用于定位身體結構的方法和系統技術方案

本發明專利技術涉及一種系統和方法，其中，裝備有超聲(US)傳感器(72)的弗利導管(70)或其他醫學工具被插入到前列腺尿道中。基于對在來自經直腸US(TRUS)探頭(40)或其他超聲探頭的US波束掃視視場時由這些US傳感器(72)接收到的US信號的分析，可能在與TRUS圖像相同的參照系中精確地檢測并跟蹤這些US傳感器(72)，由此精確地描畫弗利導管和前列腺尿道的跡線。在該流程期間，在每個粒子被投放前，能夠基于對前列腺尿道的實時跟蹤和分割來計算到前列腺尿道的遞送的劑量，并且基于先前投放的粒子來計算劑量輻射，如果需要，則能夠自動地重新規劃該流程。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于定位身體結構的方法和系統。
技術介紹
前列腺癌是美國男性中最常見的器官惡性腫瘤。已經針對處置前列腺癌提出了若干處置。其中一種是前列腺近距離放射治療，其指的是利用通過會陰的插入將永久放射性粒子(seed)或臨時放射性源(在空心導管內)放置在前列腺里面。通常，處置規劃和針或導管的放置依賴于對經直腸超聲成像(TRUS)的集中使用。用于處置前列腺癌的近距離放射治療的一個主要弊端，在于幾乎所有的患者都出現某種程度的泌尿癥狀。尿道刺激性和尿道梗阻是現代近距離放射治療技術的經確切記錄的短期并發癥。這可能主要由于在近距離放射治療流程中偶然的不期望的劑量被遞送到尿道，這是由于對尿道的形狀和姿態的不充分和不準確的了解。因此，識別并保持身體結構(如前列腺尿道)在避免這樣的處置后作用中是重要的。為了識別并定位前列腺尿道，已經提出了不同的方法，例如諸如對比計算機斷層攝影(CT)或磁共振成像(MRI)的基于圖像的方法，或者在尿道的里面使用超聲可見導管。然而，這樣的方法強加額外的臨床工作負擔并增加患者經濟負擔，或者其他的益處可能由于患者運動以及由患者的生理變化引起的圖像失真而減少。因此，在許多臨床實踐中，尿道可能因難以識別其精確位置而不被列為危及器官，或者可能被假設為在具有估計的統一邊界(例如1cm)的標準位置處。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于識別并定位諸如前列腺尿道或其他關鍵身體結構的身體結構的新方法。該目的是通過根據權利要求1所述的系統、通過根據權利要求13所述的醫學工具、通過根據權利要求14所述的方法以及根據權利要求書15所述的計算機程序產品來實現的。因此，所提出的定位或跟蹤方法基于體現在在超聲引導的流程期間使用的醫學工具上的至少一個超聲傳感器(或接收器)。當所述醫學工具和所述超聲傳感器進入超聲視場時，所述超聲傳感器接收當其(一個或多個)波束掃視視場時來自超聲探頭的超聲信號。所述超聲傳感器的位置接著能夠在所述超聲探頭的參照系(即視場)中被確定并跟蹤，并且能夠基于所述超聲傳感器的所確定的位置來描畫待定位的所述關鍵身體結構的跡線(course)。這實現了對所述關鍵身體結構(例如前列腺尿道)的跡線或形狀的精確描?κ ο此外，所提出的定位還允許在處置期間連續實時地跟蹤所述關鍵身體結構，由此實現自適應處置規劃和劑量遞送，以得到更好的臨床結果(例如較少的尿道傷害相關的并發癥)。一般地，所提出的解決方案實現對關鍵身體結構的高度準確的定位和分割，而不強加更多的臨床工作負擔和成本。根據第一方面，所述控制器可以適于分割并跟蹤所述身體結構的所描畫的跡線，并且適于基于所述跟蹤和所述分割來計算要被遞送到目標組織或器官的輻射劑量。這種分割和跟蹤實現了對輻射劑量規劃的實時調節，以使對所述人體結構的不利影響最小化。根據能夠與以上的第一方面組合的第二方面，縮回單元可以被提供用于縮回所述醫學工具，所述縮回單元由所述控制器控制。由此，能夠基于(一個或多個)所述超聲傳感器的輸出信號來控制嵌入的(一個或多個)超聲傳感器的位置，以將(一個或多個)傳感器位置維持在所述超聲探頭的超聲場內。根據能夠與以上第一方面或第二方面組合的第三方面，其中，所述醫學工具可以是導管。有利地，導管的柔性形狀允許插到細長結構中并適于細長結構，使得能夠實現所估計的描畫與真實形狀的緊密匹配。在所述第三方面的第一具體范例中，所述導管可以包括在距彼此固定距離處被安裝的多個所述超聲傳感器。該措施允許將所述導管固定到所述身體結構或固定在所述身體結構中，這是因為能夠基于等距超聲傳感器的所述輸出信號來對所述身體結構的跡線或形狀進行插值。在所述第三方面的第二具體范例中，所述導管可以包括導絲，所述超聲傳感器被附接到所述導絲，并且所述導絲能夠滑進并滑出所述導管。該措施還允許將所述導管固定到所述身體結構或固定在所述身體結構中，這是因為現在能夠通過在基于所述超聲傳感器的輸出信號的閉環控制下將所述超聲傳感器滑動通過所述導管來確定所述身體結構的跡線或形狀。根據能夠與以上第一至第三方面中的任何一方面組合的第四方面，所述控制器可以適于基于所述輸出信號的到達時間來確定所述超聲傳感器距所述超聲探頭的距離，并且適于基于作為所述超聲探頭的成像波束轉向角度的函數的所述輸出信號的幅度來確定所述超聲傳感器的角方向。由此，能夠基于對(一個或多個)所述超聲傳感器的(一個或多個)所述輸出信號的分析來容易地確定(一個或多個)所述超聲傳感器的位置以及由此的所述身體結構的位置。根據能夠與以上第一至第四方面中的任何一方面組合的第五方面，所述控制器可以適于通過執行在所述視場中跟蹤到的所述至少一個超聲傳感器的所記錄的位置之間的內插值來描畫所述身體結構的跡線。這提供了用于基于在所述超聲探頭的掃視操作期間確定并記錄的傳感器位置來描畫所述身體結構的跡線或形狀的直接解決方案。根據能夠與以上第一至第五方面中的任何一方面組合的第六方面，所述超聲探頭可以被安裝在編碼器上以訪問第三維度。由此，具有二維超聲場的超聲探頭能夠被用于獲得所述超聲傳感器的三維位置。根據能夠與以上第一至第六方面中的任何一方面組合的第七方面，所述超聲探頭可以適于在對所述視場的所述掃視期間縮回、前進或旋轉。該措施實現對傳感器輸出信號的靈活且自適應的檢測。根據能夠與以上第一至第七方面中的任何一方面組合的第八方面，所述超聲探頭可以是經直腸超聲探頭，目標器官可以是前列腺腺體，并且所述身體結構可以是前列腺尿道。因此，能夠實現對所述前列腺尿道的跡線的較精確的描繪。應當指出，可以基于具有離散硬件部件、集成芯片或芯片模塊的布置的離散硬件電子電路，或者基于由存儲在存儲器中、寫在計算機可讀介質上或從網絡(例如互聯網)下載的軟件例程或程序控制的信號處理設備、計算機設備或芯片，來實施所述控制器。應當理解，根據權利要求1所述的系統、根據權利要求13所述的醫學工具、根據權利要求14所述的方法以及根據權利要求15所述的計算機程序產品具有相似和/或相同的優選實施例，具體而言是與從屬權利要求中所限定的相似和/或相同的優選實施例。應當理解，本專利技術的優選實施例也能夠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意組合。參考下文描述的實施例，本專利技術的這些和其他方面將是顯而易見的，并且將參考下文描述的實施例對本專利技術的這些和其他方面進行說明?！靖綀D說明】在以下附圖中:圖1示出了正常的前列腺腺體和前列腺尿道的解剖結構的示意性視圖，圖2示出了患者的部分的橫截面視圖，對所述部分應用了具有根據第一實施例的對前列腺尿道的實時定位的近距離放射治療，圖3示出了根據第二實施例的具有導管的定位系統的示意性架構，所述導管具有多個傳感器，圖4示出了根據第三實施例的具有單傳感器導管的定位系統的示意性架構，所述單傳感器導管具有縮回器，圖5示出了根據第五實施例的具有導管的定位系統的示意性架構，所述導管具有朝向前列腺腺體的后側定位的傳感器，圖6示出了根據第六實施例的具有導管的定位系統的示意性架構，所述導管具有以圓環布置的超聲傳感器，并且圖7示出了在各個實施例中使用的定位流程的流程圖?！揪唧w實施方式】現在基于用于使用作為基于超聲的定位或跟蹤技術的范例的基于US的跟蹤來對作為關鍵身體結構的范例的前列腺尿道的識別和定位的智能感測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于在對目標組織或器官(10)的劑量測定中定位身體結構(30)的系統，所述系統包括：超聲探頭(40)，其用于掃視所述目標組織或器官(10)的視場；醫學工具(70)，其包括嵌入的至少一個超聲傳感器(72)以插入所述身體結構(30)中；控制器(200)，其用于基于在所述掃視期間所述超聲傳感器(72)的輸出信號來確定所述至少一個超聲傳感器(72)的位置，并且用于基于所述超聲傳感器(72)的所確定的位置來描畫所述身體結構(30)的跡線。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·M·塔赫瑪塞比馬拉古奧施，F·G·G·M·維尼翁，S·巴拉特，E·德赫甘馬爾瓦斯特，A·K·賈殷，
申請(專利權)人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL