(57)【要約】組織改質方法およびシステムであって、複数のターゲットボリューム（１２）に所定期間音波ビームを発射する圧電素子（１５）のフェーズドアレイ（１４）を有する音響トランスデューサアセンブリ（１０）を具え、このターゲットボリュームは組織を含み、これによりターゲットボリューム内の組織が改質され、前記音波ビームはターゲットボリュームにおける圧力が侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内の組織の熱改質が生じる長さより短く、さらに、圧力センサ（２９）と、皮膚温度センサ（３４）と、制御サブシステム（４２）に接続された電子回路（２４）とを具える。【選択図】図１
2008529580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織改質方法であって：
音波ビームを生成するステップと、
前記音波ビームを所定期間身体の組織を含む領域内のターゲットボリュームに発射して当該ターゲットボリューム内の組織を改質するステップとを具え、
前記音波ビームは、前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短いことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の組織改質方法において、さらに、音波ビームディレクタと前記身体の接触面の間に音響伝達層を設けるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の組織改質方法において、前記音響伝達層は、前記音波ビームディレクタ側に配置され電源・変調器の動作時に冷却を促進する上側部分と、前記上側部分と前記身体の接触面の間に配置され前記接触面に近い音響インピーダンスを有する下側部分とを具えることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームを発射するステップは、前記ターゲットボリューム外の組織を殆ど改質させないことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記発射するステップは、前記身体の表面に対する深さが非均一に配置された複数のターゲットボリュームに行われることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームを発射するステップは、前記ターゲットボリューム外の組織を殆ど改質させないことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射するのと少なくとも部分的に重複して音響イメージングするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記発射するステップは、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射するために、少なくとも１以上の音響トランスデューサを身体に対して配置するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記発射するステップは、前記ターゲットボリュームに前記音波ビームを発射するために、１以上の音響トランスデューサの焦点を変更するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の組織改質方法において、前記焦点を変更するステップは、前記ターゲットボリュームの量（ボリューム）を変更することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の組織改質方法において、前記焦点を変更するステップは、前記１以上の音響トランスデューサからターゲットボリュームへの距離を変更することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記ターゲットボリュームの近くの身体の外表面に当てられた音波ビームを感知するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の組織改質方法において、発射するステップは、体外に配置された音響トランスデューサにより行われることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の組織改質方法において、最大エネルギ分布は５０ＫＨｚ乃至１０００ＫＨｚの周波数帯内であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の組織改質方法において、最大エネルギ分布は１００ＫＨｚ乃至５００ＫＨｚの周波数帯内であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の組織改質方法において、最大エネルギ分布は１５０ＫＨｚ乃至３００ＫＨｚの周波数帯内であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームのデューティサイクルは１：２乃至１：２５０であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームのデューティサイクルは１：５乃至１：３０であることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームのデューティサイクルは１：１０乃至１：２０であることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームは前記ターゲットボリューム内に、伝搬非線形機械閾値（propagating non linear mechanical threshold）より上の振幅の１乃至１０００の連続的な衝撃波を有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームは前記ターゲットボリューム内に、伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１００の連続的な衝撃波を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音波ビームは前記ターゲットボリューム内に、伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１０の連続的な衝撃波を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の組織改質方法において、１のターゲットボリュームにおける衝撃波の合計は、１０００乃至１００，０００であることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の組織改質方法において、１のターゲットボリュームにおける衝撃波の合計は、１０，０００乃至５０，０００であることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記音響ビームは、前記ターゲットボリューム内で高調波発生から１ｄＢ低減された音響信号を有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の組織改質方法において、前記ターゲットボリューム内の音響信号が「鋸歯」形状であることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の組織改質方法において、前記「鋸歯」形状は、局所的に極度の圧力勾配を生じさせ衝撃波を形成することを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、細胞のアポトーシスを生ずることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、細胞の壊死を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、蛋白質構造の変更を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、蛋白質の機能の変化（alteration of protein function）を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、糖質構造の変化を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項１乃至３２のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、糖質の機能の変化を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、脂質構造の変化を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項１乃至３４のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、脂質の機能の変更を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項１乃至３５のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、糖蛋白構造の変更を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項１乃至３６のいずれか１項に記載の組織改質方法において、組織改質は、糖蛋白の機能の変更を生ずることを特徴とする方法。
【請求項３８】
組織改質方法であって、
少なくとも部分的に場所的な表示により身体の領域を特定するステップと、
前記領域内の多数のターゲットボリュームに音波ビームを発射するステップであって、前記ターゲットボリュームが組織を含み、これにより前記ターゲットボリューム内の組織を改質するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、前記複数のターゲットボリュームは、前記身体の表面に対して非均一に配置されていることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３８または３９に記載の方法において、前記複数のターゲットボリュームは、前記身体の表面に対する深さが非均一に配置されていることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３８乃至４０のいずれか１項に記載の方法において、前記発射するステップは、ある時系列で前記音波ビームを多数のターゲットボリュームに発射することを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３８乃至４０のいずれか１項に記載の方法において、前記発射するステップは、前記多数のターゲットボリュームのうちの複数へ少なくとも部分的に重複する時間で前記音波ビームを発射することを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３８乃至４２のいずれか１項に記載の方法において、前記多数のターゲットボリュームのうちの少なくとも幾つかは、場所の少なくとも一部が重複することを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項３８乃至４３のいずれか１項に記載の方法において、前記身体の少なくとも１の表面にマーキングすることにより前記領域を特定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項３８乃至４３のいずれか１項に記載の方法において、前記身体の少なくとも１の深さを選択することにより前記領域を特定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項３８乃至４５のいずれか１項に記載の方法において、前記身体の組織を検出することにより前記領域を特定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法において、改質されていない組織を検出することにより、領域を特定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４６に記載の方法において、前記発射するステップは、前記ターゲットボリュームを前記領域内の改質されていない組織のユニットボリュームとして規定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、前記複数のターゲットボリューム内の組織を時間的に連続して改質するように前記音波信号エネルギを調節するステップを含み、各ターゲットボリュームの選択的な組織改質は、そこにおける改質されていない組織の検出を追随することでのみ達成されることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項３８乃至４９のいずれか１項に記載の方法において、前記身体の動きに拘わらず前記多数のターゲットボリュームをコンピュータ処理で追随するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、前記コンピュータ処理で追随するステップは、身体のマーキングの位置の変更を感知し、身体のターゲットボリュームの位置を追随するのに感知した変化を用いることを特徴とする方法。
【請求項５２】
組織改質方法であって、
領域内の複数のターゲットボリュームに音波ビームを発射するステップであって、前記ターゲットボリュームが組織を含み、これにより前記ターゲットボリューム内の組織を改質するステップと、
前記身体の動きに拘わらず前記複数のターゲットボリュームをコンピュータ処理で追随するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の組織改質方法において、前記コンピュータ処理で追随するステップは、身体のマーキングの位置の変更を感知し、身体のターゲットボリュームの位置を追随するのに感知した変化を用いることを特徴とする方法。
【請求項５４】
組織改質装置であって、
身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、
前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射する音波ビームディレクタとを具え、
前記音波ビームは、前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記ターゲットボリュームに所定期間当てられ、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内の組織の熱改質を生じる期間より短いことを特徴とする装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載の組織改質装置がさらに、前記音響ビームディレクタと前記身体の接触面との間に配置される音響伝達層とを具えることを特徴とする装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の組織改質装置がさらに、前記音響伝達層は、前記音響ビームディレクタに近接配置され前記電源・変調器の動作中に冷却を促進する液体を有する上側部分と、当該上側部分と前記身体の接触面との間に設けられ前記接触面に似た音響インピーダンスを有する下側部分とを具えることを特徴とする装置。
【請求項５７】
請求項５４乃至５６のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは、前記身体の表面に対して非均一に配置された複数のターゲットボリュームに前記音波ビームを発射するよう動作することを特徴とする装置。
【請求項５８】
請求項５４乃至５７のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは、前記身体の表面に対する深さが非均一に配置された複数のターゲットボリュームに前記音波ビームを発射するよう動作することを特徴とする装置。
【請求項５９】
請求項５４乃至５８のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは、前記ターゲットボリューム外の組織を殆ど改質させないことを特徴とする装置。
【請求項６０】
請求項５４乃至５９のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射するのと少なくとも部分的に重複して音響イメージングを提供する音響イメージ部を具えることを特徴とする装置。
【請求項６１】
請求項５４乃至６０のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射するための、少なくとも１以上の音響トランスデューサを身体に対して配置するポジショナを具えることを特徴とする装置。
【請求項６２】
請求項５４乃至６１のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは、前記ターゲットボリュームに前記音波ビームを発射するために、１以上の音響トランスデューサの焦点を変更することを特徴とする装置。
【請求項６３】
請求項６２に記載の組織改質装置において、前記焦点の変更は、前記ターゲットボリュームの量（ボリューム）を変更することを特徴とする装置。
【請求項６４】
請求項６２に記載の組織改質装置において、前記焦点の変更は、前記１以上の音響トランスデューサからターゲットボリュームへの距離を変更することを特徴とする装置。
【請求項６５】
請求項５４に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは、前記１以上の音響トランスデューサからターゲットボリュームへの距離を変更することを特徴とする装置。
【請求項６６】
請求項５４に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射すべく１以上の音響トランスデューサの焦点を変更することを特徴とする装置。
【請求項６７】
請求項５４乃至６６のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記ターゲットボリュームの近くの前記身体の外側面への音波ビームの結合を検知するセンサを具えることを特徴とする装置。
【請求項６８】
請求項５４乃至６６のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記ディレクタが、体外に配置された音響トランスデューサを具えることを特徴とする装置。
【請求項６９】
請求項５４乃至６８のいずれか１項に記載の組織改質装置において、最大エネルギ分布は５０ＫＨｚ乃至１０００ＫＨｚの周波数帯内であることを特徴とする装置。
【請求項７０】
請求項５４乃至６８のいずれか１項に記載の組織改質装置において、最大エネルギ分布は１００ＫＨｚ乃至５００ＫＨｚの周波数帯内であることを特徴とする装置。
【請求項７１】
請求項５４乃至６８のいずれか１項に記載の組織改質装置において、最大エネルギ分布は１５０ＫＨｚ乃至３００ＫＨｚの周波数帯内であることを特徴とする装置。
【請求項７２】
請求項５４乃至７１のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記変調器のデューティサイクルは１：２乃至１：２５０であることを特徴とする装置。
【請求項７３】
請求項５４乃至７１のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記変調器のデューティサイクルは１：５乃至１：３０であることを特徴とする装置。
【請求項７４】
請求項５４乃至７１のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記変調器のデューティサイクルは１：１０乃至１：２０であることを特徴とする装置。
【請求項７５】
請求項５４乃至７４のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記変調器は前記ターゲットボリューム内に、処置振幅で１乃至１０００の連続的な衝撃波を発することを特徴とする装置。
【請求項７６】
請求項５４乃至７４のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記変調器は前記ターゲットボリューム内に、処置振幅で１乃至１００の連続的な衝撃波を発することを特徴とする装置。
【請求項７７】
請求項５４乃至７４のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記変調器は前記ターゲットボリューム内に、処置振幅で１乃至１０の連続的な衝撃波を発することを特徴とする装置。
【請求項７８】
請求項５４乃至７７のいずれか１項に記載の組織改質装置において、１のターゲットボリュームにおける衝撃波の合計は、１０００乃至１００，０００であることを特徴とする装置。
【請求項７９】
請求項５４乃至７７のいずれか１項に記載の組織改質装置において、１のターゲットボリュームにおける衝撃波の合計は、１０，０００乃至５０，０００であることを特徴とする装置。
【請求項８０】
請求項５４乃至７７のいずれか１項に記載の組織改質装置において、変調器を具え、当該変調器が期間中（over time）前記音響信号の振幅を変調することを特徴とする装置。
【請求項８１】
請求項５４乃至８０のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音響信号の振幅を変調して前記ターゲットボリューム内で初期の高調波から１ｄＢ低減した高調波を生成する変調器を具えることを特徴とする装置。
【請求項８２】
請求項５４乃至８１のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音響信号の振幅を変調して前記ターゲットボリューム内で「鋸歯」形状の波形を形成する変調器を具えることを特徴とする装置。
【請求項８３】
請求項８２に記載の組織改質装置において、前記「鋸歯」形状は、局所的に極度の圧力勾配を生じさせ衝撃波を形成することを特徴とする装置。
【請求項８４】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、細胞のアポトーシスを生ずることを特徴とする装置。
【請求項８５】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、細胞の壊死を生ずることを特徴とする装置。
【請求項８６】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、蛋白質構造の変更を生ずることを特徴とする装置。
【請求項８７】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、蛋白質の機能の変化を生ずることを特徴とする装置。
【請求項８８】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、糖質構造の変化を生ずることを特徴とする装置。
【請求項８９】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、糖質の機能の変化を生ずることを特徴とする装置。
【請求項９０】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、脂質構造の変化を生ずることを特徴とする装置。
【請求項９１】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、脂質の機能の変更を生ずることを特徴とする装置。
【請求項９２】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、糖蛋白構造の変更を生ずることを特徴とする装置。
【請求項９３】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、組織改質は、糖蛋白の機能の変更を生ずることを特徴とする装置。
【請求項９４】
請求項５４乃至８３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音響信号の振幅を変調する変調器を具え、媒体の非均一性を考慮して前記ターゲットボリューム内に局所的に極度の圧力勾配を生じさせ衝撃波を形成する「鋸歯」形状の波形を形成することを特徴とする装置。
【請求項９５】
請求項５４乃至９４のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記身体の空間的な表示を検出することにより少なくとも部分的に身体の領域を特定する領域特定部を具えることを特徴とする装置。
【請求項９６】
請求項９５に記載の組織改質装置において、前記特定部は、前記身体の少なくとも１の表面のマーキングを用いることを特徴とする装置。
【請求項９７】
請求項９５に記載の組織改質装置において、前記特定部は、前記身体の少なくとも１の深さの選択を用いることを特徴とする装置。
【請求項９８】
請求項９５に記載の組織改質装置において、前記特定部は、前記身体の組織を検出することを特徴とする装置。
【請求項９９】
請求項９５に記載の組織改質装置において、前記特定部は、改質されていない組織を検出することにより少なくとも部分的に前記領域を特定することを特徴とする装置。
【請求項１００】
請求項５４乃至９９のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記特定部はまた、前記ターゲットボリュームを前記領域における改質されていない組織のユニットボリュームとして特定することを特徴とする装置。
【請求項１０１】
請求項１００に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは時間的に連続的に処理し、各ターゲットボリュームの選択的な組織改質はそこにおける未改質の組織の検出を追随することでのみ達成されることを特徴とする装置。
【請求項１０２】
請求項１００に記載の組織改質装置において、前記ディレクタはまた、前記ターゲットボリュームを前記領域内の組織のユニットボリュームとして特定することを特徴とする装置。
【請求項１０３】
請求項１００に記載の組織改質装置において、前記ディレクタは時間的に連続的に処理し、各ターゲットボリュームの選択的な組織改質はそこにおける組織の検出を追随することでのみ達成されることを特徴とする装置。
【請求項１０４】
請求項１００乃至１０３のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記身体の動きに拘わらず前記複数のターゲットボリュームの追随を行うコンピュータ式追随機能部を具えることを特徴とする装置。
【請求項１０５】
請求項１０４に記載の組織改質装置において、前記コンピュータ式追随機能部は、身体のマーキングの位置の変更を感知し、身体のターゲットボリュームの位置を追随するのに感知した変化を用いることを特徴とする装置。
【請求項１０６】
請求項５４乃至１０５のいずれか１項に記載の組織改質装置において、音響結合媒体を前記音波ビームディレクタと前記身体の間に供給する音響結合媒体アプリケータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１０７】
請求項５４乃至１０６のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音波ビームディレクタと前記身体間の音響結合の程度を測定する複数のセンサを具えることを特徴とする装置。
【請求項１０８】
請求項５４乃至１０７のいずれか１項に記載の組織改質装置において、前記音波ビームディレクタに付随して関連するパラメータを保存する電子回路を具えることを特徴とする装置。
【請求項１０９】
請求項１０８に記載の組織改質装置において、前記電子回路は、前記音波ビームディレクタの動作特性に関するパラメータを保存することを特徴とする装置。
【請求項１１０】
請求項１０８または１０９に記載の組織改質装置において、前記電子回路から所定のパラメータを受信して前記装置の動作を調整するインターロック回路を具えることを特徴とする装置。
【請求項１１１】
請求項１１０に記載の組織改質装置において、前記所定のパラメータの少なくとも幾つかが音響ビームディレクタ識別記憶媒体に保存され、前記音波ビームディレクタから前記インターロック回路への同一性を証明するために読み出しが前記インターロック回路に供給されることを特徴とする装置。
【請求項１１２】
組織改質装置であって、
身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、
前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、
前記音響ビームディレクタと前記身体の接触面との間に設けられる音響伝達層とを具え、
前記音響伝達層は、前記音響ビームディレクタに近接配置された上側部分と、当該上側部分と前記身体の接触面との間に設けられた下側部分とを具え、
前記上側部分は、前記電源・変調器の動作中に冷却を促進する液体を有し、
前記下側部分は、前記接触面に似た音響インピーダンスを有することを特徴とする装置。
【請求項１１３】
組織改質装置であって、
身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、
前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、
音響結合媒体を前記音波ビームディレクタと身体との間に供給する音響結合媒体アプリケータとを具えることを特徴とする装置。
【請求項１１４】
組織改質装置であって、
身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、
前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、
前記音波ビームディレクタと身体の間の音響結合の程度を測定する複数のセンサとを具えることを特徴とする装置。
【請求項１１５】
組織改質装置であって、
身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、
前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、
前記音波ビームディレクタに付随して関連するパラメータを保存する電子回路とを具えることを特徴とする装置。
【請求項１１６】
請求項１１５に記載の組織改質装置において、前記電子回路は、前記音波ビームディレクタの動作特性に関するパラメータを保存することを特徴とする装置。
【請求項１１７】
請求項１１５または１１６に記載の組織改質装置において、さらに、前記電子回路から所定のパラメータを受信して前記装置の動作を調整するインターロック回路を具えることを特徴とする装置。
【請求項１１８】
請求項１１７に記載の組織改質装置において、前記所定のパラメータの少なくとも幾つかが音響ビームディレクタ識別記憶媒体に保存され、前記音波ビームディレクタから前記インターロック回路への同一性を証明するために読み出しが前記インターロック回路に供給されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
継続中の出願への相互参照
本願の主題は、継続中の米国特許出願番号１０／０２１，２３８号と、米国特許第６，６０７，４９８Ｂ２とに関連する。
【０００２】
本発明は一般に組織改質に関し、より具体的には非熱式音波組織改質に関する。
【背景技術】
【０００３】
以下の米国特許および従来技術は、この分野の現在の水準を示すものである：
米国特許３，６３７，４３７；４，０４３，９４６；４，０４９，５８０；４，１１０，２５７；４，１１６，８０４；４，１２６，９３４；４，１６９，０２５；４，４５０，０５６；４，６０５，００９；４，８２６，７９９；４，８８６，４９１；４，９８６，２７５；４，９３８，２１６；５，００５，５７９；５，０７９，９５２；５，０８０，１０１；５，０８０，１０２；５，１１１，８２２；５，１４３，０６３；５，１４３，０７３；５，２０９，２２１；５，２１９，４０１；５，３０１，６６０；５，４１９，７６１；５，４３１，６２１；５，５０７，７９０；５，５１２，３２７；５，５２６，８１５；５，６０１５２６；５，６４０，３７１；５，８８４，６３１；５，６１８，２７３；５，８２７，２０４；５，９３７，６０８；５，９４８，０１１；５，９９３，９７９；６，０３９，０４８６，０７１，２６９；２，０８６，５３５；６，１１３，５５８；６，１１３，５５９；６，２０６，８７３；６，３０９，３５５；６３８４，５１６；６，４３６，０６１；６，５７３，２１３；６，６０７，４９８；６，６５２，４６３Ｂ２；６，６８５，６５７Ｂ２；６，７４７，１８０；
ＰＣＴ国際公開ＷＯ国際公開ＷＯ２００４／０１４４８８Ａ１；
英国特許ＧＢ２３０３５５２；
Rod J. Rohrich, et al., "Comparative Lipoplasty Analysis of in Vivo-Treated Adipose Tissue", Plastic and Reconstruction Journal, 105:2152:2158, 2000；
T. G. Muir, et. al., "Prediction of nonlinear Acoustic Effects at Biomedical Frequencies and Intensities", Ultrasound in Med. & Biol., Vol. 6, pp.345-357, Pergamon Press Ltd., 1980;
Jahangir Tavakkoli, et al., "A Piezocomposite Shock Wave Generator with Electronic Focusing Capability; Application for Producing Cavitation-Induced Lesions in Rabbit Liver", ultrasound in Med. & Biol., Vol. 23, No. 1, pp. 107-115, 1997;
N. I. Vykhodtseva, et al., "Histologic Effects of high Intensity Pulsed Ultrasound Exposure with Subharmonic Emission in rabbit Brain In Vivo", Ultrasound in Med. & Biol., Vol. 21, No. 7, pp.969-979, 1995;
Gail R. Ter Haar, et al., "Evidence for Acoustic Cavitation in Vivo: Thresholds for Bubble Formation with 0.75-MHz Continuous Wave and Pulsed Beams", IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectronics, and Frequency Control, Vol. Uffc-33, No. 2, pp. 162-162, March 1986;
D. R. Bacon et al, "Comparison of Two Theoretical Models for Predicting non-Linear Propagation in Medical Ultrasound Fields", Phys. Med. Biol. 1989 Nov; 34(11): 1633-43;
E. L. Carstensen et al, "Demonstration of Nonlinear Acoustical Effects at Biomedical Frequencies and Intensities", Ultrasound in Med. & Biol., Vol. 6, pp 359-368, 1980
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、音波式非熱組織改質用の改良型装置および方法を提供することを目的とする。
【０００５】
したがって、本発明の好適な実施例では、組織改質方法が：
音波ビームを生成するステップと、
前記音波ビームを所定期間身体の組織を含む領域内のターゲットボリュームに発射して当該ターゲットボリューム内の組織を改質するステップとを具え、
前記音波ビームは、前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短いことを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の好適な実施例では、組織改質方法が：
体外を発生源とし通常は組織を改質する音波ビームを生成するステップと、
前記体外の発生源から前記音波ビームを所定期間体内の組織包含領域のターゲットボリュームに発射して当該ターゲットボリューム内の組織を改質するステップとを具え、
前記音波ビームは、前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短いことを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明の好適な実施例では、組織改質方法が：
少なくとも部分的に場所的な表示により身体の領域を特定するステップと、
前記領域内の多数のターゲットボリュームに音波ビームを発射するステップであって、前記ターゲットボリュームが組織を包含しており、前記音波ビームが、前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短く、これにより前記ターゲットボリューム内の組織を改質するステップと、
前記身体の動きに拘わらず前記多数のターゲットボリュームをコンピュータ処理で追随するステップとを具える。
【０００８】
さらに、本発明の好適な実施例にかかる組織改質装置は：
音波ビームディレクタであって、組織を含有する身体の領域内のターゲットボリュームに音波ビームを方向付け、当該音波ビームは前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短い音波ビームディレクタと、
前記音波ビームディレクタと協働して前記音波ビームを生じさせ前記ターゲットボリューム内の組織を改質させる変調器とを具える。
【０００９】
さらに、本発明の好適な実施例にかかる組織改質装置は：
音波ビームを生成する体外の発生源であって、前記音波ビームは前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短い発生源と、
一般に組織を含有する身体のターゲットボリュームの組織を改質する音波ビームを用いる音波ビームディレクタとを具える。
【００１０】
さらに、本発明の好適な実施例にかかる組織改質装置は：
少なくとも部分的に場所的な表示により身体の領域を特定する領域特定部と、
前記領域内の多数のターゲットボリュームに音波ビームを発射するディレクタとを具え、前記ターゲットボリュームは組織を含有しこれにより当該ターゲットボリューム内の組織が改質され、前記音波ビームは前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短いことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の好適な実施例にかかる組織改質装置は：
前記領域内の多数のターゲットボリュームに音波ビームを発射するディレクタであって、前記ターゲットボリュームは組織を含有しこれにより当該ターゲットボリューム内の組織が改質され、前記音波ビームは前記ターゲットボリューム内の組織における圧力がそこでの侵食閾値以下であり、前記所定期間は前記音波ビームが前記ターゲットボリューム内組織の熱改質を生じる期間より短いディレクタと、
身体の動きに拘わらず前記多数のターゲットボリュームをコンピュータ処理で追随するコンピュータトラッキング部とを具える。
【００１２】
好適には、音波ビームの発射するステップは、前記ターゲットボリューム外の組織を殆ど改質させないことを特徴とする。
【００１３】
本発明の好適な実施例によれば、この方法はまた、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射するのと少なくとも部分的に重複して音響イメージングするステップを具える。
【００１４】
好適には、発射するステップは、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射するために、少なくとも１以上の音響トランスデューサを身体に対して配置するステップを具える。
【００１５】
前記発射するステップは、前記ターゲットボリュームにおける前記音波ビームを発射するために、１以上の音響トランスデューサの焦点を変更するステップを含んでもよい。焦点を変更すると、ターゲットボリュームの量（volume）が変更され、および／または前記１以上の音響トランスデューサからターゲットボリュームへの距離が変更される。
【００１６】
前記発射するステップは、前記音波ビームをターゲットボリュームに発射するために、１以上の音響トランスデューサを身体に対して配置するステップを含んでもよい。
【００１７】
この方法はまた、前記ターゲットボリュームの近くの身体の外表面に当てられた音波ビームを感知するステップを具えることが望ましい。
【００１８】
好適には、発射するステップは、体外に配置された音響トランスデューサにより行われる。
【００１９】
本発明の好適な実施例によると、前記音波ビームは初期周波数が５０ＫＨｚ−１０００ＫＨｚの範囲内であり、より好適には７５ＫＨｚ−５００ＫＨｚの範囲内であり、最も好適には１００−３００ＫＨｚの範囲内である。
【００２０】
本発明の好適な実施例によると、前記音波ビームは、処置領域の最初において、高調波発生から少なくとも１ｄＢ消失する。
【００２１】
本発明の好適な実施例によると、前記処置領域における波形は「鋸歯」形であり、局所的に極度の圧力勾配を生じさせ衝撃波を形成する。
【００２２】
前記衝撃波は、アポトーシス、壊死、蛋白質の化学的および／または物理的特性の変更、糖質の化学的および／または物理的特性の変更、糖蛋白の化学的および／または物理的特性の変更、の１以上を発生させることにより組織を改質する。
【００２３】
好適には、最初の改質は、１：２乃至１：２５０のデューティサイクルであり、より好適には１：５乃至１：３０、最も好適には１：１０乃至１：２０である。
【００２４】
本発明の好適な実施例によると、変調するステップは、処置領域において伝搬非線形機械閾値（propagating non linear mechanical threshold）より上の振幅の１乃至１０００の連続的な衝撃波、より好適には伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１００の連続的な衝撃波、最も好適には１乃至１０の処置に十分な振幅の連続的な衝撃波を生じさせる。
【００２５】
好適には、変調するステップは、前記音波ビームの振幅を期間中変調する。
【００２６】
本発明の好適な実施例によると、１のターゲットボリュームにおける伝搬非線形機械閾値より上の振幅の衝撃波の合計は、１０００乃至１００，０００であり、より好適には１０，０００乃至５０，０００である。
【００２７】
本発明の好適な実施例によると、前記音波ビームの初期衝撃波形は合計期間が１乃至１０マイクロ秒である。
【００２８】
好適には、最初の変調は、デューティサイクルが１：２乃至１：２５０であり、より好適には１：５乃至１：３０、最も好適には１：１０乃至１：２０である。
【００２９】
本発明の好適な実施例によると、変調するステップは、伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１０００の連続的な衝撃波、より好適には伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１００の連続的な衝撃波、最も好適には伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１０の連続的な衝撃波を生じさせる。
【００３０】
本発明の好適な実施例によると、１のターゲットボリュームにおける伝搬非線形機械閾値より上の振幅の衝撃波の合計は、１０００乃至１００，０００であり、より好適には１０，０００乃至５０，０００である。
【００３１】
好適には、発射するステップは、ある時系列において前記音波ビームを多数のターゲットボリュームに発射する。
【００３２】
本発明の好適な実施例によると、発射するステップは、前記多数のターゲットボリュームのうちの複数へ少なくとも部分的に重複する時間で前記音波ビームを発射する。
【００３３】
好適には、前記多数のターゲットボリュームのうちの少なくとも幾つかは、場所の少なくとも一部が重複する。
【００３４】
本発明の好適な実施例によると、前記方法は、身体の少なくとも１の表面にマーキングすることにより領域を規定するステップを含む。前記方法はまた、身体の少なくとも１の深さを選択し、および／または身体の組織を検出し、および／または改質されていない組織を検出することにより、領域を特定するステップを含んでもよい。
【００３５】
好適には、発射するステップは、前記ターゲットボリュームを前記領域内の改質されていない組織のユニットボリュームとして規定するステップを含む。
【００３６】
本発明の好適な実施例によると、前記多数のターゲットボリュームの組織を改質すべく前記音波ビームを調節するステップは期間内に連続的に処理され、各ターゲットボリュームの組織の選択的な改質は、そこの改質されていない組織の検出を追随のみすることにより達成される。
【００３７】
好適には、前記方法はまた、前記身体の動きに拘わらず前記多数のターゲットボリュームをコンピュータ処理で追随するステップを含む。
【００３８】
好適には、このコンピュータ処理で追随するステップは、身体のマーキングの位置の変更を感知し、身体のターゲットボリュームの位置を追随するのに感知した変化を用いる。
【００３９】
好適には、音響伝達層が前記音波ビームディレクタと身体の接触面との間に配置されている。この音響伝達層は、一般に前記音波ビームディレクタに近接配置され電源・変調器の動作中の冷却を向上させる液体を有する上側部分と、前記上側部分と前記身体の接触面との間に配置され前記接触面と似た音響インピーダンスを有する下側部分とを具える。
【００４０】
本発明の別の好適な実施例では、組織改質装置が提供され、これは身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに発射する音波ビームディレクタと、前記音響ビームディレクタと前記身体の接触面との間に設けられた音響伝達中間層とを具える。この音響伝達中間層は、前記音響ビームディレクタに近接配置された上側部分と、当該上側部分と前記身体の接触面との間に設けられた下側部分とを具える。前記上側部分は、前記電源・変調器の動作中に冷却を好適に促進する結合液を有する。前記下側部分は、前記接触面に似た音響インピーダンスを有する。前記身体の接触面は、音響結合媒体（acoustic coupling medium）で覆われていることが望ましい。
【００４１】
さらに、本発明の好適な実施例によると、組織改質装置はまた、前記音響結合媒体を前記音波ビームディレクタと身体の間に供給する音響結合媒体アプリケータを具える。
【００４２】
さらに、本発明の好適な実施例によると、組織改質装置がさらに、前記音波ビームディレクタと身体の間の音響結合の程度を測定する複数のセンサを具える。
【００４３】
付加的に、本発明の好適な実施例によると、組織改質装置はまた、前記音波ビームディレクタに付随して関連するパラメータを保存する電子回路を具える。
【００４４】
好適には、前記電子回路は、前記音波ビームディレクタの動作特性に関するパラメータを保存する。
【００４５】
さらに、本発明の好適な実施例によると、組織改質装置はまた、前記電子回路から所定のパラメータを受信して前記装置の動作を調整するインターロック回路（interlock circuitry）を具える。
【００４６】
さらに、本発明の好適な実施例によると、前記所定のパラメータの少なくとも幾つかが音響ビームディレクタ識別記憶媒体に保存され、前記音波ビームディレクタから前記インターロック回路への同一性を証明するために読み出しが前記インターロック回路に供給される。
【００４７】
本発明のさらに別の好適な実施例によると、組織改質装置は、身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、音響結合媒体を前記音波ビームディレクタと身体との間に供給する音響結合媒体アプリケータとを具える。
【００４８】
さらに、本発明の好適な実施例によると、組織改質装置は、身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、前記音波ビームディレクタと身体の間の音響結合の程度を測定する複数のセンサとを具える。
【００４９】
本発明のさらなる好適な実施例によると、組織改質装置は、身体の組織を含む領域のターゲットボリュームの組織を改質しうる音波ビームを生成する電源・変調器と、前記音波ビームを前記ターゲットボリュームに導く音波ビームディレクタと、前記音波ビームディレクタに付随して関連するパラメータを保存する電子回路とを具える。
【００５０】
さらに、本発明の好適な実施例によると、前記電子回路は、前記音波ビームディレクタの動作特性に関するパラメータを保存する。
【００５１】
さらに、本発明の好適な実施例によると、組織改質装置はまた、前記電子回路から所定のパラメータを受信して前記装置の動作を調整するインターロック回路を具える。
【００５２】
付加的に、本発明の好適な実施例によると、前記所定のパラメータの少なくとも幾つかが音響ビームディレクタ識別記憶媒体に保存され、前記音波ビームディレクタから前記インターロック回路への同一性を証明するために読み出しが前記インターロック回路に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明は、図面を参照しながら以下の詳細な説明によりより完全に理解され評価される。
【００５４】
図１を参照すると、本発明の好適な実施例により製造され操作される非侵略性・非熱の組織改質装置の一般的な構成および動作を描写した簡略図である。図１に示すように、例えば音響トランスデューサアセンブリ１０のような音波ビーム生成およびディレクタが
、体外に配置されて、身体に対して前記トランスデューサアセンブリ１０を適切に配置することにより、音響ビームを生成し、これが体内のターゲットボリューム１２に供給されてそこの組織を改質する。
【００５５】
本発明で有用な音波ビーム生成器およびディレクタの好適な実施例は、両側に導電コーティング１６をもつ圧電素子１５のフェーズドアレイ１４を有する音響治療トランスデューサ１３を具える。個々の圧電素子は絶縁部材１７により隔てられている。これらの圧電素子１５は様々な適切な構成、形状、配列であってよい。
【００５６】
通常、第１と第２の層を有する音響結合インタフェースが、圧電素子１５と身体の間に設けられる。符号１８で示す第１の層は、好適には油などの液体であり、ヒートシンクおよび音響伝導体として作用する。符号１９で示す第２の層は、例えばポリウレタンなどほ乳類の組織と似た音響インピーダンスの材料で構成され、通常は身体の接触面を覆う適切な結合オイルなどの音響結合媒体２１を介して身体に接する接触面２０を規定している。
【００５７】
接触面２０は平面であっても、そうでなくてもよい。液体層１８は、圧電素子１５とポリウレタン層１９の音響接合（acoustic contact）を促進する。液体層１８は処置中は循環され、冷却を促進する。
【００５８】
適切に調整されたＡＣ電源が伝導体２２により導電コーティング１６に供給され、圧電素子１５が所望の音波ビーム出力を生ずる。
【００５９】
本発明の好適な実施例によると、典型的にはＲＯＭやＲＡＭメモリを有する電子回路２４が、トランスデューサアセンブリ１０に搭載されていることが望ましい。この電子回路は、好適には接続ケーブル２５を介して後述する制御サブシステム４２に連結されていることが望ましい。ＲＯＭは、好適には、トランスデューサアセンブリ１０の例えば動作周波数、インピーダンス、最大安定寿命などの特性パラメータを保存する。これらのパラメータはまた、スマートカード２６内に収められるのが好ましい。
【００６０】
ＲＡＭは、トランスデューサアセンブリ１０の例えば送信済み音響パルスや処置の累積期間などの動作パラメータを保存する。電子回路２４に格納される情報は、トランスデューサアセンブリ１０を動作させる際にサブシステム４２に含まれるインターロック回路が利用する。
【００６１】
本発明の好適な実施例によると、例えば潤滑油などの音響結合媒体２１が、通常はフローチューブ２７を介して、トランスデューサ１０の接触面と身体に供給される。このフローチューブ２７は、結合媒体２１を接触面２０に供給する適切な音響結合媒体保存アセンブリに接続されている。
【００６２】
本発明の好適な実施例によると、トランスデューサアセンブリ１０と身体との接触を検知する複数の圧力センサ２９がトランスデューサアセンブリ１０の周囲に配置されている。代替的に、圧力センサ２９を不要とし、身体からトランスデューサが受信する音響信号を分析して、トランスデューサと身体間の音響結合の程度を測定してもよい。本発明の好適な実施例によると、一般に両側面に導電面２８を有する圧電素子２４を具えるイメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３が、トランスデューサ１０に組み込まれている。適切に調整されたＡＣ電源が導電体３２により導電面２８に供給され、圧電素子２４が音波ビーム出力を生成するようにしている。導電体３２は、面２８に連結されており、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３からイメージング出力を供給する。
【００６３】
様々な商業的に入手可能な音響トランスデューサアセンブリを用いてもよく、また、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３を省略してもよいことを理解されたい。
【００６４】
さらに、様々な種類の音響トランスデューサアセンブリ１０を用いてもよいことを理解されたい。例えば、このようなトランスデューサは、複数の圧電素子、多層の圧電素子、位相アレイに配列された様々な形状および寸法の圧電素子を含む。
【００６５】
図１に示す本発明の好適な実施例では、音波ビーム発生器とディレクタがトランスデューサアセンブリ１０に組み込まれている。代替的に、音波ビームを生成し、このビームを誘導するのを個別の装置で行ってもよい。
【００６６】
本発明の好適な実施例では、例えば赤外線センサなどの表層温度計３４が、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３の傍に搭載されている。さらに、本発明の好適な実施例によれば、例えば熱電対などのトランスデューサ温度計３６を、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３の傍に設けてもよい。
【００６７】
音響トランスデューサアセンブリ１０は、適切に変調された電力を電源および制御サブシステム４２の一部をなす変調アセンブリ４０とから受けることが望ましい。トランスデューサアセンブリ１０の関連するパラメータが、好適には適切なカードリーダ４３に読み出されるスマートカード２６を介して、制御サブシステム４２の一部をなすインターロック回路に供給される。このインターロック回路は、前記電子回路から所定のパラメータを受けて音響トランスデューサアセンブリ１０の動作状況を管理する。したがって、矛盾するトランスデューサアセンブリ１０や安定寿命が過ぎたトランスデューサアセンブリ１０が接続された場合にも、安全でない動作の可能性が排除される。
【００６８】
制御サブシステム４２はまた、ビデオカメラなどのカメラ４６とディスプレイ４８とを内蔵する組織改質制御コンピュータ４４を具える。音響トランスデューサアセンブリ１０は、好適にはＸ−Ｙ−Ｚポジショニングアセンブリ４９により自動的または半自動的に位置決めされる。あるいは、音響トランスデューサアセンブリ１０は、オペレータによりマニュアルで所望の位置に配置されてもよい。
【００６９】
本発明の好適な実施例によると、カメラ４６は、組織改質が行われる身体部分のイメージングを実行する。カメラによる患者の身体部分の映像が、リアルタイムでディスプレイ４８に表示されるのが好ましい。
【００７０】
オペレータが、改質する組織を含む領域４９の輪郭を指定してもよい。本発明の一実施例では、この領域４９の指定は、オペレータが患者の皮膚に輪郭５０でマーキングすることにより有効となり、この輪郭５０がカメラ４６により取得されディスプレイ４８に表示され、組織改質制御コンピュータ４４がこの領域内で音波ビームを位置決めするのに用いられる。コンピュータで演算された輪郭の値は、符号５２で示すようにディスプレイ４８に重ねられてもよい。代替的に、オペレータはデジタイザ（図示せず）などを用いて仮想的に皮膚上でマーキングしてもよく、これもまたディスプレイ４８にコンピュータ演算された輪郭値５２が作成される。
【００７１】
輪郭表示５２に加えて、本発明のシステムの機能はまた、通常は改質する組織を含む領域４９の外側であるが代替的に輪郭５０で指定される領域４９内に配置された外側の複数のマーカ５４を用いる。マーカ５４は視覚的に検出可能なマーカーであり、カメラ４６で明確に見えて捉えられ、ディスプレイ４８に表示される。マーカ５４は例えば身体の明瞭な部分といった自然解剖学上のマーカであり、あるいは、着色ステッカなどの人工マーカでもよい。これらのマーカは、組織改質中の身体の動きや再配置による輪郭５０で名目上規定された領域の変形に際し、システムを補助するよう好適に設けられている。好適には、トランスデューサアセンブリ１０もまた、カメラ４６で撮像されディスプレイ４８に表示される視覚マーカ５６を有する。
【００７２】
マーカ５４と５６は、通常コンピュータ４４で処理され、それぞれ演算されたマーカ表示５８、６０としてディスプレイ４８上に表示される。
【００７３】
衝撃波は、アポトーシス、壊死、蛋白質の化学的および／または物理的特性の変更、糖質の化学的および／または物理的特性の変更、糖蛋白の化学的および／または物理的特性の変更、の１以上を発生させることにより組織を改質する。
【００７４】
図２を参照すると、トランスデューサ１０と好適な電源・変調アセンブリ４０（図１）の部分の簡略化したブロック図であり、本発明の好適な実施例にかかる、期間中の（overtime）音波発生源からターゲットボリュームまでの音圧の好適な変化パターンを示す。図２に示すように、電源・変調アセンブリ４０は好適に、連続的な比較的低い振幅部分１０４から時間的に隔てられた連続的な比較的高い振幅部分１０２を有するよう調整された時間変動信号を生成する。比較的高い振幅部分１０２はそれぞれ好適に、ターゲットボリュームの衝撃波に対応する。
【００７５】
好適に、部分１０２と部分１０４の期間の関係は、１：２乃至１：２５０、より好適には１：５乃至１：３０、最も好適には１：１０乃至１：２０のデューティサイクルを生ずるものである。
【００７６】
好適には、信号発生器１００の出力としての最大のエネルギ配分の周波数帯は、５０ＫＨｚ乃至１０００ＫＨｚ、より好適には１００ＫＨｚ乃至５００ＫＨｚ、最も好適には１５０ＫＨｚ乃至３００ＫＨｚである。
【００７７】
好適に、信号発生器１００の出力は適切な増幅器１０６に供給され、この出力がインピーダンス整合回路１０８を介して音響トランスデューサ１０（図１）の入力となり、ここで受信される電気信号が対応する音波ビーム出力に変換される。図２に示すように、音波ビーム出力は、信号発生器１００の出力に対応して変調された時間変動信号を含み、すなわち、部分１０４に対応する連続的な比較的低い振幅部分１１４とは時間的に隔てられた、部分１０２に対応する連続的な比較的高い振幅部分１１２を有する。
【００７８】
比較的高い振幅部分１１２はそれぞれ、媒体の非一様な特性により、ターゲットボリューム１２（図１）において高調波の発生により少なくとも１ｄＢ減衰するよう伝搬中に変化された波形を有する。この高調波の発生により対応する波形がターゲットボリュームで生じ、符号１１６で示すように、衝撃波を生じる局所的な極度の圧力勾配を呈する「鋸歯」形状となる。
【００７９】
比較的低い振幅部分１１４は、処置の閾値以下の振幅であり、ターゲットボリューム１２に衝撃波を生成しない。
【００８０】
本発明の好適な実施例によると、信号発生器１００の出力は、伝搬非線形機械閾値（propagating non linear mechanical threshold）より上の振幅の１乃至１０００の連続的な衝撃波１０２、より好適には伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１００の連続的な衝撃波、最も好適には伝搬非線形機械閾値より上の振幅の１乃至１０の連続的な衝撃波を生じさせる。
【００８１】
本発明の好適な実施例によると、処置の過程においてターゲットボリュームに与えられる鋸歯波形の合計数は、１０００乃至１００，０００であり、より好適には１０，０００乃至５０，０００である。
【００８２】
図３Ａ、３Ｂを参照すると、通常動作時と誤動作時のそれぞれオペレータインタフェースディスプレイの表示を簡略化して描写した図である。図３Ａに示すように、通常動作時には、通常ディスプレイ４８は、典型的に輪郭表示５２（図１）で区切られた計算されたターゲット領域２００内の複数のターゲットボリューム１２（図１）を表示している。さらに、ディスプレイ４８は好適に１またはそれ以上の予めプログラムされた機能メッセージ２０２や状態メッセージ２０３を提供する。
【００８３】
多くのターゲットボリューム１２が、処置状態を示すべく異なる陰影で表示されている。例えば、符号２０４で示す陰影のないターゲットボリュームは、既に組織改質が済んだものである。符号２０５で示す黒いターゲットボリューム１２は、組織改質を行う線上の次のターゲットボリュームである。部分的に陰影のあるターゲットボリューム２０６は通常、一般に処置期間が不十分であることにより完全な組織改質には不十分に処置されたターゲットボリュームを示す。
【００８４】
十分な組織がなかったりその他の理由により処置されていないといった他の種類のターゲットボリュームを、適切な色または他の表現で示してもよく、これらを符号２０８や２１０で示す。
【００８５】
典型的な機能メッセージ２０２は、「衝撃波での処理中」や「このボリューム内の組織改質済み」などを含んでもよい。典型的な状態メッセージ２０３は、電力レベル、動作周波数、計算されたターゲット領域２００内のターゲットボリューム１２の数、組織改質を行うべき残りのターゲットボリューム１２の数、の表示を含んでもよい。
【００８６】
ディスプレイ４８はまた、好適にはイメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３（図１）から送られる音響画像から作成されるグラフィックな断面表示２１２を含むのが望ましい。表示２１２は好適に、様々な身体組織の断面を表示し、これに関連するターゲットボリューム１２の断面を表示する。
【００８７】
図３Ｂを参照すると、誤動作時にディスプレイ４８が予めプログラムされた警告メッセージ２１４を発している。
【００８８】
典型的な警告メッセージは通常、「音響接触不良」や「温度が高すぎる」ことによる衝撃波が生成されない表示を含む。この「温度が高すぎる」とのメッセージは通常皮膚組織に関し、あるいは、付加的にターゲットボリューム内外の月の組織やトランスデューサ１０（図１）の内部に関する場合があってもよい。
【００８９】
図４Ａ、図４Ｂはそれぞれ、患者の処置領域２００におけるターゲットボリューム１２の非均一な分布を示す患者の部分切り取り側面図である。図４Ａ、４Ｂは、身体の表面に対する位置や身体表面からの深さに関連して、ターゲットボリュームの密度がターゲット領域内で変化することを示している。
【００９０】
図５は、本発明の好適な実施例により製造され操作される組織改質システムの簡略ブロック図である。図１に関連して説明し図５に示すように、この音響組織改質システムは、ディスプレイ４８に出力する組織改質制御コンピュータ４４を具える。組織改質制御コンピュータ４４は好適に、皮膚温度センサ３４（図１）やトランスデューサ温度センサ３６（図１）からの入力と同様に、ビデオカメラ４６（図１）と、温度閾値が設定された温度測定ユニット３００から入力を受信する。温度測定ユニット３００は好適に、センサ３４と３６両方の出力を適切な設定閾値と比較し、いずれかの閾値を越えたら組織改質制御コンピュータ４４に提示する。本発明の特徴として、この温度設定閾値は、本発明による非熱式の組織改質機能とは反対の熱による細胞破壊機能を用いる場合に必要となる温度以下で選択されることがある。典型的な設定閾値は、皮膚温度センサが約３８°Ｃであり、トランスデューサ温度センサ３６が４０°Ｃである。
【００９１】
オペレータは、フェーズドアレイ１４の各圧電素子１５で生成される各音波ビームの焦点を調整して処置領域２００内のターゲットボリューム１２に音波ビームを発射する。各音響素子１５から照射される各音波ビームの焦点を調整すると、図３Ａ、３Ｂに関連して上述したように、各音響素子１５からのターゲットボリューム１２の距離が変化する。
【００９２】
組織改質制御コンピュータ４４はまた、トランスデューサ電気特性測定ユニット３０４からの入力を受ける音響接触監視ユニット３０２から入力を受けることが望ましい。トランスデューサ電気特性測定ユニット３０４は好適に、電源・変調アセンブリ４０（図１）から音響治療トランスデューサアセンブリ１３への出力を監視する。
【００９３】
トランスデューサ電気特性測定ユニット３０４は好適に、電源・変調器４０の出力を適切な設定閾値と比較し、設定閾値により設定された電力レベルを超えた場合に組織改質制御コンピュータ４４に提示する。本発明の特徴として、このパワー設定閾値は、ターゲットボリュームにおける細胞侵食破壊が生じる電力レベルより低い電力レベル閾値を規定するよう選択されることがある。この細胞侵食破壊が生じる電力レベル特性は、、本発明の機械的非侵食性の細胞改質機能で用いられる電力レベルより実質的に高い。
【００９４】
本発明の好適な実施例によると、電力レベル閾値は、組織侵食に要する電力レベルより実質的に低い。例えば、実験結果で水中での侵食閾値が少なくとも６００ワットである場合に、動作周波数は２５０ｋＨｚで電力レベルが１６０ワットとなる。ターゲットボリュームにおける細胞侵食破壊閾値は通常、水中での侵食閾値より高い電力レベルとされている。
【００９５】
代替的あるいは付加的に、音響接触監視ユニット３０２は、反響分析機能部３１４から入力を受けてもよい。
【００９６】
トランスデューサ電気特性測定ユニット３０４の出力はまた好適に電力メータ３０６に供給され、これが組織改質制御コンピュータ４４に出力を供給し、電源・変調アセンブリ４０にフィードバック出力を供給する。
【００９７】
組織改質制御コンピュータ４４はまた好適に、ともに反響・改質機能部３１４からの入力を受ける組織層特定機能部３１０および改質組織特定機能部３１２からの入力を受ける。反響・改質機能部３１４は、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３（図１）を動作させる音響イメージングサブシステム３１６からの音響イメージング入力を受ける。
【００９８】
組織改質制御コンピュータ４４は、音響治療トランスデューサ１３を動作させるべく電源・変調アセンブリ４０に出力を供給し、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３を動作させるべく音響イメージングサブシステム３１６に出力を供給する。位置決め制御ユニット３１８がまた、組織改質制御コンピュータ４４からの出力を受けて、音響治療トランスデューサ１３とイメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３とを具えるトランスデューサ１０を正確に配置すべく、Ｘ−Ｙ−Ｚ位置決めアセンブリ４９（図１）を駆動する。
【００９９】
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃを参照すると、ともに本発明の好適な実施例にかかる組織改質を実現する操作ステップを示す簡略化したフローチャートである。図６Ａに示すように、最初にオペレータは好適に、患者の身体に輪郭５０（図１）を描く。好適に、このオペレータはまた、患者の身体に定位マーカ（stereotactic markers）５４（図１）を貼り付け、トランスデューサ１０を配置し、輪郭５０内の所望の位置にマーカ５６を設ける。
【０１００】
カメラ４６（図１）が輪郭５０と、マーカ５４および５６を撮像する。好適には、輪郭５０とマーカ５４，５６はリアルタイムでディスプレイ４８に表示される。カメラ４６の出力は好適には、組織改質制御コンピュータ４４（図１）に設けられたメモリにも供給される。
【０１０１】
組織改質制御コンピュータ４４にはコンピュータ式追跡機能部が設けられるのが望ましく、これはカメラ４６の出力を用いて輪郭表示５２を計算し、これがオペレータのためにディスプレイ４８に表示される。このコンピュータ式追跡機能部はまた好適に、組織改質処置を行うターゲットボリュームの分布や密度を計算する。このターゲットボリュームの分布は、図４Ａ、４Ｂに示すように、身体の表面および身体表面からの深さの双方に関して非均一であってもよい。このコンピュータ式追跡機能部はまた好適に、ターゲットボリュームの座標を計算し、また処置中にカバーする合計量を計算する。
【０１０２】
好適には、オペレータはマーカ５４、５６の位置をディスプレイ４８で確認し、コンピュータ式追跡機能部が、対応するマーカ表示５８、６０を算出する。
【０１０３】
本発明の好適な実施例によると、コンピュータ式追跡機能部は、マーカ５４とマーカ表示５８を用いて輪郭表示５０に対する輪郭５０の表示を継続的に維持し、これにより例えば呼吸や患者が処置位置に出入りするといった他の動作などにより処置中に患者の身体が動いた場合にも、患者の身体に対するターゲットボリューム１２の表示が継続的に維持される。
【０１０４】
コンピュータ式追跡機能部は、処置する最初のターゲットボリュームと位置決め制御ユニット３１８（図５）を選択し、トランスデューサアセンブリ１０の必要な位置変更分を演算する。Ｘ−Ｙ−Ｚ位置決めアセンブリ４９がトランスデューサアセンブリ１０を選択したターゲットボリューム上に位置変更する。
【０１０５】
さらに図６Ｂを参照すると、トランスデューサアセンブリ１０の次の位置変更が示されており、組織改質制御コンピュータ４４は、選択したターゲットボリュームに対するトランスデューサアセンブリ１０のせいかくな位置決めを確認する。音響イメージングサブシステム３１６（図５）は、イメージング音響トランスデューササブアセンブリ２３を操作し、サブシステム３１６から反響・変調機能部３１４へ供給される出力を生成させる。
【０１０６】
反響・変調機能部３１４は、受信データを分析する。反響・変調機能部３１４からの出力に基づいて、組織位置特定機能部３１０が改質すべき組織を特定し、組織改質制御コンピュータ４４がターゲットボリュームと組織の一致を是認する。オペレータは、ターゲットボリュームの選択を確認し、電源・変調アセンブリ４０（図１）を動作させる。
【０１０７】
さらに図６Ｃに転ずると、以下の機能が提供されている：
トランスデューサ電気特性測定ユニット３０４は出力を音響接触監視ユニット３０２に供給し、これが好適には治療トランスデューサ１３の電流と電圧を分析することにより、患者との十分な接触が得られているかを判定する。この監視ユニット３０２の出力は、組織改質制御コンピュータ４４に供給される。
【０１０８】
トランスデューサ電気特性測定ユニット３０４は出力を電力メータ３０６に供給し、これが処置トランスデューサ１３から受ける電力の平均を算出する。この処置トランスデューサ１３から受ける平均電力が所定の電力レベル閾値を越えたら、電源・変調アセンブリ４０の動作が自動的に遮断される。図５に関連して上述したように、この電力レベル閾値は、ターゲットボリュームにおける侵食が生じないよう選択される。電源・変調アセンブリ４０の出力は、組織改質制御コンピュータ４４に供給される。
【０１０９】
皮膚温度センサ３４は、トランスデューサアセンブリ２３における皮膚の現在温度を測定し、これを温度測定ユニット３００に供給し、ここで皮膚の温度が対応する閾値温度と比較される。同様に、トランスデューサ温度センサ３６は、トランスデューサアセンブリ２３の現在温度を測定し、これを温度測定ユニット３００に供給し、ここでトランスデューササブアセンブリ２３の温度が対応する閾値温度と比較される。温度測定ユニット３００の出力は、組織改質制御コンピュータ４４に供給される。
【０１１０】
以下の４条件のいずれかが発生したら、電源・変調アセンブリ４０は自動的に処置トランスデューサ１３の動作を遮断する。以下の条件が生じなければ、電源・変調アセンブリ４０の自動動作が継続される。
１．処置トランスデューサ１３から受ける平均電力が所定の閾値を越えた場合
２．音響接触が不十分な場合
３．皮膚温度が閾値温度を超えた場合
４．トランスデューサ１３の温度が閾値温度を超えた場合
【０１１１】
図６Ｂに戻ると、電源・変調アセンブリ４０の自動動作中は、選択されたターゲットボリューム１２の処置期間全体にわたりトランスデューサ１０が安定しているか否かに拘わらず、ビデオカメラ４６が好適にターゲット領域を記録することに注意されたい。この場合であって、上記の４条件が発現しない場合、組織改質制御コンピュータ４４が、選択されたターゲットボリュームが処置されたことを確認する。組織改質制御コンピュータ４４のコンピュータ式追跡機能部は次に、さらなる処置すべきターゲットボリューム１２に向かう。
【０１１２】
しかしながら、もし、トランスデューサ１０が十分な期間安定しない場合、選択されたターゲットボリュームは、組織改質制御コンピュータ４４によって処置不十分であるとして指定される。
【０１１３】
複数のトランスデューサを用いることにより、複数のターゲットボリュームを連続的あるいは少なくとも部分的に同時に処置できることを理解されたい。
【０１１４】
また、複数のターゲットボリュームは少なくとも一部が重なっていてもよいことは明らかである。
【０１１５】
当業者であれば、本発明は上述した特定のものに限定されないことを理解できる。本発明の範囲は、上述した様々な特徴のコンビネーションやサブコンビネーションの両方を含み、同様に当業者が本明細書を読んでなす従来例にはない変形例や変更例をも含む。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】図１は、本発明の好適な実施例により製造され操作される非侵略性・非熱の組織改質装置の一般的な構成および動作を描写した簡略図である。
【図２】図２は、本発明の好適な実施例にかかる、期間中の（overtime）音波発生源からターゲットボリュームまでの音圧の好適な変化パターンを示す簡略化したブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、通常動作時と誤動作時のそれぞれオペレータインタフェースディスプレイの表示を簡略化して描写した図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、通常動作時と誤動作時のそれぞれオペレータインタフェースディスプレイの表示を簡略化して描写した図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂはそれぞれ、患者の処置領域におけるターゲットボリュームの非均一な分布を示す患者の部分切り取り側面図である。
【図５】図５は、本発明の好適な実施例により製造され操作される、非侵略性・非熱式の組織改質システムの簡略ブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の好適な実施例にかかる組織改質を実現する操作ステップを示す簡略化したフローチャートである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の好適な実施例にかかる組織改質を実現する操作ステップを示す簡略化したフローチャートである。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の好適な実施例にかかる組織改質を実現する操作ステップを示す簡略化したフローチャートである。
【図１】
2008529580.tif 000003
【図２】
2008529580.tif 000004
【図３Ａ】
2008529580.tif 000005
【図３Ｂ】
2008529580.tif 000006
【図４】
2008529580.tif 000007
【図５】
2008529580.tif 000008
【図６Ａ】
2008529580.tif 000009
【図６Ｂ】
2008529580.tif 000010
【図６Ｃ】
2008529580.tif 000011
【国際調査報告】
2008529580.tif 000012