(57)【要約】  高輝度焦点式超音波システム（３０２）を含む治療機器であって、被験者（３２０）の音波処理体積（３２４）を音波処理する。該治療機器は、更に、磁気共鳴画像システム（３００）を含み、画像体積（３１６）内部の磁気共鳴温度測定データ（３５０）を取得する。音波処理体積は、画像体積の内部にある。本治療機器は、更に、治療機器をコントロールするコントローラ（３０４）を含む。治療プランは、高輝度焦点式超音波システムの操作をコントロールする命令を含む。本コントローラは、高輝度焦点式超音波システムを用いて標的体積を音波処理するように適応される。本コントローラは、治療プランの実行の間、磁気共鳴画像システムを用いて、磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得するように適応される（１０２）。本コントローラは、磁気共鳴温度測定データを用いて、治療プランの実行の間、治療プランを修正するように適応される（１０４）。
2013515552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療機器であって、該治療機器は：
被験者の音波処理体積を音波処理する高輝度焦点式超音波システムと；
画像体積内部に位置する前記被験者の核細胞から磁気共鳴温度測定データを取得する磁気共鳴画像システムであり、前記音波処理体積は前記画像体積の内部にある、磁気共鳴システムと；
前記治療機器をコントロールするコントローラであり、前記画像体積内部の標的体積を特定する治療プランを受信するよう適応されるコントローラと、を有し、前記治療プランは前記高輝度焦点式超音波システムの操作をコントロールする命令を含み、前記コントローラは、前記治療プラン実行の間、前記磁気共鳴画像システムを用いて、磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得するよう適応され、及び、前記コントローラは、前記治療プラン実行の間、前記磁気共鳴温度測定データを用いて、前記治療プランを修正するよう適応される、治療機器。
【請求項２】
前記治療プランの修正は、前記標的体積の音波処理の間に発生する、請求項１記載の治療機器。
【請求項３】
前記コントローラは、プロセッサを有するコンピューティングデバイスであって；前記治療機器は、前記プロセッサによる実行の命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶メディアを更に有し、前記命令の実行は前記プロセッサに標的体積の音波処理方法を実行させる、請求項１又は２記載の治療機器であり；
前記方法は、以下のステップを含む：
前記画像体積内部の前記標的体積を特定する治療プランを受信するステップと；
前記磁気共鳴画像システムを用いて、磁気共鳴画像データを取得するステップと；
前記磁気共鳴画像データを前記治療プランに登録するステップと；
前記磁気共鳴画像データの前記治療プランへの登録を用いて、前記治療プランを修正するステップと；
前記治療プランの実行によって、前記高輝度焦点式超音波システムをコントロールするステップと；
前記治療プランの実行の間に磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得するステップと；
前記繰り返し取得された磁気共鳴温度測定データを用いて、前記治療プランを修正するステップ。
【請求項４】
前記方法は、前記治療プランの実行の間に、前記磁気共鳴画像データを繰り返し更新するステップを更に含み、前記方法は、前記繰り返し更新される前記磁気共鳴画像データを用いて、前記治療プランを修正するステップを更に含む、請求項３記載の治療機器。
【請求項５】
前記磁気共鳴画像データを用いて前記治療プランを修正するステップは、前記繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて前記高輝度焦点式超音波システムの高輝度焦点式超音波トランスデューサから前記標的体積への超音波送信をモデリングするステップを含む、請求項４記載の治療機器。
【請求項６】
前記コンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、更に、確率的シュミレーションモデルを実行する命令を含み、そのモデルは、前記繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて、前記高輝度焦点式超音波トランスデューサから前記標的体積に超音波を送信することをモデリングし；及び、前記確率的シュミレーションモデルは命令を含み、その命令は、確率的シュミレーションを用いて、シュミレーション時間の増加と共に改善する近似予測を計算することにより、前記高輝度焦点式超音波トランスデューサから前記標的体積への超音波送信をモデリングする、請求項５記載の治療機器。
【請求項７】
前記コンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、高速近似シュミレーションモジュールを実行する命令を更に含み、その高速近似シュミレーションモジュールは前記繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて、前記高輝度焦点式トランスデューサから前記標的体積への超音波送信をモデリングし；前記高速近似シュミレーションモジュールは命令を含み、その命令は音響経路を平面インターフェースのスタックとして近似することにより、前記高輝度焦点式超音波トランスデューサから標的体積への超音波送信をモデリングする、請求項５記載の治療機器。
【請求項８】
前記コンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、更に、音場推定モジュールを実行する命令を含み、前記繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて、前記高輝度焦点式トランスデューサから前記標的体積への超音波送信をモデリングし；前記音場推定モジュールは、高輝度焦点式超音波トランスデューサの部分集合の前記音場を推定する命令を含む、請求項５記載の治療機器。
【請求項９】
前記方法は、医用画像データを用いて、前記治療プランを構築するステップを更に含む、前記請求項２乃至８のいずれか1項に記載の治療機器。
【請求項１０】
前記治療プランを構築するステップには、ユーザーインターフェースからデータを受信するステップを更に含む、請求項９に記載の治療機器。
【請求項１１】
治療機器のコントローラによる実行のためのマシン実行可能な命令を含むコンピュータプログラムプロダクトであって、前記治療機器は、被験者の音波処理体積を音波処理する高輝度焦点式超音波システムを含み；前記治療機器は、更に、磁気共鳴画像システムを含み、画像体積内部に位置する前記被験者の核細胞から磁気共鳴温度測定データを取得し；前記音波処理体積は、前記画像体積の内部にあり；前記コントローラは、前記治療機器をコントロールするように適応され；前記コントローラは、前記画像体積内部の標的体積を特定する治療プランを受信するように適応され；前記治療プランは、前記高輝度焦点式超音波システムの操作をコントロールする命令を含み；前記マシン実行可能な命令は以下の命令を含む：
前記治療プランを実行することにより、前記高輝度焦点式超音波システムで前記標的体積を音波処理するステップと；
前記磁気共鳴画像システムを用いて、前記治療プランの実行の間に、磁気共鳴温度測定データを取得するステップと；
前記磁気共鳴温度測定データを用いて、前記治療プランの実行の間に、前記治療プランを修正するステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度焦点式超音波に関し、詳しくは、磁気共鳴画像に導かれる高輝度焦点式超音波に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦点式超音波トランスデューサからの超音波は、身体の内部の範囲を選択的に治療するために使用することが可能である。超音波は、高エネルギー機械振動として送信される。この振動は、減衰されると組織加熱を誘引し、キャビテーションにつながることもある。組織加熱とキャビテーションの両方とも、臨床的状況において組織を破壊するために使用されることもできる。しかしながら、超音波で組織を加熱することは、キャビテーションよりもコントロールが容易である。超音波治療は、組織を切除し、選択的にがん細胞の領域を死滅するのに使用することができる。この技術は、子宮筋腫の治療に適用されており、子宮摘出処理の必要性を低減してきた。超音波による領域治療は、音波処理（ソニケーション）と呼ばれる。
【０００３】
組織を選択的に治療するため、焦点式超音波トランスデューサが、特定の標的体積上に超音波の焦点を合わせるように使用されることが可能である。そのトランスデューサは、一般的には、脱気水といった媒体の中に取り付けられ、その媒体は、超音波を伝達することができる。そして、アクチュエータが超音波トランスデューサの位置を調整するために使用され、それにより治療されている組織領域を調整する。医用画像が、そうした超音波治療を導くのに使用されてもよい。
【０００４】
米国特許出願ＵＳ２００９／００８８６２３は、画像に導かれる治療システムを開示し、その治療システムは、超音波トランスデューサと磁気共鳴画像デバイスとを含む。患者の温度感受性磁気共鳴画像の迅速な取得が開示されている。しかしながら、これらの画像を、音波処理中に治療プランを修正するよう使用することは開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願ＵＳ２００９／００８８６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、被験者の音波処理体積を音波処理するための高輝度焦点式超音波システムを有する治療装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、独立請求項の治療機器及びコンピュータプログラムを提供する。実施形態群は、従属請求項において述べられる。
【０００８】
本発明の実施形態は、音波処理中の磁気共鳴温度計測を実行することにより、高輝度焦点式超音波システムの改善されたモニタリングとコントロールを提供してもよい。音波処理中に取得される磁気共鳴温度測定データは、音波処理の間に治療プランを修正するのに用いられてもよい。
【０００９】
本発明は、被験者の音波処理体積を音波処理するための高輝度焦点式超音波システムを有する治療装置を提供する。高輝度焦点式超音波システムは、超音波トランスデューサを用いて、超音波エネルギーを音波処理体積に焦点を合わせるか又は集中する。超音波エネルギーは、音波処理体積を加熱するか、物理的に組織又は細胞を粉砕するか、又は音波処理体積の範囲内で薬物放出の化合物を通して局所的に薬物を投与するのに用いられてもよい。例えば、超音波は、組織を温めたり、組織を壊死する点まで加熱するために用いられてもよい。超音波エネルギーは、音波処理体積の範囲内で組織や細胞に物理的な損傷を生じさせてもよい。例えば、高輝度では、気泡が形成されることがあり、これらの気泡のキャビテーションによる物理的損傷が音波処理体積内の組織や細胞に生ずることがある。
【００１０】
本治療機器は、磁気共鳴画像システムを更に含み、それにより磁気共鳴画像データを取得し、磁気共鳴温度測定データを画像体積内の被験者の核細胞から取得する。画像体積は、磁気共鳴画像システムの視野として考えられてもよい。従って、画像体積は、磁石によって生成される磁場の体積（ボリューム）であって、磁気共鳴画像又は磁気共鳴温度測定データを取得するのに充分に均一である。画像体積内の磁場の均一性は、アクティブなシムコイル（shimming  coil）によって最適化されてもよい。画像体積は、更に、無線周波数トランシーバコイルによって定義されてもよく、その無線周波数トランシーバコイルは磁気共鳴画像データを取得するのに使用される。
【００１１】
音波処理体積は、画像体積の範囲内にある。磁気共鳴画像システムは、磁石を使用して、画像体積の範囲内で、被験者の核細胞の核スピンを位置合わせする。磁場勾配と無線周波数パルスは、これらの核細胞のスピンの方向付けを操作するように使用されてもよく、それ故それらの核細胞は無線周波数信号を送出するよう導かれる。多くの磁気共鳴画像技術は、フーリエ変換を用いる。この理由のため、画像体積の外の核細胞は、如何なる磁気共鳴画像又は画像にも影響を及ぼすものと理解される。つまり、画像体積の外の核細胞は、磁気共鳴画像システムによって取得された画像やデータに影響を及ぼしたり、寄与したりすることがある。
【００１２】
磁気共鳴画像データは、本明細書では、磁気共鳴画像スキャンの間に、磁気共鳴装置のアンテナによる原子スピンによって送出される無線周波数信号の記録測定として定義される。磁気共鳴画像は、本明細書では、磁気共鳴画像データの範囲内に含まれる再構成された2次元又は3次元の解剖学的データの視覚化として定義される。
【００１３】
この視覚化は、コンピュータを用いて実現されてもよい。
【００１４】
磁気共鳴温度計測データは、本明細書では、磁気共鳴温度測定に用いられてもよい情報を含む磁気共鳴画像スキャンの間に、磁気共鳴装置のアンテナによる原子スピンによって送出される無線周波数信号の記録測定として定義される。磁気共鳴温度測定は、温度に敏感なパラメータの変化を測定することで機能する。磁気共鳴温度測定の間に測定されてもよいパラメータの例は：陽子共鳴周波数シフト、拡散係数、又はT１及び／又はT２緩和時間の変化であり、これらは磁気共鳴を用いて温度を測定するために使用される。陽子共鳴周波数シフトは、温度依存である。というのも、個々の陽子や水素原子が経験する磁場は周囲の分子構造に依存するからである。温度の上昇は、水素結合に影響を及ぼす温度のため、分子スクリーニングを減少させる。これは、陽子共鳴周波数の温度依存をもたらす。
【００１５】
本治療機器は、当該治療機器をコントロールするためのコントローラを更に含む。コントローラは、画像体積の範囲内で、標的体積を特定する治療プランを受信するよう適用される。幾つかの実施形態では、治療プランは、また、エネルギー付与が限定されるべき体積を特定してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、治療プランは、音波処理によって損傷を受けることのある重要な解剖学的特徴を含む体積を特定してもよい。治療プランは、高輝度焦点式超音波システムの操作をコントロールする命令を含む。高輝度焦点式超音波システムは、トランスデューサを移動させる機械的（物理的）装置を有してもよい。治療プランは、高輝度焦点式超音波システムのトランスデューサを移動させる機械的装置をコントロールする命令を含んでもよい。高輝度焦点式超音波システムのトランスデューサは、また、個々の超音波トランスデューサの集合を含んでもよい。これらのトランスデューサの各々は、個々の電源に接続されてもよく、その個々の電源はこれらの個々の超音波トランスデューサの振幅と位相をコントロールするために使用されてもよい。これらのトランスデューサに印加されたエネルギーの位相と振幅を変化させることにより、超音波ビームを、被験者の内部の異なる領域に焦点し方向付けることを可能にしても良い。コントローラは、治療プランの実行の間、磁気共鳴画像システムを使用して、磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得するよう適応されてもよい。つまり、治療プランの実行の間、磁気共鳴温度測定データは繰り返し取得される。
【００１６】
磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得することは、コントローラに、温度を決定させ、その温度へ音波処理体積と周辺組織は、治療プランの実行の間上昇されることになる。コントローラは、磁気共鳴温度測定データを使用して、治療プランの実行の間、治療プランを修正するように適応される。コントローラは、音波処理体積内の温度、及び周囲組織の温度も測定することができる。この情報は、治療プランを”オンザフライ“で修正するために使用されてもよい。これは有利な点である。なぜなら、画像体積範囲内の、特に音波処理体積範囲内の現在の温度の知識に基づいて治療プランを調整し最適化することのできる治療機器を可能にするからである。
【００１７】
他の実施形態では、治療プランの修正は、標的体積の音波処理の間に生ずる。つまり、超音波エネルギーが高輝度焦点式超音波システムのトランスデューサに印加されつつ、治療プランの修正がなされる。この実施形態は有利である。なぜなら、治療プランが、標的体積及び音波処理体積の現在の温度に基づいて調整されることが可能になるからである。これは、治療プランが音波処理が終了した後に調整される場合よりも、良好でかつより効率的な治療をもたらすことがある。
【００１８】
他の実施形態では、磁気共鳴画像システムは、磁気共鳴画像データを取得するように適応される。
【００１９】
他の実施形態では、高輝度焦点式超音波システムは、高輝度焦点式超音波トランスデューサを含み、音波処理体積を音波処理する。
【００２０】
他の実施形態では、磁気共鳴画像システムは、磁石を含み、その磁石は適応されて、磁場を生成し、画像体積の範囲内に位置する被験者の核細胞の磁気スピンを方向付けられる。磁気共鳴画像システムは、更に、無線周波数（ラジオ波）コイルを含む。磁気共鳴画像システムは、更に、無線周波数トランシーバシステムを含み、無線周波数コイルを用いて磁気共鳴データを取得するよう適応される。磁気共鳴画像システムは、更に、勾配磁場コイルを含み、画像体積の範囲内の核細胞の磁気スピンの空間エンコーディングするよう適応される。磁気共鳴画像システムは、更に、勾配磁場コイル電源を有し、電流を勾配磁場コイルに供給するよう適応される。
【００２１】
他の実施形態では、コントローラは、プロセッサを含むコンピューティングデバイスである。治療装置は、更に、そのプロセッサによる実行のための命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。
【００２２】
本明細書で使用されるコンピューティングデバイスは、プロセッサを有する如何なるデバイスにも言及する。プロセッサは、プログラム又はマシン実行可能な命令を実行することのできる電子部品である。”プロセッサ“を有するコンピューティングデバイスへの言及は、おそらくは１つ以上のプロセッサとして解釈されるべきである。コンピューティングデバイスの語も、おそらくはプロセッサを有する各コンピューティングデバイスの集合又はそのネットワークに言及するものと解釈されるべきである。多くのプログラムは、複数のプロセッサにより実行される命令を有し、その複数のプロセッサは、同じコンピューティングデバイスの範囲内にあってもよく、又は、複数のコンピューティングデバイスにまたがって分配されてもよい。
【００２３】
本明細書で用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、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如何なる保存メディアでもよい。幾つかの実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、データを保存することができ、そのデータは、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得る。コンピュータ読み取り可能な記憶メディアの例には、以下のものを含むが、これらには限定されない：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）、リードオンリーメモリ（ROM）、光学式ディスク、光磁気ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルである。光学式ディスクの例には、コンパクトディスク（CD）、及びデジタル多用途ディスク（DVD）、例えば、CD-ROM,CD-RW,CD-R,DVD-ROM,DVD-RW又はDVD-Rディスクである。コンピュータ読み取り可能な記憶メディアの用語は、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可能な各種の記憶メディアを言及する。例えば、データはモデムを通して、インターネットを通して、又はローカルエリアネットワークを通して読み出されてもよい。
【００２４】
命令の実行は、プロセッサに標的体積の音波処理方法を実行させる。その方法は、画像体積内の標的体積を特定する治療プランを受信するステップを含む。その方法は、治療機器を用いて、磁気共鳴画像データを取得するステップを含む。磁気共鳴画像データは、画像を構築するために用いられるデータであり、その画像は、画像体積内にある被験者の領域に関する解剖学的特徴の情報を詳述する。多くの磁気共鳴画像システムは、画像体積内の水素原子の濃度を決定する磁気共鳴画像データを取得するだろう。水素原子は、１つの水素原子が１つの陽子を有するだけなので、当該分野では陽子として言及される。その方法は、更に、磁気共鳴画像データを治療プランに登録（レジストレーション）するステップを有する。
【００２５】
治療プランは、被験者の医用画像を含んでもよく、その治療プランは、解剖アトラス画像を含んでもよく、及び／又は、磁気共鳴画像データから構成可能な画像への位置に関する解剖的目印の位置の情報を含んでもよい。磁気共鳴画像データの登録は、磁気共鳴画像データの画像体積の１つ以上の画像又は３次元モデルを構成するステップを含んでもよい。これが完成されると、これらの画像又はモデルは解剖的目印の位置を決定するのに使用されてもよい。これは、特定のアルゴリズムを使用して、又は画像やモデルを分析することでなされてもよく、或いは、2次元又は3次元のモデルを画像又はモデルに一致させることによりなされてもよい。例えば、解剖学目印は、ソベルアルゴリズムのようなエッジ検出アルゴリズムを使用して識別されてもよく、及び、これらの識別されたエッジを使用して解剖的目印を識別してもよい。代替的に、形状制約の変形可能なモデルが解剖的目印を識別するために使用されてもよい。
【００２６】
磁気共鳴画像データを治療プランに登録することにより、治療プランで識別される組織と、被験者が磁気共鳴画像システムおよび高輝度焦点式超音波システムに対して現在置かれているときのその被験者の組織との間にリンクが構築される。この登録は、治療プランの修正によって被験者の現在の位置を示すことを可能にする。
【００２７】
本方法は、更に、磁気共鳴画像データの治療プランへの登録を用いて、治療プランを修正するステップを含む。本方法は、更に、治療プランを実行することにより、高輝度焦点式超音波システムをコントロールするステップを含む。このステップにおいて、高輝度焦点式超音波システムは、被験者の１つ以上の音波処理体積を音波処理するのに使用される。その音波処理体積は、被験者の内部で動き回り、治療プランに従って標的体積を音波処理又は過熱する。本方法は、更に、治療プランの実行の間、磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得するステップを含む。磁気共鳴温度測定データを繰り返し取得するステップは、時間関数として、画像体積の内部の温度の決定を可能にする。本方法は、更に、繰り返し取得される磁気共鳴温度測定データを用いて、治療プランを修正するステップを含む。繰り返し取得される磁気共鳴温度測定データを用いて、治療プランを修正するステップには、磁気共鳴温度測定データを用いて、温度マップを計算し、その後、その温度マップを用いて、治療プランを修正することを含んでもよい。この実施形態は、以下の点で有利である。すなわち、被験者の治療プランが受信され、その後、磁気共鳴画像システムは、その治療プランを、患者の現在の位置と組織に一致させるように使用されるからである。この実施形態は、以下の点でも有利である。即ち、磁気共鳴温度測定データは、治療プランを修正したり、又は、微調整するのに使用されてもよいからである。
【００２８】
他の実施形態では、本方法は、更に、治療プランの実行の間、磁気共鳴画像データを繰り返し更新するステップを含む。磁気共鳴画像データを繰り返し更新するステップには、幾つかの異なる解釈を有してもよい。例えば、これは、新しい磁気共鳴画像データを取得し、それを置き換えることを含んでもよい。この場合、磁気共鳴画像データは、既存の治療プランに再登録され、それを修正するために使用されてもよい。磁気共鳴画像データを更新するステップは、また、ナビゲータースキャンのようなより小さい領域の測定を行うことを含んでもよい。ナビゲータースキャンでは、被験者の小領域のモニタリングが、ある周期的な動きにより、組織の位置を判定するのに使用されてもよい。例えば、ナビゲーターが、被験者の横隔膜の位置をモニタするのに使用されてもよい。この場合、呼吸のフェーズは、治療プランに相互に関連づけられ、調整されてもよい。同様のナビゲーター測定が心臓に対して行われてもよい。本方法は、更に、繰り返し更新される磁気共鳴画像データを使用して治療プランを修正するステップを含む。この実施形態は、治療プランが被験者の動きに対して更新されるので、有利である。
【００２９】
他の実施形態では、磁気共鳴画像データを用いて治療プランを修正するステップは、高輝度焦点式超音波トランスデューサから標的体積への超音波の送信をモデリングするステップを含む。このモデリングが生じるのと同時に、画像体積の全部又は一部の温度の測定が、磁気共鳴画像システムを使用してなされる。モデリングと実際の温度の測定との組合せは、音波処理体積の音波処理の正確な判定を可能にする。これは、標的体積のより正確な音波処理をもたらし、標的体積だけでなく標的体積の周囲の組織の温度制御をより高い程度で行うことをもたらす。これは、治療プランの実行の間、被験者の損傷リスクを低減する。
【００３０】
他の実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、更に、命令を含み、その命令は確率シュミレーションモジュールを実施し、繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて、高輝度焦点式超音波トランスデューサから標的体積への超音波送出をモデリングする。その確率シュミレーションモジュールは、命令を含み、その命令は、増加するシュミレーション時間とともに改善する近似予測を計算することにより、確率シュミレーションを用いて高輝度焦点式超音波トランスデューサから標的体積への超音波の送出をモデル化する。この実施形態は、所望の精度のシュミレーションがシュミレーション時間を用いることで可能になるので、有利である。例えば、短時間のシュミレーションがなされて、治療プランの変化及び被験者への影響の大まかな推定が生成される。
【００３１】
他の実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記憶メディアは、更に、命令を含み、その命令は、高速な近似シュミレーションモジュールを実施し、繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて、高輝度焦点式超音波トランスデューサから標的体積への超音波の送出をモデリングする。その高速近似シュミレーションモジュールは、命令を含み、その命令は、音響経路を平面インターフェースのスタックとして近似することにより、高輝度焦点式超音波トランスデューサから標的体積への超音波の送出をモデリングする。
【００３２】
他の実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、更に、命令を含み、その命令は、音場推定モジュールを実行し、繰り返し更新される磁気共鳴画像データを用いて、高輝度焦点式超音波モジュールから標的モジュールへの超音波の送出をモデリングする。その音場推定モジュールは命令を含み、その命令は、高輝度焦点式超音波トランスデューサのトランスデューサ要素の部分集合の音場を推定する。
【００３３】
他の実施形態では、本方法は、更に、医用画像データを用いて治療プランを構築するステップを含む。医用画像データは、本明細書では、2次元又は３次元のデータとして定義され、そのデータは医用画像スキャナを使用して取得されたものである。医用画像スキャナは、本明細書では、患者の身体構造に関する情報を取得し、2次元又は3次元の医用画像データのセットを構築する機器として定義される。医用画像データは、医師による診断に有益な視覚化を構築するために使用されることが可能である。一例として、医用画像データは、放射断層撮影法システム、X線コンピュータ断層撮影システム、磁気共鳴画像システム及び超音波画像システムによって取得されてもよい。この実施形態は、医用画像データが被験者の組織を描写し、これが詳細な治療プランを構築するのに使用されてもよいので、有利である。
【００３４】
他の実施形態では、治療プランを構築するステップは、ユーザーインターフェースから計画データを受信するステップを含む。例えば、医用画像データは、ディスプレイ上に表示されてもよい。そのディスプレイは、例えば、コンピュータモニター上のグラフィカルユーザーインターフェースでもよい。オペレータ、医師又は他の医療提供者は、そのユーザーインターフェースを使用して治療プランを設計してもよい。
【００３５】
他の側面において、本発明は、治療機器のコントローラによって実行されるマシン実行可能な命令を含んだコンピュータプログラムプロダクトを提供する。治療機器は、高輝度焦点式超音波システムを含み、患者の音波処理体積を音波処理する。治療機器は、更に、磁気共鳴画像システムを含み、磁気共鳴画像データを取得し、及び、画像体積内に位置する被験者の細胞核から、磁気共鳴温度測定データを取得する。音波処理体積は、画像体積の内部にある。
【００３６】
コントローラは、治療機器をコントロールするよう適応される。そのコントローラは、画像体積内部の標的体積を特定する治療プランを受信するよう適応される。その治療プランは、高輝度焦点式超音波システムの操作をコントロールする命令を含む。マシン実行可能な命令は、治療プランを実行することにより、高輝度焦点式超音波システムで標的体積を音波処理する命令を含む。マシン実行可能な命令は、更に、磁気共鳴温度測定データを用いて、治療プランの実行の間、治療プランを修正する命令を含む。
【００３７】
他の側面では、本発明は、本発明の一実施形態で上述したような、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体への言及は、同様に、複数のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体へ適応可能である。プログラムコードは、幾つかの異なるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の間に分配されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
以下に、本発明の好ましい実施形態が、図面を参照し、単に説明目的のために説明される。
【図１】図１は、本発明に従った、方法の一実施形態を示す。
【図２】図２は、本発明に従った、方法の別の一実施形態を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った、治療機器を例示する機能図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
これらの図面において類似の参照符号の要素は、均等な要素であるか、又は、類似の機能を実行する。前に議論された要素は、もしその機能が均等であるなら、必ずしも後の図で議論されないだろう。
【００４０】
図1は、本発明に従った、方法の一実施形態を示す。ステップ１００では、標的体積（目標ボリューム）が治療プランを実行することで超音波処理される。ステップ１０２では、磁気共鳴温度測定データが取得される。最終的に、ステップ１０４で、治療プランが磁気共鳴温度測定データを使用して修正される。
【００４１】
図２では、本発明に従った、方法の別の一実施形態を示す。ステップ２００では、治療プランが受信される。ステップ２０２では、磁気共鳴画像データが取得される。ステップ２０４では、磁気共鳴画像データが治療プランに登録される。その登録は、磁気共鳴画像データによって測定される組織と、治療プランにおいて記録される組織との間の相関である。ステップ２０６では、治療プランは、磁気共鳴画像データの治療プランへの登録を使用して、修正される。その治療プランは、被験者の現在の組織のために更新される。その被験者は、異なる位置にあってもよく、内部の器官は、その治療プランがなされたときとは異なる位置に配置されても良い。ステップ２１０では、磁気共鳴温度測定データが、治療プランの実行中に取得される。ステップ２１２では、その治療プランは、磁気共鳴温度データを使用して修正される。
【００４２】
図３は、本発明に従った、治療機器の一実施形態を例示する機能図を示す。その治療機器は、磁気共鳴画像システム３００、高輝度焦点式超音波システム３０２、及びコンピューティングデバイス３０４を含むものとして示される。磁気共鳴画像システム３００は、磁石３０６を含む。磁気共鳴画像システム３００は、また、勾配磁場コイル３０８を含む。勾配磁場コイル３０８は、画像体積３１６内部に位置する核スピンを空間的に符号化するために使用される。勾配磁場コイル３０８は、勾配磁場コイル電源３１０に接続される。勾配磁場コイル電源３１０は、勾配磁場コイル３０８に電力を供給するため、電流を供給する。電流が勾配磁場コイル３０８を通じて流れるとき、そのコイルは、画像体積３１６の範囲内に勾配磁場を生成するように使用されてもよい。勾配磁場コイルは、１つ以上の勾配磁場コイルを含んでもよい。例えば、空間的に符号化を実行するためには、一般的には３つの異なるセットの勾配磁場コイルを有する。
【００４３】
磁石３０６の内径の範囲内には、無線周波数トランシーバコイルも存在する。その無線周波数トランシーバコイル３１２は、無線周波数トランシーバ３１４に接続される。その無線周波数トランシーバ３１４は、無線周波数トランシーバコイル３１２を駆動し、また、画像体積３１６の範囲内で核スピンからの無線周波数放出を受信するため、無線周波数電源を供給するよう使用される。その無線周波数トランシーバコイル３１２は、画像体積３１６の範囲内で原子核スピンの方向を操作するように使用されてもよい。別の実施形態では、トランシーバコイル３１２は、分離した送信と受信コイルであってもよい。同様に、トランシーバ３１４は、別の実施形態では、分離した送信機と分離した受信機であってもよい。
【００４４】
磁石の内径の範囲内には、被験者支持台３１８が配置される。被験者支持台３１８の上部には、被験者３２０が示される。被験者３２０の範囲内には、標的体積３２２がある。標的体積３２２の範囲には、超音波処理体積３２４が示される。その超音波処理体積は、超音波トランスデューサ３２６からの超音波エネルギーがフォーカスされた領域である。
【００４５】
高輝度焦点式超音波システムは、超音波トランスデューサ３２６を含む。その超音波トランスデューサ３２６は、流体充填チャンバー３２８の範囲内に位置する。その流体充填チャンバー３２８の中の流体は、超音波エネルギーを送信するために適応される流体である。例えば、その流体は脱気水であってもよい。この図には示されないが、超音波トランスデューサに電力を供給するための電源、及び、超音波トランスデューサ３２６の位置を機械的に移動させる機械的システムもある。３３０で記される線は、超音波トランスデューサ３２６から超音波処理体積３２４への超音波３３０の経路を示す。
【００４６】
この図においては、超音波はまず流体充填チャンバー３２８を通過し、次に、その流体充填チャンバー３２８をシールする超音波ウインドウ３３２を通過することが理解される。その超音波ウインドウ３３２は、一般的には、薄いフィルム様の素材であり、超音波を送信するのに適応される。一般的にはマイラー（Ｍｙｌａｒ）が超音波ウインドウとして使用される。この実施形態では、ジェルパッド３３４によって充填される被験者支持台３３２の中には、オリフィスがある。ジェルパッドは、超音波エネルギーを送信するのに適応されるパッドである。そのジェルパッド３３４は、超音波ウインドウ３３２と被験者３２０との間の超音波伝導経路を形成するように使用される。別の実施形態では、超音波ジェルや水といった他の超音波伝導媒体が、被験者３２０と超音波ウインドウ３３２との間のインターフェースの形成をサポートするように使用されてもよい。
【００４７】
コンピューティングデバイス３０４は、治療機器を制御するのに適応される。そのコンピューティングデバイス３０４は、ハードウェアインターフェース３３６を有し、そのハードウェアインターフェースは、勾配磁場電源３１０、無線周波数トランシーバ３１４及び高輝度焦点式超音波システム３０２に接続される。ハードウェアインターフェース３３６は、単一のハードウェアインターフェースでもよく、又は、ハードウェアインターフェースの集合で、それらの各要素と通信するのに適応されるものでもよい。そのハードウェアインターフェース３３６は、マイクロプロセッサ３３８に接続される。そのマイクロプロセッサ３３８は、マシン実行可能な命令を実行するのに適応されるプロセッサである。そのマイクロプロセッサはまたコンピュータ記憶装置３４０に接続される。
【００４８】
前述したように、コンピュータ記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な記憶装置メディアの形式である。命令（インストラクション）は、そのコンピュータ記憶装置からロードされて、マイクロプロセッサ３３８によって実行されてもよい。コンピュータ記憶装置の例としては、ハードドライブ、サムドライブ（thumb  drive）、フロッピー（登録商標）ディスク、及びソリッドステートハードドライブ（solid  state  hard  drive）がある。マイクロプロセッサ３３８は、また、コンピュータメモリ３４２に接続される。コンピュータメモリ３４２は、マイクロプロセッサ３３８にアクセス可能なメモリである。コンピュータメモリ３４２は、コンピュータ読み取り可能な記憶装置メディアの一実施形態でもある。コンピュータメモリは、ＲＡＭメモリ、キャッシュメモリ、及びレジスタファイルであってもよいが、これらに限定されない。マイクロプロセッサ３３８は、また、ユーザーインターフェース３４４に接続される。ユーザーインターフェースは、情報をオペレータ又はユーザに対して表示するのに適応されてもよい。ユーザーインターフェースは、また、オペレータから命令又は制御を受信するのに適応されてもよい。
【００４９】
コンピュータ記憶装置３４０の中には、治療プランが存在する。また、コンピュータ記憶装置３４０の中には、保存された磁気共鳴画像データ３４８が存在する。また、コンピュータ記憶装置３４０の中には、磁気共鳴画像システムコントロールモジュール３５２が存在し、そのモジュールは、磁気共鳴画像システムの操作をコントロールするための命令を含む。また、コンピュータメモリ３４２の中には、磁気共鳴データ再構成モジュール３５４が存在し、そのモジュールは、磁気共鳴画像データを磁気共鳴画像に再構成するための、及び／又は、磁気共鳴温度データを磁気共鳴マップに再構成するための命令を含んでもよい。
【００５０】
磁気共鳴画像は表示されてもよい画像であり、組織の情報を伝える。磁気共鳴温度測定マップは、温度の空間的変動を示すマップであり、磁気共鳴画像システムによって測定される。磁気共鳴温度測定マップは、磁気共鳴画像の上に重ねあわされてもよく、又は、どの組織の領域がどの温度を有するかを示す基準として使用されるために、他の組織の情報の上に重ね合わされてもよい。
【００５１】
コンピュータメモリ３４２は、更に、超音波モデリングモジュール３５８を含む。超音波モデリングモジュール３５８は、超音波トランスデューサ３２６から超音波処理体積３２４への超音波エネルギーの送信をモデリングするための命令を含む。超音波モデリングモジュール３５８は、確率的シュミレーションモジュール、高速近似シュミレーションモジュール、又は、音場推定モジュールであってもよいが、これらに限定されない。
【００５２】
確率的シュミレーションモジュールは、確率的シュミレーションとして実行されてもよく、音場推定の段階的改善を迅速に形成するように使用される。そのアプローチは、光学レンズシステムのシュミレーションにおいて一般的に使用される。不連続な音線は、トランスデューサ要素からランダムに放出され、線追跡技術が、関心体積へ向かう伝播をモデル化するのに使用される。初めは得られる推定は大まかなもので、多くの線がシミュレートされると、時間と共に改善する。
【００５３】
高速近似シュミレーションモジュールは、音響経路を近似するためのアルゴリズムを使用して実行されてもよい。このアルゴリズムでは、音響経路は、平面インターフェース間に制限される均一な物質のスタック（積層）からなるものとして、近似される。そうした特別な形状（幾何）は、回折光学素子の分野では一般的であり、高速フーリエ変換を使用したコンピュータ的に優れたアルゴリズムが開発されてきた。もし同じ幾何学的モデルが全てのトランスデューサ要素に使用される場合は、最大のシュミレーション速度が達成される。より良好な正確さのため、トランスデューサ要素は、要素群に区分化されることが可能であり、それぞれは、自身の形状の近似を有する。
【００５４】
音場推定モジュールは、音場を推定するアルゴリズムを使用して実行されてもよい。このアルゴリズムでは、音場は、初めに、トランスデューサ要素の小さい部分集合から推定され、そして、段階的により多くの要素がその推定を改善するために含まれる。その要素は適正に選ばれてトランスデューサ表面上に均一に配分され、そうして、中間的強度分布は、全トランスデューサ要素の最終的な分布を表す。シュミレーションは、所望の正確さが得られると、中断してもよい。シュミレートされる要素の位相共鳴は、このアプローチを使用して実行されることができ、従って焦点品質も同様である。
【００５５】
コンピュータメモリ３４２は、治療プラン修正モジュール３６０を更に含む。治療プラン修正モジュールは、磁気共鳴温度データ及び／又は磁気共鳴画像データを用いて、治療プランの修正を実行するための、マシン実行可能な命令を含む。
【００５６】
本発明は図面及び前述の記載において詳細に述べられ説明されたが、そうした図や記述は単に例示又は説明として考慮されるべきであり、制限的なものではない。即ち、本発明は、開示の実施形態に制限されるものではない。
【００５７】
開示の実施形態に対する他の変形例については、当業者が、図面、詳細な説明、及び付属の特許請求の範囲を研究することにより、クレームされた発明を実施する際に、理解され達成されることができるだろう。クレームにおいて、「含む」の語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞の「１つの」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は、クレームに記載される幾つかの物（アイテム）の機能を実現してもよい。所定の手段が相互に異なる従属請求項に記載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有利に使用され得ないということを示すものではない。コンピュータプログラムは、適当なメディアに保存され、及び／又は配信されてもよく、適当なメディアの例としては、光学記憶装置、他のハードウェアとともに或いはその一部として供給される固体メディアがあるが、他の形態で、例えば、インターネットや、他の有線又は無線通信システムを介して配信されてもよい。クレームにおける如何なる参照符号も本発明の範囲を制限するものと解されるべきではない。
【符号の説明】
【００５８】
３００  磁気共鳴画像システム
３０２  高輝度焦点式超音波システム
３０４  コンピューティングデバイス
３０６  磁石
３０８  勾配磁場コイル
３１０  勾配磁場コイル電源
３１２  無線周波数トランシーバコイル
３１４  無線周波数トランシーバ
３１６  画像体積
３１８  被験者支持台
３２０  被験者
３２２  標的体積
３２４  音波処理体積
３２６  超音波トランスデューサ
３２８  流体充填チャンバー
３３０  超音波経路
３３２  超音波ウインドウ
３３４  ジェルパッド
３３６  ハードウェアインターフェース
３３８  マイクロプロセッサ
３４０  コンピュータ記憶装置
３４２  コンピュータメモリ
３４４  ユーザーインターフェース
３４６  治療プラン
３４８  磁気共鳴画像データ
３５０  磁気共鳴温度測定データ
３５２  磁気共鳴画像システムコントロールモジュール
３５４  磁気共鳴データ再構成モジュール
３５６  高輝度焦点式超音波システムコントロールモジュール
３５８  超音波モデリングモジュール
３６０  治療プラン修正モジュール
【図１】
2013515552.tif 000003
【図２】
2013515552.tif 000004
【図３】
2013515552.tif 000005
【国際調査報告】
2013515552.tif 000006
2013515552.tif 000007
2013515552.tif 000008