JP2012513235A - 印加された力に対する組織変位のリアルタイムの監視のためのアブレーション制御装置 - Google Patents

Abstract

現在のアブレーション地点での体内組織のアブレーションを、中断する際に所定の病変サイズを達成するようにリアルタイムで中断するように構成されたアブレーション制御装置（110）は、1つ又はそれ以上の値を特性曲線に登録し、その登録に基づいてアブレーションを中断するように構成された制御区分（120）を含む。監視（115）から得られる値は、現在のアブレーション地点に関して、その体内組織に加えられた力によって生じる変位である。1つの実施形態において、中断は、監視によって且つその監視された変位が起こるピーク値の後に、検出において実施される。もう1つの実施形態において、その終点値は、その検出の前に決定され、その決定は、その登録によって実施される。

Description

本発明は、アブレーション（ablation）制御に関し、さらに詳しくは、所定の損傷範囲を成し遂げるためのリアルタイム制御に関する。

高密度焦点式超音波（HIFU）を使用する腫瘍アブレーション療法は、長年の間研究されており、米国市場及び臨床試験に導入されてきている。

癌などの腫瘍は、手術及び／又は化学療法によって医学的に処置することができる。アブレーション療法は、より侵入的でない代替手段を提供する。そのアブレーションは、加熱（例えば、高周波（RF）アブレーション、高密度焦点式超音波（HIFU）アブレーション、マイクロ波、及びレーザー）、凍結（例えば、低温アブレーション）又は化学的作用などの様々な代替手段によって有効化される。

HIFUは、熱エネルギーが体外から加えられ、その腫瘍に集まる点において非侵襲的であるが、そのエネルギーは、患者の皮膚又はより内部の組織に、ターゲットとされる腫瘍に集まる前に損傷を与えるまで十分ではない。

HIFUアブレーションなどの熱アブレーションは、悪性である可能性のある腫瘍がそのアブレーション地点で壊死するまで、すなわち死ぬまでその焦点における温度を上昇させる。その壊死した体内組織は、損傷（lesion）として知られる。その処置は、次に、他のアブレーション地点に移動し、腫瘍全体が除去されるまで1つ1つ続ける。

そのアブレーションは、治療中の領域の画像に従ってガイドされる。イメージングは、超音波、磁気共鳴イメージング（MRI）、又は蛍光透視法などのX線イメージングの形であってよい。

MRIは、HIFUアブレーションをガイドするために利用されるが、費用が高い。その費用は、世界中の研究所においてこの方法の使用を限られたものにする。また、MRと互換性のある熱アブレーション機器の潜在的な問題が存在する。

超音波による音響放射力は、HIFUアブレーションの監視に対して提案されている。

超音波は、ターゲットとされる体内組織にその波の焦点に集中する「プッシュ（push）」を分け与える。そのプッシュの前及び後のイメージング・データは、そのプッシュの対象となった体内組織の性質に対する情報を明らかにすることができる。

さらに詳しくは、特定の位置においてHIFU療法又は他の手段によって壊死させられる組織は、ある時点で未治療の組織よりも硬くなる。それに応じて、同じ量のプッシュ力に対して、より小さい軸方向の変位が起こる。そのプッシュ及びそれに続くトラッキング（tracking）は、その弱まった変位を検出することができ、従って、アブレーションによって形成される損傷の存在を検出するために使用され得る。

Lizzi et. al.（「Lizzi」）は、非特許文献1において、リアルタイムのHIFUアブレーション監視において放射力による変位の使用を予測している。

そのLizziの研究は、その療法がプッシュに反応して動作特性において所定の変化をもたらすまで続けられることを提案している。

F.Lizzi, R.Muratore, C.Deng, J.A.Ketterling, S.K.Alm, S.Mikaelian, A.Kalisz, "Ultrasound in Med. ＆ Biol. Vol.29, No.11, 1593-1605(2003)

本発明の１態様において、より十分なアブレーション監視手順の概念化及び実施が必要であることが提案される。

本発明は、アブレーションの監視における従来技術の限度を、正確で、速く、低費用で、単純且つ便利な技術を具現化することによって提示することを目的とする。

温度に基づくHIFUアブレーション治療を監視するための最新技術のMRI法は、正確であるが、費用のかかるMRの一式を必要とする。

超音波でガイドされるHIFU（UsgHIFU）療法における最新技術は、その療法が適用された後で、形成された病変の範囲に、アブレーション地点１つ１つによって評価することである。

この評価において費やされる時間は、アブレーション処置の期間を長くする。

さらに、典型的な方法は、アブレーション密度及び期間を入力し、次にそのアブレーション地点においてアブレーションを実施することである。しかし、即時の発明者は、その治療時間が病変サイズの良い指標ではないことを観測している。従って、その療法の焦点を次のアブレーション地点に動かす前に、病変サイズを評価するために（及びその望ましい病変サイズが、その治療企画に応じて達成されることを保証するために）そのような処置の必要性が存在する。

さらに、現在使用されている超音波解決策は、吸収量の予測（すなわち、その電流強度におけるHIFU適用の期間）において十分に正確でないことから、全体の領域の壊死を保証するために治療の間に過量投与することが取り組みである。

Lizziの研究は、音響放射力、超音波技術のHIFUのリアルタイム監視における使用およびHIFUの動作特性の所定の変化に基づく終了を予測する。

しかし、Lizziの研究は、どの特定の変化が、いつ療法が終了されるべきかを示す指標としての役割を手堅く果たすか又はその所定の変化の判定がいつどのようになし遂げられるかを明記していない。

リアルタイムのアブレーションが自動的に確実に進むことを可能にする、療法がいつ中断されるかを示す信頼できる指標を有することが有利である。

これらの問題点の1つ又はそれ以上をより適切に提示するために、本発明に従って、所定の病変サイズを達成するために体内組織の現在のアブレーション地点においてアブレーションを中断するステップは、リアルタイムで、その現在のアブレーション地点に関し、その体内組織に加えられた力に反応した変位を監視するステップを含む。その変位の監視によって得られる1つ又はそれ以上の変位の値は、特性曲線に登録される。その所定の病変サイズは、中断するステップにおいて達成される。

さらなる態様において、その中断するステップは、監視によって及びその監視された変位のピーク値が起こった後に、その監視された変位の終点の値を検出するステップにおいて実施される。

またさらなる態様において、その終点の値は、検出するステップの前に決定され、その決定するステップは、登録するステップによって実施される。

追加の態様において、その終点の値を決定するステップは、その特性曲線に登録するステップにおいて使用可能になる。

さらに追加の態様において、そのアブレーション地点におけるアブレーションは、監視部分及び療法部分を有するプッシュ療法サイクルにおいて実施される。その終点の値を決定するステップは、第1のサイクルの結果として利用可能になる。

もう1つの態様において、その終点の値を決定するステップは、曲線を、対応する観測された病変サイズに対する規格化変位差に適合させるステップを伴う。これに関連して、規格化変位差は、サイズが観測されている損傷のうち対応する1つに関して、規格化されたピーク変位と規格化された終点変位との間の差である。ここで、規格化の対象である終点変位は、規格化の対象のピーク変位の後に一時的に起こる。

1つのさらなる態様において、特性曲線は、実験に基づいて観測から導かれる。監視された変位の終点の値を決定するステップは、さらに、組織的に決定される曲線に対する評価を伴う。

さらにもう１つの態様において、加えられる力は、音響放射力である。アブレーション地点におけるアブレーションは、監視療法サイクルのシリーズである。そのシリーズには、プッシュが先行する。初期の変位値は、そのプッシュに対する反応において生じる。さらに、そのプッシュから、初期の変位値が起こる位置が検出される。監視療法サイクルのシリーズの前に、療法の焦点が、検出位置及びアブレーション地点に一致する事前に指定された位置に基づいて整列される。

上記の態様に基づく実施形態において、初期の変位値は、空間において最大の変位値である。

代替の態様において、監視、登録及び中断するステップは、自動的に、ユーザの介入を必要とせずに実施される。

この後者の態様の特定の変形において、これらのステップは、自動的に、ユーザの介入を必要とせずに繰り返され、異なるアブレーション地点へ繰り返すごとに進む。結果として生じるアブレーション地点は、特定された対象領域において配置され、その対象領域の全体に及ぶアブレーション地点のマトリックスを形成する。

本発明のこれら及び他の態様に従って、投与のさらなる制御が、組織の過少又は過量の投与を防ぐために提供される。便利且つ経済的な全超音波実施が提供され、米国及び新興市場諸国におけるこの種の治療のはるかに幅広い使用を可能にする。

新規なアブレーション制御の詳細が、添付の図表を用いて以下に説明される。

本発明によるシステムの模範的な機能概略図である。 本発明に従って提案される信号タイミング・スキームの一種である。 本発明に従って、療法焦点がターゲットとされるアブレーション地点に合わせることができる方法を示すグラフの一例である。 本発明に従って、時間に関する典型的な変位のグラフの一例及びピーク検出に対してそのグラフの初期の部分に一致させた二次曲線である。 本発明による、時間に関する規格化変位の模範的なグラフである。 本発明による、損傷直径対規格化変位差のグラフの一例である。 本発明に従って、除去制御装置の前処理及び初期化の一例のフローチャートである。 本発明に従って、除去療法装置の模範的な操作を示すフローチャートであり、地点から地点までの動作は、臨床医によってガイドされるか自動的であってよい、フローチャートである。

図1は、例示的及び非限定的な例によって、図1の上部分に示されるように、療法区分105及びアブレーション制御装置110を含むアブレーション装置100の機能的概略図を描く。

その下部分に示されるように、そのアブレーション制御装置は、さらに詳しくは、監視区分115及び制御区分120を含む。

療法区分105は、RF（ラジオ波）増幅器130にマッチング・ネットワーク135によって接続された高密度焦点式超音波（HIFU）トランスデューサ125を有する。

監視区分115は、パルサー（pulser）145及びレシーバ150に送信／受信（T/R）スイッチ115によって接続された画像装置トランスデューサ140を含む。

制御区分120は、任意の波形生成器（AWG）及びトリガー160、デジタイザー165、及びプロセッサ170を含む。そのプロセッサ170は、グラフィック・ユーザ・インターフェース（GUI）175、親信号生成器180及び動作制御器185を、試験テーブル及びトランスデューサ125、140の位置付けを制御するために含む。それらのトランスデューサは、コンピュータ制御又は手動で患者に配置されるように、深針に収納されている。その代わりに、その深針は、内部に導入される柔軟なシャフトの端部に配置され、麻酔下にある患者の口などを通して、内部に導入されてもよい。

HIFUトランスデューサ125は、超音波（ラジオ波又は「RF」エネルギーである）を集め、それによって、腫瘍又はアブレーションの他のターゲットを膨脹させる。そのHIFUトランスデューサ125は、RF増幅器130において増幅される信号によって駆動される。そのマッチング・ネットワーク135は、療法区分105においてのみ供給されているが、隣り合う構成要素間のインピーダンスの近さは、監視区分115におけるマッチング・ネットワークも保証してよい。あるいは、その代わりに、マッチング・ネットワークで実施される区分のいずれも保証しなくてもよい。

HIFUトランスデューサ125は、また、超音波を音響放射力イメージング（ARFI）プッシュの形で搬送し、そのアブレーション対象物からエコーを受け取る。「アブレーション対象物」という用語は、以下において、療法を受ける医療患者（人間又は動物であっても）を示し、又は試験が実施されるときなどにおいて如何なる体内組織も示す。

画像装置トランスデューサ140は、ARFIプッシュが体内組織を変位させた程度を調べるために超音波を放射する。その放射される超音波は、また、治療されている腫瘍の範囲を評価するためにも使用することができる。本発明は、プッシュ及びイメージングに対して別々のトランスデューサには限定せず、これらの2つの機能に対する別々のトランスデューサは、プッシュの結果のトラッキングを可能にし、そのプッシュの直後を綿密に観察し、それによってより正確な結果を産出することを可能にする。

パルサー145は、画像装置トランスデューサ140を駆動し、そのトランスデューサが超音波をアブレーション対象物に向けて放射するようにする。レシーバ150は、アブレーション対象物から来るRFデータを受け取る。T/Rスイッチ155は、これらの2つのモード間で切り替えをする。

AWG＆トリガー160は、超音波の送信及びエコーとして戻ってくるRFデータの受信を制御するように信号を発する。そのAWGは、アブレーションを受けているインビボのアブレーション部位の位置によって、その心拍及び／又は呼吸サイクルの特定のスナップショットを時間内に追跡するようにゲート型であってもよい。

デジタイザー165は、入ってくるRFデータを集め、GUI170に提供する。

GUI170は、RFデータを処理する。それは、また、モニターに表示し、変位データを引き出すように処理するための画像を生成する。GUI170及びモニターに付属しているものに、キー、ダイアル、スライダー、トラックボール、タッチセンサー式スクリーン、カーソル、及び他の如何なる従来の適切なアクチュエータを含んでよいユーザー・インターフェース入力・出力手段がある。

図2は、アブレーション制御装置110におけるプッシュ、トラッキング及び療法パルスの同期化のための1つのスキームを説明する。示される模範的な実施形態において、マスター・トリガー205は、HIFUトランスデューサ125からプッシュ210によって追跡される。そのプッシュ期間は、アブレーションを受ける組織の力学的特性に依存して10ミリ秒から15ミリ秒（ms）までの間で設定される。プッシュ210の後に続くのは、画像装置トランスデューサ140から発せられる2つのトラッキング・パルス215、220である。それらのトラッキング・パルス215、220は、Aモードのパルスであり、すなわち、それは、トランスデューサのアレイよりもむしろ、単一のトランスデューサから生成され、その体内組織におけるAラインに沿って異なる深さで構造を認識するように利用される。トラッキング・パルス215は、プッシュ210の直後にピンと張った組織の値を調査するように生じる。トラッキング・パルス220は、およそ12ms後に生じ、緩んだ（又はそれ同等の）組織を示す。デジタイザー165は、これらの2つのトラッキング・パルス215、220の対応する戻りのエコー225、230を、その2つのパルスの各々の直後に記録する。これらの2つの戻りのエコー225、230から取り出されるRFデータの間の相違は、その体内組織がプッシュ210に反応し変位したことを表わす。この全体のシーケンスは、監視療法サイクル240の監視部分235であり、20msから30msまでの間持続する。HIFUトランスデューサ125が療法を運ぶ期間である療法部分245は、はるかに大きく、970msから980msまでの間持続する。全体の監視療法サイクル240は、約1秒間（すなわち1s）持続する。

他の可能なタイミング・シーケンスが、2つのトラッキング・パルスのうち第1のパルスがプッシュに先行し、第2のトラッキング・パルスはそのプッシュの後に起こる箇所など、図2の1つに代入することができる。図2のように、第1トラッキング・パルスの結果として明らかになる空間的位置は、プッシュからもたらされる変位を導き出すために第2トラッキング・パルスの結果として明らかになる空間的位置に比較される。さらなる例として、監視するステップは、プッシュするステップと同時であってよい。また、その導かれた変位は、調和運動イメージング（HMI）におけるように、振動性である。

プッシュ210に加えられている超音波ビームの集中的な性質によって、変位は、その焦点で最大である。しかし、変位は、より少ない程度に軸方向に、その焦点から半径方向に離れて起こる。その変位は、時間と共に、HIFUトランスデューサ125からの療法超音波ビームによって搬送される熱によって影響を受ける。

より大きく、顕著な変位を有利に利用するために、及びアブレーション地点からアブレーション地点までの測定における均一性のために、ビームを療法超音波ビームの焦点（又は「療法焦点」）におけるプッシュ210を搬送するビームを、それらの2つの焦点が一致するように焦点合わせするのが望ましい。それらの2つのビームは、同じHIFUトランスデューサ125から生じる。その療法ビームは、プッシュ・ビームよりも高いパワーにあり、その2つのビームは、同じ焦点パラメータ及び焦点を共有する。

トラッキング・パルス215、220は、プッシュ／療法焦点を生成するのとは別のトランスデューサから生じる；しかし、その2つのトランスデューサ125、140は、望ましくは、固定された空間的関係において、共焦点で配置される
ターゲットの体内組織に療法焦点を合わせるために、治療が始まる前にその治療領域をスクリーンに表示するようにAモードのイメージングが使用される。

臨床医は、近づいてくるアブレーション地点を、その画像において対応する地点にポインティング（タッチセンサー式スクリーンで）又はナビゲート（マウスを操作することによってなど）することによって、局所化（すなわち、その位置をシステムに識別する）してもよい。

この局所化に基づいて、療法焦点パラメータは、その特定された位置を概算するために調整されてもよい。

しかし、不均一による組織音響及び熱特性における不確実性は、プッシュの部位及びっ療法に影響し得る。従って、パラメータの調整に関わらず、そのプッシュは、臨床医が指摘している位置からいくらか変動する位置において実際は起こり得る。

従って、望ましい位置により正確に焦点合わせすることによって、追加のステップが、パラメータを調整するステップの後に撮られる。特に、その療法焦点は、図3を参照して詳しく考察されるように、本発明の態様に従って、フィードバックされた変位データに基づいてその特定された位置に合わせられる。

図3は、療法焦点305が、それに引き続くターゲットのアブレーション地点への位置合わせのために、正確に位置づけすることができる方法を示す。図3のグラフは、Aラインに沿って変位310を表わす。「初期変位」315として呼ばれるものは、示されるAラインに沿った変位310の最大値であり、全ては、前サイクルのプッシュ210から生じる。さらに、その示されるAラインは、プッシュ・ビームに合わせられていることから、その初期変位315の位置は、Aラインに沿った空間的に最大の変位の位置だけではなく、3次元空間において空間的に最大の変位の推定でもある。そのプッシュ及び療法ビームは、焦点を共有しているることから、その療法焦点305は、初期変位315の位置に一致する。ここでトラッキングが初期変位315、すなわち療法焦点305を位置付けると、あとは、その療法焦点を、臨床医がスクリーン上に指摘している位置に合わせるだけである。後者の位置は、望まれる、近づいてくるアブレーション地点の位置である。その位置合わせを実行することにおいて、画像装置トランスデューサ140によって得られるスクリーン上のイメージングに基づく臨床医による指摘は、同じトランスデューサから生じるトラッキング・パルス215、220の結果として戻るRFデータ225、230に一致させる。

その位置あわせを可能にしている前サイクル・プッシュ210を再び考察すると、その前サイクルは、監視療法サイクル240に先行し、療法部分を必要としない。その前サイクル・プッシュ210の目的は、上記で考察したように、初期変位315が起こる体内組織の中の深さ（現在の例において約63mmである）を識別することであり、それによって療法焦点305を位置付けることである。一度、その療法焦点305が位置付けられると、スクリーン上において指摘された位置である、望ましい、近づいてくるアブレーション地点に合わせることができる。アブレーション制御装置110は、自動的に、この位置合わせが、監視療法サイクル240の最初である次のサイクルの前に起こるようにする。次の監視療法サイクル240とは離れた前サイクルに関する理由は、以下において図5に関連してさらに詳しく考察される。

図4は、時間を通して典型的な変位及びピーク検出に対するグラフの初期の部分に一致させた二次曲線のグラフの一例である。そのグラフにおけるサイクル数ゼロは、監視療法サイクル240の開始を示し、それは、前サイクルの後に起こる。図4の例において、開始における変位405は、およそ110μmで示されている。その開始における変位405は、その体内組織の不均一性が原因で、アブレーション地点１つ１つにおいて、個別に、組織サンプル1つ1つにおいて変化する。時間において前進すると、連続する監視療法サイクル240の各々とともに、その療法焦点305における組織変位410において療法の効果が得られる。その変位410は、組織を軟化する加えられた熱によって、最初に時間を通して増加する。幾分かの療法時間の後に、その変位410は、ピーク415に達し、減少し始め、組織が硬化（すなわち、壊死において）していることを示す。その減少は、その療法が変位410における停止点又は「終点変位」420に到達するまで観測される。その療法が止められた後に、その変位410の減少は、組織が冷却すると遅くなる。しかし、細胞壊死における温度の効果は、まだ存在する。本文献で使用される表現「体内組織のアブレーションを中断すること」は、アブレーション装置によって、力学的特性が変化するエネルギー伝達の体内組織への適用を中断することとして定義される。

二次曲線425は、ピーク415を検出するように、リアルタイムで変位410に一致させてもよい。そのピーク415は、その二次曲線425の傾斜がゼロになり、マイナスになり始めるときに検出される。そのピーク415は、例えば、そのゼロの傾斜地点の近くの間隔内で5サイクルなどの変位410測定の平均を取ることによって見積もってもよい。そのピーク415を検出する理由は、以下において図5に関連して詳しく考察される。

図5は、時間を通して、又はさらに具体的にはサイクル数510に従って規格化変位505の模範的なグラフである。以下において特性曲線515として呼ばれる図5のグラフは、各変位410を開始変位405で割ることによって、図4の変位グラフから導くことができる。その特性曲線515は、また、多数のそのように導かれた曲線平均の、異なるアブレーション地点における実験的観測に基づいた組み合わせであってもよい。上記に述べた体内組織の不均一性が原因で、図5のタイムスケール（サイクル数510の）は、そのアブレーション地点、個々、又は組織サンプルに依存して収縮又は拡張してもよい。従って、規格化変位の速度は可変である。しかし、その特性曲線515の形状は、例えば、肝臓、胸、心臓など体内組織の所定の種類に対して一定のままで残る。暗に、一度その特性曲線515における点が識別されると、全ての点が識別される。これは、その特性曲線515上の点のいくつは、特定の病変サイズに関連することから、重要である。従って、アブレーション地点で継続しているアブレーションが、特性曲線515上の特定の点に達していることを識別する機能は、望まれる病変サイズをなし遂げるように、そのアブレーションを中断する時を正確に予測することにつながる。ここで使用される「特性曲線」という用語における「特性」という言葉は、目立つ特徴又は属性のことを呼ぶ。その目立つ特徴又は属性は、体内組織に関してもよい。

現在のアブレーションの間に、事前に規格化変位410は、リアルタイムで利用可能である。本発明による技術は、1つ又はそれ以上の変位410を特性曲線515の関連する規格化変位505に登録することである。

特性曲線515上の2つのランドマーク点は、従来は１に設定される、規格化された開始変位530及び規格化されたピーク変位535である。
関連する事前の規格化変位は、それぞれ、開始変位405及びピーク変位415である。

開始変位405の直前に、前サイクルが先行する。さらに上記に述べたように、前サイクルは、療法部分を有する必要は無い。実際に、それが有していないことが望ましい。これは、体内組織における不均一性によって、その約1秒間の加熱は、監視療法サイクル240の開始において信頼できる変位値をもたらさないからである。その開始時間における信頼できる変位値410は、現在のアブレーション地点でアブレーションを中断するときを予測するための基盤としてその変位値をしようするために、望ましい。とりわけ、その開始時間までに、現在のアブレーション地点に対する位置あわせが起こっていることから、予測は、現在のアブレーション地点から導き出されたデータに適切に基づく。さらに、その前サイクルが療法部分245を省略する場合、上記の熱的不均一性効果は回避される。その結果として、その監視療法サイクルの最初の変位値、すなわち、開始変位405は、本発明に従って、現在のアブレーション地点におけるアブレーションに対する停止地点を予測することに依存してもよい。さらに具体的に、その開始変位405は、開始規格化変位530に登録してもよい。その登録は、特性曲線515によって、その開始変位405が、アブレーションが、所定の病変サイズを中断において達成するように中断されるべきである時を、変位面において予測することに使用されることを可能にする。その開始変位405は、それに応じて、以下、さらに詳しく考察されるように、療法前進速度に独立した（TPRI）登録点と呼ばれるものとしての役割を果たすことが出来る値の1つである。

そのピーク変位415は、規格化されたピーク変位535と同時に起こる。それに応じて、ピーク変位415は、開始変位405のように、TPRI登録点としての役割を果たす。

病変サイズの予測因子としての有効性のために、TPRI登録点の特性曲線515への登録は、規格化変位505における減少量と病変サイズの実験値との間の機能的関係に依存する。この目的で、規格化変位差（NDD）540は、規格化ピーク変位53と規格化変位505の終点との間の差として定義される。NDD540の値、0、0.25及び0.5は、図5に示されている。従って、例えば、0に等しいNDDでは、規格化ピーク変位535及び規格化終点変位505は同一であり、それは、アブレーション・エネルギーの適用がピーク変位415（又は、それに等しく、規格化ピーク変位535）で中断されることを暗示する。特定の病変サイズは、NDD540の各値に関連する。

図6は、病変直径対NDD540のグラフ600の一例である。アブレーションは、様々な組織サンプル及びサンプル内の様々なサイズに対して実験的に実行された。アブレーションが中断され、そのサンプルは、直ちに壊死を停止させるために冷却された。その病変のサイズが測定された。その病変形状は、トランスデューサの形状及びその音響ビーム特性に依存する。HIFUの場合において、その病変形状は、一般的に、主軸がビームの縦方向の中心に沿って楕円形である。図6における病変直径は、従って、そのビームの縦方向の中心に垂直である最大病変直径に言及する。各測定に対して、治療時間、終点変位値420及びピーク変位値415が、指摘された。この実際のデータに基づいて、観測点がグラフに描かれ、病変直径をNDD540に関連付ける。図6は、組織タイプ602に関してグラフに描かれたいくつかの観測点を示し、この場合、その組織は肝臓である。その関係は、二次多項式フィット（fit）で良く一致して記載され、その多項式のパラメータは組織の種類によって変化することが分かった。それらのパラメータは、また、病変形状とともに変化するが、病変形状は、通常、変化しない。従って、以下において、曲線が組織のタイプによって分類される場合、病変形状によってさらに分類する必要が無いことが推定される。観測605‐630の異なるHIFU密度によって示されるように、そのフィットされた関数は、治療密度とともに変化しない。6つのサンプルに対する治療時間が、括弧に列挙されている。その治療時間は、組織の不均一性によって病変サイズの良い指標ではないことが分かる。例えば、観測615は、観測625に比べてより小さい病変サイズを達成するためにより長い治療時間を示す。同じ組織サンプルの異なる部分又は異なる組織サンプルに対してされる観測において、病変サイズは、治療時間に上手く相互に関連付けられないことが明らかになっている。有利にも、本発明の手順は、上記及び以下においてさらに詳しく説明するように、組織の府均一性に対する感度を克服する。

図7は、アブレーション制御装置110の前処理及び初期化の一例を提供する。アブレーションは、特定の組織サンプルにおいて実施される（ステップS710）。アブレーションは、現在の組織サンプルに対して終結し、その組織サンプルは、壊死を止めるために即時に冷却される。終点変位420及びピーク変位415は記録されている。形成された病変の組織的検査の後に、その病変サイズが記録される（ステップS720）。次に、これが最後の観測か否かの質問がされる（ステップS730）。それが最後の観測でない場合、次の観測が、現在の組織サンプル又は他の組織サンプル又は他の種類の組織に対してされる（ステップS740）。一方、それが最後の観測である場合、それらの観測は、組織の種類によってグループ化される（ステップS750）。フィットされた曲線600（又は「較正曲線」）は、記録されたデータ及びに磁曲線フィッティングを使用して組織の種類によって導かれる（ステップS760）。較正曲線600は、各々が組織の種類602の識別子を持ち、アブレーション制御装置110に送信される。また、組織の種類によって識別される各特性曲線515が、アブレーション制御装置110に利用可能になる。特性曲線515は、同様に、上記で述べたように、実験観測から導かれている（ステップS770）。

図8は、地点から地点までの動作が臨床医によってガイドされるか又は自動的である、アブレーション装置100の模範的な操作を実演する。そのアブレーション処置の開始において、超音波深針は、そのアブレーション対象物の近辺に配置され、駆動される。Mモード走査として表示（その表示部において多次元動作を可能にするトランスデューサのアレイによって）するように組み合わされてもよいAモードのオンスクリーン・イメージング（on-screen imaging）（すなわち、単一のトランスデューサによる走査に基づく）は、スクリーン上でポインティング又はナビゲートすることによって臨床医が、近づいてくるアブレーションの境界線を定義するために使用される（ステップS810）。ステップS805及びS810の順序は、逆転されるか、又はまき散らされてもよい。望まれる病変サイズは、いまだに数式（1）の計算（以下に示される）に対して必要ではなく、通常、その臨床医が、そのアブレーション地点でアブレーションを開始する前に、望ましい病変サイズを特定する。臨床医は、次に、スクリーン上で、現在のアブレーション地点を指摘する（ステップS815）。ステップS820において、アブレーション・プロセスは、現在のアブレーション地点において開始し、プッシュで誘導された変位の監視が開始し、1つまたはそれ以上のTPRI登録点がリアルタイムで得られ、リアルタイムで処理される。その処理は、それらの地点（例えば、開始変位405、ピーク変位415）を適切な特性曲線515上における対応する地点（例えば、規格化開始変位530、規格化ピーク変位535）に登録するステップを含む。以下の数式が使用されてもよい：

HD＝(NPD−NDD)×RP/CP ［数式（1）］
であり、HDは、アブレーションが中断されるべき変位を表わし；
RPは、TPRI登録地点を表わし；
CPは、特性（すなわち、規格化された）曲線515の対応する点を表わし；
NPDは、規格化ピーク変位535を表わし；且つ
NDDは、規格化変位差540を表わす。

従って、HD、すなわち終点変位420を決定するステップは、TPRI登録地点を特性曲線515に登録するステップによって可能になる。よって、例えば、開始変位405がTPRI登録地点として働く場合、その可能にするステップは、監視療法サイクル240の第1の監視部分235が完了すると発生する。その完了前には、開始変位405は未知であることから、上記に示される数式（1）におけるRPとして適用することができない。

数式（1）における数量RP/CPは、規格化因子として考えてよい。望まれる病変サイズが、較正曲線600に対して評価されるとき、NDD540が識別される。そのNDD540は、NPD535から差し引かれ、終点変位420の規格化された形を産出する。この規格化された形は、規格化因子によって乗じられ、「非規格化された」終点変位（又は数式（1）においてHD）を産出する。1つよりも多い登録地点が使用される場合、その対応する規格化因子は、数式（1）における使用に対して平均化される。

上記で説明されたように、興味深い1つの特徴は、本発明によると、現在のアブレーション地点でのアブレーション処置の間に、終点変位420を決定するために、特性曲線515に登録するステップである。もう１つの興味深い特徴は、本発明の態様によると、監視された変位の終点値420の決定は、組織的に決定される曲線600に対する評価を伴う。

アブレーションは、終点変位420が検出されるときに中断される（ステップS825）。これが最後のアブレーション地点である場合（ステップS830）、その処置は完了し、現在のアブレーション地点の周りのアブレーション地点のマトリクスが対象の領域、すなわち、腫瘍又は他のアブレーションを受けるターゲットの領域の全体を対象とする。その他の場合、これが最後のアブレーション地点で無い場合（ステップS830）、次のステップは、次のアブレーション地点が手動又は自動的に選択されるか否かに依存する（ステップS840）、選択が自動である場合、その次のアブレーション地点は、現在のアブレーション地点として働き（ステップS845）、処理はステップS820に戻り、それによって、地点から地点への処理は、自動的にユーザの介入を必要とせずに実施される。一方で、選択が手動である場合、次のアブレーション地点は、現在のアブレーション地点として働き、処理はステップS815へと戻る。

リアルタイムで現在のアブレーション地点で体内組織のアブレーションを中断し、その中断において所定の病変サイズを達成するための系統的方法は、特性曲線515と共に1つ又はそれ以上の値を登録するステップおよびそのアブレーションをその登録のステップに基づいて中断するステップを含む。その値（又は複数の値）は、現在のアブレーション地点、体内組織に加えられる力によって生じる変位410に関して監視するステップから得られる。1つの実施形態において、中断するステップは、監視することによって及びその監視された変位のピーク値415が生じた後にその監視された変位の終点値420を検出することによって実施される。もう1つの実施形態において、その終点値420は、その検出するステップの前に決定され、その決定するステップは、その登録するステップによって実施される。

本発明に従って、正確で、速く、低費用で単純且つ便利な技術が、アブレーション地点で体内組織のアブレーションを中断することに対して提案される。便利且つ経済的な全超音波実施が与えられ、米国及び新興市場諸国においてこの種の治療のさらに一層幅広い使用を可能にする。

超音波方法であるHIFUは、低費用の全超音波アブレーション療法装置を上記で説明された特徴と共に提供する。それにもかかわらず、加熱（例えば、高周波（RF）アブレーション、高密度焦点式超音波（HIFU）アブレーション、マイクロ波、レーザー）、凍結（例えば、低温アブレーション）又は化学的作用などによって、体内組織の力学的特性を同様に変化させるアブレーション療法の他の如何なる形も本発明の目的とする範囲内である。

本発明は、腫瘍アブレーションに限定されない。例えば、心不整脈の緩和は、心臓組織の特定のラインを壊死させることによって成し遂げてもよく、それによって、心臓の中を通る異常な電気経路をブロックする。そのような方法は、本発明のアブレーション方法を使用して成し遂げてもよい。

さらに、本発明の方法論は、有利にも医学的治療の提供に適用することができるが、本発明の範囲は、それには限定されない。さらに幅広く、本発明の技術は、インビボ、インビトロ又は体外で体内組織における病変を配置し、それのサイズを制御することに向けられている。

注目すべきは、上述の実施形態は、本発明を限定するよりもむしろ説明し、当業者は、添付の請求項の範囲からはなれずに多数の代替の実施形態を設計することができるであろう。例えば、HIFUトランスデューサ125は、プッシュ及び療法に対して別々の開口部を持つトランスデューサ・アレイとして実装されてもよい。さらなる例として、HIFUトランスデューサ125及び画像装置トランスデューサ140が、イメージング及び療法の両方に対する2重モードのトランスデューサで置き換えてもよい。請求項において、括弧内の如何なる参照符号も、該請求項を限定しているとして解釈すべきではない。「含む」という動詞及びその活用形の使用は、請求項において記述されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に関して単数を表わす用語は、複数のそのような要素の存在を除外しない。本発明は、いくつかの明確に異なる要素を含むハードウェアによって実装されてもよく、コンピュータ購読可能な媒体を有する適切にプログラムされたコンピュータによって実装されてもよい。ある一定の測定が、相互的に異なる請求項において列挙されているという単なる事実は、これらの測定の組み合わせを有利に使用することはできないということは示さない。

Claims (21)

1. 所定の病変サイズを達成するように、現在のアブレーション地点での体内組織のアブレーションを中断するように構成されたアブレーション制御装置であり：
   リアルタイムで前記現在のアブレーション地点に関して前記体内組織に加えられた力に反応した変位を監視するために構成された監視区分；及び
   特性曲線に前記変位の前記監視によって得られた1つ又はそれ以上の変位値を登録し、該登録に基づいて前記アブレーション地点での前記アブレーションをリアルタイムで中断するように構成された制御区分であり、前記所定の病変サイズは、前記中断において達成される、アブレーション制御装置。
2. 前記中断は、前記監視によって及び前記の監視された変位が起こったピーク値の後に、該監視された変位の終点値を検出するときに実施される、請求項1に記載のアブレーション制御装置。
3. 前記制御区分は、さらに、前記検出の前に前記終点値を決定するように構成され、前記の決定は、前記登録によって実施される、請求項2に記載のアブレーション制御装置。
4. 前記決定は、前記登録において可能になる、請求項3に記載のアブレーション制御装置。
5. 前記アブレーション地点でのアブレーションは、監視部分及び療法部分を有するプッシュ療法サイクルにおいて実施され、前記の可能になるステップは、前記サイクルの第1サイクルの結果として起こる、請求項4に記載のアブレーション制御装置。
6. 前記可能になるステップは、前記第1サイクルの前記監視部分の完了において起こる、請求項5に記載のアブレーション制御装置。
7. 前記決定は、組織的検査に基づいている、請求項3に記載のアブレーション制御装置。
8. 請求項3に記載のアブレーション制御装置であり、前記決定は、対応する観測された病変サイズに対する規格化変位差に曲線をフィットさせるステップを含み、規格化変位差は、サイズが観測されている対応する病変の1つに関して、規格化ピーク変位と規格化終点変位との間の差であり、規格化の対象である該終点変位は、規格化の対象である前記ピーク変位の後に一時的に起こる、アブレーション制御装置。
9. 前記規格化変位の速度は、対応するアブレーション地点の位置と共に変化し、前記のフィットされた曲線は、体内組織の種類と共に変化し、アブレーション密度とともに変化しない、請求項8に記載のアブレーション制御装置。
10. 前記決定は、前記フィットされた曲線に対して望ましい病変サイズを評価するステップをさらに含む、請求項8に記載のアブレーション制御装置。
11. 前記の観測された病変サイズは、組織的に決定されている、請求項8に記載のアブレーション制御装置。
12. 前記フィットされた曲線は二次関数である、請求項8に記載のアブレーション制御装置。
13. 前記特性曲線は実験的観測から導かれ、前記監視された変位の終点値の決定は、組織的に決定された曲線に対する評価をさらに含む、請求項1に記載のアブレーション制御装置。
14. 中断されるべき前記アブレーションは、高密度焦点式超音波アブレーションである、請求項1に記載のアブレーション制御装置。
15. 請求項1に記載のアブレーション制御装置；及び
    前記アブレーション地点で前記アブレーションを起こし、前記力を加えるように構成された療法区分であり、前記アブレーション装置は、該療法区分を制御するようにさらに構成された、療法区分；
    を含むアブレーション装置。
16. 所定の病変サイズを達成するように現在のアブレーション地点での体内組織のアブレーションを中断するように、アブレーション装置を操作する方法であり：
    前記現在のアブレーション地点に関して、前記体内組織に加えられる力に反応した変位をリアルタイムで監視するステップ；
    該監視するステップによって得られる1つ又はそれ以上の変位値を特性曲線に登録するステップ；及び
    該登録するステップに基づいて、前記アブレーション地点での体内組織の前記アブレーションを中断するステップであり、前記所定の病変サイズは、該中断ステップにおいて達成される、ステップ；
    を含む方法。
17. 請求項16に記載の方法であり、前記の加えられた力は音響放射力を含み、前記アブレーション地点での前記アブレーションは、複数の監視療法サイクルを伴い、該複数の監視療法サイクルはプッシュより始まり、初期変位値が該プッシュに反応して上昇し：
    前記プッシュから、前記初期変位値が起こった位置を検出するステップ；及び
    前記複数の監視療法サイクルの前に、療法焦点を位置合わせするステップであり、検出された位置及び前記アブレーション地点に一致する事前に指定された位置に基づいている、位置合わせステップ；
    をさらに含む方法。
18. 前記初期変位値は、空間的に最大の変位の値である、請求項17に記載の方法。
19. 前記監視するステップ、前記登録するステップ及び前記中断するステップは、自動的にユーザの介入に対する必要無しで実施される、請求項16に記載の方法。
20. 請求項19に記載の方法であり、自動的且つユーザの介入に対する必要なしで、請求項19に記載の方法を繰り返すステップをさらに含み、前記アブレーション地点の周りの対象の特定された領域において、繰り返し毎に、異なるアブレーション地点を前記の対象の領域の全体に及ぶアブレーション地点のマトリクスを完成させるように前進させるステップをさらに含む方法。
21. 所定の病変サイズを達成するように現在のアブレーション地点での体内組織のアブレーションを監視するためのコンピュータ・ソフトウェアであり、複数の段階を実施するようにプロセッサによって実行可能なインストラクションを含むコンピュータ・プログラムを利用したコンピュータ可読媒体を含み、前記複数の段階は：
    前記現在のアブレーション地点に関して、前記体内組織に加えられた力に反応した変位をリアルタイムで監視する段階；
    前記監視する段階によって得られた1つ又はそれ以上の変位値を特性曲線に登録する段階；及び
    前記登録する段階に基づいて、前記アブレーション地点での前記たおない組織のアブレーションをリアルタイムで中断する段階であり、前記所定の病変サイズは、該中断する段階において達成される、段階；
    を含む、コンピュータ・ソフトウェア。

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