(57)【要約】本発明は、頭蓋骨（１４）の外側に配置されたトランスデューサアレイ（１７）を使用して、脳（１９）内に音響波場を形成するための非侵襲的方法に関するものである。本発明による方法においては、情報獲得フェーズを行い、これにより、頭蓋骨の各ポイントにおける空隙度合いに関する３次元画像を使用することによって、デジタルシミュレーションにより、脳内に音響波場を形成するためにトランスデューサから放出すべき基本音響信号を決定することができる。情報獲得フェーズの後には、トランスデューサアレイを使用することによって、超音波エコー法により、頭蓋骨上のトランスデューサアレイの相対位置を決定することができ、トランスデューサアレイを正確に配置することができる。
2005537071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨境界壁（１４）を介して少なくとも１つのトランスデューサアレイ（１７）から放出された音響信号によって、前記骨境界壁（１４）により囲まれた実質的に均質な媒体（１９）内に、少なくとも１つの所定のターゲット音響波場を形成するための非侵襲的方法であって、
この方法においては、
−トレーニングステージを行い、このトレーニングステージにおいては、
１ａ）少なくとも部分的にＸ線を使用することによって、前記骨境界壁（１４）の３次元画像を撮影し、これにより、様々なポイントにおける前記骨境界壁の空隙度合いを代理するパラメータを獲得し；
１ｂ）前記３次元画像に基づいて、前記骨障壁内における少なくとも密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップを決定し；
１ｃ）前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の特定位置を決定し；
１ｄ）前記少なくとも実質的に均質な媒体の少なくとも１つのポイントと、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサと、の間にわたっての音響波の少なくとも１つの伝搬を、伝搬に関する機械的モデルと、密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する前記３次元マップと、に基づいて、シミュレートし；
１ｅ）このシミュレーションに基づいて、前記ターゲット音響波場が得られるよう、前記トランスデューサアレイのうちの前記少なくともいくつかのトランスデューサから放出すべき個々の音響信号を計算し；
−前記骨境界壁上における前記トランスデューサアレイの正確な位置決めを実際に行うというステージを行い、このステージにおいては、
２ａ）前記骨境界壁（１４）上において、前記トランスデューサアレイ（１７）を、前記特定位置に対応するよう初期的に大まかに位置決めし；
２ｂ）前記トランスデューサアレイのうちの前記少なくともいくつかのトランスデューサを使用して、エコー像の撮影を行い、これにより、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の位置を求め；
２ｃ）このステップ２ｂ）において得られた位置に基づいて、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の精細な位置決めを行う；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記ステップ２ｂ）の際には、
前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の相対位置を、
前記トランスデューサアレイのうちの少なくとも一部を使用してエコー像の撮影を行うことより前記骨境界壁（１４）の少なくとも一部の外側形状を決定し；
その後、得られた外側形状と、前記骨境界壁に関する前記３次元画像と、を比較する；
ことにより求めることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
−前記ステップ１ａ）の際には、前記骨境界壁（１４）に対して位置決めデバイス（８）を堅固に固定し、この位置決めデバイス（８）を、Ｘ線の吸収に関して適合したものとし、これにより、初期的ステップを実施し；
−前記ステップ１ａ）の際には、前記３次元画像を、前記骨境界壁（１４）上の前記位置決めデバイス（８）の位置をも撮影したものとし；
−前記ステップ２ｂ）の際には、前記トランスデューサアレイ（１７）と前記位置決めデバイス（８）との間の相対位置を、エコー像によって認識する；
ことにより求めることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
前記トランスデューサアレイを、少なくとも１つのフレキシブル壁（１２）を有した流体充填タンク（１３）の中に設置し、
前記フレキシブル壁を、前記骨境界壁（１４）に対して押圧することを特徴とする方法。
【請求項５】
骨境界壁（１４）を介して少なくとも１つのトランスデューサアレイ（１７）から放出された音響信号によって、脳を囲んでいる頭蓋骨の一部から前記骨境界壁（１４）が形成されている場合に、脳のうちの、前記骨境界壁（１４）により囲まれている少なくとも一部からなる実質的に均質な媒体（１９）内に、少なくとも１つの所定のターゲット音響波場を形成するための非侵襲的方法であって、
この方法においては、
−トレーニングステージを行い、このトレーニングステージにおいては、
１ａ）少なくとも部分的にＸ線を使用することによって、前記骨境界壁（１４）の３次元画像を撮影し、これにより、様々なポイントにおける前記骨境界壁の空隙度合いを代理するパラメータを獲得し；
１ｂ）前記３次元画像に基づいて、前記骨障壁内における少なくとも密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップを決定し；
１ｃ）前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の特定位置を決定し；
１ｄ）前記少なくとも実質的に均質な媒体の少なくとも１つのポイントと、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサと、の間にわたっての音響波の少なくとも１つの伝搬を、伝搬に関する機械的モデルと、密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する前記３次元マップと、に基づいて、シミュレートし；
１ｅ）このシミュレーションに基づいて、前記ターゲット音響波場が得られるよう、前記トランスデューサアレイのうちの前記少なくともいくつかのトランスデューサから放出すべき個々の音響信号を計算し；
−前記骨境界壁上における前記トランスデューサアレイの正確な位置決めを実際に行うというステージを行い、このステージにおいては、
２ａ）前記骨境界壁（１４）上において、前記トランスデューサアレイ（１７）を、前記特定位置に対応するよう初期的に大まかに位置決めし；
２ｂ）前記トランスデューサアレイのうちの前記少なくともいくつかのトランスデューサを使用して、エコー像の撮影を行い、これにより、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の位置を求め；
２ｃ）このステップ２ｂ）において得られた位置に基づいて、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の精細な位置決めを行う；
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、
前記音響波の周波数を、０．５ＭＨｚ〜３ＭＨｚとすることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法において、
前記ステップ１ｅ）の次に、ステップ１ｆ）を行い、
このステップ１ｆ）においては、
前記トランスデューサアレイ（１７）から放出される音響信号を、シミュレートし；
前記信号を、所望の音響波場が得られるよう前記個々の音響信号に基づいて決定し；
そのような放出によって形成される音響波の伝搬を、シミュレートし；
前記伝搬が、ある種の所定基準を満たすかどうかを検証する；
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
−前記ステップ１ｄ）の際には、
前記実質的に均質な媒体内の少なくとも１つのポイント（１８）から、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサに向けての、音響波の伝搬をシミュレートし；
ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎを前記トランスデューサアレイ内における前記トランスデューサの総数としたときに、前記トランスデューサアレイ内における各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定し；
−前記ステップ１ｅ）の際には、
対象をなす各トランスデューサ（ｉ）から放出すべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、前記ステップ１ｄ）において決定された受領シミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転Ｒｉ（−ｔ）に比例するものとして、決定する。
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、
前記ステップ１ｅ）の際には、放出される音響信号Ｅｉ（ｔ）を、Ｅｉ（ｔ） ＝ Ｇｉ×Ｒｉ（−ｔ）によって決定し、
ここで、Ｇｉは、ゲイン因子であって、トランスデューサ（ｉ）ごとに異なるものとされ、これにより、前記骨境界壁内の損失を補償し得るものとされていることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
少なくともいくつかのトランスデューサに対応した前記ゲイン因子（Ｇｉ）を、前記受領シミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数としたものとすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８記載の方法において、
−前記ステップ１ｄ）の際には、
前記ステップ（１ｂ）において決定された実際の吸収係数（τ）とは正反対であるような吸収係数（−τ）を前記骨境界壁の各ポイントにおいて有しているような音響波の吸収の関しての仮想的３次元マップを使用することによって、前記シミュレートを行い；
−前記ステップ１ｅ）の際には、放出すべき前記個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、前記時間反転Ｒｉ（−ｔ）に等しいものとして決定する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
前記トランスデューサアレイ（１７）を、前記骨境界壁（１４）に対して押圧することを意図した少なくとも１つのフレキシブル壁（１２）を有した流体充填タンク（１３）の中に設置し、前記ステップ１ｃ）において決定した前記トランスデューサの前記特定位置を、前記骨境界壁に対して接触しないものとし、
前記ステップ１ｄ）の際には、
−前記実質的に均質な媒体（１９）の少なくとも１つのポイント（１８）から、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサに向けての、音響波の伝搬を決定し；
ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎを前記トランスデューサアレイ内における前記トランスデューサの総数としたときに、前記トランスデューサアレイ内における各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定し；
−その後、各トランスデューサ（ｉ）からの、信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転に対応した音響信号Ｒｉ（−ｔ）の放出をシミュレートし、前記骨境界壁（１４）に接触した各ポイントのところにおいて各トランスデューサ（ｉ）に対応した仮想的トランスデューサ（ｉ）に対しての、前記流体中の伝搬をシミュレートし、ｚ仮想的トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ’ｉ（ｔ）を決定し；
−その後、各仮想的トランスデューサ（ｉ）からの、音響信号Ｇ’ｉ×Ｒ’ｉ（−ｔ）の放出を、シミュレートし、ここで、Ｒ’ｉ（−ｔ）を、前記信号Ｒ’ｉ（ｔ）の時間反転とし、Ｇ’ｉを、少なくともいくつかの前記仮想的トランスデューサ（ｉ）に関しての、前記信号Ｒ’ｉ（−ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数とし、
−その後、前記トランスデューサ（ｉ）に向けての前記流体中の伝搬をシミュレートし、前記トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）を決定し；
前記ステップ１ｅ）の際には、
−放出されるべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、前記受領シミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）の時間反転Ｒ”ｉ（−ｔ）に等しいものとして、決定する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
前記ステップ１ｄ）の際には、
−前記トランスデューサアレイ（１７）内の少なくともいくつかのトランスデューサ（ｉ）からの音響波パルスの放出をシミュレートし、ここで、ｉを、トランスデューサアレイ内のトランスデューサを表す指数とし、ｎを、トランスデューサの総数を表す正の整数とし、ｒを、１〜ｍの中のある整数とし、ｍを、参照ポイントの総数を表す正の整数としたときに、各トランスデューサ（ｉ）から、前記実質的に均質な媒体（１９）内に位置した複数の参照ポイント（ｒ）に向けての、音響波の伝搬をシミュレートし；
−前記実質的に均質な媒体内の前記各参照ポイント（ｒ）に到達するものとしてシミュレートされたインパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定し；
前記ステップ１ｅ）においては、以下のサブステップを行い、
１ｅ１）それぞれ周波数（ωｋ）を有したシミュレートされた複数のインパルス応答の各々に関して、周波数成分の数（ｐ）を決定し、ここで、ｋを、周波数成分を表す１〜ｐの間の指数とし；
１ｅ２）ｉを、１〜ｎの中の整数とし、ｒを、１〜ｍの中の整数とし、Ｈｒｉ（ωｋ）を、インパルス応答Ｈｒｉ（ｔ）のフーリエ形式における周波数（ωｋ）における値としたときに、ｐ伝達行列Ｈ（ωｋ）［＝Ｈｒｉ（ωｋ）］を決定し；
１ｅ３）各参照ポイント（ｒ）に関し、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝Ｈ（ωｋ）×Ｅ（ωｋ，ｒ）として決定し、ここで、Ｅ（ωｋ，ｒ）＝［Ｅｉ（ωｋ，ｒ）］を、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとし、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝［Ｆｌ（ωｋ，ｒ）］を、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとし、ｌを、１〜ｍの中の整数とし、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を、ポイント（ｒ）におけるかつ周波数（ωｋ）における所望のターゲット音響波場の生成に対応したものとする；
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、
前記サブステップ（１ｅ３）においては、少なくとも伝達行列Ｈ（ωｋ）の逆行列を求めることにより、ｐ行列Ｈ−１（ωｋ）を計算し、前記実質的に均質な媒体内の各参照ポイント（ｒ）に関して、Ｅ（ωｋ，ｒ） ＝ Ｈ−１（ωｋ）×Ｆ（ωｋ，ｒ）という式を使用して、ベクトルＥ（ωｋ，ｒ）を計算することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法において、
前記ステップ１ｄ）の際には、
−前記実質的に均質な媒体内の複数の参照ポイント（ｒ）と、前記トランスデューサアレイ（１７）内の少なくともいくつかのトランスデューサ（ｉ）と、の間において、インパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定し、ここで、ｉを、１〜ｎの中のトランスデューサを表す指数とし、ｎを、トランスデューサの数を表す整数とし、ｒを、１〜ｍの中の整数とし、ｍを、参照ポイントの数を表す整数とし、
前記ステップ１ｅ）の際には、
−エコー像を形成し得るよう、各参照ポイント（ｒ）において受領されるトランスデューサアレイ（１７）の少なくとも一部の焦点合わせ方法を決定する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
エコー像によって医療用の撮影を行うための方法であって、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載されたようなターゲット音響波場を形成するための非侵襲的方法を行い、さらに撮影ステージを行い、
この撮影ステージにおいては、
−前記トレーニングステージの時点で決定したような前記個々の音響信号を使用することにより、前記トランスデューサアレイ（１７）の少なくとも一部を使用して、前記実質的に均質な媒体（１９）に関する少なくとも１つのエコー像を撮影する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載されたような方法を実施し得るよう構成された装置であって、
−複数のトランスデューサからなるアレイ（１７）であるとともに、実質的に均質な媒体（１９）を囲む骨境界壁（１４）の外側に配置されるものとされた、トランスデューサアレイ（１７）と；
−様々なポイントにおける前記骨境界壁の空隙度合いを与えるものとしてＸ線によって撮影された３次元画像に基づいて、前記骨障壁内における少なくとも密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップを決定するためのマップ形成手段（７）と；
−前記実質的に均質な媒体の少なくとも１つのポイントと、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサと、の間にわたっての音響波の少なくとも１つの伝搬を、伝搬に関する機械的モデルと、密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する前記３次元マップと、に基づいて、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の特定位置の関数として、シミュレートするシミュレート手段（７）と；
−このシミュレーションに基づいて、前記実質的に均質な媒体内において前記ターゲット音響波場が得られるよう、前記トランスデューサアレイ（１７）のうちの前記少なくともいくつかのトランスデューサから放出すべき個々の音響信号を計算するための計算手段（７）と；
−前記トランスデューサアレイ（１７）のうちの少なくともいくつかのトランスデューサを使用して、エコー像の撮影を行い、これにより、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイの位置決めを行うための、位置決め手段（７）と；
−前記骨境界壁に対して前記トランスデューサアレイが前記特定位置に対応するようにして前記骨境界壁に対して配置されたときに、前記トランスデューサアレイの位置の関数として、前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の初期位置を、精密に位置決めするための精密位置決め手段（７，４）と；
を具備していることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、
前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の位置決めを行うための前記位置決め手段（７）が、前記トランスデューサアレイのうちの少なくとも一部を使用してエコー像の撮影を行うことより前記骨境界壁（１４）の少なくとも一部の外側形状を決定し、その後、得られた外側形状と、前記骨境界壁に関する前記３次元画像と、を比較することにより、位置決めを行うものとされていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載の装置において、
位置決めデバイス（８）と、この位置決めデバイス（８）を前記骨境界壁（１４）上に堅固に固定し得る固定手段（１６）と、を具備し、
前記位置決めデバイスは、Ｘ線を吸収し得るものとされ、これにより、前記骨境界壁（１４）の前記３次元画像内において可視のものとされ、
前記骨境界壁（１４）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の位置決めを行うための前記位置決め手段（７）が、エコー像の撮影によって、前記位置決めデバイス（８）に対しての前記トランスデューサアレイ（１７）の位置を位置決めすることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の装置において、
前記トランスデューサアレイ（１７）が、前記骨境界壁（１４）に対して押圧されることとなる少なくとも１つのフレキシブル壁（１２）を有した流体充填タンク（１３）の中に、設置されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の装置において、
前記トランスデューサアレイ（１７）が、撮影のためのサブアレイ（１７ｂ）と、温熱療法のためのサブアレイ（１７ａ）と、を備え、
これら２つのサブアレイは、互いに異なるタイプのトランスデューサを有していることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の装置において、
前記トランスデューサアレイ（１７）が、０．５ＭＨｚ〜３ＭＨｚという範囲の周波数の音響波を放出するものとされていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の装置において、
前記シミュレート手段（７）が、
−所望の音響波場が得られるよう、少なくとも１つのトランスデューサアレイ（１７）からの、前記個々の音響信号に基づいて決定された音響信号の放出をシミュレートすることができ；
−そのような放出によって形成される音響波の伝搬を、シミュレートすることができ；
−前記伝搬が、ある種の所定基準を満たすかどうかを検証することができる；
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の装置において、
前記シミュレート手段（７）が、前記実質的に均質な媒体内の少なくとも１つのポイント（１８）から、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサに向けての、音響波の伝搬をシミュレートすることができ、これにより、ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎを前記トランスデューサアレイ内における前記トランスデューサの総数としたときに、前記トランスデューサアレイ内における各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定することができ；
前記計算手段（７）が、対象をなす各トランスデューサ（ｉ）から放出すべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、前記ステップ１ｄ）において決定された受領シミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転Ｒｉ（−ｔ）に比例するものとして、決定することができる。；
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置において、
前記計算手段（７）が、放出される音響信号Ｅｉ（ｔ）を、Ｅｉ（ｔ） ＝ Ｇｉ×Ｒｉ（−ｔ）によって決定し、ここで、Ｇｉは、ゲイン因子であって、トランスデューサ（ｉ）ごとに異なるものとされ、これにより、前記骨境界壁内の損失を補償し得るものとされていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２５記載の装置において、
少なくともいくつかのトランスデューサに対応した前記ゲイン因子（Ｇｉ）が、前記受領シミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数とされていることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２４記載の装置において、
前記シミュレート手段（７）が、前記ステップ（１ｂ）において決定された実際の吸収係数（τ）とは正反対であるような吸収係数（−τ）を前記骨境界壁の各ポイントにおいて有しているような音響波の吸収の関しての仮想的３次元マップを使用することによって、前記音響波伝搬に関する前記シミュレートを行うことができ；
前記計算手段（７）が、放出すべき前記個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、前記時間反転Ｒｉ（−ｔ）に等しいものとして決定することができる；
ことを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の装置において、
前記トランスデューサアレイ（１７）が、前記骨境界壁（１４）に対して押圧することを意図した少なくとも１つのフレキシブル壁（１２）を有した流体充填タンク（１３）の中に設置去れ、
前記シミュレート手段（７）によって考慮された前記トランスデューサの前記特定位置が、前記骨境界壁に対して接触しないものとされ、
前記シミュレート手段（７）が、
−前記実質的に均質な媒体（１９）の少なくとも１つのポイント（１８）から、前記トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサに向けての、音響波の伝搬をシミュレートし得るとともに；
ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎを前記トランスデューサアレイ内における前記トランスデューサの総数としたときに、前記トランスデューサアレイ内における各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定することができ；
−各トランスデューサ（ｉ）からの、信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転に対応した音響信号Ｒｉ（−ｔ）の放出をシミュレートし得るとともに、前記骨境界壁（１４）に接触した各ポイントのところにおいて各トランスデューサ（ｉ）に対応した仮想的トランスデューサ（ｉ）に対しての、前記流体中の伝搬をシミュレートすることができ、さらに、仮想的トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ’ｉ（ｔ）を決定することができ；
−各仮想的トランスデューサ（ｉ）からの、音響信号Ｇ’ｉ×Ｒ’ｉ（−ｔ）の放出を、シミュレートすることができ、ここで、Ｒ’ｉ（−ｔ）は、前記信号Ｒ’ｉ（ｔ）の時間反転とされ、Ｇ’ｉは、少なくともいくつかの前記仮想的トランスデューサ（ｉ）に関しての、前記信号Ｒ’ｉ（−ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数とされ；
−前記トランスデューサ（ｉ）に向けての前記流体中の伝搬をシミュレートし得るとともに、前記トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）を決定することができ；
前記計算手段（７）が、
−放出されるべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、前記受領シミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）の時間反転Ｒ”ｉ（−ｔ）に等しいものとして、決定することができる；
ことを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の装置において、
前記シミュレート手段（７）が、
−前記トランスデューサアレイ（１７）内の少なくともいくつかのトランスデューサ（ｉ）からの音響波パルスの放出をシミュレートし得るとともに、ここで、ｉが、トランスデューサアレイ内のトランスデューサを表す指数とされ、ｎが、トランスデューサの総数を表す正の整数とされ、ｒが、１〜ｍの中のある整数とされ、ｍが、参照ポイントの総数を表す正の整数とされたときに、各トランスデューサ（ｉ）から、前記実質的に均質な媒体（１９）内に位置した複数の参照ポイント（ｒ）に向けての、音響波の伝搬をシミュレートすることができ；
−前記実質的に均質な媒体内の前記各参照ポイント（ｒ）に到達するものとしてシミュレートされたインパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定することができ；
前記計算手段（７）が、
−それぞれ周波数（ωｋ）を有したシミュレートされた複数のインパルス応答の各々に関して、周波数成分の数（ｐ）を決定することができ、ここで、ｋは、周波数成分を表す１〜ｐの間の指数とされ；
−ｉを、１〜ｎの中の整数とし、ｒを、１〜ｍの中の整数とし、Ｈｒｉ（ωｋ）を、インパルス応答Ｈｒｉ（ｔ）のフーリエ形式における周波数（ωｋ）における値としたときに、ｐ伝達行列Ｈ（ωｋ）［＝Ｈｒｉ（ωｋ）］を決定することができ；
−各参照ポイント（ｒ）に関し、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝Ｈ（ωｋ）×Ｅ（ωｋ，ｒ）として決定することができ、ここで、Ｅ（ωｋ，ｒ）＝［Ｅｉ（ωｋ，ｒ）］が、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとされ、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝［Ｆｌ（ωｋ，ｒ）］が、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとされ、ｌが、１〜ｍの中の整数とされ、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）が、ポイント（ｒ）におけるかつ周波数（ωｋ）における所望のターゲット音響波場の生成に対応したものとされる；
ことを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の装置において、
前記計算手段（７）が、
−少なくとも伝達行列Ｈ（ωｋ）の逆行列を求めることにより、ｐ行列Ｈ−１（ωｋ）を計算することができ；
−前記実質的に均質な媒体内の各参照ポイント（ｒ）に関して、Ｅ（ωｋ，ｒ） ＝ Ｈ−１（ωｋ）×Ｆ（ωｋ，ｒ）という式を使用して、ベクトルＥ（ωｋ，ｒ）を計算することができる；
ことを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項１７〜３０のいずれか１項に記載の装置において、
前記シミュレート手段（７）が、
−前記実質的に均質な媒体内の複数の参照ポイント（ｒ）と、前記トランスデューサアレイ（１７）内の少なくともいくつかのトランスデューサ（ｉ）と、の間において、インパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定することができ、ここで、ｉが、１〜ｎの中のトランスデューサを表す指数とされ、ｎは、トランスデューサの数を表す整数とされ、ｒは、１〜ｍの中の整数とされ、ｍは、参照ポイントの数を表す整数とされ；
前記計算手段（７）が、
−エコー像を形成し得るよう、各参照ポイント（ｒ）において受領されるトランスデューサアレイ（１７）の少なくとも一部の焦点合わせ方法を決定することができる；
ことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項１７〜３１のいずれか１項に記載の装置において、
前記トランスデューサアレイ（１７）の少なくとも一部を使用し、かつ、前記計算手段（７）によって決定された前記個々の音響信号を使用して、前記実質的に均質な媒体（１９）の少なくとも１つのエコー像を撮影し得るものとされた撮影手段を具備している
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨を境界壁として囲まれた実質的に均質な媒体内において所定の音響波場を形成するための非侵襲的な方法に関するものであり、また、そのような方法を使用した医療用の撮影方法に関するものであり、さらに、それら方法を実施するための装置に関するものである。
【０００２】
より詳細には、本発明は、複数のトランスデューサからなる少なくとも１つのアレイ（１つまたは複数のトランスデューサを備えてなり、可能であれば、複数のトランスデューサからなる複数のサブアレイを構成する）によって骨境界壁を介して音響信号を伝達することにより、骨境界壁によって（全体的にあるいは部分的に）囲まれた実質的に均質な媒体内において少なくとも１つの所定のターゲット音響波場を形成するための非侵襲的な方法に関するものである。
【０００３】
『実質的に均質な媒体』という用語は、本明細書においては、音響波の伝搬に関して実質的に均質な特性を有した媒体を意味するものとして、使用される。そのような実質的に均質な媒体は、例えば、脳によって構成することができ、その場合、骨がなす境界壁は、頭蓋骨によって構成される。適切である場合には、実質的に均質な媒体は、心臓によって、あるいは、心肺システムによって、構成される。この場合には、骨境界壁は、胸郭によって構成される。
【０００４】
脳の１つまたは複数のポイントに焦点合わせしたパルス波によって、あるいは、空間的および時間的な観点からより複雑な場によって、そのようなターゲット音響波場を構成し得ることが観測された。
【背景技術】
【０００５】
国際公開第０２／３２３１６号パンフレットには、このような方法の一例が開示されており、開示された方法は、結果という観点からは満足のいくものである。
【０００６】
本発明の格別の目的は、そのタイプの方法を、さらに改良することであり、特に、音響波の焦点合わせを、より正確なものとすることである。
【特許文献１】国際公開第０２／３２３１６号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、本発明においては、
−トレーニングステージを行い、このトレーニングステージにおいては、
１ａ）少なくとも部分的にＸ線を使用することによって、骨境界壁の３次元画像を撮影し、これにより、様々なポイントにおける骨境界壁の空隙度合いを代理するパラメータを獲得し；
１ｂ）３次元画像に基づいて、骨障壁内における少なくとも密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップを決定し；
１ｃ）骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの特定位置を決定し；
１ｄ）少なくとも実質的に均質な媒体の少なくとも１つのポイントと、トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサと、の間にわたっての音響波の少なくとも１つの伝搬を、伝搬に関する機械的モデルと、密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップと、に基づいて、シミュレートし；
１ｅ）このシミュレーションに基づいて、ターゲット音響波場が得られるよう、トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサから放出すべき個々の音響信号を計算し；
−骨境界壁上におけるトランスデューサアレイの正確な位置決めを実際に行うというステージを行い、このステージにおいては、
２ａ）骨境界壁上において、トランスデューサアレイを、特定位置に対応するよう初期的に大まかに位置決めし；
２ｂ）トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサを使用して、エコー像の撮影を行い、これにより、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの位置を求め；
２ｃ）このステップ２ｂ）において得られた位置に基づいて、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの精細な位置決めを行う；
ことを特徴としている。
【０００８】
これにより、施術者がその後に用途に応じて使用し得るような個々の音響信号が得られ、これにより、実質的に均質な媒体内において施術者が決定した領域に対して実際に音響波を正確に焦点合わせすることができる（あるいは、より一般的には、所望の音響波場を非常に正確に形成することができる）。これにより、例えば、固定型のあるいは機能的な医療用の撮影を行ったり、および／または、温熱療法を行ったりすることができる。
【０００９】
本発明による方法の好ましい実施態様においては、付加的に、１つまたは複数の以下の特徴点を有することができる。
【００１０】
−ステップ２ｂ）の際に、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの相対位置を、トランスデューサアレイのうちの少なくとも一部を使用してエコー像の撮影を行うことより骨境界壁の少なくとも一部の外側形状を決定し；その後、得られた外側形状と、骨境界壁に関する３次元画像と、を比較する；ことにより求めるという特徴点。
【００１１】
−ステップ１ａ）の際に、骨境界壁に対して位置決めデバイスを堅固に固定し、この位置決めデバイスを、Ｘ線の吸収に関して適合したもの（少なくとも部分的に）とし、これにより、初期的ステップを実施するという特徴点。
【００１２】
−ステップ１ａ）の際に、３次元画像を、骨境界壁上の位置決めデバイスの位置をも撮影したものとするという特徴点。
【００１３】
−ステップ２ｂ）の際に、トランスデューサアレイと位置決めデバイスとの間の相対位置を、エコー像によって認識するという特徴点。
【００１４】
−トランスデューサアレイを、少なくとも１つのフレキシブル壁を有した流体充填タンク（流体は、液体またはゲル等とすることができる）の中に設置し、フレキシブル壁を、骨境界壁に対して押圧するという特徴点。
【００１５】
実質的に均質な媒体が、脳の少なくとも一部から構成され、骨境界壁が、脳を囲んでいる頭蓋骨の一部から構成されているという特徴点。
【００１６】
−音響波の周波数を、０．５ＭＨｚ〜３ＭＨｚという範囲とするという特徴点。
【００１７】
−ステップ１ｅ）の次に、ステップ１ｆ）を行い、このステップ１ｆ）においては、トランスデューサアレイから放出される音響信号を、シミュレートし；信号を、所望の音響波場が得られるよう個々の音響信号に基づいて決定し；そのような放出によって形成される音響波の伝搬を、シミュレートし；伝搬が、ある種の所定基準（特に、焦点合わせ特性、音響波による加熱によって局所的に到達可能な温度範囲、キャビテーションが存在しないこと、等）を満たすかどうかを検証する；という特徴点。
【００１８】
−ステップ１ｄ）の際に、実質的に均質な媒体内の少なくとも１つのポイントから、トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサに向けての、音響波の伝搬をシミュレートし（特に、実質的に均質な媒体中のポイントからの音響パルスの放出をシミュレートする）；ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎをトランスデューサアレイ内におけるトランスデューサの総数としたときに、トランスデューサアレイ内における各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定し；ステップ１ｅ）の際に、対象をなす各トランスデューサ（ｉ）から放出すべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、ステップ１ｄ）において決定された受領シミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転Ｒｉ（−ｔ）に比例するものとして、決定するという特徴点。
【００１９】
−ステップ１ｅ）の際に、放出される音響信号Ｅｉ（ｔ）を、Ｅｉ（ｔ） ＝ Ｇｉ×Ｒｉ（−ｔ）によって決定され、ここで、Ｇｉは、ゲイン因子であって、トランスデューサ（ｉ）ごとに異なるものとされ、これにより、骨境界壁内の損失を補償し得るものとされるという特徴点。
【００２０】
−少なくともいくつかのトランスデューサに対応したゲイン因子（Ｇｉ）を、受領シミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数としたものとするという特徴点。
【００２１】
−ステップ１ｄ）の際に、ステップ（１ｂ）において決定された実際の吸収係数（τ）とは正反対であるような吸収係数（−τ）を骨境界壁の各ポイントにおいて有しているような音響波の吸収の関しての仮想的３次元マップを使用することによって、シミュレートを行い；ステップ１ｅ）の際に、放出すべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、時間反転Ｒｉ（−ｔ）に等しいものとして決定するという特徴点。
【００２２】
−トランスデューサアレイを、骨境界壁に対して押圧することを意図した少なくとも１つのフレキシブル壁を有した流体充填タンク（液体またはゲル等によって充填されている）の中に設置し、ステップ１ｃ）において決定したトランスデューサの特定位置を、骨境界壁に対して接触しないものとし、
ステップ１ｄ）の際に、
−実質的に均質な媒体の少なくとも１つのポイントから、トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサに向けての、音響波の伝搬を決定し；ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎをトランスデューサアレイ内におけるトランスデューサの総数としたときに、トランスデューサアレイ内における各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定し；
−その後、各トランスデューサ（ｉ）からの、信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転に対応した音響信号Ｒｉ（−ｔ）の放出をシミュレートし、骨境界壁に接触した各ポイントのところにおいて各トランスデューサ（ｉ）に対応した仮想的トランスデューサ（ｉ）に対しての、流体中の伝搬をシミュレートし、ｚ仮想的トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ’ｉ（ｔ）を決定し；
−その後、各仮想的トランスデューサ（ｉ）からの、音響信号Ｇ’ｉ×Ｒ’ｉ（−ｔ）の放出を、シミュレートし、ここで、Ｒ’ｉ（−ｔ）を、信号Ｒ’ｉ（ｔ）の時間反転とし、Ｇ’ｉを、少なくともいくつかの仮想的トランスデューサ（ｉ）に関しての、信号Ｒ’ｉ（−ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数とし、
−その後、トランスデューサ（ｉ）に向けての流体中の伝搬をシミュレートし、トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）を決定し；
ステップ１ｅ）の際に、
−放出されるべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、受領シミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）の時間反転Ｒ”ｉ（−ｔ）に等しいものとして、決定する；
という特徴点。
【００２３】
−ステップ１ｄ）の際に、トランスデューサアレイ内の少なくともいくつかのトランスデューサ（ｉ）からの音響波パルスの放出をシミュレートし、ここで、ｉを、トランスデューサアレイ内のトランスデューサを表す指数とし、ｎを、トランスデューサの総数を表す正の整数とし、ｒを、１〜ｍの中のある整数とし、ｍを、参照ポイントの総数を表す正の整数としたときに、各トランスデューサ（ｉ）から、実質的に均質な媒体内に位置した複数の参照ポイント（ｒ）に向けての、音響波の伝搬をシミュレートし；実質的に均質な媒体内の各参照ポイント（ｒ）に到達するものとしてシミュレートされたインパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定し；ステップ１ｅ）においては、以下のサブステップを行い、
１ｅ１）それぞれ周波数（ωｋ）を有したシミュレートされた複数のインパルス応答の各々に関して、周波数成分の数（ｐ）を決定し、ここで、ｋを、周波数成分を表す１〜ｐの間の指数とし；
１ｅ２）ｉを、１〜ｎの中の整数とし、ｒを、１〜ｍの中の整数とし、Ｈｒｉ（ωｋ）を、インパルス応答Ｈｒｉ（ｔ）のフーリエ形式における周波数（ωｋ）における値としたときに、ｐ伝達行列Ｈ（ωｋ）［＝Ｈｒｉ（ωｋ）］を決定し；
１ｅ３）各参照ポイント（ｒ）に関し、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝Ｈ（ωｋ）×Ｅ（ωｋ，ｒ）として決定し、ここで、Ｅ（ωｋ，ｒ）＝［Ｅｉ（ωｋ，ｒ）］を、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとし、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝［Ｆｌ（ωｋ，ｒ）］を、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとし、ｌを、１〜ｍの中の整数とし、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を、ポイント（ｒ）におけるかつ周波数（ωｋ）における所望のターゲット音響波場の生成に対応したものとする；
という特徴点。
【００２４】
−サブステップ（１ｅ３）においては、少なくとも伝達行列Ｈ（ωｋ）の逆行列を求めることにより、ｐ行列Ｈ−１（ωｋ）を計算し、実質的に均質な媒体内の各参照ポイント（ｒ）に関して、Ｅ（ωｋ，ｒ） ＝ Ｈ−１（ωｋ）×Ｆ（ωｋ，ｒ）という式を使用して、ベクトルＥ（ωｋ，ｒ）を計算するという特徴点。
【００２５】
−ステップ１ｄ）の際に、実質的に均質な媒体内の複数の参照ポイント（ｒ）と、トランスデューサアレイ内の少なくともいくつかのトランスデューサ（ｉ）と、の間において、インパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定し、ここで、ｉを、１〜ｎの中のトランスデューサを表す指数とし、ｎを、トランスデューサの数を表す整数とし、ｒを、１〜ｍの中の整数とし、ｍを、参照ポイントの数を表す整数とし、ステップ１ｅ）の際に、エコー像を形成し得るよう、各参照ポイント（ｒ）において受領されるトランスデューサアレイの少なくとも一部の焦点合わせ方法を決定する；という特徴点。
【００２６】
本発明は、また、エコー像によって医療用の撮影を行うための方法を提供するものであって、この方法においては、上述したようなターゲット音響波場を形成するための非侵襲的方法を行い、さらに撮影ステージを行い、この撮影ステージにおいては、トレーニングステージの時点で決定したような個々の音響信号を使用することにより、トランスデューサアレイの少なくとも一部を使用して、実質的に均質な媒体に関する少なくとも１つのエコー像を撮影する。
【００２７】
最後に、本発明は、さらに、上述した方法を実施し得るよう構成された装置を提供するものであって、この装置は、少なくとも、
−複数のトランスデューサからなるアレイであるとともに、実質的に均質な媒体を囲む骨境界壁の外側に配置されるものとされた、トランスデューサアレイと；
−様々なポイントにおける骨境界壁の空隙度合いを与えるものとしてＸ線によって撮影された３次元画像に基づいて、骨障壁内における少なくとも密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップを決定するためのマップ形成手段と；
−実質的に均質な媒体の少なくとも１つのポイントと、トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサと、の間にわたっての音響波の少なくとも１つの伝搬を、伝搬に関する機械的モデルと、密度と音響波の速度と音響波の吸収とに関する３次元マップと、に基づいて、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの特定位置の関数として、シミュレートするシミュレート手段と；
−このシミュレーションに基づいて、実質的に均質な媒体内においてターゲット音響波場が得られるよう、トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサから放出すべき個々の音響信号を計算するための計算手段と；
−トランスデューサアレイのうちの少なくともいくつかのトランスデューサを使用して、エコー像の撮影を行い、これにより、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの位置決めを行うための、位置決め手段と；
−骨境界壁に対してトランスデューサアレイが特定位置に対応するようにして骨境界壁に対して配置されたときに、トランスデューサアレイの位置の関数として、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの初期位置を、精密に位置決めするための精密位置決め手段と；
を具備している。
【００２８】
装置の好ましい実施形態においては、付加的に、１つまたは複数の以下の特徴点を有することができる。
【００２９】
−骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの位置決めを行うための位置決め手段が、トランスデューサアレイのうちの少なくとも一部を使用してエコー像の撮影を行うことより骨境界壁の少なくとも一部の外側形状を決定し、その後、得られた外側形状と、骨境界壁に関する３次元画像と、を比較することにより、位置決めを行うものとされているという特徴点。
【００３０】
−位置決めデバイスと、この位置決めデバイスを骨境界壁上に堅固に固定し得る固定手段と、を具備し、位置決めデバイスは、Ｘ線を吸収し得るものとされ、これにより、骨境界壁の３次元画像内において可視のものとされ、骨境界壁に対してのトランスデューサアレイの位置決めを行うための位置決め手段が、エコー像の撮影によって、位置決めデバイスに対してのトランスデューサアレイの位置を位置決めするという特徴点。
【００３１】
−トランスデューサアレイが、骨境界壁に対して押圧されることとなる少なくとも１つのフレキシブル壁を有した流体充填タンク（液体またはゲル等によって充填されている）の中に、設置されるという特徴点。
【００３２】
トランスデューサアレイが、撮影のためのサブアレイと、温熱療法のためのサブアレイと、を備え、これら２つのサブアレイは、互いに異なるタイプのトランスデューサを有しているという特徴点。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の他の特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【００３４】
添付図面においては、同じ部材または同様の部材に対しては、同じ符号が付されている。
【００３５】
音響波を生成するための装置（１）が、図１に示されている。この装置（１）は、患者（Ｐ）の身体の実質的に均質な媒体の中に所定の音響波場を生成し得るよう構成されている。実質的に均質な媒体は、骨がなす境界壁によって、少なくとも部分的に囲まれている。
【００３６】
図示の例においては、実質的に均質な媒体は、患者の脳によって構成されており、骨がなす境界壁は、患者の頭蓋によって構成されている。
【００３７】
より一般的には、実質的に均質な媒体は、ヒトの患者のあるいは任意の他の脊椎動物の、任意の組織媒体とすることができ、この組織媒体は、実質的に均質であるような音響波伝搬特性を有している。組織媒体は、可能であれば、患者（Ｐ）の心臓によって、あるいは、患者（Ｐ）の心肺システムによって、構成される。この場合には、骨境界壁は、胸郭によって構成される。
【００３８】
装置（１）は、患者（Ｐ）の脳内において超音波を発生させるように作用する。例えば、頭蓋骨の外部から、０．５ＭＨｚ〜３ＭＨｚという程度の周波数の音響波を発生させるように作用する。
【００３９】
音響波の生成は、例えば、以下のことを意図している。
−固定型のあるいは機能的な撮影器具を使用して特にドップラー式撮影器具を使用して脳のエコー像あるいは一連をなすエコー像を撮影しこれにより血液の流れを可視化すること、あるいは、熱的な撮影を行いこれにより温熱療法によって引き起こされた加熱状態を可視化すること。
−温熱療法を行うことによって、特に、
−１つであるか複数であるかにかかわらず、良性または有害の腫瘍を破壊すること。
−出血を凝固させること（上述したドップラー式機能的撮影器具によって位置決めされる）。
−熱的に活性化可能な薬物を局所的に活性化すること。
−血液脳関門を局所的に破壊し、これにより、静脈内を経由して予め注入しておいた薬物を、局所的に拡散させること。
【００４０】
すべての場合において、可能な最大の正確さでもって、患者（Ｐ）の脳内において１つまたは複数の所定ターゲット音響波場を形成し得ることが必要である。これにより、例えば、複数のトランスデューサからなるアレイによって放出された音響波を脳内の１つまたは複数のポイントに焦点合わせすることができる、また、より複雑な音響波場を生成することができる。
【００４１】
複数のトランスデューサからなるアレイ（図１には示されていない）は、例えば、キャップ（２）内に組み込むことができる。キャップ（２）は、患者（Ｐ）の頭部（３）に対して押圧されるものであり、ロボットアーム（４）（あるいは、他の任意の配置システム）によって支持されている。ロボットアーム（４）は、互いに関節結合された複数のレバーアーム（５）を備えており、床に対して固定されたスタンド（６）によって支持されている。ロボットアームの基準座標系に対して患者の頭部（３）を正確に位置決めするために、スタンド（６）に対して固定された支持体（６ａ）を設けることができる。支持体（６ａ）上には、剛直な定位固定フレーム（８）が固定されている。定位固定フレーム（８）は、患者（Ｐ）がテーブル（９）上に位置しているときには、患者（Ｐ）の頭蓋骨に対して堅固に固定される。
【００４２】
ロボットアーム（６）あるいは他の位置決めデバイスは、有利には、マイクロコンピュータ（７）あるいは類似物によって制御される。マイクロコンピュータ（７）には、キーボード（７ａ）のような入力インターフェースと、スクリーン（７ｂ）のような少なくとも１つの出力インターフェースと、が設けられている。マイクロコンピュータ（７）は、さらに、キャップ（２）内に組み込まれているトランスデューサアレイの動作を、直接的に、あるいは好ましくは信号処理のためのエレクトロニクスラック（１０）（Ｂ）を介して、制御する。
【００４３】
図２に示すように、キャップ（２）は、例えば、剛直なカップ（１１）を備えることができる。このカップ（１１）は、フレキシブル壁（１２）と協働することによって、タンク（１３）を形成することができる。タンク（１３）は、例えばゲルや液体といったような流体によって、特に水によって、充填されている。トランスデューサアレイ（１７）は、カップ（１１）の内面上においてこの流体に浸漬されている。
【００４４】
キャップ（２）が、ロボットアーム（４）によって患者の頭部（３）の頂部に対して配置された場合、フレキシブル壁（１２）は、患者の頭蓋骨（１４）の形状に対して密接に適合し、可能であれば、定位固定フレーム（８）の剛直保持アーム（１５）の上端部をカバーする。剛直保持アーム（１５）は、ネジ（１６）によって頭蓋骨（１４）に対して固定することができる。
【００４５】
複数のトランスデューサからなるアレイ（１７）は、画像撮影の目的のためにのみ使用される総数ｎ個の超音波トランスデューサを備えることができる、あるいは、温熱療法の目的のためにのみ使用されるトランスデューサを備えることができる、あるいは、実際に、画像撮影の目的と温熱療法の目的との双方のために使用されるトランスデューサを備えることができる。
【００４６】
付加的には、複数のトランスデューサからなるアレイ（１７）は、以下のような２つのサブアレイを備えることができる。
−温熱療法のためのサブアレイ（１７ａ）。このサブアレイ（１７ａ）は、１以上とされた個数（ｎ１）の、例えば１００個以上や２００個以上といったような、トランスデューサ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…，Ｔｎ１）を備えている。これらトランスデューサは、流体を介して、患者の頭蓋骨（１４）に対して音響的に連通した状態とされている。
−画像撮影のためのサブアレイ（１７ｂ）。このサブアレイ（１７ｂ）は、１以上とされた個数（ｎ２）の（よって、ｎ１＋ｎ２＝ｎ）、例えば１００個以上や２００個以上といったような、トランスデューサ（Ｔ’１，Ｔ’２，Ｔ’３，…，Ｔ’ｎ２）を備えている。これらトランスデューサは、流体を介して患者の頭蓋骨（１４）に対して音響的に連通した状態とされているとともに、例えば、患者の頭部（３）の矢状面内に実質的に位置している中央ストリップとして集合させることができる。
【００４７】
サブアレイ（１７ａ，１７ｂ）の各トランスデューサは、有利には、互いに異なるタイプのものとされる。すなわち、サブアレイ（１７ａ）のトランスデューサは、サブアレイ（１７ｂ）のトランスデューサよりも、大きなものとすることができ（例えば、サブアレイ（１７ａ）のトランスデューサの直径は、約８ｍｍとされ、サブアレイ（１７ｂ）のトランスデューサの直径は、約１ｍｍとされる）、これにより、より大きなパワーレベルでもって、音響波を伝達することができる。
【００４８】
図３に示すように、エレクトロニクスラック（１０）は、トランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ１，Ｔ’１〜Ｔ’ｎ２）を制御するものであって、以下のものを備えることができる。  −ロボットアーム（４）（ＰＯＳ）をも制御するマイクロコンピュータ（７）によって制御される中央演算処理装置（ＣＰＵ）。
−中央演算処理装置（ＣＰＵ）に対して接続された少なくとも１つの主メモリ（Ｍ）。
−トランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ１，Ｔ’１〜Ｔ’ｎ２）に対してそれぞれ接続されたサンプラ（Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅｎ１，Ｅ’１，Ｅ’２，…，Ｅ’ｎ２）。
−サンプラ（Ｅ１〜Ｅｎ１，Ｅ’１〜Ｅ’ｎ２）に連通した複数のプロセッサあるいは中央演算処理装置（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｎ１，Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，…，Ｃ’ｎ２）。
−プロセッサ（Ｃ１〜Ｃｎ１，Ｃ’１〜Ｃ’ｎ２）に対してそれぞれ接続されたメモリ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ１，Ｍ’１，Ｍ’２，Ｍ’３，…，Ｍ’ｎ２）。
【００４９】
上述した装置を動作させるには、まず最初に、定位固定フレーム（８）を、患者の頭蓋骨（１４）の外側に固定する。
【００５０】
患者の頭蓋骨（１４）に対して定位固定フレーム（８）を堅固に保持した後に、患者の頭蓋骨（１４）の３次元画像を撮影する。この撮影は、例えば、コンピュータ断層撮影用スキャナ（図示せず）や他のタイプのスキャナを使用して行う。これにより、頭蓋骨（１４）の各ポイントにおいて、空隙度合い（Φ）の３次元マップ（あるいは、空隙度合いを代理するパラメータに関しての３次元マップ）を形成することができる。この画像は、有利には、微細な解像度で撮影される。例えば、約０．２ｍｍという解像度で撮影される。
【００５１】
この空隙度合いマップを得るために、断層スキャナによって得られた生のデータは、次式によって、ハウンズフィールド値へと変換することができる。
【００５２】
【数１】
2005537071.tif 000003
【００５３】
ここで、μｘ、μｂｏｎｅ、μｗａｔｅｒは、走査された組織と骨と水のそれぞれに関しての、Ｘ線に対しての光電子線減弱係数を示している。
【００５４】
Ｘ線の吸収の観点からは、頭蓋骨は、空隙部分が水によって充填された骨から形成された組織と見なすことができ、頭蓋骨の空隙度合い（Φ）は、次式によって係数（μｘ ）に対して関連しているものと見なすことができる。
【００５５】
（２）  μｘ ＝ Φμｗａｔｅｒ ＋ （１−Φ）μｂｏｎｅ
【００５６】
よって、頭蓋骨（１４）の各ポイントにおける空隙度合いは、次式によって、値（Ｈ）に対して直接的に関連している。
【００５７】
【数２】
2005537071.tif 000004
【００５８】
よって、スキャナによって与えられた画像から、頭蓋骨（１４）の空隙度合い、あるいは、それを代理するパラメータ（例えば、密度。密度は、場合によっては、ある種のスキャナの場合には、スキャナ画像から直接的に得られる）、を決定することができる。
【００５９】
頭蓋骨（１４）の各ポイントに関する空隙度合いの値（Φ）に基づいて、頭蓋骨（１４）のすべてのポイントにおいて、密度（ρ）と、音響波の速度（ｃ）と、音響波の吸収（τ）と、に関しての３次元マップを決定することができる。
【００６０】
密度（ρ）は、次式を使用して計算することができる。
【００６１】
（４）  ρ ＝ Φ×ρｗａｔｅｒ ＋ （１−Φ）×ρｂｏｎｅ
【００６２】
ここで、ρｗａｔｅｒ は、水の密度（１０００ｋｇ／ｍ３ ）であり、ρｂｏｎｅは、皮質骨の最大密度であって、約２１０ｋｇ／ｍ３ と見積もることができる。
【００６３】
考慮している周波数における音響波の速度は、次式によって評価することができる。
【００６４】
（５）  Ｃ ＝ Ｃｍｉｎ ＋ （Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）×（１−Φ）
【００６５】
ここで、Ｃｍｉｎ は、水中における音響波の速度に対応しており（約１．５ｍｍ／μｓ）、Ｃｍａｘ は、皮質骨内における音響波の速度である（約２．９ｍｍ／μｓ）。
【００６６】
頭蓋骨（１４）の各ポイントにおける吸収は、次式により与えることができる。
【００６７】
【数３】
2005537071.tif 000005
【００６８】
ここで、τｍｉｎ は、水中における音響波の最小吸収に対応しており（例えば、およそ０．１ｄＢ／ｍｍ〜０．５ｄＢ／ｍｍ、特に、約０．２ｄＢ／ｍｍ）、τｍａｘ は、皮質骨内における音響波の最大吸収に対応しており（例えば、およそ０．５ｄＢ／ｍｍ〜１５ｄＢ／ｍｍ、特に、約８ｄＢ／ｍｍ）、βは、一定の係数であって、例えば、０．３〜０．７という範囲であり、特に、約０．５である。
【００６９】
密度や速度や吸収に関するこれら様々な３次元マップは、例えば、上記のマイクロコンピュータ（７）内においてあるいは他の任意の計算ユニット内において、コンピュータ断層撮影や他の走査によって得られた３次元画像に基づいて、計算することができる。コンピュータ断層撮影や他の走査によって得られた画像が、また、頭蓋骨（１４）に対しての定位固定フレーム（８）の正確な位置を与えることに、注意されたい。
【００７０】
上記様々なマップ間における差に基づいて、マイクロコンピュータ（７）あるいは他の計算ユニットは、脳（１９）を均質な媒体と見なすことによって、頭蓋骨（１４）および脳（１９）を通しての音響波の伝搬をシミュレートすることができる。脳（１９）は、第１近似においては、超音波に対する振舞いに関しては、水と見なすことができる。
【００７１】
このシミュレーションを実行するために、使用者は、頭蓋骨（１４）の表面上におけるトランスデューサアレイ（１７）の位置を、マイクロコンピュータに対して入力する。これにより、マイクロコンピュータは、参照ポイントと称されるような脳（１９）内の様々なポイント（１８）と、アレイ（１７）の様々なトランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ１，Ｔ’１〜Ｔ’ｎ２）によって占められた位置と、の間にわたっての超音波の伝搬をシミュレートすることができる。
【００７２】
このシミュレーションは、次式（７）のような波動方程式を使用することにより、実行することができる。
【００７３】
【数４】
2005537071.tif 000006
【００７４】
ここで、ｒは、対象をなすポイントに関する位置ベクトルを示しており、ｐは、圧力を示しており、Ｓは、対象をなすポイントに存在するかもしれない音源によって生成された音響信号を示している。
【００７５】
頭蓋骨（１４）および脳（１９）内における超音波の伝搬は、上記方程式（７）を分離形式とすることにより、差分によってマイクロコンピュータ（７）の中でシミュレートすることができる。このシミュレーションは、また、有限要素法や、あるいは、パルス回折法、によっても実行することができる。
【００７６】
有利には、波動伝搬の計算は、脳（１９）内における放射線追跡だけによって、および、頭蓋骨（１４）およびその近傍における差分だけによって、計算を実行することにより軽減化することができる。その場合、計算の２つの手法に対応した領域間の界面のところにおいて、球状の音響波の放出が、シミュレートされる（球形波は、脳に向けて放出され、これにより、トランスデューサから頭蓋骨に向かうような波の伝搬をシミュレートすることができ、これにより、脳から来る波の伝搬をシミュレートすることができる）。
【００７７】
このシミュレーションにより、非侵襲的な手法で、つまり、患者の脳（１９）内に必ずしも侵入する必要なく（そのような侵入は、必然的に排除されるわけではない。例えば生検を行う必要がある場合などは、そのような侵入を行うこととなる）、アレイ（１７）の様々なトランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ）によって放出されるする個々の音響波を決定することができ、これにより、脳（１９）内に所定のターゲット音響波場を形成することができる。
【００７８】
例示するならば、ターゲット音響波場は、脳（１９）の１つまたは複数の参照ポイント（１８）上へと焦点合わせすることができる、および／または、より複雑な音響波場によってこうせいすることができる。すべての場合において、放出されるべき個々の信号は、脳内の様々な参照ポイント（１８）上へと音響波を正確に焦点合わせし得るようにして、決定される。これにより、その後、様々な個々の音響信号を組み合わせることによって、より複雑な音響波場を形成することができる。
【００７９】
この決定は、様々な方法によって行うことができ、それらの方法においては、
−脳内の１つまたは複数の参照ポイント（１８）と、アレイ（１７）のトランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ１，Ｔ’１〜Ｔ’ｎ２）のうちの少なくともいくつかと、の間にわたっての音響波の伝搬をシミュレートする（脳（１９）からトランスデューサアレイ（１７）に向けて、および／または、アレイ（１７）から脳（１９）に向けて）ステップと、すなわち、この例においては、好ましくは、第１に、参照ポイント（１８）と処理サブアレイ（１７ａ）の各トランスデューサとの間において、および、第２に、参照ポイント（１８）と撮影サブアレイ（１７ｂ）の各トランスデューサとの間において、シミュレートするステップと；
−上記シミュレーションを基礎として使用することにより、脳（１９）内においてターゲット音響波場が得られるよう、想定している状況下において、アレイ（１７）の各トランスデューサが放出すべき音響信号を計算するステップと；
を備えている。
【００８０】
すべての状況下において、脳（１９）内の１つまたは複数のポイント（１８）においてターゲット音響波場を得るために各トランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ）によって放出すべき個々の音響信号の決定は、利用可能なコンピュータの計算能力に依存して、および、考慮している参照ポイント（１８）の数に依存して、数十分〜数時間という時間範囲内に得ることができる。このようにして得られた音響信号を使用することにより、特に、
例えば約１ｍｍという直径を有した焦点スポット上へと焦点合わせされるような非常に正確な音響波を得ることができる。これにより、エコー像に関して優秀な撮影精度を得ることができるとともに、優秀な温熱療法を行うことができる（例えば、放出線療法によって処置し得る腫瘍の精度は、数ｃｍの程度である、すなわち、正確さがかなり悪いものである。また、放射線療法の場合には、温熱療法とは違って、副作用を引き起こす）。
【００８１】
また、各トランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ１，Ｔ’１〜Ｔ’ｎ２）から放出すべき個々の音響信号を決定するというステップの後に、本発明による方法および装置によれば、脳（１９）内における１つまたは複数のターゲット音響波場に対応した音響信号をトランスデューサアレイ（１７）によって仮想的に放出するという試験を行うことができることに注意されたい。これにより、頭蓋骨（１４）および脳（１９）内における音響波の伝搬が、ある種の所定の基準を満たすかどうかを、計算によって、検証することができる。特に、焦点合わせの精度に関する基準や、音響波による加熱に基づいて特定の温度範囲が得られるかどうかに関する基準や、傷害を引き起こしかねないようなキャビテーションが発生しないために基準、等を満たすかどうかを、計算によって、検証することができる。
【００８２】
超音波によって供給された熱に基づく温度に関しての時間的かつ空間的な変動をシミュレートするに際しては、例えば、次の拡散方程式を使用することができる。
【００８３】
【数５】
2005537071.tif 000007
【００８４】
ここで、Ｃｐ は、媒体の熱容量を示しており、Ｋは、媒体の熱伝導度を示しており、μは、媒体の吸収係数を示している。拡散方程式において発生源に相当する項は、音響波に基づく圧力場によって媒体内へと供給された熱に対応している。
【００８５】
媒体（頭蓋骨＋脳）内の圧力ｐ（ｒ，ｔ）の３次元的分散が、デジタル的にシミュレートした音響波伝搬によって、既にモデル化されていることにより、このデータは、差分によって、上記熱拡散方程式のデジタルシミュレーション内に導入することができる。これにより、処理を実際に行うよりも前に、処理アレイ（１７ａ）による温熱療法時にどのように温度分配が得られるかを予測することができ、例えば、骨内においておよび維持される必要のあるすべての敏感な領域において、温度が、過度に上昇しないことをチェックすることができる。
【００８６】
ターゲット音響波場を得るための上記個々の音響信号は、様々な方法で、決定することができる。
【００８７】
第１の方法においては、
−脳の少なくとも１つの参照ポイント（１８）から、トランスデューササブアレイの各トランスデューサ（Ｔ１〜Ｔｎ１、あるいは、Ｔ’１〜Ｔ’ｎ２）への、考慮している条件下においての、音響波の伝搬をシミュレートし、ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎをトランスデューサアレイ（１７）内におけるトランスデューサの総数としたときに、トランスデューサアレイ内において対象をなすサブアレイの各トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒｉ（ｔ）を決定し；
−放出される個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、上記のようにして決定された受領音響信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転Ｒｉ（−ｔ）に比例するものとして、決定する。
【００８８】
よって、放出される個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）は、次式によって計算される。
【００８９】
Ｅｉ（ｔ） ＝ Ｇｉ×Ｒｉ（−ｔ）
【００９０】
ここで、Ｇｉは、ゲイン因子であって、
−すべてのトランスデューサに関して同一のもの（可能であれば、１に等しい）とされる、あるいは、
−トランスデューサごとに異なるものとされ、頭蓋骨内の損失を補償し得るものとされる。
【００９１】
ゲイン因子（Ｇｉ）が、トランスデューサごとに異なる場合には、それらゲインは、以下の式を使用して計算することができる。
【００９２】
【数６】
2005537071.tif 000008
【００９３】
ここで、ａは、トランスデューサアレイ内のすべてのトランスデューサに共通の実数であり、Ｍａｘ（｜Ｒｉ（ｔ）｜）は、信号Ｒｉ（ｔ）の最大振幅の値である。有利には、ゲイン（Ｇｉ）は、十分な振幅（例えば、Ｍａｘ（｜Ｒｉ（ｔ）｜）が、対象をなすすべてのトランスデューサｉに関して、最大値Ｍａｘ（｜Ｒｉ（ｔ）｜）の１０％引きよりも大きなものである場合）を受領するようなトランスデューサに関してのみ上記の値となる。そうでなければ１に等しい。
【００９４】
第２の方法においては、Ｇｉ＝１として、上記の手順を行う。しかしながら、仮想的な３次元音響波吸収マップを使用することにより、音響波の伝搬をシミュレートする。この場合、骨境界壁は、ステップ１ｂ）において決定された実際の吸収係数（τ）とは正反対であるような吸収係数（−τ）を有している。これにより、媒体内における損失を自動的に補償される。
【００９５】
第３の方法においては、手順は、初期的には上記第１方法と同じであり、上記信号Ｒｉ（ｔ）の計算に関しては、上記第１方法と同じである。
【００９６】
−その後、考慮している条件下において、各トランスデューサ（ｉ）からの、信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転に対応した音響信号Ｒｉ（−ｔ）の放出をシミュレートし、頭蓋骨に接触した各ポイントのところにおいて各トランスデューサ（ｉ）に対応した仮想的トランスデューサ（Ｆｉ）（図２参照）に対しての、タンク（１３）内の流体中の伝搬をシミュレートし、仮想的トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ’ｉ（ｔ）を決定する。
【００９７】
−Ｒ’ｉ（−ｔ）を、信号Ｒｉ（ｔ）の時間反転とし、かつ、Ｇ’ｉを、少なくともいくつかの仮想的トランスデューサ（ｉ）に関しての、信号Ｒ’ｉ（−ｔ）の振幅の２乗に反比例した係数としたときに、各仮想的トランスデューサ（ｉ）からの音響信号Ｇ’ｉ×Ｒ’ｉ（−ｔ）の放出をシミュレートする。ここで、Ｇ’ｉは、例えば、次式によって表される。
【００９８】
【数７】
2005537071.tif 000009
【００９９】
ここで、ａは、トランスデューサアレイ内のすべてのトランスデューサに共通の実数であり、Ｍａｘ（｜Ｒｉ（ｔ）｜）は、信号Ｒｉ（ｔ）の最大振幅の値である。有利には、ゲイン（Ｇｉ）は、十分な振幅（例えば、Ｍａｘ（｜Ｒｉ（ｔ）｜）が、対象をなすすべてのトランスデューサｉに関して、最大値Ｍａｘ（｜Ｒｉ（ｔ）｜）の１０％引きよりも大きなものである場合）を受領するようなトランスデューサに関してのみ上記の値となる。そうでなければ１に等しい。
【０１００】
−その後、トランスデューサ（ｉ）に向けての流体中の伝搬をシミュレートし、トランスデューサ（ｉ）の位置へと到達して受領されたシミュレーション音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）を決定する。
【０１０１】
−放出されるべき個々の音響信号Ｅｉ（ｔ）を、受領音響信号Ｒ”ｉ（ｔ）の時間反転Ｒ”ｉ（−ｔ）に等しいものとして、決定する。
【０１０２】
第４の方法においては、
−アレイ（１７）内のあるいはサブアレイ（１７ａ，１７ｂ）内の各トランスデューサ（ｉ）からの音響波パルスの放出をシミュレートし、ここで、ｉを１〜ｎの中のある整数としかつｎをトランスデューサアレイ（１７）内におけるトランスデューサの総数を表す正の整数とし、ｒを１〜ｍの中のある整数とし、ｍを参照ポイント（１８）の総数を表す正の整数としたときに、音響波は、考慮している条件下で、各トランスデューサ（ｉ）から、脳内に位置した複数の参照ポイント（ｒ）に向けて、伝搬するものとされ、
−脳内の各参照ポイント（ｒ）に到達するものとしてシミュレートされたインパルス応答ｈｒｉ（ｔ）を決定し、
−以下のサブステップによって、個々の音響信号を計算し、
１ｅ１）それぞれ周波数（ωｋ）を有したシミュレートされた複数のインパルス応答の各々に関して、周波数成分の数（ｐ）を決定し、ここで、ｋを、周波数成分を表す１〜ｐの間の指数（インデックス）とし；
１ｅ２）ｉを、１〜ｎの中の整数とし、ｒを、１〜ｍの中の整数とし、Ｈｒｉ（ωｋ）を、インパルス応答Ｈｒｉ（ｔ）のフーリエ形式における周波数（ωｋ）における値としたときに、ｐ伝達行列Ｈ（ωｋ）［＝Ｈｒｉ（ωｋ）］を決定し；
１ｅ３）各参照ポイント（ｒ）に関し、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝Ｈ（ωｋ）×Ｅ（ωｋ，ｒ）として決定し、ここで、Ｅ（ωｋ，ｒ）＝［Ｅｉ（ωｋ，ｒ）］を、ｎ個の成分Ｅｉ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとし、Ｆ（ωｋ，ｒ）＝［Ｆｌ（ωｋ，ｒ）］を、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を有したベクトルとし、ｌを、１〜ｍの中の整数とし、ｍ個の成分Ｆｌ（ωｋ，ｒ）を、ポイント（ｒ）におけるかつ周波数（ωｋ）における所望のターゲット音響波場の生成に対応したものとする。
【０１０３】
サブステップ（１ｅ３）においては、例えば、少なくとも伝達行列Ｈ（ωｋ）の逆行列を求めることにより、ｐ行列Ｈ−１（ωｋ）を計算することができ、脳内の各参照ポイント（ｒ）に関して、以下の式を使用して、ベクトルＥ（ωｋ，ｒ）を計算する。
Ｅ（ωｋ，ｒ） ＝ Ｈ−１（ωｋ）×Ｆ（ωｋ，ｒ）
【０１０４】
上記トレーニングステージにおいては、方法の使用に関係なく、脳の複数の参照ポイント（ｒ）（１８）と、撮影アレイ（１７ｂ）の各トランスデューサと、の間において（つまり、脳から、トランスデューサアレイ（１７）に対しての、音響波の伝搬に関し）、インパルス応答ｈｉｒ（ｔ）を決定することが好ましく、また、エコー像を形成し得るよう、各参照ポイント（１８）において受領される撮影アレイ（１７ｂ）の焦点合わせ方法を決定する。
【０１０５】
よって、脳（１９）によって後方散乱された音響信号を逆重畳することにより、エコー像の撮影目的の装置（１）を使用することができる。この逆重畳は、任意の公知手段によって実行することができる。例えば、単一周波数成分（ωｋ）の数（ｐ）に関して、フーリエ変換後に周波数ドメイン内で動作させることにより、また、伝達行列Ｈ（ωｋ）＝［Ｈｉｒ（ωｋ）］の逆行列を求めることにより、実行することができる。その場合、成分Ｈｉｒ（ωｋ）は、周波数（ωｋ）におけるインパルス応答ｈｉｒ（ｔ）のフーリエ形式の周波数成分とされる。これにより、脳の各ポイントにおいて後方散乱された信号を得ることができ、特に、これらの信号の振幅（例えば、各振幅の最大値）により、脳（１９）の正確なエコー像を形成することができる。
【０１０６】
シミュレーションによって、上記個々の音響信号が決定された後に、音響トランスデューサの実際のアレイ（１７）を、デジタルシミュレーションの際に使用されたのと正確に同じ位置において、患者の頭蓋骨（１４）の外部において、位置決めする。
【０１０７】
複数のトランスデューサからなるアレイ（１７）の位置が、デジタルシミュレーションの際に使用され位置と同じ位置であることを保証するために、トランスデューサアレイを付帯したキャップ（２）を、初期的に、頭蓋骨（１４）に対してほぼ正確な位置に配置する。次に、頭蓋骨に対するキャップ（２）の本当の位置を、エコー撮影を行う撮影サブアレイ（１７ｂ）によって位置決めする。
【０１０８】
この位置決めは、以下のようにして実行することができる。
−エコー検査を使用して、複数のトランスデューサからなるアレイと、定位固定フレーム（８）のうちの、キャップのフレキシブル壁（１２）と接触している複数の部分と、の間の相対的位置決めを行うことにより、実行することができる、および／または、
−トランスデューサアレイと頭蓋骨（１４）との間の相対的位置決めを直接的に行い、その後、エコー像によって、頭蓋骨（１４）の少なくとも一部に関する外側形状を決定し、その後、頭蓋骨の外側形状と、頭蓋骨の３次元画像とを、比較することにより、実行することができる（後者の方法は、特に定位固定フレーム（８）を使用しない場合に、それ自体で行うことができる）。
【０１０９】
この相対的位置決めから開始して、マイクロコンピュータ（７）は、ロボットアームによってキャップ（２）を移動させることができる。これにより、キャップの位置を、シミュレーションのために使用した位置と、正確に対応させることができる。
【０１１０】
複数のトランスデューサからなるアレイ（１７）を頭蓋骨（１４）に対して位置決めした後に、施術者は、例えば画像撮影といった目的や例えば温熱療法といった目的に応じて、患者の脳（１９）内において、任意に、ターゲット音響波場を形成することができる。
【０１１１】
施術者が、脳の１つまたは複数の領域において温熱療法を行おうとした場合には、音響波を、被処理領域に対して、非常に正確に焦点合わせすることができる（複数の領域を被処理領域とすることができ、焦点合わせは、連続的にあるいは並列的に行うことができる）。
【０１１２】
すべての場合において、温熱療法は、有利には、不連続な順次的な期間について行われる。これにより、破壊を目的とした領域の外部にまで傷害を引き起こしかねないような熱拡散をもたらしてしまうような長時間の加熱を、回避することができる。温熱療法の期間どうしの間においては、上述したように、脳の順次的なエコー像を撮影することができる。
【０１１３】
エコー像は、有利には、マイクロコンピュータ（７）によって処理することができる。これにより、脳の温度マップを形成することができる。特に複合撮影と称される方法を使用すれば、温熱療法の有効性を可視化することができる。この方法は、特に、M. Pernot  氏他による“Improvement of ultrasound based temperature estimation by compound
imaging”, Proceedings of the International Symposium on Therapeutic Ultrasound,
Seattle 2002 という文献、および、Entrekin 氏他による“Real time spatial imaging compound in breast ultrasound: technology and early clinical experiment”,Medica
Mundi, Vol. 43, Sept. 1999, p. 35-43 という文献、に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施形態において超音波を発生するための装置を全体的に示す斜視図である。
【図２】図１の装置におけるキャップ形成部材を、患者の頭部上に適用した状態で、詳細に示す部分断面図である。
【図３】図１の装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１５】
４    ロボットアーム（精密位置決め手段）
７    マイクロコンピュータ（マップ形成手段、シミュレート手段、計算手段、位置決め手段、精密位置決め手段）
８    定位固定フレーム（位置決めデバイス）
１２    フレキシブル壁
１３    流体充填タンク
１４    頭蓋骨（骨境界壁）
１６    ネジ（固定手段）
１７    トランスデューサアレイ
１７ａ  温熱療法のためのサブアレイ
１７ｂ  撮影のためのサブアレイ
１９    実質的に均質な媒体
【図１】
2005537071.tif 000010
【図２】
2005537071.tif 000011
【図３】
2005537071.tif 000012
【国際調査報告】
2005537071.tif 000013
2005537071.tif 000014
2005537071.tif 000015
2005537071.tif 000016