JP2001231762A - 磁気共鳴装置及び温熱治療装置 - Google Patents
磁気共鳴装置及び温熱治療装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、温熱治療法における加温期間
中の被検体内部の温度を高精度に計測することにある。 【解決手段】本発明による温熱治療装置は、被検体の内
部に外部からエネルギーを供給することにより被検体の
内部を加温する加温装置１３と、一様な静磁場中に配置
された被検体に高周波磁場及び傾斜磁場を所定の手順に
従って印加しそれにより被検体から発生する磁気共鳴信
号に含まれる緩和時間に関する情報に基づいて、加温さ
れた被検体の内部の温度変化を計測すると共に、緩和時
間の温度依存性を磁気共鳴信号に含まれる化学シフト情
報から校正する計算機システム１０とを具備する。
中の被検体内部の温度を高精度に計測することにある。 【解決手段】本発明による温熱治療装置は、被検体の内
部に外部からエネルギーを供給することにより被検体の
内部を加温する加温装置１３と、一様な静磁場中に配置
された被検体に高周波磁場及び傾斜磁場を所定の手順に
従って印加しそれにより被検体から発生する磁気共鳴信
号に含まれる緩和時間に関する情報に基づいて、加温さ
れた被検体の内部の温度変化を計測すると共に、緩和時
間の温度依存性を磁気共鳴信号に含まれる化学シフト情
報から校正する計算機システム１０とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、腫瘍等の温熱治療
を行う際の加温領域の監視を行うために、磁気共鳴現象
を利用して被検体内部の温度変化を取得し、これを表示
する磁気共鳴装置及び温熱治療装置に関する。
を行う際の加温領域の監視を行うために、磁気共鳴現象
を利用して被検体内部の温度変化を取得し、これを表示
する磁気共鳴装置及び温熱治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】患者のｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｌｉｆｅ
（ＱＯＬ）を向上させるために、低侵襲な治療手技が求
められている。近年、前立腺肥大症や癌等の治療に、レ
ーザーや集束超音波を用いて、体内の腫瘍を熱変性壊死
させる温熱療法が臨床的あるいは研究的に行われてい
る。これらの方法による治療を効果的に行うためには、
加熱温度及び時間の最適化が重要で、このため加温領域
の温度変化を計測するために種々の温度計測法が試みら
れている。
（ＱＯＬ）を向上させるために、低侵襲な治療手技が求
められている。近年、前立腺肥大症や癌等の治療に、レ
ーザーや集束超音波を用いて、体内の腫瘍を熱変性壊死
させる温熱療法が臨床的あるいは研究的に行われてい
る。これらの方法による治療を効果的に行うためには、
加熱温度及び時間の最適化が重要で、このため加温領域
の温度変化を計測するために種々の温度計測法が試みら
れている。
【０００３】その一つに、磁気共鳴信号の緩和時間が温
度依存性を有する性質を利用して、縦緩和時間強調画像
として収集された画像強度の変化から温度変化を推定す
る方法が試みられている（Ｈ．Ｅ．Ｃｌｉｎｅ．ｅｔ．
ａｌ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．３１，６２８−
６３６（１９９４）参照）。しかし、縦緩和時間の温度
依存性は、組織によって大きく異なるため、正確な温度
変化を算出することができない問題点が指摘されてい
る。
度依存性を有する性質を利用して、縦緩和時間強調画像
として収集された画像強度の変化から温度変化を推定す
る方法が試みられている（Ｈ．Ｅ．Ｃｌｉｎｅ．ｅｔ．
ａｌ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．３１，６２８−
６３６（１９９４）参照）。しかし、縦緩和時間の温度
依存性は、組織によって大きく異なるため、正確な温度
変化を算出することができない問題点が指摘されてい
る。
【０００４】一方、磁気共鳴信号の化学シフトの温度依
存性を利用して高速且つ高精度に温度変化を画像化する
方法が提案されている（Ｙ．Ｉｓｈｉｈａｒａ．ｅｔ．
ａｌ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．３４，８１４−
８２３（１９９５）参照）。この方法では、化学シフト
の温度依存性が組織によってほぼ一定である性質を利用
しているため、組織の違いによる温度計測誤差を抑制で
きる可能性がある反面、被検体の動きによって計測誤差
が生じやすい問題点があった。
存性を利用して高速且つ高精度に温度変化を画像化する
方法が提案されている（Ｙ．Ｉｓｈｉｈａｒａ．ｅｔ．
ａｌ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．３４，８１４−
８２３（１９９５）参照）。この方法では、化学シフト
の温度依存性が組織によってほぼ一定である性質を利用
しているため、組織の違いによる温度計測誤差を抑制で
きる可能性がある反面、被検体の動きによって計測誤差
が生じやすい問題点があった。
【０００５】このように、組織加温による治療効果を向
上させるには、加温期間中の温度変化を監視することが
重要となるが、数分〜数十分の治療期間中に被検体内部
の温度を非侵襲、かつ、高精度に計測する有効な方法が
無かった。
上させるには、加温期間中の温度変化を監視することが
重要となるが、数分〜数十分の治療期間中に被検体内部
の温度を非侵襲、かつ、高精度に計測する有効な方法が
無かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、温熱
治療法における加温期間中の被検体内部の温度を高精度
に計測することにある。
治療法における加温期間中の被検体内部の温度を高精度
に計測することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、一様な
静磁場中に配置された前記被検体に、高周波磁場および
傾斜磁場を所定の手順に従って印加すると共に、それに
より前記被検体から発生する磁気共鳴信号を収集する磁
気共鳴装置において、前記磁気共鳴信号に含まれる緩和
時間に関する情報に基づいて前記被検体内の温度変化を
計測する手段と、前記緩和時間の温度依存性を、前記磁
気共鳴信号に含まれる化学シフト情報から校正する手段
とを具備したことを特徴とする。
静磁場中に配置された前記被検体に、高周波磁場および
傾斜磁場を所定の手順に従って印加すると共に、それに
より前記被検体から発生する磁気共鳴信号を収集する磁
気共鳴装置において、前記磁気共鳴信号に含まれる緩和
時間に関する情報に基づいて前記被検体内の温度変化を
計測する手段と、前記緩和時間の温度依存性を、前記磁
気共鳴信号に含まれる化学シフト情報から校正する手段
とを具備したことを特徴とする。
【０００８】（２）本発明による温熱治療装置は、被検
体の内部に外部からエネルギーを供給することにより前
記被検体の内部を加温する加温手段と、一様な静磁場中
に配置された前記被検体に、高周波磁場および傾斜磁場
を所定の手順に従って印加すると共に、それにより前記
被検体から発生する磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴手
段と、前記磁気共鳴信号に含まれる緩和時間に関する情
報に基づいて、前記加温された被検体の内部の温度変化
を計測する手段と、前記緩和時間の温度依存性を、前記
磁気共鳴信号に含まれる化学シフト情報から校正する校
正手段とを具備したことを特徴とする。
体の内部に外部からエネルギーを供給することにより前
記被検体の内部を加温する加温手段と、一様な静磁場中
に配置された前記被検体に、高周波磁場および傾斜磁場
を所定の手順に従って印加すると共に、それにより前記
被検体から発生する磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴手
段と、前記磁気共鳴信号に含まれる緩和時間に関する情
報に基づいて、前記加温された被検体の内部の温度変化
を計測する手段と、前記緩和時間の温度依存性を、前記
磁気共鳴信号に含まれる化学シフト情報から校正する校
正手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】（３）本発明は、（２）の温熱治療装置に
おいて、前記緩和時間の温度依存性の校正は、前記温度
変化の計測開始前に行われることを特徴とする。
おいて、前記緩和時間の温度依存性の校正は、前記温度
変化の計測開始前に行われることを特徴とする。
【００１０】（４）本発明は、（２）の温熱治療装置に
おいて、前記加温手段による加温動作と関連をもって前
記磁気共鳴手段による高周波磁場および傾斜磁場の印加
が行われるように、前記加温手段と前記磁気共鳴手段と
を統括的に制御する制御手段をさらに備えたことを特徴
とする。
おいて、前記加温手段による加温動作と関連をもって前
記磁気共鳴手段による高周波磁場および傾斜磁場の印加
が行われるように、前記加温手段と前記磁気共鳴手段と
を統括的に制御する制御手段をさらに備えたことを特徴
とする。
【００１１】（５）本発明は、（２）の温熱治療装置に
おいて、前記校正手段は、前記緩和時間の温度依存性
と、前記化学シフト情報との相関関数を算出する手段
と、前記相関係数が所定の閾値を超過するか否か判定す
る手段とを有することを特徴とする。
おいて、前記校正手段は、前記緩和時間の温度依存性
と、前記化学シフト情報との相関関数を算出する手段
と、前記相関係数が所定の閾値を超過するか否か判定す
る手段とを有することを特徴とする。
【００１２】（６）本発明は、（５）の温熱治療装置に
おいて、前記相関係数が閾値を超過していないとき、前
記加熱手段を制御して前記温度変化を加速させる制御手
段をさらに備えたことを特徴とする。
おいて、前記相関係数が閾値を超過していないとき、前
記加熱手段を制御して前記温度変化を加速させる制御手
段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】（７）本発明は、（２）の温熱治療装置に
おいて、前記校正手段は、複数の領域に対して個別に前
記緩和時間の温度依存性を校正することを特徴とする。
おいて、前記校正手段は、複数の領域に対して個別に前
記緩和時間の温度依存性を校正することを特徴とする。
【００１４】（８）本発明は、（２）の温熱治療装置に
おいて、前記緩和時間の温度依存性の校正は、前記加温
中に行われることを特徴とする。
おいて、前記緩和時間の温度依存性の校正は、前記加温
中に行われることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る温熱療法装置及び磁気共鳴装置を好ましい実施形態に
より詳細に説明する。図１は、本実施形態による温熱療
法装置の構成をブロック図により示している。静磁場磁
石１は、撮影領域内に静磁場を発生する。静磁場磁石１
の内側には、シムコイル２、傾斜磁場コイル３、高周波
プローブ４が配置されている。シムコイル２は、シムコ
イル電源５により駆動され、静磁場の不均一性を補正す
るための磁場を発生する。なお、ここでは便宜上、静磁
場の方向に一致する座標軸をｚ軸と定義する。
る温熱療法装置及び磁気共鳴装置を好ましい実施形態に
より詳細に説明する。図１は、本実施形態による温熱療
法装置の構成をブロック図により示している。静磁場磁
石１は、撮影領域内に静磁場を発生する。静磁場磁石１
の内側には、シムコイル２、傾斜磁場コイル３、高周波
プローブ４が配置されている。シムコイル２は、シムコ
イル電源５により駆動され、静磁場の不均一性を補正す
るための磁場を発生する。なお、ここでは便宜上、静磁
場の方向に一致する座標軸をｚ軸と定義する。
【００１６】傾斜磁場コイル３は、傾斜磁場電源６によ
り駆動され、静磁場と直交する３軸（ｘ，ｙ，ｚ）の線
形傾斜磁場を発生する。この傾斜磁場コイル３の内側に
設けられた高周波プローブ４は、高周波コイルと、この
高周波コイルの共振周波数を同調するためのチューニン
グ・マッチング部分とからなり、対象核種、ここではプ
ロトンの共鳴周波数で同調を取ることができるようにな
っている。この高周波プローブ４は、デュプレクサによ
って送信時には送信部７に接続され、受信時には受信部
８に接続される。
り駆動され、静磁場と直交する３軸（ｘ，ｙ，ｚ）の線
形傾斜磁場を発生する。この傾斜磁場コイル３の内側に
設けられた高周波プローブ４は、高周波コイルと、この
高周波コイルの共振周波数を同調するためのチューニン
グ・マッチング部分とからなり、対象核種、ここではプ
ロトンの共鳴周波数で同調を取ることができるようにな
っている。この高周波プローブ４は、デュプレクサによ
って送信時には送信部７に接続され、受信時には受信部
８に接続される。
【００１７】送信部７は、高周波の電流パルスを高周波
プローブ４に供給する。これにより高周波プローブ４の
高周波コイルから対象核種の共鳴周波数に応じた周波数
の高周波磁場（回転磁場）が発生する。受信部８は、被
検体のプロトンスピンから生じる磁気共鳴信号を高周波
プローブ４の高周波コイルを介して受信し、これを増幅
し、検波する。なお、高周波プローブ４は、図１では送
受信兼用であるが、送信専用プローブと、受信専用プロ
ーブに分離しても良い。
プローブ４に供給する。これにより高周波プローブ４の
高周波コイルから対象核種の共鳴周波数に応じた周波数
の高周波磁場（回転磁場）が発生する。受信部８は、被
検体のプロトンスピンから生じる磁気共鳴信号を高周波
プローブ４の高周波コイルを介して受信し、これを増幅
し、検波する。なお、高周波プローブ４は、図１では送
受信兼用であるが、送信専用プローブと、受信専用プロ
ーブに分離しても良い。
【００１８】データ収集部９は、受信部８で受信された
磁気共鳴信号をディジタル信号に変換し、一時記憶し、
収集単位毎、あるいは、一度にまとめて計算機システム
１０に転送する。
磁気共鳴信号をディジタル信号に変換し、一時記憶し、
収集単位毎、あるいは、一度にまとめて計算機システム
１０に転送する。
【００１９】計算機システム１０は、システム全体の制
御中枢機能の他に、磁気共鳴信号に基づいて被検体内の
ＭＲ画像を生成する機能と、磁気共鳴信号に基づいて計
測された緩和時間の温度依存性を、化学シフトの温度依
存性から校正する機能と、温度変化を算出する機能と、
算出結果から表示データを生成し、ディスプレイ１４に
出力する機能とを備えている。
御中枢機能の他に、磁気共鳴信号に基づいて被検体内の
ＭＲ画像を生成する機能と、磁気共鳴信号に基づいて計
測された緩和時間の温度依存性を、化学シフトの温度依
存性から校正する機能と、温度変化を算出する機能と、
算出結果から表示データを生成し、ディスプレイ１４に
出力する機能とを備えている。
【００２０】シーケンス制御部１２は、データ収集を行
うためのパルスシーケンスを実行するために、シムコイ
ル電源５、傾斜磁場コイル電源６、送信部７、受信部
８、および、データ収集部９を制御する。また、シーケ
ンス制御部１２は、計算機システム１０によって制御さ
れる。また、計算機システム１０はコンソール１１から
入力されたユーザ指令に従って制御動作を行う。
うためのパルスシーケンスを実行するために、シムコイ
ル電源５、傾斜磁場コイル電源６、送信部７、受信部
８、および、データ収集部９を制御する。また、シーケ
ンス制御部１２は、計算機システム１０によって制御さ
れる。また、計算機システム１０はコンソール１１から
入力されたユーザ指令に従って制御動作を行う。
【００２１】加温装置１３は、レーザ発生器や超音波発
生器等の患者内部に外部からエネルギーを供給する手段
を備えている。加温装置１３による加温動作は、シーケ
ンス制御部１２によって磁気共鳴信号を発生させるため
の高周波磁場及び傾斜磁場の発生動作と関連付けて一元
的に制御される。
生器等の患者内部に外部からエネルギーを供給する手段
を備えている。加温装置１３による加温動作は、シーケ
ンス制御部１２によって磁気共鳴信号を発生させるため
の高周波磁場及び傾斜磁場の発生動作と関連付けて一元
的に制御される。
【００２２】図２は、本実施形態による緩和時間の温度
依存性を化学シフトの温度依存性から校正する動作の手
順を示している。先ず手順（Ｏ）によって、校正を行う
ための温度変化を与える必要があるが、この与え方に関
しては後述する。
依存性を化学シフトの温度依存性から校正する動作の手
順を示している。先ず手順（Ｏ）によって、校正を行う
ための温度変化を与える必要があるが、この与え方に関
しては後述する。
【００２３】手順（ａ）で加温装置１３による被検体内
部の加温が開始され、これと同期して、手順（ｂ）で、
高周波磁場および傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに
従って印加すると共に、それにより被検体から発生する
磁気共鳴信号が収集され、この磁気共鳴信号に基づい
て、与えられた温度変化に対して緩和時間の温度依存性
を計測するための緩和時間強調画像データが生成され
る。ここでは、縦緩和時間Ｔ1 の温度依存性を計測する
例を示すが、横緩和時間による温度計測法も原理的には
同様の手順によって行うことが可能である。
部の加温が開始され、これと同期して、手順（ｂ）で、
高周波磁場および傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに
従って印加すると共に、それにより被検体から発生する
磁気共鳴信号が収集され、この磁気共鳴信号に基づい
て、与えられた温度変化に対して緩和時間の温度依存性
を計測するための緩和時間強調画像データが生成され
る。ここでは、縦緩和時間Ｔ1 の温度依存性を計測する
例を示すが、横緩和時間による温度計測法も原理的には
同様の手順によって行うことが可能である。
【００２４】Ｔ1 は、次式で表される温度依存性を示
す。
す。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで、ω0 は磁化の回転角周波数、ηは
粘性係数、τc は分子運動速度をプロトンの位置の相関
係数で表した時定数である。
粘性係数、τc は分子運動速度をプロトンの位置の相関
係数で表した時定数である。
【００２７】このようなＴ1 温度依存性を計測するに
は、図３に示したように、フリップ角θの飽和パルス、
又は１８０゜の反転パルスの印加からデータ収集の中心
までの時間ＴＩを異ならせたパルスシーケンスを複数回
実行する方法（飽和回復法、反転回復法）が典型的に挙
げられるが、これらの方法では、長時間の計測を要す
る。
は、図３に示したように、フリップ角θの飽和パルス、
又は１８０゜の反転パルスの印加からデータ収集の中心
までの時間ＴＩを異ならせたパルスシーケンスを複数回
実行する方法（飽和回復法、反転回復法）が典型的に挙
げられるが、これらの方法では、長時間の計測を要す
る。
【００２８】そこで、図４に示したフィールドエコー
（Ｆｉｅｌｄ ｅｃｈｏ）タイプのパルスシーケンスで
Ｔ1 強調画像を取得する。すると、計測される信号強度
は、１次近似式として次式で表される。
（Ｆｉｅｌｄ ｅｃｈｏ）タイプのパルスシーケンスで
Ｔ1 強調画像を取得する。すると、計測される信号強度
は、１次近似式として次式で表される。
【００２９】
【数２】
【００３０】ここでαは、Ｔ1 の温度依存性を示す。
【００３１】したがって、このようなパルスシーケンス
を用いて取得された画像は、温度変化に概ね比例した画
像強度の変化を呈することから、温度変化が与えられて
いない場合の初期データ（手順（ｏ）にて収集）を基準
とした画像強度変化率Ｓを手順（ｃ）にて次の（３）式
に従って算出する。
を用いて取得された画像は、温度変化に概ね比例した画
像強度の変化を呈することから、温度変化が与えられて
いない場合の初期データ（手順（ｏ）にて収集）を基準
とした画像強度変化率Ｓを手順（ｃ）にて次の（３）式
に従って算出する。
【００３２】
【数３】
【００３３】しかし、（１）式からもわかるように、Ｔ
1 の温度依存性には、大きな組織依存性があるため、
（３）式によって算出された画像強度の温度依存性（以
下、温度感受性と記す）にも大きな組織依存性を有す
る。また、図４に示されたパルスシーケンスで得られた
画像強度には、Ｔ1 の影響の他、ρ（水の密度）、Ｔ2
（横緩和時間）、Ｄ（自己拡散係数）の影響が反映され
るため、Ｔ1 強調画像の温度感受性はパルスシーケンス
のパラメータ（繰り返し時間ＴＲ／エコー時間ＴＥ／フ
リップ角）によって大きく異なることが予想される。
1 の温度依存性には、大きな組織依存性があるため、
（３）式によって算出された画像強度の温度依存性（以
下、温度感受性と記す）にも大きな組織依存性を有す
る。また、図４に示されたパルスシーケンスで得られた
画像強度には、Ｔ1 の影響の他、ρ（水の密度）、Ｔ2
（横緩和時間）、Ｄ（自己拡散係数）の影響が反映され
るため、Ｔ1 強調画像の温度感受性はパルスシーケンス
のパラメータ（繰り返し時間ＴＲ／エコー時間ＴＥ／フ
リップ角）によって大きく異なることが予想される。
【００３４】この影響を抑制するには、使用するパルス
シーケンス毎に各組織のＴ1 温度依存性を予め予測し、
Ｔ1 強調画像の温度感受性を算出しておく必要がある。
しかし、被検体内部組織のＴ1 温度依存性を被検体毎、
治療対象組織毎に計測するには、温度プローブを被検体
内部に刺入して校正する必要があり、また、温度依存性
を計測するのに要する時間が長くなるため、このような
手順で温度感受性を校正することは困難である。
シーケンス毎に各組織のＴ1 温度依存性を予め予測し、
Ｔ1 強調画像の温度感受性を算出しておく必要がある。
しかし、被検体内部組織のＴ1 温度依存性を被検体毎、
治療対象組織毎に計測するには、温度プローブを被検体
内部に刺入して校正する必要があり、また、温度依存性
を計測するのに要する時間が長くなるため、このような
手順で温度感受性を校正することは困難である。
【００３５】このため、水プロトンの化学シフトの温度
依存性を利用した温度計測法からＴ 1 強調画像強度変化
率の温度感受性を校正する。水プロトン化学シフトは、
組織によらずほぼ一定の温度依存性−０．０１ｐｐｍ／
゜Ｃであることが実験的に報告されており、図４に示さ
れたフィールドエコーパルスシーケンスを利用して、温
度変化に伴う位相変化を計測することで高速、かつ、高
精度に温度変化を計測できる。ただし、この方法は縦緩
和Ｔ1 を用いた温度計測法に比べて被検体の動きに敏感
である問題点がある。以下、フィールドエコーパルスシ
ーケンスによって位相画像から温度変化を計測できる原
理を説明する。
依存性を利用した温度計測法からＴ 1 強調画像強度変化
率の温度感受性を校正する。水プロトン化学シフトは、
組織によらずほぼ一定の温度依存性−０．０１ｐｐｍ／
゜Ｃであることが実験的に報告されており、図４に示さ
れたフィールドエコーパルスシーケンスを利用して、温
度変化に伴う位相変化を計測することで高速、かつ、高
精度に温度変化を計測できる。ただし、この方法は縦緩
和Ｔ1 を用いた温度計測法に比べて被検体の動きに敏感
である問題点がある。以下、フィールドエコーパルスシ
ーケンスによって位相画像から温度変化を計測できる原
理を説明する。
【００３６】ある時刻に計測された位相画像θ
beforeと、それ以降に計測されたθafter との差から、
次式に従って両時刻で生じた温度変化の分布ΔＴを算出
できる。
beforeと、それ以降に計測されたθafter との差から、
次式に従って両時刻で生じた温度変化の分布ΔＴを算出
できる。
【００３７】
【数４】
【００３８】このように、化学シフトの温度依存性は組
織に依らないことから、手順（ｄ）（手順（ｏ））によ
って収集された位相画像から、（４）式に従って手順
（ｅ）にて温度変化の分布（単位［゜Ｃ］）を得ること
ができる。
織に依らないことから、手順（ｄ）（手順（ｏ））によ
って収集された位相画像から、（４）式に従って手順
（ｅ）にて温度変化の分布（単位［゜Ｃ］）を得ること
ができる。
【００３９】手順（ｆ）で、この温度変化の分布と、手
順（ｃ）で得られたＴ1 強調画像の画像変化率分布（単
位［％］）とから、計測に用いたパルスシーケンスパラ
メータ（ＴＲ／ＴＥ／フリップ角）で得られるＴ1 強調
画像の温度感受性β（単位［％／゜Ｃ］）が算出でき
る。
順（ｃ）で得られたＴ1 強調画像の画像変化率分布（単
位［％］）とから、計測に用いたパルスシーケンスパラ
メータ（ＴＲ／ＴＥ／フリップ角）で得られるＴ1 強調
画像の温度感受性β（単位［％／゜Ｃ］）が算出でき
る。
【００４０】Ｔ1 強調画像の温度感受性を算出する際
に、図４に示したパルスシーケンスで同一パラメータ
（ＴＲ／ＴＥ／フリップ角）を用いれば、Ｔ1 強調画像
と化学シフトの温度依存性を反映した位相画像を同時刻
に温度感受性データを取得できるため、温度感受性の校
正精度が向上する。しかし、Ｔ1 強調を増強するために
ＴＥを短くする場合には、温度変化に伴う位相変化が小
さくなるため、両画像の収集パラメータを別個に設定す
ることが望ましい。例えば、短いＴＥ（＜１０ｍｓ）を
用いてＴ1 強調画像を取得し、比較的長いＴＥ（〜数１
０ｍｓ）を用いて位相画像（化学シフトによる温度依存
性を反映）を取得する。しかし、この場合には、Ｔ1 強
調画像の取得時刻と、位相画像の取得時刻が異なるた
め、両データの収集間隔に温度変化が生じる場合には、
算出された温度感受性に誤差が含まれる可能性がある。
このような場合には後述するように、校正を行うための
温度変化の与え方に注意を要する。また、Ｔ1 強調画像
を取得するためにフィールドエコータイプ以外のパルス
シーケンスを用いた場合にも、Ｔ1 強調画像の収集時刻
と、位相画像の収集時刻とが異なるため、校正を行うた
めの温度変化の与え方に注意を要する。
に、図４に示したパルスシーケンスで同一パラメータ
（ＴＲ／ＴＥ／フリップ角）を用いれば、Ｔ1 強調画像
と化学シフトの温度依存性を反映した位相画像を同時刻
に温度感受性データを取得できるため、温度感受性の校
正精度が向上する。しかし、Ｔ1 強調を増強するために
ＴＥを短くする場合には、温度変化に伴う位相変化が小
さくなるため、両画像の収集パラメータを別個に設定す
ることが望ましい。例えば、短いＴＥ（＜１０ｍｓ）を
用いてＴ1 強調画像を取得し、比較的長いＴＥ（〜数１
０ｍｓ）を用いて位相画像（化学シフトによる温度依存
性を反映）を取得する。しかし、この場合には、Ｔ1 強
調画像の取得時刻と、位相画像の取得時刻が異なるた
め、両データの収集間隔に温度変化が生じる場合には、
算出された温度感受性に誤差が含まれる可能性がある。
このような場合には後述するように、校正を行うための
温度変化の与え方に注意を要する。また、Ｔ1 強調画像
を取得するためにフィールドエコータイプ以外のパルス
シーケンスを用いた場合にも、Ｔ1 強調画像の収集時刻
と、位相画像の収集時刻とが異なるため、校正を行うた
めの温度変化の与え方に注意を要する。
【００４１】手順（ｆ）で、Ｔ1 強調画像の温度感受性
を算出するには、以下の場合が考えられる。 （１）（画像上の）組織性状が同一であると予想される
場合 画像上の全データを利用することがデータの確度を向上
させるために理想的であるが、校正用として与えられる
温度変化は比較的小さく、かつ、限局した領域となるこ
とが予想されるため、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すよ
うに、加温中心（レーザの場合はレーザプローブ近傍）
の温度変化が生じる領域のみを有効なデータ処理範囲と
して画像上から指定し、その領域内のデータを利用して
温度感受性βを算出することが実用的である。このよう
にして算出された温度感受性βを、実際の温度変化算出
の際に画像データの各点に適用することで、温熱治療中
の温度変化を画像化できる。
を算出するには、以下の場合が考えられる。 （１）（画像上の）組織性状が同一であると予想される
場合 画像上の全データを利用することがデータの確度を向上
させるために理想的であるが、校正用として与えられる
温度変化は比較的小さく、かつ、限局した領域となるこ
とが予想されるため、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すよ
うに、加温中心（レーザの場合はレーザプローブ近傍）
の温度変化が生じる領域のみを有効なデータ処理範囲と
して画像上から指定し、その領域内のデータを利用して
温度感受性βを算出することが実用的である。このよう
にして算出された温度感受性βを、実際の温度変化算出
の際に画像データの各点に適用することで、温熱治療中
の温度変化を画像化できる。
【００４２】（２）（画像上の）組織性状が異なると予
想される場合 温熱治療を行う場合には、同一臓器内でも正常組織、腫
瘍組織で画像強度変化率の温度感受性が異なる可能性が
ある。したがって、画像上の各点の温度感受性を画素
毎、あるいは、組織性状が同じと思われる領域毎に算出
することが望ましい。領域の指定を行う場合には、画像
上から設定できることが望ましく、温熱治療中に取得さ
れる温度変化率画像には、これら各領域に応じた温度感
受性を適用することで温度変化画像を正確に算出可能と
なる。
想される場合 温熱治療を行う場合には、同一臓器内でも正常組織、腫
瘍組織で画像強度変化率の温度感受性が異なる可能性が
ある。したがって、画像上の各点の温度感受性を画素
毎、あるいは、組織性状が同じと思われる領域毎に算出
することが望ましい。領域の指定を行う場合には、画像
上から設定できることが望ましく、温熱治療中に取得さ
れる温度変化率画像には、これら各領域に応じた温度感
受性を適用することで温度変化画像を正確に算出可能と
なる。
【００４３】このようなＴ1 強調画像の温度感受性を、
化学シフトによる温度依存性から校正するために、温熱
治療に先だって温度変化を与える必要がある。温度変化
を与えるには、治療に用いる加熱装置１３を、治療部位
に設定して行うことが最も望ましい。この際、校正時間
を短くするために、短時間に大きな温度変化を与えるこ
とが有効であるが、温度組織に加温ダメージを与えない
ように、治療に用いるパワーに比べて小さなパワーと
し、温度変化を概ね５゜Ｃ以内に抑える必要がある。
化学シフトによる温度依存性から校正するために、温熱
治療に先だって温度変化を与える必要がある。温度変化
を与えるには、治療に用いる加熱装置１３を、治療部位
に設定して行うことが最も望ましい。この際、校正時間
を短くするために、短時間に大きな温度変化を与えるこ
とが有効であるが、温度組織に加温ダメージを与えない
ように、治療に用いるパワーに比べて小さなパワーと
し、温度変化を概ね５゜Ｃ以内に抑える必要がある。
【００４４】加温装置１３を用いて温度変化を与えるタ
イミングを図６、図７、図８に示す。原理的には、図６
（ａ）に示すように、加温装置１３を駆動する前にＴ1
強調画像と、位相画像を収集し、手順（ｏ）〜手順
（ｆ）で温度感受性を算出することができる。ここで、
図６（ａ）は、Ｔ1 強調画像を収集するパルスシーケン
スと、化学シフトの温度依存性を反映した位相画像デー
タを収集するパルスシーケンスとが同一のパルスシーケ
ンスパラメータを使用する場合のタイミングを示してい
るが、パラメータが異なる図６（ｃ）のような場合に
は、温度変化の時間変化をＴ1 強調画像のデータ収集時
刻と、位相画像データの収集時刻との間隔に比べて小さ
くする必要がある。
イミングを図６、図７、図８に示す。原理的には、図６
（ａ）に示すように、加温装置１３を駆動する前にＴ1
強調画像と、位相画像を収集し、手順（ｏ）〜手順
（ｆ）で温度感受性を算出することができる。ここで、
図６（ａ）は、Ｔ1 強調画像を収集するパルスシーケン
スと、化学シフトの温度依存性を反映した位相画像デー
タを収集するパルスシーケンスとが同一のパルスシーケ
ンスパラメータを使用する場合のタイミングを示してい
るが、パラメータが異なる図６（ｃ）のような場合に
は、温度変化の時間変化をＴ1 強調画像のデータ収集時
刻と、位相画像データの収集時刻との間隔に比べて小さ
くする必要がある。
【００４５】このようにして得られたＴ1 強調画像の画
像強度変化率と、位相画像から算出された温度分布との
相関係数を算出し、相関係数が予め設定された値Ｒt よ
りも小さい場合には、図６（ｂ）に示すように、計測点
数を増加させる。あるいは、温度変化の大きさを大きく
する（加温パワーを増加させる、計測時間を伸張する）
ことによって相関係数がＲt より大きくなることを手順
（ｇ）、手順（ｈ）、手順（ｉ）にて確認する。
像強度変化率と、位相画像から算出された温度分布との
相関係数を算出し、相関係数が予め設定された値Ｒt よ
りも小さい場合には、図６（ｂ）に示すように、計測点
数を増加させる。あるいは、温度変化の大きさを大きく
する（加温パワーを増加させる、計測時間を伸張する）
ことによって相関係数がＲt より大きくなることを手順
（ｇ）、手順（ｈ）、手順（ｉ）にて確認する。
【００４６】また、温度感受性を算出するタイミングと
して、図７（ａ）のように加温した後の冷却過程時にデ
ータ収集を行うことも考えられる。また、初期データも
加温中に計測する（図７（ｂ）、図７（ｃ））ことも考
えられるが、温度変化が急激な場合で、かつ、計測時間
がこの変化に比べて長い場合には、正確な温度感受性を
得ることができないことも考えられるので、加温パワ
ー、計測時間を調整する必要がある。
して、図７（ａ）のように加温した後の冷却過程時にデ
ータ収集を行うことも考えられる。また、初期データも
加温中に計測する（図７（ｂ）、図７（ｃ））ことも考
えられるが、温度変化が急激な場合で、かつ、計測時間
がこの変化に比べて長い場合には、正確な温度感受性を
得ることができないことも考えられるので、加温パワ
ー、計測時間を調整する必要がある。
【００４７】さらに、与える温度変化によって、組織に
加温ダメージを与えないことを確認する目的から、図８
に示すように、位相画像を連続的に収集し、その期間に
適宜Ｔ1 強調画像を取得するタイミングも考えられる。
加温ダメージを与えないことを確認する目的から、図８
に示すように、位相画像を連続的に収集し、その期間に
適宜Ｔ1 強調画像を取得するタイミングも考えられる。
【００４８】一方、温度感受性の校正を正確に行うため
にはＴ1 強調画像で取得する画像サイズ（面内分解能、
スライス厚）を位相画像と同一にすることが望まれる。
このようにすることで、温度感受性を校正する際に、ボ
クセル内の加温分布が生じた場合でも、両パルスシーケ
ンスの画像サイズが同一であれば温度感受性の推定誤差
を抑制できるためである。
にはＴ1 強調画像で取得する画像サイズ（面内分解能、
スライス厚）を位相画像と同一にすることが望まれる。
このようにすることで、温度感受性を校正する際に、ボ
クセル内の加温分布が生じた場合でも、両パルスシーケ
ンスの画像サイズが同一であれば温度感受性の推定誤差
を抑制できるためである。
【００４９】以上の手順によって得られたＴ1 強調画像
の温度感受性によって、温熱治療中に得られるＴ1 強調
画像から温度変化を正確に算出でき、手順（ｊ）にて実
際の温熱治療が行われる。
の温度感受性によって、温熱治療中に得られるＴ1 強調
画像から温度変化を正確に算出でき、手順（ｊ）にて実
際の温熱治療が行われる。
【００５０】この際、組織の変性等によってＴ1 強調画
像の温度感受性が変化してしまう可能性があるが、この
場合には、図２の手順（ｋ）を経て位相画像を適宜取得
し、温度感受性を算出し直し、温度感受性を時間的に更
新することが有効となる。
像の温度感受性が変化してしまう可能性があるが、この
場合には、図２の手順（ｋ）を経て位相画像を適宜取得
し、温度感受性を算出し直し、温度感受性を時間的に更
新することが有効となる。
【００５１】以上のように本実施形態によれば、水プロ
トン化学シフトの温度依存性を用いて温度変化に伴うＴ
1 強調画像の画像強度変化率を校正することで、温熱治
療中における温度変化を正確に検出することができ、腫
瘍等の治療を効果的に行うことができる。本発明は上述
した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能であ
る。
トン化学シフトの温度依存性を用いて温度変化に伴うＴ
1 強調画像の画像強度変化率を校正することで、温熱治
療中における温度変化を正確に検出することができ、腫
瘍等の治療を効果的に行うことができる。本発明は上述
した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能であ
る。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、緩和時間の温度依存性
を組織毎に校正できるため、温度変化を正確に計測する
ことができる。
を組織毎に校正できるため、温度変化を正確に計測する
ことができる。
【図１】本実施形態に係る温熱治療装置の構成を示す
図。
図。
【図２】本実施形態において、温熱治療の手順を示す
図。
図。
【図３】本実施形態において、Ｔ1 の温度依存性を計測
するためのパルスシーケンスの一例を示す図。
するためのパルスシーケンスの一例を示す図。
【図４】本実施形態において、Ｔ1 強調画像の画像強度
変化率の温度感受性を校正するために用いられるパルス
シーケンスの一例を示す図。
変化率の温度感受性を校正するために用いられるパルス
シーケンスの一例を示す図。
【図５】本実施形態において、温度校正を行うために使
用するデータ領域を示す図。
用するデータ領域を示す図。
【図６】本実施形態において、温度校正を行うための温
度変化の与え方を示す図。
度変化の与え方を示す図。
【図７】本実施形態において、温度校正を行うための温
度変化の他の与え方を示す図。
度変化の他の与え方を示す図。
【図８】本実施形態において、温度校正を行うための温
度変化のさらに他の与え方を示す図。
度変化のさらに他の与え方を示す図。
１…静磁場磁石、 ２…シムコイル、 ３…傾斜磁場コイル、 ４…高周波プローブ（ＲＦコイル）、 ５…傾斜磁場コイル電源、 ６…シムコイル電源、 ７…送信部、 ８…受信部、 ９…データ収集部、 １０…計算機システム、 １１…コンソール、 １２…シーケンス制御部、 １３…加温装置、 １４…ディスプレイ。
Claims (8)
- 【請求項１】 一様な静磁場中に配置された前記被検体
に、高周波磁場および傾斜磁場を所定の手順に従って印
加すると共に、それにより前記被検体から発生する磁気
共鳴信号を収集する磁気共鳴装置において、 前記磁気共鳴信号に含まれる緩和時間に関する情報に基
づいて前記被検体内の温度変化を計測する手段と、 前記緩和時間の温度依存性を、前記磁気共鳴信号に含ま
れる化学シフト情報から校正する手段とを具備したこと
を特徴とする磁気共鳴装置。 - 【請求項２】 被検体の内部に外部からエネルギーを供
給することにより前記被検体の内部を加温する加温手段
と、 一様な静磁場中に配置された前記被検体に、高周波磁場
および傾斜磁場を所定の手順に従って印加すると共に、
それにより前記被検体から発生する磁気共鳴信号を収集
する磁気共鳴手段と、 前記磁気共鳴信号に含まれる緩和時間に関する情報に基
づいて、前記加温された被検体の内部の温度変化を計測
する手段と、 前記緩和時間の温度依存性を、前記磁気共鳴信号に含ま
れる化学シフト情報から校正する校正手段とを具備した
ことを特徴とする温熱治療装置。 - 【請求項３】 前記緩和時間の温度依存性の校正は、前
記温度変化の計測開始前に行われることを特徴とする請
求項２記載の温熱治療装置。 - 【請求項４】 前記加温手段による加温動作と関連をも
って前記磁気共鳴手段による高周波磁場および傾斜磁場
の印加が行われるように、前記加温手段と前記磁気共鳴
手段とを統括的に制御する制御手段をさらに備えたこと
をことを特徴とする請求項２記載の温熱治療装置。 - 【請求項５】 前記校正手段は、前記緩和時間の温度依
存性と、前記化学シフト情報との相関関数を算出する手
段と、前記相関係数が所定の閾値を超過するか否か判定
する手段とを有することを特徴とする請求項２記載の温
熱治療装置。 - 【請求項６】 前記相関係数が閾値を超過していないと
き、前記加熱手段を制御して前記温度変化を加速させる
制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載
の温熱治療装置。 - 【請求項７】 前記校正手段は、複数の領域に対して個
別に前記緩和時間の温度依存性を校正することを特徴と
する請求項２記載の温熱治療装置。 - 【請求項８】 前記緩和時間の温度依存性の校正は、前
記加温中に行われることを特徴とする請求項２記載の温
熱治療装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000049584A JP4574781B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 磁気共鳴装置及び温熱治療装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000049584A JP4574781B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 磁気共鳴装置及び温熱治療装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001231762A true JP2001231762A (ja) | 2001-08-28 |
| JP4574781B2 JP4574781B2 (ja) | 2010-11-04 |
Family
ID=18571499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000049584A Expired - Lifetime JP4574781B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 磁気共鳴装置及び温熱治療装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4574781B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005046588A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-24 | Foundation For Biomedical Research & Innovation | 磁気共鳴断層画像法による自己参照型・体動追従型の非侵襲体内温度分布計測方法及びその装置 |
| JP2005304558A (ja) * | 2004-04-16 | 2005-11-04 | Toshiba Corp | 磁気共鳴映像診断システム |
| US8598879B2 (en) | 2010-05-14 | 2013-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance diagnostic apparatus |
| CN104125802A (zh) * | 2012-03-05 | 2014-10-29 | 皇家飞利浦有限公司 | 使用冷却周期期间采集的磁共振数据对处置计划的修改 |
| JP2015513984A (ja) * | 2012-04-12 | 2015-05-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 電子焦点区域よりも大きい標的区域を加熱するための高密度焦点式超音波 |
| CN108245158A (zh) * | 2016-12-29 | 2018-07-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种磁共振温度测量方法及装置 |
| CN110464454A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-19 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 磁共振引导的激光热疗系统 |
Citations (4)
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| JPH11318856A (ja) * | 1998-05-10 | 1999-11-24 | Shingo Nanba | Ｍｒｉ装置 |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000049584A patent/JP4574781B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP4639045B2 (ja) * | 2003-07-11 | 2011-02-23 | 財団法人先端医療振興財団 | 磁気共鳴断層画像法による自己参照型・体動追従型の非侵襲体内温度分布計測方法及びその装置 |
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| JP4564276B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2010-10-20 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴映像診断システム |
| US8598879B2 (en) | 2010-05-14 | 2013-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance diagnostic apparatus |
| JP2015510784A (ja) * | 2012-03-05 | 2015-04-13 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 冷却期間中に取得された磁気共鳴データを用いた処置計画の修正 |
| CN104125802A (zh) * | 2012-03-05 | 2014-10-29 | 皇家飞利浦有限公司 | 使用冷却周期期间采集的磁共振数据对处置计划的修改 |
| US9538956B2 (en) | 2012-03-05 | 2017-01-10 | Koninklijke Philips N.V. | Modification of a treatment plan using magnetic resonance data acquired during a cooling period |
| JP2015513984A (ja) * | 2012-04-12 | 2015-05-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 電子焦点区域よりも大きい標的区域を加熱するための高密度焦点式超音波 |
| US11116405B2 (en) | 2012-04-12 | 2021-09-14 | Profound Medical Inc. | High-intensity focused ultrasound for heating a target zone larger than the electronic focusing zone |
| CN108245158A (zh) * | 2016-12-29 | 2018-07-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种磁共振温度测量方法及装置 |
| CN108245158B (zh) * | 2016-12-29 | 2021-05-11 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种磁共振温度测量方法及装置 |
| CN110464454A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-19 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 磁共振引导的激光热疗系统 |
| CN110464454B (zh) * | 2019-07-12 | 2021-04-20 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 磁共振引导的激光热疗系统 |
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