(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに関して、及び治療の超音波プローブのエネルギー放出面に関して、第１の位置及び方位に配置される第１の複数の追跡素子と、互いに関して、及び治療の処置を受けるべき患者のターゲット領域に関して、第２の位置及び方位で患者に結合されるのに適する第２の複数の追跡素子と、第１の複数の追跡素子及び第２の複数の追跡素子に関連して、使用のための追跡エネルギーを放射する追跡生成器と、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ、及び前記追跡生成器に結合されるシステム・コントローラと、（ｉ）治療の超音波プローブに物理的に結合され、（ｉｉ）前記システム・コントローラに電気的に結合される追跡ガイドとを有する治療の超音波追跡システムであって、前記システム・コントローラは、前記治療の超音波プローブに更に結合され、前記治療の超音波プローブが患者の前記ターゲット領域に関して許容可能な位置及び方位内に配置されているかどうかを検出し、（ｉ）前記許容可能な位置及び方位内にあるプローブを検出することに応答して、前記システム・コントローラは、前記治療の超音波プローブの活性化が（ｉ）（ａ）治療の処置の開始と、（ｉ）（ｂ）治療の処置の継続とのうちの１つを実施可能にし、（ｉｉ）前記許容可能な位置及び方位内にある前記治療の超音波プローブを検出しないことに応答して、前記システム・コントローラは、治療の処置のための前記治療の超音波プローブの活性化を停止し、前記システム・コントローラは、更に、（ｉｉｉ）（ａ）複数の視覚的に同心の形状、（ｉｉｉ）（ｂ）インジケーター要素及び（ｉｉｉ）（ｃ）方向指示インジケーターの視覚的表示を介して、ターゲット領域に関して、前記治療の超音波プローブの位置及び方向のガイド表示を前記追跡ガイド上に提供するように前記追跡ガイドを制御し、前記視覚的に同心の形状及び前記インジケーター要素の少なくとも一つが前記ターゲット領域に対する前記治療の超音波プローブの相対的近傍を示す、治療の超音波追跡システム。
【請求項２】
治療の処置の開始及び治療の処置の継続は、治療の処置の定められた要件に従う、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項３】
前記定められた要件は、前記システム・コントローラが、すでに治療を受けたターゲット領域の位置を監視し、治療の処置のために必要とされる位置を越えて同じ位置の過剰な治療を禁止することを含む、請求項２に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項４】
前記システム・コントローラは、患者の前記ターゲット領域に関して、前記治療の超音波プローブの動き追跡に応答して、前記治療の超音波プローブから超音波送出の電力及びビーム角度を更新するように更に設定され、前記電力及びビーム角度の更新は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び追跡生成器から決定される追跡情報と、治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項５】
前記システム・コントローラは、（ｉ）前記治療の超音波プローブの動き追跡と、（ｉｉ）患者の前記ターゲット領域に関して、超音波送出の音響経路のブロッキングとに応答して、前記治療の超音波プローブの開口を調整するように更に設定され、開口調整は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び前記追跡生成器から決定される追跡情報と、治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項６】
前記システム・コントローラは、患者の前記ターゲット領域に関して、前記治療の超音波プローブの動き追跡に応答して、前記治療の超音波プローブの超音波設定を調整するように設定され、調整された超音波設定は、前記ターゲット領域への変えられた音響経路を補償するように設定される、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項７】
前記視覚的に同心の形状は、前記ターゲット領域に関して前記治療の超音波プローブのさまざまな近傍を表し、前記同心の形状に関する前記インジケーター要素の位置は、前記ターゲット領域に関して前記治療の超音波プローブの位置及び方位の視覚的ガイド表示を供給する、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項８】
前記視覚的に同心の形状は、前記ターゲット領域に対して所望の近傍を示す形状、前記ターゲット領域に対して前記所望の近傍より近い近傍を示す形状、前記ターゲット領域に対して前記所望の近傍から遠い近傍を示す形状を含む、請求項７に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項９】
前記インジケーター要素は、前記ターゲット領域に対して前記所望の近傍より近い近傍を示すため、第１のサイズ形状により特徴づけられ、前記ターゲット領域に対して所望の近傍を示すため、第２のサイズ形状により特徴づけられ、前記ターゲット領域に対して前記所望の近傍から遠い近傍を示すために、第３のサイズ形状により特徴づけられる、請求項７に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１０】
前記方向指示インジケーターは、前記ターゲット領域に関して必要である治療の超音波プローブ動きのさまざまな方位を表して、前記視覚的に同心の形状及び前記インジケーター要素と共に、システム・ユーザが患者の前記ターゲット領域に関して前記治療の超音波プローブの許容可能な位置及び方位を達成するためのガイダンスを供給する、請求項７に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１１】
前記さまざまな方位は、前方動き、後方動き、左への動き及び右への動きを含む、請求項１０に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１２】
前記追跡ガイドは、表示デバイスを含み、前記複数の視覚的に同心の形状、インジケーター要素及び方向指示インジケーターは前記表示デバイス上の視覚的表示を含む、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１３】
前記追跡生成器は、（ｉ）第１及び第２の複数の追跡素子が電磁センサを有する電磁場生成器と、（ｉｉ）第１及び第２の複数の追跡素子が光学的検出センサを有する光学追跡生成器とからなるグループから選択される一つを有する、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１４】
第２の複数の追跡素子は、超音波以外のモダリティを持つ超音波イメージング・システム又は画像処理システムを介して得られた医学画像において検出可能であり、前記システム・コントローラは、前記医学画像内の第２の複数の追跡素子の検出に応答して、（ｉ）前記画像処理システムの座標系内のターゲット領域と、（ｉｉ）前記治療の超音波追跡システムの座標系内のターゲット領域との間の関係を計算する、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１５】
前記システム・コントローラは、前記ターゲット領域に関して前記治療の超音波プローブの一つ以上の測定された位置に応答して、治療の処置の進捗を監視するために、ＣＴ、ＭＲ、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴイメージングスキャンからなるグループから選択される１つを自動的に定める、請求項１に記載の治療の超音波追跡システム。
【請求項１６】
互いに関して、及び治療の超音波プローブのエネルギー放出面に関して、第１の位置及び方位に配置される第１の複数の追跡素子と、互いに関して、及び治療の処置を受けるべき患者のターゲット領域に関して、第２の位置及び方位で患者に結合されるのに適する第２の複数の追跡素子と、第１の複数の追跡素子及び第２の複数の追跡素子に関連して、使用のための追跡エネルギーを放射する追跡生成器と、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ、及び前記追跡生成器に結合されるシステム・コントローラと、（ｉ）治療の超音波プローブに物理的に結合され、（ｉｉ）前記システム・コントローラに電気的に結合される追跡ガイドとを有する治療の超音波追跡システムであって、前記システム・コントローラは、前記治療の超音波プローブに更に結合され、前記治療の超音波プローブが患者の前記ターゲット領域に関して許容可能な位置及び方位内に配置されているかどうかを検出し、（ｉ）前記許容可能な位置及び方位内にあるプローブを検出することに応答して、前記システム・コントローラは、前記治療の超音波プローブの活性化が（ｉ）（ａ）治療の処置の開始と、（ｉ）（ｂ）治療の処置の継続とのうちの１つを実施可能にし、（ｉｉ）前記許容可能な位置及び方位内にある前記治療の超音波プローブを検出しないことに応答して、前記システム・コントローラは、治療の処置のための前記治療の超音波プローブの活性化を停止し、前記システム・コントローラは、更に、（ｉｉｉ）（ａ）前記ターゲット領域に対して所望の近傍を示す形状、前記ターゲット領域に対して前記所望の近傍より近い近傍を示す形状、前記ターゲット領域に対して前記所望の近傍から遠い近傍を示す形状を含む複数の視覚的に同心の形状、（ｉｉｉ）（ｂ）前記ターゲット領域に関して前記治療の超音波プローブの位置及び方位の視覚的ガイド表示を供給するインジケーター要素及び（ｉｉｉ）（ｃ）方向指示インジケーターの視覚的表示を介して、ターゲット領域に関して、前記治療の超音波プローブの位置及び方向のガイド表示を提供するように前記追跡ガイドを制御する、治療の超音波追跡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施例は、概して医療システムに、より詳しくは、治療の超音波振動子の位置追跡のための方法及びシステム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングでの疾患の描写は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のような他の画像診断形式ほどクリアでないので、超音波で病理学的組織の現在の治療は、しばしば効果的に実行されていない。
【０００３】
しかしながら、超音波は、特定の治療的な介入のためのより望ましい手法になっている。特に、高密度焦点式超音波の使用が、子宮筋腫のための熱治療的な介入のための手法として現在使用されていて、肝臓、脳及び他のガン病変の治療可能な使用が研究されている。加えて、超音波は、凝血塊溶解（音響血栓溶解）、薬送出及び遺伝子治療を仲介する手段としての多くの研究の主題でもある。重なる器官上には全く又はほとんど効果を持たないで深い組織の非侵襲性の治療を可能にするので、これらのアプリケーション全てにおける超音波の使用が望ましい。超音波は、凝血塊溶解の組織プラスミノーゲン活性化因子（ｔＰＡ）の使用、遺伝子治療のタンパク質の発現及びサイトターゲットの治療法における薬の増大された送出のような既存の薬物治療の効力を増大させることも示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、多くの医学的状態に対して、診断及び治療計画は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、ＳＰＥＣＴ及び陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）のような超音波以外の画像診断法を使用してなされる。加えて、これらのシステムは、治療のために使用される方法から独立して用いられる。従って、従来技術における課題を克服するための改良型の方法及びシステムが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施例によると、治療の超音波振動子又はプローブの位置追跡のための方法及び装置は、治療の結果を改善するように設定される測位システム及び治療の超音波プローブを有する。方法及びシステム装置によって、都合よく治療の介入を診断して、計画するために１つの画像診断法（モダリティ）（例えばＣＴ）を使用することが可能になって、その時超音波療法を所望の空間位置に適用する。治療の効力は、このことにより都合よく改良される。加えて、治療は、周囲組織上には最小の効果で関心の特定の領域（例えば、治療部分）に局地的に限定できる。実施例において、位置追跡システム及び超音波治療のプローブは、同じ座標系に複数のセンサの適当な設置によって登録される。
【０００６】
３次元空間の対象物を追跡する技術は、既知であって、例えば、電磁気的追跡、赤外線（光）追跡及び機械的測位システムを含む。これらの追跡技術は、対象物の位置を検出するためにミリメートル未満の正確さを見込む。従って、考察の簡明のために、本開示の実施例を理解するために必要な追跡技術の態様だけが、本願明細書において述べられる。
【０００７】
本開示の他の実施例によると、高密度焦点式超音波での病的組織の治療は、ＣＴのような他の画像診断法が持つほどクリアではない超音波イメージングを持つ疾患の描写にもかかわらず、効果的に実行できる。１つの例は、閉塞性脳卒中を呈する患者の治療である。患者は、最初に、凝血の存在を確認するためにＣＴスキャンで撮像される。その後ＣＴスキャンは、患者の物理的なボディを記録し、同じ記録システムが、本開示の実施例による位置追跡の治療の超音波システムの高密度焦点式超音波プローブで音響血栓溶解治療をガイドするために用いられる。結果として、凝結した血管への適切な音波エネルギーの正確な配置を通じての治療の処置効果は、好適に改善される。治療の処置の同様の例は、薬送出、高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）切除及び遺伝子送出を含む。治療の処置は、超音波による例えば脂肪治療の美容使用を含み得る。後者の例において、ＭＲは、脂肪組織の描写を得るために用いる良好な物理療法であろう。
【０００８】
一つの実施例において、遺伝子治療は、異種のＤＮＡ、ＲＮＡ、ＲＮＡｉ、酵素、タンパク質、ｓｉＲＮＡ又はミクロＲＮＡの送出の一つ以上を有する。熱切除のための高密度焦点式超音波から薬及び遺伝子送出のための使用まで範囲がある領域の治療の技術としての超音波の使用は、臨床現実になっている。治療されるべき病的組織の空間位置を詳細に描写するために使用される診断用画像処理システム（例えばＣＴ、ＭＲＩ等）は、治療計画とは独立して得られる。本開示の有利な実施例では、超音波治療の露光は、治療の焦点式超音波を診断画像及び患者の治療処置部分への付与を空間的に記録する方法により、対象の特定の領域に適切に付与できる。
【０００９】
本開示の方法及び装置は、患者の治療処置部分と超音波療法プローブとの間の位置合せを維持するために外部の位置追跡システムを使用するための手法に向いている。例えば、システム装置は、更に本願明細書において説明されるべき、同じ座標系へのセンサの適当な配置を通じて記録された超音波治療のトランスデューサ及び位置追跡システムを有する。
【００１０】
１つの例示的な実施例において、電磁追跡システムは、患者が静止した状態で横になってテーブルトップに配置される。テーブルトップは、画像処理システム（ＣＴ、ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ等）の座標フレームで、正確に記録される。コイル（センサ）は、電磁追跡システムがそれ自身の座標フレームに関して治療トランスデューサの３次元位置及び方位を計算できる態様で、超音波治療のトランスデューサ上の一つ以上の位置に配置される。超音波治療プローブは、患者の座標フレームで現在追跡されていて、治療を達成するため病理的エリアに集中できる。前の実施例と同様の第２の例示的な実施例において、追跡システムは赤外線追跡システムを含み、センサは発光ダイオードを有する。
【００１１】
第１の前の実施例と同様の第３の例示的な実施例において、追跡システムは、磁場の測定を提供できる複数のコイルを含む。加えて、他の複数のコイルは、治療トランスデューサに結合される。例えば、コイルは、適切な機械的付属品等を介して治療トランスデューサに結合できる。磁場の測定は、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）システムと関係する位置の指標を供給する。第１及び第２の例示的な実施例と同様の第４の例示的な実施例において、センサは、固定フレーム、例えば、超音波振動子が固定されるヘッドセットに取り付けられる。前記ヘッドセットは、まず最初に、解剖学的目印に従って、又は以前のイメージング・データセットとの共同位置合せを通じて配置される。配置の後、追跡システムは、小規模の動きを測定するために用いられる。
【００１２】
本開示の実施例は、（ｉ）超音波仲介薬送出、（ｉｉ）超音波仲介遺伝子送出、（ｉｉｉ）超音波サーマル療法、（ｉｖ）高密度焦点式超音波切除、（ｖ）音響血栓溶解、（ｖｉ）脂肪及び瘢痕／しわ除去を含む超音波美容外科の一つ以上を実行するための方法及びシステム装置を好適に提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示の実施例による治療の超音波プローブの位置追跡のためのシステムの部分的なブロック図である。
【図２】図２は、本開示の実施例による位置追跡のためのシステム用により詳細に示される図１の治療の超音波プローブの概略図である。
【図３】図３は、本開示の実施例によるシステム及び方法の治療の超音波プローブの位置追跡を例示するフロー図である。
【図４】図４は、本開示の他の実施例による治療の超音波プローブの位置追跡のためのシステムの部分的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図において、類似の参照符号は、類似の素子を指す。加えて、図が一定の比率で描かれていない点に留意されたい。
【００１５】
図１は、本開示の実施例による携帯治療の超音波プローブ１２の位置追跡のためのシステム１０の部分的なブロック図である。治療の超音波追跡システム１０は、第１の複数の追跡素子（１４、１６、１８）、第２の複数の追跡素子（２０、２２、２４）、追跡生成器２６、及びシステム・コントローラ２８を有する。第１の複数の追跡素子（１４，１６，１８）は、互いに関して、及び携帯治療の超音波プローブ１２のエネルギー発光面３０に関して、第１の位置及び方位に配置される。治療の超音波プローブ１２は、適切な携帯超音波プローブ、又は本開示の実施例を実行するため、所与の超音波治療の要求を実施するために設定できる他のプローブを含み得る。治療の超音波プローブ１２は、ハウジングセクション３２及びハンドル部分３４を含み、互いに統合されて形成できる。超音波振動子３６は、所望の超音波エネルギーの放出のためのハウジングセクション３２にすぐ近くの表面３０内に配置される。参照符号３８により示される特徴により集合的に表されるさまざまな電気的電力線及び信号線は、本願明細書に説明されるさまざまな機能及びステップを実施するために例えば、適当に、治療の超音波プローブ１２の構成素子とシステム・コントローラ２８との間で結合される。図２を参照してここで更に説明されるように、治療の超音波プローブ１２に結合される追跡ガイド４０も例示される。
【００１６】
第２の複数の追跡素子（２０、２２、２４）は、互いに関して、及び治療の処置を受けるべき患者のターゲット領域に関して第２の位置及び方位で、患者４２に結合されるのに適している。追跡生成器２６は、第１の複数の追跡素子（１４，１６，１８）及び第２の複数の追跡素子（２０，２２，２４）に関連して、使用のための追跡エネルギーを放射するように設定される。一つの実施例において、追跡生成器２６は、参照符号２７により示されるように、一定の方向及び位置で基準とされる電磁界生成器を有する。前記電磁界生成器は、患者の治療処置領域を含む対象の領域に電磁界を生成する。
【００１７】
システム・コントローラ２８は適切なコンピュータ及び／又はセンサインタフェースを有し、当該コントローラは更に、ここで説明される治療の超音波追跡及び治療を実行することに関して、ここで説明されるようなさまざまな機能を実行するための適切な命令でプログラムされる。システム・コントローラ２８は、治療の超音波の追跡システム１０の他の素子に電子的に結合されるために、３８及び４４のようなさまざまな入出力用信号線を含む。適切な表示デバイス４６は、例えば、所与の治療の超音波追跡及び治療アプリケーションの間、システムオペレータの使用のために、システム・コントローラ２８に結合される。さらにまた、入出力用デバイス、ポインティング・デバイス等（図示せず）のような追加デバイスは、必要に応じて、治療の超音波追跡及び治療アプリケーションの所与の実施態様のために供給されてもよい。加えて、記憶（例えば、所与の療法から以前に得られた画像を含むメモリ又は記憶デバイス）又はリアルタイム画像獲得（例えば、所与の療法の獲得デバイスからのリアルタイム画像）から画像獲得を得るための手段４８が、システム・コントローラ２８に結合される。
【００１８】
図２は、本開示の位置追跡１０のためのシステム用により詳細に示される図１の治療の超音波プローブ１２の概略図である。一つの実施例において、追跡ガイド４０は、治療の超音波プローブ１２に物理的に結合される。追跡ガイド４０は、例えば表示デバイスを含み、表示デバイスは、複数の視覚的に同心の形状（５０，５２，５４）、インジケーター要素５６及び方向指示インジケーター（５８，６０，６２，６４）の視覚的表示を生じる。追跡ガイド４０は、例えば、電力及び信号線３８を介してシステム・コントローラ２８に結合される。システム・コントローラ２８は、第２の複数の追跡素子（２０，２２，２４）により記録される患者のターゲット領域に関して、治療の超音波プローブ１２の位置及び方位のガイド表示を提供するように追跡ガイド４０を制御するのに適している。本開示の実施例は、このように好適に、システムオペレータ又は介入放射線医のために、治療の処置の間、患者とのより自然な対話（「フリーハンド」）を可能にする。加えて、プローブに結合された追跡ガイド４０が例示され説明される一方、本開示による実施例は、追跡ガイドの他の実装、例えばディスプレイ４６の一部又は他のシステム部品のような追跡ガイドの実装を含み得る。
【００１９】
一つの実施例において、追跡ガイド４０は、複数の視覚的に同心の形状（５０，５２，５４）及びインジケーター要素５６を含む。視覚的に同心の形状（５０，５２，５４）は、ターゲット領域に関して治療の超音波プローブ１２のさまざまな近傍を表す。同心の形状（５０，５２，５４）に関するインジケーター要素５６の位置は、ターゲット領域に関して治療の超音波プローブ１２の位置及び方位の視覚的ガイド表示を供給する。一つの実施例において、視覚的に同心の形状（５０，５２，５４）は、ターゲット領域に対して位置的にあまりに近い近傍５０を示す形状、ターゲット領域に対して位置的に所望の近傍５２を示す形状、ターゲット領域から位置的にあまりに遠い近傍５４を示す形状を含み得る。３つの異なる大きさの形状だけが同心の形状（５０，５２，５４）に関して例示され説明されるが、本開示による実施例は３より多くの形状を含み得る。
【００２０】
インジケーター要素５６は、ターゲット領域に対して対応する所与の近傍を伝えるために、何れかの多くの異なるサイズ形状により特徴づけられ得る。例えば、インジケーター要素５６は、ターゲット領域に対して位置的にあまりに近い近傍を示すため、図２の追跡ガイド４０の描画７０で図示されるように、第１のサイズ形状により特徴づけられ得る。インジケーター要素５６は、ターゲット領域に対して位置的に所望の近傍を示すため、図２の追跡ガイド４０の描画６８及び７２で図示されるように、第２のサイズ形状により特徴づけられ得る。描画６８では、インジケーター要素５６が中心になく、このことは、これ以降更に説明されるように、プローブがターゲット領域に対する位置及び方位にまだないことを示すことに留意されたい。インジケーター要素５６は、ターゲット領域から位置的にあまりに遠い近傍を示すために、図２の追跡ガイド４０の描画６６にて図示されるように、第３のサイズ形状により特徴づけられ得る。３つの異なる大きさの形状だけがインジケーター要素５６に関して例示され説明されるが、本開示による実施例は３より多くの形状を含み得る。
【００２１】
追跡ガイド４０は、更に複数の方向指示インジケーター（５８，６０，６２，６４）を含む。方向指示インジケーター（５８，６０，６２，６４）は、ターゲット領域に関して必要である治療の超音波プローブ動きのさまざまな方位を表す。視覚的に同心の形状（５０，５２，５４）及びインジケーター要素５６と共に、方向指示インジケーター（５８，６０，６２，６４）は、患者４２のターゲット領域に関して治療の超音波プローブ１２の許容可能な位置及び方位を達成するためのガイダンスをシステム・ユーザに提供する。さまざまな方向は、前方動き５８、後方動き６２、左への動き６４及び右への動き６０だけでなく、意図された領域を最善に治療するために中への動き（描画６６でインジケーター要素５６により示されるように）、外への動き（描画７０でインジケーター要素５６により示されるように）を含み得る。一つの実施例において、ガイドは、必要とされる相対的な動きに従って、大きさが拡大／縮小し、中心上／中心から外れる動きをする泡の形式を含む。４つの異なる方向指示インジケーター（５８，６０，６２，６４）だけが方向指示インジケーターに関して例示され説明されるが、本開示による実施例は、４つより多く又は少ない方向指示インジケーターを含み得る。
【００２２】
図３は、本開示の実施例によるシステム及び方法の治療の超音波プローブの位置追跡を例示するフロー図８０である。当該方法は、ステップ８２において、患者及び治療のプローブの最初の配置付けを実施するステップを含む。ステップ８４において、治療のプローブの位置が検出される。ステップ８６において、患者の位置、よって治療処置領域（又はゾーン）が検出される。ステップ８８において、プローブが治療を可能にするように設置されているかどうかが決定される。当該決定は、ここで説明されるように、少なくとも第１の複数の追跡素子及び第２の複数の追跡素子の位置追跡に基づく。プローブが治療を可能にするため設置されていないと決定される場合、方法はステップ９０へ進む。ステップ９０において、システム・オペレータは、例えば、追跡ガイド４０により案内されるように、患者と関連付けながらプローブを動かすように促される。ステップ９０の後、当該方法は、前述のように治療のプローブの位置の検出を持つステップ８４に戻る。再びステップ８８を参照して、プローブが治療を可能にするように配置されていると決定される場合、プロセスはステップ９２へ進む。
【００２３】
ステップ９２において、プローブとターゲット領域との間の音響経路が、例えば、肺のようなガス入りキャビティ又は骨によりブロックされているかが決定される。音響経路がブロックされていると決定される場合、当該方法はステップ９４へ進み、さもなければ、当該方法はステップ９６へ進む。ステップ９４は、プローブのための音響補償を実行するステップを含む。例えば、音響補償は、治療の超音波プローブからの超音波送出のビーム角度及び電力を更新するステップを含み、電力及びビーム角度更新は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ、及び追跡生成器から決定されるような追跡情報と治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく。他の例は、（ｉ）治療の超音波プローブの動き追跡及び（ｉｉ）患者のターゲット領域に関して、超音波送出の音響経路のブロッキングに応答して、治療の超音波プローブの開口を調整するステップを含み、当該開口調整は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ、及び追跡生成器から決定されるような追跡情報と治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく。他の例は、ターゲット領域への変えられた音響経路を補償するように超音波設定を調整するステップを含む。後者の例において、超音波設定の調整は、呼吸及び鼓動を含む随意及び非自発的な器官動きと、物理的若しくは生物学的反応又は超音波治療の結果によるターゲット・ゾーンの動き又は音響経路の変更とを効果的に補償するのに適している。さらに別の例は、ターゲット領域への対応する音響経路及び検出された治療の超音波プローブ位置に応答して、治療の超音波プローブの電気的焦点を変えるステップを含む。音響補償が完了すると、当該方法は、ステップ９６へ進む。
【００２４】
ステップ９６において、治療ゾーン（又は領域）の表示が（図１の）ディスプレイ４６に供給される。特に、治療ゾーンの表示は、（ｉ）前に得られた（複数の）画像、又は（ｉｉ）（複数の）リアルタイム画像のディスプレイ上に重なる。ステップ９６の後、治療の処置が、適当に、ステップ９８で始まったり、又は続けられ得る。ステップ１００において、所望の治療の処置が完了されているかどうかが決定される。完了されている場合、当該方法はステップ１０２で終わる。所望の治療の処置がまだ完了されていない場合、当該方法はステップ８４に戻って、その後上述のように進行する。
【００２５】
図４は、本開示の他の実施例による治療の超音波プローブ１１２の位置追跡のためのシステム１１０の部分的なブロック図である。システム１００は、以下の違いがあるが、図１のシステム１０と同様のものである。治療の超音波追跡システム１１０は、第１の複数の追跡素子（１１４、１１６、１１８）、第２の複数の追跡素子（１２０、１２２、１２４）、追跡生成器１２６及びシステム・コントローラ２８を有する。第１の複数の追跡素子（１１４，１１６，１１８）は、互いに関して、及び治療の超音波プローブ１１２のエネルギー放出面３０に関して、第１の位置及び方位に配置される。治療の超音波プローブ１１２は、本開示の実施例を実行し、所与の超音波治療の要求を実施するために設定できる適切な超音波プローブを含み得る。治療の超音波プローブ１１２は、ハウジングセクション３２及びハンドル部分３４を含み、これらは互いに統合されて形成できる。超音波振動子３６は、所望の超音波エネルギーの放出のために、ハウジングセクション３２近くの面３０内に配置される。参照符号３８により示される特徴により集合的に表されるさまざまな電気的電力線及び信号線は、例えば、ここで説明されるさまざまな機能及びステップを実施するために適当に、治療の超音波プローブ１１２の構成素子とシステム・コントローラ２８との間に結合される。追跡ガイド４０は治療の超音波プローブ１１２に結合される。
【００２６】
第２の複数の追跡素子（１２０，１２２，１２４）は、互いに関して、及び治療の処置を受けるべき患者のターゲット領域に関して、第２の位置及び方位で患者４２に結合される。追跡生成器１２６は、第１の複数の追跡素子（１１４，１１６，１１８）及び第２の複数の追跡素子（１２０，１２２，１２４）と関連して、使用のための追跡エネルギーを放射するように設定される。一つの実施例において、追跡生成器１２６は、参照符号１２７により示されるような一定の方位及び位置を基準とした光学追跡生成器を有する。光学追跡生成器は、例えば、ＬＥＤ追跡生成器を有する。光学追跡生成器１２６は、患者の治療処置領域を含む関心領域内に光学的信号を生成する。加えて、第１の複数の追跡素子（１１４，１１６，１１８）及び第２の複数の追跡素子（１２０，１２２，１２４）は、光学的検出センサを有する。
【００２７】
従って、第１及び第２の複数の追跡素子、追跡生成器及びシステム・コントローラを含む治療の超音波追跡システムが開示された。第１の複数の追跡素子は、互いに関して、及び治療の超音波プローブのエネルギー放出面に関して、第１の位置及び方位に配置される。第２の複数の追跡素子は、互いに関して、及び治療の処置を受けるべき患者のターゲット領域に関して、第２の位置及び方位で患者に結合される。追跡生成器は、第１及び第２の複数の追跡素子に関連して、使用のための追跡エネルギーを放射する。システム・コントローラは、プローブがターゲット領域に関して許容可能な位置及び方位内に配置されているかどうかを検出し、（ｉ）許容可能な位置及び方位内にあるプローブを検出することに応答して、システム・コントローラは、プローブの活性化が（ｉ）（ａ）治療の処置の開始と、（ｉ）（ｂ）治療の処置の継続とのうちの１つを実施可能にし、（ｉｉ）許容可能な位置及び方位内にあるプローブを検出しないことに応答して、システム・コントローラは、治療の処置のためのプローブの活性化を停止する。
【００２８】
治療の処置の開始及び治療の処置の継続は、治療の処置の定められた要件に従う。前記定められた要件は、システム・コントローラが、すでに治療を受けたターゲット領域の位置を監視し、治療の処置のために必要とされる位置を越えて同じ位置の過剰な治療を禁止することも含み得る。他の実施例において、第２の複数の追跡素子は、超音波以外のモダリティを持つ超音波イメージング・システム又は画像処理システムを介して得られた医学画像において検出可能である。システム・コントローラは、医学画像内の第２の複数の追跡素子の検出に応答して、（ｉ）画像処理システムの座標系内のターゲット領域と、（ｉｉ）追跡システムの座標系内のターゲット領域との間の関係を計算するのに更に適している。前記コントローラは、ターゲット領域に関する治療の超音波プローブの一つ以上の測定された位置に応答して、治療の処置の進捗を監視するために、ＣＴ、ＭＲ、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴイメージングスキャンからなるグループから選択される１つを自動的に定めるのに更に適している。
【００２９】
一つの実施例において、システム・コントローラは、患者のターゲット領域に関して、治療の超音波プローブの動き追跡に応答して、治療の超音波プローブから超音波送出の電力及びビーム角度を更新するように更に設定される。電力及びビーム角度の更新は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び追跡生成器から決定される追跡情報と、治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく。
【００３０】
他の実施例では、システム・コントローラは、（ｉ）治療の超音波プローブの動き追跡と、（ｉｉ）患者のターゲット領域に関して、超音波送出の音響経路のブロッキングとに応答して、治療の超音波プローブの開口を調整するように更に設定される。開口調整は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び追跡生成器から決定される追跡情報と、治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく。他の実施例において、システム・コントローラは、患者のターゲット・ゾーンに関して、治療の超音波プローブの動き追跡に応答して、治療の超音波プローブの超音波設定を調整するように設定される。調整された超音波設定は、ターゲット・ゾーンへの変えられた音響経路を補償するように設定される。更に他の実施例において、システム・コントローラは、検出された治療の超音波プローブ位置とターゲット・ゾーンへの対応する音響経路とに応答して、治療の超音波プローブの電子焦点を変えるように設定される。
【００３１】
一つの実施例において、治療の処置は、（ｉ）超音波媒介薬送出、（ｉｉ）超音波媒介遺伝子送出、（ｉｉｉ）超音波指向サーマル療法、（ｉｖ）高密度焦点式超音波切除、（ｖ）音響血栓溶解、及び（ｖｉ）超音波美容外科の一つ以上を含む。他の実施例において、第１の複数の追跡素子は３つの追跡素子を有し、第２の複数の追跡素子は３つの追跡素子を有する。加えて、追跡生成器は、（ｉ）第１及び第２の複数の追跡素子は電磁センサを有する電磁場生成器、又は（ｉｉ）第１及び第２の複数の追跡素子は光学的検出センサを有する光学追跡生成器の少なくとも一つを有し得る。
【００３２】
他の実施例では、治療の超音波追跡システムは、第１の複数の追跡素子、第２の複数の追跡素子、追跡生成器、システム・コントローラ及び追跡ガイドを有する。第１の複数の追跡素子は、互いに関して、及び治療の超音波プローブのエネルギー放出面に関して、第１の位置及び方位に配置される。第２の複数の追跡素子は、互いに関して、及び治療の処置を受けるべき患者のターゲット領域に関して、第２の位置及び方位に患者と結合されるのに適している。前記追跡生成器は、第１の複数の追跡素子及び第２の複数の追跡素子に関連して、使用のための追跡エネルギーを放射するように設定される。一つの実施例において、追跡生成器は、（ｉ）第１及び第２の複数の追跡素子が電磁センサを有する電磁界生成器、又は（ｉｉ）第１及び第２の複数の追跡素子が光学的検出センサを有する光学追跡生成器のうちの１つを有する。
【００３３】
前のパラグラフの実施例において、システム・コントローラは、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び追跡生成器に結合して、治療の超音波プローブに結合するために、更に適応した。システム・コントローラは、治療の超音波プローブが患者のターゲット領域に関して許容可能な位置及び方位内に配置されているかどうかを検出し、（ｉ）許容可能な位置及び方位内にある治療の超音波プローブを検出することに応答して、システム・コントローラは、治療の超音波プローブの活性化が（ｉ）（ａ）治療の処置の開始と、（ｉ）（ｂ）治療の処置の継続のうちの１つを実施可能にし、（ｉｉ）許容可能な位置及び方位内にある治療の超音波プローブを検出しないことに応答して、システム・コントローラは、治療の処置のための治療の超音波プローブの活性化を停止する。追跡ガイドは、ターゲット領域に関して治療の超音波プローブの位置及び方位のガイド表示を供給するように、追跡ガイドを制御するためのシステム・コントローラに結合される。
【００３４】
加えて、前の実施例のために、治療の処置の開始及び治療の処置の継続は、治療の処置の定められた要件に従う。加えて、定められた要件は、システム・コントローラが、すでに治療を受けたターゲット領域の位置を監視し、治療の処置のために必要とされる位置を越えて同じ位置の過剰な治療を禁止することを含む。
【００３５】
他の実施例によると、治療の超音波追跡のための方法は、互いに関して、及び治療の超音波プローブのエネルギー放出面に関して、第１の複数の追跡素子を第１の位置及び方位に配置するステップを有する。第２の複数の追跡素子は、互いに関して、及び治療の治療を受けるべき患者のターゲット領域に関して、第２の位置及び方位に患者と結合される。追跡エネルギーは、第１の複数の追跡素子及び第２の複数の追跡素子に関連して、使用のため追跡生成器から放射される。当該方法は、更に、治療の超音波プローブが患者のターゲット領域に関して許容可能な位置及び方位内に配置されているかどうかを、システム・コントローラを介して検出するステップを含む。（ｉ）許容可能な位置及び方位内にある治療の超音波プローブを検出することに応答して、当該方法は、治療の超音波プローブの活性化が（ｉ）（ａ）治療の処置の開始と、（ｉ）（ｂ）治療の処置の継続とのうちの１つを実施可能にするステップを含む。（ｉｉ）許容可能な位置及び方位内にある治療の超音波プローブを検出しないことに応答して、当該方法は、治療の処置のための治療の超音波プローブの活性化を停止するステップを含む。当該方法の一つの実施例において、治療の処置の開始及び治療の処置の継続は、治療の処置の定められた要件に従う。加えて、定められた要件は、すでに治療を受けたターゲット領域の位置を監視するステップと、治療の処置のために必要とされる位置を越えて同じ位置の過剰な治療を禁止するステップとを含む。
【００３６】
他の実施例では、当該方法は、更に、患者のターゲット領域に関して治療の超音波プローブの動き追跡に応答して、治療の超音波プローブから超音波送出の電力及びビーム角度を、システム・コントローラを介して更新するステップを含む。電力及びビーム角度の更新は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び追跡生成器をから決定される追跡情報と、治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく。さらに別の実施例では、当該方法は、更に、（ｉ）治療の超音波プローブの動き追跡と、（ｉｉ）患者のターゲット領域に関して、超音波送出の音響経路のブロッキングとに応答して、治療の超音波プローブの開口を、システム・コントローラを介して調整するステップを含む。開口調整は、第１の複数の追跡センサ、第２の複数の追跡センサ及び追跡生成器から決定される追跡情報と、治療の処置の定められた要件とに少なくとも基づく。他の実施例では、当該方法は、ターゲット領域に関して治療の超音波プローブの位置及び方位のガイド表示を供給するように、システム・コントローラを介して追跡ガイドを制御するステップを更に有する。
【００３７】
少数の例示的な実施例だけが上で詳述されたにもかかわらず、当業者は、多くの変更態様が、本開示の実施例の新しい教示及び利点から著しく逸脱することなく例示的な実施例において可能であることは容易に理解されるだろう。例えば、本開示の実施例は、ナノキャリア、ナノビーコン、ナノセンサ、及びナノマシンのような人為的デバイスの配置に適用できる。従って、斯様なすべての変更態様は、以下の請求項に規定されるように、本開示の実施例の範囲内に含まれることを意図する。請求項において、ミーンズプラスファンクション（機能的手段）の項は、引用された機能を実行するようにここで説明された構造をカバーし、構造的に等価なものだけでなく、等価な構造もカバーすることを意図する。
【００３８】
加えて、一つ以上の請求項の括弧にある何れの参照符号も、請求項を制限するものとして解釈されない。語「を有する」等は、全体として何れの請求項又は明細書にリストされるもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。単一の要素は、斯様な要素の複数を除外しないし、逆もそうである。一つ以上の実施例は、幾つかの明白な要素を有するハードウェアによって、及び／又は最適にプログラムされたコンピュータによって実行されてもよい。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一の品目により具現化されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに引用されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが効果的に使用できないことを示さない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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