用于執行治療流程的系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于執行如HDR近距離治療的治療流程的系統。細長引入元件被引入到身體(2)中，沿著所述引入元件確定溫度，并且基于所確定的溫度來確定所述引入元件的哪部分在所述身體內。根據對所述引入元件的哪部分在所述身體(2)內的確定通過使用所述引入元件執行治療流程。這能夠確保僅在所述身體內執行所述治療流程，從而降低尤其是由在HDR近距離治療期間可以使用的電離輻射非故意地影響例如患者的外部皮膚的可能性。
【專利說明】
用于執行治療流程的系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種用于執行治療流程的系統、方法和計算機程序。
【背景技術】
[0002]用于執行治療流程的系統是例如高劑量率(HDR)近距離治療系統。HDR近距離治療系統包括近距離治療導管，其被引入如患者的前列腺的要處置的對象中。在近距離治療導管內，放射性輻射源移動到放射性輻射源針對各自的停留時間被定位于其處的不同的停留位置，其中，通過由針對各自的停留時間的不同的停留位置處的放射性輻射源發射的放射性輻射來處置對象。
[0003]在放射性輻射源到不同的停留位置的移動期間，知道近距離治療導管內的各自的停留位置是在患者內部還是在患者外部能夠是困難的。如果放射性輻射源針對停留時間定位于其處的停留位置在患者的外部，則患者的外部皮膚和環境(尤其是執行HDR近距離治療流程的醫務人員)可能受放射性輻射影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目標是提供一種用于執行治療流程的系統、方法和計算機程序，其中，能夠降低由所述治療流程非故意地影響人的可能性。
[0005]在本發明的第一方面中，呈現了一種用于執行治療流程的系統，其中，所述系統包括:
[0006]-細長引入元件，其用于被引入到身體中；
[0007]-溫度確定單元，其用于沿所述引入元件確定溫度，
[0008]-內部部分確定單元，其用于基于所確定的溫度來確定所述引入元件的哪部分在所述身體內，以及
[0009]-治療流程執行單元，其用于根據所述引入元件的哪部分在所述身體內的確定來通過使用所述引入元件來執行所述治療流程。
[0010]由于沿著所述引入元件的溫度被確定并且被用于確定所述引入元件的哪部分在所述身體內，并且因為根據所述引入元件的哪部分在所述身體內的確定來執行使用所述引入元件的所述治療流程，因此能夠執行所述治療流程，使得其僅在所述身體內被執行。這允許由所述治療流程非故意地影響例如患者的外部皮膚和環境(特別地醫務人員)的可能性的降低。
[0011]所述細長引入元件優選地是導管，尤其是近距離治療導管。所述溫度確定單元優選地適于實時確定沿著所述引入元件的溫度，使得也可以實時執行所述引入元件的哪部分在所述身體內的所述確定。
[0012]在實施例中，所述引入元件是導管，并且所述治療流程執行單元包括a)移動單元，其用于將輻射源移動到停留位置以用于在所述導管內的所述停留位置處對所述身體進行處置，和b)近距離治療控制單元，其用于控制所述移動單元，使得所述停留位置在已經被確定為在所述身體內的所述導管的所述部分。所述輻射源(其優選地是放射性輻射源)優選地僅在所述停留位置處固定，其中，假設僅在所述停留位置處執行所述治療流程，因為在該位置處，針對足夠長以具有治療效果的時間呈現由所述輻射源發射的所述輻射。因此，通過控制所述移動單元使得所述停留位置在已經被確定為在所述身體內的所述導管的所述部分內，能夠確保僅在所述身體內執行所述治療流程，從而降低例如患者的外部皮膚和環境(尤其是醫務人員)受由所述輻射源發射的所述輻射影響的可能性。所述導管和所述治療流程執行單元優選地適于執行HDR近距離治療。
[0013]所述引入元件優選地包括用于生成指示沿所述引入元件的溫度的光學信號的光纖，其中，所述溫度確定單元優選地適于基于所生成的光學信號來確定沿所述引入元件的溫度。通過基于光學信號確定沿所述引入元件的溫度，能夠非常準確地確定所述溫度。而且，通過使用光纖感測，能夠以非常非侵擾的方式確定所述溫度，即所述用戶不需要處置用于測量所述溫度的另外的設備。
[0014]優選地，所述光纖被裝備有光學溫度傳感器，其中，測量過程涉及處理在將光發射到所述光纖中之后從所述光學溫度傳感器接收的反射光。在實施例中，所述光學溫度傳感器是光纖布拉格光柵，其根據溫度相關應變反射入射光譜的特定部分。所述反射光(即，所生成的光學信號)然后能夠由所述溫度確定單元用于確定沿所述引入元件的溫度。所述引入元件優選地包括若干光纖(尤其是更多個光纖中的三個)，其中，每個光纖可以被裝備有光纖布拉格光柵，并且所有光纖的所述光學信號可以被用于確定沿所述引入元件的溫度。針對關于光纖溫度感測的更多細節，參考例如由F.T.S.Yu和S.Yin，Marcel Dekker Inc.(2002年)編輯的書“Fiber Optic Sensors”(尤其是該書的第4章)，通過引用將其并入本文。
[0015]所述內部部分確定單元優選地適于通過確定沿所述引入元件的所述溫度的增加或者減小來確定所述引入元件的哪部分在所述身體內。例如，溫度梯度可以沿著所述引入元件的所述長度確定和閾值化，以便確定所述引入元件的哪部分在所述身體內。由于假定所述溫度在所述身體內部更大(例如，大約37攝氏度)并且在所述身體外部更小(例如，大約20攝氏度)，因此通過確定沿著所述引入元件的溫度的增加或者減小(例如，通過確定空間梯度并且通過閾值化所述空間梯度)，能夠可靠地確定所述引入元件在其處進入所述身體的沿著所述引入元件的定位，和對應地所述身體內的所述引入元件的部分和所述身體外的所述引入元件的部分。
[0016]在實施例中，所述內部部分確定單元適于通過對所述身體和/或環境和/或所述引入元件的熱力學性質進行建模并且通過使用沿著所述引入元件的所確定的溫度來確定所述引入元件的哪部分在所述身體內。通過不僅考慮沿著所述引入元件的所確定的溫度，而且通過額外地考慮所述身體和/或環境和/或所述引入元件的熱力學性質，還能夠增加確定所述引入元件的哪部分在所述身體內的準確度。
[0017]所述系統還可以包括深度確定單元，其用于基于所述引入元件的所確定的內部部分來確定所述引入元件在所述身體內的所述深度，其中，所確定的深度可以被示出給所述用戶。而且，所述深度確定單元還可以適于確定所述引入元件的所確定的深度與預定義深度的偏差并且指示所述偏差。所述預定義深度能夠是前期已經確定的先前深度，以便確定所述深度是否已經實時改變。所述預定義深度還能夠是例如用戶定義的。如果存在偏差(尤其是大于預定義偏差閾值的偏差)，則可以生成警報來觸發所述用戶。備選地或者額外地，如果所述偏差指示所述導管已經在輻射遞送期間移動太多，可以停止所述治療流程，即，例如，在HDR近距離治療的情況下可以從所述導管縮回所述輻射源。
[0018]所述系統還可以包括目標深度提供單元和引導信息生成單元，所述目標深度提供單元用于提供所述引入元件的目標深度，并且所述引導信息生成單元用于基于所提供的目標深度和所述引入元件的所確定的深度，生成指示所述引入元件的移動的引導信息，其將允許所述引入元件到達所述目標深度。所述引導信息能夠指示例如所述引入元件應當還移動到所述身體中特定距離。可以實時給定該引導信息，使得能夠在將所述引入元件引入所述身體中時由所述引導信息引導所述用戶。
[0019]在實施例中，所述系統還包括:a)位置確定單元，其用于確定所述引入元件在所述身體內的位置:b)身體圖像提供單元，其用于提供身體圖像，其中，所提供的身體圖像與所述引入元件的所確定的位置配準；以及c)引入元件圖像生成單元，其用于基于所述身體內的所述引入元件的所確定的位置和所述身體圖像來生成示出所述目標圖像內的所述引入元件的表示的引入元件圖像。因此，能夠尤其是實時示出所述引入元件相對于所述身體的位置，從而允許用戶監測所述引入過程。在實施例中，所述引入元件圖像生成單元適于基于所述引入元件的哪部分在所述身體內的所述確定來生成所述引入元件圖像，使得示出僅所述引入元件的所述內部部分或者外部部分的表示。然而，在另一實施例中，所述整個引入元件也可以表示在所述引入元件圖像中。
[0020]所述引入元件優選地包括光學形狀感測光纖，其用于生成指示所述引入元件在所述身體內的所述位置的光學形狀感測信號，其中，所述位置確定單元適于基于所生成的光學形狀感測信號來確定所述引入元件在所述身體內的所述位置。由于所述引入元件的所述位置基于光學形狀感測信號被確定，因此能夠以對于用戶而言非常非侵擾的方式(即，在不要求所述用戶使用如電磁位置檢測裝置的額外位置檢測裝置的情況下)非常準確地確定所述位置。所述光學形狀感測光纖優選地包括光纖布拉格光柵，其用于生成指示所述光纖布拉格光柵存在的定位處的應變的光學信號(即，光學形狀感測信號)，其中，沿著所述光纖的所述應變可以被集成用于確定所述形狀，和與所述引入元件的點或段的已知位置一起，所述整個引入元件的位置。所述引入元件優選地包括若干光纖(尤其是更多個光纖中的三個)，其中，每個光纖可以被裝備有光纖布拉格光柵并且所有光纖的所述光學信號可以被用于確定所述引入元件的所述位置(即，所述引入元件的每個部分的位置)。針對關于所述光纖位置感測的更多細節，參考例如由F.T.S.Yu和S.Yin，Marcel Dekker Inc.(2002年)編輯的上文所提到的書“Fiber Optic Sensors”(尤其是該書的第4章)，通過引用將其并入本文。而且，所述相同光學形狀感測信號可以被用于確定沿著所述引入元件的所述長度的溫度，使得所述位置確定功能和所述溫度確定功能能夠被提供在單個緊湊設備中。
[0021]所述身體圖像提供單元優選地適于提供所述引入元件在其處被引入到所述身體中的所述引入定位相對于所提供的身體圖像的位置，并且基于所述引入定位的所提供的位置和所述引入元件的所確定的內部部分的近端來將所述身體圖像與所述引入元件的所述位置配準。因此，通過使用所述引入元件的所確定的內部部分的近端(其定義所述引入元件進入所述身體的位置)，可以以相對簡單的方式將所述身體圖像與所述引入元件的所述位置配準。因此，所述引入元件的哪部分在所述身體內的確定可以不僅被用于控制所述治療過程，而且用于將所述引入元件的位置與所提供的身體圖像配準。而且，這得到能夠由用戶以相對簡單的方式操控的非常緊湊的系統。所述引入定位相對于所提供的身體圖像的位置可以由所述身體圖像提供單元通過使用圖像處理算法(尤其是分割算法)來提供，以用于檢測所述身體圖像內的所述弓I入定位。
[0022]在本發明的另一方面中，呈現了一種用于執行治療流程的方法，其中，所述方法包括:
[0023]-由溫度確定單元確定沿已經被引入身體中的引入元件的溫度，
[0024]-由內部部分確定單元基于所確定的溫度來確定所述引入元件的哪部分在所述身體內，
[0025]-由治療流程執行單元根據所述引入元件的哪部分在所述身體內的確定來通過使用所述引入元件來執行所述治療流程。
[0026]在本發明的又一方面中，呈現了一種用于執行治療流程的計算機程序，其中，所述計算機程序包括程序代碼單元，當在控制根據權利要求1所述的系統的計算機上運行所述計算機程序時，所述程序代碼單元用于令所述系統執行根據權利要求14所述的方法的步驟。
[0027]應當理解，根據權利要求1的所述的用于執行治療流程的系統、根據權利要求14所述的用于執行治療流程的方法和根據權利要求15所述的用于執行治療流程的計算機程序具有相似和/或相同的優選實施例，尤其是如從屬權利要求中所述的優選實施例。
[0028]應當理解，本發明的優選的實施例還可以是從屬權利要求或以上實施例與各自的獨立權利要求的任何組合。
[0029]本發明的這些和其他方面將從在下文中所描述的實施例而顯而易見并且參考在下文中所描述的實施例得以闡述。
【附圖說明】
[0030]圖1示意性并且示范性地示出了用于執行治療流程的系統的實施例；
[0031]圖2示意性并且示范性地示出了用于執行治療流程的要引入身體中的系統的引入元件；
[0032]圖3示意性并且示范性地圖示了在已經引入身體中之后引入元件的可能布置；
[0033]圖4示意性并且示范性地示出了引入元件的截面視圖；
[0034]圖5示意性并且示范性地圖示了沿著引入元件測量的溫度分布;并且
[0035]圖6示出了示范性地圖示用于執行治療流程的方法的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]圖1示意性并且示范性地示出了用于執行治療流程的系統。在該實施例中，系統I是用于向躺在如臺的支撐裝置3上的人的身體2應用近距離治療的近距離治療系統。近距離治療系統I包括放置單元5，其用于接近于身體2內的目標區域放置輻射源以用于將由輻射源發射的輻射引導到目標區域。在圖2中示范性并且示意性地更詳細地示出了放置單元5。
[0037]放置單元5包括若干細長引入元件12，其在該實施例中是具有用于被引入身體2中的端部20的導管。放置單元5還包括作為驅動線的若干導航元件13，輻射源10附接到其，其中，能夠在各自的導管12內移動各自的驅動線13以用于將各自的輻射源10放置在期望的停留位置處。具有驅動線13的導管12附接到電機單元14，所述電機單元包括用于在前向方向上和在反向方向上移動驅動線13以將輻射源10放置在期望的停留位置處的若干電機。輻射源10優選地是發射如Ir-192的放射性輻射的放射性輻射源。
[0038]放置單元能夠包括用于幫助將輻射源放置在身體內的期望的停留位置的其他元件。例如，放置單元能夠包括模板，其能夠被用于將采取更一致的配置的導管插入身體中。
[0039]在該實施例中，系統I適于處置目標區域，其優選地是前列腺中的腫瘤區域。為了接近于目標區域放置輻射源，所述輻射源能夠鄰近目標區域或在其內放置。圖3示意性并且示范性地示出了前列腺11內的放置單元5的導管12的可能的布置。
[0040]系統I還包括成像單元4、8，其在該實施例中是超聲單元。超聲單元包括超聲探頭4和超聲控制單元8。如圖1中示意性并且示范性地圖示的，超聲探頭4可以放置在身體2的外部表面上，或者超聲探頭可以布置在身體2內，以便生成身體2(尤其是目標區域11)的圖像。例如，超聲探頭可以是經直腸超聲探頭。能夠在顯示器41上將所生成的圖像示出給用戶，以便在將導管12引入身體2中時引導用戶。在另一實施例中，成像單元能夠是如磁共振成像設備的另一種類的成像設備。由于成像單元4、8提供身體圖像，因而成像單元4、8能夠被認為是身體圖像提供單元。
[0041]每個導管12包括光學形狀感測光纖。尤其是，如圖4中示意性并且示范性地示出的，每個導管12可以包括外壁16內的三個光學形狀感測光纖17，其中，這三個光學形狀感測光纖17可以角度等距地分布，即其可以具有120度的彼此的角距離。系統I還包括用于通過使用光學形狀感測光纖17生成光學形狀感測信號的光學形狀感測控制單元9，其中，所生成的光學形狀感測信號被提供給溫度確定單元13，所述溫度確定單元用于基于所生成的光學形狀感測信號來確定沿著各自的導管12的長度的溫度。
[0042]系統還包括內部部分確定單元14，其用于基于所確定的溫度來確定各自的導管12的哪部分在身體2內。內部部分確定單元14能夠適于通過例如閾值化所測量的溫度或者通過計算沿著各自的導管12的空間溫度梯度和/或時間溫度梯度并且閾值化各自的溫度梯度，來確定各自的導管12的哪部分在身體2內。閾值可以是靜態閾值(S卩，恒定閾值)，或者其可以是動態閾值(即，其可以隨時間修改)。能夠提供基于沿著各自的導管所確定的溫度定義沿著各自的導管的內部/外部位置的規則。規則能夠定義用于閾值化溫度值和/或空間溫度梯度和/或時間溫度梯度的閾值并且這些閾值化操作的結果能夠如何組合，以便確定沿著各自的導管12的內部/外部位置。能夠定義，空間溫度梯度大于預定義閾值的位置指示內部/外部位置。而且，能夠定義，尤其是在各自的導管12插入身體2中或從身體2縮回時，其中時間溫度梯度大于預定義閾值并且因此指示溫度的突然下降或增加的位置指示內部/外部位置。能夠通過校準測量確定規則(尤其是閾值)，其中，沿著各自的導管的內部/外部位置是已知的并且確定規則(尤其是閾值)使得給定沿著各自導管的已知溫度分布，得到已知內部/外部位置。
[0043]內部部分確定單元14還能夠適于通過使用另一技術基于沿著各自的導管12的長度所確定的溫度，確定各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外。尤其是，除沿著導管12所確定的溫度之外，可以使用考慮身體2、環境和/或導管12的熱力學性質的模型。例如，能夠使用涉及針對20攝氏度和37攝氏度的溫度處的身體內部和外部的隔室的模型。各自的導管12自身可以被建模為具有半徑和壁厚度的圓柱體，其由具有已知熱容量的金屬制成。這允許各自的光學形狀感測傳感器所要求的熱傳遞的計算以獲得歸因于將各自的導管12插入身體2中的溫度的改變。給定沿著各自的導管12所確定的溫度，該模型可以然后反轉以便允許內部部分確定14確定身體內部與外部之間的轉變。這樣的模型還可以被用于確定上文所提到的閾值，其可以被用于閾值化溫度、空間溫度梯度和/或時間溫度梯度。
[0044]系統I還包括位置確定單元35，其用于基于所生成的光學形狀感測信號來確定身體內的導管12的位置。因此，光學形狀感測信號不僅被用于確定沿著各自的導管12的長度的溫度，而且用于確定身體2內的導管12的位置。尤其是，位置確定單元35適于確定導管12的形狀，并且基于各自的導管12的所確定的各自的形狀和至少一個點的已知位置(S卩，定位和取向)，來確定各自的導管12的每個部分的位置。能夠通過任何已知裝置在身體外部確定該已知位置。在實施例中，具有已知位置的各自的導管12的點是切入點(S卩，其中各自的導管12進入身體的點)，其中，可以通過例如電磁跟蹤、視頻跟蹤或另一跟蹤技術來跟蹤該點的位置。
[0045]身體2內的導管12的所確定的位置能夠與由成像單元4、8所提供的身體2的圖像配準以便允許引入元件圖像生成單元34基于導管12的所確定的位置和由成像單元4、8所提供的身體圖像，來生成示出身體圖像內的導管12的表示的引入元件圖像。所生成的引入元件圖像能夠被示出在顯示器41上，以便在將導管12引入身體2中時提供針對用戶的引導。
[0046]代替于生成身體2的當前圖像或者除此以外，成像單元能夠適于提供介入前圖像，其中，在這種情況下，身體2內的導管12的所確定的位置也能夠與由成像單元所提供的身體2的圖像配準，以便允許引入元件圖像生成單元34基于導管12的所確定的位置和由成像單元所提供的身體圖像，生成示出身體圖像內的導管12的表示的引入元件圖像。所生成的引入元件圖像(其在該范例中基于介入前圖像)能夠被示出在顯示器41上以便在將導管12引入身體2中時提供針對用戶的引導。
[0047]引入元件圖像生成單元34能夠適于生成表示整個導管12的表示。然而，引入元件圖像生成單元34還能適于基于各自的導管12的哪部分在身體內和各自的導管12的哪部分在身體外的確定來生成表示導管12的僅內部部分或僅外部部分的表示。
[0048]為了將身體圖像與導管12的所確定的位置配準，身體圖像提供單元(尤其是超聲控制單元8)可以適于提供其中各自的導管12被引入身體2的各自的引入定位相對于所提供的身體圖像的位置，其中，配準能夠基于以下事實:引入定位的這些所提供的位置對應于身體2內部的導管12的部分的近端。下文還將解釋身體2內的導管12的這些部分的確定。所述引入定位相對于所提供的身體圖像的位置可以通過使用圖像處理算法(尤其是分割算法)由所述身體圖像提供單元提供，以用于檢測所述身體圖像內的所述引入定位。在其他實施例中，還能夠使用用于將像導管的引入元件的所確定的位置與身體的圖像配準的其他已知技術。
[0049]電機單元14和驅動線13能夠被認為是移動單元，其用于將輻射源10移動到停留位置以在導管12內的停留位置處對身體2(尤其是目標區域11)進行處置。取決于各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外的確定，該移動單元13、14由近距離治療控制單元15控制，使得每個停留位置必定地在身體2內的各自的導管12的部分內，即使得導管12內的輻射源10的移動不在身體2外停止。近距離治療控制單元15(其連同移動單元13、14能夠被認為是治療流程執行單元)因此適于取決于各自的導管12的哪部分在身體2內的確定，執行治療流程(S卩，該實施例中的近距離治療)，特別地使得僅在導管12的所確定的內部部分處執行治療流程。
[0050]圖5示意性并且示范性地示出了沿著導管12以攝氏度為單位的所測量的溫度T，其中，由采取任意單位的X指示采取任意單位的沿著導管12的不同的定位。在區域50處，能夠觀察到由內部部分確定單元14檢測的溫度的增加，以便確定導管12的哪部分在身體2內并且導管12的哪部分在身體2外。近距離治療控制單元15被調整，使得停留位置僅在如由符號51指示的身體內而非在如由符號52指示的身體外。
[0051]系統I還能夠包括深度確定單元31，其用于基于各自的導管12的所確定的內部部分來確定身體2內的各自的導管12的深度。尤其是，位置確定單元35適于確定各自的導管12的每個部分的位置，并且深度確定單元31適于基于各自的導管12的部分的所確定的位置和如由內部部分確定單元14所提供的這些部分中的哪些在身體2內的知識，來確定各自的導管12的深度。可以在顯示器41上將導管12的所確定的深度顯示給用戶。深度確定單元32還能夠適于確定導管12的所確定的深度與預定義深度的偏差并且指示所述偏差。例如，預定義深度能夠是前期已經確定的先前深度，以便確定深度是否已經在時間中改變。預定義深度還能夠是例如用戶定義的。如果存在偏差(特別地，大于預定義偏差閾值的偏差)，則可以生成警報來觸發所述用戶。因此，基于溫度的分割，即基于沿著各自的導管12所確定的溫度對各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外的確定，可以被用于導出各自的插入深度，其中，尤其是在近距離治療的情況下，這可以用作針對處置的質量保證，確認導管12仍然在相同位置/深度處。如果情況不是這樣，則可以生成警報。可以經由顯示器41將如通過使用基于溫度的分割所確定的身體外部的各自的導管的剩余的長度報告給用戶。該外部長度還可以被用于質量保證。
[0052]系統I還能夠包括:目標深度提供單元32，其用于提供各自的導管12的目標深度；和引導信息生成單元32，其用于基于所提供的目標深度和各自的導管12的所確定的深度，生成指示各自的導管12的移動的引導信息，其將允許各自的導管12到達目標深度。引導信息能夠指示例如各自的導管12應當還移動到身體2中特定距離。可以實時給定該引導信息，使得在將導管12引入身體2中時，能夠由引導信息引導用戶。
[0053]系統I還包括如鍵盤、計算機鼠標、觸摸板等的輸入單元40以便允許用戶例如向系統中輸入命令，如用于開始近距離治療流程的開始命令、用于停止近距離治療流程的停止命令等。輸入單元40還可以被用于輸入如停留位置和停留時間的定義近距離治療流程的參數。停留位置和停留時間也可以由近距離治療控制單元15基于例如示出目標區域的圖像和可以由用戶輸入來應用到目標區域的期望的輻射劑量來自動地確定。已知規劃算法能夠被用于確定停留時間和停留位置，其中，近距離治療控制單元能夠適于根據所提供的期望的停留時間和停留位置控制移動單元13、14，使得停留位置必定地在已經被確定為在身體2內的導管12的部分內。
[0054]在以下中，將參考圖6中所述的流程圖示范性地描述用于執行治療流程的方法的實施例。
[0055]在步驟101中，由溫度確定單元13確定沿著已經引入身體2中的各自的導管12的溫度，即由溫度確定單元13確定沿著各自的導管12的不同定位處的溫度。尤其是，溫度確定單元13適于基于已經通過使用導管12的光纖17和光纖形狀感測控制單元9生成的光學形狀感測信號，來確定這些溫度分布。在步驟102中，內部部分確定單元14基于各自所確定的溫度分布來確定各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外。例如，內部部分確定單元14可以計算沿著各自的導管12的溫度梯度并且閾值化溫度梯度，以便確定各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外。在步驟103中，根據各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外的確定，來執行治療流程(即，在該實施例中，近距離治療流程)。尤其是，近距離治療控制單元15對移動單元13、14進行控制，使得停留位置必定地僅在已經被確定為在身體2內的導管12的部分內，即使得導管12內的輻射源10的移動不在身體2外停止。
[0056]可以在環路中執行步驟101至步驟103，使得沿著導管12的溫度連續地被確定并且被用于確定各自的導管12的哪部分在身體2內并且各自的導管12的哪部分在身體2外。這允許治療流程執行單元13、14、15執行治療，使得即使身體2內的各自的導管12的深度在治療流程期間改變，停留位置也必定地在已經被確定為在身體2內的導管12的部分內。
[0057]光學形狀感測光纖17具有充當高度選擇性反射器的布拉格光柵，其中，光學形狀感測光纖17連接到寬帶源和光學形狀感測控制單元9的檢測器。針對每個布拉格光柵的峰反射波長由于應變和溫度中的改變而偏移，使得這些偏移能夠被用于重建各自的導管的形狀和溫度。尤其是，能夠重建整個各自的導管相對于各自的已知錨定定位的形狀，以便確定各自的導管的每個部分或者區段的位置，并且能夠確定沿著各自的導管的長度的不同部分或者區段處的溫度。對于關于基于光學形狀感測對導管的位置和沿著導管的長度的溫度的確定的更多細節而言，參考例如由F.T.S.Yu和S.Yin,Marcel Dekker，Inc.(2002年)編輯的上文所提到的書“Fiber Optic Sensors”(尤其是該書的第4章)，通過引用將其并入本文。
[0058]給定沿著各自的導管的溫度，能夠檢測各自的導管的哪部分在身體內。光纖感測技術能夠實時測量溫度。由于身體與其環境之間的溫度差是相當大的，因而在插入各自的導管時，所測量的溫度將因此迅速地增加。
[0059]各自的導管的基于溫度的分割被用于防止不期望的操作。尤其是，執行近距離治療(其優選地是HDR近距離治療)，使得針對輻射源的停留位置不在身體外，即停留位置不在各自的被跟蹤的導管的“7令”部分中，所述導管可以被認為是HDR劑量遞送導管。導管12可以駐留在身體中若干天，使得沿著各自的導管的溫度可以被假定為處于穩定狀態。
[0060]基于溫度的分割能夠被用于通過使用例如上文所描述的深度確定單元、目標深度提供單元和引導信息生成單元在插入期間提供深度引導。能夠向用戶指示各自的導管當前在什么深度處以及基于從沿著各自的導管的溫度所導出的當前深度和預期的目標深度提供另外的引導。可以提供關于是否將各自的導管還插入身體中的反饋。
[0061]在HDR近距離治療中，高度放射性輻射源可以使用一組導管移動通過目標病變。為了保證患者安全和處置效率，輻射劑量不應當在患者的身體外遞送。上文參考圖1至圖5所描述的系統主動地因此基于沿著遞送導管的溫度感測控制處置的遞送，使得放射性輻射源將不在患者的身體外停留(即，停止遞送劑量)。通過將光纖感測嵌入劑量遞送導管中來實現溫度感測。給定相對大的溫差，內部部分確定單元能夠使用如溫度閾值的相對直接的靜態準則來識別各自的導管的哪部分在患者的身體內/外。例如，作為溫度閾值，可以使用環境溫度(其可以是20攝氏度)和身體溫度(其可以是37攝氏度)的平均，其中，具有低于該溫度閾值的溫度的各自的導管的部分能夠被認為在患者的身體外，并且具有高于所述溫度閾值的溫度的各自的導管的部分能夠被認為在患者的身體內。然而，更高級的限制可以考慮在時間上并且沿著導管的溫度梯度。而且，還可以使用關于各自的導管的材料的性質的知識以便實現另外的魯棒性。
[0062]如果停留位置被分類為在患者的身體外，則近距離治療控制單元15將經由電機單元14控制驅動線13，以防止各自的輻射源10停留在該位置處。停留時間可以在若干秒的范圍內(例如，在Is至60s的范圍內)。然而，停留時間還可以更大或更小。可以被集成在后裝機中的該自主控制能夠防止不利事件。
[0063]盡管在上文所描述的實施例中，引入元件是導管，但是在其他實施例中，引入元件能夠是另一元件(尤其是另一手術儀器)。而且，盡管在上文所描述的實施例中，用于執行治療流程的系統是近距離治療系統(尤其是HDR近距離治療系統)，但是在其他實施例中，系統還能夠是用于執行治療流程的另一系統。例如，其能夠是包括的系統，如包括若干消融元件(其可以是用于向組織應用消融能量的消融電極)的消融導管的細長手術儀器，其中，治療流程執行單元能夠對手術儀器進行控制使得僅在身體內而非在身體外執行如應用消融能量的治療流程。系統尤其能夠適于使用在微創手術(MIS)和圖像引導式介入和治療(IGIT)的領域中。
[0064]盡管在上文所描述的實施例中，已經通過光學形狀感測確定沿著導管的長度的溫度和導管的位置，但是在其他實施例中，能夠通過使用其他技術來確定溫度和位置。例如，可以通過沿著各自的導管分布的熱敏電阻或者通過使用不適于確定各自的導管的位置的光纖傳感器確定溫度。可以通過例如電磁跟蹤、X射線跟蹤等確定各自的導管的位置。
[0065]盡管在上文參考圖1至圖3(尤其是圖2)所描述的實施例中，已經描述了包括具有附接的輻射源2的若干驅動線13的放置單元5，但是在其他實施例中，可以使用另一種類的放置單元。例如，可以使用具有單個輻射源的單個驅動線，其中，該單個驅動線可以連續地引入不同的導管12中。尤其是，可以通過與不同的導管連接的索引器驅動輻射源。對于關于這種將輻射源放置在患者內的更多細節而言，參考由J.Venselaar和J.Perez-Calatayud，European Society for Therapeutic Rad1 logy and Oncology (2004 年)編輯的“Practical Guide to Quality Control of Brachytherapy Equipment，，，通過應用將其并入本文。
[0066]通過研究附圖、說明書和權利要求書，本領域的技術人員在實踐所要求保護的本發明時可以理解和實現所公開的實施例的其他變型。
[0067]在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或者步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。
[0068]單個單元或設備可以履行權利要求中記載的若干項目的功能。盡管互不相同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0069]能夠由任何其他數目的單元或者設備執行已經描述為如由特定數目的單元或者設備執行的確定和/或用于執行治療流程的系統的控制，所述確定如基于光學形狀感測信號對溫度和位置的確定、導管的內部部分的確定、各自的導管的深度的確定等。例如，能夠由單個處理單元執行這些確定和/或控制。用于根據用于執行治療流程的方法執行所述治療流程的系統的這些確定和/或控制能夠被實施為計算機程序的程序代碼單元和/或專用硬件。
[0070]計算機程序可以存儲/分布在諸如與其他硬件一起或者作為其他硬件的部分提供的光學存儲介質或固態介質的適合的介質上，但是也可以以其他形式分布，諸如經由因特網或其他有線或無線電信系統分布。
[0071]權利要求中的附圖標記不得被解釋為對范圍的限制。
[0072]本發明涉及一種用于執行如HDR近距離治療的治療流程的系統。細長引入元件被引入身體中，沿著引入元件確定溫度，并且基于所確定的溫度，確定引入元件的哪部分在身體內。根據引入元件的哪部分在身體內的確定通過使用引入元件來執行治療流程。這能夠確保僅在身體內執行治療流程，從而降低尤其是由可以在HDR近距離治療期間使用的電離輻射非故意地影響例如患者的外部皮膚的可能性。
【主權項】
1.一種用于執行治療流程的系統，其中，所述系統(1;201)包括: -細長引入元件(12;212)，其用于被引入到身體(2;202)中， -溫度確定單元(13;213)，其用于確定沿著所述引入元件(12;212)的溫度， -內部部分確定單元(14; 214)，其用于基于所確定的溫度來確定所述引入元件(12;212)的哪部分在所述身體(2; 202)內， -治療流程執行單元(13、14、15;215)，其用于根據所述引入元件(12;212)的哪部分在所述身體內的確定來通過使用所述引入元件(12;212)來執行所述治療流程。2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述治療流程執行單元(13、14、15;215)適于通過使用所述引入元件(12;212)來執行所述治療流程，使得僅在所述引入元件(12;212)的所確定的內部部分處執行所述治療流程。3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述引入元件(12)是導管，并且其中，所述治療流程執行單元(13、14、15)包括: -移動單元(13、14)，其用于將輻射源(10)移動到停留位置，以在所述導管(12)內的所述停留位置處對所述身體(2)進行處置，以及 -近距離治療控制單元(15)，其用于控制所述移動單元(13、14)，使得所述停留位置在所述導管(12)的已經被確定為在所述身體(2)內的所述部分內。4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述引入元件(12;212)包括光纖(17)，所述光纖用于生成指示沿所述引入元件(12;212)的所述溫度的光學信號，并且其中，所述溫度確定單元(13;213)適于基于所生成的光學信號來確定沿所述引入元件(12;212)的所述溫度。5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述內部部分確定單元(14;214)適于通過確定沿所述引入元件(12;212)的所述溫度的增加或減小來確定所述引入元件(12;212)的哪部分在所述身體(2; 202)內。6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述內部部分確定單元(14;214)適于通過對所述身體(2; 202)的熱力學性質和/或環境的熱力學性質和/或所述引入元件(12; 212)的熱力學性質進行建模并且通過使用所確定的沿所述引入元件(12;212)的溫度來確定所述引入元件(12; 212)的哪部分在所述身體(2; 202)內。7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述系統(I)還包括深度確定單元(31;231)，所述深度確定單元用于基于所述引入元件(12;212)的所確定的內部部分來確定所述引入元件(12; 212)在所述身體(2; 202)內的深度。8.根據權利要求7所述的系統，其中，所述深度確定單元(31;231)還適于確定所確定的所述引入元件(12;212)的深度與預定義深度的偏差，并且適于指示所述偏差。9.根據權利要求7所述的系統，其中，所述系統(I)還包括:目標深度提供單元(32;232)，其用于提供所述引入元件(12;212)的目標深度；以及引導信息生成單元(33;233)，其用于基于所提供的目標深度和所確定的所述引入元件(12;212)的深度來生成指示所述引入元件(12;212)的移動的引導信息，所述引導信息將允許所述引入元件(12;212)到達所述目標深度。10.根據權利要求1所述的系統，其中，所述系統(I)還包括: -位置確定單元(35; 235)，其用于確定所述引入元件(12 ;212)在所述身體(2 ;202)內的位置， -身體圖像提供單元(4、8;208)，其用于提供身體圖像，其中，所提供的身體圖像與所確定的所述引入元件(12;212)的位置配準， -引入元件圖像生成單元(34;234)，其用于基于所確定的所述引入元件(12;212)在所述身體(2;202)內的位置和所述身體圖像來生成示出對所述引入元件(12;212)在對象圖像內的表示的引入元件圖像。11.根據權利要求10所述的系統，其中，所述引入元件圖像生成單元(34;234)適于基于所述引入元件(12;212)的哪部分在所述身體(2;202)內的所述確定來生成所述引入元件圖像，使得僅示出所述引入元件(12;212)的所述內部部分或者外部部分的表示。12.根據權利要求10所述的系統，其中，所述引入元件(12;212)包括光學形狀感測光纖(17)，所述光學形狀感測光纖用于生成指示所述引入元件(12;212)在所述身體(2;202)內的所述位置的光學形狀感測信號，并且其中，所述位置確定單元(35;235)適于基于所生成的光學形狀感測信號來確定所述引入元件(12;212)在所述身體(2;202)內的所述位置。13.根據權利要求10所述的系統，其中，所述身體圖像提供單元(4、8;208)適于提供引入定位相對于所提供的身體圖像的位置，在所述位置處所述引入元件(12)被引入到所述身體(2;202)中，并且適于基于所提供的所述引入定位的位置和所確定的所述引入元件(12;212)的內部部分的近端來將所述身體圖像與所述引入元件(12;212)的所述位置配準。14.一種用于執行治療流程的方法，其中，所述方法包括: -由溫度確定單元(13;213)確定沿已經被引入到身體(2;202)中的引入元件(12;212)的溫度， -由內部部分確定單元(14;214)基于所確定的溫度來確定所述引入元件(12;212)的哪部分在所述身體(2; 202)內， -由治療流程執行單元(13、14、15;215)根據所述引入元件(12;212)的哪部分在所述身體(2;202)內的確定來通過使用所述引入元件(12;212)來執行所述治療流程。15.—種用于執行治療流程的計算機程序，所述計算機程序包括程序代碼單元，當在控制根據權利要求1所述的系統的計算機上運行所述計算機程序時，所述程序代碼單元用于令所述系統執行根據權利要求14所述的方法的步驟。
【文檔編號】A61N5/10GK106061556SQ201580010900
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月17日
【發明人】G·L·T·F·豪特瓦斯特, D·賓內卡普
【申請人】皇家飛利浦有限公司