(57)【要約】本発明は、種々の治療パラメータへの自動および／または手動調整を可能にするために、血流および／または血塊組織の液化を監視する一方で、超音波エネルギーを血塊に方向付けるための閉ループアプローチを使用する手技およびシステムを提供する。例えば、一部の実施形態において、血塊の周囲の範囲の画像が撮影され、影響を受けた血管の中および／もしくは周囲の血流、または出血の含有量（例えば、固体対液体）のリアルタイム表示を提供するために操作者に示される。
2012509126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内の血塊に音響エネルギーを送達するシステムであって、該システムは、
ａ．集束超音波位相配列トランデューサと、
ｂ．超音波エネルギーが該血管に方向付けられる際に、該血管の近傍の血流を監視する手段と、
ｃ．該トランデューサを操作し、該監視された血流に基づいてトランデューサ操作を調整する制御装置と
を備える、システム。
【請求項２】
前記血流を監視する手段は、視覚的表示を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記監視された血流に基づいて、前記トランデューサ要素を駆動するビーム形成装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記監視された血流に基づいて補正係数を生成するプロセッサをさらに備え、前記制御装置は、該プロセッサに応答し、それにより該補正係数を実装し、前記血塊への音響エネルギーの印加に影響を与える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記血流を監視するために使用される画像の焦点品質をさらに評価して、焦点を調整／変更するための位相補正係数を適用する、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記治療効果は、前記血管の血液の近傍の酸素レベルに基づいて監視される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、ユーザが前記補正係数のうちの１つ以上を無効にすることを可能にする、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記位相配列トランデューサは、複数のトランデューサ要素を備え、各要素は、他とは無関係に超音波エネルギーを送達するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記画像は、磁気共鳴画像、コンピュータ断層画像、および超音波画像のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記画像は、前記血管に関する血流の表示を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記監視された血流は、前記血塊を含有する前記血管を通る血流を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御装置は、それぞれのトランデューサ要素に対する位相補正係数に基づいて、トランデューサ要素に提供される励起信号の位相を調整する位相調整器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記制御装置は、振幅補正係数に基づいて、前記それぞれのトランデューサ要素に提供される前記励起信号を増幅するための、前記位相調整器に連結される１つ以上の増幅器を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記振幅調整は、患者の頭蓋骨の周囲の均一な体温分布をもたらす、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記振幅調整は、少なくとも部分的に所定の温度マップにおいて決定される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサは、血塊溶解を実施するために最適化される複数の治療パラメータを含む音響伝達法を構築し、前記補正係数は、該治療パラメータのうちの１つ以上に影響を与える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
血管内の血塊に音響エネルギーを送達するシステムであって、該システムは、
ａ．集束超音波位相配列トランデューサと、
ｂ．超音波エネルギーが該血塊に方向付けられる際に、該血塊の液体含有量を監視する手段と、
ｃ．該トランデューサを操作し、該監視された液体含有量に基づいてトランデューサ操作を調整する制御装置と
を備える、システム。
【請求項１８】
液化を監視する前記手段は、視覚的表示を備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
液化情報に基づいて補正係数を生成するプロセッサをさらに備え、前記制御装置は、該プロセッサに応答し、それにより該補正係数を実装し、前記血塊への音響エネルギーの印加に影響を与える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
血管内の血塊を治療する方法であって、該方法は、
ａ．集束超音波位相配列トランデューサを使用して、該血管に集束超音波エネルギーを印加するステップと、
ｂ．超音波エネルギーが該血管に方向付けられる際に、該血管の近傍の血流を監視するステップと、
ｃ．該監視された血流に基づいてトランデューサ操作を調整することを含む、該トランデューサを操作するステップと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記超音波エネルギーの印加中に、頭蓋血管の後続の画像を取得するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
（ｄ）生体中の焦点品質を評価するステップと、該焦点を調整／変更するために位相補正係数を適用するステップとをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
（ｅ）前記画像に基づいて、前記トランデューサ配列の１つ以上のトランデューサ要素に対するそれぞれの補正係数を生成するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記画像は、磁気共鳴画像、コンピュータ断層画像、および超音波画像のうちの少なくとも１つを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
血流の表示は、前記血塊が位置する前記血管を通る血流を示す、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記補正係数は、それぞれのトランデューサ要素に関連する位相補正係数を含み、該位相補正係数に基づいて、該トランデューサに提供される励起信号の位相を調整するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記トランデューサ要素からの音響エネルギーを前記血塊に集束するために、前記補正係数に基づく励起信号によって前記位相配列トランデューサを駆動するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記励起係数は、それぞれのトランデューサ要素に関連する振幅補正係数を含み、該振幅補正係数に基づいて、該それぞれのトランデューサ要素に提供される前記励起信号を増幅するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
血塊溶解を実行するために最適化される複数の治療パラメータを備える音響伝達法を構築するステップをさらに含み、前記補正係数は、該治療パラメータのうちの１つ以上に影響を与える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記血塊が実質的に除去されるまで、ステップ（ｂ）〜（ｅ）を繰り返すステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
血管内の血塊を治療する方法であって、該方法は、
ａ．集束超音波位相配列トランデューサを使用して、該血塊に集束超音波エネルギーを印加するステップと、
ｂ．超音波エネルギーが該血管に方向付けられる際に、該血塊の液体含有量を監視するステップと、
ｃ．該監視された液体含有量に基づいてトランデューサ操作を調整するステップを含む、該トランデューサを操作するステップと
を含む、方法。
【請求項３２】
前記超音波エネルギーの印加中に、前記血塊の後続の画像を取得するステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記画像に基づいて、前記トランデューサ配列の各トランデューサ要素に対するそれぞれの補正係数を生成するステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６１／１１６，１１１号（２００８年１１月１９日出願）の優先権および利益を主張し、この出願の開示全体は、本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、音響エネルギーを使用して非侵襲的手技を実行するシステムおよび方法に関し、より具体的には、血栓症を治療するために超音波エネルギーを集束させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
頭蓋骨または患者の身体の他の領域内の良性もしくは悪性腫瘍または血塊等の組織は、組織を外科的に除去することによって侵襲的に、または集束された超音波の効果を使用することによって非侵襲的に治療され得る。両方のアプローチは、脳内のある特定の局所状態を効果的に治療し得るが、他の健常組織を破壊または損傷することを回避することが望ましい繊細な手技を伴う。これらの治療は、健常組織の破壊が神経機能に有意な影響を及ぼす可能性が低い場合を除いて、罹患組織が健常組織に組み込まれている状態には適切ではない場合がある。
【０００４】
超音波エネルギーの印加は、血栓症のための考えられる一次的および補助的治療として研究されてきた。高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）は、生体内および生体外において組織プラスミノゲン活性化因子（ｔＰＡ）によって誘発される血塊溶解を増進させることが示されている。
【０００５】
集束された超音波は、概して、介在するか、または周囲の健常組織を阻害しないので、脳内の組織の治療に対して特に魅力がある。また、音響エネルギーが概して、軟部組織を通して十分に浸透するので、および特に超音波エネルギーが、比較的短い波長であることに起因してほんの数ミリメートルの（例えば、１メガヘルツ（１ＭＨｚ）で１．５ミリメートル（ｍｍ）ほど小さい）断面を有する焦点領域に向かって集束され得るので、集束超音波は魅力的であり得る。したがって、超音波エネルギーは、周囲の健常組織を有意に損傷することなく、組織を除去するために小さい標的に集束され得る。
【０００６】
超音波エネルギーを所望の標的に集束させるために、多数のトランデューサ要素を有する圧電トランデューサに駆動信号が送信されることにより、建設的干渉が「焦点領域」において生じる。焦点領域において、壊死が生じるまで組織を加熱するために、あるいは、組織が破壊されるまでその構造を機械的に崩壊させるために、十分な音響エネルギーが送達されてもよい。好ましくは、焦点領域の外側の音響エネルギーが通過する経路に沿った組織（「通過領域」）は、仮にあったとしても、低侵襲的にのみ加熱され、それにより、焦点領域の外側の組織の損傷を最小限に抑える。
【０００７】
脳卒中は、米国における死亡原因の第３位であり、成人障害の主要原因である。概して、脳卒中は、虚血性または出血性のいずれかに分類され得る。虚血性脳卒中では、血流の閉塞が脳内血管における血塊に起因する一方で、出血性脳卒中は、破裂血管によって引き起こされる。脳卒中患者を治療するための超音波支援によるｔＰＡアプローチの安全性および有効性を評価するために、いくつかの臨床試験が開始された。しかしながら、これらの試験は、標的範囲の外側で引き起こされた出血に関連する有害事象に起因して、概して、不成功に終わった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、周囲組織に悪影響を及ぼさず、時宜に即して付与され得る態様で血塊を治療するために、音響エネルギーを効果的に集束させるシステムおよび方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、非侵襲的な集束血塊溶解を促進する手技およびシステムを提供する。概して、この技術は、即時フィードバックが操作者または自動制御システムに提供されるような閉ループアプローチを使用する。適用が隣接する組織に害を及ぼすことなく、血塊が（一般的には、液化を介して）より小さくなるように、超音波エネルギーを血塊に方向付ける。超音波の印加中、閉塞血管の近傍の血流が監視されるか、または出血性脳卒中の場合、血塊の液化が監視される。例えば、一部の実施形態において、血塊の周囲の範囲の画像が撮影され、影響を受けた血管の中および／もしくは周囲の血流、または出血の含有量（すなわち、固体対液体）のリアルタイム表示を提供するために操作者に示される。監視に基づいて、全体の圧力、エネルギーを増加または減少させ、音響ビームの時間または空間特性（すなわち、オン／オフタイミング、位置）を変化させることによって治療レジメンの変更が管理され得る。例えば、血塊に伝達されるエネルギーは、増加もしくは減少させられ得、および／または超音波トランデューサの焦点は、個々のトランデューサ要素の種々の操作パラメータを修正することによって調整され得る。他の実施形態では、制御は自動化される。すなわち、制御装置が測定された血流（およびその変化）、ならびに／または出血の含有量に応答し、それに応じて、超音波エネルギーの強度、圧力、および／または方向を変更する。結果として、脳卒中および他の血塊関連疾患の患者は、非侵襲的な時宜を得た方法で治療され得る。
【００１０】
第１の側面では、血管内の血塊または出血に音響エネルギーを送達するシステムは、高密度焦点式超音波位相配列トランデューサと、超音波エネルギーが血管に方向付けられる際に、血管の近傍の血流を監視するための手段（磁気共鳴画像、コンピュータ断層画像、および／または超音波画像を提供する視覚的表示等）と、トランデューサを操作し、監視された血流に基づいてトランデューサ動作を調整する制御装置とを含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、該システムはまた、監視された血流に基づいて、補正係数を生成するためのプロセッサを含み、制御装置は、補正係数を実装することによってプロセッサに応答する（また、それに基づいて音響エネルギーの印加を調整する）。また、補正係数に応じてトランデューサ要素を駆動するために、ビーム形成装置が使用されてもよい。ある特定の場合において、制御装置はまた、操作者が補正係数を手動で無効にすることも可能にする。位相配列トランデューサは、多数のトランデューサ要素を含んでもよく、それらのそれぞれは、他とは無関係に超音波エネルギーを送達することができる。画像は、一部の場合において、血塊の周囲の血管におけるある特定の場合に、血塊を含有する特定の血管内の血流および／または酸素レベルの表示を提供してもよい。他の場合においては、血流を監視するために使用される画像の焦点品質は、１つ以上の調整を決定するために使用されてもよい。
【００１２】
補正係数は、各トランデューサ要素（またはトランデューサ要素の群）に対する位相補正係数を含んでもよい。そのような場合、制御装置はまた、補正係数に基づいて、トランデューサ要素に提供される励起信号を調整するための位相調整器を含んでもよい。制御装置は、振幅および／または位相の補正係数に基づいて、それぞれのトランデューサ要素に提供される励起信号を増幅するための、位相調整器に連結される増幅器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサは、血塊溶解を実施するために最適化される一連の治療パラメータを含む音響伝達法を構築する。そのような場合、補正係数は、治療パラメータに影響を与え、それによって血塊への超音波エネルギーの送達を調整する。
【００１３】
本発明の別の側面では、血管内の血塊を治療するためのシステムは、集束超音波エネルギートランデューサと、エネルギーが血塊に送達される際に血管の液体含有量を監視する手段（例えば、視覚的表示を使用して、操作者によって）と、監視された液体含有量に基づいてトランデューサ動作を調整するための制御装置とを含む。
【００１４】
場合によっては、該システムはまた、液化情報に基づいて補正係数を生成するためのプロセッサを含む。そのような場合、制御装置は、プロセッサに応答し、補正係数を実装し、それによって血塊への音響エネルギーの印加に影響を与える。
【００１５】
本発明の別の側面では、血管内の血塊を治療するための方法は、集束超音波位相配列トランデューサを使用して、血管に集束超音波エネルギーを印加するステップと、血管に近接した血流を監視するステップと、監視された血流に基づいて、トランデューサ動作を調整するステップを含む、トランデューサを操作するステップとを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、該方法はまた、超音波エネルギーの印加中に、血管の後続の画像（例えば、磁気共鳴画像、コンピュータ断層画像、および／または超音波画像）を取得するステップと、トランデューサ配列を備えるトランデューサ要素に対して、画像に基づいて、補正係数を生成するステップとを含む。場合によっては、血流を監視するために使用される画像の焦点品質はまた、補正係数を決定するか、または補正係数に影響を与えるために使用されてもよい。
【００１７】
次いで、補正係数は、トランデューサ要素からの音響エネルギーを血塊に集束させるように、補正係数に基づいて励起信号を作成するために使用される。いくつかの実装例において、上記の技術は、血塊が実質的に液化されるまで繰り返されてもよい。補正係数は、各トランデューサ要素（またはトランデューサ要素の群）に対する位相補正係数を含んでもよい。そのような場合、励起信号は、補正係数に基づいて調整されてもよく、振幅補正係数に基づいて、それぞれのトランデューサ要素に提供される前に、さらに増幅されてもよい。いくつかの実施形態では、血塊溶解を実施するために最適化される一連の治療パラメータを含む音響伝達法が提供されてもよい。そのような場合、補正係数は、治療パラメータに影響を与え、それにより、血塊への超音波エネルギーの送達を調整する。
【００１８】
別の側面では、血管内の血塊を治療するための方法は、集束超音波位相配列トランデューサを使用して、血管に集束超音波エネルギーを印加するステップと、血管の近傍の血塊の液体含有量を監視するステップと、監視された液体含有量に基づいてトランデューサ操作を調整するステップを含む、トランデューサを操作するステップとを含む。
【００１９】
場合によっては、血塊の液体含有量を監視するために、画像が使用されてもよく、画像内に提供されるような液化情報に基づいて補正係数が決定されてもよい。
【００２０】
本明細書に開示される本発明の上記および他の目的、特徴、および利点、ならびに本発明自体は、添付の図面と併せて読まれる場合、以下の発明を実施するための形態および特許請求の範囲から、さらに十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
図面において、同様の参照文字は、概して、異なる図にわたって同一の部分を指す。また、図面は、必ずしも縮尺通りではなく、むしろ、概して、本発明の原理を例示することに重点が置かれる。
【図１】図１は、本発明の種々の実施形態に従う超音波治療の生理学的効果を監視するためのシステムを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の種々の実施形態に従う超音波療法を実行するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に従い、図１を参照すると、脳卒中および／または頭蓋内血塊Ｃを患っている患者Ｐを迅速に治療するシステムは、高密度焦点式超音波位相配列トランデューサ１０５（１つ以上のドライバ１１０により駆動される）と、制御装置１２０と、血塊Ｃに関連した臨床的パラメータを監視する１つ以上の撮像装置１３０とを含む。パラメータは、撮像装置１３０を介して検出可能であり、血塊Ｃの好結果の液化を監視するために使用され得る。そのようなパラメータの例としては、治療される血管の近傍の血流および／または液化血塊Ｃの液化が挙げられる。種々の実装において、システムはまた、プロセッサ１４０とディスプレイ１５０とを含んでもよい。選択的に、システムはまた、タッチスクリーン、キーボード、および／またはマウス等のユーザインターフェース１６０を含んでもよい。好ましくは、システムは、頭蓋骨または他の解剖学的領域内の組織に、１０キロヘルツ（０．０１ＭＨｚ）〜１０メガヘルツ（１０ＭＨｚ）の間の超音波エネルギーを送達するように構成される。そのようなシステムは、血塊に音響エネルギーを送達することによって、患者の血管内に詰まった血塊または血管の外側の血塊（破裂血管により生成される）を治療するために使用され得る。場合によっては、血塊は、患者の頭蓋の中の血管を部分的もしくは完全に閉塞させるか、または出血性血塊の場合、頭蓋内圧をかけて脳卒中等の命にかかわる状態を引き起こし得る。超音波エネルギーの送達中、影響を受けた血管の中および／または周囲の血流（ならびに他の臨床的パラメータ）は、監視され、それに基づいて１つ以上の治療パラメータに調整が行われる。調整は、自動または手動であってもよい。血塊周囲の患者の生体構造の種々の画像がディスプレイ上で視認されてもよく、画像の自動分析またはヒトによる分析に基づいて、調整が行われる。
【００２３】
トランデューサ１０５は、「ｎ」個（ここで、ｎ＞１）のトランデューサ要素を含んでもよく、それにより、多要素トランデューサ配列を提供する。トランデューサ１０５は、頭蓋血塊を治療するために使用される場合、頭蓋骨等の患者の生体構造の形状に適合する可撓性または半剛性の基部またはパネルを含んでもよい。トランデューサ１０５は、トランデューサが頭蓋骨の一部の上または近傍に配置され得るように、予め湾曲していてもよい（例えば、球状または他の凹形状に付勢される）。あるいは、トランデューサ１０５は、平面、放物線状、または例えば、円形、楕円形等の任意の他の好適な形状であってもよい。
【００２４】
好適なＨＩＦＵ位相配列トランデューサは、当該技術分野において公知である。例えば、「Ｔｉｓｓｕｅ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｔｈｅｒａｐｙ」と題する同時係属、共同所有の米国特許出願第１０／３２８，５８４号を参照されたい。
【００２５】
該システムは、血塊Ｃの周囲の範囲を含む、患者Ｐの内部構造の画像を取得、処理、および提示してもよい。例えば、画像は、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）デバイス、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）デバイス、または超音波画像デバイスを使用して撮影されてもよい。プロセッサ１４０によって処理され、ディスプレイ１５０上に提示される画像は、血塊が詰まった特定の血管内、もしくは、場合によっては、血塊の周囲の血管の中のいずれかの、血塊Ｃの周囲の組織の血流および／または液化の状態、または血塊Ｃの周囲もしくは出血性血塊内の潅流の一般的測定値を示す。超音波エネルギーが血塊に印加される際に、操作者は、リアルタイムまたは疑似リアルタイム（例えば、５秒未満の遅延）で画像を視認し、そのため、血塊に対する超音波の効果および結果として得られる血流または潅流の改善を見ることが可能となる。リフローまたは液化の効果もまた、直接的に、または他の生体撮像パラメータによって評価されてもよい。
【００２６】
観察および／または検出された出血の血流または液体含有量に基づいて、プロセッサ１４０は、トランデューサ１０５を駆動する信号に適用される補正係数を生成してもよい。プロセッサ１４０は、例えば、画像を自動的に分析し、画像から血流または液体含有量を評価すること（および、いくつかの実施形態では、対象となる組織特徴を識別すること）により、補正係数を決定してもよい。補正係数の決定を容易にするために、十分な情報が画像（または他の監視様式）によって提供される。あるいは、ユーザは、画像を手動で解析し、血流または液体含有量を観察し、組織特徴を識別してもよく、または自動解析および手動解析の組み合わせが使用されてもよい。場合によっては、補正係数に影響を与えるために、画像自体の焦点品質が決定および使用されてもよい。例えば、特定の画像が品質不良であることが既知である場合、補正係数へのその寄与は、軽く重み付けされてもよい。
【００２７】
プロセッサ１４０は、例えば、操作者による入力として命令を受信してもよく、または、場合によっては、例えば、画像に基づいて、血流、潅流（もしくはその不足）、および／または液体含有量の増加を自動的に認識してもよい。補正係数は、ＨＩＦＵエネルギーの印加を管理する治療パラメータに適用され得、それにより、後続の超音波印加に影響を与える。いくつかの実装において、プロセッサ１４０は、それぞれのセットにおいて連結される多くの増幅器および／または移相器を含む。増幅器は、例えば、個々に増幅器およびそれぞれのトランデューサ要素を接続してもよい、同軸ケーブルまたは他の接続部を介して、トランデューサ要素１０５に増幅された励起信号を提供する。
【００２８】
その他の効果の中で、補正係数は、「焦点領域」（音響エネルギーが集束される空間の領域）がｚ軸（すなわち、トランデューサの伝達面から頭蓋骨の中へと直角に延在する軸）およびｘまたはｙ軸に沿って移動させられ得るように、トランデューサ要素により伝達される音響エネルギーが、操作されることを可能にする。操作に関連する各位相シフト係数の構成要素は、既知の技術を使用して、例えば、体内の平均音速（場合によっては、異なる組織型に対して調整される）および各トランデューサ要素から対象となる標的部位（組織領域内の目的とする焦点領域）までの距離を使用して、計算されてもよい。
【００２９】
さらに、頭蓋の用途において、補正係数はまた、音響エネルギーが頭蓋骨を通過する際に生じる、各トランデューサ要素によって伝達される超音波エネルギーの位相歪みを補償してもよい。位相歪みに関連する各補正係数の成分は、頭蓋骨、皮膚／頭蓋骨の接触面、硬膜／頭蓋骨の接触面によって、頭蓋骨の厚さもしくは密度の変動によって、および／または頭蓋骨の中の空気で満たされた、もしくは液体で満たされた嚢等の構造的考慮によって導入される摂動および歪みを補償してもよい。位相シフト係数を構成する２つの成分、すなわち、操作成分および位相歪み成分は、超音波エネルギーを所望の位置に集束させるために、それぞれのチャネルに対する複合位相シフト係数を決定するために合計される。
【００３０】
場合によっては、プロセッサ１４０または操作者はまた、超音波エネルギーのシャープな焦点（例えば、５ｍｍ未満）を作成する種々の治療パラメータ（例えば、圧力、時間的構造、周波数、エネルギー等）を記載する初期治療法を構築し、それによって、標的化された態様において血塊溶解を促進してもよい。そのような場合、治療中に決定される補正係数がリアルタイムで治療法に適用されてもよい。
【００３１】
位相シフト係数は、場合によっては、制御装置１２０および撮像装置１３０に連結され得るプロセッサ１４０ならびに／またはシステムイメージおよびディスプレイコンピュータによって決定されてもよい。あるいは、制御装置１２０自体が、別個のコンピュータを必要とする代わりに、補正係数を決定するための全ての必要なハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアモジュールを含んでもよい。システムは、１つ以上のソフトウェアモジュール、ハードウェアコンポーネント、ファームウェア、ハードワイヤリング、またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。例えば、プロセッサは、位相シフト係数を生成するためのソフトウェアによってプログラムされる汎用または専用のデジタルデータプロセッサであってもよく、位相シフト係数は、ディスプレイ上に示される画像に基づいて、移相器への後続の転送のための制御装置に、または直接的に移相器に転送されてもよい。
【００３２】
経頭蓋血塊を治療するために高密度超音波を使用するシステムを提供することに加えて、本発明の種々の実施形態が以下に記載され、図２に示されるようなシステムを使用して脳卒中患者を治療する方法を提供する。
【００３３】
初回検査時に、患者の脳内の血塊範囲の１つ以上の画像を取得する（ステップ２０５）ために、撮像装置が使用される。上記に説明されるように、撮像装置は、ＭＲＩデバイス、ＣＴデバイス、もしくは超音波デバイス、または画像の組み合わせ／融合等の種々の撮像デバイスのいずれかであってもよい。
【００３４】
画像を表すデータが、プロセッサに転送され（ステップ２１０）、ディスプレイ上に示される（ステップ２１５）。患者が脳卒中の治療を受けている実行例において、画像データの転送は、迅速に治療を提供するために患者から画像を取得した直後に生じてもよい。転送は、自動的に完了してもよく、または医師もしくは他の操作者からの命令に従ってのみ生じてもよい。
【００３５】
画像データに基づいて、血塊の治療に対して、補正係数および他の考えられる調整が決定されてもよい（ステップ２２０）。上記のように、補正係数は、音響エネルギーがそれぞれの分割された組織領域における異なる組織型を通過する際に引き起こされる異なる音速を考慮してもよい。さらに、またはあるいは、補正係数は、以下にさらに説明するように、頭蓋骨によって、または分割された組織領域の境界において生成される異常を考慮してもよい。
【００３６】
結果として得られる補正係数、例えば、位相シフト係数および／または振幅係数は、特定の治療過程を補助するために、好ましくは、音響エネルギーを血塊に集束させるために使用されてもよい。いったん決定されると、補正係数は、制御装置に提供され得、制御装置は、励起信号（ステップ２２５）をトランデューサ配列に提供する。集束超音波システムは、超音波治療の適用（ステップ２３０）のために、励起または駆動信号をトランデューサに送達するビーム形成装置または信号調整装置を補正係数に基づいて制御するために、補正係数を使用する。例えば、１つ以上の基本信号が、信号調整装置に供給され、複数のチャネルに、好ましくは、それぞれのトランデューサ要素またはトランデューサ配列のトランデューサ要素分類に対応する、個々のチャネルに分割されてもよい。それぞれのチャネルに対する信号位相は、制御装置によって受信される位相補正係数に応じて、信号調整装置によって調整されてもよい。例えば、位相は、異なる組織型を通過する、および／または１つ以上の組織の境界に遭遇する、それぞれのトランデューサ要素からの音響エネルギーを補償するように調整されてもよい。１つの特定の場合において、振幅調整は、既知の、もしくは計算された頭蓋温度を補うように、または所望の頭蓋温度を生成するように行われてもよい。そのようなアプローチは、例えば、音響生体熱シミュレーションに基づいて、または実際の頭蓋温度測定に基づいて、推測的に実行されてもよい。場合によっては、該システムは、頭蓋骨上の均等な温度分布を推測してもよい。
【００３７】
これは、当業者に公知のように、音響エネルギーを特定の位置に、もしくは特定の形状で集束させるか、またはトランデューサ要素変動を補償するために、他の位相調整に加えられてもよい。位相調整された信号は、例えば、励起信号を増幅し得る増幅器によって、振幅補正係数に基づいて増幅されてもよい。あるいは、それぞれのチャネルに対する信号は、それらが位相調整される前に増幅されてもよい。
【００３８】
増幅および位相調整された励起信号は、それぞれのトランデューサ要素を駆動するために、トランデューサに送達されてもよい。トランデューサ要素は、励起信号を、トランデューサのそれぞれのトランデューサ要素から頭蓋骨等の任意の介在組織および／または骨を通して脳（またはその全体領域）の内側の血塊または出血を含有する血管に送信される音響エネルギーに変換する。
【００３９】
治療中、治療の進行状況を監視するために、基準画像データを取得するために使用される撮像装置と同一または異なる撮像装置を使用して、追加の画像が取得されてもよい（ステップ２３５）。例えば、画像は、プロセッサに転送される、および／またはリアルタイムもしくはほぼリアルタイムの監視のためにディスプレイ上に表示されてもよい。いくつかの実装において、治療中に取得される画像は、例えば、血管内の血流が改善されているか、または出血が液化されているかを決定するために、すでに取得されている基準画像と比較され得る。この比較は、操作者によって、または血塊を通る流量もしくは血塊の液体含有量を認識するように構成される画像解析ソフトウェアを使用して自動的に行われてもよい。必要に応じて、治療パラメータは、組織領域に送達されるエネルギーを修正し、例えば、監視された血流または液体含有量を増加させるために配備する際の事象を反映するように、例えば、さらなる振幅および／または位相補正係数を提供することによって調整されてもよい。それにより、治療は、治療がどのように血塊および／または血塊の周囲の治療領域の生理学的特性に影響を与えるのかを考慮する制御された閉ループ方法で提供される。
【００４０】
別の方式の実装例において、位相設定は、焦点の品質に基づいて調整される。焦点品質は、通常のイメージング、または、場合によっては、音響放射力イメージング等の焦点品質を評価するために適合される独特のイメージング方式を使用して、感知されてもよい。これらの実装例において、位相は、位相設定を定義する最適焦点を識別するために振動する。
【００４１】
本発明が、特定の実施形態を参照して具体的に示され、記載されてきたが、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細において種々の変更がなされ得ることは、当業者に理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、故に、特許請求の範囲の同等物の意味および範囲内に入る全ての変化が包含されるように意図される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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