超音波アレイを備えたカテーテルのエネルギー堆積ゾーンの決定

著者らは特許

A61B5/055 - 電子または核の磁気共鳴を含むもの,例.磁気共鳴イメージング
A61N7/00 - 超音波治療(砕石術A61B17/22,17/225;超音波振動を用いるマッサージA61H23/00)
A61N7/02 - 局所的な超音波ハイパーサーミア

の所有者の特許 JP2016517721:

コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V.

 

本発明は、磁気共鳴イメージングシステム302及び超音波アレイ400、402、404、508、602、604を備えたカテーテル324、504、600に接続する超音波システム322を含む医療装置300を提供する。超音波システムは、超音波アレイを駆動するよう動作可能である。機械実行可能命令354、356、358は、医療装置を制御するプロセッサ334に、超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成100、202させることであって、生成された超音波エネルギーは所定のレベルを下回ること、音響放射力イメージングパルスシーケンスを用いて磁気共鳴データを取得102、204させること、磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像を復元104、206させること、及び少なくとも部分的に少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いてカテーテルのエネルギー堆積ゾーンを決定106、208させることを行わせる。

 

 

本発明は、カテーテルを使用した被検者への超音波エネルギーの堆積、特に、音響放射力イメージングを使用したカテーテルの誘導に関する。
前立腺腫瘍の非又は低侵襲治療は、関心の高まっている分野である。前立腺腫瘍の高密度焦点式超音波(HIFU)療法は、腫瘍を効果的に治療しながらも、確立された治療の副作用を低減する点で前途有望である。これまでに行われた臨床例の殆どは、超音波誘導下のものであるが、MR誘導は、処置の臨床転帰を更に改善し得る幾つかの利点を有する。温度イメージングに加えて、MR誘導は、処置の計画にMRIを使用することも可能にする。
磁気共鳴音響放射力イメージングは、集束超音波パルスによって生み出された変位をマッピングできる磁気共鳴技術である。McDonnold et al., Med. Phys. 35(8), August 2008, pages 3748 to 3758の雑誌出版物は、磁気共鳴音響放射力イメージングの総括及びその技術の応用方法を提供する。
Holbrook et al., Med. Phys. 38(9), September 2011, pages 5081 to 5089では、治療計画の正確な遂行を可能にするために組織を損傷すること無く、高密度焦点式超音波(HIFU)用にトランスデューサ焦点を素早く可視化する方法を提供するための磁気共鳴音響放射力イメージングの使用を開示する。
本発明は、独立請求項において、医療装置、医療装置の動作方法、及びコンピュータプログラムプロダクトを提供する。実施形態は、従属請求項において与えられる。
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。従って、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む)又は本明細書において全て一般的に、「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、それ上で具体化されたコンピュータ実行可能コードを有する1つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。
1つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体は、また、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体は、また、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、USBサムドライブ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、CD−ROM、CD−RW、CD−R、DVD−ROM、DVD−RW、又はDVD−Rディスクといったコンパクトディスク(CD)及びデジタル多用途ディスク(DVD)を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具体化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、RF等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。
コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが、電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態の何れかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、又は輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。一部の実施形態では、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであってもよい又はその逆でもよい。
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、機械実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、2つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えばマルチコアプロセッサでもよい。プロセッサは、単一のコンピュータシステム内の又は複数のコンピュータシステム間で分配された一群のプロセッサも指し得る。コンピューティングデバイスという用語は、場合により、各々が1つ又は複数のプロセッサを含むコンピューティングデバイスの一群又はネットワークを指すとも解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同じコンピューティングデバイス内に存在し得る又は複数のコンピューティングデバイスに分配され得る複数のプロセッサによって実行されてもよい。
コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせる機械実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Java(登録商標)、Smalltalk、又はC++等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「C」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む1つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい並びに機械実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変に機械実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク(LAN)若しくは広域ネットワーク(WAN)を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して(例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して)行われてもよい。
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置(システム)及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び/又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び/又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されるだろう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び/又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び/又はブロック図の1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/行ためを実施するための手段を生じさせるように機械を作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへ提供されてもよい。
これらのコンピュータプログラム命令は、また、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び/又はブロック図の1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/行ためを実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。
コンピュータプログラム命令は、また、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び/又はブロック図の1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/行ためを実施するためのプロセスを提供するようにコンピュータ実施プロセスを生じさせるために、一連の動作ステップをコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行わせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び/又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースは、オペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にすることができ、ユーザインタフェースは、コンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にすることができる。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ギアスティック、ハンドル、ペダル、ワイヤードグローブ、ダンスパッド、リモートコントロール、及び加速度計によるデータの受信は、全てオペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェースコンポーネントの例である。
本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び/又は装置とインタラクトする及び/又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び/又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースは、また、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び/又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、IEEE1394ポート、パラレルポート、IEEE1284ポート、シリアルポート、RS−232ポート、IEEE488ポート、ブルートゥース接続、無線LAN接続、TCP/IP接続、イーサネット(登録商標)接続、制御電圧インタフェース、MIDIインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び/又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管(CRT)、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ(VF)、発光ダイオード(LED)ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ(ELD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオードディスプレイ(OLED)、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。
磁気共鳴(MR)データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波信号の記録された測定として定義される。磁気共鳴イメージング(MRI)画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの復元された2次元又は3次元可視化として定義される。この可視化は、コンピュータを使用して行うことができる。
本明細書で使用される「パルスシーケンス」は、ある特定のイメージングプロトコルを行うために磁気共鳴イメージングシステムを制御するために使用される1組のシーケンシャルコマンドを包含する。音響放射力イメージングパルスシーケンスは、超音波パルスによって引き起こされる変位のマップを作成するために使用することができる磁気共鳴データを磁気共鳴イメージングシステムが取得することを可能にするパルスシーケンスである。
本明細書で使用される「容量性微細加工超音波トランスデューサ」(CMUT)は、微細加工技術を使用して製造された容量性超音波トランスデューサを包含する。微細加工技術は、薄膜製造技術であり、一般的にそれらは、集積回路の製造に使用されるものと同一又は類似したプロセスを使用して行われる。
最近の発展は、医療超音波トランスデューサを半導体プロセスによって製造することができるという見通しをもたらした。これらのプロセスは、CMOSプロセス等の超音波プローブによって必要とされる回路網を作るために使用されるものと同じでもよい。これらの発展は、微細加工超音波トランスデューサ又はMUTを作り出した。MUTは、2つの設計手法、1つは圧電特性を有する半導体層を使用したもの(PMUT)及びもう1つは容量効果を示す電極板を備えたダイヤフラム及び基板を使用したもの(CMUT)で製造されている。CMUTトランスデューサは、受信した超音波信号の音振動を変調静電容量に変換する電極を備えた極めて小さなダイヤフラム状デバイスである。送信のために、電極に印加される容量電荷が変調されて、デバイスのダイヤフラムを振動させ、それによって音波を送信する。
これらのデバイスは、半導体プロセスによって製造されるので、デバイスは、一般に、10〜200ミクロン範囲の寸法を有するが、300〜500ミクロンのデバイス直径にまで及び得る。多くのこのような個々のCMUTは、共に接続され単一のトランスデューサ素子として調和して動作することができる。例えば、4〜16のCMUTが共に連結されて、単一のトランスデューサ素子として調和して機能することができる。一般的な2次元トランスデューサアレイは、現在、2000〜3000の圧電トランスデューサ素子を有し得る。CMUTアレイとして製造される場合、100万を超えるCMUTセルが使用され得る。意外にも、初期の結果は、半導体製造工場からのこのサイズのCMUTアレイの歩留まりが、数千のトランスデューサ素子のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)アレイの歩留まりよりも著しく改善されるはずであることを示している。
ある態様では、本発明は、被検者から磁気共鳴データを取得する磁気共鳴イメージングシステムを含む医療装置を提供する。医療装置は、超音波アレイを備えたカテーテルに接続するよう動作可能である超音波システムを更に含む。超音波システムは、超音波アレイを駆動するよう動作可能である。本明細書で使用される超音波アレイの駆動は、超音波アレイが超音波を生成できるように、それに電力を供給することを包含する。医療装置は、機械実行可能命令を保存するためのメモリを更に含む。医療装置は、医療装置を制御するためのプロセッサを更に含む。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、ターゲットゾーンの位置において超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成するように超音波システムを制御させる。生成された超音波は、所定のレベルを下回る。所定のレベルは、生成された超音波エネルギーが被検者内で局所的に損傷を生じさせないように選択することができる。
例えば、所定のレベルは、ターゲットゾーンにおける又はターゲットゾーンの周囲付近の被検者の加熱が組織の壊死を生じさせないように設定されてもよい。機械実行可能命令の実行は、更に、少なくとも部分的な少なくとも1つの音響放射インパルスの生成中に、パルスシーケンスを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データをプロセッサに取得させる。パルスシーケンスは、音響放射力イメージングパルスシーケンスである。機械実行可能命令の実行は、更に、磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像をプロセッサに復元させる。機械実行可能命令の実行は、更に、少なくとも部分的に少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いてカテーテルのエネルギー堆積ゾーンをプロセッサに決定させる。
この実施形態は、音響放射力イメージング(又は音響放射力インパルスイメージングとしても知られる)を用いてエネルギー堆積がカテーテルによって何処で行われるかの決定を非常に迅速に及び非常に効率的に行うことができるという利点を有することができる。
音響放射力インパルスイメージングは、超音波を焦点に指向させるトランスデューサアレイを用いた集束超音波パルスを使用して適用される。音響放射力イメージングから作成された画像は、一般的に、剛性加重がなされていて局所機械組織特性に関する情報を提供するために使用される。この実施形態では、類似の技術が使用されるが、高密度焦点式超音波システムを用いたものではなく、カテーテルの使用を用いたものである。その性質上、カテーテルは、必ずしも超音波を焦点に指向させない。この課題は、超音波療法にカテーテルを使用することである。音響放射力イメージングを使用して、超音波エネルギーが何処に行くかの全体的な分布を正確に予測することができる。カテーテルが使用される場合、超音波エネルギーは、最大又は焦点にだけではなく、被検者全体に分布され得る。音響放射力イメージングは、カテーテルからの基本的に非焦点の超音波が被検者内でより正確にターゲットにされる又は指向されることを可能にすることができる。磁気共鳴温度計測等の技術は、超音波をターゲットにするためにも使用され得るが、組織は、測定可能量加熱される必要がある。音響放射力イメージングは、それがより高速な結果を与えて最小限の加熱だけが生じる点で、磁気共鳴温度計測に勝る利点を有する。
エネルギー堆積ゾーンの決定は、例えば、超音波によって生成された最大放射力が何処にあるかに注目することによって決定することができる。これは、例えば、テストパルスを行うよりも、より迅速及び正確な情報を生成することができる。この実施形態では、エネルギーは、例えばテストパルスによって検出されるために必要とされるよりもずっと低くなり得る。テストパルスを行う際には、減少させたエネルギーが使用され、温度の増加が注目され得る。本実施形態では、組織変位が、ずっと小さい超音波インパルスによって引き起こされ得る。これは、カテーテルのエネルギー堆積ゾーンの位置のより迅速又はより頻繁なテストを可能にし得る。これは、従来のテストパルスプロトコルを用いた場合よりも、カテーテルを使用してより正確なターゲティングを可能にし得る。
別の実施形態では、カテーテルは複数の超音波素子を含む。複数の超音波素子の各々は、複数の周波数で超音波を生成するよう動作可能である。超音波システムは、複数の周波数で超音波を生成するように超音波素子の各々を制御するよう動作可能である。少なくとも1つの音響放射インパルスは、複数の周波数の少なくとも幾つかを使用して生成された超音波を有する複数のパルス又はインパルスを含む。命令の実行は、更に、少なくとも部分的な複数のパルス中に取得された磁気共鳴データを使用して複数の音響放射力パルス画像をプロセッサに復元させる。
機械実行可能命令の実行は、更に、被検者内のターゲットゾーンを説明する治療計画をプロセッサに受信させる。エネルギー堆積ゾーンは、超音波素子によって生成される超音波周波数の関数として決定されてもよい。命令の実行は、更に、この周波数依存エネルギー堆積ゾーンを使用して超音波素子の各々に関する超音波処理周波数をプロセッサに決定させてもよい。
カテーテルの構造に応じて、複数の超音波素子は、それが超音波を生成可能な幾つかの又はある範囲の周波数を有し得る。例えば、圧電素子が使用される場合、使用が実用的な控えめな数の周波数が存在し得る。所謂CMUT容量性微細加工超音波トランスデューサが使用される場合、周波数は、CMUTトランスデューサの構造によって決定される範囲内で自由に選択可能となり得る。この実施形態では、複数の周波数を使用して手順が繰り返され、その後、超音波がターゲットゾーンに指向されるように様々な超音波素子に対して周波数が選択される。
この実施形態は、音響放射力イメージングを用いてエネルギー堆積ゾーンの決定を異なる周波数及び超音波素子の個々又はグループに対して行うことができるので、特に有利となり得る。多数のこのような画像は、非常に迅速に及び事実上組織を非常に加熱すること無く構築することができる。これは、例えば従来のテストパルスがサーマルイメージングと共に使用された場合に可能となるよりも、より精密なターゲットゾーンのターゲティングを可能にし得る。
別の実施形態では、複数の超音波素子は、少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサアレイを含む。アレイは、様々な方法で動作することができる。例えば、アレイは、容量性微細加工超音波トランスデューサの全てが同じ周波数で稼働される一部の実施形態において、単一の超音波素子として稼働されてもよい。他の実施形態では、周波数は、1つのCMUTアレイに亘って変えられてもよい。他の実施形態では、個々の容量性微細加工超音波トランスデューサによって生成される位相も制御され得る。これは、カテーテルを使用した、より正確又はより精密なターゲティングを可能にし得る。
別の実施形態では、超音波システムは、少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサの容量性素子に供給される電力の位相を制御することによって、少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサアレイの焦点を調節するよう動作可能である。機械実行可能命令の実行は、エネルギー堆積ゾーンの位置を制御するように少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサの容量性素子に供給される電力の位相をプロセッサに制御させる。この実施形態では、電力の位相及び周波数の制御も行われる。これは、ターゲットゾーンのターゲティングの形態を可能にし、カテーテルが操作される必要がある量を減少させることができる。
別の実施形態では、複数の超音波素子は、圧電トランスデューサを含む。
別の実施形態では、命令の実行は、更に、エネルギー堆積ゾーンにおいて所定の閾値を超える超音波を生成するように、超音波システムをプロセッサに制御させる。例えば、一旦エネルギー堆積ゾーンの位置が正確に分かると、組織を切除するため又は局所的に被検者の一部を加熱するためにカテーテルを使用することができる。
別の実施形態では、超音波システムは、超音波アレイに供給される電力の位相を制御するよう動作可能である。機械実行可能命令の実行は、更に、ターゲットゾーンと一致するようにエネルギー堆積ゾーンの位置を変更するように複数の超音波トランスデューサ素子の位相をプロセッサに調節させる。
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は、更に、少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いて、プロセッサにビーム路評価を行わせる。本明細書で使用されるビーム路は、トランスデューサとエネルギー堆積ゾーンとの間で超音波がとる経路を包含する。この実施形態は、音響放射力イメージングを用いてトランスデューサとエネルギー堆積ゾーンとの間で生成される超音波の強度を生成される変位によって正確に推定することができるので有益となり得る。これは、近接場加熱又は近接場における高強度超音波による被検者の表面の燃焼といった影響を回避するのに役立ち得る。
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行は、更に、被検者におけるエネルギー堆積ゾーンと所定のボリュームとの間の距離をプロセッサに決定させる。これは、例えば、システムを使用してテストショットを行うことと同等であると見なすことができる。エネルギー堆積ゾーンは、超音波処理中のエネルギーが行く可能性が高い場所であり、所定のボリュームは、被検者内でターゲットにされることが望まれるボリュームでもよい。これら2つの間の距離の決定は、医師又は他のオペレータがカテーテルを再配置することができる、又はエネルギー堆積ゾーンと所定のボリュームとの間の距離を減少させるためにカテーテル内で電気ターゲティングを変更することができるので、役立ち得る。
別の実施形態では、医療装置は、カテーテルを含む。
別の実施形態では、カテーテルは、経尿道カテーテルである。
別の実施形態では、カテーテルは、間質カテーテルである。
別の実施形態では、カテーテルは、食道カテーテルである。
別の態様では、本発明は、医療装置の動作方法を提供する。医療装置は、被検者から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを含む。医療装置は、超音波アレイを備えたカテーテルに接続するよう動作可能な超音波システムを更に含む。超音波システムは、超音波アレイを駆動するよう動作可能である。この方法は、超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成するように超音波システムを制御するステップを含む。生成された超音波エネルギーは、所定のレベルを下回る。
この方法は、少なくとも部分的な少なくとも1つの音響放射インパルスの生成中に、パルスシーケンスを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データを取得するステップを更に含む。パルスシーケンスは、音響放射力イメージングパルスシーケンスである。この方法は、磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像を復元するステップを更に含む。この方法は、少なくとも部分的に少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いてカテーテルのエネルギー堆積ゾーンを決定することを更に含む。
別の実施形態では、この方法は、被検者におけるエネルギー堆積ゾーンと所定のボリュームとの間の距離を決定するステップを更に含む。
別の態様では、本発明は、医療装置を制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。医療装置は、被検者から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを含む。医療装置は、超音波アレイを備えたカテーテルに接続するよう動作可能な超音波システムを更に含む。超音波システムは、超音波アレイを駆動するよう動作可能である。機械実行可能命令の実行は、超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成するように超音波システムをプロセッサに制御させる。生成された超音波エネルギーは、所定のレベルを下回る。
機械実行可能命令の実行は、更に、少なくとも部分的な少なくとも1つの音響放射インパルスの生成中に、パルスシーケンスを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって磁気共鳴データをプロセッサに取得させる。パルスシーケンスは、音響放射力イメージングパルスシーケンスである。機械実行可能命令の実行は、更に、磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像をプロセッサに復元させる。機械実行可能命令の実行は、更に、少なくとも部分的に少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いてカテーテルのエネルギー堆積ゾーンをプロセッサに決定させる。
本発明の上記の実施形態の1つ又は複数は、組み合わせられた実施形態が相互排他的でない限り組み合わせられてもよいことが理解される。
以下では、本発明の好適な実施形態が、単なる例として、図面を参照して説明される。
方法の一例を示すフロー図を示す。 方法の更なる一例を示すフロー図を示す。 医療装置の一例を示すブロック図を示す。 超音波素子の幾つかの例を示す。 カテーテルの一例を示す。 カテーテルの更なる一例を示す。 医療装置の機能を説明するためにカテーテルを示す。 医療装置の更なる機能を説明するためにカテーテルを示す。
これらの図面の同様の参照符号を付された要素は、同等の要素である又は同一の機能を行う。上述された要素は、機能が同等であれば、より後の図面において必ずしも説明されない。
図1は、本発明の一実施形態による方法を示すフロー図を示す。ステップ100では、音響放射インパルスが生成される。これは、超音波アレイを備えたカテーテルを制御する超音波システムを使用して行うことができる。次にステップ102において、磁気共鳴データは、少なくとも部分的に少なくとも1つの音響放射インパルスの生成中に、パルスシーケンスを用いて磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって取得される。パルスシーケンスは、音響放射力イメージングパルスシーケンスである。次にステップ104において、音響放射力パルス画像が、磁気共鳴データを使用して復元される。最後にステップ106において、エネルギー堆積ゾーンが、音響放射力パルス画像を使用して決定される。被検者の内部構造の変位を見ることによって、例えば超音波処理が行われた場合に、エネルギー堆積の大部分がどこになるかを決定することができる。
図2は、本発明の一実施形態による更なる方法を示すフロー図を示す。先ずステップ200において、ターゲットゾーンが受信される。それは、例えば、治療計画の形式でもよい。ターゲットゾーンは、超音波処理されることが望まれ得る被検者の内部生体構造における位置の説明である。次にステップ202において、複数の周波数で、音響放射インパルスが生成される。次にステップ204において、磁気共鳴データは、音響放射力イメージングパルスシーケンスを使用して取得され、これは、少なくとも部分的に複数の周波数の放射パルスの生成中に行われる。次にステップ206において、複数の音響放射力パルス画像が、磁気共鳴データを使用して復元される。次にステップ208において、エネルギー堆積ゾーンが、音響放射力パルス画像を使用して決定される。基本的に、これは、周波数依存エネルギー堆積ゾーンである。複数のトランスデューサが存在する場合、どのトランスデューサが使用されるか及び/又はどの周波数が使用されるかを制御することによって、エネルギー堆積ゾーンの位置を制御することができるように、複数の周波数が使用されてもよい。最後にステップ210において、超音波処理周波数が、周波数依存エネルギー堆積ゾーン及びターゲットゾーンを使用して、トランスデューサ素子に対して決定される。周波数は、超音波処理を行うことができるようにエネルギー堆積ゾーンがターゲットゾーンに十分に上手く重なり合うように各トランスデューサ素子に対して選択することができる。
図3は、本発明の一実施形態による医療装置300を示す。磁気共鳴イメージングシステムは、磁石304を含む。磁石304は、円筒型超伝導磁石である。磁石は、超伝導コイルを備えた液体ヘリウム冷却クライオスタットを有する。永久又は抵抗磁石を使用することも可能である。異なる種類の磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石及び所謂開放磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、クライオスタットが2つの部分に分割されて、磁石の等平面へのアクセスを可能にする点を除いて、標準的な円筒磁石に類似し、このような磁石は、例えば荷電粒子ビーム療法と共に使用され得る。開放磁石は、2つの磁石部分を有し、被検者を受容するのに十分な大きさの空間を間に有して一方が他方の上にあり、2つの部分の領域の配置は、ヘルムホルツコイルのものと類似する。被検者が閉じ込められる度合いが低いことから、開放磁石が人気である。円筒磁石のクライオスタットの内部には、一群の超伝導コイルが存在する。円筒磁石のボア内部には、磁気共鳴イメージングを行うのに十分な程、磁場が強い及び均一であるイメージングゾーンが存在する。
磁石304のボア306内部には、磁場勾配コイル電源310によって電流が供給される磁場勾配コイル308が存在する。磁場勾配コイル308は、磁気共鳴データの取得中に磁石のイメージングゾーン内で磁気スピンを空間的に符号化するために使用される。磁場勾配コイル308は、代表的であることが意図されたものである。一般的に、磁場勾配コイルは、3つの直交する空間方向に空間的に符号化を行うための3つの別々のコイル組を含む。磁場コイル308に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜がつけられてもよい、又はパルス出力されてもよい。
磁石のボア306の内部は、磁気共鳴イメージングを行うために磁場が十分に均一なイメージングゾーン316である。イメージングゾーン316に隣接するのは、アンテナ312である。アンテナ312は、送受信器314に接続される。無線周波アンテナ312は、イメージングゾーン316内の磁気スピンの配向を操作するため及び同じくイメージングゾーン内のスピンから無線伝送を受信するためのものである。無線周波アンテナは、複数のコイル素子を含んでもよい。無線周波アンテナは、チャネルとも呼ばれ得る。無線周波コイルは、無線周波送受信器314に接続される。無線周波コイル312及び無線周波送受信器314は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信器及び受信器に置き換えられてもよい。無線周波アンテナは、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナも表すように意図される。同様に、送受信器314は、別個の送信器及び複数の受信器も表し得る。
被検者318は、被検者支持体320上に横になって見られる。被検者は、部分的にイメージングゾーン内にいる。カテーテル324が被検者318内に挿入される。カテーテル324に隣接して示されるエネルギー堆積ゾーン326が存在する。カテーテル324は、カテーテル324上の超音波トランスデューサアレイに電力を供給するための電力を供給する超音波システム322に接続される。エネルギー堆積ゾーン326は、イメージングゾーン316内にある。
送受信器314、磁場勾配コイル電源310、及び超音波システム322は、コンピュータシステム330のハードウェアインタフェース332に接続されて示されている。コンピュータ330は、プロセッサ334も含む。プロセッサ334は、プロセッサ334が医療装置300の動作及び機能を制御することを可能にするハードウェアインタフェース332と通信する。プロセッサ334は、また、ユーザインタフェース336、コンピュータストレージ338、及びコンピュータメモリ340と通信して示されている。
コンピュータストレージは、治療計画342を含んで示されている。治療計画342は、被検者318の一部を超音波処理するための計画である。それは、超音波処理することが望まれ得る解剖学的位置の説明であるターゲットゾーン344を含む。コンピュータストレージ338は、パルスシーケンス346を更に含んで示されている。パルスシーケンス346は、磁気共鳴イメージングシステム302が音響放射力イメージングプロトコルを使用して磁気共鳴データを取得することを可能にする時間シーケンスで実行される1組のコントロール又はコマンドを含む。このため、パルスシーケンス346は、超音波システム322を制御するためにも使用することができる。コンピュータストレージ338は、パルスシーケンス346を使用して取得された磁気共鳴データ348を含んで更に示される。コンピュータストレージ338は、磁気共鳴データ348から復元された音響放射力パルス画像を含んで更に示されている。コンピュータストレージ338は、音響放射力パルス画像350を使用して決定されたエネルギー堆積ゾーンの位置352を含んで更に示されている。
コンピュータメモリ340は、制御モジュール354を含んで更に示されている。制御モジュール354は、プロセッサ334が医療装置300の動作及び機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。例えば、それは、プロセッサ334がパルスシーケンス346を使用して磁気共鳴データ348を取得することを可能にし得る。コンピュータメモリ340は、更に画像復元モジュール356を含んで示されている。画像復元モジュール356は、プロセッサ334が磁気共鳴データ348から音響放射力パルス画像350を復元することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。コンピュータメモリ340は、イメージング処理モジュール358を更に含む。イメージング処理モジュール358は、プロセッサ334が音響放射力パルス画像350からエネルギー堆積ゾーンの位置352を決定することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。
図4は、ある実施形態において使用され得るトランスデューサ素子400、402、404の幾つかの例を示す。図4では、従来の圧電素子400が示されている。圧電素子400の隣は、容量性微細加工超音波トランスデューサの2つのアレイ402、404である。圧電素子400は、素子400を駆動するための2つの電気接続406を有する。
容量性微細加工超音波トランスデューサアレイ402は、第1(408)及び第2(410)の電気接続を有する。アレイ402は、圧電素子400がするように単一のトランスデューサ素子としてそれが機能するように配線される。これは、アレイ402が圧電素子400全体の代替としてどのように使用され得るかを説明する。図412は、アレイ402の拡大表示を示す。個々の容量性微細加工超音波トランスデューサ414を見ることができる。各トランスデューサ414は、第1(408)及び第2(410)の電気接続に接続されることを見ることができる。容量性微細加工超音波トランスデューサのアレイ404は、直線アレイとして配置される。トランスデューサの各行毎に1組の第1(416)及び第2(418)の電気接続が存在する。図420は、アレイ404の拡大表示の詳細である。個々の容量性微細加工超音波トランスデューサ422は、第1(424)及び第2(426)の電気接続に接続されて示され得る。接続424及び426は、第1(416)及び第2(418)の電気接続の組から選択される。
容量性微細加工超音波トランスデューサを大きなブロックアレイで又は直線アレイで配線することに加えて、個々の微細加工超音波トランスデューサは、それら自体の供給源によって個々に駆動されてもよい。
図5は、カテーテル504の上面図500及び側面図502を示す。これは、カテーテルが作られ得るある方法の単なる一例である。上に多数の超音波トランスデューサ508が取り付けられる平面506が存在する。この例では、トランスデューサは、直線アレイとして配置される。電力を超音波トランスデューサ508の各々に供給する電気接続510が存在する。超音波トランスデューサ508は、圧電トランスデューサでもよい、又はそれらはCMUTの個々のアレイであってもよい。
図6は、本発明の一実施形態によるカテーテルの遠位端600を示す。この実施形態では、前向きリングアレイ602が存在する。穴608を取り囲む容量性微細加工超音波トランスデューサのアレイが存在する。リングアレイ602の後ろは、横向きアレイ604のパネルである。アレイ604は、カテーテルのシャフトの周囲でリングを形成する。この図に示されるのは、様々な電気接続606である。前向きリングアレイ602は、3次元イメージングを提供するため等に使用することができる。横向きアレイ604は、超音波アブレーション及びモニタリングに使用することができる。個々の容量性微細加工超音波トランスデューサは、超音波アブレーション中のビームステアリングに使用することができる。この実施形態のメリットは、カテーテルを機械的に回転させる必要性が無い又は最小限であることを含み得る。穴608は、追加の器具用又は水洗浄用に使用することができる。図6に示される実施形態は、前立腺を切除する等のために、プローブの周囲全360度を同時に行うことができるように複数の方向に的を絞ることができる。これは、少ない治療時間をもたらす及び従ってコストも減らす。
図7は、医療装置の機能を示すために使用される。示されているのは、表面上に取り付けられた多数のトランスデューサ素子702を備えたカテーテル700のスケッチである。この例の場合、中央のトランスデューサ素子702のみが作動させられる。線704は、超音波トランスデューサ702からの放射場の大まかな位置の外形を描く。超音波放射場704内で、磁気共鳴データが音響放射力イメージングプロトコルを使用して取得されていて、矢印706は、超音波による被検者内の組織の変位の大まかな量を示す。矢印706の大きさを見ることによって、最大堆積が点708にあると決定することができる。これは、次に、エネルギー堆積ゾーンであると決定され得る。
場所特定に加えて、放射場704の最大領域も識別することができる。例えば、トランスデューサ素子702と最大値708との間にビーム路が存在する。素子702の近くは、超音波放射場の近接場712である。最大値を単に教えることに加えて、超音波処理が行われる際に、トランスデューサ素子702によってどのようにエネルギーが被検者に分配されるかを説明する大量の情報が存在する。このような測定は、単一の素子に対して、複数の素子に対して、又は異なる周波数で行うことができる。例えば、図7に示されるようなマップが様々な周波数に対して繰り返され、その場合にこれは、カテーテル700を使用して正確に超音波をターゲットにするために使用され得る。
図8は、カテーテル700の更なる一例を示す。この例では、超音波は、3つの中央トランスデューサ素子702によって生成される。ここでも、エネルギー堆積ゾーン708を見ることができる。加えて、ターゲットゾーン800が図面上で印を付けられている。この図は、堆積ゾーン708が必ずしもターゲットゾーン800に対して適切な位置にあるわけではないことを示す。このような図は、医療機器のディスプレイに表示されて、医師又は他のオペレータがカテーテルをより良く配置するためのガイドとして使用することができ、そうでなければ、例えば異なるトランスデューサ素子702が作動させられ得るといった電子ステアリング技術が使用されてもよく、又はエネルギー堆積ゾーン708がターゲットゾーン800の位置により厳密に一致するように、生成される超音波の位相及び/若しくは周波数も変更され得る。
音響放射力イメージング(ARFI)は、音響環境を評価するために使用することができ、実際に損傷を引き起こすこと無く超音波処理が与える可能性が高い熱損傷を推定することができる。これは、今度は、治療の安全性及び有効性を更に向上し得る、アブレーション前の処置の微調整を可能にする。
前立腺癌のHIFU療法は、効率的な治療を提供しながらも、インポテンツ及び失禁等の副作用を低減する可能性を持つ非侵襲性代替手段として益々使用されている。今までの殆どの処置は、超音波誘導の下で行われてきた。MR誘導は、温度イメージング等の幾つかの利点を提供するが、計画段階における改善点も提供する。
MRIが提供する改善点の1つは、これらの前立腺癌療法の事前計画ステップにおいて音響放射力イメージング(ARFI)を使用する可能性である。前立腺のHIFU療法は、経直腸的に若しくは直腸壁を通した超音波処理によって行うことができる、又はHIFUデバイスは経尿道であり超音波処理は尿道壁を通して生じる。ARFIは、どちらの場合においても、HIFUデバイスから前立腺への音響結合を確実にするために、ごく僅かな総エネルギーを用いて使用され得る。これは、直腸壁が非常に傷つきやすい及び接触が下手であると損傷を受ける場合があり、これは、直腸壁の損傷に至る可能性があるHIFUエネルギーの局所吸収をもたらすので、特に経直腸HIFUの場合に懸念事項である。これは、尿道の場合は大した問題ではないが、それでもやはり、エネルギーを然るべき場所に伝達することができなければ、療法を妨げるであろう。
多くの場合、前立腺癌のHIFU療法は、前立腺全体が切除される全腺療法として行われる。癌の位置を前立腺内で上手く決定することができると(MRI界における積極的な研究のテーマ)、人は、癌を有すると考えられる前立腺の部分のみが治療される所謂限局性療法も行うことができる。これは、罹患率を更に一層低下させる可能性が高い。
ARFIによって与えられる別の利点は、HIFUが組織に及ぼす放射力によって、圧力場を推定することができることである。局所圧力場は、それによってHIFUが組織を加熱する機構でもある。従って、圧力場の分布の推定は、生じ得る加熱の分布の知識を与える。直腸壁等の傷つきやすい構造及び特に神経束(これらは、ペニスの機能性及び膀胱の機能性を制御すると考えられる)の近くで何が起こる可能性が高いかの理解を向上させるために使用することができる。また、トランスデューサが異なる周波数を生成することができる場合、これらの異なる周波数の圧力場は、このARFI方法を使用して評価及び比較することができる。これは、前立腺の異なる部分に対して最も適切な周波数を選択し、それによって、更に一層向上した安全性を提供する助けとなり得る。
CMUTは、癌が神経束(例えば)の近くで見つかった場合に、素子のトランスデューサアンギュレーション(CMUTは、機械的にステアリング可能にすることができる、即ち、それらは制御可能に曲げることができる)、周波数、及び位相を、圧力場が前立腺の端部付近では高くなるが、傷つきやすい神経束に向けて可能な限り速く低下するように選択することができるように、傷つきやすい構造付近の圧力場を最適化するという利点も有することができるが、圧電及びCMUTトランスデューサは共に、ARFIから恩恵を受けることができる。
前立腺のARFIは、音響経路を有効にすることを可能にするであろう。例えば、経尿道デバイス(通常、個々の圧力場を見ることができる僅か10前後の素子)の場合、人は、各素子の前面に及ぼされている幾らかの放射力を発見することを予想するであろう。もしそうでない場合又は素子間に大きな差がある場合、恐らく尿道内にエアポケット等が存在する又はトランスデューサ素子が最大限機能することをカテーテルが阻止する。これは、尿道を損傷する(それ程大きな問題ではない)、トランスデューサを損傷する、又はその問題が認識及び解決されなければ準最適療法の原因となる場合がある。経直腸デバイスの場合、利点は、上記に概要が説明されている。
療法計画は、圧力場、及び周波数を変更することができる場合には前立腺のどの部分を切除するにはどの周波数が最も適し得るかのより良い理解を可能にすることによって更に支援される。これは、人が理想的には前立腺の全てを完全に切除するが、前立腺外部のもの(特に神経束)は何も切除しないことを希望するので、全腺療法にとって重要である。限局性療法の場合、人は、別々に切除される異なる限局領域を分析することができる。
これは全て、テスト超音波処理に必要とされるエネルギーのほんの一部でARFIを用いて行うことができる。また、ARFIは、テスト超音波処理よりも更に一層迅速に行うことができる。
一例では、超音波処理は、人が変位画像を得ることができる振動増感傾斜磁場(motion sensitizing gradient)と結び付けることができる。多くの場合、背景情報を除去するために、逆振動増感傾斜磁場(inverse motion sensitizing gradient)を用いて別の画像が必要とされる。これらの変位値は、局所放射力に依存し、これらは、今度は、局所圧力場に依存する。
図面及び上記の説明において本発明を詳細に図示及び説明したが、そのような図示及び説明は、限定的なものではなく、説明のためのもの又は例示的なものであると見なされるべきものであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、開示内容、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求項に係る発明の実施において、当業者によって理解されもたらされ得る。請求項において、「含む」(“comprising”)という用語は、他の要素又はステップを排除しない、及び不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載された幾つかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味しない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として提供される光ストレージ媒体又は半導体媒体等の適切な媒体に保存/配布されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等、他の形態で配布されてもよい。請求項における何れの参照符号も範囲を限定するものと解釈されるものではない。
300 医療装置
302 磁気共鳴イメージングシステム
304 磁石
306 磁石のボア
308 磁場勾配コイル
310 磁場勾配コイル電源
312 アンテナ
314 送受信器
316 イメージングゾーン
318 被検者
320 被検者支持体
322 超音波システム
324 カテーテル
326 エネルギー堆積ゾーン
330 コンピュータ
332 ハードウェアインタフェース
334 プロセッサ
336 ユーザインタフェース
338 コンピュータストレージ
340 コンピュータメモリ
342 治療計画
344 ターゲットゾーン
346 パルスシーケンス
348 磁気共鳴データ
350 音響放射力画像
352 エネルギー堆積ゾーンの位置
354 制御モジュール
356 画像復元モジュール
358 画像処理モジュール
400 圧電素子
402 容量性微細加工超音波トランスデューサアレイ
404 容量性微細加工超音波トランスデューサアレイ
406 電気接続
408 第1の電気接続
410 第2の電気接続
412 アレイ402の拡大表示図
414 容量性微細加工超音波トランスデューサ
416 第1の電気接続の組
418 第2の電気接続の組
420 アレイ404の拡大表示図
422 容量性微細加工超音波トランスデューサ
424 第1の電気接続
426 第2の電気接続
500 上面図
502 側面図
504 カテーテル
506 平面
508 超音波トランスデューサ
510 電気接続
600 カテーテルの遠位端
602 前向きリングアレイ
604 横向きアレイ
605 シャフト
606 電気接続
608 穴
700 カテーテル
702 トランスデューサ素子
704 超音波放射場
706 変位データ
708 エネルギー堆積ゾーン
710 ビーム路
712 近接場
800 ターゲットゾーン



  1. 被検者から磁気共鳴データを取得する磁気共鳴イメージングシステムと、
    複数の超音波素子を含む、超音波アレイを備えたカテーテルに接続する超音波システムであって、前記超音波システムは前記超音波アレイを駆動する、超音波システムと、
    機械実行可能命令を保存するためのメモリと、
    医療装置を制御するためのプロセッサであって、前記機械実行可能命令の実行が前記プロセッサに、
    前記超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成するように前記超音波システムを制御することであって、生成された超音波エネルギーは所定のレベルを下回ること、
    少なくとも部分的な前記少なくとも1つの音響放射インパルスの前記生成中に、パルスシーケンスを用いて前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって前記磁気共鳴データを取得することであって、前記パルスシーケンスは音響放射力イメージングパルスシーケンスであること、
    前記磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像を復元すること、並びに
    少なくとも部分的に前記少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いて前記カテーテルのエネルギー堆積ゾーンを決定すること及び前記超音波素子の位相を制御することによって前記被検者内のターゲットゾーンに超音波エネルギーを堆積するように前記超音波アレイを正確にターゲットにすること又は指向させること、
    を行わせるプロセッサと、
    を含む、医療装置。

  2. 前記複数の超音波素子の各々は、複数の周波数で超音波を生成し、前記超音波システムは、前記複数の周波数で超音波を生成するように前記超音波素子の各々を制御し、前記少なくとも1つの音響放射インパルスは、前記複数の周波数の少なくとも幾つかを使用して生成された超音波を有する複数のインパルスを含み、前記命令の実行は、前記プロセッサに、少なくとも部分的な前記複数のパルス中に取得された磁気共鳴データを使用して複数の音響放射力パルス画像を復元させ、前記機械実行可能命令の前記実行は、更に前記プロセッサに、前記被検者内のターゲットゾーンを説明する治療計画を受信させ、前記エネルギー堆積ゾーンは、少なくとも部分的に前記複数の放射力パルス画像を使用して更に決定される、並びに前記命令の実行は、更に前記プロセッサに、周波数及び前記ターゲットゾーンの関数として前記エネルギー堆積ゾーンを使用して前記超音波素子の各々に関する超音波処理周波数を決定させる、請求項1に記載の医療装置。

  3. 前記複数の超音波素子は、少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサアレイを含む、請求項2に記載の医療装置。

  4. 前記超音波システムは、前記少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサの容量性素子に供給される電力の位相を制御することによって、前記少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサアレイの焦点を調節し、前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、前記エネルギー堆積ゾーンの位置を制御するように前記少なくとも1つの容量性微細加工超音波トランスデューサの容量性素子に供給される電力の位相を制御させる、請求項3に記載の医療装置。

  5. 前記複数の超音波素子は、圧電トランスデューサを含む、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の医療装置。

  6. 前記超音波システムは、前記超音波アレイに供給される電力の位相を制御し、前記機械実行可能命令の実行は、更に前記プロセッサに、前記ターゲットゾーンと一致するように前記エネルギー堆積ゾーンの位置を変更するように複数の超音波トランスデューサ素子の位相を調節させる、請求項2乃至5のいずれか一項に記載の医療装置。

  7. 前記命令の実行は、前記プロセッサに、前記エネルギー堆積ゾーンにおいて前記所定の閾値を超える超音波を生成するように前記超音波システムを制御させる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の医療装置。

  8. 前記機械実行可能命令の実行は、更に前記プロセッサに、前記少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いてビーム路評価を行わせる、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の医療装置。

  9. 前記機械実行可能命令の実行は、更に前記プロセッサに、前記被検者における前記エネルギー堆積ゾーンと所定のボリュームとの間の距離を決定させる、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の医療装置。

  10. 前記医療装置は前記カテーテルを含む、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の医療装置。

  11. 前記カテーテルは、経尿道カテーテル、間質カテーテル、及び食道カテーテルのうちのいずれか1つである、請求項10に記載の医療装置。

  12. 医療装置の動作方法であって、前記医療装置は、被検者から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを含み、前記医療装置は、超音波アレイを備えたカテーテルに接続する超音波システムを更に含み、前記超音波システムは、前記超音波アレイを駆動し、前記方法は、
    前記超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成するように前記超音波システムを制御するステップであって、生成された超音波エネルギーは所定のレベルを下回る、ステップと、
    少なくとも部分的な前記少なくとも1つの音響放射インパルスの前記生成中に、パルスシーケンスを用いて前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって前記磁気共鳴データを取得するステップであって、前記パルスシーケンスは音響放射力イメージングパルスシーケンスである、ステップと、
    前記磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像を復元するステップと、
    少なくとも部分的に前記少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いて前記カテーテルのエネルギー堆積ゾーンを決定するステップと、
    を含む、方法。

  13. 前記被検者における前記エネルギー堆積ゾーンと所定のボリュームとの間の距離を決定するステップを更に含む、請求項12に記載の方法。

  14. 医療装置を制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記医療装置は、被検者から磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを含み、前記医療装置は、超音波アレイを備えたカテーテルに接続する超音波システムを更に含み、前記超音波システムは、前記超音波アレイを駆動し、前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
    前記超音波システムによって少なくとも1つの音響放射インパルスを生成するように前記超音波システムを制御することであって、生成された超音波エネルギーは所定のレベルを下回ること、
    少なくとも部分的な前記少なくとも1つの音響放射インパルスの前記生成中に、パルスシーケンスを用いて前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって前記磁気共鳴データを取得することであって、前記パルスシーケンスは音響放射力イメージングパルスシーケンスであること、
    前記磁気共鳴データを使用して少なくとも1つの音響放射力パルス画像を復元すること、及び
    少なくとも部分的に前記少なくとも1つの音響放射力パルス画像を用いて前記カテーテルのエネルギー堆積ゾーンを決定すること、
    を行わせるコンピュータプログラム。

 

 

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集束超音波が生成したキャビテーションまたは沸騰気泡を用いて非侵襲的に尿管瘤の穿刺を実行し、組織を通る穴を制御可能に侵食する異常組織膜の診断方法、ならびに集束超音波機器および治療方法が開示される。超音波機器の例は、(a)処置面を有し、複数の電気的に絶縁された区画を備える治療トランスデューサと、(b)治療トランスデューサの処置面内に治療開口部を画成する、少なくとも1つの凹面音響レンズと、(c)治療トランスデューサの処置面、または少なくとも1つの凹面音響レンズのどちらかにより画成された画像化開口部と、(d)治療開口部の中央軸と軸方向に整列した超音波画像化プローブを備えてもよい。
【選択図】図3
本発明は、検査空間116に位置付けられた関心のある被検体120の少なくとも一部の画像表現を提供する磁気共鳴(MR)イメージングシステム110と、関心のある被検体120の一部の中のターゲットゾーンを局所的に加熱するハイパーサーミア装置111と、MRイメージングシステム110及びハイパーサーミア装置111を制御する制御ユニット126と、を有し、診断イメージングシステム100は、それぞれ異なる温度で得られたターゲットゾーンの画像表現を相関付けることによって、関心のある被検体120の一部の診断画像表現を提供するように適応され、診断画像表現は、関心のある被検体120の代謝の温度依存変化に関する情報を含む、診断イメージングシステム100を提供する。本発明は更に、上述の診断イメージングシステム100と、ターゲットゾーン内の細胞を破壊するために関心のある被検体120に処置を適用する処置モジュール146と、診断イメージングシステム100によって得られた診断画像表現に基づいて処置を適用するために処置モジュール146を制御する制御モジュール126と、を有する処置システムを提供する。従って、関心のある被検体の代謝変化は、細胞が所望の通りにまだ破壊されていないこのような領域に処置を向けるために評価されることができる。第1及び第2の温度の間の上述の測定の差を比較することによって、処置の効率が評価されることができ、更なる処置が、代謝変化に基づいて適応されることができる。
カテーテルを備える神経調節システムがカテーテルの遠位端部に沿ってバルーンを有する。バルーンの内部において位置決めされた超音波トランスデューサーを選択的に作動させて、神経組織と被験者の解剖学的構造組織の他の部分とを標的にしつつ音響エネルギーを径方向外側に放射することができる。標的神経組織を超音波エネルギーの印加によって加熱して、組織を神経調節することができる。本システムは、ガイドワイヤを介して送達することができる。カテーテルは、カテーテルの全径が縮径しながらもカテーテルの遠位端部への流体送達を高める。カテーテルは、カテーテルの中心軸に対して偏心したガイドワイヤ管腔を有する。
【選択図】図1
皮膚科美容処置及びイメージングシステム及び方法の実施形態は、組織内の複数の美容処置ゾーンを同時に又は実質的に同時に生成する変換器の使用を含むことができる。システムは、ハンドワンド、取外し可能な変換器モジュール、制御モジュール、及び/又はグラフィカルユーザーインターフェースを含むことができる。幾つかの実施形態において、美容処置システムは、眉リフト、脂肪低減、発汗低減、及びデコルタージュの処置を含む、美容プロシージャにおいて使用される場合がある。皮膚引締め、皺及び脂肪線のリフト及び改善が提供される。
【選択図】図2
提供されているのは、体内管腔の中へ挿入されるように構成されているフレックスPCBカテーテルデバイスである。フレックスPCBカテーテル100は、細長いシャフト114と、拡張可能なアッセンブリ110と、フレキシブルプリント回路板(フレックスPCB)基板200と、複数の電子コンポーネント150と、複数の通信経路102とを含む。細長いシャフト114は、近位端部および遠位端部を含む。拡張可能なアッセンブリ110は、半径方向にコンパクトな状態から半径方向に拡張した状態へ移行するように構成されている。複数の電子要素150は、フレックスPCB基板200に連結されており、電気信号を受信および/または送信するように構成されている。複数の通信経路102は、フレックスPCB基板200の上および/または中に位置決めされている。通信経路102は、電気信号を処理するように構成されている電子モジュール360に電気的に接続するように構成されている複数の電気接点に複数の電子要素150を選択的に連結する。フレックスPCB基板200は、1つ以上の金属層を含む複数の層を有することが可能である。音響整合要素および導電性トレースは、フレックスPCB基板200の中に含まれ得る。
組織領域内の標的を治療するための集束超音波または他の手技は、治療場所パターンおよびそこに印加される刺激を規定する治療計画を作成することと、治療をシミュレートすることと、シミュレートされた治療の効果を計算上予測することと、予測された効果を1つ以上の治療制約(有効性および/または安全性閾値等)に対して比較することと、制約が違反されている場合、調節された治療計画に対して、シミュレーションを繰り返すこととによって、反復的に計画されることができる。
超音波療法では、音波処理の周波数は、特定の周波数範囲内に最適化されることにより、患者特異的様式において、標的における吸収または音響強度を最大限にすることができる。一実施形態において、患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数最適化方法であって、方法は、(a)超音波変換器の少なくとも1つの区画に対して、かつ試験範囲内の複数の超音波周波数の各々に対して、標的を音波処理し、標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定することと、(b)少なくとも1つの区画の各々に対して、後続の超音波療法のために、試験範囲内の周波数のうち、測定されたパラメータの値に対応する周波数を選択することであって、測定されたパラメータの値自体が、標的において吸収される超音波エネルギーの最大量に対応する、こととを含む。
本発明は、関心のある被検体の一部を加熱する超音波処置装置10であって、高密度焦点式超音波照射を生成する超音波照射ユニット12であって、超音波照射のビーム経路が、関心のある被検体のターゲットゾーン22内に超音波エネルギーを堆積させるために軌道に沿って移動可能である、超音波照射ユニットと、軌道に沿って超音波照射のビーム経路を移動させ及びターゲットゾーン22に超音波供給量を適用するように、超音波照射ユニット12を制御する制御ユニット20と、を有し、制御ユニット20が、ターゲットゾーン22の温度情報を受け取り、受け取った温度情報に基づいて超音波照射ユニット12を制御するように適応され、制御ユニット20が、軌道に沿った超音波照射のビーム経路の現在方向26及び少なくとも1つの以前の方向28の温度に基づいて、超音波照射ユニット12を制御するように適応される、超音波処置装置を提供する。本発明は更に、対応する超音波処置の方法と、超音波処置システムであって、上述の超音波処置装置10と、関心のある被検体のターゲットゾーン22の温度情報を提供する診断イメージング装置と、を有し、超音波処置装置10の制御ユニット20が、診断イメージング装置から温度情報を受け取るように適応される、超音波処置システムとを提供する。軌道に沿った超音波照射のビーム経路の、加熱がすでに終了した以前の方向に沿った温度又は熱供給量分布に注目することによって、処置の改善される制御が達成される。この以前のソニケーションが、現在適用されているものと異なるものであっても、それは、組織及び超音波システム挙動の良好なインジケータを示す。
従来のカテーテル・ハンドルの重量および/または費用を低減し得る、細長医療装置(10)用ハンドルアセンブリ(24)の実施形態は、長手方向軸線に沿って延び、軸線の周りに回転するように構成された外部調節ノブ(26)と、インサート(40)と、ダウエルピン(68)とを備え得る。インサートは、調節ノブ(26)と係合するように、および、調節ノブ(26)の回転に応じて軸線の周りに回転するように構成され得る。インサート(40)は、ダウエルピン(68)と係合するように構成された環状溝を備えてもよく、その環状溝(74、74’)は側壁を備える。ダウエルピン(68)は、環状溝と係合しインサート(40)の回転に抗するように構成され得る。実施形態では、インサート(40)は、プラスチックまたはポリマーを含み得る。
【選択図】 図6
本発明は、高密度焦点式超音波治療システム506を含む医療機器500、700、800を提供する。医療機器は、更に、プロセッサ544による実行のためのマシン実行可能命令560、562を記憶するためのメモリ550を含む。命令の実行により、プロセッサは、対象の先の超音波処理を表す先の超音波処理データ522を受け取り(100、200、304)、先の超音波処理データ及び熱音響モデル562を用いて対象の熱特性マップ554を構築し(102、202、306)、熱音響モデル及び熱特性マップを用いて最大エネルギーマップ556を決定し(104、204、308)、ここで、最大エネルギーは時間依存性であり、更に、最大エネルギーマップをディスプレイ672上に表示し(106、206、310)、ユーザーインターフェイス570から少なくとも1つの超音波処理ボリューム580、582の選択を受け取る(108、208、312)。
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