[发明专利]用于消融治疗的超声体积流量测量

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，并且尤其涉及为消融治疗提供血液体积流量的测量的诊断超声系统。

背景技术

对于对许多病变(尤其是癌症)的并且在身体的许多部分中的处置而言，作为外科手术的替代，对局部微创治疗的使用发展迅速。这些微创处置的优点包括较少的副作用、较快的恢复，以及在一些情况下，可能处置更为重度的疾病。这些微创治疗中最重要的一种是组织消融，其中，通过应用局部组织加热、冷却或其他措施来破坏患病的组织。最常用的消融方法的一些范例是r.f消融、微波消融、HIFU(高强度聚焦超声)及低温消融。

成功的组织消融的关键步骤之一是在实施流程之前确定消融探头在病变内的并且在处置期间内的合适放置。每个消融探头都具有处置区域，在处置区域周围的温度被改变到足以令细胞死亡。该区域通常被称为“灼烧区”。利用灼烧区完全覆盖癌性病变确保没有能够导致癌症复发的残留细胞。这一处置规划涉及评估目标病变的尺寸和形状(通常是利用CT图像)，以及使用与消融设备的可用强度水平有关的已知信息，基于选择的处置时间和/或要处置整个病变需要的单独消融的数目来计算预测的处置体积。针对与给定消融方法相关联的消融区域、针尺寸、处置强度和时间等的规范是由消融设备的制造商提供的，并且通常是基于由其各自的制造商在不存在活动循环血管的受控的静态环境中执行的那些设备的特性的。

处置规划的一个挑战是在其中目标病变接近一个或多个血管的情形中，这例如能够在肝脏消融中频繁发生。在规划处置流程时通常识别附近血管的位置，使得它们在实行对病变的处置中不受损。要避免损伤向健康器官和组织供血的血管或使向健康器官和组织供血的血管失效。迄今尚未完全解决的一个问题在于，流过附近血管的血液能够具有在组织上的显著的冷却或加温效应(即，作为将热处置能量从处置位点传递走的散热)，这导致实际处置体积不同于设备制造商指定的及在处置规划中使用的体积，并且这最终能够导致对病变的不完全消融以及疾病复发的风险。例如，Patterson等人(1998)以实验方式在猪肝脏中体内示范了血管的存在能使r.f.消融处置体积的直径变化高达200％。在尝试补偿血管的冷却效应时，一些成像公司提供了允许在(例如来自对比CT图像的)图像数据中识别较大血管，并且然后能够调节处置规划的处置规划应用。然而，由于对比CT图像仅示出血管定位于何处并且未示出有多少血液流过其，所以不可能准确预测冷却效应，并且因此处置规划可能仍是不正确的。

癌性和其他良性病变由于其在体内的急速生长而尤其危险，快速蔓延其疾病状况并且造成不利影响并且侵入健康器官和组织。为了给这一急速生长供以养分，这些病变形成其自身的脉管，所述脉管将身体的有营养的血液流转移到这些病变。进入和离开癌性区域的血液的流量也能够是减少消融能量递送的热效应的贡献者。

为了预测附近血管中的血液流量如何影响消融区域，人们必须创建表征这一效应的模型。可以以实验方式来形成这一模型，例如或者使用体内或体外的动物模型，或者所述模型可以是根据理论原理形成的。例如，已形成了对生物传热模型的修改，所述修改并入了血管和流量，但是对这些的解决方案通常需要有限元方法。现有方法的问题在于，为了使这些模型适度准确，需要知道流过血管的血液体积量(例如，ml/min)，而这一信息是目前不容易使用任何无创技术获得的。因此，期望能够无创地测量血液流量体积，并且量化区域血液流量的热效应并且在规划消融流程时考虑这一信息。

发明内容

根据本发明的原理，在消融流程之前实行诊断成像，以识别紧密邻近要利用消融治疗进行处置的病变的血管。诊断成像模态能够是CT、MR、超声或能够将血管可视化的任何其他模态。然后在流程的时间使用诊断超声系统，以从所识别出的血管获得3D超声多普勒数据。根据多普勒数据计算流动流过所识别出的血管的血液的量，例如通过在血管管腔的面积上对流速进行积分。因此，测量的血流的量用于形成或修改消融处置规划，所述消融处置规划考虑了这一血液流量的热效应。例如，血液流量信息能够用于针对人工规划修改预测的射频消融处置体积，或者被包括作为对自动处置规划算法的输入，所述自动处置规划算法寻求使处置效力最大化。

根据本发明的另一实施方式，所述超声换能器具有追踪能力，例如使用如由飞利浦系统提供的电磁(EM)追踪。将超声系统的参考框架与用于识别感兴趣区域的成像模态的对应的图像对准(例如，通过平面匹配或由系统的图像融合能力提供的自动方法)，并且由于换能器位置也是已知的，感兴趣多普勒区域被自动地放置于感兴趣血管上，因此改进了准确性、性能且易于使用。