專利名稱：包括經皮探針的醫(yī)療系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括經皮探針的醫(yī)療系統(tǒng)，以及該醫(yī)療系統(tǒng)的使用。
背景技術：
在醫(yī)學上，低強度超聲波被廣泛地應用于診斷過程，即超聲波回波描記術。10年來，高強度超聲波已被證實為是一種通過用于治療過程的極高熱療法來誘導組織壞死的有效方法。各種治療探針已被設計用于微創(chuàng)治療過程，并且這些探針可被分成兩組外部探針和內部探針。外部探針被設計成模仿病人身體表面的形狀，超聲波發(fā)射器以同心的方式設置， 以優(yōu)化超聲波的聚焦。內部探針或間質探針可以插入病人體內，它們主要有三種類型腔內探針、血管內探針或者經皮探針。A.腔內探針腔內探針被設計成引入諸如直腸、陰道或食管那樣的自然體腔內。例如文獻 US2007/239，011描述了一種用于將高強度聚焦超聲波(HIFU)能量遞送到病人器官的醫(yī)用探針。這樣的探針包括通過病人自然體腔插入的平面形探針主體，以及多個作用于器官表面上的分瓣，以便將超聲波能量遞送到器官內。B.血管內探針血管內柔性探針正處于發(fā)展中以治療心房纖維性顫動或靜脈功能不全。C.經皮間質探針最初，由于經皮間質探針需要穿透組織，而之前的探針不穿透組織，從而經皮間質探針不受歡迎。然而提出這樣的經皮間質探針旨在用于治療那些體外、內腔或者血管內高強度聚焦超聲波探針無法達到的深部腫瘤。超聲波源應盡可能地靠近目標，從而將沿超聲波路徑的衰減效應和相位失諧效應減至最低。大部分描述的超聲波經皮探針是側面發(fā)射探針，其有源元件為水冷式，且在相當高的頻率(約3MHz)下運作以促進加熱。大部分描述的超聲波經皮探針與MRI不兼容，從而使得治療監(jiān)測存在一定的危險性。對于臨床醫(yī)生來說，超聲波是有前景的技術。為了將超聲波治療的適用范圍擴大到寬的醫(yī)學治療種類，尚需要解決以下不便之處特別地，外部探針，雖然不侵入人體，但顯示了一貫的不便之處由于組織結構 (骨骼、組織交界面...)的超聲波衰減、相位失諧以及超聲波散焦，由于連續(xù)的身體動作 (呼吸、隔膜...)導致目標對準受限，治療時間過長，由于超聲波路徑引起的交叉的正常組織的不可知后果，現(xiàn)今具有上百個超聲波傳感器的探針的復雜性，與系統(tǒng)MRI相兼容以及 MRI適配的復雜性。特別地，側面間質/內部探針需要臨床醫(yī)生在治療過程中操作探針，例如360°旋轉或縱向平移以處理整個疾患處，這會導致精度和可重復性的缺乏。特別地，對于所有存在的探針，沒有一個能夠實現(xiàn)病理特征描述或組織的活體檢查，這意味著活體檢查程序必須在治療的數(shù)日前進行。對于所有存在的探針，沒有一個能夠實現(xiàn)熱處理后的組織切除。的確，如之前的臨床試驗(Carpentier&al. ,“Real-time MagneticResonance-Guided Laser Thermal Therapy of Metastatic Brian Tumors，，， Neurosurgery, 63 ONS Suppl 1 :21- ，2008)所示，腫瘤的極高溫治療會導致嚴重的腫瘤體積增大(占位效應)。該體積的增大在大多數(shù)情況下與周圍正常組織的維護不協(xié)調，并且會限制該超聲波微創(chuàng)治療系統(tǒng)的發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在解決至少某些以上例舉的不便之處。出于此目的，本發(fā)明提供了一種醫(yī)療系統(tǒng)，其包括經皮探針以及計算機系統(tǒng)，所述經皮探針由MRI兼容材料制成，包括-具有插入端的主體，其形狀適于經皮地插入病人身體器官的組織內，在單個醫(yī)療程序中所述器官具有一待分析、治療并監(jiān)測的區(qū)域，-內共焦數(shù)字顯微鏡的光學頭部，-至少一個信息采集傳感裝置，其適于采集所述器官的區(qū)域的信息，-以相控陣形式操作的多個治療應用傳感器，其適于發(fā)射聚焦或非聚焦的治療超聲波到所述器官的區(qū)域，計算機系統(tǒng)包括可參數(shù)化指令裝置以及適于控制治療超聲波的產生的相應設備。有了這些特征，探針可以經皮地被插入到任何器官的合適位置。此外，在單個醫(yī)療程序中，探針可以被用于檢測器官信息，所述信息可用于確立一診斷和特性描述，以及用于執(zhí)行恰當治療。在一些實施例中，還可以使用一個或多個從屬權利要求中定義的特征。此外，本發(fā)明提供了一種方法，包括-提供具有在單個治療程序中待分析、治療以及監(jiān)測的區(qū)域的身體器官，所述器官配備有由MRI兼容材料制成的經皮探針，并且所述探針具有插入人體器官組織的插入端的主體，-使用探針的信息采集傳感裝置以及內共焦顯微鏡的光學頭部來采集器官區(qū)域的 fn息，-設定至少一個聚焦以及非聚焦治療超聲波的參數(shù)，所述超聲波通過所述探針的多個治療應用傳感器(30)被發(fā)射到所述器官的所述區(qū)域，所述治療應用傳感器通過可參數(shù)化指令裝置(50)以及計算機系統(tǒng)的相關設備(56)被設置成相控陣。在一些實施例中，還可以使用一個或多個方法從屬權利要求中定義的特征。一個或多個這些實施例的優(yōu)點可包括-治療的實時監(jiān)控，-在單個程序中組織的病理特征描述和組織治療處理，-能夠從組織中抽吸氣泡，并用液體取代氣泡，以避免顯像偽差，-能夠“實時”監(jiān)測治療過程，并監(jiān)控治療的安全點，-能夠執(zhí)行連續(xù)的MRI和MR測溫監(jiān)測，-能夠執(zhí)行即時后處理MRI成像序列，以監(jiān)測治療過程的有效性，
-能夠治療探針附近和/或非定位處的區(qū)域，-通過各種技術，改善治療超聲波能量的聚焦或非聚焦，以便最大程度地適合受損面積，-即使對活動的病人和/或器官也能夠實現(xiàn)治療處理，-超聲波發(fā)射器以360°方式布置，從而無需在器官內旋轉探針，-能夠治療各種各樣和形狀復雜的腫瘤，-縮減后處理腫瘤的體積，-能夠在治療過程中獲取腦電圖信號，-能夠消除移動偽象、超聲波衰減、相位失諧和/或超聲波散焦，-在治療過程中，無需臨床醫(yī)生操作，從而操作過程中，MRI的安全且有效的監(jiān)測
變得可靠，-能允許實時以及活體內組織特性描述、活體組織檢查、防止后處理占位效應的熱處理后的組織切除，-防止病人間污染的處置技術。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將通過以下三個以非限制性實例給出的實施例的描述以及附圖的描述得以明了。附圖中-圖1是醫(yī)療器械的示意圖，-圖2是插入人體器官內的探針的局部剖視圖，-圖3a、!3b和3c是根據(jù)第一實施例的探針的各種部件的示意性的透視圖，-圖4是沿圖3c中線IV-IV的局部剖視圖，-圖5是與圖4類似的變化實施例的示意圖，-圖6a、6b和6c是根據(jù)第二實施例的探針的各種部件的示意性的透視圖，-圖7a、7b和7c分別是與圖6a、6b和6c類似的針對根據(jù)第三實施例的探針的示意圖，-圖和8b是根據(jù)第四實施例的探針的部件的透視圖，-圖9是沿圖8a中線IX-IX的剖視圖，-圖10是根據(jù)第五實施例的探針的局部透視圖，-圖Ila和lib分別是根據(jù)第六和第七實施例的探針的局部透視圖，-圖12是可操作地與探針相連的計算機系統(tǒng)的示意圖，-圖13是示出了使用醫(yī)療器械的示例的示意圖，以及-圖14是圖2的放大視圖。在不同的圖中，同一參考標記指示相同或類似的元件。
具體實施例方式圖1是醫(yī)療器械1的示意圖，其包括傳統(tǒng)類型的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)2，其適于特別是在熱成像模式下被操作，在該器械中引入病人3，例如躺在適合的床4上。
該醫(yī)療器械1進一步包括與磁共振成像設備相連的計算機系統(tǒng)5，以便從磁共振成像設備中接收數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)能夠構建病人3的解剖分析和/或熱磁共振成像。該醫(yī)療器械進一步包括經皮地插入病人身體的與MRI兼容的探針6，并可操作地與計算機系統(tǒng)5相連。探針6例如通過MRI兼容線與計算機系統(tǒng)5電連接，所述兼容線例如同軸線，其本身為公眾所知，因此不在此贅述。如圖2示意性地示出，探針6包括某種圓柱狀主體7，其外徑D為4mm或者更小， 且優(yōu)選為3mm或更小，且甚至優(yōu)選為2mm或者更小，且成形為能被插入病人身體3器官8的組織中。探針主體7是間質式的，因為它可被直接插入器官8的組織內，而無需通過所述器官的空腔。探針主體7的插入端9位于器官組織的待分析和/或治療的區(qū)域10內或其附近。探針6例如可以應用于惡性或良性癌癥，或者腦認知神經損傷，也可以用于能夠通過監(jiān)視的超聲波處理進行治療的所有其它器官的其他組織病理，所述監(jiān)視的超聲波處理如熱切除。根據(jù)如圖3a、北和3c所示的第一實施例，所述探針6包括多個部件涂抹器11 (圖 3a)，芯軸12 (圖北)以及超聲波裝置13 (圖3c)。涂抹器11包括位于最近端的后部14以及某種圓柱狀主體15，所述主體15界定出內部圓柱形空腔16，該內部圓柱形空腔16貫穿整個主體15延伸至一端部，在該端部處形成一末端開口 40。該醫(yī)療系統(tǒng)可以進一步包括連續(xù)泵36，所述連續(xù)泵36與涂抹器11的空腔16流體連通，或者可從所述涂抹器的空腔移除。因而，該泵可以例如由臨床醫(yī)生進行操作，以采集可隨后進行分析的組織碎片以提供組織信息。操作所述泵36以提取任何從病人處提取的物質，像，例如顯像偽差的氣泡，和/或者向病人體內注入適宜的液體。內部芯軸12由剛性材料制成，且成形為能插入空腔16，以便整個地填滿該空腔。 所述芯軸12可以例如具有圓柱形主體25，其具有與涂抹器11的主體15的內徑相等的外徑。此外，所述芯軸12可以具有一圓柱形后部沈，所述后部沈具有與涂抹器11的后部14 的內徑相等的外徑。所述芯軸12還可以包括尖端57。該芯軸可包括內部通槽27，其由所述后部沈的近端27a延伸至探針的插入端9的遠端27b，并適于布置成與儲液箱28流體連通，例如通過泵36。因而所述泵36，在與芯軸12連通的情況下，可以被操作以便通過空腔 27將流體注入病人體內，并從中抽出可構成顯像偽差的氣泡。在該實施例中，主體25在其插入端9包括一共焦的內窺式顯微鏡頭部23，所述內窺視顯微鏡頭部23通過合適的纖維物質被連接，所述纖維物質在空腔27內從共焦的顯微鏡頭部23延伸至后部14，從而將共焦的顯微鏡頭部23連接到計算機系統(tǒng)5上，例如通過未示出的MRI兼容線。從而該共焦的內窺式顯微鏡頭部可以用于在活體內且實時地采集器官的細胞和組織信息。這樣的微型內窺式共焦顯微鏡頭部其本身是公知的，且不在此贅述。可選地，所述芯軸25可以具有兩條單獨的溝槽，一條用于流體注入，且一條用于內窺式共焦顯微鏡纖維。在可選的實施例中(未示出)，芯軸后部沈可包括能在所述芯軸主體內產生低頻 (約IOkHz)振動的機電組件，以便將低頻振動傳遞到組織上以破碎之。在該實施例中，所述芯軸可以不是MRI兼容型。當芯軸12被插入涂抹器11的空腔16，其遠部會延伸出涂抹器11的遠端，從而內窺式共焦顯微鏡頭部將極為貼近待治療的區(qū)域。MRI兼容型超聲波裝置13具有與芯軸12的外部形狀完全相同的外部形狀，從而可被插入涂抹器11的空腔16內。所述超聲波裝置的主體四的遠部29b包括多個超聲波傳感器30，所述超聲波傳感器30例如在整個被插入待治療的區(qū)域的超聲波裝置的部分的圓周和長度上縱向且周向地相互間隔設置。所有的傳感器30作為一相控陣裝置通過MRI兼容線31連接到計算機控制系統(tǒng)5上，所述MRI兼容線從超聲波裝置的后部32延伸至計算機控制系統(tǒng)5。所述傳感器30可以作為超聲波發(fā)射器和/或超聲波接收器進行操作。該微型超聲波傳感器本身是公知的，且在此不會詳述(壓電復合技術，電容式微加工超聲傳感器技術，等等)。當操作它們以用于檢測超聲波時，傳感器從而能采集器官信息。后部32包括與儲液箱18流體連通的流入孔17，該儲液箱18優(yōu)選地被設置在病人身體外部。如圖4和5所示，所述流入孔17與主體四的微型線路流體連通，該主體四至少包括一個流入通道19，該通道在主體四的厚度內，從后部32延伸到端部9，在端部9處至少與一個流出通道20流體連通，該流出通道20從端部9延伸至后部32的流出孔21。合適的微量泵如脈沖式微量泵22被設置在流體管路上，以便產生從儲液箱18到流出孔21的流體流動。該脈沖式微量泵本身為公知，且不在此贅述。超聲波裝置13的外表面還可以包括其他的MRI兼容傳感器，像，例如，電生理信號傳感器33例如用于探測腦電圖的碳觸點電極，電代謝型生物傳感器59，....。主體15的外表面可以具有其他的MRI兼容型傳感器，例如適于局部檢測溫度的溫度傳感器34。傳感器33、34通過從超聲波裝置13的后部32延伸的合適的MRI兼容線35 連接到計算機系統(tǒng)5，且從而可被操作以采集器官信息。這樣的微型傳感器本身是公知的，故不在此詳述。當超聲波裝置13被插入到涂抹器11的空腔16中時，其遠部29b會延伸出涂抹器的遠端，從而使超聲波傳感器30直接與器官的組織連接，以便向/從所述組織發(fā)出和/或接收超聲波。在圖4的實施例中，所述連接是通過微型線路19、20內的冷卻液的循環(huán)方式實現(xiàn)的。如圖5所示，其他結構也可以用于冷卻液的流動，例如在探針的中央具有例如流入通道 19和流出通道20的結構。傳感器30可以被設置成在圍繞探針的工作容積37內操作，該工作容積37具有設置在距離探針至少20mm的外包絡38 (圖3c中未按比例標出)，并且優(yōu)選為距離探針至少 30mm。所述傳感器30還可以被設置成將超聲波聚焦在工作容積內的一聚焦區(qū)域。例如，所述傳感器30還可被設置成將超聲波聚焦在直徑為2(或幻到IOmm之間的聚焦區(qū)域。在另一操作模式中，超聲波不被聚集。傳感器30被設置成在一種或多種頻率下操作，例如選擇從500kHz到IOMHz的范圍。的確，通過調制超聲波的發(fā)射頻率，會產生不同的物理效應、生物效應以及組織治療效果，例如氣穴現(xiàn)象、組織破碎、細胞膜的超聲波降解以及熱組織壞死。對于熱組織壞死，最佳實施例為3MHz到IOMHz之間的頻率。所述傳感器30被設置為在多個發(fā)射強度、持續(xù)時間以及脈沖模式或連續(xù)模式下操作。另外，在一特定的同步設置中，它們可以同相或異相操作。
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傳感器30被設定為，在整個外包絡38 (探針周圍30mm的圓柱狀)范圍內，在2分鐘內，優(yōu)選為20秒內，發(fā)出足夠的能量從而將溫度升高30攝氏度，優(yōu)選為升高60攝氏度。 可能地，這些傳感器可以在1秒、優(yōu)選地在100毫秒內，在直徑2mm的聚焦點上實現(xiàn)該溫度升高。因此，探針能夠被設置成在超聲波成像和/或彈性成像模式、超聲波治療模式或破碎模式下操作。如從所述應用的各實施例中可以看出，在本發(fā)明范圍內的其他的布置和結構都是可能的。例如，圖6a到6c示出了第二實施例。該第二實施例與上述涉及圖3a到5的第一實施例的不同之處主要在于，冷卻液線路、以及傳感器33、34和59以及內窺式共焦顯微鏡的頭部40都設置在涂抹器11的殼體內。因此，在該實施例中，超聲波傳感器30通過涂抹器11的主體15與器官的組織連接。根據(jù)圖7a至7c所示的第三實施例，第二實施例的涂抹器11更改為將超聲波傳感器30并入所述涂抹器11中，以形成組合的涂抹器和超聲波的裝置39。該組合裝置39還包括多個成形在主體15的側面上的開口 40，并與內部空腔16流體連通。在該第三實施例中，所述探針可以包括與第一和第二實施例相同的剛性芯軸12。所述探針還可以包括冷卻芯軸41，其成形為可以插入組合裝置39的內部空腔16 中，并包括具有流入通道19和流出通道20的微型線路，該流入通道19通過冷卻芯軸的后部42的流入孔17與儲液箱18流體連通，該流出通道20與流入通道19流體連通并從后部 42的流出孔21處流出。根據(jù)圖8a、8b和9所示的第四實施例，所述探針僅包括兩個組件。事實上，將第三實施例(圖7a)中的涂抹器和超聲波的組合裝置39更改為將流體微型線路并入所述組合裝置39中，在第三實施例中，所述流體微型線路是通過獨立的冷卻芯軸41來提供的。因此， 在第四實施例中，如圖8a所示，除了第三實施例中的組合裝置的特性外，流入通道19從頭部14上設置的流入孔17處開始延伸，而內部空腔16本身充當流出通道。因此流入通道19 在裝置的插入端9處與所述空腔16流體連通。在第四實施例中，所述探針還包括前兩個實施例中的剛性芯軸12。圖10部分地示出了第五實施例。該第五實施例與第三或第四實施例的不同之處在于其沒有側開口。圖Ila部分地示出了所述裝置39的第六實施例。與第五實施例的裝置相比，該第六實施例的不同之處在于傳感器的凹形布置，例如在所述裝置39的中間部位。例如，在該中間部位沒有傳感器。因此，在該實施例中，所述主體15具有略細的中間部位，而非完全的圓柱形。根據(jù)另一實施例，如圖lib所示，中間部位可以是凸出的。這樣的凸形或凹形可以運用在任何上述實施例的超聲波承載組件中?？梢韵氲?，如果超聲波裝置還能提供具有所需能量的治療超聲波能量，那么也可以應用其他的幾何形狀。超聲波51示意性地在這些圖中示出。圖12現(xiàn)描述了計算機系統(tǒng)5的一實施例的圖示，該系統(tǒng)可以包含在一個或多個可編程機器中，且包括硬件和軟件部分。計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)和接口可以是任何傳統(tǒng)的類型，且在此不會詳述。該系統(tǒng)5包括網絡校正、數(shù)據(jù)歸檔、存儲軟件和硬件、包括衡量和編輯功能的圖像處理軟件，...。計算機系統(tǒng)5可包括適于基于超聲波檢測數(shù)據(jù)來獲取2D和3D成像的傳統(tǒng)的回波描記成像和彈性成像軟件43，所述超聲波檢測數(shù)據(jù)由探針6提供，且由超聲波探針6檢測產生，所述超聲波由探針6發(fā)射并通過組織反射。計算機系統(tǒng)還可以包括EEG-讀取軟件44，其適于讀取由探針6提供的數(shù)據(jù)，并且該數(shù)據(jù)由探針的電生理傳感器33檢測。計算機系統(tǒng)還可以包括熱軟件47，以接收來自探針6的溫度傳感器34的數(shù)據(jù)，并適于基于接收到的信號來確定組織的溫度數(shù)據(jù)。計算機系統(tǒng)還可以包括共焦的顯微鏡成像軟件48，其適于接收來自探針6的共焦顯微鏡頭部23的數(shù)據(jù)，并從該數(shù)據(jù)形成成像。計算機系統(tǒng)5還可以包括MRI成像軟件45，以接收來自MRI系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)，并適于由該數(shù)據(jù)以傳統(tǒng)的方式重構病人的MRI解剖影像。計算機系統(tǒng)還可以包括與MRI系統(tǒng)2相連的熱成像軟件46，并且其適于處理由 MRI系統(tǒng)2提供的數(shù)據(jù)，從而向使用者提供病人的熱成像以及熱切除成像。計算機系統(tǒng)5還可以包括規(guī)劃軟件49，其適于收集來自回波描記成像軟件43、EEG 軟件44、MRI成像軟件45、共焦顯微鏡成像軟件48的有關病人和/或所研究的器官和/或區(qū)域的信息和/或數(shù)據(jù)，并且如有必要，任何其他的病人數(shù)據(jù)、或器官數(shù)據(jù)可以通過任何其他適合的方式獲得。規(guī)劃軟件49使得臨床醫(yī)生能夠評價相關信息，并為病人確定最佳的一套方案。計算機控制系統(tǒng)還可以包括模擬軟件60，它可以基于各種可獲取的信息，詳細制定出治療方法的最佳參數(shù)設置。例如，模擬軟件60可以使用探針模式(包括在病人的參考系中探針的位置和方向，例如由MRI獲取的探針位置和方向)、腫瘤模型(聲阻抗和其他相關參數(shù))以及計劃切除的幾何形狀，以評估各個傳感器所使用的合適設置。計算機系統(tǒng)5還可以包括指令軟件50，其適于收集來自規(guī)劃軟件49、MRI熱成像軟件46、熱軟件47的信息。指令軟件50包括一設定裝置55，該設定裝置，能夠通過設定超聲波傳感器的參數(shù)將探針6設定為治療模式或破碎模式(參見下文)，以便向病人的合適區(qū)域(合適的聚焦區(qū)域)發(fā)出由模擬和規(guī)劃軟件49所確定的所需超聲波能量。該超聲波可以被設定為在熱-主導模式和/或腔-模式下操作，而聚焦區(qū)域可以被動態(tài)修改，例如在 MRI成像指導下或超聲波成像下修改。指令軟件50還可以用于操作系統(tǒng)的其他機械部件，例如通過脈沖泵指令53操作泵22、通過連續(xù)泵指令M操作泵36，以及通過設定裝置55操作成像模式下的超聲波裝置。 所述指令軟件50與功率放大器56相連，該功率放大器56將所需的功率傳遞到傳感器30。 傳感器的不同操作模式之間的轉換可以通過臨床醫(yī)生的腳踏開關來控制。在治療模式下，系統(tǒng)可以在逐步的用戶-指令方式下操作，或者在計算機控制自動方式下操作。圖13現(xiàn)描述了上述醫(yī)療系統(tǒng)的一可能的應用。在步驟101，具有內部剛性芯軸12的涂抹器11通過人手或在成像監(jiān)控(外部回波描記術或MRI)下經皮地插入病人器官的組織中?？蛇x地，例如可使用趨實體性結構或機械手臂以智能地插入探針。在步驟102，監(jiān)測探針相對器官的位置，例如，由MRI系統(tǒng)或者外部CT掃描儀或回波描記系統(tǒng)來獲得病人的成像?？蛇x地，或者另外，可以通過在“成像”模式下操作的探針 6本身獲得成像。這樣，必須移出芯軸，且插入超聲波裝置13。在該模式下，通過指令軟件 50指令超聲波傳感器30，使其操作在成像模式下，其中，超聲波傳感器30例如在工作體積 37內發(fā)出超聲波，并檢測反射回的超聲波，所獲得的檢測數(shù)據(jù)進而被發(fā)送到計算機系統(tǒng)的回波描記成像軟件43。在步驟103，內部剛性芯軸12被移出，同時由泵36通過通道27引入液體，以防止引入空氣。然后連續(xù)泵36直接地與內部空腔16相連，以便通過由開口 40抽吸部分器官來執(zhí)行活體檢查?？蛇x地，可使用注射頭或活檢針。該部分可以進一步被分析，以確定組織的特性。另外，或者可選地，組織特性描述可以通過斷開泵36并將顯微鏡光學纖維插入空腔 16 (或27)來實現(xiàn)，以便應用內窺式共焦顯微鏡，其數(shù)據(jù)被提供給計算機系統(tǒng)的共焦顯微鏡成像軟件48。在步驟104中，獲取電生理傳感器33的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到計算機系統(tǒng)5的大腦攝影圖讀取軟件44中。在步驟105，使用步驟102、103和/或104獲取的數(shù)據(jù)，確定有關定向容積的目標容積和探針位置，例如由臨床醫(yī)生使用規(guī)劃軟件49來確定。還可以使用例如MRI成像或類似的外部成像來手動或自動確定目標容積。在步驟105’，基于目標容積的位置和尺寸，針對各種超聲波傳感器的治療超聲波能量、相位、持續(xù)時間進行模擬和計算。在步驟106，例如使用指令軟件50來設定超聲波發(fā)射參數(shù)。在指令軟件50中設定聚焦區(qū)域的尺寸和位置、超聲波的功率和頻率。低頻超聲波可以用于將治療超聲波能量作用于距離探針6較遠的區(qū)域，而高頻超聲波可以應用于較近的區(qū)域。因此，可以將探針6設定在熱“治療”處理模式，或非破壞(代謝刺激，...)模式或破壞(凝結，蒸發(fā))模式。在步驟107，超聲波被遞送到器官8的區(qū)域10。如圖14所示，探針6可以在外包絡38內以非聚焦模式操作。也可以在聚焦模式下操作激活特定的聚焦區(qū)域58。同時，冷卻的生理溶液在指令軟件50的指令下，通過泵22被泵送入探針的微型線路，以有效地冷卻探針。向計算機系統(tǒng)的熱成像軟件46提供實時熱MRI成像，以監(jiān)測探針和/或器官和/或治療的安全點的溫度升高。計算機系統(tǒng)5可以通過及時對獲取的熱數(shù)據(jù)求和可以來實現(xiàn)壞死預測，以在特定的量容積內獲取熱沉積劑量。反射的超聲波由傳感器30進行檢測，并在計算機系統(tǒng)5內形成實時成像，從而實現(xiàn)超聲波的實時監(jiān)測。在步驟108中，例如由檢測到的MRI成像，或者通過超聲波成像(回波描記成像， 彈性成像)來監(jiān)測治療超聲波應用的有效性。如果臨床醫(yī)生判斷治療處理不充分，則操作流程繼續(xù)回到步驟105。但是，如果臨床醫(yī)生發(fā)現(xiàn)實施的熱治療足夠了，則操作流程進入步驟 109。在步驟109，治療區(qū)域10被超聲波機械地破碎。將探針6設定為“破碎”模式，發(fā)出脈沖超聲波到器官的治療區(qū)域。“破碎”模式也是治療模式。通過使用蒸汽噴射/氣穴技術來破碎細胞間的粘結力，從而導致區(qū)域的破碎(剪切)。當然，在這種模式下，超聲波參數(shù)可以由指令軟件50來設定。在這種模式下，探針通過泵22被連續(xù)冷卻。在另一種方法中，組織的破損可以通過低頻振動(約10kHz[l-50kHz])來實現(xiàn)，所述低頻振動由機電芯軸后部沈發(fā)射，通過芯軸主體(如果重新引入的話)以便在治療的組織內傳遞該低頻振動，或者可選地通過另一個特定的誘發(fā)機械應力的芯軸。在步驟110中，監(jiān)測破碎步驟109的有效性。如果臨床醫(yī)生判定該步驟的有效性不充分，則操作流程返回步驟109 ；但是，如果臨床醫(yī)生判定該步驟的有效性充分，則流程進入步驟111，在該步驟，破碎組織被抽吸出人體外。在步驟111中，內窺式共焦顯微鏡的光學纖維被移出，與空腔16相連的泵36在受控負壓下，由計算機系統(tǒng)的指令軟件50的指令來實現(xiàn)軟抽吸，從而使治療區(qū)域的容積下降。在步驟112中，監(jiān)視該治療是否被臨床醫(yī)生判斷為符合要求。如果不符合要求，則流程返回步驟111 ；如果決定結束程序，則探針6從器官里移出，整個過程結束。上述描述僅是上述探針和系統(tǒng)的一個可能的實施例的解釋性說明，并且重復、繞過上述步驟或更改上述步驟的順序，或者根據(jù)待治療的病理增加附加步驟，均在本領域技術人員能達到的范圍內。因此，探針可以通過以下模式或物理因數(shù)治療組織損傷，所述模式或物理因數(shù)為熱血凝固、熱可逆性缺損、非熱機械蒸汽噴射和氣穴方式、聲穿孔或上述的組合。此外，間質探針可以以非間質的方式被使用，通過將探針極為貼近放置，但放置在待治療的器官外。該探針可以是一次性的，或者經消毒后再連續(xù)使用。此外，在另一個實施例中，探針可以永久地安裝在病人的器官內，并由合適的計算機遠程控制，例如在定期檢查時植入病人體內。盡管上述實施例示出的探針具有許多特征，但需要注意的是，不是所有這些特征都是本發(fā)明的探針所必須的。例如，信息采集裝置可以只包括一個或包括多個成像模式的超聲波傳感器30，電生理傳感器33，溫度傳感器34以及內窺式共焦顯微鏡頭部40。
權利要求
1.包括經皮探針和計算機系統(tǒng)的醫(yī)療系統(tǒng)，所述經皮探針，由MRI-兼容材料制成，包括-具有插入端(9)的主體，其成形為經皮地插入病人身體器官(8)的組織內，所述器官 (8)具有在單個醫(yī)療程序中待分析、治療并監(jiān)測的區(qū)域(10)， -內窺式共焦數(shù)字顯微鏡的光學頭部03)，-至少一個信息采集傳感裝置(30，33，34)，其適于采集所述器官的所述區(qū)域(10)的信息？-以相控陣方式操作的多個治療應用傳感器(30)，其適于發(fā)出聚焦或非聚焦的治療超聲波到所述器官的所述區(qū)域(10)，計算機系統(tǒng)包括可參數(shù)化指令裝置(50)以及適于控制治療超聲波的產生的相關裝置 (56)。
2.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述經皮探針的信息采集傳感裝置包括至少一個超聲波傳感器(30)，其適于實現(xiàn)身體器官(8)的超聲波成像，以及其中，每個傳感器(30)適于在成像模式下操作，在該模式下其用作信息采集傳感裝置，并且其適于在治療模式下操作，在該模式下其用作治療應用傳感器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括適于由檢測到的超聲波生成圖像的成像裝置G3)。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述探針包括抽吸裝置 (16，36)，其適于通過所述探針主體從病人體內采集部分所述組織。
5.根據(jù)權利要求4所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述抽吸裝置(16，36)包括抽吸通道 (16)，所述抽吸通道(16)在所述探針主體內從所述探針頂端的插入端的第一端(9)延伸到與泵(36)流體連通的第二端。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集傳感裝置包括至少一個以下部件-至少一個腦電圖電極(33)，其適于采集大腦生理信號， -至少一個生物傳感器(59)，其適于采集組織生理信號， -至少一個熱電極(34)，其適于測量所述區(qū)域(10)的溫度， -活檢針，其適于采集組織。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述探針包括流體排空線路(16)，其適于通過所述探針主體從所述器官中排出流體。
8.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述探針包括流體線路 (17，19，20，21 ； 17，19，16)，其適于允許冷卻流體流入所述探針主體內。
9.根據(jù)權利要求8所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括脈沖泵指令 (53)，其適于在所述探針主體內產生冷卻液的流動。
10.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，治療應用傳感器(30) 適于在Is內、優(yōu)選地在IOOms內，在所述治療應用裝置附近的直徑至少為2mm的球形治療區(qū)域內，使溫度升高至少30°C，優(yōu)選為至少60°C。
11.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述治療應用傳感器 (30)適于在IOmn內、在所述探針附近的橫截面直徑為30mm的外包絡內，使溫度升高至少30°C，優(yōu)選地至少60°C。
12.根據(jù)權利要求4、5或7所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括連續(xù)泵指令64)，其適于通過所述探針主體來抽吸。
13.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括至少一個功率放大器(56)，其適于產生一功率，并將該功率傳遞到所述治療應用傳感器 (30)，所述功率足以將治療超聲波發(fā)射到所述主體器官的所述區(qū)域(10)上。
14.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括設定裝置( )，其適于設定治療超聲波的參數(shù)。
15.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括 MRI接口(45 ；46)，其適于連接MRI系統(tǒng)，并接收來自所述MRI系統(tǒng)的病人身體的MRI數(shù)據(jù)， 并且包括軟件，其適于產生并控制MRI成像。
16.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)進一步包括適于產生并控制至少超聲波成像和共焦顯微鏡成像的軟件。
17.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)包括模擬軟件，其適于確定治療超聲波的參數(shù)。
18.根據(jù)權利要求17所述的醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬軟件適于模擬探針、腫瘤以及計劃切除的幾何形狀，以評估所述參數(shù)。
19.方法包括-提供身體器官(8)，所述身體器官(8)具有在單個治療程序中待分析、治療以及監(jiān)測的區(qū)域(10)，所述器官設有由MRI兼容材料制成的經皮探針(6)，且該探針具有一主體，所述主體具有插入身體器官組織中的插入端(9)，-使用所述探針的信息采集傳感裝置(30，33，34)以及內窺式共焦顯微鏡的光學頭部采集所述器官的所述區(qū)域的信息，-設定至少一個聚焦和非聚焦治療超聲波參數(shù)，通過所述探針的多個治療應用傳感器 (30)，所述治療超聲波將被發(fā)射到所述器官的所述區(qū)域，所述治療應用傳感器通過可參數(shù)化指令裝置(50)和計算機系統(tǒng)的相關設備(56)被布置成相控陣。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，還包括對采集到的信息進行分析以及根據(jù)所述分析來設定所述治療超聲波的參數(shù)。
21.根據(jù)權利要求19或20所述的方法，還包括將所述探針的插入端(9)經皮地插入所述人體器官的組織中。
22.根據(jù)權利要求19至21中任一項所述的方法，還包括發(fā)射所述治療超聲波。
全文摘要
由MRI兼容材料制成的經皮探針，包括經皮地插入病人身體器官(8)組織內的主體，所述身體器官(8)具有在單個醫(yī)療程序中待分析、治療并監(jiān)控的區(qū)域(10)；至少一個信息采集傳感裝置(30，33，34)；360°布置的治療應用傳感器(30)從而發(fā)出聚焦或非聚焦的治療超聲波。計算機系統(tǒng)包括可參數(shù)化指令裝置(50)，其適于模擬并控制治療超聲波的產生，并通過熱MRI成像監(jiān)測治療。
文檔編號A61B8/12GK102164637SQ200980121312
公開日2011年8月24日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權日2008年4月9日
發(fā)明者亞歷山大·卡彭蒂厄, 朱利安·伊特茲科維特茲 申請人:巴黎公共醫(yī)療救助機構, 朱利安·伊特茲科維特茲, 皮埃爾和瑪利居里大學(巴黎第六大學)