JP2010512931A

JP2010512931A - 統合されたｓｐｅｃｔイメージング及び超音波治療システム

Info

Publication number: JP2010512931A
Application number: JP2009542372A
Authority: JP
Inventors: エスホール，クリストファー; ソッカ，シュンムガヴェル; アイラジュ，バラスンダラ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2010-04-30
Also published as: WO2008075304A1; US20100016765A1; CN101573076A; BRPI0721147A2; EP2097008A1; RU2009128074A

Abstract

SPECTイメージングサブシステムとの超音波トランスデューサの統合のための方法及び装置が開示される。超音波トランスデューサは、SPECTイメージングで検出された同一の部位に粒子由来の薬治療若しくは熱活性治療のデリバリを可能とする。本システムは、SPECTイメージングサブシステムと、信号的にSPECTイメージングサブシステムに結合され印加された超音波を表す信号を生成する超音波トランスデューサと、印加された超音波を表す信号を、SPECTイメージングサブシステムの座標系に協調的に位置合わせする協調位置合わせ手段とを含む。SPECTイメージングサブシステムは、処置計画を可能とするモルフォロジを提供するためにSPECT/CT結合システムで置換されてもよい。その他の実施例では、超音波トランスデューサは、病気のバイオマーカーへの特別なSPECTコントラスト剤の結合の時間変化特性を追跡するためにSPECT画像の一連の集合と間欠的に使用されることができる。このようにして、超音波装置及びSPECTイメージング装置は、改善された空間的な位置決め、治療計画及び作業の流れを介して患者管理を改善する新規の組み合わせを形成する。

Description

本開示は、単一光子放射断層撮影（SPECT）を超音波トランスデューサに統合する装置及び方法に関する。

分子イメージング技術は、特定の病理学のステージング及び診断の臨床的方法に大変革をもたらしている。これらの技術では、イメージングモダリティ専用のコントラスト剤は、一般的に、病気の生体的なマーカーに対する補体と結合体化される。これらのマーカーは、通常、病気の種々のステージ中に表現されるプロテインであるが、時々、異常細胞に関連した変質細胞代謝であることができる。コントラスト剤は、各モダリティに特有のものである。分子イメージングの将来に対して前途有望なイメージングモダリティは、単一光子放射断層撮影（SPECT）である。SPECTは、また、３次元で流体の流れをモデル化でき、これにより、血液の流れ及び体の組織の目標位置への治療薬の搬送の双方をイメージングすることができるようになる。

イメージングと治療的介入の双方に有用なその他のモダリティは、超音波である。より詳細には、高強度の集束超音波の使用は、子宮フィブロイドに対する熱的な治療的介入のためのアプローチとして現在使用されており、肝臓、脳及び他の癌性の病変の処置での可能な使用が検査されている。更に、超音波は、また、血ぺい融解（sonothrombolysis）の仲介、薬搬送(ドラッグデリバリ)及び遺伝子治療の手段として多くの研究の主題である。これらの用途の全てにおける超音波の使用は、上にある臓器にほとんど若しくは全く影響せずに深い組織の非侵襲処置を可能とするので、望ましい。

増加された検出技術は、治療への新規のアプローチと補完若しくは結合されることができる。しかし、CTスキャンのような、良好に定義された座標系で正確な画像を提供するイメージング技術を、手動の治療デリバリシステムに協調させることは、相当な困難性を呈する。超音波座標系はCTスキャンの座標系と一致せず、超音波プローブはCTスキャナに対して移動するので、治療領域の配置は、超音波画像若しくはCTスキャン画像において常に明らかであるわけでない。

望ましいだろうことは、非侵襲性アプローチのSPECTイメージングの感応性を治療に効率的に組み合わせる装置及び方法である。これら及び他の目的は、本開示のシステム及び方法により満たされる。

本開示は、単一光子放射断層撮影（SPECT）サブシステムを超音波トランスデューサに統合する方法及び装置に関する。本開示の模範的な実施例は、SPECTイメージングサブシステムと、SPECTイメージングサブシステムに信号的に結合され、印加された超音波を表す信号を生成する超音波トランスデューサと、印加された超音波を表す信号を、SPECTイメージングサブシステムの座標系に協調的に位置合わせする協調位置合わせ手段とを含む。開示されるシステムの模範的な実施例は、また、超音波トランスデューサのトランスデューサ素子により生成される超音波ビームを制御する駆動電子機器と、超音波トランスデューサからの受信信号を増幅する１つ以上の増幅器と、横たわる患者を受け、単独で若しくは他の協調位置合わせ構造及び要素と組み合わせで、超音波トランスデューサ及び／又はSPECTイメージングサブシステムを協調的に位置合わせするガントリ／患者ベッドとを含む。

開示される超音波トランスデューサは、SPECTイメージングシステムの座標系で治療用超音波の分布を追跡しつつ、特定の病気の組織に治療用超音波を搬送するように構成される。SPECTシステムは、処置計画を可能とするモルフォロジを提供するためにSPECT/CT結合システムにより置換されてもよい。その他の実施例では、超音波トランスデューサは、病気のバイオマーカーへの特別なSPECTコントラスト剤の結合の時間変化特性を追跡するためにSPECT画像の一連の集合と間欠的に使用されることができる。

開示されるシステム及び方法の更なる特徴、機能及び利点は、次の詳細な説明から、特に添付図面と関連して読まれたときに明らかになるだろう。

本開示の実施例による超音波トランスデューサにSPECTイメージング装置を統合する模範的なシステムの概略図。図１の模範的システムを用いて患者の体の焦点領域に向けて超音波のビームを操作する超音波トランスデューサ素子のセットの概略図。図１のSPECTイメージングサブシステムの座標系で位置合わせされた超音波トランスデューサの斜視図。図１の超音波トランスデューサがどのようにして特定の病気の組織に治療用超音波を搬送することができるかを示す概略図。本開示の代替実施例によるSPECT画像の一連の集合と間欠的に超音波トランスデューサを使用できる方法を図示する概略図。

本開示のより完全な理解のため、添付図面に関連して考慮される次の模範的な実施例の詳細な説明が参照される。

本開示は、SPECTイメージングシステムとの超音波トランスデューサの効果的な統合及び協調的な位置合わせに向けられる。本開示のSPECTイメージングシステムは、高い感度で病気の特別な検出を提供する多様なコントラスト剤を用いて採用されてもよい。開示された超音波トランスデューサは、SPECTイメージングで検出された同一の部位に粒子由来又はマイクロバブルベースの薬治療若しくは熱活性治療のデリバリを可能とする。これら２つのモダリティの統合は、とりわけ、改善された空間的な位置付け、治療計画及び作業の流れを介して、患者管理を劇的に改善するために使用されることができる。

図１を参照するに、本開示による超音波トランスデューサにSPECTイメージング装置を統合する模範的なシステムが、一般的に１０にて指示されて、概略図で示される。システム１０は、超音波トランスデューサ１２と、SPECTイメージングサブシステム１４と、超音波トランスデューサ１２のトランスデューサ素子により生成される超音波ビーム（図３参照）を制御する駆動電子機器１６と、超音波トランスデューサ１２からの受信信号を増幅する１つ以上の増幅器１８と、横たわる患者８を受け、超音波トランスデューサ１２及びSPECTイメージングサブシステム１４を協調的に位置合わせするガントリ／患者ベッド２０とを含む。超音波トランスデューサ１２、駆動電子機器１６及び１つ以上の増幅器１８は、一般的に、超音波サブシステム１９を構成する。追加の構成要素は、当業者に良く知られているように、超音波サブシステムに含められてもよい。

模範的なシステム１０は、また、SPECTイメージングサブシステム１４及び超音波サブシステム１９の動作を制御し同期させるコントローラ２２を含むことができる。システム１０は、また、SPECTイメージングサブシステム１４及び超音波サブシステム１９の双方に関連するパラメータを設定するための制御を臨床医に提供するユーザインターフェース２３、例えばキーボード／プロセッサ／モニタを含むことができる。モニタは、また、２つのサブシステムの間の時間同期を表示するために使用されてもよい。コントローラ２２は、SPECTイメージングサブシステム１４若しくは他の源から受信したデータに基づいて患者の体の所望の領域に超音波トランスデューサ１２（任意的な位置決めシステム（図示せず）上に配置されうる）を自動的に移動させるために、例えばコンピュータープログラミングのような機能を任意的に備えてもよい。超音波トランスデューサ１２は、その上に患者８が横たわるテーブル２０の下方に配置されることができるが、当業者にとって容易に明らかなように、他の位置が採用されてもよい。

図２を参照するに、超音波トランスデューサ１２は、２次元若しくは３次元で超音波ビームを操作できる複数の超音波トランスデューサ素子、例えば圧電トランスデューサを含むことができる。トランスデューサ素子２４は、一般的に、治療用の焦点領域２８を確立するのに有効である。超音波トランスデューサ１２は、組織結合媒体３０を介して患者８の体の一部に結合される。図３を今度は参照するに、超音波トランスデューサ１２は、SPECTイメージングサブシステム１４の座標系３２で位置合わせされることができる。SPECTイメージングサブシステム１４のディスプレイ２３は、病的の組織の３次元画像３８を捕捉する。２次元超音波用の特定のポイント３６及び３次元超音波用の特定の容積３８は同時に表示されることができる、即ち、超音波サブシステム１９の超音波トランスデューサビーム（図示せず）は、SPECTイメージング座標系３２で位置合わせされることができる。任意的に、超音波画像４０は、ディスプレイ２３上のSPECTイメージング座標系３２で表示され若しくは位置合わせされることができる。超音波信号及びSPECT画像用のタイミングデータ４２，４４は、また、ディスプレイ２３上に同時に表示されることができる。

図４を今度は参照するに、超音波トランスデューサ１２は、特定の病気の組織４８に治療用超音波４６を搬送することができる。例えば、治療用超音波４６は、薬担持コントラスト剤、熱的活性化薬を搬送し、若しくは、混入放射線治療処置のための組織の熱的な感作のために熱エネルギを搬送するために、使用されることができる。このようにして、超音波仲介治療は、病的の組織４８を変化させることができる。かかる治療剤の搬送は、ディスプレイ２３を用いて近リアルタイムで見ることができる（経路５０参照）。

本開示のその他の模範的な局面によれば、SPECTサブシステムは、SPECT／CT結合システムにより置換されてもよい。CTイメージング構成要素は、超音波治療での措置計画（音響ウインドウ、経路中の吸収材料等）を可能とするモルフォロジを提供することができる。今度は図５を参照するに、超音波トランスデューサは、SPECT画像の一連の集合５２ａ−５２ｅと間欠的に使用されることができ、次いで、病気のバイオマーカーへの特別なSPECTコントラスト剤の結合の時間変化特性を追跡するために使用されることができる。このようにして、迅速なフィードバックが、超音波仲介治療の効能の処置している医師に提供される。

本開示は、多くの効果的な用途を有する。例えば、システム１０は、迅速な部位特有の治療が望まれるSPECT分子イメージングアプローチに対して採用されてもよい。SPECTイメージングは、生体内のターゲットの分子マーカー及び細胞の機能のイメージングのための感度のよい技術を提供する。位置合わせされ統合されたシステムにおける超音波治療及びSPECTイメージングの組み合わせは、病気のバイオマーカーが超音波仲介治療を介して変化されSPECTトレーサの運動性の変化を介して監視されるので、検出された領域の迅速な措置及び迅速な態様での処置結果の測定手段の双方を可能とする。別々にSPECT及び超音波治療システムを有するよりもむしろ、統合されたシステムを有することは、超音波治療とのSPECTデータの位置合わせを可能とし、特に繰り返しの治療及びイメージング動作が実行されるときに、イメージング及び治療の間の同期を可能とし、臨床医に対するユーザインターフェースを簡素化し、臨床環境において作業流れを改善することを含め、多くの理由により非常に効果的である。

ここで開示される実施例は、単なる模範的なものであり、当業者は、本発明の精神や範囲から逸脱することなく多くの変形や修正をなすことができることは理解されるべきである。かかる変形や修正のすべては、本発明の範囲内に含まれることが意図される。

Claims

単一光子放射断層撮影（SPECT）サブシステムを超音波トランスデューサに統合する装置であって、
SPECTイメージングサブシステムと、
前記SPECTイメージングサブシステムに結合され、印加された超音波信号を表す圧力場を生成する超音波トランスデューサと、
前記印加された超音波を表す信号を、前記SPECTイメージングサブシステムの座標系に協調的に位置合わせする協調位置合わせ手段とを含む、装置。
前記協調位置合わせ手段は、少なくとも部分的に、ガントリ／患者ベットシステムを含む、請求項１に記載の装置。
前記超音波トランスデューサに結合される自動位置決めシステムを更に含む、請求項２に記載の装置。
前記SPECTイメージングサブシステムから受信されたデータに基づいて、前記自動位置決めシステムを用いて前記超音波トランスデューサを患者の体の所望の領域に移動させるコントローラを更に含む、請求項３に記載の装置。
前記SPECTイメージングサブシステム及び前記超音波トランスデューサの双方に関連するパラメータを設定する信号を提供すると共に、前記２つのサブシステム間の空間位置の統合及びタイミング同期を表示するユーザインターフェースを更に含む、請求項１に記載の装置。
SPECT画像の座標系で前記超音波圧力を表すグラフィック情報を表示するように構成されたディスプレイを更に含む、請求項１に記載の装置。
前記超音波トランスデューサは、前記SPECTイメージングサブシステムの前記座標系で２次元画像及び３次元画像の一方を生成することができる超音波ビームを操作することができる複数のトランスデューサ素子を含む、請求項１に記載の装置。
前記超音波トランスデューサのトランスデューサ素子により生成される超音波ビームを制御する駆動電子機器と、前記超音波トランスデューサからの受信信号を増幅する１つ以上の増幅器とを更に含む、請求項１に記載の装置。
超音波セラピーによる処置計画を可能とするモルフォロジを提供する前記SPECTイメージングサブシステムと統合されたコンピュータートモグラフィ（CT）スキャナを更に含む、請求項１に記載の装置。
SPECT画像の一連の集合と間欠的に前記超音波トランスデューサを使用することを可能とする手段を更に含む、請求項１に記載の装置。
前記超音波トランスデューサは、治療の超音波を送ることができる、請求項１に記載の装置。
前記治療の超音波は、薬担持コントラスト剤、熱活性薬、及び、組織の熱的感作用の熱エネルギのうちの１つを送る、請求項１１に記載の装置。
単一光子放射断層撮影（SPECT）サブシステムを超音波トランスデューサに統合する方法であって、
SPECTイメージングサブシステムを設けるステップと、
印加された超音波信号を表す圧力場を生成する超音波トランスデューサを設けるステップと、
前記SPECTイメージングサブシステムに前記超音波トランスデューサを信号的に結合するステップと、
前記印加された超音波を表す信号を、前記SPECTイメージングサブシステムの座標系に協調的に位置合わせするステップとを含む、方法。
前記SPECTイメージングサブシステムから受信されたデータに基づいて、前記超音波トランスデューサを患者の体の所望の領域に移動させるステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
前記SPECTイメージングサブシステム及び前記超音波トランスデューサの双方に関連するパラメータを設定する信号を提供すると共に、前記２つのサブシステム間の空間位置及びタイミング同期を表示するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
前記SPECTイメージングサブシステムの前記座標系で２次元画像及び３次元画像の一方を生成することができる超音波ビームを操作するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
超音波セラピーによる処置計画を可能とするモルフォロジを提供する前記SPECTイメージングサブシステムと統合されたコンピュータートモグラフィ（CT）スキャナを設けるステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
SPECT画像の一連の集合と間欠的に前記超音波トランスデューサを使用することを可能とするステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
前記超音波トランスデューサを用いて治療の超音波を送るステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。