JP2021511174A - 1つのアブレーションプローブに対する、又は、複数のアブレーションプローブに対するアブレーションプローブパラメータを決定するための計画装置 - Google Patents
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Abstract
Description
計算される第1の熱エネルギー分布と空間温度分布との間の関連性を規定する第1の熱エネルギー関数を提供するように、及び、対象者の一部分のアブレーションを含む対象者に対する所望の処置結果を示す温度ベースの条件を提供するように構成された熱エネルギー決定提供ユニットと、
温度ベースの条件が満たされるように、熱エネルギー関数を使用することにより第1の熱エネルギー分布を決定するように構成された熱エネルギー決定ユニットと、
a)計算される、及びアブレーションプローブによりもたらされる第2の熱エネルギー分布と、b)アブレーションプローブパラメータとの間の関連性を提供する第2の熱エネルギー関数を提供するように構成されたアブレーションプローブパラメータ決定提供ユニットと、
第1の熱エネルギー分布と第2の熱エネルギー分布との間のずれが既定のずれ基準を満たすように、第2の熱エネルギー関数を使用することによりアブレーションプローブパラメータを決定するように構成されたアブレーションプローブパラメータ決定ユニットと、
を備える、計画装置が提示される。
請求項1に記載の、対象者の一部分をアブレーションするためのアブレーション工程中のアブレーションプローブの動作を説明するアブレーションプローブパラメータを決定するように構成された計画装置と、
決定されたアブレーションプローブパラメータに従って動作させられるように構成されたアブレーションプローブと、
を備える。
計算される第1の熱エネルギー分布と空間温度分布との間の関連性を規定する第1の熱エネルギー関数を提供し、対象者の一部分のアブレーションを含む対象者に対する所望の処置結果を示す温度ベースの条件を提供することと、
温度ベースの条件が満たされるように、熱エネルギー関数を使用することにより第1の熱エネルギー分布を決定することと、
a)計算される、及びアブレーションプローブによりもたらされる第2の熱エネルギー分布とb)アブレーションプローブパラメータとの間の関連性を提供する第2の熱エネルギー関数を提供することと、
第1の熱エネルギー分布と第2の熱エネルギー分布との間のずれが既定のずれ基準を満たすように、第2の熱エネルギー関数を使用することによりアブレーションプローブパラメータを決定することと、
を有する。
−∇(kti∇T)+wbl(T−Tcore)=Q (1)
のように規定され得、ここで、ktiはそれぞれの組織の熱伝導率であり、Tは腫瘍24、リスクを抱えた構造物25、健康な組織26、及び、存在する場合、1つ又は複数の脈管を含むエリアにおける人18内の空間温度分布であり、wblはそれぞれのコンポーネントの血液灌流パラメータであり、及び、Tcoreは例えば摂氏37度の体温である。熱伝導率及び血液灌流パラメータは、異なるコンポーネント間において、特に異なる組織タイプ間において異なる。脈管である可能性のあるものを含む異なるコンポーネント、及び、人18内における異なるコンポーネントの空間分布は、上述のように人に特有のイメージングデータをセグメント分けすること、及び離散化することにより取得される。更に、式(1)において、Qは、異なるコンポーネントを含むエリアにおける人18内の第1の熱エネルギー分布を表す。
χΩi(x)=1(x∈Ωiの場合)、0(他の場合) (13)
は、特性関数である。最適化問題、ひいては温度ベースの条件は、
Q(x)=QG(x;μ(1),P(1))+QG(x;μ(2),P(2))+…+QG(x;μ(k),P(k)) (19)
により規定される。
Output:paramOpt//アルゴリズムにより配置されたすべてのプローブに対する配置及びパワー値を含む構造
Initialize 繰り返しカウントk=0
Initialize 目標熱エネルギーU=Q*
Initialize paramOpt=[.]
While 終了基準が満たされていない間 do
Set param0=(μ,P)=initialGuess()
Solve [μ*,P*,f*]=argMin(param0,f(μ,P,U))
Check 終了基準
Update paramOpt[k]=[μ*,P*]
Update U=U−QG(μ*,P*)
Update k=k+1
Go to 4.
While 終了停止基準が満たされていない間
Set P(μk)=0 for 3Dグリッドにおけるμk
if(size(μset)>0)
Set P(μset)=Pset
End if
////勾配ベースのプローブ選択
//Compute勾配マスク
Compute df/dP(P) over すべてのμk
Select 負の最小値のdf/dPをとるμi
////選択されたプローブのパワーの最適化
//update選択されたプローブ位置/パワー
μset=μsetU{μk}//μパラメータ設定を更新
Pset=PsetU{Pk}//Pパラメータ設定を更新
Init Pset=[0…0]
Optimize Pset=argmin_{Pset}(f(μset,Pset))
Update k=k+1
End while
P=P(t)=(P(1),…,P(K)) (26)
である。
Claims (15)
- 対象者の一部分をアブレーションするためのアブレーション工程中のアブレーションプローブの動作を説明するアブレーションプローブパラメータを決定するための計画装置であって、前記計画装置は、
計算される第1の熱エネルギー分布と空間温度分布との間の関連性を規定する第1の熱エネルギー関数を提供し、前記対象者の前記一部分のアブレーションを含む前記対象者に対する所望の処置結果を示す温度ベースの条件を提供する、熱エネルギー決定提供ユニットと、
前記温度ベースの条件が満たされるように前記第1の熱エネルギー関数を使用することにより、前記第1の熱エネルギー分布を決定する熱エネルギー決定ユニットと、
a)計算され且つ前記アブレーションプローブによりもたらされる第2の熱エネルギー分布とb)前記アブレーションプローブパラメータとの間の関連性を提供する、第2の熱エネルギー関数を提供するアブレーションプローブパラメータ決定提供ユニットと、
前記第1の熱エネルギー分布と前記第2の熱エネルギー分布との間のずれが既定のずれ基準を満たすように前記第2の熱エネルギー関数を使用することにより、前記アブレーションプローブパラメータを決定するアブレーションプローブパラメータ決定ユニットと、
を備える、計画装置。 - 前記熱エネルギー決定提供ユニットが更に、a)アブレーションされる前記一部分を含む領域における前記対象者の異なるコンポーネントの空間分布と、b)前記異なるコンポーネントの熱的性質とを提供し、及び、前記第1の熱エネルギー関数が前記異なるコンポーネントの前記空間分布と前記異なるコンポーネントの前記熱的性質とに依存するように、前記第1の熱エネルギー関数を提供し、前記熱エネルギー決定ユニットが、前記温度ベースの条件が満たされるように、前記異なるコンポーネントの前記空間分布と前記異なるコンポーネントの前記熱的性質とに基づく前記第1の熱エネルギー関数を使用することにより、前記第1の熱エネルギー分布を決定する、請求項1に記載の計画装置。
- 前記所望の処置結果を示す提供された所望の空間温度分布であって、前記所望の空間温度分布が、閾温度より上において前記一部分がアブレーションされる当該閾温度より高い、アブレーションされる前記一部分内における温度値を含む、所望の空間温度分布と、前記第1の熱エネルギー分布を決定するとともに前記第1の熱エネルギー関数を使用することにより、結果的にもたらされる計算された空間温度分布との間のずれに前記温度ベースの条件が基づくように、前記熱エネルギー決定提供ユニット及び前記熱エネルギー決定ユニットが構成される、請求項1に記載の計画装置。
- 前記熱エネルギー決定ユニットは、ユーザーが前記第1の熱エネルギー分布の決定に介入することを可能にするユーザーインターフェースを提供する、請求項1に記載の計画装置。
- 前記熱エネルギー決定ユニットは、前記ユーザーが熱エネルギー分布集合を規定することが可能にされるように、前記ユーザーインターフェースを提供し、前記熱エネルギー決定ユニットは、前記第1の熱エネルギー分布が規定の前記熱エネルギー分布集合に含まれるように前記第1の熱エネルギー分布を決定する、請求項4に記載の計画装置。
- 前記熱エネルギー決定ユニットは、計算された前記空間温度分布と前記所望の空間温度分布とのずれが重み付けされたずれであるように構成され、前記対象者の異なる領域におけるずれが、異なる重みを伴って考慮され、前記異なる領域が、少なくとも、アブレーションされる前記対象者の前記一部分により規定された第1の領域と、アブレーションされる前記対象者の前記一部分を含まない第2の領域とを含み、前記熱エネルギー決定ユニットは、前記ユーザーが前記異なる重みを規定することが可能にされるように前記ユーザーインターフェースを提供する、請求項3及び請求項4に記載の計画装置。
- 前記熱エネルギー決定ユニットは、対応する処置結果を前記ユーザーが再検討することを可能にするために、前記第1の熱エネルギー分布を決定するとともに前記第1の熱エネルギー関数を使用することにより、結果的にもたらされる計算された空間温度分布を示す出力を提供し、前記第1の熱エネルギー関数と前記温度ベースの条件とのうちの少なくとも1つを前記ユーザーが変更することと、前記変更に基づく前記第1の熱エネルギー分布の更なる決定を前記ユーザーが始めることとをユーザーインターフェースが可能にするように、前記ユーザーインターフェースを提供する、請求項4に記載の計画装置。
- 前記計画装置は、既定の評価基準に基づいて、前記第1の熱エネルギー分布を決定するとともに前記第1の熱エネルギー関数を使用することにより、結果的にもたらされる計算された空間温度分布を評価する評価ユニットを更に備え、前記熱エネルギー決定ユニットは、計算された前記空間温度分布、ひいては対応する処置結果が不十分であることを前記評価が示している場合、前記第1の熱エネルギー関数と前記温度ベースの条件とのうちの少なくとも1つを変更し、前記変更に基づいて前記第1の熱エネルギー分布の前記決定を繰り返す、請求項1に記載の計画装置。
- 前記アブレーションプローブパラメータ決定提供ユニット及び前記アブレーションプローブパラメータ決定ユニットは、前記アブレーションプローブパラメータが、アブレーションされる前記一部分に対する前記アブレーションプローブの配置と、前記アブレーションプローブにより適用されるパワーとのうちの少なくとも1つを含むように構成される、請求項1に記載の計画装置。
- 前記アブレーションプローブパラメータ決定提供ユニット及び前記熱エネルギー決定提供ユニットが、複数の前記アブレーションプローブに対する複数の前記アブレーションプローブパラメータを繰り返し決定し、各繰り返しステップにおいて、更なるアブレーションプローブが考慮され、前記第1の熱エネルギー分布と前記第2の熱エネルギー分布との間のずれが、既定の第2のずれ基準を満たすように、前記第2の熱エネルギー関数を使用することにより、少なくとも更なる前記アブレーションプローブの1つ又は複数の前記アブレーションプローブパラメータが決定され、既定の終了基準が満たされた場合、繰り返しが停止される、請求項1に記載の計画装置。
- 前記アブレーションプローブパラメータ決定提供ユニット及び前記熱エネルギー決定提供ユニットが、前記第1の熱エネルギー分布と、前記第2の熱エネルギー関数を使用することにより、以前の前記繰り返しにおいて決定された熱エネルギー分布との間の差により規定された熱エネルギー分布を、各前記繰り返しステップにおいて考慮する、請求項10に記載の計画装置。
- 前記アブレーションプローブパラメータ決定提供ユニット及び前記熱エネルギー決定提供ユニットが、それぞれの前記繰り返しステップにおいて考慮された前記更なるアブレーションプローブの1つ又は複数の前記アブレーションプローブパラメータのみを前記繰り返しステップにおいて決定する、請求項11に記載の計画装置。
- 対象者の一部分をアブレーションするためのアブレーションシステムであって、前記アブレーションシステムが、
前記対象者の前記一部分をアブレーションするためのアブレーション工程中のアブレーションプローブの動作を説明するアブレーションプローブパラメータを決定する、請求項1に記載の計画装置と、
決定された前記アブレーションプローブパラメータに従って動作させられる前記アブレーションプローブと、
を備える、アブレーションシステム。 - 対象者の一部分をアブレーションするためのアブレーション工程中のアブレーションプローブの動作を説明するアブレーションプローブパラメータを決定する計画方法であって、前記計画方法は、
計算される第1の熱エネルギー分布と空間温度分布との間の関連性を規定する第1の熱エネルギー関数を提供し、前記対象者の前記一部分のアブレーションを含む前記対象者に対する所望の処置結果を示す温度ベースの条件を提供するステップと、
前記温度ベースの条件が満たされるように前記第1の熱エネルギー関数を使用することにより、前記第1の熱エネルギー分布を決定するステップと、
a)計算され前記アブレーションプローブによりもたらされる第2の熱エネルギー分布とb)前記アブレーションプローブパラメータとの間の関連性を提供する、第2の熱エネルギー関数を提供するステップと、
前記第1の熱エネルギー分布と前記第2の熱エネルギー分布との間のずれが既定のずれ基準を満たすように、前記第2の熱エネルギー関数を使用することにより、前記アブレーションプローブパラメータを決定するステップと、
を有する、計画方法。 - 対象者の一部分をアブレーションするためのアブレーション工程中のアブレーションプローブの動作を説明するアブレーションプローブパラメータを決定するための計画コンピュータプログラムであって、前記計画コンピュータプログラムは、前記計画コンピュータプログラムが計画装置において実行されたときに請求項1に記載の前記計画装置に請求項14に記載の計画方法を実行させるためのプログラムコード手段を含む、
計画コンピュータプログラム。
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