JP2022534268A - 経頭蓋超音波治療手順中に頭蓋骨によって引き起こされる熱収差を低減するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2019年5月31日に出願された米国特許仮出願第62/855,283号「SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING THERMAL SKULL-INDUCED ABERRATIONS DURING TRANSCRANIAL ULTRASOUND THERAPEUTIC PROCEDURES」に対する優先権を主張し、この米国特許仮出願の内容全体は、参照によって本明細書に組み込まれている。
経頭蓋集束超音波(FUS: Focused ultrasound)治療は、脳内の奥深くでターゲットの非侵襲的切除を可能にするため、従来の手術に対する可能性のある代替手段として追及されてきた。現在、この技術は、本態性振戦症(Eliasら2013、Lipsmanら2013、Eliasら2016)、脳腫瘍(McDannoldら2010、Colucciaら2014)、強迫神経症(Jungら2015)、慢性神経障害痛(Martinら2009、Jeanmonodら2012)、及び鬱病(Kimら2018)の小さいターゲットの熱焼灼治療において成功裏に採用され、研究されることに成功している。この本態性振戦症治療は、現在、2016年における米国食品医薬品局を含む、複数の規制当局からの承認を受けている。
本開示のさまざまな実施形態例は、集束超音波治療手順の間に頭蓋骨によって引き起こされる収差における熱的変動の動的補正及び低減のためのシステム及び方法を提供する。頭蓋骨によって引き起こされる収差の静的補正を伴う従来の方法とは異なり、本開示のさまざまな実施形態例は、超音波検出及び体積画像データからの頭蓋骨の厚さの推定値を使用し、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差補正の減少が手術中に更新されて維持されるように、頭蓋骨によって引き起こされる収差の補正を断続的かつ動的に決定する。さらに、一部の実施形態例では、頭蓋骨での音速に依存する測定が、手術中に決定され、以前に決定された測定の値と比較され、測定における変化と頭蓋骨の温度における変化の間の既定の関係に基づいて、頭蓋骨の温度における変化を決定する。
超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、この補正が、超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、この補正が、受信信号を処理し、頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、決定することと、
(c)頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)及び(b)を一回以上繰り返して補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを含む。
超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)アレイの超音波変換器を使用して、超音波エネルギーを送信し、反射された超音波エネルギーを受信することによって、反射された超音波エネルギーに関連付けられた受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、この補正が、超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、この補正が、受信信号を処理し、頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、決定することと、
(c)その後の対象への集束超音波の供給中に、頭蓋骨によって引き起こされる収差が低減されるように、超音波変換器に提供された治療的送信信号に補正を適用することと、
(d)頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差補正の精度を維持することとを含む。
集束超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、この補正が、超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、この補正が、受信信号を処理し、頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、決定することと、
(c)その後、頭蓋内の集束超音波治療手順の間に、集束超音波治療が対象に供給されるときに、超音波変換器に提供された送信信号に補正が適用されるように、変換器駆動回路を制御することと、
(d)頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを含む。
超音波変換器のアレイを使用して集束超音波を対象に供給することと、
(a)アレイの超音波変換器を使用して、超音波エネルギーを送信し、反射された超音波エネルギーを受信することによって、反射された超音波エネルギーに関連付けられた受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、この補正が、超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、この補正が、受信信号を処理し、頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、決定することと、
(c)頭蓋骨によって引き起こされる収差が低減されるように、補正を治療的送信信号に適用しながら、集束超音波治療を対象に供給することと、
(d)頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを含む。
(a)対象の頭蓋骨に隣接して配置された超音波変換器を使用して、第一の非治療的超音波パルスを送信し、第一の反射された超音波パルスを受信することによって、第一の受信信号を取得することと、
(b)集束超音波を対象に供給した後に、超音波変換器を使用して、第二の非治療的超音波パルスを送信し、第二の反射された超音波パルスを受信することによって、第二の受信信号を取得することと、
(c)第一の受信信号を処理して、頭蓋骨での音速に依存する測定の第一の値を決定することと、
(d)第二の受信信号を処理して、頭蓋骨での音速に依存する測定の第二の値を決定することと、
(e)測定の第一の値、測定の第二の値、及び頭蓋骨の温度と測定における変化との間の既定の較正を使用して、頭蓋骨の温度における変化を決定することとを含む。
超音波変換器のアレイと、
超音波変換器のアレイに動作可能に結合された変換器駆動回路と、
変換器駆動回路に動作可能に結合された制御及び処理回路と、
を備え、
制御及び処理回路が、少なくとも一つのプロセッサ及び関連するメモリを備え、メモリが、動作を実行するために少なくとも一つのプロセッサによって実行可能な命令を格納し、
これらの動作が、
集束超音波治療手順の間に、超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、この補正が、超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、この補正が、受信信号を処理し、頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、決定することと、
(c)その後、頭蓋内の集束超音波治療手順の間に、集束超音波治療が対象に供給されるときに、超音波変換器に提供された送信信号に補正が適用されるように、変換器駆動回路を制御することと、
(d)頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを含む。
アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
受信信号を処理して、受信信号に関連付けられた一つ以上の測定が除外基準を満たしていることを決定することと、
アレイによる集束超音波治療のその後の供給中に、超音波変換器を使用から除外することとを含む。
以下の実施例は、当業者が本開示の実施形態を理解し、実践できるようにするために提示されている。これらの実施例は、本開示の範囲に対する制限と見なされるべきではなく、単に本開示の例示及び代表であると見なされるべきである。
材料及び方法
頭蓋骨標本:
本実施例では、10%の緩衝ホルマリン液内で固定された人間の四つの生体外の頭蓋冠が使用された。各頭蓋骨は、ポリカーボネートフレームに取り付けられ、脱イオン水で洗浄され、その後、実験の少なくとも2時間前に、真空下の脱気水/脱イオン水内で脱気された。四つの頭蓋骨標本は、共振法のための頭蓋骨の厚さの情報及びCTに基づく収差補正のための密度の情報を得るために、(Pichardo、Sin、及びHynynen 2011)に記載されているように、前もってCTスキャナーを使用して撮像された。ボクセルの寸法は0.625×0.625×0.625 mm3であり、画像行列は512×512であり、合計287~307個のスライスが頭蓋冠を覆う。
本実施例において使用された実験的設定の概略図が、図5に示されている。この研究では、0.5MHzの基本周波数、38.1mmの開口部、55mmの軸方向の焦点距離、及び6.8±0.3mmの横方向の半値全幅を有する集束変換器(V389、オリンパス、米国ペンシルベニア州センターバレー)が使用された。水中聴音器は、1mmの直径及び5mmの高さのチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)管を使用して組織内で製造された。水中聴音器及び変換器は、組織内で製造されたC字型ホルダーによって、65mm離れて取り付けられ、共同位置整合され、C字型ホルダーの移動は、2相ステッピングモーター(PK266-03B-P2、VEXTA(登録商標)、オリエンタルモーター株式会社、日本国東京都台東区)、ステッピングモーターコントローラ(ベルメックス(Velmex)社、米国ニューヨーク州イーストブルームフィールド)、及びエンコーダ(クアドラチェック100(Quadra-Chek 100)、ハイデンハイン、米国イリノイ州ショウンバーグ)を含む3軸位置決めシステムによって制御された。超音波の伝搬の垂直入射角が測定精度にとって極めて重要であるため(Aarnioら2004、White、Clement、及びHynynen 2006)、各頭蓋骨標本は、反響された信号からの二つの分離したピークがオシロスコープ(TDS 3012、テクトロニクス、米国オレゴン州ビーバートン)上で見られるまで、手動回転式ポジショナー(シリーズ(Series)481-A、ニューポート、米国カリフォルニア州アービング)及び三方向直交座標位置決めシステム(UniSlide(登録商標)アセンブリスシリーズ(Assemblis Series)A4000、ベルメックス(Velmex)社、米国ニューヨーク州イーストブルームフィールド)によって配置された。外面と内面の間の中点が、変換器の焦点に配置された。水中聴音器は、CT画像上で観察され得る頭蓋骨の少なくとも四つの境界標識に移動された。焦点の座標が(0, 0, 10)であると仮定して、3軸ポジショナーを使用して対応する座標が記録された。次に、二種類の測定が実行された。
水温は、25℃から42℃まで、3℃の増分で、加熱器(Thermomix(登録商標)B、ビーブラウンメルズンゲンAG、独国メルズンゲン)によって加熱されて制御された。各頭蓋骨サンプルが、各温度で定常状態の温度に達するまで、目標にされた温度で、水中に沈められた。頭蓋骨の選択された位置で頭蓋骨によって引き起こされた超音波の位相シフトを測定するために、共振法と水中聴音器法の両方が使用された。
データ分析
CTデータからの入射角の計算及び頭蓋骨の厚さの測定
頭蓋骨のCTを実験空間に位置整合するために、変換行列(ホーン(Horn 1987)によって説明された方法を使用して解かれた)が、CTの座標系と実験の座標系の両方の境界標識の位置から計算されたCTデータに適用された。境界標識の実験の位置とCTデータから変換された新しい位置の間の平均距離を計算することによって、位置整合の精度もテストされた。本実施例の測定では、この位置整合の誤差は、四つの頭蓋骨すべてで0.6±0.4mmである。
クレメントの研究(Clement及びHynynen 2002a)に基づく分析方法が、CTから得られた頭蓋骨の密度、厚さ、及び実験的設定(ジョウンズ及びヒニネン(Jones及びHynynen 2016)によって経頭蓋パッシブ音響撮像に使用された技術に類似する)における変換器に対する向きに基づいて、頭蓋骨によって引き起こされる位相シフトをシミュレートするために使用された。頭蓋骨内の縦方向の音速は、以前の研究(Pichardoら2011)における経験的関係に基づいて、密度に依存する。反射及び屈折の両方の影響を無視して、変換器の中心とターゲットの間の入射線に沿って頭蓋骨内の縦方向の音速プロファイルを計算することによって、頭蓋骨内の経過時間が決定された。その結果、頭蓋骨の存在によって引き起こされた時間遅延は、頭蓋骨を通過する場合と水を通過する場合の間の経過時間の差として、次のように表され得る。
結果
人間の四つの生体外の頭蓋冠上の784個のターゲット点が測定された(nSk1=276、nSk2=151、nSk3=148、nSk4=209)。Sk2上の一つターゲット点から反射された無線周波数信号の例が図6Aに示されており、デコンボリューションの前及び後の対応する正規化された周波数スペクトルが、図6B及び6Cに示されている。頭蓋骨内の音速は、最小値の位置を測定し、隣接する最小値の周波数差を方程式(5)に適用することによって計算され得る。
分析
この研究は、頭蓋骨によって引き起こされる超音波の位相シフトを決定することにおいて共振法の精度を改善することができる要因について調査した。その結果は、共振法を水中聴音器法と比較した場合、測定されたすべての点(ntotal=784)のうちのおおよそ73%及び37%が、それぞれ45°及び20°未満だけずれるということを示し、これらの値は、以前の研究(Aarnioら2005)における約65%及び30%から増加した。二つのモダリティ間の位相シフトの平均差は30.5°であり、この値は、アールニオの研究(Aarnioら2005)よりもおおよそ15°小さい。この差の減少は、修正された共振法を使用する位相収差補正における、より高い精度を示す。
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Claims (35)
- 頭蓋内の集束超音波治療手順の間に頭蓋骨によって引き起こされる収差を手術中に低減する方法であって、
超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)前記アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に前記超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、
前記補正が、前記超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、
前記補正が、前記受信信号を処理し、前記頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、
前記対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて前記頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、
決定することと、
(c)前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)及び(b)を一回以上繰り返して前記補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、前記頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを備える、方法。 - 前記アレイの超音波変換器の少なくとも1つのサブセットについて各補正を決定するためにステップ(a)~(c)が実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記受信信号を処理して、前記受信信号に関連付けられた一つ以上の測定が除外基準を満たしていることを決定することと、
前記アレイによる集束超音波治療のその後の供給中に、前記超音波変換器を使用から除外することとをさらに備える、請求項2に記載の方法。 - 前記除外基準の評価が前記受信信号の信号対ノイズ比に依存する、請求項3に記載の方法。
- 前記除外基準の評価が、前記受信信号の周波数スペクトル内の一つ以上のスパイクの存在に基づく、請求項3に記載の方法。
- 前記除外基準が、一つ以上の隣接する超音波変換器から取得された一つ以上の受信信号との前記受信信号の比較に基づく、請求項3に記載の方法。
- 前記除外基準が、前記超音波変換器をスキャンすることによって取得された一つ以上の受信信号との前記受信信号の比較に基づく、請求項3に記載の方法。
- 前記除外基準が、前記超音波変換器の測定された入射角に基づく、請求項3に記載の方法。
- 追加の超音波変換器に隣接する一つ以上の超音波変換器について決定された各補正に基づいて、前記追加の超音波変換器のための追加の補正を生成することをさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アレイの前記超音波変換器のすべてについてステップ(a)~(c)が実行される、請求項1に記載の方法。
- ステップ(b)を実行するときに、前記頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた共振周波数を識別するために、前記受信信号が周波数領域内で処理され、
前記補正を計算するときに、共振周波数における差及び前記頭蓋骨の厚さの推定値が使用される、
請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。 - ステップ(b)を実行するときに、前記頭蓋骨の局所的領域を通る伝搬に関連付けられた時間遅延を決定するために、パルスエコー法を使用して前記受信信号が時間領域内で処理され、
前記補正を計算するときに、前記時間遅延及び前記頭蓋骨の厚さの推定値が使用される、
請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記補正を計算する場合に、ステップ(b)を実行するときに、前記頭蓋骨の局所的領域に対応する頭蓋骨の外面に対する、前記超音波変換器に関連付けられた入射角が使用される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記体積画像データに関連付けられた参照フレームと手術中の参照フレームの間の位置整合を実行することによって前記入射角が決定される、請求項13に記載の方法。
- 前記超音波変換器のアレイが患者固有のヘッドセットによって支持され、
前記頭蓋骨の外面に対する、前記アレイの特定の超音波変換器に関連付けられた入射角が、前記患者固有のヘッドセットに対する前記特定の超音波変換器の向きに基づいて事前に構成される、請求項13に記載の方法。 - 前記超音波変換器に関連付けられた前記入射角が、垂直入射を実現するために、前記受信信号を最大化するように手術中に変化する、請求項13に記載の方法。
- 前記入射角が、前記非治療的超音波パルスを操作することによって変化する、請求項16に記載の方法。
- 前記超音波変換器がフェーズドアレイ超音波変換器であり、前記入射角が電子ビーム操作によって変化する、請求項17に記載の方法。
- 前記超音波変換器が単素子超音波変換器であり、前記入射角が機械的に変化させられる、請求項17に記載の方法。
- 前記非治療的超音波パルスの焦点が前記頭蓋骨の局所的領域内で合わせられる、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非治療的超音波パルスの中心周波数が400~600kHzの範囲内にある、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
- 頭蓋内の集束超音波治療手順の間に頭蓋骨によって引き起こされる収差を手術中に低減する方法であって、
超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)前記アレイの超音波変換器を使用して、超音波エネルギーを送信し、反射された超音波エネルギーを受信することによって、前記反射された超音波エネルギーに関連付けられた受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に前記超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、
前記補正が、前記超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、
前記補正が、前記受信信号を処理し、前記頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、
前記対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて前記頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、
決定することと、
(c)その後の前記対象への集束超音波の供給中に、頭蓋骨によって引き起こされる収差が低減されるように、前記超音波変換器に提供された前記治療的送信信号に前記補正を適用することと、
(d)前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して前記補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、前記頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差補正の精度を維持することとを備える、方法。 - 頭蓋内の集束超音波治療手順の間に頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減するために、手術中に頭蓋内の超音波治療システムを構成する方法であって、前記頭蓋内の超音波治療システムが、超音波変換器のアレイ及び関連する変換器駆動回路を備え、
前記方法は、
集束超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)前記アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に前記超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、
前記補正が、前記超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、
前記補正が、前記受信信号を処理し、前記頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、
前記対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて前記頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、
決定することと、
(c)その後、前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間に、集束超音波治療が前記対象に供給されるときに、前記超音波変換器に提供された前記送信信号に前記補正が適用されるように、前記変換器駆動回路を制御することと、
(d)前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して前記補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、前記頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを備える、方法。 - 頭蓋内の集束超音波治療手順を実行する方法であって、
超音波変換器のアレイを使用して集束超音波を対象に供給することと、
(a)前記アレイの超音波変換器を使用して、超音波エネルギーを送信し、反射された超音波エネルギーを受信することによって、前記反射された超音波エネルギーに関連付けられた受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に前記超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、
前記補正が、前記超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、
前記補正が、前記受信信号を処理し、前記頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、
前記対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて前記頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、
決定することと、
(c)頭蓋骨によって引き起こされる収差が低減されるように、前記補正を前記治療的送信信号に適用しながら、集束超音波治療を前記対象に供給することと、
(d)前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して前記補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、前記頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを備える、方法。 - 頭蓋内の集束超音波治療手順の間に頭蓋骨の温度における変化を測定する方法であって、
(a)対象の前記頭蓋骨に隣接して配置された超音波変換器を使用して、第一の非治療的超音波パルスを送信し、第一の反射された超音波パルスを受信することによって、第一の受信信号を取得することと、
(b)集束超音波を前記対象に供給した後に、前記超音波変換器を使用して、第二の非治療的超音波パルスを送信し、第二の反射された超音波パルスを受信することによって、第二の受信信号を取得することと、
(c)前記第一の受信信号を処理して、前記頭蓋骨での音速に依存する測定の第一の値を決定することと、
(d)前記第二の受信信号を処理して、前記頭蓋骨での前記音速に依存する前記測定の第二の値を決定することと、
(e)前記測定の前記第一の値、前記測定の前記第二の値、及び頭蓋骨の温度と前記測定における変化との間の既定の較正を使用して、頭蓋骨の温度における前記変化を決定することとを備える、方法。 - 超音波治療手順の間にステップ(b)~(e)を一回以上実行して、手術中に断続的に頭蓋骨の温度における変化を追跡することをさらに備える、請求項25に記載の方法。
- 前記対象への集束超音波の供給を開始する前にステップ(a)が実行される、請求項25に記載の方法。
- 前記超音波変換器が、前記集束超音波治療を供給するために使用される超音波変換器アレイの素子であり、
前記対象への集束超音波治療の前記供給のエピソード間でステップ(a)が断続的に実行される、
請求項25から27のいずれか一項に記載の方法。 - 超音波変換器のアレイと、
前記超音波変換器のアレイに動作可能に結合された変換器駆動回路と、
前記変換器駆動回路に動作可能に結合された制御及び処理回路と、
を備えている頭蓋内の集束超音波治療システムであって、
前記制御及び処理回路が、少なくとも一つのプロセッサ及び関連するメモリを備え、前記メモリが、動作を実行するために前記少なくとも一つのプロセッサによって実行可能な命令を格納し、
前記動作が、
集束超音波治療手順の間に、前記超音波変換器のアレイを使用して対象への集束超音波の供給を開始した後に、
(a)前記アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
(b)その後の集束超音波治療の間に前記超音波変換器に供給された治療的送信信号を補正するための補正を決定することであって、
前記補正が、前記超音波変換器に隣接する頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた、頭蓋骨によって引き起こされる収差を低減することに適しており、
前記補正が、前記受信信号を処理し、前記頭蓋骨の局所的領域に関連付けられた頭蓋骨の厚さの推定値を使用することによって決定され、
前記対象に関連付けられた以前に測定された体積画像データに基づいて前記頭蓋骨の厚さの推定値が取得される、
決定することと、
(c)その後、前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間に、集束超音波治療が前記対象に供給されるときに、前記超音波変換器に提供された前記送信変換器に前記補正が適用されるように、前記変換器駆動回路を制御することと、
(d)前記頭蓋内の集束超音波治療手順の間にステップ(a)~(c)を一回以上繰り返して前記補正を断続的に再計算し、それによって、手術中の頭蓋内の加熱に起因する、熱によって引き起こされる、前記頭蓋骨の局所的領域の音速の局所的変化にかかわらず、収差の低減を維持することとを備える、頭蓋内の集束超音波治療システム。 - 頭蓋内の集束超音波治療手順の間に収差を低減する方法であって、
アレイの超音波変換器を使用して、非治療的超音波パルスを送信し、反射された超音波パルスを受信することによって、受信信号を取得することと、
前記受信信号を処理して、前記受信信号に関連付けられた一つ以上の測定が除外基準を満たしていることを決定することと、
前記アレイによる集束超音波治療のその後の供給中に、前記超音波変換器を使用から除外することと、
を備える、方法。 - 前記除外基準の評価が前記受信信号の信号対ノイズ比に依存する、請求項30に記載の方法。
- 前記除外基準の評価が、前記受信信号の周波数スペクトル内の一つ以上のスパイクの存在に基づく、請求項30に記載の方法。
- 前記除外基準が、一つ以上の隣接する超音波変換器から取得された一つ以上の受信信号との前記受信信号の比較に基づく、請求項30に記載の方法。
- 前記除外基準が、前記超音波変換器をスキャンすることによって取得された一つ以上の受信信号との前記受信信号の比較に基づく、請求項30に記載の方法。
- 前記除外基準が、前記超音波変換器の測定された入射角に基づく、請求項30に記載の方法。
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