JP6692887B2 - ターゲットボリュームのセットをソニケーション（超音波分解）するための医療機器 - Google Patents

Description

本発明は、高密度焦点式超音波デバイス（ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｏｃｕｓｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｄｅｖｉｃｅ）及び方法に関連し、特には、磁気共鳴イメージング温度測定を使用した高密度焦点式超音波デバイスの制御に関連する。

集束超音波トランスデューサ（ｆｏｃｕｓｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）からの超音波は、身体の内部の領域を選択的に治療するために使用され得る。超音波は、高エネルギーの機械的振動として伝送される。これらの振動は、減衰されるときに組織の加熱を誘起し、キャビテーションももたらし得る。組織の加熱及びキャビテーションの双方は、臨床的な環境において組織を破壊するため又は加熱するために使用され得る。しかし、超音波による組織の加熱は、キャビテーションよりも制御が容易である。超音波治療は、組織を切除し、癌細胞の領域を選択的に殺すために使用され得る。この技術は、子宮筋腫の治療に適用されており、子宮摘出手順の必要性を低減させている。

選択的に組織を治療するために、集束超音波トランスデューサが、特定の治療又はターゲットボリュームに超音波を集束させるために使用され得る。トランスデューサは、一般的に、超音波を伝送可能な脱気水などの媒体の中に装着される。そして、超音波トランスデューサの位置を調節し、それによって治療されている組織領域を調節するために、アクチュエータが使用される。

集束超音波トランスデューサは、一般的に、複数のトランスデューサ素子も有し、トランスデューサ素子の振幅及び／又は位相は制御可能である。特には、トランスデューサ素子の個々の又はグループの位相は、しばしば、超音波の集束地点を制御するために制御される。このことは、焦点の地点、及び異なるソニケーションポイント又は地点の順次のソニケーションの迅速な調節を可能にする。トランスデューサとソニケーションポイントとの間の被検体の組織は、一般的に、近接場領域（ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｒｅｇｉｏｎ）と呼ばれる。超音波は、近接場領域を通ってソニケーションボリュームへと進行する。ソニケーションボリュームほどではないが、この中間組織も加熱される。複数のソニケーションポイントをソニケーションするとき、異なるソニケーションポイントの近接場領域が重複することがある。近接場領域の特定の部分が重複し得るので、そこは複数回加熱され得る。この重複する近接場領域を過加熱することを避けるために、複数のソニケーションポイントをソニケーションする間の遅延及び／又はソニケーションパワーの減少が必要とされる。

欧州特許出願公開ＥＰ２６７６７０２Ａ１は、磁気共鳴イメージングシステムと、調節可能な焦点を有した高密度焦点式超音波システム（ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｏｃｕｓｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｙｓｔｅｍ）とを備えた医療機器を開示している。命令を実行することによって、プロセッサは、熱的磁気共鳴イメージングデータを繰り返し取得しつつ複数のソニケーションポイントをソニケーションするように医療機器を制御する。複数の熱的マップが、熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して再構成され、それぞれについてマス（ｍａｓｓ）の加熱中心が計算される。マスの加熱中心の各々をソニケーションポイントと比較することによって、空間に依存したターゲティング補正が判定される。そして、空間に依存したターゲティング補正は、調節可能な焦点をオフセットさせるために使用される。

本発明は、独立請求項に医療機器、医療機器を動作させる方法、及びコンピュータプログラムプロダクトを提供する。実施形態は従属請求項に記載される。

当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラムプロダクトとして具体化され得る。従って、本発明の態様は、全面的にハードウェア実施形態、全面的にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）又は本明細書において全て一般的に「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称され得るソフトウェア及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードを有する１つ又は複数のコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラムプロダクトの形態をとり得る。

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体でもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を保存することができる任意の有形ストレージ媒体を包含する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読非一時的ストレージ媒体と称される場合もある。コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と称される場合もある。一部の実施形態では、コンピュータ可読ストレージ媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを保存可能であってもよい。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光学ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルを含むが、これらに限定されない。光ディスクの例は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＢＤ−Ｒ、又はＢＤ−ＲＥディスクといったコンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、及びブルーレイディスク（ＢＤ）を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体も指す。例えば、データは、モデムによって、インターネットによって、又はローカルエリアネットワークによって読み出されてもよい。コンピュータ可読媒体上で具現化されたコンピュータ実行可能コードは、限定されることはないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等を含む任意の適切な媒体、又は上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信されてもよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドにおいて又は搬送波の一部として内部で具体化されたコンピュータ実行可能コードを備えた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、限定されることはないが電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではない及び命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれと関連して使用するためのプログラムを通信、伝搬、若しくは輸送できる任意のコンピュータ可読媒体でもよい。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の更なる一例である。コンピュータストレージは、任意の不揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体である。一部の実施形態では、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであってもよい又はその逆でもよい。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、マシン実行可能命令、又はコンピュータ実行可能コードを実行可能な電子コンポーネントを包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの言及は、場合により、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサは、また、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムの中へ分配されたプロセッサの集合体も指す。コンピュータデバイスとの用語は、各々が１つ又は複数のプロセッサを有するコンピュータデバイスの集合体又はネットワークを指してもよいと理解されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピュータデバイス内の、又は複数のコンピュータデバイス間に分配された複数のプロセッサによって実行される。

コンピュータ実行可能コードは、本発明の態様をプロセッサに行わせるマシン実行可能命令又はプログラムを含んでもよい。本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語等の従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい及びマシン実行可能命令にコンパイルされてもよい。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態又は事前コンパイル形態でもよい及び臨機応変にマシン実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上で及び部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい、又はこの接続は外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを通して）行われてもよい。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート、図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック又は複数のブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。相互排他的でなければ、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックが組み合わせられてもよいことが更に理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するための手段を生じさせるようにマシンを作るために、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへと提供されてもよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に保存された命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施する命令を含む製品を作るように、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスにある特定の方法で機能するように命令することができるコンピュータ可読媒体に保存されてもよい。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するように、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラム可能装置又は他のデバイス上で行われるようにすることにより、コンピュータ実施プロセスを生じさせるために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードされてもよい。

本明細書で使用される「ユーザインタフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」は、「ヒューマンインタフェースデバイス」と称される場合もある。ユーザインタフェースは、情報若しくはデータをオペレータに提供することができる及び／又は情報若しくはデータをオペレータから受信することができる。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にしてもよい及びコンピュータからユーザへ出力を提供してもよい。つまり、ユーザインタフェースはオペレータがコンピュータを制御する又は操作することを可能にしてもよい、及びインタフェースはコンピュータがオペレータの制御又は操作の結果を示すことを可能にしてもよい。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上のデータ又は情報の表示は、情報をオペレータに提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、指示棒、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブコム、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、有線グローブ、ダンスパッド、リモコン、及び加速度計を介したデータの受信は、オペレータから情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース要素の全例である。

本明細書で使用される「ハードウェアインタフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とインタラクトする及び／又はそれを制御することを可能にするインタフェースを包含する。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置へ制御信号又は命令を送ることを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することを可能にしてもよい。ハードウェアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ＬＡＮ接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定されない。

本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイデバイス」は、画像又はデータを表示するために構成された出力デバイス又はユーザインタフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、音声、及び／又は触覚データを出力してもよい。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクターディスプレイ、平面パネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されない。

医療画像データは、本明細書においては、医療イメージングスキャナを用いて取得された２次元又は３次元データと定義される。医療イメージングスキャナは、本明細書においては、患者の身体構造についての情報を取得し、２次元又は３次元医療画像データのセットを構成するために構成された装置と定義される。医療画像データは、医師による診断のために有用な視覚化をなすために使用され得る。この視覚化はコンピュータを使用して行うことができる。

磁気共鳴（ＭＲ）データは、本明細書においては、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた無線周波数信号の記録された測定結果として定義される。磁気共鳴データは、医療画像データの一例である。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）画像は、本明細書においては、磁気共鳴イメージングデータ内に含まれる解剖学的データの復元された２次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。

磁気共鳴データは、磁気共鳴イメージングスキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって原子スピンにより発せられた高周波信号の測定結果を備える。磁気共鳴データは、そこから導出され得る様々なタイプの情報を含み、例えば、磁気共鳴温度測定のために使用される情報を含む。磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルのために使用される磁気共鳴データは、本明細書においては、熱的磁気共鳴データと称される。磁気共鳴温度測定は、温度感受性パラメータにおける変化を測定することによって機能する。磁気共鳴温度測定中に測定されるパラメータの例としては、プロトン共鳴周波数シフト、拡散係数、若しくはＴ１及び／又はＴ２緩和時間における変化が、磁気共鳴を使用して温度を測定するために使用される。個々のプロトン、水素原子が経験する磁場は周囲の分子構造に依存するため、プロトン共鳴周波数シフトは温度依存性である。温度における増加は、温度が水素結合に影響するため、分子スクリーニングを減少させる。これはプロトン共鳴周波数の温度依存性につながる。

プロトン密度は平衡磁化に線形的に依存する。従ってプロトン密度加重画像を使用して温度変化を判定することが可能である。

緩和時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ２スター（ときにＴ２＊と書かれる）も温度依存性である。従って、Ｔ１、Ｔ２及びＴ２スター加重画像の再構成は熱的又は温度マップを構成するために使用され得る。

温度は、水溶液中の分子のブラウン運動にも影響を与える。従って、パルス化された拡散勾配スピンエコーなどの拡散係数を測定可能なパルスシーケンスは、温度を測定するために使用され得る。

磁気共鳴を使用して温度を測定する最も有用な方法の１つは、水プロトンのプロトン共鳴周波数（ＰＲＦ：ｐｒｏｔｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）シフトを測定することによる。プロトンの共鳴周波数は温度依存性である。ボクセルにおいて温度が変化すると、周波数シフトが水プロトンの測定された位相を変化させる。従って、２つの位相画像の間の温度変化が判定され得る。この温度判定方法は、他の方法に比べて比較的高速であるという点が有利である。

本明細書で使用される「超音波窓」は、超音波又はエネルギーを効果的に透過する窓を包含する。一般的に、薄いフィルム又は膜が超音波窓として使用される。超音波窓は、例えば、ＢｏＰＥＴ（２軸延伸ポリエチレンテレフタレート）の薄膜から作られる。

一態様では、本発明は、超音波トランスデューサを備える高密度焦点式超音波システムを備える医療機器を提供する。超音波トランスデューサは、ターゲットゾーンをソニケーションするための複数のトランスデューサ素子を備える。高密度焦点式超音波システムは、複数のトランスデューサ素子の各々への電力供給を制御することによってソニケーション地点を電子的にステアリング（誘導）するために動作可能である。医療機器は更に、イメージングゾーンから熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを備える。ターゲットゾーンはイメージングゾーン内にある。医療機器は更に、医療機器を制御するためのプロセッサ又はコントローラを備える。

医療機器は更に、マシン実行可能な命令と温度測定パルスシーケンスコマンドとを含むメモリを備える。本明細書で使用されるパルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴データを取得するように磁気共鳴イメージングシステムの動作を制御するために使用されるコマンド又はコマンドに変換されるデータを備える。しばしば、パルスシーケンスは、タイミング図として表される。温度測定パルスシーケンスコマンドも、磁気共鳴イメージングシステムを制御するためのコマンドに変換されるタイミング図、又はタイミング図を記述しているメタデータ若しくはデータの形態をとることができる。温度測定パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って熱的磁気共鳴イメージングデータを取得させる。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは、ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定するソニケーションコマンドを受信する。複数のターゲットボリュームは、超音波トランスデューサによってソニケーションされる複数の点であると考えられる。ソニケーションコマンドは、様々な異なる手法で受信される。例えば、それらはグラフィカルユーザインタフェースから受信される。例えば、医師又は他のオペレータは、ソニケーションコマンドをユーザインタフェース又はグラフィカルユーザインタフェースに入力する。別の例では、ソニケーションコマンドは、プロセッサが接続されたハードドライブ又は他のコンピュータストレージデバイスから受信される。他の例では、ソニケーションコマンドは、別のコンピューティング又はコンピュータデバイスから受信される。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、複数のターゲットボリュームのセットから選択される現在のターゲットボリュームの選択を受信する。場合によっては、これはソニケーションコマンド内で指定される。他の場合には、現在のターゲットボリュームの選択は、例えば、ユーザインタフェースから受信されたデータに応答してなされる。別の例では、コンピュータモジュール又はプログラムが、現在のターゲットボリュームを選択する。現在のターゲットボリュームは、高密度焦点式超音波システムによってソニケーションされる第１のソニケーションポイントと等価であるものとして考えられる。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、温度測定パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、熱的磁気共鳴イメージングデータを繰り返し取得する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、温度マップを繰り返し計算する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、ソニケーション地点を現在のターゲットボリュームに電子的にステアリングすることによって、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを繰り返し制御する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御した後、複数のターゲットボリュームのセットから現在のターゲットボリュームを繰り返し除去する。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、温度マップを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対して、ソニケーションエネルギーを繰り返し計算する。ソニケーションエネルギーは、複数のターゲットボリュームのセットの残りの各々において付与（ｄｅｐｏｓｉｔ）されることが必要とされるエネルギーの総量である。このステップにおいて、残りのソニケーションポイントのほぼ全てが、その特定のソニケーションポイントのソニケーションを終えるのにどのくらいのエネルギーが必要であるかによって分類される。これは、温度マップによって、様々な手法で行われてよい。場合によっては、現在の温度が、残りのエネルギーを判定するために使用される。他の例では、熱供給量が重要なパラメータである。この場合、例えば、温度マップが繰り返し計算されるにつれて、複数のターゲットボリュームの各々に対して熱供給量が計算される。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、複数のターゲットボリュームの各々に対するソニケーションエネルギーの計算を使用して、複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを選択する。次のターゲットボリュームの選択は、最小の値を持つソニケーションエネルギーを探すことを有する。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、次のターゲットボリュームを現在のターゲットボリュームとして繰り返し設定する。次のターゲットボリュームが現在のターゲットボリュームに設定されると、次いで、プロセッサは、ステップのループを行い、複数のターゲットボリュームの全てがソニケーションされるまでステップのループを再び繰り返す。

この実施形態は、次のソニケーションポイントをこのように選択することで、第１の又はその後のソニケーションポイントをソニケーションするために使用されたエネルギーが、他のソニケーションポイントのソニケーションを完了する際に役立つという利点を有する。これは、ターゲットゾーンの全体的なソニケーションを完了するために被検体内に付与されることが必要とされるエネルギーの総量を減少させるために使用され得る。被検体内に付与されるエネルギーの総量が減少されると、これは、一部の例では、被検体の近接場加熱の量を減少させるという有益な効果を有し得る。また、付与される熱又はエネルギーの総量を減少させる方法を選ぶことによって、ソニケーションのために必要とされる時間を減少させることができる。他の例では、これは更に、異なるターゲットボリュームのソニケーション間に被検体が冷えるために必要な時間を減少させるという利点を有する。

別の実施形態では、マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、温度マップ及び超音波トランスデューサモジュールを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対して推定近接場温度マップを計算する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択する。この例では、単に工程を経てソニケーションエネルギーを計算する代わりに、残りの複数のターゲットボリュームの各々のソニケーションは、超音波トランスデューサモジュールを使用してモデル化され、各々について推定近接場温度マップが作成される。

このようにすることの利点は、被検体の近接場領域がどのくらい熱くなるかが予測可能になることである。そして、これは、次のターゲットボリュームがどれになるかを選択するためにも使用され得る。これは、例えば、近接場領域において被検体が燃焼したり過加熱されたりすることがないように、被検体の近接場加熱の量を減少させるために有用である。これは、次のターゲットボリュームに進む前に被検体が冷えるために必要な時間を減少させるために有用である。これも最小のソニケーションエネルギーを使用して行われるので、近接場の起こり得る加熱を更に減少させるために有用である。

別の実施形態では、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択することは、所定の閾値よりも高い温度を有する高温度ゾーンを探して推定近接場温度マップを探索することを備える。これは、特定のボリュームが次のターゲットボリュームとして選択されたとしたら被検体の近接場領域が過加熱されるかを予測することができるという理由で有益である。これは、ソニケーションへと進む前に被検体が冷えるのを待つ必要がなくなるように、特定のターゲットボリュームを選択されることから選択的に除外するために使用される。

別の実施形態では、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択することは、高温度ゾーンが見つけられた場合、選ばれたターゲットボリュームを次のターゲットボリュームとして選択されることから除外することを備える。

別の実施形態では、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択することは、高温度ゾーンの加熱に寄与する、複数のトランスデューサ素子から選択されたトランスデューサ素子を遮断するようにソニケーションコマンドを修正することを備える。この実施形態では、高温度ゾーンの加熱に寄与する個々のトランスデューサ素子は、選択的に遮断され得る。これは、過剰な近接場加熱を引き起こすので次のターゲットボリュームの選択として無視されるべきだったターゲットボリュームが逆に選択可能になるように、高温度ゾーンの加熱を減少させるという利点を有する。これは更に、被検体がソニケーションされ得る前に必要となる遅延の量を減少させることに寄与する。これは、ターゲットゾーンの総加熱を完了するために必要とされる全体的なエネルギーを減少させるという潜在的な利点も有する。

別の実施形態では、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルは、プロトン共鳴周波数シフト磁気共鳴プロトコルである。メモリは更に、較正パルスシーケンスコマンドを含む。較正パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って位相較正磁気共鳴データを取得させる。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御する前に、較正パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、位相較正磁気共鳴データを取得する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、位相較正磁気共鳴データを使用して位相較正を計算する。温度マップは、熱的磁気共鳴イメージングデータ及び位相較正を使用して計算される。

別の実施形態では、医療機器は更に、超音波トランスデューサを移動させるためのアクチュエータシステムを備える。ソニケーションコマンドは、複数のターゲットボリュームのセットの各々に対してアクチュエータ位置を指定する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、複数のターゲットボリュームのセットの各々に対するアクチュエータ位置から、あり得るアクチュエータ位置のリストを作成する。あり得るアクチュエータ位置のリストにおける各アクチュエータ位置に対して位相較正磁気共鳴データを取得することによって、位相較正磁気共鳴データは取得される。位相較正は、あり得るアクチュエータ位置のリスト内にある各アクチュエータ位置に対する位相較正を計算することによって計算される。超音波トランスデューサを異なる位置へ移動させるアクチュエータを有する高密度焦点式超音波システムは、Ｂ０磁場に大きな影響を有する。この実施形態は、あり得るアクチュエータ位置において較正を行うことによって、ＰＲＦＳ温度方法に対する正確な較正が、これらのあり得る地点の各々に対して取得されるという利点を有する。これは、被検体の加熱中になされる温度測定の品質を大きく向上させる。

別の実施形態では、マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは、あり得るアクチュエータ位置のリストにおける各アクチュエータ位置に対する熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、あり得るアクチュエータ位置のリストにおける各アクチュエータ位置に対して温度マップを計算する。現在の対象物をソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御することは、超音波トランスデューサを現在のターゲットボリュームのアクチュエータ位置に移動させるようにアクチュエータシステムを制御することを備える。

超音波トランスデューサを異なる物理的地点へ移動させるためにアクチュエータを使用することは、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムをステアリングすることの一形態であるとも考えられる。

別の態様では、本発明は、医療機器の作動方法を提供する。医療機器は、超音波トランスデューサを備える高密度焦点式超音波システムを備える。超音波トランスデューサは、ターゲットゾーンをソニケーションするための複数のトランスデューサ素子を備える。高密度焦点式超音波システムは、複数のトランスデューサ素子の各々への電力供給を制御することによってソニケーション地点を電子的にステアリングするために動作可能である。医療機器は更に、イメージングゾーンから熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを備える。ターゲットゾーンはイメージングゾーン内にある。

方法は、ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定するソニケーションコマンドを受信するステップを有する。方法は更に、複数のターゲットボリュームのセットから選択される、選択された現在のターゲットボリュームを受信するステップを有する。方法は更に、温度測定パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、熱的磁気共鳴イメージングデータを繰り返し取得するステップを有する。温度測定パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って熱的磁気共鳴イメージングデータを取得させる。方法は更に、熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、温度マップを繰り返し計算するステップを有する。

方法は更に、ソニケーション地点を現在のターゲットボリュームにステアリングすることによって、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを繰り返し制御するステップを有する。これは、ソニケーション地点を電子的にステアリングするステップを含み、場合によっては、超音波トランスデューサを異なる地点に物理的に移動させるステップも含む。方法は更に、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御した後、複数のターゲットボリュームのセットから現在のターゲットボリュームを除去するステップを有する。

方法は更に、温度マップを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対してソニケーションエネルギーを繰り返し計算するステップを有する。方法は更に、複数のターゲットボリュームの各々に対するソニケーションエネルギーの計算を使用して複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを繰り返し選択するステップを有する。次のターゲットボリュームの選択は、最小の値を持つソニケーションエネルギーを探すことを有する。方法は更に、次のターゲットボリュームを現在のターゲットボリュームとして繰り返し設定するステップを有する。

別の実施形態では、方法は更に、温度マップ及び超音波トランスデューサモデルを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対して推定近接場温度マップを計算するステップを有する。方法は更に、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを繰り返し選択するステップを有する。

別の実施形態では、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択するステップは、所定の閾値よりも高い温度を有する高温度ゾーンのために推定近接場温度マップを探索するステップを有する。

別の実施形態では、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択するステップは、高温度ゾーンが見つけられた場合、選ばれたターゲットボリュームを次のターゲットボリュームとして選択されることから除外するステップを有する。

別の実施形態では、複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを使用して少なくとも部分的に次のターゲットボリュームを選択するステップは、高温度ゾーンの加熱に寄与する、複数のトランスデューサ素子から選択されたトランスデューサ素子を遮断するようにソニケーションコマンドを修正するステップを有する。

別の実施形態では、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルは、プロトン共鳴周波数シフト磁気共鳴プロトコルである。方法は更に、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御する前に、較正パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、位相較正磁気共鳴データを取得するステップを有する。較正パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って位相較正磁気共鳴データを取得させる。方法は更に、位相較正磁気共鳴データに従って位相較正を計算するステップを有する。温度マップは、熱的磁気共鳴イメージングデータ及び位相較正を使用して計算される。

別の態様では、本発明は、医療機器を制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能な命令を備えるコンピュータプログラムプロダクトを提供する。医療機器は、超音波トランスデューサを備える高密度焦点式超音波システムを備える。超音波トランスデューサは、ターゲットゾーンをソニケーションするための複数のトランスデューサ素子を備える。高密度焦点式超音波システムは、複数のトランスデューサ素子の各々への電力供給を制御することによってソニケーション地点を電子的にステアリングするために動作可能である。医療機器は更に、イメージングゾーンから熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを備える。ターゲットゾーンはイメージングゾーン内にある。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは、ソニケーションコマンドを受信する。ソニケーションコマンドは、ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、複数のターゲットボリュームのセットから選択される、選択された現在のターゲットボリュームを受信する。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、温度測定パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、熱的磁気共鳴イメージングデータを繰り返し取得する。温度測定パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って熱的磁気共鳴イメージングデータを取得させる。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、温度マップを繰り返し計算する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、ソニケーション地点を現在のターゲットボリュームに電子的にステアリングすることによって、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを繰り返し制御する。

マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御した後、複数のターゲットボリュームのセットから現在のターゲットボリュームを繰り返し除去する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、温度マップを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対してソニケーションエネルギーを繰り返し計算する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、複数のターゲットボリュームの各々に対するソニケーションエネルギーの計算を使用して複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを繰り返し選択する。次のターゲットボリュームの選択は、最小の値を持つソニケーションエネルギーを探すことを有する。マシン実行可能な命令を実行することによって、プロセッサは更に、次のターゲットボリュームを現在のターゲットボリュームとして繰り返し設定する。

本発明の上述した実施形態の１つ又は複数は、相互に排他的でない限り組み合わされることを理解されたい。

以下において、本発明の好適な実施形態が、単なる例として以下の図面を参照して説明される。

図１は、医療機器の一例を示す。 図２は、図１の拡大図を図示する。 図３は、図１の医療機器の作動方法を示すフローチャートを図示する。 図４は、図１の医療機器の更なる作動方法を示すフローチャートを図示する。 図５は、図１の医療機器の更なる作動方法を示すフローチャートを図示する。

図において似通った参照番号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に考察された要素は、機能が等価である場合は、後の図においては必ずしも考察されない。

図１は、医療機器１００の一例を示す。医療機器は、磁気共鳴イメージングシステム１０２と高密度焦点式超音波システム１０４とを備える。磁気共鳴イメージングシステムは磁石１０６を備える。図１に示される磁石は、円筒型超伝導磁石である。磁石は、超伝導コイルを有する、液体ヘリウムにより冷却されるクライオスタットを有する。永久磁石又は抵抗性磁石を使用することも可能である。異なるタイプの磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石及び所謂開放磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、クライオスタットが２つの部分に分割されて、磁石の等平面へのアクセスを可能にする点を除いて、標準的な円筒磁石に類似し、斯かる磁石は、例えば荷電粒子ビーム療法と共に使用される。開放磁石は、２つの磁石部分を有し、被検体を受容するのに十分な大きさの空間を間に有して一方が他方の上にあり、２つの部分の領域の配置は、ヘルムホルツコイルのものと類似する。被検体が閉じ込められる度合いが低いことから、開放磁石が普及している。円筒磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの一群が存在する。円筒磁石１０６のボア１０８内部には、磁気共鳴イメージングを行うのに十分な程、磁場が強く均一であるイメージングゾーン１１８が存在する。

磁石のボア１０８内部には、磁気共鳴データの取得中に、磁石のイメージングゾーン内で磁気スピンを空間的に符号化するために使用される磁場勾配コイル１１０も存在する。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイルは代表的なものであることが意図される。一般的に、磁場勾配コイルは、３つの直交する空間方向に空間的に符号化を行うための３つの別々のコイルセットを含む。磁場勾配電源は、電流を磁場勾配コイルに供給する。磁場コイルに供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜がつけられる又はパルス出力される。

ボア１０８の中央には、イメージングゾーン１１８がある。イメージングゾーンに隣接するのは、送受信器１１６に接続された高周波コイル１１４である。被検体支持体１２２に横たわる被検体１２０も、ボア１０８内にある。高周波コイル１１４は、イメージングゾーン内の磁気スピンの配向を操作するため及び同じくイメージングゾーン内のスピンから無線伝送を受信するために構成される。高周波コイル１１４は、複数のコイル素子を含む。高周波コイルは、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。高周波コイル１１４及び高周波送受信器１１６は、別個の送信及び受信コイル並びに別個の送信器及び受信器によって置き換えられてもよい。高周波コイル１１４及び高周波送受信器１１６は、代表的なものであることが理解される。高周波コイル１１４は、専用送信アンテナ及び専用受信アンテナも表すように意図される。同様に、送受信器は、別個の送信器及び複数の受信器も表す。

高密度焦点式超音波システム１０４は、超音波トランスデューサ１２６を収容する流体充填チャンバ１２４を備える。超音波トランスデューサ１２６は、機械的位置決めシステム１２８によって機械的に位置決めされる。機械的位置決めシステムを作動させるためのアクチュエータ１３０が存在する。代替的な実施形態では、超音波トランスデューサは、流体充填チャンバ１２４又は機械的位置決めシステム１２８を有さない、手動で位置決めされる外部トランスデューサであってよい。

超音波トランスデューサ１２６は、超音波を発するための複数の素子も含む。不図示の電源は、超音波トランスデューサ１２６の素子に供給される交流電力の振幅及び／又は位相及び／又は周波数を制御する。破線１３２は、超音波トランスデューサ１２６からの超音波の経路を示す。超音波１３２は、先ず、流体充填チャンバ１２４を通過する。そして、超音波は、超音波窓１３４を通過する。超音波窓１３４を通過した後、超音波は、窓１３４と被検体１２０との間で超音波を伝導させるために使用される任意選択的なゲルパッド１３６又は超音波伝導性ゲルの層を通過する。そして、超音波１３２は、被検体１２０に入り、焦点１３８又はソニケーションポイントに集束される。ターゲットゾーンである領域１４０が存在する。焦点１３８の電子的位置決めと機械的位置決めとの組み合わせによって、ターゲットゾーン１４０の全体が加熱され得る。ターゲットゾーン１４０は、イメージングゾーン１１８内に存在する。高密度焦点式超音波システム１０４、送受信器１１６及び磁場勾配コイル電源１１２は全て、コンピュータシステム１４２のハードウェアインタフェース１４６に接続される。ハードウェアインタフェース１４６は、プロセッサ１４４に接続される。また、プロセッサ１４４は、ユーザインタフェース１４８、コンピュータストレージ１５０及びコンピュータメモリ１５２に接続される。

コンピュータストレージ１５０は、ソニケーションコマンド１６０を含むものとして示される。ソニケーションコマンドは、例えば、コンピュータストレージデバイス１５０に前もって保存されてよく、又はユーザインタフェース１４８を通じて入力されてよく、又はある種のネットワークインタフェースを介して受信されてもよい。コンピュータストレージ１５０は更に、現在のターゲットボリュームの選択肢１６２を含むものとして示される。現在のターゲットボリュームの選択肢１６２とは、高密度焦点式超音波システム１０４が、焦点１３８を集束させる場所である。コンピュータストレージ１５０は更に、温度測定パルスシーケンスコマンド１６４を含むものとして示される。温度測定パルスシーケンスコマンド１６４は、医療機器１００が磁気共鳴温度測定を実行することを可能にする。コンピュータストレージ１５０は更に、温度測定パルスシーケンスコマンド１６４を使用して取得された熱的磁気共鳴イメージングデータ１６６を含むものとして示される。

コンピュータストレージ１５０は更に、熱的磁気共鳴イメージングデータ１６６から再構成された温度マップ１６８を含むものとして示される。コンピュータストレージ１５０は更に、ターゲットゾーン１４０内の異なる地点においてどこに焦点１３８が置かれるかを規定するために使用されるターゲットボリュームのセット１７０を含むものとして示される。コンピュータストレージ１５０は更に、計算されたソニケーションエネルギー１７２を有するマップを含むものとして示される。これらは、ターゲットボリュームのセット１７０内の各点のソニケーションを完了するために必要となるエネルギーである。計算されたソニケーションエネルギー１７２は、少なくとも部分的に、ソニケーションされる次のターゲットボリュームを選択するために使用される。

コンピュータメモリ１５２は、制御モジュール１８０を含むものとして示される。制御モジュール１８０は、プロセッサ１４４が、医療機器１００の様々な要素の動作及び機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能なコードを含む。コンピュータメモリ１５２は更に、画像再構成モジュール１８２を含むものとして示される。画像再構成モジュール１８２は、プロセッサ１４４が、取得される磁気共鳴データを使用して磁気共鳴画像を再構成することを可能にする。画像再構成モジュール１８２は、プロセッサ１４４が、様々な画像処理動作を実行することを可能にするコマンド及びルーティンも含む。

コンピュータメモリ１５２は更に、磁気共鳴温度測定モジュール１８４を含むものとして示される。磁気共鳴温度測定モジュール１８４は、プロセッサ１４４が、熱的磁気共鳴イメージングデータ１６６を分析し、温度マップ１６８へと処理することを可能にする。使用される正確な磁気共鳴温度測定方法に依存して、磁気共鳴温度測定モジュール１８４は、磁気共鳴温度測定の様々なタイプの較正を実行するためにも構成される。コンピュータメモリ１５２は更に、プロセッサ１４４が、超音波トランスデューサ１２６及び任意の個々のトランスデューサ素子をモデル化することを可能にする超音波モデルモジュール１８６を含むものとして示される。これは、例えば、様々なトランスデューサ素子による超音波画像のためのレイトレースを実行するために有用である。これは、被検体の近接場ゾーンの過加熱に寄与しないように、様々なトランスデューサ素子のどれをオフにすることが可能かを判定する際に有用である。

図２は、イメージングゾーン１１８の拡大図を示す。特には、ターゲットゾーン１４０が、より詳細に示されている。焦点１３８が現在のターゲットボリューム２００上に集束していることが分かる。ターゲットゾーンは、ターゲットボリューム２０２のいくつかの個別のセットに分割される。地点２００がソニケーションされると、次いで温度マップを使用して残りのターゲットボリューム２０２のうちのどれが次にソニケーションされるべきかが判定される。これは、例えば、トランスデューサ１２６の電子的及び／又は機械的なステアリングを必要とする。ターゲットボリューム２０２とトランスデューサ１２６との間が、被検体１２０の近接場領域２０４である。一部の例では、トランスデューサ１２６の個々の素子が、近接場領域２０４の過加熱を防止するためにオフにされる。

図３は、図１及び図２に示された医療機器１００の作動方法の一例を示すフローチャートを図示する。先ずステップ３００において、ソニケーションコマンド１６０が受信される。ソニケーションコマンドは、ターゲットゾーン１４０内のターゲットボリューム２０２のセットを指定する。次にステップ３０２において、現在のターゲットボリューム２００の選択が受信される。これは、第１のソニケーションが実行される地点である。次にステップ３０４において、温度測定パルスシーケンスコマンド１６４によって磁気共鳴イメージングシステム１０２を制御することによって、熱的磁気共鳴データ１６６が取得される。次にステップ３０６において、熱的磁気共鳴イメージングデータ１６６を使用して、温度マップ１６８が計算される。次にステップ３０８において、ソニケーション地点１３８を現在のターゲットボリューム２００にステアリングすることによって、現在のターゲットボリューム２００をソニケーションするように高密度焦点式超音波システムが制御される。

次にステップ３１０において、現在のターゲットボリューム２００をソニケーションするように高密度焦点式超音波システム１０４を制御した後、複数のターゲットボリューム２７０のセットから現在のターゲットボリューム２００が除去される。ステップ３１２において、温度マップ１６８を使用して、複数のターゲットボリューム２０２の各々に対して、ソニケーションエネルギー１７２が計算される。次にステップ３１４において、複数のターゲットボリューム２０２の各々に対するソニケーションエネルギー１７２の計算を使用して複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームが選択される。次のターゲットボリュームの選択は、最小の値を持つソニケーションエネルギーを探すことを有する。

次にステップ３１６において、次のターゲットボリュームが現在のターゲットボリュームとして設定される。３１８は判定ボックスであり、質問は、ターゲットボリュームの全てがソニケーションされたか、である。回答が「はい」であるなら、次いで方法はステップ３２０に進み、図３の方法は終了する。「いいえ」である場合、方法はステップ３０４に戻る。図３のステップでは、様々なステップが再配置され得、異なる順番で配置され得ることに留意されたい。また、図３に示される方法の実行中に、ステップのいくつかは同時に実行されてよい。例えば、熱的磁気共鳴データの取得は連続的に行われてよく、データが取得されるにつれて、様々な熱的マップの作成及び補正は、それらが可能になったときに行われる。現在のターゲットボリュームのソニケーションも、いくつかのステップの実行中に行われてよい。例えば、熱的磁気共鳴データの取得及び現在のターゲットボリュームのソニケーションは同時に行われ得る。

図４は、図１及び図２に示された医療機器の更なる作動方法を示すフローチャートを図示する。図４に図示された方法は、図３のものと類似のものである。しかし、図４に図示された方法では、方法はステップ３１２からステップ４００へと進む。ステップ４００において、温度マップ１６８及び超音波トランスデューサモデルモジュール１８６を使用して、複数のターゲットボリューム２０２の各々に対して推定近接場温度マップが計算される。そして、複数のターゲットボリュームの各々に対する近接場温度マップを使用して、少なくとも部分的にターゲットボリュームが選択される。ステップ４００の後、方法はステップ４０２に進む。ステップ４０２において、所定の閾値よりも高い温度を有する高温度ゾーンのために推定近接場温度マップが探索される。つまり、許容値又は所定値を超える温度を有する領域のために近接場温度マップが探索される。そして、モデルは、被検体の過加熱が存在するであろう領域を予測するために使用される。

次いで、方法はステップ４０４に進み、高温度ゾーンの加熱に寄与する超音波トランスデューサ１２６のトランスデューサ素子を遮断するようにソニケーションコマンドが修正される。このステップにおいて、特定された高温度領域は、次いで、ソニケーションコマンドを修正するために使用され、これらの高温度ゾーンの加熱を減少させるために個々のトランスデューサ素子が遮断される。これは、様々なターゲットボリュームのソニケーションをわずかな遅延で又は遅延なく進めることを可能にするという理由で有益である。ステップ４０４の後、方法は、通常は、ステップ３１４に戻り、図４の方法は、その後は図３の方法と同一である。

図５は、図１及び図２の医療機器の作動方法のフローチャートの更なる例を図示する。図５の方法は、図３のものと類似のものであり、いくつかの追加的なステップを有する。ステップ３０２が実行された後、方法はステップ５００に進む。ステップ５００において、超音波トランスデューサ１２６のあり得るアクチュエータ位置のリストが作成される。ソニケーションコマンドは、複数のターゲットボリュームのセットの各々に対してアクチュエータ位置を指定する。そして、これは、あり得るアクチュエータ位置のリストを作るために使用される。次にステップ５０２において、較正パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、位相較正磁気共鳴データが取得される。位相較正磁気共鳴データは、あり得るアクチュエータ位置のリスト内の様々な位置の各々に対して取得される。

最後にステップ５０４において、あり得るアクチュエータ位置の各々に対する位相較正が、それらの地点の各々における位相較正磁気共鳴データを使用して計算される。これは、超音波トランスデューサ１２６を位置決めする際に使用される各アクチュエータ位置に対して異なる較正を使用して温度マップが計算されることを可能にする。この結果、医療機器１００の使用中における温度測定がより正確なものになる。

図４及び図５のステップは組み合わせられてよい。

加熱を監視及び制御するためにプロトン共鳴周波数方法を使用するＭＲ誘導高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ：Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）治療法は、一般的に、いくつかの別個のソニケーションからなる。各ソニケーションは、参照位相画像を収集することから始まり、その後、超音波エネルギーの印加が開始される。位相画像は、ソニケーション中に収集され、温度マップを再構成するために使用される。そして、温度マップは加熱を制御するために使用される。加熱が終了した後、次のソニケーションが開始され得る前に、冷却期間が必要である。これは、集束超音波ソニケーションにおいては、近接場、すなわち皮膚及び脂肪層などの介在する組織も不可避的に加熱されるという事実によるものである。近接場組織の過加熱を防止するために、ソニケーション間に冷却期間が追加されることが必要とされる。これは、総治療時間を長引かせ、治療効率を低下させる。冷却期間の長さは、ソニケーションにおいて印加されたエネルギーに依存し、これはソニケーションのサイズ、継続期間、及びパワーによって規定される。冷却期間をより短くすることで、総治療効率が向上する。

実施例は、冷却期間を減少させ、従って、対象物とされていない組織の過加熱の機会を減少させることに、及び／又は治療効率を向上させることに役立つ。

いくつかの実施例は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を有する。
１． トランスデューサ位置の変化によって起こった感受性アーチファクトを補償可能なＭＲ温度マッピング。
２． 隣接するソニケーション対象物から拡散される熱を利用可能なソニケーションアルゴリズム。
３． 近接場加熱を制御する素子スイッチオフアルゴリズム。

様々な実施例は、ソニケーション間に冷却期間及び新しい参照画像の収集フェイズを設けることなく複数のソニケーションポイントから細胞のソニケーションを実行することを可能にする。先ず初めに、ユーザは、例えば、互いに近接しているが、その間でトランスデューサの移動が必要な３つのソニケーション細胞を設定する。ソニケーションの開始の前にトランスデューサを各地点に１つずつ移動させることによって、各細胞に対して参照画像が別個に収集される。参照画像が収集されると、１つの細胞からソニケーションが開始され、それが治療されると、トランスデューサは別の位置に移動される。移動の後、温度マッピングは、新しいトランスデューサ位置に対応する、使用される参照画像を変更することを必要とする。

細胞は互いに近接して位置しているので、第２の細胞の加熱は、今や、第１の細胞から拡散される熱を利用することができる。これは、第２の細胞を加熱するために必要とされるエネルギーの量を減少させ、従って、近接場の加熱に関する加熱効率を向上させる。第２の細胞が治療された後、ソニケーションは次の細胞から継続される。引き続いて治療可能な細胞の最大量は、例えば組織内かん流及び細胞のサイズによって最終的に限定される。各位置に対する音場は近接場において重複するので、ホットスポットを生じさせ、近接場加熱は素子のスイッチオフによって制御される。細胞は、例えば同一平面に又は同一のビーム軸に沿って位置し得る。後者の選択において、温度マッピングスライスは、トランスデューサの運動に従って移動されなければならない。

本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び記載は、説明的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。すなわち本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

開示された実施形態のその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む、備える）」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが請求項に記載されたいくつかのアイテムの機能を果たす。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適当な媒体に保存／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等の他の形式で分配されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１００ 医療機器
１０２ 磁気共鳴イメージングシステム
１０４ 高密度焦点式超音波システム
１０６ 磁石
１０８ 磁石のボア
１１０ 磁場勾配コイル
１１２ 磁場勾配コイル電源
１１４ 高周波コイル
１１６ 送受信器
１１８ イメージングゾーン
１２０ 被検体
１２２ 被検体支持体
１２４ 流体充填チャンバ
１２６ 超音波トランスデューサ
１２８ 機械的位置決めシステム
１３０ アクチュエータ
１３２ 超音波の経路
１３４ 超音波窓
１３６ ゲルパッド
１３８ 焦点
１４０ ターゲットゾーン
１４２ コンピュータシステム
１４４ プロセッサ
１４６ ハードウェアインタフェース
１４８ ユーザインタフェース
１５０ コンピュータストレージ
１５２ コンピュータメモリ
１６０ ソニケーションコマンド
１６２ 現在のターゲットボリュームの選択肢
１６４ 温度測定パルスシーケンスコマンド
１６６ 熱的磁気共鳴データ
１６８ 温度マップ
１７０ ターゲットボリュームのセット
１７２ 計算されたソニケーションエネルギー
１８０ 制御モジュール
１８２ 画像再構成モジュール
１８４ ＭＲ温度測定モジュール
１８６ 超音波モデルモジュール
２００ 現在のターゲットボリューム
２０２ ターゲットボリューム
２０４ 近接場領域
３００ ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定するソニケーションコマンドを受信する。
３０２ 複数のターゲットボリュームのセットから選択される、選択された現在のターゲットボリュームを受信する。
３０４ 温度測定パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、熱的磁気共鳴データを取得する。
３０６ 熱的磁気共鳴データを使用して、温度マップを計算する。
３０８ ソニケーション地点を現在のターゲットボリュームに電子的にステアリングすることによって、現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御する。
３１０ 現在のターゲットボリュームをソニケーションするように高密度焦点式超音波システムを制御した後、複数のターゲットボリュームのセットから現在のターゲットボリュームを除去する。
３１２ 温度マップを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対して、ソニケーションエネルギーを計算する。
３１４ 複数のターゲットボリュームの各々に対するソニケーションエネルギーの計算を使用して、複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを選択する。
３１６ 次のターゲットボリュームを現在のターゲットボリュームとして設定する。
３１８ 複数のターゲットボリュームの全てがソニケーションされたか？
３２０ 終了
４００ 温度マップ及び超音波トランスデューサモデルを使用して、複数のターゲットボリュームの各々に対して推定近接場温度マップを計算する。
４０２ 所定の閾値よりも高い温度を有する高温度ゾーンのために推定近接場温度マップを探索する。
４０４ 高温度ゾーンの加熱に寄与する、複数のトランスデューサ素子から選択されたトランスデューサ素子を遮断するようにソニケーションコマンドを修正する。
５００ 複数のターゲットボリュームのセットの各々に対するアクチュエータ位置から、あり得るアクチュエータ位置のリストを作成する。
５０２ 較正パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、あり得るアクチュエータ位置の各々に対して位相較正磁気共鳴データを取得する。
５０４ あり得るアクチュエータ位置の各々に対する位相較正磁気共鳴データに従って位相較正を計算する。

Claims (15)

1. 医療機器であって、前記医療機器は、
   ターゲットゾーンをソニケーションするための複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを備える高密度焦点式超音波システムであって、前記複数のトランスデューサ素子の各々への電力供給を制御することによってソニケーション地点を電子的にステアリングするために動作可能である、高密度焦点式超音波システムと、
   イメージングゾーンから熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するための磁気共鳴イメージングシステムであって、前記ターゲットゾーンは前記イメージングゾーン内にある、磁気共鳴イメージングシステムと、
   前記医療機器を制御するためのプロセッサと、
   マシン実行可能な命令と温度測定パルスシーケンスコマンドとを含むメモリであって、前記温度測定パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って前記熱的磁気共鳴イメージングデータを取得させる、メモリと
   を備え、
   前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは、
   前記ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定するソニケーションコマンドを受信することと、
   前記複数のターゲットボリュームの前記セットから選択される、選択された現在のターゲットボリュームを受信することと
   を行い、
   前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは、
   前記温度測定パルスシーケンスコマンドによって前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、前記熱的磁気共鳴イメージングデータを取得することと、
   前記熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、温度マップを計算することと、
   前記ソニケーション地点を前記現在のターゲットボリュームにステアリングすることによって、前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御することと、
   前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御した後、前記複数のターゲットボリュームの前記セットから前記現在のターゲットボリュームを除去することと、
   前記温度マップを使用して、前記複数のターゲットボリュームの各々に対して、ターゲットボリュームにおいて付与されることが必要とされるソニケーションエネルギーを計算することと、
   計算された前記ソニケーションエネルギーに基づいて、前記複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを選択することであって、前記次のターゲットボリュームは、前記ソニケーションを終えるのに最小のソニケーションエネルギーを必要とするターゲットボリュームである、ことと、
   前記次のターゲットボリュームを前記現在のターゲットボリュームとして設定することと
   を繰り返し行う、医療機器。
2. 前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは更に、
   前記温度マップ及び超音波トランスデューサモデルを使用して、前記複数のターゲットボリュームの各々に対する推定近接場温度マップを計算することと、
   前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択することと
   を繰り返し行う、請求項１に記載の医療機器。
3. 前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択することは、所定の閾値よりも高い温度を有する高温度ゾーンのために前記推定近接場温度マップを探索することを備える、請求項２に記載の医療機器。
4. 前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択することは、前記高温度ゾーンが見つけられた場合、選ばれたターゲットボリュームを前記次のターゲットボリュームとして選択されることから除外することを備える、請求項３に記載の医療機器。
5. 前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択することは、前記高温度ゾーンの加熱に寄与する、前記複数のトランスデューサ素子から選択されたトランスデューサ素子を遮断するように前記ソニケーションコマンドを修正することを備える、請求項３又は４に記載の医療機器。
6. 前記磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルは、プロトン共鳴周波数シフト磁気共鳴プロトコルであり、前記メモリは更に、較正パルスシーケンスコマンドを含み、前記較正パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴イメージングシステムに、前記磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って位相較正磁気共鳴データを取得させ、前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは更に、
   前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御する前に、前記較正パルスシーケンスコマンドによって前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、前記位相較正磁気共鳴データを取得することと、
   前記位相較正磁気共鳴データを使用して位相較正を計算することであって、前記温度マップは、前記熱的磁気共鳴イメージングデータ及び前記位相較正を使用して計算される、ことと
   を行う、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の医療機器。
7. 前記医療機器は更に、前記超音波トランスデューサを移動させるためのアクチュエータシステムを備え、前記ソニケーションコマンドは、前記複数のターゲットボリュームの前記セットの各々に対してアクチュエータ位置を指定し、前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは更に、前記複数のターゲットボリュームの前記セットの各々に対する前記アクチュエータ位置から、あり得るアクチュエータ位置のリストを作成することを行い、前記あり得るアクチュエータ位置の前記リストにおける各アクチュエータ位置に対して前記位相較正磁気共鳴データを取得することによって、前記位相較正磁気共鳴データは取得され、前記位相較正は、前記あり得るアクチュエータ位置の前記リスト内にある各アクチュエータ位置に対する前記位相較正を計算することによって計算される、請求項６に記載の医療機器。
8. 前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは、前記あり得るアクチュエータ位置の前記リストにおける各アクチュエータ位置に対する前記熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、前記あり得るアクチュエータ位置の前記リストにおける各アクチュエータ位置に対して前記温度マップを計算し、
   前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御することは、前記超音波トランスデューサを前記現在のターゲットボリュームの前記アクチュエータ位置に移動させるように前記アクチュエータシステムを制御することを備える、請求項７に記載の医療機器。
9. 医療機器の作動方法であって、前記医療機器は、プロセッサと、ターゲットゾーンをソニケーションするための複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを備える高密度焦点式超音波システムであって、前記複数のトランスデューサ素子の各々への電力供給を制御することによってソニケーション地点を電子的にステアリングするために動作可能である、高密度焦点式超音波システムとを備え、前記医療機器は更に、イメージングゾーンから熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを備え、前記ターゲットゾーンは前記イメージングゾーン内にあり、
   前記方法は、
   前記プロセッサが、前記ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定するソニケーションコマンドを受信するステップと、
   前記プロセッサが、前記複数のターゲットボリュームの前記セットから選択される、選択された現在のターゲットボリュームを受信するステップと
   を有し、
   前記方法は、
   前記プロセッサが、温度測定パルスシーケンスコマンドによって前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、前記熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するステップであって、前記温度測定パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って前記熱的磁気共鳴イメージングデータを取得させる、ステップと、
   前記プロセッサが、前記熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、温度マップを計算するステップと、
   前記プロセッサが、前記ソニケーション地点を前記現在のターゲットボリュームにステアリングすることによって、前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御するステップと、
   前記プロセッサが、前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御した後、前記複数のターゲットボリュームの前記セットから前記現在のターゲットボリュームを除去するステップと、
   前記プロセッサが、前記温度マップを使用して、前記複数のターゲットボリュームの各々に対してソニケーションエネルギーを計算するステップと、
   前記プロセッサが、前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記ソニケーションエネルギーの前記計算を使用して、前記複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを選択するステップであって、前記次のターゲットボリュームの前記選択は、前記プロセッサが最小の値を持つソニケーションエネルギーを探すことを有する、ステップと、
   前記プロセッサが、前記次のターゲットボリュームを前記現在のターゲットボリュームとして設定するステップと
   を繰り返すことを有する、方法。
10. 前記方法は更に、
    前記プロセッサが、前記温度マップ及び超音波トランスデューサモデルを使用して、前記複数のターゲットボリュームの各々に対して推定近接場温度マップを計算するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択するステップと
    を繰り返すことを有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記プロセッサが、前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択する前記ステップは、前記プロセッサが所定の閾値よりも高い温度を有する高温度ゾーンのために前記推定近接場温度マップを探索するステップを有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記プロセッサが、前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択する前記ステップは、前記プロセッサが、前記高温度ゾーンが見つけられた場合、選ばれたターゲットボリュームを前記次のターゲットボリュームとして選択されることから除外するステップを有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記プロセッサが、前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記推定近接場温度マップを使用して前記次のターゲットボリュームを選択する前記ステップは、前記プロセッサが、前記高温度ゾーンの加熱に寄与する、前記複数のトランスデューサ素子から選択されたトランスデューサ素子を遮断するように前記ソニケーションコマンドを修正するステップを有する、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルは、プロトン共鳴周波数シフト磁気共鳴プロトコルであり、前記方法は更に、
    前記プロセッサが、前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御する前に、較正パルスシーケンスコマンドによって前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、位相較正磁気共鳴データを取得するステップであって、前記較正パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴イメージングシステムに、前記磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って前記位相較正磁気共鳴データを取得させる、ステップと、
    前記プロセッサが、前記位相較正磁気共鳴データに従って位相較正を計算するステップであって、前記温度マップは、前記熱的磁気共鳴イメージングデータ及び前記位相較正を使用して計算される、ステップと
    を有する、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
15. 医療機器を制御するプロセッサによる実行のためのマシン実行可能な命令を備えるコンピュータプログラムであって、前記医療機器は、ターゲットゾーンをソニケーションするための複数のトランスデューサ素子を有する超音波トランスデューサを備える高密度焦点式超音波システムであって、前記複数のトランスデューサ素子の各々への電力供給を制御することによってソニケーション地点を電子的にステアリングするために動作可能である、高密度焦点式超音波システムを備え、前記医療機器は更に、イメージングゾーンから熱的磁気共鳴イメージングデータを取得するための磁気共鳴イメージングシステムを備え、前記ターゲットゾーンは前記イメージングゾーン内にあり、
    前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは、
    前記ターゲットゾーン内の複数のターゲットボリュームのセットを指定するソニケーションコマンドを受信することと、
    前記複数のターゲットボリュームの前記セットから選択される、選択された現在のターゲットボリュームを受信することと
    を行い、
    前記マシン実行可能な命令を実行することによって、前記プロセッサは、
    温度測定パルスシーケンスコマンドによって前記磁気共鳴イメージングシステムを制御することによって、前記熱的磁気共鳴イメージングデータを取得することであって、前記温度測定パルスシーケンスコマンドは、前記磁気共鳴イメージングシステムに、磁気共鳴イメージング温度測定プロトコルに従って前記熱的磁気共鳴イメージングデータを取得させる、ことと、
    前記熱的磁気共鳴イメージングデータを使用して、温度マップを計算することと、
    前記ソニケーション地点を前記現在のターゲットボリュームにステアリングすることによって、前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御することと、
    前記現在のターゲットボリュームをソニケーションするように前記高密度焦点式超音波システムを制御した後、前記複数のターゲットボリュームの前記セットから前記現在のターゲットボリュームを除去することと、
    前記温度マップを使用して、前記複数のターゲットボリュームの各々に対してソニケーションエネルギーを計算することと、
    前記複数のターゲットボリュームの各々に対する前記ソニケーションエネルギーの前記計算を使用して、前記複数のターゲットボリュームから次のターゲットボリュームを選択することであって、前記次のターゲットボリュームの前記選択は、最小の値を持つソニケーションエネルギーを探すことを備える、ことと、
    前記次のターゲットボリュームを前記現在のターゲットボリュームとして設定することと
    を繰り返し行う、コンピュータプログラム。
    

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