KR20220024606A - 고강도 집속 초음파(hifu)에 의한 환자의 치료를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

고강도 집속 초음파(hifu)에 의한 환자의 치료를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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안쏘니 그리제이
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테라끌리옹 에스에이
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Abstract

본 발명은, 인체(P)의 초음파 치료 도중의 제2 순환 모드 이미징에서 인공물을 회피하기 위한 장치(1) 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 그리고 다른 효과들 중에서도, 본 발명은, 여전히 실용적인 이미징을 가능하게 하는 가운데, 예컨대 인공물을 회피하기 위해, 캐비티(7) 내에서의 유체 순환(12)을 적절하게 제어하는, 특히 시작 및 중지시키는, 방법을 제공한다.

Description

고강도 집속 초음파(HIFU)에 의한 환자의 치료를 위한 장치 및 방법
본 발명은, 독립 청구항에 따른, 고강도 집속 초음파(High-Intensity Focused Ultrasound; HIFU)에 의한 환자의 치료를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
HIFU 치료는, 신체의 해부학적 표적(anatomical target)의 비침습적 절제(non-invasive ablation)를 가능하게 한다. 이들은 통상적으로, MRI 또는 초음파 촬영(ultrasonography), 특히 B-모드 이미징과 같은, 이미징 기법에 기초하여 안내된다.
종래 기술에 알려진 몇몇 장치는, 예를 들어 WO 2006/129045에 설명된 바와 같은, 치료 변환기를 또한 포함하는, 치료 헤드에 내장된 초음파 이미징 변환기를 갖는다. 이러한 배열은, 실시간 이미징을 허용한다.
환자의 해부학적 구조와의 음향적 커플링(acoustic coupling)을 보장하기 위해, 변형 가능한 커플링 풍선(deformable coupling balloon)이 사용될 수 있다. 그러한 변형 가능한 커플링 풍선의 예가, WO 2011/064209에 설명된다.
HIFU 장치가 사용될 때, 치료 헤드는 일반적으로, 대략적으로, 본원에서 표적으로 지칭되는, 절제될 구역 위에 배치된다. 표적에 대한 초점의 정확한 위치설정은, 연관된 이미징 수단(B-모드, MRI, ...)에 의해 제공되는 이미징에 의해 안내되는 전자적 집속을 사용하여, 또는 (예를 들어, 로봇 상에 장착된 경우) 치료 헤드의 기계적 운동 및 위치설정에 의해, 실행된다. 초점은, 치료 헤드가 그의 에너지를 전달할 구역을 나타낸다.
초음파 치료의 맥락에서의 이미징 수단은, 종래 기술에 알려져 있다. 특히, B-모드 이미징은, 조직의 해부학적 구조의 그레이-스케일 이미지를 제공하기 위한 방법으로서 알려져 있다. 다른 한편, 도플러 이미징(Doppler imaging)은, 표적 조직 및/또는 체액 내부에서의 유동에 대한 정보를 제공한다. 종종, 도플러 유동 맵(Doppler flow map)이, 해부학적 구조의 B-모드 이미지 상에 겹쳐진다(overlay). 그러한 오버레이는 전형적으로, 이중 이미징으로 지칭된다.
탄성영상법(Elastography)은, 조직의 탄성 특성을 매핑하기 위한 알려진 방법이다. 특히 준정적 탄성영상법(quasistatic elastography), 스트레인 이미징(strain imaging), 음향 복사력 임펄스 이미징(acoustic radiation force impulse imaging; ARFI), 전단파 탄성 이미징(shear-wave elasticity imaging; SWEI), 초음속 전단 이미징(supersonic shear imaging; SSI) 및 순간 탄성영상법(transient elastography)으로 알려진 방법에 대해, 초음파를 사용하여 탄성영상법을 수행하는 것이, 당업계에 알려져 있다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "도플러 이미징(Doppler imaging)", "컬러 도플러(color Doppler)" 및 "도플러 이미징 모드(Doppler imaging mode)"는, 도플러 기술에 기초하는 정보를 포함하는 임의의 이미징 기술을 포함할 것이다. 특히, 이러한 용어는, B-모드 이미지 상에의 컬러 도플러 맵의 중첩(이중)을 지칭할 수 있다.
유체가, 환자의 조직에 대한 치료 헤드의 음향적 커플링을 보장한다. 커플링 유체를 수용하기 위해, 치료 헤드는, 그의 원위 단부, 즉 환자에게 적용되는 부분 상에, 풍선으로 지칭되는, 얇은 멤브레인(membrane)에 의해 폐쇄되는 중공 공간을 구비한다.
유체는 일반적으로, 하나 이상의 펌프에 의해 순환된다. 풍선 내의 유체 압력은, 환자의 해부학적 구조에 대한 풍선의 순응성(adaptation)을 보장하기 위해 제어될 수 있다. 유체의 온도가 또한, 치료 변환기의 그리고 환자 피부의 냉각을 보장하기 위해 제어될 수 있다.
치료가 초음파 이미징에 의해 안내될 때, 컬러 도플러 및/또는 탄성영상법이, 예를 들어 정맥의 HIFU 치료의 맥락에서 표적의 위치를 파악하기 위한, 유용한 도구일 수 있다.
그러나, 풍선 내부의 액체의 유동은, 도플러 이미지 및/또는 탄성영상 맵 상에 인공물들(artefacts)을 유발하고, 이는, 예를 들어 표적 내부에서의 혈액의 유동이 작은 경우, 표적의 위치 파악을 어렵게 만들 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점을 극복하는 것, 특히, 도플러 이미징이 HIFU 치료와 관련하여 수행될 수 있으며 그리고 특히 방해받지 않는, 조직을 치료하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 효과 및 다른 효과가, 본 발명의 독립 청구항에 따른 장치 및 방법에 의해 달성된다.
HIFU에 의한 환자의 치료를 위한 장치가, 치료 헤드를 포함한다. 치료 헤드는, HIFU 펄스를 방출하기 위한 HIFU 방출 유닛, 바람직하게는 변환기를 포함한다. 장치는, 적어도 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드(Elastography mode), 그리고 통상 이미징 모드, 바람직하게는 도플러 및/또는 탄성영상 정보를 포함하지 않는 B-모드 모드 또는 다른 모드에서 작동되도록 구성되는, 이미징 장치를 더 포함한다. 도플러 이미징 모드는, 특히, 컬러 도플러 정보를 포함하는 이중, 삼중, 컬러 도플러, 또는 다른 모드일 수 있다. 특히, 이미징 장치가 이미징 프로브, 특히 초음파를 방출 및 수신하기 위한 초음파 프로브, 및 수신된 신호를 처리하고 이미지를 생성하도록 구성되는 스캐너를 포함하는 경우, 이미징 프로브는 바람직하게, 치료 헤드 내부에 배열된다. 장치는 또한, 환자의 피부와 접촉하도록 구성되는 장치의 접촉 표면과 치료 헤드 사이의 캐비티 내에서 유체를 순환시키기 위한, 적어도 하나의 펌프를 포함한다. 제어 유닛이, 이미징 장치 및 펌프의 작동을 제어하기 위해 제공된다. 제어 유닛은, 적어도 통상 순환 모드와 상이한 제2 순환 모드에서, 유체 순환을 작동시키도록 구성된다. 특히, 제어 유닛은, 이미징 장치의 작동 모드에 의존하여, 유체 순환을 시작 및 중지시키도록 구성된다.
제어 유닛은, 2개 초과의 이러한 모드에서 유체 순환을 작동시키도록 구성될 수 있으며, 특히 도플러 이미징 모드와 통상 이미징 모드 사이의 전이 상태를 위한 다른 모드를 포함할 수 있다. 특히, 제어 유닛은, 이미징 장치의 작동 모드에 의존하여, 유체 순환을 시작 및 중지시키도록 구성될 수 있다.
특히, 본 발명은, 초음파(US) 모니터링 수단의 작동 모드에 의존하여 유체 순환을 적절하게 시작 및 중지시키는 방식을 제공한다.
주요 아이디어는, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화될 때 유체 순환을 중지시키거나 감소시키는 것에 있다. 이것은, 피부 상에서의 냉각 효과가 감소된다는 것을 의미하므로, 직관적이지 않은 것으로 간주된다.
바람직한 실시예에서, 제어 유닛은, 따라서, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화될 때, 유체 순환을 중지시키는 것을 포함하는, 제2 순환 모드로 전환하도록 구성된다. 제어 유닛은 추가로, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 비활성화될 때, 유체 순환을 다시 시작시키는 것 또는 유량을 증가시키는 것을 포함하는, 통상 순환 모드로 전환하도록 구성될 수 있다. 따라서, 바람직하게, 제2 순환 모드는, 도플러 순환 모드일 수 있다. 대안적으로, 제2 순환 모드는, 탄성영상 순환 모드일 수 있다. 유체의 순환을 감소시키거나 중지시킴으로써, 도플러 이미지 및/또는 탄성영상 맵에서의 인공물들이, 회피될 수 있다.
바람직하게는, 유체 펌프의 작동은, 모니터링 수단을 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 전환할 때, 자동으로 제2 순환 모드로 설정된다. 전형적으로, 모니터링 수단은, 특히 B-모드에서, 통상 이미징 모드에 기초하여 작동하며, 그리고 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 전환될 수 있다. 유체 순환은, 이미징 수단이 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 전환될 때, 제2 순환 모드로 된다. 바람직하게, 펌프 및 압력 조절은 이후, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 중지되며 그리고 전형적으로 다시 통상 이미징 모드로 전환될 때, 다시 통상 모드로 되돌아간다. 대안적으로, 사용자 인터페이스는, 제2 순환 모드와 통상 순환 모드 사이에서 전환하기 위한 제어부를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 치료 헤드는, 상기 유체가 그를 통해 순환될 수 있는 풍선을 포함한다. 그러면, 제어 유닛은, 바람직하게, 사전설정된 압력이 통상 순환 모드에서 풍선 내부에서 달성되도록 하는 방식으로, 유체 순환을 제어하도록 구성된다. 펌프가 정지될 때, 풍선의 기하형상은, 더 이상 환자의 해부하적 구조에 순응하지 않는다. 특히, 일부 이동이 (예를 들어, 로봇에 의해) 환자를 향해 또는 환자로부터 멀어지게 수행되는 경우, 유체 압력은, 개별적으로 증가하거나 감소한다. 유체 제어가 통상 순환 모드로 다시 설정되며 그리고 모니터링 수단이 통상 이미징 모드로 다시 전환될 때, 압력 조절은, 재개된다. 다음에, 펌프는, 압력 설정치로 돌아가도록 하기 위해, 개별적으로, 풍선을 수축시키거나 팽창시키도록 반응한다.
특히 바람직한 실시예에서, 방법은, 통상 이미징 모드로 전환하도록 명령을 전송한 이후 지연 시간이 경과한 이후에 통상 순환 모드를 재활성화시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 제어 유닛은, 이미징 장치가 통상 이미징 모드로 전환되며 그리고 통상 이미징 모드에서 작동하고 있는 이후에, 통상 순환 모드를 재활성화시키도록 구성된다. 특히, 통상 순환 모드의 재활성화는, 통상 이미징 모드가 적절하게 실행되고 있음을 나타내는 이미징 장치에 의해 전송되는 신호의 수신에 기초하게 될 수 있다.
초음파 검사기(echograph)가 컬러 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로부터 통상 이미징 모드로, 특히 이중 모드로부터 B-모드로, 설정될 때, 전형적으로, 이미지가 그 동안 정지되는, 특정 시간 윈도우(time window)가, 존재한다. 따라서, 2개의 명령("통상 영상 모드로의 전환" 및 "통상 순환 모드로의 전환")이 동시에 설정되는 경우, 라이브 이미지가 정지된 가운데 풍선이 수축하거나 팽창하는 것이, 일어날 수 있다.
이러한 경우에, 해부학적 구조가, 사용자가 움직임을 볼 수 없는 가운데, 움직일 수 있다. 정맥의 치료의 경우에, 정맥은, B-모드에서 거의 가시적이지 않을 수 있을 것이다. 이때, 도플러가, 정맥을 보기 위해 사용될 수 있다. 이미지의 정지는, 압력 조절이 재개될 때 사용자가 이미지에서의 정맥의 움직임을 시각적으로 추종할 수 없도록 야기할 수 있을 것이다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 2개의 명령은, 바람직하게, 동시에 전송되지 않는다.
바람직한 실시예에서, "통상 이미징 모드로의 전환" 명령이 먼저 전송되며, 그리고, 단지 라이브 이미지가 통상 이미징 모드에서 (또는 고정된 지연 시간 이후에) 이용 가능할 때에만, "통상 순환 모드로의 전환" 명령이 전송된다. 따라서, "통상 순환 모드로의 전환" 명령에 뒤따라 풍선이 수축하거나 팽창하는 경우, 사용자는, 라이브 이미지 상의 표적의 움직임을 시각적으로 추종할 수 있다.
압력 조절은, 적어도 2개의 펌프에 의해 수행될 수 있으며, 적어도 하나의 펌프는 유입 펌프로서 작용하며 그리고 적어도 하나의 펌프는 배출 펌프로서 작용한다.
대안적으로, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화될 때, 압력 조절은, 특정 재개 조건에 도달될 때 (통상 순환 모드에 있을 때와 동일하거나 상이한 파라미터로) 일시적으로 재개될 수 있으며, 및/또는 특정 중지 조건에 도달될 때 다시 중지될 수 있다. 가능한 재개 조건들은, 이에 국한되는 것은 아니지만, (i) 치료 헤드의 이동이 임의의 축을 따라 트리거될 것, (ii) 치료 헤드의 이동이 환자를 향하거나 환자로부터 멀어지게 트리거될 것, (iii) 측정된 압력 값이 현재 압력 설정치에 대한 특정 임계치 초과 또는 미만일 것(예를 들어, 압력 설정 값 ±1 mBar), (iv) 피부의 기하형상이 자동 검출 알고리즘에 의해 평가될 것 또는 사용자가 전용 제어부, 예를 버튼을 작동시킬 것을 포함한다.
조건 (i) 또는 (ii)의 경우에, 이동 자체는, "압력 조절 재개" 명령이 전송되는 것과 동시에, 이전에, 또는 이후에 트리거될 수 있다.
바람직하게, 제어 유닛은, 정지 조건에 기초하여 일시적 압력 제어 모드로부터 제2 순환 모드로 다시 변경하도록 구성된다.
가능한 정지 조건들은, 이에 국한되는 것은 아니지만, (i) 특정 사전규정된 기간 이후에 임의의 축을 따르는 이동이 트리거 및/또는 검출되지 않았을 것, (ii) 특정 시간 이후에 환자를 향하거나 환자로부터 멀어지는 이동이 트리거 및/또는 검출되지 않았을 것, (iii) 압력이 압력 설정치 주위의 사전결정된 범위 이내에 있을 것, (iv) 압력이 특정 기간(예를 들어, 0.5 초) 동안에 (예를 들어, 이동 표준 편차에 의해 평가될 때) 안정적일 것, (v) 압력 조절이 2개의 펌프를 사용하여 수행되는 경우에, 피드백 루프에 의해 결정되는 바와 같은, 유입 펌프 및 배출 펌프의 속도가, 특정 시간 도중에, 특히 0.1 s 내지 10 s 동안에, 훨씬 더 바람직하게는 0.5 s 내지 3 s 동안에, 서로 충분히 근접할 것, (vi) 압력 피드백 루프가 특정 시간(예를 들어, 1 s) 초과, 즉 특정 시간 경과 동안에, 재개되었을 것, 또는 (vii) 사용자가 전용 입력부, 예를 들어 버튼을 활성화시킬 것을 포함한다.
이러한 해결책이 구현되는 경우, 제2 순환 모드를 중지할 때, 상당한 풍선 팽창 또는 수축이 존재하지 않아야 한다. 따라서, 이러한 경우에, "통상 이미징 모드로의 전환" 및 "통상 순환 모드로의 전환" 명령이, 동시에 전송될 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 유체의 순환은 중지되지 않지만, 도플러 이미징이 활성화될 때 액체의 유동 속도가 "저속 레벨"로 감소된다. 이것은, 유발된 인공물들을 여전히 감소시키는 가운데, (비록 더욱 느리게 반응할 수 있지만) 압력 조절을 유지하는 것을 가능하게 한다. 대안적으로, 이러한 모드에서, 속도는, 냉각을 단지 유지하기 위해 일정할 수 있지만, 압력 조절은 비활성화된다.
바람직하게는, 제어 유닛은, 유체의 속도를 사전결정된 속도로 감소시키도록 구성된다. 일 실시예에서, "저속 레벨"은 고정적이다. 대안적으로, 사용자는, 인공물들의 존재에 기초하여 수동으로 이것을 설정할 수 있다. 바람직하게, 인터페이스는, 필요한 경우, 펌프를 궁극적으로 정지시키는 것을 가능하게 한다. 대안적으로, 통상 모드로의 변경 그리고 특히 유동 속도의 변경은, 도플러 이미지 상에서의 인공물들의 자동 검출에 기초하여 수동 또는 자동으로 설정될 수 있다.
바람직하게는, "저속 레벨"로의 전환은, 특히 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 전환할 때, 압력 제어를 중지 및 재개하는 것의 맥락에서 전술한 바와 같이 수행된다.
대안적으로, 컬러 도플러가 활성화될 때, "저속 레벨"은, 펌프를 정지 및 시작시키기 위해 사용될 때와 같이, 개별적으로 동일한 정지 조건 및 재개 조건을 각각 사용하여 정지 및 시작될 수 있다.
물론, 제어 유닛이 제2 순환 모드에서 유체 순환을 감소시키거나 또는 완전히 중지시키도록 구성되는 것이, 가능하다. 예를 들어, 사용자가, 제2 순환 모드에 놓일 때 유체 순환을 단지 감소시키거나 완전히 중지시키도록 장치를 설정하는 것이, 고려될 수 있다. 대안적으로, 장치는, 제2 순환 모드를 자동으로 순응시키도록 구성될 수 있을 것이다.
본 발명은 추가로, HIFU에 의한 환자의 치료를 위한 방법에 관련된다. 방법은, HIFU 펄스로 환자의 표적을 치료하는 단계를 포함한다. 다른 단계에서, 유체가, 통상 순환 모드에서 환자의 피부와 접촉하도록 구성되는 장치의 접촉 표면과 치료 헤드 사이의 캐비티 내에서 순환된다. 다른 단계에서, 표적은, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드에서 일시적으로 작동하는 이미징 장치에 의해 모니터링되며, 그리고 유체의 순환은, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드에서의 모니터링 도중에 적어도 일시적으로 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 변경된다.
바람직한 실시예에서, 방법은, 제2 순환 모드가 또한 활성화되지 않는 한 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화되지 않도록, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화될 때 유체 순환을 중지시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 포함하는, 통상 순환 모드로 다시 전환하는 단계를 더 포함한다.
특히 바람직한 실시예에서, 방법은, 제2 순환 모드가 활성화되지 않는 한 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화되지 않도록, 도플러 모드가 비활성화될 때 순환을 다시 시작시키는 것 또는 유동을 증가시키는 것을 포함하는, 통상 순환 모드로 다시 전환하는 단계를 더 포함한다.
다른 바람직한 실시예에서, B-모드 이미징 장치를 포함하는 장치가, 사용된다. 방법은, 도플러 이미징 장치가 비활성화되며 그리고 유체 순환의 통상 모드가 재개될 때, B-모드 이미징 장치를 활성화시키는 단계를 더 포함한다.
다른 바람직한 실시예에서, 유체가 그를 통해 순환될 수 있는 풍선을 포함하는 치료 장치가, 사용된다. 방법은, 사전설정된 압력이 통상 순환 모드 도중에 풍선 내부에서 달성되는 방식으로 유체 순환을 제어하는 단계를 더 포함한다.
특히 바람직한 실시예에서, 방법은, 통상 이미징 모드로 전환하도록 명령을 전송한 이후 지연 시간이 경과한 이후에 통상 순환 모드를 재활성화시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 제어 유닛은, 이미징 장치가 통상 이미징 모드로 전환되었으며 그리고 통상 이미징 모드에서 작동하고 있는 이후에 통상 순환 모드를 재활성화시키도록 구성된다. 특히, 통상 순환 모드의 재활성화는, 통상 이미징 모드가 적절하게 실행되고 있다는 것을 나타내는 이미징 장치에 의해 전송되는 신호의 수신에 기초할 수 있을 것이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 방법은, 뒤따르는 조건들 중 적어도 하나에 기초하여, 압력 제어 모드로, 특히 통상 순환 모드로, 일시적으로 변경하는 단계를 더 포함한다: i.) 임의의 축을 따르는, 특히 환자를 향하거나 환자로부터 멀어지는, 치료 헤드의 이동, ii.) 측정된 압력 값이 현재 압력 설정치에 대한 특정 임계치 초과 또는 미만일 것, iii.) 피부의 기하형상이 자동 검출 알고리즘에 의해 평가될 때 변형되었을 것, 및/또는 iv.) 전용 제어부가, 바람직하게는 사용자에 의해, 활성화될 것.
바람직한 실시예에서, 방법은, 적어도 2개의 펌프를 포함하는 장치에 의해 수행된다.
특히 바람직한 실시예에서, 방법은, 뒤따르는 조건들 중 적어도 하나에 기초하여 일시적 압력 제어 모드로부터 제2 순환 모드로 다시 변경하는 단계를 더 포함한다: i.) 특정 사전규정된 기간 이후에 임의의 축을 따르는 이동, 특히 환자를 향하거나 환자로부터 멀어지는 이동이, 검출되지 않았을 것, ii.) 압력이 압력 설정치 주위의 사전결정된 범위 이내에 있을 것, iii.) 압력이 충분히 안정적일 것, iv.) 2개의 펌프를 사용하여 압력 조절이 수행되는 경우에, 피드백 루프에 의해 결정되는 바와 같은, 유입 펌프 및 배출 펌프의 속도가, 특정 시간 도중에, 특히 0.1 s 내지 10 s 동안에, 훨씬 더 바람직하게는 0.5 s 내지 3 s 동안에 서로 충분히 근접할 것, v.) 특정 시간의 경과, 및/또는 vi.) 전용 입력부가, 바람직하게는 사용자에 의해, 활성화될 것.
다른 바람직한 실시예에서, 방법은, 제2 순환 모드에서 유체의 속도를 감소시키는 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 유체의 속도는, 사전결정된 속도로 감소된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유체의 속도는, 사용자 규정 속도로 감소된다.
이하에서, 본 발명은, 뒤따르는 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다:
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이고,
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 바람직한 실시예의 작동 원리의 개략도이며,
도 3은 본 발명에 따른 방법의 관련 단계들을 나타내는 흐름도이고,
도 4는 본 발명의 일반적 아이디어의 개략도이다.
도 1은 HIFU 펄스로 환자(P)의 신체 부위 내부의 표적(T)을 치료하기 위한 장치(1)를 도시한다. 장치(1)는 치료 헤드(3)를 포함한다. 치료 헤드(3)는, 치료 변환기(5) 및 이미징 변환기(6)를 갖도록 제공된다. 치료 헤드는 추가로, 본 실시예에서는 풍선(7)의 형태인, 유체(9)를 위한 캐비티(7)를 갖도록 마련된다. 풍선(7)은, 유체(9)로 충전될 수 있는 멤브레인(8)으로 구성된다. 유체(9)는, 파이프(11)와 같은 작동 연결부를 통해 풍선(7)에 연결되는 펌핑 시스템(10)에 의해, 풍선을 통해 순환(12)될 수 있다. 장치는, 치료 헤드(3)에 작동적으로 연결(21)되며 그리고 이미징 변환기(6) 및 치료 변환기(5)뿐만 아니라 펌핑 시스템(10)을 제어하는, 제어 유닛(20)을 더 포함한다.
도 2a는 환자(P)의 피부와 접촉하는 치료 헤드(3)를 개략적으로 도시한다. 펌프(10)는, 제어 유닛(20)에 의해 활성화되어, 치료 헤드(3) 상에 장착되는 풍선(7) 내부에서 유체(9)를 순환(12)을 야기하도록 한다. 도 2a의 도시된 실시예 구성에서, 장치는, B-모드 이미징으로 실행된다. 도 2b는 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로의 전환 이전의 중간 상태를 도시하며, 여기서 펌프(10)는 정지되어, 풍선(7) 내의 유체 순환의 중지를 야기하도록 한다 이것은, 펌핑 시스템의 제2 순환 모드에 대응하는 가운데, 이미징은 여전히 B-모드로 수행된다. 도 2c는 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로의 전환 이후의 치료 헤드를 도시한다. 도 2d는 B-모드 이미징으로 다시 전환할 때의 중간 상태를 도시하며, 여기서 펌핑 시스템(10)은, 펌프를 정지 상태로 유지하여, 순환이 없지만 이미징을 다시 B-모드로 전환하는 것을 야기한다. 도 2e는 B-모드 이미징이 재개된 이후에 펌핑 시스템(10)이 펌프를 다시 시작시킨 이후의 치료 헤드를 개략적으로 도시한다.
도 3은 흐름도에 의해 본 발명에 따른 방법을 도시한다. 통상적인 HIFU 치료는, 이미징 장치가 통상 이미징 모드에서 작동되는 치료 단계(31)에서 수행되고 있다. 트리거(trigger) 단계(41)가, 모드를 전환하기 위한 명령을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 트리거가 활성화되지 않는 한(51), 장치는, 통상 이미징 모드에서 이미징을 수행하며, 그리고 펌핑 시스템은, 통상 순환 모드에 놓인다. 조작자가 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 전환하도록 명령을 제공하는 경우(52), 제1 단계(32)에서, 펌핑 시스템은, 제2 순환 모드로 전환된다. 전형적으로, 제2 순환 모드에서, 펌핑 시스템은, 펌프를 정지시킨다. 그러나, 제2 순환 모드는 또한, 펌프를 정지시키는 하는 대신에 펌프를 느리게 하는 것을 포함할 수도 있을 것이다. 일단 펌핑 시스템이 제2 순환 모드에 놓이면, 이미징 장치는, 방법의 다른 단계(33)에서 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드로 전환된다. 일단 단계들(32 및 33)이 수행되었다면, 장치는, 인공물들(34) 없는 도플러 이미징을 수행하도록 준비된다. 다른 트리거(42)가, B-모드로 다시 전환하기 위해 사용자에 의해 사용될 수 있다. 트리거가 활성화되지 않는 한(53), 장치는, 제2 순환 모드에서 유지된다. 일단 트리거가 활성화되면(54), 이미징 장치는, 먼저 하나의 단계(35)에서 통상 이미징 모드로 다시 전환된다. 단지 일단 단계(35)가 수행되었다면, 펌핑 시스템은, 유체의 순환을 재개하는 다른 단계(36)에서 통상 순환 모드로 다시 전환된다. 다시 B-모드로, 치료 단계(31)는, 재개될 수 있으며 그리고, 선택적으로, 방법은, 다시 수행될 수 있다.
도 4는, 펌핑 시스템 모드(도플러 및 정규) 및 이미징 시스템 모드(도플러 및 B-모드)의 온 및 오프 상태를 나타냄으로써, 본 발명의 일반적인 개념을 개략적으로 도시한다. 처음에, 그리고 본원에 설명된 바와 같이, 장치(1)는, 펌핑 시스템(10)이 통상 모드에 있는 가운데, B-모드 이미징으로 작동하고 있다. 시점 t1에서, 사용자는, 도플러 이미징으로 전환하도록 결정할 수 있다. 제어 유닛(20)은, 펌핑 시스템(10)을 먼저 제2 순환 모드로 전환하며, 그리고 단지 일단 제2 순환 모드가 설정되면, 시간 t2에서, 지연 시간 Δt1로 이어지도록, 도플러 이미징 모드로 전환한다. 유사하게, 사용자가 시간 t3에서 B-모드 이미징으로 다시 전환하도록 명령을 제공하면, 제어 유닛(20)은, 이미징 장치(6)를 먼저 다시 통상 이미징 모드로 전환하며, 그리고 이미징 장치 (6)가 B-모드에서 라이브 이미지를 생성하고 있는 이후에, 시간 t4에서, 펌핑 시스템을 다시 통상 순환 모드로 전환한다. 이것은, 다른 지연 시간 Δt2으로 이어지며 그리고, 압력 변화로 인한 이미지 내의 움직임이 B-모드에서 보일 수 있도록, 펌핑 시스템 모드가 도플러 이미징 모드에 있는 동안에는 절대 전환되지 않고 단지 통상 이미징 모드에서만 전환되는 것을 보장한다.

Claims (22)

  1. HIFU에 의한 환자의 치료를 위한 장치(1)로서,
    - HIFU 펄스를 생성하기 위한 HIFU 방출 유닛(5)을, 바람직하게는 변환기를, 포함하는 치료 헤드(3),
    - 도플러 이미징 모드, 바람직하게는 컬러 도플러 정보를 포함하는, 이중, 삼중, 컬러 도플러 또는 다른 모드, 그리고 탄성영상 모드, 그리고 통상 이미징 모드, 바람직하게는 도플러 및/또는 탄성영상 정보를 포함하지 않는 B-모드 또는 다른 모드 중 적어도 하나에서 작동되도록 구성되는, 이미징 장치(6), 특히 이미징 프로브로서, 상기 이미징 프로브는 바람직하게는 상기 치료 헤드(3) 내에 배열되는 것인, 이미징 장치(6),
    - 환자(P)의 피부와 접촉하도록 구성되는 상기 장치의 접촉 표면(8)과 상기 치료 헤드(3) 사이의 캐비티(7) 내에서 유체(9)를 순환(12)시키기 위한 펌프(10),
    - 상기 이미징 장치(6) 및 상기 펌프(10)의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛(20)
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛(20)은, 적어도 통상 순환 모드와 상이한 제2 순환 모드에서, 유체 순환(12)을 작동시키도록, 그리고 특히 상기 이미징 장치(6)의 작동 모드에 의존하여 유체 순환(12)을 시작 및 중지시키도록, 구성되는 것인, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화될 때, 유체 순환을 중지시키는 것을 포함하는, 상기 제2 순환 모드로 전환하도록 구성되는 것인, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 상기 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 비활성화될 때, 유체 순환을 다시 시작시키는 것 또는 유동(10)을 증가시키는 것을 포함하는, 상기 통상 순환 모드로 전환하도록 구성되는 것인, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치료 헤드(3)는, 상기 유체(9)가 그를 통해 순환(12)될 수 있는 풍선(7)을 포함하며, 그리고 상기 제어 유닛(20)은, 사전설정된 압력이 상기 통상 순환 모드 도중에 상기 풍선(7) 내부에서 달성되는 방식으로 유체 순환(10)을 제어하도록 구성되는 것인, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 상기 통상 이미징 모드로 전환하도록 명령을 전송한 이후 지연 시간이 경과한 이후에 상기 통상 순환 모드를 재활성화시키도록 구성되는 것인, 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 상기 이미징 장치가 상기 통상 이미징 모드로 전환되었으며 그리고 상기 통상 이미징 모드에서 작동하고 있는 이후에, 바람직하게는 상기 통상 이미징 모드가 적절하게 실행되고 있다는 것을 나타내는 상기 이미징 장치에 의해 전송되는 신호의 수신 시에, 상기 통상 순환 모드를 재활성화시키도록 구성되는 것인, 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 뒤따르는 재개 조건들 중 적어도 하나에 기초하여 압력 제어 모드로, 그리고 특히 상기 통상 순환 모드로, 일시적으로 변경하도록 구성되는 것인, 장치:
    - 임의의 축을 따르는, 특히 상기 환자를 향하거나 상기 환자로부터 멀어지는, 상기 치료 헤드(3)의 이동,
    - 측정된 압력 값이 현재 압력 설정치에 대한 특정 임계치 초과 또는 미만일 것,
    - 피부의 기하형상이 자동 검출 알고리즘에 의해 평가될 때 변형되었을 것,
    - 전용 제어부가, 바람직하게는 사용자에 의해, 활성화될 것.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 뒤따르는 조건들 중 적어도 하나에 기초하여 일시적 압력 제어 모드로부터 상기 제2 순환 모드로 다시 변경하도록 구성되는 것인, 장치:
    - 특정 사전규정된 기간 이후에 임의의 축을 따르는 이동, 특히 상기 환자를 향하거나 상기 환자로부터 멀어지는 이동이, 검출되지 않았을 것,
    - 압력이 압력 설정치 주위의 사전결정된 범위 내에 있을 것,
    - 압력이 충분히 안정적일 것,
    - 2개의 펌프를 사용하여 압력 조절이 수행되는 경우에, 피드백 루프에 의해 결정되는 바와 같은, 유입 펌프 및 배출 펌프의 속도가, 특정 시간 도중에 서로 충분히 근접할 것,
    - 특정 시간의 경과,
    - 전용 입력부가, 바람직하게는 사용자에 의해, 활성화될 것.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 상기 제2 순환 모드에서 상기 유체의 속도를 감소시키도록 구성되는 것인, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)은, 유체(9)의 속도를 사전결정된 속도로 감소시키도록 구성되는 것인, 환자 치료 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 장치는, 유체(9)의 속도를 사용자 규정 속도로 감소시키는 것을 허용하는 인터페이스를 포함하는 것인, 장치.
  12. HIFU에 의한 환자의 치료를 위한 방법으로서,
    - HIFU 펄스로 환자의 표적을 치료하는 단계,
    - 통상 순환 모드에서 상기 환자의 피부와 접촉하도록 구성되는 장치(1)의 접촉 표면(8)과 치료 헤드(3) 사이의 캐비티(7) 내에서 유체(9)를 순환시키는 단계,
    - 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드에서 일시적으로 작동하는 이미징 장치(6)에 의해 표적을 모니터링하는 단계,
    - 상기 도플러 이미징 모드에서의 모니터링 도중에 적어도 일시적으로 유체(9)의 순환(12)을 제2 순환 모드로 변경하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    제2 순환 모드가 또한 활성화되지 않는 한 도플러 이미징 모드가 활성화되지 않도록, 도플러 이미징 모드가 활성화될 때 유체 순환을 중지시키는 것 또는 감소시키는 것 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 제2 순환 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    제2 순환 모드가 활성화되지 않는 한 도플러 이미징 모드 및/또는 탄성영상 모드가 활성화되지 않도록, 도플러 이미징이 비활성화될 때 순환을 다시 시작시키는 것 또는 유동을 증가시키는 것을 포함하는, 상기 통상 순환 모드로 다시 전환하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    치료 장치(1)가, 유체(9)가 그를 통해 순환(12)될 수 있는 풍선(7)을 포함하며, 그리고 방법은, 사전설정된 압력이 통상 순환 모드 도중에 상기 풍선(7) 내부에서 달성되는 방식으로 유체 순환을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 통상 이미징 모드로 전환하도록 명령을 전송한 이후 지연 시간이 경과한 이후에 상기 통상 순환 모드를 재활성화시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    이미징 장치가 상기 통상 이미징 모드로 전환되었으며 그리고 상기 통상 이미징 모드에서 작동하고 있는 이후에, 바람직하게는 상기 통상 이미징 모드가 적절하게 실행되고 있다는 것을 나타내는 상기 이미징 장치에 의해 전송되는 신호의 수신 시에, 상기 통상 순환 모드를 재활성화시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    뒤따르는 조건들 중 적어도 하나에 기초하여 압력 제어 모드로, 특히 상기 통상 순환 모드로, 일시적으로 변경하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법:
    - 임의의 축을 따르는, 특히 상기 환자를 향하거나 상기 환자로부터 멀어지는, 상기 치료 헤드(3)의 이동,
    - 측정된 압력 값이 현재 압력 설정치에 대한 특정 임계치 초과 또는 미만일 것,
    - 피부의 기하형상이 자동 검출 알고리즘에 의해 평가될 때 변형되었을 것,
    - 전용 제어부가, 바람직하게는 사용자에 의해, 활성화될 것.
  19. 제18항에 있어서,
    뒤따르는 조건들 중 적어도 하나에 기초하여 일시적 압력 제어 모드로부터 상기 제2 순환 모드로 다시 변경하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법:
    - 특정 사전규정된 기간 이후에 임의의 축을 따르는 이동, 특히 상기 환자를 향하거나 상기 환자로부터 멀어지는 이동이, 검출되지 않았을 것,
    - 압력이 압력 설정치 주위의 사전결정된 범위 내에 있을 것,
    - 압력이 충분히 안정적일 것,
    - 2개의 펌프를 사용하여 압력 조절이 수행되는 경우에, 피드백 루프에 의해 결정되는 바와 같은, 유입 펌프 및 배출 펌프의 속도가, 특정 시간 도중에, 서로 충분히 근접할 것,
    - 특정 시간의 경과,
    - 전용 입력부가, 바람직하게는 사용자에 의해, 활성화될 것.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제2 순환 모드에서 유체의 속도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 유체의 속도는 사전결정된 속도로 감소되는 것인, 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 유체의 속도는, 사용자 규정 속도로 감소되는 것인, 방법.
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