(57)【要約】  本発明は、高密度焦点超音波システム２０６を有する医用装置２００、４００、５００を提供する。メモリ２５０内のマシン実行可能命令２６０、２６２、２６４、２６６、４０８、５２６は、プロセッサ２４４に、複数の超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３０を記述したロケーションデータ２５２を受け取る処理１００と、幾何学的なトランスデューサ素子モデル２６２を使用して複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路２５４を決定する処理１０２と、近傍領域内の超音波処置経路を使用して重なり領域２５６、３０６を検出する処理１０４と、重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンド２５８を決定する処理１０６であって、トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように複数のトランスデューサ素子を制御する、処理と、トランスデューサ制御コマンドを使用して高密度焦点超音波システムを制御する処理１０８と、を含む。
2015534488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスするための複数のトランスデューサ素子をもつ超音波トランスデューサを有する高密度焦点超音波システムであって、前記超音波トランスデューサと前記超音波処置ボリュームとの間に近傍領域があり、前記複数のトランスデューサ素子はグループで制御可能である、高密度焦点超音波システムと、
マシン実行可能命令を記憶するメモリと、
医用装置を制御するプロセッサと、
を有し、前記マシン実行可能命令の実行により、前記プロセッサは、
複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取る処理と、
幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して、前記複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を算出する処理と、
前記複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を用いて、前記近傍領域における２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す重なり領域を検出する処理と、
前記重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンドを決定する処理であって、前記トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、前記重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように前記複数のトランスデューサ素子を制御するものである、処理と、
前記トランスデューサ制御コマンドを使用して、前記複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように高密度焦点超音波システムを制御する処理、
とを実行する医用装置。
【請求項２】
前記命令の実行により、前記プロセッサは、
前記近傍領域における熱特性を記述した現在の熱特性マップを受け取る処理と、
前記トランスデューサ制御コマンド及びトランスデューサ熱モデルを使用して前記熱特性の予測された熱特性マップを計算する処理と、
前記予測された熱特性マップを使用して、補正されたトランスデューサ制御コマンドを決定する処理と、
を実行し、前記補正されたトランスデューサ制御コマンドは、複数のトランスデューサ素子を制御し、前記命令は、前記プロセッサに、複数の超音波処置ポイントの順次の超音波処置の間、前記高密度焦点超音波システムを制御するために前記補正されたトランスデューサ制御コマンドを使用させる、請求項１に記載の医用装置。
【請求項３】
前記命令の実行は、前記プロセッサに、前記高密度焦点超音波システムを使用した以前の超音波処置によってもたらされた熱供給量を記述する以前の熱供給量を受け取らせ、
前記現在の熱特性マップ及び／又は前記予測された熱特性マップは、前記以前の熱供給量を使用して少なくとも部分的に決定される、請求項２に記載の医用装置。
【請求項４】
前記医用装置は、熱の磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを更に有し、
前記命令の実行により、前記プロセッサは更に、
熱の磁気共鳴データを取得する処理と、
前記熱の磁気共鳴データを使用して前記現在の熱特性マップを計算する処理と、
を実行する、請求項２又は３に記載の医用装置。
【請求項５】
前記命令の実行により、前記プロセッサは更に、前記トランスデューサ熱モデル及び以前のトランスデューサ制御コマンドの組を使用して少なくとも部分的に前記現在の熱特性マップを計算する、請求項２、３又は４に記載の医用装置。
【請求項６】
前記命令の実行により、前記プロセッサは、
複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取る処理と、
前記幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して前記複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を決定する処理と、
前記複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を使用して重なり領域を検出する処理であって、前記重なり領域は、前記近傍領域における、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す、処理と、
前記２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、前記重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように前記複数のトランスデューサ素子を制御するトランスデューサ制御コマンドを決定する処理と、
前記トランスデューサ制御コマンドを使用して複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように前記高密度焦点超音波システムを制御する処理と、
を反復的に実行する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項７】
前記命令の実行により、前記プロセッサは、
現在の熱特性マップを受け取る処理と、
前記トランスデューサ制御コマンド及び前記トランスデューサ熱モデルを使用して予測された熱特性マップを計算する処理と、
前記予測された熱特性マップを使用して前記補正されたトランスデューサ制御コマンドを決定する処理と、
前記トランスデューサ制御コマンドを使用して、前記複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように前記高密度焦点超音波システムを制御する処理と、
を反復的に実行する、請求項６に記載の医用装置。
【請求項８】
前記複数のトランスデューサ素子は、複数のトランスデューサ素子の第１の部分を選択的にオフに切り替えること、複数のトランスデューサ素子の第２の部分によって生成される超音波エネルギーの振幅を選択的に低減すること、又はこれらの組み合わせを使用して、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間の前記重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように制御される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項９】
前記複数のトランスデューサ素子の各々は個別に制御可能である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項１０】
前記熱特性が、温度、最大温度、熱供給量、冷却時間及びそれらの組み合わせのうちの１つである、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項１１】
医用装置を制御するプロセッサによって実行されるマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記医用装置は、超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスするための複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを含む高密度焦点超音波システムを有し、前記超音波トランスデューサと超音波処置ボリュームとの間には近傍領域があり、前記複数のトランスデューサ素子はグループで制御可能であり、
前記命令の実行は、前記プロセッサに、
複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取る処理と、
幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して前記複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を決定する処理と、
前記複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を用いて重なり領域を検出する処理であって、前記重なり領域は、前記近傍領域における、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す、処理と、
前記重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンドを決定する処理であって、前記トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、前記重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように前記複数のトランスデューサ素子を制御するものである、処理と、
前記トランスデューサ制御コマンドを使用して前記複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように前記高密度焦点超音波システムを制御する処理と、
を実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記命令の実行により、前記プロセッサは更に、
前記近傍領域における熱特性を記述した現在の熱特性マップを受け取る処理と、
前記トランスデューサ制御コマンド及びトランスデューサ熱モデルを使用して、熱特性の予測された熱特性マップを計算する処理と、
前記予測された熱特性マップを使用して、補正されたトランスデューサ制御コマンドを決定する処理と、
を実行し、前記補正されたトランスデューサ制御コマンドは、前記複数のトランスデューサ素子を制御するものであり、前記命令は、前記プロセッサに、前記複数の超音波処置ポイントの順次の超音波処置の間、前記補正されたトランスデューサ制御コマンドを使用して前記高密度焦点超音波システムを制御させる、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記命令の実行により、前記プロセッサは更に、前記高密度焦点超音波システムを使用した以前の超音波処置によってもたらされた熱供給量を記述する以前の熱供給量を受け取り、
前記現在の熱特性マップ及び／又は前記予測された熱特性マップは、以前の熱供給量を使用して少なくとも部分的に決定される、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記医用装置は、熱の磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを更に有し、
前記命令の実行により、前記プロセッサは、
熱の磁気共鳴データを取得する処理と、
前記熱の磁気共鳴データを使用して少なくとも部分的に前記現在の熱特性マップを計算する処理と、
を実行する、請求項１２又は１３に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
医用装置を動作させる方法であって、前記医用装置は、超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスするための複数のトランスデューサ素子をもつ超音波トランスデューサを有する高密度焦点超音波システムを有し、前記超音波トランスデューサは、前記超音波トランスデューサと前記超音波処置ボリュームとの間に近傍領域を生成し、前記複数のトランスデューサ素子はグループで制御可能であり、前記方法は、
複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取るステップと、
幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を決定するステップと、
前記複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を使用して重なり領域を検出するステップであって、前記重なり領域は、前記近傍領域における、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す、ステップと、
前記重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンドを決定するステップであって、前記トランスデューサ制御コマンドは、前記２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、前記重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように前記複数のトランスデューサ素子を制御するものである、ステップと、
前記トランスデューサ制御コマンドを使用して、前記複数の超音波処置ポイントを超音波処置するように前記高密度焦点超音波システムを制御するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴ガイドされる高密度焦点超音波に関し、特に、複数の超音波処置ポイントの重なり合う近傍領域における超音波エネルギーの蓄積に関する。
【背景技術】
【０００２】
集束超音波トランスデューサからの超音波は、身体内部の領域を選択的に処置するために使用されることができる。超音波は、高エネルギーの機械的振動として送信される。これらの振動は、それらが減衰されるとき、組織加熱を引き起こし、それらは更にキャビテーションをもたらしうる。組織加熱及びキャビテーションは、臨床的な装置において組織を破壊するために使用されることがありうる。しかしながら、超音波による組織の加熱は、キャビテーションよりも制御するのが容易である。超音波治療は、組織をアブレーションし、癌細胞の領域を選択的に殺すために使用されることができる。この技法は、子宮筋腫の処置に適用されており、子宮摘出プロシージャのニーズを低減させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
組織を選択的に処置するために、集束超音波トランスデューサは、特定の処置又は対象ボリュームに超音波をフォーカスするために使用されることができる。トランスデューサは、超音波を送信することが可能な例えば脱気水のような媒体の中に一般に取り付けられる。アクチュエータが、超音波トランスデューサの位置を調整し、それによって、処置されている組織領域を調整するために使用される。
【０００４】
集束超音波トランスデューサは更に、一般に複数のトランスデューサ素子を有し、トランスデューサ素子の振幅及び／又はフェーズが制御可能である。特に、トランスデューサ素子の個別又はグループの位相が、しばしば、超音波のフォーカスの位置を制御するために制御される。これは、フォーカスの迅速な位置調整、さまざまな異なる超音波処置ポイント又は位置の順次の超音波処置を可能にする。トランスデューサと超音波処置ポイントとの間の被検体の組織は、一般に近傍領域と呼ばれる。超音波は、近傍領域を通って超音波処置(sonication)ボリュームへ進む。この中間組織は、超音波処置ボリュームほど多くはないが、同様に加熱される。複数の超音波ポイントを超音波処置する場合、異なる超音波処置ポイントの近傍領域が互いに重なりうる。近傍領域の特定の部分が重なり合うことがあるので、それは複数回加熱されうる。この重なり合う近傍領域を過熱することを回避するために、複数の超音波処置ポイントを超音波処置する間の遅延が必要とされうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、医療装置、コンピュータプログラム製品及び方法を提供する。実施形態は、従属請求項に与えられる。
【０００６】
当業者であれば理解できるように、本発明の見地は、装置、方法又はコンピュータプログラム製品として具体化されることができる。従って、本発明の検知は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、ソフトウェア及びハードウェアを組み合わせた実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード、その他を含む）の形をとることができ、それらは全てが、概して本明細書において「回路」、「モジュール」又は「システム」と称されることができる。更に、本発明の態様は、その上に具体化されるコンピュータ実行可能コードを有する１又は複数のコンピュータ可読媒体に具体化されるコンピュータプログラム製品の形をとりうる。
【０００７】
１又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されることができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読記憶媒体でありうる。「コンピュータ可読記憶媒体」は、本明細書で用いられるとき、コンピューティング装置のプロセッサによって実行可能である命令を記憶することができる任意の有形記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読の固定記憶媒体と呼ばれることもできる。コンピュータ可読記憶媒体は、有形のコンピュータ可読媒体と呼ばれることもある。ある実施形態において、コンピュータ可読記憶媒体は更に、コンピューティング装置のプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを記憶することが可能でありうる。コンピュータ可読記憶媒体の例は、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢｔｈｕｍｂドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これに限定されるものではない。光ディスクの例は、コンパクトディスク（ＣＤ）、及び例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ−Ｒディスクのようなデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読記憶媒体という語は更に、ネットワーク又は通信リンクを通じてコンピュータ装置によってアクセスされることが可能なさまざまな形の記録媒体をもさす。例えば、データは、モデムを通じて、インターネットを通じて、又はローカルエリアネットワークを通じて取り出されることができる。コンピュータ可読媒体上で具体化されるコンピュータ実行可能コードは、非限定的な例としてワイヤレス、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ、その他、又はそれらの適切な組み合わせを含む任意の適当な媒体を使用して送信されることができる。
【０００８】
コンピュータ可読の信号媒体が、ベースバンドにおいて又は搬送波の一部として、その中に具体化されるコンピュータ実行可能コードを有する伝播されたデータ信号を含むことができる。このような伝播された信号は、電磁気的に、光学的に、又はそれらの適切な組み合わせを含むさまざまな形をとりうる。コンピュータ可読の信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体でなく、命令実行システム、機器又は装置により使用される又はそれと関連して使用されるプログラムを通信し、伝播し、又は伝送することができる任意のコンピュータ可読媒体でありうる。
【０００９】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読の記憶媒体の例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能である任意のメモリである。「コンピュータ記憶媒体」又は「記憶媒体」は、コンピュータ可読の記憶媒体の他の例である。コンピュータ記憶媒体は、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。ある実施形態において、コンピュータ記憶媒体は、更にコンピュータメモリであり、又はその逆もいえる。
【００１０】
本明細書で用いられるとき「プロセッサ」は、プログラム又はマシン実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードを実行することが可能である電子コンポーネントを含む。「プロセッサ」を含むコンピューティング装置の言及は、可能性として２以上のプロセッサ又はプロセッシングコアを含むものとして解釈されるべきである。プロセッサは例えばマルチコアプロセッサでありうる。プロセッサは、単一のコンピュータシステム内における複数のプロセッサの集合をさし、又は複数のコンピュータシステムの間で分散されることもできる。コンピューティング装置という語は、各々が１又は複数のプロセッサを含むコンピューティング装置の集まり又はネットワークをさすことができると解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同じコンピューティング装置内でありうる又は複数のコンピューティング装置にわたって分散されることができる複数のプロセッサによって実行されることができる。
【００１１】
コンピュータ実行可能コードは、本発明の見地をプロセッサに実施させるマシン実行可能命令又はプログラムを含むことができる。本発明の見地のための処理を実行するためのコンピュータ実行可能コードは、例えばＪａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語、及び例えば「Ｃ」プログラミング言語のような従来のプロシージャプログラミング言語、又は同様のプログラミング言語を含む１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせにおいて書かれることができ、マシン実行可能命令にコンパイルされる。ある例において、コンピュータ実行可能コードは、高レベル言語の形で、又は、プリコンパイルされた形でありえ、オンザフライでマシン実行可能命令を生成するインタプリタと協働して使用されることができる。
【００１２】
コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で且つ部分的に遠隔コンピュータ上で、又は完全に遠隔コンピュータ又はサーバ上で、実行されることができる。後者の状況において、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを通じて、ユーザのコンピュータに接続されることができ、又は（例えばインターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）外部コンピュータへ接続が行われることができる。
【００１３】
本発明の見地は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート及び／又はブロック図を参照して記述される。フローチャート、図示及び／又はブロック図の中の複数ブロックの各ブロック又は部分は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形のコンピュータプログラム命令によって実現されることができることが分かるであろう。更に、排他的でない場合、それぞれ異なるフローチャート、図示及び／又はブロック図の中の部分の組み合わせが実現されることができることが分かるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又はマシンを生成するための他のプログラム可能なデータ処理装置、のプロセッサに提供されることができ、それにより、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを通じて実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１又は複数のブロックに規定される機能／処理を実現する手段を生成する。
【００１４】
これらのコンピュータプログラム命令は更に、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、又は他の装置が特定の態様で機能することができるように、コンピュータ可読媒体に記憶されることができ、それにより、コンピュータ可読媒体に記憶された命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１又は複数のブロックに示された機能／処理を実現する命令を含む製品を生成する。
【００１５】
コンピュータプログラム命令は、コンピュータ、コンピュータ実現される方法を生成するためにコンピュータ、他のプログラム可能な装置又は他の装置上で一連の処理ステップを実施させるように、他のプログラム可能なデータ処理装置、又は他の装置上へロードされることもでき、それにより、コンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で実行される命令は、フローチャート及び／又はブロック図の中の１又は複数のブロックに示される機能／処理を実現するプロセスを提供する。
【００１６】
本明細書で用いられるとき「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムと相互作用することを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェイスデバイス」ともに呼ばれることができる。ユーザインタフェースは、情報又はデータをオペレータに提供することができ及び／又はオペレータから情報又はデータを受け取ることができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受け取られることを可能にし、コンピュータからユーザへの出力を供給することができる。言い換えると、ユーザインタフェースは、オペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にすることができ、インタフェースは、オペレータの制御又は操作の効果をコンピュータが示すことを可能にすることができる。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上へのデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供することの一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、ワイヤードグローブ、ダンスパッド、遠隔制御装置及び加速度計を通じたデータの受け取りはすべて、オペレータから情報又はデータを受け取ることを可能にするユーザインタフェースコンポーネントの例である。
【００１７】
本明細書で用いられるとき「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが、外部コンピューティング装置及び／又は機器と相互作用する及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを含む。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部のコンピューティング装置及び／又は機器に制御信号又は命令を送信することを可能にすることができる。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティング装置及び／又は機器とデータを交換することを可能にすることができる。ハードウェアインタフェースの例は、汎用シリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、ワイヤレスローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これに限定されるものではない。
【００１８】
本明細書で用いられる「ディスプレイ」又は「表示装置」は、画像又はデータを表示するように適応された出力装置又はユーザインタフェースを含む。ディスプレイは、視覚データ、音響データ及び／又は触覚データを出力することができる。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビジョンスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、バイステーブルディスプレイ、電子ペーパー、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これに限定されるものではない。
【００１９】
本明細書で用いられるとき「超音波ウィンドウ」は、超音波又はエネルギーを送信することが可能であるウィンドウを含む。一般に、薄いフィルム又はメンブレンが超音波ウィンドウとして使用される。超音波ウィンドウは、ＢｏＰＥＴ（二軸延伸ポリエチレンテレフタレート）の薄いメンブレンで作られることができる。
【００２０】
１つの見地において、本発明は、高密度焦点超音波システムを含む医用装置を提供する。高密度焦点超音波システムは、超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスするための複数のトランスデューサ素子をもつ超音波トランスデューサを含む。超音波トランスデューサと超音波処置ボリュームとの間に近傍領域がある。すなわち、超音波トランスデューサは、超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスするときに近傍領域を生成する。本明細書で用いられる近傍領域の語は、超音波が超音波処置ボリューム又は焦点に向かって行く途中の領域を含む。超音波が近傍領域を通過するときに近傍領域は加熱されるが、超音波処置ボリューム内部ほどは加熱されない。複数のトランスデューサ素子は、グループで制御可能である。トランスデューサ素子は、個別のトランスデューサ素子又はトランスデューサ素子のグループの位相及び／又は振幅が変えられることができるように、制御可能でありうる。例えば、位相が、フォーカスの位置をシフトするために使用されることができる。個別のトランスデューサ素子又はトランスデューサ素子のグループの振幅が変えられることもできる。従って、個別のトランスデューサ素子又はそれらのグループが完全にオフに切り替えられることもできる。
【００２１】
医用装置は、マシン実行命令を記憶するメモリを更に含む。医用装置は、医用装置を制御するためのプロセッサを更に含む。命令の実行は、複数の超音波処置ポイントを記述するロケーションデータをプロセッサに受け取らせる。ロケーションデータは、本質的に、複数の超音波処置ポイントのロケーションを記述するデータである。これらは、超音波処置ボリュームを超音波処置ポイント内へ移動させることによって超音波処置されることができるポイントである。ロケーションデータは、例えば処置計画、医用イメージングシステム、手動入力部及びそれらの組み合わせから受け取られることができる。
【００２２】
命令の実行により、プロセッサは更に、幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を決定する。超音波処置経路は、超音波が複数の超音波処置ポイントに至るためにとる経路の近似又は概略の近似である。超音波処置経路は、トランスデューサ素子又はトランスデューサ素子のグループの各々についての簡単な幾何モデルによって生成されることができ、又はレイトレーシング法を使用することもできる。
【００２３】
命令の実行により、プロセッサは更に、複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を使用して重なり領域を検出する。重なり領域は、近傍領域における２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す。一般に、超音波トランスデューサは凹形状を有し、超音波トランスデューサ素子は、それらのすべてが特定の超音波処置ボリューム又は焦点に概略的にフォーカするように実現される。近傍領域は、超音波処置ボリュームよりかなり広くなる。超音波処置ボリュームが互いに隣り合い又は特定の予め決められた距離の範囲内にある場合、近傍領域の一部が重なり合うことができる。上述のように、近傍領域を通って進む超音波は、組織の加熱領域の効果を有する。近傍領域が超音波処置される超音波処置ポイントにおいて重なり合う場合、特定の近傍領域が２回以上加熱されることがある。これは、被検体にとって危険でありうる近傍領域の不所望の加熱をもたらすことがある。
【００２４】
命令の実行により、プロセッサは更に、重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンドを決定する。トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上超音波処置ポイントの超音波処置中に、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように、複数のトランスデューサ素子を制御する。非常に簡単に、超音波トランスデューサに供給される超音波パワーの振幅及び／又は位相が変更され、それにより、超音波が重なり領域でたどる経路が低減される。これは、個別のトランスデューサ素子又はトランスデューサ素子のグループをオフに切り替えることを含むことができ、又は、それは、超音波処置ポイントの１又は複数の超音波処置の間、振幅を低減することを含む。これが最適化されることができる別のやり方がありうる。
【００２５】
命令の実行により、高密度焦点超音波システムが更に、トランスデューサ制御命令を使用して複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置する。トランスデューサ制御コマンドは、高密度焦点超音波システムに、複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置させる。この実施形態は、近距離場における熱の供与量を制限する利点を有することができる。これは、超音波トランスデューサによって生成される超音波のビームがビーム成形されるという利点を有することができる。これは、複数の超音波処置ポイントを超音波処置するために、重なり領域が加熱されず又は本発明が実施されない場合より加熱が少ないので、待ち時間が短縮されることを意味する。
【００２６】
別の実施形態において、命令の実行により、プロセッサは更に、近傍領域の熱特性を記述した現在の熱特性マップを受け取る。熱特性マップは、熱の磁気共鳴イメージングのような医用のイメージング技法を使用して決定されることもできる又は熱特性マップを生成するために以前の超音波処置からデータを使用するモデルによって生成されることもできる。命令の実行により、プロセッサは更に、トランスデューサ制御コマンド及びトランスデューサ熱モデルを使用して熱特性の予測された熱特性マップを計算する。トランスデューサ熱モデルは、例えばトランスデューサ制御コマンドにより複数の超音波処置ポイントを超音波処置することによってもたらされる温度変化を予測するために使用される熱音響モデルでありうる。
【００２７】
命令の実行により、プロセッサは更に、予測された熱特性マップを使用して補正されたトランスデューサ制御コマンドを決定する。補正されたトランスデューサ制御コマンドは、複数のトランスデューサ素子を制御する。命令は、プロセッサに、複数の超音波処置ポイントの順次の超音波処置の間、高密度焦点超音波システムを制御するために補正されたトランスデューサ制御コマンドを使用させる。この実施形態において、現在の熱特性マップは、近傍領域の現在の熱特性を記述する。これは、複数の超音波処置ポイントの超音波処置の効果をよりよく決定するために使用される。例えば、現在の熱特性マップが温度マップである場合、補正されたトランスデューサ制御コマンドは、近傍領域の温度を予め決められた閾値に制限するように複数のトランスデューサ素子を制御する。これは、近傍領域における被検体に対する損傷を防ぐことができる。現在の熱特性マップ及び予測された熱特性マップは共に、近傍領域における被検体の熱特性の３次元マップである。
【００２８】
温度マップに代わって、熱特性マップは、冷却時間をより短くするように閾値なしに温度を最小にするために使用されることができる。更に、測定され又はシミュレーションによって予測された温度マップから計算される熱供給量が、温度の代わりの制限手段として使用されることができる。
【００２９】
別の実施形態において、命令の実行により、プロセッサは、以前の熱供給量を受け取る。以前の熱供給量は、高密度焦点超音波システムを使用して以前の超音波処置によってもたらされた熱供給量を記述する。現在の熱特性マップ及び／又は予測された熱特性マップは、以前の熱供給量を使用して少なくとも部分的に決定される。この実施形態は、それが近傍領域内での組織壊死又は損傷に対する複数の超音波処置ポイントの将来の効果を予測する際に有用でありうるので、有益でありうる。
【００３０】
磁気共鳴（ＭＲ）データは、磁気共鳴イメージングスキャンの間、磁気共鳴装置のアンテナによる原子スピンに起因して放出された無線周波数信号の記録された測定として、ここに規定される。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの再構成された２又は３次元可視化としてここに規定される。この可視化は、コンピュータを使用して実施されることができる。
【００３１】
ＭＲ温度測定データは、磁気共鳴温度測定のために使用されることができる情報を含む、磁気共鳴イメージングスキャンの間に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンによって放出される無線周波数信号の記録された測定としてここに規定される。磁気共鳴温度測定は、温度感受性のあるパラメータの変化を測定することによって機能する。磁気共鳴温度測定の間に測定されることができるパラメータの例は、以下の通りである：プロトン共鳴周波数シフト、拡散係数、又はＴ１及び／又はＴ２緩和時間の変化が、磁気共鳴を使用して温度を測定するために使用されることができる。個別のプロトン、水素原子が経験する磁界は、周囲の分子構造に依存するので、プロトン共鳴周波数シフトは温度依存でありうる。温度の増加は、水素結合に影響を及ぼす温度のため、分子スクリーニングを低下させる。これは、プロトン共鳴周波数の温度依存につながる。
【００３２】
プロトン密度は、平衡磁化に直線的に依存する。従って、プロトン密度により重み付けされた画像を使用して温度変化を決定することが可能である。
【００３３】
緩和時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ２＊もまた温度依存である。従って、Ｔ１、Ｔ２及びＴ２＊により重み付けされた画像の再構成は、熱又は温度マップを構成するために使用されることがありうる。
【００３４】
温度は、更に水溶液中の分子のブラウン運動に影響を及ぼす。従って、パルス化された拡散勾配スピンエコーのような拡散係数を測定することが可能であるパルスシーケンスは、温度を測定するために使用されることができる。
【００３５】
磁気共鳴を使用して温度を測定する最も有用な方法の１つは、水プロトンのプロトン共鳴周波数（ＰＲＦ）シフトを測定することによる。プロトンの共鳴周波数は、温度依存である。ボクセル内の温度変化として、周波数シフトが、水プロトンの測定された位相を変化させる。従って、２つの位相画像の間の温度変化が決定されることができる。温度を決定するこの方法は、それが他の方法と比較して相対的に速いという利点を有する。ＰＲＦ方法が、ここで他の方法より詳しく記述される。しかしながら、ここに記述される方法及び技法は、磁気共鳴イメージングにより温度測定を実施する他の方法にも適用できる。
【００３６】
別の実施形態において、医用装置は更に、熱の磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを含む。命令の実行により、プロセッサは更に、熱の磁気共鳴データを取得する。命令の実行により、プロセッサは更に、熱の磁気共鳴データを少なくとも部分的に使用して現在の熱特性マップを計算する。熱の磁気共鳴データは、以前の超音波処置の間又は後に取得されることができる。
【００３７】
別の実施形態において、命令の実行により、プロセッサは更に、トランスデューサ熱モデル及び以前のトランスデューサ制御コマンドの組を使用して現在の熱特性マップを計算する。熱モデル及び磁気共鳴温度測定は、ある実施形態においてモデリングと組み合わせて使用されることができる。
【００３８】
別の実施形態において、命令の実行により、プロセッサは更に、複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取る。命令の実行により、プロセッサは更に、幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を繰り返し決定する。命令の実行により、プロセッサは更に、複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を用いて重なり領域を繰り返し検出する。重なり領域は、近傍領域における２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す。命令の実行により、プロセッサは更に、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように複数のトランスデューサ素子を制御するトランスデューサ制御コマンドを繰り返し決定する。命令の実行により、プロセッサは更に、トランスデューサ制御コマンドを使用して複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように高密度焦点超音波システムを繰り返し制御する。要するに、本実施形態において、プロセッサによって実施される処理が反復的に行われる。これは、被検体に対して医用装置を使用する間に処置される超音波処置ポイントの複数のグループがありうるので、有益でありうる。
【００３９】
別の実施形態において、命令の実行により、プロセッサは更に、現在の熱特性マップを繰り返し受け取る。命令の実行により、プロセッサは更に、トランスデューサ制御コマンド及びトランスデューサ熱モデルを使用して予測された熱特性マップを反復的に計算する。命令の実行により、プロセッサは更に、予測された熱特性マップを使用して補正されたトランスデューサ制御コマンドを繰り返し決定する。命令の実行により、プロセッサは更に、トランスデューサ制御コマンドを使用して複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように高密度焦点超音波システムを反復的に制御する。
【００４０】
別の実施形態において、複数のトランスデューサ素子は、複数のトランスデューサ素子の第１の部分を選択的にオフにすること、複数のトランスデューサ素子の第２の部分によって生成される超音波エネルギーの振幅を選択的に低減すること、及びそれらの組み合わせのうち１つを使用して、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように制御される。複数のトランスデューサ素子の第１及び第２の部分は、１又は複数の個別のトランスデューサ素子でありえ、又はそれらはトランスデューサ素子のグループであってもよい。
【００４１】
別の実施形態において、複数のトランスデューサ素子の各々は個別に制御可能である。
【００４２】
別の実施形態において、熱特性は、温度、最大温度、熱供給量、冷却時間及びそれらの組み合わせのうちの１つである。
【００４３】
別の見地において、本発明は、医用装置を制御するプロセッサによって実行されるマシン実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。医用装置は、超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスする複数のトランスデューサ素子をもつ超音波トランスデューサを有する高密度焦点超音波システムを含む。近傍領域が、超音波トランスデューサと超音波処置ボリュームとの間にある。複数のトランスデューサ素子は、グループで制御可能である。命令の実行により、プロセッサは、複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取る。命令の実行により、プロセッサは更に、幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を決定する。命令の実行により、プロセッサは更に、複数の超音波処置ポイントの各々について超音波処置経路を用いて重なり領域を検出する。重なり領域は、近傍領域における２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す。
【００４４】
命令の実行により、プロセッサは更に、重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンドを決定する。トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように複数のトランスデューサ素子を制御する。命令の実行により、プロセッサは更に、トランスデューサ制御コマンドを使用して複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように高密度焦点超音波システムを制御する。命令の実行により、プロセッサは更に、近傍領域における熱特性を記述した現在の熱特性マップを受け取る。
【００４５】
命令の実行により、更にプロセッサは、トランスデューサ制御コマンド及びトランスデューサ熱モデルを使用して熱特性の予測された熱特性マップを計算する。命令の実行により、更にプロセッサは、予測された熱特性マップを使用して、補正されたトランスデューサ制御コマンドを決定する。補正されたトランスデューサ制御コマンドは、複数のトランスデューサ素子を制御するように機能する。命令により、プロセッサは、複数の超音波処置ポイントの順次の超音波処置の間、高密度焦点超音波システムを制御するために補正されたトランスデューサ制御コマンドを使用する。
【００４６】
別の実施形態において、命令の実行により、プロセッサは更に、以前の熱供給量を受け取る。以前の熱供給量は、高密度焦点超音波システムを使用した以前の超音波処置によりもたらされた熱供給量を記述する。現在の熱特性マップ及び／又は予測された熱特性マップは、以前の熱供給量を使用して少なくとも部分的に決定される。
【００４７】
別の実施形態において、医用装置は、熱の磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを更に含む。命令の実行により、プロセッサは更に、熱の磁気共鳴データを取得する。命令の実行により、プロセッサは更に、少なくとも部分的に熱の磁気共鳴データを使用して現在の熱特性マップを計算する。
【００４８】
別の実施形態において、医用装置は、超音波処置ボリュームに超音波をフォーカスするための複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを含む高密度焦点超音波システムを具備する。近傍領域が、超音波トランスデューサと超音波処置ボリュームとの間にある。複数のトランスデューサ素子はグループで制御可能である。方法は、複数超音波処置ポイントを記述したロケーションデータを受け取るステップを含む。方法は、幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を決定するステップを更に含む。
【００４９】
方法は、複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を使用して重なり領域を検出するステップを更に含む。重なり領域は、近傍領域における２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す。方法は、重なり領域を使用してトランスデューサ制御コマンドを決定するステップを更に含む。トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように複数のトランスデューサ素子を制御する。方法は、トランスデューサ制御コマンドを使用して複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するように高密度焦点超音波システムを制御するステップを更に含む。
【００５０】
本発明の上述した実施形態の１又は複数は、組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り組み合わせられることができることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】方法の一例を示すフローチャート。
【図２】医用装置の一例を示す図。
【図３】第１の位置及び第２の位置における超音波トランスデューサの２つのビューを示す図。
【図４】医用装置の他の例を示す図。
【図５】医用装置の他の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下において、本発明の好適な実施形態が、添付の図面を参照して例示によって記述される。
【００５３】
これらの図において、同様の番号を付された構成要素は、等価な構成要素であり又は同じ機能を実施する。前述した構成要素は、機能が等価な場合は後の図において必ずしも説明されない。
【００５４】
図１は、本発明の一実施形態による方法を示すフローチャートを示す。ステップ１００において、複数の超音波処置ポイントを記述したロケーションデータが受け取られる。ステップ１０２において、超音波処置経路が、幾何学的なトランスデューサ素子モデルを使用して複数の超音波処置ポイントの各々について決定される。次にステップ１０４において、重なり領域が、複数の超音波処置ポイントの各々についての超音波処置経路を使用して検出される。重なり領域は、近傍領域における２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置経路の重なりを示す。ある実施形態において、２以上の重なり領域が検出されることができる。次に、ステップ１０６において、トランスデューサ制御コマンドが、決定され又は生成され、トランスデューサ制御コマンドは、２又はそれ以上の超音波処置ポイントの超音波処置の間、重なり領域における超音波エネルギーの蓄積を低減するように複数のトランスデューサ素子を制御する。最後にステップ１０８において、高密度焦点超音波システムが、複数の超音波処置ポイントを順次に超音波処置するようにトランスデューサ制御コマンドを使用して制御される。
【００５５】
図２は、医用装置２００の例を示す。被検体２０２は、被検体支持体２０４上に横になっているように示されている。医用装置２００は、高密度焦点超音波システム２０６を含む。高密度焦点超音波システム２０６は、流体充填チャンバ２０８を有する。流体充填チャンバ２０８内に超音波トランスデューサ２１０がある。この図に示されていないが、超音波トランスデューサ２１０は、各々が個別の超音波ビームを生成することができる複数の超音波トランスデューサ素子を有する。これは、超音波トランスデューサ素子のグループの各々に供給される交流電流の位相及び／又は振幅を制御することによって、超音波処置ボリューム２２２のロケーションを電子的にステアリングするために使用されることができる。ポイント２２２は、医用装置２００の調整可能なフォーカスを示す。
【００５６】
超音波トランスデューサ２１０は、超音波トランスデューサ２１０が機械的に再配置されることを可能にする機構２１２に接続される。機構２１２は、機構２１２を作動させるように適応される機械アクチュエータ２１４に接続される。機械アクチュエータ２１２は、更に、超音波トランスデューサ２１０に電力を供給する電源を表す。ある実施形態において、電源は、個別の超音波トランスデューサ素子に対する電力の位相及び／又は振幅を制御することができる。
【００５７】
超音波トランスデューサ２１０は、経路２１６をたどるように示されている超音波を生成する。超音波２１６は、流体充填チャンバ２０８を通って及び超音波ウィンドウ２１８を通って進む。この実施形態において、超音波は、ゲルパッド２２０を通過する。ゲルパッド２２０がすべての実施形態に必ずしも存在するわけではないが、本実施形態において、ゲルパッド２２０を受け入れるための凹部が被検体支持体２０４にある。ゲルパッド２２０は、トランスデューサ２１０と被検体２０２との間に超音波パワーを結合することを助ける。ゲルパッド２２０を通過した後に、超音波２１６は、被検体２０２の近傍領域２１７を通過し、超音波処置ボリューム２２２又は目標ゾーンにフォーカスされる。
【００５８】
超音波処置ボリューム２２２は、超音波トランスデューサ２１０を機械的に位置付けること、及び超音波処置ボリューム２２２の位置を電子的にステアリングすることの組み合わせにより、移動されることができる。
【００５９】
被検体２０４内には、図示される４つの超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３が位置する。超音波処置ボリューム２２２は、超音波処置ボリューム２２２の電子的又は機械的なステアリングの組み合わせによって、超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３０の各々へ移動されることができる。ライン２１６は、超音波トランスデューサ２１０から超音波処置ボリューム２２２まで超音波の粗い経路を示す。この図から、超音波処置ボリューム２２２が超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３０の各々に移動される場合、近傍領域２１７の領域が２回以上加熱されることが明らかである。高密度焦点超音波システム２０６は、コンピュータシステム２４０のハードウェアインタフェース２４２に接続されるものとして示されている。
【００６０】
コンピュータ２４０は、プロセッサ２４４、ユーザインタフェース２４６、コンピュータストレージ２４８及びコンピュータメモリ２５０を更に含む。ハードウェアインタフェース２４２は、プロセッサ２４４が、医用装置２００の機能を制御するためにコマンド及びデータを送受信することを可能にする。プロセッサ２４４は更に、ユーザインタフェース２４６、コンピュータストレージ２４８及びコンピュータメモリ２５０に接続される。
【００６１】
コンピュータストレージ２４８は、ロケーションデータ２５２を含むものとして示されている。ロケーションデータ２５２は、超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３０のロケーションを記述する。コンピュータストレージ２４８は更に、超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３０の各々について計算された超音波処置経路２５４を含むものとして示されている。コンピュータストレージ２４８は、重なり領域データ２５６を更に含むものとして示されている。重なり領域データ２５６は、近傍領域２１７における超音波処置経路２５４の重なりのデータを含む。コンピュータストレージ２４８は、トランスデューサ制御コマンド２５８を更に含むものとして示されている。トランスデューサ制御コマンド２５８は、超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８、２３０が超音波処置される際の近傍領域２１７の加熱を最小限にするように生成される。
【００６２】
コンピュータメモリ２５０は更に、制御モジュール２６０を含むものとして示されている。制御モジュール２６０は、医用装置２００の動作及び機能をプロセッサ２４４が制御することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。コンピュータメモリ２５０は更に、幾何学的なトランスデューサ素子モデル２６２を含むものとして示されている。幾何学的なトランスデューサ素子モデル２６２は、超音波処置経路２５４を計算するためにロケーションデータ２５２を使用することが可能である。コンピュータメモリ２５０は更に、重なり検出モジュールを含むものとして示されている。重なり検出モジュール２６４は、プロセッサ２４４が幾何学的に重なり合う領域を検出するために超音波処置経路２５４を使用することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。これらの重なり領域の識別は２５６に示される。コンピュータメモリ２５０は更に、トランスデューサ制御生成モジュール２６６を含むものとして示されている。トランスデューサ制御生成モジュール２６６は、トランスデューサ制御コマンド２５８を生成するために、ロケーションデータ２５２及び重なり領域データ２５６を使用することが可能である。
【００６３】
高密度焦点超音波（ＨＩＦＵ）は、局所的に組織を加熱する方法である。目的は、選択された目標領域のみを加熱することであるが、超音波が進むときに通過する周囲組織が、必然的にある程度加熱される。完全に又は部分的に重なり合うビーム経路による連続的な超音波処置は、累積的な加熱が増加させる。その結果、超音波処置の間の冷却期間が、目標領域の外側の組織の過剰な加熱を回避するために必要とされる。長い冷却期間は、処置効率を大幅に妨げうる。
【００６４】
超音波処置のビーム経路が重なり合わない場合、２つの超音波処置の間の冷却期間は必要でない。従って、処置効率は、それぞれ異なる超音波処置のビーム経路の間の重なりを回避することによって最適化されることができる。
【００６５】
集束超音波トランスデューサは、一般に、複数のトランスデューサ素子を含むフェイズドアレイである。超音波ビームは、トランスデユーサ素子の一部をオフにし又は他の場合には各素子からの送信パワーを調整することによって成形されることができる。ビーム成形は、感受性のある組織の加熱を回避するために一般に使用される。
【００６６】
実施形態は、上述の２つの方法を組み合わせることができる。ビーム成形は、重なり合うビーム経路に起因する累積的な加熱を最小限にする際に利用される。累積的な加熱は、素子からの送信パワーが重なり領域を通って進む当該素子のパワーを低下させることによって、低下することができる。本発明は、より短い冷却期間及びゆえにより効果的な処置を可能にする。
【００６７】
目標領域のサイズは、最も頻繁に大きく制限される。従って、ビームの重なりは、超音波処置ロケーションをただ制御することによって回避されることができるわけではない。ビーム成形を用いて、重なりの効果が一層低減されることができ、又はそれは完全に回避されることができる。
【００６８】
更に、光路における加熱が均質でないことがある。変化する組織特性は、より高い温度上昇を生じさせることがあり、又は光路のある部分におけるゆっくりした冷却をもたらすことがある。その結果、単一の超音波処置でさえ、それが目標領域における所望の結果を達成する前に中止されない限り、不所望の組織損傷を生じさせることがある。ビーム成形を用いる場合、特定の領域における加熱を低減し、超音波処置がより長く続くことを可能にする。更に、連続的な超音波処置が互いに近くで行われる場合、冷却時間は、最も長い冷却時間を必要とする組織によって支配される。そのような場合、ビーム成形が、その組織内におけるビームの重なりを回避するために使用されることができる。
【００６９】
第１の見地によれば、ビーム成形は、重なり合うビーム経路をもつ複数の超音波処置からの累積的な加熱を最小にするために使用されることができる。これは、重なり合いが全くないように素子の一部を完全にオフに切り替えることによって、又は送信パワーが重なり領域を通過する当該素子のパワーを、この領域における累積的な加熱／エネルギー密度がビーム経路中の他の部分より大きくならないように、低減することによって、達成されることができる。
【００７０】
第２の見地によれば、ビーム成形は、特に加熱を受けやすい領域の局所的な過剰な加熱を防ぐために使用されることができる。このような領域は、例えば、取得された温度データ又はアプリオリな知識に基づいて決定されることができる。測定されるとすぐに、温度データは、動的に考慮されることができる。アプローチは、複数の超音波処置に起因する累積的な加熱を制御するためだけでなく、単一の超音波処置の間の過剰な加熱を防ぐためにも適用できる。
【００７１】
図３は、超音波トランスデューサ２１０、２１０'の２つのビュー３００及び３０２を示す。ビュー３００において、超音波トランスデューサ２１０は、第１の位置２１０及び第２の位置２１０'に示されている。２つの異なる位置の超音波は、図２に示された経路をたどる。超音波トランスデューサが第１の位置２１０にあるとき、超音波は、ライン２１６によって規定されるボリュームをたどり、近傍領域２１７がある。超音波は、超音波処置ポイント２２６にフォーカスされる。超音波トランスデューサが第２の位置２１０'にあるとき、超音波のボリュームは、ライン２１６'によって規定され、超音波処置ポイント２２８にフォーカスされる。第２の位置２１０'に、近傍領域２１７'がある。ライン３０４によって規定されるボリュームは、超音波処置ポイント２２６及び２２８を含む。トランスデューサが第１の位置２１０及び第２の位置２１０'にあるとき、２つの近傍領域２１７及び２１７'に重なり領域３０６がある。超音波処置ポイント２２６及び２２８が順次に超音波処置される場合、重なり領域３０６は２回加熱される。これは、重なり領域３０６の組織に、熱的損傷にもたらしうる。ビュー３０２は、本発明の実施形態が重なり領域３０６の加熱をどのように低減することができるかを示す。この実施形態において、超音波トランスデューサ２１０、２１０'の活性領域が低減される。ライン２１６によって規定されるボリュームは、ライン２１６'によって規定される超音波のボリュームと交わらない。この実施形態において、２つの超音波処置ポイント２２６及び２２８が超音波処置されるとき、本質的に超音波の重なり合いはなく、又は非常に小さい重なりがあるだけである。これは、近傍領域２１７、２１７'における加熱を低減することができ、超音波処置ポイント２２６、２２８のより迅速な超音波処置を可能にすることができる。
【００７２】
２つの超音波処置の間に多くの待ち時間は必要なく、短縮された待ち時間があればよい。
【００７３】
図３において、超音波ビームは、簡単な幾何モデルによって表される。素子のオフへの切り替えは、エネルギー密度分布（例えばシミュレーション）のより洗練されたモデルに基づくこともできる。更に、組織特性の局所的なバリエーションが、より正確な評価のために考慮されることができる。
【００７４】
エネルギー密度分布に加えて、方法は、シミュレートされた温度分布又は測定された温度分布又はこれらの任意の組み合わせに基づくこともできる。測定された温度データは、個別の超音波処置の間にも動的に考慮されることができ、すなわち、素子は、大きい加熱が測定される領域においてオフに切り替えられることができる。
【００７５】
最も簡単な形において、本発明は、単に個別の超音波処置の前に必要な冷却期間を最小限にするために使用されることができ、例えば、直前の超音波処置についての知識に基づいて単に当該超音波処置のためのビーム成形を操作するために使用されることができる。より効率的な治療のために、後続する超音波処置を含む全体の処置計画が考慮されることができる。
【００７６】
図４は、本発明の他の実施例による医用装置４００を示す。図４に示される医用装置４００は、図２に示される医用装置２００と同様である。図４に示される装置４００は、医用装置４００の機能を変更する付加のソフトウェアコンポーネントを有する。この実施形態において、コンピュータストレージ２４８は、熱特性マップ４０２を含むものとして示されている。熱特性マップ４０２は、被検体２０２の近傍領域２１７における熱特性を記述する。コンピュータストレージ２４８は更に、被検体２０２によって受け取られた以前の熱供給量を記述する以前の熱供給量４０４を含むものとして示されている。コンピュータストレージ２４８は、補正されたトランスデューサ制御コマンドを更に含むものとして示される。補正されたトランスデューサ制御コマンドは、以前の熱供給量及び／又は予測された熱特性マップを使用して計算された。すべての実施形態が、以前の熱供給量及び熱特性マップ４０２の両方を有するわけではない。
【００７７】
コンピュータメモリは、熱特性マップ４０２及び／又は以前の熱供給量４０４から予測された熱特性マップ４０４を計算するために使用されるトランスデューサ熱モデル４０８を含むとして表示される。補正されたトランスデューサ制御コマンド４０６が、トランスデューサ制御コマンド生成モジュール２６６によって、予測された熱特性マップ４０４、ロケーションデータ２５２及び重なり領域データ２５６を使用して計算された。
【００７８】
図５は、医用装置５００の他の例を示す。医用装置５００は、図４に示される医用装置４００と同様である。この実施形態において、熱の磁気共鳴データを取得するための磁気共鳴イメージングシステム５０２がある。磁気共鳴イメージングシステムは、磁石５０４を含む。磁石５０４は、その中心を通るボア５０６を有する円筒状タイプ超電導磁石である。さまざまな実施例において、機械アクチュエータ／パワー供給２１４は、磁石５０４のボア５０６の外側又は内側に位置する。
【００７９】
磁石は、超電導コイルを有する、液体ヘリウムにより冷却されるクライオスタットを有する。永久磁石又は抵抗性磁石を使用することが更に可能である。異なるタイプの磁石の使用を使用することも可能であり、例えば、分割された円筒状磁石及びいわゆるオープン磁石の両方を使用することも可能である。分割された円筒状磁石は、標準的な円筒状磁石と同様であるが、但し、クライオスタットは、磁石の同じ面へのアクセスを可能にするために２つのセクションに分割されることを除く。
【００８０】
このような磁石は、例えば荷電粒子ビーム治療に関連して使用されることができる。オープン磁石は、２つの磁石セクションを有し、一方の磁石セクションが他方の磁石セクションの上にあり、それらの間の間隙は、被検体を受け入れるに十分大きい。２つのセクション領域の構成は、ヘルムホルツコイルと同様である。オープン磁石は、被検体の制限が少ないという理由で、人気がある円筒状磁石のクライオスタット内には、超電導コイルの集合がある。円筒状磁石のボア５０６の中には、磁界が強く及び磁気共鳴イメージングを実施するに十分一様であるイメージングゾーン５０８がある。
【００８１】
磁石のボア５０６内には更に、磁気共鳴データの取得のために、磁石５０４のイメージングゾーン５０８内の磁気スピンを空間的にコード化するために使用される磁界勾配コイル５１０の組がある。磁界勾配コイルは、磁界勾配コイル電源５１２に接続される。磁界勾配コイル５１０は、例示的であることが意図される。一般に、磁界勾配コイルは、３つの直交する空間方向における空間符号化のために別個の３つの組のコイルを有する。磁界勾配電源５１２が、磁界勾配コイル５１０に電流を供給する。磁界コイルに供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプされ又はパルス化されることができる。
【００８２】
イメージングゾーン５０８に隣り合って、イメージングゾーン５０８内の磁気スピンの向きを操作し、イメージングゾーン内のスピンから無線送信を受け取る高周波コイル５１４がある。高周波コイルは、複数のコイル素子を含むことができる。高周波コイルは、チャネル又はアンテナとも呼ばれることができる。高周波コイル５１４は、高周波トランシーバ５１６に接続される。高周波コイル５１４及び高周波トランシーバ５１６は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信機及び受信器と置き換えられることができる。高周波コイル５１４及び高周波トランシーバ５１６は例示的であることが理解される。高周波コイル５１４は更に、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナを表すことが意図される。同様に、トランシーバ５１６は、別個の送信器及び受信器を表すこともできる。
【００８３】
コンピュータストレージ２４８は、パルスシーケンス５２０を含むものとして示される。本明細書で用いられるときパルスシーケンスは、異なる時間に実施されるコマンドのシーケンスであり、磁気共鳴イメージングシステム５０２が磁気共鳴データ５２２を取得することを可能にする。コンピュータストレージ２４８は、磁気共鳴イメージングシステム５０２を使用して取得された熱の磁気共鳴データ５２２を含むものとして示されている。コンピュータストレージ２４８は更に、熱特性マップ５２４を含むものとして示される。熱特性マップ５２４は、熱の磁気共鳴データ５２２から再構成された。
【００８４】
コンピュータメモリ２５０は、画像再構成モジュール５２６を含むものとして示される。画像再構成モジュール５２６は、プロセッサが熱の磁気共鳴データ５２２から熱特性マップ５２４を構成することを可能にするコンピュータ実行可能コード２４４を含む。この実施形態は、コンピュータストレージ２４８に以前の熱供給量４０４を含むものとして示されている。以前の熱供給量４０４は本実施形態においては任意である。
【００８５】
磁気共鳴イメージングシステム５０２は、高密度焦点超音波システム２０６をガイドするために更に使用されることができる。例えば通常の磁気共鳴イメージングにおいて、磁気共鳴イメージングシステム５０２は、超音波処置ポイント２２４、２２６、２２８及び２３０のロケーションを識別するために被検体２０２内の解剖学的ランドマークを識別するために使用されることができる。
【００８６】
本発明が図面及び上述の記述において詳しく図示され記述されているが、このような図示及び記述は、制限するものではなく、説明的又は例示的なものとして考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に制限されない。
【００８７】
開示された実施形態に対する他の変更は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され達成されることができる。請求項において、「含む、有する（comprising）」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。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さない。コンピュータプログラムは、例えば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に記憶され／配布されることができるが、他の形式で、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレスの通信システムを通じて配布されることもできる。請求項における参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００８８】
２００  医用装置、２０２  被検体、２０４  被検体支持体、２０６  高密度焦点超音波システム、２０８  流体充填チャンバ、２１０  超音波トランスデューサ、２１０'  第２の位置における超音波トランスデューサ、２１２  機構、２１４  機械アクチュエータ／電源、２１６  超音波の経路、２１６'  第２の位置における超音波の経路、２１７  近傍領域、２１７'  第２の位置における近傍領域、２１８  超音波ウィンドウ、２２０  ゲルパッド、２２２  超音波処置ボリューム、２２４  超音波処置ポイント、２２６  超音波処置ポイント、２２８  超音波処置ポイント、２３０  超音波処置ポイント、２４０  コンピュータシステム、２４２  ハードウェアインタフェース、２４４  プロセッサ、２４６  ユーザインタフェース、２４８  コンピュータストレージ、２５０  コンピュータメモリ、２５２  ロケーションデータ、２５４  超音波処置経路、２５６  重なり領域データ、２５８  トランスデューサ制御コマンド、２６０  制御モジュール、２６２  幾何学的なトランスデューサ素子モデル、２６４  重なり検出モジュール、２６６  トランスデューサ制御コマンド生成モジュール、３００  第１のビュー、３０２  第２のビュー、３０４  目標ボリューム、３０６  近距離場の重なり領域、４００  医用装置、４０２  熱特性マップ、４０４  以前の熱供給量、４０４  予測された熱特性マップ、４０６  補正されたトランスデューサ制御コマンド４０８  トランスデューサ熱モデル、５００  医用装置、５０２  磁気共鳴イメージングシステム、５０４  磁石、５０６  磁石のボア、５０８  イメージングゾーン、５１０  磁界勾配コイル、５１２  磁界勾配コイル電源、５１４  高周波コイル、５１６  トランシーバ、５２０  パルスシーケンス、５２２  熱の磁気共鳴データ、５２４  熱特性マップ、５２６  画像再構成モジュール
【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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【国際調査報告】
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