專利名稱：治療組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種治療組合裝置，其包括具有治療頭的治療單元，該治療頭用于將能量聚焦在焦點(diǎn)，還包括用于在目標(biāo)中定位治療區(qū)的定位單元，定位單元和治療單元可相對(duì)于彼此移動(dòng)。
從美國(guó)專利US5,836,898可以了解這種類型的治療組合裝置。這里披露的治療組合裝置由定位單元和治療單元形成，該定位單元的形式為具有安裝在第一底座上的C形臂的X射線系統(tǒng)，該治療單元的形式為安裝在第二底座上的碎石裝置。將兩個(gè)單元分開具有的優(yōu)點(diǎn)是它們能夠彼此獨(dú)立地使用。
然而，存在的缺點(diǎn)是當(dāng)在X射線圖像中辨認(rèn)的結(jié)石(concrement)必須被碎石裝置粉碎時(shí)需要將這兩個(gè)單元彼此對(duì)準(zhǔn)。因此，能夠在限定位置相對(duì)于彼此將這兩個(gè)單元彼此機(jī)械連接，然后使碎石裝置的焦點(diǎn)處于X射線系統(tǒng)的中心線和水平軸線的交點(diǎn)，X射線系統(tǒng)的C形臂能夠繞該水平軸線樞轉(zhuǎn)。為了能夠通過這種方式連接，兩個(gè)單元的結(jié)構(gòu)必須相互匹配，且不能例如使用不同的C形臂X射線裝置。
本發(fā)明的目的是構(gòu)造一種類型的治療組合裝置，該治療組合裝置是以這樣一種方式即兩個(gè)單元能夠以簡(jiǎn)單的方式共同操作的方式提出的。根據(jù)本發(fā)明利用一種治療組合裝置可實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，該治療組合裝置包括用于在目標(biāo)中定位治療區(qū)的定位單元，還包括具有治療頭的治療單元，該治療頭用于將能量聚焦在焦點(diǎn)，該治療單元和定位單元可相對(duì)于彼此移動(dòng)，此外還提供一種包括兩個(gè)子系統(tǒng)的測(cè)量裝置，其用于確定兩個(gè)子系統(tǒng)的相對(duì)位置，一個(gè)子系統(tǒng)接附至定位單元，而另一個(gè)子系統(tǒng)在相對(duì)于治療頭的限定位置中接附至治療單元。
根據(jù)本發(fā)明可以非常精確地確定測(cè)量裝置的兩個(gè)子系統(tǒng)相對(duì)于彼此的位置。因?yàn)檫@兩個(gè)子系統(tǒng)可剛性地連接至兩個(gè)單元，所以也固定了相對(duì)于定位單元的焦點(diǎn)位置，或者固定了定位單元相對(duì)于焦點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)。然而，然后將焦點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)中治療區(qū)的給定位置。根據(jù)本發(fā)明這兩個(gè)單元的結(jié)構(gòu)不需要彼此匹配。因此，還能夠根據(jù)本發(fā)明在隨后的階段改變不同的單元。
應(yīng)該注意美國(guó)專利US5,944,663和美國(guó)專利US5,368,032已經(jīng)披露了一種治療組合裝置，其包括用于確定在治療頭的空間中的位置的測(cè)量裝置。一個(gè)子系統(tǒng)由(至少)一個(gè)布置在治療室中固定位置的照相機(jī)形成，而另一個(gè)子系統(tǒng)由接附至治療頭的發(fā)光二極管形成。由于定位單元(MR裝置或CT裝置)是靜止的，并且可以準(zhǔn)確地知道其在空間中的位置，因此治療頭還能夠移動(dòng)到相對(duì)于定位系統(tǒng)的給定位置，或者能夠確定其相對(duì)于定位系統(tǒng)的位置。
然而，這種類型的治療組合裝置具有的缺點(diǎn)是不能直接確定該相對(duì)位置，而是由治療頭的空間中的位置導(dǎo)出。為了確保理想的測(cè)量，例如進(jìn)行治療的工作人員不能中斷發(fā)光二極管和安裝在空間中固定位置處的照相機(jī)之間的瞄準(zhǔn)線。
如果定位單元也不是靜止的，或者如果其位置也必須使用照相機(jī)(或者附加的照相機(jī))進(jìn)行確定，那么這種要求將很難滿足。然而，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的治療組合裝置時(shí)，定位單元和治療單元彼此距離非常近，從而輔助人員將不會(huì)影響相對(duì)位置的測(cè)量。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)本發(fā)明這兩個(gè)系統(tǒng)之間的距離相當(dāng)小。因此，絕對(duì)測(cè)量誤差也將很小。
對(duì)于這兩個(gè)子系統(tǒng)(或者對(duì)于焦點(diǎn)和定位單元)確定的相對(duì)位置在原理上能夠使兩個(gè)單元相對(duì)于彼此移動(dòng)到精確限定的位置，并以這樣一種方式相對(duì)焦點(diǎn)定位目標(biāo)，使得待處理區(qū)處于焦點(diǎn)中。如果使用合適的驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)發(fā)生這種對(duì)準(zhǔn)或定位，用戶不必知道該相對(duì)位置。然而，這將是非常復(fù)雜的操作。因此，權(quán)利要求2披露了一種極其簡(jiǎn)單的解決方案。正如其中所披露的在圖像中焦點(diǎn)位置的可視化允許輔助人員將兩個(gè)單元彼此對(duì)準(zhǔn)，并定位待處理的目標(biāo)。然后由于在顯示單元(例如監(jiān)視器)上預(yù)先確定了該圖像的位置，所以在使用定位單元形成圖像之前已經(jīng)能夠標(biāo)記焦點(diǎn)位置，從而從監(jiān)視器上標(biāo)記的表示可以明顯地知道標(biāo)記所處的位置，例如相對(duì)于圖像的中心。
權(quán)利要求3披露了測(cè)量裝置的優(yōu)選實(shí)施例。當(dāng)超聲波速度已知時(shí)，由超聲波信號(hào)從(至少三個(gè))超聲波發(fā)送器的每一個(gè)傳播到(至少三個(gè))超聲波接收器的每一個(gè)的時(shí)間能夠精確地確定這兩個(gè)子系統(tǒng)相對(duì)于彼此的位置和對(duì)準(zhǔn)。
也可以使用一種光學(xué)測(cè)量裝置代替根據(jù)超聲波測(cè)量裝置，其中例如必須將一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)接附至一個(gè)單元，必須將發(fā)光二極管接附至另一單元。在這種情況下可以在一個(gè)單元上提供發(fā)送系統(tǒng)(發(fā)光二極管)，而在另一個(gè)單元上提供接收系統(tǒng)(照相機(jī))。然而，也可以將發(fā)送器和接收器接附至一個(gè)單元，如果另一個(gè)單元具有反射結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求4披露了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。它能夠使用兩個(gè)單元，以及為了其它目的其中有這兩個(gè)單元的房間。然而，不需要將兩個(gè)單元的每一個(gè)安裝在各自的底座上；也可以將兩個(gè)單元中的一個(gè)安裝在固定位置。
替換在權(quán)利要求5中披露的實(shí)施例，還可以使用形式為超聲波成像系統(tǒng)的定位系統(tǒng)；然而，當(dāng)用于碎石時(shí)，例如基于X射線的定位系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際上可以在X射線圖像中再現(xiàn)所有的結(jié)石，而在超聲波圖像中許多結(jié)石是不可見的。
權(quán)利要求6披露的實(shí)施例能夠使用C形臂簡(jiǎn)單地改變輻射方向，例如用于結(jié)石的三維定位。權(quán)利要求7披露的另一個(gè)實(shí)施例能夠使用第三系統(tǒng)測(cè)量X射線轉(zhuǎn)換器相對(duì)于X射線源(例如，由于C形臂的變形)的位置變化，從而考慮該變化來確定定位單元和治療頭的相對(duì)位置。
權(quán)利要求8描述了在如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置中測(cè)量裝置的使用。
權(quán)利要求9描述了一種治療系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，該治療系統(tǒng)具有根據(jù)本發(fā)明的治療組合裝置和患者臺(tái)。此外，還能夠使用具有靜止臺(tái)面的臺(tái)，但是在這種情況下必須因此而移動(dòng)治療頭，且定位單元必須至少部分地緊跟這種移動(dòng)。
下面將根據(jù)如圖所示的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明具有治療組合裝置的治療系統(tǒng)的透視圖，和圖2是這種治療組合裝置的一部分的方框圖。
圖1中的參考數(shù)字1表示定位單元，參考數(shù)字2表示治療單元，參考數(shù)字3表示患者臺(tái)。
定位單元1用于確定躺在患者臺(tái)3上的患者的待處理的治療區(qū)，以及用于以這樣一種方式定位該區(qū)域，使得其處于治療單元的治療頭的焦點(diǎn)中。該定位單元包括接附至C形臂103的端部并相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)的X射線圖像轉(zhuǎn)換器101和X射線源102。C形臂103，因此X射線圖像轉(zhuǎn)換器101和X射線源102能夠在限定的平面中樞轉(zhuǎn)，并軸頸連接，使得在水平支撐臂104上可樞轉(zhuǎn)。該支撐臂104安裝在底座105上，使得其高度可以調(diào)節(jié)；該底座還可以容納布置在外殼106中的子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)需要用于部件101和102的電源和用于處理由圖像轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)膱D像信號(hào)。
替代X射線定位單元，原則上也可以使用超聲波成像系統(tǒng)。然而，對(duì)于碎石應(yīng)用，X射線系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是它能夠?qū)?shí)際上幾乎所有類型的結(jié)石成像，而超聲波定位系統(tǒng)不能對(duì)給定類型的結(jié)石成像。因此為了碎石的目的，通常僅使用超聲波定位系統(tǒng)作為附加系統(tǒng)。
治療單元2包括支撐治療頭203的底座201，該治療頭在弧形部分202上可以移動(dòng)和樞轉(zhuǎn)。治療頭203用于產(chǎn)生沖擊波，尤其適合于粉碎結(jié)石(例如腎結(jié)石)，并且其包括以已知方式旋轉(zhuǎn)的橢圓體，其中通過火花隙發(fā)生放電，該放電可由優(yōu)選地布置在治療單元2的底座201上的發(fā)生器204提供。旋轉(zhuǎn)橢圓體(未示出)與包含適當(dāng)液體聲媒質(zhì)例如水的液體容器(也未示出)連通，并利用柔性連接膜片205將其與環(huán)境密封。利用旋轉(zhuǎn)橢圓體使產(chǎn)生的沖擊波能量集中在一點(diǎn)(焦點(diǎn))，所述點(diǎn)相對(duì)于沖擊波頭205的位置是已知的。
患者臺(tái)3包括用于容納患者并且可以在水平面移動(dòng)的臺(tái)面301。此外能夠利用馬達(dá)調(diào)節(jié)該臺(tái)面301的高度，從而能夠在三個(gè)互相垂直的方向移動(dòng)臺(tái)面。該臺(tái)面具有切除部分302，通過該切除部分，治療頭230能夠作用于躺在臺(tái)面上的患者。
為了使治療頭203的焦點(diǎn)相對(duì)于形式為患者體內(nèi)結(jié)石的治療區(qū)對(duì)準(zhǔn)，必須使用定位單元1，也就是利用X射線曝光或X射線熒光檢驗(yàn)定位結(jié)石，且其在X射線圖像中的位置必須與治療頭的焦點(diǎn)位置相聯(lián)系。為此，提供一種測(cè)量裝置，由此確定定位單元1和治療單元2的相對(duì)位置。測(cè)量裝置包括兩個(gè)子系統(tǒng)，其中一個(gè)與X射線圖像轉(zhuǎn)換器101剛性連接，而另一個(gè)子系統(tǒng)與治療頭203剛性連接。
連接至X射線圖像轉(zhuǎn)換器101的子系統(tǒng)包括板107，在該板上以這樣一種方式布置有(至少)三個(gè)超聲波傳聲器108，使得其限定三角形(即，不是一條直線)。連接至治療頭203的子系統(tǒng)包括板207，在該板上以這樣一種方式布置有(至少)三個(gè)超聲波發(fā)送器208，使得其也不是限定一條線而是多邊形(三角形)。
圖2是測(cè)量裝置和治療組合裝置的一些其它部件的方框圖。將超聲波發(fā)送器208連接至發(fā)生器209，該發(fā)生器由運(yùn)算和控制單元4以這樣一種方式控制使得三個(gè)超聲波發(fā)送器相繼發(fā)送脈沖波形的超聲波信號(hào)。該超聲波信號(hào)由三個(gè)超聲波接收器108接收，然后利用放大器109放大并將其傳輸給評(píng)價(jià)單元111，該評(píng)價(jià)單元和發(fā)生器209一起構(gòu)成超聲波測(cè)量裝置的一部分，該超聲波測(cè)量裝置可測(cè)量超聲波信號(hào)從各個(gè)有源超聲波發(fā)送器到達(dá)三個(gè)超聲波接收器的每個(gè)的傳輸時(shí)間，并如果需要，存儲(chǔ)這些時(shí)間。
當(dāng)超聲波速度已知時(shí)，能夠通過測(cè)量的傳輸時(shí)間(利用運(yùn)算和控制單元4)計(jì)算有源超聲波發(fā)送器和三個(gè)接收器的每一個(gè)之間的距離。從而確定有源超聲波發(fā)送器相對(duì)于三個(gè)接收器的位置。然而，對(duì)于其它兩個(gè)超聲波發(fā)送器的位置，各種可能仍然存在，只有在已經(jīng)測(cè)量出從所有的超聲波發(fā)送器到所有的超聲波接收器傳輸?shù)臅r(shí)間并由此計(jì)算出相應(yīng)的距離之后，才可以清楚地確定兩個(gè)子系統(tǒng)107、108和207、208之間的空間關(guān)系。這也確定了X射線系統(tǒng)101、102相對(duì)于治療頭203的位置和方向，或者由于焦點(diǎn)相對(duì)于治療頭的位置已知，因此這也確定了X射線系統(tǒng)101、102相對(duì)于焦點(diǎn)的位置和方向。
現(xiàn)在詳細(xì)描述使用如圖1所示的治療系統(tǒng)的處理的執(zhí)行。
首先待處理的患者以這樣一種方式躺在臺(tái)面3上使得其中期望結(jié)石存在的區(qū)域處于切除部分302的區(qū)域。然后朝患者移動(dòng)治療單元2直到治療頭203的膜片205接觸患者。接著，使定位系統(tǒng)1移動(dòng)得更近；然后將X射線源102和圖像轉(zhuǎn)換器101以這樣一種方式相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)，使得獲得一條垂直中心線(即X射線源102的焦斑和圖像轉(zhuǎn)換器101之間的連接線)。接著，確定這兩個(gè)單元1和2的相對(duì)位置，以及焦點(diǎn)相對(duì)于中心線的位置。由運(yùn)算和控制單元4計(jì)算的焦點(diǎn)位置可利用監(jiān)視器5上的標(biāo)記F2再現(xiàn)，在該監(jiān)視器上隨后還顯示X射線圖像。利用圖像的中心M確定中心線的位置，該圖像中心在形成X射線圖像之前已經(jīng)固定。然后焦點(diǎn)的標(biāo)記F2顯示在圖像中的某一位置，其中如果焦點(diǎn)包括吸收X射線的材料和如果焦點(diǎn)被X射線投影到圖像轉(zhuǎn)換器101上，那么焦點(diǎn)將在X射線圖像中出現(xiàn)。
然后移動(dòng)定位單元1的底座105直到標(biāo)記F2與圖像的中心M重合，也就是說直到焦點(diǎn)處于(垂直)中心線上。
隨后，利用X射線曝光或者利用X射線熒光檢驗(yàn)形成X射線圖像，所述圖像可在監(jiān)視器M上顯示。然后治療專家例如利用標(biāo)線(利用合適的輸入單元能夠移動(dòng)該標(biāo)線)在該第一X射線圖像中確定待粉碎的結(jié)石的位置，所述位置通常與中心M不重合。隨后，利用標(biāo)線相對(duì)于圖像中心M的位置手動(dòng)控制或者自動(dòng)控制，水平地移動(dòng)患者臺(tái)301直到待粉碎的結(jié)石與焦點(diǎn)出現(xiàn)在X射線圖像的同一點(diǎn)處。一般來說，在各種情況下焦點(diǎn)和結(jié)石在空間上仍然不會(huì)重合。然而，它們都處于中心線上，即在垂直方向彼此層疊。
接著，切斷X射線，使C形臂103以這樣一種方式樞轉(zhuǎn)使得中心線例如以限定的角度如相對(duì)于垂線30°延伸。再次確定焦點(diǎn)的位置，并在該圖像中再現(xiàn)標(biāo)記F2。該標(biāo)記通常將不再處于圖像的中心。一般來說，結(jié)石通常將也不再在X射線圖像的中心M處成像，該X射線圖像是在C形臂的該位置處再次形成的。然而，由于已經(jīng)在垂直線上定位了焦點(diǎn)和結(jié)石，因此現(xiàn)在僅需要升高和降低臺(tái)面301直到焦點(diǎn)和結(jié)石在該圖像中重合。隨后，利用治療頭產(chǎn)生用于粉碎結(jié)石的沖擊波，此時(shí)結(jié)石正好處于焦點(diǎn)處。
實(shí)際上C形臂不是剛性的，而且在部件101和102的重量(和其自重)的影響下可以變形。利用監(jiān)測(cè)裝置可以確定這種變形，該監(jiān)測(cè)裝置包括另一個(gè)超聲波發(fā)送器110(在圖1中僅示出了一個(gè))，這也是通過測(cè)量在兩個(gè)輻射方向中的每一個(gè)上從這些超聲波發(fā)送器到超聲波接收器108的傳輸時(shí)間，并由此確定兩個(gè)部件101和102的位置和對(duì)準(zhǔn)，以及由此計(jì)算能夠使用的來校正定位的變形。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是定位單元1和治療單元的結(jié)構(gòu)不需要彼此匹配，與此相反的是例如在前序中描述的治療組合裝置。這使得能夠在本發(fā)明上修改現(xiàn)有的各個(gè)單元。在這種情況下，通常利用合適的模型本體需要(一次)校準(zhǔn)測(cè)量來確定中心線相對(duì)于與定位系統(tǒng)1連接的測(cè)量裝置的子系統(tǒng)107、108的位置和方向，以及焦點(diǎn)相對(duì)于與治療頭203連接的子系統(tǒng)207、208的位置。
治療頭還能夠以一種不同于使用火花隙放電的方式產(chǎn)生沖擊波。該治療頭還能夠以不同于沖擊波的方式進(jìn)行作用，例如如前面引用的美國(guó)專利US5,944,663和美國(guó)專利US5,368,032中描述的。
權(quán)利要求
1.一種治療組合裝置，其包括用于在目標(biāo)中定位治療區(qū)的定位單元(1)，還包括具有治療頭(203)的治療單元(2)，該治療頭用于將能量聚焦在焦點(diǎn)(F2)，該治療單元(2)和定位單元(1)可相對(duì)于彼此移動(dòng)，還提供一種包括兩個(gè)子系統(tǒng)的測(cè)量裝置，其用于確定兩個(gè)子系統(tǒng)的相對(duì)位置，一個(gè)子系統(tǒng)(107、108)接附至定位單元(1)，而另一個(gè)子系統(tǒng)(207、208)在相對(duì)于治療頭(203)的限定位置中接附至治療單元(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置，其包括用于顯示由定位單元(1)形成的圖像的顯示單元(5)，還包括用于從已確定的子系統(tǒng)的相對(duì)位置確定在由定位單元形成的圖像中的焦點(diǎn)位置的裝置(100、4)，以及用于產(chǎn)生表示圖像中位置特征的標(biāo)記(F2)的裝置(4)。
3.如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置，其中一個(gè)子系統(tǒng)包括具有至少三個(gè)超聲波發(fā)送器(208)的超聲波發(fā)送單元，這些超聲波發(fā)送器彼此間隔一段距離布置，而另一個(gè)子系統(tǒng)包括具有至少三個(gè)超聲波接收器(108)的超聲波接收單元，這些超聲波接收器彼此間隔一段距離布置，還提供用于測(cè)量超聲波信號(hào)從超聲波發(fā)送器到超聲波接收器的傳輸時(shí)間的裝置(111)，以及用于確定超聲波接收單元相對(duì)于超聲波發(fā)送單元的位置的裝置(4、111)。
4.如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置，其中治療單元(2)和定位單元(1)可在各自的底座(201、105)上移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置，其包括具有X射線源(102)和X射線圖像轉(zhuǎn)換器(101)的定位系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的治療組合裝置，其中X射線源(102)和X射線圖像轉(zhuǎn)換器(101)接附到C形臂(103)的端部，測(cè)量裝置的相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)(107、108)接附到C形臂或與C形臂接附的部件之一，優(yōu)選地與X射線圖像轉(zhuǎn)換器(101)接附。
7.如權(quán)利要求6所述的治療組合裝置，其中為了監(jiān)測(cè)X射線圖像轉(zhuǎn)換器和X射線源的相對(duì)位置，與定位單元(1)相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)(108)接附到X射線圖像轉(zhuǎn)換器或X射線源，和子系統(tǒng)(108)共同操作的第三子系統(tǒng)(110)接附到X射線源或X射線圖像轉(zhuǎn)換器。
8.使用一種具有兩個(gè)子系統(tǒng)(108、208)的測(cè)量裝置(4，110)，將其接附到如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置的單元(1、2)，以便確定這兩個(gè)子系統(tǒng)或者單元的相對(duì)位置。
9.一種治療系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求1所述的治療組合裝置和患者臺(tái)(3)，該患者臺(tái)的臺(tái)面可在三個(gè)互相垂直的方向移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種治療組合裝置，其包括定位單元和具有治療頭的治療單元，該治療頭用于將能量聚焦在焦點(diǎn)，所述治療單元和定位單元可相對(duì)于彼此移動(dòng)。為了確定相對(duì)位置，上述兩個(gè)單元的每一個(gè)具有測(cè)量裝置的子系統(tǒng)。因此能夠相對(duì)于由定位單元產(chǎn)生的圖像確定焦點(diǎn)位置。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1668251SQ03816320
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者H·H·施維克, T·施納貝爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司