[发明专利]具有集成热声温度测量的热消融系统

说明书

公开了一种用于组织的热消融和所述组织的温度监测的系统。该系统包括被配置成插入到组织中的插入设备；射频源，该射频源被配置为经由插入设备将消融射频能量传输到所述组织中，以在所述组织内生成热量；脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为对射频源加以脉冲，以经由插入设备以预定脉冲速率提供非消融射频脉冲，并在所述组织中生成热声信号，其中消融和非消融射频脉冲从插入设备的尖端同时发射；用于接收热声信号的超声波换能器；以及处理器，该处理器被配置为利用热声信号来计算所述组织的温度，其中处理器利用独立于消融能量的热声信号部分，并且其中处理器还被配置为确定插入设备在组织内距表面的深度，并将所计算的温度与深度相关联。

领域

本申请涉及热消融系统中的温度测量。特别地，本申请公开了用于实时组织温度测量的热声系统和方法。

背景

肿瘤切除仍然是许多原发性和转移性病变的“金标准”。然而，由于存在不可切除的疾病、患者合并症或患者对麻醉的敏感性，大多数患者是不适合手术的(surgicalcandidate)。微波(MW)消融是可替代的治疗方法，其在世界范围内越来越受欢迎，因为它已经被证明为各种组织恶性肿瘤提供受控的组织破坏。消融技术可以包括但不限于射频(RF)或高强度聚焦超声波或激光。MW消融结合了成本效益、优越的消融区域控制、简化的后勤(simplified logistics)、更短时间内的更大加热以及显著降低对“热沉(heat-sink)”效应的敏感性。为了本公开的目的，“热沉”效应是(例如由血液流动引起的)身体内能量的不期望的热传递。这些优点与以降低的成本提高安全性和效果的全球趋势相一致。在MW消融中，介电损耗将靶病变加热至细胞毒性水平(60℃)，并且经由温度依赖性凝固性坏死而发生细胞死亡。由于最佳分布的目标温度与改善的结果高度相关，所以精确的加热控制和监测是极其重要的。

MW消融系统使用介电迟滞(dielectric hysteresis)将靶组织加热到细胞毒性水平(至少60℃)，并经由凝固性坏死有效地导致组织死亡。精确的温度控制对于确保治疗效果是极其重要的。不充分的加热使组织容易发生肿瘤复发，而过度消融可能导致对邻近正常组织或非靶器官的附带损伤。

以前用于监测组织温度的方法包括侵入性方法和非侵入性方法。侵入性方法造成出血和感染风险。非侵入性策略已经利用了由于感知深度、温度敏感性、时间分辨率或高昂成本的限制而被证明是次优的成像。

准确的温度监测和实时剂量调节对于改善消融是重要的。因此，对于可以确保有效消融治疗同时限制健康组织损伤程度的系统和方法的需求仍然没有得到满足。

概述

在一个实施例中，用于组织的热消融和所述组织的温度监测的系统包括：插入设备，该插入设备被配置为插入所述组织中；射频源，该射频源被配置为经由插入设备将消融射频能量传输到所述组织中，以在所述组织内生成热量；脉冲发生器，该脉冲发生器被配置为对射频源加以脉冲，以经由插入设备以预定脉冲速率提供非消融射频脉冲，并在所述组织中生成热声信号，其中消融射频能量和非消融射频脉冲从插入设备的尖端同时发射；超声波换能器，该超声波换能器被配置为接收热声信号；以及处理器，该处理器被配置为利用热声信号来计算所述组织的温度，其中处理器利用独立于消融能量的热声信号部分，并且其中处理器还被配置为确定插入设备在组织内距表面的深度，并将所计算的温度与所确定的深度相关联。

在单独的实施例中，插入设备是针形热消融工具。

在单独的实施例中，射频源具有在10MHz和100GHz之间的频率。

在单独的实施例中，脉冲发生器具有在0.1纳秒和10微秒之间的脉冲持续时间。

在单独的实施例中，处理器还被配置为(例如当在所述组织内检测到蒸汽时)启动警报。

在单独的实施例中，处理器还被配置为基于所计算的所述组织的温度来控制射频源。