(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするための組織モニタリング装置であって、
・モニタリング位置における生体組織を変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスを繰り返し提供し、前記モニタリング位置において前記プッシュ・パルスに応答して生起する組織変位を検出するのに好適な超音波追跡パルスを提供し、前記追跡パルスに関係する超音波組織応答信号を検出および送達することにおいて、当該組織モニタリング装置の外部である測定プローブ・ユニットの統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを駆動するのに好適なプローブ駆動信号を提供するよう構成されたプローブ駆動ユニットと；
・評価ユニットとを有しており、前記評価ユニットは、前記組織応答信号を受領し、リアルタイムで、
・検出された組織変位の量を示す変位量の現在値、
・当該モニタリング・セッションの開始以来の前記変位量の現在の最大、および
・前記現在値と前記変位量の前記現在の最大との間の比に依存する正規化された変位量、ならびに
・前記正規化された変位量が閾値に達したかどうか
を決定するとともに、
・前記閾値に達したときに出力信号を提供する
よう構成されている、
組織モニタリング装置。
【請求項２】
モニタリング制御ユニットをさらに有し、該モニタリング制御ユニットは、
・エネルギー送達の計画された位置における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す制御入力を受領し、
・前記制御入力から、前記計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺位置において前記モニタリング位置を決定し；
・前記決定されたモニタリング位置に依存して前記正規化された変位量の前記閾値を決定するよう構成されている、
請求項１記載の組織モニタリング装置。
【請求項３】
前記評価ユニットは、前記正規化された変位量を
NDD(t)＝1−ND(t)
に従った正規化された変位差として決定するよう構成されており、ここで、
ND(t)＝D(t)／Dmax(t)であり、
tは当該モニタリング・セッションの開始に対する時間差であり、
ND(t)は前記正規化された変位の前記現在値であり、
D(t)は前記変位量の前記現在値であり、
Dmax(t)は当該モニタリング・セッションの間に検出された前記変位量の前記現在の最大であり、
NDD(t)は前記正規化された変位差であり、
前記評価ユニットはさらに、
決定された前記正規化された変位差から、事前記憶された較正パラメータをもつ較正関数を使って、前記アブレーション・ゾーンの広がりを決定するよう構成されている、
請求項１または２記載の組織モニタリング装置。
【請求項４】
前記較正関数は、前記アブレーション・ゾーンの広がりを、二つの較正パラメータを用いて、前記正規化された変位差の線形関数として、あるいは、三つの較正パラメータを用いて、前記正規化された変位差の二次関数として定義する、請求項３記載の組織モニタリング装置。
【請求項５】
前記モニタリング制御ユニットは、閾値提供ユニットを含み、該閾値提供ユニットは、その入力において、組織における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを受領し、前記計画された組織アブレーション・ゾーンの与えられた所望される空間的広がりについての正規化された変位差の閾値を、前記較正関数を使って決定し、その出力において提供するよう構成されている、請求項４記載の組織モニタリング装置。
【請求項６】
前記プローブ駆動ユニットは、前記プッシュ・パルスを提供する前に第一の超音波追跡パルスを、前記超音波プッシュ・パルスを提供した後に第二の超音波追跡パルスを提供することにおいて前記プッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを駆動するよう構成されている、請求項１記載の組織モニタリング装置。
【請求項７】
請求項１記載の組織モニタリング装置を有し、前記プローブ駆動信号を受領し前記組織応答信号を送達するよう構成されている測定プローブ・ユニットをさらに有する組織モニタリング・システムであって、前記測定プローブ・ユニットは、前記少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスおよび前記超音波追跡パルスを提供するよう構成されている統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを有するとともに、前記追跡パルスに関係する前記超音波組織応答信号を検出するよう構成されている、組織モニタリング・システム。
【請求項８】
前記測定プローブ・ユニットは、前記少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスおよび前記超音波追跡パルス両方の送達のためであり、前記組織応答信号を検出して送達するよう構成されている単一の統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを有する、請求項７記載の組織モニタリング・システム。
【請求項９】
生体組織にエネルギーを送達するためのエネルギー送達装置であって、
・送達位置に位置されたときに、組織を壊死させるのに好適なエネルギー量でエネルギーを、該組織の所望される組織アブレーション・ゾーンに送達するよう構成されているエネルギー送達プローブを有するエネルギー送達ユニットと；
・請求項１記載の組織モニタリング装置とを有しており、
前記エネルギー送達ユニットは、前記組織モニタリング装置によって提供される前記出力信号を受領し、前記出力信号の受領に際してエネルギーの送達を止めるよう構成されている、
エネルギー送達装置。
【請求項１０】
組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするための組織モニタリング装置の作動方法であって、
・前記組織モニタリング装置のプローブ駆動ユニットが、モニタリング位置における生体組織を変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスを繰り返し提供し、前記モニタリング位置において前記プッシュ・パルスに応答して生起する組織変位を検出するのに好適であり追跡パルスに関係する超音波組織応答信号を検出し、送達するのに好適な超音波追跡パルスを提供することにおいて、前記組織モニタリング装置の外部である測定プローブ・ユニットの統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを駆動するのに好適なプローブ駆動信号を提供する段階と；
・前記組織モニタリング装置の評価ユニットが、前記組織応答信号から、リアルタイムで、
・検出された組織変位の量を示す変位量の現在値；
・当該モニタリング・セッションの開始以来の前記変位量の現在の最大；および
・前記変位量の値と前記変位量の前記現在の最大との間の比に依存する正規化された変位量の現在値；ならびに
・前記正規化された変位量が前記正規化された変位量の所定の閾値に達したかどうか
を決定する段階と；
・前記評価ユニットが、前記正規化された変位量の前記所定の閾値に達したときに出力信号を提供する段階
とを含む、方法。
【請求項１１】
前記組織モニタリング装置のモニタリング制御ユニットが、
・エネルギー送達の計画された位置における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す制御入力を受領し；
・前記制御入力から、前記計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺位置においてモニタリング位置を決定し；
・前記決定されたモニタリング位置に依存して、前記正規化された変位量の前記閾値を決定することをさらに含む、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
・前記評価ユニットが、前記正規化された変位量を、
NDD(t)＝1−ND(t)
に従って正規化された変位差として決定する段階であって、
ND(t)＝D(t)／Dmax(t)であり、
tは当該モニタリング・セッションの開始に対する時間差であり、
ND(t)は前記正規化された変位の前記現在値であり、
D(t)は前記変位量の前記現在値であり、
Dmax(t)は当該モニタリング・セッションの間に検出された前記変位量の前記現在の最大であり、
NDD(t)は前記正規化された変位差である、
段階と；
・前記評価ユニットが、前記決定された正規化された変位差から、事前に記憶された較正パラメータをもつ較正関数を使って前記アブレーション・ゾーンの広がりを決定する段階とをさらに含む、
請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の方法を実行するよう、コンピュータに組織モニタリング装置を制御させるためのコンピュータ・プログラム。
【請求項１４】
生体組織にエネルギーを送達するエネルギー送達装置の作動方法に従って動作するよう、コンピュータにエネルギー送達装置を制御させるためのコンピュータ・プログラムであって、前記方法は：
・前記エネルギー送達装置のエネルギー送達ユニットが、送達位置に位置されたエネルギー送達プローブを介して組織の所望されるアブレーション・ゾーンに組織を壊死させるために好適なエネルギー量においてエネルギーを放出し；
・請求項１０記載の方法に従って前記組織モニタリング装置が、前記組織をモニタリングするためのモニタリング・セッションを実行し；
・前記エネルギー送達ユニットが、前記出力信号が提供されたときにエネルギーの前記放出を終了させることを含む、
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、組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするための組織モニタリング装置に関する。本発明はさらに、組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするためのモニタリング方法に関する。本発明は、生体組織にエネルギーを送達するためのエネルギー送達装置にも関する。さらに、本発明は、生体組織にエネルギーを送達する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ここに参照によってその全体において組み込まれる特許文献１は、アブレーションのように生体組織の機械的属性を変化させるために生体組織に高強度の合焦された超音波（HIFU:  high-intensity  focused  ultrasound）エネルギーを送達する効果を検査することを開示している。HIFUエネルギーの送達の効果は、たとえば処置領域についてまたは該領域内のある位置についてアブレーション停止決定をするために、二つ以上の空間方向において調べられる。停止決定は、特定曲線に対してリアルタイムで評価される、処置される組織の破壊痕中心（lesion-central）および／または破壊痕周辺（lesion-peripheral）の長手方向変位に基づくことができる。方位角および／または仰角方向における操縦はたとえば、療法または撮像のための線形または2Dのマルチチャネル超音波アレイによって提供される。含められるプロトコルは、HIFU療法および処置される組織の音響放射力ベースの変位の追跡の両方についての、領域にわたる（region-wide）スキャンおよび位置ごとの完了である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第2011/161559A1号（米国特許出願公開第20130096597A1号としても公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エネルギーの送達中に生体組織をモニタリングするための代替法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の側面では、組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするための組織モニタリング装置が提供される。組織モニタリング装置は：
・モニタリング位置における生体組織を変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスを繰り返し提供し、前記モニタリング位置において前記プッシュ・パルスに応答して生起する組織変位を検出するのに好適な超音波追跡パルスを提供し、前記追跡パルスに関係する超音波組織応答信号を検出および送達することにおいて、前記制御装置の外部である測定プローブ・ユニットの統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを駆動するのに好適なプローブ駆動信号を提供するよう構成されたプローブ駆動ユニットと；
・評価ユニットとを有しており、前記評価ユニットは、前記組織応答信号を受領し、リアルタイムで、
・検出された組織変位の量を示す変位量の現在値；
・前記モニタリング・セッションの開始以来の前記変位量の現在の最大；および
・前記現在値と前記変位量の前記現在の最大との間の比に依存する正規化された変位量；ならびに
・前記正規化された変位量が閾値に達したかどうか
を決定するとともに、
・前記閾値に達したときに出力信号を提供する
よう構成されている。
【０００６】
本発明の第一の側面の組織モニタリング装置は、モニタリング位置における組織変位をモニタリングすることにおいて、外部の統合されたプッシュ兼追跡超音波トランスデューサ・ユニットの動作を制御する。
【０００７】
本組織モニタリング装置は、こうして、組織へのエネルギー送達中に組織をモニタリングする目的のために超音波プッシュ・パルスおよび超音波追跡パルスを実行することにおいて同一の超音波トランスデューサ・ユニットのための制御を提供する。これは、療法パルスおよびプッシュ・パルスを提供するためのものと追跡パルスを提供するためのものの異なる超音波トランスデューサ・ユニットが、プッシュ兼追跡パルスを有する組織モニタリング・シーケンスにおいて、別個の制御および異なるトランスデューサ・ユニット間の同期を使う特許文献１から知られるものと比べ、組織モニタリングの新概念をなす。本発明の組織モニタリング装置は、生体組織をモニタリングするためのプッシュ兼追跡パルスの送達における制御および同期のための特に低い費用を達成することを許容する。
【０００８】
本発明では、エネルギー送達のための装置とは完全に独立であることができる超音波組織モニタリング装置が提供される。組織モニタリング装置と所与のエネルギー送達装置との間の結合が、実施例として後述するある種の応用事例においては有用であることがありうるものの、これは決して必須ではない。特許文献１とは対照的に、本発明は、エネルギー送達装置と組織モニタリング装置との間の、いかなる結合も必要ない、完全な独立性を可能にする。
【０００９】
「統合されたプッシュ兼追跡（push-and-track）トランスデューサ・ユニット」という用語は、本稿では、単一の超音波トランスデューサ・ユニットがプッシュ・パルスおよび追跡パルスを提供するために使われることを表わすために使われている。プッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットは組織モニタリング装置の外部であり、つまり組織モニタリング装置はそのままで、プッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットなしで完全に機能する。組織モニタリング装置と、統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを含む測定プローブ・ユニットとを組み込む実施形態は、組織モニタリング・システムのコンテキストにおいて後述する。
【００１０】
以下では、第一の側面の組織モニタリング装置の実施形態について述べる。
【００１１】
組織をモニタリングするために、評価ユニットは、組織変位の量を示す量を決定する。これは、エラストグラフィーの組織モニタリング手法について好適な量である。これから、正規化された変位量が決定される。組織モニタリング装置のある実施形態では、前記評価ユニットは、前記正規化された変位量を、
ND(t)＝D(t)／Dmax(t)
に従った正規化された変位として決定するよう構成される。ここで、
tはモニタリング・セッションの開始に対する時間差であり、
ND(t)は正規化された変位の現在値であり、
D(t)は変位量の現在値であり、
Dmax(t)は当該モニタリング・セッションの間に検出された変位量の現在の最大である。
【００１２】
現在の最大は、所与のモニタリング・セッションの間に時刻tまでに観察された変位量の最大値である。よって、これは所与のモニタリング・セッションの間に新たな最大値に達するたびに変化する。
【００１３】
別の実施形態では、前記評価ユニットは、前記正規化された変位量を
NDD(t)＝1−ND(t)
に従った正規化された変位差として決定し、ここで、NDD(t)は前記正規化された変位差であり、決定された前記正規化された変位差から、事前記憶された較正パラメータとともに較正関数を使ってアブレーション・ゾーンの広がり（extension）を決定するよう構成される。
【００１４】
較正関数は、好ましくは、アブレーション・ゾーンの広がりを、二つの較正パラメータを用いて、前記正規化された変位差の線形関数として定義する。一層よい精度を達成する別の実施形態では、較正関数は、アブレーション・ゾーンの広がりを、三つの較正パラメータを用いて、前記正規化された変位差の二次関数として決定する。数学的関数の較正パラメータに関する関数表現の代わりに、較正関数は、NDD(t)の所与の値に対してアブレーション・ゾーンの広がりを割り当てる値の集合の形で提供されることができる。異なるモニタリング位置および実行されるエネルギー送達の異なるパラメータについて、異なる較正関数が提供されてもよい。実行されるエネルギー送達の異なるパラメータは、エネルギー型、エネルギー密度または組織型、エネルギー送達装置の型、超音波ビームの特性などである。
【００１５】
組織モニタリング装置の重要な応用事例は、エネルギー送達の制御にある。特に医療用途における生体組織へのエネルギー送達は、所望される位置を越えて組織損傷を生成してはならない。所望される位置は多くの場合、あらかじめ定義された体積であり、エネルギー送達によって壊死させられるべき組織を含む体積などである。この目的に向け、モニタリング位置は、エネルギー送達によって現在生成されているアブレーション・ゾーンの達成された広がりのリアルタイム指標を提供するために好適に選ばれなければならない。
【００１６】
好適なモニタリング位置の決定は、いくつかの実施形態では、組織モニタリング装置の操作者による手動入力によってなされる。好ましい実施形態は追加的または代替的にモニタリング制御ユニットを有し、該モニタリング制御ユニットは
・エネルギー送達の計画された位置における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す制御入力を受領し、
・前記制御入力から、前記計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺位置において前記モニタリング位置を決定し；
・前記決定されたモニタリング位置に依存して前記正規化された変位量の前記閾値を決定するよう構成されている。
【００１７】
これらの実施形態は、前記計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺における前記モニタリング位置の決定を利用する。決定されたモニタリング位置は、モニタリング・セッションを通じて維持される。生体組織へのエネルギー送達は、前記計画されたアブレーション・ゾーンにおける熱の生成に関わり、これは前記アブレーション・ゾーンのコアのまわりの気泡の形成を伴う。これはこれらの位置における変位推定にアーチファクトを導入することがあり、硬さ（stiffness）に基づく組織モニタリングの信頼性を低下させる。さらに、最小侵襲療法モダリティーにおいては、療法装置アプリケーターが超音波画像の視野に存在する。軟組織における金属デバイスの存在は剪断波の誘起および伝搬を擾乱し、組織変位に影響する。これらの装置における金属からの強い超音波後方散乱反射も変位推定におけるアーチファクトを導入する。これらの観察に基づき、本実施形態は、モニタリング位置、たとえば超音波撮像面を、計画されたアブレーション・ゾーンのコアまたはコア近くに置くことを避ける。むしろ、モニタリング位置は、計画されたアブレーション・ゾーンの周辺において選択される。用語「周辺」はここでは、計画された組織アブレーション・ゾーンの中心またはコア領域から離れている位置を示すために使われている。よって、そのような位置は、中心またはコアよりアブレーション・ゾーンの端に近い。例として、モニタリング位置は、組織アブレーション・ゾーンの計画されたコアを決定するアブレーション針のようなエネルギー送達プローブの計画された位置から、少なくとも3mm、好ましくは少なくとも4mm、特に少なくとも5mmの距離に選ばれてもよい。典型的には、モニタリング位置は、超音波プッシュ兼追跡トランスデューサの既知のビーム特性にさらに依存して選択される。特に、モニタリング位置は、後方散乱された超音波信号におけるアーチファクトを回避するためにエネルギー送達プローブから十分遠方に位置されるべきである。
【００１８】
本実施形態の方法論は、モニタリング位置がこれまで計画されたアブレーション・ゾーンの中心近くまたは器具の近くに選ばれていたいくつかの環境において生起する問題を回避するので、組織へのいかなる種類のエネルギー送達に基づく組織モニタリング・システムをも適用することを許容する。
【００１９】
周辺における好適なモニタリング位置は、ある実施形態では、計画された組織アブレーション・ゾーンの位置および広がりを提供する制御入力に基づいて完全に自動的に決定される。別の実施形態では、組織アブレーション・ゾーンの周辺におけるモニタリング位置の自動決定は、ユーザー入力によって、所望される仕方で初期に影響されたり、あるいはモニタリング制御ユニットによる初期提案後にユーザー入力によって調整されたりすることができる。たとえば、ユーザーは、点、線または面型（2D）モニタリングといったさらなるモニタリング・パラメータを決定して、あるいは線または面の向きを決定することによって、追加的な入力を提供してもよい。
【００２０】
あるさらなる実施形態において、モニタリング制御ユニットは閾値提供ユニットを含む。閾値提供ユニットは、その入力において、組織における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを受領し、計画された組織アブレーション・ゾーンの与えられた所望される空間的広がりについての正規化された変位差の閾値を、較正関数を使って決定し、その出力において提供するよう構成されている。これは、組織アブレーション・ゾーンの計画された広がりに達したことの検出に基づいてエネルギー送達の終了をトリガーするための条件を自動的に決定することを許容する。たとえば、閾値は
NDDth(x)＝1−NDend(x)
として表現できる。ここで、
xは組織における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す量であり、
NDDth(x)は、計画された組織アブレーション・ゾーンの所与の所望される空間的広がりについての閾値であり、
NDend(x)は、所望される空間的広がりxに達する点における正規化された変位の値である。
【００２１】
値NDDth(x)は、ユーザー入力を要求することなく、エネルギー送達セッションを計画する時点において、使用されるべきエネルギー送達装置およびモニタリング位置についてのモニタリング・システムの所与の較正と、処置されるべき組織の型とに基づいて、決定されることができる。
【００２２】
組織モニタリング装置のさらなる実施形態では、プローブ駆動ユニットは、前記プッシュ・パルスを提供する前に第一の超音波追跡パルスを、前記超音波プッシュ・パルスを提供した後に第二の超音波追跡パルスを提供することにおいて前記測定プローブを駆動するよう構成される。この形の追跡は、計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺における組織弾性または硬さを決定するのに特に好適である。
【００２３】
もう一つの実施形態は、前記第一の側面に基づく組織モニタリング装置またはその実施形態の一つを有し、前記プローブ駆動信号を受領し前記組織応答信号を送達するよう構成されている測定プローブ・ユニットをさらに有する組織モニタリング・システムをなす。測定プローブ・ユニットは、前記少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスおよび前記超音波追跡パルスを提供するよう構成されている統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを有する。これはさらに、前記追跡パルスに関係する超音波組織応答信号を検出するよう構成されている。
【００２４】
本実施形態の組織モニタリング・システムの利点は、生体組織に対するいかなる種類のエネルギー送達との関連でも使用できる、独立な組織モニタリング設備を提供するということである。この柔軟性は、研究および臨床的療法両方における本組織モニタリング装置の幅広い応用分野および使用事例に道を開く。本組織モニタリング装置は、エネルギー送達のために使われる種々の技術的環境において、すなわち曝露RF電流、光曝露、特にレーザー光への曝露、熱に対する直接的な曝露または熱の抽出またはエネルギーに対する他の任意の種類の曝露といった幅広い範囲のエネルギー形態の任意のものへの組織の曝露のもとで、組織変位を、よって組織弾性属性をモニタリングするために応用できる。
【００２５】
統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット、よって測定プローブ・ユニットは、所望される応用事例に依存して、種々の形で提供されうる。いくつかの実施形態では、プッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットは、複数の個々の超音波トランスデューサによって形成される線形アレイまたは超音波トランスデューサの二次元（2D）マトリクスまたは超音波トランスデューサのフェーズドアレイをなす。プッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットは、組織に超音波を与え、与えられた超音波に応答しての後方散乱された超音波を検出する。具体的な実施形態に依存して、後方散乱された超音波は、モニタリング位置における組織領域内の弾性応答を示す画像情報を提供できる。該組織領域は、本質的に零次元（点）、一次点（線）、二次元（平面または体積の表面）または三次元（体積）のいずれかである。
【００２６】
種々の実施形態において、測定プローブ・ユニットは、コンピュータ制御によってまたは手動で、モニタリング位置に関して位置決めされるよう構成される。他の実施形態では、測定プローブ・ユニットはプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを、麻酔下にある患者の口からなどで内部に導入されるべきシャフトの端部に有する。プローブは、ビームフォーミング回路を含んでいてもよい。しかしながら、他の実施形態では、ビームフォーミング回路はプローブ駆動ユニット内に配置される。
【００２７】
有利には、測定プローブ・ユニットは、前記少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスの送達および前記超音波追跡パルスの送達および検出のために、一つだけの、すなわち単一の測定プローブを有する。
【００２８】
本発明の第二の側面によれば、本発明の第一の側面の組織モニタリング装置または組織モニタリング・システムを形成する実施形態を含む本稿に記載されるその実施形態のいずれかが、有利に、生体組織にエネルギーを送達するためのエネルギー送達装置の一部である。本エネルギー送達装置はさらに、エネルギー送達ユニットを有する。エネルギー送達ユニットは、エネルギー送達プローブを有する。エネルギー送達プローブは、送達位置に位置されたときに、組織を壊死させて所望される組織アブレーション・ゾーンを形成するために好適なエネルギー量でエネルギーを送達するよう構成されている。エネルギー送達ユニットは好ましくは、組織モニタリング装置によって提供される出力信号を受領し、出力信号の受領に際してエネルギーの送達を止めるよう構成される。
【００２９】
本発明の第二の側面のエネルギー送達装置は、組織モニタリング装置および組織モニタリング・システムのそれぞれの実施形態の利点を共有する。特に、本エネルギー送達装置は、組織モニタリングのために使われる設備から、組織へのエネルギー送達のための設備を分離する。これはたとえば、それぞれ同一の組織モニタリング・システムと組み合わされることのできるエネルギー送達の異なる型についての異なるエネルギー送達ユニットをカバーする設備ファミリーを提供することを許容する。
【００３０】
本発明の第三の側面によれば、組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするためのモニタリング方法が提供される。本方法は：
・モニタリング位置における生体組織を変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスを繰り返し提供し、前記モニタリング位置において前記プッシュ・パルスに応答して生起する組織変位を検出するのに好適であり追跡パルスに関係する超音波組織応答信号を検出し、送達するのに好適な超音波追跡パルスを提供することにおいて、前記制御装置の外部である測定プローブ・ユニットの統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを駆動するのに好適なプローブ駆動信号を提供する段階；
・前記組織応答信号から、リアルタイムで、
・検出された組織変位の量を示す変位量の現在値；
・前記モニタリング・セッションの開始以来の前記変位量の現在の最大；および
・前記変位量の値と前記変位量の前記現在の最大との間の比に依存する正規化された変位量の現在値；ならびに
・前記正規化された変位量が前記正規化された変位量の閾値に達したかどうか
を決定する段階と；
・前記正規化された変位量の前記所定の閾値に達したときに出力信号を提供する段階
とを含む。
【００３１】
本発明の上記第三の側面の方法は、本発明の第一の側面の組織モニタリング装置の利点を共有する。この方法の諸実施形態およびその利点および変形は、本発明の他の側面の文脈で述べたものに対応する。
【００３２】
以下では、本発明の第一の側面のモニタリング方法のさらなる好ましい実施形態が記述される。
【００３３】
ある好ましい実施形態は、
・エネルギー送達の計画された位置における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す制御入力を受領する段階と；
・前記制御入力から、前記計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺位置においてモニタリング位置を決定する段階と；
・前記決定されたモニタリング位置に依存して、前記正規化された変位量の前記閾値を決定する段階とを含む。
【００３４】
もう一つの実施形態はさらに、
・前記正規化された変位量を、
NDD(t)＝1−ND(t)
に従って正規化された変位差として決定する段階であって、
ND(t)＝D(t)／Dmax(t)であり、
tは前記モニタリング・セッションの開始に対する時間差であり、
ND(t)は正規化された変位の現在値であり、
D(t)は変位量の現在値であり、
Dmax(t)は当該モニタリング・セッションの間に検出された変位量の現在の最大であり、
NDD(t)は正規化された変位差である、
段階と；
・前記決定された正規化された変位差から、事前に記憶された較正パラメータをもつ較正関数を使って前記アブレーション・ゾーンの広がりを決定する段階とを含む。
【００３５】
好ましくは、前記較正関数は、アブレーション・ゾーンの広がりを、二つの較正パラメータを用いて、前記正規化された変位差の線形関数として、あるいは三つの較正パラメータを用いて、前記正規化された変位差の二次関数として定義する。
【００３６】
本モニタリング方法は、生体組織にエネルギーを送達するための方法のコンテキストにおいて使われる好ましい応用シナリオ内であり、当該方法は、
・本発明の第二の側面の方法または本稿に記載されるその実施形態の一つに従って組織をモニタリングするためのモニタリング・セッションを実行し、
・前記出力信号が提供されたときに組織へのエネルギーの送達を終了させることを含む。
【００３７】
本発明の第四の側面は、組織モニタリング・コンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、本発明の第二の側面のモニタリング方法またはその実施形態の一つをコンピュータに実行させるためのプログラム・コード手段を有する、プログラムである。
【００３８】
本発明の第五の側面は、エネルギー送達制御プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、請求項１３記載のエネルギー送達方法またはその実施形態の一つをコンピュータに実行させるためのプログラム・コード手段を有する、プログラムである。
【００３９】
請求項１の組織モニタリング装置、請求項９のエネルギー送達装置、請求項１０の組織モニタリング方法、請求項１３のエネルギー送達方法、請求項１４の組織モニタリング・コンピュータ・プログラムおよびエネルギー送達コンピュータ・プログラムは、特に従属請求項において定義されるような、同様のおよび／または同一の好ましい実施形態をもつことは理解しておくものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】例示的な応用シナリオにおける本発明のある実施形態に基づく組織モニタリング装置によって制御されるエネルギー送達装置のある実施形態の概略図である。
【図２】組織モニタリング装置のもう一つの実施形態のブロック図である。
【図３】組織モニタリング装置および組織モニタリング方法の実施形態において使用されるパルス・シーケンスの概略図である。
【図４】それぞれのエネルギー送達に起因する、秒単位でのエネルギー送達時間（t）の関数としてプロットされた正規化された変位ND(t)の二つのトレースならびに埋め込まれた対応する破壊痕の画像をもつ図である。
【図５】較正点と、破壊痕直径の正規化された変位差への依存性を表わす二つの代替的な較正関数とを示す、組織モニタリング装置の較正の例示的な図解である。
【図６】組織へのエネルギーの送達中にモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングする方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、例示的な応用シナリオにおいて本発明のある実施形態に基づく組織モニタリング装置によって制御されるエネルギー送達装置のある実施形態の概略図である。
【００４２】
熱的アブレーション技法を実装するエネルギー送達装置は、生体組織の処置の有利な方法を提供する。これは特に医療用途において成り立つ。これらの技法は、組織へのエネルギー送達のためにたとえば針を必要とするだけであり、最小侵襲技法の適用を許容するからである。このようにして送達できるエネルギーの例示的な形態は、特に電波周波数（RF:  radio  frequency）範囲の交流電流（AC）、マイクロ波のような電磁波、高強度の合焦された超音波（HIFU）のような非侵襲的な熱源である。言及した手順の大半において、それぞれの形態のエネルギー送達によって処置されるべき組織は60°Cより上に加熱され、凝固させられ、組織アブレーションにつながる。
【００４３】
以下では、図１に示したエネルギー送達装置１００の実施例について述べる。エネルギー送達装置１００は、エネルギー送達プローブ１０６と接続されたエネルギー送達ユニット１０２を有する。接続は矢印１０４によって表わされるが、該矢印は接続の機能的な側面を表わしているだけであり、接続が実際に確立される仕方を表現することは意図されていない。かかる仕方は使用される個別的な技法に依存し、それ自身は当業者に既知である。エネルギー送達プローブ１０６は今の形態では、生体組織T中に挿入された針であり、生体組織Tは図１では生体組織の表面を表わす線Sの右側に延びるものと想定される。エネルギー送達プローブ１０６は、送達位置に位置されたときに組織の所望されるアブレーション・ゾーンにおいて組織Tを壊死させるのに好適なエネルギー量においてエネルギーを送達するよう構成されている。送達位置は、図１では、エネルギー送達プローブ１０６の電極１０８の所与の位置によって表わされている。
【００４４】
こうして、例示的なエネルギー送達装置１００は、RFアプレーション（RFA）を実施するよう電波周波数の電磁エネルギーの形のエネルギーを送達するよう構成されている。エネルギー送達プローブ１０６の電極１０８は、典型的には460〜500kHzのような電波周波数範囲の周波数において交流電流が流れる能動電極である。電流は組織Tを通じて接地パッド（図示せず）に伝搬する。医療用途では、そのような接地パッドは患者の背中または太もものいずれかに配置されてもよい。電流は、イオン攪乱および摩擦加熱を引き起こす。次いで熱は熱伝導を通じて散逸され、所望される組織アブレーション・ゾーンLにおける組織をアブレーションし、こうして破壊痕（lesion）を形成する。医療用途では、この技法は、腫瘍または人間の心臓の機能不全を処置するために使用されてもよい。
【００４５】
アブレーション・ゾーンLは典型的には三次元体積を覆う。既知の処置プロトコルは、想定される球状／楕円体状のアブレーション体積の形の組織アブレーション・ゾーンLの広がり（extension）の単純な予測を使う。そのような予測は典型的には、エネルギー送達装置についての装置仕様によって与えられる。実際の処置体積はこの種の予測から大幅に逸脱し、結果として約35%という大きな再発率につながることが観察されている。
【００４６】
高い再発率についての一つの一般的な理由は、アブレーション・サイズを精密にモニタリングおよび制御することができないことである。エネルギー送達装置を用いて手術を実行する臨床担当者のようなエネルギー送達装置のユーザーへのリアルタイム・フィードバックは、現在のところ、磁気共鳴ベースの温度撮像を用いて、合理的な程度の精度で達成されることができる。しかしながら、MRIは高価であり、しばしば容易に利用可能ではない。RFAは、超音波またはコンピュータ断層撮影（CT）の案内のもとで実行されてもよい。
【００４７】
本実施形態は、組織をモニタリングするために超音波を使う。超音波は、針１０６の配置の間の画像案内のために一般的に使われているモダリティーである。その使いやすさと入手しやすさのため、これは生体組織において破壊痕の形成をモニタリングするための好ましい方法である。
【００４８】
図１に示される組織モニタリング・システム１１０は、組織モニタリング装置１１２を含む。これはのちに図２の実施形態を参照してより詳細に述べるように、プローブ駆動ユニットおよび評価ユニットを有する。組織モニタリング・システム１１０はさらに、測定プローブ・ユニット１１６を含む。これは好適な接続１１４を通じて組織モニタリング装置１１２からエネルギーおよび制御情報を受領する。測定プローブ・ユニット１１６および組織モニタリング装置１１２は異なる個別の装置である。本実施形態では、測定プローブ・ユニット１１６は、所望されるモニタリング位置Mをモニタリングするために超音波エネルギーWを送達するための統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット１１６．１を組み込んでいる。所望されるモニタリング位置Mは今の例では、好適には、図１において破線によって示される平面である。本実施形態では、プッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット１１６．１は、モニタリング位置Mを形成する所望される面内での組織弾性を画像化およびモニタリングするのに好適な二次元アレイ・トランスデューサを有する。測定プローブ１１６のさらなるコンポーネントは、組織モニタリング装置１１２のプローブ駆動ユニットによって生成された駆動信号をプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット１１６．１の異なる個々のトランスデューサに提供するためおよび検出された応答信号を組織モニタリング装置１１２の評価ユニットに送達し戻すための回路を含め、参照ラベル１１６．２のもとでまとめられている。したがって、組織モニタリング装置１１２は、プッシュおよび追跡パルスを介した統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット１１６．１による超音波Wの送達を制御するだけでなく、モニタリング位置Mにおけるまたはその近くの組織から散乱し戻される超音波Rの形の、モニタリング位置Mからの測定プローブ１１６による応答の受信をも制御する。特に、このように、本実施形態によれば、同じプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット１１６．１が、超音波放射力パルスと、組織変位を定量化するための超音波追跡パルスとを適用するために使われる。これは、図２ないし図６を参照して下記でより詳しく述べる。
【００４９】
組織モニタリング位置Mは、エネルギー送達処置および対応するモニタリング・セッションの開始前に決定される。特に、本実施形態によれば、モニタリング位置Mは、計画されたアブレーション・ゾーンLの周辺Pに位置されるよう決定される。より具体的には、モニタリング位置Mは、モニタリングされる組織アブレーション・ゾーンの超音波応答におけるアーチファクトを避けるよう、気泡の形成を受けない領域内でありかつエネルギー送達プローブ１０６から好適な距離のところにある。既知のRFAまたはマイクロ波アブレーション技法では、モニタリング領域における気泡または金属の存在は、応答信号を埋没させる擾乱の源である。計画された組織アブレーション・ゾーンLの周辺P内においてモニタリング位置Mを選択することによって、たとえ計画される組織アブレーション・ゾーンLのコア領域に配置される金属電極１０８のような外来オブジェクトがあったとしても、超音波変位モニタリングが実行できる。
【００５０】
ここでさらに図２および図３を並行して参照する。図２は、図１の応用状況において前記組織モニタリング装置１１０として使用できる組織モニタリング装置２１０のある実施形態のブロック図を示している。図３は、組織モニタリング装置２１０によって生成される超音波パルス・シーケンスの概略図を示している。組織モニタリング装置２１０はプローブ駆動ユニット２１２を有する。プローブ駆動ユニット２１２は、超音波測定シーケンス３００を提供することにおいて、統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニット１１６．１を用いて、測定プローブ・ユニット１１６のような測定プローブを繰り返し駆動するよう構成されている。超音波測定シーケンス３００は特に、モニタリング位置Lにおける組織Tを変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルス３０２、モニタリング位置Mにおいてプッシュ・パルス３０２に応答して生起する組織変位を検出するのに好適な少なくとも二つの超音波追跡パルス３０１、３０３を含む。さらなる測定シーケンスが図３において、その後のプッシュ・パルス３０５、３０８のあたりに示されている。こうして、プッシュ・パルス３０２の少し前（３０１）および少し後（３０３）に与えられる追跡パルス３０１、３０３に応答してモニタリング位置Mにおける組織から散乱された超音波を検出することによって、組織変位の決定が可能にされる。このように、前記プッシュ・パルス３０２はプッシュ・パルスをなし、前記二つの短い追跡パルス３０１、３０３は、超音波パルス・エコー・データを取得するために送信され、一方は、音響放射力を与え変位を誘起するために使われる長いプッシュ・パルスの前に、他方は該長いプッシュ・パルスの後に送信される。
【００５１】
スペックル追跡を使って散乱された短いパルスに対応するスペックル・パターンを比較することによって、プッシュ・パルスに起因する組織変位が測定できる。処置の過程で、図３に示されるように、この測定シーケンス３００は繰り返される。
【００５２】
組織モニタリング装置２１０はさらに評価ユニット２１４を有する。評価ユニット２１４は、組織応答信号を受領し、リアルタイムで、以下のものを決定するよう構成されている。
【００５３】
ａ）検出された組織変位の量を示す変位量の現在値。好ましくは、前記正規化された変位量は、
ND(t)＝D(t)／Dmax(t)
に従った正規化された変位である。ここで、
tはモニタリング・セッションの開始に対する時間差であり、
ND(t)は正規化された変位の現在値であり、
D(t)は変位量の現在値であり、
Dmax(t)は当該モニタリング・セッションの間に検出された変位量の現在の最大である。
【００５４】
ｂ）前記モニタリング・セッションの開始以来の前記変位量の現在の最大。リアルタイムでモニタリング・セッションの間の変位量の全体的な最大を維持し、最終的に決定する一つの方法が、図６のコンテキストにおいて、より詳細に記述される。
【００５５】
ｃ）前記現在値と前記変位量の前記現在の最大との間の比に依存する正規化された変位量。特に、前記正規化された変位差は
NDD(t)＝1−ND(t)
に従って決定されてもよい。
【００５６】
評価ユニットはさらに、前記正規化された変位量が閾値に達したかどうかを判定し、前記閾値に達したときに出力信号を提供するよう構成される。
【００５７】
組織モニタリング装置２１０は、モニタリング制御ユニット２１６をさらに有する。モニタリング制御ユニット２１６は、
・エネルギー送達の計画された位置における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す制御入力を受領し、
・前記制御入力から、前記組織アブレーション・ゾーンの周辺位置において前記モニタリング位置を決定し；
・前記制御入力および前記決定されたモニタリング位置に依存して前記正規化された変位量の前記閾値を決定するよう構成されている。
【００５８】
他の実施形態は、代替的または追加的に、前記モニタリング位置を決定するまたは少なくとも前記モニタリング位置に影響するために、ユーザーのための手動制御オプションを提供する。
【００５９】
図４は、エネルギー送達によるそれぞれの処置に起因する、秒単位での処置時間（t）の関数としての正規化された変位ND(t)の二つのトレース４０１および４０２ならびに対応する破壊痕の埋め込まれた画像L1およびL2を示す図である。試料生体組織としての切除された牛の肝臓に対するRFA実験が実施された。所望される破壊痕サイズを達成する処置の終点を、正規化された組織変位差の検出された変化に基づいて決定することの実現可能性を実証するためである。組織変位は音響放射力によって誘起される。
【００６０】
パルス・シーケンスは、プッシュ方向に沿った変位を追跡することを許容するよう設計された。プッシュ・パルスのプッシュ継続時間は0.8ms続き、追跡パルスはプッシュ・パルス終了後1.45msに発射された。超音波モニタリング平面Mはプローブ／歯（tine）から5mmのところに置かれた。データ収集は、処置の開始の少し前に開始され、処置の終点を越えて継続された。15秒毎に一回の測定が実行された。変位は、プローブの高度サイドローブ（elevational  sidelobes）によってピックアップされる歯（tine）からの干渉を避けるよう、歯の深さよりやや浅い深さにおいて推定された。
【００６１】
二つのトレース４０１および４０２および画像L1、L2は、試料生体組織の異なる位置における二つの異なるエネルギー送達セッションによって得られた。エネルギー送達は電波周波数アブレーション（RFA）技法を使って実行された。図３のコンテキストにおいて記述されるモニタリング方法に基づく超音波モニタリングによって検出された変位量は、対応する変位最大、すなわちセッションの間のピーク変位量に対して正規化された。最大の位置はそれぞれM1およびM2とラベル付けされる。生成されたアブレーション・ゾーン（破壊痕）L1およびL2の画像も示されている。これらの画像は、RFA処置を終えた後に記録された。これらの画像における白い破線の円C1およびC2は、RFA処置の終点における生成されたアブレーション・ゾーンの空間的な広がりを示す。RFA処置を停止した後、組織は硬化し続けるが、より遅いレートであることが観察された。スポット１の処置（トレース４０１、破壊痕L1）は、スポット２（トレース４０２、破壊痕２）に比べ、組織硬化がそれほど顕著でないときに停止された。処置の終点における正規化された変位差NDDend（白い破線の円によって示される）は、公式（1−NDend）に従って決定される。ここで、NDendは、処置の終点における、ピーク変位に対する正規化された変位である。エネルギー送達が打ち切られたところでのNDD値は、破壊痕L1およびL2についてそれぞれ0.26および0.66である。
【００６２】
破壊痕L1およびL2の画像は、横方向の広がりのスケーリングをもって与えられている。スケールは両方の画像について同じである。これらの写真が示すように、破壊痕１は破壊痕２よりずっと小さい。これは、NDDと破壊痕サイズとの間の相関を含意する。
【００６３】
破壊痕直径／幅とNDDとの間の関係を確立するために、牛の肝臓当たり二つの破壊痕で、全部で10の破壊痕がRFAによって生成された。
【００６４】
図５は、本研究のまとめであると同時に組織モニタリング装置の較正の例示的な図解をなす。破壊痕サイズは肉眼的病理（gross  pathology）によって測定された。図５は、測定結果を、較正点および二つの代替的な較正関数として示している。線形の一つおよび二次の一つは、測定点に対する異なる精度での代替的な当てはめを表わしている。それぞれの較正関数は、mm単位でのアブレーション・ゾーンの広がりx（換言すれば破壊痕サイズ）を、二つの較正パラメータをもつ正規化された変位差NDDの線形関数５０２として、あるいは三つの較正パラメータをもつ正規化された変位差NDDの二次関数５０４として、定義する。見て取れるように、破壊痕直径の、正規化された変位差NDDに対する明瞭な関数依存性がある。決定係数（Rの二乗）は、線形当てはめおよび二次当てはめについてそれぞれ0.90および0.97である。図５は、この関数の二次の項の係数がこの例については正であることをも示している。
【００６５】
これらの結果は、計画されたアブレーション・ゾーンの周辺の平面における、音響放射力によって誘起される変位の変化に基づいて、RFAの進行をモニタリングすることの実現可能性を実証している。異なるNDD値を使って異なる破壊痕サイズが得られる。図６は、組織へのエネルギーの送達の間のモニタリング・セッションにおいて生体組織をモニタリングするための組織モニタリング方法の実施形態の流れ図を示している。本方法は、図１の実施形態の組織モニタリング装置１１０のような組織モニタリング装置によって実行される。本方法の実行は、たとえば、コンピュータによって制御されてもよい。該コンピュータは、たとえば組織モニタリング装置に含まれるプログラム可能なプロセッサの形で好適に実装され、以下で述べる方法段階の実行を制御する組織モニタリング・コンピュータ・プログラムを実行する。もう一つの実施形態は、組織モニタリング装置１１０を実装するために専用回路のみを使う。
【００６６】
組織モニタリング方法はステップ６００において開始される。本方法の開始はある実施形態では、エネルギー送達装置からトリガー信号を受信することによってトリガーされる。トリガー信号は、モニタリングされるべき生体組織へのエネルギー送達セッションの同時並行した開始を示すものである。別の実施形態は、組織モニタリング方法の開始の手動トリガーを使う。
【００６７】
ステップ６０２では、制御入力が受領される。制御入力は、エネルギー送達の計画された位置における計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す。制御入力は、空間内の一つまたは複数の方向における計画された組織アブレーション・ゾーンの広がりを示す値の形で提供されることができ、好ましくは、既知の基準点に対する値を提供する。好適な基準点はたとえば、生体組織中に挿入されたエネルギー送達プローブの電極の現在位置である。基準点は、アブレーション・ゾーンの計画された開始点または計画された中心点または計画された組織アブレーション・ゾーンの位置および広がりの定義を許容する他の任意の点に対応していてもよい。
【００６８】
ステップ６０４では、本稿でモニタリング位置とも呼ばれる組織モニタリングの位置が、ステップ６０２において受領された制御入力を使って決定される。モニタリング位置は、種々の実施形態において、組織内の点、一次元組織領域（組織線）の形で、二次元組織領域（組織面）として、あるいは三次元組織領域（組織体積）として決定される。所与の組織体積は、たとえば、所与の組織体積における種々のスポット、線または面をモニタリングすることによってモニタリングできる。モニタリング位置は、計画された組織アブレーション・ゾーンの周辺位置に位置するよう選択される。生体組織へのエネルギー送達は、計画されたアブレーション・ゾーンにおける熱の生成を含み、これはアブレーション・ゾーンのコアのあたりでの気泡の形成を伴う。これは、これらの位置における変位推定においてアーチファクトを導入し、硬さに基づく組織モニタリングの信頼性を低下させることがある。さらに、最小侵襲療法モダリティーでは、療法装置アプリケーターが超音波画像の視野内に存在する。軟組織における金属デバイスの存在は、剪断波の誘起および伝搬を擾乱し、組織変位に影響する。これらのデバイスにおける金属からの強い超音波後方散乱反射も変位推定におけるアーチファクトを導入する。これらの観察に基づき、本実施形態は、モニタリング位置、たとえば超音波撮像面を、計画されたアブレーション・ゾーンのコアまたはコア近くに置くことを避ける。むしろ、モニタリング位置は、計画されたアブレーション・ゾーンの周辺の選択された平面である。周辺は、計画されたアブレーション・ゾーンの位置および広がりに基づいて決定できる。この場合、これらの隣接する平面における変位の変化は、破壊痕のコアからこの周辺までの介在する領域もアブレーションされると想定して、壊死させられるまで、擾乱なしに測定できる。
【００６９】
その後のステップ６０６では、制御入力および決定されたモニタリング位置に依存して、正規化された変位量の閾値が決定される。変位量は、検出された組織変位の量を示す。正規化された変位量は、変位量の値とそのモニタリング・セッションの間に観察された変位量の最大との間の比に依存する。このステップは、たとえば上記で図５を参照して述べたように、既存の較正を参照することによって好適に実行される。今のコンテキストにおいて使われるある好ましい正規化された変位量は、先述した正規化された変位差である。アブレーション・ゾーンの広がりの値の、正規化された変位差の値への割り当てを与える較正から、計画されたアブレーション・ゾーンの所望される広がりが達成されたときに到達されるであろう正規化された変位差の閾値が決定できる。このように、この閾値は、エネルギー送達の終点を定義する。閾値は
NDDth(x)＝1−NDend(x)
として記述される。
【００７０】
ここで、xは、組織内の計画された組織アブレーション・ゾーンの所望される空間的広がりを示す量であり、
NDDth(x)は、計画された組織アブレーション・ゾーンの所与の所望される空間的広がりについての閾値であり、
NDend(x)は、所望される空間的広がりxに達した点における正規化された変位の値である。
【００７１】
図５が示すように、量NDDは、計画されたアブレーション・ゾーンの空間的広がりの、第一近似では線形関数で、あるいはより高い精度では二次関数によって、記述できる。較正はたとえば、NDD閾値を計画されたアブレーション・ゾーンの入力空間的広がりに割り当てる値の対の形で記憶される。較正は、別の変形では、所定の線形関数または二次関数の較正パラメータの形で与えられ、計画されたアブレーション・ゾーンの所与の入力空間的広がりについてモニタリング・セッションにおいて使用されるべきNDD閾値は、較正関数を使った計算によって決定される。
【００７２】
その後、モニタリングはステップ６０８以降で、モニタリング位置における組織を変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスを提供し、前記モニタリング位置において前記プッシュ・パルスに応答して生起する組織変位を検出するのに好適な超音波追跡パルスを提供し、前記追跡パルスに応答する超音波組織応答信号を検出することにおいて、単一の測定プローブ繰り返し駆動することによって、実行される。これらのステップは図３を参照してより詳細に述べてあり、ここでは図６の流れ図において一つのステップ６０８においてまとめられている。この測定の反復レートはある実施形態では、ユーザー入力によって制御可能である。別の実施形態では、たとえば計画された組織アブレーション・ゾーンの広がりのような制御入力パラメータに依存して、自動的に決定される。
【００７３】
本方法はさらに、上記組織応答信号から、リアルタイムで、以下のものを決定することを含む。
【００７４】
・変位量の現在値（ステップ６１０）が決定される。特に、プッシュ・パルスに応答して検出された組織変位の量を示す組織変位D(t)。
【００７５】
・変位量の決定された値が、そのモニタリング・セッションの間でこれまで決定された値に関する変位量の最大をなすかどうかが判定される（ステップ６１２）。最大を決定することにおいて、変位量の入来値に対して、平滑化アルゴリズムが適用されてもよい。現在、最大が検出される場合、変位量D(t)の現在値が現在の最大Dmaxとして記憶される（ステップ６１４）。D(t)の現在値が最大をなさない場合には、正規化された変位量
ND(t)＝D(t)／Dmax(t)
を計算するためにステップ６１６において以前に記憶された最大が使用される。
【００７６】
次のステップ（ステップ６１６）として、正規化された変位差が
NDD(t)＝1−ND(t)
として決定される。
【００７７】
さらに、ステップ６１８において、正規化された変位差が閾値NDDth(x)に達したかどうかが判定される。もしそうである場合には、出力信号が提供される（ステップ６２０）。出力信号は、アブレーション・ゾーンへのエネルギー送達を止めるために外部エネルギー送達装置によって使用される。そうでない場合には、本方法の分岐はステップ６０８に戻り、所定の待ち時間後に、次の測定および評価サイクルを実行する。
【００７８】
待ち時間は典型的には5秒から20秒までの間の範囲内である。待ち時間は、いくつかの要因に依存して選択される。一つは破壊痕サイズである。より小さな破壊痕サイズについては、待ち時間はより大きな破壊痕サイズについてより小さいことが好ましい。もう一つの要因は、たとえば立方センチメートル当たりのパワーで表わした、エネルギー送達のために使用されるパワー密度である。より高いパワー密度は、より低いパワー密度よりも、高いモニタリング頻度を要求する。待ち時間は、組織型にも依存してもよい。異なる組織型は異なる熱容量をもち、エネルギー曝露に対する異なる感度をもち、よって異なるモニタリング頻度を要求することがある。
【００７９】
典型的には、アブレーション処置のようなエネルギー送達セッションは、たとえば15ないし20分のような数分の時間期間にわたって延在する。この時間期間のエネルギー送達セッションをモニタリングするための例示的な好適な反復レートは、たいていの用途について、5秒から20秒の間の範囲内である。この値は、組織における熱拡散プロセスのための時定数に依存する。これはまた、使用される設備の音響出力およびトランスデューサ冷却要件にも依存する。
【００８０】
臨床実装では、典型的にはモニタリングに先行する療法計画出力に基づいて、臨床担当者は、腫瘍を処置するために所望される破壊痕サイズを「ダイヤル」できる。本発明において規定されるように得られる較正曲線に基づいて、次いで、組織モニタリング装置がこの破壊痕サイズに対応する目標値をなす閾NDD値を計算する。療法の間、NDDはリアルタイムで計算され、目標値と比較される。目標値に達したとき、療法送達は停止し、処置終点が達成されたことになる。
【００８１】
このように、本発明の実施形態に基づく組織モニタリングは、組織アブレーションを実施するエネルギー送達の間にリアルタイムで組織アブレーション・ゾーンの周辺における組織の機械的な硬化を示す特に好適な量として、ピーク変位に対する正規化された変位差を評価し、いつ所望される体積が壊死させられるかを予測することを含む。組織硬さは、計画されたアブレーション・ゾーンの周辺での撮像平面のような超音波モニタリング位置における音響放射力に応答した組織変位を測定することによって得られる。組織アブレーション・ゾーンのサイズまたは広がりは、処置の終点におけるピーク変位に対する正規化された変位差に基づいて予測できる。すなわち、異なる正規化された変位レベルにおいてアブレーションを停止させることにより、予測可能な仕方で、異なる破壊痕サイズが得られる。
【００８２】
まとめると、本発明は、エネルギーの送達の間に生体組織をモニタリングすることに関する。プローブ駆動ユニットは、モニタリング位置における生体組織を変位させるのに好適な少なくとも一つの超音波プッシュ・パルスを繰り返し提供し、前記モニタリング位置において前記プッシュ・パルスに応答して生起する組織変位を検出するのに好適な超音波追跡パルスを提供し、前記追跡パルスに関係する超音波組織応答信号を検出および送達することにおいて、前記制御装置の外部である統合されたプッシュ兼追跡トランスデューサ・ユニットを繰り返し駆動する。評価ユニットが組織応答信号を受領し、リアルタイムで、正規化された変位量が閾値に達したかどうかを判定し、閾値に達したときに出力信号を提供する。
【００８３】
本発明は、医療処置を提供するために使用できる。本発明の一つの有利な応用は、生体の組織にエネルギーを送達することによる医療処置の方法であって、
・送達位置に位置されたエネルギー送達プローブを介して組織の所望されるアブレーション・ゾーンに組織を壊死させるのに好適なエネルギー量でエネルギーを送達し、
・本発明の第三の側面の方法またはその実施形態の一つに従って組織をモニタリングするためのモニタリング・セッションを実行し、
・前記出力信号が提供されたときに前記処置を終了させることを含む、
方法である。
【００８４】
本方法はたとえば、腫瘍アブレーションのために使われてもよい。しかしながら、腫瘍アブレーションに限定されるわけではない。たとえば心臓不整脈の軽減は、心臓組織の特定の線を壊死させてそれにより心臓を通じた異常な電気経路をブロックすることによって達成されてもよい。そのような方法は、本発明のモニタリングされるエネルギー送達方法を使って達成されてもよい。
【００８５】
さらに、本発明の方法論は医療処置を提供することにおいて有利に適用されることができるが、本発明の範囲はそのように限定されるわけではない。本発明の技法は、生体環境中で（in  vivo）、試験管内で（in  vitro）または生体外で（ex  vivo）生体組織の機械的属性を変化させるためにエネルギーを送達し、少なくとも一つの空間次元において、エネルギー送達の効果を調べることに向けられる。
【００８６】
本発明は、図面および上記の記述において詳細に図示され、示されているが、そのような図示および記述は制約するものではなく、例解または例示するものと考えられるべきである。本発明は開示される実施形態に限定されない。
【００８７】
図面、本開示および付属の請求項を吟味することから、開示される実施形態に対する他の変形が、特許請求される発明を実施する際に、当業者によって理解され、実施されることができる。
【００８８】
請求項において、語「有する／含む」は、他の要素やステップを排除するものではなく、単数形の表現は複数を排除しない。
【００８９】
単一のユニットが請求項に記載されるいくつかの項目の機能を充足してもよい。
【００９０】
ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されるというだけの事実がそれらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【００９１】
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される光学式記憶媒体または半導体媒体といった好適な媒体上で記憶／頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介してなど、他の形で頒布されてもよい。
【００９２】
請求項に参照符号があったとしても範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図１】
0006599885.tif 000002
【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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