(57)【要約】  音響障害物の存在を判定し、組織を治療する方法及び装置が開示される。当該方法及び装置は、超音波エネルギーを超音波トランスジューサから目標組織領域に対して放射することと、反射された超音波エネルギーを感知することと、超音波トランスジューサと目標組織との間に音響障害物が存在するかどうかを判定することと、音響障害物がない場合にHIFU処置を施すこととを含む。【選択図】図６Ａ
2011519666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療部位にある組織を治療する方法であって、本方法は、
超音波トランスジューサから超音波エネルギーを目標組織領域に放射するステップと、
反射された超音波エネルギーを感知するステップと、
音響障害物が前記超音波トランスジューサと前記治療部位との間に存在するかどうかを判定するステップと、
音響障害物が存在しない場合、HIFU処置を施すステップと、
を含み、
音響障害物の存在を、前記感知された反射超音波エネルギーから１つ又は複数の線画像を生成し、前記感知された反射超音波エネルギーの前記線画像に対するスペクトルを求め、前記音響障害物の存在を判定するために前記スペクトルを解析することによって判定する方法。
【請求項２】
前記線画像が、超音波画像のピクセル強度の値から生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ピクセル強度の値がグレイスケール値である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記スペクトルを解析し、前記音響障害物の存在を判定するステップは、選択されたスペクトル値を事前に選択された閾値と比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記選択されたスペクトル値が、前記トランスジューサから前記目標組織領域までの距離に関係しているk-空間値に対応する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
コントローラは、前記選択されたスペクトル値が、前記事前に選択された閾値未満である場合、音響障害物が存在しないと判定する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
コントローラは、前記選択されたスペクトル値が、前記事前に選択された閾値以上である場合、音響障害物が存在すると判定する、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記スペクトルが、前記線画像のフーリエ変換である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記フーリエ変換が高速フーリエ変換計算によって求められる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記フーリエ変換が正規化される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記スペクトルが自己回帰フィルタによって求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の線画像は、前記感知された反射超音波エネルギーに応じ、前記超音波トランスジューサによって生成される高周波電気信号に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ又は複数の線画像を平均することによって、前記１つ又は複数の線画像に対するスペクトルを求めるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記平均線画像に対して、フーリエ変換が実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記フーリエ変換が高速フーリエ変換計算によって求められる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記スペクトルが自己回帰フィルタによって求められる、請求項１３に記載の方法。  
【請求項１７】
HIFUによる治療予定の組織内の音響障害物の存在を検出する方法であって、本方法は、
反射超音波エネルギーを感知するステップと、
前記超音波トランスジューサと前記治療部位の間に音響障害物が存在するかどうかを判定するステップと、
を含み、
音響障害物の存在を、前記感知された反射超音波エネルギーから１つ又は複数の線画像を生成し、前記感知された反射超音波エネルギーの前記線画像に対するスペクトルを求め、前記音響障害物の存在を判定するために前記スペクトルを解析することによって判定する方法。
【請求項１８】
前記線画像が、超音波画像のピクセル強度の値から生成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ピクセル強度の値がグレイスケール値である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記スペクトルを解析し、前記音響障害物の存在を判定するステップが、選択されたスペクトル値を事前に選択された閾値と比較するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記選択されたスペクトル値が、前記トランスジューサから前記目標組織領域までの距離に関係しているk-空間値に対応する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
コントローラは、前記選択されたスペクトル値が、前記事前に選択された閾値未満である場合、音響障害物が存在しないと判定する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
コントローラは、前記選択されたスペクトル値が、前記事前に選択された閾値以上である場合、音響障害物が存在すると判定する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記スペクトルが、前記線画像のフーリエ変換である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記フーリエ変換が、高速フーリエ変換計算によって求められる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記フーリエ変換が正規化される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記スペクトルが自己回帰フィルタによって求められる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記１つ又は複数の線画像は、前記感知された反射超音波エネルギーに応じ、前記超音波トランスジューサによって生成される高周波電気信号に基づいて決定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記１つ又は複数の線画像を平均することによって、前記１つ又は複数の線画像に対するスペクトルを求めるステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
フーリエ変換が、前記平均線画像に対して実行される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記フーリエ変換が、高速フーリエ変換計算によって求められる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記スペクトルが、自己回帰フィルタによって求められる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
組織を治療する治療装置であって、本装置は、
プローブの少なくとも一部を覆う音響膜と、前記音響膜の背後に配置された超音波トランスジューサとを含むプローブであり、前記トランスジューサが、治療組織に超音波エネルギーを放射し、超音波エネルギーを感知するように構成されたプローブと、
前記トランスジューサに接続されるコントローラであり、前記トランスジューサを撮像モード及び治療モードで動作させ得るように構成され、前記トランスジューサと前記治療組織との間の音響障害物を検出し得るコントローラと
を含み、
前記コントローラが、感知された超音波エネルギーから１つ又は複数の線画像を生成し、前記感知された超音波エネルギーの線画像に対するスペクトルを求め、前記スペクトルを解析して音響障害物の存在を判定する装置。
【請求項３４】
前記コントローラが、前記撮像モードで動作し、当該モードにおいて、前記治療組織の少なくとも１つの画像が、前記トランスジューサによって感知される超音波エネルギーから得られる、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記コントローラが、前記治療モードで動作し、当該モードにおいて、複数の治療部位が前記トランスジューサを使用するHIFU治療によって治療される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記コントローラが、選択されたスペクトル値を事前に選択された閾値と比較することによって、前記音響障害物を検出することができる、請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記線画像が、超音波画像のピクセル強度の値から生成される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記ピクセル強度の値がグレイスケール値である、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記線画像が、前記感知された反射超音波エネルギーに応じ、前記超音波トランスジューサによって生成される高周波電気信号に基づいて決定される、請求項３３に記載の装置。
【請求項４０】
前記選択されたスペクトル値が、前記トランスジューサから前記目標組織領域までの距離に関係しているk-空間値に対応する、請求項３６に記載の装置。
【請求項４１】
前記コントローラが、フーリエ変換計算を実行することによって、前記１つ又は複数の線画像の前記スペクトルを求める、請求項３６に記載の装置。
【請求項４２】
前記フーリエ変換が、高速フーリエ変換計算によって求められる、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記コントローラが、自己回帰フィルタによって前記１つ又は複数の線画像の前記スペクトルを求める、請求項３３に記載の装置。
【請求項４４】
前記コントローラが、前記選択されたスペクトル値が前記事前に選択された閾値以上である場合に、前記音響障害物の存在を検出する、請求項３６に記載の装置。
【請求項４５】
前記コントローラが、前記選択されたスペクトル値が前記事前に選択された閾値未満である場合に、前記音響障害物の存在を検出しない、請求項３６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
本出願は、米国特許法第119条（e）に従い、2008年５月６日出願の米国特許仮出願第61/050,749号による優先権を主張し、本明細書で引用される文献を含め、参照により、全体をここに組み込んだものとする。
【０００２】
発明の分野
本発明は、病変組織の非侵襲的治療の方法及び装置に関し、特に、本発明は、高密度焦点式超音波（HIFU）を用いた病変組織の治療方法及び治療装置に関する。本発明はまた、病変組織の治療中に存在するかもしれない音響障害物を検出する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
これまで、除去、破壊、または別の方法でその成長を最小限に抑えるべき癌などの病変組織を含む組織の治療のために、幾つかの技術が使用されている。病変組織を治療する１つの方法は、外科的な切除である。しかし、外科的切除は、侵襲的であり、そして、時間がかかり且つ手間がかかる場合がある。外科的療法は、重篤な合併症、例えば麻酔による合併症を引き起こす場合がある。こうして、同程度又はより良い効果のより包括的で非侵襲的治療技術が求められている。
【０００４】
病変した前立腺組織を治療する別の方法に放射線がある。しかし、放射線療法は、病変組織と一緒に、隣接する正常な組織を破壊又は損傷する可能性がある。このため、より洗練された選択的な治療技術が求められている。
【０００５】
病変した前立腺組織を治療する別の方法に冷凍アブレーションがある。しかし、冷凍アブレーションは、インポテンスを引き起こす可能性がある。このため、この有害な欠点を有しない同程度又はより良い効果のある治療技術が求められている。
【０００６】
高密度焦点式超音波（HIFU）は、非侵襲的に病変組織を治療できる安全な方式であることが示されてきた。たとえば、HIFUは前立腺癌、腎臓癌、及び精巣癌を治療するのに使用されている。HIFUを施すために使用されるシステム例は、米国インディアナ州46226、インディアナポリス、ペンドルトンウエイ、3940に位置するフォーカスサージェリー(Focus Surgery)社から入手できるSonablate（登録商標）500(SB500)システムである。
【０００７】
前立腺の治療中、プローブと直腸壁間、例えばプローブの音響膜と直腸壁間の気泡又は直腸壁の石灰化が、HIFUエネルギーの伝播が治療部位に十分に送達されるのを阻害するおそれがあることが知られている。さらに、このような音響障害物が存在する場合、HIFUエネルギーの照射によって、直腸壁の損傷、例えば直腸尿道フィステルが引き起こされる場合がある。従来、医師は、音響障害物の徴候として超音波画像の多重反響に気付くように訓練されている。直腸壁の不必要な損傷を回避するために、直腸壁近傍の音響障害物を検出する自動化された方法に対するニーズがある。
【０００８】
HIFUを施すのに使用されるシステムのさらに例示的な実施形態は、「組織治療の方法及び装置」(Method and Apparatus for Treatment of Tissue)という名称の2005年７月８日に出願の米国特許出願公開第2007/0010805(A1)号明細書、米国特許第5,117,832号、「超音波フェーズドアレイ」(Ultrasound Phased Arrays)という名称の2005年３月２日に出願の米国特許出願公開第2005/0240127号明細書、米国特許第5,762,066号、米国特許第5,036,855号、米国特許第5,492,126号、米国特許第6,685,640号、そして、米国特許第5,993,389号(総称して「HIFU特許」)に開示されており、これらすべての開示は、全体として参照によってここに明確に組み込んだものとする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、組織をHIFU治療で治療する方法を提供する。超音波トランスジューサは、目標の組織領域に対して超音波エネルギーを放射し、反射超音波エネルギーを感知する。反射超音波エネルギーは解析され、音響障害物があるかどうかが判定される。音響障害物が検出されない場合、HIFU治療が組織領域に施される。
【００１０】
他の実施形態において、本発明は、感知された反射超音波エネルギーから１つ又は複数の線画像を生成することによって音響障害物の存在を判定し、感知された反射超音波エネルギーの線画像に対するスペクトルを求めてスペクトル解析し、音響障害物の存在を判定する。一例においては、音響膜が、目標組織に接触するように膨らむ。前記組織は、患者の直腸壁である。別の例では、感知された反射超音波エネルギーのスペクトルを求めるステップが、感知された反射超音波エネルギーのフーリエ変換を求めるステップを含む。その変形形態では、スペクトルは正規化される。さらなる例では、トランスジューサから組織成分経由で治療部位に超音波エネルギーを送り、トランスジューサによって反射超音波エネルギーを時間関数として感知するステップが複数回繰り返され、複数の画像線（線画像）を含む画像が形成される。感知された反射超音波エネルギーのスペクトルを求める前に、複数の画像線（線画像）が選択され、代表的な画像線が決定される。次に、代表的な画像線（線画像）が、感知された超音波エネルギーのスペクトルを求めるのに使用される。その変形形態の場合、代表的な画像線（線画像）は、選択された複数の画像線（線画像）の平均である。また更なる一例において、スペクトルは自己回帰フィルタによって求められる。さらに別の一例においては、音響障害物が存在する場合、治療部位のHIFU治療は中止される。さらに更なる別の一例においては、音響障害物が存在しない場合、治療部位のHIFU治療が可能となる。
【００１１】
別の実施形態において、本発明は、少なくともプローブの一部を覆う音響膜と、当該音響膜の背後に配置される超音波トランスジューサとを備えるプローブを含む、組織を治療する治療装置を提供する。超音波トランスジューサは、超音波エネルギーを放射し、超音波エネルギーを感知するように構成される。コントローラは、後述するように、反射信号に対して特定の信号処理機能を実行する。当該機能は、コントローラだけで又は別の処理装置と協働するコントローラにより実現される。コントローラは、トランスジューサを撮像モードと治療モードで作動させるように構成され、治療モードでは、複数の治療部位が、トランスジューサを使用するHIFU治療により治療される。コントローラは、少なくとも１つの画像のスペクトルを求め、スペクトルの値を閾値と比較することによって音響障害物の存在を検出するように構成される。前記値が閾値を上回る場合、音響障害物が存在する。一例においては、コントローラは、音響障害物の検出に基づいて、治療モードでトランスジューサを作動させないように、さらに構成される。別の一例では、前記値が閾値と比較され、前記値が閾値を上回る場合、音響障害物が検出される。
【００１２】
本明細書で説明する技術、方法、装置は、一般に組織治療に適用可能であるが、本説明は、主として、良性前立腺肥大症(ＢＰＨ)及び前立腺癌を含む前立腺組織の治療に焦点を合わせている。しかし、開示される装置及び方法は、胸部、脳、肝臓、及び腎臓の癌を含む、局所的又は巣状（focal manner）に現われる広範囲の疾病の局在診断と治療に応用できる。ここに説明するように、開示の装置は、経食道プローブ、腹腔鏡プローブ、または経腟プローブにとってアクセスし易い限局性疾患に特に有用な腔内(intracavity)プローブを使用する。このような疾病には、食道癌、気管と尿道の癌、胃と十二指腸の潰瘍、及び膵臓癌が含まれる。さらに、本発明による経腟プローブは、類線維腫の治療及び子宮内膜除去と同様に、通院患者ベースの低侵襲的避妊手術を提供する。さらに、複数の焦点距離を有するトランスジューサの場合、血管を選択的に標的として、内出血の凝血と焼灼を行うことができる。
【００１３】
本明細書では、用語“HIFU治療(therapy)”を、トランスジューサの焦点又は焦点の近傍にある組織部分への高密度焦点式超音波の供給として規定する。トランスジューサは、多数の焦点を有してもよく、かつHIFU治療は、単一焦点トランスジューサ、単一トランスジューサタイプ、又は単一の超音波周波数に限定されていないことは理解されるべきである。本明細書では、用語“HIFU処置(treatment)”を、１つ又は複数のHIFU治療の集合体と規定する。HIFU処置は、施された又は施される予定のHIFU治療の全てでもよいし、施された又は施される予定のHIFU治療の部分集合でもよい。本明細書では、用語“HIFUシステム”を、少なくとも、HIFU治療を実施できるシステムとして規定する。
【００１４】
当業者にとって、本発明のさらなる特徴は、現在認識している本発明を実施する最良の形態を例示する具体的実施形態の以下の詳しい説明を考慮すると、明らかになる。
【００１５】
図面の詳しい説明では、特に添付の図が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の例示的なHIFUシステムの概略図である。本HIFUシステムは、患者の組織を撮像し、そして、HIFUシステムのトランスジューサの焦点又は焦点の近傍にある少なくとも組織の一部に対してHIFU治療を実施することができる。
【図２】図１のHIFUシステムの例示的な実施形態である。
【図３】音響障害物がない場合に受信される応答と音響障害物がある場合に受信される応答を対比する画像例である。
【図４】直腸壁と前立腺を含む一方で、トランスジューサ近傍には音響障害物を含まない治療領域の一部の線画像例と、直腸壁と前立腺を含むと共に、トランスジューサ近傍に音響障害物を含む治療領域の一部の線画像例とを表すグラフである。
【図５】直腸壁と前立腺を含む一方で、トランスジューサ近傍には音響障害物を含まない治療領域の一部の線画像例と、直腸壁と前立腺を含むと共に、トランスジューサ近傍には音響障害物を含む治療領域の一部の線画像例とを表すグラフである。
【図６Ａ】プローブ、トランスジューサ及びプローブの一部を覆う音響膜と共に表される患者の直腸と、図１のHIFUシステムの説明である。
【図６Ｂ】トランスジューサ近傍に位置する音響障害物を、音響膜と直腸の直腸壁の間に例示的に示す図6Aの説明である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１つの例示的なHIFUシステム100を図１に示す。HIFUシステム100は、トランスジューサ部材104を有するプローブ102と、位置付け部材106と、プローブ102と位置付け部材106に操作可能に連結されたコントローラ108と、ユーザ入力デバイス110（キーボード、トラックボール、マウス、及び／又はタッチスクリーンなど）と、ディスプレイ112とを含む。プローブ102は、位置付け部材106経由で、操作可能にコントローラ108に接続されている。しかし、ライン105で示すように、プローブ102は、コントローラ108と直接接続してもよい。位置付け部材106は、トランスジューサ部材104を方向113，114に沿って直線的に位置付け、方向115，116に角度的に位置付けるよう構成されている。
【００１８】
トランスジューサ部材104は、組織10の領域の間近に位置付けられる。前立腺の場合、トランスジューサ104は、プローブ102を直腸に挿入することによって、前立腺の間近に位置付けられる。一例が図6Aに示されており、トランスジューサ部材104が患者の直腸壁323の近傍に置かれている。
【００１９】
トランスジューサ部材104は、位置付け部材106によって移動され、コントローラ108により少なくとも１つの治療領域12を含む少なくとも組織10の一部を撮像して、少なくとも１つの治療領域12内の組織の一部をHIFU治療するように制御される。
【００２０】
HIFUシステム100は、少なくとも一部の組織10が撮像される撮像モードと、治療部位14等の少なくとも１つの治療領域内の一部の組織10をHIFU治療する治療モードで動作し得る。治療領域12は、HIFU処置中に治療される１つ又は複数の組織部分として規定される。治療領域12は、例示的に、１つの連続領域として示されている。しかし、治療領域は、２つ以上の離れた領域を含んでよい。一例において、2005年７月８日出願の米国特許出願公開第2007/0010805(A1)号明細書に説明されているように、治療領域12は、治療セグメント等の複数のサブ治療部分を含む。当該明細書の開示は、参照によって、本明細書に明示的に組み込んだものとする。
【００２１】
一実施形態においては、トランスジューサ部材104は、単結晶２素子のトランスジューサである。一の例示的トランスジューサが米国特許第5,117,832号に開示されており、その開示は参照によって本明細書に明示的に組み込んだものとする。好適な実施形態においては、トランスジューサ104は、組織10の少なくとも一部を撮像し、治療領域12内の組織10の少なくとも一部に対してHIFU治療を実施することができる。
【００２２】
しかし、本発明は、実装されるトランスジューサのタイプに限定されない。むしろ、単一焦点又は多焦点を有する様々なトランスジューサの形状及び関連の制御機器が使用されてよく、「超音波フェーズドアレイ」という名称の2005年３月２日に出願の米国特許出願公開第2005/0240127 (A1)号明細書に開示されているトランスジューサなどの、フェーズドアレイであるトランスジューサを含む。当該明細書の開示は、参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。更なる例示的トランスジューサ及び関連の制御機器は、米国特許第5,762,066号、第5,036,855号、第5,492,126号、及び第6,685,640号に開示されており、各々の開示は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【００２３】
一実施形態においては、プローブ102の一部は、音響膜103によって覆われている。音響膜103は、音響膜103の内部に流体を入れることによって、その外形寸法が増加する伸張可能な膜である。一実施形態においては、流体は、水又は一般的な音響透過材であって、容器又は冷却装置によって供給される。流体は、音響膜103を拡大するだけでなく、トランスジューサ104の近傍から熱を除去するために用いることもできる。一の実施形態においては、図6Aで示すように、音響膜103は、直腸壁323のような組織成分などの周囲組織に接触又はほぼ接するように膨らまされる。一の実施形態においては、音響膜103は、プローブ102の先端を覆うように配置され、Ｏ−リングで封止された、水で満たされるコンドームである。音響膜の例と、HIFUシステムの他の各部分と関係する音響膜の動作例の詳細が、米国特許第5,762,066号、及び第5,993,389号に与えられており、これらの開示のそれぞれは、参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。
【００２４】
一の実施形態において、コントローラ108は、本明細書で述べられる１つ又は複数の方法を実行するように構成される。一の実施形態において、コントローラ108で実行される各方法の少なくとも一部は、ソフトウエア109の一部として提供される。一の実施形態において、「組織治療方法及び装置」という名称の2005年７月８日に出願の米国特許出願公開第2007/0010805(A1)明細書に開示されているHIFUシステムを修正し、本開示の教示を取り込んでよい。米国特許出願公開第2007/0010805(A1)明細書の開示は、参照により明示的に本明細書に組み込まれる。
【００２５】
図２を参照すると、例示的なHIFUシステム200、すなわち米国インディアナ州46226、インディアナポリス、ペンドルトンウエイ、3940にあるフォーカスサージェリー(Focus Surgery)社から入手できるSonablate（登録商標）500HIFUシステムが示されている。HIFUシステム200は、コントローラとその関連ソフトウエア等、コントローラ（図示せず）を収容又は保持するコンソール202と、組織10のハードコピーイメージとレポートの両方又はいずれか一方を提供するプリンター204と、キーボード、トラックボール及び/又はマウスなどのユーザ入力デバイス206と、ユーザに対して組織10の画像とソフトウエアオプションとを表示する、カラーディスプレイなどのディスプレイ208とを含む。さらに、トランスジューサ部材（図示せず）と位置付け部材（図示せず）とを含むプローブ210が示されている。コンソール202に接続されている多関節プローブアーム212も示されている。多関節プローブアーム212は、プローブ210を正しい方向に保持する。冷却装置214も示されている。一実施形態においては、冷却装置214は、プローブ210のトランスジューサ部材用の熱交換器を有する水槽を提供し、HIFU処置中におけるトランスジューサ部材から熱を能動的に除去する。
【００２６】
一実施形態において、HIFUシステム100は、HIFU処置の結果として生じたものでない（高エコー像ではない）、HIFUエネルギーの伝播経路上の音響障害物の存在を検出するように構成される。前立腺を治療する場合、例示された音響障害物820（図6Bを参照）には、プローブ102と直腸壁323間の気泡又は直腸壁自体にある石灰化物が含まれる。音響障害物の存在は、HIFU治療中に予定の治療部位14に届くHIFUエネルギー量を遮断するか又は少なくとも著しく制限する。同様に、音響障害物の存在は、障害物を透過してその背後の組織を撮像できる量の超音波エネルギーを遮断するか又は著しく制限する。このように、音響障害物は、HIFUシステム100の撮像能力とHIFUシステム100によって提供されるHIFU治療の効果の両方を制限する可能性がある。さらに、HIFUセラピーの場合、直腸壁323等の障害物近傍の組織は、HIFUエネルギーの照射によって、意図せず損傷を受ける場合がある。
【００２７】
既知のように、超音波撮像においては、音響信号が媒質へ伝達され、超音波信号の一部が媒質部分から元の方向へ反射され、トランスジューサにより受信される。これら反射信号の大きさは、反射を起こす媒質部分の特性による。トランスジューサ近傍の音響障害物の場合、音響信号の大部分は、音響障害物によって反射され、トランスジューサに戻る。この大きな反射信号の一部は、トランスジューサによって反射され、媒質へ戻る。当該信号は、前述した音響障害物によって再度反射される。音響障害物とトランスジューサ間の音響信号の行き来による跳ね返りは、トランスジューサと障害物の間の距離に相当する時間間隔で、ほぼ周期的な音響信号を発生する。この反復的なパターンを使用して、音響障害物の存在を検出してよい。
【００２８】
図３を参照すると、超音波画像400が示されている。超音波画像が一旦得られると、その一部分又は部分画像は、ほぼ予定された治療部位か、HIFUエネルギーによって丁度治療された治療部位に対応する画像から抽出される。一の実施形態において、画像及び部分画像は、トランスジューサと所定の治療部位間の軸線上の配置(on-axis configuration)に対応する。部分画像は、治療部位の広がりにほぼ相当するピクセルの複数ライン又は複数列（columns）に対応するように選択される。各ライン又は列に対応するピクセルの強度値は、平均化され、線画像を生成する。当該線画像は、時間関数としての平均強度値を与える。画像400は、音響障害物が周囲組織と音響膜103との界面にない第１の領域402と、音響障害物が音響膜103の界面にある第２の領域404を含む。ライン406とライン408は、それぞれ、領域402と領域404にある画像400の１つ又は複数の画像線を表すように示されている。ライン406と408は、単一の線画像又は複数の線画像の代表的な線画像を表してよい。一の実施形態において、線画像は、感知された反射超音波エネルギーを処理することによって生成される。別の実施形態において、代表的な線画像は、複数の線画像の平均である。
【００２９】
図４を参照するに、線画像406と408のグレイスケール値が、表されている。0cmの深さは、図３の画像400の底に対応する。図４に見ることができるように、線画像406は強い反復的なパターンを示さない。線画像408は、強い反復的なパターン、すなわち、領域410、412、414、及び416を示す。図４に注記されているように、直腸壁323はトランスジューサ104から1.3cmに位置する。2005年7月8日出願の米国特許出願公開第2007/0010805(A1)号明細書に説明されているように、これらの領域の間隔を使用して、音響膜103と直腸壁323間の界面にある音響障害物820の存在を検出してよい。当該明細書の開示は、参照によって本明細書に明確に組み込まれる。
【００３０】
図５を参照するに、音響障害物820の存在を検出する別の方法が、例示されている。図５には、２つの線画像416と418が示されている。線画像416は、線画像406に関係付けられ、そして、線画像418は、線画像408に関係付けられている。線画像416と418は、それぞれ、線画像406と408のスペクトルを示している。図の例では、このスペクトルは、それぞれの画像406と408のフーリエ変換であり、正規化されている。フーリエ変換は、高速フーリエ変換プログラムを通じ、コントローラによって求めてよい。
【００３１】
スペクトルは、解析され、音響障害物820の有無を判定する。図５の横座標軸は、k-空間(k-space)として知られ、1/s（時間単位として）または1/cm（距離単位として）に対応する。図４に関して述べたように、直腸壁323の位置は1.3cmである。それ故に、直腸壁323に対応するk-空間値は、0.77（1/cm）である。
【００３２】
図５で示すように、音響障害物に対応していない線画像416は、ライン426によって表される閾値0.5より下にある値422を有する。0.5の値に一致するようにライン426が示されているが、ライン426、従って閾値が、0.5より高くてもより低くてもよいことは理解されるべきである。音響膜103と直腸壁323間にある音響障害物820に対応する線画像418は、ライン426によって表される閾値を越える値424を有する。  
線画像416を解析する場合、コントローラは、値422を閾値と比較する。値422が閾値より下にあるので、コントローラは音響障害物が存在しないと判定する。それ故に、HIFU治療を実行してよい。線画像418を解析する場合、コントローラは、値424を閾値と比較する。値424が閾値以上であるので、コントローラは音響障害物820が存在すると判定する。それ故に、HIFU治療を、実行しなくてよい。これに対応して、ブロック866によって表されるように、HIFUシステム100は、音響障害物の存在のために撮像又は処置を中断する場合がある。
【００３３】
この時点で、HIFUシステム100は、単に所定の時間待ち、続いて、治療領域12の部分の再撮像を試みてよい。あるタイプの音響障害物、例えば、プローブ102の挿入中に導入されるか又は患者の鼓腸によって発生する気泡などは、一過性の音響障害物である。他のタイプの音響障害物、例えば、直腸壁323の石灰化物などは、一般に永久的な音響障害物である。
【００３４】
一過性の音響障害物の場合、音響障害物は、プローブ102から移動するか、プローブ102を動かすことによって除去されるか、または、直接医師の介在によって除去される場合がある。永久的な音響障害物の場合、患者は、HIFU治療の良い候補とは考えられない、又は、治療領域12の遮られた部分は単にHIFU治療によっては治療されない。フェーズドアレイトランスジューサが使用される一の実施形態において、治療領域12の遮られた部分は、トランスジューサを並進させるか、トランスジューサの対向する開口を活動化して軸外れの位置から遮られた部分を治療することによって治療してよい。例示的なフェーズドアレイトランスジューサは、2005年３月２日出願の米国特許出願公開第2005/0240127(A1)号明細書に示されており、その開示は、参照によって明確に本明細書に組み込まれる。
【００３５】
一の実施形態において、音響障害物法は、画像から一組の線画像を抽出するステップを含む。次に、抽出された一組の線画像は、一緒にして平均化される。平均線画像のスペクトル特性が求められる。一例では、平均線画像に対して、フーリエ変換が実行される。一例では、自己回帰フィルタが使用され、平均線画像のスペクトル特性が求められる。線画像のスペクトルは、直腸壁の位置の逆数に対応するk-空間値において解析される。直腸壁の位置の逆数に対応するk-空間値におけるスペクトルの値は、それから閾値と比較される。その位置のスペクトル値が閾値を上回る場合、音響障害物が存在する。音響障害物がもはや検出されなくなるまで、HIFUシステムは、HIFU治療の実施を阻止される。
【００３６】
本明細書に記載された音響検出方法は、１つ又は複数の画像の１つ又は複数のピクセルの強度の値に基づいて、さもなければそれらの強度の値を利用して、音響特徴を検出する、音響特徴を分類する、及び／又は１つ又は複数の治療法を決定する。この１つ又は複数の画像のピクセルの強度の値は、検出される音響エネルギーに応じてトランスジューサが生成する高周波電気信号に基づいている。それゆえ、一の実施形態では、本明細書に記載された方法は、画像ピクセルの強度の値の代わりに、高周波信号自体又はそれらを調整した様々な形態に基づいてよい。
【００３７】
特定の例示的実施形態を参照して、本発明を詳細に説明したが、以下の特許請求の範囲に記述され規定される本発明の精神及び範囲内において変更及び修正が可能である。
【図１】
2011519666.tif 000003
【図２】
2011519666.tif 000004
【図３】
2011519666.tif 000005
【図４】
2011519666.tif 000006
【図５】
2011519666.tif 000007
【図６Ａ】
2011519666.tif 000008
【図６Ｂ】
2011519666.tif 000009
【国際調査報告】
2011519666.tif 000010