BRPI0721147A2 - Aparelho e método para integrar um subsistema de tomografia computadorizada de emissão de fóton único com um transdutor por ultrassom. - Google Patents
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Description
I “APARELHO E MÉTODO PARA INTEGRAR UM SUBSISTEMA DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE EMISSÃO DE FÓTON ÚNICO COM UM TRANSDUTOR POR ULTRASSOM”
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção diz respeito a um aparelho e método para
integrar tomografia computadorizada de emissão de fótons simples (SPECT) com um transdutor por ultrassom.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Técnicas de formação de imagem molecular estão IO revolucionando os métodos clínicos de diagnóstico e realização de patologias específicas. Nessas técnicas, um agente de contraste específico da modalidade de formação de imagem é em geral conjugado com o complemento para um marcador biológico da doença. Esses marcadores normalmente são proteínas expressas durante os vários estágios da doença, embora eles possam também algumas vezes ser o metabolismo celular alterado associado com células patológicas. Os agentes de contraste são específicos de cada modalidade. Uma das modalidades de formação de imagem promissoras para o futuro do formação de imagem molecular é terapia computadorizada de emissão de fóton único (SPECT). SPECT também tem a capacidade de modelar o fluxo de fluidos em três dimensões, que o toma capaz de converter em imagem tanto o fluxo sanguíneo quanto a distribuição de drogas terapêuticas nos locais alvos em órgãos do corpo.
Uma outra modalidade que pode ser usada tanto para formação de imagem quanto intervenções terapêuticas é ultrassom. Mais 25 particularmente, o uso de ultrassom focado de alta intensidade está atualmente sendo usado como uma abordagem para intervenção terapêutica térmica para fibróide uterina e tem sido examinada com relação a possíveis usos no tratamento de lesões hepáticas, cerebrais e outras lesões cancerosas. Além do mais, ultrassom tem sido o objeto de muita pesquisa como um meio de mediar dissolução de coágulo (sonotrombólise), distribuição de droga e terapia genética. O uso de ultrassom em todas essas aplicações é desejável em virtude de permitir tratamento não invasivo de tecidos profundos com pouco ou nenhum efeito em órgãos sobrejacentes.
Técnicas de maior detecção podem ser complementadas ou combinadas com abordagens inéditas nas terapias. Entretanto, a coordenação de uma técnica de formação de imagem, tais como varreduras por CT, que fornecem imagens precisas em um sistema de coordenadas bem definido, com um sistema de distribuição terapêutica manual, pode apresentar dificuldades significantes. Em virtude de coordenadas ultrassônicas não casarem com as coordenadas da varredura por CT, e a sonda por ultrassom estar se movendo em relação ao dispositivo de varredura por CT, a colocação da zona terapêutica não é sempre aparente em uma imagem por ultrassom ou imagem por varredura por CT.
O que seria desejável são aparelhos e métodos que combinam efetivamente a sensibilidade de formação de imagem por SPECT com abordagens não invasivas da terapia. Esses e outros objetivos são satisfeitos pelos sistemas e métodos da presente revelação.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente revelação diz respeito a um método e aparelho para integrar um subsistema de tomografia computadorizada de emissão de fóton único (SPECT) com um transdutor por ultrassom. Uma modalidade exemplar da presente revelação inclui um subsistema de formação de imagem por SPECT; um transdutor por ultrassom para produzir um sinal representativo do ultrassom aplicado e com acoplamento de sinal no subsistema de formação de imagem por SPECT; e dispositivo de corregistro para corregistrar o sinal representativo do ultrassom aplicado em um sistema de coordenadas do subsistema de formação de imagem por SPECT. Modalidades exemplares do sistema revelado também incluem componentes eletrônicos para controlar o feixe de ultrassom produzido pelos elementos transdutores do transdutor por ultrassom, um ou mais amplificadores para amplificar um sinal recebido do transdutor por ultrassom, e um sistema de pórtico/leito do paciente para receber um paciente reclinado e para corregistrar o transdutor por ultrassom e o subsistema de formação de imagem por SPECT, quer sozinhos ou em combinação com outras estruturas e componentes de registro.
O transdutor por ultrassom revelado é no geral adaptado para distribuir ultrassom terapêutico ao tecido doentio específico, ao mesmo tempo rastreando a distribuição do ultrassom terapêutico no sistema de coordenadas do sistema de formação de imagem por SPECT. O subsistema SPECT pode ser substituído por um sistema combinado SPECT/CT para prover morfologia que permite planejar o tratamento. Em uma outra modalidade, o transdutor por ultrassom pode ser usado intermitentemente com a coleta seqüencial de imagens por SPECT para rastrear propriedades variadas com o tempo da ligação de agentes de contraste específicos do SPECT nos biomarcadores da doença.
Recursos, funções e vantagens adicionais dos sistemas e métodos revelados ficarão aparentes a partir da descrição detalhada seguinte, particularmente quando lida em conjunto com as figuras anexas. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Para um entendimento mais completo da presente revelação, é feita referência à descrição detalhada seguinte de modalidades exemplares consideradas em conjunto com os desenhos anexos, em que:
A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema exemplar que integra equipamento de formação de imagem por SPECT com um transdutor por ultrassom de acordo com uma modalidade da presente revelação;
A figura 2 é um diagrama esquemático de um conjunto de elementos transdutores por ultrassom que agitam um feixe de ultrassom em direção a uma zona focal no corpo de um paciente usando o sistema exemplar da figura 1;
A figura 3 é uma vista em perspectiva de um transdutor por ultrassom registrado no sistema de coordenadas do subsistema de formação de imagem por SPECT da figura 1;
A figura 4 é um diagrama esquemático representando como o transdutor por ultrassom da figura 1 pode distribuir ultrassom terapêutico no tecido doentio específico; e
A figura 5 é um diagrama esquemático ilustrando como um transdutor por ultrassom pode ser usado intermitentemente com a coleta seqüencial de imagens por SPECT de acordo com uma modalidade alternativa da presente revelação.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES EXEMPLARES
A presente revelação diz respeito a integração e corregistro vantajosos de um transdutor por ultrassom com um sistema de formação de imagem por SPECT. O sistema de formação de imagem por SPECT revelado pode ser empregado com uma ampla variedade de agentes de contraste para prover detecção altamente sensível e específica de doença. O transdutor por ultrassom revelado permite a distribuição de terapias de drogas carregado em partículas ou a base de microbolhas, ou terapias termicamente ativas no mesmo sítio detectado com formação de imagem por SPECT. A integração dessas duas modalidades pode ser usada para melhorar acentuadamente o cuidado do paciente, inter alia, por meio de melhor registro espacial, planejamento da terapia e fluxo de trabalho.
Com referência à figura 1, está mostrado um diagrama esquemático de um sistema exemplar que integra um equipamento de formação de imagem por SPECT com um transdutor por ultrassom de acordo com a presente revelação, indicado no geral por 10. O sistema 10 inclui um transdutor por ultrassom 12, um subsistema de formação de imagem por SPECT 14, componentes eletrônicos de acionamento 16 para controlar o feixe de ultrassom (ver figura 3) produzido pelos elementos transdutores do transdutor por ultrassom 12, um ou mais amplificadores 18 para amplificar um sinal recebido do transdutor por ultrassom 12, e um sistema de pórtico/leito do paciente 20 para receber um paciente reclinado 8 e para corregistrar o transdutor por ultrassom 12 e o subsistema de formação de imagem por SPECT 14. O transdutor por ultrassom 12, os componentes eletrônicos de acionamento 16 e o(s) amplificador(s) 18 no geral constituem um subsistema por ultrassom 19. Componentes adicionais podem ser incluídos no subsistema por ultrassom, como é bem conhecido pelos versados na técnica.
O sistema exemplar 10 pode também incluir um controlador 22 que controla e sincroniza operações do subsistema de formação de imagem por SPECT 14 e o subsistema por ultrassom 19. O sistema 10 pode também incluir uma interface do usuário 23, por exemplo, um teclado/processador/monitor, que fornece controle para o clínico ajustar os parâmetros relacionados tanto ao subsistema de formação de imagem por SPECT 14 quanto ao subsistema por ultrassom 19. O monitor pode também ser usado para exibir sincronização entre dois subsistemas. O controlador 22 pode opcionalmente ser provido com funcionalidade, por exemplo, programa de computador, para mover automaticamente o transdutor por ultrassom 12 (que seria colocado em sistemas de posicionamento opcionais (não mostrados)) para uma região desejada do corpo do paciente com base em dados recebidos do subsistema de formação de imagem por SPECT 14 ou outra fonte. O transdutor por ultrassom 12 pode ser colocado por baixo da mesa 20 na qual o paciente 8 está disposto, embora outros locais possam ser empregados, como ficará aparente aos versados na técnica.
Referindo-se agora à figura 2, o transdutor por ultrassom 12 pode incluir múltiplos elementos transdutores por ultrassom 24, por exemplo, transdutores piezoelétricos, que são capazes de conduzir um feixe de ultrassom tanto em duas como três dimensões. Os elementos transdutores 24 são geralmente efetivos no estabelecimento de uma zona focal 28 para terapia. O transdutor por ultrassom 12 é acoplado a uma parte do corpo de um paciente 8 através de um meio de acoplamento no tecido 30. Referindo-se agora à figura 3, o transdutor por ultrassom 12 pode ser registrado no sistema de coordenadas 32 do subsistema de formação de imagem por SPECT 14. O visor 23 do subsistema de formação de imagem por SPECT 14 captura uma imagem volumétrica 38 do tecido patológico. Pontos específicos 36 para ultrassom bidimensional ou volumes específicos 38 para ultrassom tridimensional podem ser exibidos simultaneamente, isto é, o feixe do transdutor por ultrassom (não mostrado) do subsistema de ultrassom 19 pode ficar corregistrado com o sistema de coordenadas de formação de imagem por SPECT 32. Opcionalmente, a imagem por ultrassom 40 pode ser exibida ou corregistrada com o sistema de coordenadas de formação de imagem por SPECT 32 no visor 23. Dados de sincronismo por temporização 42, 44 para o sinal de ultrassom e a imagem por SPECT podem também ser exibidos simultaneamente no visor 23.
Referindo-se agora à figura 4, o transdutor por ultrassom 12 pode distribuir ultrassom terapêutico 46 ao tecido doentio específico 48. Por exemplo, o ultrassom terapêutico 46 pode ser usado para distribuir agentes de contraste que levam droga, drogas termicamente ativadas, ou distribuir energia térmica para sensibilização térmica de tecido para tratamentos de radioterapia concomitantes. Desta maneira, terapia mediada por ultrassom pode alterar o tecido patológico 48. A distribuição de tais agentes terapêuticos pode ser vista quase em tempo real (ver caminho 50) usando o visor 23.
De acordo com um outro aspecto ilustrativo da presente revelação, o subsistema SPECT pode ser substituído por um sistema combinado SPECT/CT. O componente de formação de imagem por CT pode prover morfologia que permite o planejamento do tratamento (janelas acústicas) material absorvente no caminho, etc.) com terapia por ultrassom. Referindo-se agora à figura 5, um transdutor por ultrassom pode ser usado intermitentemente com coleta seqüencial de imagens por SPECT 52a, 52e, que pode então ser usado para rastrear propriedades variadas com o tempo da ligação de agentes de contraste de SPECT específicos nos biomarcadores de doença. Desta maneira, a realimentação imediata é provida ao médico do tratamento da eficácia da terapia mediada por ultrassom.
A presente revelação apresenta inúmeras aplicações vantajosas. Por exemplo, o sistema 10 pode ser empregado para abordagens de formação de imagem molecular por SPECT onde se deseja uma terapia imediata específica do sítio. Formação de imagem por SPECT fornece uma técnica sensível para converter em imagem uma função celular e marcadores moleculares alvejados in vivo. A combinação de terapia por ultrassom e formação de imagem por SPECT em um sistema registrado e integrado permite tanto tratamento imediato da zona detectada quanto um meio de medir o resultado do tratamento de uma maneira rápida, já que biomarcadores da doença são alterados pela terapia mediada por ultrassom e rastreada pelas alterações na cinética dos traçadores de SPECT. Ter um sistema integrado - em vez de sistemas de terapia SPECT e de ultrassom separados - é altamente vantajoso por inúmeros motivos, incluindo a possibilidade de registro de dados de SPECT com a terapia por ultrassom, permitindo a sincronização entre a formação de imagem e terapia, especialmente quando operações de terapia e formação de imagem repetidas são feitas, simplificando a interface de usuário para o clínico, e melhorando o fluxo de trabalho em um ambiente clínico.
Entende-se que as modalidades aqui descritas são meramente exemplares, e que versados na técnica podem fazer muitas variações e modificações sem fugir do espírito e escopo da invenção. Todas tais variações e modificações devem ser incluídas no escopo da invenção.
Claims (19)
1. Aparelho para integrar um subsistema de tomografia computadorizada de emissão de fóton único (SPECT) com um transdutor por ultrassom, caracterizado pelo fato de que compreende: um subsistema de formação de imagem por SPECT; um transdutor por ultrassom para produzir um campo de pressão representativo de um sinal de ultrassom aplicado e acoplado no subsistema de formação de imagem por SPECT; e dispositivo de corregistro para corregistrar o dito sinal representativo de ultrassom aplicado em um sistema de coordenadas do subsistema de formação de imagem por SPECT.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de corregistro inclui, pelo menos em parte, um sistema de pórtico/leito do paciente.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de posicionamento automático acoplado no transdutor por ultrassom.
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um controlador para mover o transdutor por ultrassom usando o sistema de posicionamento automático para uma região desejada do corpo de um paciente com base em dados recebidos do subsistema de formação de imagem por SPECT.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma interface de usuário para prover controles para ajustar parâmetros relacionados tanto ao dito subsistema de formação de imagem por SPECT quanto ao dito transdutor por ultrassom, e para exibir o sincronismo por temporização e integração da localização espacial entre os dois subsistemas.
6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um visor que é adaptado para exibir informação gráfica representativa do dito campo de pressão ultrassônica no sistema de coordenadas de uma imagem por SPECT.
7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito transdutor por ultrassom compreende uma pluralidade de elementos transdutores capazes de conduzir um feixe de ultrassom que pode produzir um de uma imagem bidimensional e imagem tridimensional no dito sistema de coordenadas do dito subsistema de formação de imagem por SPECT.
8. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente componentes eletrônicos de acionamento para controlar um feixe de ultrassom produzido pelos elementos transdutores do transdutor por ultrassom e um ou mais amplificadores para amplificar um sinal recebido do transdutor por ultrassom.
9. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de varredura por tomografia computadorizada (CT) integrado com o subsistema de formação de imagem por SPECT para prover morfologia para permitir o planejamento do tratamento com terapia por ultrassom.
10. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para permitir que o dito transdutor por ultrassom seja usado intermitentemente com coleta seqüencial de imagens por SPECT.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito transdutor por ultrassom pode distribuir ultrassom terapêutico.
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dito ultrassom terapêutico distribui um de agentes de contraste que levam droga, drogas termicamente ativadas e energia térmica para sensibilização térmica de tecido.
13. Método para integrar um subsistema de tomografia computadorizada de emissão de fóton único (SPECT) com um transdutor por ultrassom, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: prover um subsistema de formação de imagem por SPECT; prover um transdutor por ultrassom para produzir um campo de pressão representativo de um sinal de ultrassom aplicado; realizar acoplamento de sinal do dito transdutor por ultrassom no subsistema de formação de imagem por SPECT; e corregistrar o dito sinal representativo do ultrassom aplicado em um sistema de coordenada do subsistema de formação de imagem por SPECT.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de mover o transdutor por ultrassom para uma região desejada do corpo de um paciente com base em dados recebidos do subsistema de formação de imagem por SPECT.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente a etapa de prover controles para ajustar parâmetros relacionados tanto ao dito subsistema de formação de imagem por SPECT quanto ao transdutor por ultrassom, e exibir o sincronismo por temporização e localização espacial entre os dois subsistemas.
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente a etapa de conduzir um feixe de ultrassom que pode produzir um de uma imagem bidimensional e imagem tridimensional no sistema de coordenadas do dito subsistema de formação de imagem por SPECT.
17. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente a etapa de prover um dispositivo de varredura por tomografia computadorizada (CT) integrado com o subsistema de formação de imagem por SPECT para prover morfologia para permitir o planejamento do tratamento com terapia por ultrassom.
18. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente a etapa de permitir que o transdutor por ultrassom seja usado intermitentemente com coleta seqüencial de imagens por SPECT.
19. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente a etapa de distribuir ultrassom terapêutico usando o transdutor por ultrassom.
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