專利名稱：利用磁性納米顆粒處置對象的治療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用磁性顆粒的加熱處置對象的治療設(shè)備及計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
來自聚焦超聲換能器的超聲可以被用于選擇性地處置身體內(nèi)部區(qū)域。超聲波以高能機械振動的形式傳播。這些振動在受到阻尼時誘發(fā)組織加熱，并且它們還可以引起空化作用。組織加熱和空化作用均可以被用來在臨床環(huán)境下破壞組織。然而，與空化作用相比， 利用超聲加熱組織更易于控制。超聲處置可以被用來消融組織和選擇性殺滅癌細(xì)胞區(qū)域。 這項技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于子宮肌瘤的處置，且已減少了對子宮消融程序的需求。為了選擇性地處置組織，聚焦超聲換能器可以被用于將超聲聚焦在特定的處置體積上。換能器通常安裝在能傳播超聲的介質(zhì)(例如脫氣水)內(nèi)。然后利用致動器來調(diào)整超聲換能器的位置，從而調(diào)整正接受處置的組織區(qū)域。然而，經(jīng)常不可能將超聲束聚焦在骨和組織的邊界附近以及空氣和組織的邊界附近。這妨礙了對身體的很多區(qū)域的超聲處置。例如利用標(biāo)準(zhǔn)換能器陣列將組織從前列腺上消融和對肺部腫瘤進(jìn)行處置。US2008/0045865號美國專利申請公開了將納米顆粒暴露于電磁輻射(不包括射頻輻射)中以誘導(dǎo)氣泡的方案。然后患者暴露于超聲環(huán)境中，所述超聲誘導(dǎo)氣泡的空化作用且在納米顆粒附近產(chǎn)生熱量。

發(fā)明內(nèi)容
如獨立權(quán)利要求所述，本發(fā)明提供了一種用于處置對象的治療設(shè)備以及計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括由用于處置患者的治療設(shè)備執(zhí)行的可執(zhí)行指令集。本發(fā)明的實施例在從屬權(quán)利要求中給出。磁共振成像(MRI)掃描儀利用大的靜磁場來對準(zhǔn)原子的核自旋以產(chǎn)生對象體內(nèi)的圖像。磁場中的感應(yīng)梯度和射頻(RF)電磁波被用來操縱自旋的取向。這項技術(shù)也被稱作磁共振(Ml )。計算機斷層掃描(CT)是指利用X射線對患者的三維圖像的構(gòu)建。高強度聚焦超聲(HIFU)是指聚焦超聲在熱或機械消融腫瘤上的應(yīng)用。磁性納米顆粒是具有永久性或感應(yīng)的磁偶極矩的納米顆粒。磁性納米顆?？梢酝ㄟ^布朗弛豫(Brownian relaxation)以及通過尼爾弛豫(N6el relaxation)在對象中受到加熱。在布朗弛豫中，隨著磁場改變，磁性納米顆粒的物理取向變化引起加熱。在尼爾弛豫中，加熱不是因為納米顆粒正在自旋而發(fā)生，而是因為偶極矩的取向正在變化而發(fā)生。在尼爾弛豫中，在納米顆粒內(nèi)發(fā)生加熱，并且熱量被傳給周圍介質(zhì)。磁性納米顆?？梢岳脮r變磁場來加熱。時變磁場可以通過線圈產(chǎn)生。時變磁場也可以是電磁場的磁性部分。對象中磁性納米顆粒的濃度可以利用磁共振成像來檢測，因為磁性顆粒可影響其附近的質(zhì)子的自旋取向。也可以利用磁性顆粒成像(MPI)直接檢測和定量測量磁性納米顆粒的濃度。磁性顆粒的磁化是作用于其上的磁場的函數(shù)。超過閾值場強，磁性顆粒的磁化達(dá)到飽和，且磁場量級的進(jìn)一步增大不會引起進(jìn)一步的磁化。通過使用外磁場和建立被足以迫使任何磁性顆粒達(dá)到飽和的磁場區(qū)域包圍的低磁場區(qū)域，使磁性顆粒成像起作用。低磁場區(qū)域內(nèi)的任何磁性顆粒將根據(jù)磁性顆粒的濃度調(diào)制電磁波。在飽和場區(qū)域，磁性顆粒已完全飽和，并且將不再調(diào)制電磁波?？梢詷?gòu)建磁場梯度線圈來控制低場區(qū)域的空間位置。 這項技術(shù)可以被用于構(gòu)建對象內(nèi)的磁性納米顆粒的局部濃度的三維圖像。磁性納米顆粒局部濃度成像所使用的相同效果也可被用于選擇性加熱磁性納米顆粒。在聚焦磁性顆粒治療(FMPT)中，磁場梯度線圈被用于施加磁場，以使零磁場或低磁場區(qū)域在空間上被具有足以使任何磁性納米顆粒完全達(dá)到飽和的磁場的區(qū)域包圍。然后， 向?qū)ο笫┘訒r變磁場。低場區(qū)域中的磁性顆粒通過布朗和/或尼爾弛豫被加熱，而周圍區(qū)域中的磁性顆粒未被加熱。近來，高強度聚焦超聲在腫瘤熱消融上的應(yīng)用已得到顯著關(guān)注，特別是在與磁共振成像結(jié)合的情況下，作為一種溫度監(jiān)測的手段及一種有效確保在靶標(biāo)體積中達(dá)到細(xì)胞死亡臨界溫度并另一方面確保消融體積超出該體積的量不多于期望容限(保護(hù)重要器官)的手段。這種方法已被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于子宮肌瘤的消融，并且被考慮用于消融在肝、乳房、前列腺甚至腦中的固體腫瘤。然而，它的聚焦能力受到超聲侵入人體的局限性的限制，所述局限性例如為肺結(jié)節(jié)(肺中的空氣阻止超聲侵入)和前列腺局限性病變 (骨盆骨阻止從前方侵入，迫使利用聚焦能力有限的小型換能器經(jīng)直腸或尿道接近)。同樣對于諸如用于子宮肌瘤和考慮用于肝部腫瘤的大型換能器陣列，焦點限于約1. 5mmX5mm 的雪茄狀體積(其中雪茄指向遠(yuǎn)離換能器陣列的方向)。納米顆粒的RF激勵可以被用于局部加熱組織以導(dǎo)致細(xì)胞死亡。聚焦方法包括將納米顆粒靶向到腫瘤蛋白質(zhì)上，以及借助適當(dāng)選擇的RF天線施加聚焦。這兩種方法均面臨同樣的問題，即除非顆粒被直接注入腫瘤中(即，經(jīng)靜脈注射顆粒)，否則它們在腫瘤中的濃度不允許產(chǎn)生足以殺滅腫瘤細(xì)胞的熱量。即使采用直接注射(其為有創(chuàng)方法)，也需要應(yīng)用高度聚焦的RF激勵?？山柚环Q為聚焦磁性顆粒治療的新方法來實現(xiàn)這種聚焦，所述方法利用梯度磁場建立極小的點， 在所述點中RF激勵能夠使得顆粒加熱。所有其他位置上的顆粒處于飽和，因此將不對RF激勵作出反應(yīng)。這種方法涉及一種被稱作磁性顆粒成像的新成像方法。所謂“無場點”(其是通過此方法可獲得的最小焦點)可以被做成各向同性或球形的，具有約為Imm的直徑。根據(jù)方案，熱擴散可能導(dǎo)致最小消融體積的略微擴大。本發(fā)明的實施例結(jié)合了高強度聚焦超聲法的優(yōu)越加熱能力與聚焦磁性顆粒治療的優(yōu)越聚焦能力，因而還消除了兩者的缺點，即高強度聚焦超聲的聚焦劣勢，以及由低顆粒濃度導(dǎo)致的聚焦磁性顆粒治療不能產(chǎn)生足夠的熱量。在結(jié)合磁共振成像的混合系統(tǒng)中，所述磁共振成像模態(tài)可被用于對三維溫度分布進(jìn)行成像，一方面允許檢驗高強度聚焦超聲引起的溫度抬升是否足夠大，以使局部聚焦磁性顆粒治療的“溫度增長”至超出細(xì)胞死亡溫度，另一方面允許檢驗溫度抬升是否得到了足夠的限制，使得健康區(qū)域只是經(jīng)歷可逆的無損溫升。磁共振成像還可以在為了殺滅局部細(xì)胞使用聚焦磁性顆粒治療使靶標(biāo)體積中的溫度進(jìn)一步升高時，監(jiān)測該溫度，從而允許檢驗是否已實現(xiàn)所計劃的治療效果。另外，磁共振成像可以被用于解剖結(jié)構(gòu)的實時成像，從而允許檢測和跟蹤腫瘤運動和變形。這種信息可以被用于改變聚焦磁性顆粒治療焦點，并確保其保持聚焦在靶標(biāo)的正確部位上。在一個實施例中，還可以通過能夠測量溫度變化的超聲系統(tǒng)實現(xiàn)三維溫度監(jiān)測和靶標(biāo)成像的功能。在另一實施例中，該系統(tǒng)包括將系統(tǒng)的聚焦磁性顆粒治療部分?jǐn)U展成完整的磁性顆粒成像系統(tǒng)。這允許在實施治療之前對顆粒的三維生物分布進(jìn)行成像，作為劑量規(guī)劃的基礎(chǔ)。在本文中，額外的優(yōu)點是磁性顆粒成像本身就是定量的，即直接測量顆粒濃度。在另一實施例中，高強度聚焦超聲用于將包含待消融病變的大組織體積加熱至正好低于細(xì)胞死亡閾值的溫度。這只需要有限的聚焦能力，因為在靶標(biāo)體積之外的作用區(qū)域中的加熱將是可逆的，在這些區(qū)域上將不會出現(xiàn)細(xì)胞損傷。然后為了將定義非常精確的體積中的溫度提高閾值之上，同時使用聚焦磁性顆粒治療，從而消融精確定義的靶標(biāo)區(qū)域。現(xiàn)在可以通過在整個靶標(biāo)體積上以連續(xù)的方式移動聚焦磁性顆粒治療的焦點來逐區(qū)域地消融靶標(biāo)體積，從而消融整個靶標(biāo)體積；或者對于局部顆粒濃度足夠高的情況，所述焦點可以掃過靶標(biāo)體積，可以通過間歇性地有效加熱這些區(qū)域(其中整個靶標(biāo)體積的溫度最終被升高至閾值之上)，從而消融整個靶標(biāo)體積。本發(fā)明的實施例允許熱消融腫瘤，并且具有-由于聚焦磁性顆粒治療的良好聚焦而獲得空前的幾何精確度；-借助磁共振溫度映射實時監(jiān)測和檢驗劑量遞送；
-實時靶標(biāo)成像以及靶標(biāo)運動和變形檢測；-將該信息實時反饋給電子聚焦控制器；以及-對用于劑量規(guī)劃的三維納米顆粒生物分布的直接量化。相比于像近距放射治療和質(zhì)子束治療這樣的其他局限性治療方法，本發(fā)明的實施例允許在腫瘤復(fù)發(fā)時重復(fù)進(jìn)行治療，從而允許保守療法，這對于諸如前列腺癌的癌癥治療而言是重要的。本發(fā)明的實施例可以用于治療超聲甚至未聚焦的超聲束能夠到達(dá)的所有腫瘤。本發(fā)明的實施例在處置前列腺癌方面具有以下優(yōu)點-有處置分布于復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)中的多個小病變的能力-有處置高強度聚焦超聲不能精確聚焦的腫瘤(因為經(jīng)直腸或經(jīng)尿道換能器陣列的限制)的能力；-有處置位于靠近重要結(jié)構(gòu)(例如直腸和膀胱壁、神經(jīng)束，其受損將損害患者的生活質(zhì)量)的腫瘤的能力；以及-有重復(fù)處置病變復(fù)發(fā)的能力，這些病變?nèi)绻话凑毡O(jiān)視計劃進(jìn)行監(jiān)測，則可能隨著時間一個個惡化。本發(fā)明的實施例還可有利于處置肺部腫瘤(其表現(xiàn)為多個相對較小的結(jié)節(jié))、靠近脊髓的腫瘤及顱內(nèi)腫瘤。本發(fā)明的實施例提供一種用于處置對象的治療設(shè)備，其包括第一加熱裝置，其適于加熱所述對象的第一區(qū)域；第一控制裝置，其控制由第一加熱裝置引入第一區(qū)域中的功率，使得該功率保持低于閾值；以及顆粒加熱裝置，其適于利用時變磁場加熱對象的第二區(qū)域內(nèi)的磁性納米顆粒。第一區(qū)域包括第二區(qū)域。該實施例是有利的，因為熱療是消融組織或破壞腫瘤的有效途徑。諸如高強度聚焦超聲的技術(shù)的缺點在于由于難以正確引導(dǎo)和聚焦超聲，因此這些技術(shù)不能在鄰近重要解剖結(jié)構(gòu)或者骨結(jié)構(gòu)附近或者在肺中使用。該實施例描述了第一加熱裝置，該裝置用于將對象的第一區(qū)域的溫度升高至較高溫度，但該溫度不足以高到引起細(xì)胞死亡。對象的第一區(qū)域可以通過各種不同的方式來加熱。例如使用超聲、電磁輻射(例如無線電波)、紅外線輻射、或者微波。這些技術(shù)均可用于加熱對象的大塊區(qū)域。在各實施例中，第一控制裝置可以利用計算機、微控制器、微處理器、微處理器陣列、數(shù)字電子線路、模擬電子線路、適于控制控制信號的機械調(diào)節(jié)器、開關(guān)、和/或繼電器來實現(xiàn)。在實施例中，顆粒加熱裝置包括磁體。在各實施例中，磁體可以包括超導(dǎo)磁體、永磁體、電磁體、和/或用于產(chǎn)生磁場的獨立線圈。在一個實施例中，顆粒加熱裝置被結(jié)合到磁共振成像系統(tǒng)中，并且利用電磁體產(chǎn)生用于磁共振成像的磁場的至少一部分。理想地，電磁體可以在不采集磁共振成像數(shù)據(jù)時關(guān)閉，使得能夠更容易產(chǎn)生進(jìn)行磁性顆粒成像和/或聚焦磁性顆粒成像所必需的低磁場區(qū)域或零磁場區(qū)域。在本發(fā)明的一個實施例中，顆粒加熱裝置包括用于產(chǎn)生具有梯度的磁場分量的線圈和功率源。這就允許產(chǎn)生低磁場區(qū)或零磁場區(qū)并且控制其位置。在一個實施例中，顆粒加熱裝置包括在第二區(qū)域中產(chǎn)生射頻電磁場的射頻產(chǎn)生器。射頻電磁場的磁分量加熱磁性納米顆粒。在另一實施例中，利用線圈和適于產(chǎn)生時變電流的功率源在第二區(qū)域中產(chǎn)生時變磁場。在該實施例中，時變磁場加熱磁性納米顆粒。在一個實施例中，第一加熱裝置可實施為高強度聚焦超聲單元(HIFU)。在另一實施例中，第一加熱裝置實施為不進(jìn)行超聲聚焦的超聲源。在另一實施例中，第一加熱裝置具有適于將來自射頻產(chǎn)生器的射頻輻射引向第一區(qū)域的天線。在另一實施例中，第一加熱裝置實施為將微波能量引向第一區(qū)域的微波源。在另一實施例中，第一加熱裝置實施為對組織進(jìn)行加熱的紅外光源。這種紅外源可以被用來在處置乳房腫瘤過程中對組織進(jìn)行加熱。在另一實施例中，閾值被選擇成由于超聲加熱裝置引起的第一區(qū)域中的溫度升高不導(dǎo)致細(xì)胞死亡。另外，第二區(qū)域包括至少一個熱療區(qū)，至少一個熱療區(qū)的磁性納米顆粒的濃度足以在磁性納米顆粒受到磁性顆粒加熱裝置加熱時引起導(dǎo)致細(xì)胞死亡的溫度升高。這一實施例是有利的，因為磁性納米顆粒難以在腫瘤附近形成高濃度。第一加熱裝置先將熱療區(qū)及周圍組織的溫度升高至不導(dǎo)致細(xì)胞死亡的溫度，然后利用顆粒加熱裝置額外加熱第二區(qū)域內(nèi)的任何磁性納米顆粒。這引起熱療區(qū)中的溫度升高，然后升高的溫度可引起細(xì)胞死亡。在另一實施例中，第一加熱裝置適于利用下列方式之一加熱對象的第一區(qū)域超聲、紅外輻射、電磁輻射、射頻波、或者微波。這是有利的，因為超聲、射頻波、或者微波都可以被用于加熱對象的相對較大的體積，或者它們可以被用于加熱對象的聚焦區(qū)域。這給內(nèi)科醫(yī)生在治療選擇上提供了很大余地。在另一實施例中，顆粒加熱裝置對第二區(qū)中的磁場進(jìn)行調(diào)制，使得該磁場利用以下機制之一加熱磁性納米顆粒布朗弛豫、尼爾弛豫、或者布朗弛豫和尼爾弛豫的組合。在布朗弛豫中，磁性納米顆粒的物理取向發(fā)生變化。納米顆粒的物理取向變化使顆粒及其周邊組織或流體受到加熱。在尼爾弛豫中，不是通過改變顆粒的物理取向，而是通過改變顆粒的磁矩取向來產(chǎn)生加熱。這兩種機制通過改變磁場來形成，并且處于主導(dǎo)地位的機制取決于變化磁場的頻率。也可能存在布朗弛豫和尼爾弛豫均用于加熱顆粒的過渡區(qū)域。這一實施例是有利的，因為這種變化的磁場在空間上可控，并且可用于精確加熱期望的納米顆粒。在另一實施例中，超聲加熱裝置為高強度聚焦超聲單元。這一實施例是有利的，因為高強度聚焦超聲可被用于相對精確地消融組織。高強度聚焦超聲單元的超聲換能器可以被設(shè)計成提供精良的聚焦并直接消融組織，或者被設(shè)計成加熱仍然獲得相對聚焦的較大區(qū)域。這一實施例也是有利的，因為該單元可以被設(shè)計成加熱諸如前列腺的區(qū)域。在另一實施例中，顆粒加熱裝置還包括適于利用聚焦磁性顆粒治療加熱磁性納米顆粒的磁場產(chǎn)生裝置。該裝置還包括用于控制顆粒加熱裝置的第二控制裝置，并且第二控制裝置適于控制第二區(qū)域的位置。第二控制裝置適于接收用于規(guī)劃對對象的處置的規(guī)劃數(shù)據(jù)，并且該治療設(shè)備適于利用規(guī)劃數(shù)據(jù)執(zhí)行治療。第二和第一控制裝置可以利用單個控制裝置來實現(xiàn)。第二控制裝置可以利用計算機、微控制器、微處理器、微處理器陣列、數(shù)字電子線路、模擬電子線路來實現(xiàn)。第二控制裝置和/或第一控制裝置可以包括計算機程序產(chǎn)品。這一實施例是有利的，因為聚焦磁性顆粒治療可以被用于加熱定義非常精確的體積中的磁性納米顆粒。這允許非常精確地控制加熱哪些磁性納米顆粒。內(nèi)科醫(yī)生利用醫(yī)學(xué)掃描儀(例如3D X射線系統(tǒng)、CT系統(tǒng)、正電子斷層攝影系統(tǒng)、單光子發(fā)射計算斷層攝影掃描儀、3D超聲成像系統(tǒng)或磁共振成像系統(tǒng))可以提供解剖圖像和規(guī)劃療程，從而規(guī)劃這一療法。然后，第二控制裝置適于接收這種規(guī)劃數(shù)據(jù)并利用這種規(guī)劃數(shù)據(jù)執(zhí)行治療。在實施例中，磁場產(chǎn)生裝置包括磁體。在各實施例中，磁體可以包括超導(dǎo)磁體、永磁體、電磁體、和/或用于產(chǎn)生磁場的線圈。在一個實施例中，顆粒加熱裝置被結(jié)合到磁共振成像系統(tǒng)中，并且利用電磁體產(chǎn)生用于磁共振成像的磁場的至少一部分。理想地，電磁體可以在不采集磁共振成像數(shù)據(jù)時關(guān)閉，使得能夠更容易地產(chǎn)生進(jìn)行磁性顆粒成像和/或聚焦磁性顆粒成像所必需的低磁場區(qū)或零磁場區(qū)。在另一實施例中，磁場產(chǎn)生裝置還適于利用磁性顆粒成像獲取成像區(qū)內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。成像區(qū)包括第一區(qū)域，且第二控制裝置適于利用醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生規(guī)劃數(shù)據(jù)。這一實施例是有利的，因為磁性顆粒成像允許非常精確地確定磁性納米顆粒在對象內(nèi)的定量局部分布。在規(guī)劃治療中，知道磁性納米顆粒相對于對象的解剖結(jié)構(gòu)的定量局部分布是有用的。解剖數(shù)據(jù)可以利用MRI掃描儀、正電子斷層攝影掃描儀、單光子發(fā)射計算斷層攝影掃描儀、3D X射線成像系統(tǒng)、3D超聲成像系統(tǒng)或計算機斷層攝影掃描儀獲取，然后與從磁性顆粒成像中獲得的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在另一實施例中，治療設(shè)備還包括適于獲取成像區(qū)內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)。成像區(qū)包括第一區(qū)域，第二控制裝置適于利用醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生規(guī)劃數(shù)據(jù)。這一實施例是有利的，因為磁共振成像數(shù)據(jù)包括對于規(guī)劃對對象的處置有用的解剖信息。磁共振成像提供了非常詳細(xì)的解剖信息，而磁性顆粒成像提供了與磁性納米顆粒在對象內(nèi)的局部分布有關(guān)的非常詳細(xì)的信息。因此，這兩種成像模態(tài)對于規(guī)劃對對象的處置而言是非常具有互補性的。在另一實施例中，磁共振成像系統(tǒng)適于利用磁共振溫度測量法獲取溫度數(shù)據(jù)。該醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)，并且第一控制單元適于利用該醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)限制第一區(qū)域中的溫度。第二控制單元適于利用該醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)控制第二區(qū)域中的溫度。這一實施例是有利的，因為磁共振溫度測量法可以被用于對對象內(nèi)的溫度作詳細(xì)的實時測量。這可被用于非常精確地控制對對象的處置。在另一實施例中，該治療設(shè)備適于以周期間隔獲取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。該治療設(shè)備適于利用醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)識別對象內(nèi)的靶標(biāo)區(qū)域的位置。靶標(biāo)區(qū)域可以利用公知的圖像分割技術(shù)來識別。第二控制裝置適于利用靶標(biāo)區(qū)域的位置和形狀產(chǎn)生實時規(guī)劃數(shù)據(jù)。這可以利用以軟件實現(xiàn)的器官形狀和變形模型來實現(xiàn)。這種模型可以被訓(xùn)練，以至于它們能夠利用實時規(guī)劃數(shù)據(jù)基于整個器官或其靶標(biāo)區(qū)域的運動和/或變形調(diào)整第二區(qū)域的位置。這種實施例的優(yōu)點是該治療設(shè)備可以被用于解釋當(dāng)對象移動時發(fā)生的變化。這使得治療設(shè)備的控制更為精確和精密。在另一實施例中，治療設(shè)備用于處置下列腫瘤中的任何一種眼睛中的腫瘤、腦中的腫瘤、神經(jīng)束中的腫瘤、脊髓中的腫瘤、肺中的腫瘤、前列腺中的腫瘤、眼睛附近的腫瘤、 腦附近的腫瘤、神經(jīng)束附近的腫瘤、肺附近的腫瘤、前列腺附近的腫瘤、膀胱壁附近的腫瘤、 直腸附近的腫瘤、器官邊界附近的腫瘤、遍布于對象分布的多個腫瘤、具有多個小灶的腫瘤、心臟附近的腫瘤、空氣組織邊界附近的腫瘤、或者骨組織邊界附近的腫瘤。這種實施例是有利的，因為在所有這些情況中均難以使用高強度聚焦超聲或其他技術(shù)來處置它們，因為這種治療需要非常精確地被引入到患者體內(nèi)以避免傷害器官或器官附近的結(jié)構(gòu)。另一方面，本發(fā)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，其包括由用于處置對象的治療設(shè)備執(zhí)行的可執(zhí)行指令集。該可執(zhí)行指令集包括以下步驟控制適于加熱對象的第一區(qū)域的第一加熱裝置，使得由第一加熱裝置引入第一區(qū)域的功率保持低于閾值，以及控制適于利用時變磁場加熱第二區(qū)域內(nèi)的磁性納米顆粒的顆粒加熱裝置。第一區(qū)域包括第二區(qū)域。這個實施例的優(yōu)點在于，與假如由人類操作員使用的情況相比，利用計算機程序產(chǎn)品對治療設(shè)備的控制使得該治療設(shè)備能夠更加快速和有效地運行。該實施例的其他優(yōu)點已在前面描述過了。在另一實施例中，用于處置對象的治療設(shè)備具有顆粒加熱裝置，所述顆粒加熱裝置包括適于聚焦磁性顆粒治療的磁場產(chǎn)生裝置。該計算機程序產(chǎn)品還包括以下步驟接收用于規(guī)劃對對象的處置的規(guī)劃數(shù)據(jù)，利用規(guī)劃數(shù)據(jù)控制對對象的處置，以及利用磁場產(chǎn)生裝置控制第二區(qū)域的位置。該實施例的益處已在前面描述過了。在另一實施例中，該計算機程序產(chǎn)品還包括以下步驟利用磁性顆粒成像和/或磁共振成像獲取成像區(qū)內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，以及利用醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生規(guī)劃數(shù)據(jù)。所述成像區(qū)包括第一區(qū)域。該實施例的優(yōu)點已在前面描述過了。在另一實施例中，該計算機程序產(chǎn)品還包括以下步驟以周期間隔獲取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，利用以周期間隔獲取的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)識別對象內(nèi)的靶標(biāo)區(qū)域的位置和形狀，利用靶標(biāo)區(qū)域的位置和形狀產(chǎn)生實時規(guī)劃數(shù)據(jù)，以及利用實時規(guī)劃數(shù)據(jù)基于靶標(biāo)區(qū)域的運動和/ 或變形調(diào)整第二區(qū)域的位置。該實施例的優(yōu)點已在前面描述過了。


下面將參考附圖僅以舉例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的實施例的功能圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的替換實施例的功能圖；圖3示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的機器可執(zhí)行步驟的實施例的流程圖；圖4示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的機器可執(zhí)行步驟的替換實施例的流程圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的實施例的方框圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的替換實施例的方框圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的治療設(shè)備的替換實施例的方框圖。附圖標(biāo)記列表
權(quán)利要求
1.一種用于處置對象(100，200)的治療設(shè)備，其包括第一加熱裝置(104，204，506，606，706)，其適于加熱所述對象的第一區(qū)域(106，206)，第一控制裝置(108)，其用于控制由所述第一加熱裝置引入所述第一區(qū)域的功率，使得該功率保持低于閾值，顆粒加熱裝置(110，230，232，234，236，238，512，612，712)，其適于利用時變磁場加熱所述對象的第二區(qū)域(112，212)內(nèi)的磁性納米顆粒(114)，其中，所述第一區(qū)域包括所述第二區(qū)域，其中，所述第一加熱裝置為超聲加熱裝置，其中，所述閾值被選擇成由于所述超聲加熱裝置引起的所述第一區(qū)域中的溫度升高不導(dǎo)致細(xì)胞死亡，其中，所述第二區(qū)域包括至少一個熱療區(qū)，其中，所述至少一個熱療區(qū)的磁性納米顆粒的濃度足以在所述磁性納米顆粒受到所述顆粒加熱裝置加熱時引起導(dǎo)致細(xì)胞死亡的溫度升高，并且其中，所述超聲加熱裝置為高強度聚焦超聲單元(204，506，606，706)。
2.如權(quán)利要求1所述的治療設(shè)備，其中，所述顆粒加熱裝置對所述第二區(qū)中的磁場進(jìn)行調(diào)制，使得該磁場利用以下機制之一加熱所述磁性納米顆粒布朗弛豫、尼爾弛豫、或者布朗弛豫和尼爾弛豫的組合。
3.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的治療設(shè)備，其中，所述顆粒加熱裝置還包括磁場產(chǎn)生裝置(234，236，238)，所述磁場產(chǎn)生裝置適于利用聚焦磁性顆粒治療來加熱所述磁性納米顆粒，其中，所述治療設(shè)備還包括用于控制所述顆粒加熱裝置的第二控制裝置008)， 其中，所述第二控制裝置適于控制所述第二區(qū)域的位置，其中，所述第二控制裝置適于接收用于規(guī)劃對所述對象的處置的規(guī)劃數(shù)據(jù)，并且其中，所述治療設(shè)備適于利用所述規(guī)劃數(shù)據(jù)執(zhí)行治療。
4.如權(quán)利要求3所述的治療設(shè)備，其中，所述磁場產(chǎn)生裝置還適于利用磁性顆粒成像獲取成像區(qū)014)內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，其中，所述成像區(qū)包括所述第一區(qū)域，并且其中，所述第二控制裝置適于利用所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生規(guī)劃數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的治療設(shè)備，其中，所述治療設(shè)備還包括磁共振成像系統(tǒng) 008，230，232，234，236，238)，所述磁共振成像系統(tǒng)適于獲取成像區(qū)Q14)內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，其中，所述成像區(qū)包括所述第一區(qū)域，并且其中，所述第二控制裝置適于利用所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生規(guī)劃數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的治療設(shè)備，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)適于利用磁共振溫度測量法獲取溫度數(shù)據(jù)，其中，所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)，其中，所述第一控制單元適于利用所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)限制所述第一區(qū)域中的溫度，并且其中，所述第二控制裝置適于利用所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)控制所述第二區(qū)域中的溫度。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的治療設(shè)備，其中，所述治療設(shè)備適于以周期間隔獲取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，其中，所述治療設(shè)備適于利用所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)識別在所述對象內(nèi)的靶標(biāo)區(qū)域 (216)的位置，其中，所述第二控制裝置適于利用所述靶標(biāo)區(qū)域的位置產(chǎn)生實時規(guī)劃數(shù)據(jù)， 其中，所述第二控制單元適于利用所述實時規(guī)劃數(shù)據(jù)基于所述靶標(biāo)區(qū)域的運動和/或變形調(diào)整所述第二區(qū)域的位置。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的治療設(shè)備，其中，所述治療設(shè)備用于處置下列腫瘤中的任何一種眼睛中的腫瘤、腦中的腫瘤、神經(jīng)束中的腫瘤、脊髓中的腫瘤、肺中的腫瘤、 前列腺中的腫瘤、眼睛附近的腫瘤、腦附近的腫瘤、神經(jīng)束附近的腫瘤、肺附近的腫瘤、前列腺附近的腫瘤、膀胱壁附近的腫瘤、直腸附近的腫瘤、器官邊界附近的腫瘤、遍布于所述對象分布的多個腫瘤、具有多個小灶的腫瘤、空氣組織邊界附近的腫瘤、或者骨組織邊界附近的腫瘤。
9.一種計算機程序產(chǎn)品，其包括由用于處置對象(100，200)的治療設(shè)備執(zhí)行的可執(zhí)行指令集，其包括以下步驟控制適于加熱所述對象的第一區(qū)域(106，206)的第一加熱裝置(104，204，506，606， 706)，使得由所述第一加熱裝置引入所述第一區(qū)域的功率保持低于閾值(300，314)，控制顆粒加熱裝置(110，230，232，234，236，238，512，612，712)，所述顆粒加熱裝置適于利用時變磁場加熱第二區(qū)域(302，420)內(nèi)的磁性納米顆粒(114)，并且其中，所述第一區(qū)域包括所述第二區(qū)域，其中，所述第一加熱裝置為超聲加熱裝置，其中，所述閾值被選擇成由于所述超聲加熱裝置引起的所述第一區(qū)域上的溫度升高不導(dǎo)致細(xì)胞死亡，其中，所述第二區(qū)域包括至少一個熱療區(qū)，其中，所述至少一個熱療區(qū)的磁性納米顆粒的濃度足以在所述磁性納米顆粒受到所述顆粒加熱裝置加熱時引起導(dǎo)致細(xì)胞死亡的溫度升高，并且其中， 所述超聲加熱裝置為高強度聚焦超聲單元(204，506，606，706)。
10.如權(quán)利要求9所述的計算機程序產(chǎn)品，其中，所述顆粒加熱裝置包括適于聚焦磁性顆粒治療的磁場產(chǎn)生裝置034，236，238)，所述計算機程序產(chǎn)品還包括以下步驟接收用于規(guī)劃對所述對象的處置的規(guī)劃數(shù)據(jù)(400)，利用所述規(guī)劃數(shù)據(jù)控制對所述對象的所述處置(41 ，以及利用所述磁場產(chǎn)生裝置控制所述第二區(qū)域的位置(418)。
11.如權(quán)利要求10所述的計算機程序產(chǎn)品，其還包括以下步驟利用磁性顆粒成像和/或磁共振成像獲取成像區(qū)內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)G02)，其中，所述成像區(qū)包括所述第一區(qū)域；以及利用所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生規(guī)劃數(shù)據(jù)004)。
12.如權(quán)利要求11所述的計算機程序產(chǎn)品，其還包括以下步驟以周期間隔獲取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)006)，利用以周期間隔獲取的所述醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)識別對象內(nèi)的靶標(biāo)區(qū)域的位置(408)，利用所述靶標(biāo)區(qū)域的位置產(chǎn)生實時規(guī)劃數(shù)據(jù)(412)，以及利用所述實時規(guī)劃數(shù)據(jù)基于所述靶標(biāo)區(qū)域的運動和/或變形調(diào)整所述第二區(qū)域的位置(416)。
全文摘要
一種用于處置對象的治療設(shè)備，其包括第一加熱裝置，其適于加熱所述對象的第一區(qū)域；第一控制裝置，其控制由第一加熱裝置引入第一區(qū)域的功率，使得該功率保持低于閾值；顆粒加熱裝置，其適于利用時變磁場加熱所述對象的第二區(qū)域內(nèi)的磁性納米顆粒，其中第一區(qū)域包括第二區(qū)域。
文檔編號A61N1/40GK102333567SQ201080009280
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者M·H·庫恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司