(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的組織又は器官の線量測定において体の構造を位置特定するためのシステムであって：
前記標的組織又は器官の視野を超音波ビームでスイープするための超音波プローブ；
前記体の構造への挿入のための少なくとも１つの埋め込まれた超音波センサを有する医療ツール；及び
前記スイープの間に前記超音波プローブからの前記超音波ビームを受信する前記超音波センサの出力信号に基づいて前記少なくとも１つの埋め込まれた超音波センサの位置を決定するための及び前記超音波センサの決定された前記位置に基づいて前記体の構造の経路を描写するためのコントローラ；を有する、
システム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記体の構造の描写された前記経路を追跡し且つ領域分割するように、並びに前記追跡及び前記領域分割に基づいて前記標的組織又は器官に投与されることになる放射線量を計算するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記医療ツールを引っ込めるための引込ユニットをさらに有し、前記引込ユニットは、前記コントローラによって制御される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記医療ツールはカテーテルである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記カテーテルは、互いに固定された距離で取り付けられた複数の前記超音波センサを有する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記カテーテルは、前記超音波センサが取付けられるとともに、前記カテーテルの中に及び前記カテーテルから外にスライドされることができる、ガイドワイヤを有する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記カテーテルは、前記体の構造の中に固定される、
請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記出力信号の到着時間に基づいて前記超音波プローブからの前記超音波センサの距離を決定するように、及び前記超音波プローブのイメージングビーム操向角度に応じた前記出力信号の振幅に基づいて前記超音波センサへの角度方向を決定するように、適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記視野の中で追跡された前記少なくとも１つの埋め込まれた超音波センサの前記決定された位置の間の補間を実行することによって前記体の構造の前記経路を描写するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記超音波プローブは、第３の次元にアクセスするようにエンコーダに取り付けられる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記超音波プローブは、前記視野の前記スイープの間、引っ込められる、前進する又は回転するように適合される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの埋め込まれた超音波センサは、１つの超音波センサであり、前記超音波プローブは経直腸超音波プローブであり、前記標的組織又は器官は前立腺であり、前記体の構造は尿道前立腺部である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
標的組織又は器官の線量測定において体の構造を位置特定するためのシステムの作動方法であって、前記システムは、超音波プローブ、前記体の構造に挿入される医療ツール及びコントローラを有し、前記作動方法は：
−  前記超音波プローブが、前記標的組織又は器官の視野を超音波ビームでスイープするステップ；
−  前記コントローラが、前記医療ツールに埋め込まれる少なくとも１つの超音波センサの位置を、前記スイープするステップの間の前記超音波プローブからの前記超音波ビームを受信する前記超音波センサの出力信号に基づいて、決定するステップ；及び
−  前記コントローラが、前記超音波センサの決定された前記位置に基づいて重要な前記体の構造の経路を描写するステップ；を含む、
作動方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の作動方法の前記ステップを実行させるためのコード手段を有するコンピュータプログラムであって、コンピューティング装置で実行されるとき、前記体の構造を位置特定するための前記システムを制御する、
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、体の構造の位置を特定するための方法及びシステムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
前立腺がんは、米国人男性の間で最も一般的な臓器悪性腫瘍である。幾つかの治療法が、前立腺がんを治療するために提案されている。それらのうちの１つは、会陰を通じた挿入により前立腺の内部へ永久的な放射性シード又は（中空カテーテル内の）一時的な放射線源の配置を意味する前立腺の近接照射療法である。ほとんどの場合、治療計画及び針又はカテーテルを配置することは、経直腸超音波イメージング（ＴＲＵＳ）の集中的な使用に依拠している。
【０００３】
前立腺がんの治療のための近接照射療法の１つの主要な欠点は、ほとんどの患者がある程度の泌尿器の症状を発症することである。尿路炎症及び尿路閉塞は、最新の近接照射療法技術の文書で十分に裏付けられた短期併発症である。これは主に、近接照射療法の間に尿道に投与される不必要な偶発的な線量に原因があるとすることができ、これは尿道の形状及び姿勢の不十分且つ不正確な知識の結果である。
【０００４】
したがって、尿道前立腺部のような、体の構造を識別し且つ保存することは、このような治療後の影響を避けるのに重要である。尿道前立腺部を識別し且つ位置を特定するために、異なるアプローチ、例えば、コントラストコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）若しくは磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、又は尿道内の超音波可視カテーテルの使用、が提案されている。しかし、このようなアプローチは、追加の臨床作業負担を課すとともに、患者の経済的負担を増加させる、又は他の利点が患者の動き及び患者の生理学上の変化に起因する画像のゆがみのために減少するかもしれない。
【０００５】
結果として、多くの臨床診療では、尿道は、その正確な部位を識別することの困難さのためにリスクがある臓器としてリストに載せられない場合がある、又は１ｃｍのような推定均一マージンを持つ標準的な位置にあると推定され得るかのいずれかである。
特許文献１は、尿道識別システムを開示し、患者の尿道の解剖学的な経路が患者の前立腺への処置成分の精密な配置のために実時間で識別され、外部の膨張式イメージング空気袋を含む医療トール（ｔｏｌｌ）（すなわちカテーテル）が患者の尿道の中に、イメージング空気袋が概して前立腺の治療部位と位置合わせされるまで導入され、イメージング装置のイメージングプローブが、前立腺の治療部位及び尿道の近傍部分に対して動作可能に配置され、イメージング装置は、前立腺の治療部位の実時間画像を得るように作動される。
特許文献２は、冠状静脈洞（ＣＳ）を経由して冠状静脈の中にペーシング電極を持つペーシングリードの狙いを定めること及び操向の超音波誘導の方法を開示する。手順は、好ましくは、超音波スキャンにより、冠状静脈洞の可視化、ペーシングカテーテル先端の位置特定、ＣＳ軸に沿った先端の方向付け−操向及びしたがって冠状静脈洞へのその配置を含まなければならない。マーキング圧電トランスデューサが、冠状静脈洞の近傍で位置特定されることができる操向可能なデリバリーカテーテルの先端に又は同先端の近くに取り付けられる。
特許文献３は、患者の前立腺への処置成分の精密な配置のために患者の尿道の解剖学的な経路を識別する多システム及び識別するために使用されるその方法を開示し、エコー不透過明（ｅｃｈｏｏｐａｑｕｅ）カテーテルが尿道の中に、そのエコー源性及び放射線不透過性部分が前立腺の治療部位と概して位置合わせされるまで、導入される。画像プローブが、治療部位及び尿道に対して位置決めされるとともに、前立腺、及び尿道の実時間画像を得るように作動される。エコー不透過明カテーテルは、超音波及び放射線可視化を促進する材料で被覆される、同材料を組み込まれる又は同材料によって囲まれる、細長いフレキシブルカテーテルで作られ得る。
特許文献４は、不整脈を放射線外科的に緩和するための、心臓治療キット、システム及び方法を開示する。心臓の組織の放射線外科的治療は、不整脈を和らげるとともに、心臓カテーテル技術を使用して心臓に又は心臓の近くに位置する埋め込まれた基準を使用して他の腫瘍性及び非腫瘍性の病気を治療する。基準は、診断及び標的組織の計画画像が取得された後、埋め込まれ得る。基準埋め込みは、予定されている放射線外科的治療の日に行われ得る。計画後の基準埋め込みに対応する技術は、治療計画とともに埋め込まれた基準位置の登録を含み得るとともに、アクティブな基準は、追跡精度を高めながら、付随するイメージング放射線被ばくを制限し得る。
【特許文献１】ＷＯ２００４／１０１０２２  Ａ２
【特許文献２】ＷＯ２００５／００７２２８  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ２０１１／２２４５３８  Ａ１
【特許文献４】ＷＯ２０１１／００９０８７  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、尿道前立腺部のような体の構造又は他の重要な体の構造を識別し且つ位置特定するための新しいアプローチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載されるシステムによって、請求項１３に記載される方法によって、及び請求項１４に記載されるコンピュータプログラムによって達成される。
【０００８】
その結果、提案される位置特定又は追跡アプローチは、超音波ガイド下処置の間に使用されることになる医療ツールに統合される少なくとも１つの超音波センサ（又は受信機）に基づく。医療ツール及び超音波センサが超音波視野に入るとき、超音波センサは、超音波プローブのビームが視野をスイープするときに超音波プローブから来る超音波信号を受信する。超音波センサの位置が次に、超音波プローブの座標系（すなわち、視野）の中で決定され且つ追跡されることができ、位置特定されることになる重要な体の構造の経路（ｃｏｕｒｓｅ）が超音波センサの決定された位置に基づいて、描写されることができる。これは、重要な体の構造（例えば、尿道前立腺部）の経路又は形状を精密に輪郭を描くことを可能にする。
【０００９】
さらに、提案される位置特定はまた、治療中の重要な体の構造の連続実時間追跡を可能にし、それによって、適応治療計画及びより良い治療成績（例えば、より少ない尿道損傷関連の合併症）のための線量投与を可能にする。
【００１０】
概して、請求項に記載されるような提案される解決方法は、より多くの臨床作業負担及びコストを課すことなしに、高い精度の重要な体の構造の位置特定及び領域分割（ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）を可能にする。
【００１１】
第１の態様によれば、コントローラが、体の構造の描写された経路を領域分割し且つ追跡するように、並びに追跡及び領域分割に基づいて標的組織又は臓器に投与されることになる放射線量を計算するように適合され得る。この領域分割及び追跡は、体の構造への有害な影響を最小化するように放射線量計画の実時間調整を可能にする。
【００１２】
上記第１の態様と組み合わされることができる第２の態様によれば、引込ユニットが医療ツールを引っ込めるために設けられ得、引込ユニットは、コントローラによって制御される。それによって、埋め込まれた超音波センサの位置は、センサ位置を超音波プローブの超音波場の中に保つように超音波センサの出力信号に基づいて制御されることができる。
【００１３】
上記第１又は第２の態様と組み合わされることができる第３の態様によれば、前記医療ツールはカテーテルであり得る。有利には、カテーテルの柔軟な形状は、細長い構造への挿入及び適合を可能にするので、推定描写の実際の形との忠実な適合を達成することができる。
【００１４】
第３の態様の第１の具体的な例では、カテーテルは、互いから固定された距離で取り付けられる複数の超音波センサを有し得る。体の構造の経路又は形状が等距離の超音波センサの出力信号に基づいて補間されることができるので、この手段は、体の構造への又は体の構造の中のカテーテルの固定を可能にする。
【００１５】
第３の態様の第２の具体的な例では、カテーテルは、超音波センサが取付けられるとともにカテーテルの中に及びカテーテルから外にスライドされることができるガイドワイヤを有し得る。体の構造の経路又は形状が、超音波センサの出力信号に基づいて閉ループ制御下でカテーテルを通って超音波センサをスライドさせることによってここでは決定されることができるので、この手段もまた、体の構造への又は体の構造の中のカテーテルの固定を可能にする。
【００１６】
上記第１乃至第３の態様のいずれか１つと組み合わされることができる第４の態様によれば、コントローラは、出力信号の到着時間に基づいて超音波プローブからの超音波センサの距離を決定するように、及び超音波プローブのイメージングビーム操向（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）角度に応じた出力信号の振幅に基づいて超音波センサの角度方向を決定するように適合され得る。それによって、超音波センサの位置、したがって体の構造の位置が、超音波センサの出力信号の解析に基づいて容易に決定されることができる。
【００１７】
上記第１乃至第４の態様のいずれか１つと組み合わされることができる第５の態様によれば、コントローラは、視野の中で追跡された少なくとも１つの超音波センサの記録された位置の間の補間を実行することによって体の構造の経路を描写するように適合され得る。これは、超音波プローブのスイープ動作の間に決定され且つ記録されるセンサ位置に基づいて体の構造の経路又は形状を描写するための直接的な解決法を提供する。
【００１８】
上記第１乃至第５の態様のいずれか１つと組み合わされることができる第６の態様によれば、超音波プローブは、第３の次元にアクセスするためにエンコーダに取り付けられ得る。それによって、２次元超音波場を持つ超音波プローブは、超音波センサの３次元位置を得るように使用されることができる。
【００１９】
上記第１乃至第６の態様のいずれか１つと組み合わされることができる第７の態様によれば、超音波プローブは、前記視野の前記スイープの間、引っ込められ、前進され又は回転されるように適合され得る。この手段は、センサ出力信号の柔軟且つ適応可能な検出を可能にする。
【００２０】
上記第１乃至第７の態様のいずれか１つと組み合わされることができる第８の態様によれば、超音波プローブは、経直腸超音波プローブであり得、標的臓器は前立腺であり得、体の構造は、尿道前立腺部であり得る。したがって、尿道前立腺部の経路のより精密な輪郭描写を達成することができる。
【００２１】
コントローラは、個別のハードウェアコンポーネントを有する個別のハードウェア回路、集積チップ、若しくはチップモジュールの配置に基づいて、又は、メモリに格納され、コンピュータ読み取り可能な媒体上に記録され、又は、インターネットなどのネットワークからダウンロードされる、ソフトウェアルーチン又はプログラムによって制御される、信号処理装置若しくはコンピュータ装置若しくはチップに基づいて実装され得ることが留意されるべきである。
【００２２】
請求項１のシステム、請求項１３の方法、及び請求項１４のコンピュータプログラム製品は、特に、従属請求項に定められるような、同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解されるだろう。
【００２３】
本発明の好適な実施形態はまた、従属請求項又は上記実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであり得ることが理解されるだろう。
【００２４】
本発明のこれらの及び他の態様は、後述する実施形態から明らかになるとともに同実施形態を参照して説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】通常の前立腺及び尿道前立腺部の解剖学的構造の概略図を示す。
【図２】第１の実施形態による尿道前立腺部の実時間位置特定を伴う近接照射療法が適用されている、患者の一部の断面図を示す。
【図３】第２の実施形態による複数のセンサを持つカテーテルを備える位置特定システムの概略構造を示す。
【図４】第３の実施形態による引込器を持つシングルセンサカテーテルを備える位置特定システムの概略構造を示す。
【図５】第５の実施形態による、前立腺の後方に向かって配置されたセンサを持つカテーテルを備える位置特定システムの概略構造を示す。
【図６】第６の実施形態による円周リング配置の超音波センサを持つカテーテルを備える位置特定システムの概略構造を示す。
【図７】様々な実施形態での使用のための位置特定手順のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態が次に、超音波ベースの位置特定又は追跡技術の例として、ＵＳベースの追跡を使用する、重要な体の構造の例として、尿道前立腺部を識別し且つ位置特定するための知能化センシングシステム及び方法に基づいて記載される。
【００２７】
図１は、約３．５ｃｍの長さであるとともに膀胱２０へ前立腺１０を通過する尿道前立腺部３０の概略の解剖学的構造を示す。放射線治療の後の尿道併発症は、尿道炎、尿道狭窄、及び尿道瘻を含む。前立腺の尿道直腸瘻が、前立腺がんの前立腺の近接照射療法の後の患者の１％に発生することが報告されている。本実施形態により達成されるような、尿道前立腺部３０の形状及び位置の正確な知識によって、尿道併発症は実質的に減らされることができ、尿道前立腺部への有害な影響は大部分回避されることができる。
【００２８】
図２は、組み込まれたＵＳ（超音波）センサ７２を持つフォーリーカテーテル７０による近接照射療法の概略配置を示す。フォーリーカテーテルは、しばしば尿道３０を通って膀胱の中に通される柔軟なチューブである。チューブは、その長さに及ぶ、２つの別々の導管、又は管を有し得る。一方の管は、両端で開き、尿が収集バッグの中に流れ出ることを可能にする。他方の管は、外側の端部にバルブを有し得るとともに先端においてバルーンに接続し得る。バルーンは、それが抜け出ることを止めるために、それが膀胱の中にあるとき、滅菌水で膨らむ。フォーリーカテーテルは、シリコーンゴム又は天然ゴムから一般的に作られる。
【００２９】
本実施形態では、埋め込まれたＵＳセンサ７２を持つこのようなフォーリーカテーテル７０の使用が、尿道前立腺部３０への不必要又は過度な放射線量を避けるために近接照射療法において極めて重要である尿道前立腺部３０の実時間位置特定を可能にする。フォーリーカテーテル７０は、第１の実施形態において、１つの又は互いから固定した距離に取り付けられる複数のＵＳセンサ７２を備える。
【００３０】
以下では、「カテーテル」の語は、センサを備えるカテーテル又はカテーテルの内部にセンサを備えるガイドワイヤを意味するような総称として使用される。
【００３１】
近接照射療法の間、経直腸ＵＳ（ＴＲＵＳ）プローブ４０が、センサ追跡に必要な超音波信号源として使用される。フォーリーカテーテル７０のＵＳセンサ７２は、ＴＲＵＳプローブ４０によって発せられた超音波を受信する。特に、ＴＲＵＳプローブ４０のビームが視野をスイープするときＴＲＵＳプローブ４０の適切なＡラインから受信される超音波信号は、受信される超音波信号の到着時間に基づいてＴＲＵＳプローブ４０からのＵＳセンサ７２の距離を決定するために解析されることができる。角度寸法は、ＴＲＵＳプローブ４０のイメージングビーム操向角度に応じて受信される超音波信号の振幅に基づいて決定されることができる。ＵＳセンサ７２の出力は、第１の実施形態による提案された追跡技術を使用して個々のＵＳセンサ７２から位置及び配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）データを読み取る又は受信するために（ソフトウェアベースであり得る又はソフトウェア制御され得る）制御モジュールに送られる。カテーテル７０の軌跡は、実時間で全てのＵＳセンサ７２からの位置及び配向情報を使用して計算される。
【００３２】
近接照射療法の始めに、追跡されるカテーテル７０は、尿道前立腺部３０に通される。追跡技術が、カテーテル７０に沿ったＵＳセンサ７２並びにＴＲＵＳプローブ４０を使用して実現される。カテーテル７０の挿入及びシード（ｓｅｅｄ）８０の放出の後、前立腺１０への投与される線量のマップが、計画された位置と比べたシード８０又はソースの実際の位置に基づいて（再）計算される。シード８０は、図２の上部に示されるように、グリッド６０を通るニードル５０によって埋め込まれる及び解放されることができる。
【００３３】
尿道前立腺部３０への過度な照射を避けるために、尿道前立腺部３０の決定された実時間軌跡は、まだ挿入されていないニードル５０のシード／ソース挿入経路を再計算及び更新するために計画制御機能（例えば、計画ソフトウェア）にフィードバックされる。シード８０がドロップされるとき、尿道前立腺部３０の実時間位置特定データによる尿道前立腺部３０への投与線量が再計算され、必要ならば、シードドロップ計画がそれに応じて更新される。
【００３４】
本発明の実施形態は、カテーテル７０のセンサ７２の数及び２次元（２Ｄ）又は３次元（３Ｄ）ＴＲＵＳプローブ４０の使用によって変化する。
【００３５】
本第１の実施形態では、３ＤＴＲＵＳプローブ４０が使用される。カテーテル７０は、１又は複数のＵＳセンサ７２を備え得る。
【００３６】
カテーテル７０が１つの埋め込まれたセンサ７２を有する場合、カテーテル７０は、漸進的に尿道前立腺部３０の中に挿入され得る又は尿道前立腺部３０から引っ込められ得る。カテーテル７０が尿道前立腺部３０の中に挿入される又は尿道前立腺部３０から引っ込められるにつれて、ＵＳセンサ７２の推定位置が記憶され、カテーテル７０の３Ｄ形状及び位置を表す。これらの推定位置はさらに、カテーテル７０の既知の機械的特性によって課せられる拘束の下でさらに一致させられることができる。
【００３７】
カテーテル７０が２又は３の埋め込まれたセンサを有する場合、全てのセンサ７２の推定位置は、カテーテル７０が挿入又は引っ込められる間に記録され得るとともに、複数の形状推定が、カテーテル７０の３Ｄ形状及び位置を提供するために、平均化され得る又はその他の方法で組み合わされ得る。
【００３８】
カテーテル７０が４以上のセンサ７２を有する場合、これらのセンサ７２は、尿道前立腺部３０の中に位置するカテーテル７０の一部の長さに沿って分布され、適切なカテーテルの位置決めが、カテーテル追跡により容易に達成されることができる。
【００３９】
ＵＳセンサ７２の個々の位置が推定されるとともに、離散したポイントに対する多項式フィット又は他のフィットが、カテーテル７０の３Ｄ形状及び位置としての役割を果たすように計算される。
【００４０】
一般的に、多くのＵＳセンサ７２がある場合、カテーテル７０を引っ込めている間にセンサ位置を記録する必要は最小化される（センサの数が多いほど、静的なカテーテル位置推定の精度が高くなる）。４以上のセンサ７２がカテーテル７０にある場合、カテーテル７０は、尿道前立腺部３０の中に固定されることができる。
【００４１】
図３は、第２の実施形態によるカテーテル７０及び複数のＵＳセンサ７２を持つ位置特定システムの概略構造を示す。第２の実施形態は、２ＤＴＲＵＳプローブ４０と組み合わせて使用されることができる。カテーテル７０の形状をマッピングするために４以上のＵＳセンサ７２を持つカテーテル７０は、２ＤイメージングのみができるＴＲＵＳプローブ４０と関連付けて使用される。２Ｄ制約のために、第２の実施形態は、第３の次元へのアクセスを提供するために、ＴＲＵＳプローブ４０がエンコーダ（図示せず）に取り付けられる又は接続されることを必要とする。エンコーダは、視野に亘る３Ｄスキャン又はスイープ機能を達成するようにＴＲＵＳプローブ４０の超音波ビーム又は画像面１１０を電子的に又は機械的に制御する働きをする。
【００４２】
ＵＳセンサ７２は、尿道前立腺部３０の中に位置することが見込まれるカテーテル長さに沿って分布される。エンコードされるＴＲＵＳプローブ４０はその後ＵＳセンサ７２の位置を検出するために使用される。これを達成するために、ＴＲＵＳプローブ４０が、例えば、（どの面が使用されるかに応じて）引っ込められる又は回転されることができ、各ＵＳセンサ７２によって受信される信号が、ＵＳセンサ７２が実際のＴＲＵＳ２Ｄ画像面１１０にあるかどうかを検出するために使用される。図３の例では、ＴＲＵＳプローブ４０が（矢印によって示されるように）引っ込められている場合が示されている。
【００４３】
代替として、ＴＲＵＳプローブ４０は、矢状モード（ｓａｇｉｔｔａｌ  ｍｏｄｅ）であることができ且つ回転エンコーダを備えることができる。この場合、同様のアプローチが、ＴＲＵＳプローブ４０をその軸周りに回転させることによってＵＳセンサ７２を位置特定するために使用されることができる。
【００４４】
ＵＳセンサ７２の１つが、ＴＲＵＳプローブ４０の２Ｄ画像面の中にあるとき、その２Ｄ画像の位置は、ＵＳセンサ７２の３Ｄ位置を明らかにするためにプローブ位置と組み合わされる。
【００４５】
図３の上方部分では、異なるＵＳセンサ７２の異なる出力信号１０１、１０２の２つの時間ダイアグラムが示され、水平軸の時間差が、ＴＲＵＳプローブ４０の２Ｄ画像面１１０に対するそれぞれのＵＳセンサ７２の位置を決定するために使用されることができる。
【００４６】
図４は、２ＤＴＲＵＳプローブ４０に使用されることができる第３の実施形態による閉ループ制御の単一センサカテーテル７０を持つ位置特定システムの概略配置を示す。
【００４７】
第３の実施形態では、カテーテル７０は単一のＵＳセンサ７２を有し、単一のＵＳセンサ７２の出力信号７２０は、カテーテル７０を引っ込める引込器（ｒｅｔｒａｃｔｏｒ）又は引込（ｒｅｔｒａｃｔｉｎｇ）装置３００を制御するコンピュータ又はコントローラ２００に入力される。コントローラ２００は、ソフトウェアルーチンとして実装された制御手順によって制御され得る。同様に、エンコードされるＴＲＵＳプローブ４０は、手動又は自動で引っ込められ得る。
【００４８】
閉ループ制御の自動システムでは、引込器３００は、ＵＳセンサ７２が動いているＴＲＵＳプローブ４０の２Ｄ画像面に常に保持される方法で、センサ出力信号７２０及びＴＲＵＳプローブ４０から受信されるプローブ位置信号４２０に基づいて、コントローラ２００によって制御されることができる。その後、ＴＲＵＳ画像内のＵＳセンサ７２の２Ｄ位置が、ＵＳセンサ７２の３Ｄ位置を表すために追跡されるＴＲＵＳプローブ４０の位置と組み合わされることができる。
【００４９】
第４の実施形態によれば、コントローラ２００は、ＴＲＵＳプローブ４０を前進させる又は引っ込めるロボット（図示せず）を制御し得る。さらに、センサ装備カテーテル７０が、図４に示されるように、引込装置３００によって引っ込められる又は前進させられる。プローブ保持ロボットは、ＵＳセンサ７２が動いているＴＲＵＳプローブ４０の２Ｄ画像の中に常に保たれる方法で制御される。この場合もやはり、ＴＲＵＳ画像の中のＵＳセンサ７２の２Ｄ位置が、ＵＳセンサ７２の３Ｄ位置を表すためにＴＲＵＳプローブの位置と組み合わされることができる。
【００５０】
図５は、尿道前立腺部３０の中にエアポケットが存在する場合でさえ信号受信を確実にするように適合される第５実施形態による位置特定システムの概略構造を示す。
【００５１】
前立腺の後方側又は部分１４の近位のカテーテル７０の表面での超音波伝搬を妨げ得る又は妨害し得る、カテーテル７０に中の起こり得るエアポケットを考慮に入れるために、全てのＵＳセンサ７２は、その長さに沿った同じ方向でカテーテル７０に取り付けられ得る。カテーテル７０の外側端部の可視マーキングは、その周囲に沿ってどこに複数のＵＳセンサ７２が位置するかを示し得る。カテーテル７０の挿入中、このマーキングが常に、患者の後方側の方を、すなわち、図５に示されるように、前立腺の後方部分１４の近位の方を向くことが確実にされることができる。
【００５２】
カテーテル７０は通常ねじれないので、この外部マーキングは、ＵＳセンサ７２の位置の適切な代わりである。図５はまた、ＴＲＵＳプローブ４０の如何なる引込又は前進なしに電子的にスイープされ得るＴＲＵＳプローブの２Ｄ画像１１０を示す。
【００５３】
カテーテル７０の上で、前立腺３０の内側部分又は側部１２が示されている。
【００５４】
図６は、ＵＳセンサ７２が、尿道３０の中にエアポケットが存在する場合でさえ信号受信を確実にするように、円周リングとして構成されていることを除いて図５の第５の実施形態と同様である第６の実施形態による位置特定システムの配置を示す。
【００５５】
ＵＳセンサ７２の定量化できる出力信号がカテーテル７０の配向に関わらず入手できるので、第６の実施形態のカテーテル７０は、カテーテル７のねじれ又はトルクが害を及ぼさないという利点を提供する。
【００５６】
代替的には、小さいセンサ装備ガイドワイヤが、カテーテル７０の中空通路の中に及び同中空通路から外にスライドすることができる方法で、構成され得る。ガイドワイヤは、カテーテル７０を通る尿の流れを妨げないように、小さい、又は中空であり得る。さらに、カテーテル７０がガイドワイヤを備える場合、円周リング形状は、ガイドワイヤへのセンサアタッチメントのために使用されることができる。閉ループ制御が次に、図４の第３の実施形態と同様に達成されることができ、引込装置３００がここではガイドワイヤの動作を制御し得る。
【００５７】
３Ｄカテーテル形状及び位置並びに尿道３０の推定直径が、尿道前立腺部３０を領域分割するために使用されることができる。これを達成するために、カテーテル７０の外径が、尿道３０の直径の推定のために利用されることができ、尿道前立腺部３０内のカテーテル７０の滑りばめ（ｓｎｕｇ  ｆｉｔ）を想定する。したがって、尿道前立腺部３０の直径は、尿道前立腺部３０の遠位／前方端部を得るために（尿道前立腺部３０の近位／後方端部を示す）ＵＳセンサ７２の推定位置に加えられることができる。その後、各測定ポイントにおける尿道前立腺部３０の直径に対応する直径を有する複数の円を固定すること（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）及びこれらの円を補間することによって、尿道３０の３Ｄ領域分割を得ることができる。
【００５８】
加えて、推定された３Ｄカテーテル形状及び位置は、前立腺の場所及び位置を推定するために使用されることができる。近接照射療法の始めに、前立腺１０は、ＴＲＵＳプローブ４０の視野又は座標系の中で位置特定されることができる。しかし、近接照射療法の間、前立腺１０は動き得る。このような動きに近接照射療法を適合させるために、尿道３０の推定位置及び形状が、ＴＲＵＳプローブ４０の座標系の中で前立腺１０の位置を自動的に更新するために使用されることができるとともに、適応治療計画及び投与のためにそれを使用することができる。
【００５９】
計画ソフトウェア又は計画制御機能は、追跡位置がユーザによって容易に見いだせるように、ユーザインタフェース（例えば、スクリーン）への尿道前立腺部３０又は前立腺１０の追跡位置の重ね合わせを表示するように適合されることができる。挿入に先立つ計画プロセスは、ソースの配置が、内部放射線量不均質を考慮した危険にさらされる器官への放射線量を最小化させる一方で、標的カバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を最大化するように最適化されることができることを確実にする。それはまた、正確なシード注文（ｓｅｅｄ  ｏｒｄｅｒｉｎｇ）を可能にする。定められたパラメータに従う計画は、異なるセンターとオペレータとの間の再現性を確実にする。
【００６０】
図７は、上述の実施形態の少なくとも幾つかに実装されることができる実時間位置特定及び線量適合手順のフロー図を示す。
【００６１】
ステップ７０１では、上述の実時間尿道領域分割及び追跡が、図４のコントローラ２００によって記憶され得る追跡データに基づいて実行される。尿道前立腺部３０の実推定３Ｄ位置は次に、シード付着（ｓｅｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）直前の放射線量を計算するためにステップ７０２で使用される。
【００６２】
ステップ７０３では、次に、ステップ７０２の計算された放射線量が、尿道前立腺部の推定実時間位置の検討下で適切であるかどうかがチェックされる。そうである場合、計算された放射線量を持つシードがドロップされ、手順はステップ７０１へとジャンプして戻る。そうでなければ、計算された放射線量が尿道前立腺部３０にとって危険であることがステップ７０３において決定される場合、手順はステップ７０５にジャンプし、投与計画が、尿道前立腺部３０への線量入力を減らすように調整される。
【００６３】
図７の手順はしたがって、尿道前立腺部の実時間位置特定及び追跡に基づいて前立腺の近接照射療法の適応再計画を可能にする。
【００６４】
要約すると、位置特定システム及び方法が記載され、そこでは、ＵＳセンサを備えるフォーリーカテーテル又は他の医療ツールが、尿道前立腺部に挿入される。ＴＲＵＳプローブ又は他の超音波プローブからのＵＳビームが視野をスイープするときのこれらのＵＳセンサによって受信されるＵＳ信号の解析に基づいて、ＴＲＵＳ画像と同じ座標系でこれらのＵＳセンサを精密に検出し且つ追跡することが可能であり、それによって、フォーリーカテーテル及び前立腺尿道部の経路を精密に描写する。手順の間、各シードがドロップされる前に、尿道前立腺部に投与される線量は、前立腺尿道部の実時間位置特定及び領域分割並びに以前にドロップされたシードに基づく放射線量に基づいて計算されることができ、必要ならば、手順は自動的に再計画されることができる。
【００６５】
本発明を図面及び上記説明において詳細に図示及び説明してきたが、上記の図示及び説明は図示的又は例示的と見なされるべきであって、限定的と見なされるべきではない。本発明は、カテーテル、ＵＳセンサ及びＴＲＵＳプローブを伴う開示した実施形態に限定されない。本発明はまた、それに基づいて重要な体の構造の位置が決定されることができる他の医療ツール及び／又はイメージングトランスデューサと関連付けて実装されることができる。より具体的には、本発明は、任意の放射線療法又はイメージング手順と関連付けて他の重要な体の構造の実時間追跡及び領域分割のために使用されることができる。本発明は、他の組織又は器官の治療的又はイメージング放射に容易に拡張されることができる。例えば、上述の実施形態による位置特定概念は、超音波センサを備える装置又は医療ツールを使用して、血管、肝臓の胆管のような重要な構造への過度な線量を避けるために、肝臓に拡張されることができる。
【００６６】
開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載された発明を実施する際に図面、開示及び添付の請求項の検討から、当業者によって理解されるとともにもたらされることができる。請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の語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「ある（“ａ”、“ａｎ”）」は複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙された幾つかのアイテムの機能を満たしてよい。特定の手段が互いに異なる従属請求項に列挙されてい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示すものではない。
【００６７】
前述の記載は、本発明の特定の実施形態を詳述する。しかし、前述のものがテキストにどんなに詳細に見えても、本発明は多くの方法で実施されることができ、したがって、開示された実施形態に限定されないことが理解されるであろう。本発明の特定の特徴又は態様を記載するときの特定の専門用語の使用は、専門用語が関連する本発明の特徴又は態様の任意の特定の特性を含むことを制限されるように専門用語が本出願で再定義されていることを暗示するように取られるべきでないことが留意されるべきである。
【００６８】
単一のユニット又は装置は、請求項に列挙された幾つかの項目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請求項に記載されているという単なる事実は、これら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示すものではない。
【００６９】
例えば、図７と関連して記載されたような、様々な実施形態によるシステムの機能構成要素の記載された動作は、コンピュータプログラムのプログラムコート手段として及び／又は専用ハードウェアとして実装されることができる。コード手段は、コンピューティングデバイスで実行されるとき、記載された機能ステップの少なくとも幾つかを生成するように構成される。コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に若しくは該ハードウェアの一部として供給される固体媒体等の適切な媒体により記憶及び／又は分配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等の他の形態で分配されることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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