[发明专利]用于对射频组织消融进行最佳超声成像的基于图像的功率反馈

说明书

本发明的技术领域是提供一种方法和系统，用于通过提供来自实时成 像和控制RF功率的反馈，而对射频(RF)消融期间的超声图像进行优化。

RF消融是一种通常用于在治疗诸如肝转移或肝细胞癌的不同种类癌 中破坏肿瘤的临床治疗程序。RF消融是一种有前途的对不能接受切除手术 的癌症患者进行治疗的程序。RF消融的临床目的是用热的方式消融癌组 织，而不伤害健康实质以确保治疗的副作用最小化。

RF消融是微创程序，其需要由外部介入成像模态进行导引和监控。当 前，最常用于导引和监控RF消融的成像模态是超声和计算机断层摄影。由 于超声扫描提供实时图像，几乎没有有害的辐射并且成本相对适中，因此 该技术对于导引和监控介入程序而言具有大量现有和未使用的前途。超声 的优点包括其的实时能力和成本因素，然而由于在RF治疗期间由加热强度 产生的空化效应带来的负面影响，因此可能降低了超声图像质量。

在RF消融治疗期间，体温局部不同水平地增加以引起靶区的坏死，即 细胞或组织死亡。通常经皮，将RF探针插入靶组织。通过在探针尖端产生 的RF电流通路处的介电损耗产生热量。在加热期间，围绕探针尖端的组织 的温度可能达到沸点(接近90-100℃)，这引起空化效应，即，形成气泡 囊。气泡的存在影响将成像声波通过介质的传播，并且破坏超声图像质量。 当存在气泡时，对程序进行超声监控的有效性将易于被气囊远处信号的“阴 影”或损失而降低。而且，气泡的产生还可以修改治疗自身的结果，因为 空气是良好的绝缘体，因此可以防止组织内的热量扩散。因此，需要防止 气泡形成，以改进RF消融程序在超声扫描器上的显像。

因此，本发明的目的是通过控制RF功率以最小化气泡形成而最优化超 声图像，同时最大化RF消融疗法的功效。使用超声成像系统提供的超声数 据作为反馈参数，RF消融治疗期间产生的RF功率得以限制，以便避免热 量引起的空化效应。

本文提供的本发明的特征化实施例是一种用于监控和调节射频(RF) 消融疗法以提高成像质量的方法，该方法包括：使用超声成像系统对靶区 进行成像以提供治疗前图像用于校准，并且保持持续实时采集至少一幅附 加图像；将RF探针插入靶区并且产生RF电流以加热RF探针尖端附近的 靶区，并且根据持续实时采集而产生至少一幅手术中图像；以及比较治疗 前图像和手术中图像以产生反馈信号，其中，将该反馈信号传送至RF功率 发生器，并且响应于反馈信号改变RF功率，以提高手术中图像的质量。

在相关实施例中，该方法包括进一步响应于确定靶区中存在至少一个 气泡的指数而比较治疗前图像和手术中图像。所述指数是从指示是否存在 气泡的超声图像导出的。由于气泡通常表现为高回声囊，因此可以通过对 若干超声特征进行检查做出决定。例如，反馈信号包括声学特征的变化。 在相关实施例中，声学特征是下列中的至少一个：回声的变化、双重成像 (duplex imaging)中多普勒谱的变化和非线性检测方案。此外，非线性检 测方案包括谐波信号和/或次谐波信号。

在另一相关实施例中，比较治疗前图像和手术中图像还包括获得热电 偶读数或阻抗读数。

本文提供的本发明的另一特征化实施例是一种系统，其包括：超声扫 描器，所述超声扫描器采集靶区的治疗前图像用于校准，以及靶区的至少 一幅附加图像；射频(RF)探针，使RF探针插入靶区；RF功率发生器； 以及气泡检测器，使气泡检测器指示靶区中是否存在至少一个气泡并产生 反馈信号，并且使得响应于该反馈信号而改变RF功率发生器。

在相关实施例中，气泡检测器还比较治疗前图像和至少一幅手术中图 像。在替代实施例中，气泡检测器包括下列中至少之一：无源空化检测器、 扩音器和听诊器。例如，气泡检测器确定回声的变化、双重成像中多普勒 谱的变化和非线性检测方案。此外，非线性检测方案包括谐波信号和/或次 谐波信号。

在相关实施例中，检测靶区中存在至少一个气泡启动闭环反馈系统中 的至少一个事件。例如，该事件包括改变RF功率。例如，改变RF功率包 括改变施加于RF探针的至少一个尖端的功率。此外，该事件包括RF功率 发生器信号的暂时消失。

在替代或附加实施例中，通知用户检测到靶区中存在至少一个气泡， 并且用户启动开环反馈系统中的至少一个事件。例如，该事件包括改变RF 功率。此外，改变RF功率包括改变施加于RF探针的至少一个尖端的功率。 此外，该事件包括RF功率发生器信号的暂时消失。