JP2006068102A - Ultrasonic treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被検体に対して集束強力超音波を照射することによって治療を行う超音波治療装置に関する。特に、陽電子放出型CT装置又は単光子放出型CT装置と呼ばれる、被検体の機能画像の生成が可能な核医学診断装置と、X線CT装置、MRI装置、又は超音波診断装置と呼ばれる、被検体の形態画像の生成が可能な撮像装置とを備えた超音波治療装置に関する。 The present invention relates to an ultrasound treatment apparatus that performs treatment by irradiating a subject with focused intense ultrasound. In particular, a nuclear medicine diagnostic apparatus capable of generating a functional image of a subject, called a positron emission CT apparatus or a single photon emission CT apparatus, and an object called an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, or an ultrasonic diagnostic apparatus. The present invention relates to an ultrasonic therapy apparatus including an imaging apparatus capable of generating a morphological image of a specimen.
一般に、臨床診断には形態的診断と機能的診断とがある。臨床診断において重要なことは、疾病によってその組織や臓器が正常に機能しているか否かである。多くの疾病では、機能の異常が進行していくと組織の解剖学的な形態変化が生じる。X線診断装置やX線CT装置はこの形態的診断の機器である。 Generally, clinical diagnosis includes morphological diagnosis and functional diagnosis. What is important in clinical diagnosis is whether or not the tissue or organ functions normally due to a disease. In many diseases, anatomical morphological changes in tissues occur as functional abnormalities progress. An X-ray diagnostic apparatus and an X-ray CT apparatus are devices for this morphological diagnosis.
これに対して、放射性同位体(以下、RIと省略する)、又はその標識化合物が生体内の特定の組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用し、そのRIから放射されるγ線を体外から測定し、RIの線量分布を画像化して診断する方法があり、核医学診断法と呼ばれている。 On the other hand, a radioisotope (hereinafter abbreviated as RI) or its labeled compound is used to selectively take in specific tissues or organs in the living body, and γ rays emitted from the RI are There is a method of measuring from outside the body and imaging the RI dose distribution to make a diagnosis, which is called a nuclear medicine diagnostic method.
核医学診断法は、特定の組織や臓器に標識物質が集積されるという原理そのものが、組織や臓器の生理学的な機能及び生化学的物質代謝機能と結び付いているため、形態学的診断のみならず、病変の初期段階の機能診断が可能である。この核医学診断装置には、陽電子放出型CT装置(Positron Emission Computed Tomograpy:以下、PET装置と称する)、又は、単光子放出型CT装置(Single Photon Emission Computed Tomograpy:以下、SPECT装置と称する)がある。 In the nuclear medicine diagnostic method, the principle itself that the labeled substance is accumulated in a specific tissue or organ is linked to the physiological function of the tissue or organ and the biochemical substance metabolism function. In addition, functional diagnosis at an early stage of the lesion is possible. As this nuclear medicine diagnostic apparatus, a positron emission computed tomography (hereinafter referred to as a PET apparatus) or a single photon emission computed tomography (hereinafter referred to as a SPECT apparatus). is there.
X線CT装置、PET装置、及びSPECT装置等の放射線を利用した装置は、人体から放出された放射線の積分値(飛翔方向)の物理量を計測し、その積分値を逆投影することにより人体内の各ボクセルの物理量を計算し、画像化するものである。 An apparatus using radiation, such as an X-ray CT apparatus, a PET apparatus, and a SPECT apparatus, measures a physical quantity of an integral value (flight direction) of radiation emitted from the human body, and backprojects the integral value to the human body. The physical quantity of each voxel is calculated and imaged.
X線CT装置は、被検体を通過したX線強度を測定し、X線ビームの体内通過率から被検体の形態情報を画像化する装置である。X線源からX線ビームを被検体に照射し、体内を通過したX線強度を被検体の反対側に配置したX線検出器により測定し、被検体の積分吸収係数を算出する。X線源及びX線検出器を、被検体の周囲を旋回させて透過したX線ビームを測定し、体内における積分級数係数の分布を求める。この積分吸収係数からフィルタードバックプロジェクション法(Filtered Back Projection Method)等を用いて各ボクセルの吸収係数を求め、その値をCT値に変換する。 An X-ray CT apparatus is an apparatus that measures the intensity of X-rays that have passed through a subject, and images morphological information of the subject from the penetration rate of the X-ray beam in the body. The subject is irradiated with an X-ray beam from an X-ray source, the X-ray intensity that has passed through the body is measured by an X-ray detector disposed on the opposite side of the subject, and the integral absorption coefficient of the subject is calculated. An X-ray source and an X-ray detector are swung around the subject to measure the transmitted X-ray beam, and the integral series coefficient distribution in the body is obtained. From this integrated absorption coefficient, the absorption coefficient of each voxel is obtained using a filtered back projection method (Filtered Back Projection Method) or the like, and the value is converted into a CT value.
PET装置は、陽電子放出核種(15O、13N、11C、18F等)、及び体内の特定の細胞に集まる性質を有する物質を含む放射性薬剤を被検体に投与し、その分布を計測して画像化する装置である。放射性薬剤には、フルオロデオキシグルコース(2−[F−18]fluoro−2−deoxy−D−glucose、18FDG)等があり、これは糖代謝により腫瘍組織に高集積することを利用し、腫瘍部位の特定に使用される。体内に取り込まれた放射線核種が崩壊し、ポジトロン(β+)を放出する。放出したポジトロンは電子と結合し、消滅する際に511keVのエネルギーを持つ一対の消滅γ線(ポジトロン消滅線)を放出する。このγ線対は、互いにほぼ正反対の方向(180°±0.6°)に放射されるので、この一対の消滅γ線を放射線検出器で検知すれば、どの2つの放射線検出器の間でポジトロンが放出されたかがわかる。このように、被検体の周りを取り囲むように配置した放射線検出器で消滅γ線対を同時検出し、その放射方向データを蓄積して投影データを得ることができる。例えば、18FDGは糖代謝の激しい癌細胞に集まるため、PET装置により癌病巣を発見することができる。同時計測された検出器の位置関係とその信号強度情報とから放射位置(放射線核種の集積位置)を同定し、画像化することが可能となる。 PET apparatus, positron emission (15 O, 13 N, 11 C, 18 F , etc.), and a radioactive agent comprising a material having a gathering property to specific cells in the body is administered to a subject, and measuring the distribution This is a device for imaging. Radiopharmaceuticals include fluorodeoxyglucose (2- [F-18] fluoro-2-deoxy-D-glucose, 18 FDG) and the like. Used to identify the site. Radionuclides taken into the body decay and release positron (β +). The emitted positron combines with electrons and emits a pair of annihilation gamma rays (positron annihilation lines) having energy of 511 keV when annihilating. Since this pair of γ rays is emitted in directions almost opposite to each other (180 ° ± 0.6 °), if this pair of annihilation γ rays is detected by a radiation detector, between which two radiation detectors You can see if the positron has been released. In this way, it is possible to simultaneously detect annihilation γ-ray pairs with a radiation detector arranged so as to surround the object, accumulate the radiation direction data, and obtain projection data. For example, since 18 FDG collects in cancer cells with intense glucose metabolism, a cancer lesion can be detected by a PET apparatus. It is possible to identify and image the radiation position (accumulation position of the radionuclide) from the positional relationship of the simultaneously measured detectors and the signal intensity information.
SPECT装置は、単光子放出核種を含む放射線薬剤を被検体に投与し、核種から放出されるγ線を放射線検出器で検出し、その分布を計測して画像化する装置である。SPECT装置による検査時に用いられる単光子放出核種から放出されるγ線のエネルギーは数100keVである。このγ線は単一γ線であるため、その飛翔方向を同定することができない。そこで、SPECT装置では、放射線検出器の前面に鉛等からなるコリメータを挿入し、特定の方向からのγ線のみを検出することにより投影データを得ている。SPECT装置は、特定の腫瘍や分子に集積する性質を有する物質、及び単光子放出核種(99Tc、67Ga、201Ti等)を含む放射性薬剤を被検体に投与し、その放射性薬剤から発生するγ線を検知して放射性薬剤が分布する場所(例えば、癌細胞が存在する場所)を特定するものである。PET装置同様、フィルタードバックプロジェクション法等を利用して投影データを逆投影して画像データを得る。PET装置との違いは、コリメータを利用して単一γ線の発生位置を特定できることで、同時計数法が不要という点にある。 The SPECT apparatus is an apparatus that administers a radiopharmaceutical containing a single photon emitting nuclide to a subject, detects γ-rays emitted from the nuclide with a radiation detector, measures the distribution thereof, and forms an image. The energy of γ rays emitted from the single photon emission nuclide used at the time of inspection by the SPECT apparatus is several hundred keV. Since this γ ray is a single γ ray, its flight direction cannot be identified. Therefore, in the SPECT apparatus, a collimator made of lead or the like is inserted in front of the radiation detector, and projection data is obtained by detecting only γ rays from a specific direction. A SPECT device administers a radiopharmaceutical containing a substance having a property of accumulating in a specific tumor or molecule and a single photon emitting nuclide (such as 99 Tc, 67 Ga, 201 Ti, etc.) to a subject, and generates from the radiopharmaceutical. The gamma ray is detected to identify a place where the radiopharmaceutical is distributed (for example, a place where cancer cells are present). Similar to a PET apparatus, image data is obtained by back projecting projection data using a filtered back projection method or the like. The difference from the PET apparatus is that the coincidence counting method is unnecessary because the generation position of a single gamma ray can be specified using a collimator.
PET装置及びSPECT装置は、体内代謝を利用して機能画像を得るために、放射性薬剤が集積した部位をコントラスト良く抽出できるが、周辺臓器との位置関係を把握できない問題がある。そこで、近年、X線CT装置によって得られた断層像である形態画像と、PET装置又はSPECT装置によって得られた断層像である機能画像とを合成してより高度な診断を行う技術が注目され、利用され始めている。 The PET device and the SPECT device can extract a site where radiopharmaceuticals are accumulated with good contrast in order to obtain a functional image using in vivo metabolism, but have a problem that the positional relationship with surrounding organs cannot be grasped. Therefore, in recent years, attention has been paid to a technique for performing a more advanced diagnosis by synthesizing a morphological image that is a tomographic image obtained by an X-ray CT apparatus and a functional image that is a tomographic image obtained by a PET apparatus or a SPECT apparatus. , Has begun to be used.
形態画像と機能画像とが合成された画像(合成断層像と称する)は、腫瘍が正常か否かという判別情報と3次元的な位置情報とを含んでいるため、確定診断に近い情報がその場で得られる特徴がある。 An image obtained by combining a morphological image and a functional image (referred to as a combined tomographic image) includes discrimination information indicating whether the tumor is normal and three-dimensional position information. There are features that can be obtained in the field.
一方、集束強力超音波(High Intensity Focused Ultrasound:HIFU)を生体組織に照射すると、超音波エネルギー密度が高くなった部分が発熱して熱凝固する。この現象を利用して腫瘍組織を焼灼し、壊死させることで癌治療を行う超音波治療装置の開発もされている。 On the other hand, when a living tissue is irradiated with focused intense ultrasound (HIFU), a portion where the ultrasonic energy density is high generates heat and is solidified. An ultrasonic therapy apparatus for treating cancer by cauterizing and necrotizing tumor tissue using this phenomenon has also been developed.
従来から提案されてきた超音波治療装置の構成は患部をモニタリングする装置によって以下の2つに大別され、それ以外の診断装置との組み合わせは存在しなかった。 Conventionally, the configuration of an ultrasonic therapy apparatus that has been proposed is roughly divided into the following two types according to an apparatus for monitoring an affected area, and there is no combination with other diagnostic apparatuses.
1つ目の組み合わせとして、超音波診断装置と超音波治療装置との組み合わせが存在する。超音波診断装置用のプローブを超音波治療装置用の超音波アプリケータの内部に取り付け、主に、Bモードで診断する。集束強力超音波を生体組織に照射すると生体組織が発熱し、焼灼が進むと患部が沸騰状態に近くなるため、キャビテーション(微小気泡)が発生し、いわゆる「ハイエコー」として検出される。このハイエコーを確認することで焼灼が完了したと推定していた。 As a first combination, there is a combination of an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic treatment apparatus. A probe for an ultrasonic diagnostic apparatus is attached inside an ultrasonic applicator for an ultrasonic therapy apparatus, and diagnosis is performed mainly in the B mode. When the focused intense ultrasound is irradiated to the living tissue, the living tissue generates heat, and when the cauterization progresses, the affected area becomes close to a boiling state, so that cavitation (microbubbles) is generated and detected as a so-called “high echo”. It was estimated that shochu was completed by confirming this high echo.
また、2つ目の組み合わせとして、磁気共鳴画像診断装置(MRI装置)と超音波治療装置との組み合わせが存在する。MRI装置を用いた場合、MRI信号の縦暖和時間等が温度で変化することから、その画像値が変化することを利用してモニタリングする方法や、MRI画像の位相が温度の影響を受けて変化することを利用してモニタリングする方法等が提案されている。MRI装置によってタンパク質変性が発生する70℃以上を観測し、70℃以上で全ての細胞が熱変性壊死したと仮定することで、70℃以上を観測した段階で焼灼できたと推定していた。 As a second combination, there is a combination of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) and an ultrasonic therapy apparatus. When an MRI apparatus is used, the vertical warm-up time of the MRI signal changes with temperature. Therefore, monitoring is performed using the change in the image value, and the phase of the MRI image changes under the influence of temperature. A method for monitoring by using this is proposed. By observing at 70 ° C. or higher at which protein denaturation occurs with an MRI apparatus and assuming that all cells were heat-denatured necrotic at 70 ° C. or higher, it was estimated that cauterization was possible at the stage of 70 ° C. or higher.
装置の可搬性も考慮すると、診断装置が小型である必要があるため、集束強力超音波の強度が異なるが、同じ超音波を利用することから超音波診断装置と組み合わせる構成が考え出された。しかしながら、超音波画像では「温度計測」(温度によって生体組織内の音速が変化することを応用した測定方法)が実用化に至らなかったという経験から、患部の焼灼による温度の上昇の測定に適していないという考え方もある。 Considering the portability of the apparatus, the diagnostic apparatus needs to be small, so the intensity of the focused high-power ultrasonic wave is different. However, since the same ultrasonic wave is used, a configuration combined with the ultrasonic diagnostic apparatus has been devised. However, in the case of ultrasound images, “temperature measurement” (measurement method that applies the change in sound velocity in living tissue depending on temperature) has not been put to practical use, so it is suitable for measuring temperature rise due to cauterization of the affected area. There is also the idea that it is not.
一方、MRI装置では、MRI画像の各画素における位相情報の温度依存性が生体組織の組成にほとんど依存しないという事実を応用して正確な温度計測が可能であることから、MRI装置と組み合わせる構成が考え出された。 On the other hand, in the MRI apparatus, the temperature dependence of the phase information in each pixel of the MRI image can be accurately measured by applying the fact that the temperature dependence hardly depends on the composition of the living tissue. I figured it out.
また、超音波治療装置用の超音波アプリケータに2個以上の放射線検出器(ガンマプローブ)を組み合わせた超音波治療装置が知られている(特許文献1)。この超音波治療装置は、18FDG等が集積した腫瘍の位置をガンマプローブによる検出を手掛かりにして特定し、集束強力超音波で焼灼するものである。 Further, there is known an ultrasonic therapeutic apparatus in which two or more radiation detectors (gamma probes) are combined with an ultrasonic applicator for an ultrasonic therapeutic apparatus (Patent Document 1). In this ultrasonic therapy apparatus, the position of a tumor in which 18 FDG or the like is accumulated is identified by using a gamma probe as a clue, and cauterized with focused high-power ultrasonic waves.
超音波診断装置もMRI装置も患部の組織を反映した画像を生成することが可能である。しかしながら、生理機能(ほとんどの場合、腫瘍は代謝機能の亢進があり、18FDGが集積する)を反映していないため、腫瘍が悪性か良性かの判断をその場で簡単に識別することができなかった。通常、超音波診断装置やMRI装置による診断の直後に焼灼治療を行うためには、別の診断手法、具体的には確定診断(バイオプシーと組織検査等)によって確認しておく必要があった。 Both the ultrasonic diagnostic apparatus and the MRI apparatus can generate an image reflecting the affected tissue. However, because it does not reflect physiological function (in most cases, tumors have an increased metabolic function and 18 FDG accumulates), it is easy to identify on the spot whether the tumor is malignant or benign. There wasn't. Usually, in order to perform cauterization treatment immediately after diagnosis by an ultrasonic diagnostic apparatus or an MRI apparatus, it is necessary to confirm by another diagnostic method, specifically, a definitive diagnosis (such as biopsy and tissue examination).
PET装置とX線CT装置とを組み合わせた装置(以下、PET/CT装置と称する)、やSPECT装置とX線CT装置とを組み合わせた装置(以下、SPECT/CT装置と称する)によって得られる結合断層像は、機能画像と形態画像(腫瘍とトランスデューサの位置関係の情報を含む)とを含むため、確定診断に近い判断をその場で行うことが可能であるが、超音波治療装置と組み合わせた装置は提案されてこなかった。 Coupling obtained by a combination of a PET apparatus and an X-ray CT apparatus (hereinafter referred to as a PET / CT apparatus) or a combination of a SPECT apparatus and an X-ray CT apparatus (hereinafter referred to as a SPECT / CT apparatus) Because the tomographic image includes a functional image and a morphological image (including information on the positional relationship between the tumor and the transducer), it is possible to make a judgment close to a definitive diagnosis on the spot, but it is combined with an ultrasonic therapy device. No device has been proposed.
超音波治療装置用の超音波アプリケータは、圧電セラミックス(超音波振動子)、電極、及び生体組織に超音波エネルギーを伝播させるための音響媒体(ほとんどの場合、脱気された滅菌水、生理食塩水等)で構成されている。PET/CT装置やSPECT/CT装置に超音波治療装置を組み合わせる場合、患部と放射線検出器との間にこの超音波アプリケータを配置する必要がある。そのため、超音波アプリケータの音響媒体によってγ線が大きく減衰され、PET装置で行われる「同時計数法」ができない死角が一部の撮影領域で発生するという問題が生じる。このような問題があるため、従来においては、PET/CT装置又はSPECT装置/CT装置と超音波治療装置とを組み合わせた装置の提案がなされていなかった。 Ultrasonic applicators for ultrasonic therapy devices are piezoelectric ceramics (ultrasound transducers), electrodes, and acoustic media for propagating ultrasonic energy to living tissue (mostly degassed sterile water, physiological Salt water). When an ultrasonic therapy apparatus is combined with a PET / CT apparatus or a SPECT / CT apparatus, it is necessary to dispose this ultrasonic applicator between the affected area and the radiation detector. For this reason, the γ-rays are greatly attenuated by the acoustic medium of the ultrasonic applicator, and there is a problem that a blind spot that cannot be performed by the “coincidence method” performed in the PET apparatus occurs in some imaging regions. Due to such problems, conventionally, no proposal has been made for a PET / CT apparatus or a combination of a SPECT apparatus / CT apparatus and an ultrasonic treatment apparatus.
また、特許文献1に記載の超音波治療装置においては、腫瘍の形状が球に近い単純な場合には有効な装置であるが、複雑な形状の場合は腫瘍の全体像を把握できないため、焼灼すべき部位の確認が困難になるという問題がある。
In addition, the ultrasonic therapy apparatus described in
この発明は上記の問題を解決するものであり、PET装置又はSPECT装置からなる核医学診断装置とX線CT装置等からなる撮像装置とを組み合わせて、機能画像及び形態画像を生成することにより、腫瘍が悪性か良性かの判断をその場で簡単に識別することが可能な超音波治療装置を提供することを目的とする。 This invention solves the above-mentioned problem, by combining a nuclear medicine diagnostic apparatus consisting of a PET apparatus or a SPECT apparatus and an imaging apparatus consisting of an X-ray CT apparatus, etc., to generate a functional image and a morphological image, An object of the present invention is to provide an ultrasonic therapy apparatus that can easily identify whether a tumor is malignant or benign on the spot.
また、超音波治療装置に備えられている超音波アプリケータの位置を考慮して放射線を検出することにより、超音波治療装置と核医学診断装置とを組み合わせても機能画像の生成が可能な超音波治療装置を提供することを目的とする。 In addition, by detecting the radiation in consideration of the position of the ultrasonic applicator provided in the ultrasonic therapy apparatus, a function image can be generated even if the ultrasonic therapy apparatus and the nuclear medicine diagnostic apparatus are combined. An object is to provide a sonication device.
さらに、核医学診断装置によって生成された機能画像の画素値(輝度や濃淡度等)から判断して焼灼完了の判断が容易な超音波治療装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide an ultrasonic therapy apparatus that makes it easy to determine the completion of cauterization based on pixel values (luminance, intensity, etc.) of a functional image generated by a nuclear medicine diagnostic apparatus.
請求項1に記載の発明は、被検体に対してX線若しくは超音波を照射し、又は傾斜磁場と高周波磁場とを印加することによって第1の断層像を生成する撮像装置と、前記被検体を取り囲んで複数の放射線検出器が設置され、前記被検体に投与された放射線薬剤から放射される放射線を前記複数の放射線検出器で検出することで前記被検体の第2の断層像を生成する核医学診断装置と、前記第1の断層像と前記第2の断層像とを合成した合成断層像を表示する表示装置と、前記複数の放射線検出器によって取り囲まれた領域内に設置され、前記被検体との間に音響媒体を有し、前記被検体の患部に集束超音波を照射する超音波アプリケータと、を有することを特徴とする超音波治療装置である。
The invention according to
この発明において、撮像装置は例えば、X線CT装置、MRI装置、又は超音波診断装置のいずれかに相当する。X線CT装置は、被検体を挟んでX線源とX線検出器とを有し、X線源から照射されて被検体を透過するX線をX線検出器によって検出することで被検体のX線CT像(第1の断層像)を生成するものである。MRI装置は、被検体に対して複数の傾斜磁場と高周波磁場とを印加し、その結果得られた核磁気共鳴信号の投影データに基づいて核磁気共鳴画像(第1の断層像)を生成するものである。超音波診断装置は、超音波アプリケータに設置された超音波プローブによって被検体に対して超音波を照射し、被検体からの反射波を受信することによって超音波診断像(第1の断層像)を生成するものである。撮像装置で生成された第1の断層像は被検体の形態画像に相当する。 In the present invention, the imaging apparatus corresponds to, for example, any of an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, and an ultrasonic diagnostic apparatus. An X-ray CT apparatus includes an X-ray source and an X-ray detector with a subject interposed therebetween, and the X-ray detector detects X-rays irradiated from the X-ray source and transmitted through the subject. X-ray CT image (first tomographic image) is generated. The MRI apparatus applies a plurality of gradient magnetic fields and high-frequency magnetic fields to the subject, and generates a nuclear magnetic resonance image (first tomographic image) based on the projection data of the nuclear magnetic resonance signal obtained as a result. Is. The ultrasonic diagnostic apparatus irradiates an object with ultrasonic waves by an ultrasonic probe installed in an ultrasonic applicator and receives a reflected wave from the object, thereby obtaining an ultrasonic diagnostic image (first tomographic image). ). The first tomographic image generated by the imaging apparatus corresponds to the morphological image of the subject.
また、核医学診断装置は、陽電子放出型CT装置であるPET装置又は単光子放出型CT装置であるSPECT装置に相当し、核医学診断装置で生成された第2の断層像は被検体の機能画像に相当する。 The nuclear medicine diagnosis apparatus corresponds to a PET apparatus that is a positron emission CT apparatus or a SPECT apparatus that is a single photon emission CT apparatus, and the second tomogram generated by the nuclear medicine diagnosis apparatus is a function of the subject. Corresponds to an image.
この発明のように、形態画像に相当する第1の断層像と機能画像に相当する第2の断層像とを合成して表示することで、超音波アプリケータによって集束超音波を照射するべき患部(腫瘍)の状態をその場で判断することが可能となる。 As in the present invention, by combining and displaying the first tomographic image corresponding to the morphological image and the second tomographic image corresponding to the functional image, the affected part to be irradiated with the focused ultrasonic wave by the ultrasonic applicator It becomes possible to judge the state of (tumor) on the spot.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波治療装置であって、前記放射線検出器は、前記超音波アプリケータを取り囲むように全周にわたって配置され、前記超音波アプリケータで遮蔽された領域以外の領域に配置された検出器によって放射線を検出することを特徴とするものである。
Invention of
音響媒体によって放射線が減衰させられるため、音響媒体に遮蔽されている部分に設置されている放射線検出器は、放射線を検出することはない。従って、それ以外の部分に配置された放射線検出器によって放射線を検出し、機能画像を生成する。例えば、超音波アプリケータと線源との位置関係によって検出されなかった放射線は発生しなかったものと見なし、それ以外の放射線を検出する。PET装置の場合は、同時計数法で位置を計測し、SPECT装置の場合は、コリメータで位置を計測する。このように放射線を検出することによって、超音波アプリケータを核医学診断装置の撮影領域内に設置した場合であっても、多少の死角(放射線が検出されない領域)が生じる可能性はあるが、患部(腫瘍)の画像化が可能となる。これを応用することによって、核医学診断装置で撮影しながら超音波アプリケータで超音波を照射して焼灼治療を行うことが可能となるため、焼灼の状況を核医学診断装置で観察しながら焼灼治療を行うことが可能となる。SPECT装置はPET装置よりも死角が減るというメリットがある。 Since the radiation is attenuated by the acoustic medium, the radiation detector installed in the portion shielded by the acoustic medium does not detect the radiation. Therefore, the radiation is detected by the radiation detector arranged in the other part, and a functional image is generated. For example, it is assumed that radiation that has not been detected due to the positional relationship between the ultrasonic applicator and the radiation source is not generated, and other radiation is detected. In the case of a PET apparatus, the position is measured by a coincidence method, and in the case of a SPECT apparatus, the position is measured by a collimator. By detecting radiation in this way, even if the ultrasonic applicator is installed in the imaging region of the nuclear medicine diagnostic apparatus, there may be some blind spots (regions where no radiation is detected), Imaging of an affected part (tumor) becomes possible. By applying this, it becomes possible to perform ablation treatment by irradiating ultrasound with an ultrasonic applicator while photographing with a nuclear medicine diagnostic device, so ablation while observing the state of ablation with a nuclear medicine diagnostic device. Treatment can be performed. The SPECT apparatus has an advantage that the blind spot is smaller than that of the PET apparatus.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記超音波アプリケータは前記放射線検出器によって取り囲まれた領域から出し入れ自由に設置され、前記核医学診断装置の放射線検出器によって放射線を検出する際には、前記超音波アプリケータは前記放射線検出装置によって取り囲まれた領域の外側に移動させられることを特徴とするものである。
Invention of
請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれかに記載の超音波治療装置であって、溝部が形成された、被検体を乗せる寝台を更に有し、前記放射線検出器は前記寝台を取り囲んで設置され、前記音響媒体は前記溝部に充填され、前記超音波アプリケータは前記音響媒体内に設置されていることを特徴とするものである。
The invention according to claim 4 is the ultrasonic treatment apparatus according to
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の超音波治療装置であって、前記寝台に形成された溝部に設置され、前記音響媒体を前記溝部の外側に排出する音響媒体排出手段と、前記超音波アプリケータを前記溝部に沿って前記放射線検出器によって取り囲まれた領域の外側に移動させる移動手段と、を更に有することを特徴とするものである。 Invention of Claim 5 is an ultrasonic therapy apparatus of Claim 4, Comprising: The acoustic medium discharge means installed in the groove part formed in the said bed, and discharge | emits the said acoustic medium to the outer side of the said groove part And a moving means for moving the ultrasonic applicator to the outside of the region surrounded by the radiation detector along the groove.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記表示装置に表示された第2の断層像を横切るように所定の長さの線分からなる関心領域を設定するための第1の関心領域設定手段と、前記第1の関心領域設定手段によって設定された線分上の前記第2の断層像の画素値を逐次算出する第1の画素値算出手段と、を更に有し、前記表示装置は、前記第1の画素値算出手段によって算出された画素値を表示することを特徴とするものである。 A sixth aspect of the present invention is the ultrasonic treatment apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the ultrasonic treatment apparatus has a predetermined length so as to cross the second tomographic image displayed on the display device. A first region-of-interest setting means for setting a region of interest consisting of a plurality of line segments, and a second value for sequentially calculating pixel values of the second tomographic image on the line segment set by the first region-of-interest setting unit. 1 pixel value calculation means, and the display device displays the pixel value calculated by the first pixel value calculation means.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記表示装置に表示された第2の断層像を含むように所定の面積を有する関心領域を設定するための第2の関心領域設定手段と、前記第2の関心領域設定手段によって設定された前記関心領域内の前記第2の断層像の平均画素値又は合計画素値を逐次算出し、前記平均画素値又は前記合計画素値の単位時間あたりの変化量を算出し、前記単位時間あたりの変化量と予め設定された値とを比較する第2の画素値算出手段と、を更に有することを特徴とするものである。
The invention according to claim 7 is the ultrasonic therapy apparatus according to any one of
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の超音波治療装置であって、集束超音波を照射すべく位置を示すマーカを設定するためのマーカ設定手段を更に有し、前記表示装置は、前記第1の断層像と前記第2の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記設定されたマーカを表示することを特徴とするものである。
The invention according to claim 8 is the ultrasonic therapy apparatus according to any one of
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記超音波アプリケータの位置を検出する位置検出手段を更に有し、前記表示装置は、前記第1の断層像と前記第2の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記位置検出手段によって検出した位置に基づいて前記合成断層像上に前記超音波アプリケータの像及び前記超音波アプリケータから照射される集束超音波の伝播経路を表示することを特徴とするものである。
The invention according to claim 9 is the ultrasonic therapy apparatus according to any one of
請求項1に記載の発明によると、例えばX線等によって被検体の形態画像を生成するとともに、核医学診断装置を用いて機能画像を生成することが可能となるため、集束強力超音波を照射して治療すべき患部(腫瘍)の状態(悪性又は良性)をその場で判断することが可能となる。そのことにより、別途、確定診断(バイオプシー等)を行う必要がなくなり、画像収集直後に焼灼治療を行うことが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, for example, it is possible to generate a morphological image of a subject by X-rays and the like and to generate a functional image using a nuclear medicine diagnostic apparatus. Thus, the state (malignant or benign) of the affected part (tumor) to be treated can be determined on the spot. This eliminates the need for a separate diagnosis (such as biopsy), and enables ablation treatment immediately after image collection.
請求項2に記載の発明によると、一部の放射線検出器によって放射線を同時計数法で検出し、更に、超音波アプリケータで遮蔽された部分以外の放射線検出器で放射線を検出することで、核医学診断装置の撮影領域内に超音波アプリケータが設置されている場合であっても、患部(腫瘍)の機能画像を得ることが可能となる。そのことにより、核医学診断装置で患部(腫瘍)の状態を観察しながら焼灼治療を行うことが可能となる。
According to the invention described in
請求項3及び請求項5に記載の発明によると、核医学診断装置で患部(腫瘍)を撮影する際に超音波アプリケータを核医学診断装置の撮影領域の外側に移動させることができるため、超音波アプリケータによって放射線検出器が遮蔽されずに済み、そのことによって、全ての放射線検出器で放射線を検出することが可能となる。
According to the invention of
請求項6に記載の発明によると、核医学診断装置によって生成された第2の断層像を横切るように線分からなる関心領域を設定し、その線分上の画素値を逐次算出して表示装置にその画素値を表示して画素値の変化を観測することで、焼灼の進行状況の確認が容易になる。また、請求項7に記載の発明によると、第2の断層像の平均画素値又は合計画素値を逐次算出し、単位時間あたりの変化量と予め設定された値(閾値)とを比較することによって、焼灼の進行状況の確認が容易になる。 According to the invention described in claim 6, a region of interest is set so as to cross the second tomographic image generated by the nuclear medicine diagnostic apparatus, and a pixel value on the line segment is sequentially calculated to display the display device. By displaying the pixel value and observing the change of the pixel value, it becomes easy to confirm the progress of the cauterization. According to the invention of claim 7, the average pixel value or the total pixel value of the second tomographic image is sequentially calculated, and the amount of change per unit time is compared with a preset value (threshold value). This makes it easy to check the progress of shochu.
請求項8に記載の発明によると、合成画像上に超音波の照射位置を示すマーカを設定して表示することで、操作者は照射すべき患部(腫瘍)の位置を容易に見分けることが可能となる。また、請求項9に記載の発明によると、超音波アプリケータの像及び超音波の伝播経路を合成画像上に表示することで、照射位置の確認が容易となる。 According to the eighth aspect of the invention, the operator can easily identify the position of the affected part (tumor) to be irradiated by setting and displaying a marker indicating the ultrasonic irradiation position on the composite image. It becomes. According to the ninth aspect of the invention, the irradiation position can be easily confirmed by displaying the image of the ultrasonic applicator and the propagation path of the ultrasonic wave on the composite image.
以下、この発明の実施形態に係る超音波治療装置について、図1乃至図10を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an ultrasonic therapy apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
[第1の実施の形態]
この発明の第1の実施形態に係る超音波治療装置について、図1乃至図6を参照しつつ説明する。図1は、第1の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。図2は、第1の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示すブロック図である。図3は、図1に示す線分A−A’における断面図である。
[First Embodiment]
An ultrasonic therapy apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of the ultrasonic therapy apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the ultrasonic therapy apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG.
(構成)
まず、この発明の第1の実施形態に係る超音波治療装置の構成について説明する。超音波治療装置1は、主に、核医学診断装置2と、X線CT装置3と、超音波治療部4と、寝台装置5と、制御部6と、操作部7と、画像合成部8と、表示装置9とを備えて構成されている。核医学診断装置2とX線CT装置3とは、それぞれ回転中心が共通になるように配置されている。
(Constitution)
First, the configuration of the ultrasonic therapy apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. The
核医学診断装置2は、複数の放射線検出器21と、その前面に置かれた回転機構付きコリメータ56(SPECT装置の場合は必須の構成であるが、PET装置の場合では不要である)と、パルス発生器22と、計数装置23と、記憶装置24と、画像再構成部25とを備えて構成されている。核医学診断装置2は、被検体が検査のために挿入される孔部10を有しており、複数の放射線検出器21は、その孔部10の周りに環状に配置されている。この複数の放射線検出器21は、例えば、Bi4Ge3O12(BGO)等からなるシンチレーション結晶と光電増倍管(PMT)とを備えたガンマ線検出器からなる。また、放射線検出器21として半導体放射線検出器を用いても構わない。放射線検出器21は、被検体から放出されたγ線を検出し、このγ線の検出信号(以下、γ線検出信号と称する)を出力する。
The nuclear
パルス発生器22は、放射線検出器21により出力されたγ線検出信号を受けて、γ線のエネルギーを有するパルス信号を発生させる。計数装置23は、パルス発生器22により出力されたパルス信号を用いてγ線検出信号に対する計数値を求め、計数値のデータを記憶装置24に記憶する。さらに、PET装置の場合は、計数装置23は、パルス発生器22により出力されたパルス信号を受けてγ線対ごとに同時計数を行って計数値を求めるとともに、検出点をγ線検出の位置情報としてデータ化し、そのデータを記憶装置24に記憶する。SPECT装置の場合は、コリメータにより位置を確定できるので、そのときの計数値と位置のデータを記憶装置24に記憶する。画像再構成部25は、計数値に基づいて機能画像データを再構成し、その機能画像データを画像合成部8及び記憶装置24に出力する。
The pulse generator 22 receives the γ-ray detection signal output from the
X線CT装置3は、公知のX線CT装置と同じ構成を有しており、X線発生源31と、複数のX線検出器32と、X線発生源31及びX検出器32を支持する回転支持部(図示しない)と、その回転支持部を回転中心の回りに回転させる回転機構部(図示しない)とを備えて構成されている。さらに、データ収集部35と、収集データ記憶装置36と、画像再構成部37とを備えて構成されている。
The
X線CT装置3は、被検体が検査のために挿入される観測領域である孔部10を有しており、X線発生源31と複数のX線検出器32とは、孔部10を挟んでほぼ180°反対方向に配置されている。X線発生源31と複数のX線検出器32とは、回転機構部によって孔部10の周囲を旋回可能となっている。
The
このX線CT装置3は、例えば、X線発生源31から被検体の回りに回転させながらX線ビームを曝射させるとともに、被検体を体軸方向に移動させて、被検体を螺旋状にスキャン(ヘリカルスキャン)するものである。
The
制御部6は、X線発生を制御するX線発生制御信号をX線制御装置34に出力するとともに、X線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号とデータ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部35に出力する。
The control unit 6 outputs an X-ray generation control signal for controlling X-ray generation to the
X線制御装置34は、制御部6により出力されたX線発生制御信号に基づき、高電圧発生装置33による高電圧発生のタイミングを制御する。高電圧発生装置33は、X線ビームを曝射させるための高電圧をX線制御部34からの制御信号に従ってX線発生源31に供給する。
The
X線発生源31は、高電圧発生装置33から供給された高電圧によってスライス方向に厚みを持った扇状のX線ビームを被検体に向けて多方向から曝射する。X線検出器32は、X線発生源31から曝射され、被検体を透過したX線ビームを検出する。
The X-ray generation source 31 emits a fan-shaped X-ray beam having a thickness in the slice direction toward the subject from multiple directions by the high voltage supplied from the high voltage generator 33. The
データ収集部35は、制御部6により出力されたデータ収集制御信号に基づき、X線検出器32からの出力電流を増幅した後、デジタルデータに変換することによりX線パス毎のX線透過率に反映した投影データを収集し出力する。収集データ記憶装置36は、データ収集部35によって収集された断面の投影データを記憶する。
The data acquisition unit 35 amplifies the output current from the
画像再構成部37は、断面の投影データに基づいて被検体の断層画像を再構成する。再構成された断層画像データは、画像合成部8及び収集データ記憶装置36に出力される。 The image reconstruction unit 37 reconstructs a tomographic image of the subject based on the cross-section projection data. The reconstructed tomographic image data is output to the image composition unit 8 and the collected data storage device 36.
寝台装置5は、被検体を載置する寝台天板51と、その基底部が床に固定された寝台天板上下動機構部52と、寝台天板移動部53と、寝台制御部54とを備えて構成されている。寝台天板51は、核医学診断装置2の孔部10とX線CT装置3の孔部10に挿入され、長手方向に移動可能となっている。寝台天板51には溝部55が形成され、その溝部55内に超音波治療部4が配置されている。
The couch device 5 includes a couch top plate 51 on which a subject is placed, a couch top plate vertical movement mechanism unit 52 whose base is fixed to the floor, a couch top plate moving unit 53, and a
寝台制御部54は、制御部6により出力された寝台制御信号に基づき、寝台移動信号を寝台天板移動部53及び寝台天板上下動機構部52に出力する。寝台天板移動部53はその寝台移動信号に基づいて寝台天板51を長手方向に水平に移動させ、寝台天板上下動機構部52は寝台天板51を上下に移動させる。
The
超音波治療部4は、超音波アプリケータ41と、音響媒体42と、超音波アプリケータ41を長手方向に移動可能に保持する保持部材43と、位相制御回路部44と、駆動回路部45と、アプリケータ位置検出装置46とを備えて構成されている。
The ultrasonic treatment unit 4 includes an ultrasonic applicator 41, an acoustic medium 42, a holding member 43 that holds the ultrasonic applicator 41 so as to be movable in the longitudinal direction, a phase control circuit unit 44, and a
超音波アプリケータ41は、治療用強力超音波を照射する円形平板の超音波振動子を備えている。音響媒体42は、例えば、脱気された滅菌水や生理食塩水等が用いられる。寝台天板51に形成された溝部55内に超音波アプリケータ41が設置され、超音波アプリケータ41の周りに滅菌水等からなる音響媒体42が充填されている。超音波アプリケータ41は、保持部材43によって音響媒体42内を長手方向に移動可能となっている。図2には図示しないが、保持部材43は制御部6に接続され、操作部7からの指示に従って超音波アプリケータ41を移動させる。なお保持部材43がこの発明の「移動手段」に相当する。 The ultrasonic applicator 41 includes a circular flat plate ultrasonic transducer that irradiates a therapeutic high-power ultrasonic wave. As the acoustic medium 42, for example, degassed sterilized water or physiological saline is used. An ultrasonic applicator 41 is installed in a groove 55 formed in the bed top plate 51, and an acoustic medium 42 made of sterilized water or the like is filled around the ultrasonic applicator 41. The ultrasonic applicator 41 can be moved in the longitudinal direction in the acoustic medium 42 by a holding member 43. Although not shown in FIG. 2, the holding member 43 is connected to the control unit 6 and moves the ultrasonic applicator 41 in accordance with an instruction from the operation unit 7. The holding member 43 corresponds to the “moving means” of the present invention.
本実施形態の超音波アプリケータ41には、フェーズドアレイ超音波アプリケータを用いている。駆動回路部45の駆動タイミングを位相制御回路部44によって制御することにより、超音波アプリケータ41を移動させずに焦点位置や音場、加温・加熱領域を操作することができる。駆動回路部45は分割された超音波振動子の個数のチャネルに分かれており、制御部6からの信号により位相制御回路部44で遅延を与えられた独立のタイミング信号により駆動される。
As the ultrasonic applicator 41 of the present embodiment, a phased array ultrasonic applicator is used. By controlling the drive timing of the
アプリケータ位置検出装置46は、例えば、寝台天板51に対する超音波アプリケータ41の相対位置を検出し、その信号を制御部6に出力する。 For example, the applicator position detection device 46 detects the relative position of the ultrasonic applicator 41 with respect to the couch top 51 and outputs the signal to the control unit 6.
さらに、リアルタイムで被検体の患部をモニタリングすることが可能な超音波診断装置47を備えて構成されていても良い。具体的には、特許文献1に記載の超音波アプリケータのように、超音波アプリケータ41の超音波振動子の中央に超音波診断像撮像用の超音波プローブを設ける。超音波診断撮像用の超音波プローブを設けた場合は、まず、超音波プローブによって被検体の患部の大雑把な位置を確認し、その後、核医学診断装置2及びX線CT装置3によって断層像を撮影して患部の詳細な位置を確認する。このように、超音波診断撮像用の超音波プローブで患部の大雑把な位置を確認することによって、比較的容易に患部を見つけることが可能となり、超音波治療装置の利便性を向上させることが可能となる。
Furthermore, an ultrasonic diagnostic apparatus 47 that can monitor the affected area of the subject in real time may be provided. Specifically, like the ultrasonic applicator described in
操作部7は、操作者からの各種指示情報を超音波治療装置1に入力するためのものである。操作卓7には、トラックボールやキーボードといった様々な入力機器が設置されている。この操作部7を介して、走査条件の設定やマーカの設定、その他、様々な設定条件が入力される。また、後述する関心領域やマーカ等を設定するためにこの操作部7が用いられる。
The operation unit 7 is for inputting various instruction information from the operator to the
次に、核医学診断装置2がPET装置の場合における放射線検出器21及び超音波治療部4における超音波アプリケータ41の配列について、図3を参照しつつ詳しく説明する。核医学診断装置2は、環状保持部材(図示しない)の内側に環状に設置された多数の放射線検出器21を有している。多数の放射線検出器21の内側に、寝台天板51が挿入される観測領域である貫通した孔部10が形成されている。環状保持部材は支持部材(図示しない)上に設置され、その支持部材は検査室の床に据付けられている。核医学診断装置2がSPECT装置の場合には、図11の回転機構付きコリメータ56が放射線検出器21の前に付加される。
Next, the arrangement of the
本実施形態においては、図3に示す核医学診断装置2の断面は、核医学診断装置2の中心点Oを通る2本の仮想線(図3に示す破線)によって、領域A〜Dの4つの領域に分けられている。これら2本の仮想線は中心点Oを通るとともに、超音波治療装置4の寝台天板51の端部を通るように設定されている。
In the present embodiment, the cross section of the nuclear medicine
領域A〜Dに配置された放射線検出器21のうち、領域Aに配置された放射線検出器21Aはγ線を検出することはない。この領域Aに配置された放射線検出器21Aと被検体の患部との間には超音波治療部4が配置されており、患部から放出されたγ線は超音波治療部4を構成する音響媒体42によって減衰させられるからである。
Of the
従って、超音波治療部4によって遮蔽された領域A以外の部分に配置された放射線検出器21によってγ線を検出する。予め、超音波治療部4の配置位置が分かっているため、例えば、核医学診断装置2の中心点Oを対称軸として、超音波治療部4によって遮蔽された領域Aに配置された放射線検出器21Aに対して点対称の位置(領域B)に配置された放射線検出器21Bによってγ線を検出する。さらに、放射線検出器21Bの両側の領域C及び領域Dに配置された放射線検出器21C、21Dによってもγ線を検出する。
Therefore, γ-rays are detected by the
核医学診断装置2がPET装置の場合、放射線検出器21A〜21Dはパルス発生器22に接続され、全てのγ線検出信号は計数装置23に出力される。領域Bに配置された放射線検出器21B、領域Cに配置された放射線検出器21C、及び領域Dに配置された放射線検出器21Dにより出力されたγ線検出信号は、計数装置23で同時計数法によって処理されるが、領域Bに配置された放射線検出器21Bにより出力されたγ線検出信号は、γ線の発生がなかったとみなし、同時計数法によって処理されることはない。核医学診断装置2がSPECT装置の場合には、コリメータで位置が特定されることから、同時計数法が行われず処理される。
When the nuclear medicine
なお、本実施形態においては、寝台天板51の端部を通るように2本の仮想線を設定して領域A〜Dを設定したが、寝台天板51にγ線を減衰させない材料を用いた場合は、音響媒体42の端部を通るように仮想線を設定して領域A〜Dを設定しても良い。その場合、放射線検出器21C及び21Dの検出領域が広がり、同時計数法によって処理される領域が広がるため、患部(腫瘍)の位置情報が増え、位置の特定が更に容易になる。 In this embodiment, the two virtual lines are set so as to pass through the end of the bed top 51 and the areas A to D are set. However, the bed top 51 is made of a material that does not attenuate γ rays. If so, the areas A to D may be set by setting a virtual line so as to pass through the end of the acoustic medium 42. In this case, since the detection areas of the radiation detectors 21C and 21D are expanded and the area processed by the coincidence counting method is expanded, the position information of the affected part (tumor) is increased, and the position is further easily identified.
(動作)
次に、第1の実施形態に係る超音波治療装置の動作について説明する。まず、被検体の関心領域の組織又は臓器に選択的に取り込まれる放射線薬剤を被検体に投与する。具体的には陽電子放出核種(15O、13N、11C、18F等)を含む18FDG等の放射線薬剤を被検体に投与する。次に、被検体を寝台天板51の上にうつ伏せ状に寝かせ、例えば、寝台天板51を図1の右方向に水平に移動させ、X線CT装置3から核医学診断装置2へ移動させる。なお、被検体を寝台天板51の上に寝かせるときは、被検体の患部が超音波治療部4の上に位置するようにする。
(Operation)
Next, the operation of the ultrasonic therapy apparatus according to the first embodiment will be described. First, a radiopharmaceutical that is selectively taken into a tissue or organ in a region of interest of the subject is administered to the subject. Specifically, a radiopharmaceutical such as 18 FDG containing a positron emitting nuclide ( 15 O, 13 N, 11 C, 18 F, etc.) is administered to the subject. Next, the subject is laid face down on the couch top 51. For example, the couch top 51 is moved horizontally in the right direction in FIG. 1 and moved from the
被検体を載置した寝台天板51がX線CT装置3を通過する際に、例えばヘリカルスキャンによって連続的なX線投影データが収集される。このときの寝台天板51の移動速度は、所望のX線断層像のスライスピッチが得られるように回転機構部34の回転速度と同調する速度となるように制御される。
When the bed top 51 on which the subject is placed passes through the
画像再構成部37は、収集データ記憶装置36に記憶されている投影データと再構成パラメータとから被検体のX線断層像データを再構成し、X線断層像データを画像合成部8に出力する。また、再構成されたX線断層像データを収集データ記憶部36に記憶する。なお、「再構成パラメータ」としては、再構成方式(関数)、スライス厚、スライス数、再構成間隔といったものがある。再構成する際には、これらのパラメータが指定されて、複数の2次元画像(断層像)が作成される。 The image reconstruction unit 37 reconstructs X-ray tomographic image data of the subject from the projection data stored in the acquired data storage device 36 and the reconstruction parameters, and outputs the X-ray tomographic image data to the image synthesis unit 8. To do. Further, the reconstructed X-ray tomographic image data is stored in the collected data storage unit 36. Note that “reconstruction parameters” include a reconstruction method (function), slice thickness, number of slices, and reconstruction interval. When reconstructing, these parameters are designated, and a plurality of two-dimensional images (tomographic images) are created.
被検体を載置した寝台天板51が核医学診断装置2に達すると停止し、核医学診断装置2により投影データの収集が行われる。被検体の患部からは放射線薬剤に起因した511keVのγ線が放出されている。複数の放射線検出器21は、被検体から放出されたγ線を検出し、γ線検出信号を出力する。この放射線薬剤に起因して被検体の体内で発生した多数のγ線は、特定の方向に放出されるのではなく、あらゆる方向に放出される。これらのγ線は、上述したように、対となってほぼ正反対の方向(180°±0.6°)に放出され、複数の放射線検出器21のうちいずれかの検出器によって検出される。
When the couch top 51 on which the subject is placed reaches the nuclear medicine
本実施形態においては、超音波治療部4によって遮蔽された領域Aに配置されている放射線検出器21Aによってγ線は検出されない。上述のように、音響媒体42によってγ線が減衰されてしまうからである。被検体から放出されたγ線は、放射線検出器21B〜21Dによって検出される。そのうち、核医学診断装置2がPET装置の場合には、放射線検出器21によって検出されたγ線の検出信号は、同時計数法によって処理される。さらに、核医学診断装置2がSPECT装置の場合には、同時計数法なしで処理される。
In the present embodiment, γ rays are not detected by the
放射線検出器21C及び21Dから出力されたγ線検出信号を受けたパルス発生器22はγ線のエネルギーを有するパルス信号を発生させる。計数装置23は、パルス発生器22から出力されたパルス信号を用いてγ線対ごとに同時計数を行い、γ線検出信号に対する計数値を求める。さらに、計数装置23は、γ線対に対する一対のパルス信号によりそのγ線対の各γ線を検出した2つの検出点(核医学診断装置2の中心点Oに対してほぼ180°方向が異なっている一対の放射線検出器21の位置)をγ線検出の位置情報としてデータ化する。計数値及び検出点の位置情報を示す信号は計数装置23から再構成処理部25に出力される。
Upon receiving the γ-ray detection signals output from the radiation detectors 21C and 21D, the pulse generator 22 generates a pulse signal having γ-ray energy. The
また、放射線検出器21Bによって検出されたγ線の検出信号は、パルス発生器22に出力され、γ線のエネルギーを有するパルス信号を発生する。計数装置23は、パルス発生器22から出力されたパルス信号を用いてγ線検出信号に対する計数値を求める。このγ線検出信号は、同時計数法によって処理されない。計数値を示す信号は再構成処理部25に出力される。
Further, the detection signal of γ rays detected by the radiation detector 21B is output to the pulse generator 22 to generate a pulse signal having the energy of γ rays. The
再構成処理部25は、核医学診断装置2がPET装置の場合には、同時計数法によって得られた計数値及び検出点の位置情報に基づいて、機能画像データを再構成する。また、核医学診断装置2がSPECT装置の場合には、同時計数法なしで得られた計数値及び検出点の位置情報に基づいて、機能画像データを再構成する。再構成された機能画像データは、再構成処理部25から画像合成部8に出力される。また、再構成された機能画像データを記憶装置24に記憶する。
When the nuclear
X線CT像データと機能画像データとは画像合成部8によって合成され、両データの合成断層像データが生成され、表示装置9のモニタ上に合成断層像が表示される。表示装置9のモニタ上に表示される合成断層像を図4に示す。図4は第1の実施形態に係る超音波治療装置によって得られた合成画像を示す図である。表示装置9のモニタ9a上には、X線CT装置3によって得られた断層像と核医学診断装置2によって得られた断層像が合成断層像11として表示される。X線CT装置3によって得られた断層像は被検体の形態画像となって表され、核医学診断装置2によって得られた断層像は患部(腫瘍)の機能(生理)画像となって表される。また、像11aはX線CT装置3によって得られた形態画像であり、像11bは核医学診断装置2によって得られた機能画像である。
The X-ray CT image data and the functional image data are combined by the image combining unit 8, combined tomographic image data of both data is generated, and the combined tomographic image is displayed on the monitor of the display device 9. A composite tomographic image displayed on the monitor of the display device 9 is shown in FIG. FIG. 4 is a view showing a composite image obtained by the ultrasonic therapy apparatus according to the first embodiment. On the monitor 9 a of the display device 9, the tomographic image obtained by the
また、図4(a)に示すように、表示装置9のモニタ9a上に患部(腫瘍)の位置を示すマーカ12を表示しても良い。このマーカ12を表示するために、制御部6及び表示装置9に接続されるマーカ設定回路15を設ける。操作者が操作部7のトラックボール等を操作すると、制御部6を介してマーカ設定回路15はその操作の信号に応じて表示装置9のモニタ上のポインタを動かす。そして、そのポインタで所定の領域を囲むマーカを指定すると、マーカ設定回路15は操作部7からの指示を受けて、表示装置9のモニタ9a上にマーカ12を表示する。このマーカ12は操作部7からの操作により表示装置9のモニタ9a上にて移動及び回転させることが可能であり、さらに、その形状や大きさも変えることができる。マーカ設定回路15は、操作部7からの信号を受けて、マーカ12の形状、大きさ、及びモニタ上における位置を変える。 Further, as shown in FIG. 4A, a marker 12 indicating the position of the affected part (tumor) may be displayed on the monitor 9 a of the display device 9. In order to display the marker 12, a marker setting circuit 15 connected to the control unit 6 and the display device 9 is provided. When the operator operates the trackball or the like of the operation unit 7, the marker setting circuit 15 moves the pointer on the monitor of the display device 9 according to the operation signal via the control unit 6. When the marker surrounding the predetermined area is designated by the pointer, the marker setting circuit 15 receives the instruction from the operation unit 7 and displays the marker 12 on the monitor 9 a of the display device 9. The marker 12 can be moved and rotated on the monitor 9a of the display device 9 by operation from the operation unit 7, and the shape and size thereof can be changed. The marker setting circuit 15 receives the signal from the operation unit 7 and changes the shape, size, and position of the marker 12 on the monitor.
また、図4(b)に示すように、表示装置9のモニタ9a上に集束強力超音波の伝播経路13bを模式的に表示しても良い。超音波治療部4に設置されているアプリケータ位置検出装置46によって寝台天板51に対する超音波アプリケータ41の相対位置を検出し、表示装置9のモニタ9a上に超音波アプリケータ41の像13aを表示する。この超音波アプリケータ41の像13a及び伝播経路13bを記憶装置に予め記憶しておく。なお、アプリケータ位置検出装置46がこの発明の「位置検出手段」に相当する。 Further, as shown in FIG. 4 (b), the propagation path 13 b of the focused powerful ultrasonic wave may be schematically displayed on the monitor 9 a of the display device 9. The relative position of the ultrasonic applicator 41 with respect to the bed top 51 is detected by the applicator position detection device 46 installed in the ultrasonic treatment unit 4, and the image 13 a of the ultrasonic applicator 41 is displayed on the monitor 9 a of the display device 9. Is displayed. The image 13a and the propagation path 13b of the ultrasonic applicator 41 are stored in advance in a storage device. The applicator position detection device 46 corresponds to the “position detection means” of the present invention.
超音波アプリケータ41から照射される超音波のおおよその伝播経路は予め判明しているため、超音波アプリケータ41の像13aを基点にしてその伝播経路13bを表示装置9のモニタ9a上に描画する。この描画は、例えば、上述したマーカ設定回路15が行う。マーカ設定回路15は制御部6を介して、アプリケータ位置検出装置46から出力された位置情報を示す信号を受けて、超音波アプリケータ41の像13aを表示装置9のモニタ9a上に表示する。さらに、マーカ設定回路15は超音波アプリケータ41の像13aを基点にして超音波のおおよその伝播経路を描画する。このように超音波の伝播経路を表示することによって、超音波の照射位置と腫瘍の位置との関係が明確になるため、腫瘍に超音波が照射されているか否かの判断が容易になる。 Since the approximate propagation path of the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic applicator 41 is known in advance, the propagation path 13b is drawn on the monitor 9a of the display device 9 using the image 13a of the ultrasonic applicator 41 as a base point. To do. This drawing is performed, for example, by the marker setting circuit 15 described above. The marker setting circuit 15 receives a signal indicating the position information output from the applicator position detection device 46 via the control unit 6, and displays the image 13 a of the ultrasonic applicator 41 on the monitor 9 a of the display device 9. . Further, the marker setting circuit 15 draws an approximate propagation path of the ultrasonic wave based on the image 13a of the ultrasonic applicator 41. By displaying the ultrasonic wave propagation path in this manner, the relationship between the ultrasonic irradiation position and the tumor position becomes clear, so that it is easy to determine whether or not the ultrasonic wave is being applied to the tumor.
X線CT装置3及び核医学診断装置2による投影データの収集が終了すると、超音波治療部4の超音波アプリケータ41によって被検体の患部に対して集束強力超音波を照射して焼灼治療を開始する。
When the collection of projection data by the
以上のように、超音波治療部4が設置されている部分における放射線検出器21A以外の放射線検出器21B〜21Dによってγ線を検出して機能画像を生成することにより、超音波治療部4が設置されていても機能画像を生成することが可能となる。そのことにより、診断が終了した後、直ちに焼灼治療を行うことが可能となるとともに、集束強力超音波を照射して焼灼治療を行いながら核医学診断装置2による機能画像の収集が可能となる。
As described above, the ultrasonic treatment unit 4 generates the functional image by detecting the γ rays by the radiation detectors 21B to 21D other than the radiation detector 21A in the portion where the ultrasonic treatment unit 4 is installed. Even if it is installed, a functional image can be generated. As a result, after the diagnosis is completed, it becomes possible to perform the cauterization treatment immediately, and it is possible to collect the functional image by the nuclear
また、本実施形態に係る超音波治療装置1では、モニタリングしている画像が機能画像であるということを利用して、腫瘍組織の焼灼が完了したか否かの確認を行うことが可能である。この動作について、図5及び図6を参照しつつ説明する。図5及び図6は、合成画像と患部にける画素値のスペクトルとを示す図である。
Moreover, in the
超音波治療装置1に更に画素値算出部16と、制御部6及び表示装置9に接続される関心領域設定部17とを設ける。操作部7からの操作によって注目すべき領域が指定されると、制御部6を介して関心領域設定部17は図5(a)に示すように表示装置9のモニタ9a上に関心領域(ROI)を表示する。操作者が操作部7を操作することによって、関心領域設定部17は腫瘍及び核医学診断装置2によって得られた像11aを横切る線分XYで表される関心領域(ROI)14を設定し、モニタ9a上に表示する。
The
関心領域設定部17によって線分XY14が設定されると、線分XY14の座標が画素値算出部16に出力され、その座標に基づいて画素値算出部16は制御部6を介して記憶装置24から線分XY14上の座標に位置する機能画像データを読み出す。そして、画素値算出部24は、線分XY14上の各座標における機能画像データの画素値(輝度や濃淡度等)を逐次算出し、図5(b)〜(d)に示す横軸が位置で、縦軸が画素値(輝度や濃淡度)で表されるグラフを作成する。そして、制御部6を介してこれらのグラフを表示装置9のモニタ9a上に表示する。操作者はこれらのグラフから焼灼の進行状況を確認することができ、焼灼の完了を判断することが可能となる。 When the line segment XY14 is set by the region-of-interest setting unit 17, the coordinates of the line segment XY14 are output to the pixel value calculation unit 16, and based on the coordinates, the pixel value calculation unit 16 via the control unit 6 stores the storage device 24. To read the functional image data located at the coordinates on the line segment XY14. Then, the pixel value calculation unit 24 sequentially calculates the pixel values (luminance, shade, etc.) of the functional image data at each coordinate on the line segment XY14, and the horizontal axis shown in FIGS. Then, a graph is created in which the vertical axis is represented by pixel values (luminance and shade). Then, these graphs are displayed on the monitor 9 a of the display device 9 via the control unit 6. The operator can confirm the progress of the shochu from these graphs, and can determine the completion of the shochu.
図5(b)は、集束強力超音波を照射する前の機能画像データの画素値のプロファイルである。超音波照射前のプロファイルは「やま」が1つの形をなしている。この状態の腫瘍に集束強力超音波を照射すると、図5(c)に示すように、画素値のプロファイルは「やま」が2つの形をなし、画素値のピーク値は図5(b)に比べて低くなり、その領域がXY方向に広がる。さらに照射を継続すると、図5(d)に示すように、画素値のピーク値が更に低下し、その領域がXY方向に更に広がる。このように、図5(b)〜(d)は、時系列に沿ったグラフである。これらのプロファイルを得るため、所定時間ごとに画素値算出部16は機能画像データの画素値を逐次算出してグラフを作成する。 FIG. 5B is a profile of pixel values of functional image data before irradiation with focused intense ultrasound. “Yama” has one shape in the profile before ultrasonic irradiation. When focused strong ultrasound is irradiated to the tumor in this state, as shown in FIG. 5 (c), the profile of the pixel value “Yama” has two shapes, and the peak value of the pixel value is shown in FIG. 5 (b). It becomes lower than that, and the area expands in the XY direction. When the irradiation is further continued, as shown in FIG. 5D, the peak value of the pixel value further decreases, and the region further expands in the XY direction. As described above, FIGS. 5B to 5D are graphs along a time series. In order to obtain these profiles, the pixel value calculation unit 16 sequentially calculates the pixel values of the functional image data every predetermined time and creates a graph.
超音波アプリケータで生体組織を焼灼し、その焼灼の状態を電子顕微鏡で観察すると、細胞核や細胞壁は原形を保っているが、細胞液が細胞の外へ流出した状態が観測される。従って、18FDG等の放射線薬剤は細胞に取り込まれた後、細胞液内に貯留され、集束強力超音波を照射した後は18FDGを含んだ細胞液が細胞の辺縁の外に浸出することになる。 When a living tissue is cauterized with an ultrasonic applicator and the state of cauterization is observed with an electron microscope, the cell nucleus and the cell wall remain intact, but the state in which the cell fluid has flowed out of the cell is observed. Therefore, radiopharmaceuticals such as 18 FDG are taken into cells and then stored in the cell fluid, and after irradiating focused intense ultrasound, the cell fluid containing 18 FDG leaches out of the cell edge. become.
この観察による事実と図5(b)〜(d)のプロファイルとによって焼灼が完了したか否かの判断が可能となる。つまり、図5(b)に示すプロファイルによって、放射線薬剤が細胞内に取り込まれたままで細胞の外に流出していないと判断できる。また、図5(c)に示すプロファイルは図5(b)に示すプロファイルよりも画素値のピーク値が低くなり、XY方向に広がっているため、放射線薬剤を含んだ細胞液が細胞の外に流出していると判断できる。さらに、図5(d)に示すプロファイルは図5(c)に示すプロファイルよりも画素値のピーク値が更に低下し、XY方向に広がっているため、更に細胞液が細胞の外に流出していると判断できる。従って、これらのプロファイルを得ることによって、18FDG濃度の減衰の進行状態を観察することが可能となる。 It is possible to determine whether or not the cauterization is completed based on the facts from this observation and the profiles shown in FIGS. That is, it can be determined from the profile shown in FIG. 5B that the radiopharmaceutical is still taken into the cell and does not flow out of the cell. Further, the profile shown in FIG. 5 (c) has a lower pixel value than the profile shown in FIG. 5 (b) and spreads in the XY direction, so that the cell fluid containing the radiopharmaceutical is exposed outside the cells. It can be judged that it has leaked. Further, the profile shown in FIG. 5 (d) has a pixel value peak value lower than the profile shown in FIG. 5 (c) and spreads in the XY direction, so that the cell fluid further flows out of the cells. Can be judged. Therefore, by obtaining these profiles, it is possible to observe the progress of the 18 FDG concentration decay.
このように、腫瘍と機能画像とを横切るように線分で表される関心領域を設定し、その線分における機能画像の画素値の変化をグラフにして表示装置9のモニタ9a上に表示することで、焼灼の進行状態を確認し、焼灼が完了したか否かの判断が可能となる。また、本実施形態においては、上述したように焼灼しながら機能画像の収集が可能であるため、焼灼の進行状態をモニタ9a上のグラフで確認しながら焼灼が可能となる。 In this way, the region of interest represented by the line segment is set so as to cross the tumor and the functional image, and the change in the pixel value of the functional image in the line segment is displayed as a graph on the monitor 9a of the display device 9. Thus, it is possible to check the progress of the shochu and determine whether or not the shochu has been completed. Moreover, in this embodiment, since it is possible to collect functional images while cauterizing as described above, cauterization can be performed while confirming the progress of cauterization with a graph on the monitor 9a.
例えば、図5(b)〜(d)に示すプロファイルを、図6に示すように、合成断層像11とともに表示装置9のモニタ9a上に表示する。このように、合成断層像11とプロファイルとを同時に表示することで、合成断層像11の機能画像の変化を観測して焼灼の状態を判断するとともに、プロファイルの変化を観測して焼灼の状態を判断することが可能となるため、焼灼状態を判断するための情報が増え、焼灼状態の判断が更に容易になる。 For example, the profiles shown in FIGS. 5B to 5D are displayed on the monitor 9a of the display device 9 together with the synthetic tomographic image 11 as shown in FIG. In this way, by displaying the composite tomographic image 11 and the profile at the same time, the change in the functional image of the composite tomographic image 11 is observed to determine the state of the ablation, and the change in the profile is observed to determine the state of the ablation. Since it becomes possible to judge, the information for judging a cautery state increases, and the judgment of a cautery state becomes still easier.
また、関心領域設定部17によって焼灼しようとしている腫瘍の辺縁を囲むように関心領域を設定し、画素値算出部16によって関心領域内の平均画素値を算出し、焼灼によるその平均画素値の変化を観測することで焼灼の状態を判断しても良い。 Further, the region of interest is set so as to surround the margin of the tumor to be cauterized by the region of interest setting unit 17, the average pixel value in the region of interest is calculated by the pixel value calculating unit 16, and the average pixel value by cauterization is calculated. You may judge the state of shochu by observing a change.
具体的には、まず、画素値算出部16は焼灼前における腫瘍の辺縁を囲む関心領域内の平均画素値を算出する。次に、画素値算出部16は、集束強力超音波を腫瘍に照射するとともに関心領域内の平均画素値を逐次算出する。焼灼によって18FDGを含む細胞液が細胞の外へ流出し、速やかに散逸するため、散逸した後は平均画素値の減衰時定数が大きくなると考えられる。ここで、平均画素値とは、関心領域内に含まれる全ての座標における機能画像データの画素値(輝度や濃淡度等)を平均したものである。また、平均画素値の減衰時定数とは、平均画素値が一定の値、減少するまでの時間である。画素値算出部16は、平均画素値を求めるとともに平均画素値の減衰時定数、つまり、平均画素値が一定の値だけ減少するまでの時間を算出する。換言すると、画素値算出部16は、単位時間あたりの平均画素値の変化量(=平均画素値の変化率)を算出する。 Specifically, first, the pixel value calculation unit 16 calculates the average pixel value in the region of interest surrounding the margin of the tumor before cauterization. Next, the pixel value calculation unit 16 irradiates the tumor with focused intense ultrasound and sequentially calculates the average pixel value in the region of interest. The cell fluid containing 18 FDG flows out of the cell by cauterization and quickly dissipates. Therefore, it is considered that the decay time constant of the average pixel value increases after the dissipation. Here, the average pixel value is an average of the pixel values (luminance, density, etc.) of the functional image data at all coordinates included in the region of interest. The decay time constant of the average pixel value is a time until the average pixel value decreases by a constant value. The pixel value calculation unit 16 calculates an average pixel value and calculates an attenuation time constant of the average pixel value, that is, a time until the average pixel value decreases by a certain value. In other words, the pixel value calculation unit 16 calculates the change amount of the average pixel value per unit time (= change rate of the average pixel value).
集束強力超音波を照射した直後においては、細胞の外に流出する細胞液の量が多いため、平均画素値の変化量も多く、一定の値だけ減少するまでの時間(減衰時定数)は短くなる。焼灼を続けると、徐々に流出する細胞液の量が減少するため、平均画素値の変化量も小さくなる。その結果、一定の量だけ減少するまでの時間(減衰時定数)は長くなる。つまり、減衰時定数が大きくなれば焼灼が進んで、完了したと判断することができる。 Immediately after the irradiation of focused high-power ultrasound, the amount of cell fluid that flows out of the cell is large, so the amount of change in the average pixel value is also large, and the time (decay time constant) until it decreases by a certain value is short. Become. If cauterization is continued, the amount of cell fluid that gradually flows out decreases, and the amount of change in the average pixel value also decreases. As a result, the time (decay time constant) until it decreases by a certain amount becomes longer. That is, if the decay time constant increases, it can be determined that cauterization has progressed and has been completed.
換言すると、照射直後においては、単位時間あたりの平均画素値の変化量(=平均画素値の変化率)は大きいが、時間が経つにつれて単位時間あたりの平均画素値の変化量(=平均画素値の変化率)は小さくなる。つまり、平均画素値の変化率が小さくなれば焼灼が進んで、完了したと判断できる。 In other words, immediately after irradiation, the amount of change in average pixel value per unit time (= change rate of average pixel value) is large, but the amount of change in average pixel value per unit time (= average pixel value) over time. Change rate) becomes smaller. That is, if the rate of change of the average pixel value decreases, it can be determined that cauterization has progressed and has been completed.
従って、予め閾値を設定しておき、単位時間あたりの平均画素値の変化量(=平均画素値の変化率)がその閾値以下になった場合に、焼灼が完了したと判断することが可能となる。この予め設定された閾値は、経験的に求められているものであり、焼灼の完了を示す平均画素値の変化率である。この予め設定された閾値と平均画素値の変化率との比較は、画素値算出部16が行う。さらに画素値算出部16は、平均画素値の変化率と閾値とを比較して、その比較結果から焼灼が完了したか否かの判断を行う。画素値算出部16は、平均画素値の変化率が閾値以下の場合、焼灼が完了したと判断する。 Accordingly, it is possible to determine that the cauterization is completed when a threshold value is set in advance and the amount of change in the average pixel value per unit time (= change rate of the average pixel value) is equal to or less than the threshold value. Become. This preset threshold value is determined empirically and is the rate of change of the average pixel value indicating the completion of cauterization. The pixel value calculation unit 16 compares the preset threshold value with the change rate of the average pixel value. Further, the pixel value calculation unit 16 compares the change rate of the average pixel value with a threshold value, and determines whether or not cauterization is completed from the comparison result. The pixel value calculation unit 16 determines that the cauterization has been completed when the change rate of the average pixel value is equal to or less than the threshold value.
また、平均画素値の減衰時定数を算出して、予め設定された閾値と比較しても良い。減衰時定数が閾値以上に長くなった場合、焼灼が完了したと判断できる。このとき設定される閾値は、焼灼の完了を示す平均画素値の減衰時定数である。 Further, an attenuation time constant of the average pixel value may be calculated and compared with a preset threshold value. When the decay time constant becomes longer than the threshold value, it can be determined that the cauterization is completed. The threshold value set at this time is an attenuation time constant of an average pixel value indicating completion of cauterization.
画素値算出部16が平均画素値の変化率又は減衰時定数と閾値とを比較して焼灼完了と判断した場合、表示装置9によって焼灼の完了を示す画像を表示する。その表示によって操作者は焼灼の完了を認知することができ、集束強力超音波の照射終了のタイミングの判断が可能となる。さらに、画素値算出部16が焼灼完了と判断した場合、自動的に集束強力超音波の照射を停止させても良い。画素値算出部16から焼灼完了を示す信号が制御部6に出力され、制御部6が超音波治療部4の位相制御回路部44への信号の出力を停止することによって、超音波アプリケータ41の照射を停止する。自動的に照射を停止させることで、焼灼完了の判断が更に容易になり、操作者の負担を軽減することが可能となる。 When the pixel value calculation unit 16 determines that the cauterization is completed by comparing the change rate or attenuation time constant of the average pixel value and the threshold value, the display device 9 displays an image indicating the completion of the cauterization. By the display, the operator can recognize the completion of the cauterization, and can determine the timing of the end of the irradiation of the focused powerful ultrasonic wave. Furthermore, when the pixel value calculation unit 16 determines that the cauterization is completed, the irradiation of the focused intense ultrasonic wave may be automatically stopped. A signal indicating the completion of cauterization is output from the pixel value calculation unit 16 to the control unit 6, and the control unit 6 stops outputting the signal to the phase control circuit unit 44 of the ultrasonic treatment unit 4, whereby the ultrasonic applicator 41. Stop irradiation. By automatically stopping the irradiation, it is possible to more easily determine the completion of the cauterization and to reduce the burden on the operator.
また、平均画素値の代わりに、合計画素値を用いて焼灼の判断を行っても良い。ここで合計画素値とは、関心領域内に含まれる全ての座標における機能画像データの画像値(輝度や濃淡度等)を合計したものである。 In addition, instead of the average pixel value, the total pixel value may be used to determine cauterization. Here, the total pixel value is the sum of the image values (luminance, density, etc.) of the functional image data at all coordinates included in the region of interest.
なお、画素値算出部16がこの発明の「第1の画素値算出手段」及び「第2の画素値算出手段」に相当し、関心領域設定部17がこの発明の「第1の関心領域設定手段」及び「第2の関心領域設定手段」に相当する。 The pixel value calculation unit 16 corresponds to the “first pixel value calculation unit” and the “second pixel value calculation unit” of the present invention, and the region of interest setting unit 17 performs the “first region of interest setting” of the present invention. Means "and" second region of interest setting means ".
また、本実施形態においては、X線CT装置3を用いて被検体の形態画像を収集したが、その代わりに、公知のMRI装置を用いても構わない。MRI装置を用いる場合は、被検体に対して複数の傾斜磁場を印加し、核磁気共鳴信号の投影データを得る。そして、その投影データに基づいて核磁気共鳴画像を生成し、形態画像として核医学診断装置2によって得られた機能画像と合成して表示装置9のモニタ9a上に表示する。
In the present embodiment, the morphological images of the subject are collected using the
[第2の実施の形態]
次に、この発明の第2の実施形態に係る超音波治療装置について、図7を参照しつつ説明する。図7は、第2の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
[Second Embodiment]
Next, an ultrasonic therapy apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration of the ultrasonic therapy apparatus according to the second embodiment.
第2の実施形態に係る超音波治療装置は、第1の実施形態に係る超音波治療装置1とほぼ同じ構成を有しているが、核医学診断装置2による撮影時には、寝台天板51の溝部55に充填されている音響媒体42が排水される構成となっている。
The ultrasonic therapy apparatus according to the second embodiment has substantially the same configuration as the
第1の実施形態に係る超音波治療装置1においては、寝台天板51の溝部55に音響媒体42は充填されたままとなっており、核医学診断装置2による撮影時においても、そのままの状態を保っている。従って、上述したように、音響媒体42によって遮蔽されている領域に配置された放射線検出器21Aは、γ線を検出することはない。これを改良したものが、この第2の実施形態に係る超音波治療装置に相当する。
In the
寝台天板51の溝部55の底に孔(図示しない)を形成し、その孔に配水管(図示しない)を設置して溝部55に充填された音響媒体42を排水する。そして、核医学診断装置2によって撮影するときには、配水管によって音響媒体42を排水するとともに、保持部材42によって超音波アプリケータ41を核医学診断装置2の外部に移動させる。なお、溝部55に形成された孔及び配水管がこの発明の「音響媒体排出手段」に相当する。
A hole (not shown) is formed in the bottom of the groove portion 55 of the couch top plate 51, and a water pipe (not shown) is installed in the hole to drain the acoustic medium 42 filled in the groove portion 55. When photographing with the nuclear medicine
一方、超音波治療部4によって患部に集束強力超音波を照射して治療を行うときには、配水管を通して音響媒体42を溝部53に供給し、集束強力超音波の照射を行う。このように、核医学診断装置2による撮影タイミングに応じて音響媒体2を排水又は充填することによって、γ線を減衰させることなく核医学診断装置2によって撮影することが可能となる。そのことにより、全ての放射線検出器21を用いてγ線を検出することが可能となり、全ての方向において同時計数法によってγ線を検出することが可能となる。この場合、核医学診断装置2はPET装置として機能する。なお、本実施形態においては、機能画像の収集と超音波治療部4による焼灼とは同時に行えないが、患部のモニタリングと焼灼とを1つの装置によって行うことが可能となる。
On the other hand, when performing treatment by irradiating the affected part with focused high-power ultrasound by the ultrasonic treatment unit 4, the acoustic medium 42 is supplied to the groove part 53 through the water pipe, and the focused strong ultrasound is irradiated. In this way, by draining or filling the
また、放射線検出器21にコリメータを設置して核医学診断装置2をSPECT装置として用いても良い。この場合、特定の腫瘍や分子に集積する性質を有する物質、及び単光子放出核種(99Tc、67Ga、201Ti等)を含む放射性薬剤を被検体に投与し、その放射性薬剤から発生するγ線を全ての放射線検出器21によって検知して放射性薬剤が分布している位置を特定し、SPECT画像を生成する。このような装置構成であっても、患部のモニタリングと焼灼とを1つの装置によって行うことが可能となる。
Moreover, a collimator may be installed in the
[第3の実施の形態]
次に、この発明の第3の実施形態に係る超音波治療装置について、図8及び図9を参照しつつ説明する。図8は、第3の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。図9は、図8における線分B−B’における断面図である。
[Third Embodiment]
Next, an ultrasonic therapy apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of an ultrasonic therapy apparatus according to the third embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
第3の実施形態に係る超音波治療装置は、第1の実施形態に係る超音波治療装置1とほぼ同じ構成を有しているが、超音波アプリケータ41を備えた超音波治療部4の構成及び配置位置が異なる。核医学診断装置2及びX線CT装置3の構成は第1の実施形態に係る超音波治療装置1と同じである。第1の実施形態に係る超音波治療装置1においては、超音波治療部4は寝台天板51に形成された溝部55内に設置されていたが、第3の実施形態に係る超音波治療装置においては、超音波アプリケータ41は核医学診断装置2の側面から延びるアーム49によって保持され、水平及び垂直方向に移動可能となっている。
The ultrasonic therapy apparatus according to the third embodiment has substantially the same configuration as the
超音波アプリケータ41には、超音波振動子の他、音響媒体42を保持するための水袋48が設置され、その水袋48の中に音響媒体42が格納されている。さらに、第1の実施形態のように、超音波診断撮像用の超音波プローブを設けても良い。また、被検体と超音波アプリケータとの接触圧力を水袋48に設けられた圧力センサーで検知し、音響媒体の出し入れを調整して適切な圧力になるように制御するものであっても良い。 In addition to the ultrasonic vibrator, the ultrasonic applicator 41 is provided with a water bag 48 for holding the acoustic medium 42, and the acoustic medium 42 is stored in the water bag 48. Furthermore, an ultrasonic probe for ultrasonic diagnostic imaging may be provided as in the first embodiment. Further, the contact pressure between the subject and the ultrasonic applicator may be detected by a pressure sensor provided in the water bag 48 and adjusted so as to obtain an appropriate pressure by adjusting the loading and unloading of the acoustic medium. .
超音波アプリケータ41を保持するアーム49は、関節部材49d、49e、及び49fによってアーム部材49a、49b、及び49cが回転可能に連結されており、アーム部材49cの一端が関節部材49fを介して核医学診断装置2の側面に設置されている。アーム部材49aは関節部材49dを軸にして上下方向に回転可能となっており、アーム部材49bは関節部材49eを軸にして上下方向に回転可能になっている。さらに、アーム部材49cは関節部材49fを軸にして上下及び左右の方向に回転可能となっている。アーム部材49aの先端には超音波アプリケータ41が設置されている。このようにアーム49によって保持されることにより、超音波アプリケータ41は上下、左右、及び前後の方向に移動することができる。
The
このアーム49はアーム制御部(図示しない)に接続され、操作者が操作部7を操作することによって、制御部6を介してアーム49の先端に設置されている超音波アプリケータ41を移動させることができる。
The
次に、核医学診断装置2における放射線検出器21の配列について図9を参照しつつ説明する。第1の実施形態と同様に、図9に示す核医学診断装置2の断面は、核医学診断装置2の中心点Oを通る2本の仮想線(図9に示す破線)によって、領域A〜Dの4つに分けられている。これらの2本の仮想線は中心点Oを通るとともに、超音波アプリケータ41に設置されている水袋48に接して通るように設定されている。
Next, the arrangement of the
領域A〜Dに配置された放射線検出器21のうち、領域Aに配置された放射線検出器21Aはγ線を検出することはない。この領域Aに配置された放射線検出器21Aと被検体の患部との間には水袋48内に充填された音響媒体42を備えた超音波アプリケータ41が配置されており、患部から放出されたγ線は音響媒体42によって減衰させられるからである。
Of the
従って、第1の実施形態と同様に、予め、超音波アプリケータの配置位置が分かっているため、領域A以外の領域に配置された放射線検出器21B〜21Dによってγ線を検出する。核医学診断装置2がPET装置の場合には、検出されたγ線の検出信号は、計数装置23で同時計数法によって処理され、計数値及び検出点の位置情報が再構成処理部25に出力される。再成処理部25は、これらの信号に基づいて機能画像データを生成する。このように、超音波アプリケータ41の位置と中心点Oの位置との関係から、γ線を検出する放射線検出器21を選定して機能画像データを生成する。
Therefore, as in the first embodiment, since the arrangement position of the ultrasonic applicator is known in advance, γ rays are detected by the radiation detectors 21B to 21D arranged in the area other than the area A. When the nuclear
第3の実施形態に係る超音波治療装置の動作は、第1の実施形態に係る超音波治療装置1と同じであり、寝台天板51を右方向に水平に移動させることによって、X線CT装置3から核医学診断装置2に移動させ、X線CT像データと機能画像データとを合成して合成断層像データを生成し、表示装置9のモニタ9a上に合成断層像を表示する。そして、超音波アプリケータ41によって被検体の患部に対して集束強力超音波を照射する。
The operation of the ultrasonic treatment apparatus according to the third embodiment is the same as that of the
[第4の実施の形態]
次に、この発明の第4の実施形態に係る超音波治療装置について、図10を参照しつつ説明する。図10は、第4の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
[Fourth Embodiment]
Next, an ultrasonic therapy apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of the ultrasonic therapy apparatus according to the fourth embodiment.
第4の実施形態に係る超音波治療装置は、第3の実施形態に係る超音波治療装置と同じ構成を有しているが、その動作が異なる。第3の実施形態に係る超音波治療装置においては、核医学診断装置2による撮影時においても超音波アプリケータ41は核医学診断装置2の孔部10に挿入されていたが、本実施形態に係る超音波治療装置においては、核医学診断装置2による撮影時には超音波アプリケータ41を核医学診断装置2の孔部10の外部に移動させる。操作者が操作部7を操作することによってアーム49を駆動して超音波アプリケータ41を核医学診断装置2の外部に待機させる。また、治療を行うときには、アーム49を駆動して超音波アプリケータ41を患部の上部に移動させ、集束強力超音波を照射する。
The ultrasonic therapy apparatus according to the fourth embodiment has the same configuration as the ultrasonic therapy apparatus according to the third embodiment, but the operation is different. In the ultrasonic therapy apparatus according to the third embodiment, the ultrasonic applicator 41 is inserted into the hole 10 of the nuclear medicine
このように、核医学診断装置2の撮影タイミングに応じて超音波アプリケータ41を核医学診断装置2の外部又は内部に移動させることによって、第2の実施形態と同様に、γ線を減衰させることなく核医学診断装置2によって撮影することが可能となる。そのことにより、全ての放射線検出器21を用いてγ線を検出することが可能となり、全ての方向において同時計数法によってγ線を検出することが可能となる。なお、本実施形態においては、機能画像の収集と超音波治療部4による焼灼とを同時に行えないが、患部のモニタリングと焼灼とを1つの装置によって行うことが可能となる。
Thus, by moving the ultrasonic applicator 41 to the outside or the inside of the nuclear medicine
1 超音波治療装置
2 核医学診断装置
3 X線CT装置
4 超音波治療部
5 寝台装置
6 制御部
7 操作部
8 画像合成部
9 表示装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被検体を取り囲んで複数の放射線検出器が設置され、前記被検体に投与された放射線薬剤から放射される放射線を前記複数の放射線検出器で検出することで前記被検体の第2の断層像を生成する核医学診断装置と、
前記第1の断層像と前記第2の断層像とを合成した合成断層像を表示する表示装置と、
前記複数の放射線検出器によって取り囲まれた領域内に設置され、前記被検体との間に音響媒体を有し、前記被検体の患部に集束超音波を照射する超音波アプリケータと、
を有することを特徴とする超音波治療装置。 An imaging device that generates a first tomographic image by irradiating a subject with X-rays or ultrasonic waves, or applying a gradient magnetic field and a high-frequency magnetic field;
A plurality of radiation detectors are installed surrounding the subject, and a second tomogram of the subject is detected by detecting radiation emitted from a radiopharmaceutical administered to the subject with the plurality of radiation detectors. A nuclear medicine diagnostic device for generating
A display device for displaying a combined tomogram obtained by combining the first tomogram and the second tomogram;
An ultrasonic applicator installed in an area surrounded by the plurality of radiation detectors, having an acoustic medium with the subject, and irradiating focused ultrasound on the affected area of the subject;
An ultrasonic therapy apparatus comprising:
前記核医学診断装置の放射線検出器によって放射線を検出する際には、前記超音波アプリケータは前記放射線検出装置によって取り囲まれた領域の外側に移動させられることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の超音波治療装置。 The ultrasonic applicator is installed freely in and out of the area surrounded by the radiation detector,
The said ultrasonic applicator is moved to the outer side of the area | region enclosed by the said radiation detection apparatus, when detecting a radiation with the radiation detector of the said nuclear medicine diagnostic apparatus, The Claim 1 or Claim characterized by the above-mentioned. The ultrasonic therapy apparatus according to any one of 2 above.
前記放射線検出器は前記寝台を取り囲んで設置され、
前記音響媒体は前記溝部に充填され、前記超音波アプリケータは前記音響媒体内に設置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の超音波治療装置。 It further has a bed on which a subject is placed, in which a groove is formed,
The radiation detector is placed around the bed;
The ultrasonic therapy apparatus according to claim 1, wherein the acoustic medium is filled in the groove, and the ultrasonic applicator is installed in the acoustic medium.
前記超音波アプリケータを前記溝部に沿って前記放射線検出器によって取り囲まれた領域の外側に移動させる移動手段と、
を更に有することを特徴とする請求項4に記載の超音波治療装置。 Acoustic medium discharging means installed in a groove formed in the bed and discharging the acoustic medium to the outside of the groove;
Moving means for moving the ultrasonic applicator to the outside of the region surrounded by the radiation detector along the groove;
The ultrasonic therapeutic apparatus according to claim 4, further comprising:
前記第1の関心領域設定手段によって設定された線分上の前記第2の断層像の画素値を逐次算出する第1の画素値算出手段と、を更に有し、
前記表示装置は、前記第1の画素値算出手段によって算出された画素値を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の超音波治療装置。 First region-of-interest setting means for setting a region of interest consisting of a line segment of a predetermined length so as to cross the second tomographic image displayed on the display device;
First pixel value calculating means for sequentially calculating pixel values of the second tomographic image on the line segment set by the first region of interest setting means;
The ultrasonic treatment apparatus according to claim 1, wherein the display device displays a pixel value calculated by the first pixel value calculation unit.
前記第2の関心領域設定手段によって設定された前記関心領域内の前記第2の断層像の平均画素値又は合計画素値を逐次算出し、前記平均画素値又は前記合計画素値の単位時間あたりの変化量を算出し、前記単位時間あたりの変化量と予め設定された値とを比較する第2の画素値算出手段と、
を更に有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の超音波治療装置。 Second region-of-interest setting means for setting a region of interest having a predetermined area so as to include a second tomographic image displayed on the display device;
An average pixel value or total pixel value of the second tomographic image in the region of interest set by the second region of interest setting means is sequentially calculated, and the average pixel value or the total pixel value per unit time A second pixel value calculating means for calculating a change amount and comparing the change amount per unit time with a preset value;
The ultrasonic therapy apparatus according to claim 1, further comprising:
前記表示装置は、前記第1の断層像と前記第2の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記設定されたマーカを表示することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の超音波治療装置。 Marker setting means for setting a marker indicating a position to irradiate focused ultrasound,
The display device displays a combined tomographic image obtained by combining the first tomographic image and the second tomographic image, and displays the set marker. The ultrasonic therapy apparatus in any one of.
前記表示装置は、前記第1の断層像と前記第2の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記位置検出手段によって検出した位置に基づいて前記合成断層像上に前記超音波アプリケータの像及び前記超音波アプリケータから照射される集束超音波の伝播経路を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の超音波治療装置。 It further has a position detecting means for detecting the position of the ultrasonic applicator,
The display device displays a combined tomographic image obtained by combining the first tomographic image and the second tomographic image, and the ultrasonic wave is displayed on the combined tomographic image based on the position detected by the position detecting unit. The ultrasonic therapy apparatus according to claim 1, wherein an image of an applicator and a propagation path of a focused ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic applicator are displayed.
前記被検体に対して複数の傾斜磁場を印加し、その結果得られた核磁気共鳴信号の投影データに基づいて核磁気共鳴画像からなる第1の断層像を生成するMRI装置、
又は、前記超音波アプリケータに設置された超音波プローブによって前記被検体に対して超音波を照射し、前記被検体からの反射波を受信することによって超音波診断像からなる第1の断層像を生成する超音波診断装置のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の超音波治療装置。
In the imaging apparatus, an X-ray source and an X-ray detector are installed across the subject, and the X-ray detector detects X-rays irradiated from the X-ray source and transmitted through the subject. An X-ray CT apparatus for generating a first tomographic image of the subject;
An MRI apparatus that applies a plurality of gradient magnetic fields to the subject and generates a first tomographic image composed of a nuclear magnetic resonance image based on projection data of a nuclear magnetic resonance signal obtained as a result,
Alternatively, a first tomographic image including an ultrasonic diagnostic image is obtained by irradiating the subject with ultrasonic waves using an ultrasonic probe installed in the ultrasonic applicator and receiving a reflected wave from the subject. The ultrasonic therapeutic apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic therapeutic apparatus is any one of an ultrasonic diagnostic apparatus that generates a signal.
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