(57)【要約】  本発明は、腫瘍といった対象物３にエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置に関する。エネルギー適用要素表現は、エネルギーを適用するエネルギー適用部分を含む切除針といったエネルギー適用要素５とセンシング部分７とを表す。対象物３に対するエネルギー適用要素５の配置は、エネルギー適用要素表現により規定されるエネルギー適用要素５に対するエネルギー適用部分及びセンシング部分７の位置に基づき、及びオブジェクト表現に基づき決定される。エネルギーの適用は、所望するように実行されるよう計画されるだけでなく、対象物及び／又は対象物の周囲が所望するように検出可能であるよう計画される。こうして、計画手順は改良されることができる。
2014525778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置であって、
前記対象物のオブジェクト表現を提供する対象物提供ユニットと、
エネルギー適用要素を表すエネルギー適用要素表現を提供するエネルギー適用要素提供ユニットであって、前記エネルギー適用要素が、前記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分と、前記対象物及び前記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成するセンシング部分とを含む、エネルギー適用要素提供ユニットと、
前記エネルギー適用要素表現により規定される前記エネルギー適用要素に対する前記エネルギー適用部分及び前記センシング部分の位置に基づき、及び前記オブジェクト表現に基づき、前記対象物に対する前記エネルギー適用要素の配置を決定する配置決定ユニットとを有する、エネルギー適用計画装置。
【請求項２】
前記配置決定ユニットが、前記配置として、前記対象物に対する前記エネルギー適用要素の位置及び方向を決定するよう構成される、請求項１に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項３】
前記エネルギー適用計画装置が、予想されるエネルギー影響ゾーンの間の割当てを提供するエネルギー影響割当て提供ユニットを有し、前記ユニットは、エネルギーの印加により影響される前記対象物のゾーンの予想される形状及び予想されるサイズと更なるエネルギー適用パラメータとを規定し、前記配置決定ユニットが、前記オブジェクト表現及び前記提供された割当てに基づき、前記エネルギー適用部分の位置と更なるエネルギー適用パラメータとを決定することにより、前記エネルギー適用要素の位置を決定するよう構成される、請求項２に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項４】
前記配置決定ユニットが、前記エネルギー適用部分の位置を決定することにより及び更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、前記エネルギー適用要素の位置を決定するよう構成され、前記オブジェクト表現が、前記提供された割当て、前記エネルギー適用部分の位置及び前記更なるエネルギー適用パラメータにより規定される前記エネルギー影響ゾーンにより完全に覆われる、請求項３に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項５】
前記配置決定ユニットが、前記エネルギー適用要素の方向を決定するよう構成され、前記オブジェクト表現を囲む提供された安全マージンは、前記センシング部分により検出可能である、請求項２に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項６】
前記配置決定ユニットが、
前記エネルギー適用部分の複数の位置を決定することにより、及び前記エネルギー適用部分の複数の位置に対応する複数の更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、前記エネルギー適用要素の複数の位置と、
前記エネルギー適用要素の複数の位置に関する前記エネルギー適用要素の複数の方向とを決定するよう構成され、
前記オブジェクト表現が、前記提供された割当て、前記エネルギー適用部分の複数の位置及び前記複数の更なるエネルギー適用パラメータにより規定される複数のエネルギー影響ゾーンにより完全に覆われ、
前記オブジェクト表現を囲む提供された安全マージンは、前記センシング部分により検出可能である、請求項３に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項７】
前記配置決定ユニットが、前記エネルギー適用要素の複数の位置及び方向のシーケンスを決定するよう構成され、決定された第１の位置、決定された第１の方向及び決定された第１のエネルギー適用パラメータに基づき、前記対象物にエネルギーを適用することにより生成されるエネルギー影響ゾーンが、前記センシング部分により検出可能であり、一方、前記エネルギー適用要素は、決定された第２の位置及び決定された第２の方向にある、請求項６に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項８】
前記対象物提供ユニットが、前記対象物に含まれる又は隣接する損傷領域を示すよう構成され、前記損傷領域では、前記エネルギーの適用が弱められることが予想され、前記配置決定ユニットは、前記エネルギー適用要素の方向を決定するよう構成され、前記損傷領域が、前記センシング部分により検出可能である、請求項２に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項９】
前記対象物提供ユニットが、前記対象物に含まれる又はこの周りの禁止領域を示すよう構成され、前記禁止領域では、前記エネルギー適用要素が配置されることが許可されず、前記配置決定ユニットは、前記エネルギー適用要素の方向を決定するよう構成され、前記エネルギー適用要素が、前記禁止領域内に配置されない、請求項２に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項１０】
前記エネルギー適用計画装置は、前記生成されたセンシング信号に基づき、前記対象物及び前記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を決定する特性決定ユニットを有する、請求項１に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項１１】
前記エネルギー適用計画装置が、切除手順を計画するよう構成され、前記特性決定ユニットは、前記生成されたセンシング信号に基づき、前記対象物及び前記対象物の周囲の少なくとも一方の検出された部分が切除されたかどうかを決定するよう構成される、請求項１０に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項１２】
前記配置決定ユニットが、前記オブジェクト表現と、前記対象物及び前記対象物の周囲の少なくとも一方の前記決定された特性とに基づき、前記対象物に対する前記エネルギー適用要素の前記決定された配置を修正するよう構成される、請求項１０に記載のエネルギー適用計画装置。
【請求項１３】
対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用装置であって、
前記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用要素であって、前記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分と、前記対象物及び前記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成するセンシング部分とを含む、エネルギー適用要素と、
請求項１に記載されるエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置とを有する、エネルギー適用装置。
【請求項１４】
対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画方法において、
対象物提供ユニットにより前記対象物のオブジェクト表現を提供するステップと、
エネルギー適用要素提供ユニットによりエネルギー適用要素を表すエネルギー適用要素表現を提供するステップであって、前記エネルギー適用要素が、前記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分と、前記対象物及び前記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成するセンシング部分とを含む、ステップと、
配置決定ユニットにより、前記エネルギー適用要素表現により規定される前記エネルギー適用要素に対する前記エネルギー適用部分及び前記センシング部分の位置に基づき、及び、前記オブジェクト表現に基づき、前記対象物に対する前記エネルギー適用要素の配置を決定するステップとを有する、方法。
【請求項１５】
対象物にエネルギーの適用を計画するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、請求項１４に記載される方法を実行させるための、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、対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置、エネルギー適用計画方法、及びエネルギー適用計画コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ２０１１／００１５６２８Ａ１号は、患者における組織塊を除去するため、切除手順を計画する装置を開示する。組織塊が患者において特定され、組織塊を含む初期の計画的なターゲットボリュームの画像表現が生成される。初期の計画的なターゲットボリュームは、切除ボリュームを囲む楕円テンプレートにおいて記入される。切除ボリューム及び初期の計画的なターゲットボリュームを囲む楕円テンプレートの短軸は、それらが切除ボリュームを囲む楕円テンプレートの長軸に大きさにおいて等しくなるまで、スケールアップされる。こうして、スケール化された計画的なターゲットボリュームを含む、囲み球体が生成される。ルックアップテーブルにおいて、囲み球体を覆う最小数の球形の切除領域を持つ事前計算された切除ソリューションが、特定され、球体上にオーバレイされる特定された事前計算された切除ソリューションのグラフィカル表現が、ユーザに出力される。
【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、エネルギーの適用の計画が改善されることができるような、対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置、エネルギー適用計画方法、及びエネルギー適用計画コンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の側面において、対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置が与えられ、この装置は、
上記対象物のオブジェクト表現を提供する対象物提供ユニットと、
エネルギー適用要素を表すエネルギー適用要素表現を提供するエネルギー適用要素提供ユニットであって、上記エネルギー適用要素が、上記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分と、
上記対象物及び上記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成するセンシング部分とを含む、エネルギー適用要素提供ユニットと、
上記エネルギー適用要素表現により規定される上記エネルギー適用要素に対する上記エネルギー適用部分及び上記センシング部分の位置に基づき、及び上記オブジェクト表現に基づき、上記対象物に対する上記エネルギー適用要素の配置を決定する配置決定ユニットとを有する。
【０００５】
配置決定ユニットが、エネルギー適用要素に対するエネルギー適用部分の位置だけでなく、エネルギー適用要素に対するセンシング部分の位置にも基づき、対象物に対するエネルギー適用要素の配置を決定するよう構成されるので、エネルギーの適用を計画する間、対象物に対するセンシング部分の位置が、考慮されることができる。これは、エネルギーの適用を計画することを可能にする。その結果、エネルギーの適用が所望するように実行されるだけでなく、対象物及び／又は対象物の周囲が所望するように検出可能である。こうして、計画手順は、改良されることができる。
【０００６】
対象物は好ましくは、腫瘍であり、エネルギー適用要素は好ましくは、腫瘍を切除する切除針である。特に、エネルギー適用部分は、複数のセンシング部分により囲まれる切除電極を有することができる。これは好ましくは、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を光学的に検出する光学センサを有する。切除電極は好ましくは、無線周波数（ＲＦ）切除電極である。センシング部分は、切除された領域の成長を監視するために用いられることができる。一方、針が、計画された配置において腫瘍内に配置され、エネルギーが、切除電極により適用される。
【０００７】
配置決定ユニットは、対象物に１つ又は複数回エネルギーを適用するため、対象物に対するエネルギー適用要素の１つ又は複数の配置を決定するよう構成されることができる。
【０００８】
対象物提供ユニットは、オブジェクト表現を提供するため、コンピュータ断層撮影画像又は磁気共鳴画像といった３次元画像において対象物をセグメント化するよう構成されることができる。対象物提供ユニットは、オブジェクト表現、例えば、セグメント化された腫瘍がすでに格納される格納ユニットとすることができるか、又は、対象物を示す３次元画像を生成する撮像モダリティと、この生成された３次元画像において対象物をセグメント化するセグメント化ユニットとを含む全体のシステムとすることができる。
【０００９】
エネルギー適用要素提供ユニットは好ましくは、格納ユニットである。格納ユニットには、エネルギー適用要素表現が格納され、このユニットから、対象物に対するエネルギー適用要素の配置を決定するため、エネルギー適用要素表現が取得されることができる。
【００１０】
対象物は好ましくは、腫瘍であり、センシング部分は好ましくは、個別のセンシング部分により検出される対象物の個別の腫瘍領域が切除されたかどうかを決定するよう構成される。特に、個別のセンシング部分で組織を光学的に検出する光学センサを有する１つ又は複数のセンシング部分が、提供される。ここで、光学センシングに基づき、組織が切除されるかそうでないかが決定されることができる。
【００１１】
好ましい実施形態において、上記配置決定ユニットが、上記配置として、上記対象物に対する上記エネルギー適用要素の位置及び方向を決定するよう構成される。
【００１２】
上記エネルギー適用計画装置が、予想されたエネルギー影響ゾーンの間の割当てを提供するエネルギー影響割当て提供ユニットを有し、上記ユニットは、エネルギーの印加により影響される上記対象物のゾーンの予想された形状及び予想されたサイズと更なるエネルギー適用パラメータとを規定し、上記配置決定ユニットが、上記オブジェクト表現及び上記提供された割当てに基づき、上記エネルギー適用部分の位置と更なるエネルギー適用パラメータとを決定することにより、上記エネルギー適用要素の位置を決定するよう構成されることが好ましい。更なるエネルギー適用パラメータは、例えば、エネルギー適用部分に適用されるパワー、エネルギーを適用する時間等である。
【００１３】
対象物は好ましくは、生体の部分である。この場合、エネルギー適用計画装置は、エネルギーの適用により対象物の組織の切除を計画するよう構成されることができる。ここで、エネルギー影響ゾーンは、予想される切除ゾーンであり、これは、生体の切除されたゾーンの予想される形状及び予想されるサイズを規定する。
【００１４】
上記配置決定ユニットが、上記エネルギー適用部分の位置を決定することにより及び更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、上記エネルギー適用要素の位置を決定するよう構成され、上記オブジェクト表現が、上記提供された割当て、上記エネルギー適用部分の位置及び上記更なるエネルギー適用パラメータにより規定される上記エネルギー影響ゾーンにより完全に覆われることが更に好ましい。これは、エネルギー適用部分、特に、切除ＲＦ電極の位置を決定することを可能にする。その結果、対象物、例えば、腫瘍が完全に切除される。
【００１５】
上記配置決定ユニットが、上記エネルギー適用要素の方向を決定するよう構成され、上記オブジェクト表現を囲む提供された安全マージンは、上記センシング部分により検出可能であることも好ましい。こうして、対象物にエネルギーを適用する間、及び／又はエネルギーが対象物に適用された後、エネルギー適用要素が、対象物において決定された配置に配置される間、エネルギーの適用の影響が安全マージンに達したかどうかが、エネルギー適用要素のセンシング部分により検出されることができる。これにより、少なくともエネルギー適用部分の位置とセンシング部分により検出される安全マージンの部分の位置との間で、対象物が完全に影響を与えられたかどうか、例えば完全に切除されたかどうかが結論付けられることができる。従って、エネルギー適用部分の位置とセンシング部分により検出される安全マージンの部分の位置との間で必ずしも対象物を検出することなしに、少なくともエネルギー適用部分とセンシング部分により検出される安全マージンの部分との間で対象物が完全に影響を与えられたかどうかが決定されることができる。
【００１６】
ある実施形態において、配置決定ユニットは、エネルギー適用要素の決定された位置に基づき、エネルギー適用要素の方向も決定するよう構成される。こうして、エネルギー適用要素の方向が、決定されることができる。一方、エネルギー適用部分の位置は、配置決定ユニットによって定まり、対象物に対して固定されると想定される。
【００１７】
好ましい実施形態において、上記配置決定ユニットが、
上記エネルギー適用部分の複数の位置を決定することにより及び複数の更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、上記エネルギー適用要素の複数の位置を決定するよう構成され、上記パラメータは、上記エネルギー適用部分の複数の位置に対応し、
上記エネルギー適用要素の複数の位置に関する上記エネルギー適用要素の複数の方向を決定するよう構成され、
上記オブジェクト表現が、上記提供された割当て、上記エネルギー適用部分の複数の位置及び上記複数の更なるエネルギー適用パラメータにより規定される複数のエネルギー影響ゾーンにより完全に覆われ、
上記オブジェクト表現を囲む提供された安全マージンは、上記センシング部分により検出可能である。安全マージンができるだけ一様に検出可能であるよう、エネルギー適用要素の複数の方向が決定されることができる。これは、エネルギーの適用を計画することを更に改善する。その結果、腫瘍といった対象物が、エネルギーにより完全に影響を与えられ、特に、完全に切除される。この場合、同時に、エネルギーの適用は、対象物を囲む安全マージンを検出することにより、確実に監視されることができる。
【００１８】
上記配置決定ユニットが、上記エネルギー適用要素の複数の位置及び方向のシーケンスを決定するよう構成され、決定された第１の位置、決定された第１の方向及び決定された第１のエネルギー適用パラメータに基づき、上記対象物にエネルギーを適用することにより生成されるエネルギー影響ゾーンが、上記センシング部分により検出可能であり、一方、上記エネルギー適用要素は、以降に決定された第２の位置及び以降に決定された第２の方向にあることが更に好ましい。これは、センシング部分を用いることにより、計画された第１の位置、計画された第１の方向及び計画された第１のエネルギー適用パラメータに基づき、対象物にエネルギーを適用した結果を評価することを可能にする。一方、エネルギー適用要素は、次の計画された第２の位置及び次の計画された第２の方向にある。これは、第１の計画された位置、方向及び更なるエネルギー適用パラメータに基づく、エネルギーの適用の結果にユーザが直ちに反応することを可能にする。例えば、望ましくない結果が検出される場合、第２の位置、方向及び更なるエネルギー適用パラメータ及びオプションで更なる別の位置、方向及びエネルギー適用パラメータが、この望ましくない結果を考慮することができる。
【００１９】
好ましい実施形態において、上記対象物提供ユニットが、上記対象物に含まれる又は隣接する損傷領域を示すよう構成され、上記損傷領域では、エネルギーの適用が弱められることが予想され、上記配置決定ユニットは、上記エネルギー適用要素の方向を決定するよう構成され、上記損傷領域が、上記センシング部分により検出可能である。対象物が、切除されるべきである腫瘍といった生体の部分である場合、損傷領域は、血管に近い領域とすることができる。これは、熱ドレナージが原因でエネルギーの適用に影響する場合がある。対象物を囲む安全マージンに含まれる損傷領域がセンシング部分により検出可能であるよう、センシング部分の方向は好ましくは決定される。損傷領域は、例えば予想された切除ゾーンに基づき予想されるようにはふるまわないことが知られる領域である。これらの損傷領域が検出されるようエネルギー適用要素を配置することにより、エネルギーの影響は、これらの問題がある領域で検出されることができ、エネルギー適用を計画することは、これらの問題がある領域でのセンシングの結果を考慮することができる。これにより、エネルギー適用計画装置が、エネルギーの適用を計画することの品質を更に改善することが可能にされる。
【００２０】
上記対象物提供ユニットが、上記対象物に含まれる又はこの周りの禁止領域を示すよう構成され、上記禁止領域では、上記エネルギー適用要素が配置されることが許可されず、上記配置決定ユニットは、上記エネルギー適用要素が上記禁止領域内に配置されないよう、上記エネルギー適用要素の方向を決定するよう構成されることが好ましい。対象物が、人又は動物といった生体の部分である場合、禁止領域は、骨領域又は血管領域とすることができる。これは、エネルギー適用要素により損傷を受けるべきでない。エネルギーの適用を計画する間の、禁止領域のこの考慮はエネルギーの適用を計画することの品質を更に改善することができる。
【００２１】
上記エネルギー適用計画装置は、上記生成されたセンシング信号に基づき、上記対象物及び上記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を決定する特性決定ユニットを有することが更に好ましい。エネルギー適用計画装置が、切除手順を計画するよう構成される場合、特性決定ユニットは好ましくは、生成されたセンシング信号に基づき、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の検出された部分が、切除されたかどうかを決定するよう構成される。
【００２２】
好ましい実施形態において、上記配置決定ユニットが、上記オブジェクト表現と、上記対象物及び上記対象物の周囲の少なくとも一方の上記決定された特性とに基づき、上記対象物に対する上記エネルギー適用要素の上記決定された配置を訂正するよう構成される。エネルギーの適用が、対象物のすでに測定された特性に適合されることができるので、特に、すでにエネルギーにより影響を与えられたと予想される対象物の領域が、エネルギーの適用により本当にすでに影響を与えられたかどうかに基づき、エネルギーの適用を計画することは更に改善されることができる。
【００２３】
本発明の更なる側面において、対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用装置が与えられ、この装置は、
上記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用要素であって、上記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分と、上記対象物及び上記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成するセンシング部分とを含む、エネルギー適用要素と、
請求項１に記載されるエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置とを有する。
【００２４】
従って、エネルギー適用装置は、エネルギー適用計画装置により決定されるエネルギー適用計画に基づき、対象物にエネルギーを自動的に適用することを可能にする。例えば、エネルギー適用要素の計画された配置は、ディスプレイ上でユーザに示されることができ、ユーザは、決定された計画された配置に基づき、エネルギー適用要素を配置することができる。代替的に、エネルギー適用装置は、計画された配置においてエネルギー適用要素を自動的に対象物に導入する操縦ユニットを有することができる。
【００２５】
エネルギー適用装置は、１つ又は複数のエネルギー適用要素、特に１つ又は複数の切除針を有することができる。エネルギー適用装置が、複数のエネルギー適用要素を有する場合、異なる位置で同時に、エネルギーが適用される、及び／又は対象物が検出されることができる。
【００２６】
センシング部分は、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示す光学センシング信号を生成する光学センサを有することができる。例えば、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方は、光により照射されることができる。ここで、吸収及び散乱された光は、光学センシング信号を生成する光学センサにより集められることができる。光の吸収及び散乱を示す光学センシング信号が、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を決定する特性決定ユニットにより、例えば、組織がすでに切除されたかどうか決定するのに用いられることができる。
【００２７】
エネルギー適用要素は、非光学センサを有する更なるセンシング部分を有することができる。例えば、更なるセンシング部分は、温度センサ及び／又は圧力センサを有することができる。更なるセンシング部分は、更なる情報を提供することができる。これは、対象物へのエネルギーの適用を監視するために用いられることができる。
【００２８】
本発明の更なる側面において、対象物にエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画方法が与えられ、この方法は、
対象物提供ユニットにより上記対象物のオブジェクト表現を提供するステップと、
エネルギー適用要素提供ユニットによりエネルギー適用要素を表すエネルギー適用要素表現を提供するステップであって、上記エネルギー適用要素が、上記対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分と、上記対象物及び上記対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成するセンシング部分とを含む、ステップと、
配置決定ユニットにより、上記エネルギー適用要素表現により規定される上記エネルギー適用要素に対する上記エネルギー適用部分及び上記センシング部分の位置に基づき、及び上記オブジェクト表現に基づき、上記対象物に対する上記エネルギー適用要素の配置を決定するステップとを有する。
【００２９】
本発明の更なる側面において、対象物にエネルギーの適用を計画するためのコンピュータプログラムが与えられ、このプログラムは、コンピュータに、請求項１４に記載される方法を実行させる。
【００３０】
請求項１のエネルギー適用計画装置、請求項１３のエネルギー適用装置、請求項１４のエネルギー適用計画方法、及び請求項１５のエネルギー適用計画コンピュータプログラムが、類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つことを理解されたい。好ましい実施形態は例えば、従属項に記載される。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態は、個別の独立項と従属項との任意の組合せとすることもできる点を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置の実施形態を概略的に及び例示的に示す図である。
【図２】切除針の実施形態を概略的に及び例示的に示す図である。
【図３】対象物へのエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画方法の実施形態を例示的に示すフローチャートを示す図である。
【図４】対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用方法の実施形態を例示的に示すフローチャートを示す図である。
【図５】切除針の更なる実施形態の先端を概略的に及び例示的に示す図である。
【図６】対象物における切除針の複数の配置を概略的に及び例示的に示す図である。
【図７】正常な肝臓組織の反射スペクトルを例示的に示す図である。
【図８】腫瘍肝臓組織の反射スペクトルを例示的に示す図である。
【図９】切除された肝臓組織の反射スペクトルを例示的に示す図である。
【図１０】酸素添加ヘモグロビン、ヘモグロビン、水及び脂肪の吸収スペクトルを例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００３４】
図１は、対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用装置の実施形態を概略的に及び例示的に示す。エネルギー適用装置１１は、対象物に対して切除手順を適用する切除装置である。対象物は、本実施形態において、テーブル１３上に配置される人１２に含まれる腫瘍である。エネルギー適用装置１１は、対象物に対してエネルギーを適用するエネルギー適用要素５を有する。エネルギー適用要素５の実施形態が、概略的に及び例示的に、図２において更に詳細に示される。
【００３５】
エネルギー適用要素５は、本実施形態において、切除針であり、これは、対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用部分６と、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示すセンシング信号を生成する複数のセンシング部分７とを有する。エネルギー適用部分６は、エネルギー適用要素５上のエネルギー適用部分６の各側において、等しい数のセンシング部分７により囲まれる。この実施形態において、切除針５上のエネルギー適用部分６の各側に、３つのセンシング部分７が提供される。他の実施形態では、より多くの又はより少ないセンシング部分７が、エネルギー適用要素５上に提供されることができる。
【００３６】
この実施形態において、センシング部分７は、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を示す光学センシング信号を生成する光学センサを有する。特に、光学センサは、対象物に向けられる光を放出する１つ又は複数の光学ファイバーと、光学信号を生成するため、対象物からの光を検出する１つ又は複数の光学ファイバーとを有することができる。光学センシング信号は好ましくは、光の吸収及び／又は散乱を示し、例えば、組織がすでに切除されたかどうか決定するため、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を決定するのに用いられることができる。エネルギー適用部分６は好ましくは、ＲＦ切除電極である切除電極を有する。センシング部分７は、切除された領域の発展を監視するのに用いられることができる。一方、切除針５は、腫瘍内に配置され、切除エネルギーが、切除電極により適用される。
【００３７】
切除針５は、ケーブルといった接続要素１４を介して切除針制御ユニット１５に接続される。切除針制御ユニット１５は、接続要素１４及び切除電極に含まれる電気接続を介して、対象物にエネルギーを、特にＲＦエネルギーを適用する電気エネルギー源１６、特にＲＦ源を有する。切除針制御ユニット１５は更に、光源１７を有する。これは、光を提供する。この光は、１つ又は複数の光学ファイバーを用いて切除針５のセンシング部分７へと誘導される。切除針制御ユニット１５は更に、光を検出する光検出ユニット１８を有する。この光は、対象物による吸収及び／又は散乱により変化され、１つ又は複数の光学ファイバーにより集められ、１つ又は複数の光学ファイバーにより光検出ユニット１８に転送される。切除針５は、後述されるように、画像誘導下において、医師又は放射線科医といったユーザにより誘導及び配置されることができる。
【００３８】
対象物への切除針５の誘導の間、並びに対象物において切除針を所望の位置及び所望の方向に配置する配置手順の間、蛍光透視デバイス２１は、人１２内の切除針５を撮像する。蛍光透視デバイス２１は、Ｘ線源２２を有する。これは、人１２の領域を横断するＸ線ビーム２３を生成する。この領域には、切除針５が存在する。Ｘ線ビーム２３が、人１２を横断した後、Ｘ線ビーム２３は、Ｘ線検出器２４により検出される。Ｘ線源２２及びＸ線検出器２４は、蛍光透視制御ユニット２５により制御される。これは、検出されたＸ線ビーム２３に基づき蛍光透視画像を生成する。
【００３９】
エネルギー適用装置１１は更に、対象物に対するエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画装置１を有する。エネルギー適用計画装置１は、対象物のオブジェクト表現、即ち、本実施形態においては切除される腫瘍の表現を提供する対象物提供ユニット２を有する。エネルギー適用計画装置１は更に、エネルギー適用要素５、即ち、本実施形態においては切除針５を表すエネルギー適用要素表現を提供するエネルギー適用要素提供ユニット４と、エネルギー適用要素表現により規定されるエネルギー適用要素５に対するエネルギー適用部分６及びセンシング部分７の位置に基づき、及びオブジェクト表現に基づき、対象物に対するエネルギー適用要素５の配置を決定する配置決定ユニット９とを有する。この実施形態において、配置決定ユニット９は、複数回対象物に対してエネルギーを適用するため、対象物に対するエネルギー適用要素５の複数の配置を決定するよう構成される。
【００４０】
対象物提供ユニット２は、対象物を含む人１２の与えられた３次元画像において対象物をセグメント化するよう構成されることができる。これは、オブジェクト表現を提供するための、コンピュータ断層撮影画像又は磁気共鳴画像といったものである。従って、オブジェクト表現は好ましくは、３次元セグメント化された腫瘍である。対象物提供ユニットは、別のユニットによりすでに決定されたオブジェクト表現が格納される格納ユニットとすることもでき、又は、対象物提供ユニットは、人１２及び人１２における対象物を示す３次元画像を生成する撮像モダリティと、生成された３次元画像において対象物をセグメント化するセグメント化ユニットとを有する全体のシステムとすることもできる。
【００４１】
エネルギー適用要素提供ユニットは好ましくは、格納ユニットである。そこでは、エネルギー適用要素表現が、格納され、対象物に対するエネルギー適用要素５の配置を決定するため、このユニットから、エネルギー適用要素表現が取得されることができる。エネルギー適用要素提供ユニット４は好ましくは、エネルギー適用要素５に対するエネルギー適用部分及びセンシング部分の位置を規定するエネルギー適用要素のモデルを含む。この場合、このモデルはエネルギー適用要素表現である。
【００４２】
エネルギー適用計画装置１は更に、予想されるエネルギー影響ゾーンの間の割当てを提供するエネルギー影響割当て提供ユニット８を有する。これは、エネルギーの適用により影響される対象物のゾーンの予想される形状及び予想されたサイズ、並びに更なるエネルギー適用パラメータを規定する。この実施形態において、エネルギー影響割当て提供ユニット８は、予想される切除ゾーンの間の割当てを提供するよう構成される。このユニットは、人１２の切除されるゾーンの予想形状及び予想サイズを規定し、この場合、切除されるゾーンにおいて、組織が切除される。このユニットは、ＲＦエネルギーを適用する電力、ＲＦエネルギーを適用する時間等といった更なるエネルギー適用パラメータも規定する。
【００４３】
配置決定ユニット９は、オブジェクト表現及び提供された割当てに基づきエネルギー適用部分６の位置及び更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、エネルギー適用要素５の位置を決定するよう構成されることができる。特に、配置決定ユニット９は、エネルギー適用部分６の位置を決定することにより及び更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、エネルギー適用要素５の位置を決定するよう構成されることができる。その結果、オブジェクト表現が、提供された割当て、エネルギー適用部分６の位置及び更なるエネルギー適用パラメータにより規定されるエネルギー影響ゾーンにより完全に覆われる。
【００４４】
配置決定ユニット９は更に、エネルギー適用要素５の方向を決定するよう構成されることができる。その結果、オブジェクト表現を囲む提供された安全マージンが、センシング部分７の少なくとも１つにより検出可能である。従って、配置決定ユニット９は、対象物における、即ち本実施形態においては腫瘍におけるエネルギー適用部分６の位置を決定することができるだけでなく、エネルギー適用要素５の配置として、対象物におけるエネルギー適用要素５の方向も決定することができる。特に、配置決定ユニット９は好ましくは、エネルギー適用部分６の複数の位置を決定することにより、及びエネルギー適用部分６の複数の位置に対応する複数の更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、エネルギー適用要素５の複数の位置を決定し、エネルギー適用要素５の複数の位置に関して、エネルギー適用要素５の複数の方向を決定するよう構成される。その結果、提供された割当て、エネルギー適用部分６の複数の位置及び複数の更なるエネルギー適用パラメータにより規定される複数のエネルギー影響ゾーンにより、オブジェクト表現が完全に覆われ、及びオブジェクト表現を囲む提供された安全マージンが、センシング部分７により検出可能となる。ある実施形態において、安全マージンが、できるだけ一様に検出可能となるよう、エネルギー適用要素５のこれらの配置が決定されることができる。代替的に又は追加的に、エネルギー適用要素５の複数の方向が、他の基準に基づき決定されることもできる。
【００４５】
例えば、対象物提供ユニット２は、対象物に含まれる又はこれに隣接する損傷領域を示すよう構成されることができる。この領域では、エネルギーの適用が損なわれることが予想される。この場合、配置決定ユニット９は、エネルギー適用要素５の方向を決定するよう構成されることができる。その結果、その損傷領域が、センシング部分７の少なくとも１つにより検出可能である。損傷領域は、血管に近い領域とすることができる。これは、熱ドレナージが原因によるエネルギーの適用に影響する場合がある。血管に近い領域は、例えば、対象物及び対象物の周囲を含む人１２の提供された３次元画像において血管をセグメント化することにより決定されることができる。同じ３次元画像は、オブジェクト表現、即ち、本実施形態においてはセグメント化された腫瘍及び損傷領域を決定するのに用いられることができる。対象物提供ユニットは、１つ又は複数の損傷領域を示すよう構成されることができる。この場合、１つ又は複数の損傷領域が、センシング部分７により検出可能であるよう、配置決定ユニット９が切除針５を方向付けるよう構成されることができる。ある実施形態において、提供された安全マージンに含まれる少なくとも１つの又は複数の損傷領域が、センシング部分７により検出可能であるよう、配置決定ユニット９が切除針５の方向を決定するよう構成される。
【００４６】
エネルギー適用要素５の方向を決定する配置決定ユニット９により使用されることができる更なる基準は、対象物における又はこの周りの禁止領域とすることができる。この領域では、エネルギー適用要素５が、配置されることが許可されない。対象物提供ユニット２は、この禁止領域を示すよう構成されることができ、エネルギー適用要素５が、禁止領域内に配置されないよう、配置決定ユニット９は、エネルギー適用要素５の方向を決定するよう構成されることができる。人１２は、この領域を有する。この領域を通り、切除針５はナビゲートされることができず、ここに、切除針５が配置されることはできない。斯かる禁止領域は、例えば、人１２における骨領域又は血管領域により規定される。これは、切除針５により損傷を受けるべきでない。
【００４７】
エネルギー適用要素５の方向を決定するのに用いられることができる更なる基準は、決定された以前の位置、決定された以前の方向及び決定された以前のエネルギー適用パラメータに基づき、対象物にエネルギーを適用することにより生成されるエネルギー影響ゾーンが、センシング部分７により検出可能であるよう、一方、エネルギー適用要素５は、決定された現在の位置及び決定された現在の方向にあるよう、エネルギー適用要素５を方向づけることとすることができる。こうして、エネルギー適用要素５の現在の配置におけるセンシング部分７が、生成されるエネルギー影響ゾーンを感知することができ、一方、エネルギー適用要素が、以前の配置、特に直前の配置に配置されるよう、エネルギー適用要素５の複数の位置及び方向のシーケンスが決定されることができる。
【００４８】
エネルギー計画適用装置１は更に、生成されたセンシング信号に基づき、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性を決定する特性決定ユニット１０を有する。特に、特性決定ユニット１０は、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の検出された部分が、生成されたセンシング信号に基づき切除されたかどうかを決定するよう構成される。すでに切除された組織に関するこの情報は、エネルギー適用要素５のすでに計画された配置を訂正するために用いられることができる。例えば、すでに切除された領域のないオブジェクト表現が、切除される領域を規定する。ここで、配置決定ユニット９は、エネルギーの後続の適用に関してエネルギー適用要素の位置を決定することにより、対応するエネルギー影響ゾーンが、切除される領域を完全に覆うよう、後続のすでに計画されたエネルギー適用要素の配置を修正するよう構成されることができる。
【００４９】
配置決定ユニット９は、従って、オブジェクト表現及びすでに切除された領域により規定されるオブジェクト表現及び／又は切除される領域が、エネルギー影響ゾーンにより完全に覆われるよう、エネルギー適用要素５の位置を決定し、安全マージン、特に、損傷領域における安全マージンが、センシング部分７により検出可能となるよう、オプションで更に、エネルギー適用要素が、禁止領域に配置されず、ここを通りナビゲートされないよう、及び／又は、エネルギー適用要素５が以前の配置にあった間実行されるエネルギーの以前の適用の結果をセンシング部分７が検出することができるよう、エネルギー適用要素５の方向を決定する。
【００５０】
エネルギー適用装置１１は更に、エネルギー適用計画装置１を制御する装置制御ユニット２６、切除針制御ユニット１５、蛍光透視デバイス２１、及び、例えば、蛍光透視デバイス２１により生成される蛍光透視画像、オブジェクト表現、セグメント化された３次元腫瘍、エネルギー適用要素表現等を表示するディスプレイ２０を有する。
【００５１】
以下において、対象物に対するエネルギーの適用を計画するエネルギー適用計画方法の実施形態が、図３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。
【００５２】
ステップ１０１において、オブジェクト表現が、対象物提供ユニット２により提供される。特に、腫瘍が、腫瘍を有する人１２の３次元画像においてセグメント化され、セグメント化された３次元腫瘍が、オブジェクト表現として提供される。ステップ１０２において、エネルギー適用部分６及びセンシング部分７を含むエネルギー適用要素５を表すエネルギー適用要素表現が、エネルギー適用要素提供ユニット４により提供される。特に、切除針のモデルが、提供される。これは、切除針５上のエネルギー適用部分６及びセンシング部分７の位置を規定する。ステップ１０３において、対象物に対するエネルギー適用要素５の配置が、エネルギー適用要素表現により規定されるエネルギー適用要素５に対するエネルギー適用部分６及びセンシング部分７の位置に基づき、及び配置決定ユニット９によるオブジェクト表現に基づき決定される。好ましくは、配置決定ユニット９は、エネルギー適用部分６の複数の位置を決定することにより、並びにエネルギーを適用するパワー及び時間といった複数の更なるエネルギー適用パラメータを決定することにより、エネルギー適用要素５の複数の位置を決定する。このパラメータは、エネルギー適用部分６の複数の位置及びエネルギー適用要素５の複数の位置に対するエネルギー適用要素５の複数の方向に対応する。その結果、提供された割当て、エネルギー適用部分６の複数の位置及び複数の更なるエネルギー適用パラメータにより規定される複数のエネルギー影響ゾーンにより、オブジェクト表現が完全に覆われ、オブジェクト表現を囲む提供された安全マージンが、センシング部分７の少なくとも１つにより検出可能となる。
【００５３】
以下において、対象物にエネルギーを適用するエネルギー適用方法の実施形態が、図４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。
【００５４】
ステップ２０１において、エネルギーの適用が、上述されたエネルギー適用計画方法に基づき計画される。この実施形態において、ステップ２０１において、対象物におけるエネルギー適用要素５を配置するための複数の配置が決定される。ステップ２０２において、エネルギー適用要素５は、決定された複数の配置の１つに基づき対象物において配置され、ステップ２０３において、エネルギー適用部分６を介して対象物にエネルギーが適用される。更に、ステップ２０３において、対象物及び対象物の周囲が、センシング部分７を用いることにより監視される。ステップ２０４において、対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の特性が、エネルギー適用要素５のセンシング部分７により生成されるセンシング信号に基づき決定される。この実施形態において、センシング部分７により検出される対象物及び対象物の周囲の少なくとも一方の部分が、切除されたどうかが決定される。ステップ２０５において、切除されたと決定された領域が、予想された切除ゾーンに対応するかどうかが決定される。これは、対象物に対するエネルギー適用部分の位置を考慮して、及び用いられたパワー設定及び対象物に対してエネルギーを適用する時間といった用いられたエネルギー適用パラメータを考慮して予想された。切除されたと決定された領域及び予想された切除ゾーンが類似する場合、及びステップ２０１において決定されるエネルギー適用要素５のすべての配置においてエネルギーが適用されたわけではない場合、エネルギー適用方法は、ステップ２０２に続く。切除されたと決定された領域が、予想された切除ゾーンから外れる場合、エネルギー適用要素５のすでに計画された配置が、既に切除されたと決定された領域を考慮して、再びこれらの配置を計画することにより修正される。こうして、この方法は、ステップ２０１に続く。そこでは、後続の配置の再計画が実行される。対象物が完全に切除されたことを切除されたと決定された領域が示す場合、ステップ２０６においてエネルギー適用方法は終了する。
【００５５】
腫瘍学の分野において、様々な腫瘍が、切除針で治療される。切除針の１つの位置で治療されることができる領域は制限されるので、より大きなサイズの腫瘍に対して、異なる針位置を持つ複数の切除が必要とされる。特に、この切除針の位置を計画することは、腫瘍の良好な治療にとって必要である。計画とは別に、異なる針位置で作成される切除領域に関するフィードバックは有用である。なぜなら、これらの領域は、組織構造に強く依存することができるからである。即ち、例えば、血管は、局所ヒートシンクとして作用することができ、作成された切除領域のサイズを減らすことができる。エネルギー適用計画装置は、切除針方向に沿った、病巣の成長、即ち切除ゾーンの成長に関するフィードバックの提供を可能にし、及び／又は、検出される腫瘍及び腫瘍の周囲の少なくとも一方の検出された領域に基づき、３次元ボリュームの成長に関するフィードバックの提供を可能にする。一方、切除針は、異なる方向に配置される。エネルギー適用計画装置は、切除針のエネルギー適用部分の位置を計画することにより針位置を計画するだけでなく、切除針の方向も決定するよう構成される。これは、切除に関する異なる切除針位置に対してセンシング部分位置が、代表的な態様で腫瘍切除領域のボリュームをサンプリングするという態様で、行われる。これらのセンサ部分位置の測定情報は、計画アルゴリズムに対してフィードバックされることができる。このフィードバックに基づき、治療が成功していると評価されることができ、成功していない場合、腫瘍を完全に切除するため、追加的な切除針位置が計画されることができる。測定情報は、腫瘍及び腫瘍の周囲の上述した３次元画像に格納されることができる。これは好ましくは、腫瘍をセグメント化するのに用いられ、格納された測定された光学フィードバック情報を持つ３次元画像が、ディスプレイ２０に示されることができる。例えば、特定された切除及び非切除領域が、ディスプレイ２０上で異なる色で表示されることができる。
【００５６】
エネルギー適用計画装置及びエネルギー適用装置は、切除手順に関してすでに必要とされる以上の追加的な針挿入なしに、切除ゾーンの代表的な検査が得られることができるという利点を提供することができる。好ましくは、異なる配置において複数回切除エネルギーを適用するため、複数の位置及び／又は方向において複数回配置される単一の切除針だけが用いられることができるか、又は、複数の切除針のセンシング部分が、腫瘍及び／又は腫瘍の周囲を同時に検出することができるよう、切除手順の間、複数の切除針が用いられることができる。２つの切除針のセンシング部分が、腫瘍及び／又は腫瘍の周囲を同時に検出することができるよう、例えば、２つの切除針は、腫瘍内に配置されることができる。センシング部分は好ましくは、光学センサを有する。切除針は更に、他のセンサを具備することができる。これは好ましくは、センシング部分には配置されない。そこには、光学センサが配置される。これらの他のセンサは、更なる情報を提供する。これは例えば、切除ゾーンの成長を監視するのに用いられることができる。これらの他のセンサは、例えば、温度センサ、圧力センサ等である。
【００５７】
図５は、切除針の更なる実施形態の先端を概略的に及び例示的に示す。切除針２７の先端は、光学ファイバー２８及び洗浄穴２９を有する。切除針２７の先端の端部３０は、金属切除電極を有する。これは、絶縁ブッシュ３１により切除針２７の更なる部分から分離される。切除針２７の先端において、特に、切除針２７の金属端部３０において、熱電対といった温度センサが、更なる情報を提供するため配置されることができる。これは、例えば、切除手順の間、温度を監視するため、この監視された温度をユーザに対して、及び／又はエネルギーの適用を制御するコントローラに対してフィードバックとして与えるために使用されることができる。これは、ユーザ及び／又はコントローラが、監視された温度に基づき、エネルギーを適用することを可能にするためである。
【００５８】
光学ファイバー２８は、光学センサを形成する。この場合、光学ファイバーの１つ又は２つが、光を放出することができる。この光は、組織により吸収及び／又は散乱される。光学ファイバーの他の１つ又は２つは、組織による吸収及び／又は散乱により変えられる光を収集することができる。図５に示される切除針２７は、切除針２７に沿って分散される更なるセンシング部分及び／又はエネルギー適用部分を有することができる。更に、図２を参照して上述される切除針５も、図５に示されるように先端を有することができる。
【００５９】
異なる針位置及び方向を用いることにより、３次元空間における異なる位置で腫瘍の周りの領域を探索することが可能である。これは、切除ボリュームの代表的なプロ−ビングを可能にする。好ましくは、腫瘍のジオメトリは、提供された３次元画像における腫瘍の３次元セグメント化から既知である。センシング部分の位置、特にＲＦ切除電極、切除針の位置が決定されることができる。この場合、骨、血管等のような生命構造に当たらないよう、切除針の可能な角度、即ち、切除針の可能な方向が決定されることができる。これらの可能な角度から、即ち、これらの可能な方向から、切除ゾーンの最適なプロ−ビングが可能であるよう、切除針の角度が決定されることができる。更に、切除針が配置されることができる異なる配置の順序が、決定されることができる。その結果、切除針が第１の位置で第１の方向にあった間切除された腫瘍の切除された部分が、探索されることができる。一方、切除針は、次の第２の位置で次の第２の方向にある。
【００６０】
図６は、腫瘍３に含まれる切除針５の３つの異なる配置を概略的に及び例示的に示す。切除針５のエネルギー適用部分は、腫瘍３内にある。切除針５の各配置において、切除針５の２つのセンシング部分７は、腫瘍３を囲む安全マージン内で腫瘍３の外側に配置される。従って、センシング部分７は、切除ゾーンが安全マージンに達したかどうかを決定するために用いられることができる。
【００６１】
光源１７は、広帯域光源等であり、例えば、タングステンハロゲンブロードバンドランプ、又はレーザーとすることができる。この場合、レーザーの波長は、例えば、５００から１６００ｎｍまでスイープされることができる。スイープは、レーザー波長を直接修正することにより、及び／又は、例えば、光学格子を用いることにより、実行されることができる。
【００６２】
光は、少なくとも１つの光学ファイバーを用いることにより、センシング部分に送信される。この場合、透過光は、組織に放出される。組織は、光を吸収及び／又は散乱させる。組織による吸収及び／又は散乱により変えられるこの光は、個別のセンシング部分の少なくとも１つの更なる光学ファイバーにより集められ、収集された光は、光検出ユニット１８に送信される。放出ファイバーの及び収集ファイバーの遠位端部は好ましくは、１〜３ｍｍの距離により、更に好ましくは１〜２ｍｍの距離により、空間的に分離される。
【００６３】
収集された光の強度は、対象物及び／又は対象物の周囲の吸収及び散乱特性により決定され、従って、対象物及び／又は対象物の周囲の特性を決定するのに用いられることができる。例えば、対象物及び／又は対象物の周囲が、切除されたどうかが決定されることができる。時空間マルチプレクシングの際、散乱及び／又は吸収された光が、切除針の複数の部位で集められることができる。また、波長依存のマルチプレクシングが実行されることができる。
【００６４】
図７〜図９は、異なる種類の組織の測定されたスペクトルを例示的に示す。図７は、正常な肝臓組織のスペクトルを示し、図８は、腫瘍肝臓組織のスペクトルを示し、図９は、切除された肝臓組織のスペクトルを示す。見て分かるように、これらのスペクトルは非常に異なる。その結果、収集された吸収及び／又は散乱光に基づき、正常な肝臓組織、腫瘍肝臓組織及び切除された肝臓組織の間を区別するのに、これらのスペクトルが用いられることができる。図７〜図９は、ｎｍの波長に基づかれる、任意の単位における強度を示す。
【００６５】
図７〜図９において観測されるように、測定されたスペクトルの間の差を定量化するための様々な態様が存在する。例えば、特性決定ユニット１０は、個別の切除組織及び個別の非切除組織の既知のスペクトルと実際に測定されたスペクトルとを比較し、この比較に基づき、対象物の個別の検出された部分が切除されるかそうでないかを決定するよう構成されることができる。比較のため、二乗差の合計又はスペクトルの相関といった類似尺度が用いられることができる。
【００６６】
ある実施形態において、ヘモグロビン、酸素添加ヘモグロビン、水、脂肪等の異なる組織発色団の散乱係数及び吸収係数といった光学組織特性が、非切除及び切除組織で測定されるスペクトルの間の差を定量化するために使用される。発色団濃度は、Rami Nachabeらによる論文「Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600 nm」、Journal of Biomedical Optics、15 (3)、2010に記載されるスペクトル適合により決定されることができる。この文献は、参照により本書に含まれる。即ち、この論文に開示されるスペクトル適合は、脂肪及び水に適用されるだけでなく、ヘモグロビン及び酸素添加ヘモグロビンといった他の要素に対しても適用されることができる。可視及び近赤外線範囲において吸収を支配する正常な組織における主要な吸収構成要素は、血液（即ちヘモグロビン）、水及び脂肪である。図１０において、これらの発色団の吸収係数が、波長の関数として示される。図１０において、曲線３５は、酸素添加ヘモグロビンを表し、曲線３２は、ヘモグロビンを表し、曲線３３は、水を表し、曲線３４は、脂肪を表す。血液が、可視範囲において吸収を支配する一方、水及び脂肪が、近赤外範囲において支配する点に留意されたい。これらの光学組織特性は、組織切除の間、変化し、切除組織と比較して非切除組織では明らかに異なる。更に、これらの特性に基づき、異なるタイプの組織は、特に健康な筋組織は、すでに切除された組織から又は肥満した組織から区別されることができる。
【００６７】
総吸収係数は、例えば、血液、水及び脂肪の吸収係数の線形結合である（従って、各要素に関して、図１０に示される値は、そのボリューム割合により乗算される）。これに対応して、散乱係数は、波長のべき乗則として表されることができる。Nachabeらによる上述の論文に記載されるスペクトル適合を用いることにより、血液、水及び脂肪のボリューム割合だけでなく散乱係数が、決定されることができる。この方法を用いると、測定されたスペクトルは、異なる組織を識別するために用いられることができる生理的パラメータにおいて変換されることができる。例えば、参照により含まれる、Nachabeらによる論文「Effect of bile absorption coefficients on the estimation of liver tissue optical properties and related complications in discriminating healthy and tumours samples」、Biomedical Optics Express、vol. 2、pages 600 〜 614 (2011)では、例えば腫瘍肝臓組織から健康な肝臓組織を識別するために、上記方法が用いられる。図７〜図９に示される測定されたスペクトルに対してこの方法を使用することは、散乱係数だけでなく含水量が、非切除組織と比較して切除組織において増加することを明らかにする。更に、この例では、正常な肝臓組織における血液容量が、腫瘍組織において明らかにより高い。特性決定ユニット１０は、上述されたスペクトル適合手順に基づき組織が切除される又は非切除されるかどうかを決定するよう構成されることができる。例えば、特性決定ユニット１０は、スペクトル適合手順を用いて、含水量、散乱係数及び血液容量を決定するよう構成されることができ、切除又は非切除組織を示す対応する格納された組織特性と、これらの測定された組織特性とを比較することにより、この組織が切除又は非切除であるかを決定するよう構成されることができる。
【００６８】
スペクトルにおける差を識別する別の態様は、主成分分析を利用することである。この方法は、スペクトルにおける差の分類を可能にし、及び従って組織の間の識別を可能にする。スペクトルの特定の部分から特徴を抽出し、様々なスペクトルを識別するためにこれらを用いることも可能である。更に、温度の関数としての水吸収率スペクトルにおける変化が、針を囲む組織の温度を決定するために用いられることができる。
【００６９】
組織特性を抽出するため拡散反射分光学が上記されたが、対象物及び／又は対象物の周囲の特性を決定するのに、他の光学方法が用いられることができる。例えば、蛍光測定、複数の光学ファイバーを使用する拡散光学断層撮影、差分経路長分光学及び／又はラマン分光学が、対象物及び／又は対象物の周囲の特性を決定するのに用いられることができる。
【００７０】
エネルギー適用計画装置及びエネルギー適用装置は好ましくは、特に、腫瘍のＲＦ切除処置を計画するのに、腫瘍学の分野において用いられるよう構成される。しかしながら、エネルギー適用装置及びエネルギー適用計画装置は、心臓鼓動問題を治療するため、心臓組織といった他の対象物を切除するのに用いられることもできる。
【００７１】
上記の実施形態において、エネルギー適用要素のセンシング部分は、光学センサを有するが、他の実施形態では、センシング部分は、対象物及び／又は対象物の周囲を検出する他の技術を用いるよう構成されることもできる。例えば、対象物及び／又は対象物の周囲は、超音波を用いることにより検出されることができるか、又は電気的に検出されることができる。
【００７２】
上記の実施形態において、切除針は、対象物にエネルギーを適用するために用いられたが、エネルギーを適用するのに他のデバイスが用いられることもできる。例えば、切除カテーテルの先端であり、このカテーテルは、エネルギー適用要素及び少なくとも１つのセンシング要素を有する。この場合、カテーテル先端部は切除針を有しない。
【００７３】
上記の実施形態において、エネルギー適用部分は、ＲＦ電極を有するが、エネルギー適用部分は、別の態様でエネルギーを適用する別の要素を有することもできる。例えば、エネルギー適用部分は、光学エネルギーを適用する、例えば組織を光学的に切除するよう構成されることができるか、又は、エネルギー適用部分は、特に、冷凍切除を実行するため、対象物に冷たさを適用する要素を有することができる。
【００７４】
上記の実施形態において、エネルギーが適用される対象物は、腫瘍又は心臓組織といった生体の一部であるが、他の実施形態では、エネルギー適用装置は、技術的な対象物にエネルギーを適用するよう構成されることができる。
【００７５】
図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。
【００７６】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。
【００７７】
単一のユニット又はデバイスが、請求項において列挙される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００７８】
１つ又は複数のユニット又はデバイスにより実行される、オブジェクト表現の提供及びエネルギー適用要素表現の提供といった提供、並びにエネルギー適用要素の位置及び方向の決定といった決定は、他の任意の数のユニット又はデバイスにより実行されることができる。この提供及び決定、及び／又はエネルギー適用計画方法による、エネルギー適用計画装置の制御、及び／又はエネルギー適用方法によるエネルギー適用装置の制御は、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／又は専用のハードウェアとして実現されることができる。
【００７９】
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学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／配布されることができるが、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してといった他の形式で配布されることもできる。
【００８０】
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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