JP4514438B2 - Treatment device control system - Google Patents
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Description
本発明は、MRI装置、X線CT装置等の医用画像診断装置を用いた治療制御システムに係り、特に温熱療法や凍結療法等の治療装置と併用した治療制御システムに関する。 The present invention relates to a treatment control system using a medical image diagnostic apparatus such as an MRI apparatus or an X-ray CT apparatus, and more particularly to a treatment control system used in combination with a treatment apparatus such as thermotherapy or cryotherapy.
MRI装置、X線装置等の医用画像診断装置を用いた撮影手法にフルオロスコピーと呼ばれるリアルタイム動態画像化法があり、その臨床応用が進められている。フルオロスコピーは、従来、X線装置を用いた透視撮影で実現されていたが、近年、MRI装置に高速撮影法の開発に伴い実用化されている。このようなフルオロスコピーは、オープンタイプのMRI装置の開発と相俟って、画像診断装置でモニター画像を撮影しながら手術や治療を行なうインターベンショナルMRI(IMRI)を可能にしている。IMRIにおけるフルオロスコピーの用途として、具体的には、穿刺針やカテーテルを誘導する際のモニタリングや、腫瘍細胞に電磁波や赤外線を照射して死滅させる温熱療法(ハイパーサーミア治療)やクライオサージェリー(凍結療法)の治療効果の確認等があり、そのための撮影手法も提案されている。 There is a real-time dynamic imaging method called fluoroscopy as an imaging method using a medical image diagnostic apparatus such as an MRI apparatus or an X-ray apparatus, and its clinical application is being promoted. Fluoroscopy has heretofore been realized by fluoroscopic imaging using an X-ray apparatus, but has recently been put into practical use with the development of high-speed imaging methods for MRI apparatuses. Such fluoroscopy, combined with the development of an open type MRI apparatus, enables interventional MRI (IMRI) for performing surgery and treatment while taking a monitor image with an image diagnostic apparatus. Specific uses of fluoroscopy in IMRI include monitoring when guiding puncture needles and catheters, thermotherapy (hyperthermia treatment) that kills tumor cells by irradiating them with electromagnetic waves and infrared rays, and cryosurgery (cryotherapy). ) Has been confirmed, and imaging techniques for this have been proposed.
例えば、特許文献1には、温熱療法においてMRIにより温度変化を画像化する手法が、また温熱治療中に温度情報を形態MR画像と共に逐次表示する手法が特許文献2に開示されている。さらに非特許文献1、非特許文献2などには、クライオサージェリーにおけるMRIやCTによる凍結領域の画像化の試みが報告されている。
このように温熱/凍結治療における温熱/凍結領域の描出にX線、CT、超音波診断装置(US)、MRIなどが利用されるが、特にMRIは凍結治療においてシャープな表面線が得られ、氷の描出能がきわめて優れていることから好んで使用されている。
As described above, X-ray, CT, ultrasonic diagnostic apparatus (US), MRI, etc. are used to depict the heat / freezing region in heat / freezing treatment, but in particular, MRI provides a sharp surface line in cryotherapy, It is used because of its excellent ability to draw ice.
一方、凍結治療や温熱治療の機器もMRI装置との併用を考慮したものが種々開発されている。凍結治療器としては、例えば、ジュールトムソン効果を利用し、高圧ガスによる凍結にアルゴンガス、解凍にヘリウムガスを併用したMRI対応医療用凍結治療器が開発され、主に肝臓癌、腎臓癌、子宮筋腫などの治療に利用されている。また温熱療法では、RF波発生装置と、RF波を導出して生体に通じさせる穿刺電極及び生体から電流を回収する対極板とからなるRF熱凝固装置が開発されている。この装置は、RF交流電流により組織インピーダンスによるジュール熱と誘電加熱を発生させて、組織自体に熱を生じさせ生体タンパク質を凝固変性する、いわゆるBME:Biomedical Engineering治療を行なうものであり、低侵襲で効果があるとして注目されている。 On the other hand, various types of cryotherapy and thermotherapy devices have been developed in consideration of combined use with an MRI apparatus. As a cryotherapy device, for example, an MRI-compatible medical cryotherapy device using the Joule-Thompson effect and combining argon gas for freezing with high pressure gas and helium gas for thawing has been developed, mainly liver cancer, kidney cancer, uterus It is used to treat myomas. In thermotherapy, an RF thermocoagulation device has been developed that includes an RF wave generator, a puncture electrode that derives an RF wave and communicates it with the living body, and a counter electrode that collects current from the living body. This device performs so-called BME (Biomedical Engineering) treatment that generates Joule heat and dielectric heating due to tissue impedance by RF alternating current to generate heat in the tissue itself and coagulate and denature biological proteins. It is attracting attention as having an effect.
一般に、温熱/凍結治療では、再発を防止するために病変を残すことなく確実に治療することが要求されるとともに過温熱や過凍結による副作用を防止することが要求される。しかし凍結領域はMRI画像では通常、低信号領域となるため、病変の位置や形状が描出不可能になり、位置関係を把握しにくく、病変を過不足なく所望の温度に温熱或いは凍結することが困難である。
またMRIでは、温度分布画像を得ることができるので、これを形態画像と同時表示することにより温熱療法或いは凍結療法の進み具合を知ることができるが、治療を過不足なく行なうためには温度情報のモニタリングを常時行なう必要があり、ユーザーの負担が大きいという問題がある。
In general, in heat / freezing treatment, it is required to surely treat without leaving a lesion in order to prevent recurrence, and to prevent side effects due to overheating and overfreezing. However, since the frozen region is usually a low signal region in an MRI image, the position and shape of the lesion cannot be drawn, it is difficult to grasp the positional relationship, and the lesion can be heated or frozen to a desired temperature without excess or deficiency. Have difficulty.
In MRI, a temperature distribution image can be obtained. By displaying this simultaneously with a morphological image, it is possible to know the progress of thermotherapy or cryotherapy. There is a problem that it is necessary to always perform monitoring, and the burden on the user is heavy.
そこで本発明は、MRI装置等の画像診断装置を利用した温熱/凍結治療において、モニター画像を利用して適切な治療を可能にすること、およびユーザーの負担を軽減することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to enable an appropriate treatment using a monitor image and reduce a burden on a user in a heat / freezing treatment using an image diagnostic apparatus such as an MRI apparatus.
上記課題を解決するため本発明は、温熱/凍結治療装置と画像診断装置と組み合わせた治療制御システムを提供する。即ち、本発明の治療制御システムは、生体の病変部に穿刺されるプローブと、前記プローブを介した病変部の加熱又は凍結を駆動・制御する駆動部とを備えた温熱又は凍結治療装置、前記生体病変部の画像を連続撮影する撮影手段と、前記画像を表示する表示手段とを備えた画像診断装置、及び前記画像診断装置で撮影した治療前画像と連続撮影される治療中画像との差分画像をもとに治療の進行状態を判定し、その結果を表示する演算装置を備えている。 In order to solve the above problems, the present invention provides a treatment control system that combines a thermal / freezing treatment apparatus and an image diagnostic apparatus. That is, the treatment control system of the present invention comprises a thermal or cryotherapy apparatus comprising a probe that is punctured into a lesion part of a living body, and a drive unit that drives and controls heating or freezing of the lesion part via the probe, An image diagnostic apparatus including an imaging unit that continuously captures images of a biological lesion and a display unit that displays the image, and a difference between a pretreatment image captured by the image diagnostic apparatus and an image during treatment that is continuously captured An arithmetic unit is provided that determines the progress of treatment based on the image and displays the result.
本発明の治療制御システムの一態様では、演算装置は、前記差分画像をもとに病変の外縁と治療領域外縁との距離を算出し、前記距離をもとに治療の進行状態を判定する。
また本発明の治療制御システムの好適な態様では、演算装置は、治療の進行状態の情報を治療装置にフィードバックし、進行状態に応じて治療装置の駆動部を制御する。
In one aspect of the treatment control system of the present invention, the computing device calculates the distance between the outer edge of the lesion and the outer edge of the treatment area based on the difference image, and determines the treatment progress state based on the distance.
In a preferred aspect of the treatment control system of the present invention, the arithmetic device feeds back information on the progress of treatment to the treatment device, and controls the drive unit of the treatment device according to the progress.
本発明の治療制御システムにおいて、演算装置は、治療装置及び画像診断装置とは独立したユニットとして構成されていてもよく、またいずれかの一部として構成されていてもよい。
本発明の一態様において、画像診断装置は、磁気共鳴イメージング装置であって、その撮影手段はフルオロスコピー撮影法により連続画像を撮影する。
In the treatment control system of the present invention, the computing device may be configured as a unit independent of the therapy device and the image diagnostic device, or may be configured as a part of either.
In one aspect of the present invention, the diagnostic imaging apparatus is a magnetic resonance imaging apparatus, and the imaging unit captures continuous images by fluoroscopy imaging.
本発明によれば、撮影手段によって撮影された治療前画像と連続撮影された治療中画像との差分画像を用いることにより病変と治療領域との関係を明確に把握することができ、それにより治療の進行状態に関する情報を算出するので、その結果をもとにユーザーは容易に治療の継続や終了を判断することができ、治療不足による病変の再発や過治療による副作用の発生を防止することができる。また本発明の好適な態様によれば、演算装置が判定した結果を治療装置にフィードバックし、治療装置を制御することにより人為的ミスを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to clearly grasp the relationship between a lesion and a treatment area by using a difference image between a pre-treatment image photographed by the photographing means and a continuously-treated image, and thereby treatment is performed. Information on the progress of the disease is calculated, so the user can easily determine whether to continue or end the treatment based on the results, and prevent the recurrence of the lesion due to insufficient treatment or the occurrence of side effects due to overtreatment. it can. According to a preferred aspect of the present invention, human error can be reduced by feeding back the result determined by the arithmetic device to the treatment device and controlling the treatment device.
以下、本発明の治療制御システムの実施の形態を説明する。
図1は、本発明の治療制御システムの概要を示す図である。
この治療制御システムは、X線装置、CT装置、MRI装置などの患者のリアルタイム画像(モニター画像)を作成することが可能な画像診断装置10と、温熱治療装置、凍結治療装置などの治療装置20と、画像診断装置10により得られたモニター画像をもとに治療装置20を制御する演算装置30とからなる。図では、演算装置30は画像診断装置10及び治療装置20と別に設けられている場合を示しているが、画像診断装置10或いは治療装置20内に備えられた制御部が演算装置30の機能を兼ねていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the treatment control system of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a treatment control system of the present invention.
This treatment control system includes an image
この治療制御システムでは、後に詳述するように、画像診断装置10で再構成したモニター画像をもとに温熱領域或いは凍結領域を監視し、その領域が治療対象である病変を確実にカバーした時点をユーザーに報知する。同時に治療装置の動作を自動的に停止するようにすることもできる。
In this treatment control system, as will be described in detail later, the thermal region or the frozen region is monitored based on the monitor image reconstructed by the
治療装置20の一例として凍結治療装置の全体構成を図2に示す。この凍結治療装置は、ジュール・トムソン効果を利用した凍結と解凍ができるMR対応冷凍治療器であり、凍結ガス及び解凍ガスの噴出・停止を駆動・制御する駆動部210と、患者体内に挿入されるプローブ220と、駆動部210を操作するための操作部230を備えている。駆動部210は、凍結ガスを封入したガスシリンダー211と、解凍ガスを封入したガスシリンダー212と、これらガスシリンダー211、212に連結された供給管213、214と、供給管213、214の経路にそれぞれ設けられたバルブ215、216とを備えている。
凍結ガスとしては、例えば、アルゴンガスが用いられ、解凍ガスとしては、例えば、ヘリウムガスが用いられる。プローブ220は2腔構造を有し、凍結ガス及び解凍ガスの各ガスシリンダー211、212に連結されたホース221と、ホース221を通して送られるガスを冷却する熱交換器222と、熱交換器222に接続されたノズル223とを備えている。
An overall configuration of a cryotherapy apparatus as an example of the
For example, argon gas is used as the freezing gas, and helium gas is used as the thawing gas, for example. The probe 220 has a two-chamber structure, and includes a
操作部230には、凍結ガス/解凍ガスの噴射及び停止の指令を駆動部210に送るための開始ボタン、停止ボタン等の操作ボタン231の他、治療時間、治療回数、インターバルなどの数値を設定するための数値入力部232、治療の終了を報知するための手段233、例えば、警報ランプ、警報ブザー、警報表示部などが備えられている。
In the
この凍結治療装置では、開始ボタン231の押下により治療が開始すると、バルブ215が開き、高圧(24〜27MPa)の凍結ガスが噴射される。プローブ220先端のノズル223から噴出した高圧の凍結ガスは、ジュール・トムソン効果により冷却され、熱交換器211(復路)を通りながら往路の凍結ガスを冷却し、ホース221を通って大気中に放出される。この二重の冷却により、凍結ガスがノズル223先端の小室に噴出するときプローブ先端は、例えば、-185℃の低温になる。凍結による治療が終了し、凍結ガスの停止ボタン232が押下されると、高圧解凍ガス(17〜27MPa)が一定時間小室に噴射される。これにより逆に温度上昇を示し凍結された組織の解凍が可能になる。プローブ先端部の大きさは2cm程度であり、病変の大きさに併せてプローブの本数を増減することができる。
In this cryotherapy apparatus, when treatment is started by pressing the
なお、凍結治療は、1回の操作で行う場合のみならず、凍結/解凍を所定のインターバルで複数回繰り返して行う場合がある。この治療装置では、上述した数値入力部232を介して、全体としての治療時間の他に、複数回行う場合における治療回数、インターバルを設定することができる。
Note that the cryotherapy may be performed not only in a single operation but also repeatedly in freeze / thaw multiple times at predetermined intervals. In this treatment apparatus, it is possible to set the number of treatments and the interval when performing the treatment a plurality of times, in addition to the treatment time as a whole, via the numerical
本発明の治療制御システムでは、上述した治療装置の制御部210の操作ボタンによる制御に加え、演算装置30から治療の終了に関する情報が送出される。このため演算装置30は、画像診断装置10の画像をスキャンし、温熱/凍結領域の外縁及び病変の外縁を決定する画像処理部31、温熱/凍結領域の外縁と病変の外縁との距離を複数の位置で計算し、全ての位置における距離が所定の範囲であるときに治療が終了したと判断し、報知信号を治療装置20に送出する演算部32などを備えている。演算部32は、上述した距離の計算と治療の進行状態の判定の他、治療経過時間や残治療時間などの時間情報、治療領域の直径などの追加画像情報を演算することができる。
In the treatment control system of the present invention, in addition to the control by the operation button of the control unit 210 of the treatment apparatus described above, information related to the end of treatment is sent from the arithmetic unit 30. Therefore, the arithmetic unit 30 scans the image of the
治療装置20に演算部32から報知信号が送出されると、例えば、報知ランプが点灯し、治療の終了をユーザーに報知する。これによりユーザーは適切なタイミングで治療、即ち凍結ガスの噴射を終了する。
When a notification signal is sent from the
次に画像診断装置10としてMRI装置を用いた場合の実施形態を説明する。
図3は、本発明が適用されるMRI装置の概要を示す図である。このMRI装置は、被検体(患者)1が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生磁石2と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生系4と、被検体1に高周波磁場を照射するための送信系5と、被検体1が発生するNMR信号を検出する受信系6と、受信系6で受信したNMR信号を信号処理する信号処理系7と、傾斜磁場発生系3、送信系5及び受信系6を所定のパルスシーケンスに従い動作させるためのシーケンサ4と、信号処理系7の一部を構成するとともにシーケンサ3を介して装置の動作を制御する制御系(CPU)8とを備えている。
Next, an embodiment in which an MRI apparatus is used as the
FIG. 3 is a diagram showing an outline of an MRI apparatus to which the present invention is applied. This MRI apparatus includes a static magnetic
静磁場発生磁石2は、被検体1の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式、常電導方式或いは超電導方式などの磁場発生手段からなる。図示していないが、本実施形態のMRI装置は、一対の静磁場発生磁石2を例えば被検体1の上下に対向配置し、被検体1の側面からのアクセスを可能にしたオープンタイプであり、これによってIMRIが可能になっている。
The static magnetic
傾斜磁場発生系4は、X,Y,Xの三軸方向の3つの傾斜磁場コイルを一体化した傾斜磁場コイル41とそれらを駆動する傾斜磁場電源42とからなり、シーケンサ3からの命令に従って各コイルの傾斜磁場電源42を駆動することにより、三軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzを被検体1に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方により被検体1の撮影面(スライス)を決定することができ、またNMR信号を位相エンコードして位置情報を付加することができる。図示するオープンタイムのMRI装置では、一対の傾斜磁場コイル41が静磁場空間を挟んで上下に対向配置された構造となっている。
The gradient magnetic
送信系5は、高周波発振器51と、変調器52と、高周波増幅器53と、送信側の高周波コイル54とからなり、高周波発振器51から出力された高周波パルスをシーケンサ3の命令に従って変調器52で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器53で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル54に供給することにより、電磁波が被検体1に照射されるようになっている。
The transmission system 5 includes a high-
受信系6は、被検体1に近接して配置された受信側の高周波コイル61と、増幅器62と、直交位相検波器63と、A/D変換器64とからなり、高周波コイル61が検出したNMR信号(エコー信号)は、増幅器62及び直交位相検波器63を介してA/D変換器64に入力されディジタル量に変換される。この際、シーケンサ4からの命令によるタイミングで直交位相検波器63によりサンプリングされた二系列の収集データとして、信号処理系7に送られる。
The reception system 6 includes a reception-side high-
信号処理系7は、CPU8と、ディスプレイ71と、磁気テープ72、磁気ディスク73などの記憶媒体と、信号処理系7およびCPU8に必要な指令を入力するためのキーボード74、マウス75などの操作部76を備えており、受信系6からの信号に対し、フーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布や複数の断面からの信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化して、ディスプレイ71に表示する。上記処理に必要なデータや処理後のデータは記憶媒体に格納されている。またCPU8には、傾斜磁場発生系4、送信系5及び受信系6の動作タイミングを決めるパルスシーケンスがプログラムとして組み込まれている。パルスシーケンスには、撮影方法に応じた種々のものがあり、本発明のMRI装置ではフルオロスコピー(ダイナミック撮像)のためのパルスシーケンスが組み込まれている。具体的には、グラディエントエコー系の短TR撮像パルスシーケンスやEPI系のパルスシーケンスであり、二次元計測でも三次元計測でもよい。
The signal processing system 7 includes a CPU 8, a display 71, a storage medium such as a
さらに信号処理系7は、温熱治療装置或いは凍結治療装置などの治療装置に接続することができ、上述した画像再構成等の処理のほかに温熱/凍結治療中の画像を処理し、必要な指令を治療装置に送出することができる。すなわち本実施形態のMRI装置は、その信号処理系及び制御系が、図1に示す治療制御システムの演算装置30として機能する。 Further, the signal processing system 7 can be connected to a therapy device such as a thermotherapy device or a cryotherapy device, and in addition to the above-described processing such as image reconstruction, the image during the thermotherapy / freezing treatment is processed and a necessary command is obtained. Can be delivered to the treatment device. That is, in the MRI apparatus of this embodiment, the signal processing system and the control system function as the arithmetic unit 30 of the treatment control system shown in FIG.
次にこのような構成のMRI装置をモニターとして用いた凍結治療の制御方法について説明する。図4にその手順を示す。 Next, a cryotherapy control method using the MRI apparatus having such a configuration as a monitor will be described. FIG. 4 shows the procedure.
まず被検体1をMRI装置の静磁場空間内に搬入し、位置決め画像を撮像し(ステップ401)、治療の対象となる部位(ターゲット)が静磁場空間のほぼ中央に位置するように位置決めする。次いでターゲットを含む3軸断面を撮像し(ステップ402)に凍結治療装置のプローブ先端を挿入するための穿刺を行う(ステップ403)。ターゲットまでの穿刺針(プローブ)の挿入は、フルオロスコピーを用いたインタラクティブスキャンを利用することができる。この手法は、穿刺針の挿入方向に合わせて適宜撮像断面を変えながらリアルタイム画像の撮像・表示を繰り返し、穿刺針をターゲットに誘導する手法であり、具体的には、ターゲットを含む3軸断面の撮像(ステップ402)と穿刺(ステップ403)とを、穿刺針がターゲットに到達したかどうかをモニター画像で確認しながら(ステップ404)繰り返す。この繰り返しにおいてステップ402で撮像する3軸断面に常にターゲットが含まれるように撮影断面を決定する。また撮像では必要に応じて造影剤を使用し、ターゲットである病変や臓器に対してコントラストを付与する。モニター画像で穿刺針がターゲットに到達したことを確認したならば穿刺を停止し(ステップ405)、凍結治療を開始する(ステップ406)。穿刺を停止したときの3軸断面画像は、続く凍結治療における治療効果を確認するための参照画像として記憶媒体に格納される。
First, the
凍結治療は、上述したように、まず凍結ガスをプローブ先端の小室に高圧で噴射し、先端を冷却する。凍結治療の開始と同時にフルオロスコピーを開始し、プローブ及びターゲットを含む3軸断面を撮像する(ステップ407)。凍結治療の進行に伴うMR画像の変化を図5に示す。図示するように、穿刺を停止したときの画像(参照画像)501には、病変Lが高コントラストで描出されるとともに、MR対応のプローブPは低信号で描出されている。凍結治療によってプローブ先端周囲の組織が凍結すると、凍結部分の信号が欠落した画像502となる。治療の進行に伴い凍結部分(信号欠落部分)Fが拡大すると、画像は503、504、505と変化し、凍結部分Fが病変Lを覆った状態になる。しかしこれら画像からは、凍結部分Fが病変Lをどの程度覆っているのかは判断できない。
In the cryotherapy, as described above, first, cryogenic gas is injected into the small chamber at the tip of the probe at a high pressure, and the tip is cooled. Fluoroscopy is started simultaneously with the start of cryotherapy, and a triaxial section including the probe and target is imaged (step 407). FIG. 5 shows changes in MR images as the cryotherapy progresses. As shown in the figure, in the image (reference image) 501 when the puncture is stopped, the lesion L is depicted with high contrast, and the MR probe P is depicted with a low signal. When the tissue around the probe tip is frozen by the cryotherapy, an
そこで治療中の画像502〜505と参照画像501との差分を行い、差分画像506〜509を作成するとともに差分画像506〜509と参照画像501とを加算した加算画像を作成し、これら差分画像または加算画像から凍結治療を終了するタイミングを自動的に決定する(ステップ408)。差分画像及び加算画像の作成は公知の方法で行うことができ、特に呼吸性移動などの体動による断面ズレを排除するための技術(同期計測や体動補正法)などを採用することが好ましい。凍結治療終了のタイミングは、凍結領域が病変を完全に覆い、しかも広すぎない範囲まで広がった時点であり、本実施形態では、複数の方向について凍結領域の外縁と病変の外縁との距離を自動測定し、監視することにより決定する。距離の測定手法については後述する。
Therefore, the difference between the
まず凍結領域が病変全体を覆ったか否かを判断する(ステップ409)。ステップ409において、一つの方向でも設定距離に達しない場合には、凍結治療を継続するか、プローブ数を追加するかを判断する(ステップ411)。この判断は、例えば、測定した複数の距離同士の差が所定の値よりも小さい場合には凍結治療を継続し、所定の値よりも大きい場合にはプローブを追加する。例えば、図6に示すように、病変Lの上下については設定距離を越えているが、左右については設定距離に達しない場合には、プローブを追加する。この場合には、ステップ401に戻り撮像を行いながら新たなプローブの穿刺を行う。また殆どの方向で設定距離に達していないような場合には、凍結治療を継続する。
First, it is determined whether or not the frozen region covers the entire lesion (step 409). In
凍結領域が病変全体を覆ったならば、次に凍結領域の外縁と病変の外縁との距離が測定した全ての方向について予め設定した距離になったか否かを判断する(ステップ410)。このステップ410においても、測定した全ての方向の距離が設定距離に達するまでは、凍結治療の継続かプローブの追加かを判断し(ステップ411)、必要な処理を繰り返す。測定した全ての方向の距離が設定距離に達したならば、さらに追加治療が必要な場合を除き、治療を終了する(ステップ412、413)。治療終了は、その指令を凍結治療装置に送出することにより自動的に行うこともできるし、指令によって治療装置の報知手段を駆動し、報知手段を確認したユーザーが手動で行うこともできる。自動的に終了する場合には、凍結治療装置は、指令を受けると、凍結ガスの噴射を停止し、一定時間解凍ガスを噴射し、装置を停止する。これら一連の判断ステップ409〜411で用いる所定の値、設定距離などの閾値は、例えばMRI装置(図3)の操作部76を介して予めユーザーが設定することができる。またデフォルトとして所定の値を設定しておくことも可能である。
If the frozen area covers the entire lesion, it is then determined whether or not the distance between the outer edge of the frozen area and the outer edge of the lesion has become a preset distance for all measured directions (step 410). Also in this
なお図4に示す実施形態では、凍結治療の開始後にプローブの追加が必要かどうかを判断する工程(ステップ411)を設けているが、凍結治療の開始に先立って、病変部位の大きさに応じてプローブ数を増加を行うことも可能である。 In the embodiment shown in FIG. 4, a step (step 411) for determining whether or not a probe needs to be added after the start of cryotherapy is provided, but depending on the size of the lesion site prior to the start of cryotherapy. It is also possible to increase the number of probes.
次に凍結領域の外縁と病変の外縁との距離の測定方法について図7を参照して説明する。図7(a)に示すように、差分画像701又は加算画像の全ライン(全画素)をスキャンし、各画素の信号強度を算出する。信号強度の変化から凍結領域の輪郭(外縁)及び病変の輪郭(外縁)を自動判別し、これら輪郭と輪郭との距離を算出する。輪郭の決定は、各領域の境界を自動判別する代わりに、図7(b)に示すように、手動でROIを設定して決定することもできる。具体的にはディスプレイに表示された画像上のポインターを操作部(図3、76)のマウス等で操作することにより凍結領域及び病変の各輪郭Roi2、Roi1を決め、輪郭の画素値を決定する。凍結領域の輪郭と病変の輪郭の距離は、複数の方向、少なくとも面内の交差する二方向(例えば上下方向と左右方向)について算出することが好ましい。
Next, a method for measuring the distance between the outer edge of the frozen region and the outer edge of the lesion will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, the entire line (all pixels) of the
なお、差分画像では、凍結領域内のみが高信号で描出されることになるので、差分画像508、509のように凍結領域が病変全体を覆っている場合には、差分画像において凍結領域と病変とを識別できるが、凍結領域が病変の内部に留まっている間は、差分画像では信号値の変化を生じた凍結領域の画像しか得られないので、差分画像と参照画像とを加算した加算画像を用いることが好ましい。
Note that, in the difference image, only the frozen area is rendered with a high signal, and therefore, if the frozen area covers the entire lesion as in the
輪郭間の距離の計算は、連続して撮像される画像の1枚毎或いは複数枚毎に、また好適には3軸断面全てについて実行し、その変化を監視する。これによりこのように凍結領域の外縁と病変の外縁との距離を監視することにより、適切な範囲で凍結治療を行うことができ、治療不完全のための再発や過凍結による障害を最小にすることができる。特に、参照画像及び治療中のリアルタイム画像として3軸断面を用いることによりボリュームのある病変について確実に全体を覆い、且つ近接する臓器等への影響を最小にする領域の治療を行うことができる。なお3軸断面画像は、二次元計測であっても三次元計測であってもよく、公知の撮像手法を採用することができる。 The calculation of the distance between the contours is performed for each image or a plurality of images continuously captured, and preferably for all three-axis cross sections, and the change is monitored. Thus, by monitoring the distance between the outer edge of the frozen region and the outer edge of the lesion in this way, it is possible to perform cryotherapy in an appropriate range, and minimize damage due to relapse or overfreezing due to incomplete treatment be able to. In particular, by using a three-axis cross section as a reference image and a real-time image during treatment, it is possible to treat a region that reliably covers the whole of a large lesion and minimizes the influence on an adjacent organ or the like. The three-axis cross-sectional image may be two-dimensional measurement or three-dimensional measurement, and a known imaging method can be employed.
上述したステップ407、ステップ408における処理結果(差分画像、距離計算)は、その他の治療の進行状態に関する情報や患者情報とともにディスプレイ71に表示される。ディスプレイの表示例を図8に示す。図示する例では、ディスプレイはGUI(グラフィックユーザーインターフェイス)を構成しており、術前画像(参照画像)801、治療画像802、差分画像803及び加算画像804を表示する画像表示部、撮像スキャンの選択ボタン805、806、各種プロトコル入力画面807、治療の進行状態情報や患者情報を表示する表示部808が設けられている。表示部808には、治療領域と病変とプローブとの関係や、自動計算した距離を模式的に表わしたリアルタイム画像を表示するとともに、次のような治療の進行状態に関する情報を表示する。これらの情報は、距離の自動計算とともに信号処理部7(演算装置30)で算出することができる。
The processing results (difference image, distance calculation) in
複数の方向について算出した輪郭間距離の最大値(MAX)及び最小値(MIN)
治療開始からの経過時間及び残治療時間:残治療時間は、治療装置20において予め治療時間が設定されている場合、経過時間との差を算出する。これらは設定した治療時間を100%とする棒状表示に異なる色(明度)でアナログ表示することも可能である。
病変及び治療領域の大きさ:病変及び治療領域の大きさは、例えば、プローブ先端の画素位置と4方向の輪郭との距離として算出する。
インターバルタイム:複数回の治療を繰り返す場合において、何回目のインターバルかを表示する。
また患者情報としては、患者のIDの他、脈拍や血圧などを同時計測している場合には、それら計測器からの信号を取り込み、数値或いはグラフとして表示することができる。
Maximum value (MAX) and minimum value (MIN) of the distance between contours calculated for a plurality of directions
Elapsed time from treatment start and remaining treatment time: The remaining treatment time is calculated by calculating a difference from the elapsed time when the treatment time is set in advance in the
Size of lesion and treatment region: The size of the lesion and treatment region is calculated as, for example, the distance between the pixel position of the probe tip and the outline in four directions.
Interval time: When repeating multiple treatments, the number of intervals is displayed.
As patient information, in addition to the patient ID, when a pulse, blood pressure, and the like are simultaneously measured, signals from these measuring instruments can be captured and displayed as numerical values or graphs.
なおこれらの表示は、MRI装置の信号処理系7のディスプレイ71ではなく、治療制御システムの演算装置30が独立している場合には、それに付随するモニターに、或いは治療装置20がモニターを備える場合には、治療装置20のモニターに表示させるようにしてもよい。また複数のディスプレイ或いはモニターに必要な情報を表示させることも可能である。治療装置20のモニターに表示させる場合には、これら表示自体が治療装置20の操作部230の報知手段として機能する。
Note that these displays are not the display 71 of the signal processing system 7 of the MRI apparatus, but if the arithmetic unit 30 of the treatment control system is independent, the monitor associated therewith or the
以上、図4に示す実施形態を中心に本発明の治療制御システムの動作を説明したが、本発明の治療制御システムは、これら実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、図4の自動撮像ステップ407において、治療中であっても、治療の進行状況に応じて撮像シーケンスや撮像パラメータをユーザーが変更するステップを加えることも可能である。このような変更は、例えば、図8に示す撮像スキャンの選択ボタン805、806によって行うことができる。これにより必要に応じて時間分解能を高めた撮像或いは空間分解能を高めた撮像を選択することができる。
As described above, the operation of the treatment control system of the present invention has been described focusing on the embodiment shown in FIG. 4, but the treatment control system of the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified. For example, in the
また上記実施形態では、図1の治療システムにおける演算装置30の機能をMRI装置で実行する場合を説明したが、独立した演算装置或いは治療装置にこのような機能を持たせることも可能である。この場合には、MRI装置がリアルタイムで撮像した画像或いはその差分画像/加算画像の画像データを演算装置に送り、演算装置或いは治療装置が画像データを元に治療終了の判定、治療の進行状態に関する情報の算出を行う。 Moreover, although the case where the function of the arithmetic unit 30 in the treatment system of FIG. 1 was performed with an MRI apparatus was demonstrated in the said embodiment, it is also possible to give such a function to an independent arithmetic unit or a therapeutic apparatus. In this case, the image taken by the MRI apparatus in real time or the image data of the difference image / addition image is sent to the arithmetic device, and the arithmetic device or the therapeutic device relates to the determination of the end of treatment and the progress of treatment based on the image data. Information is calculated.
さらに画像診断装置としては、MRI装置の他、X線透視装置、X線CT装置、超音波診断装置などを使用することも可能である。例えば、画像診断装置としてX線CT装置を用いる場合には、ダイナミック撮影法としてCTフロロスコピーを実行し、凍結過程を監視する。この場合にも、プローブがターゲットに達した時点で参照CT画像を取得し、次いで行われる治療中のCT画像との差分を行う。差分画像から病変と凍結領域の輪郭間距離を求め、治療の進行状況を判定することはMRI装置の場合と同様である。 Further, as an image diagnostic apparatus, an X-ray fluoroscopic apparatus, an X-ray CT apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, and the like can be used in addition to the MRI apparatus. For example, when an X-ray CT apparatus is used as an image diagnostic apparatus, CT fluoroscopy is executed as a dynamic imaging method and the freezing process is monitored. In this case as well, a reference CT image is acquired when the probe reaches the target, and a difference from the CT image being treated next is performed. Similar to the case of the MRI apparatus, the distance between the contours of the lesion and the frozen region is obtained from the difference image, and the progress of the treatment is determined.
また上記実施形態では、治療装置として図2に示す凍結治療装置を用いた場合を説明したが、治療装置としては温熱治療装置を採用することもできる。温熱治療装置には、一対の電極を用いるモノポーラ方式や展開針方式があり、いずれを採用してもよい。図9にモノポーラ方式の温熱治療装置の概略構成を示す。この装置は、RF交流電流を発生するジェネレータ903を備えた駆動部901と、ジェネレータ903にディスポーザブルケーブル905、906を介して接続されたハンドピース(穿刺電極)904及び対極板907を備えたプローブ902とからなり、駆動部901には図示しない操作部が備えられている。
Moreover, although the case where the cryotherapy apparatus shown in FIG. 2 was used as a treatment apparatus was demonstrated in the said embodiment, a thermal treatment apparatus can also be employ | adopted as a treatment apparatus. The thermotherapy device includes a monopolar method using a pair of electrodes and a deployment needle method, either of which may be adopted. FIG. 9 shows a schematic configuration of a monopolar thermotherapy apparatus. This apparatus includes a drive unit 901 including a
この温熱治療装置では、ジェネレータ903からの高周波電流をハンドピース904を介して病変組織Lに伝達して病変組織を熱凝固壊死させる。この際、ディスポーザブルケーブル905、906は温度センサ付きであって凝固温度をリアルタイムでモニターすることが可能になっている。また病変の大きさに応じてハンドピースの数を増減することができる。
In this thermotherapy device, a high-frequency current from the
このような温熱治療装置を本発明の治療制御システムに組み込むことにより、温度センサによるモニターに加えて画像診断装置の情報を利用して治療の進行状況(例えば病変Lから温熱領域H表面までの距離)を監視することができ、適切なタイミングでの治療の終了や治療の追加、ハンドピース904の増加など治療の精度を向上することができる。また治療の進行状況を駆動部901にフィードバックすることにより、治療の自動化を実現できる。
By incorporating such a thermal treatment apparatus into the treatment control system of the present invention, the progress of treatment (for example, the distance from the lesion L to the surface of the thermal area H using the information of the image diagnostic apparatus in addition to the monitor by the temperature sensor). ) Can be monitored, and the accuracy of treatment can be improved, such as termination of treatment at an appropriate timing, addition of treatment, and increase in the number of
10・・・画像診断装置、20・・・治療装置、30・・・演算装置 10 ... diagnostic imaging device, 20 ... treatment device, 30 ... arithmetic device
Claims (6)
前記生体病変部の画像を連続撮影する撮影手段と、前記画像を表示する表示手段とを備えた画像診断装置と、
前記画像診断装置で撮影した治療前画像と連続撮影される治療中画像との差分画像を演算し、この差分画像に基づいて前記病変部の外縁と治療領域外縁とを抽出し、これら病変部の外縁と治療領域外縁との距離を算出し、この距離をもとに治療の進行状態を判定し、その結果を表示する演算装置と、を備えたことを特徴とする治療制御システム。 A thermal or cryotherapy device comprising a probe that is punctured into a lesioned part of a living body, and a drive unit that drives and controls heating or freezing of the lesioned part via the probe;
An image diagnostic apparatus comprising: an imaging unit that continuously captures images of the biological lesion; and a display unit that displays the image;
Calculates the difference image between the treatment in the images successively captured pre-treatment image taken by the image diagnostic apparatus, extracts the treatment region outer edge and the outer edge of the lesion based on the difference image, these lesions A treatment control system comprising: an arithmetic device that calculates a distance between an outer edge and a treatment region outer edge , determines a treatment progress state based on the distance , and displays the result.
前記演算装置は、前記差分画像と前記治療前画像とを加算した加算画像を作成し、これら加算画像または差分画像に基づいて、治療領域が前記病変部を覆っている範囲を判定することを特徴とする治療制御システム。 The treatment control system according to claim 1, wherein
The arithmetic device creates an added image obtained by adding the difference image and the pre-treatment image, and determines a range in which a treatment region covers the lesioned part based on the added image or the difference image. And treatment control system.
前記演算装置は、体動補正をして前記差分画像又は前記加算画像を作成することを特徴とする治療制御システム。 The treatment control system according to claim 1 or 2,
The said arithmetic unit corrects body movement and produces the said difference image or the said addition image, The treatment control system characterized by the above-mentioned .
前記演算装置は、治療の進行状態に応じて前記治療装置の駆動部を制御することを特徴とする治療制御システム。 The treatment control system according to any one of claims 1 to 3,
The said arithmetic unit controls the drive part of the said treatment apparatus according to the progress state of a treatment, The treatment control system characterized by the above-mentioned.
前記演算装置は、前記治療装置又は前記画像診断装置の一部であることを特徴とする治療制御システム。 The treatment control system according to any one of claims 1 to 4,
The treatment control system, wherein the arithmetic device is a part of the treatment device or the diagnostic imaging device.
前記画像診断装置は、磁気共鳴イメージング装置であって、その撮影手段はフルオロスコピー撮影法により連続画像を撮影することを特徴とする治療制御システム。 The treatment control system according to any one of claims 1 to 5,
The diagnostic imaging system is a magnetic resonance imaging apparatus, and the imaging means captures continuous images by fluoroscopy imaging.
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