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温度分布确定装置制作方法

  • 专利名称

    温度分布确定装置制作方法

  • 发明者

    M·H·库恩

  • 公开日

    2013年1月23日

  • 申请日期

    2011年5月9日

  • 优先权日

    2010年5月17日

  • 申请人

    皇家飞利浦电子股份有限公司

  • 文档编号

    A61B18/12GK102892368SQ201180024196

  • 权利要求

    1.一种用于确定由向对象施加能量弓I起的所述对象内温度分布的温度分布确定装置,所述温度分布确定装置(I)包括 -温度分布测量单元(6、7 ),其用于在向所述对象(3 )施加所述能量从而使得所述对象(3)被加热到第一温度范围内的温度时测量所述对象(3)中的时空依赖的第一温度分布,-温度分布估计单元(5),其用于基于所测量的第一温度分布的时空依赖性估计第二温度范围内的所述对象(3)中的时空依赖的第二温度分布,其中所述第二温度范围不同于所述第一温度范围并且在所述第二温度范围中所述温度分布测量单元(6、7)不能测量温度分布2.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布测量单元(6、7)包括用于采集来自所述对象(3 )的超声数据的超声单元(6 )和用于根据所采集的超声数据计算所述第一温度分布的温度分布计算单元(7)3.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布估计单元(5)适于将所测量的第一温度分布从所述第一温度范围外推到所述第二温度范围中以估计所述第二温度分布4.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,假设向所述对象施加所述能量从而使得所述对象的温度从所述第一温度范围内的温度改变到所述第二温度范围内的温度,其中,所述温度分布估计单元(5)适于将所测量的第一温度分布从所述对象具有所述第一温度范围内的温度的时间点外推到所述对象具有所述第二温度范围内的温度的时间点5.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置(I)还包括用于根据所估计的第二温度分布确定所述对象(3)的估计影响区域的估计影响区域确定单元(8),其中,所述估计影响区域指示其中通过施加能量将所述对象(3)影响到预定义程度的所述对象(3)的区域6.根据权利要求5所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置还包括 -能量施加特性提供单元(4),其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向所述对象(3)施加能量从而使得在所述温度分布测量单元(6、7)测量所述第一温度分布时所述对象(3)被加热到所述第一温度范围内的温度,并且被进一步加热到所述第二温度范围内的温度, -影响偏差确定单元(9),其用于确定所述估计影响区域和预定义影响区域之间的偏差, -能量施加特性调节单元(10),其用于根据所确定的偏差调节所提供的能量施加特性7.根据权利要求5所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置(I)还包括用于示出所述估计影响区域和预定义影响区域的叠加图像的显示器(12)8.根据权利要求5所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元(4),其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向所述对象(3)施加能量从而使得所述对象(3)被加热到所述第二温度范围内的温度,其中,所述能量施加特性提供单元(4)适于允许用户修正所提供的能量施加特性,其中,所述温度分布估计单元(5)适于估计所述第二温度范围内的所述对象中的经修正的第二温度分布,其中如果将根据经修正的提供的能量施加特性向所述对象(3)施加所述能量,将存在所述经修正的第二温度分布,其中,所述估计影响区域确定单元(8)适于根据所估计的经修正的第二温度分布确定所述对象(3)的经修正的估计影响区域9.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元(4),所述能量施加特性提供单元用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向所述对象(3)施加能量从而使得所述对象(3)被加热到所述第二温度范围内的温度,其中,如果所述对象(3)的第一部分具有所述第一温度范围内的温度并且所述对象(3)的第二部分具有所述第二温度范围内的温度,所述温度分布测量单元(6、7)适于在根据所提供的能量施加特性向所述对象施加所述能量时测量所述对象(3)的所述第一部分中的所述第一温度范围内的所述对象(3)中的第三温度分布,其中,所述温度分布估计单元(5)适于基于所测量的第一温度分布、所估计的第二温度分布以及所测量的第三温度分布中的至少一个,估计所述第二温度范围内的所述对象(3)的所述第二部分中的第四温度分布,其中在根据所提供的施加的能量施加特性向所述对象(3 )施加所述能量时存在所述第四温度分布10.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置包括 -能量施加特性提供单元(4),其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向所述对象(3)施加能量从而使得所述对象(3)被加热到所述第二温度范围内的温度,以及 -能量施加单元(20、23),其用于根据所提供的能量施加特性向所述对象(3)施加所述倉tfi11.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中, -所述温度分布测量单元(6、7)适于在根据若干测量能量施加特性向所述对象(3)施加所述能量从而使得所述对象(3)被加热到所述第一温度范围内的不同温度时测量所述对象中的若干第一温度分布, -所述温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元(4),所述能量施加特性提供单元用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向所述对象(3)施加能量从而使得所述对象(3)被加热到所述第二温度范围内的温度, -所述温度分布估计单元(5)适于通过将若干测得第一温度分布从所述若干测量能量施加特性外推到所提供的能量施加特性来估计所述第二温度分布12.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置(I)还包括用于提供所述对象的结构的对象结构提供单元(13),其中,所述温度分布估计单元(5)适于基于所提供的所述对象的结构估计所述第二温度分布13.根据权利要求I所述的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置(13)还包括影响区域确定单元(14),所述影响区域确定单元用于确定指示其中通过施加能量已经将所述对象影响到预定义程度的所述对象的区域的影响区域14.一种用于确定由向对象施加能量引起的所述对象内温度分布的温度分布确定方法,所述温度分布确定方法包括 -由温度分布测量单元在向所述对象施加所述能量从而使得所述对象被加热到第一温度范围内的温度时测量所述对象中的时空依赖的第一温度分布, -基于所测量的第一温度分布的时空依赖性,估计第二温度范围内的所述对象中的时空依赖的第二温度分布,其中所述第二温度范围不同于所述第一温度范围并且在所述第二温度范围中所述温度分布测量单元不能测量温度分布15.一种用于确定由向对象施加能量引起的所述对象内温度分布的计算机程序,所述计算机程序包括程序代码模块,所述程序代码模块用于在所述计算机程序运行于控制根据权利要求I所述的温度分布确定装置的计算机上时,令所述温度分布确定装置执行根据权利要求14所述的温度分布方法的步骤

  • 技术领域

    本发明涉及一种用于确定由向对象施加能量引起的该对象内温度分布的温度分布确定装置和方法本发明还涉及一种用于确定由向对象施加能量引起的该对象内温度分布的对应计算机程序

  • 背景技术

  • 具体实施例方式

    图I示意示范性示出了用于确定由向对象3施加能量引起的对象3内温度分布的温度分布确定装置I在该实施例中,对象3是位于检查床16上的人体17的器官器官3例如为心脏、肝、其中一个肾,等等已经预定义了对象3内的影响区域例如,医师已在对象3的图像中标记出影响区域以预定义影响区域预定义影响区域可标记对象3内如肿瘤的病变图像可在由如磁共振成像系统、计算机断层摄影成像系统、核成像系统,超声成像系统等等的成像模态执行的先前测量期间提供 温度分布确定装置I包括具有导管尖端18的导管2,该导管尖端18布置在预定义影响区域处、具体而言布置在预定义的影响区域内但是,温度分布确定装置亦可包括具有针尖端的针状设备图2到图4中详细地示意示范性示出导管尖端18图2示出了导管尖端18已经被引入器官3中从而使得该导管尖端到达具有预定义影响区域22的腔40的情形当从人体17外将导管尖端18推进到腔40时,具有消融电极23的子尖端41位于导管尖端18内在已经到达腔40后,具有消融电极23的子尖端41从导管尖端18移出,其中,子尖端41弯向不同方向以在不同位置施加电能(图3)在该实施例中,消融电极是经由导管2内的电连接与RF能量源20电连接的RF电极消融电极23连同RF能量源20和用于连接消融电极和RF能量源的电连接一起形成用于向对象3施加能量的能量施加单元温度分布确定装置I还包括温度分布测量单元,其用于当向对象3施加消融能量从而使得对象3被加热到第一温度范围内的温度时,测量对象3中的第一温度分布温度分布测量单元包括用于采集来自对象3的超声数据的超声单元6,和用于根据所采集的超声数据计算第一温度分布的温度分布计算单元7温度分布测量单元随时间测量三维第一温度分布,其是空间温度分布施加RF能量从而使得当随时间测量第一温度分布时,温度从约37° C增加到约50° C或55° C的值在该实施例中,第一温度分布因此描述了从约37° C到约50° C或55° C的第一温度范围中的对象内温度的时空演化在其他实施例中,第一温度范围可更小,例如,其可为从约37° C到小于50° C的温度的范围选择第一温度范围从而使得其为估计第二温度范围内的对象中第二温度分布提供足够的温度数据,这将在下面进一步讨论超声单元6与人体17相接触以采集超声数据超声单元6优选尽可能近的位于人体17外表面上的预定义影响区域超声单元6可为实时、二维超声阵列探头,其用于采集二维超声数据,具体而言,用于采集二维超声B模式图像从超声数据检测由于温度变化导致的声速变化引起的对象内的明显空间位移,并且从所检测的这些明显空间位移确定温度分布温度改变和明显空间位移之间的对应关系可通过校准测量来确定,然后并且可由温度分布计算单元7使用所确定的这些关系以基于明显空间位移计算第一温度分布由AjayAnand等人的上述文章中公开了用于基于超声数据确定温度分布的这种已知方法的更多细节,该文章以引用方式并入本文中基于二维或三维超声数据测量三维温度分布的其他已知方法亦可用于随时间测量第一温度分布在实施例中,通过使用RF能量源20打开电极功率直到在预定义影响区域或其部分中已经达到55° C的温度该温度低于永久细胞损伤 的阈值在加热组织期间,使用上述由温度分布测量单元执行的超声温度测定方法持续测量三维第一温度分布称为第一阶段的该阶段优选只用于采集第一温度分布数据,并且在预定义影响区域或其部分内已经达到55° C的临界温度后,关闭功率并且开始接下来的第二阶段,其中估计第二温度分布温度分布确定装置I还包括能量施加特性提供单元4,其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象3施加能量从而使得对象3被加热到与第一温度范围不同的第二温度范围内的温度优选选择第二温度范围从而使得通过凝结在人体17的对象3内引起细胞死亡第二温度范围因此优选是能够执行热消融程序的治疗消融温度范围第二温度范围优选高于55° C并且还优选高于60° C第二温度范围亦可为引起细胞死亡的单一温度、例如60° C能量施加单元20、23适于根据所提供的能量施加特性向对象3施加能量温度分布确定装置I因此亦可被看作用于向对象施加能量的能量施加装置所提供的能量施加特性可为初始提供的能量施加特性或如下所述已经修正的提供的能量施加特性,根据所提供的能量施加特性加热对象3能量施加特性提供单元4适于提供向对象3施加RF能量的能量施加特性能量施加特性例如是若干消融电极23的结构、消融电极相对于对象3的位置、经由消融电极23施加于对象3的功率,等等能量施加特性提供单元可为其中已经存储有这些特性的存储单元,和/或其可适于允许用户输入能量施加特性温度分布确定装置I包括如键盘或鼠标的输入单元11,其可用于将能量施加特性输入到温度分布确定装置I中温度分布确定装置I还包括温度分布估计单元5,其用于基于所测量的第一温度分布和任选的所提供的能量施加特性,估计在第二温度范围内的对象3中的第二温度分布,如果根据所提供的能量施加特性将向对象3施加能量将存在第二温度分布并且第二温度分布是随时间的三维空间温度分布温度分布确定装置I还包括对象结构提供单元13,其用于提供对象的结构温度分布估计单元5亦适于基于所提供的对象结构估计第二温度分布例如,所提供的结构可示出使对象3冷却并且影响温度分布的血管,所提供的结构亦优选包括关于血管中血流速度的信息,和对象中包括不同材料的不同部分所述结构优选作为对象的分割图像提供,其中,不同的分割段描述例如血管和包括对象中不同材料的另外部分温度分布估计单元5适于使用热扩散方程和如热扩散系数的已知对象参数热扩散系数是材料特异的示出了在对象不同部分的不同材料的所述结构因此定义了热扩散系数的空间分布,其被温度分布估计单元5用于通过将在由所测量的随时间的第一温度分布所定义的第一温度范围内的时空演化外推到第二温度范围来估计第二温度分布温度分布确定装置还包括估计影响区域确定单元8,其用于根据所估计的第二温度分布确定对象3的估计影响区域,其中,估计影响区域指示通过施加能量将对象3影响到预定义程度的对象3的区域在该实施例中,应向对象3施加能量以通过凝结引起细胞死亡估计影响区域确定单元8因此优选适于确定估计影响区域,从而使得关于第二温度分布对象3中具有高于预定义温度阈值的温度的部分形成估计影响区域优选定义温度阈值,从而使得高于温度阈值的温度通过凝结引起细胞死亡例如,温度阈值可为60° C或稍小些,如58° C或59° C因而,在第二阶段,亦被看作消融带的估计影响区域将基于在第一阶段由温度分布测量单元测量的随时间的三维温度分布演化并基于第二温度分布而进行预测,其中估计影响区域期望实际上基于所提供的能量施加特性来实现,具体而言,基于初始的提供的电力水平设置达到,第二温度分布优选通过使用热扩散算法的外推并通过考虑关于组织性质的知识而进行确定关于组织性质的知识,亦即关于待消融组织的信息例如为上述组织特异的热扩散系数和关于血管和这些血管内流速的信息,所述热扩散系数例如可在肌肉和脂肪组织间不同,所述血管和这些血管内流速导致热传递远离消融带该信息可为关于组织的文献知识与关于位于并优选围绕预定义影响区域的局部解剖结构的信息的组合关于局部解剖结构的信息优选基于所提供的结构,亦即来自允许区分软组织类型的成像模态的分割的图像,所述成像模态例如为磁共振成像模态或计算机断层摄影成像模态关于血流和血管位置的信息可经由以多普勒模式操作时的超声探头6获得如果所提供的结构亦提供关于血管的信息,用于估计第二温度分布的算法可考虑血管的冷却效果,并且可预测·血管上的损伤效果,其一直被期望用于消融体积的完整肿瘤体积覆盖,包括预测没有留下完整血液供应的对象区域,如例如C. Hansen等人的文章“ Interactive determination ofrobust safetymargins for oncologic liver surgery,, (Proceedings CARS 2009Int.J. of Comp. Assisted Radiology and Surgery,第 4 卷,增刊 I,第 94 页(2009 年 6 月))中所述,该文章以引用方式并入本文中在实施例中,可如下述方式执行随时间观察的第一温度分布演化从低于50° C的第一温度范围到上至60° C或更高的第二温度范围的外推基于所观察的超声数据,为包括对象的三维超声数据集的每个体积元,确定作为时间函数的温度的上升温度随时间的每个个体函数然后通过二次或更高次的外推被外推,以延伸至上至60° C或更高的第二温度范围当在供能电极布置的高场区中的温度已经上升至50° C时,存在没有经历显著温度上升的体积元,因其位于离电极很大的距离该情况下,可使用备选算法估计第二温度分布,这将在下文进行描述从第一温度范围的随时间观察的第一温度分布演化,计算温度等值线(空间的表面)随着这些温度等值线从电极的高场区向外传播,其传播可由运动矢量场描述然后其时间演化可通过沿着运动矢量扩展而外推如果存在若干电极,等值线以岛开始,然后随时间聚集在一起,当等值线开始重叠时此方法将造成困难,但是由于只感兴趣朝着消融带边界的等值线,并且由于该边界位于远离电极阵列的一段距离处,因此在第一逼近外推方法中无需详细研究这些效果这些效果将导致近电极处的高温,在近电极处可安全地实现凝结,甚至可容忍一些烧伤感兴趣的等值线是在凝结临界温度处形成的一个等值线当该等值线逼近消融带的边界时,其将变成单一闭合轮廓,可检查所述等值线与打算的目标消融带的一致性以看是否需要调整能量水平以修正等值线形状并使其与目标区域更加一致如果应使用热扩散方程和热扩散系数估计第二温度分布,温度分布估计单元5可适于使用下述数学框架

专利详情

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权利要求

说明书

法律状态

专利名称:温度分布确定装置的制作方法在由Ajay Anand 等人的文章 “Three-dimensional spatial andtemporaltemperature imaging in gel phantoms using backscattered ultrasound,,(IEEETransactions on Ultrasonics, Ferreoelectrics, and Frequency Control,第 54卷,第I号,第23-31页(2007年I月))中公开了一种用于基于超声的温度成像的装置。使用反向散射超声从凝胶体模采集超声数据,并且从所采集的超声数据确定三维空间和时间 超声温度分布。该装置只能在低于55° C的温度范围内测量温度分布,亦即该装置不能在例如约55到60° C的治疗消融温度范围内确定三维空间和时间超声温度分布。
本发明的目的在于提供一种用于确定由向对象施加能量弓I起的对象内温度分布的温度分布确定装置,其中,可增加可确定温度分布的温度范围。在本发明的第一方面中,给出了一种用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定装置,其中,所述温度分布确定装置包括-温度分布测量单元,其用于在向对象施加能量从而使得对象被加热到第一温度范围内的温度时测量对象中的时空依赖的第一温度分布,-温度分布估计单元,其用于基于所测量的第一温度分布的时空依赖性,估计第二温度范围内的对象中的时空依赖的第二温度分布,所述第二温度范围不同于所述第一温度范围并且在所述第二温度范围中温度分布测量单元不能测量温度分布。由于温度分布估计单元估计第二温度范围内的对象中的时空依赖的第二温度分布,因此可增加可确定温度分布的温度范围,并且因此所述装置能够用于例如在扩大的温度范围内监测三维时空温度分布,具体而言,在如用于消融人体的病理病变或完整器官的程序的治疗消融程序期间监测三维时空温度分布,所述第二温度范围不同于所述第一温度范围并且在所述第二温度范围中温度分布测量单元不能测量温度分布。优选地,温度分布测量单元包括用于采集来自对象的超声数据的超声单元,和用于根据所采集的超声数据计算第一温度分布的温度分布计算单元。例如,与使用磁共振成像系统或计算机断层摄影成像系统采集对象数据相比,使用超声单元允许以相对简单的方式采集数据。此外,超声单元是便携的,从而使得其可为例如私人医师所使用,并且,通过基于超Jza数据确定温度分布,可闻精确度确定温度分布。温度分布测量单元优选适于测量二维或三维第一温度分布,并且温度分布估计单元优选适于估计二维或三维第二温度分布,亦即第一温度分布和第二温度分布优选具有两个或三个空间维度。时空依赖的第一温度分布优选通过随时间测量空间温度分布而确定。优选地,温度分布估计单元适于将所测量的第一温度分布从第一温度范围外推到第二温度范围以估计第二温度分布。在实施例中,假设向对象施加能量从而使得对象的温度从第一温度范围内的温度改变到第二温度范围内的温度,其中,温度分布估计单元适于将所测量的第一温度分布从对象具有第一温度范围内温度的时间点外推到对象具有第二温度范围内温度的时间点。例如,可施加能量,从而使得温度在随时间测量第一温度分布的时间间隔内从约37° C增加到等于或小于50° C或55° C的值。第一温度分布然后描述第一温度范围中的对象内温度的时空演化。温度分布估计单元优选适于基于所测量的在第一温度范围内温度的时空演化,估计第二温度分布,具体而言,适于在时间和空间外推第二温度分布。温度分布估计单元适于使用热扩散方程和可能已知的对象参数,该参数如局部热扩散系数,具体而言,热扩散系数在对象内的三维分布。温度分布确定装置可包括能量施加特性提供单元,其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得对象被加热到第二温度范围内的温度。此夕卜,温度分布估计单元可适于基于所测量的第一温度分布的时空依赖性以及所提供的能量施加特性,估计第二温度范围内的对象中的时空依赖的第二温度分布。温度分布确定装置优选适于确定如心脏、肾、肝等人体器官内的温度分布,其中,通过使用导管在人体内施加能量。例如,可施加能量以在器官上或器官内执行消融程序,或执行任何其他形式的温度在55° C以上处置的热启动,例如热药释放或基因治疗。在消融的情况下,优选施加能量以通过凝结在如人体器官的活体对象一部分内诱导细胞死亡。第二温度范围因此可当作为治疗消融温度范围并优选高于55° C,还优选高于60° C。优选施加能量以在例如心脏或肝的人体器官内的病理上执行热消融。温度分布估计单元因此优选适于在高于55° C或高于60° C的第二温度范围内的热消融期间创建第二温度分布时估计该第二温度分布。例如,第一温度范围低于温度50° C。温度分布确定装置可适于在对象的相同区域或对象的不同区域中测量第一温度分布并估计第二温度分布。不同区域可为重叠区域或不重叠区域。具体而言,所述区域可为相邻的不重叠区域。如果测量第一温度分布的第一区域不同于估计第二温度分布的第二区域,第一温度分布优选从第一区域空间外推到第二区域,以估计第二区域中的第二温度分布,其中,第一温度分布亦被时间外推。温度分布确定装置优选还包括能量施加特性提供单元,其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得对象被加热到上至第二温度范围内的值的温度,应当在第二温度范围中估计第二温度分布。优选地,能量施加特性提供单元适于提供向对象施加RF能量的能量施加特性。施加RF能量的能量施加特性例如是用于向对象施加RF能量的一个或若干RF电极的结构、一个或若干RF电极相对于对象的位置、经由一个或若干RF电极施加于对象的功率、向对象施加功率的时间模式,等等。通过使用RF能量,可在放置一个或若干RF电极的位置处以高精度局部产生热量。但是,能量施加特性提供单元亦可适于提供如另一种电能的其他种类能量的能量施加特性,所述另一种电能如微波、光能、超声能量、核能,等等。所提供的能量施加特性可为初始提供的能量施加特性,或者经修正的提供的能量施加特性。优选地,温度分布确定装置还包括估计影响区域确定单元,其用于根据估计的第二温度分布确定对象的估计影响区域,其中,估计影响区域指示通过施加能量将对象影响到预定义程度的对象区域。例如,能够定义温度阈值,其中,关于第二温度分布,对象中具有高于温度阈值的温度的部分形成估计影响区域。温度阈值优选等于或大于60° C。进一步优选地,温度分布确定装置包括-能量施加特性提供单元,其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得在温度分布测量单元测量第一温度分布时对象被加热到第一温度范围内的温度,并被进一步加热到第二温度范围内的温度,-影响偏差确定单元,其用于确定估计影响区域和预定义影响区域之间的偏差,-能量施加特性调节单元,其用于根据所确定的偏差调节所提供的能量施加特性。预定义影响区域优选是早先计划和/或期望的影响区域。例如,可提供如磁共振图像或计算机断层摄影图像的对象的图像,其中,所述图像示出了例如肿瘤位于其中并且应当对其施加能量的区域。用户然后可在图像中标记该区域,以提供预定义影响区域。同样能够自动执行对区域进行标记以预定义影响区域,其中,优选用户可修正自动预定义影响区域。当根 据所提供的能量施加特性向对象施加能量时并且当对象的温度在第一温度范围内增加时,温度分布测量单元测量对象中时空依赖的第一温度分布。基于第一温度分布的时空演化,即基于所测量的第一温度分布的时空依赖性,估计第二温度范围内的时空依赖的第二温度分布,优选不将对象加热到第二温度范围内的温度。然后,估计影响区域确定单元根据所估计的第二温度分布确定对象的估计影响区域。由于能量施加特性调节单元被配置成根据所确定的估计影响区域和预定义影响区域之间的偏差调节所提供的能量施加特性,因此能够校正能量施加,从而使得最终的影响区域将更好地匹配预定义影响区域。例如,能量施加特性调节单元适于根据所确定的偏差修改所提供的能量施加特性,其中,然后根据经调节的能量施加特性再次计算第二温度分布和估计影响区域。这能够被执行,直到实际的估计影响区域和预定义影响区域之间的偏差低于预定义阈值或直到已经执行预定义次数的迭代。优选地,在根据经调节的能量施加特性向对象施加能量之前,向用户示出估计影响区域并且用户必须同意该估计影响区域,才能施加能量。例如,可在显示器上示出该估计影响区域,并且温度分布确定装置包括如键盘或鼠标的输入设备,其中,仅在用户已经输入他/她同意估计影响区域时才向对象施加能量。优选地,温度分布确定装置还包括显示器,其用于示出估计影响区域和预定义影响区域的叠加图像。这允许用户容易识别出旨在向对象施加的能量施加特性是否产生期望的效果,即容易看出估计影响区域与预定义影响区域的匹配程度。进一步优选地,温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元,其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得对象被加热到第二温度范围内的温度,其中,能量施加特性提供单元适于允许用户修正所提供的能量施加特性,其中,温度分布估计单元适于估计在第二温度范围内的对象中经修正的第二温度分布,如果根据经修正的提供的能量施加特性向对象施加能量将存在所估计的经修正的第二温度分布,其中,估计影响区域确定单元适于为根据所估计的经修正的第二温度分布确定经修正的对象的估计影响区域。例如,当根据经修正的提供的能量施加特性向对象施加能量时并当对象温度在第一温度范围内增加时,温度分布测量单元可测量对象中时空依赖的第一温度分布。温度分布估计单元然后能够基于所测量的第一温度分布的时空演化,亦即基于所测量的第一温度分布的时空依赖性,估计经修正的第二温度分布。如果用户不同意已经基于所估计的经修正的第二温度分布确定的经修正的估计影响区域,优选不根据经修正的提供的能量施加特性施加能量从而使得对象不被加热到第二温度范围内的温度,如果用户同意经修正的估计影响区域,优选根据经修正的提供的能量施加特性施加能量,以将对象加热到第二温度范围内的温度。温度分布确定装置优选包括允许用户输入他/她同意或者不同意经修正的估计影响区域的输入单元。如果用户不同意经修正的估计影响区域,用户可再次修正能量施加特性。进一步优选地,温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元,其用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得对象被加热到第二温度范围内的温度,其中,如果对象的第一部分具有第一温度范围内的温度并且对象的第二部分具有第二温度范围内的温度,温度分布测量单元适于在根据所提供的能量施加特性施加能量时测量在对象的第一部分中第一温度范围内的对象内的第三温度分布,其中,温度分布估计单元适于基于所测量的第一温度分布、所估计的第二温度分布以及所测量的第三温度分布中的至少一个,具体而言,通过将所测量的第一温度分布、所估计的第二温度分布以及所测量的第三温度分布中的至少一个分别空间和/或时间外推到对应于第四温度范围的空 间和/或时间区域来估计第二温度范围内的对象的第二部分的第四温度分布,其中在根据所提供的施加的能量施加特性向对象施加能量时存在第四温度分布。如果通过将所测量的第一温度分布、所估计的第二温度分布以及所测量的第三温度分布中的至少两个进行外推已经确定出若干第四温度分布,能够对这些若干第四温度分布求平均以取得单一的第四温度分布。估计影响区域确定单元然后可适于根据所估计的第四温度分布确定对象的估计影响区域。此外,影响偏差确定单元可适于确定已经根据第四温度分布估计出的估计影响区域和预定义影响区域之间的偏差,其中,能量施加特性调节单元被配置成根据所确定的偏差调节描述向对象当前能量施加的能量施加特性。因此,即便在能量施加期间,能够确定温度分布并且根据所确定的温度分布调节能量施加。这可进一步降低对象最终的影响区域和预定义影响区域之间的偏差。进一步优选地,温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元和能量施加单元,所述能量施加特性提供单元用于提供能量施加特性,所述能量施加特性描述出向对象施加能量从而使得对象被加热到第二温度范围内的温度,所述能量施加单元用于根据所提供的能量施加特性向对象施加能量。能量施加单元优选适于根据初始提供的能量施加特性和/或经修正的提供的能量施加特性施加能量。温度分布确定装置因此可被看作向对象施加能量的能量施加装置的控制单元的核心部分,或者温度分布确定装置可被看作能量施加装置本身。进一步优选地,温度分布测量单元适于当根据若干测量能量施加特性向对象施加能量从而使得对象被加热到第一温度范围内的不同温度时,测量对象中若干第一温度分布,其中,温度分布确定装置包括能量施加特性提供单元,其用于提供向对象施加能量的能量施加特性,从而使得对象被加热到第二温度范围内的温度,并且其中,温度分布估计单元适于通过将所测量的若干第一温度分布从若干测量能量施加特性外推到所提供的能量施加特性来估计第二温度分布。外推允许以相对低的计算工作确定第二温度分布。优选地,温度分布确定装置还包括用于提供对象的结构的对象结构提供单元,其中,温度分布估计单元适于基于所提供的对象结构估计第二温度分布。并且,同样能够基于所提供的对象结构估计第四温度分布。例如,如果对象是器官,所提供的结构可示出使对象冷却并影响温度分布的血管位置。结构可作为对象的分割图像提供。温度分布估计单元可适于使用热扩散方程和如热扩散系数的可能已知对象参数。热扩散系数通常是材料特异的。如果结构示出对象不同区域中的不同材料,可定义热扩散系数的空间分布。热扩散系数的空间分布优选用于通过使用热扩散方程的外推估计温度分布。温度分布估计单元还适于基于血管内血流速度估计第二温度分布。例如能够基于由温度分布测量单元的超声单元采集的超声数据确定血流速度,具体而言,通过使用公知的超声多普勒效应确定血流速度。超声单元因此可用于为至少两个目的采集超声数据测量第一温度范围内的第一温度分布,和确定血管内血流速度。超声数据还可用于引导目的,以将如消融电极的能量施加元件引导到对象内的期望位置。优选地,温度分布确定装置还包括影响区域确定单元,其用于确定指示能量施加已将对象影响到预定义程度的对象区域的影响区域。例如,影响区域确定单元可适于使用超声弹性成像来确定影响区域。这允许用户评估所执行的能量施加程序的质量,具体而言, 通过将影响区域和预定义影响区域进行比较来估所执行的能量施加程序的质量。在本发明的另外方面中,给出了一种用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定方法,其中,温度分布确定方法包括-由温度分布测量单元在向对象施加能量从而使得对象被加热到第一温度范围内的温度时测量对象中的时空依赖的第一温度分布,-基于所测量的第一温度分布的时空依赖性估计第二温度范围内的对象内时空依赖的第二温度分布,第二温度范围与第一温度范围不同并且在第二温度范围中温度分布测量单元不能测量温度分布。在本发明的另外方面中,给出了一种用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的计算机程序,其中,计算机程序包括程序代码模块,其用于当计算机程序在控制如权利要求I所述的温度分布确定装置的计算机上运行时,令所述温度分布确定装置执行如权利要求14所述的温度分布方法的步骤。应当理解,权利要求I所述的温度分布确定装置、权利要求14所述的温度分布确定方法以及权利要求15所述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例,具体而言,具有如同从属权利要求所述的实施例。应当理解,本发明的优选实施例亦可为从属权利要求和相应独立权利要求的任何组合。本发明的这些和其他方面将从下文中描述的实施例中是明显的并根据这些实施例进行阐述。在下列附图中图I示意示范性示出了用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定装置的实施例,图2到图4示意示范性示出了包括用于向对象施加消融能量的消融电极的导管尖端,图5示出了示范性说明用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定方法的实施例的流程图,图6示意示范性示出用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定装置的另外的实施例。
热扩散方程是重要的偏分方程,其描述给定区域内随时间的热分布(或温度变化)。对三个空间变量(X,y,Z)和时间变量t的函数u(x, y, z, t),热方程为


本发明涉及一种用于确定由向对象施加能量引起的对象内温度分布的温度分布确定装置。温度分布测量单元(6、7)在向对象(3)施加能量从而使得对象(3)被加热到第一温度范围内的温度时测量对象(3)中的时空依赖的第一温度分布,并且温度分布估计单元(5)基于所测量的第一温度分布的时空依赖性估计第二温度范围内的对象(3)中的时空依赖的第二温度分布,其中第二温度范围不同于第一温度范围。由于温度分布不但能够第一温度范围中获得而且能够在第二温度范围中获得,因此可增加可确定温度分布的总的温度范围。



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