專利名稱：用于確定組織中的溫度分布的方法和裝置以及數據載體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于確定在例如待借助探針或針、通過加熱或冷卻而消融的組織和/或在患者的具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布的方法。本發明還涉及一種具有用于執行該方法的計算單元的裝置以及一種數據載體，在該數據載體上存儲了實現該方法的計算程序。
背景技術：
在醫學中在特定組織或器官中的腫瘤治療中，消融贏得越來越多的意義，在消融的情況下例如通過加溫或加熱或冷卻腫瘤組織來摧毀腫瘤組織。通常采用所謂的射頻消融 (RF-消融)，在該射頻消融中將RF探針或RF針插入到腫瘤組織中、例如插入肝臟的腫瘤組織中。通過然后加熱RF探針或RF針的針尖來這樣加熱腫瘤組織，使得腫瘤組織的腫瘤細胞凝結并且最后被摧毀。對此的替換方法例如是冷凍消融(Kryoablation)、基于微波的消融、激光感應的溫熱療法(LITT)等。腫瘤組織中和特別是患者的不應該通過消融來摧毀的、圍繞腫瘤組織的身體組織中的溫度分布的分別確定是有問題的。
發明內容
因此，本發明要解決的技術問題是，這樣提供本文開頭提到種類的一種方法、一種裝置和一種數據載體，使得在待消融的組織和/或在患者的具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布可以盡可能好地、特別是在進行消融之前的模擬的范圍內確定。按照本發明，上述技術問題通過一種用于確定在例如待借助至少一個探針或至少一個針、通過加熱或冷卻而消融的組織和/或在患者的具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布的方法解決，在該方法中，在考慮關于在待消融的組織和/或在具有待消融的組織的身體組織中的血流的至少一個信息的條件下進行在待消融的組織和/或在患者的具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布的確定，所述信息來自于對待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的灌注測量。發明人認識到，為了隨著時間確定在組織中的溫度分布，在模擬消融的范圍內或在消融的過程中，僅考慮例如通過射頻消融探針(RF探針)或射頻消融針(RF針)將冷或熱或熱輻射輸送到待消融的組織和/或具有或圍繞待消融的組織的身體組織中是不夠的。 事實上血流和特別是從待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中通過血流而帶走(abtransportierte)熱或冷也是重要的，因為通過血流帶走的熱或冷不再為待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的溫度上升或溫度下降作出貢獻。為了能夠在確定溫度分布時相應地考慮熱或冷從組織通過血流帶走的該方面，發明人由此建議，從待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的灌注測量中獲得至少一個有關血流的信息并且在確定溫度分布時相應地考慮該信息。以這種方式，可以更好地隨著時間來模擬或估計或確定在待消融的組織和/或患者的具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布，并且由此可以基于待預計的溫度分布的模擬更好地隨著時間來規劃、或基于溫度分布的伴隨手術的確定來更好地伴隨或監視治療或消融。按照本發明的一種變形，在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的灌注測量過程中，至少確定患者的流過待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的血液的流速和/或至少確定隨著時間流過待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的血量。在此，流過待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的血液的流速是特別有意義的。在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中的流速越高，則熱或冷被帶走越多。這點首先在待消融的組織的和/或具有待消融的組織的身體組織的、 有相對大的傳輸血液的血管經過的位置中是關鍵的。特別是通過這些相對大的、傳輸血液的血管，熱或冷的通常預計的球形傳播或圍繞例如以RF針形式的熱或冷源的溫度分布發生偏差。但是在考慮血流、特別是血液的流速的條件下，也可以確定該偏差和由此圍繞熱或冷源的實際的溫度分布。按照本發明的另一種變形，附加地基于熱或冷到待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中的輸入，和/或基于待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的導熱率，和/或基于待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的熱容，進行在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布的隨著時間的確定。利用導熱率，考慮熱或冷到待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中的傳播。首先待消融的組織的熱容特別地還可以具有如下意義應該緩慢地加熱待消融的組織，以便在待消融的組織中不會局部沉積太多的熱。太大量的熱會局部導致待消融的組織的過早的、不期望的碳化。碳化的組織然后會干擾熱傳播。按照本發明的一種實施方式，優選地在消融身體組織的待消融的組織之前或期間進行待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的灌注測量。特別是當灌注測量在消融之前進行時，按照本發明的另一種實施方式，可以在進行消融之前為了規劃介入而隨著時間模擬在待消融的組織和/或患者的具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布。特別地基于血液通過待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的流速、待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的導熱率和待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織的熱容，例如在借助一個或多個RF探針或RF 針到待消融的組織中的熱隨著時間發生變化的情況下，可以隨著時間模擬在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布并且基于所述一次或多次模擬這樣規劃消融，使得盡可能最佳地，即，可以以預料的最好的治療結果進行該消融。按照本發明的另一種實施方式，在灌注測量期間，獲得待消融的組織和/或患者的具有待消融的組織的身體組織的圖像信息并且在顯示設備上顯示。以這種方式例如基于在圖像信息中的流速，例如可以通過相應的色彩強調來區別血液強烈流過的區域與血液微弱流過的區域。該顯示例如可以作為多平面重組(multiplanare Reformation,MPR)進行。 如果在介入或消融期間進行顯示，則進行消融的醫生可以直接面向圖像信息并且相應地控制熱或冷的提供(aifuhr)。本發明的上述技術問題還通過一種具有計算單元的裝置解決，該計算單元程序技術地構造為用于執行上述方法中的至少一個，即，具有實現上述方法的至少一個的計算程序或計算機程序。
按照本發明的構造，所述裝置可以是磁共振設備、X射線計算機斷層造影設備、X 射線設備、C形臂X射線設備、超聲波設備或用于光學成像的設備，利用其可以進行灌注測量并且可以跟蹤例如介入或消融的過程。本發明的技術問題還通過一種數據載體解決，該數據載體具有計算程序或計算機程序，其實現上述方法中的至少一個并且可以由計算單元從數據載體加載，當計算程序或計算機程序在計算單元中加載時，所述計算單元執行上述方法中的至少一個。
本發明的實施例在所附示意圖中示出。其中，圖1示出了具有計算單元的按照計算機斷層造影設備形式的裝置，和圖2示出了來自于患者的肝臟的灌注測量的三個互相正交的、具有患者的肝臟的
二維層圖像。在圖1上示出的計算機斷層造影設備1在以下并且不失一般性地僅作為理解本發明所必需的來討論。
具體實施例方式圖1示出的計算機斷層造影設備1具有用于支撐待檢查的患者P的患者臥榻2。計算機斷層造影設備1還包括機架4，該機架具有圍繞系統軸5可旋轉支撐的管-探測器-系統。管-探測器-系統具有互相相對設置的X射線管6和X射線探測單元7。在運行中，X 射線8從X射線管6在X射線探測單元7的方向上發出，并且借助X射線探測單元采集。患者臥榻2具有臥榻基座9，在臥榻基座上設置了用于實際支撐患者P的患者支撐板10。可以相對于臥榻基座9這樣調節患者支撐板10，使得患者支撐板10與患者P —起能夠被駛入到機架4的開口 3中，以用于例如對于拓撲圖或在螺旋掃描中拍攝患者P的二維X射線投影。利用X射線計算機斷層造影設備1的示意性示出的圖像計算機11，進行二維X射線投影的計算的處理，例如拓撲圖的產生或患者P的身體區域的體積數據組的基于二維X射線投影的重建。計算機斷層造影設備1還具有計算單元12，利用該計算單元可以運行并且運行用于操作和控制計算機斷層造影設備1以及用于規劃患者的檢查和治療的計算程序。計算單元12在此不必構造為獨立的計算單元12，而是還可以集成在計算機斷層造影設備1中。在本發明的該實施例的情況下，當利用插入到腫瘤組織中的RF針在消融的過程中隨著時間加熱腫瘤組織時，要利用計算單元12、在準備階段或為了規劃優選要利用計算機斷層造影設備1跟蹤的、以RF消融患者肝臟中的腫瘤組織形式的介入，隨著時間模擬在待消融的組織和具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布。為此將在圖中象征性地利用附圖標記13表示的計算程序加載到計算單元12中。 計算程序13可以從便攜式數據載體、例如⑶14，或者從服務器15通過網絡16被加載到計算單元12中并且實現該方法，在該方法中在考慮關于在腫瘤組織中和在圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的血流的至少一個信息的條件下，隨著時間進行在待消融的組織和/或具有或圍繞待消融的組織的肝臟組織中的溫度分布的確定。這樣構造計算程序，使得利用計算程序既可以在規劃階段模擬也可以在消融期間實時確定溫度分布。
在本發明的該實施例的情況下，關于在腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的血流的信息是血液的流速，該流速是借助利用計算機斷層造影設備1對患者P的肝臟進行的灌注測量以本身公知的方式獲得的。為此以定義的方式對患者P給予確定量的造影劑， 使得從腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的造影劑的、利用計算機斷層造影設備1記錄的出現和利用計算機斷層造影設備1記錄的消失，可以確定血液通過腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織的流速。圖2示例性示出了三個相互正交的、具有患者P的肝臟17的二維層圖像(視圖的方向側向、前向、徑向)，所述二維層圖像來自于利用圖1的計算機斷層造影設備1對患者 P的肝臟17的灌注測量。肝臟具有在圖2中不可識別的、具有不同的血流和血液的不同流速的區域。從灌注測量中，對于肝臟的不同區域，分別確定血液的流速并識別對于待進行消融的組織區域相關的流速。確定和識別的通過腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織的血液的流速，和隨著時間通過RF針到腫瘤組織的熱提供(Warmezufuhr),是用于模擬在腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的隨著時間的溫度分布的輸入參數。為了模擬在腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的溫度分布，附加地還可以考慮腫瘤組織的和/或肝臟組織的導熱率(如果有的話)，和腫瘤組織的和/或肝臟組織的熱容(如果有的話)。特別地，血液的流速的知識和與之相關的、熱被帶走的知識，使得可以根據隨著時間的熱提供而相對精確地隨著時間模擬在腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的溫度分布并且以這種方式能夠規劃消融。按照所述方法也可以在進行消融期間確定在腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的溫度分布。在此，可以在消融期間通過對肝臟組織的并行的灌注測量，確定血液的當前流速并且由此基于當前確定的流速的值，確定在腫瘤組織和圍繞腫瘤組織的肝臟組織中的溫度分布。此外，該裝置不一定必須具有用于監視消融和用于肝臟組織的灌注測量的計算機斷層造影設備。事實上成像設備還可以是磁共振設備、X射線設備、C形臂X射線設備或超聲波設備。此外，對于到腫瘤組織中的熱提供可以使用多個RF探針或RF針，在模擬或確定在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織中的溫度分布時相應地考慮其各自的熱提供。溫度分布的模擬和確定不限于腫瘤組織或肝臟，而是還可以應用于其他組織或器官，例如腎臟。對于模擬，只要計算單元對于溫度分布的模擬隨著時間提供確定的血液流速和關于到腫瘤組織的隨著時間的熱提供的數據，計算單元不一定必須與計算機斷層造影設備相連。消融本身也可以利用不同于RF消融的其他消融方法，例如借助冷凍消融來進行。
權利要求
1.一種用于確定在待消融的組織和/或在患者(P)的具有待消融的組織的身體組織 (17)中的溫度分布的方法，在該方法中，在考慮關于在待消融的組織和/或在具有待消融的組織的身體組織(17)中的血流的至少一個信息的條件下進行在待消融的組織和/或在具有待消融的組織的身體組織(17)中的溫度分布的確定，所述信息來自于對待消融的組織和/或具有待消融的組織(17)的身體組織的灌注測量。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)的灌注測量過程中，至少確定患者(P)的流過待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)的血液的流速和/或至少確定隨著時間流過待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)的血量。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，附加地基于熱或冷到待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)中的輸入，和/或基于待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)的導熱率，和/或基于待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)的熱容，進行在待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)中的溫度分布的確定。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，在消融身體組織(17)的待消融的組織之前或期間進行待消融的組織和/或具有待消融的組織的身體組織(17)的灌注測量。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，在進行消融之前模擬在待消融的組織和/或患者(P)的具有待消融的組織的身體組織(17)中的溫度分布。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，在灌注測量期間，獲得待消融的組織和/或患者(P)的具有待消融的組織的身體組織(17)的圖像信息并且在顯示設備上顯示 ο
7.一種具有計算單元(1 的裝置，該計算單元程序技術地構造為用于執行權利要求1 至6中任一項所述的方法。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中，所述裝置是磁共振設備、X射線計算機斷層造影設備(1)、X射線設備、C形臂X射線設備、超聲波設備或用于光學成像的設備。
9.一種數據載體(14，15)，具有實現根據權利要求1至6中任一項所述方法的計算程序(13)，該計算程序存儲在數據載體(14，15)上并且可以由計算單元(1 從所述數據載體 (14,15)加載，以便當計算程序(1 在計算單元(1 中加載時，執行根據權利要求1至6 中任一項所述方法。
全文摘要
本發明涉及一種用于確定在待消融的組織和/或在患者(P)的具有待消融的組織的身體組織(17)中的溫度分布的方法，在該方法中，在考慮關于在待消融的組織和/或在具有待消融的組織的身體組織(17)中的血流的至少一個信息的條件下進行在待消融的組織和/或在具有待消融的組織的身體組織(17)中的溫度分布的確定，所述信息來自于對待消融的組織和/或具有待消融的組織(17)的身體組織的灌注測量。本發明還涉及一種具有用于執行該方法的計算單元(12)的裝置以及一種數據載體(14，15)，在該數據載體上存儲了實現該方法的計算程序(13)。
文檔編號A61B6/03GK102309316SQ201110147259
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月2日 優先權日2010年7月9日
發明者伯恩哈德.施米特, 克里斯琴.尤斯曼, 馬丁.塞德爾麥爾 申請人:美國西門子醫療解決公司, 西門子公司