(57)【要約】  本発明は、対象2の治療を計画するシステム1に関する。治療計画装置39は、針又はカテーテルのような治療装置の治療位置を決定し、前記治療装置は、前記治療装置を完全には包囲しないエネルギ送達要素を有する。前記決定された治療位置は、３つのデカルト座標と、長手軸の周りの回転に関する前記治療装置の角度方向を規定する角度座標とによって表される４次元空間内の位置である。前記治療装置は、前記治療位置に従って配置される。前記治療装置の３次元位置が決定されるだけでなく、長手軸の周りの前記治療装置の回転に対する前記治療装置の回転位置も決定されるので、エネルギ送達が、非常に正確に計画されることができ、 望ましくない治療副作用の軽減をもたらす。
2018534984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の治療を計画するシステムにおいて、前記システムが、治療装置を使用することにより実行される治療を計画し、前記治療装置が、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には囲まないエネルギ送達要素とを有し、前記システムが、
前記対象の治療を計画する治療計画装置であって、前記治療計画装置が、四次元空間において前記治療の間に使用される前記治療装置の治療位置を決定し、前記四次元空間が、３つのデカルト座標及び角度座標により表され、前記角度座標が、長手軸の周りの回転に対する前記治療装置の角度方向を規定する、当該治療計画装置、
を有する、システム。
【請求項２】
前記システムが、前記治療計画装置により決定された前記治療位置を受信し、前記受信された治療位置に従って前記治療装置を配置する配置装置を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記配置装置が、前記治療装置を受ける少なくとも１つの開口を有する支持構造を含み、前記支持構造は、前記治療位置の前記角度座標に従って前記治療装置を配置するために、前記治療装置が前記支持構造に対して回転可能であ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】
前記支持構造が、前記治療装置を受ける少なくとも１つの開口を有する少なくとも１つの保持要素を有し、前記保持要素が、前記治療位置の前記角度座標に従って前記治療装置を配置するために、前記支持構造に対して回転可能である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの開口が、非円形断面を持つ、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記支持構造が、前記治療装置を受ける複数の開口を有し、前記開口は、保持面内に構成され、前記治療装置が前記保持面に対して垂直である方向において移動可能であるように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記配置装置が、前記四次元空間において前記治療装置の現在位置を決定し、前記現在位置と前記治療位置との間の差に基づいて前記治療装置を配置する及び／又は前記差を出力する、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記配置装置が、前記治療装置の位置を決定する６自由度センサを有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記６自由度センサが、電磁センサである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記６自由度センサが、前記エネルギ送達要素の両側に配置された少なくとも２つの位置センサを有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記６自由度センサが、前記エネルギ送達要素まで距離をもって配置された少なくとも２つの位置センサを有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムが、前記治療装置を有し、前記治療装置が、一方向治療装置である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
治療装置を配置する配置装置において、前記治療装置が、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には囲まないエネルギ送達要素とを有し、前記配置装置が、請求項１に記載のシステムの治療計画装置により決定された治療位置を受信し、前記受信された治療位置に従って前記治療装置を配置する、配置装置。
【請求項１４】
対象の治療を計画する方法において、前記方法が、治療装置を使用することにより実行される治療を計画し、前記治療装置が、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には囲まないエネルギ送達要素とを有し、前記方法が、
治療計画装置を使用することにより前記対象の治療を計画するステップであって、前記治療の間に使用される前記治療装置の治療位置が、四次元空間において決定され、前記四次元空間が、３つのデカルト座標及び角度座標により表され、前記角度座標が、長手軸の周りの回転に対する前記治療装置の角度方向を規定する、ステップ、
を有する、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の対象の治療を計画するシステムを制御するコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータプログラムは、前記システムを制御するコンピュータ上で実行される場合に、請求項１４に記載の対象の治療を計画する方法のステップを前記システムに実行させるプログラムコード手段を有する、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、対象の治療を計画するシステム及び方法に関する。本発明は、更に、対象の治療を計画する方法に従ってシステムを制御するコンピュータプログラムに関する。更に、本発明は、治療装置を配置するための配置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
間質性腫瘍治療において、針は、腫瘍の中に又は近くに配置される。針は、腫瘍及び腫瘍を囲む領域にエネルギを送達するように構成され、エネルギは、腫瘍が切除されるように選択される。実質的に腫瘍のみが切除され、周囲の健康な組織が切除されないように十分に正確に針を配置することは困難であり、これは、望ましくない治療副作用をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、治療副作用を低減した治療を可能にする、対象の治療を計画するシステム及び方法を提供することである。本発明の更に他の目的は、対応するコンピュータプログラムと、治療装置を配置するための配置装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様において、対象の治療を計画するシステムが提示され、前記システムは、治療装置を使用することによって実行される治療を計画するように構成され、前記治療装置は、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には包囲しないエネルギ送達要素とを有し、前記システムは、
前記対象の治療を計画する治療計画装置であって、前記治療計画装置は、四次元空間において前記治療の間に使用される前記治療装置の治療位置を決定し、前記四次元空間は、３つのデカルト座標及び角度座標によって表され、前記角度座標は、その長手軸の周りの回転に対する前記治療装置の角度方向を規定する、前記治療計画装置、
を有する。
【０００５】
前記エネルギ送達要素は、前記細長い治療装置を完全には囲まないので、エネルギ送達は、指向性エネルギ送達であり、エネルギは、１つ又は複数の方向に向けられてもよい。好ましくは、前記エネルギ送達要素は、単一方向のみにエネルギを送達するように構成され、すなわち、前記治療装置は、好ましくは、一方向治療装置である。更に、前記治療計画装置は、治療中に使用される前記治療装置の三次元位置だけでなく、前記治療装置の長手軸の周りの回転に対する前記治療装置の回転位置をも決定するので、エネルギ送達は、非常に正確に計画されることができ、これは、望ましくない治療副作用を低減した治療を可能にする。
【０００６】
前記細長い治療装置は、例えば、針又はカテーテル、特にマイクロカテーテルである。更に、前記治療装置は、好ましくは、間質治療装置である。前記エネルギ送達要素は、好ましくは、熱エネルギを送達するように構成される。しかしながら、これは、他の種類のエネルギを送達するように構成させることもできる。一実施形態において、前記エネルギ送達要素は、高強度集束超音波（HIFU）要素である。
【０００７】
前記治療計画装置は、少なくとも治療されるべき領域を示す画像データセットに基づいて、かつａ）アブレーション領域の形状及び拡張（extension）と、ｂ）前記エネルギ送達要素によって送達されるエネルギ量との間の既知の関係に基づいて、前記治療装置の位置を決定し、前記決定された位置に送達されるべきエネルギ量を決定するように構成されることができ、前記アブレーション領域は、前記エネルギ送達要素により送達されるそれぞれのエネルギ量を前提として、組織がアブレーションされる前記治療装置の周りの領域を規定する。前記治療計画装置は、好ましくは、実質的に腫瘍のみが、及びオプションとして前記腫瘍の周りの安全マージンも、前記アブレーション領域内であるが、それ以上の周囲組織は実質的に前記アブレーション領域内でないように、前記対象の治療を計画するように構成される。
【０００８】
一実施例において、前記システムは、前記治療計画装置によって決定された前記治療位置を受信し、前記受信された治療位置に従って前記治療装置を配置するための配置装置を更に有する。前記配置装置は、前記決定された治療位置に従って前記治療装置を配置する際にユーザを支援するように構成されたユニットであることができる。例えば、前記配置装置は、前記治療装置の現在位置を決定し、計画された治療位置からの前記現在位置の偏差を出力するように構成されることができる。特に、前記配置装置は、前記偏差を視覚化するために、前記治療装置の計画された治療位置及び前記治療装置の現在位置をディスプレイ上に示すように構成されることができ、前記ユーザは、最終的に前記計画された治療位置に対応するように前記治療装置の現在の位置を修正することができる。しかしながら、前記配置装置は、前記計画された治療位置に従って前記治療装置を直接的に配置するように構成されることもできる。例えば、前記配置装置は、前記計画された治療位置に従って前記治療装置を自動的に配置するロボット装置を有することができる。
【０００９】
前記治療計画装置は、単一の治療装置のみ又はいくつかの治療装置を用いる前記対象の治療を計画するように構成されることができ、後者の場合、好ましくは、各治療装置は、細長く、長手軸と、それぞれの治療装置を完全には包囲しないエネルギ送達要素とを有する。対応して、前記配置装置も、それぞれの決定された治療位置に従って単一の治療装置のみ又はいくつかの治療装置を配置するように構成されることができる。
【００１０】
前記配置装置は、前記治療装置を受けるための少なくとも１つの開口を有する支持構造を含んでもよく、前記支持構造は、前記治療位置の角度座標に従って前記治療装置を配置するために、前記治療装置が前記支持構造に対して回転可能であるように構成されてもよい。前記支持構造は、前記治療装置を受けるための前記少なくとも１つの開口を有する少なくとも１つの保持要素を有してもよく、前記保持要素は、前記治療位置の角度座標に従って前記治療装置を配置するために、前記支持構造に対して回転可能であってもよい。更に、前記少なくとも１つの開口は、非円形の断面を有してもよい。好ましくは、前記支持構造は、前記治療装置を受けるための複数の開口を有し、前記開口は、保持面内に配置され、前記治療装置が前記保持面に対して垂直な方向に移動可能であるように構成される。この支持構造を使用することによって、前記決定された治療位置に従って前記治療装置を配置する精度は、改善されることができ、これによって、望ましくない治療副作用の可能性を更に低減することができる。
【００１１】
前記配置装置は、前記治療装置の位置を決定するための６自由度センサを有してもよく、前記６自由度センサは、好ましくは、電磁センサである。前記６自由度のセンサを使用することにより、前記配置装置は、前記治療装置の現在の位置を正確に決定することができる。この情報は、例えば、前記計画された治療位置に従って前記治療装置を配置しながらユーザを支援するために使用されることができる。前記計画された治療位置に従って前記治療装置を配置する精度を向上させるために、前記治療装置の正確に決定された現在の位置が、前記配置装置のオプションのロボット装置によって使用されてもよい。
【００１２】
前記６自由度センサは、前記エネルギ送達要素の両側に配置された少なくとも２つの位置センサを有してもよい。例えば、第１の電磁センサは、前記エネルギ送達要素の第１の側に隣接して配置されることができ、第２の電磁センサは、前記エネルギ送達要素の第２の反対側に隣接して配置されることができる。しかしながら、前記６自由度センサは、前記エネルギ送達要素まで距離をもって配置された少なくとも２つの位置センサを有することも可能である。前記エネルギ送達要素までの距離を有する少なくとも２つの位置センサを配置することによって、ａ）エネルギ送達と、ｂ）前記治療装置の現在の位置の決定との間の望ましくない干渉は、低減されるか、又は取り除かれることさえできる。これは、また、前記計画された治療位置に従って前記治療装置を配置する改善された精度をもたらすことができ、望ましくない治療副作用を更に低減することができる。
【００１３】
前記エネルギ送達要素は、好ましくは、エネルギを放出する平坦な表面を有する。平坦なエネルギ送達表面が使用される場合、エネルギは、前記エネルギ送達表面に対して垂直な単一の方向にのみ送達される。これは、より集中的なエネルギ送達をもたらすことができ、これは、望ましくない治療副作用の更に低減された可能性をもたらすことができる。
【００１４】
本発明の他の態様において、治療装置を配置するための配置装置が提示され、前記治療装置は、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には囲まないエネルギ送達要素とを有し、前記配置装置は、請求項１に記載のシステムの治療計画装置によって決定された治療位置を受信し、前記受信された治療位置に従って前記治療装置を配置するように構成される。
【００１５】
本発明は、また、対象を治療する方法にも関し、前記方法は、治療装置を使用することによって前記対象を治療するように構成され、前記治療装置は、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全に囲まないエネルギ送達要素とを有し、前記方法は、
‐治療計画装置を使用することにより対象の治療を計画するステップであって、治療中に使用される前記治療装置の治療位置が、四次元空間において決定され、前記四次元空間は、３つのデカルト座標及び角度座標で表され、前記角度座標は、前記長手軸の周りの回転に対する前記治療装置の角度方向を規定する、ステップと、
‐前記治療位置に応じて前記治療装置を配置するステップと、
を有する。
【００１６】
本発明の更なる態様において、対象の治療を計画する方法が提示され、前記方法は、治療装置を使用することによって実行される治療を計画するように構成され、前記治療装置は、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には囲まないエネルギ送達要素とを有し、前記方法は、
‐治療計画装置を使用することにより前記対象の治療を計画するステップであって、治療中に使用される前記治療装置の治療位置が、四次元空間において決定され、前記四次元空間は、３つのデカルト座標及び角度座標により表現可能であり、前記角度座標は、前記長手軸の周りの回転に対する前記治療装置の角度方向を規定する、ステップ、
を有する。
【００１７】
本発明は、また、治療装置を配置する方法にも関し、前記治療装置は、細長く、長手軸と、前記治療装置を完全には包囲しないエネルギ送達要素とを有し、前記方法は、
‐配置装置によって請求項１に記載のシステムの治療計画装置によって決定された治療位置を受信するステップと、
−前記受信された治療位置に従って治療装置を配置するステップと、
を有する。
【００１８】
本発明は、また、対象を治療するシステムを制御するコンピュータプログラムにも関し、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが、前記システムを制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記対象を治療する方法のステップを前記システムに実行させるプログラムコード手段を有する。
【００１９】
本発明の更なる態様において、請求項１に記載の対象の治療を計画するシステムを制御するコンピュータプログラムが提示され、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが前記システムを制御するコンピュータ上で実行される場合に、請求項１４に記載の対象の治療を計画する方法のステップを、前記システムに実行させるプログラムコード手段を有する。
【００２０】
本発明は、また、請求項１３に記載の配置装置を制御するコンピュータプログラムにも関し、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが前記配置装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記治療装置を配置する方法のステップを、前記配置装置に実行させるプログラムコード手段を有する。
【００２１】
請求項１に記載のシステム、請求項１３に記載の配置装置、前記対象を治療する方法、請求項１４に記載の方法、前記治療装置を配置する方法、前記対象を治療するシステムを制御するコンピュータプログラム、請求項１５に記載のコンピュータプログラム及び前記配置装置を制御するコンピュータプログラムは、特に、従属請求項に規定されているように、同様の及び／又は同一の好ましい実施例を有すると理解されるべきである。
【００２２】
本発明の好ましい実施例は、それぞれの独立請求項との従属請求項又は上記の実施例の任意の組合せであることもできると理解されるべきである。
【００２３】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】対象を治療するシステムの一実施例を概略的かつ例示的に示す。
【図２】対象の前立腺内に針を配置する配置ユニットの実施例を概略的かつ例示的に示す。
【図３】図２に示される配置ユニットの支持構造を概略的かつ例示的に示す。
【図４】針の一実施例の断面図を概略的かつ例示的に示す。
【図５】図３に示される支持構造の開口を概略的かつ例示的に示す。
【図６】対象を治療するシステムの更なる実施例を概略的かつ例示的に示す。
【図７】針の更なる実施例を概略的かつ例示的に示す。
【図８】図７に示される針の断面図を概略的かつ例示的に示す。
【図９】針の更なる実施例を概略的かつ例示的に示す。
【図１０】治療計画手順の結果を概略的に示す。
【図１１】対象を治療する方法の一実施例を例示的に示すフローチャートを示す。
【図１２】ディスプレイ上のオーバレイビューにおいて示されるいくつかの要素を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、患者台3上に配置された対象2を治療するシステム1を概略的かつ例示的に示す。システム1は、図２において更に詳細に概略的かつ例示的に示される、対象2内に針12を配置する配置ユニット5を有する。
【００２６】
配置ユニット5は、針12を支持する保持面内の二次元アレイに配置された複数の開口13を有する支持構造19を有する。支持構造19は、テンプレートと見なされることもでき、図３においてより詳細に概略的かつ例示的に示され、図４は、針12が、非円形断面を有し、平坦な表面を持つエネルギ送達要素10が、好ましくは、それぞれの針12の一部に沿って延びるHIFU要素であることを示す。したがって、針12は、一方向治療装置である。更に、針12は、間質性治療装置である。
【００２７】
支持構造体19の開口13は、針12の断面に対応する断面を有する。これらの開口13の１つは、図５においてより詳細に概略的かつ例示的に示されている。図５において、それぞれの内部保持要素29を囲む支持構造19の一部が示され、内部保持要素29は、支持構造19に対して回転可能であり、開口13を有する。針12は、開口13内に挿入されることができ、針12が開口13内に挿入された後に、針12は、支持構造19によって規定される保持面に垂直な並進運動を実行することができ、針12は、それぞれの長手軸の周りで回転されることができる。支持構造19がデカルト座標系のx-y平面を規定すると見なされる場合、それぞれの針12のx-y位置は、支持構造19内のそれぞれの開口13を選択することにより選択されることができ、前記x-y面に垂直であるz方向におけるそれぞれの針12の位置は、選択された開口13を通るz方向においてそれぞれの針12を適切に移動することにより選択されることができる。更に、それぞれの針12を支持構造19内で長手軸の周りで回転させることにより、それぞれの針12は、必要に応じて角度的に回転されることもできる。したがって、支持構造19は、３つのデカルト座標x、y、z及びそれぞれの針12の長手軸の周りの角度回転によって表される四次元空間内の針12の位置決めを可能にする。
【００２８】
この実施例において、針12は、モータ装置14を使用することによってz方向において移動され、それぞれの長手軸の周りで回転される。モータ装置14は、好ましくは、各針12が要望通りに移動されることができるように各針12の個々の移動を可能にするように構成される。
【００２９】
針12は、前立腺11内の腫瘍を治療するために、対象2の前立腺11内に配置される。配置ユニット5は、更に、この実施例では、支持構造19及びモータ装置14も取り付けられている運搬要素41に取り付けられた経直腸超音波（TRUS）プローブである超音波データ生成ユニット40を有する。 TRUSプローブ40は、処理及び制御装置7内に配置され、前立腺の超音波画像を生成する超音波画像生成ユニット42に接続される。
【００３０】
処理及び制御装置7は、また、決定された治療計画に依存して配置ユニット5を制御する配置制御ユニット15をも有する。特に、配置制御ユニット15は、決定された治療計画に従って治療が実行されるように、モータ装置14、したがって針12の位置を制御するように構成される。配置ユニット5及び配置制御部15は、前記治療計画によって規定される治療位置に応じて針12を配置する配置装置を形成すると見なされることができる。前記配置装置、特に配置制御装置15は、各針12がどのくらい回転され、並進移動されたかに関する情報に基づいて、四次元空間における各針12の現在位置を決定するように構成されることができ、配置制御装置15は、モータ装置14を制御するので、前記情報を既に持っていてもよく、又は配置制御装置15は、モータ装置14から前記情報を受信してもよい。更に、配置制御ユニット15は、例えば、既知のセグメンテーションアルゴリズムを使用することにより超音波画像生成ユニット42により提供された超音波画像において針12を識別するように構成されてもよい。前記超音波画像は、特に、針12の決定されたz位置を検証し、オプションとして補正するために使用されることができる。配置制御ユニット15は、また、エネルギ送達要素10を介して針12によって送達されるエネルギを制御するように構成される。
【００３１】
前記システムは、前記対象の治療を計画する、すなわち、治療計画を決定する治療計画装置39を更に有する。前記治療計画は、少なくとも針12の所望の治療位置と、エネルギ送達要素10を介して送達されるエネルギ量とを含む。治療計画装置39は、好ましくは、ａ）送達されるエネルギの量とｂ）アブレーション領域の形状及び拡張との間の関係を有し、これらの関係は、好ましくは、関数関係である。しかしながら、これらは、非関数であってもよく、例えば、ルックアップテーブルに記憶されてもよい。治療計画装置39は、また、治療されるべき腫瘍が識別され、好ましくは器官、血管等のような周囲の要素も識別される画像データセットを有する。治療計画装置39は、好ましくは、前記アブレーション領域が、前記治療されるべき腫瘍及び好ましくは前記腫瘍の周りの安全マージンをも完全にカバーし、健康な器官組織、血管等のような対象2の周囲の部分を実質的にカバーしないように、少なくとも針12の治療位置と針12の前記エネルギ送達要素によって送達されるエネルギ量とを決定するように構成される。前記決定された治療位置及び送達されるエネルギ量は、配置ユニット5を適切に制御する配置制御ユニット15に提供される。
【００３２】
システム1は、ユーザが前記システムに入力を提供することを可能にするために、キーボード、コンピュータマウス、タッチパッド等の入力ユニット30を更に有する。更に、システム1は、例えば、前記超音波画像、１つ又は複数の針12の計画された治療位置、１つ又は複数の針12の現在の位置、腫瘍、アブレーション領域等を表示するディスプレイのような出力ユニット31を有する。
【００３３】
図６は、対象を治療するシステム101の更なる実施例を概略的かつ例示的に示す。この実施例において、システム101は、いくつかの針112, 154, 155を有し、これらの針のうちの１つが、概略的かつ例示的に図７に詳細に示される。針112, 154, 155は、ハンドヘルド針であることができ、又は、例えば、ロボット装置を使用することにより自動的に配置される針であることができる。前記針は、エネルギ送達要素110と、エネルギ送達要素110の近くに配置された６自由度センサとを有する。この実施例において、前記６自由度センサは、エネルギ送達要素110の両側に配置された２つの電磁位置センサ105, 160を有する。図８は、図７に示された前記針の断面図を概略的かつ例示的に示す。この図８において見られることができるように、この実施例において使用される針も、非円形の断面を持ち、エネルギ送達要素110は、エネルギを放出する平坦な表面を有する。更に、この実施例においても、エネルギ送達要素110は、HIFU要素である。他の実施例において、前記電磁センサは、他の様式で配置されてもよい。例えば、図９に概略的かつ例示的に示されるように、針212の２つの電磁センサ105, 160は、エネルギ送達要素210まで距離を置いて配置されてもよく、この距離は、例えば3cm以上、 5cm以上、又は10cm以上であってもよい。
【００３４】
電磁センサ105, 160は、電磁トラッキングユニット115と一緒に使用され、３つのデカルト座標及び角度座標によって表される４次元空間において、針112, 154, 155の位置、したがって、それぞれのエネルギ送達要素110の位置を決定し、前記角度座標は、それぞれの針112, 154, 155の長手軸の周りの回転に対するそれぞれの針112, 154, 155の角度方向を規定する。針112, 154, 155の決定された位置は、計画された治療位置に従って針112, 154, 155を配置するユーザを支援するために、針112, 154, 155の計画された治療位置と一緒にディスプレイ31上に示される。ロボット装置が、針112, 154, 155を配置するために使用される場合、針112, 154, 155の決定された現在の位置は、前記ロボット装置が前記針の現在の位置及び前記針の所望の計画された治療位置に基づいて針112, 154, 155を操縦することを可能にするために、前記ロボット装置に提供されることもできる。
【００３５】
システム101は、更に、腫瘍及び針112, 154, 155の超音波画像を生成するために処理及び制御装置107の超音波画像生成ユニット142に接続された超音波センサ140を有し、前記腫瘍は、肝臓又は他の器官のような器官156内の腫瘍であってもよい。
【００３６】
また、システム101は、治療計画装置を有する。本実施例の治療計画装置139は、図１を参照して上で説明された治療計画装置39と同様である。特に、本実施例においても、ａ）針112, 154, 155により生成されたアブレーション領域とｂ）送達されるべきエネルギ量との間の関係は、器官156内の腫瘍と、場合により治療によって悪影響を受けるべきではない対象2の他の部分とを示す画像データセットと一緒に、前記治療計画を決定するために使用される。治療計画装置139は、前記アブレーション領域が腫瘍及び好ましくは前記腫瘍の周りの安全マージンもカバーするが、前記安全マージンを囲む健康な組織を全く又は可能な限りカバーしないように、針112, 155, 156の治療位置及び前記針の前記エネルギ送達要素によって送達されるエネルギ量を決定する。このような治療計画の結果は、図１０に概略的かつ例示的に示される。
【００３７】
図１０は、針112, 154, 155の治療位置312, 354, 355と、エネルギが前記治療計画に従って送達される場合に得られるだろうアブレーション領域57, 58, 59を示す。図１０に見られるように、アブレーション領域57, 58, 59は、腫瘍53及び腫瘍53の周りの安全マージンをカバーするが、器官156の他の健康な組織をカバーしない。前記治療計画は、それぞれの針の長手軸の周りの回転に対するそれぞれ針の角度方向の計画をも含むことに注意すべきであるが、それぞれの角度方向は図１０には示されていない。
【００３８】
治療計画が生成され、針112, 154, 155が前記決定された計画された治療位置に従って配置された後に、エネルギ送達制御ユニット144は、前記計画されたエネルギ量に従って針112, 154, 155のエネルギ送達要素110によって送達されるエネルギを制御する。エネルギ送達制御ユニット144は、針112, 154, 155の計画された治療位置と針112, 154, 155の決定された現在位置との間の偏差が所定の閾値より小さい場合にのみ、エネルギを送達するように前記エネルギ送達要素を制御するように構成されることができる。これは、針112, 154, 155が正確に配置されている場合にのみエネルギが送達されることを保証することができる。
【００３９】
また、この実施例において、システム101は、キーボード、コンピュータマウス、タッチパッド等のような入力ユニット30と、ディスプレイのような出力ユニット31とを有する。ディスプレイ31は、例えば、超音波画像、前記針の決定された現在位置、前記針の計画された治療位置、図１０に示されるような前記アブレーション領域及び腫瘍等を示してもよい。
【００４０】
以下では、対象を治療する方法の一実施例が、図１１に示されるフローチャートを参照して例示的に説明される。
【００４１】
ステップ401において、前記対象の治療は、治療計画装置を使用することにより計画される。具体的には、前記治療中に使用される治療装置の治療位置は、４次元空間において決定され、前記４次元空間は、３つのデカルト座標及び角度座標によって表され、前記角度座標は、長手軸の周りの回転に関して前記治療装置の角度方向を規定する。更に、ステップ401において、前記治療中に前記治療装置のエネルギ送達要素によって送達されるべきエネルギの量が、決定される。このステップは、対象の治療を計画する方法のステップであると見なされることもできる。
【００４２】
ステップ402において、前記治療装置は、前記治療位置に従って配置され、ステップ403において、エネルギが、前記治療計画装置によって計画されたように送達される。このステップは、治療装置を配置する方法のステップであると見なされることもできる。
【００４３】
対象を治療する前記システム及び方法は、局所性病変を切除するために高温を使用する局所治療のために、間質性一方向エネルギ送達装置、すなわち治療装置を使用するように構成されることができる。前記一方向治療装置は、単焦点及び多焦点の癌病変を治療するための拘束された指向性組織加熱を提供する。前記治療装置の前記エネルギ送達要素によって生成される熱エネルギ雲、すなわちアブレーション領域は、治療される体積の上に向けられることができ、前記治療装置は、前記治療される体積が、及びオプションとしてこの体積の周りの安全マージンも、前記治療装置の前記エネルギ送達要素によって生成される前記熱エネルギ雲によって完全にカバーされるように、操縦されることができる。一実施例において、前記治療装置は、各々2mmまでの幅を持つ。しかしながら、前記治療装置の幅は、より大きくても小さくてもよい。それぞれの前記治療装置の加熱システム、すなわち前記エネルギ送達要素は、同じ幅を持つことができ、例えば、数センチメートルの長さを持つことができる。特に、それぞれの前記エネルギ送達要素の長さは、治療される病変の大きさに依存して選択されることができる。
【００４４】
前記治療計画装置は、前記治療中に送達されるエネルギの位置及び量だけでなく、治療装置の数及び／又は治療装置の種類、特に前記治療装置の前記エネルギ送達要素の長さを決定するように構成されることができる。前記治療計画装置が、同じ又は異なる特定のエネルギ送達要素の長さを持つ特定の数の治療装置を決定した後、前記ユーザ又は例えばロボット装置は、前記治療装置の前記計画された治療位置に従って前記対象内で前記計画されたエネルギ送達要素の長さを持つ対応する数の治療装置を配置することができる。いくつかの治療装置は、例えば、図１０に示されているように、病変を切除するために相乗的に使用されることができる。
【００４５】
前記治療位置の決定及び後に続く前記決定された治療位置に応じた配置手順の決定は、４次元であり、すなわち幾何学的なx、y、z位置及び角度方向が、考慮され、前記角度方向は、それぞれの処理装置の周りの組織のどの部分が加熱されるかを決定する。各治療装置は、平坦なエネルギ送達要素を有する針であることができ、この針と前記平坦なエネルギ送達要素との組み合わせは、好ましくは、例えば図４に示されるように丸められた側面及び平坦な側面を持つ治療装置を生じる。座標x、y、zによって規定されるデカルト座標系において前記治療装置、したがって前記エネルギ送達要素を配置するために、例えば図２及び３に概略的かつ例示的に示される開口の二次元アレイを持つ支持構造が、使用されることができ、前記治療装置のz位置を確認するために、超音波撮像ユニット、特に図２を参照して上述されたTRUS撮像ユニットが、使用されてもよい。また、前記治療装置のx、y位置を確認するために、超音波画像が、使用されてもよい。前記支持構造の前記開口は、回転角度を設定するために、図５を参照して上述されたように前記支持構造に対して別々に回転可能である内側部分によって形成されてもよい。この回転角度は、手動で設定されてもよく、角度スケールが、前記支持構造及び／又は前記回転可能な内側部分に存在してもよく、又は前記回転が電動化されてもよい。例えば、図２を参照して上述されたモータ装置14が、使用されてもよい。しかしながら、他のモータ装置が使用されることも可能である。例えば、前記支持構造の各開口は、前記支持構造体に対してそれぞれの内側部分を回転させるモータを有することができる。前記回転角度は、好ましくは、前記治療計画装置によって計画されたそれぞれの回転角度に応じて設定される。
【００４６】
治療装置の向きを確認するために、例えば、図７乃至９を参照して上述されたように、６自由度電磁センサが、使用されてもよい。前記６自由度電磁センサ又は他の６自由度センサは、他の治療装置と組み合わせて、特に、図１乃至５を参照して上述された針12と組み合わせて使用されることもできる。
【００４７】
開口13の二次元アレイを有する支持構造19が、前記治療計画に従って治療装置12を配置するために使用される場合、治療計画装置39は、好ましくは、開口13のいずれに治療装置12が挿入されるべきか、及びどれだけ深く前記対象内に挿入されるべきか、例えば、それぞれの針12の遠位先端と支持構造19との間の距離がz方向にどれほど大きくなければならないかを出力するように構成され、これにより、前記治療位置のx、y、z座標を規定する。治療装置12が前記対象内に挿入されるべき支持構造19の前記決定された開口は、ディスプレイ31上に示されることができる、前記支持構造の開口のグリッドの画像上に示されることができる。加えて、前記支持構造の前記開口のグリッドの前記画像上のオーバレイとして、ａ）前記対象の超音波画像、ｂ）１つ又は複数のアブレーション領域、ｃ）治療されるべき腫瘍、ｄ）前記腫瘍が位置特定されうる器官等の少なくとも１つが、ディスプレイ31上に示される。例えば、図１２に概略的に示されるように、ディスプレイ31は、支持構造の開口70を示してもよく、一部の開口71は、前記治療装置がこれらの開口71内に挿入されるべきであることを示すように強調される。更に、オーバレイとして、器官72、器官72内の腫瘍73、前記治療計画によって動作される場合に前記治療装置によって生成されるアブレーション領域74, 75、及び破線76により示される超音波画像が、示されてもよい。ディスプレイ31は、また、長手軸に対する治療装置12の計画された角度方向を示してもよい。
【００４８】
上述の実施例においては、前記治療装置は、エネルギ送達要素としてHIFU要素を有するが、他の実施例においては、電気エネルギを送達する電極又は光エネルギを送達する光ファイバのアウトカップリング領域のような、他のエネルギ送達要素が、使用されることができる。HIFU要素ではない超音波要素を使用することも可能である。例えば、平面高強度超音波素子が、使用されてもよく、その焦点は自然な焦点である。更に、上述の実施例においては、いくつかの治療装置が、前記治療に使用されるが、他の実施例においては、単一の治療装置が、前記治療に対して使用されてもよい。
【００４９】
図４及び７乃至９を参照して上述された前記治療装置は、それぞれの前記治療装置の実質的に全長に沿った平坦な側及び丸められた側を持つ断面を持つが、他の実施例においては、前記治療装置は、前記エネルギ送達要素が配置される領域においてのみこのような断面を持ちうる。前記治療装置が、円形断面のような全長に沿った他の断面を持つことも可能である。
【００５０】
開示された実施例に対する他の変更は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求された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。
【００５１】
特許請求の範囲において、「有する（comprising）」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。
【００５２】
単一のユニット又は装置は、特許請求の範囲に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。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すものではない。
【００５３】
前記治療計画装置及び前記配置装置は、同じ装置に統合されることも、別々の装置であることもできる。
【００５４】
１つ又は複数のユニット又は装置によって実行される前記治療計画の決定のような手順は、任意の他の数のユニット又は装置によって実行されることができる。これらの手順及び／又は対象を治療する方法による前記対象を治療するシステムの制御及び／又は前記対象の治療を計画する方法による前記治療計画装置の制御及び／又は前記治療装置を配置する方法による前記配置装置の制御は、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されることができる。特に、前記治療計画装置及び／又は前記配置装置は、計算装置上で実行されるコンピュータプログラムを用いて及び／又は専用ハードウェアによって形成されることができる。
【００５５】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は一部として供給される、光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に記憶／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムのような他の形式で分配されてもよい。
【００５６】
特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００５７】
本発明は、対象の治療を計画するシステムに関する。治療計画装置は、針又はカテーテルのような治療装置の治療位置を決定し、前記治療位置は、前記治療装置を完全には包囲しないエネルギ送達要素を有する。前記決定された治療位置は、３つのデカルト座標と、長手軸の周りの回転に関する前記治療装置の角度方向を規定する角度座標とによって表される４次元空間内の位置である。前記治療装置は、次いで、前記治療位置に従って配置される。前記治療装置の３次元位置が決定されるだけでなく、長手軸の周りの前記治療装置の回転に対する前記治療装置の回転位置も決定されるので、エネルギ送達は、非常に正確に計画されることができ、望ましくない治療副作用の軽減をもたらす。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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