ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ СФОКУСИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКА Российский патент 2009 года по МПК A61N7/00 A61B17/22 A61B5/55 A61B8/14 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к ультразвуковой терапевтической системе, более конкретно к терапевтическому устройству на основе сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU-терапия), управляемого способом регистрации и слияния изображений.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В последние годы ультразвуковая терапия используется во все более широком масштабе. С развитием ультразвуковой терапии и специальной ультразвуковой терапии, в частности системы терапии на основе сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU), в которой разрушающая больную ткань доза направленного ультразвука эффективно лечит различные болезни, в частности разрушает опухоли. По сравнению с обычной хирургией и химиотерапией HIFU-терапия причиняет пациенту меньше травм и может быть применена для бесконтактного лечения. Поэтому было быстро освоено ее клиническое применение. Показания включают рак печени, саркому кости, рак молочной железы, рак поджелудочной железы, рак почки, опухоль мягкой ткани, тазовую опухоль и т.д.

В ультразвуковых терапевтических устройствах для лечения опухоли обычно используется фокусировка с помощью сферического элемента. Волны ультразвука, излучаемые от нескольких точек, направляются в центр сферического элемента и становятся сфокусированным ультразвуком. Излучатель в устройстве ультразвуковой терапии излучает пучки волн ультразвука с внешней стороны тела пациента к внутренней части тела, и эти пучки во время эмиссии и передачи сфокусированы и формируют высокоэнергетическое фокальное пятно. Таким образом, ультразвук высокой интенсивности непрерывно направляется к целевой области пациента. При этом используются переходные явления высокой температуры (65-100°С), эффекты кавитации, механические воздействия и акустически-химические эффекты для воздействия на ткани в фокальном пятне, чтобы выборочно вызвать коагуляционный некроз патологически измененной ткани и вызвать пролиферацию, инвазию и метастаз опухоли.

При применении терапии на основе ультразвука высокой интенсивности точная, безопасная и эффективная локализация фокального пятна является решающей для успешного лечения, а также для удобства действий при выборе расположения цели.

Получение медицинских изображений стало необходимой частью современного лечения. Его применение является основой работы клиники. Оно не только широко используется для диагностики болезни, но также играет важную роль в планировании хирургических процедур, осуществлении протоколов лечения и при оценке терапевтических эффектов хирургии и лучевой терапии. В настоящее время медицинские изображения могут быть разделены на две категории, такие как анатомические изображения и функциональные изображения. Анатомические изображения, главным образом, представляют морфологическую информацию о пациенте и состоят из последовательных изображений, полученных рентгеновским аппаратом, срезы компьютерной томографии (КТ), ЯМР-томографии и все виды эндоскопических зеркал (например, зеркала брюшной полости и ларингоскоп). Кроме того, используются некоторые производные специальные технологии, например изображение цифровой субтракционной ангиографии (DSA), полученное из рентгеновского изображения, изображение магнитной резонансной ангиографии (MRA), полученные из ЯМР изображения и доплеровское изображение. Функциональные изображения, главным образом, представляют метаболическую информацию о пациенте, включая ПЭТ, гамма-томографию, функциональную ЯМР-томографию и т.д. Вместе с тем, также используются некоторые другие функциональные способы отображения, например ЭЭГ, МЭГ, превентивная ЯМР-томография и т.д.

При бурном развитии событий в области воспроизведения медицинских изображений эта технология дает много полезной информации различного вида для диагностики и ультразвуковой терапии при значительном выборе способов локального лечения. В области ультразвуковой терапии обычно используется формирователь изображений ультразвука В-типа (сканер В-типа) и рентгеновский сканер компьютерной томографии, и также используются ЯМР-изображения магнитного резонанса. Сканер В-типа, КТ и ЯМР далее описываются как отображение ультразвука В-типа.

Существующие системы терапии на основе сфокусированного ультразвука, как правило, используют сканер В-типа для локализации и контроля лечения. Заявители настоящего изобретения являются авторами изобретения, описанного в заявке под названием "Система терапии на основе сфокусированного ультразвука высокой интенсивности для обнаружения и лечения опухоли", зарегистрированной 25 января 1998 года, и по которой 29 ноября 2000 года был выдан патент Китая №. 98100283.8. В этом патенте настоящее техническое решение раскрыто более подробно. Полный текст патента используется здесь в виде ссылки. Система контроля ультразвука В-типа имеет следующие преимущества: низкая цена, оперативное отображение, один канал для терапевтического ультразвука, наблюдение за некрозом ткани после выдержки сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности (HIFU-терапия), по изменениям серой шкалы изображений. Однако изображение ультразвука ограничено по глубине наблюдения, и почти невозможно показать ткань позади кости, потому что кость сильно влияет на изображение, и во время контроля лечения существуют серьезные помехи на изображениях. Кроме того, изображения ультразвука предоставляют слабую возможность идентификации границы ткани, и разрешение изображения при просмотре опухолей не является идеальным, в частности изображение ультразвука В-типа почти не может идентифицировать небольшие опухоли и глубоко расположенные опухоли, следовательно, оператору очень трудно определить границу опухоли, и иногда такая опухоль вообще не может быть определена. В таком случае некоторые операторы приблизительно определяют опухоль по отношению между опухолью и окружающей тканью, используя имеющиеся у них КТ или ЯМР пленки. Однако в целевой области опухоли, определенные таким образом, имеют некоторые отклонения от фактической области опухоли. Целевая область опухоли, которая будет подвержена обработке ультразвуком, может превысить границу опухоли или может быть гораздо меньше, чем область опухоли по предполагаемой границе опухоли. Для оператора с недостаточным опытом такие отклонения могут оказаться значительными. Такая система терапии сильно зависит от клинического опыта оператора, выполнение терапии становится более сложным, и увеличивается неуверенность в терапевтических результатах. Также при относительно сложных условиях очень трудно осуществить терапевтические процедуры и не может быть полностью обеспечена безопасность терапевтического лечения. Таким образом, можно отметить, что очень важно точно определить границу опухоли.

Рентгеновский сканер компьютерной томографии (КТ)

Компьютерная томография (КТ) была прорывом в радиационном диагнозе в начале 70-х годов. В КТ рентгеновские лучи используются для просмотра тела и получения соответствующей информации. Затем информация обрабатывается компьютером, и могут быть получены восстановленные изображения. Если это изображение органа и пораженной ткани, то их трудно отобразить обычным рентгеном. Эти восстановленные изображения с определенными анатомическими отношениями похожи на реальный объект, так что область проверки тела была расширена, и был получен хороший процент выявленных заболеваний, и степень точности диагностики болезней была значительно повышена. Эта простая, удобная и безболезненная процедура без нанесения каких-либо травм привела к развитию медицинской диагностики с использованием оптических изображений. Первоначально КТ использовалась для проверки головы, а просмотр всего тела с помощью компьютерной томографии впервые был применен в 1974 году. В течение всего десяти лет КТ распространилась по всему миру и была развита от первого поколения до пятого поколения. Томография всего тела может дать изображения поперечного сечения головы, груди, живота и таза. Она также может обеспечить просмотр изображения по площади небольшой части тела, такой как гипотиреоидная ткань, позвоночник, суставы, мягкая ткань и пять органов восприятия. Компьютерная диагностика является наиболее подходящей для распознавания пораженных болезнью органов, таких как опухоль, киста, увеличенный лимфатический узел, гематома, абсцесс и гранулема, и позволяет определить размер, методику, количество и диапазон инвазии, а также позволяет определить стадию рака некоторых органов. В некоторых случаях компьютерная диагностика также может идентифицировать патологические болезни, такие как твердый, кистозный, сосудистый и воспалительный процесс, связанный с избытком кальция, жира и т.д. При просмотре изображения компьютерная диагностика предоставляет три способа, включая простой просмотр, расширенный просмотр и контрастный просмотр. Простой просмотр представляет собой обычный просмотр и общий осмотр. Расширенный просмотр, который может показать немного более ясную картину заболевания, обеспечивается вводом внутрь водорастворимого органического йода перед сканированием и просмотром изображения. Контрастный просмотр предусматривает начальное наложение контраста по отношению к органу или структуре и последующий просмотр изображение этого органа, например, путем ввода контрастного агента или воздуха в мозговую полость, и затем начать просмотр мозговой полости на предмет наличия в ней небольшой опухоли.

Разрешение компьютерной диагностики для опухоли более высокое, чем разрешение ультразвука В-типа. Для небольшой опухоли размером 1-2 см норма ее визуализации для компьютерной диагностики составляет 88%, а для ультразвука В-типа она составляет 48%. В частности, компьютерная диагностика способна обнаружить кровоизлияние в мозг, гидроцефалию, повреждение мозговых артерий, рак мозга и т.д. Для болезней желчного пузыря точность диагностики ультразвука В-типа превышает точность компьютерной диагностики, и в этом случае точность диагностики ультразвука В-типа составляет 95%. Кроме того, при циррозе печени, ожирении печени, спленомегалии кишечных болезней процент раскрытых заболеваний ультразвуком В-типа очень высок.

В существующей технологии некоторые ультразвуковые терапевтические системы используют средство иммобилизации для связи системы координат сканограмм компьютерной диагностики с системой терапевтических координат. Изображения компьютерной диагностики используются для определения процедуры лечения с последующим установлением отношений между системой координат сканограмм компьютерной диагностики и системой терапевтических координат. При этом лечение, курс которого управляется автоматически, осуществляется без контроля изображения во время лечения. В этом случае изображения компьютерной диагностики представляют собой старые изображения (изображения не в реальном времени). Даже притом, что этот способ до некоторой степени улучшил точность локализации, отклонение целевой области, подлежащей лечению, может произойти из-за физических движений, например движение легких при дыхании, биения сердца, движения органа пищеварения и т.д. Влияния на обрабатываемую целевую область этого вида движений не могут быть выявлены из-за отсутствия контроля, и с большой долей вероятности лечение не будет успешным. Вместе с тем, очень трудно гарантировать последовательность положений тела при сканировании во время компьютерной диагностики и лечения без какого-либо контроля. Как правило, при компьютерной диагностике человеческое тело закрыто в твердой оболочке одноразового использования перед сканированием, затем человеческое тело и оболочка вместе сканируются системой компьютерной диагностики. Поскольку человеческое тело закрыто в твердой оболочке, пациент не может снять оболочку для отдыха без риска повреждения оболочки. Пациент не может быть зафиксирован в закрытой оболочке в течение долгого времени, и пациент вместе с оболочкой должен быть скорее перемещен в терапевтическое оборудование для лечения после сканирования в системе компьютерной диагностики. Этот способ требует составления терапевтического плана, и лечение должно быть выполнено немедленно или в скором времени после сканирования в системе компьютерной диагностики.

Кроме того, имеется несколько других факторов, влияющих на терапевтический эффект, в частности обусловленных характеристиками ультразвуковой терапии, например физическими условиями пациента (например, ожирение пациента), положение опухоли (например, кровоснабжение в пределах опухоли), глубина опухоли (по расстоянию от кожи), возможная блокировка пути передачи акустической энергии ребрами и т.д. Эти факторы непосредственно влияют на эффект ультразвуковой терапии. Некоторые факторы трудно измерить, а они имеют большое влияние на успех терапевтического лечения. Например, кровоснабжение в пределах канала акустической передачи и обрабатываемая целевая область имеют большую чувствительность к повышению температуры целевой области. Однако кровоснабжение является очень трудным для вычисления. Если нет никаких оценок терапевтического эффекта в реальном времени и нет никакого своевременного терапевтического плана, положительные терапевтические эффекты ультразвуковой терапии ограничены.

Ядерная магнитно-резонансная томография (NMRI)

Ядерная магнитно-резонансная томография (NMRI) находит важное применение в биологических и медицинских областях. Она имеет сокращенное название «ядерно-магнитный резонанс в КТ» и также относится к компьютерной диагностике КТ (КТ - сокращение для компьютерной томографии). Принцип ЯМР весьма прост: пациент лежит в магните, создающем изображения. Затем на пациента накладываются радиочастотные сигналы. Водородные ядра в области пациента возбуждаются радиочастотными сигналами и посылают слабые радиочастотные эхо-сигналы, которые возвращаются к ядерным сигналам магнитного резонанса. Во время этого процесса на магнитное поле накладываются адекватные градиенты с тем, чтобы сигналы магнитного резонанса могли быть захвачены выборочно. Информация обрабатывается, в частности, для получения изображения ткани каждой точки, и затем может быть отображен весь участок ткани.

Ядерно-магнитная резонансная томография (NMRI) находит широкое применение в биологических и медицинских областях. Она имеет более короткое название «магнитно-резонансная томография» и также называется ЯМР КТ (КТ - сокращение для компьютерной томографии). Принцип ЯМР-терапии заключается в следующем: пациент помещается в магнитное устройство формирования изображений. Затем пациент облучается радиочастотными сигналами. Ядра водорода в облучаемой области пациента возбуждаются радиочастотными сигналами, и посылают слабые радиочастотные сигналы, которые относятся к сигналам ядерного магнитного резонанса. Во время этого процесса на магнитное поле накладываются соответствующие градиенты, чтобы сигналы магнитного резонанса могли быть получены выборочно. Информация обрабатывается, чтобы получить характеристики ткани в каждой точке, и затем весь участок ткани может быть отображен на экране.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) может идентифицировать различные ткани и может легко отличить нормальную ткань от ткани опухоли и определить границу раздела ткани опухоли от окружающих здоровых тканей. МРТ обеспечивает объемные данные пациента и может создать изображения части человеческого тела или всего тела, поэтому МРТ является очень подходящим инструментом для локализации области пациента, которая должна быть обработана для лечения, используя HIFU-терапию, и для планирования хирургических операций. С развитием технологии МРТ, современное МРТ-оборудование уже позволяет получить изображения ткани в реальном времени, кроме того, это изображение представляет собой трехмерное изображение с определенным объемом. Поэтому МРТ обеспечивает лучшее техническое решение по контролю процедуры лечения в реальном времени. При этом изображение температуры обеспечивает не травмирующий способ измерения температуры при тепловой терапии и имеет очень важное значение для контроля терапевтической дозы HIFU, своевременного лечения пациента и контроля количества энергии.

Ранее было найдено, что ультразвуковая терапия при обработке внутренней ткани пациента может контролироваться и направляться системой МРТ. В хирургии МРТ может использоваться для осмотра пациента, локализации области пациента, подлежащей лечению, непосредственно перед лечением и также для направления волны ультразвука к нужной области пациента и контроля изменения температуры ткани во время лечения, чтобы гарантировать, что нагрета будет только область опухоли пациента без разрушения окружающей нормальной ткани. Преимущества МРТ хорошо известны специалистам в данной области.

ЯМР может не только нейтрализовать эффект радиации рентгеновской компьютерной диагностики, воздействующий на тело пациента, но также дать изображение патологически измененной ткани. В настоящее время ЯМР является почти идеальным средством для изучения костей, суставов, спинного мозга, внутренних органов тазовой впадины, матки, болезней средостении, болезней крупных сосудов сердца и для идентификации инфаркта миокарда.

Однако стоимость применения ЯМР-мониторинга в реальном времени очень высока. Кроме того, для устойчивости магнитного поля ЯМР антимагнитные конструкции для системы терапии имеют высокий уровень излучения, следовательно, система терапии является очень трудной для практического использования при объединении с системой ЯМР.

Таким образом, ультразвук В-типа, компьютерная диагностика и ЯМР имеют свои собственные преимущества и недостатки. Кроме того, информационные пределы изображения из-за их различных способов получения отображения делают эффект использования одного вида изображения далеко не идеальным. Следовательно, клиническая терапия нуждается в технических решениях с низкой ценой, высокой эффективностью и удобным выполнением для решения проблемы локализации болезни в ультразвуковой терапии.

Изобретатель предлагает новый способ обработки изображения для решения описанной выше проблемы. С быстрым развитием вычислительной техники, коммуникаций, датчиков и технологии материалов, начиная с 1990 года, появилась и быстро развивается технология слияния изображений. Некоторые результаты прорыва в области слияния изображения были достигнуты в последние годы. Технология слияния изображения обеспечивает новый способ обработки изображений.

Первоначально слияние изображений выявило тот факт, что изображения, полученные различными методиками, могут быть наложены друг на друга, чтобы получить дополнительную информацию и увеличить количество информации после того, как эти изображения в обязательном порядке геометрически преобразованы и их пространственные разрешения объединены и положения совпадают. Область исследования слияния изображений включает противопоставление изображений, показ и анализ объединенных изображений, эффективное исправление и реконструкцию данных по излучению (SPECT, ПЭТ), используя априорную информацию, полученную от соответствующих анатомических изображений (ЯМР, компьютерная диагностика).

Всегда отдельные объемы информации, полученные различными методиками, дополняют друг друга. Чтобы использовать различные методики создания изображений для получения более полной информации, эффективная информация всегда должна быть объединенной или интегрированной информацией. Первый процесс интеграции направлен на установление геометрических положений многих изображений в анализируемой области точка за точкой. Этот процесс называется "регистрацией". Второй процесс интеграции должен включить дополнительную информацию, содержавшуюся в интегрированном изображении, и показать эту информацию. Этот процесс называется "слиянием" изображений.

Для различных относительно сложных клинических нужд техническое решение, которое может быть достигнуто при низкой стоимости, достигается, используя существующее оборудование, обладающее необходимыми возможностями, и, в частности, является подходящим для системы терапии на основе сфокусированного ультразвука высокой интенсивности и может использоваться для улучшения ультразвуковых терапевтических способов и для повышения безопасности и сокращения времени лечения. В настоящее время такое технического решения не раскрыто в публикациях, относящихся к области ультразвуковой терапии.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является обеспечение надежного способа локализации целевой области, которая будет подвергнута HIFU-терапии. Этот способ может повысить безопасность и эффективность терапии и может решить технические трудности в этой сфере медицины при обоснованной стоимости. Вместе с тем, настоящее изобретение использует этот способ определения локализации пораженного участка ткани для контроля лечения, чтобы сделать ультразвуковую терапию более безопасной. Чтобы реализовать вышеупомянутые цели, настоящее изобретение обеспечивает техническое разрешение, описанное ниже.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание терапевтической системы на основе сфокусированного ультразвука, содержащей центральное средство управления, которое используется для управления указанной системой, включая средство управления акустической энергией и средство перемещения терапевтического фокального пятна, интерфейс для ввода и вывода информации в или из указанной терапевтической системы и для управления этой системой, используя мышь и клавиатуру, и для наблюдения изображения ультразвука В-типа, полученного от источника ультразвука, чтобы определить область для обработки ультразвуком; акустический аппликатор энергии для наложения энергии на заданную целевую область и для генерирования акустической энергии и концентрации акустической энергии в пределах небольшой области, например области площадью 0,3×0,3×1 cm³, чтобы сформировать терапевтическое фокальное пятно; механическое средство для привода и локализации акустического аппликатора энергии, перемещения датчика и получения изображения по определенной программе и для движения указанного акустического аппликатора энергии в области указанного терапевтического фокального пятна; устройство для получения изображения ультразвука В-типа в реальном времени для просмотра целевой области, генерируя изображения ультразвука В-типа и передавая полученные изображения ультразвука В-типа на указанное центральное средство управления в реальном времени так, что оператор может обнаружить патологически измененную часть и направить акустическую энергию для лечения в соответствии с указанными изображениям. Указанная терапевтическая система на основе сфокусированного ультразвука дополнительно включает средство иммобилизации для фиксации тела пациента. С помощью этого средства иммобилизации изображения ультразвука В-типа в реальном времени могут быть сведены в одно диагностическое изображение (стадия так называемой "регистрации"), и затем на основе регистрации изображения ультразвука В-типа сливаются с диагностическими изображениями для осуществления терапии.

Диагностические изображения, описанные в одном варианте настоящего изобретения, включают, без ограничения, изображения компьютерной диагностики (КТ), изображения ЯМР, изображения гамма-томографии (SPECT), изображения ПЭТ или упомянутые выше зарегистрированные и слитые изображения.

Направленная терапия, приспособленная для системы терапии по настоящему изобретению, является терапией с планом лечения, составляемым лечащим врачом. Если составлен план 3-мерного лечения, используя указанные диагностические изображения, то указанный план 3-мерного лечения проецируется на изображения ультразвука В-типа в реальном времени и создается план автоматизированного лечения. Кроме того, план 3-мерного лечения может быть составлен, используя полученные изображения ультразвука В-типа в реальном времени, затем указанный план 3-мерного лечения проецируется на указанные диагностические изображения, которые будут соответствующим образом изменены, и автоматизированное лечение будет выполнено согласно указанному измененному плану.

Кроме того, система по настоящему изобретению может выполнять план 3-мерного лечения в автоматическом режиме.

Дополнительно, система по настоящему изобретению может использовать ультразвук В-типа для оценки терапевтических эффектов в реальном времени. При этом настоящее изобретение включает средство локализации для регистрации изображений. Это специальное средство для локализации и иммобилизации может быть связано через интерфейс с диагностическим оборудованием и может быть размещено на столе диагностического оборудования, в частности оборудования КТ, МР и т.д. для исследования, не связанного с созданием изображений. Это средство локализации также может быть связано через интерфейс с терапевтическим оборудованием. Используя это средством локализации, пациент закрепляется на столе терапевтического оборудования и гарантирует правильное положение тела для лечения и положение тела для контроля. Для различного диагностического оборудования разработаны различные интерфейсы средств локализации, чтобы гарантировать наилучшее соответствие диагностического оборудования и его удобную установку.

Путем создания терапевтической системы на основе сфокусированного ультразвука, способной к более точному определению локализации, настоящее изобретение объединяет различные существующие медицинские диагностические изображения и изображения ультразвука В-типа для контроля с тем, чтобы можно было использовать интерфейсы для связи с существующей ультразвуковой терапевтической системой, в частности облегчить клиническое определение локализации опухоли, составить план лечения и контролировать процедуру лечения в реальном времени. Оператор может точно определить целевую область, которая будет подвержена обработке ультразвуком.

Преимущества настоящего изобретения

Используя изображения ультразвука В-типа в реальном времени и диагностические изображения, в частности регистрацию изображений КТ или изображений ЯМР, оператор может точно определить целевую область, которая будет обработана ультразвуком. На основе регистрации изображений настоящее изобретение обеспечивает слияние зарегистрированных изображений КТ или ЯМР с изображениями ультразвука В-типа в реальном времени, обеспечивая оператору наилучшие условия проведения терапии. На основе регистрации изображений и их слияния и через создание плана 3-мерного лечения выполняется 3-мерное автоматизированное лечение и виртуальный контроль 3-мерного лечения в реальном времени. По сравнению с существовавшими техническими решениями в этой области настоящее изобретение эффективно решает трудные задачи терапии на основе ультразвука высокой интенсивности, в частности для лечения опухоли, при низкой стоимости лечения. Это обеспечивает практическое техническое решение, которое может быть легко применено при клиническом лечении опухолей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

После описания краткого содержания изобретения цели, преимущества и реализация изобретения могут быть лучше поняты квалифицированным техническим персоналом при чтении последующего подробного описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых представлены различные варианты воплощения настоящего изобретения.

Фигура 1 - блок-схема, иллюстрирующая ультразвуковую терапевтическую систему по настоящему изобретению.

Фигура 2А - технологическая схема регистрации и слияния изображения ультразвука В-типа и изображения КТ для лечения по настоящему изобретению.

Фигура 2В - технологическая схема регистрации и слияния изображения ультразвука В-типа и изображения ЯМР для лечения по настоящему изобретению.

Фигура 2С - технологическая схема регистрации слияния изображения ультразвука В-типа и интегрированного изображения КТ и ЯМР для лечения по настоящему изобретению.

Фигура 3А - схема, иллюстрирующая положение инсталляции средства локализации по настоящему изобретению.

Фигура 3В - схема, иллюстрирующая средство локализации для регистрации диагностических изображений и изображений ультразвука В-типа. Средство локализации, показанное здесь, является обычным фиксирующим вакуумным матом.

Фигура 3С - схема, иллюстрирующая средство локализации для регистрации диагностических изображений и изображений ультразвука В-типа. Средство локализации, показанное здесь, является фиксирующим вакуумным матом.

Фигура 4 - схема, иллюстрирующая поток регистрации изображений по настоящему изобретению, и

Фигура 5 - схема, иллюстрирующая курс лечения и локализации положения лечебной кровати.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

Вариант 1

Как показано на фигуре 1 и фигуре 2А, вариант по настоящему изобретению включает операционную систему управления 1, систему планирования 3-мерного лечения 2, контроллер энергии 3, систему ультразвука В-типа 4, многомерную систему движения 5, систему обработки воды 6, лечебную кровать 7, средство определения локализации 8 и т.д.

В варианте 1 по настоящему изобретению диагностическое изображение представляет собой изображение КТ с относительно высокой разрешающей способностью. На рынке имеется много различных видов сканеров КТ и продуктов компаний «Дженерал Электрик», «Филипс», «Сименс», «Тошиба» и т.д., например может быть выбран прибор «Light Speed 16» компании Дженерал Электрик». Для получения информации обратитесь в Интернет по адресу:

<http://www.gehealthcare.com/cnzh/rad/ct/products/light_series/index.html>.

Изображение пациента КТ и изображение ультразвука В-типа (может быть использован сканер В-типа ESAOTE DU4, см. http://www.esaote.com.cn/product.asp) регистрируются и сливаются вместе оператором в процессе лечения. Или, в соответствии с зарегистрированным и интегрированным изображением, составляется план 3-мерного лечения и под контролем оператора осуществляется автоматизированное лечение.

Операционный поток по варианту 1 по настоящему изобретению показан на фигуре 2А.

Сначала определяется начальное положение тела для лечения в соответствии с первичными диагностическими изображениями и осуществляется фактическое лечение на терапевтическом оборудовании под контролем сканера В-типа и определяется оптимальное положение тела для лечения. Этот процесс определяется как предварительная установка. После предварительной установки опухоль может быть исследована по диагностическому изображению с высокой разрешающей способностью, например в системе КТ или ЯМР, или по функциональным изображениям, например ПЭТ. Перед любым исследованием пациент должен быть зафиксирован в определенном положении тела, и система координат должна быть выровнена. После исследования из системы может быть извлечено изображение, и по этому изображению может быть составлен первичный план лечения. Перед выполнением лечения пациент фиксируется на терапевтическом оборудовании согласно заранее заданному положению тела. После определения локализации опухоли выполняется регистрация и слияние изображений и определяется заключительный план лечения. Затем осуществляется лечение, используя изображения, зарегистрированные и объединенные в реальном времени при контроле с помощью виртуальной системы 3-мерного лечения. После завершения лечения анализируется и оценивается терапевтический эффект и составляется соответствующий протокол.

Вариант 2

Вариант 2 по настоящему изобретению описывается со ссылкой на фигуру 2В. Диагностическое изображение ЯМР с относительно высокой разрешающей способностью и изображение ультразвука В-типа терапевтической системы регистрируются и сливаются для предоставления оператору возможности проведения лечения. С другой стороны, в соответствии с зарегистрированным и интегрированным изображением составляется план 3-мерного лечения и затем выполняется автоматизированное лечение под контролем оператора.

Это изображение ЯМР может быть получено, используя доступное на рынке оборудование, например Signa MR/i 1,0/1,5 Т, поставляемое компанией «Дженерал Электрик» со ссылкой в сети Интернет: http://www>.gehealthcare. com/cnzh/rad/mri/products/mri/mri.html.

Вариант 3

Вариант 3 по настоящему изобретению описывается со ссылкой на фигуру 1 и фигуру 2С. Изображения КТ и ЯМР с относительно высокой разрешающей способностью и изображение ультразвука В-типа терапевтической системы регистрируются и сливаются для предоставления оператору возможности проведения лечения. С другой стороны, в соответствии с зарегистрированным и интегрированным изображением составляется план 3-мерного лечения и затем выполняется автоматизированное лечение под контролем оператора.

Перед слиянием изображений КТ и ЯМР выполняется сканирование КТ и сканирование ЯМР на пациенте. При сканировании средство 8 будет использовано для локализации и иммобилизации пациента. Остальные процедуры - те же самые, как в варианте 1. Другие процедуры обработки по настоящему изобретению будут описаны ниже более подробно.

Начальное и предварительное позиционирование

Операции начального позиционирования и предварительного позиционирования очень просты, и они возможно уже использовались ранее во многих других способах лечения. Оператор получает начальные диагностические изображения, которые могут быть записаны на пленку или CD. По этим изображениям оператор может определить размер и положение опухоли по собственному опыту и может первоначально определить положение тела, при котором могут быть достигнуты хорошие терапевтические эффекты, и акустическая энергия может быть полностью сфокусирована в области опухоли, не повреждая окружающую нормальную ткань и другие органы. Затем оператор выполняет предварительное позиционирование терапевтического оборудования по настоящему изобретению и использует ультразвук В-типа на оборудовании для контроля и определения нужного положение тела пациента для лечения. При этом используется вакуумная подушка 805, показанная на фигуре 3 и служащая для иммобилизации пациента. Обычно отметки позиционирования и фиксации делаются на коже тела пациента, положение которых трудно изменить, например на груди. В другом случае отметки делаются по положению конца кости.

Выполнение регистрации изображения

В настоящем изобретении используется средство локализации 8 вместе с выполнением простых арифметических операций для выполнения регистрации изображений. Регистрация включает только горизонтальное движение и изменение масштаба изображения. Арифметика описана ниже. Примечание: все виды систем координат, описанных ниже, являются трехмерными декартовскими системами координат. Направление каждой оси то же самое, и только положения начальных пунктов различны.

Сдвиг системы координат отображения относительно системы координат средств позиционирования представляет собой сдвиг 1 (x, y, z); в котором определение сдвига 1 описано ниже (формула 7). Сдвиг системы координат средства позиционирования относительно системы координат терапевтического оборудования представляет собой сдвиг 2 (x, y, z), в котором определение сдвига 2 описано ниже. Пространство (в мм), занятое точкой диагностического изображения в один пиксель, то есть масштаб, представляет собой пространство пикселя с (x, y, z). Компоненты x и y этого масштаба могут быть измерены масштабом на диагностическом изображении. Компонент z равен расстоянию между срезами, которые будут сканированы, или могут быть считаны из стандартного медицинского файла изображения в системе цифрового изображения и коммуникации в медицине (DICOM). В настоящее время все основное оборудование для диагностического изображения предоставляет медицинским изображениям этот формат.

После того как единица в пикселях преобразована в единицу в "мм", любой пункт Pc x, y, z в диагностическом изображении становится пунктом P (x, y, z). Координаты этой точки в средствах локализации составляют Р1, таким образом:

P.x=Pc.x * PixelSpacingc.x;

P.y=Pc.y * PixelSpacingc.y;

Если Р известно, найдите Pc, как это сделано ниже:

Pc.x=P.x / PixelSpacingc.x;

Pc.y=P.y / PixelSpacingc.y;

Из Р находят Р1, как это сделано ниже:

P1.x=P.x + сдвиг 1.x;

P1.y=P.y + сдвиг 1.у;

Координаты точки Р в системе терапевтических координат составляют Р2, таким образом:

P2.x=P1.x + сдвиг 2.х = P.x + сдвиг 1.x + сдвиг 2.х

P2.y=P1.y + сдвиг 2.y=P.y + сдвиг 1.y + сдвиг 2.y

Если какая-либо точка Р2 в системе терапевтических координат известна, находим точку Р в системе координат диагностические изображения, как это сделано ниже:

Р.х=Р2.х - (сдвиг 1.х + сдвиг 2.х)

Р.у=Р2.у - (сдвиг 1.y + сдвиг 2.y)

Точка Pc в единицах пикселей вычисляется, используя (формулу 2).

По точке Рb в изображении ультразвука В-типа могут быть найдены координаты Р2 этой точки в системе терапевтических координат.

Пространство (в мм), занятое точкой на один пиксель в изображении ультразвука В-типа, то есть масштаб, является пространством пикселя b (PixelSpacingb) (x, y, z). X компонент и у компонент этого масштаба могут быть непосредственно измерены по этому масштабу на изображении ультразвука В-типа. Z компонент равен расстоянию между частями, которые будут сканированы.

Сдвиг системы координат изображения ультразвука В-типа относительно системы терапевтических координат представляет собой сдвиг b (x, y, z). Сдвиг b определяется установкой датчика В-типа терапевтического оборудования. Поскольку это определяется терапевтическим оборудованием, не требуется никаких вычислений.

P2.x=Pb.x * PixelSpacingb.x + сдвиг b.x

P2.y=Pb.y * PixelSpacingb.y + сдвиг b.y

После того как найдено P2, P может быть вычислено, используя (формулу 5), и затем вычисляется ее Pc в системе координат отображения, используя (формулу 2).

При регистрации мы, как правило, сначала получаем изображение ультразвука В-типа в реальном времени. Если регистрация выполняется в какой-то области, предполагается, что эта область является областью прямоугольника (Z-координата всех точек на том же самом изображении, которое определяется компонентами x, y точек Pb1 и Pb2).

Координаты Pc1 и Pc2 Pb1 и Pb2 в диагностическом изображении вычисляются, используя (формулу 6), (формулу 5) и (формулу 2), затем получается изображение в области прямоугольника, определенной компонентами x, y Pc1 и Рс2. Поскольку масштаб PixelSpacingb изображения ультразвука В-типа возможно отличается от масштаба PixelSpacingc диагностические изображения, полученное диагностическое изображение должно быть увеличено с изменением масштаба изображения с коэффициентом PixelSpacingc/PixelSpacingb (формула 7). После описанной выше обработки мы имеем зарегистрированное диагностическое изображение в определенной области изображения ультразвука В-типа, и, таким образом, реализуется регистрация изображения.

При использовании средства локализации 8 человеческое тело рассматривается как твердый объект. Сканер КТ или МР В-типа используется для получения изображения этого твердого тела. Поскольку координаты, размер и масштаб изображений ультразвука В-типа отличаются от изображений КТ или МР, необходимо преобразование координат, размера и масштаба. Сдвиг обеспечивается средством локализации.

Как показано на фигуре 3А, средство локализации 8 для регистрации изображения, в основном, содержит плиту основания 801, отметку позиции лечения 802, каретку локализации 803, опоры 804, фиксирующий вакуумный мат 805 лечебной кровати, замок 806, охватывающий пояс 807 и застежку охватывающего пояса (нейлоновая пряжка, крючок и петля) 808.

Средство локализации 8 используется, чтобы зафиксировать пациента как твердый объект. В процессе лечения может быть изменено пространственное положение тела пациента, но контур тела не изменяется.

Регистрация изображений

Блок-схема для регистрации изображения приведена на фигуре 4. Принцип работы, установка и действие средства локализации 8 показаны на фигуре 5.

Средство локализации 8 включает плиту основания 801 для установки устройства связи между терапевтическим оборудованием и диагностическим оборудованием; опору 804, установленную на верхней поверхности плиты основания 801 и определяющую положение вакуумного мата для фиксации пациента относительно плиты основания 801; вакуумный мат 805, укладываемый между телом пациента и плитой основания и размещенный на плите 801. Опора 804 используется для определения горизонтального положения вакуумного мата. Тело пациента лежит на вакуумном мате 805, и контактная поверхность тела фиксируется на вакуумном мате, с которым тело непосредственно соприкасается. После откачивания воздуха из вакуумного мата 805 он жестко деформируется и может фиксировать положение пациента. Один конец обвязочного пояса 807 прикреплен к плите основания 801. Застежка на другом конце обвязочного пояса 807 скрепляется с застежкой на другом конце обвязочного пояса. Метка расположения пациента 802 используется для определения перемещения средства локализации по направлению оси тела пациента (Z-координата) относительно лечебной кровати. Кровать расположена в нулевой точке расположения системы координат. Замок 806 используется для фиксации плиты основания 801 на лечебной кровати 7, чтобы избежать перемещения плиты основания относительно лечебной кровати 7 во время лечения.

Фиксирующий вакуумный мат подробно описан в сети Интернет по адресу: «http://www.topslane.com.cn/pro02-VFUc.html». В настоящем изобретении используется фиксирующий вакуумный мат или подушка, поставляемая компанией Topslane International, Inc. Такая подушка помогает оператору правильно расположить и фиксировать пациента с опухолью, которую предстоит обработать. Вакуумная подушка заполнена специальным зернистым материалом. Вакуумная подушка мягкая под обычным давлением, и пациент легко укладывается на нее. После удаления воздуха из вакуумной подушки, вакуумная подушка постепенно приобретает жесткость и адаптируется к контуру тела пациента, и после нескольких минут она становится твердой подложкой, полностью адаптированной к анатомическому контуру тела. Таким образом, точность локализации при лечении и размещение объектов могут быть обеспечены, и время для локализации и размещения может быть уменьшено для повышения оперативной эффективности. После откачки воздуха вакуумный мат сохраняет нужную для лечения форму в течение долгого времени, обычно приблизительно в течение 30 дней. Различные формы вакуумного мата, основанные на различных условиях лечения, показаны на фигуре 3 В и фигуре 3С.

Плита основания 801 разработана применительно к лечебной кровати ультразвукового терапевтического оборудования и диагностического оборудования, чтобы гарантировать плавную установку без каких-либо помех движению терапевтического и диагностического оборудования.

Установка и расположение средства локализации 8 на терапевтическом оборудовании

Предварительная установка показана на фигуре 5. В средней части плиты основания 801 предусмотрено отверстие, и также есть соответствующее отверстие в середине фиксирующего вакуумного мата, так что акустическая энергия, излучаемая лечебным аппликатором 10, может быть передана в человеческое тело без помех, и в патологически измененной области пациента формируется терапевтическая фокальная точка 12. На нижней поверхности плиты основания 801 имеется согласующая канавка для согласования поднятой части лечебной кровати при позиционировании. После того как плита основания 801 полностью согласована с лечебной кроватью, система координат средства локализации связывается с системой координат терапевтического оборудования. Обычно начало координат x и y и направление координат в указанной системе координат средства локализации и терапевтического оборудования совмещены, и только у координаты Z в вертикальном направлении наблюдается сдвиг. Этот сдвиг SP может считываться от координаты Z системы координат терапевтического оборудования по отметке позиции лечения 802.

Сдвиги при установке в направлении x, y, z представляют собой сдвиги системы координат средства локализации относительно системы координат терапевтического оборудования, т.е. сдвиг 2 (x, y, z); сдвиг 2.х=0; сдвиг 2.у=0; сдвиг 2.z=SP.

После локализации плита основания 801 устанавливается на лечебной кровати, фиксирующий вакуумный мат 805 в нормальном состоянии помещается на плиту основания 801. Поскольку вакуумный мат 805 в это время представляет собой мягкую конструкцию, опоры будут обернуты фиксирующим вакуумным матом, и вдоль опор после откачивания воздуха из фиксирующего вакуумного мата формируется отверстие. После установки фиксирующего вакуумного мата 805 пациент помещается на фиксирующий вакуумный мат, и поверхность тела вокруг подлежащей лечебной обработке области должна совпадать с отверстием фиксирующего вакуумного мата 805 и плитой основания 801. Затем обязательно используется пояс 807 для равномерного соединения мягкого фиксирующего вакуумного мата с пациентом. Затем из фиксирующего вакуумного мата откачивается воздух при помощи вакуумного насоса для придания мату конечной формы. После того как получена конечная форма, оператор использует изображение ультразвука В-типа для наблюдения за патологически измененной частью тела, чтобы сделать вывод, правильно ли уложено тело пациента. При необходимости в фиксирующий вакуумный мат может быть добавлено немного воздуха, чтобы сделать мат мягким. Затем положение тела пациента может быть изменено, и из фиксирующего вакуумного мата снова удаляется воздух, пока не будет найдено адекватное положение тела. После определения адекватного положения тела на теле пациента делается соответствующая метка, и фиксирующий вакуумный мат снова устанавливается при использовании рукоятки у метки, чтобы облегчить проверку и корректировку положения тела пациента. На этом установка и положение пациента на терапевтическом оборудовании завершается. Этот процесс расположения относится к предварительному или начальному положению при лечении.

После завершения начального положения обвязочный пояс освобождается. Даже если фиксирующий вакуумный мат затвердел, он все еще обладает некоторой эластичностью, и он может восстановить свою форму после ее нарушения. Кроме того, фиксирующий вакуумный мат полностью не закрыт. Следовательно, пациент может быть легко извлечен из фиксирующего вакуумного мата без нарушения формы фиксирующего вакуумного мата. Затем вакуумный мат вынимается из плиты основания для хранения, и спускное отверстие должно удерживаться в закрытом состоянии. На конечной стадии плита основания 801 вынимается из лечебной кровати.

Затем устанавливается средство локализации 8, и пациент размещается на диагностическом оборудовании.

Установка и позиционирование средства локализации на диагностическом оборудовании

Пациент и средство локализации вместе доставляются в лабораторию. Сначала плита основания 801 устанавливается на диагностическом оборудовании, например МР или КТ. Установка оборудования является простой операцией, и плита основания 801 кладется непосредственно на диагностическое оборудование, причем плита основания должна быть параллельной диагностическому оборудованию без какого-либо наклона поверхности. Нет необходимости прикреплять плиту основания 801 к кровати пациента, и трение между плитой основания и кроватью пациента достаточно для исключения какого-либо движения плиты относительно кровати пациента во время исследования. Затем фиксирующий вакуумный мат 805 помещается на плиту основания 801 так, что вакуумное отверстие фиксирующего вакуумного мата совпадает с опорой 804 на плите основания. Затем пациент помещается на фиксирующий вакуумный мат, и совпадение соответствующих меток на теле пациента и на фиксирующем вакуумном мате тщательно проверяется. На конечной стадии используется обвязочный пояс, чтобы связать фиксирующий вакуумный мат с телом пациента и избежать какого-либо колебания.

После завершения размещения диагностического и исследовательского оборудования оператором диагностического оборудования может быть выполнено сканирование.

После завершения исследования обвязочный пояс 807 освобождается и пациент вынимается из фиксирующего вакуумного мата. Затем оператор диагностического оборудования выполняет запись данных изображения на диск CD для последующего анализа изображения и начального плана лечения и для подготовки к регистрации изображения ультразвука В-типа.

Сдвиг 2 системы координат средства локализации относительно системы координат терапевтического оборудования и сдвиг 1 (x, y, z) системы координат изображения диагноза относительно системы координат средства локализации определяются, как описано ниже. Сдвиг 1 определяется идентификацией метки изображения. Каретка локализации 803 расположена на средстве локализации. Каретка локализации 803 имеет, по меньшей мере, одну установочную отметку. Каждая установочная отметка имеет фиксированную координату Ps в системе координат средства локализации. Эти установочные отметки имеют серую шкала, отличающуюся от ткани человеческого тела в диагностическом изображении. Они отображаются на экране в виде яркой или темной точки на изображении. Например, установочная отметка на отображении КТ может быть металлом, например железом, и она представлена яркой точкой на изображении КТ. Путем идентификации эти метки могут быть окружены на изображениях, показанных на мониторе компьютера с помощью программы автоматически или вручную оператором с помощью мыши. Программное обеспечение может вычислить координаты Pcs этих установочных отметок на изображении согласно положению мыши, таким образом:

сдвиг 1.х=Ps.x-Pcs.x * Pixelspacingc.x

сдвиг 1.y=Ps.y-Pcs.y * Pixelspacingc.y

Позиционирование при лечении (лечебное позиционирование)

Как показано на фигуре 5, сначала плита основания 801 укладывается на лечебную кровать 7. Здесь выполняются действия, аналогичные действиям предварительного позиционирования. Сформированный вакуумный мат 805 кладется на плиту основания 801, и отверстие фиксирующего вакуумного мата 805 будет совпадать с установочной опорой 804 на плите основания 801. Затем используется водонепроницаемая ткань 11 для изоляции водного мешка 9 терапевтического оборудования, охватывающего фиксирующий вакуумный мат 805, и нижняя открытая часть водонепроницаемой ткани 11 крепится по краям водного мешка для предотвращения утечки воды. Водонепроницаемая ткань 11 является тонким материалом толщиной менее 0,1 мм, следовательно, добавление одного слоя водонепроницаемой ткани 11 не повлияет на результаты диагностического исследования. Затем пациент укладывается на фиксирующий вакуумный мат 805 и на водонепроницаемую ткань 11, и соответствующие метки на пациенте и на фиксирующем вакуумном мате тщательно проверяются на совпадение. Затем используется обвязочный пояс 807 для закрепления пациента на фиксирующем вакуумном мате 803 и на плите основания 801. При размещении объектов лечения установка средства локализации иногда отличается от установки на стадии предварительного расположения, и результатом этого может быть сдвиг 2.

Средство локализации гарантирует, что пространственное изменение положения представляет собой только горизонтальное движение без какого-либо вращения. Это упрощает регистрацию диагностического изображения и изображения ультразвука В-типа. Здесь не требуется сложного вычисления изображений. Регистрация зависит от механической надежности крепления.

Как правило, осуществить регистрацию изображения довольно сложно. Обычный способ регистрации включает следующие стадии: извлечение элементов изображения, согласование элементов изображения, выбор преобразования, определение параметров и осуществление полного преобразования. Каждая стадия требует большого числа манипуляций. Возьмем, например, извлечение элементов, когда одна и та же установочная отметка, например отметка груди, извлекается из двух изображений, которые будут измерены, приблизительное положение груди на изображении или особенности груди, например параметры серой шкалы или параметры структуры, должны быть четко выданы оператору, после чего используется компьютер для выполнения соответствующих операций и извлечение выполняется согласно особенностям изображения. Даже притом, что в настоящее время имеются некоторые виды программ для автоматической регистрации, количество операций остается большим и точность регистрации невелика. В частности, для изображения ультразвука В-типа параметры каждой ткани не очевидны, и автоматическая регистрация является более трудной. В настоящее время нет никакого программного обеспечения для автоматической регистрации изображения ультразвука В-типа и других диагностических изображений. Однако система по настоящему изобретению использует средство иммобилизации для изменения положения тела только в горизонтальном направлении, и имеет место только простое изменение масштаба изображения между двумя видами регистрируемых изображений. Операция регистрации значительно упрощается благодаря использованию описанной выше арифметики.

Конечно, из-за изменения состояния самого тела пациента или физического движения внутренних органов пациента, когда отображение отличается от изображений, полученных при лечении, может иметь место небольшое отклонение вышеупомянутых изображений, которые полностью основаны на механической регистрации. Следовательно, во время сканирования сканером В-типа на терапевтическом оборудовании дыхание пациента должно быть на короткое время задержано, и обычно сканирование выполняется в конце вдоха или выдоха. Поскольку пациент не может задерживать дыхание на долгое время, сканирование должно быть выполнено в относительно короткое время. Этот вид отклонения может быть обнаружен через сравнение органа с очевидной меткой на обоих изображениях, и затем может быть исправлено программным способом для точной регистрации.

Слияние изображений

После регистрации изображений мы можем использовать компьютерную технологию для слияния изображения ультразвука В-типа и другого диагностического изображения и показать два изображения в одном и том же положении. Таким образом, на слитом изображении ультразвука В-типа мы можем ясно видеть ткань или опухоль, которая может быть замечена только на другом диагностическом изображении перед слиянием. На основе регистрации изображения два изображения сливаются только по арифметике слияния и затем отображаются. Оператор может непосредственно использовать слитое изображение как базу для точного и быстрого определения границы опухоли и целевой области, подлежащей обработке ультразвуком, и выполнит обоснованное и эффективное лечение.

Отображение слияния изображений представляет собой один вид компьютерной обработки изображения. Есть много способов слияния изображений, и мы используем двухмерный способ слияния, основанный на срезах. Есть некоторые относительно простые эффективные способы, описанные ниже:

(1) прямое слияние: два изображения прозрачно наложены друг на друга, и регулируются интенсивности отображения двух изображений;

(2) способ наложения цветных компонентов: каждый цвет, представленный компьютером, имеет три компонента (R, G, В). Один или два компонента первого изображения заменяются множеством градаций яркости второго изображения. Таким образом, наложенное изображение представляет собой многоцветное изображение;

(3) изображение, полученное вторым способом, преобразуется в серое изображение; и

(4) выбор интервала: пиксели, создающие интервалы - один или несколько пикселей в первом изображении, заменяются пикселями с соответствующими координатами во втором изображении, и получается новое изображение. Для слияния изображения по фактическим применениям могут быть выбраны один или несколько способов.

Способ лечения после регистрации изображения

Если опухоль является небольшой и нет никакой критической ткани вокруг этой опухоли, план 3-мерного лечения может не использоваться. Оператор может определить целевую область, которая будет обрабатываться по зарегистрированным или слитым изображениям, и применить нужную дозу облучения исходя из своего опыта.

Зарегистрированное изображение используется для определения целевой области, которая будет подвержена обработке ультразвуком. Эта целевая область может быть определена по изображению ультразвука В-типа, и также эта область может быть показана в зарегистрированном изображении КТ. Оператор может сначала определить целевую область, предназначенную для лечения по изображению ультразвука В-типа, и проверить целевую область в зарегистрированном изображении КТ. Если будет найдена какая-либо разница, лечение может быть продолжено после соответствующей корректировки. Кроме того, целевая область, предназначенная для лечения, может быть определена по зарегистрированном изображением КТ, и затем эта область может быть показана в изображении ультразвука В-типа в реальном времени. Оператор может проверить целевую область, предназначенную для лечения в изображении ультразвука В-типа. Если будет найдено какое-либо различие, лечение может быть выполнено после соответствующей корректировки.

План 3-мерного лечения на основе регистрации изображения или слияния изображений

После завершения обследования пациента в диагностическом оборудовании, например в оборудовании КТ или ЯМР, и получения контрольных изображений оператор может использовать эти контрольные изображения для выполнения сегментации изображения и трехмерной реконструкции. На основе трехмерной реконструкции устанавливается граница опухоли, наличие тканей по акустическому пути, критические органы и определяется путь лечения и терапевтическая доза в сочетании с базами данных экспертов по ультразвуковой терапии. После этого составляется общий план лечения.

После регистрации изображения составленный выше план лечения преобразуется в систему координат терапевтического оборудования при помощи регистрационных отношений. Затем выполняется моделирование 3-мерного лечения в моделирующем терапевтическом оборудовании для проверки обоснованности плана лечения и оценки или изменения плана лечения. После проведения этой имитации лечения план лечения передается в систему управления лечением. Оператор может использовать систему получения изображения В-типа в реальном времени для контроля лечения и оценки терапевтических эффектов и выполнить автоматическое или полуавтоматическое лечение с помощью виртуального контроля 3-мерного лечения.

Специалисты в данной области могут легко выполнить различные изменения и улучшения в вариантах, описанных выше, или использовать изобретение в других областях. Это изобретение включает все виды вариантов и применений. Хотя настоящее изобретение описано на примере предпочтительных вариантов, объем изобретения не ограничен этими вариантами и охвачен следующей формулой этого изобретения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковой терапевтической системе на основе сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU-терапия). Терапевтическая система включает центральное средство управления; акустический аппликатор энергии; механическое средство привода и локализации указанного акустического аппликатора энергии; устройство создания изображения ультразвука В-типа в реальном времени. Дополнительно система терапии включает: средство иммобилизации положения тела пациента, средство для формирования диагностических изображений, средство для регистрации изображений ультразвука В-типа с диагностическими изображениями, выполненное с возможностью выравнивания ультразвуковых изображений в реальном времени с диагностическими изображениями, и средство для совмещения изображений ультразвука В-типа с диагностическими изображениями на основе регистрации для проведения терапии. 5 ил.

Терапевтическая система на основе сфокусированного ультразвука, содержащая
центральное средство управления системой, включающее средство управления указанной системой и средство регулирования диапазона акустической энергии и перемещения терапевтический фокальной точки и интерфейс для ввода информации в указанную терапевтическую систему и вывода информации из указанной терапевтической системы;
акустический аппликатор энергии для наложения энергии на заданную целевую область и для формирования терапевтической фокальной точки;
средства механического привода и локализации указанного акустического аппликатора энергии для перемещения датчика создания изображений по соответствующим командам и для перемещения указанного аппликатора акустической энергии для локализации указанной терапевтической фокальной точки;
устройство направления изображения ультразвука В-типа в реальном времени для сканирования целевой области и передачи полученных изображений ультразвука В-типа в реальном времени в указанное центральное средство управления в реальном времени для локализации патологически измененной части и направления акустической энергии на указанную часть в соответствии с полученными изображениями, отличающаяся тем, что дополнительно содержит
средство иммобилизации положения тела пациента;
средство для формирования диагностических изображений;
средство для регистрации указанных изображений ультразвука В-типа с указанными диагностическими изображениями, выполненное с возможностью выравнивания ультразвуковых изображений в реальном времени с диагностическими изображениями; и
средство для совмещения указанных изображений ультразвука В-типа с указанными диагностическими изображениями на основе регистрации для проведения указанной терапии.