(57)【要約】  アブレーション計画システムは、アブレーション処置を計画するために入力の選択を可能にするユーザインタフェース１０４を含む。前記ユーザインタフェースは、前記アブレーション体積をサイズ設定するようにアブレーションプローブの選択及びアブレーションパワー、持続時間又は選択されたプローブに適用可能なパラメータの１つ又は複数の組み合わせを前記入力に組み込む。前記ユーザインタフェースは、患者の内部画像をレンダリングするディスプレイを含み、前記ディスプレイは、前記内部画像上で異なる入口点に対する前記アブレーション体積の視覚化を可能にする。最適化エンジン１０６は、前記入力を受け取るように前記ユーザインタフェースに結合され、付随する損傷が減少され、カバー領域が最大化され、重要な構造が計画された目標体積領域において避けられるように、空間的アブレーション位置及びアブレーションに対する時間的情報を含む最適化された治療計画を出力する。
2015500664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アブレーション計画システムにおいて、
アブレーション処置を計画するために入力の選択を可能にするユーザインタフェースであって、前記ユーザインタフェースが、アブレーション体積をサイズ設定するようにアブレーションプローブの選択並びにアブレーションパワー、持続時間又は選択されたプローブに適用可能なパラメータの１つ又は複数の組み合わせを前記入力に組み込み、前記ユーザインタフェースが、患者の内部画像をレンダリングするディスプレイを含み、前記ディスプレイが、前記内部画像上の異なる入口点に対する前記アブレーション体積の視覚化を可能にする、前記ユーザインタフェースと、
前記入力を受け取るように前記ユーザインタフェースに結合され、付随する損傷が減少され、カバー領域が最大化され、重要な構造が計画された目標体積において避けられるように、空間的アブレーション位置及びアブレーションに対する時間的情報を含む最適化された治療計画を出力する最適化エンジンと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記最適化エンジンが、入力のセットに基づいてコストを計算し、前記コストが、出力のセットを決定するように最小化される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記最適化エンジンが、不所望な効果に対するコストを不利にするようにペナルティ関数を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記入力が、アブレーションプローブのタイプ、アブレーションプローブの数、１つ又は複数の入口点の位置、治療計画においてカバーされるべき計画された目標体積、エラーのマージン、アブレーションカバー範囲、付随する損傷、除外されるべき領域、アブレーションパワー及びアブレーション時間の１つ又は複数を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記出力が、アブレーションプローブのタイプ及び数、入口点の位置、アブレーション中心に対する位置、必要とされるアブレーションの最小数、必要とされる最小アブレーションパワー又は時間、予測されるアブレーション計量、付随する損傷、切除されていない計画された目標体積領域、及び重要な構造に対する損傷を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムが、アブレーションプローブ又はプローブのセットに関する情報を記憶するデータベースを有し、前記情報が、前記入力において使用されるべき前記アブレーションプローブ又はプローブのセットを選択するように前記ユーザインタフェースにより取り出し可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記アブレーションプローブが、マイクロ波アブレーションプローブを含み、前記情報が、複数のアブレーション形状に対するパワー及び時間データを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のアブレーション形状が、楕円及び／又は球を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
アブレーション計画システムにおいて、
アブレーション処置を計画するために入力の選択を可能にするユーザインタフェースであって、前記ユーザインタフェースが、アブレーション体積をサイズ設定するようにアブレーション持続時間を前記入力に組み込み、前記ユーザインタフェースが、患者の内部画像をレンダリングするディスプレイを含み、前記ディスプレイが、前記内部画像上で異なる入口点に対する前記アブレーション体積の視覚化を可能にし、前記ディスプレイが、患者の内部画像をレンダリングし、ユーザが内部画像及び前記内部画像のビューを選択することを可能にするように選択制御を提供する、前記ユーザインタフェースと、
前記内部画像並びにパワー及び時間特性を前記アブレーション体積のサイズ及び形状に関連付けることにより所定の計画された目標体積に対して前記アブレーション体積に対するサイズ及び形状を決定するのを援助する前記アブレーションプローブに関する情報を記憶するデータベースと、
前記入力を受け取るように前記ユーザインタフェースに結合され、付随する損傷が減少され、カバー領域が最大化され、重要な構造が計画された目標体積において避けられるように、空間的アブレーション位置及び最小限必要とされるアブレーション持続時間に対する時間的情報を含む最適化された治療計画を出力する最適化エンジンと、
を有するシステム。
【請求項１０】
前記最適化エンジンが、入力のセットに基づいてコストを計算し、前記コストが、出力のセットを決定するように最小化される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記最適化エンジンが、不所望な効果に対するコストを不利にするようにペナルティ関数を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記入力が、アブレーションプローブのタイプ、アブレーションプローブの数、１つ又は複数の入口点の位置、エラーのマージン、アブレーションカバー範囲、付随する損傷、除外されるべき領域、アブレーションパワー及びアブレーション時間の１つ又は複数を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記出力が、アブレーションプローブのタイプ及び数、入口点の位置、アブレーション中心に対する位置、必要とされるアブレーションの最小数、必要とされる最小アブレーションパワー又は時間、予測されるアブレーション計量、付随する損傷、切除されていない計画された目標体積領域及び重要な構造に対する損傷を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アブレーションプローブタイプが、マイクロ波アブレーションプローブを含み、前記情報が、複数のアブレーション形状に対するパワー及び時間データを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数のアブレーション形状が、楕円及び／又は球を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
アブレーション処置を計画する方法において、
ユーザインタフェースのディスプレイ上に患者の内部画像を表示するステップと、
前記ユーザインタフェースを使用してアブレーション処置を実行するアブレーションプローブ又はプローブのセットを選択するステップと、
前記内部画像上で前記アブレーションプローブ又はプローブのセットに対する入口の点又は複数の点を選択するステップと、
選択されたアブレーションプローブ又はプローブのセット、選択された入口の点又は複数の点、アブレーション体積のサイズ及び形状を決定する時間及びパワー情報を含む入力のセットに関する情報を最適化エンジンに提供するステップと、
付随する損傷を減少すること、カバー領域を最大化すること及び計画された目標体積において重要な構造を避けることに基づいて最適化された治療計画を前記最適化エンジンから出力を提供するステップと、
を有する方法。
【請求項１７】
前記出力を提供するステップが、前記入力のセットに基づいてコストを最小化することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
不所望な効果に対するコストを不利にするようにペナルティ関数を計算するステップを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記入力のセットが、アブレーションプローブのタイプ、アブレーションプローブの数、１つ又は複数の入口点の位置、エラーのマージン、アブレーションカバー範囲、付随する損傷、除外されるべき領域、アブレーションパワー及びアブレーション時間の１つ又は複数を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記最適化された治療計画が、アブレーションプローブのタイプ及び数、入口点の位置、アブレーション中心に対する位置、必要とされるアブレーションの最小数、必要とされる最小アブレーションパワー又は時間、アブレーション計量、付随する損傷、切除されていない計画された目標体積領域、及び重要な構造に対する損傷を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記アブレーションプローブが、マイクロ波アブレーションプローブを含み、前記情報が、複数のアブレーション形状に対するパワー及び時間データを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年７月２８日に出願された同一出願人による仮出願番号６１／５１２５１０及び２０１１年８月４日に出願された同一出願人による仮出願番号６１／５１４９１４の優先権を主張し、両方とも参照により本出願に含まれる。
【０００２】
本開示は、医療システム及び方法に関し、より具体的には向上した精度を持つ患者治療に対するアブレーション計画システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波アブレーション（ＭＷＡ）は、最も一般的には肝臓、腎臓及び肺における局所腫瘍の治療に対して使用される最小侵襲性処置である。大きな又は不規則形状病変に対して、治療は、１より多いセッションを必要とし、医師は、どこに針を配置し、何回のアブレーションが必要とされるかを事前に計画しなくてはならない。ＭＷＡは、介入癌治療に対して推奨される治療モダリティになっており、近年、ますます注目を集めている。無線周波数アブレーション（ＲＦＡ）と比較して、ＭＷＡは、より速い、より大きな体積の組織加熱を提供し、複数のアンテナが、相乗効果で同時に使用されることができ、例えば、アブレーション体積は、複数の順次的なシングルプローブアブレーションで達成可能な体積を越えて増加されることができる。加えて、ＭＷＡは、ヒートシンク効果（例えば、腫瘍体積に隣接した血管により提供される冷却）による減少されたアブレーション体積による効果を受けにくい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アブレーションのメンタル計画は、困難なタスクである。医師は、異なる向きにおける重複する楕円アブレーション体積を使用して三次元腫瘍体積の完全な範囲を想像しなくてはならない。不十分かつ不正確な計画は、不完全な治療及び癌の潜在的再発又は他の効果を引き起こす。従来、単一の入口点（entry point）を通って挿入されるシングルアブレーションプローブは、外傷を最小化するのに好ましい。しかしながら、複数のプローブが臨床的に利用可能である場合、大きい又は不規則形状の病変は、従来のシングルプローブユニットを用いるより効果的に治療されることができ、したがって、処置時間及び複雑化を潜在的に減少させる。メンタル計画は、複数の入口点に対して更に困難なタスクであることができる。医師は、異なる向きからの重複する楕円アブレーション体積を使用して三次元腫瘍をどのようにして完全にカバーするかを想像及び計画しなくてはならない。不十分かつ不正確な計画は、不完全な治療及び癌の潜在的再発を引き起こす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本原理によると、アブレーション計画システムは、アブレーション処置を計画するために入力の選択を可能にするように構成されたユーザインタフェースを含む。前記ユーザインタフェースは、アブレーション体積をサイズ設定するように、アブレーションプローブの選択及びアブレーションパワー、持続時間又は選択されたプローブに適用可能なパラメータの１つ又は複数の組み合わせを前記入力に組み込むように構成される。前記ユーザインタフェースは、患者の内部画像をレンダリングするディスプレイを含み、前記ディスプレイは、前記内部画像上の異なる入口点に対する前記アブレーション体積の視覚化を可能にする。最適化エンジンは、前記ユーザインタフェースに結合され、前記入力を受け取り、付随する損傷（collateral damage）が低減され、カバー領域が最大化され、計画された目標体積において重要な構造が避けられるように空間的アブレーション位置及びアブレーションに対する時間的情報を含む最適化された治療計画を出力するように構成される。
【０００６】
アブレーション計画システムは、アブレーション処置を計画するために入力の選択を可能にするように構成されたユーザインタフェースを含み、前記ユーザインタフェースは、前記アブレーション体積をサイズ設定するために前記入力にアブレーション持続時間を組み込むように構成される。前記ユーザインタフェースは、患者の内部画像をレンダリングするディスプレイを含む。前記ディスプレイは、前記内部画像上の異なる入口点に対する前記アブレーション体積の視覚化を可能にし、前記ディスプレイは、患者の内部画像をレンダリングし、ユーザが内部画像及び前記内部画像のビューを選択することを可能にする選択制御を提供するように構成される。データベースは、前記内部画像及び前記アブレーション体積のサイズ及び形状に対してパワー及び時間特性を関連付けることにより所定の計画された目標体積に対する前記アブレーション体積に対するサイズ及び形状を決定するのを援助するための前記アブレーションプローブに関する情報を記憶するように構成される。最適化エンジンは、前記入力を受け取るように前記ユーザインタフェースに結合され、付随する損傷が低減され、カバー領域が最大化され、重要な構造が計画された目標体積において避けられるように最小限必要とされるアブレーション持続時間に対する時間的情報及び空間的アブレーション位置を含む最適化された治療計画を出力するように構成される。
【０００７】
アブレーション処置を計画する方法は、ユーザインタフェースのディスプレイ上に患者の内部画像を表示するステップと、前記ユーザインタフェースを使用してアブレーション処置を実行するアブレーションプローブ又はプローブのセットを選択するステップと、前記内部画像において前記アブレーションプローブ又はプローブのセットに対して入口の点を選択するステップと、前記選択されたアブレーションプローブ又はプローブのセット、前記選択された入口の点、アブレーション体積のサイズ及び形状を決定する時間及びパワー情報を含む入力のセットに関する情報を最適化エンジンに入力するステップと、付随する損傷を低減し、カバー領域を最大化し、計画された目標体積において重要な構造を避けることに基づいて最適化された治療計画を前記最適化エンジンから出力するステップとを含む。
【０００８】
本開示のこれら及び他の目的、フィーチャ及び利点は、添付の図面と併せて読まれるべき具体的実施例の以下の詳細な説明から明らかになる。
【０００９】
本開示は、以下の図を参照して好適な実施例の以下の説明を詳細に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本原理によるアブレーション治療システムのハイレベル実施例を示すブロック図である。
【図２】１つの具体的実施例によるアブレーション処置を計画する実例となるグラフィックユーザインタフェースを示す図である。
【図３】具体的実施例によるアブレーション処置を計画する画像細部を示す図２の実例となるグラフィックユーザインタフェースを示す他の図である。
【図４】具体的実施例によるアブレーション処置を計画する画像においてより多くの詳細を示す他の図である。
【図５】具体的実施例によるアブレーション処置を計画、実行又は訓練するステップを示すブロック／フロー図である。
【図６】本原理によるアブレーション処置を計画及び実行するシステムを示すブロック図である。
【図７−Ｉ】他の具体的実施例による図６のシステムを使用してアブレーション処置を計画、実行又は訓練するステップを示すブロック／フロー図である。
【図７−ＩＩ】他の具体的実施例による図６のシステムを使用してアブレーション処置を計画、実行又は訓練するステップを示すブロック／フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本原理によると、臨床的に関連した信頼できる結果を生成するために、プローブの正確な位置及び腫瘍の完全なカバー及びマージン（計画された目標体積、ＰＴＶ）を保証する自動化された計画システムが提供される。自動カバー方法が説明される。最良のアブレーション中心の探索は、切除されていないＰＴＶ体積及び隣接する健康組織に対する不所望な付随する損傷の重み付けされた和としてコスト関数が定式化される反復的非線形最適化問題として取り扱われる。これは、治療されないがん組織及び損傷される健康組織を最小化することを目的とする非線形最適化問題である。全体的な計画システムは、適切なプローブ選択、皮膚入口位置特定、アブレーション数仕様等を含むインタラクティブ計画シナリオを可能にするグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）を用いて実施される。前記計画システムは、計画が適応的に後のナビゲーション動作ステップに移動されることを可能にするように計画立案が実行される電磁ガイドナビゲーションシステムの第１ステップとして統合される。
【００１２】
焦点腫瘍アブレーションは、外科的切除に対する効果的な代替である。一実施例によるマイクロ波アブレーション（ＭＷＡ）計画システムは、データベース、最適化エンジン及びユーザインタフェースを含む。前記システムは、医師が腫瘍カバー範囲を最大化し、健康組織に対する付随する損傷を最小化し、及び／又は例えば血管等のような重要な構造を避けることにより他の形で全体的な処置実行を最適化するのを助けるように出力として最適化されたアブレーションパラメータを提供する。前記システムのユーザインタフェースコンポーネントは、有利には、マイクロ波アブレーションに特有の入力／出力を提供するが、同様の情報必要性を持つ他のアブレーションシステム（例えば、低温アブレーション）にも適用可能である。このような計画システムは、インターベンショニストが前記データベースからの利用可能なリソース情報及び入力として前記ユーザにより指定された情報を使用してアブレーション処置を最良に計画することを援助することができる。前記システムの出力は、前記最適化エンジンにより計算された最適化されたアブレーションパラメータを含むが、これらに限定されない。
【００１３】
アブレーション処置の効率的かつ正確な実行を容易化するために、アブレーション計画システムは、無線周波数アブレーション（ＲＦＡ）処置に対する必要性に取り組んでいる。このような計画システムは、一般に、一緒に腫瘍の完全かつ効率的な放射を可能にする個別のアブレーションの数及び／又は位置を決定する。これらの計画システムは、しかしながら、例えば、１）ＭＷＡ装置を実行する場合の特定のパワー／時間／温度パラメータを選択することによりアブレーションサイズをカスタマイズする能力、及び２）相乗効果で同時に複数のプローブを挿入し、したがって切除される体積を増加し、処置時間を減少させる能力を含むことができるＭＷＡ技術の特定の利点を利用しない。組織のより速い破壊の結果として、ＭＷＡ処置は、一般に、ＲＦＡより制御するのが難しく、注意して及び自信を持って使用されない場合に害を及ぼしうる。本実施例による計画システムは、ＭＷＡ特有パラメータ及びワークフローに取り組み、医師がより良好なマイクロ波アブレーション結果を達成するのを助けるのに高度に望ましい。
【００１４】
ＲＦＡと対照的に、ＭＷＡプローブは、アブレーションサイズの範囲内のアブレーションを生じることができる。アブレーションゾーンのサイズは、前記プローブに供給されるパワー及び時間の関数である。ＲＦＡを対象としている計画システムは、特定のパワー／時間設定を推薦せず、これらは、最適なアブレーション計画を決定する際に可変のアブレーションサイズを活用することができない。更に、医師が考慮するのに前向きであるパワー／時間設定の選択を制限する患者特有の考慮（又は計算複雑さ及び時間制約）が存在しうる。また、複数の同時ブローブ挿入を用いる特定の治療アプローチを有利にする患者特有考慮又は全体時間／スループット考慮も存在しうる。
【００１５】
ＭＷＡ製造者は、パワー／時間で変化されたアブレーション体積に関する限定的な情報のみを提供することができ、提供された場合、前記アブレーション情報は、離散的なパワー／時間入力及び対応するアブレーションサイズ（例えば、パワー５０Ｗを使用して５分、１０分におけるアブレーションサイズ）を含むだけである。ユーザが与えられた入力（８分におけるアブレーションゾーン）の離散的な間隔を使用して壊死ゾーンのサイズを外挿するのは難しい。本実施例は、ユーザインタフェース、最適化エンジン及びマイクロ波アブレーション処置の効率的な計画立案及び実行を可能にする他のコンポーネントを持つマイクロ波アブレーション計画システムを提供することにより従来技術のこれらの欠点及び臨床的必要性に対処する。
【００１６】
本発明が、マイクロ波アブレーションに関して記載されるが、しかしながら、他のアブレーション技術が考えられると理解されるべきである。特に、本原理は、アブレーションゾーンに対して時間依存変化を採用するアブレーション技術に対して特に有用である。他の実施例において、時間依存アブレーション治療体積に加えて又は代わりに、例えば温度依存変化、パワー依存変化等のような他の依存変化が、採用されうる。
【００１７】
本発明は、医療器具に関して記載されるが、しかしながら、本発明の教示が大幅に広く、複雑な生物学的又は機械的システムを扱う又は分析するのに使用される器具に適用可能であるとも理解されるべきである。特に、本原理は、生体系の内部追跡及び計画手順、肺、消化管、排出器、血管等のような体の全ての領域における処置に適用可能である。図に描かれる要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせで実施されることができ、単一の要素又は複数の要素に組み合わせられることができる機能を提供する。
【００１８】
図に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェア及び適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用により提供されることができる。プロセッサにより提供される場合、前記機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、又は一部が共有されることができる複数の個別のプロセッサにより、提供されることができる。更に、用語"プロセッサ"又は"コントローラ"の明示的使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に示すと解釈されるべきではなく、暗示的に、限定なしで、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ソフトウェアを記憶する読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置等を含むことができる。
【００１９】
更に、本発明の原理、態様及び実施例並びに特定の例をここに列挙する全ての提示は、構造的及び機能的同等物の両方を含むと意図される。加えて、このような同等物が、現在既知の同等物及び将来に開発される同等物（すなわち、構成にかかわらず、同じ機能を実行する開発された要素）の両方を含むと意図される。したがって、例えば、ここに示されるブロック図が、本発明の原理を実現するシステムコンポーネント及び／又は回路を示す概念図を表すことは、当業者により理解される。同様に、フローチャート及びフロー図等が、実質的にコンピュータ可読記憶媒体で表され、コンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、コンピュータ又はプロセッサにより実行されることができる様々な処理を表すことは、理解される。
【００２０】
更に、本発明の実施例は、コンピュータ若しくは如何なる命令実行システムにより又は関連して使用されるプログラムコードを提供するコンピュータ可用又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムの形を取ることができる。この記載の目的に対して、コンピュータ可用又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスにより又は関連して使用するプログラムを含む、記憶する、通信する、伝搬する又は移送することができる如何なる装置であることもできる。前記媒体は、電子、磁気、光、電磁、赤外、又は半導体システム（又は装置又はデバイス）又は伝搬媒体であることができる。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又は固体メモリ、磁気テープ、着脱可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、固い磁気ディスク及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、コンパクトディスク‐読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク‐読取／書込（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、ＤＶＤ及びブルーレイを含む。
【００２１】
ここで同様の番号が同じ又は同様の要素を表す図面、最初に図１を参照すると、ハイレベルブロック図は、１つの具体的実施例による計画システム１００を示す。計画システム１００は、医師、技師等が、どのようにして腫瘍又は他の組織を切除するかの計画を生成し、前記アブレーション計画を視覚化し、前記計画に関連付けられた定量的計量を評価するのを援助する。データベース又はメモリシステム１０２は、アブレーションプローブのセット及びこれらの性質、例えば、切除体積、切除形状／サイズ特性等に対するパワー及び／又は時間データに関する情報に対する記憶部を含む。この情報は、ユーザインタフェース１０４においてデータベース１０２からユーザに対して利用可能にされる。アブレーションプローブが、アブレーション針、アブレーションアンテナ、アブレーションアプリケータ等と交換可能に使用されることができると理解されるべきである。最適化エンジン１０６は、アブレーション計画を最適化し、データベース１０２から選択されたプローブのプローブ性質を読み取ることができる。最適化エンジン１０６は、ユーザ入力、例えば、選択されたプローブ、腫瘍セグメンテーション、皮膚入口点、アブレーションの数、時間／パワー選択等をも考慮する。最適化エンジン１０６は、前記入力を使用して、前記アブレーション計画を作成し、視覚化及び修正のために前記ユーザインタフェースに通信する。
【００２２】
一実施例において、計画システム１００は、マイクロ波アブレーション（ＭＷＡ）計画システムを含む。システム１００は、ＭＷＡ特有パラメータ（パワー、時間及び温度の関数として可変のアブレーションサイズ）及び医師がより良好なマイクロ波アブレーション結果を達成するのを助けるワークフローに取り組む。
【００２３】
アブレーションプローブデータベース１０２は、異なるアブレーションプローブに対する全ての関連する性質、例えば、異なる時間の関数としてのアブレーションゾーンのサイズ、所定のプローブに対するパワー設定等を含む。データベース１０２は、アブレーションプローブのリソース情報を提供し、ユーザがユーザインタフェース１０４により前記プローブ性質を改良することを可能にする。ユーザインタフェース１０４は、ユーザ入力及び前記アブレーション計画を最適化することに関連する全てのパラメータの選択、並びに表示（及び選択）結果及び計画計算の出力になる選択を可能にする。前記入力は、例えば、腫瘍セグメンテーション、１つ又は複数の皮膚入口点、合計の又は各入口点からのいずれかのアブレーションの数、全ての入口点又は（複数の）特定の入口点に適用可能な１つ又は複数のアブレーションプローブの選択、所定のアブレーションプローブに対して考慮されるべきパワー／時間設定のサブセット等を含むことができる。表示される計画出力は、例えば、アブレーションの数及び位置、各アブレーションの形状／サイズ及びパワー／時間等を含むことができる。計画出力に基づくユーザ選択は、例えば、所定のアブレーションの計画された形状／サイズを達成するように複数の可能なパワー／時間設定の１つを選択することを含むことができる。
【００２４】
最適化エンジン１０６は、治療計画を最適化し、以前の事象の実行に基づいて将来の動作に対する提案を作成するようにアクティビティをモニタするのに使用されうる。ユーザインタフェース１０４は、アブレーションプローブデータベース１０２とインタラクトし、パラメータを最適化エンジン１０６に渡す。前記パラメータは、例えば、アブレーションプローブのユーザ指定されたセット及びこれらのアブレーションプローブで使用されるべきパワー‐時間特性のユーザ指定されたセットを含む。最適化エンジン１０６は、ユーザインタフェース１０４からの前記入力及びアブレーションプローブデータベース１０２からの前記リソース情報に基づいてアブレーション計画を計算する。最適化エンジン１０６は、表示のためにユーザインタフェース１０４に前記アブレーション計画結果を返し、オプションとしてユーザ選択を入力として渡す。前記アブレーション計画は、複数の目的、例えば、腫瘍カバー範囲を最大化し、アブレーションの数を最小化し、アブレーションの時間を最小化し、付随する損傷を最小化する等を達成するように調整されることができる。最適化エンジン１０６は、しかしながら、これらの目的に制限されない。
【００２５】
一実施例において、最良のアブレーションカバー範囲の探索は、反復的最適化問題と見なされることができる。アブレーション中心は、切除されていない計画された目標体積（ＰＴＶ）（切除されるべきであるが、まだ切除されていない腫瘍組織）及び健康組織に引き起こされた付随する損傷の両方を最小化する位置に向けて進められる。前記最適化問題は、
【数１】
2015500664.tif 000003
のように示されることができ、ここでVPTVは、計画された目標体積（ＰＴＶ）であり、VAiは、所定の皮膚入口点eiにおけるパラメータセットΘiにより特徴づけられるi番目のアブレーション体積である。Cは、コスト関数である。Θiは、
【数２】
2015500664.tif 000004
として規定される四次元（４Ｄ）パラメータである。
【００２６】
前記アブレーション中心（楕円アブレーションモデルの中心）は、三次元においてtx, ty, tzとして示される。sは、半径を最小から最大までパラメータ化する０ないし１のスケール係数である。
【００２７】
パワー及び時間が固定され、アブレーションサイズが不変であるＲＦアブレーションとは異なり、マイクロ波アブレーション製造者は、アブレーションサイズのアレイ及びそれぞれのパワー／時間設定を提供することができる。本原理によるモデルは、増加する時間及び増加するパワーに比例して半径が増大すると仮定して、利用可能な離散的なパワー／時間入力からマイクロ波アブレーション半径を補間する。他の関係も考えられる。
【００２８】
反復的探索問題は、例えば、以下の具体的なコスト関数C、
【数３】
2015500664.tif 000005
を最小化する最適化法を使用して実施されることができ、ここでVPTVは、ＰＴＶ体積であり、VAiは、i番目のアブレーション体積であり、μu及びμcは、それぞれ、切除されていないＰＴＶ及び付随する損傷に対する重み付け係数である。２つの体積の間のシンボル∩は、両方の体積にセットされるボクセルのカウントを表し（前記２つの体積の共通集合）、シンボル∪は、いずれかの体積にセットされるボクセルのカウントを表す（前記２つの体積の和集合）。前記コスト関数表現における２つの体積、VPTV及び全てのアブレーション体積の和集合∪VAiの上の水平バーは、前記体積の逆元、すなわち、それぞれの体積から"除外"されるボクセルを表す。前記コスト関数は、不所望な結果を不利にする際にユーザ選択を反映するこれらの重みに基づいて正規化される。
【００２９】
一部の望ましくない状況の場合に、ペナルティ関数φが導入される。例えば、同時アブレーションに対して、アブレーションプロセスが最適に実行されることを保証するように同時に実行される隣接したアブレーションが最小距離離されるべきであるという要件が提供されうる。ペナルティ関数φは、この場合、隣接したアブレーション中心の間の距離の関数として規定される。我々は、隣接した針アブレーション中心が近すぎないことを保証するように３番目の表現μp・φを使用して前記コスト関数にペナルティを加える。ペナルティ関数の他の例は、重要な構造が前記ＰＴＶの近くに存在する場合である。この方法は、前記アブレーション体積が前記重要な構造と重複する状況を不利にすることができる。前記方法は、収束まで連続的に反復し、式（１）に対する最適解が達成される。このプロセスの間、前記VPTV（ＰＴＶ体積）は、一定であり、VAi（i番目のアブレーション体積）は、セットΘiからの４つの独立パラメータの正又は負の摂動で変化される。前記プローブは、順次的なアブレーションセッションに対する第１のセッションの後に再配置されることを可能にされる。単一入口アブレーションに対して、前記プローブは、前記ＰＴＶ内のどこにでも移動することを可能にされ（非拘束探索）、複数入口アブレーションに対して、前記プローブは、入口点とアブレーション中心との間の軌道に沿って移動することを可能にされる（拘束軌道探索）。例えば、順次的複数アブレーションセッションにおいて、前記プローブは、非拘束な方法において各アブレーションの後に再配置されることができる。同時アブレーションに対して複数の皮膚入口点を使用する場合、前記プローブは、どのようにしてアブレーションが臨床業務において実行されるかによって、入口点とアブレーション中心との間に沿って移動することのみ可能にされる（拘束軌道探索）。
【００３０】
同時ＭＷＡアプリケータを使用して相乗効果をモデル化するために、コスト関数Cは、針がほとんど平行である場合に、個別のアブレーションの合計より大きいとされる相乗アブレーション体積が、製造者のデータカタログから外挿されることができるように調整されることができる。最適化エンジン１０６は、より大きなアブレーションゾーンを作成するように平行な針を提供する目的を考慮する。他の実施例において、アブレーションサイズは、例えば、組織性質を含む熱力学の原理を使用してモデル化されることができ、熱係数は、前記モデル内に統合され、パワー及び時間データを使用してアブレーション領域を推定するのに使用される。
【００３１】
図２を参照すると、計画ツール又はアブレーション治療計画システム２００は、治療計画に対するユーザインタフェース１０４のグラフィックユーザインタフェースを含む。前記アブレーション治療計画システム及びカバー範囲アルゴリズム２００は、術前ＣＴ画像２２０の画像操作を提供する。腫瘍の速い３Ｄ自動又は（何らかのユーザインタラクションを含む）半自動セグメンテーションが、実行されることができ、一度腫瘍がセグメント化されると、典型的には５ないし１０ｍｍの範囲を取るマージンが、前記計画された目標体積（ＰＴＶ）を決定するように便利に加えられることができる。前記ユーザは、好適なアブレーション針及び前記患者の皮膚上の１つ又は複数の好適な針入口点を選ぶことを求められる。製造者のデータカタログ及びこれらのプローブを使用する動物／患者検査に関する公開された文献に基づいて、アブレーションテンプレートは、３つの既知の半径を持つ楕円又は球形のいずれかの三次元対象としてモデル化されることができる。前記方法は、必要であれば他の幾何形状に容易に拡張されることができる。
【００３２】
一実施例において、システム１００は、アブレーションプローブメニュー又は窓枠２０２からアブレーションプローブを選択し、前記プローブ又はアプリケータが窓枠２０２内で選択される場合にポップアップするアプリケータ性質サブスクリーン２３０において所定のアブレーションプローブに対して考慮されるべき（複数の）好適なパワー及び時間の組み合わせを指定するようにユーザに指示する。サブスクリーン２３０は、パワーのマトリクスに記入するパワー／時間表２３２及び結果として生じる切除体積を含むことができる。各パワー／時間設定に対して、表２３２は、三次元における３つの特徴的な半径を持つ楕円形状３Ｄ構造としてモデル化される前記アブレーション体積のサイズに関する情報を提供する（例えば、楕円（２，３，０．５））。他の形状も使用されることができる。前記ユーザは、望まれるモデル化された形状を選択し、画像スクリーン２２５内の特定の位置に前記形状を適用することができる。これらのユーザ入力は、ユーザ経験及び前記患者の生体構造の理解に基づくことができ、最適化エンジン１０６に対する探索スペースを限定するのを助けることができる。
【００３３】
ツール２００は、異なるプローブ、異なる形状、異なるパワー／時間等を選択して、完全な処置を図表にする又は計画するのに使用されることができる。計画ツール２００は、例えばフィールド２０４の１つ（ＲＦＡ又はＭＷＡ）を選択することにより、異なる技術を使用する計画を可能にするユーザ選択機能を含むことができる。他の技術が、同様に加えられることができる。このような技術は、高度にカスタマイズ可能及びフレキシブルなアブレーション計画を提供するように少なくとも時間／パワー依存アブレーション体積形状を含む。前記ユーザは、異なる患者２０８、異なるスキャン２１０、異なるビュー２１２等を、これらのアイテムを記憶するメモリ又はデータベースから選択することができる。画像、ビュー、患者等に関するデータを含む説明窓枠２０６が、提供されることができる。計画のエクスポート、印刷、レポート、ズーム等のような他の有用な機能２１４も、提供されることができる。
【００３４】
図３を参照すると、マイクロ波アブレーション計画システム２００のユーザインタフェース例３００が、一実施例によって実例として示されている。例３００は、実例として画像３０２、例えば、コンピュータ断層撮影スキャン、磁気共鳴画像等を含む。本例において、画像３０２は、セグメント化された腫瘍３０８を持つ肝臓のセクション３０６を含む。皮膚入口点３１０、３１１は、前記ユーザにより指定される。各皮膚入口点３１０、３１１に対して、アブレーションプローブは、窓枠２３０内のメニュー／表２３２から好適なパワー／時間設定とともに選択される。最適化エンジン１０６は、事前に規定された最適化目的に基づいて推薦されるマイクロ波アブレーション時間及びパワー設定とともに計画されたアブレーション体積を含むアブレーション計画を提供する。皮膚入口点３１１は、１つの代替例として、全体的なアブレーション時間を減少させるように使用されることができる平行な針に対するものである。
【００３５】
皮膚上の（複数の）選択された入口点３１０又は３１１を使用して、単一の楕円アブレーションは、アブレーションのサイズを理解するのに役立つように前記ＰＴＶ上に重畳される。放射線医が所定のアブレーション形状でこの複雑な高度に不規則な形状のＰＴＶをカバーするのに必要とされるアブレーションの数に対する推定に達するのは難しい。本実施例は、異なる入口点に基づいて解を計算し、結果として最小の付随する損傷で前記ＰＴＶを最適にカバーする重複する球形／楕円アブレーションを生じる。視覚化の助けで、放射線医は、アブレーションの数及び付随する損傷が許容可能であるかどうかを決定することができる。前記計算は速いので、代替計画を作成するように入口点又は針を修正することは容易である。また、腫瘍カバー範囲の推定は、完全に自動的に行われる。
【００３６】
図４を参照すると、画像４００が、本原理によるフィーチャのいくつかを示すように実例として示される。画像４００は、不規則形状腫瘍４１０を持つスキャンセクションを含む。計画されたアブレーション体積４０８を提供する入口点−１  ４０４が示され、計画されたアブレーション体積４０６を提供する入口点−２  ４０２が示される。高度に不規則な腫瘍４１０は、４５ＷにおいてCovidian-EvidenceのＭＷＡプローブを使用する２つのアブレーション（４０６及び４０８）を含むＰＴＶによりカバーされる。ＰＴＶカバー範囲の推定される割合は、この場合に１１．１３ｃｍ3の付随する損傷を持つ９９．８６％である。前記アルゴリズムの出力として、入口点−１  ４０４からのアブレーション４０８は、５．３分だけ切除するように提案され、入口点−２からのアブレーション４０８は、９．３分だけ切除するように提案される。
【００３７】
図２ないし４を参照し続けながら図１を再び参照すると、システム１００は、前記選択されたプローブ及びユーザ選択された入口点に対する好適なパワー／時間設定を提供するように前記ユーザに指示する。最適化エンジン１０６は、事前に規定された最適化目的、例えば、腫瘍カバー範囲を最大化する、アブレーションの数を最小化する、アブレーションの時間を最小化する、付随する損傷を最小化する等を満たすように、（複数の）前記選択されたアブレーションプローブに対して使用されることができるパワー及び時間の組み合わせのリストを持つアブレーション計画を提供する。最適化エンジン１０６は、これらの目的をより良く達成するように代替入力点、アブレーション時間、プローブ等を考慮することもできる。
【００３８】
前記計画システムの入力は、視覚化されるべきコンポーネント及び提示スタイルに関して様々な形式をとることができる。例えば、ユーザ入力は、これらのコンポーネント、すなわち、腫瘍セグメンテーション、１つ又は複数の皮膚入口点、合計の又は各入口点からのいずれかのアブレーションの数、１つ又は複数のアブレーションプローブの選択、所定のアブレーションプローブに対して考慮されるべきパワー／時間設定のサブセット、（平行なプローブ挿入に適用可能な）プローブ間距離等の１つ又は複数を含むことができる。前記ユーザ入力は、複数のグラフィックユーザインタフェース形式、例えば、表、チェックリスト、スプレッドシート、ドロップダウンメニュー、所定のアブレーション設定に対する２Ｄ又は３Ｄのアブレーションゾーンの図及び注釈を提供する情報窓等の１つにおいて提示されることができる。前記１つ又は複数のアブレーションプローブの選択は、手動で又は自動的に実行されることができる。例えば、アブレーションプローブタイプは、ユーザ入力により手動で指定されることができるか、又は前記システムに接続されたプローブの自動検出により前記ユーザインタフェースにおいて事前選択されることができる。
【００３９】
前記計画システムの出力は、視覚化されるべきコンポーネント及び提示スタイルに関して様々な形式を取ることもできる。前記計画システムの出力は、選択されたプローブに対する推薦されるパワー及び時間、各アブレーションの形状／サイズ、推薦される入口点位置、推薦されるプローブタイプ、各皮膚入口点に対して考慮されるべきアブレーションの推薦される数等の１つ又は複数を含むことができる。前記計画システムの出力は、例えば、表、強調されたリスト、マークされたスプレッドシート、パワー／時間提案を持つ元の画像（例えば、ＣＴ）上に推定されたアブレーションゾーン／パラメータのオーバレイ及び／又は表示、腫瘍カバー範囲の計量（腫瘍カバー範囲、付随する損傷の割合）等のような複数のグラフィックユーザインタフェースの１つにおいて提示されることができる。
【００４０】
一実施例において、出力（例えば、所定のプローブに対するパワー及び時間）は、前記入力選択のサブセットであることができる。前記システムの出力は、エラー／警告メッセージを含むこともできる。前記システムは、前記ユーザ選択が前記患者生体構造及び腫瘍サイズ／幾何構造等を前提として適切ではないことを示す警告メッセージを与えることができる。一例において、前記選択されたパワー及び時間設定は、腫瘍の全体をカバーすることができないかもしれない。必要であれば、前記ユーザは、現在の計画を放棄し、入力の新しい組み合わせを使用して前記計画の新しい事例を実行することにより前記推薦された設定を覆すことを選択することができる。計画システム１００が、推薦されたアブレーションプローブタイプ及び前記推薦されたプローブに対するパワー／時間設定を含む出力を提供する場合、システム１００は、他のパラメータ最適化に対して使用されることもできる。例えば、一実施例において、前記ユーザが、アブレーションプローブの小さな選択のみを持つ場合、前記システムは、最適化エンジン１０６からの推定の結果として、この特定の患者を治療するためにいずれのプローブが選択されるべきであるかを指定することができる。他の実施例において、システム１００は、最適化エンジン１０６に含まれる目的に基づいていずれの皮膚入口点が処置に使用するのに有益であるかを指定することができる。
【００４１】
好適な実施例は、画像ガイドマイクロ波アブレーションに適用されるが、しかしながら、特に各挿入及びアブレーションに対して高次元パラメータ空間が存在する場合に、他のアブレーションシステムが使用されてもよい。例えば、可変アブレーションサイズが特定の入力パラメータとともに変化する他のアブレーションモダリティ（例えば、ＨＩＦＵ、低温）に対して、これらのパラメータは、計画システム１００に対する入力として前記ユーザにより指定され、最適化エンジン１０６により最適化され、結果として最適化されたパラメータに対する出力を生じることができる。パワー及び時間が固定され、アブレーションサイズが不変であるＲＦアブレーションとは異なり、マイクロ波アブレーションは、時間及びパワー設定のアレイを提供し、必要に応じてそれぞれのアブレーションサイズにおいて変化することができる。所定のパワーに対して、モデルは、３つの半径が時間に比例して増大すると仮定して、最短時間から最長時間までマイクロ波アブレーション半径を補間することができる。このようにして、アブレーション形状及びサイズは、特定の時間及びパワーの組み合わせを使用して決定及び実施されることができる。アブレーションに必要とされるサイズ及び形状は、アブレーションの適切な時間を与えることにより提供されることができる。
【００４２】
開示された計画方法の精度を評価するために、本願の発明者は、術前ＣＴ画像において、既知の幾何構成を持つ一連の病変を作成し、すなわち、球形及び楕円ＰＴＶは、グラウンドトゥルースとして機能するように合成される。推定されたアブレーション中心は、適切に計画された場合、これらの球／楕円の幾何構成の中心と一致すべきである。加えて、推定されたアブレーション半径は、健康組織に対する最小損傷で前記ＰＴＶの境界を囲むべきである。３つの既知の幾何中心（１つの球、２つの楕円）上の３０回の実行の中で、計算されたアブレーション中心をグラウンドトゥルースアブレーション中心と比較することにより得られる平均位置距離誤差（ＭＬＤＥ）は、０．６６ｍｍ（ＳＴＤ：０．２２ｍｍ）に達する。計算されたアブレーション半径をグラウンドトゥルース半径と比較することにより推定される平均半径距離誤差（ＭＲＤＥ）は、０．５３ｍｍ（ＳＴＤ：０．２３ｍｍ）に達する。これらの予備的及び実例の結果は、記載された実施例の精度及びロバスト性を示す。表１は、開示された方法の精度及び実行可能性を示すようにシミュレーションに対する比較結果を示す。
【００４３】
表１：ＭＬＤＥ（ｍｍ）及びＭＲＤＥ（ｍｍ）は、最適化アルゴリズムの１０回の実行の後にグラウンドトゥルースとの比較に基づいて推定される。２つのＰＴＶ上の３つの既知の幾何構成は、この試験に対して使用される。
【表１】
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【００４４】
図５を参照すると、アブレーション処置を計画する方法が、具体的実施例によって描かれる。ブロック５０２において、ユーザインタフェースのディスプレイ上の患者の内部画像が、表示されることができる。前記画像は、術前画像、画像のレンダリング、又はシミュレーション若しくは実施に対して使用されたモデルであることができる。前記画像は、２Ｄ画像又は３Ｄ画像であることができ、前記ユーザインタフェースを使用して制御されることができる複数のビューを含むことができる。ブロック５０４において、前記ユーザインタフェースを使用してアブレーション処置を実行するアブレーションプローブ又はプローブのセットが、選択される。前記アブレーションプローブは、マイクロ波アブレーションプローブを含むことができ、情報は、好ましくは、複数のアブレーション形状に対するパワー及び時間データを含む。前記形状は、球形又は楕円形状を含むことができるが、他の形状が、同様に使用されることができる。ブロック５０６において、前記アブレーションプローブ又はプローブのセットに対する入口の点が、前記内部画像上で選択される。他の入力情報も、ユーザにより選択又は提供されることができる。このようにして、前記ユーザの経験及びコンピュータシステムの利便性及びパワーは、相乗的かつ強力な計画ツールを提供するように結合されることができる。ブロック５０８において、前記アブレーションプローブ又はプローブのセット及び前記入口の点に関する情報は、最適化エンジンに入力される。時間及びパワーは、アブレーション体積のサイズ及び形状を決定するように前記入力情報に含められる。前記時間及びパワーは、時間依存アブレーション体積に対して提供され、例えば、前記アブレーション体積は、前記時間／アブレーション持続時間に比例する。他の情報も、前記入力に含められることができる。ブロック５０９において、前記入力のセットは、アブレーションプローブのタイプ、エラーのマージン、アブレーションカバー範囲、付随する損傷、アブレーション時間等の１つ又は複数を含むことができる。
【００４５】
ブロック５１０において、最適化された治療計画は、例えば、付随する損傷を減少させること及び計画された目標体積内のカバー領域を最大化することに基づいて最適化エンジンから出力される。他の基準は、前記損傷及びカバー範囲基準の代わりに及び／又は加えて設定されることができる。ブロック５１２において、前記治療計画の最適化は、入力のセットに基づいてコストを最小化することを含むことができる。前記入力は、少なくとも前記入口の点及び前記アブレーションプローブ又はプローブのセットに関する情報を含むことができる。ブロック５１４において、コスト最小化は、不所望な効果に対するコストを不利にするようにペナルティ関数を計算することを含むことができる。前記ペナルティ関数は、複数のプローブを使用する、近すぎるアブレーションサイト、近くの解剖学的フィーチャ等のような１つ又は複数の効果を考慮に入れるように調整されることができる。前記コスト関数及びペナルティ関数は、異なるシナリオ又は患者の生理学的状態、例えば、近くの血管に対する血流状態に入る、瘢痕組織を考慮に入れる、特定の患者に対して測定された身体的性質に入る等を選択することにより前記ユーザインタフェースにおいてリアルタイムで変更されることができる。最適化された治療計画は、アブレーションプローブの１つ又は複数のタイプ、入口点の位置、使用されるアブレーションプローブの数、アブレーションの最小数に対する位置、付随する損傷を最小化するアブレーション位置、最小化されたアブレーション時間等を含むことができる。ブロック５１８において、推薦及び／又は出力は、前記治療計画を実行するようにナビゲーションシステムに自動的に入力されることができる。ブロック５２０において、前記システムは、アブレーション治療処置を実行する（又は訓練を提供する）インタフェースを提供するのに使用されることができる。
【００４６】
図６を参照すると、アブレーション治療に対する治療システム６００は、１つの具体的実施例によって示されている。システム６００は、最適化された計画情報、組織インタラクションモデリング、線量モニタリング並びに処置最適化、報告及び医師訓練に対して患者特有に基づく臨床結果データをリンクする治療計画及び処置モニタリングワークステーション６０１の一部であることができる。システム６００は、メモリ記憶部６０４を含むことができる。データベース６０４は、処置が実行されるべき患者６２２の画像６１１、好ましくは三次元（３Ｄ）画像を記憶する。ワークステーション６０１は、メモリ６０４に記憶された最適化された治療計画６０７を実行することができるプロセッサ６０６を含む。
【００４７】
アブレーションプローブナビゲーションシステム６０８は、好ましくは、コンピュータ６０６により制御され、コンピュータ６０６にデータを提供する。前記処置は、ナビゲーションシステム６０８なしで、手動で実施されることもできる。ナビゲーションシステム６０８は、ワークステーション６０１から空間的情報、コマンドを受け取り、計画システム１００により作成された計画６０７を実行する。ワークステーション６０１及び計画システム１００は、一緒に一体化されてもよく、又は別個のユニットであってもよい。
【００４８】
アブレーションプローブ又はプローブのセット６３０は、選択され、システム６００に結合される。一実施例において、データベース１０２及び最適化エンジン１０６は、メモリ６０４に記憶される。前記プローブ情報は、前記治療を計画するのに必要とされる情報を得るためにメモリ６０４から参照されることができる。他の実施例において、プローブ又は複数のプローブ６３０をシステム６００に接続することにより、前記システムは、前記プローブのタイプを感知し、メモリ６０４からプローブデータを調べる。計画６０７による目標６３２上のアブレーションからのフィードバックは、センサにより又は蛍光透視法、超音波等を含むことができる撮像システム６１０により収集されることができる。前記フィードバックは、ＰＴＶカバー領域、測定された温度等を含むことができる。
【００４９】
プログラミング、装置制御、機能のモニタリング及び／又はワークステーション６０１との他のインタラクションは、ユーザインタフェース１０４を使用して実行されることができる。ディスプレイ６１９は、ユーザがワークステーション６０１及びそのコンポーネント及び機能又はシステム６００内の他の要素とインタラクトすることを可能にすることもできる。これは、キーボード、マウス、ジョイスティック、触覚デバイス、又はワークステーション６０１又はシステム６００からのユーザフィードバック及びインタラクションを可能にする他の周辺機器又は制御装置を含むことができるインタフェース１０４により容易化される。
【００５０】
図７を参照すると、ブロック／フロー図は、１つの具体的実施例によるシステム６００に対するワークフロー７００を示す。ブロック７０２において、治療計画に対する入力が、実例として記載されている。ブロック７０４において、１つ又は複数のビューにおいて目標生体構造の２Ｄ及び／又は３Ｄ画像の表示は、グラフィックユーザインタフェース（１０４）のディスプレイ（６１９）上で提供される。ブロック７０６において、治療体積に関連した入力が提供される。治療に関連した入力の例は、例えば、ブロック７０８において提供されるように治療カバー範囲包含に対するマージンを持つ計画された目標体積の輪郭を含む。ブロック７１０において、重要な構造が、カバー範囲除外のために輪郭を描かれる（例えば、アブレーションにより損傷されるべきでない組織）。ブロック７１２において、他の入力タイプが、アブレーションプローブ関連入力を含む。これらの入力又は少なくともデフォルト入力は、データベースから得られることができる。ブロック７１４において、アブレーションプローブ又は複数のプローブが、治療に対して選択される。ブロック７１６において、選択されたプローブのアブレーションパワー／時間特性が、設定される。パワー／時間情報は、プローブ選択に基づき、アブレーション領域のサイズ及び形状を算出するのに使用される。換言すると、特定のサイズ及び形状のアブレーション領域は、時間／パワー特性に基づいて選択されることができる。前記サイズ及び形状は、所定のパワーに対する時間データに基づいて完全にカスタマイズ可能である。
【００５１】
他の入力タイプは、ブロック７１８において入口点データを含むことができる。ブロック７２０において、前記アブレーションプローブ又は複数のプローブに対する１つ又は複数の入口点は、前記画像上で選択される。ブロック７２２において、選択されたアブレーションプローブは、前記入口点又は複数の点と関連付けられる。異なる入口点及び関連付けられたプローブタイプは、異なる結果を提供することができる。したがって、これらの組み合わせは、入力の一形式として提供されることができる。ブロック７２４において、アブレーションの所望の数も、各入口点と関連付けられる。ブロック７２６において、基準、重み付け、エラーのマージン、ペナルティ等も、治療計画最適化に対して入力される。
【００５２】
ブロック７２８において、最適化エンジンは、ブロック７０２から提供された前記入力に基づいて最適化された治療計画を提供する。最適化された治療計画は、ブロック７３０において計算される。ブロック７３２において、コスト関数又は複数の関数が、前記計画を最適化するように前記入力に対して使用される。ブロック７３４において、前記最適化エンジンは、計画結果として最適なコスト関数値に到達するように全ての入力（例えば、アブレーション位置、サイズ、形状、パワー、時間、包含領域、除外領域等）を適合させる。
【００５３】
ブロック７３６において、治療計画結果が、出力され、視覚化される。前記出力は、アブレーションプローブのタイプ及び数、入口点の位置、アブレーション中心に対する位置、必要とされるアブレーションの最小数、必要とされる最小アブレーション時間、予測されるアブレーション計量、付随する損傷、切除されていない計画された目標体積、及び重要な構造に対する損傷を含むことができる。ブロック７３８において、各アブレーションに対する計画されたアブレーション体積は、前記ディスプレイ上で視覚化される。ブロック７４０において、治療されていない腫瘍体積も、前記ディスプレイ上で視覚化される。ブロック７４２において、計画されたアブレーションプローブ軌道が、各入口点及びアブレーションに対して視覚化される。ブロック７４４において、パワー、時間、アブレーションサイズ及び形状等が、各アブレーションに対して視覚化される。ブロック７４６において、定量的カバー範囲計量が、計算される（例えば、ＰＴＶカバー範囲等）。ブロック７３６における結果によって、ブロック７４８において、前記治療計画が許容可能であるかどうかを決定するように確認がなされる。許容可能性は、いかなる数の基準、例えば、カバー範囲、アブレーションの最小数、処置の時間等に基づくことができる。許容不可能である場合、フロー経路は、ブロック７０２に戻り、前記入力の調整又は修正を要求する。再計画は、新しい入力に基づいて更新された結果を達成するように実行される。
【００５４】
添付の請求項を解釈する際に、
ａ）単語"有する"は、所定の請求項にリストされたもの以外の要素又は動作の存在を除外しない、
ｂ）要素に先行する単語"１つの"は、複数のこのような要素の存在を除外しない、
ｃ）請求項内の如何なる参照符号も、それらの範囲を限定しない、
ｄ）複数の"手段"は、同じアイテム又はハードウェア又はソフトウェア実施構造又は機能により表されてもよい、
ｅ）動作の特定の順序は、特に示されない限り必要とされることを意図されない、
ことは、理解されるべきである。
【００５５】
（説明用であり、限定的ではないことを意図される）アブレーション計画システムに対する好適な実施例が記載されているが、修正及び変形が、上記の教示を踏まえて当業者によりなされることができることに注意する。したがって、添付の請求項により説明されるようにここに開示された実施例の範囲内である変更が、開示された開示の特定の実施例においてなされることができると理解されるべきである。このように詳細を記載し、特に特許法により要求され、特許証により請求され、保護されることを望まれるものは、添付の請求項に記載される。
【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−Ｉ】
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【図７−ＩＩ】
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【国際調査報告】
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2015500664.tif 000016
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