(57)【要約】磁気共鳴映像化法により誘導される治療システムは、超音波変換器（５８）のような治療デバイスを配置して照準を定めるための、機械式位置決めアセンブリ（３０）を利用する。このポジショナーは、回転およびピッチの制御、ならびに側方方向および長手方向の制御を提供する。このポジショナーは、圧電振動モータ（４２、４４、４６、４８）を使用し、これらのモータは、ＭＲＩシステムの操作を妨害することなく、ＭＲＩシステムの場内で有効に作用し得る。これらのモーターは、電圧が加えられていない場合は駆動シャフトにブレーキング力を与えることができ、モータのすべりまたはバックラッシを防止することを補助する。これらのモータは、ＭＲＩシステムの操作に影響を与えないので、この治療システムは、より小型にされ得る。
2004504898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴映像化法の誘導下で操作される治療デバイスを位置決めするための装置であって、該装置は、以下：
該治療デバイスの位置を、第１面内の側方方向に調節するように作動する、第１の振動モータ；
該治療デバイスの位置を、該第１面内の長手方向に調節するように作動する、第２の振動モータ；および
該治療デバイスの回転を調節するように作動する、第３の振動モータ、
を備える、装置。
【請求項２】
前記治療デバイスのピッチを調節するように作動する、ポジショナーをさらに備える、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記第１のモータ、第２のモータおよび第３のモータのそれぞれに連結される、エンコーダーをさらに備える、請求項１の位置決め装置。
【請求項４】
前記エンコーダーが絶対番地エンコーダーである、請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記エンコーダーが相対番地エンコーダーである、請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記モータの各々が、以下：
駆動シャフト；および
該駆動シャフトに連結され、そして該駆動シャフトを回転するように作動する、リニアアクチュエーター、
を備える、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記モータのそれぞれが、以下：
駆動シャフト；および
該駆動シャフトに連結され、かつ該駆動シャフトを回転するように作動する、圧電素子、
を備える、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項８】
請求項７に記載の位置決め装置であって、ここで前記各モータの圧電素子が、機械式フィンガーを備え、該フィンガーは、該圧電素子に電圧が印加される場合、該各モータの前記駆動シャフトを回転するように作用し、該圧電素子に電圧が印加されない場合は、駆動シャフトブレーキとして作用する、装置。
【請求項９】
前記モータのそれぞれが、以下：
駆動シャフト；
該駆動シャフトと係合されたリングであって、非磁気材料から形成される、リング；および
該リングに連結され、かつ該リングを回転するように作動する、圧電素子、
を備える、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記圧電素子が、テンションばねを備え、該テンションばねが、該圧電素子のそれぞれを、前記各リングに係合させるように作動する、請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の位置決め装置であって、前記モーターは、非磁気材料から形成され、それにより該位置決め装置が、ＭＲＩシステムの性能を妨害することなく、該ＭＲＩシステムの画像化空間において操作され得る、装置。
【請求項１２】
前記非磁気材料が、プラスチック、黄銅、またはアルミのナの１種以上である、請求項１１に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記各モータの前駆駆動シャフトに連結される、絶対番地エンコーダーをさらに備える、請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記治療デバイスが、超音波変換器である、請求項１〜１３のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項１５】
磁気共鳴映像化法の誘導下で治療デバイスを位置決めするための装置であって、
駆動シャフトに連結された、モータ；
該モータに連結された、第１の位置エンコーダー；および
該駆動シャフトに連結された、第２の位置エンコーダー、
を備える、装置。
【請求項１６】
前記モータが、振動モータである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の位置エンコーダーが、所定の位置に対する運動の量を測定するように作動され、前記第２の位置エンコーダーが、任意の位置に対する運動の量を測定するように作動される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の位置エンコーダーが、絶対番地エンコーダーであり、前記第２の位置エンコーダーが、相対番地エンコーダーである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記治療デバイスが、超音波変換器である、請求項１５〜１８のいずれかに記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、機械式位置決めシステムに関し、そしてより詳細には、磁気共鳴映像化法の誘導下で作動する超音波治療デバイスのための位置決めシステムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
磁気共鳴映像化法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ）（ＭＲＩ）の用途は、周知である。ＭＲＩは、従来のＸ線技術では可視化できない患者の解剖学的構造の詳細な内部観察を、放射線科医に提供する。ＭＲＩシステムにより生成された画像は、種々の組織間の視覚的コントラストを医師に提供し、これは、手術手順を計画する場合に非常に有用である。
【０００３】
超音波治療は、選択的に腫瘍またはその他の組織異常を破壊するために、集中した、局在化した加熱を使用する。一定時間の間、臨界温度を超えて組織を加熱することにより、壊死（組織の破壊）を生じる。超音波治療デバイスの焦点を誘導するためのＭＲＩ画像化法の使用は、公知である。例えば、米国特許第５，４４３，０６８号、同第５，２７５，１６５号および同第５，２４７，９３５号は、それぞれ、選択的に組織を破壊するための、ＭＲＩシステムにより誘導される、超音波変換器の使用を記載する。
【０００４】
選択的な組織壊死における使用のために、超音波変換器を正確に位置付ける必要性は、ＭＲＩ誘導システムと組み合わせて使用される場合に、特別な問題を提示する。特に、ＭＲＩシステムは、均一な磁場を生じるための大きな磁石、時間および／または空間における均一な様式で磁場を変更するための傾度型（ｇｒａｄｉｅｎｔ）コイルを使用する。この手順は、磁場傾度を生じる。ＭＲＩシステムはまた、無線周波数（ＲＦ）場を画像化されるべき組織に印加し、この組織を共振させてＭＲ応答信号を生じさせるためのＲＦコイルを使用する。ついでこのＭＲ応答信号は、オペレータに対して表示される組織の画像を構築するために使用される。次いで、この画像は、印刷されるかまたは後の使用および分析のために保存される。磁場の均質性の程度ならびに空間および時間に対する磁場傾度の線形性は、鮮明な歪んでいない画像を作成する際に重要である。ＲＦ場との干渉は、画像の質を低下させる。最良でかつ最も一貫した画像化は、代表的には、手術装置またはその他の物体がＭＲＩシステムにより生じる磁場およびＲＦ場と干渉しない場合に起こる。
【０００５】
いくつかの状況は、ＭＲＩシステムまたはＭＲＩシステムと組み合わせて使用されるその他の装置の性能に影響し得る。例えば、強磁性材料から構成される装置は、ＭＲＩシステムの近くで使用されるべきではない。なぜならば、ＭＲＩシステムにより生じる大きな磁場は、この磁性装置を物理的に誘引するからである。従って、ＭＲＩの性能が損害を受け得る。さらに、伝導性材料は、共鳴画像化のために必要な無線周波電磁場を妨害し、かつひずませる。時間変化する磁場中に置かれた場合に渦電流を生じる材料では、他の問題が起きる。これらの材料（通常は、電導体）における渦電流は、それ自体の磁場を生じ、この磁場が、磁気共鳴映像化法ために使用される磁場と干渉する。従って、良好な伝導性を示す物質（例えば、アルミニウムおよび銅）は、時間変化する磁場内では使用されるべきではない。
【０００６】
ＭＲＩ誘導下で超音波治療デバイスを正確に位置決めするために、精密位置決めシステムが使用されなければならない。さらに、この位置決めシステムは、特定の臨床手順の精度要件に合致するために、超音波変換器の繰り返し予測可能な制御を提供し得る必要がある。小さいかまたは不規則な形状を有し得る腫瘍は、健康な組織を損傷させないまま、目的の組織のみを破壊するために、超音波変換器の正確な位置決めを必要とする。
【０００７】
公知の位置決めシステム（例えば、米国特許第５，２４７，９３５号および同第５，２７５，１６５号）は、超音波変換器を患者の下に位置決めするための液圧機構を利用する。しかし、これらのシステムは、処置される対象（例えば、腫瘍）の下に変換器を直接配置することに依存しており、そして線形のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸のみにおける位置決めを提供する。処置される対象への利用可能な音波経路により課せられ得る束縛に起因して、有効な治療は、この構成では可能でないかもしれない。さらに、これらの公知のシステムは、液圧ポジショナーの使用に起因して固有の信頼性および精度の問題を有する。この液圧ポジショナーは、モータのバックラッシを悪化させ得、このポジショナーの精度を低下させ得る。
【０００８】
これらの公知のシステムにおいて使用されるモータは、ＭＲＩシステムの操作を妨害する材料から形成されるので、このモータは、超音波変換器およびＭＲＩ画像化空間から離れた距離に配置されなければならない。従って、公知の位置決めシステムは、長いモータ駆動シャフトの使用を必要とし、この長いモータ駆動シャフトは、この位置決めシステムの物理的フットプリントを増加させる。さらに、公知のシステムにおいて使用されるモータは、バックラッシ問題に起因するずれを最小にするために、係合されたままでかつ電圧を印加された（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）ままにされる必要がある。電圧を印加されたモータは、ＭＲＩシステムの操作を妨害する、増加した電場を生成するので、このモータは、ＭＲＩ画像化空間内、またはＭＲＩ画像化空間の付近に取り付けられることができない。この理由のために、公知のシステムは、モータがＭＲＩ画像化システムからかなり離れた距離に取り付けられることを必要とした。
【０００９】
米国特許第５，４４３，０６８号は、ＭＲＩ誘導超音波治療システムを記載し、このシステムは、治療変換器を線形三次元に位置決めするために、自在継手（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｊｏｉｎｔ）を介してねじ回しに取り付けられたネジ切りシャフトを使用する。‘０６８号特許はまた、超音波変換器が処置される対象の下に直接配置されることを必要とし、線形のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における位置決めを単に提供するだけである。このシステムにおいて利用される、ねじ回し、および特に自在継手は、上記のバックラッシ問題をいっそう大きくし、従ってシステムが達成し得る位置精度をさらに制限する。さらに、‘０６８号特許のモータ駆動は、磁気材料から形成されており、そしてまたＭＲＩシステムとの干渉を除くために、画像化空間から一定の距離に配置されなければならない。
【００１０】
（発明の要旨）
本発明は、治療デバイスの軸共鳴画像化法による誘導のための、改善された位置決めシステムに関する。第１の実施形態において、この位置決めシステムは、エネルギー変換器；第１の面内の側方方向において、このエネルギー変換器の位置を調節するように作動する、第１のポジショナー；第１の面内の長手方向においてこのエネルギー変換器の位置を調節するように作動する、第２のポジショナー；およびエネルギー変換器の回転を調節するように作動する、第３のポジショナー、を備える。
【００１１】
各ポジショナーは、好ましくは、振動モータであり、このモータは、駆動シャフトおよびこの駆動シャフトに連結されるリニアアクチュエーターを備える。このアクチュエーターは、駆動シャフトに回転運動を与えるように作動する。この位置決めシステムは、駆動シャフトのピッチを調節するように作動する、第４のポジショナーをさらに備え得る。
【００１２】
さらなる実施形態において、磁気共鳴映像化法の下で超音波治療デバイスを位置決めするためのデバイスは、駆動シャフトに連結されるモータ、このモータに連結される第１の位置エンコーダー、およびこの駆動シャフトに連結される第２のエンコーダーを備える。この第１の位置エンコーダーは、所定位置に対する運動の量を測定するように作動し、そしてこの第２の位置エンコーダーは、任意の位置に対する運動の量を測定するように作動する。
【００１３】
別の実施形態において、磁気共鳴映像化法による誘導下で超音波治療デバイスを位置決めするための装置は、駆動シャフトに連結された振動モータ、およびポジショナーアセンブリを備え、このポジショナーアセンブリは、支持ブラケット、この支持ブラケットに連結された長手方向すり板（ｓｌｉｄｅ）、およびこの長手方向すり板に連結された側方すり板を供える。この装置は、第２の駆動シャフトに連結された第２の振動モータ、第３の駆動シャフトに連結された第３の振動モータ、および第４の駆動シャフトに連結された第４の振動モータをさらに備え得る。これらの振動モータの各々は、支持ブラケットの特定方向の運動を制御する。
【００１４】
なおさらなる実施形態において、磁気共鳴映像化法による誘導下で超音波治療デバイスを位置決めするためのシステムは、エネルギーを焦点に向けるためのエネルギー集中手段、このエネルギー集中手段の側方位置を調節するための第１の位置決め手段、このエネルギー集中手段の長手方向位置を調節するための第２の集中手段、およひエネルギー集中手段の回転を調節するための第３の位置決め手段を備える。このシステムは、エネルギー集中手段のピッチを調節するための第４の位置決め手段をさらに備え得る。
【００１５】
本発明のその他の局面およびさらなる局面ならびに利点が、本明細書中以下でかとなる。
【００１６】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は、本発明の実施形態に従って構築される、超音波治療システム２０を示す。超音波治療システム２０は、医師を所望の治療部位に正確に誘導するための、ＭＲＩベースの誘導システムと組み合わせて使用される。この超音波治療システム２０は、ＭＲＩクレードル３２を備え、このクレードル３２は、ポジショナー３０およびモーターベイ４０を支持する。このポジショナー３０は、超音波変換器またはその他のエネルギー変換器からのエネルギーを方向付けるために使用される。このポジショナー３０は、密閉ケース３４内に取付けられ、そしてもターベイ４０は、４つの位置決めモータ４２、４４、４６および４８を囲んでいる。これらのモータ４２、４４、４６および４８は、それぞれ、回転運動を、駆動シャフトに付与し、そして各々が、ポジショナー３０の別個の運動方向（すなわち、側方、長手方向、回転またはピッチ）を制御する原因となる。超音波エネルギーの垂直方向位置は、超音波変換器の焦点を変更することにより電子的に制御される。好ましくは、以下に詳細に記載されるように、モータ４２、４４、４６および４８は、非磁気材料から作製され、そして圧電振動フィンガーを利用することにより、それぞれの駆動シャフトに対して回転運動を付与する。モーターベイ４０は、ケース３４に堅固に取り付けられており、ＭＲＩクレイドル３２中に配置され、そしてＭＲＩクレイドル３２に取り付けられる、モジュールユニットである。組み立てられる場合、ＭＲＩクレイドル３２（ケース３４を含む）、ポジショナー３０、およびモーターベイ４０は、カバーに囲まれる（図６に最もよく示される）。超音波治療システム２０は、システムをＭＲＩ画像化システムを介して移動させながら、クレイドル上に患者を位置決めし得るように、構築される。超音波変換器（示されず）は、ポジショナー上に取付けられ、そしてＭＲＩシステムからの誘導により、患者の体内の腫瘍またはその他の組織塊は、超音波エネルギーを介して正確に処置され得る。超音波変換器を患者の下に正確に位置決めする能力により、超音波治療の増加した正確さおよび増加した効率が可能となる。
【００１７】
図２〜５を参照して、ポジショナー３０が、さらに詳細に示される。ポジショナー３０の各構成要素は、ＭＲＩに対応する材料から作製される。一貫した、予測可能な超音波エネルギーの印加を達成するために、ポジショナー３０（超音波変換器を含む）は、操作の間、水浴中に沈められる。従って、ポジショナー構成要素はまた、水浸漬条件下で良好な寸法安定性を有する材料から作製されなければならない。ケース３４は、ポジショナーの移動する部分のキャビテーションを防ぐために、そして均質な媒体が変換器から患者へ超音波エネルギーを伝えることを確実にするために、脱気した水で満たされる。ケース３４を貫通する、ポジショナーの全ての構成要素は、漏れを防ぐために適切にシールされる。
【００１８】
ポジショナー３０は、５つの主要なサブアセンブリから構成される：ベース５０、側方すり板５２、長手方向すり板５４、変換器ホルダ５６、および変換器アセンブリ５８。これらの各サブアセンブリは、一緒に機能し、そしてそれぞれケース３４の内側に取り付けられる。
【００１９】
ベース５０は、ほぼ平坦な平面であり、ポジショナー３０をケース３４内に堅固に取り付ける。ベース５０は、前方チャネル５１および後方チャネル５３を有し、これらは両方とも、ベースの長さに沿って延びる。チャネル５１および５３は、ポジショナー３０の残りのサブアセンブリの、正確で低摩擦の側方移動（すなわち、ベース５０の長さに沿った移動）の誘導を提供し、そしてこの移動を可能にする。
【００２０】
側方する板５２は、ほぼ凹形であり、そしてＬ字型レール５５および５７をその底部表面（その長さに対して垂直）上に備える。このレール５５および５７は、ベース５０上で前方チャネル５１および後方チャネル５３とそれぞれ係合する。このように、側方すり板５２は、側方方向のみに（すなわち、ベース５０の長さに沿って）、自由に移動する。側方すり板５２の移動は、ねじ回し機構によって達成され、この機構は、側方すり板５２の内側に配置される対応するナット６９と係合される、側方位置決めシャフト６２を備える。この側方位置決めシャフト６２は、モーターベイ４０の内側に位置するモータ４６を介して駆動され、そしてアパーチャ６３を通して側方すり板５２と係合する。
【００２１】
回転位置決めシャフト６０は、ポジショナー３０の回転運動を制御し、そして側方すり板５２とアパーチャ６１を通して係合する。回転位置決めシャフト６０は、モータ４２を介して駆動される。長手方向位置決めシャフト６４は、ポジショナー３０の長手方向運動を制御し、そしてアパーチャ６５を通して側方すり板５２と係合する。長手方向位置決めシャフト６４は、モータ４４を介して駆動される。ピッチ位置決めシャフト６６は、ポジショナー３０のピッチ運動を制御し、そしてアパーチャ６７を通して側方すり板５２と係合する。このピッチ位置決めシャフト６６は、モータ４８を介して駆動される。回転位置決めシャフト６０、長手方向位置決めシャフト６４、およびピッチ位置決めシャフト６６の各々は、ベース５０の長さに沿って側方に移動するその能力を妨げることなく、側方すり板５２と係合する。
【００２２】
モータ４２、４４、４６、および４８の各々は、精密プーリおよびベルト伝動を介して、位置決めシャフト６０、６４、６２および６６にそれぞれ回転運動を付与する（図８に最もよく示される）。次いで、これらのシャフトの回転運動は、ポジショナー３０の側方移動、長手方向移動、回転移動またはピッチ移動へと変換される。シャフト６０、６２、６４、および６６の回転運動を、ポジショナー３０の対応する移動へと変換するための伝動は、それぞれ側方すり板５２内である。モーターベイ４０内のモータの配置、およびそれらの特定の位置決めシャフトとの関係が、変化し得ることが注目される。
【００２３】
長手方向位置決めシャフト６４の回転運動は、歯車９６ならびに一対のスライドピン９６ａおよび９６ｂにより、ポジショナーの長手方向運動に変換される。ピッチ位置決めシャフト６６の回転運動は、第１のウォームギヤ９０およびスパイラルギヤー９０ａによりポジショナーのピッチ運動に変換され、そして回転位置決めシャフト６０の回転運動は、第２のウォームギヤ９２およびスパイラルギヤー９２ａによりポジショナーの回転運動に変換される。
【００２４】
ピッチ軸および回転軸の両方についての駆動トランスミッションは、側方すり板５３内に収容される。ピッチトランスミッションは、ウォームギヤ９０と係合するスパイラルギヤ９０ａ、および円形管９８を備える。この管９８は、シャフト９９を受容するように形付けられた穴９８ａを有する。シャフト９９は、スパイラルギヤ９０ａと係合し、そして管９８の内外に自由にスライドし、そして回転によるピッチ運動を誘導する。回転トランスミッションは、ウォームギヤ９２と係合するスパイラルギヤ９２ａ、およびこのスパイラルギヤ９２ａと係合するシャフト管１０３を備える。キャップ９１は、ウォームギヤ９０を側方すり板５２内に閉じ、そしてキャップ９３は、ウォームギヤ９２を側方すり板５２内に閉じる。側方すり板５２の上部は、長手方向すり板５４を係合するためのレール１００および１０２を備える。
【００２５】
長手方向すり板５４は、チャネル５４ａおよび５４ｂを備え、これらのチャネルは、側方すり板上５２のレール１００および１０２と係合する。これにより長手方向すり板５４を側方すり板５２の長さに沿って移動させることが可能となる。長手方向すり板５４およびポジショナー３０の長手方向運動は、歯車９６を、歯型バー９７と係合させることにより達成される。この歯型バー９７は、長手方向すり板５４の底部表面に取り付けられる。歯車９６に対する歯型バー９７の適合レベルは、長手方向すり板の移動におけるバックラッシが最小にされるように調節される。
【００２６】
変換器ホルダ５６は、シャフト管１０３と係合し、そして保持フォーク１０４を備える。この保持フォーク１０４は、２つの別個の部分（スプロケットアセンブリ１０４ａおよび支持ブラケット１０４ｂ）から形成される。シャフト管１０３は、その近位端上で長手方向すり板５４の開口部１０１と係合し、そしてその遠位端上で保持フォーク１０４のスプロケットアセンブリ１０４ａと係合する。シャフト管１０３の遠位端は、変換器アセンブリにより近い端部である。従って、長手方向すり板５４の任意の長手方向の運動は、シャフト管１０３および保持フォーク１０４に直接変換される。同様に、保持フォーク１０４は、シャフト管１０３に直接取り付けられているので、シャフトの任意の回転運動は、フォークに直接加えられる。
【００２７】
シャフト管１０３は、管９８を受容するように形成される管腔１０３ａを含む。管９８の遠位端は、内部通路１０３ａを介してスプロケットアセンブリ１０４ａを係合し、そしてこのように係合された場合、シャフト管１０３の長手軸と共通の長手軸を有する。この配置において、上記の、管９８と係合された、ピッチ駆動機構は、長手方向すり板５４または変換器ホルダ５６の配向にかかわらず、ポジショナー３０のピッチ運動を生じ得る。スプロケットホイール１０６は、管９８の遠位端上に取付けられ、そして形付けられた穴９８ａの回転運動を、スプロケットアセンブリ１０４ａ伝動する。
【００２８】
変換器アセンブリ５８は、２つのシャフト（１０８および１１０）により変換器ホルダ５６に取付けられ、これらのシャフト１０８および１１０は、穴１０５ａおよび１０５ｂを介して、フォーク１０４の支持部分１０４ｂと嵌合する。変換器アセンブリ５８は、好ましくはカップ形状の構成要素であり、この構成要素は、対応する形状にされた超音波変換器要素（示されず）を受容するように適合される。変換器アセンブリ５８はまた、保持フォーク１０４と係合し、そしてシャフト１０８および１１０の周りで自由に回転するような大きさにされる。スプロケットホイール１１２は、シャフト１０８の端部上に取付けられ、そして別のスプロケットホイール１１３は、スプロケットアセンブリ１０４ａの対応する側上に取り付けられる。このスプロケットホイール１１３は、２つの対回転スプロケットから形成され、この対回転スプロケットは、共通する駆動シャフト上で互いの頂部上に取り付けられる。チェーン１１４は、スプロケットホイール１１２、１１３、および１０６を接続し、そして管９８の回転運動を、変換器アセンブリ５８のピッチ運動に変換する。テンショニング（ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ）機構１１６は、チェーン１１４がピンと張った（ｔａｕｇｈｔ）ままで、最小限のバックラッシで管９８の回転運動を伝動することを確実にする。ケーブル１１８は、電力を変換器要素に与え、そしてデータをオペレータに中継して戻す。
【００２９】
図６を参照して、ポジショナー３０を囲むケース３４は、より詳細に示される。このケースは、変換器の操作の間、脱気された水で満たされているので、全ての開口部および取り付け界面をシールする必要がある。これは、好ましくはＯリングまたは別の種類の可撓性シールを用いて達成される。このケース３４は、カバー１２２を備え、このカバー１２２は、ケースの頂部周辺部にボルトで留められ、そしてＯリング１２０でシールされる。マイラーパネル１２４は、カバー内に包埋され、そして変換器要素の位置上に位置決めされる。このマイラーパネル１２４は、フレーム１２６と共にカバー１２２に装着され、そしてＯリング３０でシールされる。このマイラーパネル１２４は、ＭＲＩ画像化領域に対する一貫した界面を確実にし、そして画像化領域を損傷から保護する。
【００３０】
図７〜９を参照して、モーターベイ４０は、より詳細に示される。図７は、このモータ−ベイ４０の内側に取り付けられた４つのモータ４２、４４、４６、および４８を示す。これらのモータの各々は、回転運動を生成し、この回転運動は、精密プーリおよびベルトトランスミッションを介して、最終的にそれぞれ、４つの位置決めシャフト６０、６４、６２、および６６に伝動される。モータの各々は、ポジショナーの個別の運動方向（すなわち、側方、長手方向、回転およびピッチ）の原因となる。図８は、精密プーリ１４９に装着されたモータ駆動シャフト１４８（次いで精密プーリ１４９がベルト１５０と係合する）の代表的な詳細図を示す。このベルト１５０は、ケース３４の長さに沿って延び、次いでケース３４から延びる位置決めシャフトの１つに装着される。類似のプーリが、位置決めシャフトの各々に装着される。このようにして、各モータにより生成される回転運動は、位置決めシャフトに伝動され、これが次に回転運動を、ポジショナー３０個別の運動方向に変換する。
【００３１】
詳細には、モータ４２は、回転位置シャフト６０に連結され、そしてポジショナー３０の回転方向の原因となる。モータ４４は、長手方向位置シャフト６４に連結され、そしてポジショナー３０の長手方向の原因となる。モータ４６は、側方位置シャフト６２に連結され、そしてポジショナー３０の側方方向の原因となる。そしてモータ４８は、ピッチ位置シャフト６６に連結され、そしてポジショナー３０のピッチ方向の原因となる。
【００３２】
各ポジショナー運動方向の精密な制御は、超音波変換器または他のエネルギー変換器を目的とする場合、必要である。特に、小さな組織塊または変化する組織特性により不明確となる患部領域に治療を施す場合に必要である。この精密制御を達成しかつ維持するために、本発明に従って構築される超音波治療システムは、二組の位置エンコーダーを利用する。
【００３３】
各モーターの角度位置は、絶対番地エンコーダー１３０、１３２、１３４、または１３６により測定される。このようなエンコーダーの一例は、Ｕ．Ｓ．Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の型式番号Ａ２−Ｓ−Ｋ−２５０号である。モータ４２、４４、４６および４８の各々は、Ｎａｎｏｍｏｔｉｏｎ　Ｌｔｄ．製のリニアアクチュエータのような一対のリニアアクチュエータに基づく。アクチュエータの各々は、２つの圧電振動フィンガーを有する。このアクチュエータは、振動フィンガーを線形方向に駆動するように設計される。
【００３４】
図９を参照して、モータ４２が、より詳細に示される。モータ４２は、リング１４２の両側に固定された、２つのアクチュエータ１３８および１４０を有する。このリングは、好ましくはアルミナまたは別の硬質非磁気材料製である。アクチュエータ１３８および１４０は、リング１４２の周辺部に沿って１８０°離れて位置付けられる。一対の振動フィンガー１４４は、アクチュエータ１３８に装着され、そして一対の振動フィンガー１４６は、アクチュエータ１４０に装着される。振動フィンガー１４４および１４６の各対は、テンションばね（示されず）を備え、このテンションばねは、振動フィンガーをリング１４２に係留する。テンションばねは、フィンガーとリングとの間に大きな量の摩擦を生じ、フィンガーが静止している場合（すなわち、アクチュエータにより電圧をかけられていない場合）にこのフィンガーがリングのブレーキとして作用する。フィンガーが振動する場合（すなわち、アクチュエータに電圧を加えられる場合）、フィンガーの線形運動は、リングの回転運動に変換される。リング１４２の回転は、モーターシャフト１４８を駆動し（これが、次いで両方のトランスミッション（上記のプーリおよびベルトのシステム）を駆動する）、そして絶対番地エンコーダー１３０を駆動する。モータアセンブリの全ての構成要素は、ＭＲＩシステムの性能を妨害することなく、ＭＲＩシステムの磁場内で使用され得るように、非磁気材料（例えば、プラスチック、黄銅、アルミナなど）から作製される。
【００３５】
本発明に従って構築される超音波治療システムは、エンコーダーの第２の組、より詳細には「相対番地エンコーダー（ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｎｃｏｒｄｅｒ）」をさらに利用する。第１の組（「絶対番地エンコーダー」といわれる）（簡単に上述した）は、各モータアセンブリ上に直接取付けられ、そしてポジショナーの本来の位置に対する移動の絶対量を測定する。この本来の位置は、「ホーム」位置と示される。
【００３６】
エンコーダー１６０、１６２、１６４および１６６の第２の組（「相対番地エンコーダー」）は、モーターの駆動シャフトの各々に取付けられ、そしてシステムを起動した時点のシステムの位置に対する移動の量を測定する。このような相対番地エンコーダーの一例は、Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ製の型式番号ＨＤ−９１４０号である。期待され得るように、起動された時点のシステムの位置は、「ホーム」位置と同じでなくてもよく、ほとんどの場合、異なる。むしろ、この位置は、以前の操作の間に、電源を切る前に到達された任意の位置である。絶対番地エンコーダーは、粗い（ｃｏｕｒｓｅ）位置決め測定値を提供し、そして相対番地エンコーダーは、微細な位置決め測定値を提供する。相対番地エンコーダーおよび絶対番地エンコーダーの両方が、ＭＲＩシステムにより誘導されるＲＦＩ妨害を防ぐために、好ましくは銅製カップで遮蔽される。
【００３７】
相対番地エンコーダーは、超音波治療システムの精度要件を支持するのに十分な移動分解能を提供する。これらはまた、ケース３４の細い寸法に適合するために、非常にコンパクトなフットプリントを有する。割り出し特徴（ｉｎｄｅｘｉｎｇ　ｆｅａｔｕｒｅ）を支持するエンコーダーを選択することもまた好ましい。この割り出し（ｉｎｄｅｘ）は、一回転あたり一回遭遇するエンコーダー上の一点である。エンコーダーは、代表的には、ポジショナーの完全な範囲の運動のうちに、１回転より多くを行うことに注目すべきである。
【００３８】
起動後にシステムをホーム位置にし、そして正確に相対番地エンコーダーを初期設定するために、ポジショナーは、絶対番地エンコーダーの測定値に基づいて、ホーム位置の付近にされる。これらの読み出し（ｒｅａｄｉｎｇ）は、システムが要求する程度ほど正確ではないので、ホーム位置は、より高分解能の相対番地エンコーダーを利用することにより微調整される。相対番地エンコーダーは、代表的には、絶対番地エンコーダーの１０倍までの分解能を有する。初期較正手順の間、ホーム位置の周りの各エンコーダー割り出し位置の値は、事前に記憶（ｐｒｅ−ｓｔｏｒｅ）される。一旦、ポジショナーがホーム位置の近くになると、このポジショナーは、関連する相対番地エンコーダーの割り出し位置に到達するまで、移動される。その時点で、エンコーダーの現時点での値が、較正された予備記憶値にリセットされ、そしてポジショナーは、相対番地エンコーダーの位置読み出しに基づいて、ホーム位置まで戻される。
【００３９】
二重のポジショナー読み出しは、絶対番地エンコーダー読み出しと相対番地エンコーダー読み出しのそれぞれの値を比較することにより、絶対番地エンコーダーもしくは相対番地エンコーダー、またはアクチュエータコントローラにおけるどんな単一の故障も検出するようにさらに利用される。任意の矛盾点が、安全機構を作動させる。この安全機構は、いくつかの自動回復ルーチンを行うか、または人が介入するまでさらなる動作を停止するかのいずれかである。
【００４０】
上記のモータの各々は、ＭＲ画像化が実行されている間、ポジショナーへの全ての電力を切断させるブレーキングシステムとして作用する。モータのブレーキング特性は、位置の滑りの危険性なしに、そしてバックラッシの可能性なしに、変換器位置を保持する。ＭＲ画像化システムにおいて使用される公知のモータは、ブレーキング力を提供するために、電力が連続的に供給されることを必要とし、従って、モータがＭＲＩ性能を妨害しないように、モータをＭＲＩシステムから放して配置する必要がある。本発明に従って構築される位置決めシステムでは、モータは、ＭＲ画像化システムが作動している間モータに電圧をかけないことができるので、このモータは、画像化容積のより近くに位置し得、そしてシステム全体が、よりコンパクトにされ得る。
【００４１】
従って、本発明に従って構築される超音波治療システムは、ＭＲＩシステムの操作を妨害することなく、位置決めモータを、ＭＲＩ画像化空間内で操作することを可能にする。バックラッシに起因する処置位置におけるモータの不慮の移動が、モータを作動しかつ係合する必要なしに予防され得るので、そしてこのモータは非磁気構成要素から作製されるので、モーターベイは、ポジショナーの付近でかつＭＲＩ画像化空間内に位置し得る。
【００４２】
本発明は、上記の説明および図面に記載され、そして例示されてきたが、この記載は、例示のみであり、そして多数の変形物および改変物が、添付の特許請求の範囲に規定されるとおりの、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によりなされ得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、例示的な超音波治療システムの斜視図である。
【図２】図２は、図１の超音波治療システムと組み合わせて使用されるポジショナーの分離斜視図である。
【図３】図３は、図１の超音波治療システムと組み合わせて使用されるポジショナーの別の分離斜視図である。
【図４】図４は、図２および図３のポジショナーと組み合わせて使用される、変換器アセンブリおよび変換器ホルダの斜視図である。
【図５】図５は、図１の超音波治療システムと組み合わせて使用されるポジショナーの展開斜視図である。
【図６】図６は、ポジショナーを囲むケースの斜視図である。
【図７】図７は、図１の超音波治療システムと組み合わせて使用されるモーターベイの斜視図である。
【図８】図８は、図１の超音波治療システムと組み合わせて使用される位置決めモータの駆動シャフトを示す詳細図である。
【図９】図９は、図１の超音波治療システムと組み合わせて使用されるモータの詳細図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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