用于沉積能量的治療系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在MR引導的熱處置的領域中的系統，并且更具體地涉及溫度控制。
【背景技術】
[0002]在熱治療期間，能量被沉積到目標區中。能量能夠作為采取聚焦超聲波的形式的超聲處理來遞送。超聲處理在時間上由超聲處理間延遲分隔開，以最小化熱積聚。該延遲為冷卻期。
[0003]文獻W02010029474A1描述了一種MR引導的熱處置系統，其中，冷卻期依賴于在冷卻期之前的能量沉積期間的離焦最高溫度而被調整。在離焦區域中的最高溫度上升與所沉積的能量密度近似線性相關，并且對最高溫度的測量因此能夠被用于設置冷卻期。當溫度減小時線性相關似乎是有效的，這是因為在加熱期間在離焦超聲錐的中央中能夠忽略熱的擴散。
[0004]Partanen 等人的 Reduct1n of peak acoustic pressure and shaping ofheated reg1n by use of multifoci sonicat1ns in MR-guided high-1ntensityfocused ultrasound mediated mild hyperthermia，Med Phys 201340 (I)關于輕度高熱，所述輕度高熱在40-45攝氏度的范圍中，并且要被用作針對放療和化療兩者的輔助。在Partanen等人的文獻中，二元控制算法被用于實時輕度高熱反饋控制(摘要，方法)。Partanen等人的目的是將溫度保持在一范圍內的目標內部。
[0005]US 2012/101412A1關于一種熱處置方法，其中，涵蓋目標組織和非目標組織的區域中的溫度場被監測。基于所監測的溫度場，主動調節非目標組織中的溫度。
[0006]W02011/021106。
[0007]W02011/021106A2關于一種用于執行基于質子共振頻率的MR溫度測量的方法。W02011/021106A2試圖解決在MR熱成像期間背景磁場和磁場梯度可能由于與溫度的改變無關的各種因子而改變的問題。這些效應能夠導致不正確的溫度估計。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種MR引導的熱處置系統，其更準確地控制對冷卻期的調整。
[0009]該目的由如權利要求1所述的磁共振引導的熱處置系統來實現。
[0010]該目的也由如權利要求11所述的方法或如權利要求12所述的計算機程序產品來實現。
[0011]熱處置的范例是高強度聚焦超聲(HIFU)。HIFU消融治療常常是通過向對象中的目標組織施加若干加熱事件(也被稱為超聲處理)來執行的。通常需要若干超聲處理來消融整個感興趣體積。所沉積的能量的部分總是在外部換能器與目標焦點平面之間的近場組織中被吸收。這些組織因此加熱并且如果在超聲處理之間允許不充分的延遲，那么在這些組織中將出現熱積聚，所述熱積聚能夠最終引起皮膚灼傷或脂肪層灼傷。因此，在熱處置期間，超聲處理能夠在時間上由一個或多個冷卻期分隔開。
[0012]部分地由于對象的脂肪層的隔熱性質，脂肪層中的熱積聚比其他近場組織更加令人擔憂。通常，冷卻期是固定且預先確定的，或者基于所施加的能量密度或基于在含水近場組織內的觀察到的峰值溫度。通常，峰值溫度估計經由質子共振頻率(PRF)測溫來實現，質子共振頻率測溫僅在含水組織中工作，這是由于脂肪中不存在氫鍵。因此，峰值溫度估計是利用與用于監測目標區域中的溫度上升相同的成像序列來獲得的。
[0013]本發明的發現在于，利用對冷卻的主動監測，能夠應用更準確的冷卻時間，其并不過度并且能夠將脂肪層內的溫度的空間差異考慮在內。這樣的優點在于，其能夠防止處置的不必要的延遲。
[0014]根據本發明的一個方面，通過使用基于弛豫常量的測溫，來執行在脂肪中的溫度測量。基于弛豫常量的測溫(基于T1、T2或T2*的)已經示出提供脂肪層的至少定性的溫度圖的潛力。這能夠被用于監測下一超聲處理的預期波束路徑內的脂肪層何時已經達到足夠低的溫度以允許下一超聲處理開始。在脂肪中的溫度需要類似于在處置的開始處的溫度的情況下，甚至可以不需要針對(定性的)溫度的轉化。如果Tl、Τ2或Τ2*測量與在治療的開始之前相同，那么溫度也應該是這樣。
[0015]根據本發明的一個方面，所述冷卻期的結束基于在目標外部的感興趣區域中的最高溫度。根據本發明的一個實施例，在所述冷卻期期間確定一次最高溫度。這樣的優點在于，所述冷卻期的剩余部分能夠被用于其他磁共振數據采集。
[0016]根據本發明的另一方面，光譜技術或多回波技術也能被用于確定在脂肪與肌肉組織之間的邊界上的溫度。
[0017]根據本發明的一個方面，溫度相關的磁共振信號被轉化為溫度分布，所述溫度分布提供溫度的空間差異。根據另一方面，所述溫度分布被顯示給用戶，用戶能夠將其用于決定是否繼續超聲處理。
[0018]根據本發明的另一方面，當監測的組織中的溫度已經減小到足以安全地繼續下一超聲處理時，借助于聽覺/視覺信號來自動通知用戶。
[0019]在冷卻期期間的脂肪的溫度減小可以是相對緩慢的(通常為約10分鐘的時間常量)。因此，可以不必在冷卻期間持續測量溫度。在所述冷卻期中的隨后的溫度測量之間的時間可以被用于執行其他MR測量，例如BOLD成像、光譜分析、擴散加權成像。
[0020]根據本發明的一個方面，溫度測量的時間點基于在冷卻期之前實現的溫度測量。例如，在離焦區域中的最高溫度能夠被用于該目的。以這種方式，可以降低冷卻中需要的溫度測量的數量。不被用于溫度測量的冷卻期中的時間可以被用于執行其他MR測量。
[0021]根據本發明的另一方面，溫度測量的時間點基于在冷卻期期間的先前溫度測量。以這種方式，在溫度達到一閾值且低于該閾值開始新的超聲處理是安全的時，采樣頻率可以增加。
[0022]根據本發明的另一方面，在所述冷卻期期間主動冷卻脂肪組織，以加速總處置時間。
[0023]本發明的這些和其他方面將根據下文描述的實施例而變得顯而易見，并將參考下文描述的實施例得到闡明。
【附圖說明】
[0024]圖1圖解地圖示了在其中使用本發明的磁共振引導的熱處置系統。
[0025]圖2示意性地示出了在冷卻期期間的測量時間表的范例。
【具體實施方式】
[0026]圖1圖解地圖示了在其中使用本發明的磁共振引導的熱處置系統。MR引導的介入系統包括磁共振系統(未完整示出)和熱治療系統30。熱治療系統30能是被用于MR引導的熱處置的任何系統。熱處置例如能夠借助于HIFU或微波天線來施加。熱處置系統被配置用于施加由冷卻期分隔開的熱處置脈沖。熱處置系統能夠由控制器(Cont)35開啟或關閉。
[0027]磁共振檢查系統包括主磁體10，所述主磁體生成在檢查區14內的穩定均勻主磁場。該主磁場引起沿主磁場的場線的要被檢查的客體中的自旋的部分取向。RF系統被提供有一個或多個RF天線12，以將RF激勵電磁場發射到檢查區14中，來激勵要被檢查的客體的身體中的自旋。弛豫自旋發出在RF范圍中的磁共振信號，所述磁共振信號由RF天線12拾取，所述RF天線尤其采取RF接收線圈的形式。RF系統12被耦合到Tx/Rx開關(TRSwitch) 11，所述Tx/Rx開關繼而被親合到RF放大器(RFamp) 13。此外，梯度線圈16被提供以生成瞬時磁梯度場，尤其是讀出梯度脈沖和相位編碼梯度。這些梯度場常常被取向為相互正交的方向，并且對磁共振信號施予空間編碼。梯度放大器(GradAmp) 18被提供來激活梯度線圈16，以生成磁梯度編碼場。由RF接收器天線12拾取的磁共振信號被應用到MR