(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体の内に物体を提供するシステムであって、
前記物体は、放射線療法のための放射線源であり、当該システムは、
前記物体が提供されるべき前記体の領域を監視する超音波プローブと、
前記体の内に前記物体を提供する器具であって、前記超音波プローブからの超音波送信を受信するための受信特性及び／又は超音波送信を前記超音波プローブに送信するための送信特性が、前記器具の部分内の前記提供されるべき物体の存在及び／又は前記器具の前記部分内への及び／又は前記器具の前記部分からの前記提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器を含む、器具と、
前記物体が提供されるべき前記体の領域を監視する超音波プローブからの超音波送信を受信するための受信特性が、器具の部分内の前記提供されるべき物体の存在並びに／或いは前記器具の前記部分内への及び／又は前記器具の前記部分からの前記提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、前記体の内に前記物体を提供する前記器具の１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の信号出力に基づき、且つ／或いは、前記物体が提供されるべき前記物体の領域を監視する超音波プローブの前記信号出力であって、前記超音波プローブに超音波送信を送信するための送信特性が、前記器具の部分内の前記提供されるべき物体の存在並びに／或いは前記器具の前記部分内への及び／又は前記器具の前記部分からの前記提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、前記体の内に前記物体を提供する前記器具の１つ又はそれよりも多くの超音波変換器からの超音波送信に応答する、信号出力に基づき、前記器具によって提供されるべき物体が、前記器具の前記部分内に存在するか否か、並びに／或いは、前記器具の前記部分内に及び／又は前記器具の前記部分から通過しているか否かを決定するように構成される、プロセッサとを含む、
システム。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の前記信号出力及び前記超音波プローブの前記超音波送信に関する情報に基づき、且つ／或いは、前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の前記超音波送信に関する情報及び前記超音波プローブの前記信号出力に基づき、前記超音波プローブに対する前記器具の位置を決定するように構成され、当該システムは、前記物体を前記体の内のそれぞれの位置に給送することによって、多数の物体を提供するために構成され、前記プロセッサの前記決定に基づき前記物体の給送位置を格納するよう構成される給送管理ユニットを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記給送管理ユニットは、前記給送されるべき物体についての位置のためのマッピングを備え、全体的な給送分配が所定の条件に適合するために、前記給送される物体の格納給送位置に基づき、給送されるべき物体のための前記マッピングを修正するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記給送されるべき物体は、放射源であり、前記給送管理ユニットは、給送される放射源の給送位置及び給送されるべき放射源の前記マッピングに基づき、放射線量を演算し、且つ、前記演算される放射線量が所定の範囲に入らない場合には、給送されるべき１つ又はそれよりも多くの放射源のための前記マッピングを修正するように、構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器は、前記器具の１つ又はそれよりも多くの部分を取り囲むように形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの少なくとも１つは、ジルコン酸チタン酸鉛材料、ポリフッ化ビニリデン−三フッ化エチレン−共重合体、及び／又はポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−共重合体に基づく、圧電材料であり、特に、ソルゲル技法及び／又は容量マイクロマシン超音波変換器及び／又は光ファイバハイドロホンによって得られる、圧電材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記器具は、前記物体を、前記器具の先端部を通じて前記体の内に給送するために構成され、前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの第１のものは、前記給送されるべき物体の長さ未満である、前記器具の前記先端部に対するある距離に配置され、前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの第２のものは、前記給送されるべき物体の長さよりも大きい、前記第１のものに対するある距離に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記器具は、前記器具の内側の所定の位置で前記物体を取り外し可能に提供するために構成され、前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの第１のものは、前記物体が提供されるべき前記器具の内側の前記位置に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
体の内への物体の提供を検出するソフトウェアであって、
前記物体は、放射線療法のための放射線源であり、
当該ソフトウェアは、当該ソフトウェアが前記プロセッサの上で動作するときに、請求項１に記載の前記システムの前記プロセッサに前記物体の提供を検出する方法のステップを実施させる、プログラムコード手段を含み、
前記方法は、
前記物体が提供されるべき前記体の領域を監視する前記超音波プローブによる超音波送信を提供するステップと、
前記超音波送信を受信するための受信特性が、前記器具の部分内の前記提供されるべき物体の存在並びに／或いは前記器具の前記部分内への及び／又は前記器具の前記部分からの前記提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、前記体の内に前記物体を提供する前記器具の前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の信号出力を受信するステップと、の組み合わせ、並びに／或いは、
前記超音波送信を送信するための送信特性が、前記器具の部分内の前記提供されるべき前記物体の存在並びに／或いは前記器具の前記部分内への及び／又は前記器具の前記部分からの前記提供されるべき前記物体の通過と共に変化するように構成される、前記体の内に前記物体を提供する前記器具の前記１つ又はそれよりも多くの超音波変換器によって超音波送信を提供するステップと、
前記物体が前記超音波送信に応答して提供されるべき前記体の領域を監視する超音波プローブの信号出力を受信するステップと、の組み合わせ、を含み、
前記超音波送信に関する情報を用いて前記受信される信号出力を処理するステップと、
該処理に基づき前記体の内への前記物体の提供を検出するステップとを、更に含む、
ソフトウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体内に物体を提供するシステム、体内に物体を提供するシステムにおいて用いられるよう構成されるプロセッサ、体内への物体の提供を検出する方法、及び体内への物体の提供を検出するソフトウェアに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ２０１３／０２５３３８７は、体の処置領域内の病理物質に振動エネルギを適用するシステムを開示する。システムは、エネルギ信号を提供するように構成されるエネルギ源と、エネルギ信号を受信するように構成される圧電変換器（圧電トランスデューサ）と、変換器に動作的に連結されるエフェクタとを含み、エフェクタは、ハンドルに接続される近位端と、病理物質に振動エネルギを適用するように構成される遠位部分とを有する。システムは、エフェクタの少なくとも部分を受け入れる長手通路を有し且つエフェクタの少なくとも遠位部分を病理物質に晒すように構成されるカニューレを更に含む。変換器は、エフェクタを通じて病理物質に振動エネルギを伝えるように構成される。
【０００３】
癌組織の内側への放射性源／エネルギ源の格子(lattice)の配置は、前立腺、肺、乳房、頭、首等のような器官のために用いられる、放射線療法の形態である。これらの源の位置は、周囲の健常組織に対する許容し得る線量を有しながら、放射を用いた癌組織の良好な適用範囲を達成するよう、術前に計画される。組織の動作及び変形、針のたわみ、人為的エラーのような要因の故に、源配置エラーは一般的である。
【０００４】
一例は、低線量率（ＬＤＲ）前立腺小線源治療（ブラキー治療）である。ＬＤＲ前立腺小線源治療は、放射を介して癌を殺すために前立腺の内側への放射性シードの配置を伴う。処置は経直腸超音波（ＴＲＵＳ）誘導の下で従来的に行われる。シードの正確な配置はより良好な治療結果をもたらし、毒性がより少ない。しかしながら、針挿入、前立腺浮腫、針のたわみ、人為的エラー及び較正誤差によって引き起こされる、前立腺の動作及び変形のような問題の故に、計画からの逸脱は不可避的である。現在の実務では、量的な線量測定が、ＣＴ画像を用いて術後に行われる。この段階で、計画からの有意な逸脱は、それが検出されるならば、反復的な治療によって修復されなければならず、それは高価であり、時間がかかる。
【０００５】
標的解剖学的構造に対する移植される源の正確な局所化は、治療品質を有意に増大させ得る適応計画及び給送をもたらし得る。これを達成するために、危険に晒された標的及び器官／体組織への給送線量は、実時間において測定され且つ監視されなければならない。その場合、治療計画は、最適な線量適用範囲を給送するよう、測定された線量に基づき適合させられてよい。
【０００６】
多くの処置において、源配置は実時間超音波撮像の下で行われる。この脈絡において、超音波座標系内の源の局所化は、療法給送及び治療結果における非常に大きな改良を可能にする。これを達成するために、視覚的誘導のために用いられる超音波Ｂモード画像における源局所化が試されているが、今までのところ上手くいっていない。超音波における源局所化は、低品質の超音波画像、シャドウイング、源の欠如、並びに石炭化及び気泡に起因する偽陽性によって、妨害される。
【０００７】
堆積(deposition)のときの源位置を検出し且つ針先端部の位置を記録するために、電磁（ＥＭ）追跡技術が提案されている。しかしながら、ＥＭ技術は、手術室内の多量の金属物体からの磁場干渉の故に誤りがちである。その上、ＥＭ座標系は、線量測定のために超音波（ＵＳ）座標系に合わせされなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既知のアプローチの欠点を避けながら、例えば、電磁干渉に対するエラーの起こし易さの減少を伴って、医療処置の実時間監視のために用いられる超音波画像における確実な局所化の機会をもたらしながら、体内に物体を提供すること及びそれを検出することを可能にすることが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴において、体内に物体を提供するシステムにおいて用いられるよう構成されるプロセッサが提示され、プロセッサは、超音波プローブからの超音波送信(ultrasound  transmission)を受信するための受信特性(reception  characteristic)が、器具の部分内の提供されるべき物体の存在並びに／或いは器具の部分内への及び／又は器具の部分からの提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、体内に物体を提供する器具の１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の信号出力に基づき、且つ／或いは、物体が提供されるべき物体の領域を監視する超音波プローブの信号出力であって、超音波プローブに超音波送信を送信するための送信特性(transmission  characteristic)が、器具の部分内の提供されるべき物体の存在並びに／或いは器具の部分内への及び／又は器具の部分からの提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、体内に物体を提供する器具の１つ又はそれよりも多くの超音波変換器からの超音波送信に応答する、信号出力に基づき、器具によって提供されるべき物体が、器具内の部分内に存在するか否か並びに／或いは器具の部分内に及び／又は器具の部分から通過しているか否かを決定するように、構成される。
【００１０】
本発明は、超音波変換器の受信又は送信の特性が超音波変換器の周囲環境によって影響を受けるという洞察に基づく。例えば、超音波変換器が針シャフトの部分の周りのシリンダとして提供される、物体を給送する針の場合、変換器の環境の音響性(acoustic  property)は、シリンダの内側に物体が存在する場合と物体が存在しない場合との間で異なる。針内の流体媒体の存在を無視すると、物体が存在する場合は、充填されているシリンダに対応すると考えられてよいのに対し、物体が存在しない場合は、中空又は空であるシリンダに対応すると考えられてよい。
【００１１】
超音波プローブは、具体的には、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の形態において、器具自体に又は器具自体の上に設けられてよい。
【００１２】
従来的なアプローチと対照的に、この発明では、（好ましくは、器具、例えば、針の先端部で又はその付近で）超音波変換器での超音波に基づく追跡（トラッキング）を用いることが提案される。超音波的に追跡される変換器は、本質的に超音波（ＵＳ）座標系内にあり、電磁干渉に対して感応的でない。
【００１３】
例えば、ＬＤＲ前立腺小線源治療又は類似の処置の場合には、堆積のときに移植されるシードを局所化させ、これらの位置を用いて実時間線量測定を計算するために、そして、計画を更新するためにも、本発明を用い得る。
【００１４】
好適な実施態様において、プロセッサは、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の信号出力及び超音波プローブの超音波送信に関する情報に基づき、且つ／或いは、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の超音波送信及び超音波プローブの信号出力に基づき、超音波プローブに対する前記器具の位置を決定するように、構成される。
【００１５】
超音波送信の処理及び比較並びに結果として得られる受信の信号出力は、器具の変換器（複数の超音波変換器）と超音波プローブとの間の相対的な位置を決定するために用いられてよい。最低限でも、送信及び受信のタイミングは、超音波伝搬の速さに基づく距離を与える。送信に対する指向性の特徴があるならば、この指向性の特徴は、超音波プローブと超音波変換器（複数の超音波変換器）との間の相対的な方向を決定するために用いられてもよい。
【００１６】
上記実施態様の好適な変形において、超音波送信に関する情報は、超音波プローブ並びに／或いは１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のための駆動信号で構成され或いはそのような駆動信号を含む。
【００１７】
駆動信号は、基本的には、超音波送信のタイミング及び更なる特徴に関する極めて完全な情報をもたらす。それにも拘わらず、駆動信号に加えて又は駆動信号の代替として、他の情報が用いられてもよい。例えば、超音波プローブから超音波送信を受信するために用いられる超音波変換器の場合には、超音波送信に関する情報を得るために、（超音波変換器から独立して）更なるセンサが用いられてよい。
【００１８】
本発明の更なる特徴では、体の内に物体を提供するシステムが提示され、システムは、物体が提供されるべき体の領域を監視する超音波プローブと、体の内に物体を提供する器具であって、超音波プローブからの超音波送信を受信するための受信特性及び／又は超音波送信を超音波プローブに送信するための送信特性が、器具の部分内に提供されるべき物体の存在及び／又は器具の部分内への及び／又は器具の部分からの提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器を含む、器具と、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器並びに／或いは超音波プローブの信号出力に基づき、器具によって提供されるべき物体が器具の部分内に存在するか否か並びに／或いは器具の部分内に及び／又は器具の部分から通過しているか否かを決定するように構成される、プロセッサとを含む。
【００１９】
好適な実施態様において、プロセッサは、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の信号出力及び超音波プローブの超音波送信に関する情報に基づき、且つ／或いは１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の超音波送信に関する情報及び超音波プローブの信号出力に基づき、超音波プローブに対する器具の位置を決定するように構成され、システムは、物体を体の内のそれぞれの位置に給送することによって、多数の物体を提供するために構成され、プロセッサの決定に基づき物体の給送位置を格納するよう構成される給送管理ユニットを更に含む。
【００２０】
物体の別個の給送を検出することに由来する情報は、多数の給送の概観を得るために、給送オプションのマップに組み入れられてよい。
【００２１】
上記変形の好適なオプションにおいて、給送管理ユニットは、給送されるべき物体についての位置のためのマッピングを備え、全体的な給送分配が所定の条件に適合するために、給送される物体の格納給送位置に基づき、給送されるべき物体のためのマッピングを修正するように構成される。
【００２２】
物体を給送するための所定の計画と物体の実際の給送位置との間の比較は、計画と実際の状況との間の偏差(deviations)を補償するのを可能にする。
【００２３】
上記オプションの好適な変形において、給送されるべき物体は、放射源であり、給送管理ユニットは、給送される放射源の給送位置及び給送されるべき放射源のマッピングに基づき、放射線量を演算し、且つ、演算される放射線量が所定の範囲に入らない場合には、給送されるべき１つ又はそれよりも多くの放射源のためのマッピングを修正するように、構成される。
【００２４】
例えば、（達成される源位置及び移植されるべき源の計画位置に基づく）新たに計算される投影線量マップが、重要な器官の起こり得る過剰線量又は標的の起こり得る過小線量を示すならば、移植されるべき源の計画位置に対する適切な変更が行われてよい。
【００２５】
好適な実施態様において、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器は、器具の１つ又はそれよりも多くの部分を取り囲むように形成される。
【００２６】
例えば、器具の部分（複数の部分）の周りに配置されるシリンダの形態の完全な囲い(enclosure)は、部分的な囲い又は器具部分の直ぐ傍の超音波変換器の提供と対照的に、超音波プローブに対する器具の向きの追加的な影響がないという利益をもたらす。
【００２７】
好適な実施態様において、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの少なくとも１つは、ジルコン酸チタン酸鉛材料、ポリフッ化ビニリデン−三フッ化エチレン−共重合体、及び／又はポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−共重合体に基づく、圧電材料であり、特に、ソルゲル技法及び／又は容量マイクロマシン超音波変換器及び／又は光ファイバハイドロホンによって得られる、圧電材料を含む。
【００２８】
超音波変換器のための圧電材料のうちでは、共重合体材料、特に、ソルゲル溶剤が特に好ましい。何故ならば、それらは、結果として得られる超音波変換器（又はセンサ）を、その曲率に拘わらず、物体に対して適合可能に作製し得る、という利点をもたらすからである。具体的には、これらの材料を針又は他の器具の外側に堆積させることができ、針（又は他の器具）は滑らかなままである。追加的に、針（又は他の器具）の管腔は、物体（例えば、水線源治療シード）を給送するために障害物のないままである。
【００２９】
好適な実施態様において、器具は、物体を、器具の先端部を通じて体の内に給送するために構成され、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの第１のものは、給送されるべき物体の長さ未満である、器具の先端部に対するある距離に配置され、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの第２のものは、給送されるべき物体の長さよりも大きい、第１のものに対するある距離に配置される。
【００３０】
物体を体の内に給送する器具の実施例は、針及び（可撓性の）カテーテルである。それにも拘わらず、本発明を実施するために、他の適切な器具が用いられてもよい。
【００３１】
好適な実施態様において、器具は、器具の内側の所定の位置で物体を取り外し可能に提供するために構成され、１つ又はそれよりも多くの超音波変換器のうちの第１のものは、物体が提供されるべき器具の内側の位置に配置される。
【００３２】
本発明は、物体を体の内に給送することだけに限定されない。正に、本発明は、例えば、体の内側に一時的に提供されるに過ぎず、後にカニューレと共に又はカニューレの先端部だけから取り外されてよい、閉塞カニューレの先端部での（放射源のような）物体の位置付けを検出するために用いられてもよい。
【００３３】
更なる特徴では、体の内に物体を提供する器具が提示され、器具は、超音波プローブから超音波送信を受信するための受信特性及び／又は超音波送信を超音波プローブに送信するための送信特性が、器具の部分内に提供されるべき物体の存在及び／又は器具の部分内に提供されるべき且つ／或いは器具の部分から提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、１つ又はそれよりも多くの超音波変換を含み、超音波変換器は、受信だけのために又は送信だけのために構成される。
【００３４】
体の内に物体を提供するシステムの脈絡において、物体を提供するための器具の１つ又はそれよりも多くの変換器は、必ずしも受信だけのために又は送信だけのために構成されるとは限らない。具体的には、以下に議論するような器具の実施態様の１つ又はそれよりも多くの更なる構成を有する実施態様において、１つ又はそれよりも多くの変換器は、送信及び受信の両方のために構成されてもよい。
【００３５】
更に、多数の変換器の場合には、全体で複数の変換器が送信及び受信の両方のために構成されてよいように、これらの変換器の一部は受信だけのために構成されてよく、他の変換器は送信だけのために構成されてよいことが理解されるべきである。
【００３６】
体の内への物体の提供を検出する方法であって、超音波プローブによる超音波送信を提供するステップと、超音波送信を受信するための受信特性が、器具の部分内の提供されるべき物体の存在並びに／或いは器具の部分内への及び／又は器具の部分からの提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、体の内に物体を提供する器具の１つ又はそれよりも多くの超音波変換器の信号出力を受信するステップと、の組み合わせ、並びに／或いは、超音波送信を送信するための送信特性が、器具の部分内の提供されるべき物体の存在並びに／或いは器具の部分への及び／又は器具の部分からの提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される、体の内に物体を提供する器具の１つ又はそれよりも多くの超音波変換器によって超音波送信を提供するステップと、物体が超音波送信に応答して提供されるべき体の領域を監視する超音波プローブの信号出力を受信するステップと、の組み合わせ、を含み、超音波送信に関する情報を用いて受信される信号出力を処理するステップと、処理に基づき体の内への物体の提供を検出するステップとを、更に含む。
【００３７】
本発明の更なる特徴では、体内への物体の提供を検出するコンピュータプログラムが提示され、ソフトウェアは、ソフトウェアがプロセッサの上で動作するときに、本発明に従ったプロセッサに本発明に従った検出する方法のステップを実施させる、プログラムコード手段を含む。
【００３８】
請求項１のプロセッサ、請求項４のシステム、器具、請求項１２の検出する方法、及び請求項１４のコンピュータプログラムは、具体的には、従属項において定められるような、類似の及び／又は同一の好適な実施態様を有することが理解されるべきである。
【００３９】
本発明の好適な実施態様は、それぞれの独立項と従属項又は上記実施態様の任意の組み合わせでもあり得ることが理解されるべきである。
【００４０】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載する実施態様から明らかであり、それらを参照して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施態様に従った体内に物体を提供するシステムを示す概略図である。
【図２】図１に示す実施態様に対応する体内に物体を提供する器具を通じた物体の給送中の幾つかの状況を示す図である。
【図３】物体が存在しない超音波変換器の信号出力の例示的な波形を示す図である。
【図４】物体が存在する超音波変換器の信号出力の例示的な波形を示す図である。
【図５】本発明の実施態様に従った体内への物体の提供を検出する方法を示すフロー図である。
【図６】本発明の更なる実施態様に従った体内への物体の給送の適応計画を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の実施態様に従った体１の内に物体２を提供するシステム１０の概略的な例示を示している。
【００４３】
システム１０は、体１の内に物体２を給送する器具としての針１２と、超音波プローブ１４と、超音波プローブ１４のための制御ユニット１６と、制御ユニット１６に連結されるプロセッサ１８と、プロセッサ１８に連結される給送管理ユニット２０と、システム１０の使用者と相互作用するインターフェース２２とを含む。
【００４４】
物体２は、体１の小線源治療のために用いられる放射線源である。
【００４５】
針１２は、体内への物体２の給送を可能にするよう中空であり、２つの超音波変換器２４，２６（超音波トランスデューサ）を備え、１つの超音波変換器２４は、針１２の先端部２８に近接して配置され、物体２は、先端部２８を通じて体１内に解放され、他の超音波変換器２６は、先端部２８と反対に１つの超音波変換器２４に対して遠位に配置される。図１に概略的に示すように、針１２は、体１の内に挿入される。
【００４６】
超音波プローブ１４は、物体２を給送すべき体１の領域を監視するために設けられ、制御ユニット１６によってもたらされる駆動信号に応答して（矢印３０によって示す）超音波送信(ultrasound  transmission)をもたらす。超音波プローブ１４は、体１の内部からの超音波送信の反射を受信し、超音波画像についてのデータを制御ユニット１６に提供する。
【００４７】
超音波送信３０は、超音波変換器２４，２６によって受信され、超音波変換器２４，２６の対応する信号出力は、プロセッサ１８に提供される。
【００４８】
プロセッサ１８は、制御ユニット１６から、超音波プローブ１４にもたらされる駆動信号を更に受信する。超音波変換器２４，２６からの信号出力及び駆動信号を用いて、プロセッサ１８は、超音波プローブ１４に対する針１２の位置を決定し得る。超音波プローブ１４からの指令は、超音波プローブ１４のビーム発射シーケンス(beam  firing  sequence)に関する情報及びタイミングを用いて、それぞれの超音波変換器２４，２６に最も強い波を給送する超音波プローブ１４からのビームを識別することによって、見出され得る。超音波プローブ１４からの超音波変換器２４，２６の距離は、送信の飛行時間(time  of  flight)を用いて計算される。
【００４９】
更に、プロセッサ１８は、それぞれの超音波変換器２４，２６の周囲の音響性(acoustic  property)又は音響特性(acoustic  characteristic)の変化を示す超音波変換器２４，２６のいずれかの信号出力の変化を検出するために配置される。
【００５０】
そのような検出に基づき、プロセッサ１８は、針１２から体１内への物体２の給送を検出するために配置され、プロセッサ１８は、そのような検出に関する情報を給送管理ユニット２０に転送する。
【００５１】
給送管理ユニット２０は、既に給送された物体の位置を格納し、所望の小線源治療に従った給送位置についての所定の計画を備える。給送管理ユニット２０は、体１内の癌領域及び周囲組織（図示せず）のための推定線量を決定し、決定される推定を治療計画に従って許容可能であると考えられる範囲と比較する。計画からの逸脱を補償するために、給送管理ユニット２０は、未だ給送されていない物体の給送位置における変化を示唆し或いは実施する。超音波プローブ１４の管理ユニット１６及び給送管理ユニット２０は、使用者に情報を提供するために並びに使用者からの命令を受信するためにインターフェース２２に連結される。
【００５２】
図２は、図１に示す実施態様に対応する体内に物体２，２’を供給するための器具１２を通じた物体２，２’の給送中の幾つかの状況を示している。
【００５３】
上記のように、器具１２は、中空の針１２であり、超音波変換器２４，２６が２つの異なる位置に設けられ、それは変換器２４，２６を通過する物体２，２’の検出を可能にする。変換器２４，２６は、針１２の内部の部分をそれぞれ取り囲むシリンダとして設けられている。
【００５４】
図２ａ）において、給送されるべき物体２は、いずれの超音波変換器２４，２６にも達しておらず、従って、超音波変換器２４，２６のいずれも、針１２のそれぞれの部分における物体２の存在を示さないことがある。
【００５５】
図２ｂ）において、物体２は、超音波変換器２６によって取り囲まれた針１２の部分に達したばかりである。従って、超音波変換器２６の信号出力は、物体２の存在によって影響を受けるのに対し、超音波変換器２４の信号出力は、影響を受けない。
【００５６】
図２ｃ）及び２ｄ）において、物体２は針１２を通じて更に進行しているが、依然として、少なくとも部分的に、超音波変換器２６によって取り囲まれた領域内にある。従って、超音波変換器２４，２６の信号出力は、図２ｂ）の信号出力に対応する。
【００５７】
図２ｅ）において、物体２は、超音波変換器２６によって取り囲まれた領域を出ているが、超音波変換器２４によって取り囲まれた領域に未だ達していない。従って、超音波変換器２４，２６の信号出力は、図２ａ）の信号出力に対応する。
【００５８】
図２ｆ）において、物体２は、超音波変換器２４の信号出力に影響を与える、超音波変換器２４への影響領域に達している。更なる物体２’が針１２内に提供されるが、超音波変換器２６に未だ到達していない。
【００５９】
図２ｇ）において、物体２は、超音波変換器２４によって閉じられた針１２の部分を部分的に通過し、よって、音響特性に対する物体の影響の故に、超音波変換器２４の信号出力に依然として影響を及ぼす。更なる物体２’は、他の超音波変換器２６に未だ達していない。
【００６０】
図２ｈ）において、物体２は、超音波変換器２４を通過し、針１２によって体（図示せず）内に給送されようとしている。更なる物体２’は、今や超音波変換器２６に達し、従って、針１２の先端部２８に近い領域においても検出可能である。
【００６１】
図３は、物体が存在しない超音波変換器の信号出力の例示的な波形を示しており、図４は、物体が存在する超音波変換器の信号出力の例示的な波形を示している。
【００６２】
概念実証実験として、１８ゲージのステンレス鋼針が、その先端部に円筒形の共重合体センサを備え、それは生体外組織内の深さ＞１５ｃｍでの針の追跡（トラッキング）を可能にする。内側スタイレットが取り外され、次に、（貫通する源を真似る）管腔内に導入されるときに、音響信号の変化が記録される。これらの記録の結果は、図３及び図４に概略的に示されている。信号波形中の残響は、大部分は、針に対する音響裏当て材料(acoustical  backing  material)の変化に起因する。図４に見られるように、完全なインピーダンス整合があるとき（スタイレットは、外側針シャフトの鋼とスタイレットの鋼との間の内にある）、残響は殆どない。対照的に、図３に示されるように、大きなインピーダンス不整合があるとき（ここで、スタイレットは、針の鋼と管腔内の水との間にある）、残響を見ることができる（図３の右部分）。例えば、放射性源／エネルギ源が通過するとき、残響の減少が起こり、これは既知の検出方法、例えば、連続的に受信される波形の絶対差の合計又は相互相関を通じて検出され得る。
【００６３】
図５は、本発明の実施態様に従った体内に物体を提供することを検出する方法の概略的なフロー図を示している。
【００６４】
方法は、超音波プローブ（図１を参照）によって超音波送信を提供すること５２を含む。超音波送信は、体内に物体を提供するために器具に設けられる１つ又はそれよりも多くの超音波変換器によって受信される。
【００６５】
超音波変換器（図１を参照）は、超音波送信を受信する際の受信特性(reception  characteristic)が器具の部分内に提供されるべき物体の存在並びに／或いは器具の部分内に及び／又は器具の部分から提供されるべき物体の通過と共に変化するように構成される。結果として得られる信号出力の受信５４があり、物体がその存在の故に超音波変換器又はその周囲の音響性に影響を与える場合には、超音波送信に関する情報を用いた受信される信号出力の処理５６及びその処理に基づく体内への物体の提供の検出５８が続く。
【００６６】
図６は、本発明の更なる実施態様に従った体内への物体の給送の適応計画を例示する概略的なフロー図を示している。
【００６７】
創成ステップ６２において、給送されるべき放射源の位置についてのマップを含む、小線源治療のための計画が創り出される。
【００６８】
降下ステップ６４において、放射源が患者の体の内側に降下され或いは位置付けられる。
【００６９】
局所化ステップ６６において、放射源の降下又は給送位置が、本発明（上記を参照）に従って決定される。
【００７０】
線量演算ステップ６８において、給送される放射源の決定された位置及び計画中に定められるような更なる放射源の給送位置に基づき、給送される線量が演算される。
【００７１】
表示ステップ７０において、線量が適切であるか否かについて使用者が決定するために、演算される線量が超音波画像の上にオーバーレイされる。代替的に、線量の適切さは所定の範囲又は値に基づき自動的に決定されてよい。
【００７２】
分岐ステップ７２において、適切さ決定の結果に依存して、プロセスが分岐する。線量がＯＫであるならば、（更なる放射源が給送されるべきである限り）プロセスは降下ステップ６４に導かれる。線量がＯＫでないならば、修正ステップ７４において、計画は自動的に又は使用者入力に従って修正され、修正ステップ７４の後、（更なる放射源が給送されるべきである限り）プロセスは降下ステップ６４において継続させられる。
【００７３】
本発明の例示的な実施態様では、適応計画、既に移植された源の局所化、並びに計画された位置及び過小放射領域を取り繕い(cover  up)且つ危険に晒された器官の過剰放射を回避する残余の源の数の修正を伴う治療給送が提供される。
【００７４】
源位置の推定を得るために、給送のために用いられる針は、針を追跡し且つ源降下時間及び位置を検出するＰＺＴ又は共重合体（ＰＶＤＦ−ｔｒＦＥ）センサのような少なくとも１つの特殊のセンサを備える。これらの源は、製造時に各針の内側に埋め込まれる。センサを通過する源は、源の音響性を変更し、故に、センサの出力信号を変更する。源堆積(deposition)のときを検出し得るよう、この変化を処理ユニットによって検出し得る。センサは針先端部位置を実時間で提供するので、源堆積位置を堆積のときの針先端部位置として計算し得る。
【００７５】
この例示的な実施態様の要素は、１つ又はそれよりも多くの超音波源と、組織を撮像する３Ｄ／２Ｄ超音波プローブ（前立腺小線源治療の場合には経直腸超音波プローブ）と、センサから信号を受信し且つ解釈するハードウェアモジュールと、堆積させられる源の時及び位置を検出するソフトウェアモジュールと、移植される源の実時間位置及び実時間超音波画像の上にオーバーレイされる対応する放射線量マップを表示するユーザーインターフェースと、危険に晒される器官及び標的への給送線量を測定し且つ処置計画を更新するソフトウェアモジュールとを備える、中空の針を含む。
【００７６】
上記のように、（この実施態様においては物体を提供する器具である）針は、針の先端部に又はその極めて近くに、１つ又はそれよりも多くの円筒形の単一要素のＰＺＴ又は共重合体（ＰＶＤＦ−ｔｒＦＥ）のような超音波（ＵＳ）変換器センサを備える。超音波追跡技術は、センサが超音波プローブから受信する無線周波数（ＲＦ）信号を解析することによって、センサの位置を推定し得る。先ず、センサに最も強い波を給送する超音波アレイからのビームを識別することによって、ハイドロホンが局所化される。これはビーム発射シーケンスの知識を用いて行われる。対応する超音波要素からのセンサの距離は、飛行時間を用いて計算される。よって、センサの位置を実時間に決定し得る。
【００７７】
超音波センサの信号出力は、その音響性に依存する。源が円筒形のセンサを備える中空の針を通過するとき、それはセンサの音響性を変更し、故に、センサの出力信号（大きさ、位相、波形）を変更する。
【００７８】
コンピュータソフトウェアモジュールは、センサの出力における変化を検出することができ、故に、シードがセンサを通過した時間を検出することができ、次に、シードが降下させられたときのシードの位置を検出することができる。
【００７９】
センサからの情報は、処理のために中央コンピュータに伝達される。処理アルゴリズムの出力は、撮像超音波（ＵＳ）プローブの座標系内の各放射性源の座標系である。推定される源場所は、以下の２つの方法のうちの１つにおいて（十字記号又は他の適切な表示を用いて）画像の上で強調されてよい。即ち、実時間超音波（ＵＳ）画像が、処理ワークステーション中に読み込まれてよく、推定される源位置が、入ってくる画像中の適切な場所の上に実時間で重ね合わせられてよく、或いは、推定される源位置が、超音波（ＵＳ）システム上での表示のために超音波（ＵＳ）システムに伝達されてよい。
【００８０】
推定される源場所を用いる適応計画は、センサの位置推定を利用して、達成される源位置に基づき線量を継続的に再演算することを含む。（達成される源位置及び移植されるべき源の計画位置に基づく）新しい投影線量マップが、重要な器官の過剰線量又は標的の過小線量を示すならば、移植されるべき源の計画される位置への適切な変更が行われてよい。
【００８１】
図面及び前記の記述中に本発明を詳細に例示し且つ記載したが、そのような例示及び記述は例示的又は例証的であると考えられるべきであり、限定的であると考えられるべきでない。本発明は開示の実施態様に限定されない。
【００８２】
請求する発明を実施する当業者は、図面、本開示、及び添付の請求項の研究から、開示の実施態様に対する他の変形を理解し且つ実施し得る。
【００８３】
例えば、超音波信号が体内に物体を提供する器具の上に設けられる超音波変換器によって提供される実施態様において本発明を成し遂げることが可能であり、次に、（器具の関心の部分内の物体の存在又は不存在を示す）送信される超音波信号は、（体の内側の反射等の故に）器具自体の超音波変換器によって或いは超音波プローブによって受信される。これらの特徴を組み合わせること、即ち、超音波プローブ及び超音波変換器の療法の両方からの送信並びに超音波プローブ及び超音波プローブの両方からの受信をもたらすことも可能である。
【００８４】
請求項において、「含む」という用語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形の表現は、複数形を排除しない。
【００８５】
単一のプロセッサ、装置、又は他のユニットが、請求項において引用される幾つかの品目の機能を充足してよい。特定の手段が相互に異なる従属項において引用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を有利に用い得ないことを示さない。
【００８６】
超音波送信を提供すること、信号出力を受信すること、信号出力を処理すること、及び物体の提供を検出することのような、操作を、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／又は専用ハードウェアとして実施し得る。
【００８７】
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他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような、適切な媒体の上に格納され且つ／或いは分散させられてよいが、例えば、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、他の形態において分散させられてもよい。
【００８８】
請求項中の如何なる参照記号も、請求項限定するものと解釈されてならない。
【図１】
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【図２ａ）】
0006438482.tif 000003
【図２ｂ）】
0006438482.tif 000004
【図２ｃ）】
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【図２ｄ）】
0006438482.tif 000006
【図２ｅ）】
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【図２ｆ）】
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【図２ｇ）】
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【図２ｈ）】
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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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