JP2022062218A - 低強度集束超音波脈動(lifup)デバイスを使用する変性認知症の処置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低強度集束超音波脈動(LIFUP)を使用した変性認知症の処置を提供する。【解決手段】変性認知症を処置するために、超音波エネルギーが、使用される。超音波トランスデューサビームの焦点が、脳20の標的面積に指向され、変性認知症に少なくとも部分的に応答する、間質経路内に蓄積する物質の除去を助長する。一実施例では、脳の標的面積は、海馬36を含み得、変性認知症は、アルツハイマー病であり得る。超音波ビームは、脳の溶質廃棄に応答する対流プロセスを駆動する、ニューロンの天然に存在する深睡眠バースト周波数および後続の星状細胞活性化パターンに対応する周波数で脳組織を刺激し得る。例えば、トランスデューサは、1~4ヘルツのバースト周波数を生成し、アミロイドプラークを除去するために役立つ深睡眠脳機能を刺激し得る。【選択図】図1A
Description
関連出願への相互参照
本願は、「TREATING DEGENERATIVE DEMENTIA USING LOW INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND PULSATION(LIFUP) DEVICE」と題する、2016年12月15日に出願された仮特許出願番号第62/434,744号に基づく優先権を主張しており、この仮特許出願は、その全体が参考として援用される。
本願は、「TREATING DEGENERATIVE DEMENTIA USING LOW INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND PULSATION(LIFUP) DEVICE」と題する、2016年12月15日に出願された仮特許出願番号第62/434,744号に基づく優先権を主張しており、この仮特許出願は、その全体が参考として援用される。
著作権の告示
本特許書類の開示の一部は、著作権保護を受ける事項を含む。著作権の所有者は、特許書類または特許開示の何人によるファクシミリ複製に対して反対しない。なぜなら、それは、米国特許商標庁の特許ファイルまたは記録に見られるからであるが、そうでなければ、なんであれ、すべての著作権の権利を保持する。
本特許書類の開示の一部は、著作権保護を受ける事項を含む。著作権の所有者は、特許書類または特許開示の何人によるファクシミリ複製に対して反対しない。なぜなら、それは、米国特許商標庁の特許ファイルまたは記録に見られるからであるが、そうでなければ、なんであれ、すべての著作権の権利を保持する。
技術分野
本技術は、低強度集束超音波脈動(LIFUP)を使用した変性認知症の処置に関する。
本技術は、低強度集束超音波脈動(LIFUP)を使用した変性認知症の処置に関する。
背景
異なる医学的状態を処置するために、超音波エネルギーが、使用される。処置の間、トランスデューサが、患者の中の処置区域または「標的」に超音波エネルギーを印加する。例えば、超音波エネルギーは、血餅に印加され、脳内の塞栓物を分解または除去し得る。当然ながら、他のタイプの障害もまた、超音波エネルギーを用いて処置され得る。例えば、他の精神障害、神経障害、および医学的障害を処置するために、超音波療法が、使用され得る。
異なる医学的状態を処置するために、超音波エネルギーが、使用される。処置の間、トランスデューサが、患者の中の処置区域または「標的」に超音波エネルギーを印加する。例えば、超音波エネルギーは、血餅に印加され、脳内の塞栓物を分解または除去し得る。当然ながら、他のタイプの障害もまた、超音波エネルギーを用いて処置され得る。例えば、他の精神障害、神経障害、および医学的障害を処置するために、超音波療法が、使用され得る。
超音波療法は、複数の処置セッションにわたって同一の処置区域に超音波エネルギーを印加し得る。各処置セッションは、超音波を正確かつ繰り返し同一の処置区域に印加することが必要であり得る。磁気共鳴映像(MRI)機械が、脳または他の身体部分を最初に走査し、標的面積を位置特定し得る。超音波システムが、次いで、位置特定された標的面積上に超音波エネルギーを集束させるように調節される。超音波療法は、各セッションが、病院への通院および同一の標的面積を再度位置特定するためにMRI機械の使用を要求するため、時間がかかり、かつ高価であり得る。
詳細な説明
トランスデューサシステムは、低強度集束超音波脈動(LIFUP)を一意の方法で使用し、アルツハイマー病、パーキンソン病認知症、前頭葉型認知症、および他の変性プロセスを含む、変性認知症に少なくとも部分的に応答すると考えられる、脳の間質腔内に蓄積し得る物質を除去する。
トランスデューサシステムは、低強度集束超音波脈動(LIFUP)を一意の方法で使用し、アルツハイマー病、パーキンソン病認知症、前頭葉型認知症、および他の変性プロセスを含む、変性認知症に少なくとも部分的に応答すると考えられる、脳の間質腔内に蓄積し得る物質を除去する。
変性認知症の1つの症状は、深睡眠の欠如である。深睡眠は、覚醒状態の間に脳の間質腔内に発現する有毒な副生成物の除去を助長し得る。深睡眠の間、間質腔は、開放し得る。脳内の星状細胞は、流体を間質腔に沿って移動させ、掃引されて除去されない場合、プラークに変化し得るアミロイド前駆体タンパク質を流し出す対流力を産出し得る、指状突起を含む。
プラークを除去する対流力を提供する指様星状細胞突出部は、1秒あたり約1回の速度で活性化するニューロンによって励起されると考えられている。言い換えると、深睡眠の間、脳によって産出される1秒あたり約1~4サイクルの電波が、星状細胞の指状突起を刺激し、変性認知症に寄与するアミロイドプラークの蓄積を防止するために役立ち得る。
トランスデューサシステムは、通常、深睡眠の間に産出され、間質腔を開放し、かつ認知症をもたらすアミロイドプラークを脳から流し出し得る星状細胞を刺激することに役立つ、同一の1~4ヘルツサイクルの超音波を生成してもよい。
本超音波デバイスおよび手技は、脳組織を標的化し、かつ脳の溶質廃棄に応答する対流プロセスを駆動すると考えられる、ニューロンの天然に存在するバースト周波数ならびに後続の星状細胞活性化パターンに対応する周波数でそれを最適に刺激する、集束されかつ脈動する超音波を使用する。超音波処置は、間質腔開口部および睡眠の間に改良されるリンパ流によって引き起こされる溶質除去を、ソノリシスを用いて最適化するために、自然睡眠または鎮静下睡眠の間に適用されてもよい。
超音波プローブが、最初に、解剖学的MRI画像を使用して、かつ撮像表面目印と相関されている個々の表面基準に基づいて照準されている、脳部位に共位置合わせされた機能画像を用いて標的化される。プローブのための頭皮場所および角度設定は、標準的な脳波図(EEG)設置技法におけるもののような標準的な表面測定技法を使用する、または随意に、MRIベースの光学追跡機器を使用する。MRIスキャナにおける間、標的化は、動脈スピン標識活性化パターンまたは随意に別の血中酸素濃度依存性(BOLD)プロトコルを使用して確認される。
超音波療法は、脳の間質腔の最適な開放のために、患者の睡眠状態の間に適用されてもよい。一実施例では、ノルエピネフリンを遮断するために設計されたデクスメデトミジンまたは他の薬品を使用して、鎮静作用が、得られる。ノルエピネフリン神経支配の遮断は、星状細胞を収縮させ、これはさらに、間質経路を開放し得る。
一実施例では、パルス周波数は、睡眠状態の天然に存在する顕著な脳リズムに対応するような、1~4ヘルツであるであろう。食品医薬品局(FDA)の規制によって記載されるような最大電力設定が、利用されるであろう。1つの例示的療法は、1週間あたり2回の30~90分の処置を含んでもよく、患者が、限定ではないが、安静時脳ネットワーク(RBNS)およびモントリオール認知評価(MOCA)を含む反復可能な認知尺度の安定化または改善を実証するまで継続してもよい。プラーク除去は、陽電子放出断層撮影(PET)走査および腰椎穿刺脳脊髄液(CSF)サンプリングが後に続くことができる。
脳内の部位標的化は、患者毎の最も影響を及ぼされる認知領域に依存し得る。例えば、主に海馬に影響を及ぼす、顕著な健忘症候群を伴うアルツハイマー病に関して、側頭窓を通した海馬が、標的化されてもよい。トランスデューサシステムは、他の変性認知症に関して、脳の他の面積を標的化してもよい。例えば、トランスデューサシステムは、言語機能と関連付けられる側頭葉の異なる面積に超音波を集束させてもよい。一実施例では、患者は、記憶および言語両方の喪失の兆候を示し得、超音波は、脳の両方の関連付けられる面積に印加されてもよい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
変性認知症を処置するために超音波トランスデューサを動作させるための方法であって、
トランスデューサを患者の頭部に取り付けるステップと、
超音波ビームを、前記トランスデューサから前記患者の脳の中に指向するステップと、
前記変性認知症に少なくとも部分的関わる少なくとも部分的に応答する間質経路内に蓄積する物質の除去を助長するために、前記超音波ビームを前記脳の標的面積に集束させ、ステップと、
を含む、方法。
(項目2)
前記脳の標的面積は、海馬を含み、前記変性認知症は、アルツハイマー病である、項目1に記載の方法。
(項目3)
脳組織を刺激するために、脳の溶質廃棄に応答する対流プロセスを駆動する、ニューロンの天然に存在する深睡眠バースト周波数および後続の星状細胞活性化パターンに対応する周波数で、前記超音波ビームを前記脳の中に放射するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記バースト周波数は、1~4ヘルツである、項目3に記載の方法。
(項目5)
間質腔開口部および睡眠の間に改良されるリンパ流によって引き起こされる溶質除去を、ソノリシスを用いて最適化するために、前記患者が睡眠している間、前記超音波ビームを前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
ノルエピネフリン神経支配を遮断し、星状細胞を収縮させ、前記間質経路を開放するために、前記患者がデクスメデトミジンを摂取した後、前記超音波ビームを前記標的面積に集束させるステップをさらに含む、項目5に記載の方法。
(項目7)
超音波ビームを、1平方センチメートル(Cm2)あたり約650~10,000ミリワット(mw)の電力レベルで前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
星状細胞指を刺激し、対流力を産出し、流体を前記間質腔に沿って移動させ、アミロイド前駆体タンパク質を流し出すために、前記超音波ビームを前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
深睡眠の患者エピソードを刺激するために、前記超音波ビームを、約30~90分にわたって前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目10)
第1の記憶障害認知症と関連付けられる、前記脳の第1の標的面積を識別するステップと、
前記第1の記憶障害認知症を処置するために、前記超音波ビームを前記第1の標的面積に集束させるステップと、
第2の言語障害認知症と関連付けられる、前記脳の第2の標的面積を識別するステップと、
前記第2の言語障害認知症を処置するために、前記第1の標的面積の処置の後に、前記超音波ビームを前記第2の標的面積に集束させるステップと、
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記超音波ビームを、前記脳の約2.5~3.5センチメートル(cm)内側の標的面積に集束させるステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目12)
変性認知症を処置するための超音波デバイスであって、
超音波ビームを生成するための、トランスデューサと、
前記トランスデューサのアクティブ化を制御し、超音波ビームパルスを作成し、前記脳の標的面積内の星状細胞指を刺激し、前記変性認知症に少なくとも部分的に応答する、前記標的面積内の間質腔におけるアミロイド前駆体タンパク質の前記除去を助長する、プロセッサと、
を備える、超音波デバイス。
(項目13)
前記プロセッサはさらに、脳の溶質廃棄に応答する対流プロセスを駆動する、ニューロンの天然に存在する深睡眠バースト周波数および後続の星状細胞活性化パターンを刺激するために、所定の周波数の前記超音波ビームパルスを生成するように構成される、項目12に記載の超音波デバイス。
(項目14)
前記超音波ビームパルス繰り返し数は、1~4ヘルツである、項目12に記載の超音波デバイス。
(項目15)
前記プロセッサはさらに、250ミリ秒(ms)~1,000msの期間によって分離されたパルスの群を含む、パルス列を生成するように構成される、項目12に記載の超音波デバイス。
(項目16)
前記プロセッサはさらに、0.2~5msの持続時間のパルスの群における前記パルスを生成するように構成される、項目15に記載の超音波デバイス。
(項目17)
前記プロセッサはさらに、パルスの群における前記パルス間に、約10msの期間を生成するように構成される、項目15に記載の超音波デバイス。
(項目18)
前記プロセッサはさらに、約50msの持続時間にわたってパルスの群のそれぞれを生成するように構成される、項目15に記載の超音波デバイス。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
変性認知症を処置するために超音波トランスデューサを動作させるための方法であって、
トランスデューサを患者の頭部に取り付けるステップと、
超音波ビームを、前記トランスデューサから前記患者の脳の中に指向するステップと、
前記変性認知症に少なくとも部分的関わる少なくとも部分的に応答する間質経路内に蓄積する物質の除去を助長するために、前記超音波ビームを前記脳の標的面積に集束させ、ステップと、
を含む、方法。
(項目2)
前記脳の標的面積は、海馬を含み、前記変性認知症は、アルツハイマー病である、項目1に記載の方法。
(項目3)
脳組織を刺激するために、脳の溶質廃棄に応答する対流プロセスを駆動する、ニューロンの天然に存在する深睡眠バースト周波数および後続の星状細胞活性化パターンに対応する周波数で、前記超音波ビームを前記脳の中に放射するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記バースト周波数は、1~4ヘルツである、項目3に記載の方法。
(項目5)
間質腔開口部および睡眠の間に改良されるリンパ流によって引き起こされる溶質除去を、ソノリシスを用いて最適化するために、前記患者が睡眠している間、前記超音波ビームを前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
ノルエピネフリン神経支配を遮断し、星状細胞を収縮させ、前記間質経路を開放するために、前記患者がデクスメデトミジンを摂取した後、前記超音波ビームを前記標的面積に集束させるステップをさらに含む、項目5に記載の方法。
(項目7)
超音波ビームを、1平方センチメートル(Cm2)あたり約650~10,000ミリワット(mw)の電力レベルで前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
星状細胞指を刺激し、対流力を産出し、流体を前記間質腔に沿って移動させ、アミロイド前駆体タンパク質を流し出すために、前記超音波ビームを前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
深睡眠の患者エピソードを刺激するために、前記超音波ビームを、約30~90分にわたって前記標的面積に印加するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目10)
第1の記憶障害認知症と関連付けられる、前記脳の第1の標的面積を識別するステップと、
前記第1の記憶障害認知症を処置するために、前記超音波ビームを前記第1の標的面積に集束させるステップと、
第2の言語障害認知症と関連付けられる、前記脳の第2の標的面積を識別するステップと、
前記第2の言語障害認知症を処置するために、前記第1の標的面積の処置の後に、前記超音波ビームを前記第2の標的面積に集束させるステップと、
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記超音波ビームを、前記脳の約2.5~3.5センチメートル(cm)内側の標的面積に集束させるステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目12)
変性認知症を処置するための超音波デバイスであって、
超音波ビームを生成するための、トランスデューサと、
前記トランスデューサのアクティブ化を制御し、超音波ビームパルスを作成し、前記脳の標的面積内の星状細胞指を刺激し、前記変性認知症に少なくとも部分的に応答する、前記標的面積内の間質腔におけるアミロイド前駆体タンパク質の前記除去を助長する、プロセッサと、
を備える、超音波デバイス。
(項目13)
前記プロセッサはさらに、脳の溶質廃棄に応答する対流プロセスを駆動する、ニューロンの天然に存在する深睡眠バースト周波数および後続の星状細胞活性化パターンを刺激するために、所定の周波数の前記超音波ビームパルスを生成するように構成される、項目12に記載の超音波デバイス。
(項目14)
前記超音波ビームパルス繰り返し数は、1~4ヘルツである、項目12に記載の超音波デバイス。
(項目15)
前記プロセッサはさらに、250ミリ秒(ms)~1,000msの期間によって分離されたパルスの群を含む、パルス列を生成するように構成される、項目12に記載の超音波デバイス。
(項目16)
前記プロセッサはさらに、0.2~5msの持続時間のパルスの群における前記パルスを生成するように構成される、項目15に記載の超音波デバイス。
(項目17)
前記プロセッサはさらに、パルスの群における前記パルス間に、約10msの期間を生成するように構成される、項目15に記載の超音波デバイス。
(項目18)
前記プロセッサはさらに、約50msの持続時間にわたってパルスの群のそれぞれを生成するように構成される、項目15に記載の超音波デバイス。
変性認知症の経頭蓋超音波処置
図1Aは、有毒であるとされ、かつ間質流の洗浄効果を妨害することによって付加的な沈着の付着を加速し得る、物質の細胞外沈着によって特徴付けられる、アルツハイマー病および他の神経変性状態等の変性認知症を処置するために使用される、トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)100を示す。
図1Aは、有毒であるとされ、かつ間質流の洗浄効果を妨害することによって付加的な沈着の付着を加速し得る、物質の細胞外沈着によって特徴付けられる、アルツハイマー病および他の神経変性状態等の変性認知症を処置するために使用される、トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)100を示す。
図1Bは、近心側頭葉を通した軸方向断面および海馬体ならびに嗅内皮質34に標的化されたTNS100を示す。標的34は、表面から3.5~5cmの範囲内の側頭超音波窓の下方の深さにある。TNS100は、顕著な記憶喪失症状(健忘症候群)を伴うアルツハイマー病または他の変性状態を伴う患者のために、標的34上に超音波30を集束させてもよい。これらの場合は、近心側頭構造を阻害する、アミロイド沈着によって特徴付けられる。
図1Cは、前頭前野領域42を通した軸方向断面を示す。標的42は、図1Aおよび1Bにおけるものより浅い。ブロードマン領野46および9は、実行機能と関連付けられると考えられている。TNS100は、主として標的面積42に影響を及ぼす機能不全を伴う患者のために、前頭前野標的に2.5~3.5cmの範囲内で超音波30を集束させてもよい。
図1Dは、アルツハイマー病(ロゴペニック型症候群)と関連付けられる言語障害を伴う患者と関連付けられる、頭頂側頭接合部面積を通した軸方向断面を示す。TNS100は、標的面積44に2.5~3.5cmの範囲内で超音波30を集束させてもよい。失語発話の限局化は、前頭弁蓋内のより前方で行われる。同様に、より吻側かつ前方の限局化が、すくみ足および運動変動を含む顕著な運動障害を有するパーキンソン病を伴う患者のために、使用される(ブロードマン領野6)。
下記の説明は、アルツハイマー病の処置を指し得る。しかしながら、下記に説明されるシステムおよび方法は、アミロイドプラークと関連付けられる任意のタイプの変性認知症または任意の他の疾患のために使用され得ることを理解されたい。
上記に述べられるように、脳活動から結果として生じる有意量の細胞外排泄物は、血管周囲腔に沿って脳脊髄液(CSF)腔の中に、かつリンパ管に沿って外向きに延在する細胞外空間を通した対流によって除去されると考えられる。酵素阻害剤を用いてアミロイドプラークの産生を遮断する、または抗体を用いたその破壊を加速するために設計された薬品の多数の試みは、これまでのところ、認知障害を逆行させることにおいては実を結んでいないが、認知低下の若干の減速が、認められている。失敗は、部分的に、全身的処置を使用して十分な安全性および精度を伴ってアミロイド沈着を粉砕するための潜在的な実行不可能性に起因している。
TNS100は、経頭蓋超音波を使用する、アルツハイマー病のための標的化されたアプローチを使用する。ソノリシスの最適用途は、アルツハイマー病に関連する脳液動態の脳生理学および病態生理学のある側面に影響を与える。影響を与えられた1つの因子は、アルツハイマー病患者における公知の徐波睡眠の欠如と、徐波睡眠の達成実行不可能性が間質液の流動を収縮させる方法とを含む。
TNS100によって脳20の標的面積に印加される超音波30は、要求に応じて徐波睡眠生理学を助長またはシミュレートし得、間質液対流の再確立のための経路を再度開放し得る。TNS100は、プラークを直接粉砕するため、またはそれぞれ、図1Cおよび1Dに示される海馬34、海馬傍回36、ならびに他の標的面積42および44等の着目領域面積内の対流効果を強調するために細胞要素を刺激するために、安全かつ標的化された方法における超音波エネルギー30の送達を最適化する。
徐波睡眠は、頭皮上EEG記録を用いた1~4ヘルツ徐波によって特徴付けられ、殆ど観察可能ではない筋活動および低減された覚醒能力の状態である。微小電極記録が、1ヘルツの周波数で繰り返される静穏期間が散在された、高周波数のニューロン発射のバーストを実証する。
ニューロンバーストは、星状細胞の糸状仮足における移動を誘起する、グルタミン酸を放出する。後者は、対流力または間質腔の成形にある程度寄与し得る。EEG表面波は、睡眠記録の前日に、いくつかの条件下で、前頭葉から後頭葉までの位相遅れを伴ってコヒーレントな方式で、但し、選択的刺激を伴って生じ、すなわち、波は、刺激部位から外向きに発出するように作製されることができる。言い換えると、波の開始部位は、前日の標的化された刺激を反映する。
徐波がある目的を有する場合、本機能関係は、2つの考察のうちの1つのものによって説明され得る。徐波の開始が、記憶の固定に関連するプロセス、すなわち、実験的に徐波睡眠に関連しているプロセスを反映するか、または徐波の開始部位が、そうでなければ学習強化に干渉するであろう活動誘起性の有毒な副生成物を廃棄するための増加される必要性に関連するかのいずれかである。
シナプス活性化によって刺激されたアミロイド前駆体タンパク質(APP)の処理から生じると考えられるアミロイドの沈着によって特徴付けられる、アルツハイマー病における徐波睡眠の欠如の間に、公知の関係が存在するため、後者の説明が、可能性として考えられると考えられる。
深睡眠では、青斑核が、比較的に不活性である。星状細胞へのノルエピネフリン入力の結果として生じる低減が、対流効果を助長するはずである、細胞収縮および結果として生じる間質腔の開放につながり得る。とりわけ、青斑核変性は、アルツハイマー病における非常に早期の事象である。しかしながら、脳ノルエピネフリン、輸送体機能、および受容体密度のレベルが、青斑核ニューロン欠損の任意の直接的潜在的影響が不明確であるほど維持または増加され得る。
おそらく、より重要なものは、深睡眠を誘起するために使用される、アルツハイマー病における視床下部外側ニューロンの喪失である。深睡眠を誘起しないことの直接的影響および結果として生じる残存青斑核機能を阻害することの失敗の間接的影響は、間質対流を促進するために要求される協調星状細胞モーフィングを妨げ得る。
睡眠時無呼吸等の深睡眠に干渉する状態を修正すること、およびより健康的な睡眠構築を助長する処置計画を採用することは、戦略的に健全であるであろう。要求に応じて深睡眠を助長する方法は、ある薬物処置を要求し得る。早急には、麻酔薬は、正常な睡眠を近似的にシミュレートしないが、しかしながら、ノルエピネフリンの阻害に加えて、徐波によって特徴付けられる鎮静状態もまた、デクスメデトミジン等の短時間作用性薬品を用いて作成されることができる。
脳20への超音波エネルギー30の印加に先立って、デクスメデトミジン等のノルエピネフリン遮断剤を用いた徐波睡眠におけるものように、間質腔が、開放する。次いで、標的化された超音波30が、脳20に印加され、アルツハイマー病を含む変性認知症を伴う患者内のプラーク除去を促進する。
麻酔について、認知症に関する潜在的リスク要因としていくつかの懸念が存在しているが、デクスメデトミジンは、高齢および急性期の患者において使用されるとき、良好な安全プロファイルを有する。代替として、超音波療法の間に睡眠を誘起するために、断眠療法またはアルモダフィニルもしくは他の興奮誘発剤からの離脱が、使用されてもよい。上記の睡眠条件は、間質経路にアミロイドプラークを含む細胞外排泄物の退出を可能にするために十分に開放させ得る。
TNS100からの超音波エネルギー30は、対流力を可溶化、可動化、かつ潜在的に促進する。プラークに照準された免疫療法は、有効な溶解プロセスを助長することにおいては効果的ではないまたは最小限にしか有効ではないが、処置後のCSFおよび末梢血サンプルにおいて見出されるアミロイド関連タンパク質ABeta42の増加されるレベルに基づく、部分的なプラークの溶解ならびに可動化の証拠が、存在する。
TNS100は、頭蓋骨ならびにアルツハイマー病の恐れのある組織を正確に標的化することによって音波の変形を引き起こすことによって、アミロイドプラークを処置する。例えば、TNS100は、ヒトの血餅溶解のために使用され、アルツハイマー病を伴う患者において共通して影響を及ぼされる構造である、海馬34、海馬傍回36、および近心側頭葉を標的化することができる。
頭蓋骨22が超音波30を妨げないように防止するために、TNS100は、通常、超音波照射の成功を可能にする頭蓋骨の薄い領域である、側頭窓40(図1A)を使用してもよい。しかしながら、TNS100は、背外側前頭前野皮質内の標的面積に関して、額の中央上等、頭蓋骨22上の任意の場所に取り付けられてもよい。
TNS100によって標的化される超音波はまた、偶然にも海馬体36へのちょうど中間に延設される後大脳動脈を識別するために、商業的に入手可能であるユニットからのドップラ撮像を使用し、次いで、TNS100を下記に説明されるような標的化された位置で挟着してもよい。
TNS100は、複数の超音波源を球状アレイに組み合わせ、頭蓋骨歪曲のための音波補正ならびに高密度焦点式超音波のためのMRIを用いた熱撮像を使用する、他のタイプの進化した標的化およびより大量の標的選択を使用してもよい。
TNS100は、いったん最初の標的化が実施されると、処置セッションがMRIスキャナの外側で進行し得るような、定位固定式のヘッドホルダデバイスを含んでもよい。ハイブリッドシステムは、球状アレイの使用を伴わず、側頭窓を通した複数の検出器を使用してもよい。
アミロイドプラークの直接的溶解ならびに可動化のために、機械的および加熱効果が、印加されてもよい。しかしながら、ニューロン放出を刺激するための経頭蓋超音波の能力は、グルタミン酸の放出および星状細胞の糸状仮足の後続の活性化によって対流力を促進し得る。後者を踏まえて、TNS100は、徐波睡眠の間、ニューロンの自然バースト率内でコヒーレントであるために、1~4ヘルツのパルス繰り返し数(rate)を使用してもよい。
超音波パルスを用いた深睡眠のシミュレーション 図1Eおよび1Fは、TNS100によって生成された例示的超音波パルスを示す。上記に説明されるように、TNS100は、ある繰り返し数または約1~4ヘルツで超音波パルス50を生成し、アミロイドプラークを除去するために役立ち得る深睡眠脳機能をシミュレート
し得る。例えば、パルス50の期間は、星状細胞指状突起に、アミロイドプラークを粉砕かつ除去するために役立つ対流力を産出させるように脳内の間質腔を開放するために役立ち得る。パルス50によって標的面積上に産出された熱は、次いで、さらに、アミロイドプラークを粉砕し、これは、次いで、星状細胞指状突起によって除去される。
し得る。例えば、パルス50の期間は、星状細胞指状突起に、アミロイドプラークを粉砕かつ除去するために役立つ対流力を産出させるように脳内の間質腔を開放するために役立ち得る。パルス50によって標的面積上に産出された熱は、次いで、さらに、アミロイドプラークを粉砕し、これは、次いで、星状細胞指状突起によって除去される。
一実施例では、パルス列54が、1~4ヘルツ(1,000ミリ秒(ms)~250ms)で生成される。パルス列54は、0.2~5ミリ秒(ms)の持続時間、10msの期間、および50msの組み合わされた持続時間を伴う一連の5つのパルス50等のパルス50の別個の群52を含んでもよい。他のパルス列54は、より長いまたはより短い持続時間および期間の、パルス50のより多いもしくはより少ない群52を使用してもよい。例えば、パルス列54は、それぞれが50msの持続時間および1~4ヘルツの期間を伴う、単一のパルス50を含んでもよい。パルス50は、TNS100のオン状態を表す。オン状態の間、TNS100内のトランスデューサは、当技術分野において公知である正弦波超音波の任意の組み合わせを生成してもよい。
パルス50の持続時間および数は、トランスデューサのタイプならびにトランスデューサによる超音波出力に応じて変動し得る。例えば、より大きな直径のトランスデューサは、より高温を産出する、より円錐形の超音波ビームを作成し得る。超音波30は、神経組織の損傷、熱アブレーション、または脳構造内の任意の他の恒久的変化を作成することなく、標的場所において脳温度の一時的な上昇を作成するように脈動される。より長い持続時間パルス50は、さらなる溶着を作成し得る。パルス群52における10ms期間は、脳組織が各個々のパルス50の間に休息することを可能にする一方、パルス群52間の1~4Hz期間は、対流力を産出する脳内の間質腔の開放および星状細胞指状突起の活性化等の深睡眠脳機能を刺激する。
一実施例では、パルス50は、約650~10,000ミリワット/cm2の空間ピーク時間平均強度(ISPTA)を作成し得る。典型的な処置セッションは、完全な深睡眠期間をシミュレートするように、約30~90分にわたって標的面積に超音波パルス50を印加してもよい。
超音波照射からの組織の加熱に関する広範囲にわたる研究が、所与の温度増加にわたる安全な照射持続時間を説明する、いくつかのガイドライン関係の開発につながっている。具体的には、6℃またはそれ未満の温度増加(これは、不可逆的組織変化が生じる温度である)に関して、以下の関係が、非胎児組織に関して導出されている。
ΔT<6-(logt)/0.6
式中、ΔΤは、正常体温(37℃)を超える最大期待温度上昇であり、tは、照射が損傷を被ることなく維持され得る、分単位の持続時間である。
本関係から、LIFUPのために使用される超音波パラメータ、すなわち、安全な照射時間が、推定されることができる。使用時、LIFUPシステムは、使用されるMRIサーモグラフィ技法の下限である、0.5℃未満の脳内温度上昇を作成する。保守的に、ΔTが0.5に設定される場合、tに対する解は、16時間にわたる照射時間をもたらす。したがって、例えば、パーキンソン病を処置するために脳組織内に熱損傷を産出するために使用される他の超音波システムとは異なり、本明細書に開示されるLIFUPシステムは、長期間の処置時間にわたって安全であると見なされることができる。
現行の実施形態は、いわゆる側頭窓に位置付けられる、頭部の片側上の単一のトランスデューサを示すが、ある状況において利点を提供し得る、他のトランスデューサ構成もまた、存在する。例えば、頭蓋骨の両側にトランスデューサを両側性に位置付けることは、トランスデューサのうちの一方を受信機として使用する可能性をもたらす一方、他方は、伝送機である。このように、超音波エネルギーの頭蓋骨の中への伝導が、MRI検証の必要性を伴わずに、独立して確認されることができる。圧電性トランスデューサは、本質的に相互的であるため、トランスデューサのうちの一方が、具体的には、受信機として設計されることができる、またはトランスデューサ両方が、設計において同じであることができる。具体的に設計された受信機の利点は、例えば、それが頭蓋骨内により広い対象範囲を有するほど集束され得ないことである。本両側性アプローチのある利点は、それが、MRIシステムの使用を伴わずに、伝送を検証するために使用され得ることである。
例示的手技
1つの例示的プロセスは、軽度の認知障害(MCI)または認知症を処置するために、TNS100によって生成される超音波30からの経頭蓋超音波処置に適用される。一実施例では、患者は、中等度の認知症臨床認知症評価ステージ1および2を通して、軽度の認知障害(臨床認知症評価ステージ0.5)を伴う認知低下を示した。
1つの例示的プロセスは、軽度の認知障害(MCI)または認知症を処置するために、TNS100によって生成される超音波30からの経頭蓋超音波処置に適用される。一実施例では、患者は、中等度の認知症臨床認知症評価ステージ1および2を通して、軽度の認知障害(臨床認知症評価ステージ0.5)を伴う認知低下を示した。
一実施例では、患者は、アルツハイマー病スペクトルに関して、ABeta42およびタウタンパク質に関する腰椎穿刺が施される。腰椎穿刺は、初めに1回実施される。患者は、海馬の体積測定と、前頭前野、楔前部、および海馬のASL灌流走査ならびにMRSとを含む、脳の高度MRIが施された。
初めに、患者は、少なくとも0.5のCDRステージと、少なくとも1つの異常な撮像生体指標とを有し得る。基準として、2か月間(満期)の試験は、病期分類のための迅速認知症評価システム(QDRS)および以下の試験のバッテリを含み得る。
・神経心理学的状態の評価のための反復可能バッテリ(RBANS)
・標準化された25フィート時限歩行試験
・9孔ペグボード試験
・モントリオール認知評価試験バージョン1、2、3(MOCA)
・標的化されたネットワークにおける解剖学的走査(MPRAGE)、ASL、およびBOLDならびにMRSを含む脳撮像が、完了時に繰り返されるであろう。
・神経心理学的状態の評価のための反復可能バッテリ(RBANS)
・標準化された25フィート時限歩行試験
・9孔ペグボード試験
・モントリオール認知評価試験バージョン1、2、3(MOCA)
・標的化されたネットワークにおける解剖学的走査(MPRAGE)、ASL、およびBOLDならびにMRSを含む脳撮像が、完了時に繰り返されるであろう。
CSF研究は、アルツハイマー病タイプのMCIおよび認知症に関する良好な感度ならびに特異度を実証した(参考文献5)。MRI体積測定、灌流走査、およびMR分光法は、AD、PDD/DLB、ならびにFTLD下位群間の良好な識別値であり、かつ患者がMCIから認知症に進行する際の変化に応答することを示している。
健忘性の顕著な認知変化を伴う患者に関して、TNS100は、横側頭窓を通して近心側頭葉に標的化される。標的化は、得られたMRIに基づいて頭皮基準を参照することを含んでもよい。近心側頭葉への中間に延設される後大脳動脈からのドップラ信号を記録するための経頭蓋ドプラ法(TCD)の能力のため、ドップラ波形確認が、得られ得る。
TNS100は、ロゴペニック型アルツハイマー病に関して、側頭頭頂領域を標的化してもよい。TNS100は、臨床的要件に応じて、パーキンソン病に関して他の領域を標的化してもよい。TNS100は、重度の運動症状に関して6野を、または遂行機能障害症候群および健忘症候群に関して、それぞれ、前頭葉もしくは近心側頭葉を標的化してもよい。
アルツハイマー病超音波手技は、患者を、睡眠ステージを追跡するために、医療スタッフが限定されたEEGモンタージュを用いて眼球運動、筋緊張、前頭および後頭EEGを監視する、認定された外来外科手術センターの術後領域内の静かな部屋の中に設置してもよい。医療スタッフはまた、患者EKGおよびパルスオキシメータを監視してもよい。
診療室において睡眠を助長するために使用される技法は、軽度の断眠療法、興奮誘発剤の留保、および睡眠誘発薬剤の潜在的な使用を含み得る。徐波睡眠が、標的化される。TNS100は、患者に、パラメータが診断用超音波に関するFDA安全性限界値内に設定された、ヘッドセットに添着された2メガヘルツプローブを用いて、30~90分の超音波を印加する。患者は、処置セッションの後、歩行することが可能にされ、完全に覚醒すると、かつ信頼できる成人が付き添う場合、退院してもよい。一実施例では、超音波エネルギーは、患者に30~90分にわたって印加され、1週間あたり1回、約2か月にわたって繰り返される。
超音波30が印加される脳の領域は、ネットワーク標的に依存し得る。例えば、健忘性の顕著なアルツハイマー病を伴う場合、TNS100は、波30を近心側頭葉上の着目領域(ROI)に指向し、視床前核および楔前部等の出力ネットワークノードに関する接続性を評価してもよい。ロゴペニック型のアルツハイマー病に関して、TNS100は、本領域内にROIを伴う側頭頭頂領域に波30を指向し、前頭/頭頂接続の接続性分析を行ってもよい。
例示的トランスデューサシステム
図1Gは、超音波トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)100の一実施例に関する斜視図を示す。TNS100は、患者88に取り付けられてもよく、アルツハイマー病を含む変性認知症の異なるタイプと関連付けられる、患者88の中の精密な標的場所に、超音波エネルギーを印加してもよい。下記の説明は、海馬および/または海馬傍回領域等の、患者88の頭部90の中の標的場所に超音波エネルギーを印加するための、TNS100の使用の具体的な実施例を議論する。しかしながら、TNS100は、任意のタイプの音響、磁気、または任意の他の代替エネルギーを、患者88の任意の身体部分の中の任意の標的場所に印加し得ることを理解されたい。TNS100は、ヒトの患者または動物の患者上で使用されてもよい。
図1Gは、超音波トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)100の一実施例に関する斜視図を示す。TNS100は、患者88に取り付けられてもよく、アルツハイマー病を含む変性認知症の異なるタイプと関連付けられる、患者88の中の精密な標的場所に、超音波エネルギーを印加してもよい。下記の説明は、海馬および/または海馬傍回領域等の、患者88の頭部90の中の標的場所に超音波エネルギーを印加するための、TNS100の使用の具体的な実施例を議論する。しかしながら、TNS100は、任意のタイプの音響、磁気、または任意の他の代替エネルギーを、患者88の任意の身体部分の中の任意の標的場所に印加し得ることを理解されたい。TNS100は、ヒトの患者または動物の患者上で使用されてもよい。
筐体アセンブリ102は、可動の内側筐体106に取り付けられる、外側筐体104を備える。トランスデューサ(図4参照)は、内側筐体106内に位置してもよい。電力ケーブル116が、トランスデューサに取り付けられ、内側筐体106および外側筐体104を通して上方に延在してもよい。第1の垂直なストラップ108Cが、昇降ねじ114に取り付けられ、患者88の頭頂部90の周囲および顎の真下に巻着される。第2の水平なストラップ108が、ねじ109Aおよびナット109Bを介して外側筐体104の外側表面に取り付けられる、リング形状区分108Aと、眼の上方の前頭部ならびに後頭部90の周囲に巻着される、ヘッドバンド区分108Bとを含む。頭部90に取り付けられているように示されるが、ストラップ108または他の取り付けデバイスは、筐体アセンブリ102を患者88の他の身体部分に取り付け得ることを理解されたい。筐体アセンブリ102は、ストラップ108によって頭部90の右側または左側に取り付けられ、頭部90の両側の内側の標的に超音波エネルギーを印加してもよい。
3つの筐体アーム112が、外側筐体104の側面から外に半径方向に延在してもよい。昇降ねじ114は、筐体アーム112を通して回転可能に延在してもよく、頭部90に対して圧接する弾性クッション118を含んでもよい。昇降ねじ114は、頭部90に対して下向きに圧接するように回転され、頭部90に対する内側筐体106の圧縮力の一部を低減させてもよい。これは、下記により詳細に説明されるであろう。
整合システム110が、トランスデューサを内側筐体106の中で、頭部90に対して異なるx、y、および/またはz位置に移動させてもよい。x位置は、頭部90に対する略前後の位置を指し得、y位置は、頭部90に対する略上下の位置を指し得、z位置は、頭部90に対する略内側から外側への横の、すなわち、左右の位置を指し得る。
TNS100が頭頂部90に取り付けられる場合、x位置は、頭部90に対する前後の位置を指し得、y位置は、頭部90に対する左右、すなわち、横の位置を指し得、z位置は、頭部90に対する内側から外向きの横向きのもしくは上下の位置を指し得る。
整合システム110は、TNS100が、患者88の頭部90に取り付けられたままである間、トランスデューサを内側筐体106内で異なるx、y、およびz方向に移動させるための一意の能力を有する、側面調節アセンブリ120と、上部調節アセンブリ140とを備えてもよい。これは、頭部90の中に標的場所を伴うトランスデューサのより精密な整合を可能にする。整合システム110はまた、TNSと頭部90の標的場所に対する同一の相対位置へのより迅速かつより正確な再取り付けを提供してもよい。これは、標的場所を再度位置特定するためにMRIを使用することなく、TNS100が、複数の超音波療法セッションの間、繰り返して再取り付けされることを可能にする。
側面調節アセンブリ120はそれぞれ、外側筐体104の側面から外に半径方向に延在する側面延在部124に回転可能に取り付けられる、側面調節ノブ122を含む。上部調節アセンブリ140は、外側筐体104に回転可能に取り付けられる、上部調節ノブ142を含む。ねじ山付きリング146は、上部調節ノブ142の中央を通して外に延在する。トランスデューサ蓋の上端144が、ねじ山付きリング146を通して外に延在し、キャップ148が、トランスデューサ蓋の上端144の中央空洞の中に挿入される。キャップ148は、ケーブル116を受容するためのワイヤ誘導部として動作し、また、トランスデューサ蓋の上端144のための停止部としても動作する。
図1Hは、ストラップ区分108Bおよび108Cの両端部113を示す。一実施例では、Velcro(R)等の鉤ホックタイプ材料107が、ストラップ108の端部に取り
付けられてもよい。例えば、ストラップ108の端部113は、鉤材料を含んでもよく、シンチ111を通して給送されてもよい。ストラップ端部113は、筐体アセンブリ102を頭部90の反対側に対してぴったりと保持するように引張される。ストラップ端部113上の鉤材料は、次いで、小環材料107に付着される。
付けられてもよい。例えば、ストラップ108の端部113は、鉤材料を含んでもよく、シンチ111を通して給送されてもよい。ストラップ端部113は、筐体アセンブリ102を頭部90の反対側に対してぴったりと保持するように引張される。ストラップ端部113上の鉤材料は、次いで、小環材料107に付着される。
他の取り付けアセンブリもまた、ストラップ108の端部113を取り付けるために使用されてもよい。例えば、鉤ホックバックルまたはラチェエットバックルが、ストラップ108の端部113上で使用されてもよい。さらに別の実施例では、ストラップ区分108Bおよび108Cは、伸展され、かつ頭部90にわたって圧縮して保持される弾性材料から形成されてもよい。当然ながら、他の取り付けデバイスもまた、使用されてもよい。
一実施例では、ストラップ108は、皮から作製されてもよい。しかしながら、筐体アセンブリ102を患者88に対してしっかりと保持し得る任意の材料もまた、使用されてもよい。直上で議論されたように、ストラップ108は、代替として、弾性プラスチック、ゴム、または布材料であってもよい。小柄な子供から大柄な成人にわたる種々の患者頭部サイズおよび患者身体部分に取り付けられるような、複数の長さならびにサイズのストラップ108が、利用可能であってもよい。
図2は、TNS100の側面図を示す。外側筐体104は、側面調節アセンブリ120に取り付けられた内側筐体106の一部を示す、2つの開口部162を伴う、円形外側表面160を備える。筐体アーム112が、外側筐体104の側面から外に半径方向に延在し、三脚と同様に動作し、TNS100が、昇降ねじ114によって、頭部90上の種々の高さ位置上にしっかりと支持されることを可能にする。
側面調節アセンブリ120は、それぞれ、内側筐体106に取り付けられる、第1の端部と、側面調節ノブ122に取り付けられる、第2の端部とを有する、内側調節ねじ(図4参照)を含んでもよい。2つのねじ山付き固定ピン164が、調節アセンブリ120の反対側の外側筐体104の側面上に位置する。ピン164は、側面調節アセンブリ120に取り付けられた側面の反対側の内側筐体106の側面の中に挿入される。
側面調節ノブ122は、時計回りおよび反時計回りの方向両方に回転されることができる。例えば、側面調節ノブ122のうちのいずれか一方を時計回りの方向に回転させることは、内側調節ねじを内向きに回転させ得る。内側調節ねじは、ひいては、内側筐体106を、側面調節アセンブリ120から離れるように、外側筐体104の反対の端部に向かって、かつピン164のうちの1つに向かって移動させる。側面調節ノブ122のうちの1つを回転させることはまた、ノブ122を、側面延在部124の外側表面にわたって半径方向に内向きに、かつ外側筐体104の外周105に向かって移動させる。
側面調節ノブ122の任意の組み合わせを反対の反時計回りに回転させることは、内側調節ねじを外向きに回転させ得る。内側調節ねじは、ひいては、内側筐体106を、側面調節アセンブリ120に向かって、かつピン164が位置する外側筐体104の反対の端部から離れるように引動させ得る。反時計回りの回転はまた、側面調節ノブ122を、外側筐体104の外周105から離れるように側面延在部124の外側表面にわたって半径方向に外向きに移動させ得る。
グラデーション126が、側面延在部124の外側表面上にインプリントされる。一実施例では、各グラデーション126は、1ミリメートル(mm)離間されてもよい。側面調節ノブ122と組み合わされたグラデーション126は、内側筐体106の内側に含有されるトランスデューサのxおよびy方向の移動の距離を識別する、マイクロメータとして動作する。例えば、TNS100が患者の頭部に取り付けられた後、側面調節ノブ122は、超音波エネルギーの焦点が、患者の脳の内側の標的面積にわたって精密に指向されるように、トランスデューサの場所を調節するように回転されてもよい。
上部調節ノブ142は、外側筐体104の上部上に同心円状に位置付けられる。ねじ山付きリング146は、上部調節ノブ142の中に同心円状に位置付けられ、キャップ148もまた、トランスデューサ蓋の上端144の中に、かつねじ山付きリング146にわたって同心円状に位置付けられる。上部調節ノブ142を第1の方向に回転させることは、トランスデューサ蓋の上端144を、患者の頭部から離れるように上向きのz方向に移動させ得る。上部調節ノブ142を第2の反対の方向に回転させることは、トランスデューサ蓋の上端144を、患者の頭部に向かって下向きのz方向に移動させ得る。
図3は、上部調節アセンブリ140の部分的側面切取内部図を示す。上部調節ノブ142は、ねじ山付きリング146を受容する内側孔152を形成する、反対側に傾斜する上壁145Aと、内側側壁145Bとを有する。ねじ(図示せず)は、側壁145Bの中に挿入され、調節ノブ142をねじ山付きリング146に堅性に結合してもよい。
上部調節ノブ142を第1の方向に回転させることはまた、ねじ山付きリング146を回転させ、トランスデューサ蓋の上端144を、患者の頭部から離れるように上向きのz方向に移動させる。上部調節ノブ142を第2の反対の方向に回転させることはまた、ねじ山付きリング146を同一の方向に回転させ、トランスデューサ蓋の上端144を、患者の頭部に向かって下向きのz方向に移動させる。
グラデーション150が、トランスデューサ蓋の上端144の外側表面上にインプリントされてもよい。一実施例では、グラデーション150はまた、1ミリメートルの間隔を有する。回転ノブ142の場所に関連するグラデーション150はまた、トランスデューサのz方向の移動の量を識別する、マイクロメータとして動作する。
図4は、TNS100の正面断面図を示す。内側筐体106は、トランスデューサアセンブリ165を保定するように構成される、シールされた内側筐体チャンバ174をともに形成する、上壁132と、側壁134と、膜挟着リング136と、低アレルギー性可撓性膜138とを備える。一実施例では、チャンバ174は、脱気油または脱気水でシールもしくは充填され、頭蓋骨および脳を通した標的場所の中への超音波の伝達の効率を改善してもよい。
膜138は、プラスチックまたはゴム材料から形成されもよく、患者の頭部に対して弾性的に圧接するように構成される。挟着リング136と側壁134のねじ接続は、膜138が内側筐体106の残部から取り外されることを可能にする。クッション137が、挟着リングの底部に糊着され、快適性を増加させ、患者の頭部の表面上の不規則性の周囲に共形化してもよい。患者のための超音波療法セッションの完了後、膜138が、除去され、次の患者のための新しい膜と交換されてもよい。ゲルの層が、弾性膜138の外側表面にわたって伸長されてもよく、図8において下記により詳細に議論されるであろうように、膜138と患者の頭部との間に連続的なシールを維持してもよい。
トランスデューサアセンブリ165は、トランスデューサ蓋170とトランスデューサ基部178との間に位置する、トランスデューサ166を備える。トランスデューサ166とトランスデューサ蓋170との間の空間が、気密性にシールされた後方空洞168を形成する。トランスデューサ166とトランスデューサ基部178との間の空間は、水を留保するように構成された、シールされた前方空洞176を形成する。単一のトランスデューサ166が、図4に示される。しかしながら、内側筐体106およびトランスデューサアセンブリ165は、円形のトランスデューサならびにマルチトランスデューサ等の、任意のトランスデューサ形状および任意の数のトランスデューサを保定するように構成されてもよい。
トランスデューサ蓋170は、上方に延在する縮径部172と、内側筐体106と、外側筐体104と、ねじ山付きリング146とを含む。上記に示されるように、トランスデューサ蓋170の上端144は、ねじ山付きリング146の上端を通して上方に延在し、かつキャップ148をねじ式に受容するように構成される、ねじ山付き内部孔198を含む。左ねじが、キャップ148の外側表面上に形成され、キャップ148がリング146の上部に対して最も低い位置に到達した場合、ねじが外れないように防止してもよい。縮径部172のねじ山付き外側表面は、リング146のねじ山付き内側表面とねじ式に係合するように構成される。ケーブル116は、縮径部172の中心内の孔を通して延在し、ケーブル116からのワイヤが、トランスデューサ166に結合される。
上記に述べられるように、上部調節ノブ142の第1の方向への回転は、ねじ山付きリング146をねじ山付き縮径部172の周囲で回転させ、トランスデューサアセンブリ165を、内側筐体106の上壁132に向かって上向きのz方向に移動させる。上部調節ノブ142の反対方向への回転は、ねじ山付きリング146を、ねじ山付き縮径部172の周囲で反対方向に回転させ、トランスデューサアセンブリ165を、膜138に向かって第2の下向きのz方向に移動させる。キャップ148は、トランスデューサ蓋170の上端144がねじ山付きリング146の上端から下方に下向きに移動しないように防止する、停止部として動作する。
Oリング156が、トランスデューサ蓋170のねじ山付きリング146と上端144との間に位置する。Oリング158が、ねじ山付きリング146と内側筐体106の上壁132内に形成された孔の内側表面との間に位置する。Oリング156および158は、ねじ山付きリング146がトランスデューサ縮径部172の周囲で回転される間、チャンバ174内に水密性または油密性シールを維持するように構成される。Oリング200は、側壁134の底端部と膜挟着リング136との間に位置し、空洞174の底端部に沿って水密性または油密性シールを提供してもよい。
内側筐体106は、技師が、チャンバ174内の油または水の中に存在し得る任意の空気泡を視覚的に検出することを可能にする、透明で透けて見えるプラスチックから製作されてもよい。2つの圧縮ノズル202が、内側筐体106の側壁134の中に搭載されてもよい。圧縮ノズル202は、水または油でチャンバ174を充填し、車両ブレーキシステムから空気を流し出すことと同様に、チャンバ174から空気泡を流し出すために使用されてもよい。例えば、水は、ノズル202のうちの第1のものの中に押進されてもよい。ノズル202のうちの第2のものが、チャンバ174から水および空気泡を流し出すために、押下されるまたはねじが外されてもよい。水のみが第2のノズル202から流し出されると、空気泡の大部分または全てが除去されたことのインジケーションが、提供されてもよい。内側筐体106は、流出プロセスの間、空気泡が第2のノズル202から外に退出するように助長するように、振動されてもよい。
各側面調節アセンブリ120は、正面端部においてねじ頭190を形成し、背面端部において側面調節ノブ122に取り付けられる、内側調節ねじ128を含んでもよい。スリーブ194が、内側筐体106の側面内に形成される、孔の中に挿入される。ねじ頭190は、スリーブ194の内側に挿入かつ回転される。整合ガイド182が、内側筐体106に取り付けられ、ねじ頭190の中に形成される溝192の中に着座する、辺縁193を含む。スリーブ196が、内側筐体106の外側の反対側の中に形成される孔の中に挿入される。ねじ山付き固定ピン164の正面端部が、スリーブ196の中に摺動自在に挿入され、ピン164の背面端部が、外側筐体104にねじ式かつ堅性に取り付けられる。整合ガイド184が、内側筐体106に取り付けられ、ピン164の正面端部の上面に対して摺動自在に圧接される。
ねじ山が、各側面延在部124の内側に形成される孔の内面上に形成され、ねじ128上のねじ山と係合する。側面調節ノブ122を第1の方向に回転させることは、ねじ128を回転させ、ねじ頭190を前方方向に移動させる。ねじ頭190は、内側筐体106を、外側筐体104の反対側に向かって、側面延在部124から離れるように押動させる一方、内側筐体106の反対の端部上のスリーブ192は、ピン164の前方端部にわたってさらに摺動する。
側面調節ノブ122およびねじ128を反対の方向に回転させることは、ねじ頭190を逆の方向に移動させる。ねじ頭190は、辺縁193および取り付けられた内側筐体106を側面延在部124に向かって引動させる一方、内側筐体106の反対側上のスリーブ196は、ピン164の前方端部から外にさらに移動する。
整合ガイド182および184は、内側筐体106が任意のxならびにy位置の中に移動することを可能にする。例えば、調節ねじ128は、内側筐体106を異なる位置の中に移動させてもよい。整合ガイド182は、ねじ頭190の上の溝192にわたって摺動してもよく、整合ガイド184は、ピン164にわたって摺動し、内側筐体106の外側筐体104内の任意のxおよびy位置の中への移動を可能にしてもよい。
動作概要
動作概要
図1-4を参照すると、患者88は、MRI補助下の位置決め手技を受けながら、頭部90上にストラップ留めされた集束超音波トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)100を有してもよい。電力源刺激装置を制御する管理者は、MRIデバイスによって産出される磁場から安全である、近傍の部屋の中にいてもよい。管理者は、患者88の脳の内側からの画像を示し、特定の障害の処置に関する具体的な標的点を示す、機能的MRI(fMRI)方法を使用してもよい。
TNS100は、脳の中に、fMRIコンソールスクリーン上でBOLD信号内の変化として把握かつ記録され得る、低強度集束超音波脈動(LIFUP)を送出し得る。超音波パルスの結果として生じる場所が、処置のために標的化された点に対して測定される。代替として、場所は、LIFUP刺激の結果として生じる、脳内のわずかな温度変化を測定する、fMRIシーケンスによって検証され得る。
管理者は、患者88をMRIデバイス下から外に摺動し、側面調節ノブ122および上部調節ノブ142(マイクロメートルダイヤル)を調節し、トランスデューサ166によって生成されるLIFUPの焦点を所望される標的場所に移動させる。MRI比較手技は、トランスデューサ166が、3つのx、y、およびz平面全ての中の標的場所の中心上に直接超音波パルスを生成するまで繰り返される。TNS100は、次いで、超音波処置を実施するために使用される。
医学的に承認されたペンが、内側可動筐体106の周界の周囲および患者88の頭部上に円の一部をマーキングするために使用される。一実施例では、内側筐体106は、透明なプラスチック材料から作製されてもよい。インクペンを用いて頭部をマーキングすることは、後続の処置が、繰り返してTNS100を再整合させるために高価なMRIデバイスを使用する必要なく、医師または技師の診療室内で行われることを可能にする。したがって、1回の処置あたりの時間およびコストが、有意に低減され得る。
3つの昇降ねじ114が、頭部90の任意のサイズおよび形状に調節され得、一実施例では、快適なSTERalloy弾性クッション118を使用してもよい。昇降ねじ114は、膜138を頭部90からわずかに離れるように上昇させ、内側可動筐体106のxおよびy平面内での自由移動を促進する。側面調節アセンブリ120は、内側筐体106を、以前に患者88の頭部上にマーキングされた円と整合させ、トランスデューサ166によって生成された超音波エネルギーを、脳内の標的の中心に心合させるために使用されてもよい。
xおよびy平面が標的上にあるとき、昇降ねじ114は、後退され、膜138を頭部90に対してよりしっかりと降下させる。ゲルが、膜138に適用されてもよい。ゲルは、膜138が異なるxおよびy位置に移動される間、膜138と頭部90との間の接触層を維持し得る。ゲル層は、トランスデューサ166によって出力される集束超音波の効果を低減させ得る空隙が、膜138と頭部90との間に形成されないように防止し得る。
LIFUP処置の完了後、STERalloy弾性クッション118、膜挟着リング136、および膜138が、交換されてもよい。これは、アレルギーまたは他の望ましくない影響が、他の患者に伝達されないように防止し得る。LIFUP手技は、より高価かつより高いリスクであり得る外科手術と比較して、保険会社によって歓迎され得る。
初期整合および処置
上記に説明される初期MRI整合手技の間、トランスデューサ166から出力される超音波エネルギーの焦点は、標的場所の中心に可能な限り接近して整合される。これは、後続の処置の間、TNS100を再整合させるとき、さらなる公差を可能にする。
上記に説明される初期MRI整合手技の間、トランスデューサ166から出力される超音波エネルギーの焦点は、標的場所の中心に可能な限り接近して整合される。これは、後続の処置の間、TNS100を再整合させるとき、さらなる公差を可能にする。
図5および6を参照すると、患者88は、側臥位に横たえられてもよく、頭部90は、TNS100のための取り付け場所が剃毛されてもよい。標的マーカ210が、インクペン204を用いて頭部90に適用される。テンプレート202は、標的マーク210にわたって整合される、孔208と、内側筐体106の外周と整合される、孔206と、筐体アーム112のうちの1つと整合される、2つのスロット212とを含む。テンプレート202は、透明な半剛性プラスチック材料から作製されてもよい。
テンプレート202は、孔208が標的マーク210にわたって整合され、かつスロット212が筐体アーム112のうちの1つに関して所望される場所に位置するように、頭部90に対して設置される。テンプレートを頭部90に対して保持する間、インクペン204は、スロット212を通して頭部90に基準線214を適用し、かつ孔206を通して頭部90に基準マーク216を適用するために使用される。テンプレート202は、次いで、除去される。5つの基準マーク216の各列の中の第3の中央基準マークが、代替として、中心基準マーク216Aと称される。
図7は、TSN100の側面図を示し、図8および9は、TNS100の正面断面図を示す。図7、8、および9は、内側筐体106が異なるx、y、ならびにz場所の中に移動し、標的場所220と整合され得る方法をより詳細に示す。
TNS100内のx、y、およびz平面は、側面調節ノブ122ならびに上部調節ノブ142をそれぞれ6mmに設定することによって、公称位置に設定され得る。ゲルは、膜138の表面全体に適用されてもよく、内側筐体106の周界218を超えないように適用され得る。周界218は、膜挟着リング136の外周から成ってもよい。
昇降ねじ114は、膜138が頭部90に接触するように、図8に示されるように上昇されてもよい。TNS100は、5つの基準マーク216の列毎の中心基準マーク216Aが、図7に示されるように周界218と整合するように頭部90上に整合されてもよい。筐体アーム112Aは、図7に示されるように、基準線214間に整合される。TNS100は、移動を防止するように頭部90に対してしっかりと保持され、ストラップ108の端部は、TNS100を頭部90に対してしっかりと保持するように緊締される。
患者88は、MRIデバイスの下に設置される。トランスデューサ166からのパルス222が、刺激装置を使用して患者88の頭部90の中に伝送される。MRIデバイスは、xおよびy平面内の標的場所220に対するパルス場所を識別する。xまたはy平面内のパルス場所が6mmを上回って離れている場合、TNS100は、頭部90から除去され、5つの基準マーク216の3つの列が、TNS100を再整合させるためのガイドとして使用される。
例えば、各列内の基準マーク216は、既知の距離離間されてもよい。内側筐体106の周界218は、超音波パルス222の焦点と標的場所220との間の識別された距離に基づいて、基準マーク216の異なるセットに隣接して整合されてもよい。患者88は、次いで、MRIデバイス下に設置されているように戻され、超音波パルス222のための新しい焦点と標的場所220との間の距離が、再測定されてもよい。再整合手技が、超音波パルス222と標的場所220との間の距離が、xおよびy平面両方において6mmを下回るようになるまで繰り返される。
超音波パルス222のxおよびy場所が両方とも、標的場所220の6mm以内にある場合、昇降ねじ114は、内側筐体106を頭部90からわずかに離れて上昇させるように、図9に示さるようにねじ留めされる。図7に示される側面調節ノブ122は、次いで、内側筐体106を外側筐体104の内側に移動させてもよい。内側筐体106のxおよびy位置は、超音波パルス222と標的場所220との間で以前に測定された距離に基づいて調節される。
例えば、MRIデバイスは、超音波パルス222が標的場所220からx方向に2mmの距離離間されていることを判定し得る。側面調節ノブ122のうちの1つは、内側筐体106をx方向に2mm移動させるために使用されてもよい。3つの昇降ねじ122は、次いで、膜138が頭部90に対してしっかりと後方に圧接されるように、図8に示されるように再び上向きに後退されてもよい。別の超音波パルス222が、患者88に印加され、新しいパルスのxおよびy位置が、標的場所220に関連して測定される。
内側筐体106のz平面位置が、超音波パルス222のxおよびy位置が標的場所220上に整合された後、調節されてもよい。例えば、標的場所220からのz方向の超音波パルス222の距離は、MRI画像から測定される。上部調節ノブ142が、トランスデューサアセンブリ165を、測定されたz距離分上方または下方に移動させるように回転される。患者88の頭部90は、次いで、MRIデバイスによって再走査され、超音波パルス222の新しい場所が、標的場所220と比較される。測定および調節プロセスは、超音波パルス222の焦点がx、y、ならびにz平面内の標的場所220にわたって整合されるまで繰り返される。超音波パルス222の整合後、TNS100は、該当する場合、ゲルが内側筐体106の周界218の周囲で視認可能であるかどうかを把握するために確認されてもよい。任意の滲出したゲルは、綿棒を用いて払拭して清浄されてもよい。
図7は、頭部90上に可能な限り多くの周界218の周囲に基準線をトレースするために使用される、ペン204を示す。TNS100のz設定は、患者識別カード上に記録されてもよい。例えば、トランスデューサ蓋170の上端144上のグラデーション150に対するねじ山付きリング146の上端の場所は、z基準場所としての役割を果たし得る(図3参照)。内側筐体106の周界218の周囲にトレースされる基準線は、xおよびy基準場所としての役割を果たし得る。
初期超音波処置が、次いで、TNS100を使用して患者88に適用されてもよい。処置セッションの完了後、TNS100は、払拭して清浄され、ケースの中に設置されるように戻されてもよい。同一のTNS100が、同一の患者のための後続の超音波処置全てにわたって予約されてもよい。
後続の整合および処置
図6に示される基準マーク216、基準線214、および頭部90上の内側筐体106の周界218の周囲に描かれた追加基準線が、視覚検査されてもよい。任意の退色した基準マークまたは線は、頭部90上に再度描かれてもよい。
図6に示される基準マーク216、基準線214、および頭部90上の内側筐体106の周界218の周囲に描かれた追加基準線が、視覚検査されてもよい。任意の退色した基準マークまたは線は、頭部90上に再度描かれてもよい。
TNS100は、側面調節ノブ122をそれぞれ6mmに設定することによって、公称のxおよびy位置に調節される。ゲルは、再び、膜138の表面全体に適用される。内側筐体106の周界218は、周界218の周囲に以前にトレースされた基準線と可能な限り接近して同心円状に整合される。図7の筐体アーム112はまた、基準線214間に整合される。外側筐体104は、内側筐体106にわたって約半インチ下方に延在するが、依然として、内側筐体106の外周218が見える状態を可能にする。
TNS100は、ストラップ108が頭部90の周囲に再び巻着かつ緊締される間、移動しないように防止するように、頭部90に対してしっかりと保持される。必要である場合、昇降ねじ122は、外側筐体104を移動させることなく頭部90にわたって摺動するために十分であるように内側筐体106を上昇させるために、図8に示される位置から図9に示される位置に下方に回転される。上記に述べられるように、膜138上のゲルは、内側筐体106がxおよびy位置に調節されている間、膜139と頭部90との間に接触層を維持し得る。昇降ねじは、患者88の頭部90に対する膜138の圧力を低減させ、膜138が、内部筐体106が異なるxおよびy位置の中に移動される間、頭部90に対して接触したままであることを可能にする。
内側筐体106のxおよび/またはy位置は、周界218が、図7に示されるように、周界218の周囲に以前にトレースされた円形のマーキングされた線と視覚的に整合されるまで調節される。昇降ねじ122は、それらがもはや頭部90に接触しなくなるまで、図8に示されるように上向きに回転される。内側筐体106のz場所は、グラデーション150(図3)上のz設定を患者識別カード上のz設定と比較することによって検証される。必要である場合、上部調節ノブ142は、グラデーション150上に以前のz設定を確立するために回転されてもよい。
超音波処置は、MRIデバイスを使用してトランスデューサ166を再整合させる必要なく、この時点で開始され得る。超音波処置が完了すると、TNS100は、払拭して清浄され、患者88による次回の使用のために、元のケースの中に設置されるように戻されることができる。
TNS100は、種々の異なる障害に適応するために、超音波エネルギーを脳または他の身体部分の中に、種々の異なる深度で生成し得る、種々の異なるトランスデューサを受容するように設計される。例えば、TNS100は、鬱病、不安障害、強迫性障害(OCD)、過食症、双極性障害、または自閉症等の精神障害を処置するために使用されてもよい。TNS100はまた、てんかん、パーキンソン病、アルツハイマー病、および他の認知症、昏睡時状態、ならびに脳損傷等の種々の神経障害を処置するために使用されてもよい。TNS100はまた、高血圧および低血圧、肥満、ならびに内分泌疾患および免疫疾患等の医学的状態を処置し、脳回路の機能診断を実施するために使用されてもよい。
代替トランスデューサナビゲーションシステム
図10-12は、変性認知症を処置するためにも使用される、代替トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)300を示す。図10は、トランスデューサ308が10度枢動されたTNS300の正面図であり、図11は、トランスデューサ308が15度枢動されたTNS300の正面図であり、図12は、TNS300の側面図である。
図10-12は、変性認知症を処置するためにも使用される、代替トランスデューサナビゲーションシステム(TNS)300を示す。図10は、トランスデューサ308が10度枢動されたTNS300の正面図であり、図11は、トランスデューサ308が15度枢動されたTNS300の正面図であり、図12は、TNS300の側面図である。
変性認知症を処置するためにも使用される、別のトランスデューサナビゲーションシステムが、2016年12月16日に出願され、「Stereotactic Frame」と題された米国特許願第15,382,351号(参照することによって全体として組み込まれる)に説明される。
図10-12を参照すると、TNS300は、それぞれ、トランスデューサ受台304の正反対の上側および下側端部に取り付けられる、上部ストラップ302Aと、底部ストラップ302Bとを含む。側面ストラップ302Cが、受台304の前方端部および後方端部に両端部において取り付けられる。上側および下側ストラップ302Aならびに320Bは、リング320を介して両端部に取り付けられてもよい。
トランスデューサケーシング308は、超音波トランスデューサ314を保定し、受台304の丸みを帯びた凹面形の内側側壁315の内側に嵌合する、丸みを帯びた凸面形の外側側壁309を有し得る。丸みを帯びた壁315および309は、トランスデューサ314がトランスデューサ受台304の内側で異なる角度322で枢動することを可能にする。一実施例では、枢動角度322は、0~15度変動することができる。しかしながら、枢動角度322は、受台304およびトランスデューサケーシング308のサイズならびに直径に応じて、より幅広い範囲の角度で変動することができる。
オペレータは、ノブ324を緩め、ケーシング308の背面を、トランスデューサ314を枢動させるように押動してもよい。ノブ324は、次いで、トランスデューサ314を選択された枢動角度322に保持するように緊締される。ゲルパック306が、トランスデューサ受台304の内面上に取り付けられ、頭部90の側面に対して圧接されてもよい。代替として、ゲルパック306は、トランスデューサケーシング308の内面に取り付けられてもよい。
受台304および保定されたトランスデューサ314は、変性認知症と関連付けられる標的面積を処置するために、ストラップ302を介して、患者88の頭部90上の特定の場所に取り付けられる。技師は、次いで、脳内の標的面積に対する焦点310の場所に基づいて、トランスデューサ314を受台304の中で枢動させてもよい。
ケーシング308上の第1のマーキング316Aは、10度の枢動角度322Aを識別させ得、第2のマーキング316Bは、15度の枢動角度322Bを識別させ得る。技師は、マーキング330のうちの1つと関連付けられる、ケーシング308の1つの縁を圧接してもよい。例えば、技師は、150度のマーキング330におけるケーシング308の反対側が、10度の枢動角度322Aを作成する第1のマーキング316Aまで枢動するように、30度のマーキング330におけるケーシング308の縁を圧接してもよい。
患者88は、MRI機械の中に挿入され、トランスデューサ314が、頭部90内の標的面積に対する焦点310Aの場所を検出するようにアクティブ化されされてもよい。焦点310Aの場所に基づいて、技師は、ケーシング308の反対側が、15度の枢動角度322Bを産出する第2のマーキング316Bまで枢動するまで、別のマーキング330と関連付けられる、ケーシング308の別の縁を下方に圧接してもよい。例えば、技師はさらに、上記に、図1Aおよび1Bに示されるように、焦点310Bが脳の海馬領域34の中に移動するように、トランスデューサ314を枢動させてもよい。技師は、次いで、ねじ324を緊締し、ケーシング308を受台304の内側に係止する。
新しい焦点310Bが、標的面積に衝打する場合、技師は、ケーシング308の圧接された縁を示す、マーキング330と、識別されたマーク330において作成された枢動角度322を示す、マーキング316Bとを記録する。技師は、次いで、後続の超音波療法セッションのために同一の標的面積に焦点310Bを再位置決めするために、マーキング330および316Bを使用する。
上記に述べられるように、トランスデューサ314は、側頭窓上に位置してもよい。しかしながら、他の多重アレイトランスデューサデバイスおよび両側性トランスデューサデバイスは、側頭窓の外側に超音波を印加するために使用されてもよい。患者88は、海馬および周囲の皮質を含む中側頭葉内に、いくつかの標的を有し得る。技師は、異なる標的面積毎に以前に記録された枢動角度322の中に、トランスデューサ314を枢動させてもよい。
TNS300は、MRIスキャナの中で動作されることができ、一実施例では、MRI磁場に干渉するであろう強磁性部品を含有しない。一実施例では、TNS300は、チタンおよびプラスチック部品のみを含んでもよい。
TNS300は、上記に、図1Eおよび1Fに説明されるパルス繰り返し数、パルス持続時間、ならびにパルス列パターンをプログラムする、コンピュータ340に接続してもよい。コンピュータ340は、異なるタイプの変性認知症および異なる標的面積のための異なる超音波パルスパターンを記憶してもよい。技師は、特定の認知症と関連付けられる、特定のパルスパターンを選択してもよい。コンピュータ340は、次いで、トランスデューサ324への電力をオンおよびオフにし、選択された超音波ビームアクティブ化パターンを作成する。
代替実施形態
上記に説明される実施形態は、頭部の片側上の、いわゆる側頭窓に位置付けられた単一のトランスデューサを使用する。しかしながら、ある状況において他の利点を提供し得る他のトランスデューサ構成もまた、変性認知症を処置するために使用されてもよい。例えば、トランスデューサのアレイを使用して、焦点位置が、電子的に変更され、トランスデューサ位置を物理的に調節する必要性を排除してもよい。当業者によって理解され得るように、トランスデューサは、焦点距離が各環状要素に異なる時間遅延を適用し、曲率半径、したがって、焦点深度を効果的に変化させることによって、電子的に変化されることを可能にする、環状アレイであってもよい。
上記に説明される実施形態は、頭部の片側上の、いわゆる側頭窓に位置付けられた単一のトランスデューサを使用する。しかしながら、ある状況において他の利点を提供し得る他のトランスデューサ構成もまた、変性認知症を処置するために使用されてもよい。例えば、トランスデューサのアレイを使用して、焦点位置が、電子的に変更され、トランスデューサ位置を物理的に調節する必要性を排除してもよい。当業者によって理解され得るように、トランスデューサは、焦点距離が各環状要素に異なる時間遅延を適用し、曲率半径、したがって、焦点深度を効果的に変化させることによって、電子的に変化されることを可能にする、環状アレイであってもよい。
トランスデューサはまた、位相アレイとして構成されてもよく、当業者は、これが、超音波ビームが伝送の角度に関して操向されることを可能にするであろうことを理解するであろう。この場合、時間遅延のあるパターンが、要素を横断して印加され、超音波ビームを操向させる。これは、トランスデューサが皮膚表面から離れるように持ち上げられているため、そうでなければ、超音波の伝送を妨げ得るトランスデューサの手動の角度付けを要求し得る、脳の領域に超音波を照射するために望ましくあり得る。いずれの場合でも、トランスデューサ自体は、この領域が頭蓋骨を通したエネルギーの最小の損失をもたらすため、側頭窓に設置されてもよい。
最後に、頭蓋骨内の任意の所望される場所に焦点を産出するように、種々のトランスデューサ要素が、頭蓋骨全体の周囲に位置付けられ、各要素からの伝送が、振幅および位相に関して調節されてもよい。調節は、要素の相対的位置、および各要素と所望される焦点場所との間の頭蓋骨の減衰ならびに他の音響効果を補償する。
いわゆる側頭窓は、最も薄く、したがって、超音波の伝送に最小の減衰および他の望ましくない影響を産出する頭蓋骨の領域として当業者に公知である。しかしながら、他の場所もまた、脳内の場所に超音波を伝送するために使用されることができる。例えば、超音波は、トランスデューサを額の中央に設置することによって、脳内の第3脳室の位置を測定するために使用されている。その場所における頭蓋骨は、側頭窓におけるものより厚いが、比較的に一様であり、したがって、超音波信号内に大きい位相変動を誘発しない。したがって、骨を通した通路からの減衰が、存在するが、超音波ビームの焦点特性は、比較的に安定しており、したがって、前頭領域内の脳の部分は、本明細書に説明される方法を使用して容易にアクセス可能である。
ハードウェアおよびソフトウェア
図13は、トランスデューサナビゲーションシステムと併用され、上記に議論されるプロセスの任意の組み合わせを実施する、コンピューティングデバイス1000を示す。コンピューティングデバイス1000は、サーバ/クライアントネットワーク環境におけるサーバまたはクライアント機械の容量内で、もしくはピアツーピア(すなわち、分散型)ネットワーク環境におけるピア機械として動作してもよい。他の実施例では、コンピューティングデバイス1000は、その機械によってとられるべき作用を規定する命令1006(連続的または別様のもの)を実行し得る、パーソナルコンピュータ(PC)、タブレット、携帯情報端末(PDA)、携帯電話、スマートフォン、ウェブ装置、もしくは任意の他の機械またはデバイスであってもよい。
図13は、トランスデューサナビゲーションシステムと併用され、上記に議論されるプロセスの任意の組み合わせを実施する、コンピューティングデバイス1000を示す。コンピューティングデバイス1000は、サーバ/クライアントネットワーク環境におけるサーバまたはクライアント機械の容量内で、もしくはピアツーピア(すなわち、分散型)ネットワーク環境におけるピア機械として動作してもよい。他の実施例では、コンピューティングデバイス1000は、その機械によってとられるべき作用を規定する命令1006(連続的または別様のもの)を実行し得る、パーソナルコンピュータ(PC)、タブレット、携帯情報端末(PDA)、携帯電話、スマートフォン、ウェブ装置、もしくは任意の他の機械またはデバイスであってもよい。
単一のコンピューティングデバイス1000のみが、示されているが、コンピューティングデバイス1000は、上記に議論される動作のうちの任意の1つまたはそれを上回るものを実施するための命令のセット(もしくは複数のセット)を個々または一緒に実行する、デバイスの任意の集合もしくは回路を含んでもよい。コンピューティングデバイス1000は、統合された制御システムまたはシステムマネージャの一部であってもよい、もしくは無線伝送を介してローカルまたはリモートのいずれか一方でネットワークシステムとインターフェースをとるように構成される、持ち運び可能な電子デバイスとして提供されてもよい。
プロセッサ1004は、上記に説明される動作のいくつかまたは全てを実施し得る、中央処理ユニット(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、プログラマブル論理デバイス、専用プロセッサシステム、マイクロコントローラ、もしくはマイクロプロセッサを備えてもよい。プロセッサ1004はまた、限定ではないが、アナログプロセッサ、デジタルプロセッサ、マイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、プロセッサアレイ、ネットワークプロセッサ等を含んでもよい。
上記に説明される動作のいくつかが、ソフトウェアの中に実装されてもよく、他の動作が、ハードウェアの中に実装されてもよい。本明細書に説明される動作、プロセス、または方法のうちの1つまたはそれを上回るものが、本明細書においてかつ図示された図を参照して説明されるようなものに類似する装置、デバイス、もしくはシステムによって実施されてもよい。
プロセッサ1004は、メモリ1008、1010、または1020のうちの任意の1つの中に記憶される命令、すなわち、「コード」1006を実行してもよい。メモリは、同様に、データを記憶してもよい。命令1006およびデータはまた、いくつかの周知の転送プロトコルのうちの任意の1つを利用して、ネットワークインターフェースデバイス1012を介して、ネットワーク1014を経由して伝送または受信されることができる。
メモリ1008、1010、および1020は、処理デバイス1000、例えば、集積回路マイクロプロセッサまたは同等物の中に配置されるRAMもしくはFLASHメモリとともに統合されてもよい。他の実施例では、メモリは、データベースシステム内で使用される外部ディスクドライブ、記憶アレイ、または任意の他の記憶デバイス等の独立デバイスを備えてもよい。メモリおよび処理デバイスは、処理デバイスがメモリ上に記憶されたファイルを読み取り得るように、動作可能にともに結合される、または例えば、I/Oポート、ネットワーク接続等によって相互に通信してもよい。
いくつかのメモリは、許可設定によって、設計上「読取専用」であってもよく(ROM)、またはそうでなくてもよい。メモリの他の実施例は、限定ではないが、ソリッドステート半導体デバイスの中に実装され得るWORM、EPROM、EEPROM、FLASH等を含んでもよい。他のメモリは、従来の回転ディスクドライブ等の可動部品を備えてもよい。そのようなメモリは全て、それらが処理デバイスによって読取可能であり得る点において、「機械可読」であり得る。
「コンピュータ可読記憶媒体」(または代替として、「機械可読媒体」)は、それらがコンピュータプログラムもしくは他のデータの実体の中にデジタル情報を、少なくとも一時的に、記憶された情報がある適切な処理デバイスによって「読み取られ」得るような様式で記憶することが可能であり得る限り、前述のタイプのメモリならびに将来生じ得る新しい技術の全てを含み得る。用語「コンピュータ可読」は、完全なメインフレーム、ミニコンピュータ、デスクトップ、無線デバイス、またはさらにラップトップコンピュータを含意するために、「コンピュータ」の従来の用語に限定されない場合がある。むしろ、「コンピュータ可読」は、プロセッサ、処理デバイス、または任意のコンピューティングシステムによって読取可能であり得る記憶媒体を備えてもよい。そのような媒体は、コンピュータまたはプロセッサによってローカルならびに/もしくはリモートでアクセス可能であり得る任意の利用可能な媒体であってもよく、揮発性および不揮発性媒体ならびに可撤性および非可撤性媒体を含んでもよい。
コンピューティングデバイス1000はさらに、液晶ディスプレイ(LCD)または陰極線管(CRT)等のビデオディスプレイ1016と、キーボード、マウス、タッチスクリーン等のユーザインターフェース1018とを含むことができる。コンピューティングデバイス1000の構成要素は全て、バス1002および/またはネットワークを介してともに接続されてもよい。
上記に説明されるシステムは、動作のいくつかまたは全てを実施する、専用のプロセッサシステム、マイクロコントローラ、プログラマブル論理デバイス、もしくはマイクロプロセッサを使用することができる。記憶媒体上に含有されるコンピュータ可読命令等の上記に説明される動作のいくつかは、ソフトウェアの中に実装されてもよい、または同一もしくは他の動作は、ハードウェアの中に実装されてもよい。
便宜上、動作は、種々の相互接続する機能ブロックまたは明確に異なるソフトウェアモジュールとして説明される。しかしながら、これは、必要ではなく、これらの機能ブロックまたはモジュールが、不明確な境界を伴う単一の論理デバイス、プログラム、もしくは動作に均等に統合される場合があり得る。いずれにしても、柔軟なインターフェースの機能ブロックおよびソフトウェアモジュールまたは特徴は、それ自体のみで、もしくはハードウェアまたはソフトウェアのいずれか一方における他の動作との組み合わせにおいて実装されることができる。
上記の好ましい実施形態への参照が、詳細に行われている。好ましい実施形態の実施例が、参照された図面内に図示された。好ましい実施形態が説明されているが、これは、本発明を1つの好ましい実施形態に限定するようには意図されないことを理解されたい。対照的に、代替物、修正、および均等物を、添付される請求項によって定義されるように、本発明の精神ならびに範囲内に含まれ得るものとして網羅することが、意図される。
本発明の原理をその好ましい実施形態において説明かつ図示することによって、本発明が、そのような原理から逸脱することなく、配列および詳細において修正され得ることが明白であるはずである。請求は、以下の請求項の精神および範囲の中に入る修正ならびに変形例の全てに成され得る。
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- 本明細書に記載の発明。
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