JP7201819B2 - エコーベースの集束補正 - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、その全開示が、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１８年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／７８１，２５８号の利益および優先権を主張する。

本発明は、概して、超音波集束のためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、超音波エコーを使用する集束に関する。

集束超音波（すなわち、約２０キロヘルツを上回る周波数を有する音響波）が、患者内の内部身体組織を撮像する、または療法的に治療するために使用されることができる。例えば、超音波は、腫瘍のアブレーション、それによって、侵襲性外科手術の必要性の排除、標的化薬物送達、血液脳関門の制御、凝血塊の溶解、および他の外科手術手技を伴う用途において使用され得る。腫瘍アブレーションの間、圧電セラミックトランスデューサが、患者の外部であるが、アブレーションされるべき組織（すなわち、標的）に近接近して設置される。トランスデューサは、電子駆動信号を機械的振動に変換し、音響波の放出をもたらす。トランスデューサは、それらが放出する超音波エネルギーが、標的組織領域に対応する（またはその中の）「集束帯」において集束ビームを集合的に形成するように、幾何学的に成形され、他のそのようなトランスデューサとともに位置付けられ得る。代替として、または加えて、単一のトランスデューサが、その位相がそれぞれ独立して制御され得る、複数の個々に駆動されるトランスデューサ要素から形成され得る。そのような「位相アレイ」トランスデューサは、トランスデューサ間の相対的位相を調節することによって、集束帯を異なる場所に操向することを促進する。本明細書に使用されるように、用語「要素」は、アレイにおける個々のトランスデューサまたは単一のトランスデューサの独立して駆動可能な部分のいずれかを意味する。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）が、患者および標的を可視化し、それによって、超音波ビームを誘導するために使用され得る。

超音波外科手術の非侵襲性性質は、特に、脳腫瘍の治療のために魅力的である。しかしながら、人間の頭蓋骨が、超音波療法の臨床的実現に対する障壁となっている。経頭蓋超音波手技に対する障害は、頭蓋骨の形状、密度、および音速の不規則性によって引き起こされる強力な減衰および歪みを含み、これらは、焦点を破壊する、および／または受信された診断情報を空間的に位置合わせする能力を減少させる一因となる。

人間の頭蓋骨と関連付けられる困難を克服するために、１つの従来のアプローチは、頭蓋骨を通した超音波ビームの進行からもたらされる位相偏移を測定し、続けて、少なくとも部分的に、頭蓋骨によって引き起こされる収差を考慮するように超音波パラメータを調節する。例えば、低侵襲性アプローチは、頭蓋骨によって引き起こされる振幅および位相歪みを測定するために、脳の中へのカテーテル挿入のために設計される受信プローブを使用する。しかしながら、カテーテル挿入は、依然として外科手術を要求し、これは、痛みがあり得、感染のリスクを生じ得る。

代替の完全に非侵襲性のアプローチは、頭蓋骨によって引き起こされる波歪みを予測するために、受信プローブではなく、Ｘ線コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）画像を使用する。しかしながら、実践では、相対的位相のみの算出は、不正確すぎて高品質集束を可能にすることができない場合がある。例えば、超音波が、腫瘍を治療するために脳の中に集束されるとき、音響経路内の頭蓋骨は、容易に確認可能ではない収差を引き起こし得る。そのような状況では、治療は、典型的には、超音波焦点が標的またはその近傍に発生される集束手技によって先行され、焦点の品質が、（例えば、熱撮像または音響放射力撮像（ＡＲＦＩ）を使用して）測定され、実験フィードバックが、十分な焦点品質を達成するためにトランスデューサ要素の位相を調節するために使用される。

しかしながら、先述の集束手技は、相当な時間量がかかり得、これを実行不可能にする、または少なくとも患者にとって不便にし得る。加えて、超音波エネルギーは、手技の間に標的を囲繞する組織の中に必然的に堆積され、それによって、潜在的に、健常組織を損傷させる。療法前超音波処理の効果は、低音響強度のみを要求する撮像技法（例えば、ＡＲＦＩ）を採用することによって最小限にされ得るが、概して、治療に先立つ超音波処理の回数を限定することが、望ましい。

頭蓋骨からもたらされる波の収差を推定することに対する別のアプローチは、焦点区域における音響反射物（例えば、微小気泡の小群）の使用を伴う。超音波を微小気泡に伝送し、それからの反射を受信することによって、反射超音波と関連付けられる振幅および／または位相が、決定されることができ、それに基づいて、トランスデューサパラメータ（例えば、位相偏移および／または振幅）が、少なくとも部分的に、頭蓋骨によって引き起こされる収差を補償するために調節されることができる。本アプローチは、標的における集束性質を効果的に改良し得るが、音響反射物からの受信信号は、他の反射物（頭蓋骨等）からの反射信号と比較して、比較的に弱い。結果として、音響反射物からの比較的に弱い反射を正確に抽出および分析することは、困難であり、本アプローチの適用性を限定し得る。

故に、標的において高品質超音波焦点を作成するより正確かつ信頼性のある方法の必要性がある。

本発明は、１つ以上の過渡反射物（例えば、１つ以上の微小気泡）を利用して、不均質な媒体を通して標的領域に超音波ビームを集束させるためのシステムおよび方法を提供する。種々の実施形態では、過渡音響反射物は、患者の身体の中に導入され、標的領域に近接して到達する。一実施形態では、標的領域の近傍（例えば、５ｍｍ未満離れて）またはそれにおける複数の超音波処理場所が、識別され、過渡反射物は、識別された超音波処理場所のそれぞれに近接して（例えば、５ｍｍ未満離れて）導入される。続けて、超音波トランスデューサが、順次、識別された超音波処理場所のそれぞれにおいて焦点を発生させるためにアクティブ化され、超音波処理場所のそれぞれと関連付けられる過渡反射物から反射された信号は、トランスデューサ要素および／または１つ以上の音響信号検出器によって測定されることができる。随意に、初期信号処理手技が、（頭蓋骨等の背景反射物と対照的に）過渡反射物からの測定された反射信号を選択するために実装されてもよい。初期信号処理手技は、２つの連続的測定からの反射信号の比較に基づいてもよい。例えば、２つの連続的に測定された反射信号は、（過渡反射物は、概して、２つの測定の間の周期の間に発展／放散するため）それらの間に比較的に有意な変化が、存在するとき、過渡反射物からのものである可能性が高くあり得る。対照的に、２つの測定の間の周期の間の背景反射物からの反射信号は、比較的に不変である。本明細書に使用されるように、用語「過渡反射物」は、超音波処理の間に時間とともに放散または発展する音響反射物を指し、用語「背景反射物」は、超音波処理の間に有意に放散または発展しない音響反射物を指す。

種々の実施形態では、信号選択アプローチが、反射信号の間の一貫性に基づいて、単一の反射物からの反射信号を選択するために実装される。一実施形態では、一貫性関数が、定義され、反射信号は、一貫性関数の値が、最大限にされる、または所定の閾値を超えるときのみ、十分な一貫性を有すると見なされる。その後、その反射が十分な一貫性を有すると決定される全ての（または少なくともいくつかの）過渡音響反射物は、単一の場所において一致するように算出的に偏移されてもよく、一致場所における偏移された反射信号および／または偏移されていない反射信号と関連付けられる振幅および／または位相が、決定されることができる。それに基づいて、反射信号を測定するトランスデューサ要素と関連付けられる振幅および／または位相は、一致場所における偏移された反射信号および／または偏移されていない反射信号と関連付けられる振幅および／または位相の平均または加重平均として算出されることができる。トランスデューサ要素と関連付けられる振幅および／または位相は、要素から標的面積への不均質な組織の収差および伝送を反映する。本手技は、超音波トランスデューサの全ての（または少なくともいくつかの）要素のパラメータ値（例えば、振幅および／または位相）を決定するために、要素毎に実施されることができる。続けて、超音波トランスデューサ要素は、決定された対応する振幅および／または位相に基づいてアクティブ化され、それによって、標的において最適な集束性質を有する焦点を発生させることができる。加えて、いくつかの実施形態では、本プロセスは、反復的に繰り返され、より良好な集束を達成し、集束品質がもはや改良されない、または変化しないときに停止することができる。

加えて、過渡音響反射物の一致場所は、随意に、１つ以上の他のアプローチ（例えば、ＣＴ画像および／または物理モデル）を使用して推定される超音波処理場所に対して比較されてもよい。差異が、検出される場合、一致場所は、他のアプローチを使用して推定される超音波処理場所と一致するように算出的に偏移されてもよく、トランスデューサ要素のパラメータ値は、それに応じて更新されてもよい。再び、トランスデューサ要素は、それに応じて、標的領域において最適な集束性質を伴う超音波焦点を発生させるために、対応する更新されたパラメータ値に基づいてアクティブ化されてもよい。本明細書に使用されるように、用語「集束」は、標的において所望のビーム形状を有するように音響ビームを成形することを意味する。種々の実施形態では、所望の形状は、標的形状に閉じ込められるタイトスポット、ラインスポット、または共形スポットであってもよい。

故に、第１の側面では、本発明は、超音波トランスデューサを集束させるためのシステムに関する。種々の実施形態では、本システムは、超音波処理を少なくとも１つの標的領域に提供するための複数のトランスデューサ要素を備える、超音波トランスデューサと、（ａ）トランスデューサに、少なくとも１つの標的領域への複数の超音波処理を発生させ、（ｂ）少なくとも１つの標的領域に近接して位置する少なくとも１つの過渡音響反射物からの超音波処理のそれぞれの反射信号を測定し、（ｃ）測定された反射信号を選択し、（ｄ）少なくとも部分的に、選択された反射信号に基づいて、標的領域における超音波焦点を改良するように、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を調節するように構成される、コントローラとを備える。

いくつかの実施形態では、コントローラはさらに、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる少なくとも１つのパラメータ値を調節した後、（ａ）－（ｄ）を繰り返すように構成される。コントローラは、２つの連続的測定から反射信号を選択し、選択された反射信号を比較するように構成されてもよい。比較は、例えば、連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の反射信号から連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の背景信号を減算することによって発生される、第１の処理された信号に対応してもよい。

種々の実施形態では、コントローラはさらに、連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の反射信号から連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の背景信号を減算することによって、第２の処理された信号を発生させ、少なくとも部分的に、第１の処理された信号および第２の処理された信号の振幅比に基づいて、反射信号を選択するように構成される。コントローラは、比が、所定の閾値を超えると決定することに応じて、減算された第１の処理された信号を選択するように構成されてもよい。種々の実施形態では、コントローラはさらに、第１の処理された信号と関連付けられる振幅、進行時間、または位相のうちの少なくとも１つを決定し、少なくとも部分的に、決定された振幅および／または位相および／または進行時間に基づいて、少なくとも１つの該トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値を調節するように構成される。

コントローラはさらに、測定された反射信号のそれぞれの少なくとも一部を選択し、２つの連続的測定からの反射信号の選択された部分を比較するように構成されてもよい。例えば、コントローラは、少なくとも部分的に、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと少なくとも１つの標的領域との間の距離に基づいて、その部分（少なくとも一部）を選択するように構成されてもよい。コントローラは、各反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅または位相のうちの少なくとも１つを決定し、２つの連続的測定における反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相の間の差異を決定するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、コントローラはさらに、反射信号と関連付けられる雑音レベルを決定し、少なくとも部分的に、雑音レベルおよび反射信号の選択された部分と関連付けられる差異に基づいて、反射信号を選択するように構成される。コントローラは、反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相の差異が、雑音レベルの２倍を超えると決定することに応じて、少なくとも部分的に、差異に基づいて、少なくとも１つの該トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値を調節してもよい。測定された信号は、例えば、フィルタまたはＩＱ復調のうちの少なくとも１つを使用して事前処理されてもよい。

種々の実施形態では、複数の過渡音響反射物はそれぞれ、複数の標的領域のうちの１つに近接して位置し、コントローラはさらに、順次、過渡音響反射物のそれぞれへの複数の超音波処理を発生させ、それからの反射信号を測定し、複数の過渡音響反射物からの複数の超音波処理と関連付けられる反射信号を選択するように構成される。コントローラはさらに、反射信号間の一貫性を決定し、十分な一貫性を有する反射信号を標的領域と関連付け、十分な一貫性を有する反射信号が、所定の閾値を下回る数の標的領域からのものであると決定することに応じて、（ａ）－（ｃ）を繰り返すように構成されてもよい。例えば、コントローラはさらに、例えば、一貫性関数を使用して、それらの間の一貫性に基づいて、反射信号を選択するように構成されてもよい。２つの反射信号は、一貫性関数の値が、最大限にされる、または所定の閾値を超えるときのみ、一貫していると決定されてもよい。例えば、一貫性関数は、以下の方程式のうちの少なくとも１つを満たしてもよく、

式中、Ｗは、加重係数を表し、ω＝２πｆであり、ｆは、２つの反射信号と関連付けられる周波数を表し、ｃは、標的面積における平均音速であり、

は、ｉ番目の過渡反射物の幾何学的場所であり、

であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の過渡反射物の進行時間であり、

は、２つの反射信号と関連付けられる位相を表し、

であり、

は、それぞれ、２つの反射信号を測定するトランスデューサ要素のうちの１つと、２つの反射信号と関連付けられる過渡音響反射物との間の距離を表す要素依存変数である。コントローラはさらに、

のうちの少なくとも１つを探索し、一貫性関数を最大限にするように構成されてもよい。

コントローラはさらに、少なくとも部分的に、（ｉ）反射信号のうちの２つと関連付けられる進行時間または受信位相のうちの少なくとも１つおよび（ｉｉ）過渡音響反射物のうちの２つと関連付けられる場所に基づいて、過渡音響反射物のうちの２つからの反射信号のうちの２つの間の一貫性を決定するように構成されてもよい。例えば、コントローラは、２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの場所を算出的に偏移させ、２つの過渡音響反射物のうちの第２のものの場所と一致させ、２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの反射信号と関連付けられる更新された進行時間または更新された受信位相のうちの少なくとも１つを算出的に決定し、少なくとも部分的に、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる反射信号の進行時間または受信位相に基づいて、少なくとも１つの該トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値を決定するように構成されてもよい。代替として、または加えて、コントローラは、少なくとも部分的に、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる反射信号の進行時間または受信位相の平均に基づいて、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を決定するように構成されてもよい。

コントローラは、（ｉ）対応する反射信号の振幅または（ｉｉ）他の反射信号に対する対応する反射信号の一貫性のうちの少なくとも１つに基づいて、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）進行時間または受信位相のそれぞれに加重係数を割り当てるように構成され、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる反射信号の進行時間または受信位相の加重平均に基づいて決定されてもよい。コントローラはさらに、一貫性関数を使用して、２つを上回る反射信号の間の一貫性を決定するように構成されてもよく、２つを上回る反射信号は、少なくとも２つの異なるトランスデューサ要素によって測定されてもよい。反射信号のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの過渡反射物から生じてもよい。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、少なくとも１つの標的領域および／または標的領域を囲繞する非標的領域の複数の画像を入手するための撮像デバイスを備える。コントローラはさらに、少なくとも部分的に、入手された画像および物理モデルに基づいて、少なくとも１つの標的領域の場所を推定し、推定された標的領域において超音波焦点を発生させるように、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を算出的に更新するように構成されてもよい。

本システムは、少なくとも１つの過渡音響反射物を標的に導入するための投与デバイスを含んでもよい。コントローラはさらに、トランスデューサに、少なくとも１つの過渡音響反射物を作成するための音響エネルギーを発生させるように構成されてもよい。標的領域における超音波焦点は、タイトスポット、ラインスポット、または共形スポットであってもよい。

別の側面では、本発明は、超音波トランスデューサを集束させる方法に関する。種々の実施形態では、本方法は、（ａ）少なくとも１つの標的領域に近接して少なくとも１つの過渡音響反射物を導入するステップと、（ｂ）少なくとも１つの標的領域に指向される複数の超音波処理を発生させるステップと、（ｃ）少なくとも１つの過渡音響反射物からの超音波処理のそれぞれの反射信号を測定するステップと、（ｄ）測定された反射信号を選択するステップと、（ｅ）少なくとも部分的に、選択された反射信号に基づいて、標的領域における超音波焦点を改良するように、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を調節するステップとを含む。背景信号は、例えば、反射信号または少なくとも２つの反射信号の平均であってもよい。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる少なくとも１つのパラメータ値を調節した後、ステップ（ｂ）－（ｅ）を繰り返すステップを含む。反射信号が、２つの連続的測定から選択され、比較されてもよい。比較は、連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の反射信号から連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の背景信号を減算することによって発生される、第１の処理された信号に対応してもよい。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の反射信号から連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の背景信号を減算することによって、第２の処理された信号を発生させるステップと、少なくとも部分的に、第１の処理された信号および第２の処理された信号の振幅比に基づいて、反射信号を選択するステップとを含む。減算された第１の処理された信号は、比が、所定の閾値を超えると決定することに応じて選択されてもよい。本方法はさらに、第１の処理された信号と関連付けられる振幅、進行時間、および／または位相を決定するステップと、少なくとも部分的に、決定された振幅および／または位相および／または進行時間に基づいて、トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値を調節するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、測定された反射信号のそれぞれの少なくとも一部を選択するステップと、２つの連続的測定からの反射信号の選択された部分を比較するステップとを含む。その部分（少なくとも一部）は、少なくとも部分的に、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと少なくとも１つの標的領域との間の距離に基づいて選択されてもよい。本方法はさらに、各反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅または位相を決定するステップと、２つの連続的測定における反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相の間の差異を決定するステップとを含んでもよい。

種々の実施形態では、本方法はさらに、反射信号と関連付けられる雑音レベルを決定するステップと、少なくとも部分的に、雑音レベルおよび反射信号の選択された部分と関連付けられる差異に基づいて、反射信号を選択するステップとを含む。少なくとも１つの該トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値は、反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相の差異が、雑音レベルの２倍を超えると決定することに応じて、少なくとも部分的に、差異に基づいて調節されてもよい。

測定された信号は、例えば、フィルタ、ＩＱ復調、または両方を使用して事前処理されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の過渡音響反射物はそれぞれ、複数の標的領域のうちの１つに近接して位置し、本方法はさらに、順次、過渡音響反射物のそれぞれへの複数の超音波処理を発生させ、それからの反射信号を測定するステップと、複数の過渡音響反射物からの複数の超音波処理と関連付けられる反射信号を選択するステップとを含む。本方法はさらに、反射信号間の一貫性を決定するステップと、十分な一貫性を有する反射信号を標的領域と関連付けるステップと、十分な一貫性を有する反射信号が、所定の閾値を下回る数の標的領域からのものであると決定することに応じて、ステップ（ｂ）－（ｄ）を繰り返すステップとを含んでもよい。

反射信号は、それらの間の一貫性に基づいて選択されてもよい。２つの反射信号の間の一貫性は、例えば、一貫性関数を使用して決定されてもよく、２つの反射信号は、一貫性関数の値が、最大限にされる、または所定の閾値を超えるときのみ、一貫していると決定されてもよい。いくつかの実施形態では、一貫性関数は、以下の方程式のうちの少なくとも１つを満たし、

式中、Ｗは、加重係数を表し、ω＝２πｆであり、ｆは、２つの反射信号と関連付けられる周波数を表し、ｃは、標的面積における平均音速であり、

は、ｉ番目の過渡反射物の幾何学的場所であり、

であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の過渡反射物の進行時間であり、

は、２つの反射信号と関連付けられる位相を表し、

であり、

は、それぞれ、２つの反射信号を測定するトランスデューサ要素のうちの１つと、２つの反射信号と関連付けられる過渡音響反射物との間の距離を表す要素依存変数である。本方法は、

のうちの少なくとも１つを探索し、一貫性関数を最大限にするステップを含んでもよい。

反射信号のうちの２つの間の一貫性は、少なくとも部分的に、（ｉ）反射信号のうちの２つと関連付けられる進行時間または受信位相のうちの少なくとも１つおよび（ｉｉ）過渡音響反射物のうちの２つと関連付けられる場所に基づいて、過渡音響反射物のうちの２つから決定されてもよい。本方法はさらに、２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの場所を算出的に偏移させ、２つの過渡音響反射物のうちの第２のものの場所と一致させるステップと、２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの反射信号と関連付けられる更新された進行時間または更新された受信位相のうちの少なくとも１つを算出的に決定するステップと、少なくとも部分的に、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる反射信号の進行時間または受信位相に基づいて、少なくとも１つの該トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値を決定するステップとを含んでもよい。トランスデューサ要素と関連付けられるパラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる反射信号の進行時間または受信位相の平均に基づいて決定されてもよい。

種々の実施形態では、本方法はさらに、（ｉ）対応する反射信号の振幅または（ｉｉ）他の反射信号に対する対応する反射信号の一貫性のうちの少なくとも１つに基づいて、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）進行時間または受信位相のそれぞれに加重係数を割り当てるステップを含み、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）更新された進行時間または更新された受信位相および（ｉｉ）２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる反射信号の進行時間または受信位相の加重平均に基づいて決定される。再度、２つを上回る反射信号の間の一貫性は、一貫性関数を使用して決定されてもよい。２つを上回る反射信号は、少なくとも２つの異なるトランスデューサ要素によって測定されてもよく、反射信号のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの過渡反射物から生じてもよい。

本方法は、撮像デバイスを使用して、少なくとも１つの標的領域および／または標的領域を囲繞する非標的領域の複数の画像を入手するステップを含んでもよく、さらに、少なくとも部分的に、入手された画像および物理モデルに基づいて、少なくとも１つの標的領域の場所を推定するステップと、推定された標的領域において超音波焦点を発生させるように、トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を算出的に更新するステップとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、トランスデューサに、少なくとも１つの過渡音響反射物を作成するための音響エネルギーを発生させるステップを含む。標的領域における超音波焦点は、タイトスポット、ラインスポット、または共形スポットであってもよい。

本明細書に使用されるように、用語「実質的に」は、±１０％、いくつかの実施形態では、±５％を意味する。本明細書全体を通した「一実施例（ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「ある実施例（ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、または「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の言及は、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本技術の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した種々の箇所における語句「一実施例では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「ある実施例では（ｉｎ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、または「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の表出は、必ずしも全てが同一の実施例を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、ルーチン、ステップ、または特性は、本技術の１つ以上の実施例において任意の好適な様式で組み合わせられてもよい。本明細書に提供される見出しは、便宜上のためだけのものであり、請求される技術の範囲または意味を限定または解釈することを意図していない。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
超音波トランスデューサを集束させるためのシステムであって、上記システムは、
超音波処理を少なくとも１つの標的領域に提供するための複数のトランスデューサ要素を備える超音波トランスデューサと、
コントローラであって、
（ａ）上記トランスデューサに、上記少なくとも１つの標的領域への複数の超音波処理を発生させることと、
（ｂ）上記少なくとも１つの標的領域に近接して位置する少なくとも１つの過渡音響反射物からの上記超音波処理のそれぞれの反射信号を測定することと、
（ｃ）上記測定された反射信号を選択することと、
（ｄ）少なくとも部分的に、上記選択された反射信号に基づいて、上記標的領域における超音波焦点を改良するように、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を調節することと
を行うように構成される、コントローラと
を備える、システム。
（項目２）
上記コントローラはさらに、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる少なくとも１つのパラメータ値を調節した後、（ａ）－（ｄ）を繰り返すように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記コントローラはさらに、２つの連続的測定から反射信号を選択し、上記選択された反射信号を比較するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記比較は、上記連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の反射信号から上記連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の背景信号を減算することによって発生される第１の処理された信号に対応する、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記コントローラはさらに、
上記連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の反射信号から上記連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の背景信号を減算することによって、第２の処理された信号を発生させることと、
少なくとも部分的に、上記第１の処理された信号および上記第２の処理された信号の振幅比に基づいて、上記反射信号を選択することと
を行うように構成される、項目４に記載のシステム。
（項目６）
上記コントローラはさらに、上記比が、所定の閾値を超えると決定することに応じて、上記減算された第１の処理された信号を選択するように構成される、項目５に記載のシステム。
（項目７）
上記コントローラはさらに、上記第１の処理された信号と関連付けられる振幅、進行時間、または位相のうちの少なくとも１つを決定し、少なくとも部分的に、上記決定された振幅および／または位相および／または進行時間に基づいて、少なくとも１つの上記トランスデューサ要素と関連付けられる上記パラメータ値を調節するように構成される、項目６に記載のシステム。
（項目８）
上記コントローラはさらに、
上記測定された反射信号のそれぞれの少なくとも一部を選択することと、
２つの連続的測定からの上記反射信号の選択された部分を比較することと
を行うように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目９）
上記コントローラはさらに、少なくとも部分的に、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと上記少なくとも１つの標的領域との間の距離に基づいて、上記少なくとも一部を選択するように構成される、項目８に記載のシステム。
（項目１０）
上記コントローラはさらに、
各反射信号の上記選択された部分と関連付けられる振幅または位相のうちの少なくとも１つを決定することと、
上記２つの連続的測定における上記反射信号の選択された部分と関連付けられる上記振幅および／または位相の間の差異を決定することと
を行うように構成される、項目８に記載のシステム。
（項目１１）
上記コントローラはさらに、
上記反射信号と関連付けられる雑音レベルを決定することと、
少なくとも部分的に、上記雑音レベルおよび上記反射信号の選択された部分と関連付けられる上記差異に基づいて、上記反射信号を選択することと
を行うように構成される、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
上記コントローラはさらに、上記反射信号の選択された部分と関連付けられる上記振幅および／または位相の差異が、上記雑音レベルの２倍を超えると決定することに応じて、少なくとも部分的に、上記差異に基づいて、少なくとも１つの上記トランスデューサ要素と関連付けられる上記パラメータ値を調節するように構成される、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
上記測定された信号は、事前処理される、項目１に記載のシステム。
（項目１４）
信号は、フィルタまたはＩＱ復調のうちの少なくとも１つを使用して事前処理される、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
複数の上記過渡音響反射物はそれぞれ、複数の上記標的領域のうちの１つに近接して位置し、上記コントローラはさらに、
順次、上記過渡音響反射物のそれぞれへの上記複数の超音波処理を発生させ、それからの上記反射信号を測定することと、
上記複数の過渡音響反射物からの上記複数の超音波処理と関連付けられる上記反射信号を選択することと
を行うように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
上記コントローラはさらに、
上記反射信号間の一貫性を決定することと、
十分な一貫性を有する上記反射信号を上記標的領域と関連付けることと、
十分な一貫性を有する上記反射信号が、所定の閾値を下回る数の上記標的領域からのものであると決定することに応じて、（ａ）－（ｃ）を繰り返すことと
を行うように構成される、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
上記コントローラはさらに、上記反射信号間の一貫性に基づいて、上記反射信号を選択するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
上記コントローラはさらに、一貫性関数を使用して、２つの反射信号の間の上記一貫性を決定するように構成される、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
上記２つの反射信号は、上記一貫性関数の値が、最大限にされるかまたは所定の閾値を超えるときのみ、一貫していると決定される、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
上記一貫性関数は、方程式

のうちの少なくとも１つを満たし、式中、Ｗは、加重係数を表し、ω＝２πｆであり、ｆは、上記２つの反射信号と関連付けられる周波数を表し、ｃは、上記標的面積における平均音速であり、

は、ｉ番目の過渡反射物の幾何学的場所であり、

であり、ｔ _ｉ は、ｉ番目の過渡反射物の進行時間であり、

は、上記２つの反射信号と関連付けられる位相を表し、

であり、

は、それぞれ、上記２つの反射信号を測定する上記トランスデューサ要素のうちの１つと上記２つの反射信号と関連付けられる上記過渡音響反射物との間の距離を表す要素依存変数である、項目１８に記載のシステム。
（項目２１）
上記コントローラはさらに、

のうちの少なくとも１つを探索し、上記一貫性関数を最大限にするように構成される、項目２０に記載のシステム。
（項目２２）
上記コントローラはさらに、少なくとも部分的に、（ｉ）上記反射信号のうちの２つと関連付けられる進行時間または受信位相のうちの少なくとも１つと、（ｉｉ）上記過渡音響反射物のうちの２つと関連付けられる場所とに基づいて、上記過渡音響反射物のうちの２つからの上記反射信号のうちの２つの間の上記一貫性を決定するように構成される、項目１７に記載のシステム。
（項目２３）
上記コントローラはさらに、
上記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの場所を算出的に偏移させ、上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものの場所と一致させることと、
上記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの上記反射信号と関連付けられる更新された進行時間または更新された受信位相のうちの少なくとも１つを算出的に決定することと、
少なくとも部分的に、（ｉ）上記更新された進行時間または上記更新された受信位相と、（ｉｉ）上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる上記反射信号の進行時間または受信位相とに基づいて、少なくとも１つの上記トランスデューサ要素と関連付けられる上記パラメータ値を決定することと
を行うように構成される、項目２２に記載のシステム。
（項目２４）
上記コントローラはさらに、少なくとも部分的に、（ｉ）上記更新された進行時間または上記更新された受信位相と、（ｉｉ）上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる上記反射信号の進行時間または受信位相との平均に基づいて、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる上記パラメータ値を決定するように構成される、項目２３に記載のシステム。
（項目２５）
上記コントローラはさらに、（ｉ）上記対応する反射信号の振幅または（ｉｉ）他の反射信号に対する上記対応する反射信号の一貫性のうちの少なくとも１つに基づいて、（ｉ）上記更新された進行時間または更新された受信位相と、（ｉｉ）上記進行時間または受信位相とのそれぞれに加重係数を割り当てるように構成され、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる上記パラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）上記更新された進行時間または上記更新された受信位相と、（ｉｉ）上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる上記反射信号の進行時間または受信位相との加重平均に基づいて決定される、項目２３に記載のシステム。
（項目２６）
上記コントローラはさらに、一貫性関数を使用して、２つを上回る反射信号の間の上記一貫性を決定するように構成される、項目１７に記載のシステム。
（項目２７）
上記２つを上回る反射信号は、少なくとも２つの異なるトランスデューサ要素によって測定される、項目２６に記載のシステム。
（項目２８）
上記反射信号のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの過渡反射物から生じる、項目１８に記載のシステム。
（項目２９）
上記少なくとも１つの標的領域および／または上記標的領域を囲繞する非標的領域の複数の画像を入手するための撮像デバイスをさらに備え、上記コントローラはさらに、
少なくとも部分的に、上記入手された画像および物理モデルに基づいて、上記少なくとも１つの標的領域の場所を推定することと、
上記推定された標的領域において上記超音波焦点を発生させるように、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる上記パラメータ値を算出的に更新することと
を行うように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目３０）
上記少なくとも１つの過渡音響反射物を上記標的に導入するための投与デバイスをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目３１）
上記コントローラはさらに、上記トランスデューサに、上記少なくとも１つの過渡音響反射物を作成するための音響エネルギーを発生させるように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目３２）
上記標的領域における上記超音波焦点は、タイトスポット、ラインスポット、または共形スポットである、項目１に記載のシステム。
（項目３３）
超音波トランスデューサを集束させる方法であって、上記方法は、
（ａ）少なくとも１つの標的領域に近接して少なくとも１つの過渡音響反射物を導入するステップと、
（ｂ）上記少なくとも１つの標的領域に指向される複数の超音波処理を発生させるステップと、
（ｃ）上記少なくとも１つの過渡音響反射物からの上記超音波処理のそれぞれの反射信号を測定するステップと、
（ｄ）上記測定された反射信号を選択するステップと、
（ｅ）少なくとも部分的に、上記選択された反射信号に基づいて、上記標的領域における超音波焦点を改良するように、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を調節するステップと
を含む、方法。
（項目３４）
背景信号は、反射信号である、項目３３に記載の方法。
（項目３５）
上記背景信号は、少なくとも２つの反射信号の平均である、項目３４に記載の方法。
（項目３６）
上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる少なくとも１つのパラメータ値を調節した後、（ｂ）－（ｅ）を繰り返すステップをさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目３７）
２つの連続的測定から反射信号を選択し、上記選択された反射信号を比較するステップをさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目３８）
上記比較は、上記連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の反射信号から上記連続的測定の第１のセットと関連付けられる第１の背景信号を減算することによって発生される第１の処理された信号に対応する、項目３７に記載の方法。
（項目３９）
上記連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の反射信号から上記連続的測定の第２のセットと関連付けられる第２の背景信号を減算することによって、第２の処理された信号を発生させるステップと、
少なくとも部分的に、上記第１の処理された信号および上記第２の処理された信号の振幅比に基づいて、上記反射信号を選択するステップと
をさらに含む、項目３８に記載の方法。
（項目４０）
上記比が、所定の閾値を超えると決定することに応じて、上記減算された第１の処理された信号を選択するステップをさらに含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
上記第１の処理された信号と関連付けられる振幅、進行時間、または位相のうちの少なくとも１つを決定するステップと、少なくとも部分的に、上記決定された振幅および／または位相および／または進行時間に基づいて、少なくとも１つの上記トランスデューサ要素と関連付けられる上記パラメータ値を調節するステップとをさらに含む、項目４０に記載の方法。
（項目４２）
上記測定された反射信号のそれぞれの少なくとも一部を選択するステップと、
２つの連続的測定からの上記反射信号の選択された部分を比較するステップと
をさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目４３）
少なくとも部分的に、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと上記少なくとも１つの標的領域との間の距離に基づいて、上記少なくとも一部を選択するステップをさらに含む、項目４２に記載の方法。
（項目４４）
各反射信号の上記選択された部分と関連付けられる振幅または位相のうちの少なくとも１つを決定するステップと、
上記２つの連続的測定における上記反射信号の選択された部分と関連付けられる上記振幅および／または位相の間の差異を決定するステップと
をさらに含む、項目４２に記載の方法。
（項目４５）
上記反射信号と関連付けられる雑音レベルを決定するステップと、
少なくとも部分的に、上記雑音レベルおよび上記反射信号の選択された部分と関連付けられる上記差異に基づいて、上記反射信号を選択するステップと
をさらに含む、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
上記反射信号の選択された部分と関連付けられる上記振幅および／または位相の差異が、上記雑音レベルの２倍を超えると決定することに応じて、少なくとも部分的に、上記差異に基づいて、少なくとも１つの上記トランスデューサ要素と関連付けられる上記パラメータ値を調節するステップをさらに含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
上記測定された信号は、事前処理される、項目３３に記載の方法。
（項目４８）
信号は、フィルタまたはＩＱ復調のうちの少なくとも１つを使用して事前処理される、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
複数の過渡音響反射物はそれぞれ、複数の上記標的領域のうちの１つに近接して位置し、
順次、上記過渡音響反射物のそれぞれへの上記複数の超音波処理を発生させ、それからの上記反射信号を測定するステップと、
上記複数の過渡音響反射物からの上記複数の超音波処理と関連付けられる上記反射信号を選択するステップと
をさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目５０）
上記反射信号間の一貫性を決定するステップと、
十分な一貫性を有する上記反射信号を上記標的領域と関連付けるステップと、
十分な一貫性を有する上記反射信号が、所定の閾値を下回る数の上記標的領域からのものであると決定することに応じて、ステップ（ｂ）－（ｄ）を繰り返すステップと
をさらに含む、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
上記反射信号間の一貫性に基づいて、上記反射信号を選択するステップをさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目５２）
２つの反射信号の間の上記一貫性は、一貫性関数を使用して決定される、項目５１に記載の方法。
（項目５３）
上記２つの反射信号は、上記一貫性関数の値が、最大限にされるかまたは所定の閾値を超えるときのみ、一貫していると決定される、項目５４に記載の方法。
（項目５４）
上記一貫性関数は、方程式

のうちの少なくとも１つを満たし、式中、Ｗは、加重係数を表し、ω＝２πｆであり、ｆは、上記２つの反射信号と関連付けられる周波数を表し、ｃは、上記標的面積における平均音速であり、

は、ｉ番目の過渡反射物の幾何学的場所であり、

であり、ｔ _ｉ は、ｉ番目の過渡反射物の進行時間であり、

は、上記２つの反射信号と関連付けられる位相を表し、

であり、

は、それぞれ、上記２つの反射信号を測定する上記トランスデューサ要素のうちの１つと上記２つの反射信号と関連付けられる上記過渡音響反射物との間の距離を表す要素依存変数である、項目５２に記載の方法。
（項目５５）

のうちの少なくとも１つを探索し、上記一貫性関数を最大限にするステップをさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目５６）
少なくとも部分的に、（ｉ）上記反射信号のうちの２つと関連付けられる進行時間または受信位相のうちの少なくとも１つと、（ｉｉ）上記過渡音響反射物のうちの２つと関連付けられる場所とに基づいて、上記過渡音響反射物のうちの２つからの上記反射信号のうちの２つの間の上記一貫性を決定するステップをさらに含む、項目５１に記載の方法。
（項目５７）
上記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの場所を算出的に偏移させ、上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものの場所と一致させるステップと、
上記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの上記反射信号と関連付けられる更新された進行時間または更新された受信位相のうちの少なくとも１つを算出的に決定するステップと、
少なくとも部分的に、（ｉ）上記更新された進行時間または上記更新された受信位相と、（ｉｉ）上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる上記反射信号の進行時間または受信位相とに基づいて、少なくとも１つの上記トランスデューサ要素と関連付けられる上記パラメータ値を決定するステップと
をさらに含む、項目５６に記載の方法。
（項目５８）
上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる上記パラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）上記更新された進行時間または上記更新された受信位相と、（ｉｉ）上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる上記反射信号の進行時間または受信位相との平均に基づいて決定される、項目５７に記載の方法。
（項目５９）
（ｉ）上記対応する反射信号の振幅または（ｉｉ）他の反射信号に対する上記対応する反射信号の一貫性のうちの少なくとも１つに基づいて、（ｉ）上記更新された進行時間または更新された受信位相と、（ｉｉ）上記進行時間または受信位相とのそれぞれに加重係数を割り当てるステップをさらに含み、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる上記パラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）上記更新された進行時間または上記更新された受信位相と、（ｉｉ）上記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる上記反射信号の進行時間または受信位相との加重平均に基づいて決定される、項目５７に記載の方法。
（項目６０）
２つを上回る反射信号の間の上記一貫性は、一貫性関数を使用して決定される、項目５１に記載の方法。
（項目６１）
上記２つを上回る反射信号は、少なくとも２つの異なるトランスデューサ要素によって測定される、項目６０に記載の方法。
（項目６２）
上記反射信号のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの過渡反射物から生じる、項目５２に記載の方法。
（項目６３）
撮像デバイスを使用して、上記少なくとも１つの標的領域および／または上記標的領域を囲繞する非標的領域の複数の画像を入手するステップをさらに含み、
少なくとも部分的に、上記入手された画像および物理モデルに基づいて、上記少なくとも１つの標的領域の場所を推定するステップと、
上記推定された標的領域において上記超音波焦点を発生させるように、上記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる上記パラメータ値を算出的に更新するステップと
をさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目６４）
上記トランスデューサに、上記少なくとも１つの過渡音響反射物を作成するための音響エネルギーを発生させるステップをさらに含む、項目３３に記載の方法。
（項目６５）
上記標的領域における上記超音波焦点は、タイトスポット、ラインスポット、または共形スポットである、項目３３に記載の方法。

図面では、同様の参照文字は、概して、異なる図全体を通して同一の部分を指す。また、図面は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、概して、本発明の原理を図示することに重点が置かれている。以下の説明では、本発明の種々の実施形態が、以下の図面を参照して説明される。

図１は、種々の実施形態による、集束超音波システムを図示する。

図２Ａは、種々の実施形態による、１つ以上の標的領域に近接して位置する１つ以上の過渡音響反射物を描写する。

図２Ｂは、種々の実施形態による、標的領域に近接する複数の場所への超音波処理の印加を描写する。

図３Ａは、種々の実施形態による、過渡反射物と関連付けられる反射信号を選択するための初期信号処理アプローチを図示する、フローチャートである。

図３Ｂは、種々の実施形態による、過渡反射物から測定された反射信号および測定された反射信号に基づいて決定された差分信号を描写する。

図３Ｃは、種々の実施形態による、過渡反射物と関連付けられる反射信号を選択するための別の初期信号処理アプローチを図示する、フローチャートである。

図３Ｄは、種々の実施形態による、測定された反射信号の部分の選択を描写する。

図４Ａは、種々の実施形態による、反射信号を選択するための信号選択アプローチを図示する、フローチャートである。

図４Ｂは、種々の実施形態による、過渡音響反射物からの超音波信号の反射を描写する。

図４Ｃは、種々の実施形態による、別の過渡音響反射物の場所と一致させるためのある過渡音響反射物の場所の算出的偏移を描写する。

図４Ｄは、種々の実施形態による、複数のトランスデューサ要素によって検出される複数の過渡音響反射物からの複数の反射信号を描写する。

図４Ｅは、種々の実施形態による、他のアプローチを使用して決定された超音波処理場所への過渡音響反射物の全て（またはそのうちの少なくともいくつか）と関連付けられる一致場所の算出的偏移を描写する。

図５は、種々の実施形態による、１つ以上の過渡音響反射物からの反射信号を使用して超音波／超音波パルスの自動焦点を実施するための例示的方法を図示する、フローチャートである。

図１は、頭蓋骨を通して患者の脳内の標的領域１０１上に超音波ビームを集束させるための例示的超音波システム１００を図示する。しかしながら、当業者は、本明細書に説明される超音波システム１００が、人体の任意の部分に印加され得ることを理解するであろう。種々の実施形態では、システム１００は、トランスデューサ要素１０４の位相アレイ１０２と、位相アレイ１０２を駆動するビーム形成器１０６と、ビーム形成器１０６と通信するコントローラ１０８と、入力電子信号をビーム形成器１０６に提供する周波数発生器１１０とを含む。

アレイ１０２は、頭蓋骨または頭蓋骨以外の身体部分の表面上にこれを設置するために好適な湾曲（例えば、球形または放物線状）形状を有してもよい、または１つ以上の平面または別様に成形される区分を含んでもよい。その寸法は、用途に応じて、数ミリメートル～数十センチメートルに変動し得る。アレイ１０２のトランスデューサ要素１０４は、圧電セラミック要素であってもよく、シリコーンゴムまたは要素１０４の間の機械的結合を減衰させるために好適な任意の他の材料内に搭載されてもよい。圧電複合材料、または概して、電気エネルギーを音響エネルギーに変換することが可能な任意の材料もまた、使用されてもよい。トランスデューサ要素１０４への最大電力伝達を確実にするために、要素１０４は、入力コネクタインピーダンスに合致する、５０Ωにおける電気共振のために構成されてもよい。

トランスデューサアレイ１０２は、ビーム形成器１０６に結合され、これは、それらが集束超音波ビームまたは場を集合的に生成するように、個々のトランスデューサ要素１０４を駆動する。ｎ個のトランスデューサ要素に関して、ビーム形成器１０６は、ｎ個の駆動回路を含有し、各回路は、増幅器１１８と、位相遅延回路１２０とを含む、またはそれらから成ってもよく、駆動回路は、トランスデューサ要素１０４のうちの１つを駆動する。ビーム形成器１０６は、典型的には、０．１ＭＨｚ～１０ＭＨｚの範囲内の無線周波数（ＲＦ）入力信号を、例えば、Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なＭｏｄｅｌ ＤＳ３４５発生器であり得る周波数発生器１１０から受信する。入力信号は、ビーム形成器１０６のｎ個の増幅器１１８および遅延回路１２０のためにｎ個のチャネルに分割されてもよい。いくつかの実施形態では、周波数発生器１１０は、ビーム形成器１０６と統合される。無線周波数発生器１１０およびビーム形成器１０６は、トランスデューサアレイ１０２の個々のトランスデューサ要素１０４を、同一の周波数であるが、異なる位相および／または異なる振幅において駆動するように構成される。

ビーム形成器１０６によって課される増幅または減衰係数α_１－α_ｎおよび位相偏移ａ_１－ａ_ｎは、不均質な組織（例えば、患者の頭蓋骨）を通して標的領域（例えば、患者の脳内の領域）上に超音波エネルギーを伝送および集束させる役割を果たす。増幅係数および／または位相偏移の調節を介して、集束帯の所望の形状および強度が、標的領域に生成され得る。

増幅係数および位相偏移は、コントローラ１０８を使用して算出されてもよく、これは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、またはそれらの任意の組み合わせを通してコンピュータ機能を提供してもよい。例えば、コントローラ１０８は、トランスデューサ要素１０４の周波数、位相偏移、および／または増幅係数を決定するために、従来の様式で、過度の実験を伴わず、ソフトウェアを用いてプログラムされる汎用または専用デジタルデータプロセッサを利用してもよい。ある実施形態では、コントローラ算出は、頭蓋骨の特性（例えば、構造、厚さ、密度等）および音響エネルギーの伝搬に対するそれらの効果についての情報に基づく。種々の実施形態では、そのような情報は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）デバイス、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）デバイス、陽電子放出トモグラフィ（ＰＥＴ）デバイス、単一光子放出コンピュータトモグラフィ（ＳＰＥＣＴ）デバイス、または超音波検査デバイス等のイメージャ１２２から取得される。イメージャ１２２は、それから厚さおよび密度が推測され得る頭蓋骨の３次元画像を再構成するために好適な２次元画像のセットを提供してもよく、代替として、画像入手は、３次元であってもよい。加えて、画像操作機能性は、イメージャ１２２において、コントローラ１０８において、または別個のデバイスにおいて実装されてもよい。

システム１００は、本発明の範囲内の種々の方法において修正されてもよい。例えば、本システムはさらに、伝送または反射された超音波を測定し、これが受信する信号をさらなる処理のためにコントローラ１０８に提供し得る、音響信号検出器（例えば、ハイドロホン）１２４を含んでもよい。反射および伝送信号はまた、下記にさらに説明されるように、位相偏移および／または増幅係数を決定するための代替または付加的源またはビーム形成器１０６の位相および振幅調節のためのフィードバックを提供してもよい。システム１００は、患者の頭蓋骨に対してトランスデューサ要素１０４のアレイ１０２を配列するためのポジショナを含有してもよい。超音波療法を脳以外の身体部分に適用するために、トランスデューサアレイ１０２は、異なる（例えば、円筒形）形状をとってもよい。いくつかの実施形態では、トランスデューサ要素１０４は、移動可能かつ回転可能に搭載され、集束性質を改良するために活用され得る機械的自由度を提供する。そのような移動可能トランスデューサは、コントローラ１０８の構成要素によって、または別個の機械的コントローラによって駆動され得る、従来のアクチュエータによって調節されてもよい。

種々の実施形態では、過渡音響反射物が、患者の身体の中に静脈内に導入され、過渡反射物は、投与システム１２６を使用して、患者の中に全身的に注入されるか、または標的領域１０１の中に局所的に注入されるかのいずれかであってもよい。例えば、図２Ａを参照すると、過渡反射物２０２は、液体液滴であって、続けて気化し、微小気泡を形成する形態において、または、液体キャリア、例えば、従来の超音波造影剤内に混入されるガス充填気泡として患者の脳の中に導入される、１つ以上の微小気泡を含む、またはそれから成ってもよい。代替として、キャビテーション核形成のために好適な他の物質が、気泡の代わりに投与されることができる（例えば、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｐｒｉｎｇｅｒ．ｃｏｍ／ｃｄａ／ｃｏｎｔｅｎｔ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／ｃｄａ＿ｄｏｗｎｌｏａｄｄｏｃｕｍｅｎｔ／９７８３６４２１５３４２６－ｃ１．ｐｄｆ？ＳＧＷＩＤ＝０－０－４５－９９８０４６－ｐ１７４０３１７５７参照）。

カプセル化されたガスのため、微小気泡２０２は、超音波の反射物として作用し、コヒーレントな無指向性信号２０４－２０８をトランスデューサ１０２に伝送し得、反射信号２０４－２０８は、下記にさらに説明されるように、トランスデューサ要素１０４および／またはそれと関連付けられる音響信号検出器１２４によって実質的に並行して検出されてもよい。反射信号の分析に基づいて、コントローラ１０８は、標的領域１０１における集束性質の情報を取得し、続けて、トランスデューサ要素１０４と標的１０１との間に位置する介在組織２１０によって引き起こされる収差を補償するように、トランスデューサ構成（例えば、位相偏移および／または振幅）を調節し、それによって、標的領域における集束性質を改良してもよい。音響ビームの集束性質を改良するために微小気泡を利用することに対するアプローチが、例えば、国際出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１７／０００９９０号（２０１７年７月１９日に出願された）（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に提供されている。

加えて、または代替として、微小気泡２０２は、トランスデューサ要素１０４から標的１０１に音響エネルギーを印加することによって発生されてもよい。微小気泡２０２は、伝搬する超音波によって生成される負圧に起因して、または加熱された液体が破裂し、ガス／蒸気で充填されるときに形成されることができる。一実施形態では、コントローラ１０８は、物理モデルを使用して、各トランスデューサ要素１０４から放出された超音波の強度および／または位相偏移を推定する。例えば、過度の実験を伴わずに実装される従来の技法を使用して、物理モデルは、トランスデューサ要素１０４の幾何学形状および標的領域１０１に対するそれらの場所および配向、および要素１０４から伝送された超音波の振幅および位相についての情報に基づいて、集束性質（例えば、焦点区域の形状、サイズ、場所、および音響出力）を予測してもよい。加えて、物理モデルは、例えば、トランスデューサ要素１０４が製造、使用、および修理の間にそれらの予期される場所から移動または偏移することからもたらされる、および／または要素１０４が熱によって変形されることの結果としてのトランスデューサ出力誤差を考慮してもよい。トランスデューサ出力誤差を決定するための技法が、米国特許第７，５３５，７９４号（その内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に提供されている。

いくつかの実施形態では、物理モデルはさらに、標的１０１における集束性質を予測するために、ビーム経路に沿った介在組織２１０の物質性質（例えば、組織のエネルギー吸収または採用される周波数における音速）等のパラメータを含む。再び、物質性質は、上記に説明されるようなイメージャ１２２および／または他の好適なデバイスを使用して収集されてもよい。所望の集束性質、トランスデューサ要素１０４の予期される、および実際の幾何学形状、および標的領域１０１に対するそれらの場所および配向等のある入力を提供されると、物理モデルは、標的領域１０１において焦点を生成するために、トランスデューサ要素１０４と関連付けられる要求される振幅および／または位相を算出することができる。簡略化された実施例では、全てのトランスデューサ要素１０４が、微小気泡を形成する閾値を上回る焦点強度を作成するように、単一の振幅値であるが、種々の位相偏移を有する超音波を伝送する。

代替として、トランスデューサ要素１０４の強度レベルおよび／または相対的位相は、治療に先立って、またはその間のいずれかで（例えば、治療設定の間に）測定される伝送および／または反射された超音波に基づいて決定されてもよい。加えて、これらの測定値は、物理予測モデルのパラメータを調節するために利用されてもよい。いずれにせよ、超音波ビームの推定された強度レベルおよび／または相対的位相は、標的領域１０１に実質的に近接する集束帯において微小気泡２０２を発生させるために十分であり得るが、不均質な介在組織によって引き起こされる音響収差を完全に考慮する必要はない。

いくつかの実施形態では、過渡反射物２０２が、発生された、および／または標的領域１０１の中に導入された後、コントローラ１０８は、標的領域１０１に位置する微小気泡に一連の超音波処理を伝送するために、トランスデューサ要素１０４のうちの少なくともいくつかをアクティブ化してもよい。一実装では、トランスデューサ要素１０４は、伝送および検出能力の両方を保有する。したがって、トランスデューサ要素１０４のうちの少なくともいくつかは、例えば、国際出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１９／０００６４４号（２０１９年６月４日に出願された）（その内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるように、標的領域１０１から反射された音響信号を測定するように動作されてもよい。加えて、または代替として、標的領域１０１における過渡反射物２０２からの超音波反射は、音響信号検出器１２４を使用して測定されてもよい。測定された反射信号は、次いで、分析のためにコントローラ１０８にフィードされてもよく、それに基づいて、コントローラ１０８は、標的における集束性質を改良するように、トランスデューサパラメータ（例えば、振幅および／または位相）を調節してもよい。

しかしながら、過渡反射物２０２からの反射信号は、比較的に低い品質を有し得（例えば、信号対雑音比（ＳＮＲ）が、ある閾値を下回る）、それに基づく分析は、したがって、標的における集束性質の不正確な決定をもたらし得る。図２Ｂは、本問題を解決することに対するアプローチを図示する。超音波トランスデューサ１０２は、標的領域１０１に近接する（例えば、５ｍｍ未満離れて）、または標的領域１０１における種々の超音波処理場所２２２－２３０において複数の焦点を順次発生させるようにアクティブ化されてもよく、各場所は、それと関連付けられる１つ以上の過渡反射物２０２を有してもよい。例えば、トランスデューサ要素１０４は、第１の超音波処理場所２２２への１つ以上の一連の超音波処理を発生させ、それに近接して位置する過渡反射物２３２からの反射を測定してもよい。続けて、トランスデューサ要素１０４は、第２の超音波処理場所２２４への別の１つ以上の一連の超音波処理を発生させ、それと関連付けられる過渡反射物２３４からの反射を測定してもよい。本プロセスは、標的１０１に近接する超音波処理場所からの所望の数の反射信号（例えば、少なくとも１０個）が測定されるまで、継続してもよい。

種々の実施形態では、超音波処理場所２２２－２３０は、イメージャ１２２および／または超音波トランスデューサ１０２によって入手された画像に基づいて決定される。例えば、イメージャ１２２は、標的および／または非標的領域の画像を入手してもよく、超音波トランスデューサ１０２は、それからの反射信号に基づいて、標的／非標的領域における過渡反射物２０２の画像を入手してもよい。標的／非標的領域およびそれと関連付けられる過渡反射物の入手された画像に基づいて、コントローラ１０８は、標的領域の近傍にある（例えば、５ｍｍ未満離れて）、および／または標的領域における、それに近接する（例えば、５ｍｍ未満離れて）１つ以上の過渡反射物を有する超音波処理場所２２２－２３０を選択してもよい。それからの反射信号を使用して過渡反射物の画像を入手することに対するアプローチが、例えば、本明細書と同日付に出願された、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｔｉｓｓｕｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ Ａｎａｔｏｍｉｃ Ｔａｒｇｅｔ Ｒｅｇｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ ｆｒｏｍ Ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅｓ （ＩＮＳ－１２１ＰＲ）」と題された米国特許出願（その全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に提供されている。

いくつかの実施形態では、超音波処理場所の全て（またはそのうちの少なくともいくつか）からの反射信号の収集に応じて、初期信号処理手技が、過渡反射物からのものである可能性がより高い信号を選択するために実施される。本アプローチは、有利なこととして、背景反射物（例えば、頭蓋骨）からの反射の使用を排除し（または少なくとも低減させ）、それによって、測定された反射信号に基づいて決定される集束性質の正確度および信頼性を改良し得る。図３Ａは、本明細書による、反射信号を選択するための例示的信号処理手技３００を図示する。第１のステップ３０２において、超音波処理場所２２２－２３０毎に、コントローラ１０８は、２つの連続的測定から測定された反射信号を比較し、それらの間の差異（または「差分」信号）を決定する。例えば、図３Ｂは、トランスデューサ要素Ｅによって測定される第１の超音波処理場所２２２からの４つの反射信号３１２－３１８を図示し、差分信号３２２は、反射信号３１４、３１２の間の差異（例えば、信号３１４から信号３１２を減算することによって取得される）を表し、差分信号３２４は、反射信号３１４、３１６の間の差異を表し、差分信号３２６は、反射信号３１６、３１８の間の差異を表す。本実施例では、信号３１２、３１４、３１８、および３２０は、本質的に、背景信号であり、信号３１６は、過渡信号および背景信号からの反射の組み合わせである。したがって、差信号３２４および３２６は、過渡反射物信号からのほぼクリーンな反射である（符号まで）。

再び、図３Ａを参照すると、第２のステップ３０４において、コントローラ１０８は、２つの連続的差分信号の間の振幅比を算出する。例えば、再び、図３Ｂを参照すると、差分信号３２２、３２４、３２６、３２８と関連付けられる最大振幅の値が、それぞれ、１、５、５、および１であると仮定して、差分信号３２２対差分信号３２４の振幅比は、０．２であり、差分信号３２４対差分信号３２６の振幅比は、１である。再び、図３Ａを参照すると、コントローラ１０８は、次いで、振幅比を所定の閾値（例えば、２）と比較し（ステップ３０６）、比較に基づいて、反射信号を選択する（ステップ３０８）。例えば、差分信号３２６対差分信号３２８の振幅比が、所定の閾値（例えば、２）よりも大きい場合、コントローラ１０８は、第１の超音波処理場所２２２における集束性質を決定するように、さらなる分析のための信頼性のある信号として差分信号３２６を選択する。対照的に、差分信号３２２対差分信号３２４の振幅比は、所定の閾値よりも小さいため、信号３２２は、破棄される。

初期信号処理アプローチ３００の実装は、有利なこととして、背景反射物と対照的に、過渡反射物（例えば、微小気泡）からの反射信号が、さらなる分析のために選択されることを可能にしてもよい。これは、典型的には、背景反射物からの反射信号が、２つの連続的測定の間で比較的に不変である一方、過渡反射物２０２からの反射信号が、過渡反射物が、測定間隔の間に発展／放散するため、２つの連続的測定の間で比較的に有意な変化を呈し得るためである。したがって、比較的に小さい振幅比を伴う差分信号は、背景反射物から生じる可能性が高く、対照的に、比較的に大きい振幅比を有する大振幅反射信号は、過渡反射物からのものである可能性がより高くあり得る。

実践では、測定された反射信号を比較し、差分信号を決定するステップおよび差分信号の間の振幅比を決定するステップは、算出集約的であり得る。ＳＮＲを改良するために、および／または信号を比較および選択するための算出時間および／または複雑性を低減させるために、種々の実施形態では、代替初期信号処理アプローチ３５０が、利用されることができる。図３Ｃを参照すると、第１のステップ３５２において、コントローラ１０８は、測定された反射信号のそれぞれの一部（例えば、時間ウィンドウ）を選択してもよい。一実施形態では、選択は、反射信号を測定するトランスデューサ要素とそれから信号が反射される超音波処理場所との間の距離Ｄに基づく。Ｄは、イメージャ１２２および／または超音波トランスデューサ１０２を使用して入手される標的領域１０１の画像に基づいて決定されてもよい。本アプローチは、例えば、米国特許第９，９３４，５７０号（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるような２つ以上の撮像システムを使用して入手される画像の位置合わせを要求し得る。いったんＤが、決定されると、それから信号が反射される過渡反射物に対応する反射信号の部分（例えば、時間ウィンドウ）が、Ｄおよび組織中の音速に基づいて決定されることができる。距離Ｄと、音速と、時間ウィンドウとの間の関係に関するさらなる詳細が、例えば、米国特許公開第２０１８／０２０６８１６号（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に提供されている。いくつかの実施形態では、信号（例えば、信号３１２、３１４）は、信号全体または信号の選択された部分に関して（例えば、ＩＱ復調を使用することによって）計算されるような位相および振幅によって表される。

図３Ｄは、第１の超音波処理場所２２２（反射信号３１２－３１８は、上記に説明されるように、第１の超音波処理場所２２２からのものであるため）に近接して位置する過渡反射物と反射信号３１２－３１８を測定するトランスデューサ要素Ｅとの間の距離に基づいて選択される、それぞれ、測定された反射信号３１２－３１８の部分３７２－３７８を描写する。種々の実施形態では、いったん部分３７２－３７８が、選択されると、コントローラ１０８は、各反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相（複素数として表され得る）を決定することができる（図３Ｃのステップ３５４）。その後、コントローラ１０８は、２つの連続的測定における反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相の間の差異を決定してもよい（図３Ｃのステップ３５６）。例えば、コントローラ１０８は、（ｉ）部分３７４と関連付けられる振幅および位相のものから部分３７２と関連付けられる振幅および位相を表す複素数を減算し、（ｉｉ）部分３７６と関連付けられる振幅および位相のものから部分３７４と関連付けられる振幅および位相を表す複素数を減算し、以下同様であってもよい。加えて、コントローラ１０８は、反射信号３７２－３７８と関連付けられる雑音レベルを決定してもよい（図３Ｃのステップ３５８）。種々の実施形態では、コントローラ１０８は、次いで、ステップ３５６において決定された反射信号の選択された部分の間の差異およびステップ３５８において決定された雑音レベルに基づいて、反射信号を選択する（図３Ｃのステップ３６０）。例えば、再び、図３Ｄを参照すると、コントローラ１０８は、選択された部分３７４、３７６の間の振幅および／または位相差が、所定の閾値（例えば、雑音レベルの２倍）を超えると決定することに応じて、反射信号３１６を選択してもよい。再び、代替初期信号処理アプローチ３５０は、有利なこととして、背景反射物と対照的に、過渡反射物（例えば、微小気泡）からの反射信号が、さらなる分析のために選択されることを可能にしてもよい。

概して、投与システム１２６は、音響反射が、（微小気泡の群と対照的に）単一の微小気泡等の点標的（例えば、超音波処理波長の４分の１のもの未満のサイズを有する）からのものであるように、低濃度（例えば、標準的撮像のための使用される濃度の５％）の微小気泡を標的１０１の中に導入してもよい。これは、微小気泡の群からの反射信号が、複数の微小気泡からの低ＳＮＲおよび／または振動に起因して、インコヒーレントである、および／またはアーチファクトを呈し得、結果として、微小気泡の群からの反射信号の分析が、不正確であり得、それに基づくトランスデューサパラメータの調節が、介在組織によって引き起こされる収差を考慮するために不十分であり得るためである。加えて、微小気泡の群からの反射信号の分析は、算出的に高価であり、時間がかかり得る。

したがって、反射信号を分析することに先立って、信号選択アプローチが、単一の微小気泡事象から反射信号（または差信号）を選択し、標的領域における集束性質についてのより正確な情報を提供し、および反射信号を分析する算出複雑性を低減させるために実装される。いくつかの実施形態では、信号選択アプローチは、それらの間の一貫性に基づいて、反射信号を選択する。図４Ａは、本明細書による、反射信号を選択するための例示的信号選択アプローチ４００を描写する。第１のステップ４０２において、コントローラ１０８は、トランスデューサ要素Ｅによって測定された反射信号のうちの２つを選択してもよい。第２のステップ４０４において、コントローラ１０８は、種々のアプローチを使用して、選択された反射信号の間の一貫性を決定してもよい。例えば、図４Ｂを参照すると、２つの反射信号４２２、４２４が、それぞれ、２つの微小気泡事象４２６、４２８から生じると仮定して、トランスデューサ要素Ｅに到達するための微小気泡事象４２６、４２８からの個別の反射信号４２２、４２４に関する進行時間ｔ_１、ｔ_２が、以下のように算出されることができる。

式中、

は、それぞれ、トランスデューサ要素Ｅと微小気泡事象４２６、４２８との間の距離を表し、ｃは、トランスデューサ要素Ｅと微小気泡事象との間に位置する介在組織における音速を表し、ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ_１およびａｂｅｒｒａｔｉｏｎ_２は、それぞれ、トランスデューサ要素Ｅと微小気泡事象４２６、４２８との間に位置する介在組織によって引き起こされる収差を表す。

種々の実施形態では、微小気泡事象４２６、４２８は、幾何学的基準に基づいて選択され、例えば、それらは、空間的に近接し（例えば、２ｍｍ離れて）、したがって、微小気泡事象４２６、４２８からの反射信号４２２、４２４（またはそれに基づく差信号）が、一貫している場合、トランスデューサ要素Ｅと微小気泡事象４２６、４２８との間に位置する介在組織によって引き起こされる収差の間の差異は、無視されることができる。結果として、種々の実施形態では、反射信号４２２、４２４は、以下の方程式が、満たされるとき、十分な一貫性を有すると見なされる。

代替として、２つの反射信号の間の一貫性は、１つを上回る要素からの測定を考慮する一貫性関数を使用して決定されてもよい。例えば、一貫性関数

は、以下のように定義されてもよい。

式中、Ｗは、加重係数を表し、ω＝２πｆであり、ｆは、反射信号の周波数を表し、ｃは、標的面積における平均音速であり、

は、ｉ番目の過渡反射物の幾何学的場所であり、

は、それぞれ、２つの反射信号を測定するトランスデューサ要素のうちの１つと、２つの反射信号と関連付けられる過渡音響反射物との間の距離を表す要素依存変数であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の過渡反射物の進行時間であり、

であり、トランスデューサ要素毎に

である。方程式（４）における一貫性関数

は、代替として、以下のように表されてもよい。

式中、

は、２つの反射信号と関連付けられる位相を表す。一実施形態では、２つの反射信号は、一貫性関数の値が、最大限にされる、または所定の閾値（例えば、０．５）を超えるときのみ、一貫している、または十分な一貫性を有すると決定される。例えば、上記に説明されるように、反射信号４２２、４２４は、

であるときに一貫していると見なされ、結果として、方程式（４）において定義される一貫性関数

は、所定の閾値よりも大きいものの値を有する。

上記に提供される一貫性関数が、実施例のみを表し、２つの反射信号の関連性またはそれらの間の一貫性を決定するために好適な任意の他の関数も、一貫性関数として（またはそれにおいて）使用され得、したがって、本発明の範囲内であることに留意されたい。

再び、図４Ａを参照すると、２つの反射信号が、一貫していない、または不十分な一貫性を有すると決定される場合、反射信号は、破棄されてもよい（ステップ４０６）。対照的に、２つの反射信号が、十分に一貫していると決定されるとき（例えば、方程式（３）が、満たされるとき、および／または一貫性関数の値が、最大限にされる、または所定の閾値を超えるとき）、２つの反射信号は、さらに処理されることができる。加えて、コントローラ１０８は、少ない数（例えば、所定の数未満）の他の信号のみと一貫している全ての信号を破棄し、所定の数を上回る信号と一貫していると見出された信号のみを処理してもよい。例えば、図４Ｃを参照すると、コントローラ１０８は、２つの反射信号と関連付けられる２つの過渡音響反射物（例えば、反射物４２８）のうちの１つの場所を算出的に偏移させてもよい。反射物を偏移させることが、概して、物理的ではなく、算出的に行われ、すなわち、反射物から集められるデータが、異なる場所における反射物の設置をシミュレートするために算出的に改変されることに留意されたい。一実施形態では、過渡音響反射物は、他の過渡音響反射物（例えば、反射物４２６）の場所と一致するように偏移される（ステップ４０８）。結果として、偏移された反射物４２８とトランスデューサ要素Ｅとの間の距離

が、以下のように表されることができる。

反射物４２８の偏移された場所からの反射信号と関連付けられる進行時間ｔ_２’が、次いで、以下のように算出されることができる。

一実施形態では、コントローラは、信号一貫性関数が最大限にされる

を探索してもよい。種々の実施形態では、コントローラ１０８は、次いで、進行時間ｔ_１およびｔ_２’に基づいて、トランスデューサ要素Ｅと関連付けられるパラメータ値（例えば、振幅および／または位相）を決定することができる（ステップ４１０）。代替として、それぞれ、反射信号４２２および偏移された反射信号４２４と関連付けられる位相

は、進行時間ｔ_１およびｔ_２’に正の相関があるため、コントローラ１０８は、位相

に基づいて、トランスデューサ要素Ｅと関連付けられるパラメータ値を決定してもよい。例えば、トランスデューサ要素Ｅと関連付けられる振幅および／または位相は、反射信号４２２および偏移された反射信号４２４に基づいて、上記に説明されるように決定される振幅および／または位相の平均であってもよい。代替として、コントローラ１０８は、偏移された反射信号４２４および偏移されていない反射信号４２２と関連付けられる進行時間／位相に加重係数を割り当て、その加重平均に基づいて、トランスデューサ要素Ｅと関連付けられる振幅および／または位相を決定してもよい。一実施形態では、加重係数は、対応する反射信号の振幅および／または他の反射信号との対応する反射信号の一貫性に基づいて割り当てられる。例えば、より大きい振幅および／または他の反射信号とのより高い一貫性（例えば、一貫性関数のより高い値）を有する反射信号は、より大きい加重係数を割り当てられてもよい。異なる過渡反射物からの種々の反射信号と関連付けられる位相偏移を平均化することはまた、有利なこととして、測定された反射信号からアーチファクトを除去し得る。

図４Ｃは、１つの過渡反射物を別の過渡反射物に偏移させることを描写するが、ステップ４０８が、それらが全て、単一の場所において一致するように、その反射が十分な一貫性を有すると決定される全ての（または少なくともいくつかの）過渡音響反射物を算出的に偏移させるために実施され得ることに留意されたい。トランスデューサ要素Ｅと関連付けられる振幅および／または位相は、次いで、一致場所における偏移された反射信号および／または偏移されていない反射信号と関連付けられる振幅および／または位相の平均または加重平均として算出されてもよい。

加えて、上記に説明される信号選択アプローチ４００は、２つの反射信号の間の一貫性を決定するが、いくつかの実施形態では、複数のトランスデューサ要素によって受信された同一の反射物からの反射信号間の一貫性がまた、上記に説明される一貫性関数または任意の他の好適な関数を使用して決定され得ることに留意されたい。（同一のトランスデューサ要素によって受信された複数の反射物からの信号間の一貫性を測定することもまた、可能である。）例えば、図４Ｄを参照すると、３つの過渡反射物４２６－４３０からの反射信号が、トランスデューサ要素Ｅ_１およびＥ_２によって検出されてもよい。コントローラ１０８は、上記に説明されるアプローチを使用して、トランスデューサ要素（例えば、Ｅ_１またはＥ_２）によって検出される個別の反射物４２６、４２８からの反射４２２、４２４の間の一貫性を決定してもよい。加えて、コントローラ１０８は、反射を比較することによって、トランスデューサ要素Ｅ_１およびＥ_２によって検出される反射物４２８、４３０からの２つを上回る反射信号（例えば、反射４２２、４３２、４３４、４３６）の間の一貫性を決定してもよい。例えば、２つの反射物とトランスデューサ要素との間の個別の進行時間が、反射物とトランスデューサ要素との間の異なる距離δｒ_１およびδｒ_２に基づいて、上記に記載されるように算出されることができる。一貫性が、例えば、方程式４または方程式５に従って算出されることができ、反射信号４２２、４３２、４３４、４３６が、十分な一貫性を有する場合、反射は、単一の場所において一致するように算出的に偏移されることができ、続けて、トランスデューサ要素Ｅ_１およびＥ_２の構成（例えば、振幅および／または位相）が、偏移された、および／または偏移されていない反射信号と関連付けられる振幅、進行時間、および／または位相に基づいて決定されることができる。

加えて、上記に説明される信号選択アプローチ４００は、２つの反射信号の間の一貫性を決定するが、いくつかの実施形態では、１つを上回る過渡音響反射物を捕捉する２つの反射信号の間の一貫性がまた、上記に説明される一貫性関数の修正または任意の他の好適な関数を使用して決定され得ることに留意されたい。

図４Ｅを参照すると、十分に一貫する反射信号を有する過渡反射物の全て（またはそのうちの少なくともいくつか）の一致場所４４２は、他のアプローチを使用して決定された超音波処理場所４４４と比較されてもよい。例えば、イメージャ１２２は、ＣＴデバイスであってもよく、標的領域および／または標的領域を囲繞する非標的領域の入手されたＣＴ画像を分析することによって、標的領域を治療するための超音波／超音波パルスの超音波処理場所４４４が、推定されることができる。一実施形態では、ＣＴ画像は、超音波処理場所４４４を推定するために、物理モデルと組み合わせられる。過渡反射物の一致場所４４２は、次いで、ＣＴ画像および／または物理モデルを使用して推定された超音波処理場所４４４に対して比較されてもよい。それらの間の差異が、存在する場合、コントローラ１０８は、推定された超音波処理場所４４４と一致するように一致場所４４２を算出的に偏移させ、次いで、超音波処理場所４４４において超音波焦点を発生させるように、ステップ４１０において決定されたトランスデューサ要素のパラメータ値を算出的に更新してもよい。ＣＴ画像および／または物理モデルは、いくつかの実施形態では、標的を治療するための超音波処理場所のより正確な推定値を提供してもよく、一致場所４４２に位置する過渡反射物に基づいて決定されるトランスデューサ要素のパラメータ値は、それにおける最適な集束性質を提供してもよく、そのような場合では、（例えば、一致場所４４２を偏移させ、トランスデューサパラメータ値を更新することによって）これらの推定値およびパラメータ値を組み合わせることは、有利なこととして、超音波焦点が、最適な集束性質を留保しながら、標的を治療するための強化された場所正確度を伴って発生されることを可能にしてもよい。

図５は、種々の実施形態による、１つ以上の過渡音響反射物からの反射信号を使用して超音波／超音波パルスの自動焦点を実施するための例示的アプローチ５００を図示する。第１のステップ５０２において、過渡音響反射物（例えば、微小気泡）が、標的領域に近接して患者の身体の中に導入されてもよい。反射物は、投与デバイス１２６によって導入される、および／またはトランスデューサ１０２から伝送される音響エネルギーによって発生されてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ１０８は、標的領域の近傍の（例えば、５ｍｍ未満離れて）、または標的領域における複数の超音波処理場所を識別し、過渡反射物は、識別された超音波処理場所のそれぞれに近接して（例えば、５ｍｍ未満離れて）導入される。第２のステップ５０４において、超音波トランスデューサ１０２が、順次、識別された超音波処理場所のそれぞれにおいて焦点を発生させるようにアクティブ化されてもよい。第３のステップ５０６において、超音波処理場所のそれぞれと関連付けられる過渡反射物から反射された超音波信号が、トランスデューサ要素および／または音響信号検出器１２４によって測定されてもよい。随意の第４のステップ５０８において、初期信号処理アプローチ３００／３５０が、（頭蓋骨等の背景反射物と対照的に）過渡反射物からのものである測定された反射信号を選択するために実装される。初期信号処理アプローチは、２つの連続的測定の間の反射信号の比較に基づいてもよい。例えば、２つの連続的に測定された反射信号は、それらの間の比較的に有意な変化が、存在するとき、過渡反射物から生じた可能性が高くあり得、これは、過渡反射物が、概して、２つの測定の間の周期の間に発展／放散する一方、２つの測定の間の周期の間の持続性背景反射物からの反射信号が、比較的に不変であるためである。随意に、差信号が、測定された信号から背景信号を除去することによって算出されてもよく、これらの算出された信号は、後続ステップにおいて雑音が多い測定された信号の代わりに使用されてもよい。例えば、改めて図３Ｂを参照すると、信号３１６は、背景信号３１４と、過渡反射物からの反射信号３２４とを含む。信号３１６から信号３１４を減算することは、それから背景信号を除去し、過渡反射物から反射された信号が支配的である差信号を生成する。代替として、コントローラ１０８は、背景画像として別の信号（例えば、１つ以上の他の信号と殆ど同じである信号、または代わりに、複数の信号の平均）を選択してもよい。加えて、または代替として、コントローラ１０８は、背景信号として１つを上回る信号を試み、一貫性関数を最大限するものを選択してもよい。

第５のステップ５１０において、コントローラ１０８は、反射信号の間の一貫性に基づいて、単一の微小気泡事象からの反射信号を選択するために、信号選択アプローチ４００を実装してもよい。一実施形態では、反射信号は、それらの関連付けられるパラメータが、方程式（３）を満たす、および／または、例えば、方程式（４）または（５）に定義される一貫性関数の値が、最大限にされる、または所定の閾値を超えるときのみ、十分な一貫性を有すると見なされる。第６のステップ５１２において、コントローラ１０８は、その反射が十分な一貫性を有する全ての（または少なくともいくつかの）過渡音響反射物を単一の場所において一致されるように算出的に偏移させてもよい。第７のステップ５１４において、反射信号を測定するトランスデューサ要素と関連付けられる振幅および／または位相が、測定された反射におけるアーチファクトを排除する（または少なくとも低減させる）ように、一致場所における偏移された反射信号および／または偏移されていない反射信号と関連付けられる振幅および／または位相の平均または加重平均として算出されてもよい。随意の第８のステップ５１６において、ステップ５１２における一致場所が、他のアプローチ（例えば、ＣＴ画像および／または物理モデル）を使用して推定された超音波処理場所に対して比較されてもよい。それらの間の逸脱が、存在する場合、コントローラ１０８は、他のアプローチを使用して推定された超音波処理場所と一致するように一致場所を算出的に偏移させ、次いで、ステップ５１４において決定されたトランスデューサ要素のパラメータ値を算出的に更新してもよい（ステップ５１８）。ステップ５０６－５１８は、超音波トランスデューサの全ての（または少なくともいくつかの）要素のパラメータ値（例えば、振幅および／または位相）を決定するために、要素毎に順次、または実質的に同時に実施されてもよい。その後、トランスデューサ要素１０４は、標的領域において最適な集束性質を伴う超音波焦点を発生させるように、ステップ５１４において決定された、またはステップ５１８において更新された、それらの対応するパラメータ値に基づいてアクティブ化されてもよい（ステップ５２０）。

いくつかの実施形態では、ステップ５１０において十分な一貫性を有すると決定された反射信号の数が、所定の閾値（例えば、１０個、またはいくつかの実施形態では、２０個）を下回る場合、コントローラは、ステップ５１２に進む前に、ステップ５０４－５０８を繰り返してもよい。これは、トランスデューサ要素と関連付けられる振幅および／または位相が、十分な数の一貫する反射信号に基づいて決定されることを確実にする。加えて、または代替として、一実施形態では、コントローラ１０８は、十分な一貫性を有する反射信号を、それからそれらが反射される対応する超音波処理場所と関連付け、一貫する反射信号が、所定の閾値を下回る数の超音波処理場所（例えば、５個の超音波処理場所、またはいくつかの実施形態では、１０個の超音波処理場所）から生じる場合、コントローラ１０８は、ステップ５１２に進むことなく、ステップ５０４－５０８を繰り返してもよい。再び、本アプローチは、反射信号におけるアーチファクトを排除する（または少なくとも低減させる）ように、一貫する反射信号が、十分な数の異なる超音波処理場所から生じることを確実にすることができる。

当業者は、上記に説明される自動焦点アプローチにおける変形例が可能性として考えられ、したがって、本発明の範囲内であることを理解するであろう。例えば、本明細書に説明されるような過渡反射物を使用して自動焦点を実施するためにトランスデューサ要素１０４の大部分をアクティブ化することは、必要ではない場合があり、一連の超音波処理の各超音波処理においてアクティブ化されるトランスデューサ要素の数は、変動し得る。例えば、トランスデューサ要素１０４の一部（例えば、１０％）が、第１の超音波処理場所と関連付けられる第１の超音波処理において超音波を伝送および／または受信するために選択されてもよい。選択されたトランスデューサ要素と関連付けられる算出された位相差は、次いで、選択されていないトランスデューサ要素と関連付けられる位相差を取得するために、補間される、外挿される、または任意の好適な推定アプローチを使用して処理されてもよい。次の超音波処理において、以前に選択されていないトランスデューサ要素の一部が、自動焦点ステップ、すなわち、補間された（または外挿された）位相差に基づいて、超音波を過渡反射物に伝送するステップと、過渡反射物から反射を受信するステップとを繰り返すために使用されてもよい。現在の超音波処理において選択されたトランスデューサ要素は、先行する超音波処理において選択されたトランスデューサ要素を含む場合とそうではない場合があり、選択された要素の数は、各超音波処理において異なり得る。

一般に、１つ以上の過渡音響反射物からの反射信号を使用して超音波ビームの自動焦点を実施するための機能性は、イメージャ１２２、超音波システム１００、および／または投与システム１２６のコントローラ内に統合される、または別個の外部コントローラまたは他の算出エンティティまたは複数のエンティティによって提供されるかどうかにかかわらず、ハードウェア、ソフトウェア、または両方の組み合わせにおいて実装される１つ以上のモジュール内に構築されてもよい。そのような機能性は、例えば、上記に説明されるように、１つ以上の過渡音響反射物を標的領域に近接して患者の身体内に導入させるステップと、標的領域の近傍の、またはそれにおける複数の超音波処理場所を識別し、順次、超音波処理場所のそれぞれにおいて焦点を発生させるステップと、超音波処理場所のそれぞれと関連付けられる過渡反射物から反射される超音波信号を測定するステップと、２つの連続的測定の間の測定された反射信号を比較し、それらの間の差異（または差分信号）を決定するステップと、２つの連続的差分信号の間の振幅比を算出するステップと、振幅比を所定の閾値と比較するステップと、振幅比の比較に基づいて、反射信号を選択するステップと、測定された反射信号のそれぞれの一部（例えば、時間ウィンドウ）を選択するステップと、各反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相を決定するステップと、２つの連続的測定における反射信号の選択された部分と関連付けられる振幅および／または位相の間の差異を決定するステップと、測定された反射信号と関連付けられる雑音レベルを決定するステップと、反射信号の選択された部分と関連付けられる差異および雑音レベルに基づいて、反射信号を選択するステップと、トランスデューサ要素Ｅによって測定された反射信号のうちの２つを選択するステップと、方程式（３）および／または上記に定義される定常性関数を使用して、選択された反射信号の間の一貫性を決定するステップと、１つの過渡音響反射物の場所を算出的に偏移させ、別の過渡音響反射物の場所と一致させるステップと、反射信号と関連付けられる進行時間／位相に基づいて、トランスデューサ要素Ｅと関連付けられるパラメータ値を決定するステップと、一致場所を他のアプローチを使用して推定された超音波処理場所に対して比較するステップと、一致場所を算出的に偏移させ、他のアプローチを使用して推定された超音波処理場所と一致させるステップと、次いで、トランスデューサ要素Ｅのパラメータ値を算出的に更新するステップと、決定／更新されたパラメータ値に基づいて、トランスデューサ要素Ｅをアクティブ化するステップとを含んでもよい。

加えて、超音波コントローラ、イメージャ、および／または投与システムは、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせにおいて実装される１つ以上のモジュールを含んでもよい。機能が１つ以上のソフトウェアプログラムとして提供される実施形態に関して、プログラムは、ＰＹＴＨＯＮ、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＢＡＳＩＣ、種々のスクリプト言語、および／またはＨＴＭＬ等のいくつかの高レベル言語のうちのいずれかにおいて書き込まれてもよい。加えて、ソフトウェアは、標的コンピュータ（例えば、コントローラ）上に常駐するマイクロプロセッサを対象とするアセンブリ言語において実装されることができ、例えば、ソフトウェアは、これがＩＢＭ ＰＣまたはＰＣクローン上で起動するように構成される場合、Ｉｎｔｅｌ ８０ｘ８６アセンブリ言語において実装されてもよい。ソフトウェアは、限定ではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、ジャンプドライブ、ハードディスク、光学ディスク、磁気テープ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはＣＤ－ＲＯＭを含む製造品上で具現化されてもよい。ハードウェア回路を使用する実施形態は、例えば、１つ以上のＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、またはＡＳＩＣプロセッサを使用して実装されてもよい。

加えて、本明細書に使用される用語「コントローラ」は、上記に説明されるような任意の機能性を実施するために利用される全ての必要なハードウェア構成要素および／またはソフトウェアモジュールを広く含み、コントローラは、複数のハードウェア構成要素および／またはソフトウェアモジュールを含んでもよく、機能性は、異なる構成要素および／またはモジュール間で分散されることができる。

本発明のある実施形態が、上記に説明される。しかしながら、本発明が、それらの実施形態に限定されず、むしろ、本明細書に明示的に説明されるものへの追加および修正もまた、本発明の範囲内に含まれることが明示的に留意される。

Claims (30)

1. 超音波トランスデューサを集束させるためのシステムであって、前記システムは、
   超音波処理を少なくとも１つの標的領域に提供するための複数のトランスデューサ要素を備える超音波トランスデューサと、
   コントローラであって、
   （ａ）前記トランスデューサに、前記少なくとも１つの標的領域への複数の超音波処理を発生させることと、
   （ｂ）前記少なくとも１つの標的領域に近接して位置する少なくとも１つの過渡音響反射物からの前記超音波処理のそれぞれの反射信号を測定することと、
   （ｃ）（ｉ）反射信号の２つの連続的測定からの前記反射信号の比較、または（ｉｉ）前記反射信号間の一貫性のうちの少なくとも１つに基づいて、前記測定された反射信号を選択することと、
   （ｄ）少なくとも部分的に、前記選択された反射信号に基づいて、前記少なくとも１つの標的領域における超音波焦点を改良するように、前記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられるパラメータ値を調節することと
   を行うように構成される、コントローラと
   を備える、システム。
2. 前記コントローラはさらに、前記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる少なくとも１つのパラメータ値を調節した後、（ａ）－（ｄ）を繰り返すように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記コントローラはさらに、反射信号の第１のセットの２つの連続的測定のうちの第２の反射信号から反射信号の前記第１のセットの２つの連続的測定のうちの第１の反射信号を減算することによって、第１の差分信号を発生させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記コントローラはさらに、
   反射信号の第２のセットの２つの連続的測定のうちの第２の反射信号から反射信号の前記第２のセットの２つの連続的測定のうちの第１の反射信号を減算することによって、第２の差分信号を発生させることと、
   少なくとも部分的に、前記第１の差分信号および前記第２の差分信号の振幅比に基づいて、前記反射信号を選択することと
   を行うように構成される、請求項３に記載のシステム。
5. 前記コントローラはさらに、前記振幅比が、所定の閾値を超えると決定することに応じて、前記第１の差分信号を選択するように構成される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記コントローラはさらに、前記第１の差分信号と関連付けられる振幅、進行時間、または位相のうちの少なくとも１つを決定し、少なくとも部分的に、前記決定された振幅および／または位相および／または進行時間に基づいて、少なくとも１つの前記トランスデューサ要素と関連付けられる前記パラメータ値を調節するように構成される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記コントローラはさらに、
   前記測定された反射信号のそれぞれの少なくとも一部を選択することと、
   ２つの連続的測定からの前記反射信号の選択された部分を比較することと
   を行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記コントローラはさらに、少なくとも部分的に、前記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと前記少なくとも１つの標的領域との間の距離に基づいて、前記少なくとも一部を選択するように構成される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記コントローラはさらに、
   各反射信号の前記選択された部分と関連付けられる振幅または位相のうちの少なくとも１つを決定することと、
   前記２つの連続的測定における前記反射信号の選択された部分と関連付けられる前記振幅および／または位相の間の差異を決定することと
   を行うように構成される、請求項７に記載のシステム。
10. 前記コントローラはさらに、
    前記反射信号と関連付けられる雑音レベルを決定することと、
    少なくとも部分的に、前記雑音レベルおよび前記反射信号の選択された部分と関連付けられる前記差異に基づいて、前記反射信号を選択することと
    を行うように構成される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記コントローラはさらに、前記反射信号の選択された部分と関連付けられる前記振幅および／または位相の差異が、前記雑音レベルの２倍を超えると決定することに応じて、少なくとも部分的に、前記差異に基づいて、少なくとも１つの前記トランスデューサ要素と関連付けられる前記パラメータ値を調節するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記測定された信号は、事前処理される、請求項１に記載のシステム。
13. 信号は、フィルタまたはＩＱ復調のうちの少なくとも１つを使用して事前処理される、請求項１２に記載のシステム。
14. 複数の前記過渡音響反射物はそれぞれ、複数の前記標的領域のうちの１つに近接して位置し、前記コントローラはさらに、
    順次、前記過渡音響反射物のそれぞれへの前記複数の超音波処理を発生させ、それからの前記反射信号を測定することと、
    前記複数の過渡音響反射物からの前記複数の超音波処理と関連付けられる前記反射信号を選択することと
    を行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
15. 前記コントローラはさらに、
    一貫性関数を使用して前記反射信号間の前記一貫性を決定することと、
    最大限にされるかまたは所定の閾値を超える前記一貫性関数の値を有する反射信号を前記標的領域と関連付けることと、
    最大限にされるかまたは前記所定の閾値を超える前記一貫性関数の値を有する前記反射信号が、所定の閾値を下回る数の前記標的領域からのものであると決定することに応じて、（ａ）－（ｃ）を繰り返すことと
    を行うように構成される、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記コントローラはさらに、一貫性関数を使用して、２つの反射信号間の前記一貫性を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
17. 前記２つの反射信号は、前記一貫性関数の値が、最大限にされるかまたは所定の閾値を超えるときのみ、一貫していると決定される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記一貫性関数は、方程式
    

    

    
    のうちの少なくとも１つを満たし、式中、Ｗは、加重係数を表し、ω＝２πｆであり、ｆは、前記２つの反射信号と関連付けられる周波数を表し、ｃは、前記少なくとも１つの標的領域における平均音速であり、
    

    

    
    は、ｉ番目の過渡反射物の幾何学的場所であり、
    

    

    
    であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の過渡反射物の進行時間であり、
    

    

    
    は、前記２つの反射信号と関連付けられる位相を表し、
    

    

    
    であり、
    

    

    
    は、それぞれ、前記２つの反射信号を測定する前記トランスデューサ要素のうちの１つと前記２つの反射信号と関連付けられる前記過渡音響反射物との間の距離を表す要素依存変数である、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記コントローラはさらに、
    

    

    
    のうちの少なくとも１つを探索し、前記一貫性関数を最大限にするように構成される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記コントローラはさらに、少なくとも部分的に、（ｉ）前記反射信号のうちの２つと関連付けられる進行時間または受信位相のうちの少なくとも１つと、（ｉｉ）前記過渡音響反射物のうちの２つと関連付けられる場所とに基づいて、前記過渡音響反射物のうちの２つからの前記反射信号のうちの２つの間の前記一貫性を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
21. 前記コントローラはさらに、
    前記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの場所を算出的に偏移させ、前記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものの場所と一致させることと、
    前記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの前記反射信号と関連付けられる更新された進行時間または更新された受信位相のうちの少なくとも１つを算出的に決定することと、
    少なくとも部分的に、（ｉ）前記更新された進行時間または前記更新された受信位相と、（ｉｉ）前記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる前記反射信号の進行時間または受信位相とに基づいて、少なくとも１つの前記トランスデューサ要素と関連付けられる前記パラメータ値を決定することと
    を行うように構成される、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記コントローラはさらに、少なくとも部分的に、（ｉ）前記更新された進行時間または前記更新された受信位相と、（ｉｉ）前記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる前記反射信号の進行時間または受信位相との平均に基づいて、前記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる前記パラメータ値を決定するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記コントローラはさらに、（ｉ）前記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの前記反射信号および前記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる前記反射信号のそれぞれの振幅または（ｉｉ）他の反射信号に対する前記２つの過渡音響反射物のうちの第１のものの偏移された場所からの前記反射信号および前記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる前記反射信号のそれぞれの一貫性のうちの少なくとも１つに基づいて、（ｉ）前記更新された進行時間または更新された受信位相と、（ｉｉ）前記進行時間または受信位相とのそれぞれに加重係数を割り当てるように構成され、前記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる前記パラメータ値は、少なくとも部分的に、（ｉ）前記更新された進行時間または前記更新された受信位相と、（ｉｉ）前記２つの過渡音響反射物のうちの第２のものと関連付けられる前記反射信号の進行時間または受信位相との加重平均に基づいて決定される、請求項２１に記載のシステム。
24. 前記コントローラはさらに、一貫性関数を使用して、２つを上回る反射信号間の前記一貫性を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
25. 前記２つを上回る反射信号は、少なくとも２つの異なるトランスデューサ要素によって測定される、請求項２４に記載のシステム。
26. 前記反射信号のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの過渡反射物から生じる、請求項１６に記載のシステム。
27. 前記少なくとも１つの標的領域および／または前記標的領域を囲繞する非標的領域の複数の画像を入手するための撮像デバイスをさらに備え、前記コントローラはさらに、
    少なくとも部分的に、前記入手された画像および物理モデルに基づいて、前記少なくとも１つの標的領域の場所を推定することと、
    前記推定された標的領域において前記超音波焦点を発生させるように、前記トランスデューサ要素のうちの少なくとも１つと関連付けられる前記パラメータ値を算出的に更新することと
    を行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
28. 前記少なくとも１つの過渡音響反射物を前記標的に導入するための投与デバイスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
29. 前記コントローラはさらに、前記トランスデューサに、前記少なくとも１つの過渡音響反射物を作成するための音響エネルギーを発生させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
30. 前記標的領域における前記超音波焦点は、タイトスポット、ラインスポット、または共形スポットである、請求項１に記載のシステム。

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