动态消融装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102781356 A(43)申请公布日 2012.11.14CN102781356A*CN102781356A*(21)申请号 201080064881.3(22)申请日 2010.12.2161/290,973 2009.12.30 USA61B 18/12(2006.01)A61B 19/00(2006.01)(71)申请人皇家飞利浦电子股份有限公司地址荷兰艾恩德霍芬(72)发明人 EE格林布拉特 K I特罗瓦托TI奈保尔 S维马尼(74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 72002代理人王英刘炳胜(54) 发明名称动态消融装置(57) 摘要在一种介入消融。

2、治疗规划系统（10）中，成像系统（30）生成位于患者体内的目标体积的图像表示。分割单元（36）分割目标体积中要接收消融治疗的规划的目标体积（42）。规划处理器（40），生成具有一个或多个消融区（44、48、50、52）的消融计划，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积（42），每个消融区具有预定的消融体积，所述预定的消融体积是通过在治疗期间移动消融探头（12）界定的。机器人组件沿着非平稳运动路径引导或控制消融探头（12），以根据预定消融区向目标体积施加消融治疗，运动路径是由轨迹、速度和/或加速度和旋转界定的。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.08.28(86)PCT申请。

3、的申请数据PCT/IB2010/055995 2010.12.21(87)PCT申请的公布数据WO2011/080666 EN 2011.07.07(51)Int.Cl.权利要求书3页说明书6页附图7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 3 页说明书 6 页附图 7 页1/3页21.一种用于介入消融治疗规划的方法，包括：生成受试者体内目标体积的图像表示；确定要从消融探头（12）接收消融治疗的规划的目标体积（42），所述规划的目标体积界定包括所述目标体积的区域；生成具有一个或多个消融区（44、48、50、52）的消融计划，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体。

4、积（42），每个消融区具有预定义的消融体积，预定义的消融区是通过在治疗期间移动消融探头界定的。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在由所生成的消融计划界定的初始位置处将所述消融探头（12）定位成邻近所述目标体积；根据所生成的消融计划向所述目标体积施加消融治疗，包括沿着非平稳运动路径移动所述消融探头。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的方法，其中，每条非平稳运动路径包括：在施加消融治疗期间所述消融探头（12）移动所沿的轨迹；以及所述消融探头沿相关联的轨迹移动的速度和/或加速度。4.根据权利要求2和3中的任一项所述的方法，还包括：以机器人引导或控制所述消融探头（12）沿着所述非平稳运动路径的轨。

5、迹、加速度和旋转中的至少一项中的至少一种。5.根据权利要求2-3中的任一项所述的方法，还包括：在施加消融治疗期间接收反馈数据，所述反馈数据包括所述受试者的功能数据、所述探头（12）的位置数据和所述消融计划的性能数据中的至少一种；以及根据所采集的反馈数据，针对对应的非平稳运动路径，调节所述消融探头（12）的位置、速度或加速度中的所述至少一种。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述功能数据基于血液灌注、血压、心率、呼吸率、温度和组织阻抗中的至少一个；所述位置数据基于所述消融探头（12）相对于PTV（42）的位置中的至少一个，所述位置数据是经由成像系统（30）采集的；并且所述性能数据基于所述探头（。

6、12）的功率输出、频率、温度和阻抗。7.根据权利要求2-6中的任一项所述的方法，还包括：在施加消融治疗之前，确认所生成的消融计划；在根据所确认的消融计划施加消融治疗期间，实时显示所述反馈数据；以及在施加消融治疗之后，根据实际消融的体积和所述PTV来显示随访报告。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，所述预定义的消融体积包括如下中的至少一项：通过在消融期间以基本恒定速度移动所述消融探头（12）创建的细长管状体积（50）；通过在消融期间使所述消融探头（12）加速和/或减速创建的大致圆锥形体积（52）；通过在消融期间移动和旋转弯曲的消融探头（12）创建的螺旋形体积；通过在消融期间使所述消。

7、融探头（12）减速然后加速而创建的扁长/扁圆球体积；通过在消融期间使消融探头（12）加速然后减速而创建的双曲线形体积；以及权利要求书CN 102781356 A2/3页3通过在消融期间旋转聚焦的所述消融探头（12）创建的半球体积。9.一种介入消融治疗规划系统（10），包括：成像系统（30），其生成受试者体内目标体积的图像表示；分割单元（36），其确定要接收消融治疗的规划的目标体积（42），所述规划的目标体积界定包括所述目标体积的区域；规划处理器（40），其生成具有一个或多个消融区（44、48、50、52）的消融计划，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积（42），每个消融区具有预定的消融。

8、体积，预定的消融区是通过在消融期间移动消融探头（12）界定的。10.根据权利要求9所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：介入装置（24），其在由所生成的消融计划界定的初始位置处将所述消融探头（12）定位成邻近所述目标体积；以及消融源（16），其根据所生成的消融计划，在所述消融探头沿着非平稳运动路径移动时，向所述目标体积施加消融治疗。11.根据权利要求10所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，每条非平稳运动路径包括：在施加消融治疗期间所述消融探头（12）移动所沿的轨迹；以及所述消融探头沿相关联的轨迹移动的速度和/或加速度。12.根据权利要求10和11中的任一项所述的介入消融治疗规划系统。

9、（10），还包括：机器人组件（70），其引导和/或控制所述消融探头沿所述非平稳运动路径的位置、速度、加速度和旋转中的至少一种。13.根据权利要求10-12中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：跟踪单元（62），其在施加所述消融治疗期间接收反馈数据，所述反馈数据包括所述受试者的功能数据、所述探头（12）的位置数据和所述消融计划的性能数据中的至少一种；以及机器人控制器（72），其根据所采集的反馈数据调节所述消融探头（12）的位置、速度或加速度中的所述至少一种。14.根据权利要求13所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，所述功能数据基于血液灌注、血压、心率、呼吸率、温度和组织阻抗。

10、中的至少一个；所述位置数据基于所述消融探头（12）相对于PTV（42）的至少一个位置，所述位置数据是通过成像系统（30）采集的；并且所述性能数据基于所述探头（12）的功率输出、频率、温度和阻抗。15.根据权利要求9-13中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：图形用户界面（38），其用于在施加消融治疗之前确认所生成的消融计划，在根据所确认的消融计划施加消融治疗期间实时显示反馈数据，并根据实际的消融体积和所述PTV来显示随访报告。16.根据权利要求9-15中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，所述消融探头嵌套在所述介入装置的套管（26）之内，所述消融探头（12）和所述。

11、套管（26）中的至少一个是能操纵的，所述机器人组件（72）控制所述介入装置的插入点、位置和取向中的至少一个。权利要求书CN 102781356 A3/3页417.根据权利要求9-16中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，所述规划处理器（40）包括存储器（60），所述存储器存储多个预定的消融体积。18.根据权利要求9-17中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，预定义的消融体积包括如下中的至少一项：通过在消融期间以基本恒定速度移动所述消融探头（12）创建的细长管状体积（50）；通过在消融期间使所述消融探头（12）加速和/或减速创建的大致圆锥形体积（52）；通过在。

12、消融期间移动并旋转弯曲的消融探头（12）创建的螺旋形体积；通过在消融期间使所述消融探头（12）减速然后加速而创建的扁长/扁圆球体积；通过在消融期间使消融探头（12）加速然后减速而创建的双曲线形体积；以及通过在消融期间旋转聚焦的消融探头（12）创建的半球体积。19.一种利用消融探头生成消融区的方法，包括：确定消融探头的轨迹；确定所述消融探头沿所确定轨迹的非恒定速度分布图；以及在消融探头以所确定的非恒定速度分布图沿所确定的轨迹移动的同时，施加消融治疗。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述消融探头的分布图是线性或非线性中的至少一种。权利要求书CN 102781356 A1/6页5动态。

13、消融装置0001 本申请涉及消融治疗规划。本申请尤其应用于介入射频消融的基于图像的规划和指导。0002 在射频消融（RFA）技术中，使用包括绝缘引线和暴露电极的射频探头将周围组织加热到50摄氏度以上。在这一温度下，蛋白质被永久变性，细胞功能被破坏，并且能够见到组织损伤。RFA已经在无法手术的中晚期肿瘤的治疗和管理中产生了有前景的结果。通常，探头与射频发生器连接并在预定时间，例如大约15分钟或其他适当的时间段内接收大约460-500kHz的交流功率，其生成大致类似球体或椭球体的消融区。规划的目标体积（PTV）包括肿瘤加上边缘，边缘大致1cm左右。如果PTV大于消融区，那么可以使用多次消融来覆盖P。

14、TV。在当前的实践中，外科医生在心中注意到病灶的位置，并在来自基于图像的或其他跟踪方法的引导下插入探头。通常，探头能够被容易地可视化，但目标体积可能始终无法辨别。此外，因为每个探头都非常昂贵，所以常常妨碍外科医生采用具有各种尺寸消融区的多个探头，这样做有利于利用最小数量的探头，通常仅利用一个探头来消融目标体积。0003 当能够由单个消融区覆盖PTV时，RF消融之后肿瘤复发率与手术处置的肿瘤相当。然而，对于超过单次消融不能成功覆盖的尺寸的更大PTV，RF消融之后的复发率增大。据信这是由于PTV消融不完全导致的，因为留下任何未经处置的部分时常会导致活跃的复发。0004 利用多次消融覆盖PTV的心智。

15、练习是复杂的。例如，是单位消融区尺寸1.7倍的球形PTV需要超过14次消融。每次消融通常要花大约15分钟，并且这不仅增加了手术和麻醉时间和成本，而且给患者带来更大风险。消融附近的紧要结构带来更大风险，因为操作员错误、器官运动、规划不适当等引起的意外损伤可能对患者造成严重损伤。0005 RF消融流程的成功有赖于向癌性病灶中精确沉积热剂量，同时还避开健康组织，以便使副作用最小化。当外科医生试图在心智上在三维空间中对规划的目标体积进行可视化，同时控制探头以使其精确到达（一个或多个）期望的位置时，会出现困难和潜在的错误。肿瘤形状和尺寸常常是不规则的，并且与探头的球形或椭球形消融区不匹配，于是采用复杂的。

16、三维计算和可视化来确定覆盖计划。因为PTV的几何复杂性，完美覆盖PTV不太可能，将探头操纵到精确位置困难，并且消融时间较长。当前的治疗方法严重依赖于近似，治疗不足或过度治疗的可能性并未消除。治疗不足可能导致肿瘤活跃的复发，最终可能导致死亡。过度治疗导致两个问题：附带损伤和长的流程时间。当消融区的尺寸导致健康组织的过度消融时发生附带损伤。当估计的消融次数大时，导致流程时间长，使得流程对于患者而言长得无法容忍，这通常是因为麻醉风险的原因。0006 本申请提供了新的改进型动态消融系统和方法，其克服了上述问题和其他问题。0007 根据一个方面，提供了一种用于介入消融治疗规划的方法。生成受试者体内的目标。

17、体积的图像表示，从所述图像表示确定要从消融探头接收消融治疗的规划的目标体积。规划的目标体积界定包括受试者的目标体积的区域。生成消融计划以覆盖规划的目标体积。消融计划包括一个或多个消融区，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积。每个消融区都具有预定义的消融体积，所述预定义的消融体积是通过消融期间移动消融探头界定说明书CN 102781356 A2/6页6的。0008 根据另一方面，提供了一种介入消融治疗规划系统。成像系统生成受试者体内的目标体积的图像表示。分割单元从所述图像表示确定要接收消融治疗的规划的目标体积。规划的目标体积界定包括目标体积的区域。规划处理器生成消融计划。消融计划包括一个或多。

18、个消融区，利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积。每个消融区都具有预定的消融体积，所述预定的消融体积是通过消融期间移动消融探头界定的。0009 根据另一方面，提供了一种利用消融探头生成消融区的方法。该方法包括确定消融探头的轨迹；确定所述消融探头沿所确定轨迹的加速度非恒定速度分布图（profile）；以及在消融探头以所确定的非恒定速度分布图沿所确定的轨迹移动的同时，施加消融治疗。0010 一个优点在于使治疗持续时间最小化。0011 另一优点在于减少了消融规划的目标体积的消融次数。0012 另一优点在于在治疗期间识别并避开了紧要区域。0013 另一优点在于提高了利用消融治疗覆盖规划的目标体积的精确度。。

19、0014 另一优点在于使消融区的交叠最小化。0015 在阅读和理解下文的详细描述之后，本领域技术人员将认识到本发明的其他优点。0016 本发明可以采用各种部件和部件布置，以及各种步骤和步骤安排的形式。附图仅用于图示说明优选实施例，而不应被解释为限制本发明。0017 图1是介入射频消融治疗规划系统的示意图；0018 图2A-2C分别图示了规划的目标体积（PTV）和覆盖PTV和对应消融区质心的规划的球形消融区；0019 图3A图示了球形消融区，其中，在时间段T1内速度为零；0020 图3B图示了在时段T2内以零速开始，然后在时段T3内以固定速度移动探头而界定的圆柱；0021 图3C图示了在时段T4。

20、以零速开始消融（针对相同的直径），然后在时段T5以渐增的速度（即正加速度）移动探头而界定的圆锥形消融区；0022 图4A图示了介入装置，即导管，其具有多个嵌套插管和非线性消融探头；0023 图4B图示了环绕若干禁区沿肿瘤形状收回的嵌套插管，其包含消融探头；0024 图5图示了展示多个圆锥形消融区的消融探头，可以通过考虑各种旋转和取向来实现；以及0025 图6A和6B图示了用于生成消融治疗计划的方法。0026 参考图1，图示了介入消融治疗规划系统10。消融规划系统10便于生成定量计划，用于执行一个或多个消融规程，以处置患者体内的肿块或病灶。规划包括精确确定消融探头的（一个或多个）位置并生成消融区。

21、或形状，使得肿块没有任何未经处置的部分，并且使得固定流程时间之内消融的肿瘤量最大化。系统10生成定量消融计划，包括每个消融区的目标位置、取向和运动路径。生成所述计划，以通过利用探头运动中生成的消融形状使覆盖范围最大化，从而使处置整个肿块所需的消融次数最小化。生成的消融计划还标识通往（一个或多个）目标体积的身体外部的一个或多个进入点。可以通过利用机器人组件和/或利用图像引导，诸如通过跟踪消融探头的位置，来执行消融。说明书CN 102781356 A3/6页70027 系统10包括与消融规划系统14操作性连接的消融探头12。在图示的实施例中，消融探头12与电源16和RF发生器18以及任何适当的。

22、部件操作性连接，以便于递送足以杀死肿瘤细胞的RF消融治疗。RF消融能量用于将相邻组织加热到大约50度，导致细胞分解，并由此杀死细胞。在这些条件下，存在着几乎瞬间的细胞蛋白质变性、脂类双层的熔化和DNA、RNA和关键细胞酶的破坏。或者，还想到了其他治疗技术，诸如低温治疗、电灸、高强度聚焦超声、辐射、高剂量辐射等。RF消融探头12包括至少一个电极20，其向相邻组织发射能量以诱发高热。探头还可以包括温度传感器22，诸如热敏电阻器、红外测温仪、热电偶等，在治疗期间监测目标体积的温度。在另一实施例中，成像系统提供温度记录数据，例如基于MRI的测温法、红外线测温法等。0028 通过介入器械24，诸如导管或。

23、窥镜（例如支气管窥镜、腹窥镜、乙状结肠窥镜、结肠镜等）向目标递送消融探头12。可以使用至少一个嵌套插管26游历复杂的解剖结构，以将消融探头12递送到目标体积附近。可以用柔性材料，诸如聚碳酸酯塑料、镍钛诺等，来构造嵌套插管26，并可以从更硬的外鞘展开或收回嵌套插管26。可以根据规划图像在治疗之前设计套管。0029 系统10包括成像系统30，诸如计算机断层摄影（CT）扫描器。或者，系统10可以包括其他成像模态，诸如超声、X射线荧光透视检查、磁共振成像（MRI）、正电子发射断层摄影（PET）、单质子发射断层摄影（SPECT）等。在另一实施例中，系统10包括多种成像模态以进一步细化消融计划或者提供手术。

24、中的反馈。成像模态的组合可以包括上述成像模态中的任一种。成像系统30生成数据，由成像处理器32将所述数据重建成三维（3D）图像表示，并且随后将其存储在存储单元34中。能够由分割单元36自动或半自动地分割对象，诸如病灶、器官、紧要区域。分割算法，包括对象检测、边缘检测等，存储在存储单元34中并由成像处理器36执行。在另一实施例中，临床医师可以徒手利用绘制工具在图形用户界面（GUI）38上分割或补充机器分割对象。使用各区域的分割来生成规划的目标体积（PTV），所述规划的目标体积描述用于完整覆盖的体区域。PTV一般是肿瘤体积加上边缘，边缘一般为1cm。通过GUI 38向临床医师呈现PTV，用于检验和。

25、确认，其中，他们可以调节对象的边界，对紧要区域分类或设置边缘以界定更大/更小的PTV。边缘用于补偿治疗期间可能的变化和/或错误。变化和/或错误的来源包括肿块周围常常见到的未分辨出微观肿瘤细胞、患者运动、成像分辨率、成像伪影、影响定量规划的离散化误差、肿瘤边界的不确定性、不均匀的热递送（例如，由于血流动力学不均匀）等。0030 规划单元14的规划处理器40分析与PTV相关联的数据，尤其是尺度、位置和邻近器官或紧要区域，并针对给定的消融探头确定一组消融区。每个消融区都具有如图2A-2C所示的预定义的消融体积，图2A-2C分别图示了PTV 42、覆盖PTV的规划球形消融区44和对应球形消融区44的质。

26、心46。如图2C所示，利用全等的消融区覆盖整个目标体积所需的最小消融次数可能很大。为了减少消融区的数量，规划处理器用算法的方式确定不全等的、不对称的和/或混合的消融区，它们是通过沿着预定运动路径连续或间歇地移动消融探头以完整覆盖PTV来生成的。例如，参考图3A，利用不动的消融探头生成典型的球形或椭球形消融区48。或者，参考图3B，通过在远端或近端平移探头，以基本恒定速度跟随速度分布图，生成外凸球形消融区50。图3C图示了以正速度分布图平移探头以生成圆锥形消融区52。也想到了其他形状的消融区，诸如扁长/扁圆球、抛物体、双曲线体，可以通过不恒定速说明书CN 102781356 A4/6页8度实。

27、现直径变化的其他形状。0031 在一个实施例中，消融探头单向递送消融治疗，诸如对于聚焦RF或聚焦超声能量而言，而不是如图3A-3C所示那样全向递送。可以通过除向前或向后平移探头之外旋转探头来调制复杂的消融区，以生成诸如馅饼、半球、螺旋等形状。0032 在另一实施例中，参考图4A，消融探头12不是直的。探头12可以具有固定的、可变的或可变形的弯曲和/或扭转以调制各种消融区。可以将消融探头构造成具有弹性鞘，诸如镍钛诺等，其作用于探头以创建弯曲或扭转。还可以通过受控方式从更硬的外鞘缩回或展开探头以生成构思的消融形状。在另一实施例中，消融探头12是具有旋转斜面尖端的可操纵针，可以由伺服机构或伺服系统从。

28、外部控制它。0033 在另一实施例中，参考图4B，嵌套插管200沿着期望路径递送直的RF消融探头12，使其覆盖整个PTV 202，在若干禁区204周围，例如预定的紧要区域和/或器官。消融探头12的有源部分在封管从最小退回到最大时保持固定长度，缩回实质上是沿着期望路径拖曳远端的消融探头12。一旦覆盖了PTV 202，就可以在从身体退回装置时关闭消融装置。通常，从最远的位置向着出口消融肿瘤和PTV，使得一旦组织被消融，探头不会通过组织缩回，那样会有意外污染肿瘤细胞的风险。0034 返回到图1，在一个实施例中，规划处理器40以算法的方式利用形状分析来确定消融区的形状，以确定哪些几何形状组装在一起来覆。

29、盖PTV，如有必要，并缩放形状的尺寸。可用于相关联的消融探头的几何形状，与形状分析算法一起存储在存储单元60上存储的形状描述符数据库中。每个消融区都具有相关联的运动路径、探头沿轨迹的加速度和路径期间探头的旋转，运动路径是消融探头12要遵循的包括多个点的轨迹界定的。每个运动路径都作为查找表存储在存储单元60中，每一表项都与对应消融区链接。规划处理器40根据确定的消融区的形状、取向和尺寸针对探头12要遵循的每条运动路径生成点坐标列表。0035 或者，规划处理器40能够以算法的方式根据消融区形状的几何特性，例如体积、轴、质心、曲率、角度等，为确定的消融区确定运动路径。有一整类的“覆盖算法”，或者可以。

30、使用不同形状而非椭球体，如在先申请(WO/2008/090484)RF ABLATION PLANNER和公开：“Automated RFA planning for complete coverage of large tumors”，Proc.SPIE，Vol.7261，72610D（2009）；doi：10.1117/12.811593中所述。通过采用关于目标体积和周围组织的生理机能和形态的所有可用先验知识迭代地确定最优运动路径，来为每个个体患者和探头12提供最优运动路径。一旦确定了消融区的点坐标，就向GUI 38输出消融计划供临床医师批准。0036 在另一实施例中，临床医师组合可用消融。

31、区的各种形状和尺寸以实现PTV的期望覆盖。临床医师通过GUI 38接收关于所实现的百分比覆盖和未覆盖区域的位置和百分比的反馈。0037 可以由临床医师在GUI 38和跟踪系统的辅助下手动地、由机器人组件70以机械方式、或者组合机器人引导和手动控制，来执行消融计划。参考图5，由规划单元确定，或者由临床医师输入介入装置24的进入角度和进入点，然后发送给机器人控制器72。机器人控制器72控制机器人组件70的子部件，机器人组件70还向控制器72提供关于子部件的位置的反馈。子部件为介入装置24的进入角度74、进入点76、插入/收回深度77、旋转78及其速率服务或进行引导。机器人组件还为任何嵌套插管连同消。

32、融探头的插入/收回深度、说明书CN 102781356 A5/6页9旋转及其速率服务或加以引导。当然，利用已知的配准方法将患者解剖结构与介入装置24和消融探头12配准。0038 可以基于反馈数据，利用机器人控制器72执行的控制循环，在流程期间实时调节消融计划的各方面，诸如消融区的形状、运动路径、PTV等。反馈数据是功能、位置和/或性能数据的复合体。功能数据基于个体患者的生理机能，并且用于基于工作环境的变化来更新消融计划。功能数据能够基于可能影响介入流程的血液灌注、血压、心率、呼吸率、温度、组织阻抗或其他生理参数。例如，患者的血流充当从目标体积抽取热量的热沉，其会使PTV的某些部分得不到处置。

33、，因为在施加每个消融区期间不会维持大约50摄氏度的目标温度。利用已知方法，诸如MRI、多普勒激光或超声等监测局部灌注的变化，允许规划系统对可能导致温度升高或下降的血流变化做出反应。为了解决介入期间的温度变化问题，规划处理器40可以增大/减小电源16的功率输出、RF发生器18的频率和/或RF探头12沿预定运动路径的速度。此外，可以在治疗之前由规划处理器40使用，例如利用有限元模型（FEM）的热动力模拟，来描述液体或气体流，估计热沉附近，诸如动脉、静脉、肺等的冷却效应。0039 位置数据基于包括任何嵌套插管26的介入器械24和探头12相对于PTV和患者解剖结构的位置。因此，跟踪单元62将探头12的。

34、当前位置与预期位置进行比较，并且如果不一致，规划处理器40调节消融计划，即当前的运动路径，以将探头操纵到预期的位置。如果省略、中断了沿运动路径的任何位置或者消融失败，则记录该位置，并将其作为运动路径上的下一位置重新访问或者在消融完剩余点之后重新访问。0040 可以利用成像技术，诸如针对规划阶段描述的那些技术，或者可以使用独立的成像模态，来实时生成位置数据。例如，可以使用MRI或CT规划消融治疗，而可以使用PET、超声、荧光透视检查等生成实时位置数据以及手术内消融进展。应当认识到，也想到了其他成像模态及其组合，并可以基于目标体积，例如肿瘤的恶性程度或范围，来选择成像模态。通过监测PTV和介入器械。

35、24、嵌套插管26和探头12的位置，规划处理器40能够检测探头是否到达运动路径的第一点并相应开始消融计划。此外，处理器40能够调节探头当前行进所沿的运动路径，以解决患者运动、临床医师差错、规划误差等造成的任何位置变化。如果位置变化超过预定极限，规划处理器能够终止消融计划。0041 在另一实施例中，能够使用机器人组件70通过报告每个可控子部件的平移和旋转来确定运动路径的结束点，可以通过运动学方法以数学方式组合它们来确定装置尖端的位置。0042 在另一实施例中，使用电磁系统通过提供相对于“场发生器”的免除位置来跟踪探头12的轨迹，然后能够将免除位置与患者的解剖结构、机器人组件70和/或成像系统30。

36、配准。将电磁或有源标记装配到消融探头12、嵌套插管26和/或介入装置24。0043 性能数据基于消融递送系统的性能。通过监测功率源16的功率输出、RF发生器18的输出频率、温度传感器20的实测温度、探头12的阻抗变化等实时生成性能数据。例如，消融探头12附近局部温度的突然下降可能是由于附近热沉造成的。因此，调节探头运动的速率或停留时间以确保将运动路径上每个点都提升到目标温度，即治疗整个消融区和PTV。0044 规划系统10实现了减小消融次数的优点，更重要地，通过利用不对称和/或不全等消融区规划消融治疗并利用反馈数据动态控制消融，改善了PTV的消融覆盖。参考图6A，说明书CN 1027813。

37、56 A6/6页10首先，利用成像系统30采集（S100）目标体积，例如癌性病灶的图像表示。分割单元36自动或半自动地分割和勾勒目标体积和紧要结构（S102）。可以通过GUI 38向临床医师呈现规划的目标体积（PTV），以供批准，并且如有必要对其加以调节（S104），规划的目标体积包括分割的目标体积加边缘，以及紧要结构。0045 一旦已经识别并确认了PTV和紧要结构，规划处理器40就确定消融计划（S106）。参考图6B，规划处理器分析PTV和周围解剖结构的形状（S108），并针对给定的消融探头确定该组消融区（S110）。根据消融区的形状、尺寸、取向和/或位置确定界定对应运动路径并支配探头12沿。

38、运动路径的速度、加速度和/或旋转的点（S112）。0046 在生成消融计划之后，将其输出到GUI 38并在治疗前在显示单元90上可视化，以供临床医师批准，S114。消融计划的各方面可供临床医师利用输入装置92通过GUI 38进行调节和/或批准，输入装置92诸如是键盘和鼠标等。这些方面可以包括确定的PTV、消融区形状、运动路径、紧要结构、热沉、进入点、进入路径、初始位置等。规划处理器40还能够生成多个消融计划，临床医师能够从其中，选择最好的计划。任选地，规划处理器40能够基于与紧要结构、处于风险中的结构或可能的热沉的邻近性相关的信息提供警告。或者，给定一组由临床医师和患者生理机能和/或形态确定的。

39、边界条件，规划处理器能够以算法方式选择最优消融计划。0047 在另一实施例中，在几乎没有或没有用户干预的情况下确定消融计划。基于规划图像表示调整结合了关于患者的先验知识的目标体积的非特异模型。处理器40然后根据规划的目标体积的模型生成最优的消融计划。0048 向跟踪单元62输出确定的消融区和对应的运动路径，用于对机器人组件70进行实时反馈控制（S116）。跟踪基于所述反馈数据，以创建控制循环，支配消融探头12的速度、位置和/或旋转。规划处理器使用反馈数据来控制电源16和RF发生器18。然后开始消融计划，并在流程期间采集反馈数据（S118）。可以在GUI 38的显示器90上实时对反馈数据可视化，。

40、供临床医师监测流程的进展。通过这种方式，临床医师能够暂停和改变消融计划或完全终止计划。可视化的反馈数据的范例可以包括相对于预期位置、局部温度、完成百分比叠加当前探头位置，相对于实际消融区域显示虚拟消融区等。0049 在完成消融计划之后，生成基于消融计划的随访（follow-up）报告（S120）。执行被处置区域的随访成像扫描。随访报告可以结合实际治疗结果的图像表示，与消融计划的图像表示和/或采集的反馈数据融合，以为临床医师给出定性和定量数据，这些数据对于修改将来的消融计划可能是有用的。亦即，随访报告显示与预计要治疗的PTV的虚拟表示叠加的实际治疗的PTV的虚拟表示。随访报告上显示的其他反馈数据可以包括温度图、探头12的位置、热动力学模拟、消融的紧要且处于风险的结构、运动路径、实际/预期的消融区等。0050 已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解以上详细描述之后可能想到修改和变更。应当将本发明解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们在所附权利要求或其等价要件的范围之内。说明书CN 102781356 A10。

摘要
申请专利号：	CN201080064881.3	申请日：	2010.12.21
公开号：	CN102781356A	公开日：	2012.11.14
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):A61B 18/12申请公布日:20121114\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):A61B 18/12申请日:20101221\|\|\|公开
IPC分类号：	A61B18/12; A61B19/00	主分类号：	A61B18/12
申请人：	皇家飞利浦电子股份有限公司
发明人：	E·E·格林布拉特; K·I·特罗瓦托; T·I·奈保尔; S·维马尼
地址：	荷兰艾恩德霍芬
优先权：	2009.12.30 US 61/290,973
专利代理机构：	永新专利商标代理有限公司 72002	代理人：	王英;刘炳胜
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内容摘要

在一种介入消融治疗规划系统（10）中，成像系统（30）生成位于患者体内的目标体积的图像表示。分割单元（36）分割目标体积中要接收消融治疗的规划的目标体积（42）。规划处理器（40），生成具有一个或多个消融区（44、48、50、52）的消融计划，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积（42），每个消融区具有预定的消融体积，所述预定的消融体积是通过在治疗期间移动消融探头（12）界定的。机器人组件沿着非平稳运动路径引导或控制消融探头（12），以根据预定消融区向目标体积施加消融治疗，运动路径是由轨迹、速度和/或加速度和旋转界定的。

权利要求书

1：一种用于介入消融治疗规划的方法，包括：生成受试者体内目标体积的图像表示；确定要从消融探头（12）接收消融治疗的规划的目标体积（42），所述规划的目标体积界定包括所述目标体积的区域；生成具有一个或多个消融区（44、 48、 50、 52）的消融计划，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积（42），每个消融区具有预定义的消融体积，预定义的消融区是通过在治疗期间移动消融探头界定的。
2：根据权利要求 1 所述的方法，还包括：在由所生成的消融计划界定的初始位置处将所述消融探头（12）定位成邻近所述目标体积；根据所生成的消融计划向所述目标体积施加消融治疗，包括沿着非平稳运动路径移动所述消融探头。
3：根据权利要求 1 和 2 中的任一项所述的方法，其中，每条非平稳运动路径包括：在施加消融治疗期间所述消融探头（12）移动所沿的轨迹；以及所述消融探头沿相关联的轨迹移动的速度和 / 或加速度。
4：根据权利要求 2 和 3 中的任一项所述的方法，还包括：以机器人引导或控制所述消融探头（12）沿着所述非平稳运动路径的轨迹、加速度和旋转中的至少一项中的至少一种。
5：根据权利要求 2-3 中的任一项所述的方法，还包括：在施加消融治疗期间接收反馈数据，所述反馈数据包括所述受试者的功能数据、所述探头（12）的位置数据和所述消融计划的性能数据中的至少一种；以及根据所采集的反馈数据，针对对应的非平稳运动路径，调节所述消融探头（12）的位置、速度或加速度中的所述至少一种。
6：根据权利要求 5 所述的方法，其中，所述功能数据基于血液灌注、血压、心率、呼吸率、温度和组织阻抗中的至少一个；所述位置数据基于所述消融探头（12）相对于 PTV（42）的位置中的至少一个，所述位置数据是经由成像系统（30）采集的；并且所述性能数据基于所述探头（12）的功率输出、频率、温度和阻抗。
7：根据权利要求 2-6 中的任一项所述的方法，还包括：在施加消融治疗之前，确认所生成的消融计划；在根据所确认的消融计划施加消融治疗期间，实时显示所述反馈数据；以及在施加消融治疗之后，根据实际消融的体积和所述 PTV 来显示随访报告。
8：根据权利要求 1-7 中的任一项所述的方法，其中，所述预定义的消融体积包括如下中的至少一项：通过在消融期间以基本恒定速度移动所述消融探头（12）创建的细长管状体积（50）；通过在消融期间使所述消融探头（12）加速和 / 或减速创建的大致圆锥形体积（52）；通过在消融期间移动和旋转弯曲的消融探头（12）创建的螺旋形体积；通过在消融期间使所述消融探头（12）减速然后加速而创建的扁长 / 扁圆球体积；通过在消融期间使消融探头（12）加速然后减速而创建的双曲线形体积；以及 2 通过在消融期间旋转聚焦的所述消融探头（12）创建的半球体积。
9：一种介入消融治疗规划系统（10），包括：成像系统（30），其生成受试者体内目标体积的图像表示；分割单元（36），其确定要接收消融治疗的规划的目标体积（42），所述规划的目标体积界定包括所述目标体积的区域；规划处理器（40），其生成具有一个或多个消融区（44、 48、 50、 52）的消融计划，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积（42），每个消融区具有预定的消融体积，预定的消融区是通过在消融期间移动消融探头（12）界定的。
10：根据权利要求 9 所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：介入装置（24），其在由所生成的消融计划界定的初始位置处将所述消融探头（12）定位成邻近所述目标体积；以及消融源（16），其根据所生成的消融计划，在所述消融探头沿着非平稳运动路径移动时，向所述目标体积施加消融治疗。
11：根据权利要求 10 所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，每条非平稳运动路径包括：在施加消融治疗期间所述消融探头（12）移动所沿的轨迹；以及所述消融探头沿相关联的轨迹移动的速度和 / 或加速度。
12：根据权利要求 10 和 11 中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：机器人组件（70），其引导和 / 或控制所述消融探头沿所述非平稳运动路径的位置、速度、加速度和旋转中的至少一种。
13：根据权利要求 10-12 中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：跟踪单元（62），其在施加所述消融治疗期间接收反馈数据，所述反馈数据包括所述受试者的功能数据、所述探头（12）的位置数据和所述消融计划的性能数据中的至少一种；以及机器人控制器（72），其根据所采集的反馈数据调节所述消融探头（12）的位置、速度或加速度中的所述至少一种。
14：根据权利要求 13 所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，所述功能数据基于血液灌注、血压、心率、呼吸率、温度和组织阻抗中的至少一个；所述位置数据基于所述消融探头（12）相对于 PTV（42）的至少一个位置，所述位置数据是通过成像系统（30）采集的；并且所述性能数据基于所述探头（12）的功率输出、频率、温度和阻抗。
15：根据权利要求 9-13 中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），还包括：图形用户界面（38），其用于在施加消融治疗之前确认所生成的消融计划，在根据所确认的消融计划施加消融治疗期间实时显示反馈数据，并根据实际的消融体积和所述 PTV 来显示随访报告。
16：根据权利要求 9-15 中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，所述消融探头嵌套在所述介入装置的套管（26）之内，所述消融探头（12）和所述套管（26）中的至少一个是能操纵的，所述机器人组件（72）控制所述介入装置的插入点、位置和取向中的至少一个。 3
17：根据权利要求 9-16 中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，所述规划处理器（40）包括存储器（60），所述存储器存储多个预定的消融体积。
18：根据权利要求 9-17 中的任一项所述的介入消融治疗规划系统（10），其中，预定义的消融体积包括如下中的至少一项：通过在消融期间以基本恒定速度移动所述消融探头（12）创建的细长管状体积（50）；通过在消融期间使所述消融探头（12）加速和 / 或减速创建的大致圆锥形体积（52）；通过在消融期间移动并旋转弯曲的消融探头（12）创建的螺旋形体积；通过在消融期间使所述消融探头（12）减速然后加速而创建的扁长 / 扁圆球体积；通过在消融期间使消融探头（12）加速然后减速而创建的双曲线形体积；以及通过在消融期间旋转聚焦的消融探头（12）创建的半球体积。
19：一种利用消融探头生成消融区的方法，包括：确定消融探头的轨迹；确定所述消融探头沿所确定轨迹的非恒定速度分布图；以及在消融探头以所确定的非恒定速度分布图沿所确定的轨迹移动的同时，施加消融治疗。
20：根据权利要求 19 所述的方法，其中，所述消融探头的分布图是线性或非线性中的至少一种。

说明书

动态消融装置
     本申请涉及消融治疗规划。本申请尤其应用于介入射频消融的基于图像的规划和指导。在射频消融（RFA）技术中，使用包括绝缘引线和暴露电极的射频探头将周围组织加热到 50 摄氏度以上。在这一温度下，蛋白质被永久变性，细胞功能被破坏，并且能够见到组织损伤。 RFA 已经在无法手术的中晚期肿瘤的治疗和管理中产生了有前景的结果。通常，探头与射频发生器连接并在预定时间，例如大约 15 分钟或其他适当的时间段内接收大约 460-500kHz 的交流功率，其生成大致类似球体或椭球体的消融区。规划的目标体积（PTV）包括肿瘤加上边缘，边缘大致 1cm 左右。如果 PTV 大于消融区，那么可以使用多次消融来覆盖 PTV。在当前的实践中，外科医生在心中注意到病灶的位置，并在来自基于图像的或其他跟踪方法的引导下插入探头。通常，探头能够被容易地可视化，但目标体积可能始终无法辨别。此外，因为每个探头都非常昂贵，所以常常妨碍外科医生采用具有各种尺寸消融区的多个探头，这样做有利于利用最小数量的探头，通常仅利用一个探头来消融目标体积。
     当能够由单个消融区覆盖 PTV 时， RF 消融之后肿瘤复发率与手术处置的肿瘤相当。然而，对于超过单次消融不能成功覆盖的尺寸的更大 PTV， RF 消融之后的复发率增大。据信这是由于 PTV 消融不完全导致的，因为留下任何未经处置的部分时常会导致活跃的复发。
     利用多次消融覆盖 PTV 的心智练习是复杂的。例如，是单位消融区尺寸 1.7 倍的球形 PTV 需要超过 14 次消融。每次消融通常要花大约 15 分钟，并且这不仅增加了手术和麻醉时间和成本，而且给患者带来更大风险。消融附近的紧要结构带来更大风险，因为操作员错误、器官运动、规划不适当等引起的意外损伤可能对患者造成严重损伤。
     RF 消融流程的成功有赖于向癌性病灶中精确沉积热剂量，同时还避开健康组织，以便使副作用最小化。当外科医生试图在心智上在三维空间中对规划的目标体积进行可视化，同时控制探头以使其精确到达（一个或多个）期望的位置时，会出现困难和潜在的错误。肿瘤形状和尺寸常常是不规则的，并且与探头的球形或椭球形消融区不匹配，于是采用复杂的三维计算和可视化来确定覆盖计划。因为 PTV 的几何复杂性，完美覆盖 PTV 不太可能，将探头操纵到精确位置困难，并且消融时间较长。当前的治疗方法严重依赖于近似，治疗不足或过度治疗的可能性并未消除。治疗不足可能导致肿瘤活跃的复发，最终可能导致死亡。过度治疗导致两个问题：附带损伤和长的流程时间。当消融区的尺寸导致健康组织的过度消融时发生附带损伤。当估计的消融次数大时，导致流程时间长，使得流程对于患者而言长得无法容忍，这通常是因为麻醉风险的原因。
     本申请提供了新的改进型动态消融系统和方法，其克服了上述问题和其他问题。
     根据一个方面，提供了一种用于介入消融治疗规划的方法。生成受试者体内的目标体积的图像表示，从所述图像表示确定要从消融探头接收消融治疗的规划的目标体积。规划的目标体积界定包括受试者的目标体积的区域。生成消融计划以覆盖规划的目标体积。消融计划包括一个或多个消融区，其利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积。每个消融区都具有预定义的消融体积，所述预定义的消融体积是通过消融期间移动消融探头界定
     的。根据另一方面，提供了一种介入消融治疗规划系统。成像系统生成受试者体内的目标体积的图像表示。分割单元从所述图像表示确定要接收消融治疗的规划的目标体积。规划的目标体积界定包括目标体积的区域。规划处理器生成消融计划。消融计划包括一个或多个消融区，利用消融治疗覆盖整个规划的目标体积。每个消融区都具有预定的消融体积，所述预定的消融体积是通过消融期间移动消融探头界定的。
     根据另一方面，提供了一种利用消融探头生成消融区的方法。该方法包括确定消融探头的轨迹；确定所述消融探头沿所确定轨迹的加速度非恒定速度分布图（profile）；以及在消融探头以所确定的非恒定速度分布图沿所确定的轨迹移动的同时，施加消融治疗。
     一个优点在于使治疗持续时间最小化。
     另一优点在于减少了消融规划的目标体积的消融次数。
     另一优点在于在治疗期间识别并避开了紧要区域。
     另一优点在于提高了利用消融治疗覆盖规划的目标体积的精确度。
     另一优点在于使消融区的交叠最小化。
     在阅读和理解下文的详细描述之后，本领域技术人员将认识到本发明的其他优点。
     本发明可以采用各种部件和部件布置，以及各种步骤和步骤安排的形式。附图仅用于图示说明优选实施例，而不应被解释为限制本发明。
     图 1 是介入射频消融治疗规划系统的示意图；
     图 2A-2C 分别图示了规划的目标体积（PTV）和覆盖 PTV 和对应消融区质心的规划的球形消融区；
     图 3A 图示了球形消融区，其中，在时间段 T1 内速度为零；
     图 3B 图示了在时段 T2 内以零速开始，然后在时段 T3 内以固定速度移动探头而界定的圆柱；
     图 3C 图示了在时段 T4 以零速开始消融（针对相同的直径），然后在时段 T5 以渐增的速度（即正加速度）移动探头而界定的圆锥形消融区；
     图 4A 图示了介入装置，即导管，其具有多个嵌套插管和非线性消融探头；
     图 4B 图示了环绕若干禁区沿肿瘤形状收回的嵌套插管，其包含消融探头；
     图 5 图示了展示多个圆锥形消融区的消融探头，可以通过考虑各种旋转和取向来实现；以及
     图 6A 和 6B 图示了用于生成消融治疗计划的方法。
     参考图 1，图示了介入消融治疗规划系统 10。消融规划系统 10 便于生成定量计划，用于执行一个或多个消融规程，以处置患者体内的肿块或病灶。规划包括精确确定消融探头的（一个或多个）位置并生成消融区或形状，使得肿块没有任何未经处置的部分，并且使得固定流程时间之内消融的肿瘤量最大化。系统 10 生成定量消融计划，包括每个消融区的目标位置、取向和运动路径。生成所述计划，以通过利用探头运动中生成的消融形状使覆盖范围最大化，从而使处置整个肿块所需的消融次数最小化。生成的消融计划还标识通往（一个或多个）目标体积的身体外部的一个或多个进入点。可以通过利用机器人组件和 / 或利用图像引导，诸如通过跟踪消融探头的位置，来执行消融。
     系统 10 包括与消融规划系统 14 操作性连接的消融探头 12。在图示的实施例中，消融探头 12 与电源 16 和 RF 发生器 18 以及任何适当的部件操作性连接，以便于递送足以杀死肿瘤细胞的 RF 消融治疗。RF 消融能量用于将相邻组织加热到大约 50 度，导致细胞分解，并由此杀死细胞。在这些条件下，存在着几乎瞬间的细胞蛋白质变性、脂类双层的熔化和 DNA、 RNA 和关键细胞酶的破坏。或者，还想到了其他治疗技术，诸如低温治疗、电灸、高强度聚焦超声、辐射、高剂量辐射等。RF 消融探头 12 包括至少一个电极 20，其向相邻组织发射能量以诱发高热。探头还可以包括温度传感器 22，诸如热敏电阻器、红外测温仪、热电偶等，在治疗期间监测目标体积的温度。在另一实施例中，成像系统提供温度记录数据，例如基于 MRI 的测温法、红外线测温法等。
     通过介入器械 24，诸如导管或窥镜（例如支气管窥镜、腹窥镜、乙状结肠窥镜、结肠镜等）向目标递送消融探头 12。可以使用至少一个嵌套插管 26 游历复杂的解剖结构，以将消融探头 12 递送到目标体积附近。可以用柔性材料，诸如聚碳酸酯塑料、镍钛诺等，来构造嵌套插管 26，并可以从更硬的外鞘展开或收回嵌套插管 26。可以根据规划图像在治疗之前设计套管。
     系统 10 包括成像系统 30，诸如计算机断层摄影（CT）扫描器。或者，系统 10 可以包括其他成像模态，诸如超声、 X 射线荧光透视检查、磁共振成像（MRI）、正电子发射断层摄影（PET）、单质子发射断层摄影（SPECT）等。在另一实施例中，系统 10 包括多种成像模态以进一步细化消融计划或者提供手术中的反馈。成像模态的组合可以包括上述成像模态中的任一种。成像系统 30 生成数据，由成像处理器 32 将所述数据重建成三维（3D）图像表示，并且随后将其存储在存储单元 34 中。能够由分割单元 36 自动或半自动地分割对象，诸如病灶、器官、紧要区域。分割算法，包括对象检测、边缘检测等，存储在存储单元 34 中并由成像处理器 36 执行。在另一实施例中，临床医师可以徒手利用绘制工具在图形用户界面（GUI） 38 上分割或补充机器分割对象。使用各区域的分割来生成规划的目标体积（PTV），所述规划的目标体积描述用于完整覆盖的体区域。 PTV 一般是肿瘤体积加上边缘，边缘一般为 1cm。通过 GUI 38 向临床医师呈现 PTV，用于检验和确认，其中，他们可以调节对象的边界，对紧要区域分类或设置边缘以界定更大 / 更小的 PTV。边缘用于补偿治疗期间可能的变化和 / 或错误。变化和 / 或错误的来源包括肿块周围常常见到的未分辨出微观肿瘤细胞、患者运动、成像分辨率、成像伪影、影响定量规划的离散化误差、肿瘤边界的不确定性、不均匀的热递送（例如，由于血流动力学不均匀）等。
     规划单元 14 的规划处理器 40 分析与 PTV 相关联的数据，尤其是尺度、位置和邻近器官或紧要区域，并针对给定的消融探头确定一组消融区。每个消融区都具有如图 2A-2C 所示的预定义的消融体积，图 2A-2C 分别图示了 PTV 42、覆盖 PTV 的规划球形消融区 44 和对应球形消融区 44 的质心 46。如图 2C 所示，利用全等的消融区覆盖整个目标体积所需的最小消融次数可能很大。为了减少消融区的数量，规划处理器用算法的方式确定不全等的、不对称的和 / 或混合的消融区，它们是通过沿着预定运动路径连续或间歇地移动消融探头以完整覆盖 PTV 来生成的。例如，参考图 3A，利用不动的消融探头生成典型的球形或椭球形消融区 48。或者，参考图 3B，通过在远端或近端平移探头，以基本恒定速度跟随速度分布图，生成外凸球形消融区 50。图 3C 图示了以正速度分布图平移探头以生成圆锥形消融区 52。也想到了其他形状的消融区，诸如扁长 / 扁圆球、抛物体、双曲线体，可以通过不恒定速度实现直径变化的其他形状。
     在一个实施例中，消融探头单向递送消融治疗，诸如对于聚焦 RF 或聚焦超声能量而言，而不是如图 3A-3C 所示那样全向递送。可以通过除向前或向后平移探头之外旋转探头来调制复杂的消融区，以生成诸如馅饼、半球、螺旋等形状。
     在另一实施例中，参考图 4A，消融探头 12 不是直的。探头 12 可以具有固定的、可变的或可变形的弯曲和 / 或扭转以调制各种消融区。可以将消融探头构造成具有弹性鞘，诸如镍钛诺等，其作用于探头以创建弯曲或扭转。还可以通过受控方式从更硬的外鞘缩回或展开探头以生成构思的消融形状。在另一实施例中，消融探头 12 是具有旋转斜面尖端的可操纵针，可以由伺服机构或伺服系统从外部控制它。
     在另一实施例中，参考图 4B，嵌套插管 200 沿着期望路径递送直的 RF 消融探头 12，使其覆盖整个 PTV 202，在若干禁区 204 周围，例如预定的紧要区域和 / 或器官。消融探头 12 的有源部分在封管从最小退回到最大时保持固定长度，缩回实质上是沿着期望路径拖曳远端的消融探头 12。一旦覆盖了 PTV 202，就可以在从身体退回装置时关闭消融装置。通常，从最远的位置向着出口消融肿瘤和 PTV，使得一旦组织被消融，探头不会通过组织缩回，那样会有意外污染肿瘤细胞的风险。返回到图 1，在一个实施例中，规划处理器 40 以算法的方式利用形状分析来确定消融区的形状，以确定哪些几何形状组装在一起来覆盖 PTV，如有必要，并缩放形状的尺寸。可用于相关联的消融探头的几何形状，与形状分析算法一起存储在存储单元 60 上存储的形状描述符数据库中。每个消融区都具有相关联的运动路径、探头沿轨迹的加速度和路径期间探头的旋转，运动路径是消融探头 12 要遵循的包括多个点的轨迹界定的。每个运动路径都作为查找表存储在存储单元 60 中，每一表项都与对应消融区链接。规划处理器 40 根据确定的消融区的形状、取向和尺寸针对探头 12 要遵循的每条运动路径生成点坐标列表。
     或者，规划处理器 40 能够以算法的方式根据消融区形状的几何特性，例如体积、轴、质心、曲率、角度等，为确定的消融区确定运动路径。有一整类的 “覆盖算法” ，或者可以使用不同形状而非椭球体，如在先申请 [(WO/2008/090484)RF ABLATION PLANNER 和公开： “Automated RFA planning for complete coverage of large tumors” ， Proc.SPIE， Vol.7261， 72610D（2009）； doi ： 10.1117/12.811593] 中所述。通过采用关于目标体积和周围组织的生理机能和形态的所有可用先验知识迭代地确定最优运动路径，来为每个个体患者和探头 12 提供最优运动路径。一旦确定了消融区的点坐标，就向 GUI 38 输出消融计划供临床医师批准。
     在另一实施例中，临床医师组合可用消融区的各种形状和尺寸以实现 PTV 的期望覆盖。临床医师通过 GUI 38 接收关于所实现的百分比覆盖和未覆盖区域的位置和百分比的反馈。
     可以由临床医师在 GUI 38 和跟踪系统的辅助下手动地、由机器人组件 70 以机械方式、或者组合机器人引导和手动控制，来执行消融计划。参考图 5，由规划单元确定，或者由临床医师输入介入装置 24 的进入角度和进入点，然后发送给机器人控制器 72。机器人控制器 72 控制机器人组件 70 的子部件，机器人组件 70 还向控制器 72 提供关于子部件的位置的反馈。子部件为介入装置 24 的进入角度 74、进入点 76、插入 / 收回深度 77、旋转 78 及其速率服务或进行引导。机器人组件还为任何嵌套插管连同消融探头的插入 / 收回深度、
     旋转及其速率服务或加以引导。当然，利用已知的配准方法将患者解剖结构与介入装置 24 和消融探头 12 配准。
     可以基于反馈数据，利用机器人控制器 72 执行的控制循环，在流程期间实时调节消融计划的各方面，诸如消融区的形状、运动路径、 PTV 等。反馈数据是功能、位置和 / 或性能数据的复合体。功能数据基于个体患者的生理机能，并且用于基于工作环境的变化来更新消融计划。功能数据能够基于可能影响介入流程的血液灌注、血压、心率、呼吸率、温度、组织阻抗或其他生理参数。例如，患者的血流充当从目标体积抽取热量的热沉，其会使 PTV 的某些部分得不到处置，因为在施加每个消融区期间不会维持大约 50 摄氏度的目标温度。利用已知方法，诸如 MRI、多普勒激光或超声等监测局部灌注的变化，允许规划系统对可能导致温度升高或下降的血流变化做出反应。为了解决介入期间的温度变化问题，规划处理器 40 可以增大 / 减小电源 16 的功率输出、 RF 发生器 18 的频率和 / 或 RF 探头 12 沿预定运动路径的速度。此外，可以在治疗之前由规划处理器 40 使用，例如利用有限元模型（FEM）的热动力模拟，来描述液体或气体流，估计热沉附近，诸如动脉、静脉、肺等的冷却效应。
     位置数据基于包括任何嵌套插管 26 的介入器械 24 和探头 12 相对于 PTV 和患者解剖结构的位置。因此，跟踪单元 62 将探头 12 的当前位置与预期位置进行比较，并且如果不一致，规划处理器 40 调节消融计划，即当前的运动路径，以将探头操纵到预期的位置。如果省略、中断了沿运动路径的任何位置或者消融失败，则记录该位置，并将其作为运动路径上的下一位置重新访问或者在消融完剩余点之后重新访问。可以利用成像技术，诸如针对规划阶段描述的那些技术，或者可以使用独立的成像模态，来实时生成位置数据。例如，可以使用 MRI 或 CT 规划消融治疗，而可以使用 PET、超声、荧光透视检查等生成实时位置数据以及手术内消融进展。应当认识到，也想到了其他成像模态及其组合，并可以基于目标体积，例如肿瘤的恶性程度或范围，来选择成像模态。通过监测 PTV 和介入器械 24、嵌套插管 26 和探头 12 的位置，规划处理器 40 能够检测探头是否到达运动路径的第一点并相应开始消融计划。此外，处理器 40 能够调节探头当前行进所沿的运动路径，以解决患者运动、临床医师差错、规划误差等造成的任何位置变化。如果位置变化超过预定极限，规划处理器能够终止消融计划。
     在另一实施例中，能够使用机器人组件 70 通过报告每个可控子部件的平移和旋转来确定运动路径的结束点，可以通过运动学方法以数学方式组合它们来确定装置尖端的位置。
     在另一实施例中，使用电磁系统通过提供相对于 “场发生器” 的免除位置来跟踪探头 12 的轨迹，然后能够将免除位置与患者的解剖结构、机器人组件 70 和 / 或成像系统 30 配准。将电磁或有源标记装配到消融探头 12、嵌套插管 26 和 / 或介入装置 24。
     性能数据基于消融递送系统的性能。通过监测功率源 16 的功率输出、 RF 发生器 18 的输出频率、温度传感器 20 的实测温度、探头 12 的阻抗变化等实时生成性能数据。例如，消融探头 12 附近局部温度的突然下降可能是由于附近热沉造成的。因此，调节探头运动的速率或停留时间以确保将运动路径上每个点都提升到目标温度，即治疗整个消融区和 PTV。
     规划系统 10 实现了减小消融次数的优点，更重要地，通过利用不对称和 / 或不全等消融区规划消融治疗并利用反馈数据动态控制消融，改善了 PTV 的消融覆盖。参考图 6A，
     首先，利用成像系统 30 采集（S100）目标体积，例如癌性病灶的图像表示。分割单元 36 自动或半自动地分割和勾勒目标体积和紧要结构（S102）。可以通过 GUI 38 向临床医师呈现规划的目标体积（PTV），以供批准，并且如有必要对其加以调节（S104），规划的目标体积包括分割的目标体积加边缘，以及紧要结构。
     一旦已经识别并确认了 PTV 和紧要结构，规划处理器 40 就确定消融计划（S106）。参考图 6B，规划处理器分析 PTV 和周围解剖结构的形状（S108），并针对给定的消融探头确定该组消融区（S110）。根据消融区的形状、尺寸、取向和 / 或位置确定界定对应运动路径并支配探头 12 沿运动路径的速度、加速度和 / 或旋转的点（S112）。
     在生成消融计划之后，将其输出到 GUI 38 并在治疗前在显示单元 90 上可视化，以供临床医师批准， S114。消融计划的各方面可供临床医师利用输入装置 92 通过 GUI 38 进行调节和 / 或批准，输入装置 92 诸如是键盘和鼠标等。这些方面可以包括确定的 PTV、消融区形状、运动路径、紧要结构、热沉、进入点、进入路径、初始位置等。规划处理器 40 还能够生成多个消融计划，临床医师能够从其中，选择最好的计划。任选地，规划处理器 40 能够基于与紧要结构、处于风险中的结构或可能的热沉的邻近性相关的信息提供警告。或者，给定一组由临床医师和患者生理机能和 / 或形态确定的边界条件，规划处理器能够以算法方式选择最优消融计划。
     在另一实施例中，在几乎没有或没有用户干预的情况下确定消融计划。基于规划图像表示调整结合了关于患者的先验知识的目标体积的非特异模型。处理器 40 然后根据规划的目标体积的模型生成最优的消融计划。
     向跟踪单元 62 输出确定的消融区和对应的运动路径，用于对机器人组件 70 进行实时反馈控制（S116）。跟踪基于所述反馈数据，以创建控制循环，支配消融探头 12 的速度、位置和 / 或旋转。规划处理器使用反馈数据来控制电源 16 和 RF 发生器 18。然后开始消融计划，并在流程期间采集反馈数据（S118）。可以在 GUI 38 的显示器 90 上实时对反馈数据可视化，供临床医师监测流程的进展。通过这种方式，临床医师能够暂停和改变消融计划或完全终止计划。可视化的反馈数据的范例可以包括相对于预期位置、局部温度、完成百分比叠加当前探头位置，相对于实际消融区域显示虚拟消融区等。
     在完成消融计划之后，生成基于消融计划的随访（follow-up）报告（S120）。执行被处置区域的随访成像扫描。随访报告可以结合实际治疗结果的图像表示，与消融计划的图像表示和 / 或采集的反馈数据融合，以为临床医师给出定性和定量数据，这些数据对于修改将来的消融计划可能是有用的。亦即，随访报告显示与预计要治疗的 PTV 的虚拟表示叠加的实际治疗的 PTV 的虚拟表示。随访报告上显示的其他反馈数据可以包括温度图、探头 12 的位置、热动力学模拟、消融的紧要且处于风险的结构、运动路径、实际 / 预期的消融区等。
     已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解以上详细描述之后可能想到修改和变更。应当将本发明解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们在所附权利要求或其等价要件的范围之内。