JP2015146952A - Ultrasonic treatment apparatus and ultrasonic treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波治療装置及び超音波治療システムに係り、高密度焦点式超音波(HIFU:High Intensity Focused Ultra sound)の治療超音波を用いた超音波治療装置及び超音波治療システムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic therapy apparatus and an ultrasonic therapy system, and more particularly to an ultrasonic therapy apparatus and an ultrasonic therapy system using high intensity focused ultrasound (HIFU) therapeutic ultrasound.
HIFU治療は、焦点を高密度に集束した超音波を用いて治療対象部位の生体組織を加熱して、その部位を焼灼することにより治療する侵襲性の低い治療である。例えば、生体の直腸内に配置した超音波治療プローブを用いて治療可能である。また、特許文献1に紹介されているHIFUによる超音波治療装置は、マルチチャンネル発生器から供給される超音波の電気信号でそれぞれ駆動される複数の治療振動子(トランスジューサ)を備えた超音波治療プローブを用い、複数の治療振動子に供給する電気信号の振幅と周波数をそれぞれ独立して制御するようにしている。
The HIFU treatment is a less invasive treatment in which treatment is performed by heating a living tissue of a treatment target site using ultrasonic waves focused at a high density and cauterizing the site. For example, it can be treated using an ultrasonic therapy probe placed in the rectum of a living body. Moreover, the ultrasonic therapy apparatus by HIFU introduced by
ところで、特許文献1に記載のHIFU治療では、超音波治療プローブを構成する全ての治療振動子を駆動して、治療対象部位(ターゲット)にHIFUを照射している。しかし、正常組織への悪影響、あるいは骨などからの反射超音波による正常組織への悪影響、あるいは超音波治療プローブが損傷を受ける悪影響について配慮されていない。
By the way, in the HIFU treatment described in
本発明が解決しようとする課題は、正常組織等への悪影響を抑制して超音波治療を行うことができる超音波治療装置及び同装置を備えた超音波治療システムを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic therapy apparatus capable of performing ultrasonic therapy while suppressing adverse effects on normal tissues and the like, and an ultrasonic therapy system including the same.
上記の課題を解決するため、本発明の超音波治療装置は、生体の治療対象部位に治療超音波を照射する超音波治療プローブと、該超音波治療プローブを制御する治療プローブ制御部とを備え、前記超音波治療プローブは、電気信号を超音波に変換して射出する複数の治療振動子が配設された半球状の凹面を備え、前記治療プローブ制御部は、あらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域がそれぞれの前記治療振動子の治療超音波照射経路に存在するか否かを判別した判別情報に基づいて、前記照射不可領域が存在する前記治療振動子に供給される前記電気信号を選択的にオフすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an ultrasonic therapy apparatus of the present invention includes an ultrasonic therapy probe that irradiates a therapeutic ultrasonic wave to a treatment target site of a living body, and a therapeutic probe control unit that controls the ultrasonic therapy probe. The ultrasonic treatment probe includes a hemispherical concave surface on which a plurality of treatment transducers for converting an electrical signal into an ultrasonic wave and emitting the same, and the treatment probe control unit is configured to transmit a predetermined treatment ultrasonic wave. The electrical signal supplied to the treatment transducer in which the non-irradiation region exists is based on the discrimination information that determines whether or not the non-irradiation region exists in the treatment ultrasound irradiation path of each treatment transducer. It is characterized by being selectively turned off.
すなわち、本発明によれば、あらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域が治療振動子ごとの治療超音波照射経路に存在するか否かを判別した判別情報に基づいて、照射不可領域が存在する治療振動子に供給される前記電気信号が選択的にオフされる。これにより、治療超音波の照射を不可として設定された例えば正常組織あるいは骨などが存在する領域への治療超音波の照射がオフされる。その結果、治療超音波による正常組織への悪影響、あるいは治療超音波の反射波により超音波治療プローブが損傷を受ける悪影響を回避又は抑制することができる。すなわち、治療時の超音波治療プローブの位置及び姿勢(以下、位置と総称する。)に基づいて、三次元医用画像上で各治療振動子の治療超音波照射経路に治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別する。その判別情報に基づいて、治療超音波照射経路に治療超音波の照射不可領域に存在する治療振動子を停止し、例えば正常組織への侵襲性を最大限に低減する。これにより、超音波治療の効果向上と副作用低減を両立することができる。 That is, according to the present invention, there is a non-irradiable region based on the determination information that determines whether or not a predetermined therapeutic ultrasonic irradiation non-existent region exists in the therapeutic ultrasonic irradiation path for each treatment transducer. The electrical signal supplied to the treatment transducer is selectively turned off. As a result, the irradiation of the therapeutic ultrasonic wave to the region where, for example, normal tissue or bone, which is set to be impossible to be irradiated with the therapeutic ultrasonic wave, is turned off. As a result, it is possible to avoid or suppress the adverse effect on the normal tissue due to the therapeutic ultrasound, or the adverse effect of damaging the ultrasound therapeutic probe due to the reflected wave of the therapeutic ultrasound. In other words, based on the position and posture of the ultrasound treatment probe at the time of treatment (hereinafter collectively referred to as a position), the treatment ultrasound irradiation non-irradiation region on the treatment ultrasound irradiation path of each treatment transducer on the three-dimensional medical image. It is determined whether or not exists. Based on the discrimination information, the treatment vibrator existing in the treatment ultrasound non-irradiation region in the treatment ultrasound irradiation path is stopped, and, for example, the invasiveness to the normal tissue is reduced to the maximum. Thereby, both the improvement of the effect of ultrasonic therapy and the reduction of side effects can be achieved.
本発明によれば、正常組織等への悪影響を抑制して超音波治療を行うことができる超音波治療装置及び同装置を備えた超音波治療システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic treatment system provided with the ultrasonic treatment apparatus which can suppress the bad influence to a normal tissue etc. and can perform ultrasonic treatment, and the same apparatus can be provided.
以下、本発明を実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に、本発明の超音波治療システムの全体構成を示す。医用画像装置である磁気共鳴撮像(MRI)装置1は、例えば、垂直磁場永久磁石方式のMRI装置であり、垂直な静磁場を発生させる上部磁石3と下部磁石5、これら磁石を連結するとともに上部磁石3を支持する支柱7、位置検出デバイス9、アーム11、モニタ13、14、モニタ支持部15、基準ツール17、パーソナルコンピュータ19、ベッド21、MRI制御部23などを含んで構成されている。MRI装置1の図示しない傾斜磁場発生部は、領斜磁場を発生させる。更に、MRI装置1は、静磁場中の患者24に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないRF送信器、患者24からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないRF受信器を備えている。
FIG. 1 shows the overall configuration of the ultrasonic therapy system of the present invention. A magnetic resonance imaging (MRI)
位置検出デバイス9は、2台の赤外線カメラ25と、赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され、超音波治療プローブ37に取り付けられたポインタ27の位置及び姿勢(以下、位置と総称する。)を検出する。これにより、ポインタ27は、超音波治療プローブ37の位置を検出するとともに、超音波画像とMR画像の撮像断層面の指示デバイスとして機能する。また、位置検出デバイス9は、アーム11により移動可能に上部磁石3に連結され、MRI装置1に対する配置を適宜変更可能に形成されている。モニタ13は、術者29が把持するポインタ27により指示された患者24の断層面の画像を表示する。モニタ13は、モニタ支持部15により赤外線カメラ25と同様に上部磁石3に連結されている。基準ツール17は、赤外線カメラ25の座標系とMRI装置1の座標系をリンクさせるもので、3つの反射球35を備え、上部磁石3の側面に設けられている。
The position detection device 9 includes two infrared cameras 25 and a light emitting diode (not shown) that emits infrared light, and the position and posture of the
パーソナルコンピュータ19には、赤外線カメラ25が検出し算出したポインタ27の情報が、超音波治療プローブ37の位置データとして、例えば、RS232Cケーブル33を介して送信される。MRI制御部23は、ワークステーションで構成され、図示しないRF送信器、RF受信器などを制御する。また、MRI制御部23は、パーソナルコンピュータ19と接続されている。パーソナルコンピュータ19では、赤外線カメラ25が検出し算出したポインタ27の位置データをMRI装置1での撮像範囲の位置データに変換し、MRI制御部23へ送信する。位置データは、撮像シーケンスの撮像断面の制御に反映される。新たな撮像断面で取得されたMR画像はモニタ13に表示される。また、MR画像は映像記録装置34に同時記録される。また、超音波治療装置40はパーソナルコンピュータ19と接続されており、ポインタ27が取り付けられた超音波治療プローブ37で得られた超音波画像を専用のモニタ38に映し出すようになっている。また、超音波画像はパーソナルコンピュータ19に転送されて画像処理が行われ、術者用モニタ13、14に映し出される。超音波治療プローブ37はMRI装置1の磁場内でも作動可能なセラミックなどの非磁性体で形成されている。超音波治療プローブ37は2MHzや1MHzと必要に応じて使い分けられるようにしてもよい。
Information of the
図2に、超音波治療装置40の主要部のブロック構成を示す。超音波治療装置40は、患者24に治療超音波を照射して治療する超音波治療プローブ37を備えて構成される。また、超音波治療装置40は、超音波治療プローブ37から患者24内に超音波を送受信して得られた反射エコー信号を用い、診断部位について2次元超音波画像或いは三次元超音波画像を形成して表示する。すなわち、超音波治療プローブ37は、後述するように、治療超音波(HIFU)を照射する治療プローブ37aと、診断用の超音波画像を取得する撮像プローブ37bが備えられている。また、超音波治療装置40は、撮像プローブ37bに超音波信号を送受信する超音波送受信部44と、受信信号に基づいて2次元超音波画像(例えば、Bモード画像)或いは三次元超音波画像を構成する超音波画像構成部45と、超音波画像構成部45で構成された超音波画像を表示する表示部46、患者24に照射する治療プローブ37aと撮像プローブ37bに供給する超音波強度を切り換えるHIFUコントローラ49、各構成要素を制御する超音波制御部47と、超音波制御部47に指示を与えるコントロールパネル48とから構成されている。
FIG. 2 shows a block configuration of the main part of the
HIFUコントローラ49は、本発明で言う治療プローブ制御部であり、超音波治療装置40を診断装置として動作させる場合は撮像プローブ37bを駆動して患者24に撮像用の弱い超音波を照射し、治療装置として動作させる場合は治療プローブ37aを駆動して患者24に治療用の強い超音波を照射する。なお、この例では、超音波治療装置40に超音波診断装置を組み込んで構成したが、超音波診断装置と超音波治療装置を別々の装置として構成してもよい。
The
図3に、本発明の特徴部に係る超音波治療プローブ37の一実施形態の構成図を示す。同図(a)は、超音波治療プローブ37の中心軸を通る面における断面図、同図(b)は超音波治療プローブ37の超音波射出面側から見た正面図である。同図から明らかなように、超音波治療プローブ37は、半球状の凹面に配設されたHIFU照射用の治療プローブ37aと、凹面の中心軸に配設された診断画像取得用の撮像プローブ37bを備えて形成されている。治療プローブ37aは、同図(b)に示すように、凹面を同心円状の複数の円環領域に分割し、さらに円環領域を径方向に分割してなる複数の領域に、それぞれ治療振動子39を配設して形成されている。言い換えれば、超音波治療プローブ37の治療プローブ37aは、複数の治療振動子39を配列した2次元マトリックス・アレイ・トランスデューサとして構成されている。ここで、複数の治療振動子39の分割数は2nが一般的であり、例えば、512個や1024個のチャンネル数のものが用いられている撮像プローブ37bは、治療対象部位の焦点を含む断層面601を撮像して描出するための診断用の超音波探触子である。
FIG. 3 shows a configuration diagram of an embodiment of the
このように構成される超音波治療装置40により、集束超音波(HIFU)を照射して治療を実施する概要について、図4を参照して説明する。図4(a)に示すように、超音波治療プローブ37からのHIFU404は、治療対象領域(ターゲット)402に設定された焦点403に集束するように照射が行われる。図4(b)に示すように、1回のHIFU照射により焼灼される範囲は、例えば直径Φが5〜10mmである。したがって、HIFU照射による治療を行う際は、図4(c)に示すように、HIFU404の照射位置である焦点403の位置を順次移動させて、治療対象領域(ターゲット)402の全域にHIFU404を照射する。その際、超音波治療プローブ37の中心に取り付けられた撮像プローブ37bが治療の様子をモニタリングする。ただし、治療とモニタリングを同時に行うと互いにノイズとして画像に現れてしまう。そこで、治療プローブ37aと撮像プローブ37bを交互に動作させることによりノイズがない明瞭な診断画像を取得する。なお、下記の非特許文献1に示すようなARFI(Acoustic Radiation Force Impulse)による焦点可視化を行うことで理想的な焼灼領域に対して、生体組織内の実際の影響領域が算出され、三次元計測を行うことで立体的な治療予定領域を算出できる。
次に、図5を参照して、本実施形態のナビゲーションガイド表示機能を説明する。術者29は患者24に対して超音波治療装置40に接続された超音波治療プローブ37の焦点403を治療対象部位(ターゲット)の1点に合わせる。つまり、位置検出デバイス9に取り付けられた赤外線カメラにてポインタ27の位置から超音波治療プローブ37の位置を検出し、ナビゲーション画面上531〜534に治療プローブ37aの焦点403及びHIFU404の模擬画像がそれぞれ表示される。術者29はナビゲーション画面上531〜534を見ながら、超音波治療プローブ37の位置を操作して、治療プローブ37aの焦点403をターゲットに合わせる。ナビゲーション画面構成は、例えば、3軸断面(Axial、 Sagittal、 Coronal)531〜533の他に、三次元のボリュームレンダリング画像等534等を用いることができるが、自由にカスタマイズできる。また、術者29は、事前に治療予定領域536及び警告領域とマージン等をそれぞれ設定しておく。
Next, the navigation guide display function of this embodiment will be described with reference to FIG. The
また、ナビゲーション画像上には、超音波治療プローブ37の模擬画像の他に、術前プラニング(手術シミュレーション)情報537も画像上に重畳表示することができる。また、ボリュームレンダリング画像等534の場合は、治療予定領域536を立体的に表示することができる。さらに、ナビゲーション画像531〜534上の治療予定領域536や警告領域内に入った場合に警告を発する機能を備えることができる。また、例えば、治療予定領域536が警告領域内に入った場合に、ナビゲーション画像や治療パラメータを自動的に変更する機能を備えることができる。
In addition to the simulated image of the
上述した操作を、MRI装置のガントリ内部で実施する場合、上述した情報を超音波治療システムに対して連続かつリアルタイムにフィードバックし、治療対象領域における超音波治療プローブ37の模擬画像を含む同一のMRI撮像断面画像508及び超音波画像509を表示させることができる。つまり、術者29はMRI装置1による2次元リアルタイム画像とナビゲーションによる三次元画像情報を必要に応じて治療に利用することができる。MRI装置1の高速撮像シーケンスの応用のひとつとして、フルオロスコピー(透視撮像)と呼ばれるリアルタイム動態画像化法が臨床応用されつつある。フルオロスコピーでは、1秒以下程度の周期で撮像と画像再構成を繰り返すことにより、あたかもX線透視撮像のように体内組織の動態抽出や体内に外部から挿入した器具の位置把握に用いることができる動態画像を生成・表示する。この応用は三次元高速撮像にも応用されている。
When the above-described operation is performed inside the gantry of the MRI apparatus, the above-described information is fed back continuously and in real time to the ultrasound treatment system, and the same MRI including a simulated image of the
図6に、本発明の超音波治療システムの一実施形態の処理手順のフローチャートを示す。特に、本発明の特徴部である超音波治療プローブ37を用いて、正常組織等への悪影響を抑制してHIFU照射を行うことを中心に説明する。まず、MRI装置1を用いて複数の三次元ボリューム撮像及び三次元画像の三次元再構成を行う(S101)。次いで、三次元再構成された三次元画像から画像処理にて治療が必須な特定領域(セグメンテーション)を描出する(S102)。描出された特定領域を含む画像に基づいてHIFU照射を可とする領域と、不可とする領域を判別して設定する(S103)。次に、治療領域及びそれらを含むマージン領域を設定する(S104)。HIFU照射に関して必要なパラメータを入力後(S105)、HIFU治療計画を実施して超音波治療プローブ37の位置のシミュレーションを行う(S106)。治療計画後にナビゲーション等の手術支援誘導機能を起動し(S107)、手術を開始する(S108)。
FIG. 6 shows a flowchart of a processing procedure of an embodiment of the ultrasonic therapy system of the present invention. In particular, the description will focus on performing HIFU irradiation while suppressing adverse effects on normal tissues and the like using the
手術時は、超音波治療プローブ37の位置の変化に追随して、治療プローブ37aの焦点位置及びHIFU照射経路を示す模擬画像をナビゲーション画像上に重畳表示する(S109)。これにより、術者29は、GUIや数値情報を用いて超音波治療プローブ37を治療計画位置(目的位置)へ誘導する(S110)。誘導後は超音波画像やMR画像にてターゲットの位置を確認後、HIFU治療を開始する(S111)。
At the time of surgery, following the change in the position of the
次に、ステップS112において、超音波治療プローブ37のHIFUの治療プローブ37aの複数の治療振動子39について、それぞれの超音波照射経路であるHIFU照射経路に、あらかじめ定めた治療超音波であるHIFU照射の可領域及び不可領域の存在を判別する。具体的には、それぞれの治療振動子39から照射されるHIFU照射の経路を超音波治療プローブ37の位置に基づいて算出する。そして、ナビゲーション画像上にあらかじめ設定したHIFU照射不可領域を通るか否か判別する。この判別は、例えば、図1のパーソナルコンピュータ19により行うようにすることができるが、図2のHIFUコントローラ49により行うようにすることもできる。要は、MRI装置1により再構成されたナビゲーション画像531〜534の画像データと、超音波治療プローブ37の模擬画像及び超音波治療プローブ37の治療プローブ37aの形状データに基づき、各治療振動子39のHIFU照射経路を求める。そして、求めたHIFU照射経路にあらかじめ設定したHIFU照射不可領域が存在するか否か判別して、判別情報をHIFUコントローラ49に出力する。
Next, in step S112, with respect to the plurality of
HIFUコントローラ49は、パーソナルコンピュータ19などの外部から入力される判別情報又は自己が求めた判別情報に基づいて、ある治療振動子39から照射されるHIFU照射経路がHIFU照射不可領域を通る場合には、その治療振動子39はオフ(非アクティブ)とし、HIFU照射不可領域を通らない場合にはオン(アクティブ)とする(S112)。この判断を全ての治療振動子39にて実施して治療を開始する(S113)。HIFU治療時は、MR画像や超音波画像(例えば、B画像にて治療時の様子をモニタリング)する。モニタリングは、超音波画像上の治療領域の輝度値が規定値以上又はエコーシャドーが発生しているかどうか、又は、MR画像上の治療領域のMR測定温度値が規定値以上になるまで、同じ治療シーケンスを繰り返し、規定値以上になった場合にはHIFU治療シーケンスを即座に変更する。これらの治療シーケンスは予め登録しておくこともでき、治療状況を見ながら修正することもできる。そして、HIFU治療は特定領域(治療必須領域:セグメンテーション)を治療し終わるまで繰り返す(S114)。そして、ステップS114の実施後、残治療領域の有無を判断し、残治療領域が無になれば治療効果確認(S115)後にHIFU治療を終了する。
When the HIFU irradiation path irradiated from a
図7(a),(b)に、超音波治療プローブ37によるHIFU照射例を示す。同図は、治療プローブ37aの全ての治療振動子39をオン(アクティブ)にした例である。治療プローブ37aから照射されるHIFU404は規定のHIFU照射経路を通って、焦点403に集束する。超音波治療プローブ37の治療振動子39の駆動条件を同一に制御する限り、必ずHIFU404は同一のHIFU照射経路404a及び焦点403を通る。また、治療プローブ37aの治療振動子39をそれぞれ独立に制御し、治療超音波の位相制御することにより、焦点403を前後左右に移動させることができる。この結果、焼灼範囲を広範囲にすることができる。
7A and 7B show examples of HIFU irradiation by the
図8は、治療プローブ37aの治療振動子39を選択的にオン(アクティブ)又はオフ(非アクティブ)に制御した例を示す。同図(a)は、図において上半分の複数の治療振動子39をアクティブな治療振動子39a(図中の網掛け部)にし、下半分の複数の治療振動子39を非アクティブな治療振動子39b(図中の白抜き部)にした例(CASE1)である。同図(b)は、複数の治療振動子39を90度ごとの扇形の4領域に分け、交互にアクティブな治療振動子39a、非アクティブな治療振動子39bとして設定した例(CASE2)である。同図(c)は、複数の治療振動子39を45度ごとの扇形の8領域に分け、交互にアクティブな治療振動子39a、非アクティブな治療振動子39bとして設定した例(CASE3)である。これらは、設定の一例であり、それぞれの治療振動子39ごとに、オン・オフを設定できることは言うまでもない。
FIG. 8 shows an example in which the
図9を参照して、本発明の一実施形態の超音波治療プローブ37を備えた超音波治療装置40により、HIFUの照射不可領域を避けて治療対象部位にHIFUを照射する制御例を説明する。同図(a)に示すように、ナビゲーション画面には3軸断面(Axial、 Sagittal、 Coronal)931〜933の他に、ボリュームレンダリング画像等934が表示されている。ナビゲーション画面の表示画像の組み合わせは自由にカスタマイズできる。なお、図示例では、位置検出された超音波治療プローブ37の位置、さらに焦点とHIFU照射経路がナビゲーション画面上931〜934にそれぞれ重畳表示されている。さらに、ナビゲーション画面上931〜934には、事前に撮像された肋骨936が重畳表示されている。
With reference to FIG. 9, the control example which irradiates the treatment target site by avoiding the HIFU non-irradiation region by the
図9の例では、肋骨936を照射不可領域と設定している。つまり、肋骨936にHIFUを照射すると、肋骨936で乱反射されたHIFUの反射波が、周辺の正常組織あるいは治療プローブ37aの治療振動子39に照射されることがある。このようなHIFUの反射波により、正常組織が損傷を受けるという悪影響、あるいは治療振動子39が損傷するという悪影響が生ずることがある。このような悪影響を回避するため、パーソナルコンピュータ19あるいはHIFUコントローラ49により、図9(a)の超音波治療プローブ37の位置のときに、全ての治療振動子39のHIFU照射経路404aを求め、HIFU照射経路404aに照射不可領域として設定された肋骨936が存在するか否かを判別する。そして、その判別情報に基づいて、HIFU照射経路404aに照射不可領域が有る治療振動子39は、HIFUコントローラ49により非アクティブ39bとし、HIFU照射経路404aに照射不可領域がない場合はアクティブ39aとして決定される。これらの判別情報又は治療振動子39のアクティブ39a又は非アクティブ39bの情報は、図9(b)、(c)のように、画像としてナビゲーション画像上に表示することができる。これにより、術者29は、視覚的に超音波治療プローブ37の位置が適切か否かの情報を得ることができる。
In the example of FIG. 9, the
ところで、図9のように複数の治療振動子39をオン・オフ制御すると、オフされた治療振動子39の分だけ、HIFU照射量(治療エネルギ)が減ることになる。このように、アクティブな治療振動子39aの数が減るにつれて焦点に照射される治療エネルギが減少する。その結果、十分な抗腫瘍効果が得られない可能性があるか、あるいはHIFUによる治療時間が長くなるおそれがある。
By the way, when the plurality of
ここで、図10を参照して、非アクティブにした治療振動子39bの治療エネルギの減少分を補償する方法について説明する。すなわち、非アクティブにした治療振動子39bの治療エネルギの減少分は、他のアクティブな治療振動子39aのHIFUの治療エネルギによって補償する。図10(a)、(b)は、横軸はアクティブな治療振動子39の全数を示し、縦軸は単体の治療振動子39の治療エネルギ(強度)を示している。また、同図(a)は比較的弱い強度の治療時に対応する弱強度照射時であり、同図(b)は高強度による治療時に対応する高強度照射時を示している。すなわち、それらの図のように、アクティブな治療振動子39aの単体強度の基本強度グラフが、例えば、比較的弱い強度の治療時と高強度による治療時の2通りに分けて、それぞれ設定されている。それらのグラフはユーザが事前に設定しておくものであり、実際の治療においては、図10のグラフに従って自動的に補償されて照射される。つまり、非アクティブにした治療振動子39bの個数が増加すると、アクティブな治療振動子39aの全数が減少する。この場合、アクティブな治療振動子39aの全数が減少した分に応じて、アクティブな治療振動子39aの単体の治療エネルギ(強度)を増加させて、治療エネルギ(強度)の減少分を補うことができる。
Here, with reference to FIG. 10, a method of compensating for the decrease in the treatment energy of the
また、アクティブな治療振動子39aの個数があらかじめ設定されたしきい値105未満に減少した場合は、HIFU治療を行わないようにすることもできる。この場合は、術者29に超音波治療プローブ37の移動を促す警告を発し、超音波治療プローブ37の位置を変更させて、再度、治療振動子39のHIFU照射経路404aに照射不可領域として設定された肋骨936等が存在するか否かを判別する。そして、その判別情報に基づいて、アクティブ又は非アクティブの治療振動子39a,39bを設定する。これにより、治療振動子39が少ないことによる治療効率(又は治療効果)低下を抑制でき、患者に対する無駄な治療(介入)を減らす効果が得られる。なお、非アクティブにした治療振動子39bのHIFUの治療エネルギの減少分を補償する方法として、アクティブな単体の治療振動子39aの強度を高くすることに代えて、アクティブな治療振動子39aのHIFU照射時間を長くして、治療対象部位に照射するHIFUエネルギを補償することができる。
In addition, when the number of
図11に、本発明の超音波治療システムによる手術・治療時のGUI表示例を示す。三次元撮像ボタン1101を押下することで、Axial断面1131、Sagittal断面1132、Coronal断面1133、ボリュームレンダリング画面1134が再構成される。また、セグメンテーションボタン1102を押下することで自動(または手動)的にセグメンテーション・領域抽出が行われる。さらに、HIFU照射可/不可領域設定ボタン1103を押下することで、描出したセグメンテーション情報に対して、治療すべき領域1139、1119の他にHIFUの照射不可領域1140を識別する。その他、治療計画・マージン設定ボタン1104を押下することで、治療経路1138を予め算出することもでき、治療時にそれに沿うようガイドすることもできる。これらの情報は、ボリュームレンダリング画面1134上で自由に回転でき、別視点/角度から閲覧することもできる。また、腫瘍領域(治療領域)1139、1119、それらを含むマージン領域1120を設定する。
FIG. 11 shows a GUI display example at the time of surgery / treatment by the ultrasonic therapy system of the present invention. When the three-
また、治療パラメータ設定ボタン1105を押下することで、治療領域に対する治療パラメータを入力することができる。具体的な入力値として、HIFUプローブ種類、形状、出力強度、治療振動子毎の単位出力強度などがある。実際の手術時には、ナビゲーションボタン1106を押下することで、治療に必要な機器やナビゲーション等の手術支援機能が連動して動作する。超音波治療プローブ37の位置を検出して、Axial断面1131、Sagittal断面1132、Coronal断面1133、ボリュームレンダリング画面1134上に、超音波治療プローブ37の模擬画像が重畳表示される。術者29は、事前に求めた治療経路1138を参考に超音波治療プローブ37を誘導する。その他、超音波治療プローブ37の過去の経路を表示することができ、情報画面1125に治療経過・生体情報の他にログ情報として腫瘍領域と治療領域の差や治療回数、時間、割合、残治療回数予定も手術情報としてリアルタイム表示することができる。
Also, by pressing a treatment
治療直前には、治療振動子計算・設定ボタン1107を押下することで、ターゲット402に対するHIHU照射経路404がGUI上に描写される。ここで、照射不可領域である肋骨936にHIHU照射経路404がある場合には、その治療振動子39は自動的にオフとなり非アクティブ設定となる。全ての治療振動子39についてこの計算を行い、最終的にこれらの情報をナビゲーション画像上に表示することで、術者29に対して視覚的に情報伝達する。例えば、超音波治療プローブ37について治療振動子39のHIFU照射経路404aを算出すると、肋骨936に照射されない治療振動子39がそれぞれ判別され、アクティブと非アクティブの治療振動子39a,bが決定される。その情報をナビゲーション画像上に表示し、術者29に情報伝達する。アクティブと非アクティブの治療振動子39a,bの個数が決定すると、アクティブな治療振動子39の単体の出力強度が自動的に補正されて照射エネルギが補償される。補償係数は、事前に設定した照射強度によって決定される。HIFU照射・効果確認ボタン1108を押下することで、HIFUと撮像用超音波が交互に照射され、ターゲット402に対する治療領域の治療情報・超音波画像1117がリアルタイムに表示され、治療画像に各種警告情報を表示することもできる。例えば、過去に治療した領域1118を重畳表示し、予定している治療予定領域を越えている場合や患者に異常が生じた場合には警告を発する機能を自動的にオン/オフする機能も有している。
Immediately before the treatment, when the treatment oscillator calculation /
ターゲット402の他に残治療領域(=ターゲット402−治療済み領域1118)及びマージン1120も表示される。これにより、術者29には視覚的に残治療領域がわかるようになっており、MRI装置1の撮像下にあればMRI撮像と超音波撮像が連動して交互に撮像する機能も備わっている。MR画像上には特定領域、マージン領域、ARFIによる治療予定領域が同じように表示され、組織コントラストの異なる画像が表示される。術者29は治療前後の画像情報1131〜1134と手術情報1125から再治療を行うかどうか判断し、必要に応じて再治療する。また、MRI装置の長所としては、身体の深部まで画像化できることが挙げられる。これより、術者29は直前の治療画像を目視して術具の移動と追加治療を行うことができる。治療前後の情報は超音波画像1117、3軸断面1131〜1133及びボリュームレンダリング画像1134、MR画像のほかに、手術情報1125を全て連動させることができる。
In addition to the
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to these, It is possible to implement in the form deform | transformed or changed in the range of the main point of this invention. It will be obvious to those skilled in the art, and it is obvious that such modifications or alterations belong to the scope of the claims of the present application.
すなわち、上述の実施形態の超音波治療プローブ37は、複数の治療振動子39を、凹面を同心円状の複数の円環領域に分割し、円環領域を径方向に分割してなる複数の領域のそれぞれに配設したものを示したが、このような配置に限られるものではない。また、治療振動子39は、それぞれの面積が均等に形成されているものとして説明したが、異なる面積を有して形成することができる。その場合、非アクティブにする治療振動子のHIFU照射エネルギの補償は、各治療振動子の面積に相関する単体の治療振動子のHIFU照射エネルギを考慮して補償する必要がある。
That is, the
また、非アクティブにする治療振動子39bのHIFU照射エネルギの補償は、アクティブな治療振動子39aに供給する電気信号のHIFUの振幅及び照射時間の少なくとも一つを制御して、アクティブな治療振動子から射出される治療超音波のエネルギを増加して、非アクティブにされた治療振動子39bから射出される治療超音波のエネルギを補うことができる。
In addition, the compensation of the HIFU irradiation energy of the
また、上述の実施形態では、超音波治療システムを構成する医用画像装置としてMRI装置の例を示したが、本発明は他の医用画像装置(例えば、X線CT装置、超音波診断装置、など)を用いることができる。つまり、本発明の超音波治療システムは、上記実施形態の超音波治療装置40に加えて、治療対象部位を含む生体の三次元ボリューム画像データを取得する医用画像装置と、超音波治療プローブの位置きを三次元ボリュームデータの座標系に対応付けて検出する位置検出デバイスと、その位置検出デバイスにより検出された超音波治療プローブの位置に基づいて、それぞれの治療振動子から治療対象部位に照射される超音波照射経路を求める超音波照射経路算出部と、超音波照射経路算出部により求められたそれぞれの超音波照射経路にあらかじめ設定された治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別した判別情報を治療プローブ制御部に出力する照射不可領域判別部を備えて構成することができる。
In the above-described embodiment, an example of an MRI apparatus is shown as a medical image apparatus constituting an ultrasonic treatment system. However, the present invention is not limited to other medical image apparatuses (for example, an X-ray CT apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, etc. ) Can be used. In other words, in addition to the
1…MRI装置、9…位置検出デバイス、13、14…モニタ、17…基準ツール、19…パーソナルコンピュータ、23…MRI制御部、24…患者、25…赤外線カメラ、27…ポインタ、29…術者、35…反射球、37…超音波治療プローブ、37a…治療プローブ、37b…撮像プローブ、38…超音波モニタ、39、39a、39b…治療振動子、40…超音波治療装置、46…表示部、47…超音波制御部、48…コントロールパネル、49…HIFUコントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記治療プローブ制御部は、それぞれの前記治療振動子の超音波照射経路にあらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを示す判別情報に基づいて,前記照射不可領域が存在する前記治療振動子に供給される前記電気信号を選択的にオフする超音波治療装置。 An ultrasound treatment probe that irradiates a treatment target region of a living body with an ultrasound treatment probe, and a treatment probe control unit that controls the ultrasound treatment probe, wherein the ultrasound treatment probe converts an electrical signal into ultrasound. A hemispherical concave surface on which a plurality of treatment vibrators to be ejected are arranged,
The treatment probe control unit includes the non-irradiation regions based on discrimination information indicating whether or not a predetermined treatment ultrasonic wave irradiation non-existence region exists in the ultrasonic irradiation path of each treatment transducer. An ultrasonic therapy apparatus that selectively turns off the electrical signal supplied to the therapy transducer.
前記治療対象部位を含む前記生体の三次元ボリューム画像データを取得する医用画像装置と、
前記超音波治療プローブの位置及び姿勢を三次元ボリュームデータの座標系に対応付けて検出する位置検出デバイスと、
前記位置検出デバイスにより検出された前記超音波治療プローブの位置及び姿勢に基づいて、それぞれの前記治療振動子から前記治療対象部位に照射される超音波照射経路を求める超音波照射経路算出部と、
該超音波照射経路算出部により求められたそれぞれの前記超音波照射経路にあらかじめ設定された治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別した前記判別情報を前記治療プローブ制御部に出力する照射不可領域判別部とを備えてなる超音波治療システム。 The ultrasonic therapy apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A medical image device for acquiring three-dimensional volume image data of the living body including the treatment target part;
A position detection device for detecting the position and orientation of the ultrasonic therapy probe in association with a coordinate system of three-dimensional volume data;
Based on the position and orientation of the ultrasonic treatment probe detected by the position detection device, an ultrasonic irradiation path calculation unit for obtaining an ultrasonic irradiation path to be irradiated to the treatment target site from each of the treatment transducers;
The discrimination information for discriminating whether or not there is a pre-set therapeutic ultrasound irradiation non-existence area in each of the ultrasound irradiation paths obtained by the ultrasound irradiation path calculation unit is output to the therapy probe control unit An ultrasonic therapy system comprising: an unirradiable area determination unit.
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