JP2022097547A5

JP2022097547A5 -

Info

Publication number: JP2022097547A5
Application number: JP2022070338A
Authority: JP
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-07-08

Claims

超音波エネルギーを患者の脳に対して送達すべく動作可能なシステムにおいて、
複数の撮像素子を含む少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサと、
複数の治療素子を含む少なくとも１つの治療超音波トランスデューサであって、
前記少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサ及び前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサは空間的に分離した位置で患者の頭部に超音波を送達するために支持されるように配置され、前記少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサは患者の頭蓋内の音響窓に対応する位置にあり、前記音響窓は患者のこめかみ、頭部の後部、又は眼の後ろにあり、前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサの前記治療素子は前記音響窓から離れた位置にある、少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサ及び少なくとも１つの治療超音波トランスデューサと、
超音波機器であって、
前記脳の構造の１つ以上の超音波画像を生成するように第１の周波数範囲で超音波エネルギーを送受信するように前記少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサを動作させ、
前記第１の周波数範囲よりも低い第２の周波数範囲で、前記脳内の少なくとも１つの標的領域に超音波エネルギーを送達するように前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサを動作させるために接続された超音波機器と、
データ・ストアと、
データ・プロセッサであって、
以前に取得された画像の参照フレーム内の座標を前記超音波画像の参照フレーム内の座標に対して関係付ける変換を生ずるように、前記超音波画像に対して前記以前に取得された画像をレジストレーションするために、前記データ・ストア内の対応する前記以前に取得された画像とともに前記超音波画像のうちの１つを処理し、
前記変換を使用して、前記超音波画像の前記参照フレーム内の前記少なくとも１つの標的領域の座標を決定し、
前記少なくとも１つの標的領域の前記座標に基づいて、治療超音波トランスデューサの位置を決定し、前記治療超音波トランスデューサの位置は、そこから前記治療超音波トランスデューサからの超音波エネルギーを前記少なくとも１つの標的領域に対して送達する位置であり、
前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサを制御して、前記治療超音波トランスデューサの位置から前記標的領域に対して、前記標的領域で患者の血液脳関門を開くのに十分なエネルギーで治療超音波エネルギーを送達する
ように構成されたデータ・プロセッサと
を備えるシステム。
前記システムは、患者の頭部を受け入れるような寸法とされた空洞を提供するように形成された支持具と、前記支持具上に分散された複数のトランスデューサ素子とを備え、
前記少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサの前記撮像素子は、前記音響窓に対応する前記支持具の第１の部分上に支持された前記トランスデューサ素子の第１のグループによって提供され、
前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサの前記治療素子は、前記トランスデューサ素子の前記第１のグループとは異なるとともに、前記支持具の前記第１の部分から間隔を空けて配置された前記支持具の第２の部分上に支持された、前記トランスデューサ素子の第２のグループによって提供される、請求項１に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、前記標的領域の前記座標に基づいて前記標的領域に超音波エネルギーを送達するために使用される前記トランスデューサ素子の前記第２のグループのサブセットを、前記トランスデューサ素子の前記第２のグループから選択するように構成される、請求項２に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記トランスデューサ素子と前記標的領域との間の距離に少なくとも一部は基づいて、前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記サブセットに含む前記トランスデューサ素子の数を決定するように構成される、請求項３に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、
前記以前に取得された画像に基づいて前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記トランスデューサ素子と前記標的領域との間を進行する超音波の推定減衰を計算するとともに、
前記推定減衰に少なくとも一部は基づいて、
前記標的領域に超音波エネルギーを送達するために使用される前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記サブセットに含む前記トランスデューサ素子の数、及び
前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記サブセットの前記トランスデューサ素子を駆動するためのパワーレベル
のうちの少なくとも１つを決定するように構成される、請求項３に記載のシステム。
前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサは複数の治療超音波トランスデューサを含み、
前記治療超音波トランスデューサの各々は前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの複数のサブセットのうちの対応する１つからなり、
前記データ・プロセッサは、前記治療超音波トランスデューサの各々から同じ前記標的領域に対して、異なる時間に連続して超音波エネルギーを送達するように構成される、請求項２に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、患者の頭蓋に対する接平面を決定するために前記以前に取得された画像を処理するとともに、前記接平面に対して直角をなすように前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサのうちの１つの向きを制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記システムは、薬物及びマイクロバブルの一方又は両方を送達するように動作可能な薬物送達システムを備え、
前記データ・プロセッサは、前記薬物送達システムの動作をトリガするように構成される、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、前記薬物送達システムの動作をトリガした後、所定の時間、前記治療超音波トランスデューサの動作をトリガするように構成される、請求項８に記載のシステム。
前記薬物送達システムに対して接続された、第１のタイプの撮像マイクロバブルのソースと、前記第１のタイプとは異なる第２のタイプの治療マイクロバブルのソースとを備え、
前記第１のタイプのマイクロバブルは、前記撮像超音波トランスデューサに対して反射された信号を増幅するように構成され、
前記第２のタイプのマイクロバブルは、前記治療超音波トランスデューサから超音波エネルギーを受信するとき、振動する又は壊れるように構成される、請求項８に記載のシステム。
前記第２のタイプのマイクロバブルは１つ以上の薬物を含有し、前記第１のタイプのマイクロバブルは前記１つ以上の薬物を含有しない、請求項１０に記載のシステム。
前記第１のタイプ及び第２のタイプのマイクロバブルは、異なる周波数に応答する、請求項１０に記載のシステム。
前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサは、０．２５ＭＨｚから５ＭＨｚの周波数範囲で動作可能である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステム。
前記少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサは、１．７５ＭＨｚから１０ＭＨｚの周波数範囲で動作可能である、請求項１３に記載のシステム。
複数の治療超音波トランスデューサを備え、
前記システムは、複数の前記治療超音波トランスデューサによって連続した期間で前記標的領域に超音波を送達するように構成され、
複数の前記治療超音波トランスデューサの異なるサブセットが、前記連続した期間のうちの異なる期間において前記標的領域に超音波を送達するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
複数の前記治療超音波トランスデューサの各々は、エリアの上に分散された複数のトランスデューサ素子を含み、
複数の前記治療超音波トランスデューサのうちの２つ以上の前記エリアが重複する、請求項１５に記載のシステム。
前記連続した期間のうちの期間は治療期間のサブ期間であり、
前記システムは、前記サブ期間のうちの異なるサブ期間内に複数の前記治療超音波トランスデューサのうちの１つ以上の異なるセットを動作させることによって、前記治療期間にわたって前記標的領域に対して超音波を連続的に照射するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
前記超音波機器は、
複数の前記サブセットのうちの第１のサブセットのトランスデューサ素子に対して送信遅延を設定することによって、前記標的領域に対して超音波を照射するように複数の前記サブセットのうちの前記第１のサブセットをフォーカスし、
複数の前記サブセットのうちの前記第１のサブセットの前記トランスデューサ素子を動作させて、第１の期間にわたって前記標的領域に超音波を照射し、
その後、前記標的領域に対して超音波を照射するように複数の前記サブセットのうちの第２のサブセットをフォーカスし、
複数の前記サブセットのうちの前記第２のサブセットによって、第２の期間にわたって前記標的領域に超音波を照射するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、
１つ以上の平面に沿って再構築画像を取得するように前記以前に取得された画像を処理し、前記再構築画像及び前記超音波画像において、前記超音波画像及び前記再構築画像に共通する前記脳の構造のうちの少なくとも１つを識別することと、
前記再構築画像の各々と前記超音波画像との間の相関値を決定することと、
閾値を上回る最大相関値を有する前記再構築画像のうちの１つを選択することと、
選択された前記再構築画像内の共通構造に、前記超音波画像の参照フレーム内の前記超音波画像における前記共通構造の座標を割り当てることと
によって、前記変換を得るように構成される、請求項１～１８のいずれか一項に記載のシステム。
前記データ・プロセッサは、スケール・ファクタを変更すること、方向角度を変更すること、及び前記再構築画像のうちの１つ以上の上で、ある角度回転させること、のうちの１つ以上を実行することによって、前記相関値を見つけるように構成される、請求項１９に記載のシステム。
前記標的領域は前記超音波画像の視野に含まれない、請求項１～２０のいずれか一項に記載のシステム。
超音波機器と、データ・プロセッサとを備える超音波システムを動作させるための方法において、
第１の周波数範囲で超音波エネルギーを送受信するように動作するとともに、患者の頭蓋内の音響窓に対応する位置に配置される、複数の撮像素子を含む少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサを用いて、患者の脳内の１つ以上の構造を含む超音波画像が得られるように前記超音波機器を制御する工程であって、前記音響窓は患者のこめかみ、頭部の後部、又は眼の後ろにある、工程と、
以前に取得された画像の参照フレーム内の座標を前記超音波画像の参照フレーム内の座標に対して関係付ける変換が生ずるように、前記超音波画像に対して患者の脳の前記以前に取得された画像がレジストレーションされるように前記データ・プロセッサを制御する工程であって、前記以前に取得された画像は前記１つ以上の構造を含み、当該工程は前記１つ以上の構造を使用する、工程と、
前記変換を用いて、前記超音波画像の前記参照フレームにおける前記脳内の少なくとも１つの標的領域の座標が決定されるように前記データ・プロセッサを制御する工程と、
前記少なくとも１つの標的領域の前記座標に基づいて、少なくとも１つの治療超音波トランスデューサから前記少なくとも１つの標的領域へ前記第１の周波数範囲よりも低い第２の周波数範囲で超音波エネルギーを送達する位置が決定されるように前記データ・プロセッサを制御する工程であって、前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサは、前記撮像超音波トランスデューサから空間的に分離され且つ前記音響窓から離れた位置にあるとともに、複数の治療素子を含む、工程と、
前記治療超音波トランスデューサの位置から前記標的領域に対して、前記標的領域で患者の血液脳関門を開くのに十分なエネルギーで治療超音波エネルギーが送達されるように前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサが動作されるように、前記データ・プロセッサを制御する工程と
を備える、方法。
前記１つ以上の構造は、ウィリス動脈輪、脳室、及び脳梁のうちの１つ以上を含む、請求項２２に記載の方法。
決定された前記治療超音波トランスデューサの位置に基づいて、決定された前記治療超音波トランスデューサの位置の近くの複数の前記治療素子が選択されて、前記治療超音波トランスデューサとして複数の前記治療素子が動作されるように、前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項２２又は２３に記載の方法。
前記撮像素子及び前記治療素子は、患者の頭部を受け入れるような寸法とされた空洞を提供するように形成された支持具上に分散された複数のトランスデューサ素子によって提供され、
前記少なくとも１つの撮像超音波トランスデューサの前記撮像素子は、前記音響窓に対応する前記支持具の第１の部分上に支持された前記トランスデューサ素子の第１のグループによって提供され、
前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサの前記治療素子は、前記トランスデューサ素子の前記第１のグループとは異なるとともに、前記支持具の前記第１の部分から間隔を空けて配置された前記支持具の第２の部分上に支持された、前記トランスデューサ素子の第２のグループによって提供される、請求項２２又は２３に記載の方法。
前記標的領域の前記座標に基づいて前記標的領域に超音波エネルギーを送達するために使用される前記トランスデューサ素子の前記第２のグループのサブセットが、前記トランスデューサ素子の前記第２のグループから選択されるように前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項２５に記載の方法。
前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記トランスデューサ素子と前記標的領域との間の距離に少なくとも一部は基づいて、前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記サブセットに含む前記トランスデューサ素子の数が決定されるように前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項２６に記載の方法。
前記以前に取得された画像に基づいて前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記トランスデューサ素子と前記標的領域との間を進行する超音波の推定減衰が計算され、
前記推定減衰に少なくとも一部は基づいて、
前記標的領域に超音波エネルギーを送達するために使用される前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記サブセットに含む前記トランスデューサ素子の数、及び
前記トランスデューサ素子の前記第２のグループの前記サブセットの前記トランスデューサ素子を駆動するためのパワーレベル
のうちの少なくとも１つが決定されるように前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項２６に記載の方法。
患者の頭蓋に対する接平面を決定するために前記以前に取得された画像が処理され、前記接平面に対して直角をなすように前記少なくとも１つの治療超音波トランスデューサのうちの１つの向きが制御されるように前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項２２に記載の方法。
１つ以上の平面に沿って再構築画像が取得されるように前記以前に取得された画像を処理し、前記再構築画像及び前記超音波画像内の共通構造を識別することと、
前記再構築画像の各々と前記超音波画像との間の相関値を決定することと、
閾値を上回る最大相関値を有する前記再構築画像のうちの１つを選択することと、
選択された前記再構築画像内の前記共通構造に、前記超音波画像の参照フレーム内の前記超音波画像における前記共通構造の座標を割り当てることと
によって、前記変換が得られるように前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項２２に記載の方法。
スケール・ファクタを変更すること、方向角度を変更すること、及び前記再構築画像のうちの１つ以上の上で、ある角度回転させること、のうちの１つ以上を実行することによって、前記相関値が見つけられるように前記データ・プロセッサを制御する工程を備える、請求項３０に記載の方法。
前記標的領域は前記超音波画像の視野に含まれない、請求項２２～３１のいずれか一項に記載の方法。