(57)【要約】  超音波療法システムを使用した、前立腺疾患の治療などの組織の治療のためのシステム及び方法。超音波アプリケータ(100)は、少なくとも１つのトランスデューサー素子(102)を含む。超音波ビームのステアリング及び焦点合わせは、少なくとも１つの可変焦点レンズを使用し、それは、可変焦点レンズの焦点が、電圧信号によって制御されるように、各トランスデューサー素子に付着された流体焦点レンズであってもよい。治療コントローラー(122)は、イメージング手段(124)から入力を受け取り、可変焦点レンズ(10)に印加された電圧を制御する。その治療コントローラーは、そのイメージング手段によって少なくとも部分的に決定されるレンズ電圧信号を制御し、そのトランスデューサー素子によって放射される超音波治療ビーム(26)を方向付ける。その療法ビームの微細調整は、直腸壁及び神経束などの重要な組織への損傷を防ぐ一方で、様々な前立腺のサイズ及び形状に対して療法を送達するために、なし遂げられる。
2012504011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織へ超音波療法を送達するためのシステムであり：
少なくとも1つのトランスデューサー素子を含む超音波アプリケータ；
前記トランスデューサー素子の各々に付着された可変焦点レンズであり、該可変焦点レンズの焦点は、電圧信号によって制御される、可変焦点レンズ；
治療されるべき組織の画像を取得するためのイメージング手段；
前記超音波アプリケータを、回転方向及び軸方向のうち少なくとも１つにおいて動かすことが可能な動作コントローラー；及び
前記イメージング手段から入力を受け取り、前記可変焦点レンズに印加された電圧を制御する治療コントローラー；
を含み、前記治療コントローラーは、前記イメージング手段からの入力によって少なくとも部分的に決定される前記のレンズ電圧信号を制御し、前記少なくとも１つのトランスデューサー素子によって放射される超音波治療ビームを方向付ける働きをする、システム。
【請求項２】
前記可変焦点レンズは、前記素子に付着された流体焦点レンズである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流体焦点レンズは、トランスデューサー素子において配置されている複数の流体焦点レンズ素子を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
複数のトランスデューサー素子が、前記超音波アプリケータに備えられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
可変焦点レンズが、複数のトランスデューサー素子を覆うように配置されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数のトランスデューサー素子が、細長い超音波アプリケータに沿って軸方向に配置されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記イメージング手段は、前治療企画画像及び治療中のフィードバック画像のうち少なくとも１つを供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記イメージング手段は、前記少なくとも１つのトランスデューサー素子によって放射された断続的な超音波イメージングビーム、直腸内又は膣内超音波イメージングシステム、外部トランスデューサーを有する超音波イメージングシステム、MRI温度測定を実施する機能を持つ又は持たない磁気共鳴イメージングシステム、PETイメージングシステム、CTイメージングシステム、造影イメージングシステム、熱監視システム、及び組織弾性監視システム及びそれらの組み合わせで構成されるグループから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記治療コントローラーは、前記イメージング手段からの入力によって少なくとも部分的に決定される、前記少なくとも１つのトランスデューサー素子への駆動信号をさらに制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記治療コントローラーは、前記アプリケータの動作を制御するために前記動作コントローラーをさらに制御する、請求項1に記載のシステム。
【請求項１１】
オペレータが前記イメージング手段からの画像を可視化し、前記治療コントローラーのアクションを修正することを可能にするユーザー・インターフェースをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
前記超音波アプリケータは、経尿道的にアクセスされる治療に対して構成されている、請求項1に記載のシステム。
【請求項１３】
組織を治療する方法であり：
1つ又はそれ以上の超音波トランスデューサー素子を持つ超音波アプリケータを、対象の組織の近くに配置するステップ；
該超音波トランスデューサー素子のうち少なくとも1つを駆動信号で励起するステップ；
イメージング手段によって治療の効果を監視するステップ；
前記超音波トランスデューサー素子のうち少なくとも1つの焦点を、前記イメージング手段からの情報に基づいて、前記超音波トランスデューサー素子に付着された可変焦点レンズに印加される電圧を調整することによって制御するステップ；及び
前記超音波アプリケータを、前記組織の実質的に異なる領域で療法を取り扱うように動かす又は回転させるステップ；
を含む、方法。
【請求項１４】
前記可変焦点レンズは流体焦点レンズである、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記超音波トランスデューサー素子における前記可変焦点レンズの焦点の制御及び前記超音波アプリケータの動作又は回転は、治療が監視される時に前記イメージング手段から受け取られる情報に基づいている、請求項13に記載の方法。
【請求項１６】
治療の前に、治療されるべき組織の企画画像を取得するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１７】
前記イメージング手段は、超音波画像、造影超音波画像、磁気共鳴画像、磁気共鳴熱画像、PET画像、CT画像、熱監視画像、及び組織弾性監視画像、及びそれらの任意の組み合わせのうち少なくとも1つを供給する、請求項13に記載の方法。
【請求項１８】
前記イメージング手段からの情報に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサー素子への前記駆動信号を制御するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１９】
オペレータが、前記イメージング手段からの画像を可視化し、前記可変焦点レンズに印加された電圧を制御する治療コントローラーのアクションを修正することを可能にするユーザー・インターフェースを供給するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
【請求項２０】
前記治療コントローラーは、オペレータによる修正が可能である、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサーへの前記駆動信号をさらに制御する、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、治療的技術に関し、詳しくは、超音波療法治療用の、最も詳しくは、前立腺治療用のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前立腺癌は、世界中の疾病率及び死亡率の主な要因の１つである。米国癌協会（ACS）によると、2007年において、220,000件と見積もられた前立腺癌の新しいケースがあり、それは、米国男性において非メラノーマ皮膚癌に次いで2番目に頻繁に診断される癌である。また、米国において、2007年には、27,000人の男性がこの疾患で死亡すると見積もられている。前立腺癌は、純粋に西洋諸国における疾患ではなく、世界中で最も診断される５つの癌のうちの１つである。良性の前立腺肥大症（BPH）、又は、前立腺肥大は、もう１つの前立腺疾患であり、泌尿生殖器症状によって特徴付けられる。調査は、50代の男性の全ての50%及び90代の男性の全ての90%が、BPHのいくらかの病理学的証拠を見せることを示している。
【０００３】
前立腺癌及びBPHの両方の高い発生率は、これらの疾患の治療へのさらなる調査を促している。前立腺癌に対して現在認められている治療は、前立腺全摘出術、外照射療法、小線源療法、凍結療法、ホルモン療法、及び化学療法を含む。これらの療法の全ては、それらの侵襲的特徴、非特異的治療、電離放射線の使用、又は手術の間に限局した癌を、識別し対象にすることができないことのいずれか一方による関連の副作用を有する。さらに、現在の療法に関連する副作用（失禁、インポテンス、腸管障害）は、それらの使用を制限する。現在の前立腺癌療法の多くの弱点は、例えば、高密度焦点式超音波（HIFU）などの治療的超音波によって、特に画像ガイダンスで提示される、前立腺に対するHIFUは、最小限に侵襲的であり、その前立腺内の如何なる箇所においても非電離切除治療を提供する。それは、画像ガイダンスと組み合わせた場合、その前立腺内及び周辺において特異的に識別された局限した癌部位に対するリアルタイムの療法ガイダンスを可能にする。さらに、それは、放射線に対するアジュバント（adjuvant）療法として使用することができ、また、その前立腺へ新たな医薬品の送達を局限するために使用することができる。
【０００４】
前立腺の超音波切断に対する現在のアプローチは、欧州及び世界の数国において承認されている経直腸的装置を含む（Rewcastle、2006年）。これらの装置の限度は、長い治療期間（3時間から4時間よりも長い）、大きい前立腺（製造者によって、2.5cm又は4cmよりも大きい前後距離を有するもの）を治療することができないこと、及び60%まで高いインポテンス率（それでもまだ90%と報告する代替の技術よりも低い）などを含む。これらの装置で治療される全体の前立腺体積は、40cc未満である必要があり、多くの場合、そのサイズの事前の縮小が、ホルモン療法又はTURP（前立腺の経尿道的切除）の使用を通してなされる。他の限度は、療法的超音波が、前立腺に到達する前に直腸壁によって曲げられること及びその直腸壁の近接場加熱の可能性である。
【０００５】
上記の問題を克服するために、経尿道的超音波応用が提案されており、それにおいて、単一素子トランスデューサーが、尿道の中へ挿入されて、その前の領域に高周波の音波を当て、時々それは断面全体を取り扱うために回転される。経尿道的設計は、組織に介入する効果無しで前立腺への直接的な音響アクセスを供給することから、有利である。実際には、いくつかのトランスデューサーが、その3次元体積を取り扱うために、尿道軸に沿って置かれる。
【０００６】
現在、尿道における空間限度によって、経尿道的トランスデューサーは、1つ又は2、3個だけの単一素子トランスデューサーを使用する。これは、前立腺における特定の領域を的にするために、ビームのステアリング（steering）又は焦点合わせを調節することを不可能にする。それは、通常、複数の素子（通常、従来型の超音波イメージングアレイにおいて128素子まで）を使用した電子的焦点合わせでされるからである。ビームステアリングの不足は、前立腺において腫瘍領域を標的にする間に、神経束などの損傷に敏感な組織を回避することを難しくする。機械的回転が、そのビームを前立腺における異なる領域へその断面に沿って動かすように使用され、並進は、そのビームを前立腺の軸に沿って動かすように使用することができる一方、機械的動作は、超音波伝播の次元（軸方向）に沿って尿道から前立腺カプセルまでそのビームを動かすことはできない。
【０００７】
従って、現在製造されている単一素子療法トランスデューサーは、レンズ上に固定された焦点を導くために、平坦面又は曲面／機械的レンズ（凹型又は凸型）の何れか一方を有する。
【０００８】
流体フォーカス（Fluid  Focus）技術は、光が、特定の屈折率を持つ流体で充填された空洞の物理的境界線（すなわち、メニスカス）における変化を通して焦点合わせされることを可能にする目的で、特許文献１及び特許文献2に記載されている解決策である。空洞内の流体が導電性電極を通した電圧の印加によって動かされるエレクトロ・ウェッティング（electrowetting）として知られるプロセスは、その流体の表面の動作を達成する。この表面トポロジーにおける変化は、光を、焦点合わせが生じるように、進行路を変更するような方法で屈折させることを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際特許出願公開2003／069380号パンフレット
【特許文献２】国際特許出願公開2005／122139号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
超音波は、流体媒体において伝播する；実際には、人体は、圧縮波以外の高周波超音波を支持することが不可能な流体としてしばしば見なされる。この意味で、それらの波は、バルク組織における伝播の超音波速度における差異によるが、界面における音波の速度の突然の変化にもよる歪曲に敏感である。この特性が、本発明において使用されるものであり、それは、流体間の界面の形状を変えることによって、超音波伝播の焦点位置及び方向を制御することができるように、異なる音波速度を有する２つの流体を持つ調節可能な流体レンズ（流体焦点レンズなど）を使用する機能を必要とする。
【００１１】
本概要は、本発明の性質及び内容を簡潔に示す本発明の概要を必要とする37  C.F.R.（米国特許法施行規則）§1.37に従う。それは、請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されないという理解の下で提出されている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
模範的な実施例の１つの態様に従って、超音波療法を組織へと送達（deliver）するシステムが記載される。そのシステムは、少なくとも１つのトランスデューサー素子を含む超音波アプリケータを含む。少なくとも１つの可変焦点レンズが、そのトランスデューサー素子に付着され、その可変焦点レンズの焦点は、電圧信号によって制御される。イメージング手段が、治療されるべき組織の画像を取得するために含まれる。超音波アプリケータを回転方向及び軸方向のうち少なくとも１つにおいて動かすことが出来る動作コントローラーもまた、イメージング手段から入力を受け取り、その可変焦点レンズに印加される電圧を制御する治療コントローラーと一緒に供給される。その治療コントローラーは、イメージング手段からの入力によって少なくとも部分的に決定されるレンズ電圧信号を制御し、その少なくとも１つの治療素子によって放射される超音波治療ビームを方向付けるように働く。
【００１３】
本発明において、流体焦点レンズが望ましくは使用され、それは、単一又は2、3の素子トランスデューサーにおいて軸方向、横方向又は高さの焦点を制御するように、走査手順の間にそのトランスデューサー焦点における調整を可能にする。その超音波アプリケータは、経尿道的にアクセスされる治療（例えば、前立腺の）に対して構成されてよく、可変焦点レンズは、療法トランスデューサーが、療法ビームをその前立腺の中へさらに深く方向付け、そのトランスデューサーを新しい領域へ回転することが必要となる前に、さらなる方向に沿って（スパン（span）療法角度ビームを横方向及び高さ方向に）送達することを可能にする。従って、療法送達（delivery）の正確さを増やし、療法時間を低減する。
【００１４】
本発明は、また、直腸壁及び神経束などの重要な組織への損傷を防ぐ一方、様々な前立腺サイズ及び形状に対して療法を送達するための、療法ビームの微細調整を可能にする。同じ素子が、速度の遅い、保守的な治療（例えば、後部側へ向けて）に対する発散ビーム、及びより高速及び／又はより深い治療（たとえば、前方側へ向けて）に対する集束ビームの療法を制し得するために使用することができる。
【００１５】
１つの配置において、流体焦点レンズは、トランスデューサー素子に配置された複数の流体焦点レンズ素子を含んでもよい。望ましい配置において、複数のトランスデューサー素子が、超音波アプリケータにおいて供給されてもよい。その複数のトランスデューサー素子は、望ましくは、細長い超音波アプリケータに沿って軸方向に配置される。いくつかの配置において、単一の可変焦点レンズが、隣り合っている素子などの複数のトランスデューサー素子を覆うように使用されてもよい。いくつかの配置は、トランスデューサー素子及び可変焦点レンズの組み合わせを、単一のアプリケータに含んでもよく、例えば、そのいくつかのトランスデューサー素子は、2つ又はそれ以上のトランスデューサー素子を覆う複数の流体焦点レンズ素子で作られた可変焦点レンズを有してもよい。レンズ及び素子の正確な配置は、望ましい応用に適合するように選択され、変更されることが可能である。
【００１６】
イメージング手段は、少なくとも１つの前治療企画画像及びフィードバック画像のうち少なくとも１つを治療の間に供給することができる。そのイメージング手段は、如何なる適切なイメージング手段であってもよい。例えば、そのイメージング手段は、以下の1つ又はそれ以上であってもよい：上記の少なくとも１つのトランスデューサー素子によって放射される断続的超音波イメージングビーム、直腸内又は膣内の超音波イメージングシステム、外部のトランスデューサーを有する超音波イメージングシステム、MRI温度測定を実施する機能を持つ又は持たない磁気共鳴イメージングシステム、PETイメージングシステム、CTイメージングシステム、造影イメージングシステム、熱的監視システム、及び／又は組織弾性監視システム、及びそれらの如何なる組み合わせであってもよい。
【００１７】
治療コントローラーは、さらに、イメージング手段からの入力によって少なくとも部分的に決定される少なくとも１つのトランスデューサー素子への駆動信号をさらに制御してもよい。ユーザー・インターフェースは、オペレータがそのイメージング手段からの画像を可視化し、その治療コントローラーのアクションを修正することを可能にするために供給されてもよい。
【００１８】
模範的な実施形態のもう１つの態様に従って、組織を治療する方法が記載され、それは、その対象の組織の近くの1つ又はそれ以上の超音波トランスデューサーを持つ超音波アプリケータを配置するステップを含む。その方法は、さらに、少なくとも１つの超音波トランスデューサー素子を駆動信号で励起するステップ及びイメージング手段によって治療の効果を監視するステップを含む。その超音波トランスデューサー素子の少なくとも１つの焦点は、超音波トランスデューサー素子に付着された可変焦点レンズに印加された電圧を、イメージング手段からの情報に基づいて調整することによって、制御することができる。その方法は、さらに、その組織における実質的に異なる領域で療法をカバーするために、その超音波アプリケータを動かす又は回転させるステップを含む。
【００１９】
望ましい配置において、可変焦点レンズは流体焦点レンズである。ビームの焦点を調整する機能は、様々な利点を有する。例えば、そのビームをステアリングする能力は、そのビームを治療平面から動かし、機械的並進の必要性無しにその素子の位置間でデッドスポットを防ぐことを可能にする。
【００２０】
当該方法は、治療の間に画像を監視するステップに加えて、さらに治療の前に、その治療されるべき組織の企画画像を取得するステップを含む。イメージング手段は、少なくとも１つの超音波画像、磁気共鳴画像、磁気共鳴温度測定画像、PET画像、CT画像、熱的監視画像、及び組織弾性監視画像、及びそれらの如何なる組み合わせも含む。
【００２１】
ユーザー・インターフェースは、オペレータ（operator）がそのイメージング手段からの画像を可視化することを可能にするため及び可変焦点レンズに印加される電圧を制御する治療コントローラーのアクションを修正するために備えられてもよい。超音波アプリケータの動作及び／又は回転は、治療コントローラーによって制御することができ、オペレータによって修正され得る。
【００２２】
当該方法は、また、少なくとも１つの超音波トランスデューサー素子への駆動信号を、イメージング手段からの情報に少なくとも部分的に基づいて制御し、その信号の振幅、周波数及び位相のうち少なくとも１つを制御するステップを含むこともできる。従って、そのビームの焦点及びそのビームの強度及び周波数が、同時に制御され得る。
【００２３】
本開示の上述の及び他の特徴及び利点は、当業者によって、以下の詳細な記載、図表及び添付の請求項から理解され、明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】横軸の断面における前立腺のMR画像である。
【図２】３つの異なる湾曲の場合における加熱量パターンにおける素子湾曲の効果を示す図であり、y軸は、超音波ビームの伝播方向である。
【図３ａ】流体焦点レンズで作られるレンズ形成のサブセットを示す図である。
【図３ｂ】流体焦点レンズで作られるレンズ形成のサブセットを示す図である。
【図３ｃ】流体焦点レンズで作られるレンズ形成のサブセットを示す図である。
【図３ｄ】流体焦点レンズで作られるレンズ形成のサブセットを示す図である。
【図４ａ】流体焦点レンズ技術を用いたステアリング機能の状況の例を示す図である。
【図４ｂ】流体焦点レンズ技術を用いたステアリング機能の状況の例を示す図である。
【図４ｃ】流体焦点レンズ技術を用いたステアリング機能の状況の例を示す図である。
【図４ｄ】流体焦点レンズ技術を用いたステアリング機能の状況の例を示す図である。
【図５ａ】ビーム開口を制御するための3つのレンズ（L1、L2、L3）の使用の例を示す図である。
【図５ｂ】ビーム開口を制御するための3つのレンズ（L1、L2、L3）の使用の例を示す図である。
【図６】本発明に従って、流体焦点レンズによって制御される素子を用いた超音波療法システムの概略図である。
【図７】臨床環境において、療法送達／フィードバックの実施形態を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示の模範的な実施形態は、人間の超音波療法に関して記載される。当業者にとって当然のことながら、本開示の模範的な実施形態は、他の種の超音波療法及び人間又は動物であろうとその体の他の部分に応用できる。本開示の模範的な実施形態の方法及びシステムの使用は、他の種類のアプリケータへの応用に対して適合することができる。
【実施例】
【００２６】
図表を参照すると、図1は、前立腺(1)及び直腸(2)の断面を示し、尿道(3)から前立腺の端（カプセル）までの距離が均一でないことが分かる。一般的に、尿道(3)から前端(4)までの距離は、ほぼ全ての癌が生じる後端(5)への距離よりも大きい（例えば、3cm）。その尿道‐前立腺カプセル距離が短いとき、内科医は、より速度が遅く、より保守的な治療を提供できる発散ビームを使用することを望んでもよい。他方では、その尿道‐前立腺カプセル距離が大きいとき、内科医は、療法ビームのより深い浸透を提供できる及び／又はトランスデューサーからさらに遠くの望ましい位置へ到達する、焦点が合わせられたビームを使用することを望むかもしれない。
【００２７】
図2は、上記の概念を説明するために、素子（4MHz  CWで送信する）の異なる素子湾曲に対する加熱量曲線のシミュレーションを示す。上の行は、-10mmの湾曲を持つ4×10mm（横×高さ）の素子からの加熱のケースを示し、それらは発散ビームをもたらす。その湾曲は、x方向（横方向）に沿っており、素子は、z方向に沿って（そのページの中へと、すなわち、高さ方向に）平坦である。真ん中の行は、同じサイズを持つが、異なる湾曲（すなわち、平坦）を持つ素子からの加熱量を示す。下の行は、同じサイズを持つが、＋10mmの湾曲を持つ素子からの加熱量を示し、それらは集束ビームをもたらす。異なる列は、異なる高周波音による分解の期間の効果を示す：30、60、又は90秒の期間であり、全てが、引き続き、追加の30秒の冷却段階を有する。発散ビームは、保守的及び低速度の治療（例えば、直腸壁又は神経束の近くの加熱量を慎重に監視する）が望まれる場合に有利であることが分かる。他方では、集束ビームが、より高速の治療に至ることから、より深い距離を治療する場合及び重要な組織（例えば、前立腺の後方側へ向かって）を損傷する心配の無い場合において有利であるかもしれない。
【００２８】
本発明の模範的な実施形態は、単一又は複数の流体フォーカス超音波レンズが上に配置された単一又は複数の素子の何れか一方である超音波トランスデューサーを使用する。それらのレンズは、一致するインピーダンスを持つが、異なる音速を持つ２つの流体で構成されてもよい。これは、その超音波ビームの方向を制御することを可能にする一方で、最大の前方伝播を可能にする。レンズ空洞における流体は、超音波信号の焦点合わせ及び屈折において柔軟性を最大にするように選択された音速を有する。流体レンズは、メニスカスの表面トポロジーの制御を可能にするように配置された2つ又はそれ以上の電極を組み入れ、それは、代わりに、超音波ビームの屈折の制御を可能にする。
【００２９】
図3a‐3dは、流体焦点レンズ10を使用するレンズ形成のサブセットを示す。電極11、12を通る電圧は、２つの流体（この場合、オイル14及び水16）の間の表面を変え、軸方向（伝播の方向）に沿って焦点を変える又はトランスデューサー18から放射された療法ビームのステアリングをする異なるレンズ構成を形成する。それらの流体は、２つの結合薄膜層20、22の間に配置され、流体が出て行くことを防ぐ。集束レンズ（図3aに示される）は、オイル14と水16（又はレンズに使用される他の流体）との間のメニスカス24が導電性の水16における電極11、12のアクションによって凸型形状を形成するように強いられる。同様に、オイルが凹型形状を形成するように強いられる場合、発散レンズが生成される（図3bに示される）。図3c及び3dに示されるように、ステアリング・レンズは、メニスカス24が、およそ三角形の構成に追い込まれる場合に形成され得る。
【００３０】
メニスカス24の湾曲は、素子の1つの次元に沿って又は2つの次元を交差して、電圧変化を導くために使用される電極対の数に依存して誘導され得る。従って、半球状、又は円筒形状のレンズが生成され得る。レンズの変化は、治療処置の間に（外部の制御システムによって制御される電圧変化を通して）リアルタイムで発生し、療法ビームの伝播の方向に沿った焦点制御及びその療法ビームのステアリングを可能にする。その療法ビームは、その結果、横方向の次元に沿ってのみでなく、高さ方向に沿ってステアリングされることも可能である。
【００３１】
図4a‐4dは、超音波療法ビーム26を使用した、流体焦点レンズを用いて可能なステアリング構成の例を示す。図4aに示されるようなステアリング・レンズは、そのビームを左、又は上／下へ高さの次元に沿ってステアリングすることができる。図4dに示されるようなステアリング・レンズは、ビームを右へステアリングできる。図4bに示されるような集束レンズを使用して、ビーム32は、点Aで軸方向において焦点合わせすることができ、一方、メニスカス24の凸型形状を変更することによって、そのビーム26の焦点は、図4cに示されるように、点Bに置き換えられ得る。流体レンズは、超音波療法ビーム26が放射される間にリアルタイムで変えることができ、従って、内科医が治療を望む前立腺の領域に到達するために、必要に応じてそのビームの焦点を変えることができる。
【００３２】
図5a及び5bは、ビーム26の開口を制御するための３つの流体焦点レンズL1、L2、L3の使用を描く。レンズL1、L2、L3は、単一のトランスデューサー18の上に隣り合わせて配置される。電極11、12の３つのセットを別々に制御することによって、システムは、図5aに示されるように全体の開口を使用する、又は図5bに示されるように、レンズL1を左ステアリング・レンズにし、レンズL3を右ステアリング・レンズにすることのいずれか一方によって、生成することができる。そのビーム・エネルギーのほぼ全ては、軸上のビーム26に対してより小さい開口を使用するために、レンズL2を通して焦点合わせすることができる。より低いエネルギーのビーム28、30は、軸上ビームから発散するレンズL1、L3から生成され、低エネルギーによって治療を妨害しない主要ビーム26よりも低いエネルギーを有する。
【００３３】
経尿道的超音波療法及び／又はイメージングシステムを使用した前立腺疾患を治療するためのシステムが、図6に示されている。超音波ビームのステアリング及び焦点合わせは、以前記載されたように、流体焦点レンズ技術を用いてされる。本発明は、直腸壁及び神経束などの重要な組織への損傷を防ぐ一方で、様々な前立腺のサイズ及び形状に対して療法を送達するために、超音波療法ビームの微細調整を可能にする。同じ素子が、低速及び保守的な治療（例えば、後方側へ向けて）に対する発散ビーム及び高速及び／又はより深い治療（例えば、前方側へ向けて）に対する集束ビームの療法を生成するために使用されてよい。
【００３４】
図6を参照すると、そのシステムは、複数の超音波トランスデューサー素子102を持つ超音波アプリケータ100を含んでもよく、それは、モーター104を使用して動作可能であってよい。例えば、８つの超音波トランスデューサー素子102が、アプリケータにおいて備えられるが、素子の数は可変だということが分かる。各トランスデューサー素子102は、流体焦点レンズ10（図6において別々に示されていない）で供給することができ、あるいは、例えば単一の流体焦点レンズ10は、2つ又はそれ以上のトランスデューサー素子102を覆うように備えられ、あるいは、他の配置においては、複数の流体焦点レンズ10を、単一のトランスデューサー素子102で使用することができる。アプリケータ100は、前立腺などの治療されるべき組織Tにおいて又はそれに隣り合わせて配置することができる。様々な制御素子が、アプリケータ100に接続されてもよく、トランスデューサー素子102を励起するための電源106、及び各素子102に付着した流体焦点レンズを制御するための電源108を含む。そのシステムは、また、モーター104を制御することによってアプリケータを動かす及び／又は回転させることが出来るモーター・ドライブ及び動作コントローラーを含むことができる。構成要素104、106及び108は、ケーブル112、114及び116によってそれぞれアプリケータに接続することができる。冷却水サプライ118もまた、水をトランスデューサー素子102に近くホース120を通して循環することができるように、任意に含まれてもよい。
【００３５】
治療コントローラー122が供給され、構成要素104、106、108、及び110のアクションを制御し、治療（例えば、超音波又はMRイメージング又は他の如何なる適切なイメージングシステム、又は熱的監視、又は治療に反応して組織における機械的な変化を評価する他の画像情報監視法を通して）を監視するための企画画像及び／又はフィードバック画像を取得するためのイメージング・サブシステム124からの入力を受け取る。その治療コントローラー122は、療法を前立腺へ送達するために、トランスデューサー素子への励起信号及び流体焦点レンズに印加される電圧を制御する。治療コントローラー122は、療法ビームを意図される的の位置に配置するために、アプリケータの動作を制御してもよい。治療コントローラー122は、内科医オペレータによって操作されるように、ユーザー・インターフェース126に接続されてもよい。
【００３６】
第1実施形態において、1つ又はそれ以上の流体フォーカスに基づいて素子102が、尿道の円周に沿って配置され、療法に使用される素子の1行を構成する。いくつかの行の素子は、アプリケータ100の軸に沿って配置することができ、例えば、8行の素子102を使用することができる。尿道は、通常、約6mmの直径を有し、行における素子の数は、それらの素子のサイズに依存する。さらに、注目すべきは、流体焦点レンズ10の幅に対する高さは、達成可能な焦点合わせの程度に影響することから、サイズの検討は、望まれる流体焦点レンズ10が付着したトランスデューサー素子102の数とサイズとの間の適切なトレードオフ（損失評価）及び望まれる焦点の程度を保証するようになされるべきだということである。トランスデューサーの作動の送信周波数は、望ましくは約4MHz（CW又は実質的に高いデューティサイクル）であるが、約9.5から約20MHzまでの如何なる周波数も使用されてよい。療法的素子は、音響結合に対する水又は流体で充填できるバルーンにおいて埋め込むことができる。レンズ系における2つ又はそれ以上の流体（密度、音速、レンズ‐トランスデューサー、レンズ‐外部の流体層）の選択は、療法ビームのエネルギーによってそのレンズが崩壊しないという条件を満たすようにされる。
【００３７】
さらに、流体焦点レンズ10は、機械的に湾曲したトランスデューサー素子の上に配置することができる。この場合において、その流体焦点レンズ10は、固定されたトランスデューサー素子の焦点に関してその焦点の局所的な調整を可能にし、高さ又は横方向の療法ビームステアリングを可能にする。
【００３８】
前立腺療法送達に対する模範的な方法が、図7を参照して記載されている。第1ステップ200で、前療法イメージング及び企画が実施される。これは、取得され、治療体積（前立腺の全体又はその一部分）を選択するオペレータに供給される従来の超音波画像（例えば、Bスキャン）を含んでもよい。そのようなイメージングは、直腸内トランスデューサー、外部のトランスデューサーなどを使用して実施されてもよい。その代わりに、磁気共鳴イメージングシステム、PET、CT、造影イメージング及び超音波及びMRを含む様々な他の技術を使用することができる。超音波イメージングは、直腸内トランスデューサー又は外部のトランスデューサーを通してされる。その前療法イメージング及び企画は、治療する内科医の判断によってその療法の何日も前に実施することができる。
【００３９】
ステップ202において、一度患者が適切に配置され、望まれるように鎮静状態となると、療法深針が尿道の中へ、望まれる第1前立腺治療位置に向けて挿入される。オペレータは、次に、ステップ204で、流体焦点レンズを深い焦点位置に、治療コントローラー122を使用することによってユーザー・インターフェース126を通して設定し、前立腺の前方部分の前立腺療法を開始するために、適切な流体焦点レンズを定義するための制御信号を送る。療法は、次に、治療の正しい進行していることを保証するために、ステップ206においてイメージング手段で監視する間に、この位置で施行される。そのイメージング手段は、治療の間にフィードバックを供給し、個別の超音波トランスデューサー、磁気共鳴イメージングシステム、PET、CT、造影イメージング及び超音波、MR、USもしくはMR温度測定を含む様々な他の技術であってもよい。そのようなイメージングは、前企画イメージングのように、直腸内トランスデューサー、外部トランスデューサーなどを使用して実施されてもよい。いくつかの実施形態において、温度フィードバックが、オペレータにフィードバック（例えば、解剖学的、機能的、又は機械的剛性情報）を与えるために超音波又は他のイメージングの代わりに又はそれに加えて使用されてもよい。その代わりに、療法トランスデューサー自体は、治療中、前立腺を断続的にイメージングを行うように構成されてもよい。
【００４０】
ステップ208において、治療が完了したかどうか再吟味される。完了している場合、その治療は、この時点で停止される（ステップ210）。完了していない場合、ステップ212は、そのトランスデューサーの特定の位置に対して完了しているかどうか問いかけ、その流体焦点レンズは、より浅い深さに調整され、療法は、この新しい方向に送達される（ステップ214）。その流体焦点レンズは、高さ及び横の次元においてビームをステアリングするために、望まれるように調整することができる。そのステアリングの程度は、トランスデューサー開口、選択された流体及び流体焦点レンズの高さ及び設計（すなわち、5mmのレンズ高さを持つ典型的な6mm直径のトランスデューサーは、約+/-22度の中心軸からのステアリング機能を与え、合計で約45度をカバーする）。一度、全てのステアリングが初期のトランスデューサー位置で完了すると、そのトランスデューサーを回転させ（ステップ216）、その療法を継続するために新しい位置に平行移動させることができ、前立腺の全体が治療されるまで、流体焦点レンズの適切な修正が適切であるとして、焦点合わせ及び位置の再調整を繰り返す。
【００４１】
流体焦点レンズ技術の使用は、ビーム方向に沿ってステアリング及び焦点を調整することによってより制御された治療を可能にし、太くしっかりとした療法ビームを可能にする。さらに、その治療時間は、現在のトランスデューサー単一素子設計に比べて短縮される。それは、その流体フォーカス・ステアリング機能が、トランスデューサーを機械的に新しい位置へ平行移動／回転させる前に、前立腺のより多くの部分を取り扱うためである。
【００４２】
本発明は、従って、直腸壁及び神経束などの重要な組織に損傷を与えることを防ぐ一方で、様々なサイズ及び形状の前立腺に対して療法を送達するために、超音波療法ビームの微細調整を可能にする。同じ素子が、速度の遅い保守的な治療（例えば、後方側へ向けて）に対する発散ビーム及び速度のより速い及び／又はより深い治療（例えば、前方側へ向けて）に対する集束ビームの療法を生成するために使用できる。
【００４３】
さらなる実施形態において、複数の流体焦点レンズが、図5a及び5bを参照して記載されるように、単一の療法素子に使用することができ、開口のサイズを変えることによってその療法ビームの被写界深度及び分解能を変える。より小さい開口は、療法素子の物理的サイズによって定められる、より大きい開口よりも大きい分解能セルにエネルギーを送ることが出来る。
【００４４】
単一又は2、3個の素子の療法トランスデューサー及び超音波イメージングトランスデューサーの組み合わせは、前立腺療法、監視及び経尿道的装置における流体焦点レンズでの評価に対して設計することができる。そのような実施形態において、療法及びイメージング素子は、異なっているか、又は同じであってもよい。望ましくは、イメージングは、療法の前、後、又はその間に断続的に実施される。
【００４５】
前立腺に関して記載されている一方、頭部、首及び婦人科部位などの他の超音波療法治療も考えられる。
【００４６】
本発明は、前立腺癌及び良性前立腺肥大症の両方の治療に対して使用することができる。本発明は、他の治療に沿って、特に放射線などのより侵襲的治療が失敗した箇所を持つ患者又は局限した薬物送達と組み合わせて、例えば、超音波療法エネルギーを使用して、その局限的領域で1つ又はそれ以上の療法的バブル（bubble）又はナノ粒子に空洞を作るために使用することができる。治療は、望まれる場合は、繰り返して実施されてよい。本発明は、また、解剖学的に狭いアクセス領域だけが利用可能である他の応用においても役立ち、本発明は、前立腺治療だけに限定することを目的としていない。例えば、男性及び女性の膀胱癌などの、経尿道的アクセスが必要とされる他の状況は、本文献において記載されているシステム及び方法での治療に適している。超音波送達の微細制御が有効な治療に対して役立つ可能性のある他の状況に、頸部内超音波療法、子宮塞栓切除、頭部又は首などの一定の領域への動脈頸部アクセス、血管を通した他の組織の中へのアクセス、又は臓器もしくは他の体内組織の中への小径での侵入が望まれる肝臓の中などの侵襲的療法における使用などが含まれる。
【００４７】
上記の手順のステップを含む本発明は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにおいて実現され得る。本発明は、１つのコンピュータ・システムにおいて集中型で実現されてもよく、又は異なる素子がいくつかの相互接続されたコンピュータ・システムの全域に広がる分配型で実現されてもよい。本文献において記載された方法を実施するために適合されている如何なる種のコンピュータ・システム又は他の装置も適切である。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組み合わせは、ロードされて実行されるとき、本文献に記載された方法を実施するようにコンピュータ・システムを制御するコンピュータ・プログラムを備えた汎用コンピュータ・システムであってもよい。
【００４８】
上記の手順のステップを含む本発明は、コンピュータ・プログラム・プロダクトにおいて埋め込まれてもよい。そのコンピュータ・プログラム・プロダクトは、本文献に記載された様々な処置、プロセス及び方法を実施するために、計算装置又はコンピュータに基づいたシステムに指示するためのコンピュータで実行可能なコードを含むコンピュータ・プログラムが埋め込まれている読み込み可能な保存媒体を含むことができる。本文献の内容におけるコンピュータ・プログラムは、情報処理機能を有するシステムが：a）他言語、コード又は表記への変換；b）異なる材料形態における再生成；の何れか一方又は両方を直接的に又はその後の何れか一方において、特定の機能を実施するように意図された一式のインストラクションの、如何なる言語、コード又は表記における如何なる表現も意味する。
【００４９】
本文献に記載された実施形態の説明は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を与えることを目的とし、本文献に記載の構造を使用する可能性のある装置及びシステムの全ての措置及び特徴の完全な記載としての役割を果たすことは目的としていない。多くの他の実施形態が、上記の記載を再吟味する上で当業者に明らかになるであろう。他の実施形態が、そこから使用され引き出されてもよく、構造的及び論理的な置換え及び変更が、本開示の範囲から離れずにされてもよい。図表も、また、再現描写であるのみであって、実際の寸法では描かれていない。それらのある一定の比が強調されている一方、他の部分が最小化されている可能性がある。従って、本明細書及び図表は、限定的であるよりもむしろ例証的である。
【００５０】
従って、特定の実施形態が本文献において説明され記載されているが、同じ目的を達成する如何なる計算される配置も、示された特定の実施形態を置き換えてもよいことは理解するべきである。本開示は、様々な実施形態の全ての及び如何なる適合及び変化形も取り扱うことを目的とする。上記の実施形態の組み合わせ及び本文献で具体的に記載されていない他の実施形態は、上記の記載を再吟味する上で当業者に明らかになるであろう。従って、本開示は、特定の実施形態が、本発明を実施するために熟考される最適のモードとして開示されることを目的としていないが、本発明は、添付の請求項の範囲内にある全ての実施形態を含むであろう。
【００５１】
本開示の概要は、読者が、当該技術的開示の特質を素早く解明することを可能にする概要を必要とする37  C.F.R.（米国特許法施行規則）§1.37に従って提供される。それは、本請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されないという理解の下で提出される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
2012504011.tif 000005
【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
2012504011.tif 000009
【図４ｂ】
2012504011.tif 000010
【図４ｃ】
2012504011.tif 000011
【図４ｄ】
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【図５ａ】
2012504011.tif 000013
【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月15日(2011.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織へ超音波療法を送達するためのシステムであり：
複数のトランスデューサー素子を含む超音波アプリケータ；
複数の可変焦点レンズであり、該複数の可変焦点レンズのうち少なくとも１つの可変焦点レンズは、前記複数のトランスデューサー素子の少なくとも１つに付着され、該可変焦点レンズの焦点は、電圧信号によって制御され、前記複数の可変焦点レンズのうち少なくとも３つの可変焦点レンズは、該少なくとも３つの可変焦点レンズの光軸上において主要ビームを形成するために単一のトランスデューサー素子の上に隣り合わせて配置され、該少なくとも３つの可変焦点レンズの各々は、該光軸における主要ビームの開口を変え、該主要ビームの両側に該光軸から発散し、該主要ビームよりも低いエネルギーを有する発散ビームを形成するように、別々に制御可能である、可変焦点レンズ；
治療されるべき組織の画像を取得するためのイメージング手段；
前記超音波アプリケータを、回転方向及び軸方向のうち少なくとも１つにおいて動かすことが可能な動作コントローラー；及び
前記イメージング手段から入力を受け取り、前記可変焦点レンズに印加された電圧を制御する治療コントローラー；
を含み、前記治療コントローラーは、前記イメージング手段からの入力によって少なくとも部分的に決定される前記のレンズ電圧信号を制御し、前記少なくとも１つのトランスデューサー素子によって放射される超音波治療ビームを方向付ける働きをする、システム。
【請求項２】
前記可変焦点レンズは、前記素子に付着された流体焦点レンズである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記イメージング手段は、前治療企画画像及び治療中のフィードバック画像のうち少なくとも１つを供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記治療コントローラーは、前記イメージング手段からの入力によって少なくとも部分的に決定される、前記少なくとも１つのトランスデューサー素子への駆動信号をさらに制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記治療コントローラーは、前記アプリケータの動作を制御するために前記動作コントローラーをさらに制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
オペレータが前記イメージング手段からの画像を可視化し、前記治療コントローラーのアクションを修正することを可能にするユーザー・インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記超音波アプリケータは、経尿道的にアクセスされる治療に対して構成されている、請求項1に記載のシステム。
【請求項８】
組織を治療するために主要ビームの開口を変える方法であり：
１つ又はそれ以上の超音波トランスデューサー素子を持つ超音波アプリケータを、前記組織の近くに配置するステップ；
該超音波トランスデューサー素子のうち少なくとも１つを駆動信号で励起するステップ；
イメージング手段によって治療の効果を監視するステップ；
前記超音波トランスデューサー素子の単一の超音波トランスデューサー素子から放射される前記主要ビームの開口を、前記イメージング手段からの情報に基づいて、前記単一の超音波トランスデューサー素子に隣り合って配置された少なくとも３つの可変焦点レンズに印加される電圧を調整することによって制御するステップ；
前記光軸上における前記主要ビームの開口を変え、該主要ビームの両側に該光軸から発散し、該主要ビームよりも低いエネルギーを有する発散ビームを形成するように、前記少なくとも３つの可変焦点レンズの各々を別々に制御するステップ；及び
前記超音波アプリケータを、前記組織の実質的に異なる領域で療法を取り扱うように動かす又は回転させるステップ；
を含む、方法。
【請求項９】
前記可変焦点レンズは流体焦点レンズである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記超音波トランスデューサー素子における前記可変焦点レンズの焦点の制御及び前記超音波アプリケータの動作又は回転は、治療が監視される時に前記イメージング手段から受け取られる情報に基づいている、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
治療の前に、治療されるべき組織の企画画像を取得するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記イメージング手段からの情報に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサー素子への前記駆動信号を制御するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
オペレータが、前記イメージング手段からの画像を可視化し、前記可変焦点レンズに印加された電圧を制御する治療コントローラーのアクションを修正することを可能にするユーザー・インターフェースを供給するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記治療コントローラーは、オペレータによる修正が可能である、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサーへの前記駆動信号をさらに制御する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのトランスデューサー素子は、前記組織を治療するために療法期間の間に前記超音波治療ビームを供給し、前記画像を取得するために超音波イメージングビームを供給し、該超音波イメージングビームは、前記療法期間の前、後、又は該療法期間の間に断続的に供給される、請求項１に記載のシステム。
【国際調査報告】
2012504011.tif 000017
2012504011.tif 000018
2012504011.tif 000019
2012504011.tif 000020