Терапевтическая система на основе сфокусированного ультразвука

Терапевтическая система на основе сфокусированного ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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