[发明专利]温度分布确定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定由向对象施加能量引起的该对象内温度分布的温度分布确定装置和方法。本发明还涉及一种用于确定由向对象施加能量引起的该对象内温度分布的对应计算机程序。

背景技术

在由Ajay Anand等人的文章“Three-dimensional spatial and temporaltemperature imaging in gel phantoms using backscattered ultrasound”（IEEETransactions on Ultrasonics,Ferreoelectrics,and Frequency Control，第54卷，第1号，第23-31页（2007年1月））中公开了一种用于基于超声的温度成像的装置。使用反向散射超声从凝胶体模采集超声数据，并且从所采集的超声数据确定三维空间和时间超声温度分布。该装置只能在低于55°C的温度范围内测量温度分布，亦即该装置不能在例如约55到60°C的治疗消融温度范围内确定三维空间和时间超声温度分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定装置，其中，可增加可确定温度分布的温度范围。

在本发明的第一方面中，给出了一种用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定装置，其中，所述温度分布确定装置包括：

-温度分布测量单元，其用于在向对象施加能量从而使得对象被加热到第一温度范围内的温度时测量对象中的时空依赖的第一温度分布，

-温度分布估计单元，其用于基于所测量的第一温度分布的时空依赖性，估计第二温度范围内的对象中的时空依赖的第二温度分布，所述第二温度范围不同于所述第一温度范围并且在所述第二温度范围中温度分布测量单元不能测量温度分布。

由于温度分布估计单元估计第二温度范围内的对象中的时空依赖的第二温度分布，因此可增加可确定温度分布的温度范围，并且因此所述装置能够用于例如在扩大的温度范围内监测三维时空温度分布，具体而言，在如用于消融人体的病理病变或完整器官的程序的治疗消融程序期间监测三维时空温度分布，所述第二温度范围不同于所述第一温度范围并且在所述第二温度范围中温度分布测量单元不能测量温度分布。

优选地，温度分布测量单元包括用于采集来自对象的超声数据的超声单元，和用于根据所采集的超声数据计算第一温度分布的温度分布计算单元。例如，与使用磁共振成像系统或计算机断层摄影成像系统采集对象数据相比，使用超声单元允许以相对简单的方式采集数据。此外，超声单元是便携的，从而使得其可为例如私人医师所使用，并且，通过基于超声数据确定温度分布，可高精确度确定温度分布。

温度分布测量单元优选适于测量二维或三维第一温度分布，并且温度分布估计单元优选适于估计二维或三维第二温度分布，亦即第一温度分布和第二温度分布优选具有两个或三个空间维度。时空依赖的第一温度分布优选通过随时间测量空间温度分布而确定。优选地，温度分布估计单元适于将所测量的第一温度分布从第一温度范围外推到第二温度范围以估计第二温度分布。在实施例中，假设向对象施加能量从而使得对象的温度从第一温度范围内的温度改变到第二温度范围内的温度，其中，温度分布估计单元适于将所测量的第一温度分布从对象具有第一温度范围内温度的时间点外推到对象具有第二温度范围内温度的时间点。例如，可施加能量，从而使得温度在随时间测量第一温度分布的时间间隔内从约37°C增加到等于或小于50°C或55°C的值。第一温度分布然后描述第一温度范围中的对象内温度的时空演化。温度分布估计单元优选适于基于所测量的在第一温度范围内温度的时空演化，估计第二温度分布，具体而言，适于在时间和空间外推第二温度分布。温度分布估计单元适于使用热扩散方程和可能已知的对象参数，该参数如局部热扩散系数，具体而言，热扩散系数在对象内的三维分布。

温度分布确定装置可包括能量施加特性提供单元，其用于提供能量施加特性，所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得对象被加热到第二温度范围内的温度。此外，温度分布估计单元可适于基于所测量的第一温度分布的时空依赖性以及所提供的能量施加特性，估计第二温度范围内的对象中的时空依赖的第二温度分布。

温度分布确定装置优选适于确定如心脏、肾、肝等人体器官内的温度分布，其中，通过使用导管在人体内施加能量。例如，可施加能量以在器官上或器官内执行消融程序，或执行任何其他形式的温度在55°C以上处置的热启动，例如热药释放或基因治疗。