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治疗设备

阅读：233发布：2021-05-18

专利汇可以提供治疗设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种包括组织加热系统（302，480，482）的治疗设备。所述治疗设备还包括从位于成像体积（330）内的受试者（318）的原子核采集磁共振温度测定数据（366）的磁共振成像系统（300）。所述治疗设备还包括对受试者的辐照体积（316，516）进行辐照的辐射治疗系统（304，592），其中，所述辐照体积处于所述成像体积之内。所述治疗设备还包括用于控制所述治疗设备的控制器（354）。所述控制器适于利用所述磁共振成像系统重复采集（100，210）磁共振温度测定数据。所述控制器适于利用组织加热系统至少加热（102，208）所述辐照体积。利用磁共振温度测定数据控制所述加热。所述控制器适于辐照（104，208）所述辐照体积。，下面是治疗设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种治疗设备，包括：
-组织加热系统（302，480，482）；
-磁共振成像系统（300），其用于从位于成像体积（330）内的受试者（318）的原子核采集磁共振温度测定数据（366），
-辐射治疗系统（304，592），其用于辐照所述受试者的辐照体积（316，516），其中，所述辐照体积处于所述成像体积内；以及
-控制器（354），其用于控制所述治疗设备，其中，所述控制器适于利用所述磁共振成像系统重复采集（100，210）磁共振温度测定数据，其中，所述控制器适于利用所述组织加热系统至少加热（102，208）所述辐照体积，其中，利用所述磁共振温度测定数据控制所述加热，其中，所述控制器适于利用所述辐射治疗系统辐照（104，208）所述辐照体积其中，所述方法还包括：
-在执行所述控制计划的过程中重复更新所述磁共振图像数据；以及
-在执行所述控制计划的过程中利用所更新的磁共振图像数据重复修改所述控制计划，以补偿所述受试者的运动。
2.根据权利要求1所述的治疗设备，其中，所述组织加热系统用于加热所述受试者的加热体积（338，438）；其中，所述加热体积处于所述成像体积内；其中，所述辐照体积处于所述加热体积内；其中，所述控制器是计算装置（354）；其中，所述计算装置包括处理器（356），其中，所述计算装置包括计算机可读存储介质（360，362），所述计算机可读存储介质含有由所述处理器执行的指令，其中，所述指令的执行将使所述处理器执行下述步骤：
-接收（200）处置计划（364）；
-利用所述磁共振成像系统采集（202）磁共振图像数据；
-使所述磁共振图像数据与所述处置计划配准（204）；
-利用所述磁共振成像数据与所述处置计划的配准生成（206）控制计划（370），其中，所述控制计划包括用于控制所述磁共振成像系统以及控制所述辐射治疗系统的机器可执行指令；
-执行（208）所述控制计划，从而利用所述组织加热系统加热所述加热体积，并利用所述辐照系统辐照所述辐照体积；
-在执行所述控制计划的过程中利用所述磁共振成像系统重复采集（210）磁共振温度测定数据（366）；
-在执行所述控制计划的过程中利用所述磁共振温度测定数据重复生成（212）磁共振温度图；以及
-在执行所述控制计划的过程中利用所述磁共振温度图修改（214）所述控制计划。
3.根据权利要求2中的任一项所述的治疗设备，其中，仅在所述加热体积高于第一预定温度时才辐照所述辐照体积；并且其中，仅在所述受试者的处于所述成像体积内但未处于所述加热体积内的区域低于第二预定温度时才辐照所述辐照体积。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述组织加热系统是高强度聚焦超声系统（302）。
5.根据权利要求1到3所述的治疗设备，其中，所述组织加热系统是射频高热系统（480，482）。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述辐射治疗系统是光子辐射治疗系统（304）。
7.根据权利要求6所述的治疗设备，其中，所述光子辐射治疗系统是下述系统中的任何一种：线性加速器伽马辐射治疗系统、X射线辐射治疗系统和放射性同位素伽马辐射治疗系统。
8.根据权利要求1到5中的任一项所述的治疗设备，其中，所述辐射治疗系统是带电粒子治疗系统（592）。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述治疗设备还包括适于冷却所述受试者的冷却系统（346，484）。
10.根据权利要求9所述的治疗设备，其中，所述冷却系统包括适于朝所述受试者引导冷空气的空气冷却器（346）。
11.根据权利要求9或10所述的治疗设备，其中，所述冷却系统包括用于供应冷却液体的液体冷却器（484）。
12.根据权利要求11所述的治疗设备，其中，所述冷却系统包括用于向饱和袋（488）和/或适于插入到所述受试者的孔口中的器件（490）供应所述冷却液体的附件（486）。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的治疗设备，其中，所述磁共振成像系统包括适于对成像体积内的原子核的自旋进行空间编码的磁场梯度线圈（320），其中，所述辐射治疗系统适于产生用于辐照所述辐照体积的辐射束，其中，所述磁场梯度线圈是具有分裂（324）的分裂线圈，其中，所述辐射治疗系统适于瞄准所述辐射束通过所述分裂（324）。
14.一种包括由治疗设备的控制系统（354）执行的机器可执行指令的计算机程序产品；其中，所述控制器适于控制所述治疗设备；其中，所述治疗设备包括组织加热系统（302，480，482）；其中，所述治疗设备还包括用于从位于成像体积（330）内的受试者的原子核采集磁共振温度测定数据（366）的磁共振成像系统（300）；其中，所述治疗设备还包括用于辐照所述受试者的辐照体积的辐射治疗系统（304，592）；其中，所述辐照体积处于所述成像体积之内；其中，所述机器可执行指令使所述控制器执行包括下述步骤的方法：
-利用所述磁共振成像系统重复采集（100，210）磁共振温度测定数据；
-利用所述组织加热系统至少加热（102，208）所述辐照体积，其中，利用所述磁共振温度测定数据控制所述加热；以及
-利用所述辐射治疗系统辐照（104，208）所述辐照体积。

说明书全文

治疗设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种辐射治疗系统，尤其涉及一种具有磁共振引导的辐射治疗系统。

背景技术

[0002] 在辐射治疗当中，利用电离辐射有选择地破坏受试者体内组织的区域。通常利用辐射治疗杀死癌症肿瘤。可以利用各种类型的电离辐射：带电粒子、X射线和伽马射线。

[0003] 辐射治疗的难点在于，电离辐射可能对处于沿电离辐射路径的健康组织造成损伤。因此，最小化电离辐射对沿电离辐射路径的健康组织造成的影响将是有利的。

[0004] 美国专利申请US 2005/0080468公开了向区域施加超声产生热疗，由此增强辐射治疗的效率。德国专利申请DE 102007060189提到了应用辐射治疗和对有病组织加热的协同作用和应用。此外，德国专利申请DE 102007060189还提到了通过温度敏感MR采集序列的目标体积的温度。

发明内容

[0005] 本发明提供了独立权利要求中的治疗设备和计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。

[0006] 辐射治疗是最重要的肿瘤处置方法之一。然而，对不同的肿瘤细胞进行比较能够发现它们在对辐射的敏感程度上存在显著的差异，即，在产生辐射诱发的细胞坏死或细胞凋亡的概率方面存在显著差异。组织温度升高几度将提高细胞的辐射敏感度，这是由引起的灌注增加导致的。这种温和的高热形式处于消融水平以下，即，并不是所述高热本身对肿瘤细胞造成损伤，而是高热和辐射的结合造成了肿瘤细胞损伤。

[0007] 可以在结合的磁共振和放疗系统中应用温和高热。所述的高热可以是经由（例如）高强度聚焦超声诱发的，也可以是射频诱发的高热。可以再利用磁共振射频发射，尤其是在利用多发射系统时执行射频诱发高热。

[0008] 可以经由射频发射，优选经由发射天线阵列执行组织加热。所述天线阵列可以与用于磁共振成像的阵列相同，也可以是专门用于高热的单独阵列。或者，可以经由高强度的聚焦超声诱发加热。

[0009] 可以利用磁共振成像温度测定对温度绘图。因而，所述磁共振系统允许在加热过程中对目标区域内的温度进行实时控制。达到目标温度可以触发辐射治疗开始。在辐射过程中，如果保持高热，则对于达到最大辐射效果而言是有利的。可以利用磁共振温度测定重复监测辐射治疗过程中的温度。利用磁共振温度测定能够允许避免在辐照体积内出现“冷点”，以及在辐照体积以外出现温度高于消融水平的“热点”。辐照体积是受试者受到辐射治疗系统辐照的区域。

[0010] 可以应用本发明的各个实施例来支持（未扩散、未转移的）癌症的用放疗处置的情况，尤其是那些因灌注不足而导致辐射灵敏度有限的情况（例如，宫颈癌、肾细胞癌、黑素瘤、肉瘤等）。

[0011] 本发明提供了一种治疗设备。所述治疗设备包括组织加热系统。这里使用的组织加热系统可以是任何适于加热受试者的体积或区域的设备。所述治疗设备还包括用于从载入成像体积内的受试者的原子核采集磁共振温度测定数据的磁共振成像系统。所述磁共振成像系统还可以适于采集磁共振图像数据。

[0012] 这里将磁共振图像数据定义为在磁共振成像扫描过程中由磁共振成像系统的天线记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。这里将磁共振图像定义为磁共振成像数据内含有的解剖数据的重建二维或三维可视化。可以利用计算机或控制器执行这一可视化。

[0013] 这里将磁共振温度测定数据定义为在磁共振成像扫描过程中由磁共振成像系统的天线记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果，其含有可以用于磁共振温度测定的信息。磁共振温度测定是通过测量温度敏感参数的变化而实现的。可以在磁共振温度测定过程中测量的参数的例子为质子共振频率偏移、扩散系数或者可使用磁共振利用T1和/或T2弛豫时间的变化来测量温度。质子共振频率偏移是温度相关的，因为各个质子，即氢原子经受到的磁场取决于周围的分子结构。温度的升高将减少分子筛选，因为所述温度对氢键造成了影响。其导致了质子共振频率的温度相关性。

[0014] 所述设备还包括用于受试者的辐照体积的辐射治疗系统。所述辐照体积处于成像体积之内。这里采用的辐射治疗系统是适于利用电离辐射辐照受试者的体积/区域的设备。这里利用的电离辐射要么是亚原子粒子，要么是电磁波，其能量足以破坏化学键，或者将电子从原子和分子中分离出来。所述的电子与原子或分子的分离将使所述原子或分子电离。

[0015] 所述治疗设备还包括用于控制治疗设备的控制器。这里采用的控制器是任何适于执行机器可执行指令或程序，并且适于向其他部件或设备发送控制信号的装置。控制器的例子可以是但不限于微处理器、计算装置和微控制器。还应当理解，文中提到的“控制器”还可以指多于一个控制器或者不同类型的控制器的集合。也就是说，所述控制器的功能未必处于单个装置内。可能具有多个控制器，而且可以将所述控制器集成到所述治疗设备的其他元件内。

[0016] 所述控制器适于利用所述磁共振成像系统重复采集磁共振温度测定数据。所述控制器适于利用所述组织加热系统至少加热所述辐照体积。利用磁共振温度测定数据控制所述加热。在一些实施例中，将所述磁共振温度测定数据转换成磁共振温度图。磁共振温度图是曲线图或模型，其含有根据受试者体内的位置的与受试者相关的温度数据。磁共振温度图可以叠加在磁共振图像或者其他示出了解剖信息的图像上，从而可以显示出各解剖区域的温度。所述控制器还适于利用所述辐射治疗系统辐照所述辐照体积。这一实施例尤为有利，因为采用了磁共振温度测定数据控制所述辐照体积的加热。对组织的加热使得所述组织更易受电离辐射的影响或者更易受到电离辐射的损伤。用磁共振温度测定数据控制利用所述组织加热系统实施的对组织的加热将允许对组织的更加准确的加热，并降低损伤健康组织的可能性。

[0017] 在另一实施例中，所述组织加热系统用于加热受试者的加热体积。所述加热体积处于所述成像体积内。由于所述加热体积处于所述成像体积内，因而能够采集到所述加热体积的磁共振温度测定数据。所述辐照体积处于所述加热体积内。所述控制器为计算装置。所述计算装置包括处理器。所述计算装置包括含有由处理器执行的指令的计算机可读存储介质。

[0018] 这里采用的计算装置是指任何包括处理器的装置。处理器是能够执行程序或者机器可执行指令的电子部件。在提及包括“处理器”的计算装置时，应当将其解释为有可能有不只一个处理器。还应当将计算装置一词解释为有可能是指计算装置的集合或网络，每个计算装置均包括处理器。很多程序的指令都是由多个处理器执行的，这些处理器可以处于同一计算装置内，甚至可以跨越多个计算装置分布。

[0019] 这里采用的计算机可读存储介质是任何可以存储可由计算装置的处理器执行的指令的存储介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以能够存储数据，所述数据能够被所述计算装置的处理器访问。计算机可读存储介质的例子包括但不限于软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB优盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、光盘、磁光盘和处理器的寄存器堆。光盘的例子包括激光盘（CD）和数字多用盘（DVD），例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。计算机可读存储介质一词还指计算机装置能够经由网络或通信链路进行访问的各种类型的记录介质。例如，可以通过调制解调器、因特网或者局域网检索数据。

[0020] 指令的执行使得至少一个处理器执行包括接收处置计划的步骤的方法。这里采用的处置计划是包括组织加热系统和辐射治疗系统的用于执行处置的操作的详细计划。所述处置计划可以包括解剖数据。所述处置计划可以包括针对组织加热系统和辐射治疗系统的操作的详细指令，或者其可以简单地含有利用组织加热系统加热组织的各个区域的计划，以及利用辐射治疗系统辐照组织的各个体积的计划。所述加热体积可以大于所述辐照体积。所述处置计划可以含有用于加热加热体积的计划，继而包括根据时间在所述加热体积内移动所述辐照体积的计划。所述方法还包括利用磁共振成像系统采集磁共振图像数据的步骤。

[0021] 所述方法还包括使磁共振图像数据与处置计划配准的步骤。使磁共振图像数据与处置计划配准的步骤可以包括利用所述磁共振图像数据构建磁共振图像。所述磁共振图像数据的配准可以包括由所述磁共振图像数据构建磁共振图像。可以通过识别所述磁共振图像数据或者磁共振图像内的解剖界标实现磁共振图像数据与处置计划的配准。可以利用针对具体解剖区域的专用算法和/或规则识别解剖界标。可以利用边缘检测算法识别膈。对于三维磁共振图像数据而言，可以利用一个或多个形状受限可变形模型识别解剖界标。

[0022] 所述方法还包括利用磁共振成像数据与处置计划的配准生成控制计划。所述控制计划包括用于控制磁共振成像系统的以及用于控制辐射治疗系统的机器可执行指令。所述方法还包括执行所述控制计划从而利用组织加热系统加热加热体积以及利用辐照系统辐照辐照体积的步骤。可以同时执行，也可以顺次执行对加热体积的加热以及对辐照体积的辐照。所述方法还包括在执行控制计划的过程中利用磁共振成像系统重复采集磁共振温度测定数据的步骤。所述方法还包括在执行控制计划的过程中利用磁共振温度测定数据重复生成磁共振温度图的步骤。所述方法还包括在执行控制计划的过程中利用磁共振温度图重复修改控制计划的步骤。这一实施例尤为有利。接收处置计划，之后利用磁共振成像数据与之配准。采用磁共振成像数据的配准生成控制计划，之后在控制计划的执行过程中重复修改控制计划。在控制计划的执行过程中利用磁共振温度测定数据对其进行重复修改允许对受试者体内的组织的加热的更加准确的控制。对组织造成的辐照损伤可以取决于组织的温度。通过在辐照过程中更加精确地控制组织的温度，降低了对不想利用辐射治疗系统对其造成损伤的组织造成损伤的风险。

[0023] 在另一实施例中，仅在加热体积高于第一预定温度时才对辐照体积进行辐照。仅在受试者的处于成像体积内但不处于加热体积内的区域低于第二预定温度时才对辐照体积进行辐照。这一实施例是有利的，因为只有加热体积高于第一预定温度。可以保持第一预定温度和第二预定温度之间的温度差，从而降低电离辐射对处于成像体积内但不处于加热体积内的组织造成损伤的可能性。使组织的温度升高5摄氏度可以提高组织对辐射的敏感度。在一些实施例中，第一预定温度和第二预定温度之间的差可以大于4摄氏度。在一些实施例中，第一预定温度和第二预定温度之间的差可以大于5摄氏度。

[0024] 所述方法还包括在执行控制计划的过程中重复更新磁共振图像数据。所述方法还包括在执行控制计划的过程中利用更新的磁共振图像数据重复修改控制计划，从而对受试者的运动做出补偿。利用更新的磁共振图像数据重复修改控制计划的步骤可以包括利用磁共振图像数据构建磁共振图像的步骤。更新磁共振图像数据的步骤可以是采集磁共振图像数据，以确定各解剖界标。或者，可以利用导航器技术更新磁共振图像数据。在这一技术中，利用磁共振成像对受试者的有限区域成像。例如，可以测量包围膈的边缘的区域。可以由导航器推断出受试者的其他区域的解剖位置。随着受试者的呼吸，受试者的解剖结构以能够预测的方式发生内部变形。通过利用导航器跟踪膈的位置，能够在执行控制计划的过程中补偿受试者的运动。这一实施例尤为有利，因为不管是受试者的内部运动还是外部运动都能对其做出补偿。

[0025] 在另一实施例中，组织加热系统是高强度聚焦超声系统。这里采用的高强度聚焦超声系统是用于加热受试者体内的组织，并使超声集中在某一区域或体积上的超声系统。这一聚焦可以针对集中点或者一个小体积，从而实现对组织加热，或者采用诸如空化的处理对其进行机械破坏的目的。高强度聚焦超声还可以具有低一些的聚焦程度，其目的在于对更大的体积加热。

[0026] 在另一实施例中，所述组织加热系统是射频高热系统。射频高热系统利用射频天线或线圈以及射频电源对组织加热。

[0027] 在另一实施例中，辐射治疗系统是光子辐射治疗系统。这里采用的光子辐射治疗系统是采用电离辐射或者利用光子生成电离辐射的辐射治疗系统。这一实施例是有利的，因为高能量光子容易生成，并且不受磁共振成像系统的磁场的影响。

[0028] 在另一实施例中，所述光子辐射治疗系统是下述系统之一：线性加速器伽马辐射治疗系统、X射线辐射治疗系统以及放射性同位素伽马辐射治疗系统。线性加速器伽马辐射治疗系统是采用线性加速器产生伽马辐射的辐射治疗系统。X射线辐射治疗系统是生成X射线的辐射治疗系统。放射性同位素伽马辐射治疗系统是利用放射性同位素样本生成伽马辐射的辐射治疗系统。放射性同位素伽马辐射治疗系统可以是所谓的伽马刀。

[0029] 在另一实施例中，所述光子辐射治疗系统是立体定向放射手术辐射治疗系统。立体定向放射手术辐射治疗系统采用多条辐射束，所述射束全部会聚在焦点上。采用多条射束的目的在于降低对非目标组织的影响。使辐射在受试者的较大区域上展开，之后会聚到辐照体积内。

[0030] 在另一实施例中，辐射治疗系统是是带电粒子治疗系统。带电粒子治疗系统是利用加速带电粒子的辐射治疗系统。如果将带电粒子束射向受试者，那么带电粒子将主要通过库仑力与受试者体内的物质发生相互作用。库伦碰撞的截面随着两个粒子的相对速度的减小而增大。随着带电粒子束穿过受试者，其能量损失得越来越快。其结果是粒子束的大部分能量都沉积在了射束路径的末端附近。因此，具有在射束路径末端处累积的被称为布拉格峰的大的能量峰值。这一实施例是有利的，因为来自电离辐射或者本实例中的粒子束的大部分能量都沉积在了辐照体积内。从而最小化对中间组织的影响。

[0031] 在另一实施例中，所述带电粒子治疗系统采用下述选项之一：质子、碳核或者其他原子核。

[0032] 在另一实施例中，所述治疗设备还包括适于冷却受试者的冷却系统。这一实施例是有利的，因为随着组织区域的温度的提高，该组织内的细胞受到电离辐射的损伤的可能性也增大。如果对组织区域冷却，那么受到电离辐射损伤的可能性将降低。因此，有利的做法是，对加热体积内的组织加热，并对与加热体积相邻的其他组织和/或来自辐射治疗系统的电离辐射所经过的组织冷却。

[0033] 在另一实施例中，所述冷却系统包括适于朝受试者引导冷空气的空气冷却器。例如，可以采用所述空气冷却器朝电离辐射通过的受试者表面区域引导空气。这样将降低对沿电离辐射的路径分布但不处于辐照体积内的组织造成损伤的可能性。

[0034] 在另一实施例中，所述冷却系统包括用于供应冷却液体的液体冷却器。这一实施例是有利的，因为冷却液体可以在对受试者的区域进行冷却方面非常有效。

[0035] 在另一实施例中，所述冷却系统包括用于向饱和袋和/或适于插入到受试者的孔口中的器件提供冷却液体的附件。这一实施例是有利的，因为可以利用饱和袋或者这样的器件对辐照体积附近的组织和/或来自辐射治疗系统的电离辐射经过的路径沿线的组织进行冷却。这里采用的饱和袋是适于放在受试者的表面的填充有流体的袋子。可以采用与脂肪组织具有相同磁化率的材料填充所述饱和袋。可以采用脂肪饱和袋提高磁共振成像系统的脂肪饱和脉冲序列的效率。添加饱和袋或水袋模拟了更加均质的组织体积，其改善了磁共振图像的质量。而且，在执行射频高热时，通常在天线和受试者表面之间放置这样的水袋。其原因在于，在水袋处于该处时，有助于使需要加热的区域内的磁场最小化，电场最大化。这里采用的饱和袋一词是指用于在磁共振成像中优化脂肪饱和的饱和袋，也指在执行射频高热时用于使加热体积内的电场最大化的袋。适于插入到受试者的孔口内的器件的例子可以是适于插入到尿道内，从而在前列腺癌的处置过程中冷却前列腺周围的组织的器件。

[0036] 在另一实施例中，所述磁共振成像系统包括适于对成像体积内的原子核的自旋进行空间编码的磁场梯度线圈。所述辐射治疗系统适于生成对辐照体积进行辐照的辐射束。所述磁场梯度线圈是具有分裂的分裂式线圈。所述辐射治疗系统适于瞄准辐射束通过所述分裂。所述分裂可以是不存在连接的物理分裂，也可以是磁场梯度线圈的不存在金属导体的区域。在来自辐射治疗系统的电离辐射从不通过其瞄准的区域内，处于所述分裂的两侧的分裂线圈部分之间可以具有金属连接。可以将所述磁场梯度线圈嵌入到塑料或树脂内。
只要所述磁场梯度线圈的导体或金属部分不与来自辐射治疗系统的电离辐射的路径交叉，那么其对电离辐射的能量或强度造成的影响就可忽略不计。

[0037] 另一方面，本发明提供了一种计算机程序产品，其包括用于由所述治疗设备的控制系统执行的机器可执行指令。所述控制器适于控制所述治疗设备。所述治疗设备包括组织加热系统。所述治疗设备还包括磁共振成像系统，其用于从成像体积内的受试者位置的原子核采集磁共振成像数据。所述治疗设备还包括用于辐照受试者的辐照体积的辐射治疗系统。所述辐射体积处于成像体积之内。所述机器可执行指令使所述控制器执行包括利用磁共振成像系统重复采集磁共振温度测定数据的步骤的方法。所述方法还包括利用组织加热系统至少加热所述辐照体积的步骤。利用磁共振温度测定数据控制所述加热。所述方法还包括利用所述辐射治疗系统对所述辐射体积进行辐照的步骤。其优点已经在前文给出了讨论。附图说明

[0038] 在下文中，将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的优选实施例，其中：

[0039] 图1示出了说明根据本发明的方法的实施例的方框图；

[0040] 图2示出了说明根据本发明的方法的另一实施例的方框图；

[0041] 图3示出了根据本发明的实施例的治疗设备的功能示意图；

[0042] 图4示出了根据本发明的另一实施例的治疗设备的功能示意图；

[0043] 图5示出了根据本发明的另一实施例的治疗设备的功能示意图。

[0044] 附图标记列表

[0045] 300 磁共振成像系统

[0046] 302 高强度聚焦超声系统

[0047] 304 光子辐射治疗系统

[0048] 306 磁体

[0049] 308 真空隔离

[0050] 310 低温恒温器

[0051] 312A-312J 超导线圈

[0052] 314 电离辐射束

[0053] 316 辐照体积

[0054] 318 受试者

[0055] 320 磁场梯度线圈

[0056] 322 磁场梯度线圈电源

[0057] 324 分裂

[0058] 326 射频收发器线圈

[0059] 328 射频收发器

[0060] 330 成像体积

[0061] 332 超声换能器

[0062] 334 填充有流体的腔室

[0063] 336 超声路径

[0064] 338 加热体积

[0065] 340 超声窗口

[0066] 342 凝胶垫

[0067] 344 受试者支撑

[0068] 346 空气冷却器

[0069] 348 管

[0070] 350 冷却空气的方向

[0071] 352 硬件接口

[0072] 354 计算装置

[0073] 356 处理器

[0074] 358 用户接口

[0075] 360 计算机存储设备

[0076] 362 计算机存储器

[0077] 364 处置计划

[0078] 366 磁共振温度测定数据

[0079] 368 磁共振图像数据

[0080] 370 控制计划

[0081] 372 控制模块

[0082] 374 配准模块

[0083] 376 磁共振重建模块

[0084] 378 控制计划修改模块

[0085] 438 加热体积

[0086] 472 控制模块

[0087] 480 射频加热线圈

[0088] 482 射频加热线圈电源

[0089] 484 流体冷却器

[0090] 486 管

[0091] 488 饱和袋

[0092] 490 器件

[0093] 500 带电离子束

[0094] 502 与粒子加速器的控制器的连接

[0095] 504 穿过顶部磁场梯度线圈的路径

[0096] 506A 顶部磁体

[0097] 506B 底部磁体

[0098] 507 磁场线

[0099] 508 通过射频收发器线圈的路径

[0100] 516 辐照区带

[0101] 520A 顶部磁场梯度线圈

[0102] 520B 底部磁场梯度线圈

[0103] 572 控制模块

[0104] 592 射束光学器件

[0105] 594 与粒子加速器的连接

[0106] 596 真空

[0107] 598 窗口

具体实施方式

[0108] 在这些附图中具有类似附图标记的元件要么是等价的元件，要么执行相同的功能。如果元件功能相当，那么前面讨论过的元件在后面的附图中将未必再对其进行讨论。

[0109] 图1示出了根据本发明的方法的实施例。在步骤100中，重复采集磁共振温度测定数据。在步骤102中，利用组织加热系统加热辐照体积。在步骤104中，利用辐射治疗系统辐照辐照体积。

[0110] 图2示出了说明根据本发明的方法的另一实施例的方框图。在步骤200中，接收处置计划。在步骤202中，采集磁共振成像数据。在步骤204中，使磁共振图像数据与处置计划配准。磁共振图像数据与处置计划的配准在磁共振图像数据的几何结构和处置计划的几何结构之间建立了联系。在步骤206中，利用所述处置计划的配准生成控制计划。如前面解释地，所速控制计划含有针对所述组织加热系统和所述辐射治疗系统的操作的详细指令。在步骤208中，执行所述控制计划。在所述控制计划的执行过程中，利用组织加热系统加热所述辐照体积，并利用所述辐射治疗系统辐照所述辐照体积。在步骤210中，在所述控制计划的执行过程中重复采集磁共振温度测定数据。在步骤212中，在所述控制计划的执行过程中重复生成磁共振温度图。利用重复采集的磁共振温度测定数据生成磁共振温度图。在步骤214中，利用所述磁共振温度图重复修改所述控制计划。

[0111] 图3示出了根据本发明的实施例的治疗设备的截面功能示意图。该示意图中所示的治疗设备包括磁共振成像系统300、高强度聚焦超声系统302和光子辐射治疗系统304。所述光子辐射治疗系统304可以利用X射线源、线性加速器或放射性同位素生成高能量光子。所述光子辐射治疗系统304可以适于围绕所述磁共振成像系统300的磁体306的轴旋转。使所述光子辐射治疗系统304围绕所述磁体的轴旋转将允许辐射从不同的角度进入受试者318。所述磁共振成像系统300具有磁体306。这一实施例中所示的磁体306是具有超导线圈的圆柱形磁体。在这一磁体306内具有真空隔离308，从而使所述磁体与周围温度隔离。填充有液氦的低温恒温器310处于所述真空隔离308内。

[0112] 线圈312a-312j是位于所述低温恒温器310内的超导线圈。磁体306为圆柱形，超导线圈312a-312j为环形。例如，处于磁体306的顶部部分内的超导线圈312a与处于磁体306的底部部分内的标有312a的线圈是同一线圈。在该图中示出了从光子辐射治疗系统304发射的电离辐射束314。所述电离辐射束314穿过或者抵达受试者318体内的辐照体积316。受试者318位于磁体306的膛内。受试者318的身体大致与磁体306的轴或者说z轴对准。

[0113] 所述电离辐射束能够穿过磁体306。将磁体306设计为使所述磁体造成的辐射束的衰减最小化。可以通过将超导线圈和诸如梯度线圈的其他磁体部件从辐射束的路径中移出而实现这一目的。低温恒温器的相对较薄的壁不会对辐射束造成显著衰减。

[0114] 射束通过线圈312e和312f之间。而且，磁场梯度线圈320也处于磁体306的膛内。将所述磁场梯度线圈320连接到磁场梯度线圈电源322。在磁场梯度线圈电源322提供的电流通过磁场梯度线圈320时，磁场梯度线圈320能够建立起磁场梯度，可以采用所述磁场梯度对位于磁共振成像系统300的成像体积330内的原子自旋进行空间编码。所述磁场梯度线圈320具有分裂324。

[0115] 所述磁场梯度线圈320可以是两个单独的梯度线圈，或者所述分裂可以简单地是没有传导材料或者传导材料的量减少的区域。例如，所述磁场梯度线圈320通常是通过树脂或塑料制造的。可以将其设计成在分裂区域324内不存在将对电离辐射束314的通过造成干扰的金属。这一实施例中所示的磁体306为单线圈。在其他实施例中将采用所谓的开路线圈。开路线圈具有与亥姆霍兹线圈类似的结构。有两个处于彼此的顶部的盘状磁体，成像体积330处于这两个盘状磁体之间。还可以将磁体306构造成两个相邻的圆柱形磁体。射频收发器线圈326也处于磁体306的膛内。将射频收发器线圈连接至射频收发器328。
利用所述射频收发器线圈326发送能够操纵成像体积330内的原子自旋的取向的无线电信号。

[0116] 所述收发器线圈326还能够接收成像体积330内的原子核的自旋发射的无线电信号。可以将所述射频收发器线圈326实现为单独的发射器线圈和接收器线圈。类似地，所述射频收发器可以是分立的发射器和接收器。将成像体积330示为与射频收发器线圈326相邻。成像体积330是磁共振成像系统300能够采集其磁共振图像数据和/或磁共振温度测定数据的区域。在这一实施例中将高强度聚焦超声系统302安装到受试者支撑344的下面。受试者支撑344被示为处于磁体306的膛内。将受试者318示为静置在受试者支撑344上。高强度聚焦超声系统302具有位于填充有流体的腔室内的超声换能器332。填充有流体的腔室334内的流体适于传输超声。可以采用脱气水作为所述流体。线336指示了来自超声换能器332的超声的路径。所述超声路径336聚焦到加热体积338中。可以使来自超声换能器332的超声聚焦，从而使加热体积338的整个区域都受到超声换能器332的加热。或者，可以使来自超声换能器332的超声具有更高的聚焦程度。在这种情况下，超声换能器332只在任何给定时间上对加热体积338的一部分加热。在该示意图中未示出用于提供驱动超声换能器332的电功率的电源。而且，也未示出用于物理移动超声换能器332的位置的机械设备。存在对所述填充有流体的腔室334进行密封的超声窗口340。所述超声窗口340适于超声的传输。通常将诸如双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯（boPET）的聚酯膜用于所述窗口。在受试者支撑344内具有用于容纳凝胶垫342的缝隙。凝胶垫342在受试者318和超声窗口340之间形成了超声接触。

[0117] 在这一实施例中还示出了任选的空气冷却器346。将所述空气冷却器346连接至管348。所述空气冷却器346通过所述管348吹送冷却空气。标有350的箭头指示了冷却空气的流向。可以朝向受试者318吹送冷却空气，从而使电离辐射束314穿过的受试者318的区域冷却。这一冷却减少了在辐照体积316之外的区域内对受试者318造成损伤。

[0118] 电离辐射束314被示为穿过磁场梯度线圈320以及射频收发器线圈。可以将所述射频收发器线圈设计为使电离辐射束314能够由其穿过，或者可以利用采用了分裂射频收发器线圈326的设计。高强度聚焦超声系统302、光子辐射治疗系统304、磁场梯度线圈电源322、射频收发器328和空气冷却器346全部被示为连接至计算装置354的硬件接口352。所述硬件接口352可以是单个硬件接口，或者其可以是硬件接口的集合。硬件接口352允许计算装置354的处理器或微处理器356向连接至所述硬件接口352的装置发送控制信号。
其还允许接收来自与所述硬件接口352连接的装置的数据。还将所述微处理器356连接至所述用户接口358。所述用户接口可以适于显示数据，或者其还可以适于接收来自操作者的输入。所述微处理器356还连接至计算机存储设备360。所述计算机存储设备是计算机可读存储介质的例子。计算机存储设备是任何非易失计算机可读存储介质。计算机存储设备的例子包括但不限于硬盘驱动器、USB优盘、软盘驱动器、智能卡、DVD、CD-ROM和固态硬盘驱动器。在一些实施例中，所述计算机存储设备还可以是计算机存储器，或反之亦然。

[0119] 所述微处理器356还连接至计算机存储器362。计算机存储器是计算机可读存储介质的例子。计算机存储器是任何可受到处理器的直接访问的存储器。计算机存储器的例子包括但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器堆。在计算机存储设备360内存储了处置计划364、磁共振温度测定数据366、磁共振图像数据368和控制计划370。控制模块372处于计算机存储器362内。所述控制模块控制可执行指令，从而控制所述治疗设备及其各个部件的操作。配准模块374也处于所述计算机存储器362内。配准模块374含有用于使磁共振图像数据与处置计划配准的代码。磁共振重建模块376也处于计算机存储器362内。所述磁共振重建模块含有用于对来自磁共振温度测定数据的磁共振温度测定图进行评估（rating）的代码。控制计划修改模块378也处于计算机存储器362内。控制计划修改模块
378含有用于利用磁共振图像数据368和/或磁共振温度测定数据366修改控制计划的代码。在一些实施例中，磁共振重建模块还可以从磁共振图像数据构建磁共振图像。计算机存储设备360和计算机存储器362两者均为计算机可读存储介质的例子。

[0120] 图4示出了根据本发明的治疗设备的替代实施例。图4所示的实施例与图3所示的实施例类似，只是采用射频高热系统替代了图3的高强度聚焦超声系统302。所述射频高热系统包括射频加热线圈480和射频加热线圈电源482。射频加热线圈480利用来自射频加热线圈电源482的射频功率在受试者318的加热体积438内发热。将射频加热线圈电源482示为连接至计算装置354的硬件接口352。计算机存储器362含有适于控制所述治疗设备的控制模块472。

[0121] 该图还示出了任选的流体冷却器484。流体冷却器484能够对流体冷却。将连接至流体冷却器484的管486连接至流体冷却器484。这一实施例中的管486适于迫使冷却流体进入饱和袋488和器件490。所述管486还适于供流体从饱和袋488和器件490返回。所述流体冷却器484还可以单独与饱和袋488以及器件490工作。饱和袋488和器件490两者没有必要同时使用。饱和袋488被示为处于射频加热线圈480和受试者318之间。将器件490插入到受试者318的孔口中。在这种情况下，将器件490插入到尿道中，其用于在前列腺癌的处置过程中对前列腺冷却。

[0122] 图5示出了根据本发明的实施例的治疗设备的另一实施例的截面功能示意图。在这一实施例中，使磁共振成像与高强度聚焦超声和带电粒子辐射治疗结合。磁共振成像系统的磁体506a、506b是所谓的开路磁体。所述磁体包括两个个体磁体。有顶部磁体506a和底部磁体506b。尽管该图未示出，但是还有使顶部磁体506a和底部磁体506b电连接的基座以及磁体的两个部分506a、506b的低温系统。

[0123] 磁体的这一布置将建立与亥姆霍兹线圈生成的类似的磁场线。虚线507示出了代表性磁场线。成像体积330处于顶部磁体506a和底部磁体506b之间的中央。将磁场梯度线圈划分成顶部磁场梯度线圈520a和底部磁场梯度线圈520b。硬件接口352被示为连接至粒子加速器的控制系统502。计算机存储器362含有用于控制治疗设备的操作的控制模块572。此外，控制模块572还含有用于生成控制粒子加速器的命令的代码。还有具有与粒子加速器的连接594的射束光学器件592。在射束光学器件592内是真空596。射束光学器件内为真空将使得带电粒子束500不会在所述射束光学器件592内产生衰减。带电粒子束500通过窗口598离开射束光学器件592。所述窗口可以由任何能够在给带电粒子束500带来最低的衰减的情况下密封真空596的材料构成。所述窗口通常是薄金属板或箔。
带电粒子束500经过穿过顶部磁场梯度线圈520a的路径504和穿过射频收发器线圈326的路径508。采用所谓的开路磁体设计的优点在于，与圆柱形磁体相比，使粒子束500的路径与场线更贴近地对准。从该图可以看出，在场线和带电粒子束500之间存在一个小的角度。所述小的角度将使带电粒子束在受试者318体内的偏转最小化。所述射束光学器件可以含有磁体和/或带电板，从而使带电粒子的路径发生偏转或者对其进行调整，从而将带电粒子的路径引向辐照区带516。

[0124] 尽管已经在附图和上述说明中详细示出和描述了本发明，但是应当将这样的图示和说明看作是示范性或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

[0125] 例如，有可能在这样的实施例中实施本发明，其中，以侵入式的方式执行高热区域的额外的空间成形（例如，通过磁纳米粒子流体、热籽或裂缝天线），或者执行磁共振成像不仅是为了温度测定，此外还将其用于在线治疗控制（即通过监测肿瘤的生理和/或几何参数），或者采用所描述的设备破坏非癌变的其他类型的缺陷组织。.

[0126] 通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员能够在实践所要求保护的本发明的过程当中理解并实施针对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，单数冠词不排除复数。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施不表示不能有利地采用这些措施的组合。可以将计算机程序存储/分布在适当的介质当中，例如，所述介质可以是光存储介质或者与其他硬件一起提供的或者作为其他硬件的部分的固体介质，但是，也可以使所述计算机程序通过其他形式分布，例如，通过因特网或者其他有线或无线电信系统。不应将权利要求中的附图标记推断为限制本发明的范围。

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