WO2019103053A1 - 制御装置 - Google Patents

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WO2019103053A1
WO2019103053A1 PCT/JP2018/043040 JP2018043040W WO2019103053A1 WO 2019103053 A1 WO2019103053 A1 WO 2019103053A1 JP 2018043040 W JP2018043040 W JP 2018043040W WO 2019103053 A1 WO2019103053 A1 WO 2019103053A1
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irradiation position
control device
unit
patient
ultrasound
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誠生 稲田
剛 植山
奥田　英樹
小山　俊彦
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株式会社デンソー
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    • A61N2007/0065—Concave transducers

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device.
  • HIFU High Intensity Focused Ultrasound
  • the HIFU treatment system comprises an irradiation unit that emits ultrasonic waves.
  • the ultrasonic waves emitted from the irradiation unit converge on the focal point.
  • the operator moves the irradiation unit so that the irradiation position of the ultrasonic wave coincides with the target irradiation position before irradiating the ultrasonic wave.
  • the target irradiation position is the affected area to be treated.
  • a HIFU treatment system is disclosed in US Pat.
  • the patient's body may move after starting to emit ultrasound.
  • the irradiation position deviates from the target irradiation position.
  • the ultrasonic wave is irradiated to parts other than the target irradiation position.
  • control device that can suppress irradiation of the percutaneous therapeutic device to a part other than the target irradiation position even when the patient's body moves during treatment.
  • One aspect of the present disclosure relates to a shift detection unit that detects a shift between an irradiation position of a percutaneous therapeutic device and a target irradiation position, and irradiation of the percutaneous therapeutic device when the shift detection unit detects the shift. And a control unit for stopping the irradiation position or bringing the irradiation position closer to the target irradiation position.
  • control device which is one aspect of the present disclosure, even when the patient's body moves during treatment, it is possible to suppress the irradiation of the percutaneous therapeutic device to parts other than the target irradiation position.
  • FIG. 1 The configuration of the treatment system 1 will be described based on FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 and 2 the treatment system 1 monitors the control device 3, the HIFU control unit 5, the ultrasonic diagnostic unit 7, the robot control unit 9, the robot arm 11, the tip unit 13, and And a force sensor 15.
  • the monitoring force sensor 15 corresponds to a force detection device.
  • the control device 3 includes a microcomputer having a CPU 17 and a semiconductor memory (hereinafter, referred to as a memory 19) such as, for example, a RAM or a ROM.
  • a memory 19 such as, for example, a RAM or a ROM.
  • Each function of the control device 3 is realized by the CPU 17 executing a program stored in the non-transitional tangible recording medium.
  • the memory 19 corresponds to a non-transitional tangible storage medium storing a program. Also, by executing this program, a method corresponding to the program is executed.
  • the control device 3 may include one microcomputer or a plurality of microcomputers.
  • the control device 3 includes a deviation detection unit 21, a control unit 23, and an image acquisition unit 25.
  • the method for realizing the function of each part included in the control device 3 is not limited to software, and part or all of the function may be realized using one or more hardware.
  • the electronic circuit may be implemented by a digital circuit, an analog circuit, or a combination thereof.
  • the HIFU control unit 5 includes an amplifier of a HIFU irradiation unit 33 described later. In addition, the HIFU control unit 5 starts or stops the irradiation of ultrasonic waves by the HIFU irradiation unit 33. In addition, the HIFU control unit 5 adjusts the output of the ultrasonic wave that the HIFU irradiation unit 33 irradiates.
  • the ultrasonic diagnostic unit 7 acquires an ultrasonic image using a diagnostic probe 35 described later.
  • the ultrasound image is an image representing the inside of the patient 34.
  • the ultrasound diagnostic unit 7 comprises a monitor 8.
  • the ultrasound diagnostic unit 7 can display an ultrasound image on the monitor 8.
  • the robot control unit 9 controls the operation of the robot arm 11. As shown in FIG. 1, the root 27 of the robot arm 11 is fixed to a platform 29. The distal end unit 13 and the monitoring force sensor 15 are attached to the distal end portion 31 of the robot arm 11. The robot arm 11 can change the positions of the tip unit 13 and the monitoring force sensor 15 by operating. The robot arm 11 can press a water bag 37 (described later) of the tip unit 13 against the body of the patient 34. Patient 34 is lying on bed 36. The monitoring force sensor 15 detects the force applied to the tip unit 13 by the body of the patient 34.
  • the tip unit 13 includes an HIFU irradiation unit 33, a diagnosis probe 35, a water bag 37, an operation unit 39, and an operation force sensor 41.
  • the HIFU irradiation unit 33 irradiates the body of the patient 34 with the ultrasound focused on the focal point (hereinafter referred to as focused ultrasound).
  • the HIFU irradiation unit 33 and the HIFU control unit 5 correspond to a percutaneous therapeutic device and a focused ultrasonic wave irradiation apparatus.
  • a percutaneous therapeutic device is a device that irradiates ultrasound, radiation and the like from the outside into a patient's body.
  • a focused ultrasonic wave irradiation device is a device that irradiates an ultrasonic wave focused to a focal point into the patient's body from the outside.
  • the water bag 37 is located between the HIFU irradiation unit 33 and the patient 34. The water bag 37 is pressed against the patient 34.
  • the diagnostic probe 35 uses ultrasound to create an ultrasound image representative of the inside of the patient 34.
  • the field of view of the ultrasonic image has a fixed positional relationship with the position (hereinafter referred to as the irradiation position F) at which the HIFU irradiation unit 33 irradiates the convergent ultrasonic wave.
  • the diagnostic probe 35 sends an ultrasound image to the ultrasound diagnostic unit 7.
  • the operation unit 39 is a handle that can be held by the operator 43.
  • the operation unit 39 is operated by the operator 43.
  • the operation force sensor 41 detects the magnitude and direction of the force applied to the operation unit 39 by the operator 43.
  • the robot control unit 9 operates the robot arm 11 according to the magnitude and the direction of the force detected by the operation force sensor 41.
  • Control Device 3 Processing Executed by Control Device 3 will be described based on FIG. 4 to FIG. This process is performed after the operator 43 determines a position (hereinafter referred to as a target irradiation position T) to which focused ultrasonic waves should be irradiated and starts irradiating the focused ultrasonic waves toward the target irradiation position T.
  • the operator 43 can search for the target irradiation position T while looking at the ultrasonic image displayed on the monitor 8.
  • the target irradiation position T is at a fixed position with respect to the body of the patient 34.
  • the image acquisition unit 25 acquires an ultrasound image using the ultrasound diagnostic unit 7 and the diagnostic probe 35.
  • the ultrasound image acquired here is P (0).
  • An example of the ultrasound image P (0) is shown in FIG.
  • the ultrasound image P (0) represents a portion of the patient 34's body.
  • the irradiation position F is in the field of view 45 of the ultrasound image P (0).
  • the positional relationship of the irradiation position F with respect to the field of view 45 is fixed.
  • the position of the HIFU irradiation unit 33 is adjusted such that the target irradiation position T and the irradiation position F coincide with each other.
  • the deviation detection unit 21 extracts the template 47 from the ultrasound image P (0) as shown in FIG.
  • the template 47 is a partial area of the ultrasound image P (0).
  • the shift detection unit 21 extracts the template 47 from the portion excluding the irradiation position F in the ultrasound image P (0).
  • the shape of the template 47 is, for example, an area between the inner circumferential circle 49 and the outer circumferential circle 51.
  • the template 47 is at a fixed position relative to the patient 34's body.
  • step 3 the image acquisition unit 25 sets i to one.
  • i is a number assigned to the ultrasound image.
  • step 4 the image acquisition unit 25 acquires an ultrasound image P (i) using the ultrasound diagnostic unit 7 and the diagnostic probe 35.
  • the ultrasound image P (i) is the i-th ultrasound image acquired in step 4.
  • the shape and size of the field of view 53 of the ultrasound image P (i) are the same as the shape and size of the field of view 45.
  • the positional relationship of the irradiation position F with respect to the field of view 45 and the positional relationship of the irradiation position F with respect to the field of view 53 are the same. Therefore, when the ultrasonic image P (0) and the ultrasonic image P (i) are superimposed, the irradiation position F in the ultrasonic image P (0) and the irradiation position F in the ultrasonic image P (i) are the same position. It becomes.
  • the shift detection unit 21 searches a portion (hereinafter referred to as a high correlation unit 55) in the ultrasound image P (i) that has a high correlation with the template 47 extracted in the step 2.
  • a high correlation unit 55 An example of the high correlation unit 55 is shown in FIG.
  • the high correlation unit 55 is, for example, a portion whose correlation coefficient with the template 47 is larger than a preset threshold value.
  • the high correlation unit 55 is a portion of the body of the patient 34 which is likely to be the same as the portion represented by the template 47. That is, the high correlation unit 55 corresponds to a portion corresponding to the template 47 in the ultrasound image P (i).
  • the process proceeds to step 6 and the shift detection unit 21 detects the high correlation unit 55 in the ultrasound image P (i). If not, the process goes to step 12.
  • the case where the high correlation unit 55 can be found in the ultrasound image P (i) corresponds to the case where the movement amount of the body of the patient 34 is small and the target irradiation position T can be tracked.
  • the case where the high correlation part 55 can not be found in the ultrasonic image P (i) corresponds to the case where the movement amount of the body of the patient 34 is large and the tracking of the target irradiation position T is impossible.
  • step 6 the movement amount and the movement direction from the position of the template 47 in the ultrasonic image P (0) to the position of the high correlation unit 55 in the ultrasonic image P (i) (hereinafter, the movement amount of the high correlation unit 55 And the movement direction is calculated by the deviation detection unit 21.
  • An example of the moving amount and moving direction of the high correlation unit 55 is shown in FIG.
  • the high correlation unit 55 is a portion of the body of the patient 34 that is likely to be the same part as the portion represented by the template 47. Therefore, the movement amount and movement direction of the high correlation unit 55 are ultrasonic images The amount of movement and the direction of movement of the body of the patient 34 from the time when P (0) is acquired to the time when ultrasonic image P (i) is acquired. Therefore, the deviation detection unit 21 detects the movement amount and movement direction of the body of the patient 34 based on the movement amount and movement direction of the high correlation unit 55.
  • the deviation detection unit 21 estimates the target irradiation position T in the ultrasound image P (i).
  • the target irradiation position T and the template 47 or the high correlation unit 55 are both at a fixed position with respect to the body of the patient 34. Therefore, the positional relationship between the target irradiation position T and the template 47 or the high correlation unit 55 is always constant. As a result, the movement amount and movement direction from the target irradiation position T in the ultrasonic image P (0) to the target irradiation position T in the ultrasonic image P (i) are equal to the movement amount and movement direction of the high correlation unit 55 .
  • the target irradiation position T in the ultrasonic image P (0) is equal to the irradiation position F as described above, the target irradiation position T in the ultrasonic image P (i) moves from the irradiation position F to the high correlation portion 55 It is a position moved in the moving direction of the high correlation unit 55 by the amount.
  • the shift detection unit 21 is configured to move the position in the moving direction of the high correlation unit 55 calculated in step 6 from the irradiation position F by the movement amount of the high correlation unit 55 calculated in Let it be the target irradiation position T in i).
  • An example of the target irradiation position T in the ultrasonic image P (i) is shown in FIG.
  • step 8 the deviation detection unit 21 calculates the amount of deviation between the target irradiation position T estimated in step 7 and the irradiation position F. Then, the deviation detection unit 21 determines whether the amount of deviation is smaller than a predetermined threshold. If the amount of deviation is smaller than the threshold, the process proceeds to step 10, and if the amount of deviation is greater than or equal to the threshold, the process proceeds to step 9.
  • step 9 the control unit 23 moves the position of the HIFU irradiation unit 33 using the robot control unit 9 and the robot arm 11 so that the irradiation position F and the target irradiation position T coincide with each other.
  • step 10 the control unit 23 determines whether or not a preset time has elapsed since the start of the irradiation of the convergent ultrasound. If the preset time has elapsed, the present process proceeds to step 12, and if the preset time has not yet elapsed, the present process proceeds to step 11.
  • step 11 the control unit 23 increments the value of i by one. Thereafter, the process proceeds to step 4.
  • control unit 23 uses the HIFU control unit 5 to stop the irradiation of the focused ultrasound.
  • the HIFU control unit 5 When the HIFU control unit 5 performs irradiation of convergent ultrasonic waves, it first irradiates convergent ultrasonic waves with the first output, and then, converges ultrasonic waves with the second output smaller than the first output. Irradiate.
  • the control device 3 detects a deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T.
  • the controller 3 brings the irradiation position F close to the target irradiation position T when detecting the deviation.
  • the target irradiation position T can be irradiated with convergent ultrasound.
  • the control device 3 acquires an ultrasound image P (0).
  • the irradiation position F is in a fixed positional relationship with the field of view 45.
  • the control device 3 extracts the template 47 from the ultrasound image P (0).
  • the control device 3 searches for the high correlation unit 55 in the ultrasound image P (i).
  • the high correlation unit 55 is a portion of the body of the patient 34 that corresponds to the template 47.
  • the control device 3 detects the amount of movement and the movement direction of the high correlation unit 55.
  • the control device 3 detects a deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T based on the movement amount and the movement direction of the high correlation unit 55. Therefore, the control device 3 can detect the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T easily and accurately.
  • the control device 3 uses the HIFU control unit 5 to irradiate convergent ultrasonic waves at a first output, and then irradiates convergent ultrasonic waves at a second output smaller than the first output. Therefore, cells in the affected area can be safely destroyed.
  • Second Embodiment 1 Differences from the First Embodiment
  • the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, so the differences will be described below.
  • the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same components, and reference is made to the preceding description.
  • control device 3 executes the process shown in FIG. 4, but in the second embodiment, the control device 3 executes the process shown in FIG. It is different.
  • Control Device 3 Processing Executed by Control Device 3 will be described based on FIG. This process is performed after the operator 43 determines the target irradiation position T and starts irradiation of focused ultrasound toward the target irradiation position T.
  • step 21 of FIG. 8 the deviation detection unit 21 detects the magnitude of the force that the body of the patient 34 applies to the tip unit 13 using the monitoring force sensor 15. The magnitude of the force detected at step 21 and X 0.
  • step 22 the deviation detection unit 21 detects the magnitude of the force applied by the body of the patient 34 to the tip unit 13 using the monitoring force sensor 15.
  • the magnitude of the force detected in step 22 is X a .
  • step 23 it is determined whether the difference between the magnitude X a of the force acquired in the most recent step 22 and the magnitude X 0 of the force (hereinafter referred to as the difference ⁇ X in force) is smaller than a preset threshold value.
  • the deviation detection unit 21 determines. If the force difference ⁇ X is smaller than the threshold, the process proceeds to step 24. If the force difference ⁇ X is equal to or greater than the threshold, the process proceeds to step 25.
  • the force difference ⁇ X becomes large.
  • the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T becomes large. That is, as the force difference ⁇ X is larger, the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T is larger.
  • step 23 the force difference ⁇ X corresponding to the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T is detected, and it is judged whether or not the force difference ⁇ X is smaller than the threshold value. It is equivalent to detecting a deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T, and determining whether the amount of deviation is smaller than a threshold.
  • step 24 the control unit 23 determines whether or not a preset time has elapsed since the start of the irradiation of the convergent ultrasound. If the preset time has elapsed, the process proceeds to step 25. If the preset time has not yet elapsed, the process proceeds to step 22.
  • control unit 23 uses the HIFU control unit 5 to stop the irradiation of the convergent ultrasound.
  • the control device 3 detects a deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T. When the amount of deviation is large, the control device 3 stops the irradiation of the convergent ultrasound. As a result, it is possible to suppress the application of focused ultrasound to a position other than the target irradiation position T.
  • the control device 3 detects the magnitudes X 0 and X a of the force applied by the body of the patient 34 to the tip unit 13.
  • the control device 3 detects a deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T based on the variation of the detected magnitudes X 0 and X a of the force. Therefore, the control device 3 can detect the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T easily and accurately.
  • the deviation detection unit 21 may extract a plurality of templates 47 from the ultrasonic image P (0) as shown in FIG. Each of the plurality of templates 47 is extracted from the portion excluding the irradiation position F.
  • the deviation detection unit 21 can search the high correlation unit 55 for each of the plurality of templates 47. Even if the high correlation unit 55 can not be found for some of the templates 47, if the high correlation unit 55 is found for a certain number or more of the plurality of templates 47, the deviation detection unit 21 performs the above steps. Affirmative judgment can be made in 5.
  • the movement amount and movement direction of the high correlation unit 55 can be calculated for each of the plurality of high correlation units 55. Then, in the step 7, for example, it is possible to estimate the target irradiation position T in the ultrasonic image P (i) using the moving amounts and moving directions of the plurality of high correlation units 55.
  • the method for detecting the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T may be another method.
  • the treatment system 101 further includes a camera 57 in addition to the configuration of the treatment system 1.
  • the camera 57 repeatedly captures an area including the patient 34 at predetermined time intervals to create a plurality of images.
  • the camera 57 outputs the plurality of created images to the control device 3.
  • the control device 3 recognizes the body of the patient 34 in each of the plurality of images.
  • the control device 3 detects the movement of the body of the patient 34 based on the change in the position of the body of the patient 34 in the plurality of images.
  • the control device 3 detects the movement of the body of the patient 34 based on the change in the position of the body of the patient 34 in a plurality of images, the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T is detected. equal.
  • the method for detecting the deviation between the irradiation position F and the target irradiation position T may be another method.
  • the treatment system 201 further includes a sheet-like pressure sensor 59 in addition to the configuration of the treatment system 1.
  • the sheet-like pressure sensor 59 has a sheet-like form.
  • the sheet-like pressure sensor 59 includes a plurality of pressure sensors.
  • the plurality of pressure sensors are disposed in a distributed manner on the surface of the sheet-like pressure sensor 59.
  • the patient 34 lies on a sheet-like pressure sensor 59.
  • the sheet-like pressure sensor 59 outputs the detection results of the plurality of pressure sensors to the control device 3.
  • the control device 3 detects the movement of the body of the patient 34 based on temporal changes in detection results of the plurality of pressure sensors.
  • the control device 3 detects the movement of the body of the patient 34 based on the temporal change of the detection results of the plurality of pressure sensors, the difference between the irradiation position F and the target irradiation position T is detected. equal.
  • percutaneous therapeutic device instead of the HIFU irradiation unit 33, another percutaneous therapeutic device may be used.
  • Other percutaneous therapeutic devices include, for example, irradiation devices and the like.
  • the target irradiation position T may be estimated by the optical flow method.
  • the plurality of functions possessed by one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function possessed by one component may be realized by a plurality of components . Also, a plurality of functions possessed by a plurality of components may be realized by one component, or one function realized by a plurality of components may be realized by one component.
  • part of the configuration of the above embodiment may be omitted.
  • at least a part of the configuration of the above-described embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other above-described embodiment.
  • all the aspects contained in the technical thought specified from the wording described in the claim are an embodiment of this indication.
  • a treatment system having the control device as a component, a program for causing a computer to function as the control device, non-transitional real recording medium such as semiconductor memory storing the program
  • non-transitional real recording medium such as semiconductor memory storing the program

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Abstract

制御装置（３）は、ずれ検出ユニットと、制御ユニットと、を備える。ずれ検出ユニットは、経皮的治療デバイス（５、３３）の照射位置と目標照射位置とのずれを検出する。制御ユニットは、前記ずれ検出ユニットが前記ずれを検出した場合、前記経皮的治療デバイスの照射を停止するか、前記照射位置を前記目標照射位置に近づける。

Description

制御装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１７年１１月２７日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１７－２２６９８１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１７－２２６９８１号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は制御装置に関する。
　従来、ＨＩＦＵ（High Intensity Focused Ultrasound）治療システムが知られている。ＨＩＦＵ治療システムは、超音波を照射する照射部を備える。照射部から照射された超音波は焦点に収束する。術者は、超音波を照射する前に、超音波の照射位置が目標照射位置と一致するように、照射部を移動させる。目標照射位置は治療したい患部である。照射位置の確認方法として、超音波診断プローブを用いる方法や、ＭＲＩを用いる方法等がある。ＨＩＦＵ治療システムは、特許文献１に開示されている。
特許第５９９８０１７号公報
　発明者の詳細な検討の結果、以下の課題が見出された。超音波を照射し始めた後に、患者の体が動くことがある。患者の体が動くと、照射位置が目標照射位置からずれてしまう。この場合、目標照射位置以外の部分に超音波を照射してしまう。
　本開示の一局面では、治療中に患者の体が移動した場合でも、目標照射位置以外の部分に経皮的治療デバイスの照射を行ってしまうことを抑制できる制御装置を提供することが好ましい。
　本開示の一局面は、経皮的治療デバイスの照射位置と目標照射位置とのずれを検出するずれ検出ユニットと、前記ずれ検出ユニットが前記ずれを検出した場合、前記経皮的治療デバイスの照射を停止するか、前記照射位置を前記目標照射位置に近づける制御ユニットと、を備える制御装置である。
　本開示の一局面である制御装置によれば、治療中に患者の体が移動した場合でも、目標照射位置以外の部分に経皮的治療デバイスの照射を行ってしまうことを抑制できる。
　なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
治療システムの構成を表す説明図である。 治療システムの電気的構成を表すブロック図である。 制御装置の機能的構成を表すブロック図である。 制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。 超音波画像を表す説明図である。 超音波画像とテンプレートとを表す説明図である。 超音波画像を表す説明図である。 制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。 超音波画像と複数のテンプレートとを表す説明図である。 治療システムの構成を表す説明図である。 治療システムの構成を表す説明図である。
　本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
　１．治療システム１の構成
　治療システム１の構成を図１～図３に基づき説明する。図１、図２に示すように、治療システム１は、制御装置３と、ＨＩＦＵ制御部５と、超音波診断部７と、ロボット制御部９と、ロボットアーム１１と、先端ユニット１３と、監視用力覚センサ１５と、を備える。監視用力覚センサ１５は力検出デバイスに対応する。
　図２に示すように、制御装置３は、ＣＰＵ１７と、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ１９とする）と、を有するマイクロコンピュータを備える。制御装置３の各機能は、ＣＰＵ１７が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ１９が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御装置３は、１つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。
　制御装置３は、図３に示すように、ずれ検出ユニット２１と、制御ユニット２３と、画像取得ユニット２５と、を備える。制御装置３に含まれる各部の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能は、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は、デジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現されてもよい。
　ＨＩＦＵ制御部５は、後述するＨＩＦＵ照射部３３のアンプを備える。また、ＨＩＦＵ制御部５は、ＨＩＦＵ照射部３３による超音波の照射を開始したり、停止したりする。また、ＨＩＦＵ制御部５は、ＨＩＦＵ照射部３３が照射する超音波の出力を調整する。
　超音波診断部７は、後述する診断プローブ３５を用いて、超音波画像を取得する。超音波画像は、患者３４の体内を表す画像である。超音波診断部７はモニタ８を備えている。超音波診断部７は超音波画像をモニタ８に表示することができる。
　ロボット制御部９は、ロボットアーム１１の動作を制御する。図１に示すように、ロボットアーム１１の根元部２７は台２９に固定されている。ロボットアーム１１の先端部３１には、先端ユニット１３及び監視用力覚センサ１５が取り付けられている。ロボットアーム１１は、動作することにより、先端ユニット１３及び監視用力覚センサ１５の位置を変化させることができる。ロボットアーム１１は、先端ユニット１３のうち、後述する水袋３７を患者３４の体に押し付けることができる。患者３４は、ベッド３６の上に横臥している。監視用力覚センサ１５は、患者３４の体が先端ユニット１３に加える力を検出する。
　先端ユニット１３は、ＨＩＦＵ照射部３３、診断プローブ３５、水袋３７、操作部３９、及び操作用力覚センサ４１を備える。ＨＩＦＵ照射部３３は、焦点に収束した超音波（以下では収束超音波とする）を患者３４の体に照射する。ＨＩＦＵ照射部３３及びＨＩＦＵ制御部５は、経皮的治療デバイス及び収束超音波照射装置に対応する。経皮的治療デバイスとは、超音波、放射線等を外部から患者の体内に照射するデバイスである。収束超音波照射装置とは、焦点に収束した超音波を外部から患者の体内に照射するデバイスである。水袋３７は、ＨＩＦＵ照射部３３と患者３４との間に位置する。水袋３７は患者３４に押し当てられる。
　診断プローブ３５は、超音波を用いて、患者３４の体内を表す超音波画像を作成する。超音波画像の視野は、ＨＩＦＵ照射部３３が収束超音波を照射する位置（以下では照射位置Ｆとする）と一定の位置関係を有する。診断プローブ３５は超音波画像を超音波診断部７に送る。
　操作部３９は、術者４３が把持可能なハンドルである。操作部３９は術者４３により操作される。操作用力覚センサ４１は、術者４３によって操作部３９に加えられた力の大きさと方向とを検出する。ロボット制御部９は、操作用力覚センサ４１が検出した力の大きさと方向とに応じてロボットアーム１１を動作させる。
　２．制御装置３が実行する処理
　制御装置３が実行する処理を図４～図７に基づき説明する。この処理は、術者４３が収束超音波を照射するべき位置（以下では目標照射位置Ｔとする）を決定し、目標照射位置Ｔに向けて収束超音波の照射を開始した後に実行される。なお、術者４３は、モニタ８に表示された超音波画像を見ながら、目標照射位置Ｔを探すことができる。目標照射位置Ｔは、患者３４の体に対し、一定の位置にある。
　図４のステップ１では、画像取得ユニット２５が、超音波診断部７及び診断プローブ３５を用いて超音波画像を取得する。ここで取得する超音波画像をＰ（０）とする。超音波画像Ｐ（０）の例を図５に示す。超音波画像Ｐ（０）は、患者３４の体内の一部を表す。照射位置Ｆは超音波画像Ｐ（０）の視野４５の中にある。視野４５に対する照射位置Ｆの位置関係は固定されている。超音波画像Ｐ（０）において、目標照射位置Ｔと照射位置Ｆとが一致するように、ＨＩＦＵ照射部３３の位置が調整されている。
　ステップ２では、ずれ検出ユニット２１が、図６に示すように、超音波画像Ｐ（０）からテンプレート４７を抽出する。テンプレート４７は、超音波画像Ｐ（０）のうちの一部の領域である。ずれ検出ユニット２１は、超音波画像Ｐ（０）のうち、照射位置Ｆを除外した部分からテンプレート４７を抽出する。テンプレート４７の形状は、例えば、内周円４９と外周円５１との間の領域である。テンプレート４７は、患者３４の体に対し、一定の位置にある。
　ステップ３では、画像取得ユニット２５が、ｉを１にする。ｉは、超音波画像に付される番号である。
　ステップ４では、画像取得ユニット２５が、超音波診断部７及び診断プローブ３５を用いて超音波画像Ｐ（ｉ）を取得する。超音波画像Ｐ（ｉ）は、ステップ４においてｉ番目に取得された超音波画像である。超音波画像Ｐ（ｉ）の視野５３の形状及び大きさは、視野４５の形状及び大きさと同じである。
　視野４５に対する照射位置Ｆの位置関係と、視野５３に対する照射位置Ｆの位置関係とは同じである。よって、超音波画像Ｐ（０）と超音波画像Ｐ（ｉ）とを重ねると、超音波画像Ｐ（０）における照射位置Ｆと、超音波画像Ｐ（ｉ）における照射位置Ｆとは同じ位置となる。
　ステップ５では、ずれ検出ユニット２１が、超音波画像Ｐ（ｉ）の中で、前記ステップ２で抽出したテンプレート４７と相関が高い部分（以下では高相関部５５とする）を探す。高相関部５５の例を図７に示す。高相関部５５は、例えば、テンプレート４７との相関係数が予め設定された閾値より大きい部分である。高相関部５５は、患者３４の体のうち、テンプレート４７が表す部分と同一の部分である可能性が高い部分である。すなわち、高相関部５５は、超音波画像Ｐ（ｉ）のうち、テンプレート４７に対応する部分に該当する。
　ずれ検出ユニット２１が超音波画像Ｐ（ｉ）の中に高相関部５５を発見できれば、本処理はステップ６に進み、ずれ検出ユニット２１が超音波画像Ｐ（ｉ）の中に高相関部５５を発見できなければ、本処理はステップ１２に進む。なお、超音波画像Ｐ（ｉ）の中に高相関部５５を発見できる場合とは、患者３４の体の移動量が小さく、目標照射位置Ｔの追跡が可能である場合に対応する。一方、超音波画像Ｐ（ｉ）の中に高相関部５５を発見できない場合とは、患者３４の体の移動量が大きく、目標照射位置Ｔの追跡が不可能である場合に対応する。
　ステップ６では、超音波画像Ｐ（０）におけるテンプレート４７の位置から、超音波画像Ｐ（ｉ）における高相関部５５の位置への移動量及び移動方向（以下では、高相関部５５の移動量及び移動方向とする）を、ずれ検出ユニット２１が算出する。高相関部５５の移動量及び移動方向の例を図７に示す。
　なお、高相関部５５は、患者３４の体のうち、テンプレート４７が表す部分と同一の部分である可能性が高い部分であるから、高相関部５５の移動量及び移動方向は、超音波画像Ｐ（０）を取得した時点から、超音波画像Ｐ（ｉ）を取得した時点までに、患者３４の体が移動した移動量と移動方向とである。よって、ずれ検出ユニット２１は、高相関部５５の移動量及び移動方向に基づき、患者３４の体が移動した移動量と移動方向とを検出する。
　ステップ７では、超音波画像Ｐ（ｉ）における目標照射位置Ｔを、ずれ検出ユニット２１が推定する。目標照射位置Ｔと、テンプレート４７又は高相関部５５とは、いずれも、患者３４の体に対し一定の位置にある。そのため、目標照射位置Ｔと、テンプレート４７又は高相関部５５との位置関係も常に一定である。その結果、超音波画像Ｐ（０）における目標照射位置Ｔから、超音波画像Ｐ（ｉ）における目標照射位置Ｔへの移動量及び移動方向は、高相関部５５の移動量及び移動方向と等しい。超音波画像Ｐ（０）における目標照射位置Ｔは、上述したとおり、照射位置Ｆと等しいから、超音波画像Ｐ（ｉ）における目標照射位置Ｔは、照射位置Ｆから、高相関部５５の移動量だけ、高相関部５５の移動方向に移動した位置である。
　ずれ検出ユニット２１は、照射位置Ｆから、前記ステップ６で算出した高相関部５５の移動量だけ、前記ステップ６で算出した高相関部５５の移動方向に移動した位置を、超音波画像Ｐ（ｉ）における目標照射位置Ｔとする。超音波画像Ｐ（ｉ）における目標照射位置Ｔの例を図７に示す。
　ステップ８では、前記ステップ７で推定した目標照射位置Ｔと、照射位置Ｆとのずれの量を、ずれ検出ユニット２１が算出する。そして、ずれ検出ユニット２１は、ずれの量が予め設定された閾値より小さいか否かを判断する。ずれの量が閾値より小さい場合、本処理はステップ１０に進み、ずれの量が閾値以上である場合、本処理はステップ９に進む。
　ステップ９では、制御ユニット２３が、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとが一致するように、ロボット制御部９及びロボットアーム１１を用いて、ＨＩＦＵ照射部３３の位置を移動させる。
　ステップ１０では、収束超音波の照射を開始した時点から、予め設定された時間が経過したか否かを制御ユニット２３が判断する。予め設定された時間が経過した場合、本処理はステップ１２に進み、予め設定された時間が未だ経過していない場合、本処理はステップ１１に進む。
　ステップ１１では、制御ユニット２３がｉの値を１だけ増す。その後、ステップ４に進む。
　ステップ１２では、制御ユニット２３が、ＨＩＦＵ制御部５を用いて、収束超音波の照射を停止する。
　なお、ＨＩＦＵ制御部５は、収束超音波の照射を行うとき、最初に、第１の出力で収束超音波を照射し、次に、第１の出力より小さい第２の出力で収束超音波を照射する。
　３．制御装置３が奏する効果
　（１Ａ）制御装置３は、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出する。制御装置３は、ずれを検出した場合、照射位置Ｆを目標照射位置Ｔに近づける。そのことにより、治療中に患者３４の体が移動した場合でも、目標照射位置Ｔ以外の位置に収束超音波を照射してしまうことを抑制できる。また、治療中に患者３４の体が移動した場合でも、目標照射位置Ｔに収束超音波を照射することができる。
　（１Ｂ）制御装置３は、患者３４の体の移動量が大きく、目標照射位置Ｔの追跡が不可能である場合、収束超音波の照射を停止する。そのことにより、目標照射位置Ｔ以外の位置に収束超音波を照射してしまうことを抑制できる。
　（１Ｃ）制御装置３は、超音波画像Ｐ（０）を取得する。超音波画像Ｐ（０）において、照射位置Ｆは、視野４５に対し一定の位置関係にある。制御装置３は、超音波画像Ｐ（０）からテンプレート４７を抽出する。制御装置３は、超音波画像Ｐ（ｉ）において高相関部５５を探す。高相関部５５は、患者３４の体のうち、テンプレート４７に対応する部分である。制御装置３は、高相関部５５の移動量及び移動方向を検出する。制御装置３は、高相関部５５の移動量及び移動方向に基づき、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出する。そのため、制御装置３は、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを容易且つ正確に検出できる。
　（１Ｄ）超音波画像Ｐ（０）、Ｐ（ｎ）のうち、照射位置Ｆの近傍では、キャビテーションが発生し、画像が変化する。制御装置３は、超音波画像Ｐ（０）のうち、照射位置Ｆを除外した部分からテンプレート４７を抽出する。そのため、テンプレート４７、高相関部５５はキャビテーションを含み難い。その結果、高相関部５５を正確に探索することができる。
　（１Ｅ）制御装置３は、ＨＩＦＵ制御部５を用いて、第１の出力で収束超音波を照射し、次に、第１の出力より小さい第２の出力で収束超音波を照射する。そのため、安全に患部の細胞を破壊することができる。
＜第２実施形態＞
　１．第１実施形態との相違点
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
　前述した第１実施形態では、制御装置３は、図４に示す処理を実行したが、第２実施形態では、制御装置３は、図８に示す処理を実行する点で、第１実施形態と相違する。
　２．制御装置３が実行する処理
　制御装置３が実行する処理を図８に基づき説明する。この処理は、術者４３が目標照射位置Ｔを決定し、目標照射位置Ｔに向けて収束超音波の照射を開始した後に実行される。
　図８のステップ２１では、ずれ検出ユニット２１が、監視用力覚センサ１５を用いて、患者３４の体が先端ユニット１３に加える力の大きさを検出する。ステップ２１で検出する力の大きさをＸ０とする。
　ステップ２２では、ずれ検出ユニット２１が、監視用力覚センサ１５を用いて、患者３４の体が先端ユニット１３に加える力の大きさを検出する。ステップ２２で検出する力の大きさをＸａとする。
　ステップ２３では、直近の前記ステップ２２で取得した力の大きさＸａと、力の大きさＸ０との差（以下では力の差ΔＸとする）が予め設定された閾値より小さいか否かをずれ検出ユニット２１が判断する。力の差ΔＸが閾値より小さい場合、本処理はステップ２４に進み、力の差ΔＸが閾値以上である場合、本処理はステップ２５に進む。
　なお、患者３４の体が移動すると、力の差ΔＸが大きくなる。また、患者３４の体が移動すると、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれが大きくなる。すなわち、力の差ΔＸが大きいほど、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれが大きい。
　ステップ２３では、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれに対応する力の差ΔＸを検出し、力の差ΔＸが閾値より小さいか否かを判断しているから、ステップ２３の判断は、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出し、そのずれの量が閾値より小さいか否かを判断することに等しい。
　ステップ２４では、収束超音波の照射を開始した時点から、予め設定された時間が経過したか否かを制御ユニット２３が判断する。予め設定された時間が経過した場合、本処理はステップ２５に進み、予め設定された時間が未だ経過していない場合、本処理はステップ２２に進む。
　ステップ２５では、制御ユニット２３が、ＨＩＦＵ制御部５を用いて、収束超音波の照射を停止する。
　３．制御装置３が奏する効果
　以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１Ｅ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
　（２Ａ）制御装置３は、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出する。制御装置３は、ずれの量が大きい場合、収束超音波の照射を停止する。そのことにより、目標照射位置Ｔ以外の位置に収束超音波を照射してしまうことを抑制できる。
　（２Ｂ）制御装置３は、患者３４の体が先端ユニット１３に加える力の大きさＸ０、Ｘａを検出する。制御装置３は、検出した力の大きさＸ０、Ｘａの変動に基づき、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出する。そのため、制御装置３は、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを容易且つ正確に検出できる。
　＜他の実施形態＞
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
　（１）第１実施形態において、ずれ検出ユニット２１は、図９に示すように、超音波画像Ｐ（０）から、複数のテンプレート４７を抽出してもよい。複数のテンプレート４７は、それぞれ、照射位置Ｆを除外した部分から抽出される。
　前記ステップ５において、ずれ検出ユニット２１は、複数のテンプレート４７のそれぞれについて、高相関部５５を探すことができる。仮に、一部のテンプレート４７について、高相関部５５を発見できなくても、複数のテンプレート４７のうち、一定数以上のテンプレート４７について高相関部５５が見つかれば、ずれ検出ユニット２１は、前記ステップ５において肯定判断することができる。
　前記ステップ６では、複数の高相関部５５のそれぞれについて、高相関部５５の移動量及び移動方向を算出することができる。そして、前記ステップ７において、例えば、複数の高相関部５５の移動量及び移動方向を用いて、超音波画像Ｐ（ｉ）における目標照射位置Ｔを推定することができる。
　（２）ずれ検出ユニット２１が、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出する方法は他の方法であってもよい。例えば、図１０に示すように、治療システム１０１は、治療システム１の構成に加えて、カメラ５７をさらに備える。カメラ５７は、患者３４を含む範囲を、所定の時間ごとに繰り返し撮影し、複数の画像を作成する。カメラ５７は作成した複数の画像を制御装置３に出力する。制御装置３は、複数の画像のそれぞれにおいて患者３４の体を認識する。制御装置３は、複数の画像における患者３４の体の位置の変化に基づき、患者３４の体の移動を検出する。
　患者３４の体が移動すると、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとがずれる。よって、制御装置３が、複数の画像における患者３４の体の位置の変化に基づき、患者３４の体の移動を検出することは、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出することに等しい。
　（３）ずれ検出ユニット２１が、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出する方法は他の方法であってもよい。例えば、図１１に示すように、治療システム２０１は、治療システム１の構成に加えて、シート状圧力センサ５９をさらに備える。シート状圧力センサ５９は、シート状の形態を有する。シート状圧力センサ５９は、複数の圧力センサを備える。複数の圧力センサは、シート状圧力センサ５９の面に分散して配置されている。患者３４は、シート状圧力センサ５９の上に横臥する。シート状圧力センサ５９は、複数の圧力センサの検出結果を制御装置３に出力する。制御装置３は、複数の圧力センサの検出結果の経時的な変化に基づき、患者３４の体の移動を検出する。
　患者３４の体が移動すると、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとがずれる。よって、制御装置３が、複数の圧力センサの検出結果の経時的な変化に基づき、患者３４の体の移動を検出することは、照射位置Ｆと目標照射位置Ｔとのずれを検出することに等しい。
　（４）ＨＩＦＵ照射部３３の代わりに、他の経皮的治療デバイスを用いてもよい。他の経皮的治療デバイスとして、例えば、放射線照射デバイス等が挙げられる。
　（５）第１実施形態において、オプティカルフローの方法により、目標照射位置Ｔを推定してもよい。
　（６）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
　（７）上述した制御装置の他、当該制御装置を構成要素とする治療システム、当該制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、治療システムの制御方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

Claims (8)

  1. 　経皮的治療デバイス（５、３３）の照射位置と目標照射位置とのずれを検出するように構成されたずれ検出ユニット（２１）と、
    　前記ずれ検出ユニットが前記ずれを検出した場合、前記経皮的治療デバイスの照射を停止するか、前記照射位置を前記目標照射位置に近づける制御ユニット（２３）と、
    　を備える制御装置（３）。
  2. 　請求項１に記載の制御装置であって、
    　前記経皮的治療デバイスは、収束超音波照射装置である制御装置。
  3. 　請求項２に記載の制御装置であって、
    　前記収束超音波照射装置は、第１の出力で収束超音波を照射し、次に、前記第１の出力より小さい第２の出力で収束超音波を照射するように構成された制御装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置であって、
    　前記照射位置に対し一定の位置関係にある視野を有する超音波画像を取得するように構成された画像取得ユニット（２５）をさらに備え、
    　前記ずれ検出ユニットは、前記超音波画像に基づき患者（３４）の体の移動を検出し、前記患者の体の移動に基づき、前記ずれを検出するように構成された制御装置。
  5. 　請求項４に記載の制御装置であって、
    　前記ずれ検出ユニットは、前記超音波画像からテンプレート（４７）を抽出し、前記超音波画像のうち、前記テンプレートに対応する部分（５５）の移動に基づき、前記患者の体の移動を検出するように構成された制御装置。
  6. 　請求項５に記載の制御装置であって、
    　前記ずれ検出ユニットは、前記超音波画像のうち、前記照射位置を除外した部分から前記テンプレートを抽出するように構成された制御装置。
  7. 　請求項５又は６に記載の制御装置であって、
    　前記ずれ検出ユニットは、複数の前記テンプレートを抽出するように構成された制御装置。
  8. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置であって、
    　前記ずれ検出ユニットは、前記患者の体が前記経皮的治療デバイスの照射部に加える力の大きさを取得し、前記力の大きさ変動に基づき、前記ずれを検出するように構成された制御装置。
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