JP4130273B2 - 熱治療制御装置及び熱治療装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱治療制御方法および装置、熱治療装置並びに温度分布表示方法および装置に関し、特に、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御する方法および装置、そのような制御装置を有する熱治療装置、並びに、熱治療時の温度分布を表示する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱によって例えば癌等の体内の有害組織を壊死させるために、温熱治療（サーモセラピー：ｔｈｅｒｍｏｔｈｅｒａｐｙ）が行われる。温熱治療の一方式としてＬＩＴＴ（Ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍｏｔｈｅｒａｐｙ）がある。ＬＩＴＴでは、体内に挿入したカテーテル（ｃａｔｈｅｔｅｒ）や内視鏡の先端からレーザー（ｌａｓｅｒ）光線を照射することにより治療用の加熱を行う。単位時間当たり熱量はレーザー出力によって調節され、総加熱量は照射時間により調節される。
【０００３】
加熱中の患部の温度およびその広がりを観測するために、磁気共鳴撮像装置で撮像した画像から求めた温度分布像を用いることが、文献 Ｓｃｈｕｌｚｅ，ＣＰ，ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ，８：１１４−１２０（１９９８）に記載されている。
【０００４】
概説すれば、加熱中の患部を含む治療対象の断層像を磁気共鳴装置で撮像し、得られた画像について加熱前の画像からの位相変化をピクセルごとに求めて、位相変化の分布像を生成する。
【０００５】
磁気共鳴信号の位相変化Δφと温度変化ΔＴの関係は次式で与えられる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
ここで、
δ：温度係数（約−０．０１ｐｐｍ／℃）
γ：磁気回転比
Ｂｏ：磁場強度
ＴＥ：エコータイム
（１）式の関係により、位相変化の分布像は温度変化の分布を示すものとなる。温度変化の分布像は、温度ごとに異なる色を割り付けたカラー（ｃｏｌｏｒ）画像として、治療部位の断層像に重ねて表示する。施術者はそのような表示画像を観察して温度上昇の程度および有効治療温度（６０〜６５℃）の波及範囲を把握する。
【０００８】
磁気共鳴撮像には、時間分解能が高い撮像が可能なパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）として、ＦＬＡＳＨ（ｆａｓｔ ｌｏｗ−ａｎｇｌｅｓｈｏｔ）が利用される。なお、磁場強度が０．２Ｔ程度の低磁場の磁気共鳴撮像装置で撮像する場合は、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の良い画像が得るためのパルスシーケンスとしてＥＳ−ＦＬＡＳＨ（ｅｃｈｏ−ｓｈｉｆｔｅｄ ＦＬＡＳＨ）を用いることが、文献 Ｃｈｕｎｇ，Ｙ−Ｃ，ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ、９：１３８−１４５（１９９９）に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような温熱治療では、予め設定した出力のレーザー光を予め設定した時間照射し、その間施術者は表示画像に基づいて患部の加熱が計画通りに進行するかどうかを監視する。その場合、有効治療温度の波及範囲が計画治療範囲を越えそうになったら、レーザー出力を低減ないし停止して正常組織の損傷を防ぐ必要があるが、これを自動的に行う装置が備わっていないので、施術者が手動で行わなければならないという問題があった。
【００１０】
温熱治療の他の方式としては、カテーテルや内視鏡の先端に取り付けたＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｖｅ）照射器またはマイクロ波（ｍｉｃｒｏ ｗａｖｅ）照射器で加熱する方式があり、また、体外から収束超音波を照射して加熱する方式もあるが、これらの方式においてもＬＩＴＴと同様な問題があった。
【００１１】
また、温熱治療とは反対に、冷却によって有害組織を壊死させる冷凍治療（クライオセラピー：ｃｒｙｏｔｈｅｒａｐｙ）がある。これはいわば負の熱による治療であり、広い意味での熱治療ということができるが、ここでも上記と同様な問題があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、治療計画に合わせて治療部位に与える熱量を自動的に調節する制御方法および装置、並びに、そのような制御装置を有する熱治療装置を実現することである。また、熱治療時の温度分布を効果的に表示する方法および装置を実現することを目的とする。なお、本発明では、熱治療という用語は温熱治療と冷凍治療の両方の概念を含む。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御するに当たり、磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に治療境界線を設定し、前記等温線が前記治療境界線に抵触したとき前記熱治療装置が供給する熱量を変更することを特徴とする熱治療制御方法である。
【００１４】
（２）上記の課題を解決する第２の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御する制御装置であって、磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成する等温線生成手段と、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に治療境界線を設定する治療境界線設定手段と、前記等温線が前記治療境界線に抵触したことを検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号に基づいて前記熱治療装置が供給する熱量を変更する熱量調節手段とを具備することを特徴とする熱治療制御装置である。
【００１５】
（３）上記の課題を解決する第３の観点での発明は、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に前記等温線および前記治療境界線を表示する表示手段を具備することを特徴とする（２）に記載の熱治療制御装置である。
【００１６】
（４）上記の課題を解決する第４の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置であって、（２）または（３）に記載の熱治療制御装置を具備することを特徴とする熱治療装置である。
【００１７】
（５）上記の課題を解決する第５の観点での発明は、撮像部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、撮像部位を含む断層像中に温度境界線を設定し、前記等温線が前記温度境界線に抵触したときそれを報知することを特徴とする温度分布表示方法である。
【００１８】
（６）上記の課題を解決する第６の観点での発明は、撮像部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成する等温線生成手段と、撮像部位を含む断層像中に温度境界線を設定する温度境界線設定手段と、前記等温線が前記温度境界線に抵触したときそれを報知する報知手段とを具備することを特徴とする温度分布表示装置である。
【００１９】
（７）上記の課題を解決する他の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療方法であって、磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に治療境界線を設定し、前記等温線が前記治療境界線に抵触したとき前記熱治療装置が供給する熱量を変更することを特徴とする熱治療方法である。
【００２０】
上記（１）ないし（４）および（７）のうちのいずれか１つにおいて、前記治療境界線を複数本設けることが熱量の変更を多段階に行う点で好ましい。
また、上記（５）または（６）において、前記温度境界線を複数本設けることが報知を多段階に行う点で好ましい。
【００２１】
（作用）
本発明では、加熱の進行に伴って予め定めた温度の等温線が治療境界線に抵触したとき熱治療装置が供給する熱量を変更する。また、等温線が温度境界線に抵触したときそれを報知する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に熱治療装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２３】
図１に示すように、本装置は磁気共鳴撮像部３００および熱治療部５００を有する。先ず、磁気共鳴撮像部３００について説明する。磁気共鳴撮像部３００では、静磁場発生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成する。静磁場発生部２は、例えば永久磁石等を用いた図示しない１対の磁気発生器を備えており、それらが間隔を保って上下に対向し、その対向空間に静磁場（垂直磁場）を形成している。なお、磁気発生器は永久磁石に限らず、例えば超伝導電磁石や常伝導電磁石等適宜の磁気発生器であって良い。
【００２４】
静磁場発生部２の内部空間には勾配コイル（ｃｏｉｌ）部４，４’および送信コイル部６，６’が設けられ、同様にそれぞれ間隔を保って上下に対向している。送信コイル部６，６’が対向する空間に、被治療体８が、撮像テーブル１０に搭載されて搬入される。被治療体８の体軸は静磁場の方向と直交する。撮像テーブル１０には、被治療体８の撮像部位を囲んで受信コイル部１２０が取り付けられている。被治療体８の体内の治療部位には、熱治療用の加熱素子５０２が挿入されている。加熱素子５０２については後述する。
【００２５】
勾配コイル部４，４’には勾配駆動部１６が接続されている。勾配駆動部１６は勾配コイル部４，４’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、読み出し（リードアウト：ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場および位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種である。
【００２６】
送信コイル部６，６’には送信部１８が接続されている。送信部１８は送信コイル部６，６’に駆動信号を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、被治療体８の体内の水素原子のスピン（ｓｐｉｎ）を励起する。被治療体８内の励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号を受信コイル部１２０が受信する。
【００２７】
受信コイル部１２０は受信部２０の入力側に接続されている。受信部２０は受信コイル部１２０から受信信号を入力する。受信部２０の出力側はアナログ・ディジタル（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換部２２の入力側に接続されている。アナログ・ディジタル変換部を以下ＡＤＣという。ＡＤＣ２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号に変換する。
【００２８】
ＡＤＣ２２の出力側はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２４に接続されている。コンピュータ２４はＡＤＣ２２からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。メモリ内にはデータ（ｄａｔａ）空間が形成される。データ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。コンピュータ２４は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被治療体８の画像を再構成する。
【００２９】
コンピュータ２４は制御部３０に接続されている。制御部３０は勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびＡＤＣ２２に接続されている。制御部３０は、コンピュータ２４から与えられる指令に基づいて勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびＡＤＣ２２をそれぞれ制御して磁気共鳴撮像を実行する。
【００３０】
コンピュータ２４には表示部３２と操作部３４が接続されている。表示部３２は、コンピュータ２４から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部３４は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータ２４に入力する。
【００３１】
磁気共鳴撮像部３００の動作を説明する。撮像は制御部３０による制御の下で遂行される。磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、ＥＳ−ＦＬＡＳＨによる撮像を行う場合について説明する。ＥＳ−ＦＬＡＳＨによる撮像には、例えば図２に示すようなパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が利用される。
【００３２】
図２は、１ビュー（ｖｉｅｗ）分の磁気共鳴信号（グラディエントエコー信号）を収集するときのパルスシーケンスの模式図である。このようなパルスシーケンスのり返しにより、例えば２５６ビューのグラディエントエコー信号が収集される。なお、ＥＳ−ＦＬＡＳＨに限らず、例えばＦＬＡＳＨ等他の適宜の技法で磁気共鳴撮像を行って良いのはいうまでもない。
【００３３】
図２の（ａ）に示すようにα°パルスにより周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｔｉｍｅ）でＲＦ励起が繰り返し行われる。周期ＴＲは２０ｍｓ程度である。ＲＦ励起は送信部１８によって駆動される送信コイル部６，６’によって行われる。このとき、（ｂ）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。スライス勾配磁場Ｇｓの印加は、勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。これによって、被治療体８の体内の治療対象部位（患部）を含むスライスのスピンが励起（選択励起）される。
【００３４】
次に、（ｃ）に示すようにリードアウト勾配磁場Ｇｒが印加され、リードアウト用のスピンのディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）が行われる。リードアウト勾配磁場Ｇｒの印加も勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。その間、（ｄ）に示すように位相エンコード勾配磁場Ｇｐが印加され、スピンの位相エンコードが行われる。位相エンコード勾配磁場Ｇｐの印加も勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。
【００３５】
位相エンコード期間中に、（ｂ）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓによってスピンのリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）が行われる。リフェーズ勾配のすぐ後ろには斜線で示すようなディフェーズ勾配が付加されており、リフェーズしたスピンの位相をディフェーズする。
【００３６】
このディフェーズ勾配は、ＲＦ励起されたスピンがＴＲ期間中にグラディエントエコーを発生しないようにするためもので、クラッシャー（ｃｒｕｓｈｅｒ）とも呼ばれる。このため、次に、（ｃ）に示すようにリードアウト勾配磁場Ｇｒが印加されてもグラディエントエコーは発生しない。
【００３７】
ＴＲ期間の終わりに斜線で示すようなスライス勾配Ｇｓを加えてクラッシャーを打ち消すリフェーズを行い、また、位相リワインド（ｒｅｗｉｎｄ）用のリードアウト勾配磁場Ｇｒおよび位相エンコード勾配Ｇｐを加える。次のＴＲ期間にも同様なパルスシーケンスが繰り返される。
【００３８】
このようなパルスシーケンスを繰り返すとき、周期ＴＲごとにＲＦ励起されたスピンのグラディエントエコー信号ＭＲは、（ｅ）に示すように１つ後ろのＴＲ期間中に生じる。これによって実効的なＴＥｅｆｆ（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ）をＴＲより長くすることができる。逆にいえば、ＴＲをＴＥより短くした時間分解能の良い磁気共鳴撮像を行うことができる。
【００３９】
グラディエントエコー信号ＭＲは、受信コイル部１２０によって受信される。受信信号は受信部２０およびＡＤＣ２２を経てコンピュータ２４に入力される。コンピュータ２４は入力信号を測定データとしてメモリに記憶する。これによって、メモリに１ビュー分のグラディエントエコーデータが収集される。
【００４０】
以上の動作が、例えば２５６ＴＲにわたって繰り返される。動作の繰り返しのたびに位相エンコード勾配磁場Ｇｐが変更され、毎回異なる位相エンコードが行われる。コンピュータ２４は、メモリに収集した２５６ビューのグラディエントエコーデータに基づいて画像再構成を行い、被治療体８の断層像を生成する。生成した画像は表示部３２に表示する。後述する熱治療中にこのような磁気共鳴撮像が連続的に行われる。
【００４１】
次に、熱治療部５００について説明する。熱治療部５００は被治療体８の体内に挿入される加熱素子５０２を有する。加熱素子５０２としては例えばレーザー光照射器を用い、いわゆるＬＩＴＴによる熱治療を行う。なお、加熱素子５０２は、レーザー光照射器に限らずＲＦ照射器やマイクロ波照射器等であって良い。加熱素子５０２は例えば内視鏡やカテーテルあるいは穿刺針の端部に取り付けられて被治療体８内に挿入される。
【００４２】
加熱素子５０２は加熱部５０４に接続されている。加熱部５０４は加熱素子５０２に加熱用の電力を与える。加熱部５０４には加熱制御部５０６が接続されている。加熱制御部５０６は、加熱部５０４に制御信号を与えてその動作を制御する。
【００４３】
加熱制御部５０６は本発明の熱治療制御装置の実施の形態の一例である。本制御装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本制御装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。加熱制御部５０６としては、例えばＥＷＳ（ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）等が用いられる。
【００４４】
加熱制御部５０６は、例えば図３に示すようにＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）５６２を有する。ＣＰＵ５６２には、メインメモリ（ｍａｉｎ ｍｅｍｏｒｙ）５６４、ハードディスク（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ）装置５６６、データ入力インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５６８、加熱部インタフェース５７０、表示部インタフェース５７２および操作部インタフェース５７４が接続されている。以下、メインメモリをＭＭ、ハードディスク装置をＨＤという。
【００４５】
ＨＤ５６６はＣＰＵ５６２のためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）およびデータを記憶している。ＣＰＵ５６２はそれをＭＭ５６４にロード（ｌｏａｄ）して実行する。データ入力インタフェース５６８は、磁気共鳴撮像部３００のＡＤＣ２２からのデータ入力に関わるインタフェースである。加熱部インタフェース５７０は、加熱部５０４への制御信号出力に関わるインタフェースである。表示部インタフェース５７２は後述の表示部用のインタフェースである。操作部インタフェース５７４は後述の操作部用のインタフェースである。
【００４６】
加熱制御部５０６には、表示部５０８および操作部５１０が接続されている。表示部５０８は例えばグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等を用いて構成される。操作部５１０は例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）入力装置等を用いて構成される。キーボード入力装置にはマウス（ｍｉｃｅ）やトラックボール（ｔｒａｃｋ ｂａｌｌ）等のポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）が付属している。施術者は、これら表示部５０８および操作部５１０を通じて対話形式で加熱制御部５０６を操作し、熱治療を遂行する。
【００４７】
加熱制御部５０６には、磁気共鳴撮像部３００からＡＤＣ２２の出力データが入力される。すなわち、磁気共鳴撮像部３００が収集したグラディエントエコーデータが加熱制御部５０６にも入力される。ＣＰＵ５６２は、磁気共鳴撮像部３００におけるコンピュータ２４と同様に、ＨＤ５６４に全ビューのグラディエントエコーデータを記憶し、それらデータに基づいて画像再構成すなわち断層像の生成を行う。
【００４８】
ＣＰＵ５６２は、また、断層像の各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）における位相変化に基づいて温度分布像を生成する。温度分布像を生成するための位相変化は、前述の文献に記載されているように、加熱前に撮像した画像の複素画素データと加熱中に撮像した画像の複素画素データの比のアークタンジェント（ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ）により求める。ＣＰＵ５６２は、温度分布像をカラー画像として断層像に重畳して表示部５０８に表示する。
【００４９】
ＣＰＵ５６２は、さらに、温度分布像から温度６０〜６５℃の等温線を求め、これを断層像に重畳して表示部５０８の別な画面に表示する。なお、温度６０〜６５℃は熱治療の有効温度すなわち癌組織を壊死させる温度である。６０〜６５℃等温線は、治療部位における有効治療温度の波及範囲を示すものとなる。以下、６０〜６５℃等温線を治療等温線という。治療等温線は、本発明における等温線の実施の形態の一例である。ＣＰＵ５６２は、本発明における等温線生成手段の実施の形態の一例である。
【００５０】
熱治療制御の観点から見た本装置のブロック図を図４に示す。以下、同図によって本装置による熱治療を説明する。施術者は、熱治療の開始に先立って、患部を含む断層像を表示部５０８に表示させ、その画像を用いて治療計画を立てる。すなわち、例えば図５に示すような断層像７００上に、治療境界線７０２を設定する。治療境界線７０２はＨＤ５６６に記憶される。治療境界線７０２で囲まれた範囲の中心部すなわち治療範囲の中心部に加熱素子５０２から熱が供給される。
【００５１】
治療境界線７０２は、本発明における治療境界線の実施の形態の一例である。また、本発明における温度境界線の実施の形態の一例である。治療境界線７０２の設定は、例えば操作部５１０のポインティングデバイスで治療対象の癌組織等の輪郭をトレース（ｔｒａｃｅ）すること等により行う。
【００５２】
表示部５０８、操作部５１０およびＣＰＵ５６２からなる部分は、本発明の温度分布表示装置の実施の形態の一例である。また、本発明における治療境界線設定手段の実施の形態の一例である。表示部５０８は、本発明における表示手段の実施の形態の一例である。
【００５３】
表示部５０８、操作部５１０およびＣＰＵ５６２からなる部分は、また、本発明の温度分布表示装置の実施の形態の一例である。また、本発明における温度境界線設定手段の実施の形態の一例である。表示部５０８は、また、本発明における報知手段の実施の形態の一例である。
【００５４】
治療境界線７０２の内側には描画により温度監視線７０４を設定し、さらにその内側に別な温度監視線７０６を設定する。温度監視線７０４，７０６もＨＤ５６６に記憶される。温度監視線７０４，７０６は、本発明における治療境界線の実施の形態の一例である。温度監視線は２本に限らず適宜の数として良い。
【００５５】
加熱中心からの距離は温度監視線７０６が最も近く、次が温度監視線７０４であり、治療境界線７０２は最も遠い。温度監視線７０６，７０４および治療境界線７０２は、それぞれ第１段階、第２段階および第３段階の温度監視線である。以下、治療境界線７０２を温度監視線７０２ともいう。
【００５６】
ＣＰＵ５６２は、これら温度監視線７０６，７０４，７０２に対する上記の治療等温線の抵触の有無を検出し、以下のような加熱制御を行う。ＣＰＵ５６２は本発明における検出手段の実施の形態の一例である。また、本発明における熱量制御手段の実施の形態の一例である。
【００５７】
加熱制御部５０６の動作を説明する。図６ないし図９に表示部５０８に表示される熱治療の進行状況を順を追って示す。図６は加熱開始後間もない時点の状態を示すもので、治療等温線７０８が治療範囲の中央部を囲む小さな輪として表され、加熱素子５０２の近傍だけが治療温度に達していることを示す。この状態では、治療等温線７０８が第１段階の温度監視線７０６の内側にあるので、ＣＰＵ５６２は加熱部５０４に初期の加熱出力例えば２０Ｗによる加熱を継続させる。これによって、比較的大きな出力による速やかな加熱を行うことができる。
【００５８】
加熱の進行とともに治療等温線７０８の輪が広がり、やがて図７に示すように第１段階の温度監視線７０６に抵触するようになる。このとき、ＣＰＵ５６２はこれを検出して、加熱部５０４の加熱出力を例えば１５Ｗに変更する。これにより、当初の加熱出力よりやや弱い熱量による加熱に切り替わり、治療熱波及範囲の広がり速度が減速する。治療等温線７０８が第１段階の温度監視線７０６に抵触したとき温度監視線７０６の表示色が変わり、施術者の注意を喚起する。また、適宜の音響やメッセージ（ｍｅｓｓａｇｅ）によって報知するようにしても良い。以下同様である。
【００５９】
さらに加熱が進んで図８に示すように治療等温線７０８が第２段階の温度監視線７０４に抵触する状態になると、ＣＰＵ５６２は加熱部５０４の加熱出力を例えば５Ｗに下げる。これによって、さらに弱い熱量による加熱に切り替わり、治療熱波及範囲の広がり速度をさらに減速させる。治療等温線７０８が第２段階の温度監視線７０４に抵触したとき温度監視線７０４の表示色が変わり、施術者の注意を喚起する。
【００６０】
その後、治療熱波及範囲がある程度まで広がると、加熱量と放熱量の平衡状態達して治療等温線７０８の拡大が止まる。この状態で、加熱の総量が予め設定した値に到達するまで加熱が続けられる。
【００６１】
その間、何らの原因で治療熱の波及範囲がさらに拡大すると、治療等温線７０８が第３段階の温度監視線７０２に抵触する状態になりうる。そのような状態を検出したＣＰＵ５６２は、加熱部５０４を制御して加熱出力を０に落とす。これにより、治療熱が予め設定した治療範囲を越えて波及することを阻止し、正常組織が損傷するのを防止する。また、治療等温線７０８が第３段階の温度監視線７０２に抵触したとき温度監視線７０４の表示色が変わって施術者に警告する。
【００６２】
このようにして、所定の治療計画に沿った熱治療がＣＰＵ５６２による制御の下で自動的に遂行される。このため、治療計画の策定以外は施術者の関与が不要となり、施術者の作業を省力化することができる。しかも、熱治療を正確かつ安全に遂行することができる。その間、施術者は別な画面に表示された温度分布像を監視し、治療部の温度状態を把握する。
【００６３】
図１０に、熱治療装置の他の例のブロック図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の他の例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置における加熱制御部５０６は本発明の熱治療制御装置の実施の形態の一例である。本制御装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本制御装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６４】
図１０において図４と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置は被治療体８に挿入された複数の加熱素子５２１〜５２５を有する。なお、加熱素子数が５である例を示すが、それに限るものではない。複数の加熱素子５２１〜５２５に対応して、複数の加熱部５４１〜５４５が設けられる。これら加熱部５４１〜５４５は加熱制御部５０６によって個別に制御される。
【００６５】
加熱制御部５０６の動作を図１１によって説明する。同図に示すように、治療部位の形状に合わせて概ね長楕円形状の治療境界線７０２が設定されている。治療境界線７０２内には５つの加熱素子５２１〜５２５による５箇所の給熱点５２１’〜５２５’が含まれる。加熱の開始とともに各給熱点を中心として治療等温線７８１〜７８５の輪が次第に広がり、やがて加熱と放熱の平衡点で変化が止まる。
【００６６】
ここで、何らかの原因で治療等温線７８１〜７８５のいずれかが治療境界線７０２に抵触したとき、ＣＰＵ５６２は抵触した治療等温線７８ｉに対応する加熱素子５２ｉを加熱する加熱部５４ｉの出力を０にし、正常組織への治療熱の波及を防止する。このようにして、長楕円形状の治療部に適合した熱治療を行うことができる。なお、ここに至る過程で、治療境界線７０２の内側に図５に倣って設定した適宜の温度監視線を用いて、図６〜図９に示したように多段階に加熱出力を調節するようにしても良いのはもちろんである。
【００６７】
以上、被治療体の体内に挿入した加熱素子で熱治療を行う例について説明したが、熱治療はそれに限るものではなく、例えば収束超音波等により患部の加熱を体外から行う熱治療方式においても、本発明は同様の効果を奏することができる。また、熱治療は冷凍治療等でもあって良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、治療計画に合わせて治療部位に与える熱量を自動的に調節する制御方法および装置、並びに、そのような制御装置を有する熱治療装置を実現することができる。また、熱治療時の温度分布を効果的に表示する方法および装置を実現することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置による磁気共鳴撮像のパルスシーケンスの一例を示す模式図である。
【図３】図１に示した装置における加熱制御部のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図５】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図６】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図７】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図８】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図９】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図１１】図１０に示した装置における表示装置が表示する画像の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
３００ 磁気共鳴撮像部
５００ 熱治療部
５０２ 加熱素子
５０４ 加熱部
５０６ 加熱制御部
５０８ 表示部
５１０ 操作部
７００ 断層像
７０２ 治療境界線
７０４〜７０６ 温度監視線
７０８ 等温線
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱治療制御方法および装置、熱治療装置並びに温度分布表示方法および装置に関し、特に、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御する方法および装置、そのような制御装置を有する熱治療装置、並びに、熱治療時の温度分布を表示する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱によって例えば癌等の体内の有害組織を壊死させるために、温熱治療（サーモセラピー：ｔｈｅｒｍｏｔｈｅｒａｐｙ）が行われる。温熱治療の一方式としてＬＩＴＴ（Ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍｏｔｈｅｒａｐｙ）がある。ＬＩＴＴでは、体内に挿入したカテーテル（ｃａｔｈｅｔｅｒ）や内視鏡の先端からレーザー（ｌａｓｅｒ）光線を照射することにより治療用の加熱を行う。単位時間当たり熱量はレーザー出力によって調節され、総加熱量は照射時間により調節される。
【０００３】
加熱中の患部の温度およびその広がりを観測するために、磁気共鳴撮像装置で撮像した画像から求めた温度分布像を用いることが、文献 Ｓｃｈｕｌｚｅ，ＣＰ，ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ，８：１１４−１２０（１９９８）に記載されている。
【０００４】
概説すれば、加熱中の患部を含む治療対象の断層像を磁気共鳴装置で撮像し、得られた画像について加熱前の画像からの位相変化をピクセルごとに求めて、位相変化の分布像を生成する。
【０００５】
磁気共鳴信号の位相変化Δφと温度変化ΔＴの関係は次式で与えられる。
【０００６】
【数１】
ここで、
δ：温度係数（約−０．０１ｐｐｍ／℃）
γ：磁気回転比
Ｂｏ：磁場強度
ＴＥ：エコータイム
（１）式の関係により、位相変化の分布像は温度変化の分布を示すものとなる。温度変化の分布像は、温度ごとに異なる色を割り付けたカラー（ｃｏｌｏｒ）画像として、治療部位の断層像に重ねて表示する。施術者はそのような表示画像を観察して温度上昇の程度および有効治療温度（６０〜６５℃）の波及範囲を把握する。
【０００８】
磁気共鳴撮像には、時間分解能が高い撮像が可能なパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）として、ＦＬＡＳＨ（ｆａｓｔ ｌｏｗ−ａｎｇｌｅｓｈｏｔ）が利用される。なお、磁場強度が０．２Ｔ程度の低磁場の磁気共鳴撮像装置で撮像する場合は、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の良い画像が得るためのパルスシーケンスとしてＥＳ−ＦＬＡＳＨ（ｅｃｈｏ−ｓｈｉｆｔｅｄ ＦＬＡＳＨ）を用いることが、文献 Ｃｈｕｎｇ，Ｙ−Ｃ，ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ、９：１３８−１４５（１９９９）に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような温熱治療では、予め設定した出力のレーザー光を予め設定した時間照射し、その間施術者は表示画像に基づいて患部の加熱が計画通りに進行するかどうかを監視する。その場合、有効治療温度の波及範囲が計画治療範囲を越えそうになったら、レーザー出力を低減ないし停止して正常組織の損傷を防ぐ必要があるが、これを自動的に行う装置が備わっていないので、施術者が手動で行わなければならないという問題があった。
【００１０】
温熱治療の他の方式としては、カテーテルや内視鏡の先端に取り付けたＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｖｅ）照射器またはマイクロ波（ｍｉｃｒｏ ｗａｖｅ）照射器で加熱する方式があり、また、体外から収束超音波を照射して加熱する方式もあるが、これらの方式においてもＬＩＴＴと同様な問題があった。
【００１１】
また、温熱治療とは反対に、冷却によって有害組織を壊死させる冷凍治療（クライオセラピー：ｃｒｙｏｔｈｅｒａｐｙ）がある。これはいわば負の熱による治療であり、広い意味での熱治療ということができるが、ここでも上記と同様な問題があった。
【００１２】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、治療計画に合わせて治療部位に与える熱量を自動的に調節する制御方法および装置、並びに、そのような制御装置を有する熱治療装置を実現することである。また、熱治療時の温度分布を効果的に表示する方法および装置を実現することを目的とする。なお、本発明では、熱治療という用語は温熱治療と冷凍治療の両方の概念を含む。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御するに当たり、磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に治療境界線を設定し、前記等温線が前記治療境界線に抵触したとき前記熱治療装置が供給する熱量を変更することを特徴とする熱治療制御方法である。
【００１４】
（２）上記の課題を解決する第２の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御する制御装置であって、磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成する等温線生成手段と、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に治療境界線を設定する治療境界線設定手段と、前記等温線が前記治療境界線に抵触したことを検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号に基づいて前記熱治療装置が供給する熱量を変更する熱量調節手段とを具備することを特徴とする熱治療制御装置である。
【００１５】
（３）上記の課題を解決する第３の観点での発明は、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に前記等温線および前記治療境界線を表示する表示手段を具備することを特徴とする（２）に記載の熱治療制御装置である。
【００１６】
（４）上記の課題を解決する第４の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置であって、（２）または（３）に記載の熱治療制御装置を具備することを特徴とする熱治療装置である。
【００１７】
（５）上記の課題を解決する第５の観点での発明は、撮像部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、撮像部位を含む断層像中に温度境界線を設定し、前記等温線が前記温度境界線に抵触したときそれを報知することを特徴とする温度分布表示方法である。
【００１８】
（６）上記の課題を解決する第６の観点での発明は、撮像部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成する等温線生成手段と、撮像部位を含む断層像中に温度境界線を設定する温度境界線設定手段と、前記等温線が前記温度境界線に抵触したときそれを報知する報知手段とを具備することを特徴とする温度分布表示装置である。
【００１９】
（７）上記の課題を解決する他の観点での発明は、被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療方法であって、磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、前記磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層像中に治療境界線を設定し、前記等温線が前記治療境界線に抵触したとき前記熱治療装置が供給する熱量を変更することを特徴とする熱治療方法である。
【００２０】
上記（１）ないし（４）および（７）のうちのいずれか１つにおいて、前記治療境界線を複数本設けることが熱量の変更を多段階に行う点で好ましい。
また、上記（５）または（６）において、前記温度境界線を複数本設けることが報知を多段階に行う点で好ましい。
【００２１】
（作用）
本発明では、加熱の進行に伴って予め定めた温度の等温線が治療境界線に抵触したとき熱治療装置が供給する熱量を変更する。また、等温線が温度境界線に抵触したときそれを報知する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に熱治療装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２３】
図１に示すように、本装置は磁気共鳴撮像部３００および熱治療部５００を有する。先ず、磁気共鳴撮像部３００について説明する。磁気共鳴撮像部３００では、静磁場発生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成する。静磁場発生部２は、例えば永久磁石等を用いた図示しない１対の磁気発生器を備えており、それらが間隔を保って上下に対向し、その対向空間に静磁場（垂直磁場）を形成している。なお、磁気発生器は永久磁石に限らず、例えば超伝導電磁石や常伝導電磁石等適宜の磁気発生器であって良い。
【００２４】
静磁場発生部２の内部空間には勾配コイル（ｃｏｉｌ）部４，４’および送信コイル部６，６’が設けられ、同様にそれぞれ間隔を保って上下に対向している。送信コイル部６，６’が対向する空間に、被治療体８が、撮像テーブル１０に搭載されて搬入される。被治療体８の体軸は静磁場の方向と直交する。撮像テーブル１０には、被治療体８の撮像部位を囲んで受信コイル部１２０が取り付けられている。被治療体８の体内の治療部位には、熱治療用の加熱素子５０２が挿入されている。加熱素子５０２については後述する。
【００２５】
勾配コイル部４，４’には勾配駆動部１６が接続されている。勾配駆動部１６は勾配コイル部４，４’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、読み出し（リードアウト：ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場および位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種である。
【００２６】
送信コイル部６，６’には送信部１８が接続されている。送信部１８は送信コイル部６，６’に駆動信号を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、被治療体８の体内の水素原子のスピン（ｓｐｉｎ）を励起する。被治療体８内の励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号を受信コイル部１２０が受信する。
【００２７】
受信コイル部１２０は受信部２０の入力側に接続されている。受信部２０は受信コイル部１２０から受信信号を入力する。受信部２０の出力側はアナログ・ディジタル（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換部２２の入力側に接続されている。アナログ・ディジタル変換部を以下ＡＤＣという。ＡＤＣ２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号に変換する。
【００２８】
ＡＤＣ２２の出力側はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２４に接続されている。コンピュータ２４はＡＤＣ２２からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。メモリ内にはデータ（ｄａｔａ）空間が形成される。データ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。コンピュータ２４は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被治療体８の画像を再構成する。
【００２９】
コンピュータ２４は制御部３０に接続されている。制御部３０は勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびＡＤＣ２２に接続されている。制御部３０は、コンピュータ２４から与えられる指令に基づいて勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびＡＤＣ２２をそれぞれ制御して磁気共鳴撮像を実行する。
【００３０】
コンピュータ２４には表示部３２と操作部３４が接続されている。表示部３２は、コンピュータ２４から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部３４は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータ２４に入力する。
【００３１】
磁気共鳴撮像部３００の動作を説明する。撮像は制御部３０による制御の下で遂行される。磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、ＥＳ−ＦＬＡＳＨによる撮像を行う場合について説明する。ＥＳ−ＦＬＡＳＨによる撮像には、例えば図２に示すようなパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が利用される。
【００３２】
図２は、１ビュー（ｖｉｅｗ）分の磁気共鳴信号（グラディエントエコー信号）を収集するときのパルスシーケンスの模式図である。このようなパルスシーケンスのり返しにより、例えば２５６ビューのグラディエントエコー信号が収集される。なお、ＥＳ−ＦＬＡＳＨに限らず、例えばＦＬＡＳＨ等他の適宜の技法で磁気共鳴撮像を行って良いのはいうまでもない。
【００３３】
図２の（ａ）に示すようにα°パルスにより周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｔｉｍｅ）でＲＦ励起が繰り返し行われる。周期ＴＲは２０ｍｓ程度である。ＲＦ励起は送信部１８によって駆動される送信コイル部６，６’によって行われる。このとき、（ｂ）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。スライス勾配磁場Ｇｓの印加は、勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。これによって、被治療体８の体内の治療対象部位（患部）を含むスライスのスピンが励起（選択励起）される。
【００３４】
次に、（ｃ）に示すようにリードアウト勾配磁場Ｇｒが印加され、リードアウト用のスピンのディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）が行われる。リードアウト勾配磁場Ｇｒの印加も勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。その間、（ｄ）に示すように位相エンコード勾配磁場Ｇｐが印加され、スピンの位相エンコードが行われる。位相エンコード勾配磁場Ｇｐの印加も勾配駆動部１６によって駆動される勾配コイル部４，４’により行われる。
【００３５】
位相エンコード期間中に、（ｂ）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓによってスピンのリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）が行われる。リフェーズ勾配のすぐ後ろには斜線で示すようなディフェーズ勾配が付加されており、リフェーズしたスピンの位相をディフェーズする。
【００３６】
このディフェーズ勾配は、ＲＦ励起されたスピンがＴＲ期間中にグラディエントエコーを発生しないようにするためもので、クラッシャー（ｃｒｕｓｈｅｒ）とも呼ばれる。このため、次に、（ｃ）に示すようにリードアウト勾配磁場Ｇｒが印加されてもグラディエントエコーは発生しない。
【００３７】
ＴＲ期間の終わりに斜線で示すようなスライス勾配Ｇｓを加えてクラッシャーを打ち消すリフェーズを行い、また、位相リワインド（ｒｅｗｉｎｄ）用のリードアウト勾配磁場Ｇｒおよび位相エンコード勾配Ｇｐを加える。次のＴＲ期間にも同様なパルスシーケンスが繰り返される。
【００３８】
このようなパルスシーケンスを繰り返すとき、周期ＴＲごとにＲＦ励起されたスピンのグラディエントエコー信号ＭＲは、（ｅ）に示すように１つ後ろのＴＲ期間中に生じる。これによって実効的なＴＥｅｆｆ（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ）をＴＲより長くすることができる。逆にいえば、ＴＲをＴＥより短くした時間分解能の良い磁気共鳴撮像を行うことができる。
【００３９】
グラディエントエコー信号ＭＲは、受信コイル部１２０によって受信される。受信信号は受信部２０およびＡＤＣ２２を経てコンピュータ２４に入力される。コンピュータ２４は入力信号を測定データとしてメモリに記憶する。これによって、メモリに１ビュー分のグラディエントエコーデータが収集される。
【００４０】
以上の動作が、例えば２５６ＴＲにわたって繰り返される。動作の繰り返しのたびに位相エンコード勾配磁場Ｇｐが変更され、毎回異なる位相エンコードが行われる。コンピュータ２４は、メモリに収集した２５６ビューのグラディエントエコーデータに基づいて画像再構成を行い、被治療体８の断層像を生成する。生成した画像は表示部３２に表示する。後述する熱治療中にこのような磁気共鳴撮像が連続的に行われる。
【００４１】
次に、熱治療部５００について説明する。熱治療部５００は被治療体８の体内に挿入される加熱素子５０２を有する。加熱素子５０２としては例えばレーザー光照射器を用い、いわゆるＬＩＴＴによる熱治療を行う。なお、加熱素子５０２は、レーザー光照射器に限らずＲＦ照射器やマイクロ波照射器等であって良い。加熱素子５０２は例えば内視鏡やカテーテルあるいは穿刺針の端部に取り付けられて被治療体８内に挿入される。
【００４２】
加熱素子５０２は加熱部５０４に接続されている。加熱部５０４は加熱素子５０２に加熱用の電力を与える。加熱部５０４には加熱制御部５０６が接続されている。加熱制御部５０６は、加熱部５０４に制御信号を与えてその動作を制御する。
【００４３】
加熱制御部５０６は本発明の熱治療制御装置の実施の形態の一例である。本制御装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本制御装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。加熱制御部５０６としては、例えばＥＷＳ（ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）等が用いられる。
【００４４】
加熱制御部５０６は、例えば図３に示すようにＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）５６２を有する。ＣＰＵ５６２には、メインメモリ（ｍａｉｎ ｍｅｍｏｒｙ）５６４、ハードディスク（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ）装置５６６、データ入力インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５６８、加熱部インタフェース５７０、表示部インタフェース５７２および操作部インタフェース５７４が接続されている。以下、メインメモリをＭＭ、ハードディスク装置をＨＤという。
【００４５】
ＨＤ５６６はＣＰＵ５６２のためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）およびデータを記憶している。ＣＰＵ５６２はそれをＭＭ５６４にロード（ｌｏａｄ）して実行する。データ入力インタフェース５６８は、磁気共鳴撮像部３００のＡＤＣ２２からのデータ入力に関わるインタフェースである。加熱部インタフェース５７０は、加熱部５０４への制御信号出力に関わるインタフェースである。表示部インタフェース５７２は後述の表示部用のインタフェースである。操作部インタフェース５７４は後述の操作部用のインタフェースである。
【００４６】
加熱制御部５０６には、表示部５０８および操作部５１０が接続されている。表示部５０８は例えばグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等を用いて構成される。操作部５１０は例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）入力装置等を用いて構成される。キーボード入力装置にはマウス（ｍｉｃｅ）やトラックボール（ｔｒａｃｋ ｂａｌｌ）等のポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）が付属している。施術者は、これら表示部５０８および操作部５１０を通じて対話形式で加熱制御部５０６を操作し、熱治療を遂行する。
【００４７】
加熱制御部５０６には、磁気共鳴撮像部３００からＡＤＣ２２の出力データが入力される。すなわち、磁気共鳴撮像部３００が収集したグラディエントエコーデータが加熱制御部５０６にも入力される。ＣＰＵ５６２は、磁気共鳴撮像部３００におけるコンピュータ２４と同様に、ＨＤ５６４に全ビューのグラディエントエコーデータを記憶し、それらデータに基づいて画像再構成すなわち断層像の生成を行う。
【００４８】
ＣＰＵ５６２は、また、断層像の各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）における位相変化に基づいて温度分布像を生成する。温度分布像を生成するための位相変化は、前述の文献に記載されているように、加熱前に撮像した画像の複素画素データと加熱中に撮像した画像の複素画素データの比のアークタンジェント（ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ）により求める。ＣＰＵ５６２は、温度分布像をカラー画像として断層像に重畳して表示部５０８に表示する。
【００４９】
ＣＰＵ５６２は、さらに、温度分布像から温度６０〜６５℃の等温線を求め、これを断層像に重畳して表示部５０８の別な画面に表示する。なお、温度６０〜６５℃は熱治療の有効温度すなわち癌組織を壊死させる温度である。６０〜６５℃等温線は、治療部位における有効治療温度の波及範囲を示すものとなる。以下、６０〜６５℃等温線を治療等温線という。治療等温線は、本発明における等温線の実施の形態の一例である。ＣＰＵ５６２は、本発明における等温線生成手段の実施の形態の一例である。
【００５０】
熱治療制御の観点から見た本装置のブロック図を図４に示す。以下、同図によって本装置による熱治療を説明する。施術者は、熱治療の開始に先立って、患部を含む断層像を表示部５０８に表示させ、その画像を用いて治療計画を立てる。すなわち、例えば図５に示すような断層像７００上に、治療境界線７０２を設定する。治療境界線７０２はＨＤ５６６に記憶される。治療境界線７０２で囲まれた範囲の中心部すなわち治療範囲の中心部に加熱素子５０２から熱が供給される。
【００５１】
治療境界線７０２は、本発明における治療境界線の実施の形態の一例である。また、本発明における温度境界線の実施の形態の一例である。治療境界線７０２の設定は、例えば操作部５１０のポインティングデバイスで治療対象の癌組織等の輪郭をトレース（ｔｒａｃｅ）すること等により行う。
【００５２】
表示部５０８、操作部５１０およびＣＰＵ５６２からなる部分は、本発明の温度分布表示装置の実施の形態の一例である。また、本発明における治療境界線設定手段の実施の形態の一例である。表示部５０８は、本発明における表示手段の実施の形態の一例である。
【００５３】
表示部５０８、操作部５１０およびＣＰＵ５６２からなる部分は、また、本発明の温度分布表示装置の実施の形態の一例である。また、本発明における温度境界線設定手段の実施の形態の一例である。表示部５０８は、また、本発明における報知手段の実施の形態の一例である。
【００５４】
治療境界線７０２の内側には描画により温度監視線７０４を設定し、さらにその内側に別な温度監視線７０６を設定する。温度監視線７０４，７０６もＨＤ５６６に記憶される。温度監視線７０４，７０６は、本発明における治療境界線の実施の形態の一例である。温度監視線は２本に限らず適宜の数として良い。
【００５５】
加熱中心からの距離は温度監視線７０６が最も近く、次が温度監視線７０４であり、治療境界線７０２は最も遠い。温度監視線７０６，７０４および治療境界線７０２は、それぞれ第１段階、第２段階および第３段階の温度監視線である。以下、治療境界線７０２を温度監視線７０２ともいう。
【００５６】
ＣＰＵ５６２は、これら温度監視線７０６，７０４，７０２に対する上記の治療等温線の抵触の有無を検出し、以下のような加熱制御を行う。ＣＰＵ５６２は本発明における検出手段の実施の形態の一例である。また、本発明における熱量制御手段の実施の形態の一例である。
【００５７】
加熱制御部５０６の動作を説明する。図６ないし図９に表示部５０８に表示される熱治療の進行状況を順を追って示す。図６は加熱開始後間もない時点の状態を示すもので、治療等温線７０８が治療範囲の中央部を囲む小さな輪として表され、加熱素子５０２の近傍だけが治療温度に達していることを示す。この状態では、治療等温線７０８が第１段階の温度監視線７０６の内側にあるので、ＣＰＵ５６２は加熱部５０４に初期の加熱出力例えば２０Ｗによる加熱を継続させる。これによって、比較的大きな出力による速やかな加熱を行うことができる。
【００５８】
加熱の進行とともに治療等温線７０８の輪が広がり、やがて図７に示すように第１段階の温度監視線７０６に抵触するようになる。このとき、ＣＰＵ５６２はこれを検出して、加熱部５０４の加熱出力を例えば１５Ｗに変更する。これにより、当初の加熱出力よりやや弱い熱量による加熱に切り替わり、治療熱波及範囲の広がり速度が減速する。治療等温線７０８が第１段階の温度監視線７０６に抵触したとき温度監視線７０６の表示色が変わり、施術者の注意を喚起する。また、適宜の音響やメッセージ（ｍｅｓｓａｇｅ）によって報知するようにしても良い。以下同様である。
【００５９】
さらに加熱が進んで図８に示すように治療等温線７０８が第２段階の温度監視線７０４に抵触する状態になると、ＣＰＵ５６２は加熱部５０４の加熱出力を例えば５Ｗに下げる。これによって、さらに弱い熱量による加熱に切り替わり、治療熱波及範囲の広がり速度をさらに減速させる。治療等温線７０８が第２段階の温度監視線７０４に抵触したとき温度監視線７０４の表示色が変わり、施術者の注意を喚起する。
【００６０】
その後、治療熱波及範囲がある程度まで広がると、加熱量と放熱量の平衡状態達して治療等温線７０８の拡大が止まる。この状態で、加熱の総量が予め設定した値に到達するまで加熱が続けられる。
【００６１】
その間、何らの原因で治療熱の波及範囲がさらに拡大すると、治療等温線７０８が第３段階の温度監視線７０２に抵触する状態になりうる。そのような状態を検出したＣＰＵ５６２は、加熱部５０４を制御して加熱出力を０に落とす。これにより、治療熱が予め設定した治療範囲を越えて波及することを阻止し、正常組織が損傷するのを防止する。また、治療等温線７０８が第３段階の温度監視線７０２に抵触したとき温度監視線７０４の表示色が変わって施術者に警告する。
【００６２】
このようにして、所定の治療計画に沿った熱治療がＣＰＵ５６２による制御の下で自動的に遂行される。このため、治療計画の策定以外は施術者の関与が不要となり、施術者の作業を省力化することができる。しかも、熱治療を正確かつ安全に遂行することができる。その間、施術者は別な画面に表示された温度分布像を監視し、治療部の温度状態を把握する。
【００６３】
図１０に、熱治療装置の他の例のブロック図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の他の例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置における加熱制御部５０６は本発明の熱治療制御装置の実施の形態の一例である。本制御装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本制御装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６４】
図１０において図４と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置は被治療体８に挿入された複数の加熱素子５２１〜５２５を有する。なお、加熱素子数が５である例を示すが、それに限るものではない。複数の加熱素子５２１〜５２５に対応して、複数の加熱部５４１〜５４５が設けられる。これら加熱部５４１〜５４５は加熱制御部５０６によって個別に制御される。
【００６５】
加熱制御部５０６の動作を図１１によって説明する。同図に示すように、治療部位の形状に合わせて概ね長楕円形状の治療境界線７０２が設定されている。治療境界線７０２内には５つの加熱素子５２１〜５２５による５箇所の給熱点５２１’〜５２５’が含まれる。加熱の開始とともに各給熱点を中心として治療等温線７８１〜７８５の輪が次第に広がり、やがて加熱と放熱の平衡点で変化が止まる。
【００６６】
ここで、何らかの原因で治療等温線７８１〜７８５のいずれかが治療境界線７０２に抵触したとき、ＣＰＵ５６２は抵触した治療等温線７８ｉに対応する加熱素子５２ｉを加熱する加熱部５４ｉの出力を０にし、正常組織への治療熱の波及を防止する。このようにして、長楕円形状の治療部に適合した熱治療を行うことができる。なお、ここに至る過程で、治療境界線７０２の内側に図５に倣って設定した適宜の温度監視線を用いて、図６〜図９に示したように多段階に加熱出力を調節するようにしても良いのはもちろんである。
【００６７】
以上、被治療体の体内に挿入した加熱素子で熱治療を行う例について説明したが、熱治療はそれに限るものではなく、例えば収束超音波等により患部の加熱を体外から行う熱治療方式においても、本発明は同様の効果を奏することができる。また、熱治療は冷凍治療等でもあって良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、治療計画に合わせて治療部位に与える熱量を自動的に調節する制御方法および装置、並びに、そのような制御装置を有する熱治療装置を実現することができる。また、熱治療時の温度分布を効果的に表示する方法および装置を実現することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置による磁気共鳴撮像のパルスシーケンスの一例を示す模式図である。
【図３】図１に示した装置における加熱制御部のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図５】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図６】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図７】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図８】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図９】図４に示した装置における表示装置が表示する画像の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図１１】図１０に示した装置における表示装置が表示する画像の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
３００ 磁気共鳴撮像部
５００ 熱治療部
５０２ 加熱素子
５０４ 加熱部
５０６ 加熱制御部
５０８ 表示部
５１０ 操作部
７００ 断層像
７０２ 治療境界線
７０４〜７０６ 温度監視線
７０８ 等温線
Claims (7)
- 被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置を制御する制御装置であって、
磁気共鳴撮像した前記部位を含む断層画像を表示し、その断層画像中に治療境界線を設定する治療境界線設定手段と、
前記磁気共鳴撮像した前記部位に関する温度分布像に基づき予め定めた温度の等温線を生成し、その等温線を前記治療境界線が設定された断層画像中に表示する等温線表示手段と、
前記等温線が前記治療境界線に抵触したことを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力信号に基づいて前記熱治療装置が供給する熱量を変更する熱量調節手段と、を具備することを特徴とする熱治療制御装置。 - 請求項１に記載の熱治療制御装置において、
前記検出手段は、前記被治療体の通常の体温よりも高い所定の温度を示す前記等温線が前記治療境界線に抵触したことを検出することを特徴とする熱治療制御装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の熱治療制御装置において、
前記治療境界線設定手段により一周して閉じた治療境界線を設定し、
前記閉じた治療境界線の内側に、温度を監視するための温度監視線を設定する温度監視線設定手段を具備することを特徴とする熱治療制御装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱治療制御装置において、
前記治療境界線設定手段又は前記温度監視線設定手段は、ポインティングデバイスを用いて、表示された前記断層画像中に前記治療境界線又は前記温度監視線を描画することを特徴とする熱治療制御装置。 - 被治療体の予め定めた部位に治療用の熱を供給する熱治療装置であって、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱治療制御装置を具備することを特徴とする熱治療装置。 - 請求項５に記載の熱治療装置であって、
前記被治療体の体内に挿入される加熱素子を具備することを特徴とする熱治療装置。 - 請求項６に記載の熱治療装置であって、
前記加熱素子は、内視鏡、カテーテル又は穿刺針の端部に取り付けられたことを特徴とする熱治療装置。
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