JP2009000409A

JP2009000409A - 磁気共鳴治療装置

Info

Publication number: JP2009000409A
Application number: JP2007166088A
Authority: JP
Inventors: Nariyuki Naka; 成幸仲; Toru Tani; 徹谷
Original assignee: Shiga University of Medical Science NUC
Current assignee: Shiga University of Medical Science NUC
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】被治療体において変位する臓器、病巣部または治療機具の位置を正確に捉え治療を行うことが可能な治療装置を提供する。
【解決手段】磁器共鳴治療装置EndoScout(商品名）を実際の治療の場で使うにあたり、この装置では、ＭＲＩ内における傾斜磁場中心付近ではＧ_ｘ，Ｇ_ｙ，Ｇ_ｚの各方向の傾斜磁場強度が０に近づくために、位置検出感度が低下もしくは検出不可能な状態になることを見出した。この問題点を解決する手段として、勾配磁場の変化を利用したセンサを、複数個設置した。
【選択図】なし

Description

本発明は、磁気共鳴治療装置に関するものである。さらに詳しくは、臓器または病巣または治療器具の位置検出機能を具備した磁器共鳴治療装置に関するものである。

磁器共鳴治療装置は、EndoScout(商品名）が知られている。本装置は、互いに関して既知の方向の軸を有する複数のセンサコイルをもち、３つの直交面に構成要素を含むセンサコイルを含むコイルアセンブリを、対象物に付与するステップと、大きさおよび方向の既知の瞬間値を有する時変３次元磁場勾配を発生するステップと、空間および空間を通って移動する対象物に磁場勾配を付与して、センサコイルにおいて電位を誘導するステップと、センサコイルにおいて発生された誘導電位の瞬間値を測定するステップと、センサコイルにおいて発生された測定瞬間値を、発生された磁場勾配の既知の大きさおよび方向、ならびに、コイルアセンブリにおけるセンサコイルの既知の相対的な方向とともに処理して、空間内での対象物の瞬間的な場所および方向を計算するステップとにより、３次元空間を通って移動する対象物の瞬間的な場所および方向を判定する（特許文献１）。
この装置の撮像空間内の絶対的位置情報は、XYZの３方向にそれぞれかけられる傾斜磁場により規定される。このXYZの３方向の傾斜磁場の変化を直行する３つのコイルの起電力の変化を感知することにより、ＭＲ空間内の位置情報を得ることが可能となる。このセンサは３対の直交するコイルを有し、ＭＲ撮像空間内において、センサの位置および向きの情報を得ることが可能である（図１）。
特表2002-524125

解決しようとする問題点は、被治療体において変位する臓器、病巣部または治療機具の位置を正確に捉え治療を行うことが可能な治療装置を提供することである。

本発明者は、上記の磁器共鳴治療装置EndoScout(商品名）を実際の治療の場で使うにあたり、この装置では、ＭＲＩ内における傾斜磁場中心付近ではＧ_ｘ，Ｇ_ｙ，Ｇ_ｚの各方向の傾斜磁場強度が０に近づくために、位置検出感度が低下もしくは検出不可能な状態になることを見出した。開発会社は、傾斜磁場中心には撮影対象すなわち生体組織が位置するはずでその場所にセンサが位置することはないので問題ないとしていた。
しかし、体腔内での位置トラッキングのためには、傾斜磁場中心を含めたセンサの使用が必要であり、本発明者等は、この課題の認識を始めてもたらし、この問題点を解決する手段を提供した。つまり本発明は以下からなる；
１．勾配磁場の変化を利用したセンサを、複数個設置することを特徴とする磁気共鳴治療装置。
２．同時に２個のセンサを用いる前項１の磁気共鳴治療装置。
３．センサを一定の距離を離して設置し、少なくとも一つのセンサが傾斜磁場中心からはずれるように設置する前項１又は２の磁気共鳴治療装置。
４．治療部位を磁気共鳴治療装置の出力信号に同期して撮影し、該出力信号が、被治療体内の臓器または病巣または治療機具の位置を表す信号である前項１〜３の何れか一に記載の装置。
５．前項１〜４の何れか一に記載の磁気共鳴治療装置を被治療体の臓器または病巣または治療機具の位置を監視する監視手段、被治療体の予め定めた部位に治療用の器具を挿入し熱を供給または切除する治療手段、治療部位を前記監視手段の出力信号に同期して撮影する撮影手段、及び被治療体の臓器または病巣または治療機具の位置および映像を同時に表示する手段を具備する治療用装置。

本発明の磁気共鳴治療装置は、傾斜磁場位置センサを臓器または臓器近傍に留置することにより、臓器の変形および臓器または病巣の位置の変化変動をリアルタイムに捉え、また、治療機具に装着することにより、病巣を正確に治療することが可能となった。また、傾斜磁場位置センサを複数個装着することにより、勾配磁場中心付近においても正確な位置情報を得ることが可能となった。

本発明で、勾配磁場の変化を利用したセンサを、設置した磁気共鳴治療装置の調製法及び測定法は、特表2002-524125の内容がそのまま援用される。
本発明は、患部を磁気共鳴を利用して、被治療体の予め定めた部位の治療部位を監視手段である勾配磁場の変化を利用したセンサを用い、これからの出力信号に同期して治療部位を撮影し、同時に、被治療体の臓器もしくは病巣、又は治療用の器具（治療機具）の位置及び映像を表示する装置である。

センサは、図１に示される。磁気共鳴撮影装置の撮像空間内の絶対位置情報はXYZの３方向にそれぞれかけられる傾斜磁場により規定される。このXYZの３方向の傾斜磁場の変化を直行する3つのコイルの起電力の変化を感知することにより、ＭＲ空間内の位置情報を得ることが可能となる。このセンサは3対の直交するコイルを有し、ＭＲ撮像空間内において、センサの位置および向きの情報を得ることが可能である。

特表2002-524125によると、このセンサの１つの局面によれば、３次元空間を通って移動する対象物の瞬間的な場所および方向を判定する方法が提供される。この方法は、３つの直交面に構成要素を含む、互いに関して既知の方向の軸を有する複数のセンサコイルを含むコイルアセンブリを、対象物に付与するステップと、大きさおよび方向の既知の瞬間値を有する時変３次元磁場勾配を発生するステップと、空間および空間を通って移動する対象物に磁場勾配を付与して、センサコイルにおいて電位を誘導するステップと、センサコイルにおいて発生された誘導電位の瞬間値を測定するステップと、センサコイルにおいて発生された測定瞬間値を、発生された磁場勾配の既知の大きさおよび方向、ならびに、コイルアセンブリにおけるセンサコイルの既知の相対的な方向とともに処理して、空間内での対象物の瞬間的な場所および方向を計算するステップを包含する。
磁場勾配は、所定の活性化パターンに従って、３つの直交して配置される傾斜磁場コイル対を活性化することにより発生され、センサコイルにおいて発生された誘導電位の測定瞬間値が、傾斜磁場コイルの所定の活性化パターンおよびセンサコイルの既知の相対的な方向とともに処理され、対象物の場所および方向の推定値を提供する。
このセンサの別の局面によれば、３次元空間を通って移動する対象物の瞬間的な場所および方向を判定するための装置が提供される。この装置は、対象物により担持されるコイルアセンブリを含み、このコイルアセンブリは、３つの直交面に構成要素を含む、互いに関して既知の方向の軸を有する複数のセンサコイルを含み、この装置はさらに、空間および空間を通って移動する対象物において、大きさおよび方向の既知の瞬間値を有する時変３次元磁場勾配を発生して、センサコイルにおいて電位を誘導するための磁場発生器と、センサコイルにおいて発生された誘導電位の瞬間値を測定するための手段と、センサコイルにおいて発生された測定瞬間値を、発生された磁場勾配の既知の大きさおよび方向、ならびに、コイルアセンブリにおけるセンサコイルの既知の相対的な方向とともに処理して、空間内での対象物の瞬間的な場所および方向を計算するためのプロセッサと、を含む。
コイルを通る磁束の時間変化は、コイルを横切る起電力（即ち、電位）を誘導する（電磁気学のファラデーの法則）。ＭＲＩスキャナは、時変磁場を生成して、スキャンされた体積において磁場勾配を作り出す。３つの直交コイル（またはコイル対）における誘導電位を測定することにより、および、生成された磁場勾配の時間パターンをＭＲＩスキャナからの入力として得ることにより、装置の場所および方向の両方が測定され得る。

センサは、被治療体の治療対象部位である臓器または臓器近傍に留置される。磁気共鳴装置の負荷により、センサの出力信号は、撮影手段によって映像化され、臓器、病巣、治療機具が立体的に映像化される。

本発明では、センサを複数個設置することを特徴にする。図４に示されるように、従来のセンサに加えて、さらに少なくとも一つのセンサを傾斜磁場中心から外れるように位置付ける。両センサの位置は、一定の距離をおく

センサの数は少なくとも同時に２個のセンサを用いることが好ましい。これにより、体腔内での位置トラッキングが可能となる。

センサからの位置情報は、統合ナビゲータソフトウェアーで処理され、適切なトラッキングが行われる。

かくして、本発明では、磁気共鳴治療装置を被治療体の臓器または病巣または治療機具の位置を監視する監視手段であるセンサを使い、被治療体の予め定めた部位に治療用の器具を挿入し熱を供給または切除する治療手段を具体的に実行する際に、治療部位が前記監視手段の出力信号に同期して撮影する撮影手段によって映像化され、及び被治療体の臓器または病巣または治療機具の位置および映像を同時に表示され、特にセンサを複数個装着することにより、勾配磁場中心付近においても正確な位置情報をえることが可能となる（図５）。

図２は、肝臓及び病巣の生体内での移動を示している。左側が胸腔であり、右側が腹腔である。上図と下図は、肝臓が移動しており、マルで示した病巣も移動したことを示す。図３は、傾斜磁場センサによる位置検出を肝臓の近傍（肝臓外縁のマル）においておこなった。

本発明によれば、変位変動する治療対象について正しい位置情報に基づく治療を行うことが可能な治療装置を実現することができる。

センサとMR撮像空間内を示す。XYZは、3方向の傾斜磁場を示す。センサは３つのコイルの有し、その起電力の変化を感知し、出力信号に変え、これでMR空間内での位置情報を提供する。臓器および病巣の移動を示す。傾斜磁場位置検出センサによる結果を示す。センサを複数個設置。 MRI装置とセンサ出力信号の流れをしめす。

Claims

勾配磁場の変化を利用したセンサを、複数個設置することを特徴とする磁気共鳴治療装置。
同時に２個のセンサを用いる請求項１の磁気共鳴治療装置。
センサを一定の距離を離して設置し、少なくとも一つのセンサが傾斜磁場中心からはずれるように設置する請求項１又は２の磁気共鳴治療装置。
治療部位を磁気共鳴治療装置の出力信号に同期して撮影し、該出力信号が、被治療体内の臓器または病巣または治療機具の位置を表す信号である請求項１〜３の何れか一に記載の装置。
請求項１〜４の何れか一に記載の磁気共鳴治療装置を被治療体の臓器または病巣または治療機具の位置を監視する監視手段、被治療体の予め定めた部位に治療用の器具を挿入し熱を供給または切除する治療手段、治療部位を前記監視手段の出力信号に同期して撮影する撮影手段、及び被治療体の臓器または病巣または治療機具の位置および映像を同時に表示する手段を具備する治療用装置。