[发明专利]用于消融规划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，并且尤其涉及提供用于消融治疗规划的血液体积流量的度量的诊断超声系统。

背景技术

作为外科手术的替代，局部微创治疗的使用发展迅速，用于对许多病变(尤其是癌症)的处置以及身体的许多部分中。这些微创处置的优点包括较少的副作用、较快的恢复，以及在一些情况中，可能处置更为重度疾病。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、冷却或其他手段来破坏患病组织。最常用的消融方法的一些范例是射频消融、微波消融、HIFU(高强度聚焦超声)和冷冻消融。

成功的组织消融的关键步骤之一是在实施过程之前确定消融探头在病变内的合适放置。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引起细胞死亡。该区域通常被成为“燃烧区”。利用燃烧区完全覆盖癌性病变确保没有可能导致癌症复发的残留细胞。该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)，以及使用关于消融设备的可用强度水平的已知信息，基于选择的处置时间和/或要处置整个病变需要的各自消融的数目来计算预测处置体积。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。

针对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，例如，这会在肝脏消融中频繁发生。在规划处置过程时通常的做法是识别附近血管的位置，从而它们在对病变的处置的实施中不受损。要避免损伤向健康器官和组织供血的血管或使之失效。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对组织的显著的冷却或温热效应(即，作为将热处置能量从处置部位传送走的散热)，这造成实际处置体积不同于设备制造商指定的和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体内演示了血管的存在能使射频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的处置规划应用，并且然后能够调节处置规划。然而，由于对比CT图像仅示出血管位于哪里以及有多少血液流过它们，因此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它们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。为了给该急速生长供以燃料，这些病变生长其自身的脉管，该脉管将身体的有营养的血流转移到这些病变。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，必须创建表征该效应的模型。该模型可以是通过实验发展的，例如使用体内或体外的动物模型，或者其可以是根据理论原理发展的。例如，尽管对这些的解决方案通常需要有限元法，已形成了对生物传热模型的修正，其并入了血管和流量。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)，并且该信息是目前使用任何无创技术不容易获得的。因此，期望能够无创地测量血液流量体积，以及量化区域血液流量的热效应并且在规划消融过程时将该信息考虑在内。

发明内容

根据本发明的原理，在消融过程之前进行诊断成像，以识别紧密邻近要利用消融治疗被处置的病变的血管。诊断成像模态能够是CT、MR、超声或能够使血管可视化的任何其他模态。然后在过程时使用诊断超声系统，以获得来自所识别的血管的3D超声多普勒数据。根据多普勒数据计算流动流过所识别的血管的血液的量，例如通过在血管管腔的面积上对流速进行积分。因此，测量的血液流动的量用于发展或修正消融处置规划，所述消融处置规划将该血液流量的热效应考虑在内。例如，血液流量信息能够用于针对手动规划修正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追求使处置效力最大化。

附图说明

附图中：

图1图示了被构建为根据本发明的原理操作的超声诊断成像系统。

图2图示了使用图1中示出的超声探头对要被消融的病变及其脉管的超声成像。

图3是图2的病变及其脉管的放大视图。

图4a和图4b图示了对病变及其供应脉管的体积区域的分割，以根据本发明的原理进行血液体积流量测量。