ГРАФИЧЕСКИЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ
GRAPHICAL USER INTERFACE FOR MEDICAL INSTRUMENTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к графическим пользовательским интерфейсам для управления медицинскими инструментами, в частности к отображению медицинских изображений на дисплее для уменьшения когнитивной нагрузки в отношении прекращения или приостановки лечения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Движение тканей, например вследствие дыхательного или перистальтического движения, создает нежелательные побочные эффекты и снижает эффективность устройства терапии, не связанного с данным движением. Такими устройствами являются, например, линейный ускоритель и преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Автоматическая коррекция движения пытается удалить недостатки, связанные с движением, в отношении плана терапии. Такая коррекция может быть выполнена с помощью внешних датчиков (например, датчиков дыхания/ЭКГ) или модальностей визуализации (МРТ, ультразвук, включая МРТ-навигаторы и УЗ спекл-трекинг).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предлагает медицинский инструмент и компьютерный программный продукт в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, аспекты настоящего изобретения могут быть воплощены в виде устройства, способа или компьютерного программного продукта. Соответственно, аспекты настоящего изобретения могут принимать форму полностью аппаратного варианта осуществления, полностью программного варианта осуществления (включая программно-аппаратное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокод и т.д.) или варианта осуществления, объединяющего программный и аппаратный аспекты, которые могут, как правило, все вместе называться в настоящем документе «схемой», «модулем» или «системой». Кроме того, аспекты настоящего изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта, воплощенного на одном или более машиночитаемых носителях, имеющих исполнимый компьютером код, воплощенный на них.
Может быть использована любая комбинация одного или более машиночитаемых носителей. Машиночитаемый носитель может представлять собой машиночитаемый сигнальный носитель или машиночитаемый носитель данных. 'Машиночитаемый носитель данных', как используется в настоящем документе, охватывает все материальные носители данных, которые могут хранить команды, которые являются исполняемыми процессором вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель данных может рассматриваться как постоянный машиночитаемый носитель данных. Машиночитаемый носитель данных может также рассматриваться как материальный машиночитаемый носитель. В некоторых вариантах осуществления машиночитаемый носитель данных может также быть способен хранить данные, которые могут быть доступны для процессора вычислительного устройства. Примеры машиночитаемых носителей данных включают, но без ограничения: гибкий диск, накопитель на магнитных жестких дисках, твердотельный жесткий диск, флеш-память, USB флэш-накопитель, память с произвольным доступом (RAM), память, доступную только для чтения (ROM), оптический диск, магнитооптический диск и регистровый файл процессора. Примеры оптических дисков включают компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например диски CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R. Термин машиночитаемый носитель данных также относится к различным типам носителей для записи, пригодных для доступа со стороны компьютерного устройства посредством сети или линии связи. Например, данные можно извлекать через модем, через интернет или через локальную сеть. Исполняемый компьютером код, воплощенный на машиночитаемом носителе, можно передавать с использованием любого соответствующего носителя, включая, но без ограничения, беспроводную, проводную, оптоволоконный кабель, РЧ и т.д., или любую подходящую комбинацию вышеперечисленного.
Машиночитаемый сигнальный носитель может включать распространяющийся сигнал данных с исполнимым компьютером кодом, воплощенным в нем например, в основной полосе частот или как часть несущей волны. Такой распространяющийся сигнал может принимать любую из множества форм, включая, но без ограничения, электромагнитную, оптическую или любую их подходящую комбинацию. Машиночитаемый сигнальный носитель может представлять собой любой машиночитаемый носитель, который не является машиночитаемым носителем данных, и который может передавать, распространять или переносить программу для использования посредством или в соединении с системой, устройством или прибором выполнения команд.
'Компьютерная память' или 'память' является примером машиночитаемого носителя данных. Компьютерная память представляет собой любую память, которая непосредственно доступна процессору. 'Компьютерное устройство хранения' или 'устройство хранения' является другим примером машиночитаемого носителя данных. Компьютерное устройство хранения представляет собой любой энергонезависимый машиночитаемый носитель данных. В некоторых вариантах осуществления компьютерное устройство хранения может также являться компьютерной памятью или наоборот.
'Процессор', как используется в настоящем описании, охватывает электронный компонент, который способен выполнять программу, или машинно-исполнимые команды, или исполнимый компьютером код. Упоминания вычислительного устройства, содержащего «процессор», следует интерпретировать как, возможно, содержащие более чем один процессор или процессорное ядро. Процессор может, например, представлять собой многоядерный процессор. Процессором может также называться группа процессоров, расположенная в одной компьютерной системе или распределенная между множеством компьютерных систем. Термин вычислительное устройство следует также интерпретировать как, возможно, относящийся к группе или сети вычислительных устройств, причем каждое содержит процессор или процессоры. Исполнимый компьютером код может выполняться множеством процессоров, которые могут быть расположены в одном вычислительном устройстве, или которые могут даже быть распределены между множеством вычислительных устройств.
Исполнимый компьютером код может содержать машинно-исполнимые команды или программу, которая побуждает процессор осуществлять аспект настоящего изобретения. Исполнимый компьютером код для выполнения операций для аспектов настоящего изобретения может быть написан на любой комбинации одного или нескольких языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, такой как Java, Smalltalk, C++ или тому подобное, и обычные процедурные языки программирования, такие как язык программирования «C» или схожие языки программирования, и скомпилирован в машинно-исполнимые команды. В некоторых случаях исполнимый компьютером код может иметь форму языка высокого уровня или предварительно скомпилированную форму и использоваться в сочетании с интерпретатором, который генерирует машинно-исполнимые команды на лету.
Исполнимый компьютером код может выполняться полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как автономный пакет программного обеспечения, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере или полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем случае удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя через любой тип сети, включая локальную вычислительную сеть (LAN) или глобальную сеть (WAN), или может быть осуществлено соединение с внешним компьютером (например, через интернет с помощью поставщика услуг интернета).
Аспекты настоящего изобретения описаны со ссылкой на структурную схему, иллюстрации и/или блок-схемы способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что каждый блок или часть блоков структурной схемы, иллюстраций и/или блок-схем могут быть реализованы с помощью команд компьютерной программы в форме исполнимого компьютером кода, когда это применимо. Следует также понимать, что, когда они не являются взаимоисключающими, комбинации блоков в различных структурных схемах, иллюстрациях и/или блок-схемах могут быть объединены. Данные команды компьютерной программы могут быть предоставлены процессору компьютера общего назначения, специализированного компьютера или другого программируемого устройства обработки данных для создания машины, так что команды, которые выполняются посредством процессора компьютера или другого программируемого устройства обработки данных, создают средство для воплощения функций/действий, определенных в блоке или блоках структурной схемы и/или блок-схемы.
Эти команды компьютерной программы могут также храниться в машиночитаемом носителе, который может управлять компьютером, другим программируемым устройством обработки данных или другими устройствами таким образом, чтобы они функционировали определенным образом, так что команды, сохраненные на машиночитаемом носителе, производят готовое изделие, включая команды, которые реализуют функцию/действие, определенное в блоке или блоках структурной схемы и/или блок-схемы.
Команды компьютерной программы могут также быть загружены на компьютер, другое программируемое устройство обработки данных или другие устройства, чтобы вызвать осуществление ряда рабочих операций на компьютере, другом программируемом устройстве или других устройствах для создания реализуемого компьютером процесса, так что команды, которые выполняются на компьютере или другом программируемом устройстве, обеспечивают процессы для реализации функций/действий, определенных в блоке или блоках структурной схемы и/или блок-схемы.
'Пользовательский интерфейс', как используется в настоящем документе, представляет собой интерфейс, который позволяет пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. 'Пользовательский интерфейс' может также называться 'устройство для взаимодействия с человеком'. Пользовательский интерфейс может предоставлять информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Пользовательский интерфейс может позволять получение компьютером ввода от оператора и может предоставлять пользователю вывод от компьютера. Другими словами, пользовательский интерфейс может позволять оператору управлять или манипулировать компьютером, и данный интерфейс может позволять компьютеру показывать результат операторского управления или манипуляции. Отображение данных или информации на дисплее или графическом пользовательском интерфейсе является примером предоставления информации оператору. Получение данных посредством клавиатуры, мыши, трекбола, сенсорной панели, тензометрического джойстика, графического планшета, джойстика, геймпада, веб-камеры, гарнитуры, переключателей скорости, рулевого колеса, педалей, перчатки виртуальной реальности, танцевального коврика, устройства дистанционного управления и акселерометра являются примерами компонентов пользовательского интерфейса, которые позволяют получение информации или данных от оператора.
'Аппаратный интерфейс', как используется в настоящем документе, охватывает интерфейс, который позволяет процессору компьютерной системы взаимодействовать с и/или управлять внешним вычислительным прибором и/или устройством. Аппаратный интерфейс может позволять процессору посылать управляющие сигналы или команды на внешний вычислительный прибор и/или устройство. Аппаратный интерфейс может также позволять процессору обмениваться данными с внешним вычислительным прибором и/или устройством. Примеры аппаратного интерфейса включают, но без ограничения: универсальную последовательную шину, порт IEEE 1394, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS-232, порт IEEE-488, соединение Bluetooth, беспроводное соединение с локальной сетью, соединение TCP/IP, соединение Ethernet, интерфейс управляющего напряжения, интерфейс MIDI, интерфейс аналогового ввода и интерфейс цифрового ввода.
'Дисплей' или 'дисплейное устройство', как используется в настоящем документе, охватывает устройство вывода или пользовательский интерфейс, приспособленный для отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные, аудио и/или тактильные данные. Примеры дисплея включают, но без ограничения: монитор компьютера, телевизионный экран, сенсорный экран, сенсорный электронный дисплей, экран Брайля, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), запоминающую трубку, бистабильный дисплей, электронную бумагу, векторный дисплей, плоскоэкранный дисплей, вакуумный флюоресцентный дисплей (VF), дисплеи на светоизлучающих диодах (СИД), электролюминесцентный дисплей (ELD), плазменные панели (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), дисплеи на органических светоизлучающих диодах (OLED), проектор и головной дисплей.
Данные медицинских изображений определяют в настоящем документе как двух- или трехмерные данные, которые были получены с помощью сканера для медицинской визуализации. Сканер для медицинской визуализации определяют в настоящем документе как устройство, приспособленное для получения информации о физической структуре пациента, и создает наборы данных двухмерных или трехмерных медицинских изображений. Данные медицинских изображений можно использовать для создания визуализаций, которые используются врачом для постановки диагноза. Данная визуализация может быть осуществлена с помощью компьютера.
Данные магнитного резонанса (МР) определяют в настоящем документе как измерения радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, зафиксированные с помощью антенны магнитно-резонансного устройства во время магнитно-резонансного томографического сканирования. Магнитно-резонансные данные являются примером данных медицинских изображений. Магнитно-резонансное томографическое (МРТ) изображение определяют в настоящем документе как реконструированную двух- или трехмерную визуализацию анатомических данных, содержащихся в магнитно-резонансных томографических данных. Данная визуализация может выполняться с помощью компьютера.
Магнитно-резонансные данные могут содержать измерения радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, зафиксированные с помощью антенны магнитно-резонансного устройства во время магнитно-резонансного томографического сканирования, которые содержат информацию, которая может использоваться для магнитно-резонансной термометрии. Магнитно-резонансная термометрия функционирует посредством измерения изменений чувствительных к температуре параметров. Примерами параметров, которые можно измерять во время магнитно-резонансной термометрии, являются: сдвиг частоты протонного резонанса, коэффициент диффузии, или для измерения температуры с применением магнитного резонанса можно использовать изменения времени релаксации T1 и/или T2. Сдвиг частоты протонного резонанса является зависимым от температуры, поскольку магнитное поле, которое воспринимают отдельные протоны, атомы водорода, зависит от окружающей молекулярный структуры. Повышение температуры снижает молекулярное экранирование вследствие воздействия температуры на водородные связи. Это ведет к температурной зависимости протонной резонансной частоты.
Протонная плотность линейно зависит от равновесной намагниченности. Следовательно, можно определять изменения температуры по взвешенным по протонной плотности изображениям.
Времена релаксации T1, T2 и T2 со звездочкой (в некоторых случаях записывается как T2*) также являются зависимыми от температуры. Следовательно, для построения тепловых или температурных карт можно использовать реконструкцию взвешенных по T1, T2 и T2 со звездочкой изображений.
Температура также воздействует на броуновское движение молекул в водном растворе. Следовательно, для измерения температуры можно использовать импульсные последовательности, которые позволяют измерять коэффициент диффузии, такие как импульсное спиновое эхо с диффузионными градиентами.
Одним из наиболее полезных способов измерения температуры с применением магнитного резонанса является измерение сдвига протонной резонансной частоты (PRF) протонов воды. Резонансная частота протонов является зависимой от температуры. Когда в вокселе изменяется температура, сдвиг частоты приводит к изменению измеряемой фазы протонов воды. Таким образом может быть определено изменение температуры между двумя фазовыми изображениями. Данный способ определения температуры обладает тем преимуществом, что он является относительно быстрым по сравнению с другими способами. Способ PRF рассмотрен в настоящем описании более подробно, чем другие способы. Тем не менее, способы и методы, рассмотренные в настоящем описании, также применимы к другим способам проведения термометрии с помощью магнитно-резонансной томографии.
Спектроскопические магнитно-резонансные данные определяют в настоящем документе как записанные измерения радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, зафиксированные с помощью антенны магнитно-резонансного устройства во время магнитно-резонансного томографического сканирования, которые содержат информацию, которую характеризуют несколько резонансных пиков.
Спектроскопические магнитно-резонансные данные можно, например, использовать для осуществления основанного на протонной спектроскопической (PS) визуализации способа картирования температуры, который может создавать температурные карты по абсолютной шкале. Данную температурную карту по абсолютной шкале можно, следовательно, использовать для осуществления температурной калибровки. Данный способ основан на физических принципах температурной зависимости сдвига резонанса протонов воды, как и способ частоты протонного резонанса, но способ получения данных отличается: сдвиг частоты вычисляют из спектров магнитного резонанса. Сдвиг вычисляют из разницы в положении протонных пиков воды и эталона. В качестве эталона можно, например, использовать протоны в липидах, поскольку, как известно, их резонансная частота почти не зависит от температуры, тогда как пик протонов воды линейно зависит от температуры. Это может быть осуществлено в вокселах, где присутствуют оба типа тканей. Если вода и липиды не присутствуют в одном и том же вокселе, можно попытаться использовать в качестве эталона какой-либо другой тип ткани, отличный от липидов. В случае неудачи могут иметь место некоторые вокселы, в которых эталонные пики и, следовательно, данные о температуре не доступны. Для разрешения данной ситуации можно использовать интерполяцию и/или температурную фильтрацию, поскольку обычно не ожидается, что температура тела будет быстро пространственно изменяться, с очевидным исключением высоко локализованного повышения температуры, обычно вызываемого тепловой терапией. Использование эталонных пиков делает данный способ относительно независимым от дрейфов поля или движения между сканированиями. Поскольку при существующих методах сканирование занимает время по меньшей мере порядка одной минуты, способ PS подвержен движению между сканированиями или изменению температуры во время сканирования. В случае, когда температура постоянна или изменение температуры мало как во времени, так и в пространстве, данный способ способен производить полезную информацию. Например, с высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком под контролем магнитно-резонансной томографии (MR-HIFU) способ PS можно использовать для предоставления фактического распределения температуры тела перед началом MR-HIFU или другого температурного лечения в отличие от использования пространственно однородный начальной температуры, получаемой как базовая температура тела, измеренная с помощью температурного зонда. Альтернативно, способ PS можно использовать в качестве проверки достоверности кумулятивной температуры между сеансами теплового лечения за пределами области лечения.
'Ультразвуковое окно', как используется в настоящем документе, охватывает окно, которое эффективно прозрачно для ультразвуковых волн или энергии. Как правило, в качестве ультразвукового окна используют тонкую пленку или мембрану. Ультразвуковое окно может, например, быть изготовлено из тонкой мембраны из BoPET (двуосно-ориентированного полиэтилентерефталата).
В одном аспекте настоящее изобретение предлагает медицинский инструмент, содержащий систему медицинской визуализации для получения данных медицинских изображений из зоны визуализации. Медицинский инструмент дополнительно содержит систему лечения для передачи энергии в зону лечения. Зона лечения расположена в пределах зоны визуализации. Система лечения выполнена с возможностью передачи энергии в субъект. Система лечения может передавать энергию в зону лечения различными способами. Например, система лечения может передавать энергию, используя радиочастоту, микроволны, тепло или излучение для передачи энергии в зону лечения. Медицинский инструмент дополнительно содержит дисплей для отображения графического пользовательского интерфейса для оператора. Графический пользовательский интерфейс выполнен с возможностью получения команды остановки. Команда остановки, как используется в настоящем документе, охватывает команду, которая побуждает систему лечения останавливать и/или задерживать передачу энергии в зону лечения. Медицинский инструмент дополнительно содержит процессор для управления медицинским инструментом. Медицинский инструмент дополнительно содержит запоминающее устройство для хранения машинно-исполняемых команд для выполнения процессором. Выполнение команд побуждает процессор получать выбор опорного местоположения. Опорное местоположение может представлять собой конкретную точку, область или объем субъекта. В некоторых случаях опорное местоположение может представлять собой зону лечения.
Выполнение команд дополнительно побуждает процессор получать выбор одного или нескольких анатомических ориентиров. Анатомический ориентир, как используется в настоящем документе, может охватывать область анатомии субъекта, которая идентифицируется посредством анатомического ориентира. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно управлять системой лечения таким образом, чтобы передавать энергию в субъект в соответствии с планом лечения. План лечения может быть введен в медицинский инструмент оператором, или план лечения может быть подготовлен заранее. План лечения содержит или команды для работы системы лечения, или другие подробности, которые могут быть использованы для генерации управляющих команд для системы лечения. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно управлять системой медицинской визуализации так, чтобы получать данные медицинских изображений. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно реконструировать медицинское изображение, используя данные медицинских изображений. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор определять данные о кумулятивной дозе по меньшей мере частично из управления системой лечения таким образом, чтобы передавать энергию в субъект. Данные, которые используются для генерации или определения данных о кумулятивной дозе, могут, например, поступать из плана лечения, или они могут также поступать в виде обратной связи от управляющих параметров, изображений или датчиков, которые являются частью системы лечения. Данные о кумулятивной дозе совмещают с медицинским изображением.
Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно определять первое совмещение, которое совмещает опорное местоположение с медицинским изображением. Первое совмещение может представлять собой смещение или картирование, которое используют для определения местоположения медицинского изображения. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно определять второе совмещение, которое совмещает один или несколько анатомических ориентиров с медицинским изображением. Другими словами, второе совмещение может использоваться для указания положения анатомических ориентиров на медицинском изображении.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно отображать медицинское изображение на графическом пользовательском интерфейсе, используя первое совмещение для помещения опорного местоположения в предварительно определенное положение на графическом пользовательском интерфейсе. Медицинское изображение отображается, или часть медицинского изображения отображается на графическом пользовательском интерфейсе. Первое совмещение используется для смещения или трансформации медицинского изображения таким образом, что опорное местоположение оказывается в известном или предварительно определенном местоположении на графическом пользовательском интерфейсе. Например, если субъект двигается, опорное местоположение будет, тем не менее, всегда отображаться в том же самом положении на графическом пользовательском интерфейсе.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать представление одного или нескольких анатомических ориентиров на графическом пользовательском интерфейсе, используя второе совмещение. Например, оператор или доктор может не распознать местоположение анатомической структуры, используя только медицинское изображение. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно отображать представление одного или нескольких анатомических ориентиров на графическом пользовательском интерфейсе, используя второе совмещение. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать данные о кумулятивной дозе на графическом пользовательском интерфейсе. Данные о кумулятивной дозе накладывают на медицинское изображение. Когда данные о кумулятивной дозе совмещают с медицинским изображением, данные о кумулятивной дозе отображается в местоположении поверх медицинского изображения, так что доктор или оператор знает, чем является кумулятивная доза. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор управлять системой медицинской визуализации таким образом, чтобы останавливать передачу энергии в субъект, если от графического пользовательского интерфейса получена команда остановки.
Данный вариант осуществления может быть полезным, поскольку при предоставлении данных, как описано выше, отображаемых на графическом пользовательском интерфейсе, и при предоставлении графического пользовательского интерфейса, который выполнен с возможностью получения команды остановки, когнитивная нагрузка ручного прекращения или приостановки работы системы лечения пользователем значительно уменьшается.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор получать данные о положении и данные об ориентации плоскости отображения от пользовательского интерфейса. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор интерполировать данные медицинских изображений для отображения срезов мультипланарной реконструкции на графическом пользовательском интерфейсе, используя данные о положении и ориентации отображения.
Данный вариант осуществления может быть полезным, поскольку использование интерполированных данных изображений, определенных по отображаемому положению плоскости, предоставляет пользователю изображение, которое дополнительно уменьшает когнитивную нагрузку принятия или выполнения решения об остановке пользовательским интерфейсом соникации или нагрева.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать средство отображения шаблона на графическом пользовательском интерфейсе. Средство отображения шаблона выполнено с возможностью выбора по меньшей мере одного шаблонного положения плоскости отображения. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать медицинское изображение в соответствии с по меньшей мере одним шаблонным положением плоскости отображения, используя целевые зоны и/или анатомические ориентиры в качестве параметров шаблона для автоматического позиционирования положений плоскости отображения.
В другом варианте осуществления шаблонные плоскости отображения представляют собой изображения луча линейного ускорителя, то есть плоскости, которые отцентрированы на целевой зоне и ориентированы под фиксированными углами гентри для покрывания мишени с различных направлений, и параметром шаблона является совмещение целевой зоны. В результате, если целевая зона сдвигается, и плоскости отображаются заново, изображения луча видны по центру целевой зоны. Данный вариант осуществления может быть полезным, поскольку движение изображений луча вместе с целевой зоной уменьшает когнитивную нагрузку, поскольку пользователь не вынужден мысленно стабилизировать мигающие изображения, когда мишень сдвигается в плоскости отображения и из них.
В другом варианте осуществления шаблонная плоскость выполнена с возможностью отображения расстояния между опорным местоположением и по меньшей мере одним из одного или нескольких анатомических ориентиров. Данный вариант осуществления может быть полезным, поскольку предоставление числа может дополнительно уменьшать когнитивную нагрузку работы с графическим пользовательским интерфейсом.
В другом варианте осуществления шаблонная плоскость отображения выполнена с возможностью отображения расстояния между опорным местоположением и по меньшей мере одним из одного или нескольких анатомических ориентиров. В некоторых вариантах осуществления оно может являться кратчайшим расстоянием между наиболее пострадавшей частью анатомической структуры независимо от соответствующего положения плоскости просмотра.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор определять плоскость отображения, содержащую опорное местоположение и по меньшей мере один из одного или нескольких анатомических ориентиров. Медицинское изображение по меньшей мере частично отображается на данной плоскости отображения.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать один или несколько объектов, служащих анатомическими ориентирами, так что положение одного или нескольких анатомических ориентиров отображается в течение нескольких периодов времени. Воплощение данного варианта осуществления может в некоторых случаях вызывать смазывание или многократный показ изображения анатомического ориентира. Анатомический ориентир можно также показывать с историей отслеживания и необязательной временной фильтрацией изображений. Объект показан смазанным кумулятивным наложением данных отслеживания.
В другом варианте осуществления память дополнительно содержит четырехмерный набор изображений, характеризующий субъект. Это могут быть, например, предварительно собранные данные медицинских изображений, полученные в более ранний период времени или во время осмотра для планирования лечения субъекта. Один или несколько анатомических ориентиров и опорное местоположение совмещают с четырехмерным набором изображений. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор определять данные о положении, используя данные медицинских изображений. Данные о положении характеризуют циклическое движение субъекта. Данные о положении, как используется в настоящем документе, охватывают любые данные, которые могут быть использованы для определения циклического характера движения субъекта. Например, в магнитно-резонансной томографии данные о положении могут, например посредством навигатора или небольшой области субъекта, быть изображены и использованы для выведения общего движения или внутреннего движения субъекта. Например, положение диафрагмы может быть использовано для определения фазы дыхания субъекта. Аналогичные измерения также могут быть использованы для определения положения сердца субъекта.
Выполнение команд дополнительно побуждает процессор выбирать трехмерный поднабор четырехмерного набора изображений, используя данные о положении. На данном этапе данные о положении используют для определения того, где в циклическом движении субъекта субъект находится в настоящий момент, и выбора трехмерного поднабора, который этому соответствует. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать трехмерный поднабор и один или несколько анатомических ориентиров в виде одного изображения на графическом пользовательском интерфейсе. Опорное местоположение расположено во втором предварительно определенном местоположении на графическом пользовательском интерфейсе. Это может быть полезно в некоторых случаях, когда нельзя получать данные медицинских изображений достаточно быстро для того, чтобы всегда демонстрировать ясное изображение субъекта. Например, данные медицинских изображений можно использовать для простого определения того, где субъект находится в циклическом движении, и последующего выбора соответствующих данных.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно замещать по меньшей мере часть четырехмерного набора изображений медицинским изображением. Во время сеанса работы системы система медицинской визуализации может получать данные медицинских изображений, которые обладают достаточно высоким разрешением, так что части четырехмерного набора изображений могут быть замещены.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать один или несколько анатомических ориентиров, так что положение одного или нескольких анатомических ориентиров отображается в течение по меньшей мере полного периода циклического движения субъекта. Это может быть чрезвычайно полезно, поскольку, когда энергию передают в зону лечения, части субъекта могут циклически двигаться. Благодаря изображению анатомических ориентиров в течение полного периода оператор может лучше оценить, будет ли область, указываемая анатомическим ориентиром, двигаться или взаимодействовать с зоной лечения.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор детектировать сбой, характеризующий сбой при определении второго совмещения и/или сбой при определении данных о кумулятивной дозе. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать уведомление о сбое на графическом пользовательском интерфейсе, если детектирован сбой. Например, пользователь может получать уведомления о сбоях при коррекции движения или проблемах с определением воздействия терапии. Это может происходить, когда автоматическое отслеживание органа и/или ткани не может локализовать или определить с достаточный точностью местоположение и/или форму отслеживаемого объекта. Это может также происходить, когда алгоритм, вычисляющий воздействие, не может получить результат. В некоторых вариантах осуществления уведомление может представлять собой предупреждающий знак или пиктограмму, отображаемые на графическом пользовательском интерфейсе.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор детектировать сбой при отслеживании, характеризующий сбой при совмещении данных о кумулятивной дозе и/или совмещении одного или нескольких анатомических ориентиров с медицинским изображением. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать модифицированные данные о кумулятивной дозе и/или представление на графическом пользовательском интерфейсе, если детектирован сбой при отслеживании. Например, пользователь может получать уведомление о сбое при коррекции движения одного или нескольких анатомических ориентиров или данных о кумулятивной дозе. Один или несколько из данных объектов могут быть показаны замороженными, то есть они не двигаются, и с помощью иного стиля линий. Например, они могут быть изображены пунктирными линиями и/или иметь другие цвета для отличения их от объектов, которые отслеживаются правильно.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему высокочастотного нагрева.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему микроволновой абляции.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему гипертермической терапии.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему лазерной абляции.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему инфракрасной абляции.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему нагрева тканей.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему радиационной терапии.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой гамма-нож.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему лечения заряженными частицами. В данном варианте осуществления заряженные частицы ускоряют и направляют на зону лечения.
В другом варианте осуществления система лечения представляет собой систему радиотерапевтического лечения.
В другом варианте осуществления система медицинской визуализации представляет собой систему компьютерной томографии.
В другом варианте осуществления система медицинской визуализации представляет собой систему магнитно-резонансной томографии.
В другом варианте осуществления система медицинской визуализации представляет собой диагностическую систему ультразвуковой визуализации.
В другом варианте осуществления система медицинской визуализации представляет собой систему магнитно-резонансной томографии. Система лечения представляет собой систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Система магнитно-резонансной томографии дополнительно выполнена с возможностью получения тепловых магнитно-резонансных данных. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор управлять системой магнитно-резонансной томографии таким образом, чтобы получать тепловые магнитно-резонансные данные визуализации. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор определять карту тепловой дозы из тепловых магнитно-резонансных данных. Данные о кумулятивной дозе определяют из карты тепловой дозы.
В другом варианте осуществления выполнение команд дополнительно побуждает процессор совмещать данные о состоянии лечения с медицинским изображением. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор отображать данные о состоянии лечения на графическом пользовательском интерфейсе. Данные о состоянии лечения накладывают на медицинское изображение. Данные о состоянии лечения могут содержать любое одно из следующего: предсказательную модель движения зоны лечения, положение лепестков многолепесткового коллиматора по отношению к лучу, наложенное на медицинское изображение, изодозные кривые из плана лечения, контур мишени внутри субъекта, критические анатомические структуры и их комбинации.
В другом аспекте настоящее изобретение предлагает компьютерный программный продукт, содержащий команды для выполнения процессором, управляющим медицинским инструментом. Медицинский инструмент содержит систему медицинской визуализации для получения данных медицинских изображений из зоны визуализации. Медицинский инструмент дополнительно содержит систему лечения для передачи энергии в зону лечения. Зона лечения расположена в пределах зоны визуализации. Система лечения выполнена с возможностью передачи энергии в субъект. Медицинский инструмент дополнительно содержит дисплей для отображения графического пользовательского интерфейса для оператора. Графический пользовательский интерфейс выполнен с возможностью получения команды остановки. Выполнение команд побуждает процессор получать выбор опорного местоположения. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор получать выбор одного или нескольких анатомических ориентиров.
Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно управлять системой лечения таким образом, чтобы передавать энергию в субъект в соответствии с планом лечения. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно управлять системой медицинской визуализации таким образом, чтобы получать данные медицинских изображений. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно реконструировать медицинское изображение, используя данные медицинских изображений. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно определять данные о кумулятивной дозе по меньшей мере частично из управления системой лечения таким образом, чтобы передавать энергию в субъект, причем данные о кумулятивной дозе совмещают с медицинским изображением. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно определять первое совмещение, которое совмещает опорное местоположение медицинского изображения.
Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно определять второе совмещение, которое совмещает один или несколько анатомических ориентиров с медицинским изображением. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно отображать медицинское изображение на графическом пользовательском интерфейсе, используя первое совмещение для помещения опорного местоположения в предварительно определенное положение на графическом пользовательском интерфейсе. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно отображать представление одного или нескольких анатомических ориентиров на графическом пользовательском интерфейсе, используя второе совмещение. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно отображать данные о кумулятивной дозе на графическом пользовательском интерфейсе. Данные о кумулятивной дозе накладывают на медицинское изображение. Выполнение команд дополнительно побуждает процессор многократно управлять системой медицинской визуализации таким образом, чтобы останавливать передачу энергии в субъект, если от графического пользовательского интерфейса получена команда остановки.
Следует понимать, что один или несколько из вышеупомянутых вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть объединены при условии, что комбинированные варианты осуществления не являются взаимоисключающими.
Краткое описание чертежей
Далее будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, только в качестве примера и со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 показывает блок-схему, которая иллюстрирует способ в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 иллюстрирует медицинский инструмент в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 иллюстрирует медицинский инструмент в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 показывает плоскость отображения, которая может быть внедрена в графический пользовательский интерфейс;
фиг. 5 иллюстрирует средство изменения плоскости отображения, которое может быть включено в графический пользовательский интерфейс в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 иллюстрирует шаблоны, которые могут быть выбраны с помощью графического пользовательского интерфейса;
фиг. 7 иллюстрирует множество плоскостей визуализации, положение которых может быть определено относительно опорной точки;
фиг. 8 иллюстрирует выбор плоскости просмотра;
фиг. 9 иллюстрирует другой пример графического пользовательского интерфейса;
фиг. 10 иллюстрирует, как графические объекты могут отображаться на графическом пользовательском интерфейсе;
фиг. 11 иллюстрирует способ показа периодического движения объекта на графическом пользовательском интерфейсе; и
фиг. 12 иллюстрирует способ отображения анатомического ориентира для иллюстрации его движения с течением времени.
Подробное описание вариантов осуществления
Одинаково пронумерованные элементы на данных фигурах или являются эквивалентными элементами, или выполняют одну и ту же функцию. Элементы, которые были рассмотрены ранее, не обязательно будут рассмотрены в связи с последующими фигурами, если их функция эквивалентна.
Фиг. 1 показывает блок-схему, которая иллюстрирует способ в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В начале на этапе 100 получают опорное местоположение. Оно может, например, быть получено от графического пользовательского интерфейса, или могут иметь место данные, которые получены из памяти или из другой компьютерной системы. Аналогичным образом, на этапе 102 получают анатомические ориентиры. Анатомические ориентиры могут также быть получены таким же образом, каким было получено опорное местоположение. В некоторых вариантах осуществления опорное местоположение и анатомические ориентиры получают как часть плана лечения. Затем на этапе 104 энергию передают в зону лечения, используя систему лечения. Затем на этапе 106 получают данные медицинских изображений. Этапы 104 и 106 могут быть осуществлены одновременно или осуществлены в любом порядке по отношению друг ко другу.
Затем на этапе 108 медицинское изображение реконструируют из данных медицинских изображений. Затем на этапе 110 определяют данные о кумулятивной дозе. Их можно, например, определять, используя данные из плана лечения, обратную связь от системы лечения или из измерений, сделанных с помощью данных медицинских изображений. Затем на этапе 112 определяют первое совмещение, используя медицинское изображение. Затем на этапе 114 определяют второе совмещение, используя медицинское изображение. Первое совмещение определяет местоположение опорного местоположения на медицинском изображении. Второе совмещение определяет местоположение одного или нескольких анатомических ориентиров на медицинском изображении. Затем на этапе 116 медицинское изображение отображают на графическом пользовательском интерфейсе, используя опорное местоположение для определения размещения медицинского изображения. Затем на этапе 118 анатомический ориентир отображают рядом, поверх или снизу или наложенным на медицинское изображение на графическом пользовательском интерфейсе. Затем на этапе 120 данные о кумулятивной дозе отображают рядом с медицинским изображением. Если во время любой части данного процесса получена команда 122 остановки, система лечения останавливает передачу энергии в зону лечения. Это может представлять собой, например паузу в передаче энергии, или может иметь место прерывание или отмена лечения. Если получена команда остановки, то способ переходит к этапу 124, который представляет паузу или остановку лечения. Если команда остановки не была получена, то способ возвращается к этапу 104, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет получена команда остановки, или пока лечение не будет полностью закончено.
Фиг. 2 иллюстрирует медицинский инструмент 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Медицинский инструмент 200 содержит систему 202 медицинской визуализации, которая имеет зону визуализации. Предполагается, что система 202 медицинской визуализации является типичной и может представлять, но без ограничения: систему компьютерной томографии, систему магнитно-резонансной томографии и диагностическую систему ультразвуковой визуализации.
Медицинский инструмент 200 дополнительно содержит систему 206 лечения для направления энергии в зону 208 лечения. Зона 208 лечения расположена в пределах зоны 204 визуализации. Субъекта 210 можно видеть лежащим на опоре 212 субъекта. Субъект 210 частично расположен в пределах зоны 204 визуализации, и зона 208 лечения расположена в пределах субъекта 210. Это позволяет системе 206 лечения направлять энергию в часть субъекта 210, указанную зоной 208 лечения. Предполагается, что система 206 лечения является типичной и может представлять, но без ограничения: систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука, систему высокочастотного нагрева, систему микроволновой абляции, систему гипертермической терапии, систему лазерной абляции, систему инфракрасной абляции, систему нагрева тканей, систему радиационной терапии, гамма-нож, систему терапии заряженными частицами и систему радиотерапевтического лечения.
Видно, что система 202 медицинской визуализации и система 206 лечения соединены с аппаратным интерфейсом 216 компьютерной системы 214. Компьютерная система 214 дополнительно содержит процессор 218, который соединен с аппаратным интерфейсом 216. Процессор 218 дополнительно соединен с пользовательским интерфейсом 220, компьютерным запоминающим устройством 222 и компьютерной памятью 224. Аппаратный интерфейс 216 позволяет процессору 218 управлять работой и функционированием медицинского инструмента 200. Компьютерное запоминающее устройство 222 показано как содержащее план 230 лечения. План 230 лечения или содержит команды, которые можно использовать для управления системой 206 лечения, или он содержит информацию, которая пригодна для генерации команд для управления системой 206 лечения. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее выбор опорного местоположения 232. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее выбор анатомических ориентиров 234. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее данные 236 медицинских изображений, полученные с помощью системы 202 медицинской визуализации. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее медицинское изображение 238, которое реконструировано из данных 236 медицинских изображений. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее данные 240 о кумулятивной дозе, которые вычислены с помощью плана 230 лечения, медицинского изображения 238 и/или данных, полученных процессором 218 от системы лечения 208. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее первое совмещение 242, которое совмещает опорное местоположение 232 с медицинским изображением 238. Компьютерное запоминающее устройство 222 дополнительно показано как содержащее второе совмещение, которое совмещает местоположения анатомических ориентиров 234 с медицинским изображением 238.
Компьютерная память 224 показана как содержащая управляющий модуль 250. Управляющий модуль 250 содержит исполнимый компьютером код, который позволяет процессору 218 управлять работой и функционированием всего медицинского инструмента 200. Например, управляющий модуль 250 может использоваться для генерации команд для непосредственного управления системой 202 медицинской визуализации и системой 206 лечения. Компьютерная память 224 дополнительно показана как содержащая модуль 252 реконструкции изображений. Модуль 252 реконструкции изображений содержит исполнимый компьютером код, который позволяет процессору 218 генерировать медицинское изображение 238 из данных 236 медицинских изображений. Компьютерная память 224 дополнительно показана как содержащая модуль 254 совмещения изображений. Модуль 254 совмещения изображений содержит исполнимый компьютером код, который позволяет процессору 218 генерировать первое совмещение 242 и второе совмещение 244 из медицинского изображения 238.
Компьютерное запоминающее устройство 224 дополнительно содержит модуль 256 вычисления дозы. Модуль 256 вычисления дозы содержит исполнимый компьютером код, который позволяет процессору 218 вычислять данные 240 о кумулятивной дозе. Компьютерная память 224 дополнительно содержит модуль 258 графического пользовательского интерфейса. Модуль 258 графического пользовательского интерфейса содержит исполнимый компьютером код, который позволяет процессору 218 генерировать и отображать графический пользовательский интерфейс 262 на дисплее 260.
Пользовательский интерфейс 220 показан соединенным с дисплеем 260. Дисплей 260 отображает графический пользовательский интерфейс 262. На графическом пользовательском интерфейсе 262 расположено отображение медицинского изображения 264. На медицинском изображении 264 может быть показано опорное местоположение 268. В некоторых вариантах осуществления опорное местоположение 268 представляет собой также местоположение зоны лечения. Отображение 270 кумулятивной дозы, которое представляет собой отображение данных 240 о кумулятивной дозе, также показано наложенным на медицинское изображение 264. Рядом с опорным местоположением 268 расположен овал 272, который представляет анатомический ориентир 272. В другой части графического пользовательского интерфейса 262 расположена кнопка 274 остановки, которая позволяет оператору или доктору временно останавливать работу или полностью останавливать лечение посредством остановки системы 206 лечения.
Фиг. 3 иллюстрирует медицинское устройство 300 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Медицинское устройство 300 содержит систему 302 магнитно-резонансной томографии, которая является системой медицинской визуализации. Система 302 магнитно-резонансной томографии показана содержащей магнит 304. Магнит 304 представляет собой цилиндрический сверхпроводящий магнит с туннелем 306 по центру. Магнит 304 имеет охлаждаемый жидким гелием криостат со сверхпроводящими катушками. Также можно использовать постоянные или резистивные магниты. Также возможно использование различных типов магнитов, например также можно использовать разделенный цилиндрический магнит и так называемый открытый магнит. Разделенный цилиндрический магнит аналогичен стандартному цилиндрическому магниту, за исключением того, что криостат разделен на две части, для того чтобы сделать возможным доступ к изоплоскости магнита, такие магниты могут, например, использоваться в сочетании с терапией пусками заряженных частиц. У открытого магнита две магнитные секции, одна выше другой, с достаточно большим пространством между ними для помещения субъекта: расположение области двух катушек аналогично катушке Гельмгольца. Открытые магниты популярны, поскольку субъект менее изолирован. Внутри криостата цилиндрического магнита находится набор сверхпроводящих катушек. В туннеле цилиндрического магнита находится зона 308 визуализации, в которой магнитное поле достаточно сильное и однородное для осуществления магнитно-резонансной томографии.
В туннеле магнита также находится катушка 310 градиента магнитного поля, которые используются при получении магнитно-резонансных данных для того, чтобы пространственно кодировать магнитные спины в зоне визуализации магнита. Катушка 310 градиента магнитного поля соединена с источником 312 питания катушки градиента магнитного поля. Катушка градиента магнитного поля является типичной. Как правило, катушки градиента магнитного поля содержат три отдельных набора катушек для пространственного кодирования в трех ортогональных пространственных направлениях. Источник 312 питания градиента магнитного поля подает ток на катушки градиента магнитного поля. Током, подаваемым на катушки магнитного поля, управляют так, что он представляет собой функцию от времени, и он может быть линейно изменяющимся или импульсным.
Рядом с зоной 308 визуализации находится радиочастотная катушка 314. Радиочастотная катушка 314 соединена с радиочастотным приемопередатчиком 316. Также внутри туннеля магнита 304 расположен субъект 210, который лежит на опоре 212 субъекта и находится частично в пределах зоны 308 визуализации.
Рядом с зоной 308 визуализации находится радиочастотная катушка 314 для воздействия на ориентации магнитных спинов в зоне 308 визуализации и для приема радиосигналов от спинов также в зоне 308 визуализации. Радиочастотная катушка 314 может содержать множество катушечных элементов. Радиочастотная катушка 314 может также называться каналом или антенной. Радиочастотная катушка соединена с радиочастотным приемопередатчиком 316. Радиочастотная катушка 314 и радиочастотный приемопередатчик 316 могут быть заменены на отдельные передающую и принимающую катушки и отдельные передатчик и приемник. Понятно, что радиочастотная катушка 314 и радиочастотный приемопередатчик 316 являются типичными. Предполагается, что радиочастотная катушка 314 также представляет специализированную передающую антенну и специализированную приемную антенну. Аналогично, приемопередатчик 316 также может представлять отдельный передатчик и отдельный приемник.
Медицинское устройство 300 дополнительно содержит систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука в качестве системы лечения. Система высокоинтенсивного фокусированного ультразвука содержит заполненную жидкостью камеру 324. В заполненной жидкостью камере 324 расположен ультразвуковой преобразователь 326. Хотя это не показано на данной фигуре, ультразвуковой преобразователь 326 может содержать множество ультразвуковых преобразовательных элементов, каждый из которых способен к созданию отдельного луча ультразвука. Это может использоваться для управления местоположением точки 208 соникации или зоны лечения электронным образом посредством управления фазой и/или амплитудой переменного электрического тока, подаваемого на каждый из ультразвуковых преобразовательных элементов. Точка 208 соникации выполнена так, что позволяет управление для соникации целевой зоны 334.
Ультразвуковой преобразователь 326 соединен с механизмом 328, который позволяет механически изменять положение ультразвукового преобразователя 326. Механизм 328 соединен с механическим приводом 330, который приспособлен для приведения механизма 328 в действие. Механический привод 330 также предоставляет источник питания для подачи электропитания на ультразвуковой преобразователь 326. В некоторых вариантах осуществления источник питания может управлять фазой и/или амплитудой электропитания отдельных ультразвуковых преобразовательных элементов. В некоторых вариантах осуществления механический привод/источник питания 330 расположен вне туннеля 326 магнита 324.
Ультразвуковой преобразователь 326 генерирует ультразвук, который показан распространяющимся по траектории 332. Ультразвук 332 проходит через заполненную жидкостью камеру 324 и через ультразвуковое окно 334. В данном варианте осуществления ультразвук затем проходит через гелевую подушку 336. Гелевая подушка не обязательно присутствует во всех вариантах осуществления, но в данном варианте осуществления наличествует углубление в опоре 212 субъекта для помещения гелевой подушки 336. Гелевая подушка 336 способствует передаче ультразвуковой энергии между преобразователем 326 и субъектом 210. После прохождения через гелевую подушку 336 ультразвук 332 проходит через субъект 210 и фокусируется в точке 208 соникации. Точку 208 соникации помещают внутри целевой зоны 334. Точку 208 соникации можно смещать посредством комбинирования механического позиционирования ультразвукового преобразователя 326 и электронного управления положением точки 208 соникации для лечения всей целевой зоны 334.
Источник 312 питания катушки градиента магнитного поля, радиочастотный приемопередатчик 316 и система высокоинтенсивного фокусированного ультразвука 322 соединены с аппаратным интерфейсом 324 компьютерной системы 322. Компьютерная система 214 и содержимое ее запоминающего устройства 222 и памяти 224 эквивалентны показанным на фиг. 2.
Фиг. 4 показывает плоскость отображения 400, которая может быть встроена в графический пользовательский интерфейс. Плоскость отображения 400 содержит медицинское изображение 264. На данной фигуре также показана зона 208 лечения, которая также представляет собой опорное местоположение. Имеет место наложение отображения 270 кумулятивной дозы. Также на данной фигуре находится несколько анатомических ориентиров 272, которые показаны на данной фигуре. Также на данной фигуре показаны рамка 402 навигатора и место 404 сбора данных в реальном времени.
Фиг. 5 иллюстрирует средство 500 изменения плоскости отображения, которое может быть включено в графический пользовательский интерфейс в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Показана группа из семи текущих плоскостей 502 визуализации. Мишень 504 показана с помощью части круга. Плоскость, отмеченная как 506, указывает положение измененной плоскости визуализации. Плоскость 506 визуализации имеет центр 508, который может быть перемещен. Плоскость 506 также имеет манипулятор 510 вращения, который позволяет вращать плоскость 506 вокруг оси 508 вращения.
Фиг. 6 иллюстрирует шаблоны, которые можно выбирать с помощью графического пользовательского интерфейса. На фиг. 6 круг 306 представляет туннель системы магнитно-резонансной томографии. Линии, отмеченные 600, указывают пять плоскостей, которые могут быть определены по отношению, например, к лучу LINAC по контролем магнитно-резонансной томографии, который может быть виден под пятью фиксированными углами. Тусклые линии плоскостей изображают абсолютное положение плоскостей относительно туннеля в момент времени t1. Сплошные линии плоскостей изображают их абсолютное положение относительно туннеля в момент времени t2. В оба момента времени плоскости отцентрированы на движущейся целевой зоне. Стрелка смещения обозначает движение целевой зоны в плоскости. Выбор данных плоскостей может сэкономить время оператора при определении плоскостей просмотра и уменьшает вызываемое движением целевой зоны мерцание на регулярно повторно отображаемых изображениях.
Фиг. 7 иллюстрирует множество плоскостей 700 визуализации, положение которых может быть определено относительно опорной точки 208. Когда опорная точка сдвигается, определение местоположения плоскостей также автоматически сдвигается.
Фиг. 8 иллюстрирует выбор плоскости просмотра. На фиг. 8 представлена плоскость просмотра 800. Плоскость просмотра расположена так, что она проходит через зону 208 лечения. Центр плоскости 802 расположен в центре зоны 208 лечения. Вокруг него наложено отображение данных 270 о кумулятивной дозе. Местоположение подверженного риску органа 804 показано частично в пределах подвергаемого лечению участка 270. Область органа 804, ближайшая к зоне 208 лечения, указана как область 806. Она представляет собой критическую область органа 806. Можно видеть, что плоскость 800 показывает расстояние 808 между зоной 208 лечения и областью подверженного риску органа 806. Данные медицинских изображений с плоскости 800 уменьшают когнитивную нагрузку на того, что работает с графическим пользовательским интерфейсом.
Фиг. 9 иллюстрирует другой пример графического пользовательского интерфейса 262. В данном примере в качестве иллюстрации использовано медицинское изображение 264 с фиг. 4. На данной фигуре показано несколько анатомических ориентиров 272. Графический пользовательский интерфейс 262 имеет несколько кнопок 900 выбора шаблона, которые позволяют оператору автоматически выбирать шаблон показа изображений. Дополнительно имеют место кнопка 902 прерывания и кнопка 904 паузы. Кнопка 902 прерывания прерывает лечение, и кнопка 904 паузы приостанавливает лечение. Также на фиг. 9 приведен предупреждающий знак 906, который показан наложенным поверх медицинского изображения 264. Предупреждающий знак 906 может отображаться, когда детектирован сбой, характеризующий сбой при определении второго совмещения и/или данных о кумулятивной дозе.
Фиг. 10 иллюстрирует, как графические объекты могут отображаться на графическом пользовательском интерфейсе. Если отслеживание или совмещение объекта успешно, представление анатомического ориентира может отображаться первым образом. На фиг. 10 объект 1000 может представлять собой пример представления анатомического ориентира, который демонстрирует успешное отслеживание. Объект, помеченный 1002, может представлять собой пример представления анатомического ориентира, который не отслеживается. Например, граница может быть пунктирной, а внутренняя часть объекта может иметь другой цвет, более светлый цвет или может быть более прозрачной.
Фиг. 11 иллюстрирует способ того, как объект может иллюстрировать периодическое движение на графическом пользовательском интерфейсе. Например, объект 1100 может быть показан несколько раз 1102, причем каждое изображение иллюстрирует различное положение объекта 1100 в различных точках в фазе по отношению с периодическим движением субъекта. Это может быть полезно, поскольку это будет показывать, как часть субъекта, например критический орган, может изменяться с течением времени и изменяет положение по отношению к зоне лечения.
Фиг. 12 иллюстрирует другой способ отображения анатомического ориентира для иллюстрирования его движения с течением времени. Контур 1200 представляет анатомический ориентир в момент времени 0 с относительной фазой 0 по отношению к периодическому движению субъекта. Во время каждого конкретного цикла движения субъекта анатомический объект 1200 может не возвращаться точно в то же положение. Например, положение анатомического объекта может оказаться в другом положении 1202 в момент времени 1 снова в фазе 0. Некоторую трудность для оператора может представлять попытка определения того, как анатомический ориентир 1200, 1202 будет двигаться в течение следующих циклов. Решением данной проблемы является наложение положения анатомического ориентира за несколько циклов. Контур 1204 представляет собой смесь положений 1200 и 1202. Это может давать оператору лучшее представление о том, как анатомический ориентир будет двигаться, и позволять оператору снижать когнитивную нагрузку на него или на нее по работе с графическим пользовательским интерфейсом.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут относиться к способам, в которых изображения в реальном времени объединяют с данными терапии, такими как определение дозы LINAC и данные отслеживания структуры, и накладывают на них. Это затрагивает автоматизированное шаблонное позиционирование срезов отображения, систему отсчета для отображения движущихся объектов и визуализацию ошибок отслеживания и качества отслеживания.
Коррекция движения часто измеряется опосредованно и/или из источника сигнала с низким качеством сигнала. Следовательно, важно, чтобы имело место наблюдения человеком в продолжение терапии: аномалии в входных сигналах могут быть визуализированы и использованы для прерывания или приостановки лечения.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут относиться к способам отображения наборов изображений пользователю во время терапии. Набор изображений может представлять собой заранее полученный набор изображений хорошего диагностического качества и визуализировать накопленное терапевтическое воздействие в виде цветных наложений. Для MR-LINAC воздействие может представлять собой оценку дозы, накопленной до текущего момента, а для HIFU температуру или тепловую дозу.
В одном варианте осуществления диагностический набор изображений и терапевтическое воздействие дополняют отображением отслеживаемых органов и тканей, относящихся к терапии. Данные объекты могут отображаться в виде движущихся линий пересечения, полупрозрачных закрашенных областей пересечения с возможным выделением линий или в виде затененных сегментированных 3D-объектов с возможным выделением линий пересечения. 3D-объекты могут также быть выполнены по трафарету для отображения частей, расположенных выше/ниже плоскости отображения, с помощью различных штриховок или цветов (движение вне плоскости).
В другом варианте осуществления диагностический набор изображений представляет собой заранее полученный 4D набор изображений. Выбранную пользователем мишень, например опухоль, подлежащую лечению, располагают на основании входных данных коррекции положения в реальном времени. Положение может представлять собой центр масс или аналогичное четко определенное положение, связанное с мишенью. Положение выбирают в качестве системы отсчета для отображения данных изображений. Его также используют для выбора срезов из соответствующего 3D набора из 4D наднабора для отображения. Следует заметить, что 3D набор может также представлять собой набор 2D срезов различной ориентации и даже просто 2D срез. Для пользователя это означает, что выбранная пользователем мишень кажется закрепленной в плоскости отображения, и морфология (органы и ткань) движется вокруг нее.
В другом варианте осуществления отслеживаемые объекты и наложение терапевтического воздействия отображаются на отображении неподвижной мишени.
В другом варианте осуществления пользователь может изменять положение и ориентацию плоскости отображения. Морфологические данные изображений интерполируют для отображения срезов мультипланарной реконструкции в желаемом положении с необязательными объектами и наложениями, измененными соответствующим образом.
В другом варианте осуществления заранее полученный набор изображений заменяют с помощью сканирования новых данных 2D или 3D изображений при положении и ориентации плоскости отображения, указанных пользователем. Сканирование может чередоваться с получением данных коррекции движения. В другом варианте осуществления пользователю предлагаются интерактивные средства для выбора положений шаблонных плоскостей отображения: например, для MR LINAC изображение луча под 5 фиксированными углами, отцентрированного на центре масс опухоли, может быть автоматически выведено для отображения.
В другом варианте осуществления шаблон может вычислять с помощью MPR или измерять с помощью заново полученных данных изображений плоскость от мишени до ближайшей критической структуры, так что визуализируется кратчайшее расстояние между объемом мишени и определенным наибольшим повреждением критической структуры независимо от соответствующих положений элементов. Отслеживаемые объекты и наложения терапевтических воздействий можно, необязательно, отображать на определенной плоскости. Либо ориентация плоскости может быть определена таким образом, чтобы она содержала максимум повреждающего воздействия на пациента, любо плоскость может быть ориентирована по радиологическим или неврологическим правилам или выровнена в соответствии с правилами терапевтического устройства, как, например, вдоль изображения луча при MR-LINAC.
В другом варианте осуществления шаблон может отображать плоскость между двумя выбранными пользователем произвольными объектами, так что визуализируется кратчайшее расстояние между наибольшими повреждениями структур независимо от соответствующих положений элементов.
В другом варианте осуществления пользователь получает уведомления о сбоях при коррекции движения или проблемах определения воздействия терапии - когда автоматизированное отслеживание органа/ткани не может локализовать или определить с достаточной точностью местоположение и/или форму отслеживаемого объекта; или когда алгоритм, вычисляющий воздействие, не может получить результат. Уведомление может представлять собой предупреждающие знаки или пиктограммы в области изображения.
В другом варианте осуществления пользователь получает уведомления о сбоях при коррекции движения с помощью графики отслеживаемого объекта или наложений терапевтического воздействия: объект может быть показан замороженным, с помощью иного стиля линий (например, пунктирной линией) и/или цветов (как например тусклых или более прозрачных).
В другом варианте осуществления пользователь получает уведомления о неопределенности в движении с помощью графики отслеживаемого объекта: объект может быть показан с историей отслеживания, необязательно с временной фильтрацией, где объект показан смазанным кумулятивным наложением данных отслеживания.
В другом варианте осуществления кумулятивное наложение пытается соответствовать фазе периодического движения, для того чтобы накладывать только эквифазную историю объекта.
Притом что настоящее изобретение подробно проиллюстрировано и описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрирование и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие; настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.
Специалистами в данной области техники при осуществлении заявляемого изобретения на практике могут быть на основании изучения чертежей, настоящего раскрытия и прилагаемой формулы изобретения придуманы и реализованы другие варианты раскрытых вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и единственное число не исключает множества. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких объектов, перечисленных в формуле изобретения. Сам по себе факт, что некоторые величины приведены в попарно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация данных величин не может применяться для получения преимущества. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим аппаратным обеспечением или как его часть, но может также распространяться в других формах, как, например, через интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не должны интерпретироваться как ограничивающие объем.
Список ссылочных позиций
200 медицинский инструмент
202 система медицинской визуализации
204 зона визуализации
206 система лечения
208 зона лечения
210 субъект
212 опора субъекта
214 компьютерная система
216 аппаратный интерфейс
218 процессор
220 пользовательский интерфейс
222 компьютерное запоминающее устройство
224 компьютерная память
230 план лечения
232 выбор опорного местоположения
234 выбор анатомических ориентиров
236 данные медицинских изображений
238 медицинское изображение
240 данные о кумулятивной дозе
242 первое совмещение
244 второе совмещение
250 управляющий модуль
252 модуль реконструкции изображений
254 модуль совмещения изображений
256 модуль вычисления дозы
258 модуль графического пользовательского интерфейса
260 дисплей
262 графический пользовательский интерфейс
264 медицинское изображение
268 опорное местоположение
270 отображение кумулятивной дозы
272 анатомический ориентир
274 кнопка остановки
300 медицинское устройство
302 система магнитно-резонансной томографии
304 магнит
306 туннель магнита
308 зона визуализации
310 катушка градиента магнитного поля
312 источник питания катушки градиента магнитного поля
314 радиочастотная катушка
316 радиочастотный приемопередатчик
222 система высокоинтенсивного фокусированного ультразвука
324 заполненная жидкостью камера
326 ультразвуковой преобразователь
328 механизм
330 механический привод/источник питания
332 траектория ультразвука
334 ультразвуковое окно
336 гелевая подушка
338 точка соникации
400 плоскость отображения
500 средство изменения плоскости отображения
502 текущие плоскости визуализации
504 мишень
506 измененная плоскость визуализации
508 центр вращения
510 манипулятор вращения
600 шаблонные плоскости отображения
700 плоскости просмотра
800 плоскость просмотра
802 центр плоскости
804 подверженный риску орган
806 критическая область органа
808 расстояние между зоной лечения и органом
900 кнопки выбора шаблона
902 кнопка прерывания
904 кнопка паузы
906 предупреждающий знак
1000 успешное отслеживание
1002 неудачное отслеживание
1100 местоположение
1102 местоположение при периодическом движении
1200 время 0, фаза 0
1202 время 1, фаза 0
1204 комбинация объектов 1200 и 1202