 processes the received ultrasonic echo signal and transmits the processed signal to the image processing unit 14. The signal processing unit 13 may include a low noise amplifier (LNA) and an analog-to-digital (AD) converter (ADC). The image processing unit 14 can generate an image from the received signal, which is a signal processed in the signal processing unit 13, and outputs an ultrasonic image through the display unit 15. The storage device 16 stores the received signal generated by the emitter-receiver unit 11 and stores the information necessary for the operation of the control unit 12. After confirming the treatment area from the ultrasound image output by the display unit 15, the field to be treated can be set. The ultrasound image may be a three-dimensional multiplanar image. The field to be treated can be set automatically or manually set by the user.
Блок 12 управления управляет в общем работой устройства 1 сфокусированного ультразвука. Блок 12 управления в соответствии с вариантом осуществления управляет параметрами терапии сфокусированным ультразвуком, чтобы максимально использовать механическую энергию, при одновременной минимизации повышения температуры в зоне воздействия, в процессе применения способа ультразвуковой терапии с использованием механической энергии.The control unit 12 generally controls the operation of the focused ultrasound device 1. The control unit 12 according to an embodiment controls the focused ultrasound therapy parameters to maximize the use of mechanical energy while minimizing the temperature rise in the treatment area during the application of the mechanical energy ultrasound therapy method.
Параметры терапии могут включать в себя последовательность терапии, интенсивность, время воздействия, коэффициент заполнения, интервал частот повторения импульсов (ЧПИ), весовой коэффициент (в зависимости от расстояния, угла наклона и т.п.) и тому подобное сфокусированного ультразвука.Therapy parameters may include treatment sequence, intensity, treatment time, duty cycle, pulse repetition frequency interval (PRI), weighting factor (depending on distance, angle of inclination, etc.) and the like of focused ultrasound.
Когда сфокусированный ультразвук интенсивно фокусируют в предварительно заданной точке терапии, блок 12 управления может регулировать параметры терапии, например, интенсивность, время воздействия, коэффициент заполнения и тому подобное, таким образом, чтобы минимизировать термотравму целевой область. В другом примере, когда точку терапии сдвигают, блок 12 управления устанавливает параметр терапии, например, последовательность терапии сфокусированным ультразвуком, таким образом, чтобы минимизировать термотравму.When focused ultrasound is intensely focused at a predetermined therapy point, control unit 12 can adjust therapy parameters, such as intensity, exposure time, duty cycle, and the like, so as to minimize thermal injury to the target area. In another example, when the therapy point is moved, control unit 12 sets a therapy parameter, for example, a focused ultrasound therapy sequence, so as to minimize thermal injury.
Например, при установке последовательности терапии сфокусированным ультразвуком, устройство 1 сфокусированного ультразвука излучает диагностический ультразвук на объект посредством блока 11 излучателя-приемника, принимает ультразвуковой эхо-сигнал, отраженный от объекта, подтверждает зону воздействия при посредстве ультразвукового изображения, полученного по принятому сигналу, и затем определяет целевую область, подлежащую облучению сфокусированным ультразвуком. Целевая область соответствует полю, подлежащему терапии. Затем блок 121 управления параметрами терапии блока 12 управления устанавливает последовательность терапии сфокусированным ультразвуком посредством управления параметрами терапии, и блок 122 управления сфокусированным ультразвуком формирует сигнал управления, чтобы излучать сфокусированный ультразвук в положение в трехмерном пространстве, установленное при посредстве ультразвукового изображения. Затем блок 10 генерации ультразвука формирует импульсы сфокусированного ультразвука по сигналу управления, переданного из блока 122 управления сфокусированным ультразвуком, и преобразователь 111 сфокусированного ультразвука блока 11 излучателя-приемника преобразует импульсы сфокусированного ультразвука в ультразвуковой сигнал и излучает ультразвуковой сигнал в поле, подлежащее терапии.For example, when setting a focused ultrasound therapy sequence, the focused ultrasound device 1 emits diagnostic ultrasound to the object through the emitter-receiver unit 11, receives the ultrasound echo signal reflected from the object, confirms the treatment area through the ultrasound image obtained from the received signal, and then determines the target area to be irradiated with focused ultrasound. The target area corresponds to the field to be treated. Then, the therapy parameter control unit 121 of the control unit 12 sets the focused ultrasound therapy sequence by controlling the therapy parameters, and the focused ultrasound control unit 122 generates a control signal to emit the focused ultrasound to the position in three-dimensional space set by the ultrasound image. Then, the ultrasound generating unit 10 generates focused ultrasound pulses according to the control signal transmitted from the focused ultrasound control unit 122, and the focused ultrasound transducer 111 of the emitter-receiver unit 11 converts the focused ultrasound pulses into an ultrasonic signal and emits the ultrasonic signal into the field to be treated.
В частности, блок 121 управления параметрами терапии может устанавливать последовательность терапии для излучения сфокусированного ультразвука таким образом, чтобы минимизировать термотравму целевой области, подлежащей облучению сфокусированным ультразвуком. В данном случае, последовательность терапии может включать в себя информацию о положении целевой области, включающую в себя следующую точку терапии, подлежащую облучению сфокусированным ультразвуком, и положение следующей точки терапии может быть определено с учетом положения по меньшей мере одной предыдущей точки терапии сфокусированным ультразвуком. Затем блок 122 управления сфокусированным ультразвуком формирует сигнал управления, чтобы излучать сфокусированный ультразвук в положение следующей точки терапии в целевой области в соответствии с установленной последовательностью терапии. Преобразователь 111 сфокусированного ультразвука блока 11 излучателя-приемника излучает сфокусированный ультразвук в положение следующей точки терапии в целевой области в соответствии с последовательностью терапии по сигналу управления блока 122 управления сфокусированным ультразвуком.In particular, the therapy parameter control unit 121 may set the therapy sequence for irradiating the focused ultrasound so as to minimize thermal injury to the target area to be irradiated with the focused ultrasound. Here, the therapy sequence may include information about the position of a target area including the next therapy point to be irradiated with focused ultrasound, and the position of the next therapy point may be determined taking into account the position of at least one previous focused ultrasound therapy point. The focused ultrasound control unit 122 then generates a control signal to emit the focused ultrasound to the position of the next therapy point in the target area in accordance with the set therapy sequence. The focused ultrasound transducer 111 of the emitter-receiver unit 11 emits focused ultrasound to the position of the next therapy point in the target area in accordance with the therapy sequence according to the control signal of the focused ultrasound control unit 122.
Блок 121 управления параметрами терапии может определять точку-кандидата терапии, находящуюся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, в качестве следующей точки терапии из группы множества точек-кандидатов терапии. В данном случае, когда существует множество точек-кандидатов терапии, находящихся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, блок 121 управления параметрами терапии может определять точку-кандидата терапии в положении кратчайшего расстояния движения устройства (например, сфокусированного ультразвукового преобразователя) в качестве следующей точки терапии. Кроме того, блок 121 управления параметрами терапии может предварительно устанавливать максимальное расстояние следующей точки терапии от предыдущей точки терапии, и затем определять положение следующей точки терапии в пределах предварительно установленного максимального расстояния.The therapy parameter control unit 121 may determine a therapy candidate point at the greatest distance from a previous therapy point as the next therapy point from a group of multiple therapy candidate points. Here, when there are a plurality of therapy candidate points located at the greatest distance from the previous therapy point, the therapy parameter control unit 121 may determine the therapy candidate point at the position of the shortest moving distance of the device (for example, a focused ultrasound transducer) as the next therapy point . In addition, the therapy parameter control unit 121 may preset the maximum distance of the next therapy point from the previous therapy point, and then determine the position of the next therapy point within the preset maximum distance.
Блок 121 управления параметрами терапии может преобразовывать информацию о расстоянии между предыдущей точкой терапии и группой следующих точек-кандидатов терапии в информацию о температуре и определять точку-кандидата терапии в положении, характеризующемся минимальным повышением температуры, из группы следующих точек-кандидатов терапии, в качестве следующей точки терапии с использованием преобразованной информации о температуре.The therapy parameter control unit 121 may convert the distance information between the previous therapy point and the group of next therapy candidate points into temperature information, and determine the therapy candidate point at a position characterized by a minimum temperature increase from the group of next therapy candidate points as the next therapy points using converted temperature information.
Когда сфокусированный ультразвук интенсивно фокусируется в предварительно заданной точке терапии, блок 121 управления параметрами терапии может регулировать параметры терапии, например, интенсивность, коэффициент заполнения, время воздействия и тому подобное, сфокусированного ультразвука, таким образом, чтобы минимизировать термотравму целевой области.When the focused ultrasound is intensely focused at a predetermined therapy point, the therapy parameter control unit 121 can adjust the therapy parameters, such as intensity, duty cycle, exposure time, and the like, of the focused ultrasound so as to minimize thermal injury to the target area.
Фиг. 2 является схемой, изображающей трехмерную структуру целевой области для установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 2 is a diagram showing a three-dimensional structure of a target area for setting a focused ultrasound therapy sequence in accordance with an embodiment of the present invention.
Как показано на фиг. 1 и 2, устройство 1 сфокусированного ультразвука может преобразовывать ультразвуковое изображение положения фокусировки ультразвука в данные трехмерной структуры и преобразовывать преобразованную трехмерную структуру в связывающую сеть точек, подчиняющуюся предварительно заданному правилу, в ортогональной системе координат. На фиг. 2 изображены три связывающие сети 21, 22 и 23 в качестве примера. Различные точки могут быть созданы наклоном (например, на 0 градусов, 5 градусов и 10 градусов) и перемещением преобразователя 111 сфокусированного ультразвука для каждой связывающей сети 21, 22 и 23, и различные точки могут быть созданы поворотом и перемещением преобразователя 111 сфокусированного ультразвука. Целевая область соответствует полю, подлежащему терапии, которое подлежит облучению сфокусированным ультразвуком. Ортогональная система координат может включать в себя декартову систему координат, сферическую систему координат и тому подобное. Предварительно заданное правило может быть эквидистантностью, равенством углов или их сочетанием.As shown in FIG. 1 and 2, the focused ultrasound device 1 can convert the ultrasonic image of the ultrasound focusing position into three-dimensional structure data, and convert the converted three-dimensional structure into a connecting point network obeying a predetermined rule in an orthogonal coordinate system. In fig. 2 shows three connecting networks 21, 22 and 23 as an example. Different points can be created by tilting (eg, 0 degrees, 5 degrees and 10 degrees) and moving the focused ultrasound transducer 111 for each connecting network 21, 22 and 23, and different points can be created by rotating and moving the focused ultrasound transducer 111. The target area corresponds to the field to be treated, which is subject to irradiation with focused ultrasound. The orthogonal coordinate system may include a Cartesian coordinate system, a spherical coordinate system, and the like. The predefined rule can be equidistance, equal angles, or a combination of both.
Устройство 1 сфокусированного ультразвука в соответствии с вариантом осуществления устанавливает последовательность терапии сфокусированным ультразвуком с учетом причинения термотравмы сфокусированным ультразвуком, чтобы минимизировать термотравму в процессе ультразвуковой терапии с использованием механической энергии.The focused ultrasound device 1 according to an embodiment sets a focused ultrasound therapy sequence taking into account the thermal injury caused by the focused ultrasound, so as to minimize thermal injury in the process of ultrasound therapy using mechanical energy.
Когда фокус требуется переместить в другую точку в целевой области, устройство 1 сфокусированного ультразвука устанавливает последовательность терапии, чтобы излучать ультразвук как можно дальше от положения, в которое сфокусированный ультразвук излучался ранее, вследствие чего не происходит повышения температуры в ранее сфокусированном положения. В частности, положение, как можно более удаленное от самой последней точки терапии, может определяться как следующая точка терапии, которая может быть названа «способом терапии с достаточным удалением (AFAE) от самой последней точки» или «способом с достаточным удалением от самой последней точки терапии (FELT)». Фиг. 2 представляет пример излучения сфокусированного ультразвука в последовательности терапии.When the focus needs to be moved to a different point in the target area, the focused ultrasound device 1 sets the therapy sequence to emit ultrasound as far as possible from the position to which the focused ultrasound was previously emitted, so that there is no increase in temperature at the previously focused position. In particular, the position as far as possible from the most recent point of therapy may be determined as the next point of therapy, which may be referred to as a "therapy method with sufficient distance from the most recent point" or "a method with sufficient distance from the most recent point therapy (FELT)". Fig. 2 represents an example of focused ultrasound emission in the sequence therapy.
Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций, поясняющей способ установки последовательности терапии сфокусированным ультразвуком в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 3 is a flowchart for explaining a method for setting a focused ultrasound therapy sequence according to an embodiment of the present invention.
Как показано на фиг. 1 и 3, в качестве предварительной обработки, устройство 1 сфокусированного ультразвука преобразует ультразвуковое изображение целевой области в данные трехмерной структуры и преобразует преобразованную трехмерную структуру в связывающую сеть точек, подчиняющуюся предварительно заданному правилу, в ортогональной системе координат. Целевая область соответствует полю, подлежащему терапии, которое должно облучаться сфокусированным ультразвуком. Ортогональная система координат может включать в себя декартову система координат, сферическую систему координат и тому подобное. Предварительно заданное правило может быть эквидистантностью, равенством углов или их сочетанием.As shown in FIG. 1 and 3, as a pre-processing, the focused ultrasound device 1 converts the ultrasound image of the target area into three-dimensional structure data, and converts the converted three-dimensional structure into a connecting point network following a predetermined rule in an orthogonal coordinate system. The target area corresponds to the field to be treated, which should be irradiated with focused ultrasound. The orthogonal coordinate system may include a Cartesian coordinate system, a spherical coordinate system, and the like. The predefined rule can be equidistance, equal angles, or a combination of both.
Устройство 1 сфокусированного ультразвука размещает точки-кандидаты терапии в трехмерной структуре в случайном порядке в системе координат, (310). В данном случае, точки-кандидаты терапии могут быть размещены в случайном порядке в соответствии с предварительно заданным правилом. Предварительно заданное правило может быть эквидистантностью, равенством углов или их сочетанием.The focused ultrasound device 1 places candidate therapy points in a three-dimensional structure in a random order in the coordinate system (310). In this case, candidate therapy points can be placed in a random order according to a predefined rule. The predefined rule can be equidistance, equal angles, or a combination of both.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука определяет положение точки терапии, при этом, когда существует по меньшей мере одна предыдущая точка терапии, облученная сфокусированным ультразвуком, устройство 1 сфокусированного ультразвука определяет положение следующей точки терапии из числа точек-кандидатов терапии с учетом положения по меньшей мере одной точки терапии, (320). Предыдущая точка терапии может быть самой последней точкой PT(0)n терапии. В другом примере предыдущая точка терапии может включать в себя самую последнюю точку PT(0)n терапии и точки терапии с первой по L-тую (L=целое число), предшествующие самой последней точке PT(0)n терапии. Число L является предварительно установленным и может изменяться пользователем. В данном случае, каждой из предыдущих точек терапии может быть присвоен отличающийся весовой коэффициент. Более высокий весовой коэффициент может присватваться точке терапии, более поздней, чем предыдущая точка терапии в порядке во времени.Then, the focused ultrasound device 1 determines the position of the therapy point, and when there is at least one previous therapy point irradiated with focused ultrasound, the focused ultrasound device 1 determines the position of the next therapy point from among the candidate therapy points taking into account the position of at least one point therapy, (320). The previous therapy point may be the most recent therapy point PT(0) n . In another example, the previous therapy point may include the most recent therapy point PT(0) n and the first through Lth therapy points (L=integer) preceding the most recent therapy point PT(0) n . The L number is preset and can be changed by the user. In this case, each of the previous treatment points can be assigned a different weighting factor. A higher weighting factor may be assigned to a therapy point that is later than a previous therapy point in the time order.
На этапе 320 определения положения следующей точки терапии, когда точку терапии передвигают, устройство 1 сфокусированного ультразвука может определять положение следующей точки терапии с учетом положения по меньшей мере одной предыдущей точки терапии сфокусированным ультразвуком. Например, устройство 1 сфокусированного ультразвука может определять точку-кандидата терапии, находящуюся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, в качестве следующей точки терапии из множества точек-кандидатов терапии. В данном случае, когда существует множество точек-кандидатов терапии, находящихся на наибольшем расстоянии от предыдущей точки терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука может определять точку-кандидата терапии в положении кратчайшего расстояния движения устройства в качестве следующей точки терапии.At step 320 of determining the position of the next therapy point, when the therapy point is moved, the focused ultrasound device 1 may determine the position of the next therapy point taking into account the position of at least one previous focused ultrasound therapy point. For example, the focused ultrasound device 1 may determine a therapy candidate point at the greatest distance from a previous therapy point as the next therapy point from a plurality of therapy candidate points. Here, when there are a plurality of therapy candidate points at the greatest distance from the previous therapy point, the focused ultrasound device 1 can determine the therapy candidate point at the position of the shortest movement distance of the device as the next therapy point.
На этапе 320 определения положения следующей точки терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука может предварительно устанавливать максимальное расстояние следующей точки терапии от предыдущей точки терапии, и затем определять положение следующей точки терапии в пределах предварительно установленного максимального расстояния.At step 320 of determining the position of the next therapy point, the focused ultrasound device 1 may preset the maximum distance of the next therapy point from the previous therapy point, and then determine the position of the next therapy point within the preset maximum distance.
На этапе 320 определения положения следующей точки терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука может преобразовывать информацию о расстоянии между предыдущей точкой терапии и группой следующих точек-кандидатов терапии в информацию о температуре и определять точку-кандидата терапии в положении, характеризующемся минимальным повышением температуры, из группы следующих точек-кандидатов терапии, в качестве следующей точки терапии, с использованием преобразованной информации о температуре.At step 320 of determining the position of the next therapy point, the focused ultrasound device 1 may convert information about the distance between the previous therapy point and the group of subsequent therapy points into temperature information and determine the candidate therapy point at the position characterized by the minimum temperature increase from the group of the following therapy candidate points as the next therapy point using the converted temperature information.
На этапе 320 установки последовательности терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука может регулировать параметры терапии, чтобы минимизировать термотравму целевой области, когда сфокусированный ультразвук интенсивно фокусируется в предварительно заданной точке терапии. Параметры терапии могут включать в себя интенсивность, время воздействия, коэффициент заполнения, интервал частот повторения импульсов (ЧПИ), весовой коэффициент (в зависимости от расстояния, угла наклона и т.п.) и тому подобное сфокусированного ультразвука.At therapy sequence setting step 320, the focused ultrasound device 1 may adjust therapy parameters to minimize thermal injury to the target area when the focused ultrasound is intensely focused at a predetermined therapy point. Therapy parameters may include intensity, exposure time, duty cycle, pulse repetition frequency interval (PRI), weighting factor (depending on distance, angle of inclination, etc.) and the like of focused ultrasound.
После этого устройство 1 сфокусированного ультразвука излучает сфокусированный ультразвук в определенное положение следующей точки терапии, (330).Thereafter, the focused ultrasound device 1 emits focused ultrasound to a determined position of the next therapy point, (330).
Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций, поясняющей процесс определения положения следующей точки терапии с учетом расстояния, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 4 is a flowchart for explaining a process for determining the position of the next therapy point based on distance, in accordance with an embodiment of the present invention.
Для описания процесса позиционирования следующей точки терапии после рассмотрения расстояния, термин «PT(0)n» означает самую последнюю точку терапии, которая является той же самой точкой, что и PTn (PT(0)n=PTn). Точка PT(L)n является L-той предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии. Число L представляет L-тое облучение до самой последней точки PT(0)n терапии. Например, точка PT(1)n терапии является первой предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, точка PT(2)n терапии является второй предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, и точка PT(L)n терапии является L-той предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии.To describe the process of positioning the next therapy point after considering the distance, the term “PT(0) n ” means the most recent therapy point, which is the same point as PT n (PT(0) n =PT n ). Point PT(L) n is the Lth previous therapy point up to the most recent therapy point PT(0) n . The number L represents the L-irradiation up to the very last point PT(0) n of therapy. For example, therapy point PT(1) n is the first previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , therapy point PT(2) n is the second previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , and PT(L) n therapy is the Lth previous therapy point up to the most recent therapy point PT(0) n .
Как показано на фиг. 1 и 4, устройство 1 сфокусированного ультразвука размещает точки-кандидаты терапии в трехмерной структуре в системе координат, (410). Структура состоит из связывающей сети, в которой следующие точки-кандидаты терапии связаны от PTn+1 до PTn+m вдоль предварительно установленной траектории. Траектория может быть установлена произвольно и может быть предварительно установлена в соответствии с алгоритмом, который определяет последовательность терапии.As shown in FIG. 1 and 4, the focused ultrasound device 1 places candidate therapy points in a three-dimensional structure in the coordinate system (410). The structure consists of a connecting network in which the next candidate therapy points are connected from PT n+1 to PT n+m along a predefined trajectory. The trajectory can be set arbitrarily and can be preset according to an algorithm that determines the sequence of therapy.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука излучает сфокусированный ультразвук в предварительно заданную точку PT(0)n терапии, (420).Then, the focused ultrasound device 1 emits focused ultrasound to a predetermined therapy point PT(0) n , (420).
Затем, чтобы определить положение следующей точки терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение расстояния между каждой из следующих точек-кандидатов PTn+1-PTn+m терапии и каждой предыдущей точкой терапии вдоль траектории, (430). Например, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(0)n+1,…, D(0)n+m] расстояния между самой последней точкой PT(0)n терапии и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Кроме того, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(1)n+1,…, D(1)n+m] расстояния между первой точкой терапии PT(1)n, предшествующей самой последней точке терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Таким образом, устройство 1 сфокусированного ультразвука производит вычисления вплоть до значения [D(L)n+1,…, D(L)n+m] расстояния между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке PT(0)n терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. В итоге, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет .Then, to determine the position of the next therapy point, the focused ultrasound device 1 calculates a distance value between each of the next candidate therapy points PT n+1 -PT n+m and each previous therapy point along the trajectory, (430). For example, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(0) n+1 ,..., D(0) n+m ] of the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. In addition, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(1) n+1 ,..., D(1) n+m ] of the distance between the first therapy point PT(1) n preceding the most recent therapy point and each of the following points -candidates [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. Thus, the focused ultrasound device 1 calculates up to the value [D(L) n+1 ,..., D(L) n+m ] of the distance between the L-th therapy point PT(L) n preceding the most recent point PT( 0) n therapy, and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. As a result, the focused ultrasound device 1 calculates .
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет максимальное расстояние [D(0)max,…, D(L)max], (440). Значение D(0)max является максимальным значением из [D(0)n+1,…, D(0)n+m], т.е. max[D(0)n+1,…, D(0)n+m], и является наибольшим значением расстояния от самой последней точки PT(0)n терапии. Значение D(L)max является максимальным значением из [D(L)n+1,…, D(L)n+m], т.е. max[D(L)n+1,…, D(L)n+m], и является наибольшим значением расстояния от L-той предыдущей точки PT(L)n терапии.Then, the focused ultrasound device 1 calculates the maximum distance [D(0) max ,..., D(L) max ], (440). The value D(0) max is the maximum value from [D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ], i.e. max[D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ], and is the largest value of the distance from the most recent point PT(0) n of therapy. The value D(L) max is the maximum value from [D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], i.e. max[D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], and is the largest value of the distance from the Lth previous point PT(L) n of therapy.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука присваивает весовой коэффициент каждому максимальному значению [D(0)max,…, D(L)max], затем вычисляет суммарное расстояние [W(0)*D(0)max,+…+W(L)*D(L)max] путем суммирования взвешенных максимальных значений и определяет положение, характеризующееся максимальным суммарным расстоянием max[W(0)*D(0)max,+…+W(L)*D(L)max] (значение координаты наиболее удаленной точки), в качестве положения следующей точки терапии, (450). В данном случае, каждое значение W(0),… и W(L) представляет собой весовой коэффициент и является вещественным числом меньше чем 1 и больше или меньше чем 0. Больший весовой коэффициент может присваиваться точке терапии, более поздней, чем более ранняя точка терапии из предыдущих точек терапии, и весовой коэффициент может изменяться пользователем.Then the focused ultrasound device 1 assigns a weighting factor to each maximum value [D(0) max ,..., D(L) max ], then calculates the total distance [W(0)*D(0) max ,+...+W(L) *D(L) max ] by summing the weighted maximum values and determines the position characterized by the maximum total distance max[W(0)*D(0) max ,+…+W(L)*D(L) max ] (coordinate value most distant point) as the position of the next therapy point, (450). In this case, each value of W(0),... and W(L) represents a weight and is a real number less than 1 and greater or less than 0. A greater weight may be assigned to a therapy point later than an earlier point. therapy from previous therapy points, and the weighting factor can be changed by the user.
Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, поясняющей процесс позиционирования следующей точки терапии с учетом температуры в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 5 is a flowchart for explaining a temperature-based next therapy point positioning process according to an embodiment of the present invention.
Для описания процесса позиционирования следующей точки терапии с учетом температуры, термин «PT(0)n» означает самую последнюю точку терапии, которая является той же самой точкой, что и PTn (PT(0)n=PTn). Точка PT(L)n является L-той предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии. Число L представляет L-тое облучение до самой последней точки PT(0)n терапии. Например, точка PT(1)n терапии является первой предыдущей точкой терапии, которая является первой предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, точка PT(2)n терапии является второй предыдущей точкой терапии, которая является второй предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, и точка PT(L)n терапии является L-той предыдущей точкой терапии, которая является L-той предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии.To describe the process of positioning the next therapy point based on temperature, the term “PT(0) n ” means the most recent therapy point, which is the same point as PT n (PT(0) n =PT n ). Point PT(L) n is the Lth previous therapy point up to the most recent therapy point PT(0) n . The number L represents the L-irradiation up to the very last point PT(0) n of therapy. For example, therapy point PT(1) n is the first previous therapy point, which is the first previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , therapy point PT(2) n is the second previous therapy point, which is the second previous point therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , and the therapy point PT(L) n is the L-th previous therapy point, which is the L-th previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n .
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука излучает сфокусированный ультразвук в предварительно заданную точку PT(0)n терапии, (420).Then, the focused ultrasound device 1 emits focused ultrasound to a predetermined therapy point PT(0) n , (420).
Затем, чтобы определить положение следующей точки терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение расстояния между каждой из следующих точек-кандидатов PTn+1-PTn+m терапии и каждой предыдущей точкой терапии вдоль траектории, (430). Например, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(0)n+1,…, D(0)n+m] расстояния между самой последней точкой PT(0)n терапии и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Кроме того, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(1)n+1,…, D(1)n+m] расстояния между первой точкой PT(1)n терапии, предшествующей самой последней точке терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Таким образом, устройство 1 сфокусированного ультразвука производит вычисления вплоть до значения [D(L)n+1,…, D(L)n+m] расстояния между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке терапии PT(0)n, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. В итоге,, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет .Then, to determine the position of the next therapy point, the focused ultrasound device 1 calculates a distance value between each of the next candidate therapy points PT n+1 -PT n+m and each previous therapy point along the trajectory, (430). For example, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(0) n+1 ,..., D(0) n+m ] of the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. In addition, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(1) n+1 ,..., D(1) n+m ] of the distance between the first therapy point PT(1) n preceding the most recent therapy point and each of the following points -candidates [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. Thus, the focused ultrasound device 1 calculates up to the value [D(L) n+1 ,..., D(L) n+m ] of the distance between the L-th therapy point PT(L) n preceding the most recent therapy point PT (0) n , and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. As a result, the focused ultrasound device 1 calculates .
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет максимальное расстояние [D(0)max,…, D(L)max], (440). Значение D(0)max является максимальным значением из [D(0)n+1,…, D(0)n+m], т.е. max[D(0)n+1,…, D(0)n+m], и является наибольшим значением расстояния от самой последней точки PT(0)n терапии. Значение D(L)max является максимальным значением из [D(L)n+1,…, D(L)n+m], т.е. max[D(L)n+1,…, D(L)n+m], и является наибольшим значением расстояния от L-той предыдущей точки PT(L)n терапии.Then, the focused ultrasound device 1 calculates the maximum distance [D(0) max ,..., D(L) max ], (440). The value D(0) max is the maximum value from [D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ], i.e. max[D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ], and is the largest value of the distance from the most recent point PT(0) n of therapy. The value D(L) max is the maximum value from [D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], i.e. max[D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], and is the largest value of the distance from the Lth previous point PT(L) n of therapy.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука присваивает весовой коэффициент каждому максимальному значению [D(0)max,…, D(L)max], затем вычисляет суммарное расстояние [W(0)*D(0)max,+…+W(L)*D(L)max] путем суммирования взвешенных максимальных значений и определяет положение, характеризующееся максимальным суммарным расстоянием max[W(0)*D(0)max,+…+W(L)*D(L)max] (значение координаты наиболее удаленной точки), в качестве положения следующей точки терапии, (450). В данном случае, каждое значение W(0),… и W(L) представляет собой весовой коэффициент и является вещественным числом меньше чем 1 и больше или меньше чем 0. Больший весовой коэффициент может присваиваться точке терапии, более поздней, чем более ранняя точка терапии из предыдущих точек терапии, и весовой коэффициент может изменяться пользователем.Then the focused ultrasound device 1 assigns a weighting factor to each maximum value [D(0) max ,..., D(L) max ], then calculates the total distance [W(0)*D(0) max ,+...+W(L) *D(L) max ] by summing the weighted maximum values and determines the position characterized by the maximum total distance max[W(0)*D(0) max ,+…+W(L)*D(L) max ] (coordinate value most distant point) as the position of the next therapy point, (450). In this case, each value of W(0),... and W(L) represents a weight and is a real number less than 1 and greater or less than 0. A greater weight may be assigned to a therapy point later than an earlier point. therapy from previous therapy points, and the weighting factor can be changed by the user.
Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, поясняющей процесс позиционирования следующей точки терапии с учетом температуры в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 5 is a flowchart for explaining a temperature-based next therapy point positioning process according to an embodiment of the present invention.
Для описания процесса позиционирования следующей точки терапии с учетом температуры, термин «PT(0)n» означает самую последнюю точку терапии, которая является той же самой точкой, что и PTn (PT(0)n=PTn). Точка PT(L)n является L-той предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии. Число L представляет L-тое облучение до самой последней точки PT(0)n терапии. Например, точка PT(1)n терапии является первой предыдущей точкой терапии, которая является первой предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, точка PT(2)n терапии является второй предыдущей точкой терапии, которая является второй предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, и точка PT(L)n терапии является L-той предыдущей точкой терапии, которая является L-той предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии.To describe the process of positioning the next therapy point based on temperature, the term “PT(0) n ” means the most recent therapy point, which is the same point as PT n (PT(0) n =PT n ). Point PT(L) n is the Lth previous therapy point up to the most recent therapy point PT(0) n . The number L represents the L-irradiation up to the very last point PT(0) n of therapy. For example, therapy point PT(1) n is the first previous therapy point, which is the first previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , therapy point PT(2) n is the second previous therapy point, which is the second previous point therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , and the therapy point PT(L) n is the L-th previous therapy point, which is the L-th previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n .
Как показано на фиг. 1 и 4, устройство 1 сфокусированного ультразвука размещает точки-кандидаты терапии в трехмерной структуре в системе координат, (510). Структура состоит из связывающей сети, в которой следующие точки-кандидаты терапии связаны от PTn+1 до PTn+m вдоль предварительно установленной траектории. Траектория может быть установлена произвольно и может быть предварительно установлена в соответствии с алгоритмом, который определяет последовательность терапии.As shown in FIG. 1 and 4, the focused ultrasound device 1 places candidate therapy points in a three-dimensional structure in the coordinate system, (510). The structure consists of a connecting network in which the next candidate therapy points are connected from PT n+1 to PT n+m along a predefined trajectory. The trajectory can be set arbitrarily and can be preset according to an algorithm that determines the sequence of therapy.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука излучает сфокусированный ультразвук в предварительно заданную точку терапии PT(0)n, (520).Then, the focused ultrasound device 1 emits focused ultrasound to a predetermined therapy point PT(0) n (520).
Затем, чтобы определить положение следующей точки терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение расстояния между каждой из следующих точек-кандидатов PTn+1-PTn+m терапии и каждой предыдущей точкой терапии вдоль траектории, (530). Например, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(0)n+1,…, D(0)n+m] расстояния между самой последней точкой терапии PT(0)n и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Кроме того, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(1)n+1,…, D(1)n+m] расстояния между первой точкой терапии PT(1)n, предшествующей самой последней точке терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Таким образом, устройство 1 сфокусированного ультразвука производит вычисления вплоть до значения [D(L)n+1,…, D(L)n+m] расстояния между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке PT(0)n терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. В итоге, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет .Then, to determine the position of the next therapy point, the focused ultrasound device 1 calculates a distance value between each of the next candidate therapy points PT n+1 -PT n+m and each previous therapy point along the trajectory, (530). For example, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(0) n+1 ,..., D(0) n+m ] of the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. In addition, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(1) n+1 ,..., D(1) n+m ] of the distance between the first therapy point PT(1) n preceding the most recent therapy point and each of the following points -candidates [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. Thus, the focused ultrasound device 1 calculates up to the value [D(L) n+1 ,..., D(L) n+m ] of the distance between the L-th therapy point PT(L) n preceding the most recent point PT( 0) n therapy, and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. As a result, the focused ultrasound device 1 calculates .
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение температуры путем преобразования значения расстояния в значение температуры. Значение Tδ является значением изменения температуры за время δt облучения в предварительно установленном режиме облучения. В данном случае, значение изменения температуры может быть получено путем облучения сфокусированным ультразвуком, и значение изменения температуры можно получить моделированием, исходя из того, что температура имеет обратно пропорциональную зависимость от расстояния.Then the focused ultrasound device 1 calculates the value temperature by converting the distance value into a temperature value. The T δ value is the value of the temperature change during irradiation time δt in a preset irradiation mode. In this case, the temperature change value can be obtained by focused ultrasound irradiation, and the temperature change value can be obtained by simulation, based on the fact that temperature has an inverse relationship with distance.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет максимальную температуру [Tmax(n+1),…, Tmax(n+m)], (540). В данном случае, Tmax(n+1) является максимальным значением max[TδD(0)n+1, TδD(0)n+m], Tmax(n+m) является максимальным значением max[TδD(L)n+1, TδD(L)n+m], и Tδ является значением изменения температуры за время δt облучения.Then, the focused ultrasound device 1 calculates the maximum temperature [T max(n+1) , ..., T max(n+m) ], (540). In this case, T max(n+1) is the maximum value of max[T δ D(0) n+1 , T δ D(0) n+m ], T max(n+m) is the maximum value of max[T δ D(L) n+1 , T δ D(L) n+m ], and T δ is the value of the temperature change during irradiation time δt.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука определяет положение, характеризующееся минимальным значением min[Tmax(n+1),Tmax(n+2),Tmax(n+3),…, Tmax(n+m)] (значение координаты точки с наименьшим изменением температуры), в качестве положения следующей точки терапии, (550). Этап 550 может повторяться m раз, и, если значение изменения температуры оказывается меньше, чем предварительно установленное значение температуры, то соответствующая точка терапии может быть в итоге определена в качестве следующей точки терапии.Then the focused ultrasound device 1 determines the position characterized by the minimum value min[T max(n+1) ,T max(n+2) ,T max(n+3) ,…, T max(n+m) ] (coordinate value points with the smallest temperature change) as the position of the next therapy point, (550). Step 550 may be repeated m times, and if the temperature change value is less than the preset temperature value, then the corresponding therapy point may ultimately be determined as the next therapy point.
Фиг. 6 является схемой структуры, полученной двумерным анализом трехмерной структуры целевой области, для описания способа позиционирования следующей точки терапии с учетом расстояния и способа позиционирования следующей точки терапии с учетом расстояния и температуры, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 6 is a structure diagram obtained by two-dimensional analysis of the three-dimensional structure of a target area to describe a method for positioning a next therapy point based on distance and a method for positioning a next therapy point based on distance and temperature, according to an embodiment of the present invention.
Структура состоит из связывающей сети, в которой следующие точки-кандидаты терапии связаны от PTn+1 до PTn+m вдоль предварительно установленной траектория. Траектория может быть установлена произвольно и может быть предварительно установлена в соответствии с алгоритмом, который определяет последовательность терапии. Термин «PT(0)n» означает самую последнюю точку терапии, которая является той же самой точкой, что и PTn (PT(0)n=PTn). Точка PT(L)n является L-той предыдущей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии. Число L представляет L-тое облучение до самой последней точки PT(0)n терапии. Например, точка PT(1)n терапии является первой предыдущей точкой терапии, которая является первой предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, точка PT(2)n терапии является второй предыдущей точкой терапии, которая является второй предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии, и точка PT(L)n терапии является L-той предыдущей точкой терапии, которая является L-той предшествующей точкой терапии до самой последней точки PT(0)n терапии.The structure consists of a connecting network in which the next candidate therapy points are connected from PT n+1 to PT n+m along a predefined trajectory. The trajectory can be set arbitrarily and can be preset according to an algorithm that determines the sequence of therapy. The term “PT(0) n ” means the most recent therapy point, which is the same point as PT n (PT(0) n =PT n ). Point PT(L) n is the Lth previous therapy point up to the most recent therapy point PT(0) n . The number L represents the L-irradiation up to the very last point PT(0) n of therapy. For example, therapy point PT(1) n is the first previous therapy point, which is the first previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , therapy point PT(2) n is the second previous therapy point, which is the second previous point therapy point to the most recent therapy point PT(0) n , and the therapy point PT(L) n is the L-th previous therapy point, which is the L-th previous therapy point to the most recent therapy point PT(0) n .
Процесс позиционирования следующей точки терапии с использованием расстояния описан далее со ссылкой на структуру, показанную на фиг. 6.The process of positioning the next therapy point using the distance is described next with reference to the structure shown in FIG. 6.
Как показано на фиг. 1 и 6, чтобы позиционировать следующую точку терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение расстояния между каждой из следующих точек-кандидатов PTn+1-PTn+m терапии и каждой предыдущей точкой терапии вдоль траектории. Например, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(0)n+1,…, D(0)n+m] расстояния между самой последней точкой PT(0)n терапии и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Кроме того, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(L)n+1,…, D(L)n+m] расстояния между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке PT(0)n терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии.As shown in FIG. 1 and 6, to position the next therapy point, the focused ultrasound device 1 calculates a distance value between each of the next candidate therapy points PT n+1 -PT n+m and each previous therapy point along the trajectory. For example, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(0) n+1 ,..., D(0) n+m ] of the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. In addition, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(L) n+1 ,..., D(L) n+m ] of the distance between the L-th therapy point PT(L) n preceding the most recent point PT(0) n therapy, and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy.
D(0)n+1=|PTn+1-PT(0)n|, D(1)n+1=|PTn+1-PT(1)n|,…, D(L)n+1=|PTn+1-PT(L)n|,D(0) n+1 =|PT n+1 -PT(0) n |, D(1) n+1 =|PT n+1 -PT(1) n |,…, D(L) n+ 1 =|PT n+1 -PT(L) n |,
D(0)n+2=|PTn+2-PT(0)n|, D(1)n+2=|PTn+2-PT(1)n|,…, D(L)n+2=|PTn+2-PT(L)n|,D(0) n+2 =|PT n+2 -PT(0) n |, D(1) n+2 =|PT n+2 -PT(1) n |,…, D(L) n+ 2 =|PT n+2 -PT(L) n |,
D(0)n+m=|PTn+m-PT(0)n|, D(1)n+m=|PTn+m-PT(1)n|,…, D(L)n+m=|PTn+m-PT(L)n|D(0) n+m =|PT n+m -PT(0) n |, D(1) n+m =|PT n+m -PT(1) n |,…, D(L) n+ m =|PT n+m -PT(L) n |
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет максимальное расстояние [D(0)max,…, D(L)max]. Значение D(0)max является максимальным значением из [D(0)n+1,…, D(0)n+m], т.е. max[D(0)n+1,…, D(0)n+m], и является наибольшим значением расстояния от самой последней точки PT(0)n терапии. Значение D(L)max является максимальным значением из [D(L)n+1,…, D(L)n+m], т.е. max[D(L)n+1,…, D(L)n+m], и является наибольшим значением расстояния от L-той предыдущей точки PT(L)n терапии.Then, the focused ultrasound device 1 calculates the maximum distance [D(0) max ,..., D(L) max ]. The value D(0) max is the maximum value from [D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ], i.e. max[D(0) n+1 ,…, D(0) n+m ], and is the largest value of the distance from the most recent point PT(0) n of therapy. The value D(L) max is the maximum value from [D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], i.e. max[D(L) n+1 ,…, D(L) n+m ], and is the largest value of the distance from the Lth previous point PT(L) n of therapy.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука присваивает весовой коэффициент каждому максимальному значению [D(0)max,…, D(L)max], затем вычисляет суммарное расстояние [W(0)*D(0)max,+…+ W(L)*D(L)max] путем суммирования взвешенных максимальных значений и определяет положение, характеризующееся максимальным суммарным расстоянием max[W(0)*D(0)max,+…+ W(L)*D(L)max] (значение координаты наиболее удаленной точки), в качестве положения следующей точки терапии, (450). В данном случае, каждое значение W(0),… и W(L) представляет собой весовой коэффициент и является вещественным числом меньше чем 1 и больше или меньше чем 0. Больший весовой коэффициент может присваиваться точке терапии, более поздней, чем более ранняя точка терапии из предыдущих точек терапии, и весовой коэффициент может изменяться пользователем.Then the focused ultrasound device 1 assigns a weighting factor to each maximum value [D(0) max ,..., D(L) max ], then calculates the total distance [W(0)*D(0) max ,+...+ W(L) *D(L) max ] by summing the weighted maximum values and determines the position characterized by the maximum total distance max[W(0)*D(0) max ,+…+ W(L)*D(L) max ] (coordinate value most distant point) as the position of the next therapy point, (450). In this case, each value of W(0),... and W(L) represents a weight and is a real number less than 1 and greater or less than 0. A greater weight may be assigned to a therapy point later than an earlier point. therapy from previous therapy points, and the weighting factor can be changed by the user.
В другом примере, процесс позиционирования следующей точки терапии с использованием температуры описан далее со ссылкой на структуру, показанную на фиг. 6.In another example, a process for positioning the next therapy point using temperature is described next with reference to the structure shown in FIG. 6.
Как показано на фиг. 1 и 6, чтобы позиционировать следующую точку терапии, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение расстояния между каждой из следующих точек-кандидатов PTn+1-PTn+m терапии и каждой предыдущей точкой терапии вдоль траектории. Например, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(0)n+1,…, D(0)n+m] расстояния между самой последней точкой терапии PT(0)n и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии. Кроме того, устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение [D(L)n+1,…, D(L)n+m] расстояния между L-той точкой PT(L)n терапии, предшествующей самой последней точке PT(0)n терапии, и каждой из следующих точек-кандидатов [PTn+1,…, PTn+m] терапии.As shown in FIG. 1 and 6, to position the next therapy point, the focused ultrasound device 1 calculates a distance value between each of the next candidate therapy points PT n+1 -PT n+m and each previous therapy point along the trajectory. For example, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(0) n+1 ,..., D(0) n+m ] of the distance between the most recent therapy point PT(0) n and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy. In addition, the focused ultrasound device 1 calculates the value [D(L) n+1 ,..., D(L) n+m ] of the distance between the L-th therapy point PT(L) n preceding the most recent point PT(0) n therapy, and each of the following candidate points [PT n+1 ,…, PT n+m ] therapy.
D(0)n+1=|PTn+1-PT(0)n|, D(1)n+1=|PTn+1-PT(1)n|,…, D(L)n+1=|PTn+1-PT(L)n|,D(0) n+1 =|PT n+1 -PT(0) n |, D(1) n+1 =|PT n+1 -PT(1) n |,…, D(L) n+ 1 =|PT n+1 -PT(L) n |,
D(0)n+2=|PTn+2-PT(0)n|, D(1)n+2=|PTn+2-PT(1)n|,…, D(L)n+2=|PTn+2-PT(L)n|,D(0) n+2 =|PT n+2 -PT(0) n |, D(1) n+2 =|PT n+2 -PT(1) n |,…, D(L) n+ 2 =|PT n+2 -PT(L) n |,
D(0)n+m=|PTn+m-PT(0)n|, D(1)n+m=|PTn+m-PT(1)n|,…, D(L)n+m=|PTn+m-PT(L)n|D(0) n+m =|PT n+m -PT(0) n |, D(1) n+m =|PT n+m -PT(1) n |,…, D(L) n+ m =|PT n+m -PT(L) n |
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет значение температуры путем преобразования значений расстояния в значение температуры. Значение Tδ является значением изменения температуры за время δt облучения в предварительно установленном режиме облучения. В данном случае, значение изменения температуры может быть получено путем облучения сфокусированным ультразвуком, и значение изменения температуры можно получить моделированием, исходя из того, что температура имеет обратно пропорциональную зависимость от расстояния.Then the focused ultrasound device 1 calculates the value temperature by converting distance values to temperature values. The T δ value is the value of the temperature change during irradiation time δt in a preset irradiation mode. In this case, the temperature change value can be obtained by focused ultrasound irradiation, and the temperature change value can be obtained by simulation, based on the fact that temperature has an inverse relationship with distance.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука вычисляет максимальную температуру [Tmax(n+1),…, Tmax(n+m)]. В данном случае, Tmax(n+1) является максимальным значением max[TδD(0)n+1,…, TδD(0)n+m], Tmax(n+m) является максимальным значением max[TδD(L)n+1,…, TδD(L)n+m], и Tδ является значением изменения температуры за время δt облучения.Then, the focused ultrasound device 1 calculates the maximum temperature [T max(n+1) , ..., T max(n+m) ]. In this case, T max(n+1) is the maximum value of max[T δ D(0) n+1 ,…, T δ D(0) n+m ], T max(n+m) is the maximum value of max [T δ D(L) n+1 ,…, T δ D(L) n+m ], and T δ is the value of the temperature change during irradiation time δt.
Затем устройство 1 сфокусированного ультразвука определяет положение, характеризующееся минимальным значением min[Tmax(n+1),Tmax(n+2),Tmax(n+3),…, Tmax(n+m)] (значение координаты точки с наименьшим изменением температуры) в качестве положения следующей точки терапии. Вышеописанная операция может выполняться m раз, и, если значение изменения температуры оказывается меньше, чем предварительно установленное значение температуры, соответствующая точка терапии может быть в итоге определена в качестве следующей точки терапии.Then the focused ultrasound device 1 determines the position characterized by the minimum value min[T max(n+1) ,T max(n+2) ,T max(n+3) ,…, T max(n+m) ] (coordinate value points with the smallest temperature change) as the position of the next therapy point. The above operation can be performed m times, and if the temperature change value is smaller than the preset temperature value, the corresponding therapy point can be finally determined as the next therapy point.
Фиг. 7 и 8 являются схемами, поясняющими эффект излучения сфокусированного ультразвука с учетом положения предыдущей точки терапии в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 7 and 8 are diagrams for explaining the effect of focused ultrasound radiation taking into account the position of the previous therapy point according to an embodiment of the present invention.
В частности, фиг. 7 является схемой, поясняющей случай, когда в зоне воздействия происходит повышение температуры, при облучении сфокусированным ультразвуком, без учета положения предыдущей точки терапии, и фиг. 8 является схемой, поясняющей случай, когда повышение температуры в зоне воздействия предотвращается во время облучения сфокусированным ультразвуком с учетом положения предыдущей точки терапии, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In particular, FIG. 7 is a diagram explaining the case where a temperature increase occurs in the treatment area when irradiated with focused ultrasound, without taking into account the position of the previous therapy point, and FIG. 8 is a diagram for explaining a case where temperature rise in the treatment area is prevented during focused ultrasound irradiation taking into account the position of the previous treatment point, according to an embodiment of the present invention.
В соответствии с вариантом осуществления, с применением способа ультразвуковой терапии с целью стимуляции зоны воздействия или улучшения осуществления доставки лекарственного препарата с помощью механической энергии, вместо термальной терапии, можно минимизировать повышение температуры зоны воздействия и максимально использовать механическую энергию. Например, положение следующей точки терапии определяют с учетом положения по меньшей мере одной предыдущей точки терапии сфокусированным ультразвуком и, следовательно, повышение температуры в зоне воздействия можно минимизировать.According to an embodiment, by using an ultrasound therapy method to stimulate the treatment area or improve drug delivery using mechanical energy, instead of thermal therapy, it is possible to minimize the temperature increase of the treatment area and maximize the use of mechanical energy. For example, the position of the next therapy point is determined taking into account the position of at least one previous focused ultrasound therapy point and, therefore, the temperature increase in the treatment area can be minimized.
Выше, настоящее изобретение описано с особым вниманием к примерным вариантам осуществления. Специалистам в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение, может быть ясно, что настоящее изобретение можно реализовать в видоизмененных формах, не отклоняющихся от существенного признака настоящего изобретения. Следовательно, раскрытые варианты осуществления следует считать иллюстративными, а не определяющими. Объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием, и все различия в пределах объема его эквивалентов должны толковаться как содержащиеся в настоящем изобретении.Above, the present invention has been described with particular reference to exemplary embodiments. Those skilled in the art to which the present invention relates will appreciate that the present invention can be practiced in modified forms without deviating from the essential features of the present invention. Accordingly, the disclosed embodiments should be considered illustrative and not definitive. The scope of the present invention is determined by the appended claims and not by the foregoing description, and all differences within the scope of its equivalents are to be construed as contained in the present invention.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Настоящее изобретение можно эффективно применять в рамках метода определения наиболее безопасного положения с учетом информации о предыдущем положении терапии, при выборе положения в соответствии с последовательностью терапии, чтобы выбирать место терапии, сводящее к минимуму поражение, такое как термотравма или воздействие энергии излучения или материала (например, сфокусированного ультразвука), с целью терапии.The present invention can be effectively used as part of a method for determining the safest position, taking into account information about the previous therapy position, when choosing a position according to the sequence of therapy to select a therapy site that minimizes damage, such as thermal injury or exposure to radiation energy or material (for example , focused ultrasound), for the purpose of therapy.
Claims (60)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2021-0000782 | 2021-01-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817973C1 true RU2817973C1 (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1293926C (en) * | 2000-11-28 | 2007-01-10 | 因赛泰克-特克斯索尼克斯公司 | Thermal treatment system |
| KR20140008103A (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-21 | 삼성전자주식회사 | A method and apparatus for generating a treatment plan to be provided to a focused ultrasound therapy apparatus |
| RU2657950C2 (en) * | 2012-04-12 | 2018-06-18 | Конинклейке Филипс Н.В. | High intensity focused ultrasound with capacitive micromachined transducers |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1293926C (en) * | 2000-11-28 | 2007-01-10 | 因赛泰克-特克斯索尼克斯公司 | Thermal treatment system |
| RU2657950C2 (en) * | 2012-04-12 | 2018-06-18 | Конинклейке Филипс Н.В. | High intensity focused ultrasound with capacitive micromachined transducers |
| KR20140008103A (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-21 | 삼성전자주식회사 | A method and apparatus for generating a treatment plan to be provided to a focused ultrasound therapy apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100895358B1 (en) | Method and apparatus for high-intensity focused ultrasound therapy | |
| US20210322792A1 (en) | Methods and Systems for Controlling Acoustic Energy Deposition Into A Medium | |
| JP6934933B2 (en) | Ultrasonic autofocusing with reflection | |
| US20090088625A1 (en) | Photonic Based Non-Invasive Surgery System That Includes Automated Cell Control and Eradication Via Pre-Calculated Feed-Forward Control Plus Image Feedback Control For Targeted Energy Delivery | |
| RU2519378C2 (en) | Ultrasonic therapy method and system | |
| JP6006473B2 (en) | System and method for tracking and guiding a dense focused ultrasound beam | |
| KR102512194B1 (en) | Device for treatment of a tissue | |
| JP6618537B2 (en) | System and method for optimizing transcranial ultrasound treatment | |
| KR102111453B1 (en) | Apparatus for Extracorporeal Shock Wave Therapy | |
| RU2014130093A (en) | CALCULATION OF THE ESTIMATED VALUE OF THE INTENSITY OF ULTRASONIC RADIATION USING THE INCORRECT SUM OF ULTRASONIC PRESSURE FORMED BY A SET OF CONVERTER ELEMENTS | |
| RU2817973C1 (en) | Focused ultrasound device and method of setting order of focused ultrasound therapy of said device | |
| US10004922B2 (en) | Apparatus for generating focused ultrasound waves with reduced treatment time | |
| US20240050773A1 (en) | Focused ultrasound device and method for setting order of focused ultrasound treatment thereof | |
| US20170303987A1 (en) | Ultrasonic treatment apparatus | |
| EP3476436A1 (en) | Ultrasonic therapy device using hifu and control method thereof | |
| JP2012529962A (en) | Imaging system for imaging viscoelastic media | |
| KR101808832B1 (en) | Ultrasonic therapy apparatus using high intensity focused ultrasound and the control method thereof | |
| CN117045992A (en) | Ultrasound ablation system, electronic device, and readable storage medium | |
| JP2023085499A (en) | Delivery of energy to target region of patient's body to precisely satisfy therapeutic requirements | |
| KR20230099179A (en) | Transducers with multi-focus control for fast treatment | |
| AU2018219996A1 (en) | Videographic display of real-time medical treatment |