(57)【要約】  本発明は、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置に関する。温度分布測定ユニット６、７は、対象物３が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物３へ付与される間、対象物３の時空間依存する第１の温度分布を測定し、温度分布推定ユニット５は、第１の温度範囲と異なる第２の温度範囲内の対象物３の時空間依存する第２の温度分布を、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、推定する。温度分布が第１の温度範囲だけでなく、第２の温度範囲でも得られるので、温度分布が決定できる全体の温度範囲が増大できる。
2013528437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物に付与される間、対象物内の時空間依存する第１の温度分布を測定するための温度分布測定ユニットと、前記温度分布測定ユニットでは温度分布を測定できない第１の温度分布とは異なる第２の温度範囲内の対象物内の時空間依存する第２の温度分布を、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、推定するための温度分布推定ユニットとを有する、対象物へエネルギーを付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置。
【請求項２】
前記温度分布測定ユニットは、対象物から超音波データを取得するための超音波ユニットと、取得された超音波データに依存して第１の温度分布を計算するための温度分布計算ユニットとを有する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項３】
前記温度分布推定ユニットは、第２の温度分布を推定するために第１の温度範囲から第２の温度範囲へ測定された第１の温度分布を外挿する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項４】
対象物の温度が、第１の温度範囲内の温度から第２の温度範囲内の温度へ変化するように、エネルギーが対象物に付与されると想定され、前記温度分布推定ユニットは、対象物が第１の温度範囲内の温度を持つ時間的ポイントから、対象物が第２の温度範囲内の温度を持つ時間的ポイントまで、測定された第１の温度分布を外挿する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項５】
前記温度分布決定装置は、更に、推定された第２の温度分布に依存する対象物の推定された影響領域を決定するための推定された影響領域決定ユニットを有し、推定された影響領域は、対象物がエネルギーの付与による事前に決められた程度まで影響される対象物の領域を示す、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項６】
前記温度分布測定ユニットが第１の温度分布を測定する間、対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱され、更に第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットと、推定された影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差を決定するための影響された偏差決定ユニットと、決定された偏差に依存して供給されたエネルギー付与特性を適合させるためのエネルギー付与特性適合ユニットとを更に有する、請求項５に記載の温度分布決定装置。
【請求項７】
推定された影響領域と事前に決められた影響領域との重ね合わせ画像を示すためのディスプレイを更に有する、請求項５に記載の温度分布決定装置。
【請求項８】
前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを有し、前記エネルギー付与特性供給ユニットは、供給されたエネルギー付与特性をユーザが変更可能にし、前記温度分布推定ユニットは、変更された供給されたエネルギー付与特性に従って、エネルギーが対象物へ付与される場合、存在するであろう第２の温度範囲内の対象物の変更された第２の温度分布を推定し、前記推定された影響領域決定ユニットは、推定された変更された第２の温度分布に依存して対象物の変更された推定された影響領域を決定する、請求項５に記載の温度分布決定装置。
【請求項９】
前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを有し、前記温度分布測定ユニットは、対象物の第１の部分が第１の温度範囲内の温度を持ち、対象物の第２の部分が第２の温度範囲内の温度を持つ場合、供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、対象物の第１の部分の第１の温度範囲の対象物の第３の温度分布を測定し、前記温度分布推定ユニットは、測定された第１の温度分布、推定された第２の温度分布及び測定された第３の温度分布のうちの少なくとも１つに基づいて、供給された付与されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、存在する第２の温度範囲の対象物の第２の部分の第４の温度分布を推定する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項１０】
前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットと、供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与ユニットとを有する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項１１】
前記温度分布測定ユニットは、対象物が第１の温度範囲内の異なる温度まで加熱されるように、幾つかの測定エネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、対象物の幾つかの第１の温度分布を測定し、前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを有し、前記温度分布推定ユニットは、幾つかの測定エネルギー付与特性から、供給されたエネルギー付与特性へ幾つかの測定された第１の温度分布を外挿することにより第２の温度分布を推定する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項１２】
前記温度分布決定装置は、更に、対象物の構造情報を供給するための対象物構造情報供給ユニットを有し、前記温度分布推定ユニットは、対象物の供給された構造情報に基づいて第２の温度分布を推定する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項１３】
前記温度分布決定装置は、更に、対象物がエネルギーの付与により事前に決められた程度まで影響された、対象物の領域を示す影響領域を決定するための影響領域決定ユニットを有する、請求項１に記載の温度分布決定装置。
【請求項１４】
対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物に付与される間、対象物の時空間依存する第１の温度分布を温度分布測定ユニットにより測定するステップと、前記温度分布測定ユニットが温度分布を測定できない、第１の温度範囲とは異なる第２の温度範囲内の対象物の時空間依存する第２の温度分布を、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、推定するステップとを有する、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定方法。
【請求項１５】
コンピュータプログラムが前記温度分布決定装置を制御するコンピュータ上で動くとき、請求項１４に記載の温度分布決定方法のステップを請求項１に記載の温度分布決定装置に実施させるためのプログラムコード手段を有する、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置及び方法に関する。本発明は、更に、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための対応するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波ベースの温度撮像のための装置は、Ajay  Anandらによる論文"Three-dimensional  spatial  and  temporal  temperature  imaging  in  gel  phantoms  using  back  scattered  ultra  sound",  IEEE  Transactions  on  Ultrasonics,  Ferreoelectrics,  and  Frequency  Control,  vol.54,  no.1,  pages23-31  (January2007)で開示されている。超音波データは後方散乱された超音波を用いてゲルファントムから得られ、３次元時空間超音波温度分布が獲得した超音波データから決定される。装置は、５５℃より低い温度範囲内でだけ温度分布を測定でき、すなわち、装置は、例えば、約５５℃〜６０℃の治療上の切除温度範囲内の３次元時空間超音波温度分布を決定できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、温度分布が決定できる温度範囲を増大可能である、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様において、対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物に付与される間、対象物内の時空間依存する第１の温度分布を測定するための温度分布測定ユニットと、前記温度分布測定ユニットでは温度分布を測定できない第１の温度分布とは異なる第２の温度範囲内の対象物内の時空間依存する第２の温度分布を、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、推定するための温度分布推定ユニットとを有する、対象物へエネルギーを付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置が提示される。
【０００５】
温度分布測定ユニットが温度分布を測定できない、第１の温度範囲と異なる第２の温度範囲内の対象物の時空間依存する第２の温度分布を、温度分布推定ユニットが推定するので、温度分布が決定できる温度範囲が増大でき、従って、装置は、例えば、特に、人の完全な器官又は病理学的な病変を切除するための処置のような治療的な切除処置の間、拡大した温度範囲にわたって３次元時空間温度分布を監視するために使用できる。
【０００６】
前記温度分布測定ユニットは、対象物から超音波データを取得するための超音波ユニットと、取得された超音波データに依存して第１の温度分布を計算するための温度分布計算ユニットとを有することが好ましい。超音波ユニットの使用は、例えば、対象物のデータを得るためのコンピュータ断層撮影撮像システム又は磁気共鳴撮像システムを使用することと比較して、比較的単純な態様で対象物のデータを取得可能にする。その上、超音波ユニットは、例えば民間の医師により用いられるように持ち運べ、超音波データに基づいて温度分布を決定することにより、温度分布は高い精度で決定できる。
【０００７】
温度分布測定ユニットは、２次元又は３次元の第１の温度分布を測定するのに好ましくは適していて、温度分布推定ユニットは、２次元又は３次元の第２の温度分布を推定するのに好ましくは適していて、すなわち、第１の温度分布及び第２の温度分布は、好ましくは２次元又は３次元の空間次元を持つ。時空間依存する第１の温度分布は、時間にわたって空間温度分布を測定することにより、好ましくは決定される。好ましくは、前記温度分布推定ユニットは、第２の温度分布を推定するために第１の温度範囲から第２の温度範囲へ測定された第１の温度分布を外挿するのに適している。実施例では、対象物の温度が、第１の温度範囲内の温度から第２の温度範囲内の温度へ変化するように、エネルギーが対象物に付与されると想定され、前記温度分布推定ユニットは、対象物が第１の温度範囲内の温度を持つ時間的ポイントから、対象物が第２の温度範囲内の温度を持つ時間的ポイントまで、測定された第１の温度分布を外挿するのに適している。例えば、エネルギーは、温度が約３７℃から５０℃又は５５℃以下の値まで増大するように付与され、この間の時間間隔で、第１の温度分布が時間とともに測定される。第１の温度分布は、このとき、第１の温度範囲の対象物内の温度の時間的及び空間進展を記述する。温度分布推定ユニットは、第２の温度分布を推定する、特に第１の温度範囲内の温度の測定された時空間進展に基づいて、時空間内に第２の温度分布を外挿するのに好ましくは適している。温度分布推定ユニットは、局所的熱拡散係数のような対象物のおそらく既知のパラメータ及び熱拡散方程式、特に対象物の熱拡散係数の３次元分布を使用するのに適している。
【０００８】
温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するエネルギー付与特性供給ユニットを有する。その上、温度分布推定ユニットは、測定された第１の温度分布及び供給されたエネルギー付与特性の時空間依存に基づいて、第２の温度範囲内の対象物の時空間依存する第２の温度分布を推定するのに適している。
【０００９】
温度分布決定装置は、カテーテルを用いてエネルギーが体内に付与され、心臓、腎臓、肝臓等のような人の器官内の温度分布を決定するのに好ましくは適している。例えば、エネルギーは、切除処置、又は器官内若しくは器官上での熱的薬剤放出又は遺伝子治療のような、５５℃より上の温度での任意の他のタイプの処置の熱的開始を実施するために付与できる。
【００１０】
切除の場合において、エネルギーは、凝固により人の器官のような生体の一部内に細胞死を誘発するために好ましくは付与される。従って、第２の温度範囲は、治療上の切除温度範囲と考えられ、好ましくは５５℃を超え、更に好ましくは６０℃を超える。エネルギーは、心臓又は肝臓のような人の器官内の病変上の熱切除を実施するために好ましくは付与される。従って、温度分布推定ユニットは、５５℃より上又は６０℃より上の第２の温度範囲内の熱切除の間に作られる第２の温度分布を推定するのに好ましくは適している。第１の温度範囲は、例えば、５０℃の温度より低い。
【００１１】
温度分布決定装置は、第１の温度分布を測定し、対象物の同じ領域又は対象物の別々の領域の第２の温度分布を推定するのに適している。別々の領域は、重なり合う領域又は重なり合っていない領域である。特に、領域は、重なり合っていない領域が隣接した領域である。第１の温度分布が測定される第１の領域が、第２の温度分布が推定される第２の領域と異なる場合、第１の温度分布は、第１の領域から第２の領域へ好ましくは空間的に外挿され、第１の温度分布は、また、第２の領域の第２の温度分布を推定するため時間的にも外挿される。
【００１２】
温度分布決定装置は、好ましくは、対象物が第２の温度分布が推定されるべき第２の温度範囲内の値の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを更に有する。好ましくは、エネルギー付与特性供給ユニットは、ＲＦエネルギーを対象物へ付与するエネルギー付与特性を提供するのに適している。ＲＦエネルギーを付与するエネルギー付与特性は、例えば、ＲＦエネルギーを対象物へ付与するために使用される一つ以上のＲＦ電極の構成、対象物に関する一つ以上のＲＦ電極の位置、一つ以上のＲＦ電極を介して対象物に付与される電力、電力が対象物へ付与される時間的パターン等である。ＲＦエネルギーを用いることにより、熱は、一つ以上のＲＦ電極が配置される位置で高い精度で局所的に生成できる。しかしながら、エネルギー付与特性供給ユニットは、また、マイクロ波のような電気的エネルギー、光エネルギー、超音波エネルギー、原子力エネルギー等のようなエネルギーの他の種類のエネルギー付与特性を供給するのに適していてもよい。供給されたエネルギー付与特性は、初めに供給されたエネルギー付与特性であるか、又は変更された供給されたエネルギー付与特性であり得る。
【００１３】
前記温度分布決定装置は、更に、推定された第２の温度分布に依存する対象物の推定された影響領域を決定するための推定された影響領域決定ユニットを有することが好ましく、推定された影響領域は、対象物がエネルギーの付与による事前に決められた程度まで影響される対象物の領域を示す。例えば、温度閾値が定められることができ、ここで、第２の温度分布に関して、温度閾値を上回る温度を持つ対象物の部分は、推定された影響領域を形成する。温度閾値は、好ましくは６０℃以上である。
【００１４】
温度分布決定装置は、前記温度分布測定ユニットが第１の温度分布を測定する間、対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱され、更に第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットと、推定された影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差を決定するための影響された偏差決定ユニットと、決定された偏差に依存して供給されたエネルギー付与特性を適合させるためのエネルギー付与特性適合ユニットとを更に有することが好ましい。事前に決められた影響領域は、好ましくは前に計画された及び／又は所望の影響領域である。例えば、磁気共鳴画像又はコンピュータ断層撮影画像のような対象物の画像が供給でき、当該画像は、例えば、腫瘍が位置する領域、エネルギーが付与されるべき領域を示す。その後、ユーザは、事前に決められた影響領域を提供する画像内のこの領域をマークできる。影響領域を事前に決めるための領域のマーキングは自動的に実施でき、好ましくは、ユーザは、自動的に事前に決められた影響領域を修正できる。供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与され、対象物の温度が第１の温度範囲内で増大する間、温度分布測定ユニットは、対象物の時空間依存する第１の温度分布を測定する。第１の温度分布の時間的及び空間進展に基づいて、すなわち測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、第２の温度範囲内の時空間依存する第２の温度分布は、好ましくは、第２の温度範囲内の温度まで対象物を加熱することなく推定される。その時、推定された影響領域決定ユニットは、推定された第２の温度分布に依存して対象物の推定された影響領域を決定する。エネルギー付与特性適合ユニットは、推定された影響領域と事前に決められた影響領域との間の決定された偏差に依存して、供給されたエネルギー付与特性を適応させるので、エネルギーの付与は、最後に影響領域が、事前に決められた影響領域に良く整合するように修正できる。例えば、エネルギー付与特性適合ユニットは、決定された偏差に依存して、供給されたエネルギー付与特性を補正するのに適していて、その時、第２の温度分布及び推定された影響領域が、適合されたエネルギー付与特性に基づいて再び計算される。実際に推定された影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差が、事前に決められた閾値より低くなるまで、又は、事前に決められた数の繰り返しが実施されるまで、これは実施される。好ましくは、適合されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される前に、推定された影響領域がユーザに示され、エネルギーが付与される前に、ユーザは推定された影響領域に同意しなければならない。例えば、推定された影響領域はディスプレイに表示でき、温度分布決定装置はキーボード又はマウスのような入力装置を有し、推定された影響領域にユーザが同意することをユーザが入力した場合だけ、エネルギーが対象物に付与される。
【００１５】
温度分布決定装置は、推定された影響領域と事前に決められた影響領域との重ね合わせ画像を示すためのディスプレイを更に有することが好ましい。
【００１６】
前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを有し、前記エネルギー付与特性供給ユニットは、供給されたエネルギー付与特性をユーザが変更可能にし、前記温度分布推定ユニットは、変更された供給されたエネルギー付与特性に従って、エネルギーが対象物へ付与される場合、存在するであろう第２の温度範囲内の対象物の変更された第２の温度分布を推定し、前記推定された影響領域決定ユニットは、推定された変更された第２の温度分布に依存して対象物の変更された推定された影響領域を決定することが、更に好ましい。例えば、変更された供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与され、対象物の温度が第１の温度範囲内で増大する間、温度分布測定ユニットは、対象物の時空間依存する第１の温度分布を測定できる。その後、温度分布推定ユニットは、測定された第１の温度分布の時空間進展に基づいて、すなわち、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、変更された第２の温度分布を推定できる。推定された変更された第２の温度分布に基づいて決定された変更された推定された影響領域にユーザが同意しない場合、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されないように、変更された供給されたエネルギー付与特性に従って、エネルギーは好ましくは付与されず、ユーザが変更された推定された影響領域にユーザが同意する場合、第２の温度範囲内の温度まで対象物を加熱するため変更された供給されたエネルギー付与特性に従って、エネルギーは好ましくは付与される。温度分布決定装置は、変更された推定された影響領域にユーザが同意する又は同意しないことをユーザが入力可能にする入力装置を、好ましくは有する。変更された推定された影響領域にユーザが同意しない場合、ユーザは再びエネルギー付与特性を修正する。
【００１７】
前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを有し、前記温度分布測定ユニットは、対象物の第１の部分が第１の温度範囲内の温度を持ち、対象物の第２の部分が第２の温度範囲内の温度を持つ場合、供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、対象物の第１の部分の第１の温度範囲の対象物の第３の温度分布を測定し、前記温度分布推定ユニットは、測定された第１の温度分布、推定された第２の温度分布及び測定された第３の温度分布のうちの少なくとも１つに基づいて、供給された付与されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、存在する第２の温度範囲の対象物の第２の部分の第４の温度分布を推定することが更に好ましい。特に、測定された第１の温度分布、推定された第２の温度分布及び測定された第３の温度分布のうちの少なくとも１つを、第４の温度範囲に対応する空間及び／又は時間領域へ空間的及び／又は時間的に外挿することにより、幾つかの第４の温度分布が、測定された第１の温度分布、推定された第２の温度分布及び測定された第３の温度分布のうちの少なくとも２つを外挿することにより決定された場合、これらの幾つかの第４の温度分布は、単一の第４の温度分布を得るために平均化できる。このとき、推定された影響領域決定ユニットは、推定された第４の温度分布に依存して対象物の推定された影響領域を決定するのに適している。その上、影響された偏差決定ユニットは、第４の温度分布に依存して推定された、推定影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差を決定するのに適していて、エネルギー付与特性適合ユニットは、決定された偏差に依存して、対象物へのエネルギーの現在の付与を記述するエネルギー付与特性を適合させるように構成される。よって、エネルギーの付与の間でさえ、温度分布は決定でき、エネルギーの付与は、決定された温度分布に従って適合できる。これは、対象物の最終的な影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差を更に減少させる。
【００１８】
前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットと、供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与ユニットとを有することが、更に好ましい。エネルギー付与ユニットは、初めに供給されたエネルギー付与特性及び／又は変更された供給されたエネルギー付与特性に従って、エネルギーを付与するのに好ましくは適している。従って、温度分布決定装置は、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与装置の制御ユニットのコア部分とみなされるか、又は、温度分布決定装置は、エネルギー付与装置自体とみなされる。
【００１９】
前記温度分布測定ユニットは、対象物が第１の温度範囲内の異なる温度まで加熱されるように、幾つかの測定エネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、対象物の幾つかの第１の温度分布を測定し、前記温度分布決定装置は、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニットを有し、前記温度分布推定ユニットは、幾つかの測定エネルギー付与特性から、供給されたエネルギー付与特性へ幾つかの測定された第１の温度分布を外挿することにより第２の温度分布を推定することが、更に好ましい。外挿は、比較的低い計算労力で第２の温度分布を決定可能にする。
【００２０】
前記温度分布決定装置は、更に、対象物の構造情報を供給するための対象物構造情報供給ユニットを有し、前記温度分布推定ユニットは、対象物の供給された構造情報に基づいて第２の温度分布を推定することが好ましい。また、第４の温度分布は、対象物の供給された構造情報に基づいて推定できる。例えば、対象物が器官である場合、供給された構造情報は、対象物を冷やして温度分布に影響する血管の位置を示すことができる。構造情報は、対象物のセグメント化された画像として供給できる。温度分布推定ユニットは、熱拡散方程式及び熱拡散係数のような対象物の可能な既知パラメータを使用するのに適している。熱拡散係数は、特定の物質特有である。構造情報が対象物の異なる領域の異なる物質を示す場合、熱拡散係数の空間分布は定められる。熱拡散係数の空間分布が、熱拡散方程式を用いて外挿により温度分布を推定するために、好ましくは使われる。温度分布推定ユニットは、血管内の血液流速に基づいて、第２の温度分布を推定するのに更に適している。血液流速は、例えば、温度分布測定ユニットの超音波ユニットにより、特に、既知の超音波ドップラー効果を用いて得られる超音波データに基づいて決定できる。従って、超音波ユニットは、少なくとも２つの目的、第１の温度範囲内の第１の温度分布を測定するため及び血管内の血液流速を決定するために、超音波データを得るため用いられる。超音波データは、更に、対象物内の所望の位置に切除電極のようなエネルギー付与素子をガイドするためのガイド目的のため用いられる。
【００２１】
前記温度分布決定装置は、更に、対象物がエネルギーの付与により事前に決められた程度まで影響された、対象物の領域を示す影響領域を決定するための影響領域決定ユニットを有することが好ましい。これは、対象物に付与されることを意図されるエネルギー付与特性が所望の効果を得るかどうかを、ユーザが容易に認識可能にし、すなわち、推定された影響領域により事前に決められた影響領域に整合する程度が容易に見ることができる。例えば、影響領域決定ユニットは、影響領域を決定するため超音波弾性率計測を使用するのに適している。これは、ユーザが、特に、影響領域を事前に決められた影響領域と比較することにより、実施されたエネルギー付与処置の質を評価可能にする。
【００２２】
他の本発明の態様において、対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物に付与される間、対象物の時空間依存する第１の温度分布を温度分布測定ユニットにより測定するステップと、前記温度分布測定ユニットが温度分布を測定できない、第１の温度範囲とは異なる第２の温度範囲内の対象物の時空間依存する第２の温度分布を、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、推定するステップとを有する、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定方法が提示される。
【００２３】
他の本発明の態様において、コンピュータプログラムが前記温度分布決定装置を制御するコンピュータ上で動くとき、請求項１４に記載の温度分布決定方法のステップを請求項１に記載の温度分布決定装置に実施させるためのプログラムコード手段を有する、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するためのコンピュータプログラムが提示される。
【００２４】
請求項１に記載の温度分布決定装置、請求項１４に記載の温度分布を決定する方法及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムは、特に、従属請求項に規定されているような同様の及び／又は同一の好ましい実施例を持つことは理解されるべきである。
【００２５】
本発明の好ましい実施例は、また、それぞれの独立請求項と従属請求項との任意の組合せであり得ることは理解されるべきである。
【００２６】
本発明のこれら及び他の態様は、これ以降説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置の実施例を模式的且つ例示的に示す。
【図２】図２は、切除エネルギーを対象物に付与するための切除電極を有するカテーテル先端部を模式的且つ例示的に示す。
【図３】図３は、切除エネルギーを対象物に付与するための切除電極を有するカテーテル先端部を模式的且つ例示的に示す。
【図４】図４は、切除エネルギーを対象物に付与するための切除電極を有するカテーテル先端部を模式的且つ例示的に示す。
【図５】図５は、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定方法の実施例を模式的に例示するフローチャートを示す。
【図６】図６は、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置の他の実施例を模式的且つ例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、エネルギーを対象物３に付与することにより生じる対象物３内の温度分布を決定するための温度分布決定装置１を模式的且つ例示的に示す。この実施例では、対象物３は、テーブル１６上に位置する人１７の器官である。器官３は、例えば、心臓、肝臓、腎臓等のうちの１つである。対象物３内の影響領域は、事前に決められている。例えば、医師は、影響領域を事前に決めるため対象物３の画像内に影響領域をマークしている。事前に決められた影響領域は、対象物３内の腫瘍のような病変をマークできる。画像は、磁気共鳴撮像システム、コンピュータ断層撮影撮像システム、核撮像システム、超音波撮像システム等のような撮像モダリティにより実施される従来の測定中に、供給できる。
【００２９】
温度分布決定装置１は、事前に決められた影響領域において、特に事前に決められた影響領域内に配置されるカテーテル先端部１８を持つカテーテル２を有する。しかしながら、温度分布決定装置は、また、針先端部を持つ針状装置を有することもできる。カテーテル先端部１８は、図２乃至図４において更に詳細に模式的且つ例示的に示される。
【００３０】
図２は、カテーテル先端部１８が事前に決められた影響領域２２を持つキャビティ４０に到達するように、カテーテル先端部１８が器官３に導入された状況を示す。人１７の外側からキャビティ４０へカテーテル先端部１８を送る間、切除電極２３を持つサブ先端部４１は、カテーテル先端部１８内に位置する。キャビティ４０に到達した後、切除電極２３を持つサブ先端部４１はカテーテル先端部１８から移動し、サブ先端部４１は種々異なる位置（図３）で電気的エネルギーを付与するため異なる方向に曲がる。この実施例において、切除電極は、カテーテル２内の電気的接続部を介してＲＦエネルギー源２０と電気的に接続されるＲＦ電極である。切除電極２３は、切除電極及びＲＦエネルギー源を接続するための電気的接続部とＲＦエネルギー源２０と共に、エネルギーを対象物３に付与するためのエネルギー付与ユニットを形成する。
【００３１】
温度分布決定装置１は、対象物３の第１の温度分布を測定するための温度分布測定ユニットを更に有する一方、対象物３が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、切除エネルギーは対象物３に付与される。温度分布測定ユニットは、対象物３から超音波データを得るための超音波ユニット６と、獲得した超音波データに依存して第１の温度分布を計算するための温度分布計算ユニット７とを有する。
【００３２】
温度分布測定ユニットは、時間にわたる空間温度分布である３次元の第１の温度分布を測定する。第１の温度分布が時間とともに測定される間、ＲＦエネルギーは、温度が約３７℃から約５０℃又は５５℃の値まで増大するように付与される。従って、第１の温度分布は、この実施例では、約３７℃から約５０℃又は５５℃までである第１の温度範囲の対象物内の温度の時間的及び空間的進展を記述する。他の実施例では、第１の温度範囲は、より小さく、例えば、約３７℃から５０℃より小さな温度の範囲である。第１の温度範囲は、後述されるように、第２の温度範囲内の対象物の第２の温度分布を推定するため十分な温度データを供給するように選ばれる。
【００３３】
超音波ユニット６は、超音波データを得るため人１７と接触している。超音波ユニット６は、人１７の外面上の事前に決められた影響領域に出来るだけ近くに好ましくは位置する。超音波ユニット６は、２次元の超音波データ得るため、特に、２次元の超音波Ｂモード画像を得るためにリアルタイムの２次元の超音波アレイプローブである。温度の変化による音速の変化により生じる対象物内の明らかな空間変位が超音波データから検出され、温度分布は、これらの検出された明らかな空間変位から決定される。温度変化と明らかな空間変位との間の対応関係は、較正測定により決定でき、その後、これらの決定された関係は、明らかな空間変位に基づいて第１の温度分布を計算するための温度分布計算ユニット７により用いられる。超音波データに基づいて温度分布を決定するためのこの既知の方法の詳細な説明は、参照によりここに組み込まれるAjay  Anand等による上記論文に開示されている。また、２次元又は３次元超音波データに基づいて３次元温度分布を測定する他の既知の方法が、時間とともに第１の温度分布を測定するために使用できる。
【００３４】
実施例では、事前に決められた影響領域又はその一部で５５℃の温度が到達されるまで、電極電力は、ＲＦエネルギー源２０を用いてスイッチオンされる。この温度は、永続的な細胞損傷の閾値より低い。組織を加熱する間、３次元の第１の温度分布は、温度分布測定ユニットにより実施される上述された超音波温度測定方法を使用して、連続的に測定される。第１のフェーズとしてみなすことができるこのフェーズは、好ましくは第１の温度分布データを得るためにだけ使われ、５５℃の重要な温度が事前に決められた影響領域又はその領域の一部で到達された後、電力はスイッチオフされ、次のフェーズである第２の温度分布が推定される第２のフェーズが始まる。
【００３５】
温度分布決定装置１は、対象物３が第１の温度範囲と異なる第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように、対象物３へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性を供給するためのエネルギー付与特性供給ユニット４を更に有する。第２の温度範囲は、凝固により人１７の対象物３内で細胞死が誘発されるように好ましくは選ばれる。従って、第２の温度範囲は、好ましくは、熱切除処置が実施できる治療上の切除温度範囲である。第２の温度範囲は、好ましくは５５℃を超え、更に好ましくは６０℃を超える。第２の温度範囲は、また、単一の温度、例えば、細胞死が誘発される６０℃である。エネルギー付与ユニット２０、２３は、供給されたエネルギー付与特性に従って対象物３へエネルギーを付与するのに適している。従って、温度分布決定装置１は、エネルギーを対象物へ付与するためのエネルギー付与装置とも考えられる。供給されたエネルギー付与特性に従って対象物３が加熱される当該エネルギー付与特性は、初めに供給されたエネルギー付与特性であるか、又は後述されるように変更された供給されたエネルギー付与特性である。
【００３６】
エネルギー付与特性供給ユニット４は、対象物３へＲＦエネルギーを付与するエネルギー付与特性を供給するのに適している。エネルギー付与特性は、例えば、幾つかの切除電極２３の構成、対象物３に関する切除電極２３の位置、切除電極２３を介して対象物３へ付与される電力等である。エネルギー付与特性供給ユニットは、これらの特性が既に格納されている、及び／又は、ユーザがエネルギー付与特性を入力できるように適合された格納ユニットである。温度分布決定装置１は、温度分布決定装置１にエネルギー付与特性を入力するために用いられるキーボード又はマウスのような入力装置１１を有する。
【００３７】
温度分布決定装置１は、更に、エネルギーが、測定された第１の温度分布及びオプションで供給されたエネルギー付与特性に基づいて、供給されたエネルギー付与特性に従って対象物３に付与される場合に存在するであろう第２の温度範囲内の対象物３の第２の温度分布を推定するための温度分布推定ユニット５を有する。また、第２の温度分布は、時間にわたる３次元空間温度分布である。
【００３８】
温度分布決定装置１は、更に、対象物の構造情報を供給するためのオブジェクト構造情報供給ユニット１３を有する。温度分布推定ユニット５は、また、対象物の供給された構造情報に基づいて、第２の温度分布を推定するのに適している。例えば、供給された構造情報は、対象物３を冷やして温度分布に影響する血管を示し、また、好ましくは血管内の血液流速に関する情報を含み、異なる物質を有する対象物の異なる部分を示す。構造情報は、対象物のセグメント化された画像として好ましくは供給され、異なるセグメントは、例えば、異なる物質を有する他の部分及び対象物の血管を記述する。温度分布推定ユニット５は、熱拡散係数のような対象物の既知のパラメータ及び熱拡散方程式を使用するのに適している。熱拡散係数は、物質特有である。従って、対象物の異なる部分の異なる物質を示す構造情報は、熱拡散係数の空間分布を定め、これは、時間にわたって測定された第１の温度分布により定められる第１の温度範囲内の時空間進展を第２の温度範囲へ外挿することにより、第２の温度分布を推定するための温度分布推定ユニット５により用いられる。
【００３９】
温度分布決定装置は、更に、推定された第２の温度分布に依存して、対象物３の推定された影響領域を決定するための推定された影響領域決定ユニット８を有し、推定された影響領域は、対象物３がエネルギーの付与により事前に決められた程度まで影響される対象物３の領域を表す。この実施例では、凝固により細胞死を誘発するためのエネルギーが対象物３に付与されなければならない。従って、推定された影響領域決定ユニットは、好ましくは、第２の温度分布に関して、事前に決められた温度閾値を超えた温度を持つ対象物３の部分が、推定された影響領域を形成するように、推定された影響領域を決定するのに適している。温度閾値は、好ましくは、温度閾値を超えた温度が凝固により細胞死を誘発するように規定される。例えば、温度閾値は、６０℃か又は６０℃より低い、例えば５８℃又は５９℃である。
【００４０】
よって、第２のフェーズでは、供給されたエネルギー付与特性に基づいて、特に、初めに供給された電力レベルの設定に基づいて、実際に達成されると期待される、切除ゾーンとしてみなすこともできる推定された影響領域は、第１のフェーズにおいて温度分布測定ユニットにより測定される時間にわたる３次元温度分布進展に基づいて、熱拡散アルゴリズムを用いて外挿により、組織の性質についての知識を考慮することにより好ましくは決定される第２の温度分布に基づいて、予測されるだろう。組織の性質についての知識、すなわち切除されるべき組織に関する情報は、例えば筋肉と脂肪組織との間で異なる既に上述された組織特有の熱拡散係数、並びに、例えば、血管に関する情報、及び切除ゾーンから離れる熱伝送を導くこれらの血管の流速に関する情報である。この情報は、組織についての文献知識と、事前に決められた影響領域で、好ましくは事前に決められた影響領域の周りの局所的解剖学的構造に関する情報との組み合わせである。局所的解剖学的構造に関する情報は、好ましくは、供給された構造、すなわち磁気共鳴撮像モダリティ又はコンピュータ断層撮影撮像モダリティのような柔らかい組織タイプ間を区別可能にする撮像モダリティからセグメント化された画像に基づく。血流及び血管位置に関する情報は、ドップラーモードで動作されるとき、超音波プローブ６を介して得られる。供給される構造情報が、また、血管に関する情報を供給する場合、第２の温度分布を推定するためのアルゴリズムは、血管の冷却効果を考慮でき、例えば、参照によりここに組み込まれるC.Hansen等による論文"Interactive  determination  of  robust  safety  margins  for  oncologic  liver  surgery"  Proceedings  CARS2009Int.  J.  of  Comp.  Assisted  Radiology  and  Surgery,  Vol4,  Supplement  1,  page94  (June2009)に説明されるように、結果として完全な血液供給なしに残る、対象物の領域の予測を含む切除ボリュームの完全な腫瘍ボリューム範囲のために除外されるべき血管上の損傷効果が予測できる。
【００４１】
実施例において、５０℃より低い第１の温度範囲から６０℃以上の第２の温度範囲まで時間にわたって観察された第１の温度分布進展の外挿は、以下の通りに実施できる。観察された超音波データに基づいて、時間の関数として温度の上昇は、対象物を有する３次元超音波データセットの各ボリューム要素に対して決定される。その後、時間にわたる温度の各個別の関数は、６０℃以上の第２の温度範囲まで拡張するために、２次又は高次の外挿を介して外挿される。
【００４２】
エネルギー供給電極装置の高いフィールド領域において温度が５０℃まで上昇する一方、電極から非常に離れた距離にあるので重要な温度上昇を経験しなかったボリューム要素がある。その場合、以下に説明される代わりのアルゴリズムが、第２の温度分布を推定するために使用できる。
【００４３】
第１の温度範囲からの時間にわたる観察された第１の温度分布進展から、温度―探索―輪郭（空間の表面）が計算される。これらの温度―探索―輪郭が電極の高いフィールド領域から離れて広がるにつれて、これらの伝播は、動きベクトル場により特徴づけられる。その後、これらの時間的進展は、動きベクトルに沿って探索輪郭を拡大することにより外挿できる。幾つかの電極が存在する場合、探索輪郭は島として始まって、その後、時間とともに成長するだろう。これら探索輪郭が重複し始めるとき、このアプローチは問題を生じるだろうが、切除ゾーンの境界に向かう探索輪郭だけ関心があり、この境界が電極アレイから離れた距離に配置されるので、これらの効果は、第１の近似外挿アプローチで詳細に検討される必要はない。これらは電極の近くでより高い温度を導き、ここで、凝固が安全に達成され、幾らかの燃焼さえ許容できる。関心の探索輪郭は、重要な凝固温度での一つの成形である。この輪郭が切除ゾーンの境界に近づくとき、それは単一の閉輪郭になり、その形状を修正して、輪郭をターゲット領域とより良く整合させるためにエネルギーレベルの調整が必要とされるかどうかを見るために、標的切除ゾーンとの合意のために調査できる。
【００４４】
熱拡散方程式及び熱拡散係数が第２の温度分布を推定するために使われる場合、温度分布推定ユニット５は以下の数学的フレームワークを使用するために適応できる。
【００４５】
熱拡散方程式は、時間にわたる所与の領域における熱の分布（又は、温度の変化）を記述する重要な偏微分方程式である。３つの空間変数（ｘ、ｙ、ｚ）及び時間変数ｔの関数ｕ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）に対して、熱方程式は以下のようになる。
2013528437.tif 000003
（１）
又は等価的に
2013528437.tif 000004
（２）
ここで、
α＝ｋ／ｃｐρ      （３）
【００４６】
値αは、熱伝導率ｋに依存する物質特有の量であり、ρは質量密度であり、ｃｐは比熱容量である。本発明との関連で、熱拡散係数をαと呼び、これは概して空間的に依存している。
【００４７】
一般に、非均一な異方性の媒体の熱伝導に対して、熱伝導の検討は、幾つかの原理に基づく。熱フローはエネルギー流れの形式であり、それ自体、空間の領域への熱の流れの時間変化率に言及することは意味がある。領域Ｖへの熱フローの時間変化率は、時間依存量ｑｔ（Ｖ）により与えられる。ｑが密度を持つと仮定すると、
2013528437.tif 000005
（４）
【００４８】
熱フローは、以下の通りに特徴づけられる時間依存ベクトル関数Ｈ（ｘ）である。領域ｄＳ及び単位法線ベクトルｎを持つ極小の表面要素を流れる熱の時間変化率は、以下の式である。
2013528437.tif 000006
（５）
【００４９】
よって、Ｖへの熱フローの時間変化率は、面積分によっても与えられる。
2013528437.tif 000007
（６）
ここで、ｎ（ｘ）はｘでの外向きのポインティング法線ベクトルである。
【００５０】
フーリエ則は、熱エネルギーフローが、以下の温度勾配線形依存を持つと述べている。
2013528437.tif 000008
（７）
ここで、Ａ（ｘ）は対称形で正定値である３ｘ３の実行列である。グリーンの定理により、Ｖへの熱フローに対する前の面積分が、体積積分に変換できる。
2013528437.tif 000009
（８）
【００５１】
ｘでの温度変化の時間変化率は、極小のボリューム要素へ流入する熱と比例していて、ここで比例定数は、定数κに依存している。
2013528437.tif 000010
（９）
【００５２】
上述の式を一緒にすることは、以下の熱フローの一般式を与える。
2013528437.tif 000011
（１０）
【００５３】
係数κ（ｘ）が、（ｘでの物質の比熱）Ｘ（ｘでの物質の密度）の逆数であり、等方性媒体の場合、行列Ａは、熱伝導率に等しいスカラー行列である。行列Ａの係数がスカラーでない異方性の場合（すなわち、ｘに依存する場合）、熱方程式の解の明確な式は、めったに書き下せない。しかし、関連する抽象的コーシー問題を考えて、良設定問題であることを示し、及び／又は幾つかの（正の初期データの保存、伝播の無限速度、平衡に向かう収束、円滑化特性のような）質的な特性を示すことは、通常可能である。これは、１パラメータ半群論により通常なされる。例えば、Ａが対称行列である場合、
2013528437.tif 000012
（１１）
により定められる楕円型作用素は、自己共役及び消散的であり、よって、スペクトル定理により、１パラメータ半群を生成する。
【００５４】
上述の数学的フレームワークを使用して、空間及び時間にわたる第２の温度分布進展が推定できる。計算の初期化のために、温度は、時刻ｔ＝０で測定された温度分布に設定でき、エネルギー供給電極の位置での温度は、電源パラメータの特定の設定のため電極ベンダーにより与えられるこれらの位置での時間にわたる温度の関数として規定できる。
【００５５】
上述されたように、電極の位置での時間にわたる温度の関数は、電極を供給する電源のパラメータにより（又は、通常の場合、エネルギー供給装置により供給される空間的に依存するエネルギーにより）決定される。電極のベンダーは、温度分布が時間とともに空間にどのように進展するかを予測する計画的ソフトウェアを提供する。明らかに、この予測は、電極を囲む組織の熱伝導率について、ある全く一般的な仮定に基づく：探索温度輪郭は通常は球形であり、時間にわたる伝播は、時間にわたる電極供給電流の関数に依存する。
【００５６】
実際には、上述の形式の第１の温度範囲で測定されるように、異なる温度分布は進展し、時間とともに球面形状及び均一な伝播から大きなずれ（偏差）を呈してくる。しかしながら、このようにして観察された温度分布が時間にわたる同じ電流供給関数に基づくので、実際に進展している分布は、局所的熱拡散係数（局所的熱伝導率）が既知又は推定できる場合、良好な品質で予測でき、熱拡散の数学的フレームワークに入ることができる。
【００５７】
しかし、一般に、改善された予測からも、観察された探索輪郭と局所的伝播速度との間での偏差があるだろう。これらの偏差は、局所的熱拡散係数（局所的熱伝導率）及び血管冷却効果に関する改良された情報を引き出し可能な反復的なアルゴリズムに入れられ、その後、温度分布を第２の温度範囲へ外挿するために使用できる。
【００５８】
局所的熱拡散係数（局所的熱伝導率）についての初めに利用できる及び／又は反復的に洗練された知識に基づいて、第２の温度分布は、―上述の数学的フレームワークに基づいて―時間にわたる電極電流の任意の関数に対して計算できる。この能力は、治療上の切除温度範囲の推定された温度分布を計画的な／目標とされた切除領域に最適に整合させるために、電極電流パラメータ設定の変更をユーザに推薦可能である。
【００５９】
図４は、推定された第２の温度分布に依存して、推定された影響領域決定ユニット８により決定された推定された影響領域２４を模式的且つ例示的に示し、ここにおいて、推定された影響領域は、対象物がエネルギーの付与により事前に決められた程度まで影響される対象物の領域を示す。この実施例では、対象物のそれぞれの領域が、凝固により死が誘発された細胞を有する場合、エネルギーの付与による影響の事前に決められた程度が到達される。他の実施例では、エネルギーの付与による他の程度の影響は、事前に決められることができる。
【００６０】
温度分布決定装置１は、更に、推定された影響領域２４と事前に決められた影響領域２２との間の偏差を決定するための影響された偏差決定ユニット９と、決定された偏差に依存して供給されたエネルギー付与特性を適合させるためのエネルギー付与特性適合ユニット１０とを有する。エネルギー付与特性適合ユニット１０が、推定された影響領域２４と事前に決められた影響領域２２との間で決定された偏差に依存して供給されたエネルギー付与特性を適合させるために構成されるので、エネルギーの付与は、最後に影響領域が事前に決められた影響領域２２によりよく整合するように修正できる。好ましくは、エネルギー付与特性適合ユニット１０は、決定された偏差に依存して供給されたエネルギー付与特性を適合させ、第２の温度分布及び推定された影響領域は、実際に推定された影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差が事前に決められた閾値より低くなるまで、又は事前に決められた数の繰り返しが実施されるまで、適合されたエネルギー付与特性に基づいて再び計算される。
【００６１】
実際の推定された切除ゾーン、すなわち実際に推定された影響領域は、約６０℃の治療上の温度範囲への３次元の時空間的第１の温度分布の外挿に基づいて予測されるように、元々計画されたターゲットゾーン、すなわち事前に決められた影響領域と比較され、エネルギー付与特性適合ユニット１０は、例えば、下記に説明されるフェーズ３で適用できる改良された電力レベルの設定を計算する。例えば、事前に決められた影響領域が安全性のマージンを持って推定された影響領域内に含まれるように、電力設定は調整できる。対象物に関する切除電極の位置が適合されるべきである場合、時間的且つ空間的に依存する第１の温度分布は、好ましくは、切除電極の新しい位置で再び測定される。切除電極の位置は、既知の方法により決定できる。例えば、切除電極の位置を決定するために切除電極が見えるように、コンピュータ断層撮影画像が再構成できる。又は、Ｘ線蛍光透視システムが、切除電極の位置を決定するために使用できる。
【００６２】
代わりに、又は決定された偏差に依存してエネルギー付与特性適合ユニット１０により、供給されたエネルギー付与特性を適合させることに加えて、エネルギー付与特性供給ユニット４は、上述の数学的フレームワークアプローチを利用することにより誘導される勧告に基づいて、ユーザが供給されたエネルギー付与特性を修正可能にするのに適していて、温度分布推定ユニット５は、測定された第１の温度分布と変更された供給されたエネルギー付与特性に基づいて、エネルギーが変更された供給されたエネルギー付与特性に従って対象物に付与される場合、存在するであろう第２の温度範囲内の対象物の変更された第２の温度分布を推定するように適合され、推定された影響領域決定ユニット８は、推定された変更された第２の温度分布に依存する対象物３の変更された推定された影響領域を決定するために適合されている。例えば、供給されたエネルギー付与特性、特に、自動的に適合された供給されたエネルギー付与特性をユーザが修正できる入力装置１１が使用できる。
【００６３】
温度分布決定装置１は、更に、推定された影響領域２４と事前に決められた影響領域２２との重ね合わせ画像を示すためのディスプレイ１２を有する。ユーザは、エネルギー付与特性を変更でき、対象物の推定された影響領域は、変更されたエネルギー付与特性に依存して更新できる。これは、所望の推定された影響領域が得られるまで、例えば電力設定をユーザが変更可能にする。その上、これは、ユーザが、自動的に適合される供給されたエネルギー付与特性を変更し、推定された影響領域上のユーザの補正の効果を監視可能にする。
【００６４】
調整された切除治療実行フェーズと考えられる第３のフェーズでは、エネルギー付与特性適合ユニット１０により適合されるか、及び／又はユーザにより変更される供給されたエネルギー付与特性が対象物に適用され、切除処置が実施される。第３のフェーズの前に好ましくは、第１の温度範囲の第１の温度分布を測定している間だけ、エネルギーが対象物３へ付与され、すなわち、第３のフェーズの前に、対象物は、例えば、細胞死が凝固により誘発される治療上の温度まで加熱されない点に留意されたい。
【００６５】
第３のフェーズにおいて、温度分布測定ユニット６、７は、対象物３の第１の部分の第１の温度範囲の対象物３の第３の温度分布を測定することができる一方で、エネルギーは、供給されたエネルギー付与特性に従って対象物に付与され、当該供給されたエネルギー付与特性は、対象物３の第１の部分が第１の温度範囲内の温度を持ち、対象物３の第２の部分が第２の温度範囲内の温度を持つ場合、適合されるか変更されている。温度分布推定ユニット５は、測定された第１の温度分布、推定された第２の温度分布及び測定された第３の温度分布の少なくとも１つに基づいて、供給された付与されたエネルギー付与特性に従って対象物３にエネルギーが付与される間存在する、第２の温度範囲内の対象物３の第２の部分の第４の温度分布を推定するために適合されている。推定された影響領域決定ユニット８は、推定された第４の温度分布に依存して対象物３の推定された影響領域を決定するのに適合できる。影響された偏差決定ユニット９は、好ましくは、第４の温度分布に依存して推定された影響領域と事前に決められた影響領域との間の偏差を決定するのに適合されていて、エネルギー付与特性適合ユニット１０は、決定された偏差に依存して、対象物へのエネルギーの現在の付与を記述するエネルギー付与特性を適合させるように構成できる。よって、第３のフェーズでのエネルギーの付与の間でさえ、温度分布は決定でき、エネルギーの付与は、決定された温度分布に従って適合できる。加えて又は代わりに、好ましくは連続的に第４の温度分布に基づいて決定される実際の推定された影響領域は、特に、実際の推定された影響領域及び事前に決められた影響領域の重ね合わせ画像を示すことによりディスプレイ１２に表示でき、推定された影響領域が所望通り発展しない場合、ユーザは、入力装置１１を用いてエネルギー付与特性を変更することができる。ユーザは、また、入力装置１１を用いてエネルギー付与処置を止めることもできる。よって、第３のフェーズでも、３次元温度分布がどのように進展するかを見るために、超音波温度測定が適用できる。切除ゾーンの周辺がまだ５５℃より低い温度を持つので、温度測定がまだこの領域で働いて、第２のフェーズにおいて生成される更新された予測と新しく測定された第３の温度分布との間の比較、及び／又は、初めに事前に決められた影響領域の形状で、第１の温度範囲内で進展するにつれて、測定された探索輪郭の形状間の比較を可能にする。
【００６６】
多くの基準に基づいて対応尺度が計算できる。好ましくは、対応尺度は、予測された切除領域、すなわち推定された影響領域と、目標とされた切除領域、すなわち事前に決められた影響領域との間の一致に基づいて計算され、この実施例では、腫瘍形状及びサイズに基づいている。腫瘍再発を最善に防止するために、達成された切除ゾーンは、幾つかの事前に決められたマージンを持って、腫瘍より大きくなければならない。腫瘍が完全にカバーされる場合に重要な健康の組織構造体が切除されるとき、腫瘍の不完全な範囲が許容される唯一の例が発生する。これは、肝臓の場合、大きく健康な肝葉に供給している血管が危険にさらされ切除されそうである場合でありえる。従って、対応尺度は、総腫瘍ボリュームｔｔにわたる予測された切除ゾーンによりカバーされた、腫瘍ボリュームｔａ、すなわち目標とされた切除領域の比率ｒとして実行でき（ｒ＝ｔａ／ｔｔ）、例えば、ｈが切除されるであろう健康な組織のボリュームであるとすると、ｆ＝（１−ｈ／ｔｔ）として計算できる危険因子ｆにより乗算される。これは、対応尺度ｃ＝ｒ＊ｆ＝ｔａ／ｔｔ＊（１−ｈ／ｔｔ）を導く。
【００６７】
温度分布推定ユニット５は、上述されたように、第２の温度範囲内の対象物３の第２の部分の第４の温度分布を推定するために適している。加えて又は代わりに、温度分布決定装置１は、供給されたエネルギーが対象物に付与される間、対象物の２の部分の推定された第２の温度分布と対象物の第１の部分の測定された第３の温度分布との間の対応の程度を決定するための対応程度決定ユニット２５を有する。対応の程度が事前に決められた閾値より低い場合、これは、第２の温度分布を推定するための計算、よって、推定された影響領域の決定が正しくないことを示すためディスプレイ１２に表示できる。例えば、対象物が第２の温度範囲まで加熱された対象物の第２の部分が電極周辺に位置され、対象物が第２の温度範囲まで加熱されなかった、すなわち対象物が第１の温度範囲にある対象物の第１の部分が電極からより離れている対象物へエネルギーが付与される場合、測定された第３の温度分布は、第１の部分を規定し、第３の温度分布が測定できない対象物の部分が、対象物の第２の部分を規定できる。よって、間接的に、第３の温度分布は、対象物の第２の部分を規定できる。その上、対象物の第２の部分は、また、推定された第２の温度分布により規定できる。推定された第２の温度分布と測定された第３の温度分布との間の対応の程度は、例えば、推定された第２の温度分布により定められる対象物の第２の部分のボリュームと測定された第３の温度分布により定められる対象物の第２の部分のボリュームとに依存して規定できる。例えば、これらの２つのボリュームの差又は比率が、対応の程度として使用できる。
【００６８】
例えば、対象物の第２の部分の推定された第２の温度分布と対象物の第１の部分の測定された第３の温度分布との間の上述の対応の程度により示される、及び／又は予測された切除領域と目標とされた切除領域の間の上述の対応尺度により示される、予測された切除領域が所望のターゲットゾーンからあまりに大きく逸脱する場合、ユーザは、対象物へのエネルギーの付与の適用を止めるか、及び／又は温度分布決定装置は、対象物へのエネルギーの付与を自動的に止めるのに適している。このとき、例えば、第２の温度分布及び推定された影響領域は、改善された第２の温度分布、よって改善された推定された影響領域を得るために、再び決定できる。これは、熱拡散係数及び血管を流れる血液の冷却効果についてのより多くの知識を組み込んでいるより複雑なアルゴリズム、すなわち時間がかかって、複雑な場合にだけ使用されるアルゴリズムを開始するためにも使用できる。
【００６９】
温度分布決定装置は、また、エネルギーの付与が第３のフェーズで始まった後、第３の温度分布を、第１のフェーズで測定された第１の温度分布と比較するために適している。例えば、他の対応尺度は、第３の温度分布と第１の温度分布との例えば、５０℃に対する２つの探索輪郭間の絶対差が、これらの２つのボリュームの和により割られたものの逆数として計算できる。よって、ｖ１が第１の温度分布の５０℃の探索輪郭内部のボリュームであり、ｖ３が第３の温度分布の５０℃の探索輪郭内部のボリュームである場合、対応尺度は、（ｖ１＋ｖ３）／｜ｖ１−ｖ３｜により規定される。この対応尺度は、また、対応尺度が事前に決められた閾値を超える場合、自動的にエネルギーの付与を中止するか又は自動的にエネルギー付与特性を変更するために使用できる。加えて又は代わりに、この対応尺度は、また、ディスプレイに表示され、ユーザは、表示された対応尺度に依存してエネルギーの付与を変更又は中止できる。エネルギー付与特性が変更される場合、第１の温度分布は好ましくは再び測定され、エネルギーの付与が、変更されたエネルギー付与特性で第３のフェーズで再び開始された後、対応尺度は、変更されたエネルギー付与特性に従って第１のフェーズで新しく測定される第１の温度分布と、また、変更されたエネルギー付与特性に従って第３のフェーズで新しく測定される第３の温度分布とに基づいて再び計算できる。
【００７０】
温度分布決定装置１は、更に、対象物がエネルギーの付与により事前に決められた程度まで影響された対象物３の領域を示す影響領域を決定するための影響領域決定ユニット１４を有する。この実施例では、対象物の一部は、細胞死が誘発されたように、この一部が凝固される場合、事前に決められた程度まで影響された。影響領域決定ユニット１４は、好ましくは、超音波弾性率測定法を用いて超音波ユニット６により取得される超音波データから対象物内の弾性分布を決定するのに適している。この実施例では、領域内の弾性が剛性閾値より大きい剛性を示す場合、この領域は、凝固ゾーンは生体組織より固いことが知られているので、影響領域に属するか又は影響領域を表すと考えられる。剛性閾値は、較正測定により決定でき、較正測定の間で、対象物のどの部分が凝固されたか、対象物のどの部分が凝固されなかったかが知られる。代わりに、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴撮像又は磁気共鳴弾性率測定スキャンは、３次元の凝固ゾーンを評価するために採用できる。よって、第４のフェーズで、切除ボリュームは検証でき、患者の結果は、達成された結果に基づいて予測できる。最初の診断画像データとの比較に基づいて、臨床医は、どれくらい良好に対象空間が切除されて、どの種類の安全性のマージンがあるかについてのコメントを作ることができる。
【００７１】
温度分布計算ユニット７、温度分布推定ユニット５、エネルギー付与特性供給ユニット４、推定された影響領域決定ユニット８、影響された偏差決定ユニット９、エネルギー付与特性適合ユニット１０、オブジェクト構造供給ユニット１３、影響領域決定ユニット１４及び対応程度決定ユニット２５は、計算ユニット１５内に集積される。他の実施例では、これらのユニットの一つ以上は、単一の計算ユニットに集積されなくてもよい。
【００７２】
温度分布決定装置１は、ＲＦエネルギー源２０を含むカテーテル制御ユニット１９と対象物３内の所望の位置へカテーテル先端部１８をガイドするための案内制御ユニット２１とを有する。案内制御ユニット２１は、この実施例では、カテーテル２の内蔵型案内手段（図１に示されていない）を制御する。カテーテル２は、対象物３内の所望の位置にカテーテル先端部１８をガイドするために、ステアリングワイヤ又は他の機械的手段を用いて操縦でき、進むことができる。ステアリングワイヤ又はカテーテル先端部を操縦し進むための他の機械的手段は、案内制御ユニット２１により制御できる。
【００７３】
上述されたエネルギー付与ユニットは、ＲＦエネルギー源２０及び切除電極２３を有し、切除電極は、カテーテル先端部１８に位置され、ワイヤのような電気的接続部を介してＲＦエネルギー源と接続されている。エネルギー付与ユニットは、好ましくは、更に、従来のＲＦ切除システムで知られているような接地電極を有する。他の実施例では、代わりに又はカテーテル先端部を持つカテーテルを有することに加えて、温度分布決定装置は、対象物へエネルギーを付与するための電極を有する針先端部を持つ針を有する。温度分布決定装置は、更に、ＲＦエネルギー源を含む針制御ユニット及び対象物内の所望の位置に針先端部をガイドするための案内制御ユニットを有する。また、この実施例では、案内制御ユニットは、針の内蔵型案内手段を制御する。例えば、針は、ステアリングワイヤ又はロボット針挿入器具のような他の機械的手段を用いて操縦され進められる。針先端部は、好ましくは、ワイヤのような電気的接続部を介してＲＦエネルギー源と接続される一つ以上の切除電極を有する。
【００７４】
上述された超音波ユニットは２次元の超音波データを生成するが、また、３次元超音波ユニットが３次元の超音波データを生成するために使用でき、超音波データはディスプレイ１２に表示できる３次元超音波画像を形成する。このとき、温度分布計算ユニットは、３次元超音波データに基づいて第１の温度分布を計算するために適合されている。
【００７５】
以下において、温度分布を決定する方法の実施例が、図５に示されるフローチャートを参照して、例示的に説明されるだろう。
【００７６】
ステップ１０１において、第１の温度分布は、対象物３が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物３に付与される間、温度分布測定ユニットにより、対象物３で測定される。特に、超音波データは超音波ユニット６により取得され、温度分布計算ユニット７は取得された超音波データに依存して第１の温度分布を計算する。結果として生じる第１の温度領域が第１の温度範囲と異なる第２の温度範囲内の第２の温度分布を推定するための充分な情報を供給するような温度まで、対象物３は、約３７℃から加熱される。例えば、第１の温度範囲は、約３７℃から約５０℃まであり、第２の温度範囲は、６０℃周辺に設けられる。
【００７７】
ステップ１０２において、対象物が第２の温度範囲内の温度まで加熱されるように対象物へのエネルギーの付与を記述するエネルギー付与特性は、エネルギー付与特性供給ユニット４により供給される。例えば、対象物に関する切除電極の位置及び電力レベルの設定が供給できる。ステップ１０３において、第２の温度範囲内の対象物の第２の温度分布が推定され、供給されたエネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物へ付与される場合、第２の温度分布が存在するだろう。推定は、温度分布推定ユニット５により、測定された第１の温度分布に基づいて実施される。
【００７８】
温度分布決定装置は、外科的切除に代わる腫瘍の治療のための非侵襲性又は最小限の侵襲性アプローチとして熱治療を実施するために使用できる。エネルギーを対象物に付与するために、特に、熱治療を実施するために、エネルギーは、ＲＦ切除、レーザー、治療の超音波、マイクロ波等のような様々な技術により、対象物へ付与できる。熱治療の間、組織は好ましくは６０℃を超えるまで局所的に加熱され、これによりガン組織は凝固により破壊される。温度分布決定装置は、例えば、肝癌の分野で、又は、他の種類の癌の分野で使用できる。
【００７９】
癌が処置されるべき場合、既知の切除技術は、例えば、不十分な計画及び／又は不十分な切除のため、しばしば対象物の後ろの種細胞を残す。従来技術では、血管からの冷却効果が非常に予測困難であり、多くの計画ツールは電極先端周辺で球面探索輪郭の仮定に基づくので、不十分な計画が非常に頻繁に発生する。温度分布決定装置は、好ましくは、切除プロセスの間、より良好な計画、熱「量」の調整及び監視を供給することにより、この欠点を排除するか又は最小化するのに適している。切除電極２３及びＲＦエネルギー源２０は、好ましくは、切除電極２３内の少なくとも幾つか又は好ましくは全てが、それらの熱堆積に関して別々に制御できるのに適している。図３及び図４で分かるように、先進の切除電極は、カテーテル先端部１８から延伸する幾つかのサブ先端部４１に位置される。他の実施例では、針先端部を持つ針が用いられる場合、また、この針先端部は、針から進み、切除電極を有する幾つかのサブ先端部を有する。好ましくは、サブ先端部４１の各々は、組織温度の継続的監視を可能にする組み込まれた熱電対を持ち、各サブ先端電力は、ターゲット温度が一定のままであるように、自動的に調整される。従って、カテーテル制御ユニット１９は、更に、サブ先端部４１で温度を監視するため熱電対に接続された温度監視ユニット２６を有する。先端電力値、及び好ましくはこれらが付与される時間的パターンは、従来では通常、球形であるとみなされる結果として生じる切除ボリュームをある程度成形可能にする態様で調整でき、すなわち、この球面形状からの強い偏差に至る通常は組織の不均質が無視される。
【００８０】
電力レベルの適合の前提条件は、ボディの生体内３次元温度分布のリアルタイム監視を通じて最適に達成される、実際に切除される組織領域の指標である。従来技術では、これは磁気共鳴撮像を通じた合理的正確さでのみ達成できるが、３次元温度計としてのみ磁気共鳴撮影装置を使用することは、非常に高価である。従って、温度測定の目的でコンピュータ断層撮影を使用することが提案されたが、この温度測定は非常に不正確であり、例えば、約５℃の精度で可能なだけである。超音波ユニットは、超音波データを取得し、超音波データは、超音波画像ガイダンスを通じて、対象物、特に、腫瘍へ切除電極を配置するために使用できる。しかし、従来技術では、超音波データは、例えば、６０℃以上の温度を有する治療的な切除温度範囲内で３次元温度測定のために使用できない。温度分布決定装置は、好ましくは治療的な切除温度範囲である第２の温度範囲内の第２の温度分布を推定することにより、好ましくは、この制限を克服するために適している。
【００８１】
温度分布決定装置は、好ましくは、計画的な切除ゾーンと達成された切除ゾーンとの間の偏差により主に生じる現在の高い再発レートを低下させるために、特に肝腫瘍内のＲＦ切除の監視、再計画、及び結果予測を改善する。従来技術では、一般に、切除ゾーンは単一の電極位置に対する球面形状を持つと仮定される一方、実際は、実際に切除された領域の形状は、この仮定から大幅に逸脱している。例えば、切除電極の周りのくぼみ及び血管からの冷却効果により生じる主要なくぼみが存在する。治療処置の間の切除ゾーンの推定は、初めに計画された形状及び広さから進展している切除ボリュームの望ましくない偏差を補償するため、よって、健康な組織の所望されない損傷の可能性だけでなく腫瘍の治療されていない領域に対する腫瘍再発の可能性を大幅に低下させるため、電極先端電力レベルを臨床医が調整可能である。従って、温度分布決定装置は、好ましくは、達成された切除ボリューム、すなわち影響領域と、ターゲットボリューム、すなわち事前に決められた影響領域との良好な一致を達成するために、適切な態様で、切除電極に対する電力レベルを調整するため、超音波温度測定を用いて好ましくは測定された第１の温度範囲の３次元温度分布の進展に関する情報を使用するのに適している。切除のためのターゲットボリュームは、臨床専門家により実施される最初の計画から利用可能である。実施例において、ターゲットボリュームは、対象物に対する一つ以上の電極位置と、これらの位置の各々の周りの球状切除ゾーンとにより規定できる。
【００８２】
単一のユニット又は装置が、請求項に引用される幾つかの手段の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項で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。
【００８３】
一つ以上のユニット又は装置により実施される第１の温度分布の計算又は第２の温度分布の推定のような計算、決定、推定等は、他の任意の数のユニット又は装置により実施できる。例えば、幾つかのユニットにより実施される上述の計算、推定及び決定は、単一のユニットにより、又は、他の任意の数の異なるユニットによっても実施できる。温度分布を決定している方法に従って、計算、決定、推定等及び／又は温度分布決定装置の制御が、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実行できる。専用ハードウェアとして実行できるコンピュータプログラムの実施例は、図６を参照して以下に説明されるだろう。
【００８４】
コンピュータプログラムは、温度分布決定装置の実施例である画像ガイド治療システム２０１に組み込まれている。画像ガイド治療システム２０１は、治療監視と制御ワークステーション２１５とを有する。３次元超音波データを生成するための３次元超音波振動子２０６は、供給された３次元超音波データに基づいて３次元超音波画像を生成するための３次元超音波撮像ユニット２２７へこれらのデータを供給する。その後、３次元超音波画像は、好ましくは、供給された３次元超音波画像に基づいて、ＲＦＡ針ともみなされるＲＦＡ（高周波切除）電極を配置するため画像ガイドＲＦＡ電極配置モジュール２２８により用いられる。この配置処置のため、また、最初の病変評価ユニット２２９により評価された最初の病変が使われる。最初の病変は、好ましくは、３次元超音波画像に基づいて評価される。３次元超音波画像、配置されたＲＦＡ電極、最初の病変等は、画像を観察し、ユーザコミュニケーション目的のために好ましくは用いられるディスプレイ２１２に表示できる。よって、画像ガイド治療システム２０１は、最初の超音波撮像のため、病変評価のため、一つ以上の外科的なターゲットゾーンが定められる標準切除の計画のため、病変へのインタラクティブ電極配置のための画像ガイダンスのために使用できる。画像ガイド治療システム２０１は、更に、最初の病変査定に基づいて、切除ターゲットゾーンを定めるため、すなわち、影響領域を定めるための切除ターゲットゾーン規定ユニット２３２を有する。
【００８５】
事前に決められた切除ターゲットゾーンに基づいて、治療監視及び制御ワークステーション２１５のベンダーのＲＦＡ計画ユニット２３０は、事前に決められた切除ターゲットゾーンがカバーされるように、切除電極の電力レベルの設定を決定する。ベンダーのＲＦＡ計画ユニット２３０は、印加電力に依存してそれぞれの切除電極周りの切除球体の半径に関するベンダーの情報を使用する。電力レベルの設定は、エネルギーを対象物に付与するための切除電極に電気的に接続されたＲＦＡ電極電源２２０を制御するためのＲＦＡ電力制御ユニット２３１へ供給できる。従って、画像ガイド治療システム２０１は、標準ＲＦ切除を開始できる。
【００８６】
治療監視及び制御ワークステーション２１５は、更に、第１の温度範囲内の時間的に依存する３次元空間の第１の温度分布を計算するための３次元超音波温度測定ユニット２０７を有する。このとき、時間とともに測定された３次元第１の温度分布は、格納ユニット２３３に保存される。よって、監視フェーズである第１のフェーズで、超音波温度測定が実施され、時間とともに測定された結果として生じる３次元第１の温度分布が格納される。
【００８７】
治療監視及び制御ワークステーション２１５は、更に、この実施例では、細胞死を誘発するため細胞が凝固する治療上の切除温度範囲である第２の温度範囲の第２の温度分布を推定するための温度分布推定ユニット２０５を有する。温度分布推定ユニット２０５は、好ましくは、測定され格納された第１の温度分布、熱拡散方程式供給ユニット２３５により供給される熱拡散方程式、及び対象物構成供給ユニット２１３により供給される血管位置及び局所的流れ速度情報を潜在的に含む３次元組織特性を用いて、治療上の切除温度範囲内の３次元第２の温度分布を外挿するために適している。影響された偏差決定ユニット２０９は、供給された第２の温度分布に依存して推定される推定された影響領域と、ターゲット切除ボリュームとの間の偏差を決定する。その後、偏差結果は、影響された偏差決定ユニット２０９により供給される偏差に依存してエネルギー付与特性を適合させるためのエネルギー付与特性適合ユニット２１０へ供給される。この実施例では、エネルギー付与特性適合ユニット２１０は、ベンダーのＲＦＡを計画ユニット２３０により供給される電極電力設定及び供給された偏差に基づいて調整された電極電力設定を計算する。このように、再計画及び計画調整フェーズ、すなわち第２のフェーズにおいて、好ましくは、３次元の第１の温度分布は、第２の温度分布を推定するため第２の治療上の切除温度範囲に外挿され、ここで、熱拡散方程式と、局所的に様々な熱拡散係数、血管位置及びこれらの血管の局所的流速のような組織特性についての潜在的に利用できる知識が考慮される。その後、結果として生じる予測された切除ボリューム、すなわち推定された影響領域が、初めに規定された切除ターゲットゾーン、すなわち事前に決められた影響領域と比較される。その後、新しい電極電力設定は、エネルギー付与特性適合ユニット２１０により生成される。第３のフェーズにおいて、生成された、すなわち調整された電極電力設定は、−医療的期待及び医療者の確認／賛成を持った適切な指示に基づいて―提案された処置の実際の治療送出のため、ＲＦＡベンダーにより供給されるＲＦＡ電力制御ユニット２３１にロードされる。
【００８８】
画像ガイド治療システム２０１は、オプションで更に、再発／結果予測の根拠として使われるべき、実際に切除されたボリューム、すなわち影響領域を決定するための超音波弾性率測定ユニット２１４を有する。
【００８９】
特に、３次元超音波温度測定ユニット２０７、影響された偏差決定ユニット２０９、エネルギー付与特性適合ユニット２１０、温度分布推定ユニット２０５、超音波弾性率測定ユニット２１４、熱拡散方程式供給ユニット２３５、３次元超音波撮像ユニット２２７、最初の病変評価ユニット２２９、ベンダーのＲＦＡ計画ユニット２３０及びＲＦＡ電力制御ユニット２３１の少なくとも一つ、好ましくは全ては、画像ガイド治療システム２０１に組み込まれるコンピュータプログラムのプログラムコード手段として供給できる。
【００９０】
図６を参照して上述された計算、決定及び推定を実施する異なるユニットは、画像ガイド治療システム２０１に組み込まれるコンピュータプログラムのプログラムコード手段として供給される。
【００９１】
他の実施例において、対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物に付与される間、対象物の第１の温度分布を測定するための温度分布測定ユニットは、対象物が第１の温度範囲内の異なる温度まで加熱されるように、幾つかの測定エネルギー付与特性に従ってエネルギーが対象物に付与される間、対象物の幾つかの第１の温度分布を測定するために適している。その上、第２の温度分布が幾つかの測定エネルギー付与特性及び供給されたエネルギー付与特性で測定された幾つかの測定された第１の温度分布に基づいて推定されるように、第２の温度分布を推定するための温度分布推定ユニットが適合できる。また、この実施例では、温度分布推定ユニットは、外挿に基づいて第２の温度分布を推定し、ここで、幾つかの測定エネルギー付与特性で測定された幾つかの測定された第１の温度分布が、供給されたエネルギー付与特性に外挿される。
【００９２】
上述された実施例において、ＲＦエネルギーが対象物へ付与されるが、また、マイクロ波、光エネルギー、超音波エネルギー、原子力エネルギー等のような他の種類の電気的エネルギーのような他の種類のエネルギーが、対象物に付与できる。温度分布決定装置は、好ましくは、内部治療超音波撮像と互換性がある熱治療アプローチのために付与されるのに適している。
【００９３】
上述された実施例において、特定の種類の切除電極が、ＲＦエネルギーを付与するために説明されたが、また、他の構造を持つ一つ以上の切除電極がＲＦエネルギーを付与するために使用できる。
【００９４】
温度分布決定装置の上述された実施例はエネルギー付与ユニットを有するが、温度分布決定装置は、エネルギー付与ユニットを有さない別々の装置でもよい。このとき、この別々の温度分布決定装置は、エネルギーを対象物に付与するためのエネルギー付与装置と協働するために適している。
【００９５】
上述された実施例において、温度は人の器官内で決定されたが、温度分布決定装置は、また、人の他の部分の温度、又は、動物、植物若しくは技術的な対象物のような他の対象物の温度を決定するために適している。
【００９６】
上述された実施例において、特定の第１及び第２の温度範囲が定められたが、温度分布決定装置及び温度分布決定方法は、また、他の温度範囲の第１及び第２の温度分布を、それぞれ測定し推定するように適合できる。特に、第１の温度範囲は、好ましくは、それぞれ使用される温度分布測定ユニットが第１の温度分布を測定できる温度範囲に依存し、第２の温度範囲は、好ましくは、所望の治療上の効果が得られる治療上の温度範囲である。例えば、直接の腫瘍細胞死滅のためエネルギーが組織に付与される場合、第２の温度範囲は、４５℃から７０℃、好ましくは５０℃から７０℃、更に好ましくは５５℃から６５℃である。又は、例えば、細胞が付随する放射線又は化学療法により影響されやすくされる場合、第２の温度範囲は、４０℃から５０℃、好ましくは４１℃から４６℃、更に好ましくは４４℃から４６℃である。第１の温度範囲及び第２の温度範囲は、重なっている温度範囲でもよく、又は重なっていない温度範囲でもよく、特に、第１の温度範囲及び第２の温度範囲が互いに隣接していてもよい。
【００９７】
開示された実施例に対する他の変形は、図面、開示及び添付の請求の範囲の研究から、請求された本発明を実施する際、当業者により理解され遂行できる。
【００９８】
請求項において、用語「を有する」は他の要素又はステップを除外しないし、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。
【００９９】
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供給される、光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に格納／頒布されてもよいが、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するような他の形式で頒布されてもよい。
【０１００】
請求項内の何れの参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【０１０１】
本発明は、エネルギーを対象物に付与することにより生じる対象物内の温度分布を決定するための温度分布決定装置に関する。温度分布測定ユニットは、対象物が第１の温度範囲内の温度まで加熱されるように、エネルギーが対象物に付与される間、対象物の時空間依存する第１の温度分布を測定し、温度分布推定ユニットは、測定された第１の温度分布の時空間依存に基づいて、第１の温度範囲と異なる第２の温度範囲内の対象物の時空間依存する第２の温度分布を推定する。温度分布が、第１の温度範囲だけでなく、第２の温度範囲も得られるので、温度分布が決定できる全体の温度範囲が増大できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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