專利名稱：溫?zé)嶂委熝b置和用于實(shí)施溫?zé)嶂委煹姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫?zé)嶂委熝b置和一種用于實(shí)施溫?zé)嶂委煹姆椒?，并且特別是用于 控制和監(jiān)視治療上應(yīng)用的熱能沉積的一種裝置和一種方法。
背景技術(shù)：
在大量臨床領(lǐng)域?qū)⒕植繜崮艹练e視為大有可為的治療方法。目前的應(yīng)用領(lǐng)域從腫 瘤切除到肥胖治療或用于熱引起的局部施用藥物。不管何種應(yīng)用都要求，給出的能量?jī)H集 中于期望的身體部位或組織區(qū)域中并且僅在那里起作用，而健康的組織和特別是關(guān)鍵的結(jié) 構(gòu)、例如神經(jīng)保持不受影響。因此，治療實(shí)施包括以下功能-定義目標(biāo)區(qū)域和其它重要結(jié)構(gòu)，例如有危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)，如神經(jīng)；_監(jiān)視治療過(guò)程；以及-確定結(jié)果。按照現(xiàn)有技術(shù)可以對(duì)于目標(biāo)區(qū)域和其它重要結(jié)構(gòu)的定義使用多個(gè)用于診斷地采 樣或圖像產(chǎn)生的裝置，例如磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射斷層造影(PET)、計(jì)算機(jī)斷層造 影(CT)、超聲波檢查等等。重要的是，在治療裝置和治療監(jiān)視裝置的坐標(biāo)系中提供這些信 息。這通常通過(guò)在治療和監(jiān)視參考框架中診斷數(shù)據(jù)組的共同配準(zhǔn)或結(jié)合來(lái)進(jìn)行。這通常在 使用多個(gè)裝置的多個(gè)數(shù)據(jù)組的條件下進(jìn)行。為了進(jìn)行這樣的共同配準(zhǔn)，有效的是，監(jiān)視裝置 能夠或者直接定義目標(biāo)區(qū)域或其它結(jié)構(gòu)、或者定義既在監(jiān)視裝置也在診斷裝置中是可見的 輔助定向點(diǎn)。優(yōu)選地為了控制治療使用磁共振成像或超聲波檢查，因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁┒鄠€(gè) 期望的功能。為了規(guī)劃并監(jiān)視熱能輸送，控制裝置還能夠提供對(duì)于所謂的“治療模型”的輔助信 息。這使得可以確定對(duì)于熱能輸送的參數(shù)。在溫?zé)嶂委煹那闆r下，與組織的冷卻相關(guān)的灌 注是非常重要的參數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中例如使用MRI或超聲波檢查，以便確定該參數(shù)。然后 主治醫(yī)生例如可以在切除的區(qū)域使用脈管化(Vaskularisation)，以便根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)確定所 需的能量劑量。另一個(gè)重要的參數(shù)是血液中的氧積聚。可以結(jié)合其它療法，例如輻射療法 或者說(shuō)放射療法使用溫?zé)岑煼āＴ诜派浏煼ㄖ兄档闷谕氖?，提高組織中的氧積聚，以防止 組織缺氧的保護(hù)效應(yīng)。在其它組合的療法中將化學(xué)療法與溫?zé)岑煼ㄟM(jìn)行組合。例如開發(fā) 包含藥物的特殊的載體，其在血流中是穩(wěn)定的并且通過(guò)熱能被激活。例如可以通過(guò)聚焦的 超聲波來(lái)輸送熱能(8thInternational Symposium on TherapeuticUltrasound,"Creating the Infrastructure for Validated Ultrasound Guided DrugDelivery", K. Ferrara, D. Kruse, et al. , Minneapolis, USA,10. -13. September2008)。盡管在現(xiàn)有技術(shù)中一些研究原型(Forschungsprototypen)和一些產(chǎn)品輸送熱 能，無(wú)需實(shí)際上監(jiān)視組織內(nèi)部的空間上和時(shí)間上溫度改變，但是這樣的方案在其可應(yīng)用性 上是非常有限的。目前無(wú)需溫度測(cè)量而使用的技術(shù)的例子例如是激光感應(yīng)的熱能療法 (LITT，也作為激光切割而公知)、射頻切割(RFA，也稱為RFITT)和利用高強(qiáng)度聚焦的超聲 波的療法(HIFU，也稱為FUS而公知)。在這樣的非溫度監(jiān)視的治療中的另一個(gè)問(wèn)題是對(duì)于醫(yī)療設(shè)備存在的許可確定(Zulassungsbestimmungen)，例如CE標(biāo)志或FDA。由此通常監(jiān)視 熱能輸送和組織對(duì)此的反應(yīng)。因?yàn)榇殴舱癯上?MRI)能夠測(cè)量相對(duì)溫度，所以使用該技術(shù)， 以監(jiān)視切割。然而MRI的使用具有特定的缺陷裝置是非常昂貴的、具有小的時(shí)間分辨率并 且溫?zé)嶂委熝b置只能很難地與磁共振成像一起被使用。超聲波檢查成本極其有利并且快速，并且使用在放射性專家、例如泌尿科醫(yī)生 和婦科醫(yī)生中廣泛采用的裝置。一種替換的方案基于超聲波，其中在使用超聲波的條件 下采集機(jī)械阻抗的取決于溫度的改變。這點(diǎn)由西門子申請(qǐng)了專利(US5370121A1)。同樣 在使用超聲波的條件下在利用剪波(Scherwellen)的成像中的新近發(fā)展是大有可為的 (US5764448B2, US5810731A1)。然而機(jī)械性能的改變僅在如下的水平(Pegel)的情況下出 現(xiàn)在該水平的情況下發(fā)生不可逆的組織改變。由此，如果僅僅小的溫度改變而沒有組織損 傷，則該技術(shù)是不可應(yīng)用的。然而，在對(duì)于局部熱能沉積的校準(zhǔn)時(shí)并且在對(duì)應(yīng)該保持不受影 響的組織的監(jiān)視時(shí)，這點(diǎn)是值得期望的。已經(jīng)表明，直接測(cè)量溫度通常是困難的。Viktorl. Pasechnik提出了一種方法并 且介紹了一種在使用超聲波的條件下對(duì)于組織的布朗運(yùn)動(dòng)的直接測(cè)量的仿真(ASA/EAA/ DAGA' 99 Meeting，Berlin的出版物4aBB7)。然而未知的是，該方法是否曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)過(guò)。很 可能由溫度差產(chǎn)生的噪聲差非常小，因?yàn)轶w溫升高10° K僅為近似3%。類似于早期的診斷成像和治療規(guī)劃，存在大量的裝置，用于確定治療的結(jié)果。為了 確定治療的效果和效率，在治療參考框架內(nèi)監(jiān)視裝置的共同配準(zhǔn)是具有優(yōu)勢(shì)的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的前面提到的問(wèn)題，因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種 用于實(shí)施溫?zé)岑煼ǖ母倪M(jìn)的裝置。按照本發(fā)明，提供一種溫?zé)嶂委熝b置，其包括發(fā)送器、接收器和處理單元。發(fā)送器 能夠?qū)⒏吣茌椛浒l(fā)送到患者的治療區(qū)域中。高能輻射具有對(duì)于溫?zé)岑煼ê线m的功率。高 能輻射例如可以包括一個(gè)或多個(gè)高能輻射脈沖，其一方面具有對(duì)于溫?zé)岑煼ê线m的功率并 且另一方面具有對(duì)于熱聲成像(thermoakustischeBildgebung)合適的長(zhǎng)度。這樣的脈沖 長(zhǎng)度例如為一個(gè)微秒或更短。接收器能夠采集從治療區(qū)域作為對(duì)入射到治療區(qū)域中的高能 輻射的響應(yīng)而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)。來(lái)自治療區(qū)域的聲音信號(hào)的這樣的輻射也被稱為熱聲輻 射。在按照高能輻射脈沖形式發(fā)送高能輻射時(shí)，可以借助接收器與高能輻射脈沖的發(fā)送同 步地采集聲音信號(hào)。溫?zé)嶂委熝b置的處理裝置與發(fā)送器以及接收器耦合。處理裝置能夠自 動(dòng)地從采集的聲音信號(hào)中確定關(guān)于治療區(qū)域的信息。關(guān)于治療區(qū)域的信息例如可以是治療 區(qū)域的溫度、治療區(qū)域的溫度變化、治療區(qū)域的解剖圖像、治療區(qū)域的結(jié)構(gòu)、治療區(qū)域的結(jié) 構(gòu)改變、治療區(qū)域中的生理的改變、治療區(qū)域中的細(xì)胞標(biāo)記物的改變或者治療區(qū)域中的分 子標(biāo)記物的改變。因?yàn)闊崧曅?yīng)(根據(jù)熱膨脹系數(shù))提供了對(duì)于局部成像的能量的信息，所以可以 從中確定治療區(qū)域的溫度。由此，利用溫?zé)嶂委熝b置可以在溫?zé)嶂委熎陂g例如關(guān)于溫度提高或者借助熱聲成 像來(lái)監(jiān)視治療區(qū)域。由此，在治療期間可以監(jiān)視在治療區(qū)域中溫?zé)嶂委煹男Ч蜻M(jìn)展。不 需要其它用于監(jiān)視治療區(qū)域的裝置，由此能夠節(jié)省成本并且能夠更快地實(shí)施溫?zé)岑煼ā?br> 按照一種實(shí)施方式，處理單元被構(gòu)造用于，借助發(fā)送器根據(jù)關(guān)于治療區(qū)域確定的 信息繼續(xù)發(fā)送高能輻射脈沖。例如，如果在溫?zé)岑煼ㄩ_始時(shí)確定了在治療區(qū)域中期望的目 標(biāo)溫度，則處理單元可以借助關(guān)于治療區(qū)域確定的信息連續(xù)監(jiān)視治療區(qū)域中的溫度并且通 過(guò)發(fā)送器一直繼續(xù)發(fā)送高能輻射脈沖，直到達(dá)到治療區(qū)域中的期望的溫度。替換地，還可以 將關(guān)于治療區(qū)域中的溫度的信息或者關(guān)于治療區(qū)域的前面提到的信息中的一個(gè)提供給主 治醫(yī)生，然后醫(yī)生根據(jù)這些信息允許繼續(xù)發(fā)送高能輻射脈沖。聲音信號(hào)例如可以是超聲波信號(hào)，可以借助于在熱聲成像中公知的接收器來(lái)采集 該超聲波信號(hào)。此外，還可以使用熱聲成像中公知的例如用于成像或者用于確定治療區(qū)域 的溫度的其它處理方法。由此提供了用于監(jiān)視溫?zé)嶂委煹目煽康姆椒?。溫?zé)嶂委熝b置還可以包括與所述處理單元耦合的圖像處理裝置。圖像處理裝置能 夠從關(guān)于治療區(qū)域的確定的信息中產(chǎn)生治療區(qū)域的圖像信息。還可以這樣構(gòu)造圖像處理 裝置，使得其能夠確定治療區(qū)域的目標(biāo)結(jié)構(gòu)和/或治療區(qū)域的周圍中的重要結(jié)構(gòu)或目標(biāo)結(jié) 構(gòu)。由此，借助圖像處理裝置可以精確地定位目標(biāo)結(jié)構(gòu)并且在溫?zé)嶂委熎陂g監(jiān)視目標(biāo)結(jié)構(gòu)。 此外，還可以識(shí)別重要的或關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)、例如神經(jīng)，以避免在這些重要的或關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)中的 能量沉積。還可以這樣構(gòu)造圖像處理裝置，使得其能夠確定對(duì)于治療區(qū)域中的能量沉積的度 量。由此，可以監(jiān)視溫?zé)嶂委煹男Ч⑶彝瑫r(shí)通過(guò)改變發(fā)送器的布置或聚焦將溫?zé)岑煼ǜ?精確地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域。還可以這樣構(gòu)造圖像處理裝置，使得其能夠確定治療區(qū)域中的溫度、特別是在目 標(biāo)結(jié)構(gòu)中和治療區(qū)域周圍的重要的或關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)中的溫度。由此，可以在治療期間監(jiān)視溫 熱療法的效果，并且同時(shí)確保，不需治療的鄰近的關(guān)鍵區(qū)域?qū)嶋H上不會(huì)受到溫?zé)岑煼ǖ挠?響。高能輻射可以包括高能地聚焦的超聲波、射頻波或激光波。因?yàn)樗腥N能量輻 射都會(huì)導(dǎo)致治療區(qū)域中目標(biāo)結(jié)構(gòu)的變熱，所以所有提到的能量輻射對(duì)于按照本發(fā)明的溫?zé)?治療裝置的使用都是合適的。按照另一種實(shí)施方式，還可以這樣構(gòu)造溫?zé)嶂委熝b置的發(fā)送器，使得其在合適的 控制的情況下能夠?qū)⒌湍茌椛涿}沖發(fā)送到治療區(qū)域中。低能輻射脈沖是具有對(duì)于溫?zé)岑煼?不合適的功率的輻射脈沖，即，其具有對(duì)于溫?zé)岑煼▉?lái)說(shuō)太小的功率，也就是說(shuō)，輻射脈沖 的強(qiáng)度不足以引起治療區(qū)域中不可逆的改變。還可以這樣構(gòu)造溫?zé)嶂委熝b置的接收器，使 得其能夠采集從治療區(qū)域根據(jù)被入射到治療區(qū)域中的低能輻射脈沖而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)。 處理裝置又能夠從該聲音信號(hào)中確定關(guān)于治療區(qū)域的另一個(gè)信息。該另一個(gè)信息例如可以 包括治療區(qū)域的解剖圖像、治療區(qū)域中的生理、治療區(qū)域中的細(xì)胞標(biāo)記物、治療區(qū)域中的分 子標(biāo)記物或者對(duì)于治療區(qū)域中的低能輻射脈沖的效果的度量。由此，利用溫?zé)嶂委熝b置可 以規(guī)劃溫?zé)岑煼?，而沒有已經(jīng)產(chǎn)生治療區(qū)域中不可逆的改變。因?yàn)槔猛粋€(gè)發(fā)送器既可 以產(chǎn)生用于治療區(qū)域的檢查的低能輻射脈沖也可以產(chǎn)生用于治療區(qū)域的實(shí)際的治療的高 能輻射脈沖，所以自動(dòng)地確保了，發(fā)送器具有合適的位置，用于治療區(qū)域中的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的治 療。此外，在借助低能輻射脈沖的溫?zé)岑煼ǖ囊?guī)劃中就已經(jīng)可以作出關(guān)于治療區(qū)域中高能 輻射脈沖的預(yù)計(jì)的效果的斷言。低能輻射脈沖可以包括適合于產(chǎn)生治療區(qū)域的超聲波圖像的超聲波。根據(jù)超聲波圖像可以設(shè)置發(fā)送器相對(duì)于治療區(qū)域的最佳取向并且然后借助同一個(gè)發(fā)送器借助高能的 和聚焦的超聲波實(shí)施溫?zé)岑煼?。按照一種實(shí)施方式，所述裝置還包括磁共振設(shè)備，后者被構(gòu)造用于借助共振測(cè)量 采集關(guān)于治療區(qū)域的磁共振信息。磁共振信息例如可以包括治療區(qū)域的溫度、治療區(qū)域的 溫度改變或者治療區(qū)域的解剖圖像。通過(guò)使用溫?zé)嶂委熝b置與磁共振設(shè)備的組合，可以提 高溫?zé)岑煼ǖ囊?guī)劃和分析的精度。可以將借助溫?zé)嶂委熝b置的接收器在溫?zé)岑煼ㄖ盎蚱?間采集的關(guān)于治療區(qū)域的信息與磁共振設(shè)備的在溫?zé)岑煼ㄖ盎蚱陂g采集的信息進(jìn)行比 較。溫?zé)嶂委熝b置的信息基于熱聲效應(yīng)，而磁共振設(shè)備的信息基于磁共振效應(yīng)的原理。因 為熱聲效應(yīng)和磁共振效應(yīng)遭受不同的干擾和失真，這樣的干擾和失真可以通過(guò)兩種信息的 組合來(lái)補(bǔ)償并且由此可以達(dá)到更高的精度。按照本發(fā)明，還提供了一種用于實(shí)施溫?zé)岑煼ǖ姆椒?。在該方法中，將高能輻射脈 沖發(fā)送到患者的治療區(qū)域中。高能輻射脈沖具有適合于溫?zé)岑煼ǖ墓β剩?，其具有產(chǎn)生在 治療區(qū)域中的不可逆的改變的功率。按照本方法，采集從治療區(qū)域作為對(duì)被入射到治療區(qū) 域中的高能輻射脈沖的響應(yīng)而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)，優(yōu)選是超聲波信號(hào)。借助于采集的聲音 信號(hào)自動(dòng)地確定關(guān)于治療區(qū)域的信息。該信息例如可以是治療區(qū)域的溫度、治療區(qū)域的溫 度變化、治療區(qū)域的解剖圖像、治療區(qū)域的結(jié)構(gòu)、治療區(qū)域的結(jié)構(gòu)改變、治療區(qū)域中的生理 的改變、治療區(qū)域中的細(xì)胞標(biāo)記物的改變或者治療區(qū)域中的分子標(biāo)記物的改變。由此，該方 法使得可以在治療區(qū)域的治療期間獲得關(guān)于治療區(qū)域的信息，用于例如根據(jù)這些信息控制 所述治療。高能輻射脈沖可以具有適合于熱聲成像的長(zhǎng)度。這樣的脈沖長(zhǎng)度例如可以為一個(gè) 微秒或更少。高能輻射脈沖的長(zhǎng)度確定從治療區(qū)域根據(jù)被入射到治療區(qū)域中的高能輻射脈 沖而產(chǎn)生的聲音信號(hào)的聲波的波長(zhǎng)范圍。因此，例如1微秒的脈沖產(chǎn)生在0至近似IMHz范 圍中的頻率。產(chǎn)生的頻率越高，則熱聲地產(chǎn)生的圖像的分辨率越高。此外，在熱聲成像中還 可以使用患者的生物組織中的聲音信號(hào)的傳播速度，用于建立熱聲圖像。為此可以與高能 輻射脈沖的發(fā)送同步地采集聲音信號(hào)。借助所采集的聲音信號(hào)然后可以產(chǎn)生治療區(qū)域的圖 像信息。圖像信息的產(chǎn)生例如可以借助用于熱聲成像的公知方法來(lái)產(chǎn)生。根據(jù)從聲音信號(hào)中產(chǎn)生的信息，特別是治療區(qū)域的圖像信息或治療區(qū)域的溫度信 息，可以將其它高能輻射脈沖發(fā)送到治療區(qū)域中。由此，可以自動(dòng)地控制溫?zé)嶂委熁蛘咦詣?dòng) 的在超過(guò)預(yù)定的邊界值的情況下中斷溫?zé)嶂委煛０凑找环N實(shí)施方式，借助于自動(dòng)確定的圖像信息確定治療區(qū)域的目標(biāo)結(jié)構(gòu)和/或 在治療區(qū)域周圍的重要結(jié)構(gòu)。由此，可以在溫?zé)嶂委熎陂g匹配目標(biāo)區(qū)域，以便一方面實(shí)現(xiàn)更 好的治療結(jié)果并且另一方面保護(hù)重要的或關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)(例如神經(jīng))不受不可逆的損傷。在該方法的另一種實(shí)施方式中，借助事先確定的圖像信息自動(dòng)地確定治療區(qū)域中 的能量沉積。通過(guò)確定治療區(qū)域的能量沉積，可以監(jiān)視治療區(qū)域中的溫?zé)岑煼ǖ男屎托 ο可以借助發(fā)送器作為高能的和聚焦的超聲波、射頻波或激光波將高能輻射脈沖入 射到治療區(qū)域中。輸出高能輻射脈沖的發(fā)送器例如可以借助探針或借助導(dǎo)管被安置在患者 中的治療區(qū)域的附近，或者通過(guò)患者的皮膚將高能輻射脈沖輸出到治療區(qū)域中。為了避免 在發(fā)送器和與發(fā)送器接觸的患者組織之間的過(guò)渡區(qū)域中過(guò)量的熱形成，發(fā)送器可以具有用于過(guò)渡區(qū)域的相應(yīng)的冷卻器。在該方法的另一種實(shí)施方式中，附加地將低能輻射脈沖發(fā)送到治療區(qū)域中。低能 輻射脈沖具有不適合于溫?zé)岑煼ǖ?、即太小的功率。采集從治療區(qū)域根據(jù)被入射到治療區(qū) 域中的低能輻射脈沖而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)，并且借助采集的聲音信號(hào)自動(dòng)確定關(guān)于治療區(qū) 域的信息。該信息例如可以包括治療區(qū)域的解剖圖像、治療區(qū)域中的生理、治療區(qū)域中的細(xì) 胞的標(biāo)記物、治療區(qū)域中的分子的標(biāo)記物或者對(duì)于治療區(qū)域中的低能輻射脈沖的效果的度 量。低能輻射脈沖還可以包括適合于產(chǎn)生治療區(qū)域的超聲波圖像的超聲波。在這種情 況下，從治療區(qū)域作為對(duì)被入射的低能輻射脈沖的響應(yīng)而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)，包括被采集 的并且可以被用于產(chǎn)生治療區(qū)域的超聲波圖像的超聲波。借助于超聲波圖像例如可以識(shí)別 治療區(qū)域中的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的確定，并且提前確定應(yīng)該被排除在利用高能輻射脈沖的照射之外 的重要的或關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，而無(wú)需將高能輻射脈沖發(fā)送到治療區(qū)域中。由此，可以按照封閉的 過(guò)程非常精確地實(shí)施緊接著的溫?zé)嶂委煹囊?guī)劃。按照另一種實(shí)施方式，附加地借助磁共振測(cè)量采集治療區(qū)域的磁共振信息。磁共 振信息例如可以包括治療區(qū)域的溫度、治療區(qū)域的溫度變化或者治療區(qū)域的解剖圖像。因 為磁共振測(cè)量與超聲波測(cè)量遭受不同的干擾和失真，所以可以通過(guò)組合超聲波測(cè)量與磁共 振測(cè)量來(lái)確保溫?zé)嶂委煹母_和更可靠的規(guī)劃和實(shí)施。


以下借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中，圖1示出了按照本發(fā)明的實(shí)施方式的溫?zé)嶂委熝b置，并且圖2示出了按照本發(fā)明的用于實(shí)施溫?zé)嶂委煹姆椒ǖ膶?shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了適合于實(shí)施溫?zé)嶂委煹难b置1。裝置1包括發(fā)送器2、接收器陣列 (Empfangeranordnung ) 5、處理單元7和圖像處理裝置8。發(fā)送器2例如可以是用于輸 出高能輻射的發(fā)送器，其例如輸出高能的聚焦的超聲波、射頻波或激光波。這樣構(gòu)造發(fā)送器 2，使得其可以輸出具有這樣高的能量的能量輻射，使得該能量適合于產(chǎn)生患者的治療區(qū)域 4中的不可逆改變?？梢杂砂l(fā)送器2輸出的功率例如是這樣高，使得其對(duì)于治療區(qū)域4中 的腫瘤切除是合適的。發(fā)送器2例如可以借助探針或?qū)Ч鼙灰氲交颊叩闹委焻^(qū)域4的附 近。為了避免直接與發(fā)送器2的能量輻射面積相接觸的組織區(qū)域的過(guò)熱，發(fā)送器的該能量 輻射面積可以具有冷卻器。如果發(fā)送器是超聲波發(fā)送器，則發(fā)送器可以被構(gòu)造為具有相對(duì) 大的發(fā)送面積和相應(yīng)大的聚焦透鏡，以便將發(fā)送器的輸出端上的能量密度保持為小，從而 避免鄰近的組織的過(guò)熱。特別是在激光作為發(fā)送器的使用中激光前端(Laserspitze)的冷 卻器可以是必需的。在圖1中示出的治療區(qū)域4中除了別的之外有兩種不同的組織類型9和10。組織 類型9例如表示腫瘤組織，借助溫?zé)岑煼ㄒ獙⑵鋼p壞并且根除。相反，組織10表示治療區(qū) 域4中的另一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)，其不應(yīng)該被溫?zé)岑煼〒p壞，因?yàn)槠淅缡巧窠?jīng)組織。如圖1所 示，相對(duì)于患者的治療區(qū)域這樣取向發(fā)送器2，使得由發(fā)送器2輸出的能量輻射3有針對(duì)地作用于治療區(qū)域4中的組織類型9。除了輸出高能輻射，發(fā)送器2還適合于輸出低能輻射，其具有這樣的低的能量，使 得其不會(huì)產(chǎn)生治療區(qū)域4中的不可逆改變。然而，可由發(fā)送器2輸出的高能輻射以及低能 輻射都適合于產(chǎn)生治療區(qū)域4中的組織9、10的熱聲反應(yīng)。高能輻射以及低能輻射都由發(fā) 送器2僅按照例如1微秒或更短的長(zhǎng)度的短脈沖輸出到治療區(qū)域4中。這些短脈沖產(chǎn)生治 療區(qū)域4中的不同組織9、10的變熱。由于變熱，發(fā)生熱膨脹，這導(dǎo)致超聲波6的發(fā)送。不 同的組織9、10產(chǎn)生具有不同強(qiáng)度和不同光譜的超聲波。所產(chǎn)生的超聲波6由接收器陣列5 采集。圖1示出了多個(gè)單個(gè)接收器的矩陣形的布置，從而借助合適地處理在單個(gè)接收器上 接收的聲音信號(hào)能夠進(jìn)行熱聲成像，如在現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣。處理單元7相應(yīng)地控制 發(fā)送器2并且由接收器與發(fā)送器2的控制同步地接收所采集的超聲波信號(hào)。借助圖像處理 裝置8從所接收的超聲波信號(hào)中產(chǎn)生治療區(qū)域4的圖像。由此，利用在圖1中示出的溫?zé)嶂委熝b置1可以規(guī)劃溫?zé)嶂委煟?，精確地檢查治 療區(qū)域4、相應(yīng)地合適地取向發(fā)送器2，以便保護(hù)不應(yīng)進(jìn)行溫?zé)嶂委煹慕M織區(qū)域10并且同時(shí) 將待治療的組織區(qū)域9精確地帶入發(fā)送器2的焦點(diǎn)，并且在利用高能輻射的治療期間連續(xù) 地監(jiān)視治療結(jié)果。以下結(jié)合圖2并結(jié)合流程圖20詳細(xì)描述借助圖1中示出的溫?zé)嶂委熝b置1進(jìn)行 的溫?zé)嶂委煹倪^(guò)程。在圖1的溫?zé)嶂委熝b置1中利用熱聲效應(yīng)，以便規(guī)劃并監(jiān)視治療的能量沉積。首先 定義用于溫?zé)嶂委煹哪繕?biāo)結(jié)構(gòu)和其它重要的結(jié)構(gòu)，諸如神經(jīng)或否則處于危險(xiǎn)中的結(jié)構(gòu)，方 法是確定解剖結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、生理，諸如灌注或細(xì)胞的或分子的標(biāo)記物，例如結(jié)合造影劑。為 此，例如在圖20中在框21中示出的，由發(fā)送器2發(fā)送低能輻射脈沖(框21)，其產(chǎn)生治療區(qū) 域4中的組織9、10的熱膨脹并且由此產(chǎn)生超聲波6。在框22中，由接收器陣列5采集這樣 所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)并且借助處理單元7和圖像處理裝置8處理為熱聲圖像。然后，根據(jù)該圖像信息確定對(duì)于治療的能量沉積的過(guò)程來(lái)說(shuō)是重要的參數(shù)，以便 例如在考慮例如組織的灌注(伴隨組織的冷卻)的條件下確定能量沉積的效率或效果。此 外，識(shí)別關(guān)鍵的區(qū)域(例如神經(jīng)結(jié)構(gòu))，并且相應(yīng)地調(diào)整治療的能量沉積的參數(shù)(框23)。然后，將高能輻射脈沖發(fā)送到治療區(qū)域4中(框24)。與高能輻射脈沖的發(fā)送同步 地采集通過(guò)組織膨脹所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)(框25)。通過(guò)分析超聲波信號(hào)可以直接監(jiān)視能 量沉積的效果并且確定治療進(jìn)展，方法是例如測(cè)量組織膨脹或者監(jiān)視解剖結(jié)構(gòu)的或生理 的或者細(xì)胞的/分子的標(biāo)記物的改變(框25)。在框27中，根據(jù)在框26中確定的治療進(jìn) 展，確定是否應(yīng)該繼續(xù)還是結(jié)束治療。這或者可以自動(dòng)地例如由處理單元7根據(jù)預(yù)定的參 數(shù)來(lái)確定，或者由主治醫(yī)生通過(guò)圖像處理裝置8的用戶界面通過(guò)相應(yīng)的診斷來(lái)決定。如果 繼續(xù)所述治療，則例如可以在框23中繼續(xù)所述治療，從而使用通過(guò)高能輻射脈沖產(chǎn)生的聲 音信號(hào)，以便必要時(shí)再次調(diào)整治療參數(shù)。替換地，還可以在框24中利用不變的治療參數(shù)直 接繼續(xù)所述治療。最后通過(guò)確定解剖結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)、生理(例如灌注)或細(xì)胞的或分子的標(biāo)記物(例 如結(jié)合造影劑)來(lái)確定所述治療的結(jié)果，方法是如前面描述的那樣，由發(fā)送器2發(fā)送低能 輻射脈沖并且根據(jù)低能輻射脈沖由接收器陣列5采集相應(yīng)的超聲波信號(hào)，并且借助處理單 元7和圖像處理裝置8對(duì)于熱聲成像分析相應(yīng)的超聲波信號(hào)。
可以按照簡(jiǎn)單的方式將所述方法與常規(guī)的超聲波檢查(例如A模式、B模式、M模 式、雙模式、剪波超聲波(Scherwellenultraschall)等等)組合。此外，還可以將所述方法 與磁共振成像組合，由此在規(guī)劃和分析中可以達(dá)到更高的精度，因?yàn)槌暡ê痛殴舱裨馐?不同的干擾和失真，在兩種方法的組合中可以相對(duì)地比較這些干擾和失真?？梢栽跍?zé)嶂委煹乃兴璨襟E中使用按照本發(fā)明的裝置和按照本發(fā)明的方 法-定義目標(biāo)結(jié)構(gòu)和其它重要的結(jié)構(gòu)因?yàn)榻柚凑毡景l(fā)明的裝置和按照本發(fā)明的方法，使得可以進(jìn)行熱聲診斷，所 以可能的目標(biāo)區(qū)域和診斷檢查覆蓋了較寬的領(lǐng)域。例如，光聲成像(photoakustische Bildgebung)作為熱聲成像的一個(gè)類別產(chǎn)生用于特殊的光頻率的圖像，其提供對(duì)于血氧積 聚(Blutsauerstoffanreicherung)的成像的或?qū)τ跓晒鈽?biāo)記物的基礎(chǔ)?？梢允褂没谖?波的熱聲成像，以便顯示組織的電磁阻抗。因此，熱聲成像適合于直接顯示目標(biāo)病理和其它 重要的結(jié)構(gòu)。特別是按照與超聲波成像的組合，使得可以與其它成像裝置共同處理。-參數(shù)確定熱聲成像、特別是按照與超聲波成像的組合，提供了直接判斷對(duì)于溫?zé)嶂委煹囊?guī) 劃和應(yīng)用是重要的參數(shù)的可能性。這包括灌注的、氧積聚的、化學(xué)物質(zhì)和藥物載體的積累的 判斷。_監(jiān)視熱能輸送熱聲效應(yīng)，包括光聲效應(yīng)，使得在使用超聲波的條件下可以顯示局部的溫度提高。 這點(diǎn)通過(guò)采集由局部的熱膨脹引起的壓力波來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果按照短脈沖輸送足夠短以避免擴(kuò) 散的入射輻射，則可以將從熱激勵(lì)的體積中發(fā)送的信號(hào)作為球形的超聲波源來(lái)考慮，其取 決于吸收的能量和熱膨脹系數(shù)。通過(guò)測(cè)量從多個(gè)方向發(fā)送的超聲波信號(hào)，如借助圖1中示 出的接收器陣列5所可能的那樣，可以重建源的位置及其強(qiáng)度。由此，可以在溫?zé)嶂委熎陂g 以簡(jiǎn)單的方式監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域。-確定結(jié)果因?yàn)榻柚鸁崧暢上窨梢苑治鼋馄实?、生理的和?xì)胞的/分子的標(biāo)記物，所以可以 從中直接確定溫?zé)嶂委煹慕Y(jié)果。這特別是可以借助熱聲成像來(lái)進(jìn)行。
權(quán)利要求
一種溫?zé)嶂委熝b置，包括 發(fā)送器(2)，其被構(gòu)造用于將高能輻射(3)發(fā)送到患者的治療區(qū)域(4)中，其中所述高能輻射(3)具有對(duì)于溫?zé)岑煼ê线m的功率， 接收器(5)，其被構(gòu)造用于采集從治療區(qū)域(4)根據(jù)入射到治療區(qū)域(4)中的高能輻射(3)而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)(6)，和 處理單元(7)，其與所述發(fā)送器(2)和接收器(5)耦合并且被構(gòu)造用于自動(dòng)地根據(jù)所采集的聲音信號(hào)(6)確定關(guān)于治療區(qū)域(4)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理單元(7)被構(gòu)造用于，借助所 述發(fā)送器(2)發(fā)送以具有對(duì)于熱聲成像合適的長(zhǎng)度的高能輻射脈沖(3)形式的高能輻射 (30)，并且與高能輻射脈沖(3)的發(fā)送同步地借助所述接收器(5)采集所述聲音信號(hào)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述處理單元(7)被構(gòu)造用于，根據(jù)所確 定的信息繼續(xù)將高能輻射脈沖(3)發(fā)送到所述治療區(qū)域(4)中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述聲音信號(hào)包括超聲波信 號(hào)(6)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置(1)還包括圖像處 理裝置(8)，該圖像處理裝置與所述處理單元(7)耦合，并且被構(gòu)造用于，從關(guān)于治療區(qū)域 ⑷的信息中確定治療區(qū)域⑷的圖像信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置(8)被構(gòu)造用于，確定 治療區(qū)域(4)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)(9)和/或治療區(qū)域(4)的周圍中的重要結(jié)構(gòu)(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置(8)被構(gòu)造用于， 確定所述治療區(qū)域(4)中的能量沉積。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述圖像處理裝置(8)被構(gòu)造 用于，確定所述治療區(qū)域(4)中的溫度。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述高能輻射(3)包括 -高能地聚焦的超聲波，-射頻波，或 -激光波。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，關(guān)于所述治療區(qū)域(4)的信 息包括_所述治療區(qū)域(4)的溫度， -所述治療區(qū)域(4)的溫度改變， _所述治療區(qū)域⑷的解剖圖像， _所述治療區(qū)域(4)的結(jié)構(gòu)， -所述治療區(qū)域(4)的結(jié)構(gòu)改變， -所述治療區(qū)域(4)中的生理的改變， -所述治療區(qū)域(4)中的細(xì)胞標(biāo)記物的改變，或者 _所述治療區(qū)域(4)中的分子標(biāo)記物的改變。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，-所述發(fā)送器(2)被附加地構(gòu)造用于，將低能輻射脈沖(3)發(fā)送到治療區(qū)域(4)中，其 中所述低能輻射脈沖(3)具有對(duì)于溫?zé)岑煼ú缓线m的功率，-所述接收器(5)被附加地構(gòu)造用于，采集從所述治療區(qū)域(4)根據(jù)被入射到所述治療 區(qū)域(4)中的低能輻射脈沖(3)而所產(chǎn)生的另一個(gè)聲音信號(hào)(6)，并且-所述處理采用(7)被構(gòu)造用于，根據(jù)所采集的該另一個(gè)聲音信號(hào)(6)確定關(guān)于所述治 療區(qū)域(4)的另一個(gè)信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述另一個(gè)信息包括 _所述治療區(qū)域(4)的解剖圖像，-所述治療區(qū)域(4)中的生理，-所述治療區(qū)域(4)中的細(xì)胞標(biāo)記物，_所述治療區(qū)域(4)中的分子標(biāo)記物，或者-對(duì)于所述治療區(qū)域(4)中的低能輻射脈沖(3)的效果的度量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于，所述低能輻射脈沖(3)包括適 合于產(chǎn)生所述治療區(qū)域(4)的超聲波圖像的超聲波。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置(1)還包括磁共振 設(shè)備，該磁共振設(shè)備被構(gòu)造用于借助磁共振測(cè)量采集關(guān)于治療區(qū)域(4)的磁共振信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述磁共振信息包括 _所述治療區(qū)域(4)的溫度，_所述治療區(qū)域(4)的溫度改變，或者 _所述治療區(qū)域⑷的解剖圖像。
16.一種用于實(shí)施溫?zé)岑煼ǖ姆椒?，包?將高能輻射脈沖(3)發(fā)送(24)到患者的治療區(qū)域(4)中，其中，所述高能輻射脈沖 (3)具有適合于溫?zé)岑煼ǖ墓β剩?采集(25)從治療區(qū)域根據(jù)被入射到治療區(qū)域(4)中的高能輻射脈沖(3)而所產(chǎn)生的 聲音信號(hào)(6)，并且_根據(jù)采集的聲音信號(hào)(6)自動(dòng)地確定(26)關(guān)于治療區(qū)域(4)的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述高能輻射脈沖(3)具有適合于溫?zé)?成像的長(zhǎng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，與高能輻射脈沖(3)的發(fā)送同步 地采集所述聲音信號(hào)(6)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所確定的信息繼續(xù)將 高能輻射脈沖(3)發(fā)送到所述治療區(qū)域(4)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所采集的聲音信號(hào)(6) 中產(chǎn)生治療區(qū)域(4)的圖像信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，借助于所述圖像信息自動(dòng)地確定治療 區(qū)域的目標(biāo)結(jié)構(gòu)(9)和/或治療區(qū)域(4)的周圍中的重要結(jié)構(gòu)(10)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，借助于所述圖像信息自動(dòng)地確定 所述治療區(qū)域(4)中的能量沉積。
23.根據(jù)權(quán)利要求16-22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述聲音信號(hào)(6)包括用于產(chǎn)生超聲波圖像的超聲波信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求16-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述高能輻射(3)包括 -高能地聚焦的超聲波，-射頻波，或 -激光波。
25.根據(jù)權(quán)利要求16-24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述信息包括 _所述治療區(qū)域(4)的溫度，-所述治療區(qū)域(4)的溫度改變， _所述治療區(qū)域⑷的解剖圖像， _所述治療區(qū)域(4)的結(jié)構(gòu)， -所述治療區(qū)域(4)的結(jié)構(gòu)改變， -所述治療區(qū)域(4)中的生理的改變， -所述治療區(qū)域(4)中的細(xì)胞標(biāo)記物的改變，或者 -所述治療區(qū)域(4)中的分子標(biāo)記物的改變。
26.根據(jù)權(quán)利要求16-25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，-將低能輻射脈沖(3)發(fā)送(21)到治療區(qū)域(4)中，其中，所述低能輻射脈沖(3)具有 對(duì)于溫?zé)岑煼ú缓线m的功率，-采集(22)從所述治療區(qū)域⑷根據(jù)被入射到所述治療區(qū)域⑷中的低能輻射脈沖 (3)而所產(chǎn)生的另一個(gè)聲音信號(hào)(6)，并且-根據(jù)采集的該另一個(gè)聲音信號(hào)(6)確定(23)關(guān)于所述治療區(qū)域(4)的另一個(gè)信息。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述另一個(gè)信息包括 _所述治療區(qū)域⑷的解剖圖像，-所述治療區(qū)域(4)中的生理，-所述治療區(qū)域(4)中的細(xì)胞標(biāo)記物，_所述治療區(qū)域(4)中的分子標(biāo)記物，或者-對(duì)于所述治療區(qū)域(4)中的低能輻射脈沖(3)的效果的度量。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其特征在于，-所述低能輻射脈沖(3)包括適合于產(chǎn)生所述治療區(qū)域(4)的超聲波圖像的超聲波， -所述方法(20)還包括采集超聲波信息和借助于所述超聲波信息產(chǎn)生治療區(qū)域(4)的 超聲波圖像。
29.根據(jù)權(quán)利要求16-28中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法(20)還包括借助 磁共振測(cè)量采集關(guān)于治療區(qū)域(4)的磁共振信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述磁共振信息包括 _所述治療區(qū)域(4)的溫度，_所述治療區(qū)域(4)的溫度改變，或者 _所述治療區(qū)域⑷的解剖圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫?zé)嶂委熝b置，包括發(fā)送器(2)、接收器(5)和處理單元(7)。發(fā)送器(2)被構(gòu)造用于將高能輻射(3)發(fā)送到患者的治療區(qū)域(4)中。所述高能輻射(3)具有對(duì)于溫?zé)岑煼ê线m的功率。接收器(5)被構(gòu)造用于采集從治療區(qū)域(4)根據(jù)入射到治療區(qū)域(4)中的高能輻射(3)而所產(chǎn)生的聲音信號(hào)(6)。處理單元(7)與發(fā)送器(2)和接收器(5)耦合。處理單元(7)自動(dòng)地根據(jù)所采集的聲音信號(hào)(6)確定關(guān)于治療區(qū)域(4)的信息。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101919728SQ20101020099
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者卡斯滕·希爾塔夫斯基, 帕特里克·格羅斯 申請(qǐng)人:西門子公司