專利名稱：用于引導(dǎo)放療和其他過程的mri引導(dǎo)的hifu標(biāo)記法的制作方法
用于引導(dǎo)放療和其他過程的MRI引導(dǎo)的HIFU標(biāo)記法本公開涉及用于提高靶組織區(qū)域的顯著性以實現(xiàn)與放療治療和手術(shù)相關(guān)聯(lián)的改進(jìn)的圖像引導(dǎo)的系統(tǒng)和方法。治療超聲是向組織中沉積聲能的最小侵入性或非侵入性方法。超聲療法的應(yīng)用包 括組織切除(例如針對腫瘤治療)、高溫治療(低水平加熱結(jié)合放療或化療)或激活或增強(qiáng) 藥物遞送。高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU;有時稱為FUS或HIFUS)是一種利用高強(qiáng)度聚焦超聲迅 速加熱并破壞發(fā)病組織的高精度醫(yī)療操作。HIFU是治療超聲的一種具體模式。通常，在計 算機(jī)化MRI引導(dǎo)下，可以將這種技術(shù)稱為磁共振引導(dǎo)的聚焦超聲，?？s寫為MRgFUS或MRI 引導(dǎo)的HIFU。磁共振成像(MRI)用于在通過超聲治療破壞之前，識別與特定解剖結(jié)構(gòu)相關(guān) 聯(lián)的腫瘤或纖維瘤。在放療期間跟蹤腫瘤定位和活動是一項困難的任務(wù)，但對于指導(dǎo)恰當(dāng)?shù)姆派渲委?射束定位非常關(guān)鍵。引導(dǎo)到目標(biāo)定位的正確射束放置變得越來越重要，這是因為控制X射 線束或粒子束(即質(zhì)子束)沉積劑量的能力得到改善了。預(yù)計輻射射束精度的改善會帶來 改善的治療效果。例如，使用更精確的射束能夠使諸如腫瘤的期望目標(biāo)定位的放療劑量最 大化，同時使鄰近正常組織的輻照最小化。相反，如果在射束定位中有誤差，增強(qiáng)的射束精 度和強(qiáng)度會增大傷害周圍組織或正常組織的可能性。提高射束精度和強(qiáng)度在輻射射束引起 的能量沉積中產(chǎn)生非常陡峭的梯度。在使用質(zhì)子束時這種效果尤其有意義。無論是利用兆伏X射線治療射束或與治療機(jī)械集成的診斷質(zhì)量X射線成像系統(tǒng)執(zhí) 行，錐形射束CT在監(jiān)測射束定位方面都非常有幫助，這是因為它能夠在即刻要接受治療之 前對患者和/或目標(biāo)定位成像。千伏或兆伏射線照像(radiography)也能夠在2維投射形 式的治療期間采集空間信息。盡管特定技術(shù)能夠相對于諸如腫瘤的已定義目標(biāo)定位非常精 確地引導(dǎo)輻射治療射束，當(dāng)在治療機(jī)械中不能精確地跟蹤腫瘤定位時，有效性可能大大減 小。這是重要的實際問題，因為安裝在治療機(jī)械中的入口射束成像單元提供非常差的軟組 織對比度。此外，一般的CT，尤其是“機(jī)載(on board)”錐形射束CT，即使具有千伏X射線， 也具有相對較差的軟組織對比度。于是，通常不能看到特定患者或目標(biāo)定位之內(nèi)的腫瘤。此 夕卜，由于呼吸和其他種類的患者運動，尤其難以看到和/或跟蹤腫瘤的運動。結(jié)果，常常必 需要使用代用標(biāo)記物來顯示腫瘤的定位及其潛在運動。例如，可以在患者皮膚上放置CT可 探測到的標(biāo)記物，測量這些標(biāo)記物和特定腫瘤位置之間的關(guān)系，從而可以將這些標(biāo)記物用 作腫瘤位置的替代者。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是理想的，因為根據(jù)患者的相對位置以及包括腫瘤相對于 周圍組織和器官的內(nèi)部運動的運動，腫瘤和標(biāo)記物之間的關(guān)系可能會變化。也可以使用植 入的標(biāo)記物，但標(biāo)記物植入通常是復(fù)雜的、侵入性的，且標(biāo)記物和腫瘤之間的關(guān)系仍可能隨 著時間變化。在放療期間缺少與腫瘤位置和腫瘤運動相關(guān)的信息是最佳地利用諸如強(qiáng)度調(diào)制 輻射治療(IMRT)和粒子束治療系統(tǒng)的若干治療技術(shù)/系統(tǒng)的主要障礙。因此，需要一種有 效的放療遞送系統(tǒng)，其能夠有效地監(jiān)測腫瘤定位，同時改善放療.遞送。這些和其他需求是 通過本公開的系統(tǒng)和方法解決和/或克服的。本公開提供了有效的系統(tǒng)和方法，用于提高特定患者的特定解剖結(jié)構(gòu)之內(nèi)的靶組織顯著性。在示例性實施例中，與本公開相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)包括(a)用于在靶組織區(qū)域上產(chǎn)生 消融標(biāo)記的MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)，MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)包括換能器，其用于向所述靶組織 區(qū)域遞送HIFU，所遞送的HIFU在所述靶組織上產(chǎn)生消融標(biāo)記；以及MRI成像系統(tǒng)，其適于 在遞送HIFU期間產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像以引導(dǎo)向所述靶組織區(qū)域遞送HIFU ;(b) 放療遞送系統(tǒng)，其用于向所述靶組織區(qū)域遞送放療治療；以及(c)可在放療遞送系統(tǒng)中工 作以產(chǎn)生靶組織區(qū)域的三維圖像的X射線、CT或射線照相成像系統(tǒng)，。由MRI引導(dǎo)的HIFU 在靶組織區(qū)域上產(chǎn)生的標(biāo)記在由所述X射線成像系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像中是可見的。由X射線成 像系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像引導(dǎo)向所述靶組織區(qū)域遞送的放療治療的位置。靶組織區(qū)域可以是要接收放療治療的任何區(qū)域，并且常常是腫瘤。 在示例性實施例 中，消融標(biāo)記在靶組織區(qū)域上形成三維圖案，使得該圖案實際上可以被X射線成像系統(tǒng)看到。 消融標(biāo)記的所述圖案可以是按照方案性定位的一系列點，以為放療治療遞送提供邊界。在示例性實施例中，在靶組織區(qū)域上按照方案產(chǎn)生消融標(biāo)記，使得可以經(jīng)靜脈 (IV)向靶組織區(qū)域遞送造影劑。在IV注入之后，可以使用HIFU將造影劑固定在組織中造影 劑濃度最大的點。兩種示例性技術(shù)包括但不限于1)使用HIFU在特定區(qū)域使血管凝結(jié)，從 而在濃度最大的點截留造影劑。盡管有些類似于用于治療肝癌的化學(xué)栓塞方法，利用HIFU 允許在界限分明的很小區(qū)域中消融血管，從而截留的造影劑生成非常清晰的標(biāo)記；以及2) 恰在注入造影劑之前以低功率施加HIFU，以提高血管通透性但不消融血管。這可以增加造 影劑到選定區(qū)域中的泄漏。在示例性實施例中，可以組合使用這些技術(shù)。造影劑可以是從由 氧化鐵、釔X射線造影劑、常規(guī)碘處理的X射線造影劑及其組合構(gòu)成的組選擇的任何成員。 在示例性實施例中，遞送到靶組織區(qū)域的造影劑可以由包括X射線、MRI和超聲的其他成像 系統(tǒng)看到。在示例性實施例中，MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)、X射線成像系統(tǒng)和放療遞送系統(tǒng)是同 時使用的，X射線成像系統(tǒng)是在放療機(jī)械處使用的。遞送到所述靶組織區(qū)域的放療治療可 以是適于消除靶組織區(qū)域之內(nèi)不希望組織的任何放療治療。放療治療可以是從包括化療和 IMRT的組中選擇的成員。在示例性實施例中，在由CT成像系統(tǒng)觀看時，MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)適于更清晰地 刻畫靶組織區(qū)域。遞送到靶組織區(qū)域的放療治療可以是放療射束，并實時連續(xù)調(diào)節(jié)放療射 束的位置，由此增加指向所述靶組織區(qū)域的劑量并同時減小對于周圍非靶組織區(qū)域的輻射 照射。在示例性實施例中，所述消融標(biāo)記是以非侵入方式產(chǎn)生的并在組織變形的情況下 保持其可見性。所述消融標(biāo)記可以被編碼并適于在將來對所述靶組織區(qū)域成像時被對齊和 驗證，用于將來治療規(guī)劃策略。在示例性實施例中，利用所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)向?qū)λ?述靶組織區(qū)域進(jìn)行手術(shù)的外科醫(yī)生提供圖像引導(dǎo)。在另一示例性實施例中，造影劑為適于 增強(qiáng)輻射效應(yīng)的金珠。與本公開相關(guān)聯(lián)的示例性消融標(biāo)記還可以提供活體組織檢查引導(dǎo)。本公開提供了一種提高接收放療的靶組織區(qū)域顯著性的有效方法，包括如下步 驟(a)通過利用MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)消融靶組織區(qū)域，從而在所述靶組織區(qū)域上產(chǎn)生消 融標(biāo)記，和/或還利用消融截留MRI可探測或光學(xué)可探測的造影劑，所述MRI引導(dǎo)的HIFU 系統(tǒng)包括換能器，所述換能器適于由MRI成像系統(tǒng)引導(dǎo)向所述靶組織區(qū)域上的目標(biāo)定位遞 送HIFU ； (b)利用可以在放療遞送系統(tǒng)中工作的CT成像系統(tǒng)監(jiān)測所述靶組織區(qū)域的方位和/或位置；以及(C)由放療遞送系統(tǒng)向所述靶組織區(qū)域遞送放療治療。由MRI引導(dǎo)的HIFU 在所述靶組織區(qū)域上產(chǎn)生的標(biāo)記可以被CT成像系統(tǒng)看到，且所述CT成像系統(tǒng)適于為放療 遞送系統(tǒng)遞送放療治療提供引導(dǎo)。在示例性實施例中，靶組織區(qū)域為腫瘤。從下面的說明書，尤其是結(jié)合附圖閱讀說明書后，所公開系統(tǒng)和方法的其他特征、 功能和優(yōu)點將變得顯而易見。為 了幫助本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員制造和使用所公開的系統(tǒng)和方法，對附圖進(jìn)行參 照，其中

圖1是與本公開相關(guān)聯(lián)的示例性系統(tǒng)和方法的示意性流程圖。本公開提供了利用MRI引導(dǎo)的HIFU更清楚地描繪腫瘤界限的系統(tǒng)和方法。在示 例性實施例中，在對特定患者和/或與患者相關(guān)聯(lián)的組織之內(nèi)的腫瘤進(jìn)行入口 CT成像同時 使用時，MRI引導(dǎo)的HIFU能夠有效地描繪腫瘤界限。盡管參考的是錐形射束CT，但與本公 開相關(guān)聯(lián)的示例性實施例包括在治療腫瘤期間結(jié)合其他成像設(shè)施和系統(tǒng)使用MRI引導(dǎo)的 HIFU。在示例性實施例中，MRI引導(dǎo)的HIFU(或其他MRI引導(dǎo)的熱消融技術(shù))能夠借助 錐形射束CT直接對特定腫瘤和周圍組織可視化，從而大大改善了在特定示例性治療期間 對腫瘤定位和腫瘤運動的監(jiān)測。與本公開相關(guān)的治療包括但不限于在治療和減小特定解剖 結(jié)構(gòu)內(nèi)的腫瘤生長方面有效的任何示例性放療治療。MRI引導(dǎo)的HIFU能夠利用尺寸為5mm 左右的CT對比度變化以l_2mm的精度以非侵入方式使用靶組織區(qū)域標(biāo)記。此外，可以使用 HIFU產(chǎn)生的標(biāo)記對齊來自諸如MRI和/或超聲的其他成像設(shè)施的計劃中和后續(xù)圖像，以改 善輻射位點選擇和后續(xù)治療。本公開提供了系統(tǒng)和方法，涉及利用MRI引導(dǎo)的HIFU標(biāo)記詳細(xì)描繪腫瘤的3維結(jié) 構(gòu)的圖案，從而顯著提高諸如腫瘤的靶組織區(qū)域的顯著性。典型地，在使用CT掃描成像設(shè) 施或系統(tǒng)時，在高溫下被消融或利用機(jī)械力被聲穿透的組織比未處理的組織顯著得多。如 果需要進(jìn)一步提高顯著性，可以利用MRI引導(dǎo)的HIFU將造影劑精確地固定和/或穩(wěn)定到病 灶中。示例性造影劑包括但不限于氧化鐵、釔、金顆?；虺Ｒ?guī)碘化X射線造影劑。在示例性實施例中，使用MRI引導(dǎo)的HIFU標(biāo)記能夠在諸如放療治療的特定腫瘤相 關(guān)的治療期間實時測量和/或監(jiān)測諸如定位和運動的腫瘤活動。此外，在示例性實施例中， MRI引導(dǎo)的HIFU標(biāo)記允許進(jìn)行腫瘤監(jiān)測，從而可以在輻射遞送期間對與特定放療治療相關(guān) 聯(lián)的特定療法射束進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，從而提高治療效率和精度。通過調(diào)節(jié)示例性治療射束以 解決腫瘤治療期間的運動問題，例如，可以增大提供到特定靶組織區(qū)域和/或周圍組織的 輻射劑量，同時減少對正常組織的放療曝光量。與本公開相關(guān)聯(lián)的示例性系統(tǒng)包括腫瘤標(biāo) 記和監(jiān)測系統(tǒng)和/或非侵入性方法，并將在組織變形的情況下維持其標(biāo)記功能，在稍微變 化的位置中進(jìn)行一系列治療時常常會發(fā)生組織變形。在根據(jù)本公開的示例性實施例中，帶HIFU標(biāo)簽的腫瘤定位在超聲和MRI成像期間 是可見的和可跟蹤的。如果將超聲和/或MRI成像用于輻射治療規(guī)劃和后續(xù)治療，那么利 用MRI引導(dǎo)的HIFU對腫瘤添加標(biāo)簽對于成功治療的記錄和驗證是有效的。在示例性實施 例中，對HIFU治療所做的標(biāo)記進(jìn)行編碼以供將來使用，這是因為很多接受輻射療法的患者 也接受HIFU治療作為放療和化療的輔助。本公開涉及利用錐形射束CT成像有效改善輻射治療期間腫瘤的目標(biāo)定位的系統(tǒng)和方法。MRI成像在輻射性腫瘤學(xué)規(guī)劃中扮演著越來越重要的角色，HIFU標(biāo)記物可以用于 對來自MRI成像的計劃與錐形射束CT成像進(jìn)行記錄。在與本公開相關(guān)聯(lián)的示例性實施例 中，將(一個或多個)HIFU標(biāo)記直接置于諸如腫瘤和/或周圍組織的特定靶組織區(qū)域上。適 于向靶組織區(qū)域遞送HIFU的HIFU換能器在靶組織區(qū)域上產(chǎn)生標(biāo)記。在通過MRI成像進(jìn)行 引導(dǎo)時，可以對3維標(biāo)記圖案進(jìn)行有效控制?？梢栽贛RI引導(dǎo)下對標(biāo)記進(jìn)行編碼，從而可以 將從MRI圖像得到的軟組織對比度用于精確地確定腫瘤的邊界和腫瘤之內(nèi)的“高?！眳^(qū)域， 在這種高危區(qū)域中，提升輻射劑量可能是有幫助的。在示例性實施例中，利用MRI引導(dǎo)的熱 消融技術(shù)產(chǎn)生腫瘤上的標(biāo)記。參考圖1，示例性示意流程圖示出了與根據(jù)本公開的有效系統(tǒng)/方法相關(guān)聯(lián)的步 驟。方框10表示利用MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)定位靶組織區(qū)域并消融標(biāo)記。方框20表示由諸 如錐形射束CT的示例性成像系統(tǒng)對靶組織區(qū)域成像。在示例性實施例中，錐形射束CT成 像系統(tǒng)與放療遞送系統(tǒng)集成。方框30表示由錐形射束CT監(jiān)測MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)消融 的靶組織區(qū)域的位置。方框40表示適于向靶組織區(qū)域遞送放療治療的放療遞送系統(tǒng)。被 消融靶組織區(qū)域的成像提供了關(guān)于放療治療的精度和強(qiáng)度的有效引導(dǎo)。在示例性實施例中，與通過諸如CT、MR和/或超聲成像系統(tǒng)的示例性成像系統(tǒng)生 成的圖像時腫瘤的非消融圖像相比，被HIFU消融的諸如腫瘤的靶組織區(qū)域在圖像上顯示 出顯著增強(qiáng)的對比度。在示例性實施例中，在MRI引導(dǎo)下利用HIFU消融靶腫瘤和/或組織， 產(chǎn)生精確的病灶和/或病灶界限。在另一示例性實施例中，在治療期間可以利用2維放射 線攝影法或錐形射束CT跟蹤(一個或多個)病灶定位。本公開提供了一種示例性方法，用于針對諸如腫瘤的靶組織區(qū)域，誘發(fā)可跟蹤的 標(biāo)記物。在特定示例性方法中，使用高溫消融為CT成像系統(tǒng)創(chuàng)建最大對比度。在另一種示 例性方法中，使用高強(qiáng)度短脈沖針對腫瘤和/或腫瘤邊界在HIFU焦點處誘發(fā)空洞形成或機(jī) 械破壞。這些高強(qiáng)度脈沖在HIFU造成的損傷表面周圍產(chǎn)生一系列小“點”。產(chǎn)生這些點主 要是用于在3維成像中描繪損傷的邊界。在示例性實施例中，聲穿透的總體積相對較小，以 便于迅速執(zhí)行消融/標(biāo)記操作。在另一示例性實施例中，在結(jié)合諸如IMRT的特定輻射治療 使用以進(jìn)一步消融腫瘤并結(jié)合為IMRT提供腫瘤位置和定位監(jiān)測時，HIFU消融提供了其他 腫瘤消融的額外優(yōu)點。在示例性實施例中，僅僅超聲聲處理不能在特別處理的腫瘤的圖像中提供有效程 度的對比度。可以使用遞送到身體中的目標(biāo)定位和/或腫瘤的造影劑增大圖像之中腫瘤的 對比度。示例性造影劑包括，但不限于氧化鐵造影劑、釔造影劑和/或可以由MRI和CT在 特定損傷中探測到的其他造影劑。在使用造影劑時，選擇超聲參數(shù)以誘發(fā)小的血管滲漏，導(dǎo) 致造影劑在超聲焦點處聚集。將超聲焦點引導(dǎo)到與由HIFU產(chǎn)生的標(biāo)記相關(guān)聯(lián)的期望定位。 在這種實施例中，在利用諸如CT、MRI和/或常規(guī)X射線熒光檢查法(X-rayfluoroscopy) 成像的示例性成像系統(tǒng)產(chǎn)生圖像時，能夠顯著增強(qiáng)病灶顯著性。在示例性實施例中，使用可以由MRI、CT、超聲(US)和X射線X射線熒光檢查法探 測到的造影劑。因此，造影劑將以如下方式分布，使得能在MRI上探測到并與和靶腫瘤定位 相關(guān)聯(lián)的特定靶組織區(qū)域的3維圖像相關(guān)。在示例性實施例中，使用在入口射束CT成像系 統(tǒng)和/或熒光檢查成像系統(tǒng)上探測到的相同造影劑分布來基于造影劑分布和腫瘤界限之 間的已知解剖學(xué)關(guān)系推斷出腫瘤的界限。在示例性實施例中，本公開提供了兩種有效的方法來“燒入”示例性造影劑1).在造影劑未相對快速地從血管泄漏的情況下，可以將(一種或多種)造影劑快 速注入，并使用MRI確定第一次通過組織的峰值。系統(tǒng)然后在與峰值相關(guān)聯(lián)的精確時間進(jìn) 行聲處理，使得血管能變得更有滲透性，在腫瘤中和周圍的血管中截留下非常高濃度的造 影劑。盡管腫瘤血管通常是超可滲(hyper-permeable)的，但適當(dāng)調(diào)節(jié)的有效聲處理可以 導(dǎo)致細(xì)胞膜瞬時可滲透。這暫時增大了造影劑分布體積，這是由于通常處于細(xì)胞外的造影 劑能夠臨時進(jìn)入細(xì)胞中。在示例性實施例中，由于細(xì)胞外造影劑的正常分布體積很小，這增 大了可被截留在目標(biāo)定位中的造影劑的量；2).在造影劑迅速從血管泄漏的情況下，允許造影劑在靶組織中達(dá)到最大濃度，然 后系統(tǒng)在希望做標(biāo)記的定位進(jìn)行聲處理。這有效地使血液凝結(jié)，停止血液流動，并在期望的 目標(biāo)定位截留造影劑。在示例性實施例中，與本公開相關(guān)聯(lián)的MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)適于相對于諸如腫瘤 的靶組織區(qū)域標(biāo)記高危區(qū)域，或在可能受益于提高的輻射劑量的腫瘤邊界上產(chǎn)生標(biāo)記。示 例性區(qū)域包括由MR頻譜技術(shù)界定的區(qū)域。通過這種方式，可以使用在MR引導(dǎo)下做出的標(biāo) 記將MR輻射治療規(guī)劃圖像和輻射治療系統(tǒng)對齊，以更好地瞄準(zhǔn)要治療的正確定位。在示例 性實施例中，利用MRI引導(dǎo)的HIFU針對目標(biāo)定位產(chǎn)生標(biāo)記提供了進(jìn)一步消融目標(biāo)定位的額 外優(yōu)點，從而在一定程度上提供了額外提高的治療劑量，這是由于HIFU本身能夠非常有效 地以非常高的溫度消融小區(qū)域。在把標(biāo)記置于懷疑有高腫瘤負(fù)荷或無線電阻抗的區(qū)域意圖 以高于通常輻射劑量的劑量瞄準(zhǔn)該區(qū)域中時，這可能有特別有益的效果。在示例性實施例 中，與本公開相關(guān)聯(lián)的MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)是與包括放療和化療的其他治療結(jié)合的。在示例性實施例中，利用現(xiàn)有的MRI和HIFU硬件技術(shù)用MRI來引導(dǎo)HIFU。在示例 性實施例中，MR引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)在靶腫瘤外側(cè)周圍以3維圖案圍繞靶病灶產(chǎn)生一系列小標(biāo) 記，以清晰地刻畫出腫瘤的3維結(jié)構(gòu)。由于標(biāo)記或標(biāo)簽的總體積相對較小，且由于對示例性 輻射射束的控制非常精確，因此對這些圖案進(jìn)行編碼以增強(qiáng)病灶顯著性，從而減小擴(kuò)展和/ 或長時間聲處理的必要性。在示例性實施例中，為了進(jìn)一步提高顯著性，在標(biāo)記分布到腫瘤中和腫瘤周圍之 后立即向靜脈中注入造影劑?？梢岳肏IFU以將會清晰示出腫瘤3維形狀的圖案將示例 性造影劑固定到精確組織定位中。在示例性實施例中，可以選擇造影劑和/或?qū)ζ滹@影，以 便在MRI、CT、US和/或X射線成像系統(tǒng)中可見。在使用US成像系統(tǒng)時，可以利用US較為 精確地定位適于傳播較大信號的US造影劑的若干離散焦點，該若干離散焦點可以與靶組 織區(qū)域的3維結(jié)構(gòu)相關(guān)。在示例性實施例中，可以在注入之后使用MRI監(jiān)測造影劑分布隨時間的變化，并 指導(dǎo)HIFU遞送的時機(jī)，從而可以將最佳的造影劑分布固定到腫瘤和/或周圍組織區(qū)域中。 然后使用MRI精確地界定造影劑的3維分布與利用HIFU系統(tǒng)產(chǎn)生的3維腫瘤邊界之間的 關(guān)系。在稍后由諸如錐形射束CT的成像系統(tǒng)探測到造影劑時，可以使該分布精確地與治療 機(jī)械中的腫瘤界限相關(guān)。然后由錐形射束CT探測由MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)編碼的圖案，并 用于在患者處于與錐形射束CT相關(guān)聯(lián)的治療機(jī)械中的同時向患者遞送治療之前立即確定 腫瘤定位。在示例性實施例中，在治療以及響應(yīng)于腫瘤定位和變形中探測到的變化連續(xù)調(diào) 節(jié)放療射束結(jié)果期間，實時地實現(xiàn)腫瘤監(jiān)測。此外，可以進(jìn)行準(zhǔn)直器配置以實行增強(qiáng)的輻射治療。在示例性實施例中，將MR診斷圖像與原始RT圖像對齊以為治療規(guī)劃和選擇提供更 好的引導(dǎo)。在示例性實施例中，HIFU產(chǎn)生的標(biāo)記可以被肉眼看到并可用于圖像引導(dǎo)手術(shù)中。 于是，在手術(shù)期間和/或結(jié)合手術(shù)規(guī)劃輻射治療的情況下，HIFU標(biāo)記可能是有用的。在示例 性實施例中，小的HIFU標(biāo)記可以適于產(chǎn)生比手術(shù)自身小得多的損傷。這會提供一種將解剖 學(xué)和功能MR測量以及使用其他成像設(shè)備的測量直接引入手術(shù)室的方法。一系列微小但可 探測的HIFU標(biāo)記可能在引導(dǎo)外科醫(yī)生并提供外科醫(yī)生相對于3維MR功能和/或解剖學(xué)圖 像切開哪里的更精確指示期間有利地發(fā)揮作用。在示例性實施例中，將視覺上可探測的造 影劑固定到小的HIFU標(biāo)記中以引導(dǎo)外科手術(shù)方式可能是有幫助的。在示例性實施例中，將 視覺上可探測的造影劑設(shè)計成在低頻吸收光和/或發(fā)射光，這種低頻光可以穿透組織，直 到Icm的深度。然后，外科醫(yī)生可以使用針對無框立體車(stereo taxi)配備的光探測器 產(chǎn)生探針在手術(shù)腔邊緣處分布的3維圖像。然后可以在示出了探測劑分布與病灶定位關(guān)系 的MRI圖像上對齊探測劑分布的這一 3維圖像。與外科手術(shù)方式相比，這會使外科醫(yī)生能 夠獲得(一種或多種)病灶定位的3維視圖。與本公開相關(guān)聯(lián)的示例性系統(tǒng)結(jié)合動脈瘤、 癲癇和其他相關(guān)疾病的治療使用是有效的。在示例性實施例中，利用HIFU將造影劑固定到腫瘤和/或靶組織定位上或之內(nèi)， 以進(jìn)一步增強(qiáng)輻射治療。在示例性實施例中，將金珠用作造影劑，經(jīng)靜脈遞送以增強(qiáng)輻射效 應(yīng)。在這種情況下，經(jīng)靜脈給予金顆粒，然后使用HIFU在期望的治療位點局部誘發(fā)血管泄 漏。從而，金顆粒將選擇性地聚集在隨后進(jìn)行輻射治療的治療位點。在示例性實施例中，使 用HIFU在選擇性區(qū)域之中固定金顆粒并防止被消融性血管給送和區(qū)域排出清除掉。在示例性實施例中，MRI引導(dǎo)的HIFU有利地在癌癥治療的活體組織檢查中是有效 的?；铙w組織檢查常常是與癌癥治療和后續(xù)治療相關(guān)聯(lián)的非常重要的方面。很多與癌癥和 治療相關(guān)的活體組織檢查是在超聲引導(dǎo)下進(jìn)行的。然而，超聲常常不足以識別活體組織檢 查的位點?？梢岳肏IFU標(biāo)記，使得標(biāo)記在超聲下是可見的，于是提供了一種在射線療法 介入的環(huán)境中為超聲引導(dǎo)的活體組織檢查確定定位的手段。在示例性實施例中，使用MRI界定由HIFU系統(tǒng)產(chǎn)生的標(biāo)記和腫瘤位置及其他感興 趣組織和器官位置的3維關(guān)系。使用MRI監(jiān)測這些關(guān)系與呼吸運動和其他潛在干擾運動相 關(guān)聯(lián)的變化。然后可以將這種關(guān)系與HIFU標(biāo)記的錐形射束CT圖像一起使用來確定腫瘤和 周圍組織和器官的3維位置。在示例性實施例中，可以在手術(shù)室環(huán)境中應(yīng)用與MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)結(jié)合的造影 劑技術(shù)。在示例性實施例中，在特定病灶中及其周圍以特定圖案截留光學(xué)造影劑。例如，利 用熒光造影劑使得外科醫(yī)生使用的棒能夠探測這些造影劑相對于手術(shù)腔的位置。如果激勵 /探測頻率處于特定范圍中，就可以透過組織看到造影劑。如果棒裝備有適當(dāng)?shù)臒o車架立體 聲出租汽車設(shè)備和軟件，甚至可以構(gòu)造手術(shù)腔和直接包圍腔的組織的3維圖像并顯示其與 3維MRI掃描的關(guān)系。盡管已經(jīng)參考示例性實施例及其實施方式描述了本公開，但所公開的系統(tǒng)和方法 不限于這種示例性實施例/實施方式。相反，本領(lǐng)域的技術(shù)人員從這里提供的說明書將容 易明白，在不脫離本公開的精神或范圍的情況下很容易對所公開的系統(tǒng)和方法做出修改、 變化和提高。因此，本公開明確地在其范圍之內(nèi)涵蓋這種修改、變化和提高。
權(quán)利要求
一種用于增強(qiáng)靶組織顯著性的系統(tǒng)，包括(a)MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)，用于在靶組織區(qū)域上產(chǎn)生消融標(biāo)記，所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)包括(i)換能器，其用于向所述靶組織區(qū)域遞送HIFU，所遞送的HIFU在所述靶組織上產(chǎn)生所述消融標(biāo)記；以及(ii)MRI成像系統(tǒng)，其適于在HIFU遞送期間產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像以引導(dǎo)向所述靶組織區(qū)域遞送所述HIFU；(b)放療遞送系統(tǒng)，其用于向所述靶組織區(qū)域遞送放療治療；(c)成像系統(tǒng)，其可在所述放療遞送系統(tǒng)之內(nèi)工作，用于產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像；其中，所述MRI引導(dǎo)的HIFU在所述靶組織區(qū)域上產(chǎn)生的所述標(biāo)記在由所述成像系統(tǒng)產(chǎn)生的所述圖像中是可見的；并且其中，由所述成像系統(tǒng)產(chǎn)生的所述圖像引導(dǎo)向所述靶組織區(qū)域遞送的所述放療治療的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述靶組織區(qū)域為腫瘤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述消融標(biāo)記在所述靶組織區(qū)域上形成三維圖 案，使得所述圖案實際上可被所述CT成像系統(tǒng)看到。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述消融標(biāo)記的圖案是一系列按照方案定位的 點，以為放療治療遞送提供邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在所述靶組織區(qū)域上按照方案產(chǎn)生所述消融標(biāo) 記并經(jīng)靜脈遞送造影劑，從而使用所述HIFU在特定區(qū)域中使血管凝結(jié)，以在所述造影劑濃 度最大的點截留所述造影劑，在界限分明的小區(qū)域中對所述消融血管進(jìn)行消融能夠截留所 述造影劑，由此形成非常清晰的標(biāo)記。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在所述靶組織區(qū)域上按照方案產(chǎn)生所述消融標(biāo) 記并經(jīng)靜脈遞送造影劑，從而恰在注射所述造影劑之前以低功率遞送所述HIFU以提高血 管通透性，同時不消融血管，由此增強(qiáng)造影劑向所述靶組織區(qū)域中的泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和/或6所述的系統(tǒng)，其中，結(jié)合使用所述造影劑技術(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6和/或7所述的系統(tǒng)，其中，所述造影劑是從由氧化鐵、釔X射線 造影劑、常規(guī)碘處理的X射線造影劑、視覺上可以探測的造影劑、超聲造影劑及其組合構(gòu)成 的組中選擇的成員。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，向所述靶組織區(qū)域遞送的造影劑可以由包括特 定輻射頻率的X射線、MRI、超聲、熒光檢查、光學(xué)成像裝置和宇宙射線成像的任何成像系統(tǒng)看到。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，同時使用所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)、所述CT成 像系統(tǒng)和所述放療遞送系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述成像系統(tǒng)是諸如錐形射束CT的CT成像系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，向所述靶組織區(qū)域遞送的所述放療治療是適于 針對所述靶組織區(qū)域消除不希望的組織的任何放療治療。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)適于在由所述CT成 像系統(tǒng)觀看靶組織區(qū)域時更清晰地描繪所述靶組織區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，向所述靶組織區(qū)域遞送的所述放療治療是放療 射束，并實時連續(xù)調(diào)節(jié)對所述放療射束的定位，由此增加指向所述靶組織區(qū)域的劑量并同 時減小對于周圍非靶組織區(qū)域的輻射照射。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述消融標(biāo)記是以無創(chuàng)方式產(chǎn)生的并在組織變 形的情況下保持其可見性。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對所述消融標(biāo)記進(jìn)行編碼并使其適于為了將來 治療規(guī)劃方案而在將來對所述靶組織區(qū)域成像時被配準(zhǔn)和驗證。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，利用所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)向?qū)λ霭薪M織 區(qū)域進(jìn)行手術(shù)的外科醫(yī)生提供圖像引導(dǎo)。
18.根據(jù)權(quán)利要求5、6和/或7所述的系統(tǒng)，其中，所述造影劑為適于增強(qiáng)輻射強(qiáng)度的 金珠。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述消融標(biāo)記提供活體組織檢查引導(dǎo)。
20.一種增強(qiáng)靶組織區(qū)域顯著性以便接收放療治療的方法，包括如下步驟(a)通過利用MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)消融所述靶組織區(qū)域，在所述靶組織區(qū)域上產(chǎn)生消 融標(biāo)記，所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)包括換能器，所述換能器適于由MRI成像系統(tǒng)引導(dǎo)向所 述靶組織區(qū)域上的靶位置遞送HIFU ；(b)利用可以在放療遞送系統(tǒng)中工作的CT成像系統(tǒng)監(jiān)測所述靶組織區(qū)域的方位和/或 位置；(c)由所述放療遞送系統(tǒng)向所述靶組織區(qū)域遞送放療治療；其中，所述MRI引導(dǎo)的HIFU在所述靶組織區(qū)域上產(chǎn)生的所述標(biāo)記可被所述CT成像系 統(tǒng)看到；并且其中，所述CT成像系統(tǒng)適于向由所述放療遞送系統(tǒng)遞送所述放療治療提供引導(dǎo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述靶組織區(qū)域為腫瘤。
22.一種用于增強(qiáng)靶組織顯著性的系統(tǒng)，包括(a)MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)，用于在靶組織區(qū)域上產(chǎn)生消融標(biāo)記，所述MRI引導(dǎo)的HIFU系 統(tǒng)包括(i)換能器，其用于向所述靶組織區(qū)域遞送HIFU，所遞送的HIFU在所述靶組織上產(chǎn)生 所述消融標(biāo)記；以及(ii)MRI成像系統(tǒng)，其適于在HIFU遞送期間產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像以引導(dǎo)向 所述靶組織區(qū)域遞送所述HIFU ；(b)放療遞送系統(tǒng)，其用于向所述靶組織區(qū)域遞送放療治療；(c)成像系統(tǒng)，其可在所述放療遞送系統(tǒng)之內(nèi)工作，用于產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像；其中，將所述HIFU標(biāo)記分布成界定出關(guān)于要治療的所述靶組織區(qū)域及周圍組織的三 維方位的三維分布；并且其中，由所述成像系統(tǒng)對所述HIFU標(biāo)記的三維分布成像，從而能夠從由所述成像系統(tǒng) 產(chǎn)生的圖像推斷所述靶組織區(qū)域和周圍組織的所述三維方位。
全文摘要
本公開提供了有效的系統(tǒng)和方法，用于提高特定患者的特定解剖結(jié)構(gòu)之內(nèi)的靶組織顯著性。在示例性實施例中，與本公開相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)包括(a)用于在靶組織區(qū)域上產(chǎn)生消融標(biāo)記的MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)，所述MRI引導(dǎo)的HIFU系統(tǒng)包括換能器，其用于向所述靶組織區(qū)域遞送HIFU，所遞送的HIFU在所述靶組織上產(chǎn)生消融標(biāo)記；以及MRI成像系統(tǒng)，其適于在HIFU遞送期間產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像以引導(dǎo)向所述靶組織區(qū)域遞送HIFU；(b)放療遞送系統(tǒng)，用于向靶組織區(qū)域遞送放療治療；以及(c)CT成像系統(tǒng)，可在所述放療遞送系統(tǒng)之內(nèi)工作，用于產(chǎn)生所述靶組織區(qū)域的三維圖像。所述MRI引導(dǎo)的HIFU在所述靶組織區(qū)域上產(chǎn)生的標(biāo)記在由所述CT成像系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像中是可見的。由所述CT成像系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像引導(dǎo)向靶組織區(qū)域遞送的放療治療的位置。
文檔編號A61N7/02GK101820949SQ200880010558
公開日2010年9月1日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者C·A·佩利扎里, G·卡爾茨馬爾, S·索卡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司;芝加哥大學(xué)