用于計劃圖像引導介入過程的系統和方法

用于計劃圖像引導介入過程的系統和方法
【專利摘要】在一些實施例中，計劃站可接收與患者的身體內的關注區域的圖像(一個或多個)關聯的圖像數據并且將所述圖像(一個或多個)顯示在顯示設備上。用戶可作出關于其信息被存儲在所述計劃站的存儲器中的第一介入工具和第二介入工具的選擇。所述計劃站可執行在所述顯示設備上可視的治療計劃的模擬，以便將所述第一和第二介入工具布置在所述患者的身體中并且將來自所述第一和第二介入工具的熱能施加到所述患者的身體。所述計劃站可生成熱效應的熱模型并且將所述熱模型顯示在所述顯示設備上，所述熱效應由所述第一介入工具和所述第二介入工具在所述患者的組織上共同地產生。
【專利說明】用于計劃圖像引導介入過程的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2010年11月10日提交的標題為“Planning Station”的印度臨時專利申請 N0.3348/CHE/2010 和 2010 年 11 月 10 日提交的標題為 “System for PerformingAblation Procedures”的印度臨時專利申請N0.3344/CHE/2010的優先權和權益，由此其公開內容通過引用整體并入。
【背景技術】
[0003]本發明涉及用于圖像引導過程的系統和方法，并且更特別地涉及用于圖像引導介入過程的計劃和執行的系統和方法。
[0004]一些已知的介入過程包括介入工具的人工插入，這可能易于發生損傷鄰近組織或器官的風險。在一些已知的介入過程中，為了限制或者防止這樣的潛在損傷，主張用醫藥措施積極治病者(interventionist)非常慎重地執行療程，這能夠使得過程變得非常耗時。在一些已知的圖像引導介入過程中，介入工具的人工插入也許不精確，因為成像未被實時地執行并且工具的位置由于過程的微創性質而可能不是可見的。這樣的過程還可能是耗時的，因為主張用醫藥措施積極治病者可能必須在控制掃描之間將介入工具移動非常小的增量以確定所述工具的位置。
[0005]因此，存在對能夠允許被用來在一個或多個介入工具的準確放置方面幫助主張用醫藥措施積極治病者以對靶組織(例如，瘤)進行治療以在使用多個介入工具時避免與周圍組織和器官沖突的計劃圖像引導介入過程的系統和方法的需要。

【發明內容】

[0006]在本文中描述了用于 在圖像引導介入過程中使用的系統和方法。在一些實施例中，計劃站能夠接收與患者的身體內的關注區域的圖像(一個或多個)關聯的圖像數據并且將所述圖像(一個或多個)顯示在顯示設備上。用戶可進行關于其信息被存儲在所述計劃站的存儲器中的第一介入工具的選擇和第二介入工具的選擇。所述計劃站能夠執行在所述顯示設備上可視的治療計劃的模擬，以便將所述第一和第二介入工具布置在所述患者的身體中并且將來自所述第一和第二介入工具的能量施加到所述患者的身體。所述計劃站能夠生成熱效應的熱模型并且將所述熱模型顯示在所述顯示設備上，所述熱效應由所述第一介入工具和所述第二介入工具在所述患者的組織上共同地產生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據實施例的用于在圖像引導介入過程中使用的系統的示意圖。
[0008]圖2A是根據實施例的計劃站的示意圖。
[0009]圖2B是根據實施例的計劃站、成像設備和機器人定位設備的圖示。
[0010]圖3是示出了在以待治療的組織為目標的過程期間產生的圖像的顯示的示意圖。
[0011]圖4是由示出了布置在組織塊的中心的消融工具的熱消融模塊所生成的組織塊的圖示。
[0012]圖5是由熱消融模塊所生成的消融區域的示例模型的圖示。
[0013]圖6A是由熱消融模塊所生成的、具有30mm輻射元件和以100W所施加的持續時間為600秒的功率的消融工具的表面圖的示例。
[0014]圖6B是由熱消融模塊所生成的、每個都具有40mm輻射元件和以200W施加的持續時間為600秒的功率的三個消融工具的表面圖的示例。
[0015]圖7示意了在由消融體積數據模塊所執行的插值法期間等面點的估計。
[0016]圖8是示意了由消融體積數據模塊所生成的等面上的點的示例估計的表面圖。
[0017]圖9是示意了根據實施例的、用于執行使定位設備和患者為圖像引導介入過程作準備的布置過程的方法的流程圖。
[0018]圖10是示意了根據實施例的、用于執行使成像設備和患者為待拍攝的圖像作好準備的過程并且對患者上的關注區域進行成像的方法的流程圖。
[0019]圖11-14每一個示意了根據實施例的、生成針對圖像引導介入過程的計劃和這種計劃的模擬的方法的一部分。
[0020]圖15-18每一個示意了根據實施例的、執行圖像引導介入過程的方法的一部分。
[0021]圖19是示出了根據實施例的、由計劃站所生成的3D圖像和對應的2D切片的顯示的示意圖。
[0022]圖20是示意了 根據實施例的執行圖像引導介入過程的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]在本文中描述了用于計劃和執行圖像引導介入醫療過程的系統和方法。如本文所描述的系統能夠包括計劃站，其可以與機器人定位設備相結合地使用。在一些實施例中，計劃站能夠被配置成計劃和放置一個或多個介入工具，諸如為例如一個或多個消融針，并且配置成為每個工具確定沖突避免路徑。能夠確定最佳的工具定位順序并且能夠確定每個工具定位的路徑。例如，能夠針對每個工具確定插入的路徑、插入深度和插入的順序。因此，計劃站能夠被配置成確定多個工具的插入的路徑，使得所述工具在介入過程(諸如為例如介入消融過程)期間彼此不沖突或者干擾。
[0024]在一些實施例中，計劃站能夠提供一個或多個介入工具的放置、插入和激活的模擬。例如，基于患者靶治療區域的圖像數據，計劃站能夠使得臨床醫師能夠選擇一個或多個介入工具以執行介入過程并為所選介入工具中的每一個確定插入路徑和深度以及然后能夠向內科醫師提供治療計劃的虛擬模擬。在一些實施例中，例如，在介入工具是消融針的情況下，可提供靶組織的熱模型，該靶組織的熱模型包括對已模擬的過程的組織的共同熱效應。因此，臨床醫師(例如，執行該過程的內科醫師或其他人員)能夠確定所選介入工具是否足以執行所期望的治療。如果熱模型指示靶組織尚未被治療到期望的結果，那么能夠在進行介入過程之前和/或期間調整或者改變所述模擬。
[0025]在一些實施例中，存儲表示用來使處理器執行過程的指令的代碼的非暫時性處理器可讀介質包括用來接收與患者的身體內的關注區域的至少一個圖像關聯的圖像數據并且將所述至少一個圖像顯示在顯示設備上的代碼。所述關注區域包括待治療的靶組織。處理器可讀介質還包括代碼以接收來自從關于其信息被存儲在存儲器中的多個介入工具中選擇第一介入工具和選擇第二介入工具每一個的用戶的輸入。處理器可讀介質還包括用來執行在顯示設備上可視的治療計劃的模擬，所述治療計劃包括在患者的身體中將第一介入工具布置在第一位置中并且將第二介入工具布置在第二位置中、對患者的身體施加來自第一介入工具的第一數量的能量并且施加來自第二介入工具的第二數量的能量。處理器可讀介質還包括用來通過第一介入工具和第二介入工具基于所述模擬來生成在包括靶組織的患者的組織上共同地產生的熱效應的熱模型、并將所述熱模型顯示在顯示設備上的代碼。
[0026]在一些實施例中，方法包括在顯示設備上觀察與患者的身體內的關注區域關聯的圖像。在計劃站處輸入待基于所述圖像來治療的關注區域內的靶組織的選擇。在計劃站處輸入在介入過程期間用來治療靶組織的第一介入工具的選擇和第二介入工具的選擇。從計劃站請求基于選擇靶組織和選擇第一介入工具和第二介入工具的靶組織的第一治療計劃的可視化的生成。在基于包括將第一介入工具插入在患者的身體中的第一治療計劃來治療靶組織的介入過程期間，在計劃站處請求生成第二治療計劃的可視化。第二治療計劃包括對第二介入工具的選定功率級、施加第二介入工具的功率級的選定持續時間或第二介入工具的位置中的至少一個的改變。
[0027]在一些實施例中，存儲表示使處理器執行過程的指令的代碼的非暫時性處理器可讀介質包括用以使用 第一介入工具和第二介入工具生成用于包括患者的身體內的關注區域內的靶組織的治療的圖像引導介入過程的第一治療計劃的代碼。所述第一計劃包括預定第一功率級及向第一介入工具施加該第一功率級的預定第一持續時間，以及預定第二功率級及向第二介入工具施加第二功率級的預定第二持續時間。處理器可讀介質還包括代碼，用以在執行第一治療計劃的介入過程期間接收與第一介入工具插入在其中的患者的身體內的關注區域的至少一個圖像關聯的圖像信號、以及從執行第一治療計劃的用戶接收指示請求生成第二治療計劃的輸入。第二治療計劃包括第三功率級和/或向第二介入工具施加第二或第三功率級的時間的第三持續時間。
[0028]圖1是根據實施例的計劃站100、成像設備120、顯示設備122以及定位設備124的示意圖。計劃站100能夠與成像設備120和定位設備124相結合地使用，以生成針對圖像引導介入過程的計劃并提供在顯示設備122上可視的計劃的虛擬模擬。在一些實施例中，計劃站100能夠與成像設備120相結合地使用以生成針對治療的計劃。
[0029]計劃站100 (在本文中還被稱為“計劃系統”)可以是電子計算設備，諸如為例如個人計算機、膝上型計算機、個人數字助理(PDA)、便攜式/移動互聯網設備和/或一些其他電子計算設備。計劃站100還能夠包括或者在操作上耦合到顯示設備122、鍵盤(未示出)、各種端口(例如，USB端口)以及其他用戶接口特征，諸如為例如觸摸屏控制裝置、音頻組件和/或視頻組件。計劃站100能夠在操作上耦合到通信網絡，諸如為例如因特網，并且包括被配置成訪問在諸如為因特網的網絡上托管或者可經由諸如為因特網的網絡訪問的網頁或網站的web瀏覽器。計劃站100可包括操作系統,諸如為例如Windows XP或Linux。
[0030]在一些實施例中，計劃站100、顯示設備122和/或定位設備124被組合成單個設備或組件。在一些中，計劃站100可包括顯示設備/屏幕。在一些實施例中，定位設備124可包括顯示設備/屏幕。
[0031]計劃站100可包括一個或多個處理器128和一個或多個存儲器組件126。處理器(一個或多個)128可以是各種處理器中的任一種。例如，這樣的處理器可被實現為硬件模塊，諸如為嵌入式微處理器、作為計算機系統的一部分的微處理器、專用集成電路(“ASIC”)以及可編程邏輯器件(“PLD”)。一些這樣的處理器能夠具有多個指令執行單元或核。這樣的處理器還能夠以諸如例如Java?、C++、C、匯編、硬件描述語言的程序語言或任何其他適當的程序語言的形式實現為一個或多個軟件模塊。根據一些實施例的處理器能夠包括針對一個或多個具體目的而特別設計和構建的媒介和計算機代碼(還能夠被稱為代碼)。在一些實施例中，處理器(一個或多個)128能夠支持標準HTML和軟件語言，諸如為例如Javascript、Javascript 對象表不法(JSON)、異步 Javascript (AJAX)。
[0032]在一些實施例中，處理器可以是例如單個物理處理器，諸如為具有單處理核或一組處理核的通用處理器、ASIC、PLD或現場可編程門陣列(FPGA)。在一些實施例中，處理器可以是諸如為在操作上耦合到共享時鐘信號或同步信號、共享存儲器、共享存儲器總線和/或共享數據總線的一組或一群處理器。換句話說，處理器可以是多處理器計算設備中的一組處理器。在一些實施例中，處理器可以是經由通信網絡在操作上一個接另一個耦合的一組分布式處理器(例如，具有一個或多個物理處理器的計算設備)。因此，處理器可以是經由通信網絡彼此通信的一組分布式處理器。在一些實施例中，處理器可以是這樣的處理器的組合。例如，處理器可以是一組分布式計算設備，其中每個計算設備都包括共享存儲器總線的一組物理處理器并且每個物理處理器都包括一組處理核。
[0033]處理器(一個或多個)128在操作上還耦合到存儲器126。存儲器126可以是例如只讀存儲器(“ROM”)；隨機存取存儲器(“RAM”)，諸如為例如磁盤驅動器和/或諸如為靜態RAM( “SRAM”)或動態RAM( “DRAM”)的固態RAM ;和/或FLASH存儲器或固態數據盤(SSD)。在一些實施例中，存儲器可以是各存儲器的組合。例如，存儲器能夠包括耦合到磁盤驅動器和SSD的DRAM高速緩存器。
[0034]計劃站100可包括計劃模塊、機器人定位模塊、熱消融模塊、消融體積數據模塊以及文件生成模塊(每個都被示出在圖2A中，但圖1中未示出)，如在下面更詳細地描述的那樣。計劃模塊、熱消融模塊、消融體積數據模塊以及VRML模塊中的每一個都能夠包括如上所述的一個或多個處理器和/或一`個或多個存儲器組件。計劃站100還能夠包括數據庫(圖1中未示出)，其能夠包括如上所述的處理器(一個或多個)和/或存儲器(一個或多個)。
[0035]計劃站100能夠與成像設備120和定位設備124進行電通信。計劃站100能夠被耦合到成像設備120和定位設備124，或者能夠經由無線連接與一個或兩者進行通信。成像設備120可以是例如計算機斷層掃描攝影(CT)成像設備、磁共振成像(MRI)設備或其他成像設備。成像設備120可包括例如在如本文中所描述的介入過程期間可在患者能夠被放置在其上的臺之上移動的托架。成像設備120還能夠與定位設備124進行電通信(要么耦合至其要么經由無線連接)，并且能夠用例如醫學數字成像和通信(DICOM)標準(諸如DICOM
3.0)與計劃站100和定位設備124對接。
[0036]定位設備124可以是例如能夠被用來確定在介入過程期間使用的介入工具的插入的角度和深度的裝置。在美國專利申請公開N0.2008/0091101( “第‘101號公開”)中描述了定位設備124的示例，其公開內容由此通過引用整體地結合在本文中(還見圖2B，其示意了能夠與如在此所述的CT成像設備220和計劃站200相結合地使用的定位設備124的另一示例)。如‘101號公開中所描述的那樣，定位設備124能夠與成像設備120相結合地使用以計算諸如介入工具122等介入工具插入到患者中以治療關注區域(例如，瘤)的角度和深度。定位設備124能夠將定位設備124的工具導引部定位在相對于患者的指定位置處，并且內科醫師然后能夠使用所述工具導引部來準確地定位介入工具122以便人工插入到患者體內。
[0037]如上面所論述的那樣，計劃站100能夠被用來生成用于圖像引導介入過程的計劃并提供在顯示設備122上可視的計劃的模擬。在使用中，內科醫師能夠使用成像設備120對患者上待治療的關注區域進行成像。來自成像設備120的一組圖像能夠被計劃站用來創建該圖像組的3D重建。計劃站100能夠包括分割和可視化工具，以允許用戶(例如，內科醫師)交互式地以2D、MPR(多平面格式變換)和/或3D格式來分割相關解剖結構并且使其可見。因此，用戶能夠分割諸如例如瘤體積等關注區域。所述圖像能夠被用戶在顯示設備122上觀察到，并且用戶能夠選擇待治療的關注區域內的靶組織。
[0038]計劃站100能夠在其存儲器126內存儲與各種介入工具(例如，施加器、針頭等)關聯的數據。計劃站100還能夠包括一個或多個數據庫(圖1中未示出)，其能夠包括用于存儲數據的存儲器，所述數據諸如為例如與各種介入工具關聯的數據和與與各種介入工具關聯的熱模型關聯的數據。基于經圖像分割的圖像數據，用戶能夠選擇適當的介入工具126以對患者上的關注區域內的選定靶組織執行介入過程。例如，為了對用由成像設備120所提供的圖像數據而標識的患者內的關注區域執行消融療程，用戶能夠選擇在存儲在計劃站100中的工具列表中包括的一個或多個消融工具。用戶然后能夠選擇期望的消融參數(例如，用于消融的功率級和時間段)以用來生成待使用所選消融針(一個或多個)來治療的瘤的消融體積的可視化分析。基于成像數據、所選的待治療的關注區域(例如，瘤)、以及所選介入工具(一個或多個)(例如，消融針)，用戶能夠選擇介入工具(一個或多個)應該被放置在其處以實現期望結果的期望的插入點和靶點。
[0039]計劃站100然后能夠生成在治療計劃的顯示設備122上可視的模擬以使用所選介入工具(一個或多個)和所期望的插入參數來治療靶組織。所述模擬可包括第一介入工具以及第二介入工具和待治 療的關注區域的疊加圖像。例如，在使用多個介入工具的過程中，所述模擬能夠示出置于患者的身體內的第一位置處的第一介入工具和置于患者的身體內的第二位置處的第二介入工具。盡管描述了兩個介入工具，但應理解的是，能夠使用不同數目的介入工具(例如，三個、四個、五個等)。計劃站100能夠確定由用戶所選擇的所期望的插入點和靶點是否能夠在沒有介入工具之間的干擾情況下被使用和/或是否能夠用待被用來放置介入工具的特定定位設備124來實現。因此，計劃站100能夠生成在待在介入過程期間使用的多個介入工具之間提供對沖突避免的治療計劃。在一些實施例中，計劃站100能夠生成還能夠提供對患者內的器官和其他組織的沖突避免的治療計劃。
[0040]模擬還能夠示出患者的身體中的來自第一介入工具的第一數量的能量的施加和來自第二介入工具的第二數量的能量的施加。計劃站100還能夠生成在患者的組織(如包括靶組織和周圍組織)上共同產生的熱效應的熱模型，所述熱效應由第一介入工具和第二介入工具基于所述模擬來產生。換句話說，由計劃站100所生成的熱模型能夠模擬具有多個介入工具(例如，多個消融針)的治療的對患者的身體和靶組織的組合熱效應。基于模擬和經消融的組織的熱模型，用戶能夠確定是否需要在進行實際的介入過程之前對計劃作出任何調整。由介入工具所產生的對患者的組織的熱效應可以由通過工具所產生的電磁場(例如，在射頻(RF)或微波光譜中)、紅外能、低溫冷卻、熱流體等產生。
[0041]在完成模擬并且已生成了治療計劃之后，用戶能夠繼續在圖像引導介入過程期間執行治療計劃。例如，治療計劃能夠被提供給定位設備124，其能夠使用接收到的治療計劃數據以相對于患者來定位該定位設備的機器手臂，以提供所選介入工具(一個或多個)的所期望的插入位置。如上面所論述的那樣，定位設備124能夠將定位設備124的工具導引部(在本文中還被稱為“端效應器”)定位在相對于患者所確定的位置處，并且內科醫師能夠使用該工具導引部來準確地定位介入工具122。在一些實施例中，內科醫師手動地將介入工具122插入到患者體中。
[0042]在一些實施例中，在使用多個介入工具的介入過程期間，用戶能夠在所述過程期間在多個點處檢查或者驗證介入工具的位置。用戶還能夠在過程期間檢查治療的進展。例如，在根據治療計劃將第一介入工具插入到患者中之后，用戶能夠對關注區域進行成像以驗證第一工具的位置是在相對于待治療的靶組織的所期望的位置處。如果第一介入工具的位置被確認為令人滿意，那么用戶能夠繼續治療計劃(例如，插入第二介入工具并施加熱能等)。如果第一介入工具的位置被視為在不合需要的位置處，那么用戶能夠請求計劃站100使用圖像數據來生成新的或修訂的治療計劃及其模擬。在另一示例中，用戶能夠在從第一介入工具施加第一數量的能量之后對關注區域進行成像，并驗證治療的數量和位置是否像對過程中的那個階段所期望的那樣。如果不是，那么用戶能夠請求計劃站100使用圖像數據來生成新的或修訂的治療計劃及其模擬。新的治療計劃能夠例如包括待由介入工具中的一個或多個施加的不同數量的能量(即不同的功率級和/或持續時間的治療)。
[0043]圖2A是計劃站200的實施例的示意圖。計劃站200包括計劃模塊230、機器人定位模塊242、熱消融模塊232、消融體積數據模塊234和文件生成或轉換模塊236。計劃站200可包括如上面針對計劃站100所描述的一個或多個處理器(例如，處理器128)和一個或多個存儲器組件(例如·，存儲器126)，并且計劃模塊230、機器人定位模塊242、熱消融模塊232、消融體積數據模塊234和文件生成模塊236中的每一個都還能夠包括如上所述的一個或多個處理器和/或一個或多個存儲器組件。計劃站200還包括顯示設備222并能夠與成像設備220和定位設備224進行電通信，如圖2B中所示。能夠在圖像引導介入過程期間像上面所描述的那樣使用計劃站200。
[0044]組織中的具有例如RF能量的實體瘤的熱消融能夠通過使用在適當的成像模態(諸如為例如CT成像設備)的引導下插入到組織中的探針(例如，消融針)來實現。消融的程度能夠通過來自毛細管灌注的熱損失并通過組織中的大血管中的血液流動而被顯著地降低。數學模型能夠被呈現給用戶，所述數學模型示出了在靠近大血管并且不應該被損傷的組織的消融期間發生的熱過程。溫度分布動態通過將組織中的3D生物熱傳輸與血管中的對流耗散熱傳輸的ID模型組合起來來描述。目標是確定出在不損傷血管的情況下有多少組織能夠被消融。這個可以通過對組織的溫度分布動態進行模擬并且通過確定來自消融針的最佳功率輸入來實現，使得組織中的最大溫度增加被實現而不引起在大血管的邊緣處的組織損傷。
[0045]熱消融模型能夠基于能夠被用戶(例如，內科醫師)輸入到計劃站200中的以下參數對消融過程進行模擬:
[0046]〇探針類型一被作為探針ID輸入；[0047]〇待用于特定治療計劃的探針的數目；
[0048]〇探針相對于第一探針的相對位置(假設第一針頭是零矢量)；
[0049]〇消融的類型；
[0050]?同步消融一所有探針被同時通電；
[0051]?順序消融一探針被一個接一個地通電(例如，相同的探針類型能夠被使用多次)；以及
[0052]〇探針參數設置一基于探針類型作為順序值，其中順序針對每個探針模型或類型被預定義。
[0053]熱消融模型能夠與計劃軟件一起集成在計劃站200中。計劃軟件能夠將輸入參數供應給選擇算法240以用于算法選擇并輸入到熱消融模塊232。熱消融模塊232能夠結合與消融系統制造商的規格一致的組織凝固的區域，并且當針對每種設置的點云能夠被存儲在熱消融模塊232中時，能夠生成與各種離散能量和時間值關聯的等溫表面數據。針對其他能量和時間值的等溫表面可通過存儲的等溫表面數據組之間的插值來生成，或可由熱消融模塊232來生成。
[0054]為了針對介入過程的計劃，用戶(例如，內科醫師)能夠首先為待在介入過程期間使用的每個選定探針(例如，消融針)選擇期望的進入點和靶點。例如，用戶可以選擇/輸入如上所述的探針(一個或多個)參數。首先，用戶能夠選擇待使用的第一探針并且能夠生成3D圖像以示出與患者內的待治療的關注區域的圖像疊加在一起的第一探針。用戶然后能夠將在顯示設備220上的圖像中示出的探針定位(例如通過“單擊和拖曳”操作)到期望的進入和靶位置。計劃站200然后能夠對所指示的探針的位置執行若干次檢查，例如以確定所選進入點和靶點是否在定位設備224的機器手臂的可達范圍內、探針是否將穿過用戶已標識為將不被穿 透的體積(諸如器官)的患者的身體內的體積、機器手臂在將探針置放在所指示的位置中時是否干擾患者的身體、進入點對于機器手臂而言是否是可到達的(例如如果所選進入點是在被妨礙的用戶的身體的一部分上，諸如鄰近床)、靶點與進入點之間的距離是否超過針的長度(在針的手柄端與患者的皮膚之間允許規定的“死空間”)。例如，機器人定位模塊242能夠使用機器人定位算法來對患者皮膚表面與機器手臂之間的干擾進行檢查。生成3D圖像以確保機器手臂定向相對于患者的身體依從機器手臂位置。還能夠執行檢查以在所計劃的介入過程期間在任何給定點處驗證機器手臂與皮膚表面之間的最小間隙。如果第一探針的位置是不可接受的(例如，存在干擾)，那么警告用戶改變所期望的探針路徑。例如，探針的圖像能夠被彩色編碼以指示該探針是否能夠被放置在所指示的位置中而不違反上面標識的條件中的任一項，例如如果可接受的話為綠色，如果不可接受的話為紅色。用戶然后能夠重新定位在顯示設備220上的3D圖像中所示出的第一探針。這個過程能夠繼續直到針對第一探針所選擇的經計劃的插入點和靶點是可接受的。
[0055]如果第二探針將在介入過程期間被使用，那么用戶像上面針對第一探針所描述的那樣為第二探針選擇所期望的參數。計劃站200接下來能夠產生3D圖像以示出與患者內的待治療的關注區域的圖像疊加的第一探針的放置和第二探針的期望放置。機器人定位模塊242能夠像上面針對第一探針所描述的那樣對與機器手臂和與患者的干擾進行檢查，并且還對用于第一探針的所選路徑與用于第二探針的所選路徑之間的干擾進行檢查。例如，能夠執行檢查以確定足夠的間隙是否存在于患者內的第一探針和第二探針的多個部分之間，以及存在于在患者的身體外的探針的多個部分之間(即多個探針的手柄是否正干擾彼此)，以及機器手臂在放置當前探針時是否將接合先前放置的探針。如針對第一探針所描述的那樣，如果用于第二探針的所選進入點和靶點是不可接受的，那么用戶能夠在3D圖像內將第二探針移動到不同的位置，并且這個過程能夠繼續直到針對第二探針的可接受位置被實現為止。如果選擇了第三探針，那么執行檢查以確定符合規定條件，諸如上面所論述的那些。針對待在所計劃的介入過程期間使用的每個探針執行這個過程。
[0056]在已執行了干擾確認之后，能夠確定插入探針的最佳順序。例如，用戶可以選擇探針1、探針2和探針3 (按照這個順序)，并且機器人定位模塊242可以針對最佳插入順序來對探針重新排序以防止干擾(例如，探針2、探針I并且然后探針3)。在已確定最佳順序、并且已完成了計劃過程之后，機器手臂能夠按照針對探針所計算的角度在介入過程期間被定位。
[0057]在為所選探針確定了最佳的計劃進入點和靶點之后，熱消融模塊232能夠被用來創建熱模型(如上面所論述的那樣)。熱消融模型能夠像由被用于介入過程的特定消融系統/工具的制造商所 規定的那樣模仿同質組織中的加熱。熱模型能夠產生被用來顯現與制造商規格一致的受熱組織體積的內嵌幾何形狀的數據。在一些實施例中，這些內嵌幾何形狀未被用于定位設備(例如，定位設備124)上的患者特異性消融治療計劃能力，而是以消融應用(諸如射頻消融(RFA)應用)為目標的非患者特異性病變。參見例如圖3，圖3是待治療的靶病變的顯示的示意圖。
[0058]消融設備幾何形狀和材料能夠從特定消融工具的產品規格中確定。例如，組織介電和熱性質能夠從在同行評議(peer-reviewed)出版的期刊中記錄的測量值中選擇。能夠例如使用包括其“熱傳遞”及“RF”模塊的COMSOL多物理場建模和模擬軟件，或者使用其他適當的有限元分析或其他技術來執行熱模擬建模。熱模擬模型能夠例如對射頻消融、電磁場到組織的實時耦合進行預測，從而使與場強相關的溫度增加。
[0059]因此，熱消融模塊232能夠針對給定探針(如消融針)在給定時間和在針對該探針的給定功率級處生成等面圖。例如，能夠針對67°C的溫度(即，在其處能夠認為發生組織壞死的溫度)生成針對所述探針的此類參數的等面圖。等面圖能夠被存儲在數據庫(例如數據庫238)中，并且能夠被形成為對用戶而言在計劃特定治療計劃時可使用的。當用戶(例如，內科醫師)正在生成特定治療計劃時，用戶為所選探針輸入各種參數。如果在匹配的數據庫中有等面圖可用，則計劃模塊230能夠使用所存儲的等面圖來生成治療計劃的熱模擬。如果等面圖不可用于特定探針(例如，對于在特定功率級下的特定時間段來說)，則消融體積數據模塊234能夠要么使用存儲在熱消融模塊232中的等面圖來內插并生成與所期望的參數關聯的新的等面圖，要么能夠讓熱消融模塊232生成新的等面圖。例如，計劃模塊230能夠對內插使用四個等面圖(即，一個具有大于所期望的時間的最接近時間，一個具有大于所期望的功率的最接近功率，一個具有小于所期望的時間的最接近時間，以及一個具有小于所期望的功率的最接近功率)。
[0060]如上面所論述的那樣，計劃模塊230能夠內插由熱消融模塊232所產生的RF消融的等面數據。對于每個設置，等溫表面數據作為點云(例如，作為三維坐標系統中頂點的集合)可用于各種離散功率和時間值。以這種方式，內插是在一組離散的已知數據點范圍內構建新的數據點的方法。計劃模塊230可簡化數據，將數據存儲到數據庫238中，并且可基于上述輸入參數而被用在選擇算法240中。
[0061]在一個示例熱模擬模型中,選擇的消融系統是Covidien Cool-tip Single (柯惠醫療冷循環單電極)(活動3cm電極)。應該理解的是，能夠替換地使用其他消融系統/工具。建模的消融施加器是17規格冷循環單電極，其具有采用20C水冷并且在穩定狀態處用設置在25、50、100和200瓦的功率來通電的30mm輻射元件。組織負載用具有以下屬性的血流灌注而被建模為如制造商的規格中所標識的健康的牛離體肝組織。
[0062]
【權利要求】
1.一種非暫時性處理器可讀介質，其存儲表示指令的代碼以使處理器: 接收與患者的身體內的關注區域的至少一個圖像關聯的圖像數據，所述關注區域包括待治療的靶組織； 將所述至少一個圖像顯示在顯示設備上； 接收來自從關于多個介入工具的信息被存儲在存儲器中的所述多個介入工具中選擇第一介入工具的用戶的輸入； 接收來自從關于多個介入工具的信息被存儲在所述存儲器中的所述多個介入工具中選擇第二介入工具的所述用戶的輸入； 執行在所述顯示設備上可視的治療計劃的模擬，所述治療計劃包括:將所述第一介入工具布置在所述患者的身體內的第一位置中；將所述第二介入工具布置在所述患者的身體內的第二位置中；對所述患者的身體施加來自所述第一介入工具的第一數量的能量并且施加來自所述第二介入工具的第二數量的能量； 通過所述第一介入工具和所述第二介入工具基于所述模擬，生成在包括所述靶組織的患者的組織上共同產生的熱效應的熱模型；以及 將所述熱模 型顯示在所述顯示設備上。
2.權利要求1所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 從所述用戶接收指示待治療的所述患者上的選定位置的輸入。
3.權利要求1所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 接收來自選擇待由所述第一介入工具在所述模擬期間施加的功率級和選擇待由所述第二介入工具在所述模擬期間施加的功率級的所述用戶的輸入。
4.權利要求1所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 接收來自選擇從所述第一介入工具在所述模擬期間施加能量的持續時間和選擇從所述第二介入工具在所述模擬期間施加能量的持續時間的所述用戶的輸入。
5.權利要求1所述的處理器可讀介質，其中，在所述顯示設備上可視的所述模擬包括疊加的所述第一介入工具的、第二介入工具的以及所述患者內的所述感興趣區域關注區域的圖像。
6.權利要求1所述的處理器可讀介質，其中，所述模擬是第一模擬，所述處理器可讀介質還包括代碼以: 在其中與所述第一模擬相對應的治療計劃正被執行的介入過程期間，包括將所述第一介入工具插入在所述患者的身體中，從所述用戶接收輸入以執行不同于所述第一模擬的第二模擬，所述第二模擬包括對所述第二介入工具的選定功率級、施加所述第二介入工具的功率級的選定持續時間或所述第二介入工具在所述患者的身體中的位置中的至少一個的改變。
7.權利要求1所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 在執行與所述模擬相對應的治療計劃的介入過程期間，接收與所述第一介入工具被插入其中的所述患者的身體內的所述關注區域的至少一個圖像關聯的圖像信號。
8.一種非暫時性處理器可讀介質，其存儲代表指令的代碼以使處理器: 使用第一介入工具和第二介入工具來生成針對包括患者的身體內的關注區域內的靶組織的治療的圖像引導介入過程的第一治療計劃，所述第一計劃包括預定第一功率級和對所述第一介入工具施加所述第一功率級的時間的預定第一持續時間，以及預定第二功率級和對所述第二介入工具施加所述第二功率級的時間的預定第二持續時間； 在執行所述第一治療計劃的介入過程期間，接收與所述第一介入工具被插入其中的所述患者的身體內的所述關注區域的至少一個圖像關聯的圖像信號；以及 從執行所述第一治療計劃的用戶接收指示請求生成第二治療計劃的輸入，所述第二治療計劃包括第三功率級、對所述第二介入工具施加所述第二或第三功率級的時間的第三持續時間中的至少一個。
9.權利要求8所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 生成與熱效應關聯的所述靶組織的熱模型，所述熱效應由所述第一介入工具和所述第二介入工具基于所述模擬共同地產生。
10.權利要求8所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 在所述生成第一治療計劃之前，從所述用戶接收指示待治療的所述患者上的選定位置的輸入。
11.權利要求8所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 在所述生成第一治療計劃之前，接收來自選擇待由所述第一介入工具在所述第一治療計劃期間施加的功率級和選擇待由所述第二介入工具在所述第一治療計劃期間施加的功率級的用戶的輸入。
12.權利要求8所述的處理器可讀介質，其還包括代碼以: 在所述生成第一治療計劃之 前，接收來自選擇從所述第一介入工具施加所述功率的持續時間和選擇從所述第二介入工具施加所述功率的持續時間的所述用戶的輸入。
13.一種方法，其包括: 在顯示設備上觀察與患者的身體內的關注區域關聯的圖像； 在計劃站處輸入待基于所述圖像來治療的所述關注區域內的靶組織的選擇； 在所述計劃站處輸入要在介入過程期間用來治療所述靶組織的第一介入工具的選擇和第二介入工具的選擇； 基于所述選擇靶組織和所述選擇第一介入工具和第二介入工具，從所述計劃站請求生成所述靶組織的第一治療計劃的可視化；以及 在基于包括將所述第一介入工具插入在所述患者的身體中的所述第一治療計劃來治療靶組織的介入過程期間，在所述計劃站處請求第二治療計劃的可視化被生成，所述第二治療計劃包括對所述第二介入工具的選定功率級、施加所述第二介入工具的功率級的選定持續時間或所述第二介入工具的位置中的至少一個的改變。
14.權利要求13所述的方法，其還包括: 在所述計劃站處選擇待由所述第一介入工具施加的功率級和待由所述第二介入工具施加的功率級。
15.權利要求14所述的方法，其還包括: 在所述計劃站處選擇用來施加所述第一介入工具的功率的持續時間和用來施加所述第二介入工具的功率的持續時間。
16.權利要求13所述的方法，其還包括: 在所述計劃站處請求所述第一治療計劃的模擬，所述模擬在所述顯示設備上是可視的。
17.權利要求16所述的方法，其中，在所述顯示設備上可視的所述模擬包括疊加的所述第一介入工具的、所述第二介入工具的以及所述患者內的所述關注區域的圖像。
18.權利要求13所述的方法，其還包括: 在所述計劃站處請求所述第二治療計劃的模擬，所述第二治療計劃的模擬在所述顯示設備上是可視的。·
【文檔編號】A61B18/00GK103429181SQ201180054509
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年11月11日 優先權日:2010年11月10日
【發明者】V·格南亞塞卡 申請人:帕芬特保健私人有限公司