成像探頭在醫(yī)療程序期間的操縱的制作方法
【專利說明】成像探頭在醫(yī)療程序期間的操縱
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年7月27日提交的并且名稱為"ROBOTIC ULTRASOUND IMAGE⑶IDANCE INRADIOTHERAPY"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/676, 429號(hào)的優(yōu)先權(quán)， 其以其整體通過引用并入。本申請(qǐng)還要求于2013年3月15日提交的并且名稱為 "RADIOTHERAPYTREATMENT PLANNING TECHNIQUES"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/799, 385 號(hào)的 優(yōu)先權(quán)，其以其整體通過引用并入。
[0003] 通過引用并入
[0004] 在本說明書中提到的所有的公布和專利申請(qǐng)以如同每個(gè)單個(gè)的公布或?qū)＠暾?qǐng) 被特別地并且單個(gè)地指示為通過引用并入的相同的程度通過引用并入本文。
[0005] 背景
[0006] 外束輻射療法（EBRT)在世界范圍的所有的癌癥患者中的多于一半的疾病管理 中使用。EBRT遞送方案（例如，立體定向體部福射治療（Stereotactic Body Radiation Therapy))和腫瘤檢測(cè)方法（例如，分子成像）中的最新進(jìn)展為使用越來越高的消融輻射 劑量治療越來越小的病變以最大化局部控制率鋪平了道路。根據(jù)這些趨勢(shì)，高劑量保形性 (high dose conformality)對(duì)于把治愈劑量遞送至目標(biāo)同時(shí)避開周圍的健康的結(jié)構(gòu)是重 要的。在束遞送期間隨機(jī)的和準(zhǔn)周期性的解剖結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)實(shí)現(xiàn)這種保形性構(gòu)成了基本的威 脅，并且因此約束EBRT的治愈潛力。
[0007] 用于在束遞送期間局部化腹部目標(biāo)的現(xiàn)有的和正在出現(xiàn)的技術(shù)采用植入的基準(zhǔn) 標(biāo)記物的追蹤、外部代用品的追蹤或通過磁共振圖像的引導(dǎo)。然而，這些技術(shù)不可以使用現(xiàn) 有的輻射遞送平臺(tái)提供實(shí)時(shí)的體積的非侵入的無標(biāo)記的軟組織圖像引導(dǎo)能力。因此，存在 改進(jìn)EBRT的廣泛的技術(shù)能力和臨床結(jié)果的很大的機(jī)會(huì)。
[0008] 在配置為在輻射療法期間成像的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中仍然有若干個(gè)關(guān)鍵的問題，包括： (1)以對(duì)輻射療法工作流程的最小干涉在延長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可靠地獲得3D超聲圖像；（2)改進(jìn) 用于超聲數(shù)據(jù)的定量解譯的處理時(shí)間；以及（3)避免超聲換能器的與輻射遞送的干涉。本 文描述的系統(tǒng)意圖解決這些問題中的某些。
[0009] 公開內(nèi)容的概述
[0010] -般地，在一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于在醫(yī)療程序期間使用的成像探頭操縱器包 括具有配置為附接至成像探頭的連接器的第一操縱器連桿機(jī)構(gòu)、在第一接合部處聯(lián)接到第 一操縱器連桿機(jī)構(gòu)的第二操縱器連桿機(jī)構(gòu)以及在第二接合部處聯(lián)接到第一操縱器連桿機(jī) 構(gòu)或第二操縱器連桿機(jī)構(gòu)的第三操縱器連桿機(jī)構(gòu)。第一接合部或第二接合部具有自由度。 成像探頭操縱器包括鏈接至該自由度的力控制傳動(dòng)部件。力控制傳動(dòng)部件配置為當(dāng)成像探 頭與患者接觸時(shí)維持在成像探頭上的預(yù)確定的力。
[0011] 該實(shí)施方案和其他實(shí)施方案可以包括以下的特征中的一個(gè)或多個(gè)。力控制傳動(dòng)部 件可以是系列彈性力控制部件。系列彈性力控制部件可以包括多個(gè)彈簧。系列彈性力控制 傳動(dòng)部件可以包括配置為通過調(diào)整多個(gè)彈簧中的每個(gè)中的張力來保持預(yù)確定的力的馬達(dá)。 成像探頭操縱器還可以包括聯(lián)接至該多個(gè)彈簧中的至少一個(gè)彈簧的位置編碼器，并且馬達(dá) 可以響應(yīng)于位置編碼器的輸出被操作。系列彈性力控制傳動(dòng)部件可以包括配置為控制該多 個(gè)彈簧中的每個(gè)中的彈性的量的手動(dòng)刻度盤。成像探頭可以是超聲探頭。連接器可以配置 為在成像探頭操縱器在輻射療法期間在使用中時(shí)可移除地接納第一成像探頭并且在成像 探頭操縱器在醫(yī)療成像程序期間在使用中時(shí)可移除地接納第二成像探頭。第一探頭可以是 可操作的并且第二探頭可以是不可操作的。第二探頭可以由實(shí)質(zhì)上非金屬的部件制成。操 縱器連桿機(jī)構(gòu)的毗鄰于成像探頭的至少一部分可以由實(shí)質(zhì)上非金屬的部件制成。操縱器連 桿機(jī)構(gòu)的毗鄰于成像探頭的至少一部分可以由低輻射吸收材料制成。成像探頭操縱器還可 以包括在第一接合部或第二接合部上的至少一個(gè)制動(dòng)器。成像探頭操縱器可以還包括與制 動(dòng)器聯(lián)接從而檢測(cè)制動(dòng)器的位置信息的至少一個(gè)編碼器。該編碼器可以是激光編碼器。該 至少一個(gè)制動(dòng)器可以是電磁制動(dòng)器。成像探頭操縱器還可以包括配置為接收并且存儲(chǔ)關(guān)于 該至少一個(gè)制動(dòng)器的位置信息的控制器。電子控制器的存儲(chǔ)器可以包括用于基于存儲(chǔ)的位 置信息操作該至少一個(gè)制動(dòng)器的指令。控制器可以配置為在操縱器在醫(yī)療成像程序期間在 使用中時(shí)接收位置信息，并且用于操作的控制器指令可以適合于當(dāng)操縱器在基于醫(yī)療成像 程序的醫(yī)療療法期間使用時(shí)使用。
[0012] 一般地，在一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于在醫(yī)療程序期間使用的成像探頭操縱器包 括配置為聯(lián)接至成像探頭的第一操縱器連桿機(jī)構(gòu)；多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)和接合部，其聯(lián)接至第一 操縱器連桿機(jī)構(gòu)，該多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)和接合部被布置為提供成像探頭的至少五個(gè)移動(dòng)自由 度；多個(gè)制動(dòng)器，其聯(lián)接至接合部以鎖定自由度中的至少四個(gè)；以及與每個(gè)制動(dòng)器相關(guān)聯(lián) 的編碼器；以及力傳動(dòng)部件。力控制傳動(dòng)部件配置為當(dāng)成像探頭與患者接觸時(shí)維持在成像 探頭上的預(yù)確定的力。編碼器配置為檢測(cè)相關(guān)聯(lián)的制動(dòng)器的位置。
[0013] 該實(shí)施方案和其他實(shí)施方案可以包括以下的特征中的一個(gè)或多個(gè)。力傳動(dòng)部件可 以配置為沿著對(duì)于與制動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的自由度中的一個(gè)是冗余的軸線被致動(dòng)。
[0014] 一般地，在一個(gè)實(shí)施方案中，一種利用來自患者的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的便攜式成像探 頭的輸入來計(jì)劃輻射療法的遞送的方法包括：將連接至成像探頭操縱器的便攜式成像探頭 定位成使得成像探頭在取得患者的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的圖像所期望的位置中，在成像探頭在期 望的位置中時(shí)使用便攜式成像探頭對(duì)患者的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的一部分成像，實(shí)施患者的解剖 結(jié)構(gòu)的一部分的計(jì)劃醫(yī)療成像掃描，以及在把便攜式成像探頭的存在考慮在內(nèi)時(shí)計(jì)劃輻射 療法遞送。
[0015] 該實(shí)施方案和其他實(shí)施方案可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。成像探頭操縱器 可以具有多個(gè)接合部。定位便攜式成像探頭可以包括把接合部中的至少某些鎖定在合適位 置。方法可以包括在把接合部中的至少某些鎖定在合適位置之后存儲(chǔ)接合部的位置。實(shí)施 計(jì)劃醫(yī)療成像掃描的步驟可以在便攜式成像探頭在期望的位置中時(shí)執(zhí)行。定位步驟或成像 步驟可以利用用于把療法遞送至患者的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的輻射遞送系統(tǒng)的幾何配置的知識(shí) 來確定。定位步驟或成像步驟可以利用在向患者的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的療法遞送期間使用的可 能的輻射療法束布置的幾何配置的知識(shí)來確定。方法可以包括在輻射療法之前利用患者的 目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的一部分的模擬的便攜式探頭圖像來告知定位便攜式探頭。低劑量CT掃描 可以用于模擬來自便攜式探頭的圖像。方法可以包括在輻射療法之前使用來自患者的目標(biāo) 解剖結(jié)構(gòu)的一部分的成像掃描的骨骼或氣體數(shù)據(jù)來告知定位便攜式探頭。在定位步驟中， 操縱器可以鎖定各種接合部或提供對(duì)各種接合部的阻力以防止探頭操作者把探頭移動(dòng)至 可能干擾治療遞送裝置或輻射束的特定位置。在定位步驟中，操縱器可以主動(dòng)地控制各種 接合部以把探頭朝向根據(jù)治療幾何學(xué)或模擬的圖像被確定為是合適的特定位置推動(dòng)。方法 可以包括使用聯(lián)接至操縱器的可視化平臺(tái)以在定位步驟、成像步驟或計(jì)劃步驟期間提供位 置、姿勢(shì)或壓力信息。方法可以包括使用聯(lián)接至操縱器的可視化平臺(tái)以檢測(cè)成像探頭和成 像探頭操縱器與待在患者目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的之后的輻射療法中使用的物理的治療系統(tǒng)部件 和/或計(jì)劃的治療束中的一個(gè)或二者的可能的干涉。方法可以包括利用來自可視化平臺(tái)的 輸出以用于成像探頭和成像探頭操縱器的定位以避開物理的治療系統(tǒng)部件和/或計(jì)劃的 治療束。方法可以包括利用多個(gè)來自可視化平臺(tái)的輸出以用于定位成像探頭和成像探頭操 縱器，該輸出中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于用于輻射療法的一部分對(duì)探頭和操縱器的定位，使得對(duì)于 在該部分期間的束，探頭和操縱器避開治療系統(tǒng)部件和計(jì)劃的治療束。方法可以包括：在 操縱器和探頭在相應(yīng)的輸出中的一個(gè)中的情況下，將輻射療法的第一部分遞送至患者，以 及在操縱器和探頭在相應(yīng)的輸出中的另一個(gè)中的情況下，將輻射療法的第二部分向患者遞 送。計(jì)劃步驟可以使用包括非金屬材料的可以聯(lián)接至成像探頭操縱器的不可操作的探頭來 執(zhí)行。不可操作的探頭可以包括不同的密度以指示實(shí)際的成像探頭中的不同的密度，使得 高密度的區(qū)域可以在計(jì)劃過程中避免。成像探頭可以通過連接器連接至成像探頭操縱器， 并且連接器可以包括具有在其中的凝膠或流體的杯子。實(shí)施步驟可以利用聯(lián)接至成像探頭