JP5865522B2 - 冷却期間中に取得された磁気共鳴データを用いた処置計画の修正 - Google Patents

Description

本発明は、加熱システムの磁気共鳴制御に関し、より具体的には、冷却期間中に取得された磁気共鳴データを用いた処置計画の修正に関する。

磁気共鳴による温度測定は、用いられている方法に依存して、体積の絶対温度又は温度変化のいずれかを決定するのに用いられ得る。絶対温度を決定するには、複数の磁気共鳴ピークが一般的には測定される。温度変化を測定する方法は、一般的には速く、かつ、温熱治療を成功させるための温度測定を行うのに用いられてきた。たとえばプロトン共鳴周波数シフトに基づくMR温度測定は、加熱過程のリアルタイムフィードバック制御のために、アブレーション処理中に細胞組織内部の水における温度マップを与えるのに用いられて良い。

高強度集束超音波(HIFU)治療法では、たとえば磁気共鳴撮像(MRI)を用いた信頼性のあるリアルタイム温度監視が、標的への十分な熱による壊死を保証すると同時に、周辺の健康な細胞組織の過剰な加熱及び損傷を回避することが必要である。十分な時間分解能と空間分解能を実現するため、好適には信頼性のある温度測定を再構成するのに十分なSNRを維持しながら高い空間分解能での迅速な撮像が要求される。

本発明は、独立請求項に記載された医療装置、コンピュータプログラム、及び方法を供する。実施例は従属請求項において与えられる。

磁気共鳴撮像を用いた温度監視を実行するとき、熱磁気共鳴データは、加熱を成功させるのに利用されるのに十分迅速にデータを取得するため、空間的に限定された領域から取得され、かつ/又は、高い時間分解能を有し得る。係るデータを用いることに伴う課題は、細胞組織への損傷の正確な評価、又は、対象物の空間に依存する物理的特性の決定が困難なことである。本発明の実施例は、1つ以上の冷却期間中により詳細な磁気共鳴データを取得することによってこの問題又は他の問題を解決することができる。たとえば細胞組織の領域が加熱システムによって加熱されているとき、加熱は連続的でなくても良い。対象物の感受性の高い領域を過熱することを防止するため、加熱期間と冷却期間とを交互に繰り返すことが望ましいと考えられる。前記冷却期間中により詳細な磁気共鳴データ又は様々な磁気共鳴データを取得することが可能である。その理由は、前記加熱システムは標的領域を能動的に加熱せず、前記対象物の他の領域が過熱されないことを保証するために前記標的領域を能動的に監視するという要求が存在しないためである。これにより、加熱による細胞組織への損傷の良好な評価、又は、加熱された領域及び周辺の領域の物理状態の良好な決定が可能となる。

「コンピュータ可読記憶媒体」は、本願では、計算装置のプロセッサによって実行可能な命令を格納し得る任意の有形記憶媒体をも含む。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読持続的記憶媒体とも呼ばれ得る。コンピュータ可読記憶媒体はまた、有形コンピュータ読み取り可能媒体とも呼ばれ得る。一部の実施形態において、コンピュータ読み取り可能記憶媒体はまた、コンピューティング装置のプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを格納し得る。コンピュータ読み取り可能記憶媒体の例は、以下に限られないが、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光ディスク、プロセッサのレジスタファイルを含む。光ディスクの例は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒといった、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ可読記憶媒体なる用語はまた、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータ装置によってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体をも意味する。例えば、データは、モデム上、インターネット上、又はローカルエリアネットワーク上で取得され得る。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」はコンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサにとって直接的にアクセス可能なメモリである。コンピュータメモリの例は、ＲＡＭメモリ、レジスタ、及びレジスタファイルを含むが、これらの限定されるわけではない。

「コンピュータストレージ」又は「ストレージ」はコンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータストレージは不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。コンピュータストレージの例は、ハードディスクドライブ、ＵＳＢサムメモリ、フロッピー（登録商標）ドライブ、スマートカード、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、及びソリッドステートハードドライブを含むが、これらに限定される訳ではない。一部の実施形態において、コンピュータストレージはコンピュータメモリであってもよく、その逆もまた然りである。

「プロセッサ」は、本願では、プログラム又は機械実行可能命令を実行することができる電子部品を含む。「プロセッサ」を有する計算装置とは、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むものものとして解釈されるべきである。プロセッサは例えばマルチコアプロセッサであって良い。プロセッサはまた、単一のコンピュータシステム内の、あるいは複数のコンピュータシステム間で分散された、複数のプロセッサの集合を意味し得る。計算装置なる用語も、各々が１つ以上のプロセッサを有する複数の計算装置の集合又はネットワークを意味する場合があるとして解釈されるべきである。多くのプログラムは、同一の計算装置内とし得る複数のプロセッサ、又は複数の計算装置にわたって分散され得る複数のプロセッサ、によって実行される命令を有する。

プロセッサはまた、制御装置、プログラマブルロジックコントローラ、PIDコントローラ、分散制御システム(DCS)、及び、フューズの焼き付け又は設定によってプログラム可能な集積回路をも含む。

「ユーザインタフェース」とは、本願では、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムと相互作用することを可能にするインタフェースである。「ユーザインタフェース」はまた、「ヒューマンインタフェース装置」とも呼ばれ得る。ユーザインタフェースは、オペレータに情報又はデータを提供し、かつ／又はオペレータから情報又はデータを受信し得る。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にし得るとともに、コンピュータからの出力をユーザに提供し得る。換言すれば、ユーザインタフェースは、オペレータがコンピュータを制御あるいは操作することを可能にし得るとともに、コンピュータがオペレータの制御又は操作の効果を表示することを可能にし得る。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上でのデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供することの一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカム、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、配線付きグローブ、ダンスパッド、リモートコントローラ、及び加速度計を介したデータの受信は全て、オペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェース部品の例である。

「ハードウエアインタフェース」は、本願では、コンピュータシステムのプロセッサが外部のコンピューティング装置及び／又は機器と相互作用する、あるいはそれらを制御する、ことを可能にするインタフェースを含む。ハードウエアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティング装置及び／又は機器に制御信号又は命令を送信することを可能にし得る。ハードウエアインタフェースはまた、プロセッサが外部計算装置及び／又は機器とデータを交換することを可能にし得る。ハードウエアインタフェースの例は、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ−４８８ポート、ブルートゥース接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含むが、これらに限定される訳ではない。

「ディスプレイ」又は「表示装置」は、本願では、画像又はデータを表示するように適応された出力装置又はユーザインタフェースを含む。ディスプレイは、映像データ、音声データ、及び／又は触覚データを出力し得る。ディスプレイの例は、コンピュータモニタ、テレビジョンスクリーン、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパ、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、電子発光ディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイを含むが、これらに限定されるわけではない。

磁気共鳴（ＭＲ）データは、本願では、磁気共鳴撮像走査中に磁気共鳴装置のアンテナによって記録される、原子スピンにより放射される無線周波数信号の測定結果として定義される。磁気共鳴撮像(MRI)画像は、本願では、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データを再構成した１次元、２次元又は３次元視覚化として定義される。この視覚化は、プロセッサ又はコンピュータを用いて実行されることができる。

磁気共鳴データは、磁気共鳴撮像走査の期間内において原子スピンによって放出される高周波信号を磁気共鳴装置のアンテナによって測定した測定結果を含んで良い。前記高周波信号は、磁気共鳴温度測定のために使用することが可能な情報を含む。磁気共鳴温度測定は、温度に敏感なパラメータの変化を測定することによって機能する。磁気共鳴温度測定中に測定されうるパラメータの具体例としては、プロトン共鳴周波数シフト、拡散係数、又は、磁気共鳴を使用して温度を測定するのに用いられ得るT1緩和時間及び/若しくはT2緩和時間の変化である。プロトン共鳴周波数シフトは、温度に依存している。何故なら、個々のプロトン−水素原子−が経験する磁場は、周囲の分子構造に依存しているからである。温度の上昇分は、前記温度が水素原子間の結合に影響を与えることに起因して、分子スクリーニングを減少させる。このため、プロトン共鳴周波数が温度依存することになる。

プロトン密度は、平衡磁化に対して一次関数的に依存している。従って、プロトン密度により重み付けされた画像を用いることによって温度変化を判定することが可能である。

緩和時間T1、T2及びT2スター（よくT2^＊とも表記される）もまた温度に依存している。従って、T1、T2及びT2スターの重み付け画像の再構成は、熱マップまたは温度マップを構成するために使用されうる。

温度はまた、水溶液内の分子のブラウン運動に対しても影響を与える。従って、たとえばパルス状拡散勾配スピン・エコーのような拡散係数を測定することが可能なパルスシーケンスが、温度を測定するために使用され得る。

磁気共鳴を利用して温度を測定するための最も有用な手法の一つは、水のプロトンのプロトン共鳴周波数（ＰＲＦ）シフトを測定することによるものである。プロトンの共鳴周波数は温度に依存している。１ボクセル内での温度が変化するにつれて、周波数シフトは、水のプロトンの測定された位相を変化させる。これにより、２枚の位相画像の間での温度変化を決定することが可能である。この温度を決定する方法は、他の方法と比較して相対的に高速であるという利点を有する。本明細書中において、ＰＲＦ法は、他の方法よりもはるかに詳細に検討される。しかしながら、本明細書中で検討されている方法と技術内容は、他の磁気共鳴映像法による温度測定を実行する方法に対しても適用可能である。

分光学的磁気共鳴データとは、本願においては、磁気共鳴撮像走査中に磁気共鳴装置のアンテナによって記録される原子スピンによって放出される、複数の共鳴ピークを表す情報を含む高周波信号の測定結果として定義される。

分光学的磁気共鳴データはたとえば、絶対スケールでの温度マップを生成することが可能なプロトン分光学撮像データ撮像に基づく温度マッピング法を実行するのに用いられて良い。従ってこの絶対スケール温度マップは、温度校正を実行するのに用いられて良い。この方法は、プロトン共鳴周波数法として水のプロトン共鳴シフト温度依存の物理的原理に依拠するが、取得方法は異なる。周波数シフトは磁気共鳴スペクトルから計算される。そのシフトは、水と参照用プロトンピークの位置の差から計算される。水のプロトンピークが温度に対して一次関数的な依存性を有する一方で、プロトンの共鳴周波数は温度にほとんど独立していることが知られているため、脂質中のプロトンはたとえば参照用に用いられ得る。これは、2種類の細胞組織が存在するボクセル内において実行されて良い。水と脂質が同一のボクセル内に存在しない場合、脂質以外の種類の細胞組織を参照用に用いようとして良い。うまく行かない場合、参照用ピーク−ひいては温度データ−が利用できないボクセルが存在すると考えられる。体温は通常、明らかな例外である温熱療法によって一般的に引き起こされる非常に局所的な温度上昇によって空間的に急激に変化するとは考えられないため、補間及び/又は温度フィルタリングは、これらの状況を助けるのに用いられ得る。参照用ピークを利用することで、当該方法は、場のドリフト又は走査間での運動に対して相対的に独立となる。走査は、現在の方法では少なくとも分のオーダーの時間を要するので、PS法は、走査中での走査中での運動又は温度変化の影響を受けやすい。温度が一定又は温度変化が時間的にも空間的にも小さい場合では、当該方法は有用な情報を生成することができる。たとえば磁気共鳴によって案内される高強度集束超音波(MR-HIFU)によって、PS法は、温度計プローブによって測定される身体中心部の温度として得られる空間的に均一な開始温度を用いるのとは対照的に、MR-HIFU又は他の温熱治療開始前の実際の体温分布を供するのに用いられ得る。あるいはその代わりにPS法は、処置領域外部での複数回の加熱の間での累積温度の妥当性チェックとして用いられて良い。

本明細書中において使用される用語「超音波窓」は、超音波の波またはエネルギーを透過することが可能な窓を含む。典型的には薄膜又はメンブレンが超音波窓として使用される。例えば、超音波窓は、２軸延伸ポリエチレン−テレフタル酸エステル（ＢｏＰＥＴ：Biaxially-oriented polyethylene terephthalate）製の薄膜で作られることが可能である。

一の態様では、本発明は、磁気共鳴撮像システムを有する医療装置を供する。当該磁気共鳴撮像システムは、撮像領域を備える磁石を有する。前記磁石は、前記撮像領域内の対象物から磁気共鳴データを取得する。本願において用いられている撮像領域とは、内部から磁気共鳴データの取得が可能となるような十分高い磁場と十分高い磁場均一性を有する領域を含む。前記医療装置は、前記撮像領域内部の標的領域を加熱するように動作可能な加熱システムをさらに有する。本願において用いられているように加熱システムは、対象物内部の局所領域を加熱することが可能なシステム又は装置を含む。前記医療装置は、機械が実行可能な命令を格納するメモリをさらに有する。前記医療装置は、前記医療装置を制御するプロセッサをさらに有する。前記命令を実行することで、前記プロセッサは、処置計画を受け取る。本願において用いられているように処置計画は、前記加熱システムを動作させる命令からなる組を生成するのに用いられ得る命令又はデータの組を含む。一部の実施例では、前記処置計画は、前記対象物を表す解剖学データ又は他のデータを含んで良い。

前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記処置計画に従って前記加熱システムを繰り返し制御する。これは、交互に繰り返される加熱期間と冷却期間において前記標的領域を加熱するように行われる。前記加熱システムは、加熱期間と冷却期間を交互に繰り返すことによって前記標的領域を加熱するように動作する。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、第1パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって磁気共鳴データを繰り返し取得する。本願においてパルスシーケンスとは、複数の命令からなる組又は複数の命令からなる組を生成するのに有効なタイミングチャートを含む。前記複数の命令からなる組は、前記磁気共鳴データを取得する前記磁気共鳴撮像システムの時間依存する機能を制御するのに用いられる。

前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記磁気共鳴データに従って前記処置計画を繰り返し修正する。前記命令は、前記プロセッサに、前記冷却期間のうちの少なくとも一から選ばれた冷却期間中に前記磁気共鳴データを取得させる。

この実施例は有利となりうる。その理由は、前記標的領域の加熱は、加熱期間と冷却期間を交互に繰り返すことによって行われるからである。前記冷却期間中、前記加熱システムを制御するために前記加熱システムを監視する必要はない。従って詳細な磁気共鳴データは、前記対象物から取得され、かつ、前記処置計画を精緻化又は修正するのに用いられて良い。前記データが前記加熱中に取得された場合、前記磁気共鳴データは、前記加熱システムを直接的に制御するには有用だが、前記処置計画を修正するのに用いられ得るデータを提供するのには十分詳細ではない。

一の実施例では、前記冷却期間は実行中に選ばれる。つまり、処理の開始前には、前記加熱期間及び前記冷却期間がいつであるのかは必ずしも知られていない。前記加熱及び前記冷却が前記加熱システムによって実行されることで、前記冷却期間のうちの1つ以上が、前記磁気共鳴データを取得するのに選ばれて良い。

他の実施例では、前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、第2パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって制御用磁気共鳴データを繰り返し取得する。本願において用いられているように前記制御用磁気共鳴データは、磁気共鳴データを含む。前記制御用磁気共鳴データは、前記加熱システムの動作を制御する制御ループを生成するように、前記プロセッサによって利用される。前記命令は、前記プロセッサに、前記加熱期間のうちの少なくとも一から選ばれた加熱期間中に前記制御用磁気共鳴データを取得させる。前記加熱期間は実行中に選ばれて良い。前記加熱システムは、前記処置計画と前記制御用磁気共鳴データに従って制御される。これは有利となりうる。なぜなら前記標的領域を取り囲む又は前記標的領域付近の感受性を有する構造が前記対象物内に存在しうるからである。前記標的領域の加熱中に前記制御用磁気共鳴データを取得することで、偶然の損傷の危険性は減少しうる。

他の実施例では、前記制御用磁気共鳴データは第1熱磁気共鳴データを有する。

他の実施例では、前記制御用磁気共鳴データは第1熱磁気共鳴データを有する。前記磁気共鳴データは第2熱磁気共鳴データを有する。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記第2熱磁気共鳴データを用いることによって前記第1熱磁気共鳴データを校正する。たとえば、前記第1熱磁気共鳴データは周波数シフトデータであって良く、かつ、前記第2熱磁気共鳴データは、絶対温度すなわち真の温度を計算することを可能にする核磁気共鳴スペクトルデータであって良い。

他の実施例では、前記制御用磁気共鳴データは第1熱磁気共鳴データを有する。前記磁気共鳴データは第2熱磁気共鳴データを有する。前記第1熱磁気共鳴データは第1時間分解能を有する。前記第2熱磁気共鳴データは第2時間分解能を有する。前記第1時間分解能は前記第2時間分解能よりも高い。この実施例は有利となりうる。その理由は、前記磁気共鳴データがより低い時間分解能を有する場合には、前記温度測定はより正確になりうるからである。この点では、前記第1時間分解能は、前記領域が能動的に加熱されているときのためである。前記対象物の損傷の機会を回避するため、能動的加熱中にリアルタイムのデータを受け取ること、又は、非常に短い時間間隔でデータを取得することが重要である。しかし当該システムが冷却モードにあるときには、データの適時性が重要ではなくなるように低い時間分解能を用いることが安全である。前記第2時間分解能で取得されるデータは、測定結果をより正確にし、かつ、前記処置計画を修正するのに用いられて良い。

他の実施例では、前記ソニケーション又は加熱中に用いられたより低い時間分解能によって、より信頼性のある温度の推定を与えるため、温度測定シーケンスが変更される。

他の実施例では、前記ソニケーション又は加熱中に用いられた最低の時間分解能によって、より信頼性のある温度の推定を与えるため、温度測定シーケンスが変更される。前記より低い時間分解能は結果として、より信頼性のある温度を与えるより高い信号対雑音比をもたらす。

他の実施例では、前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記制御用磁気共鳴データが第1関心領域から取得されるように前記磁気共鳴撮像システムを制御する。前記プロセッサはさらに、前記磁気共鳴データが第2関心領域から取得されるように前記磁気共鳴撮像システムを制御する。一の実施例では、前記第1関心領域は前記第2関心領域よりも小さい。代替実施例では、前記第1関心領域と前記第2関心領域は同一の面積を有して良い。前記第2関心領域は、前記第1関心領域に対して移動する。このことは、前記第1関心領域と前記第2関心領域は異なる物理的な位置に存在し得ることを意味する。前記第1関心領域は第1面積を有する。前記第2関心領域は第2面積を有する。前記第2面積は前記第1面積よりも大きい。

他の実施例では、前記第1パルスシーケンスは、前記磁気共鳴データが、前記制御用磁気共鳴データよりも小さな幾何学的歪みを有するように、前記磁気共鳴撮像システムを制御するように動作しうる。これは有利となりうる。その理由は、幾何学的歪みが小さい場合、前記磁気共鳴データによって与えられる画像は、より正確に、すなわちアーティファクトが小さくなりうるからである。

他の実施例では、前記第1パルスシーケンスは、勾配エコー又はマルチエコー勾配エコーパルスシーケンスである。前記第2パルスシーケンスは、勾配エコーEPIパルスシーケンスである。他の実施例では、より大きな解剖学的範囲、すなわち異なる解剖学的範囲が、前記制御用磁気共鳴データと規則的な磁気共鳴データとの間でとられる。

他の実施例では、前記加熱システムは、可動トランスデューサを備える高強度集束超音波システムを有する。前記命令が実行されることでさらに、前記磁気共鳴データが一度取得された後、前記プロセッサは、前記トランスデューサを第1位置と第2位置との間で移動させる。よって基本的には、前記磁気共鳴データは、前記トランスデューサが前記第1位置にあるときに取得されて良い。その後前記トランスデューサは前記第2位置に位置する。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記磁気共鳴データを用いることによって位相マップを計算する。前記トランスデューサの位置が物理的に変化することで、前記位相マップ内に変化が起こりうる。

他の実施例では、前記位相マップは、前記第1位置と前記第2位置から取得された磁気共鳴データを用いることによって計算される。

他の実施例では、前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記熱磁気共鳴データと前記位相マップを用いることによって補正された温度を計算する。

他の実施例では、前記第1パルスシーケンスは脂肪の温度を測定するパルスシーケンスを含む。前記磁気共鳴データは少なくとも2回取得される。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記磁気共鳴データを用いることによって近接場脂肪温度マップを計算する。本願において用いられているように近接場は、前記標的領域と前記加熱システムとの間の前記対象物の領域を含む。

他の実施例では、前記プロトン共鳴周波数温度において用いられる基準温度は、各異なる分解能又は温度撮像法を用いる他の温度シーケンスによって校正されて良い。これは有利となりうる。その理由は前記プロトン共鳴周波数法は、相対的な方法で、かつ、校正するのに有利だからである。

他の実施例では、前記パルスシーケンスは、たとえば所謂スペクトル法のような脂肪温度を測定するためである。

他の実施例では、前記処置計画の各パラメータは自動的又はユーザーによって制御されて良い。

他の実施例では、前記処置計画は自動的に変更されるか、又は、医師によって修正されて良い。

他の実施例では、前記加熱又はソニケーションに対する変更は前記ソニケーション又は加熱の順序であって良く、冷却時間が変更されて良く、加熱時間が変更されて良く、細胞のサイズが変更されて良く、前記標的サイズが変更されて良く、かつ、前記加熱期間と冷却期間も修正されて良い。本願において用いられているように細胞とは加熱される体積を含む。

他の実施例では、前記磁気共鳴データは少なくとも2回取得される。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記少なくとも2回取得された前記磁気共鳴データから第1画像と第2画像を再構成する。具体的には、前記第1画像は第1期間中に取得され、かつ、前記第2画像は第2期間中に取得される。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記第1画像と前記第2画像を用いることによって運動マップを決定する。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記運動マップに従って前記処置計画を修正する。これは有利となりうる。その理由は、詳細な画像を前記冷却期間中に取得可能であり、かつ、これにより、前記処置計画を修正するによって、前記対象物の運動の説明が可能となるからである。

他の実施例では、前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、以下の解析法のうちの任意の一を用いて前記磁気共鳴撮像データを解析することによって前記磁気共鳴撮像システムを用いた推定細胞組織の損傷マップを生成する。前記解析法は、T2Wイメージング、エラストグラフィマップの構築、拡散マップの計算、拡散画像の決定、非コントラスト磁気共鳴血管撮影図の決定、灌流マップの決定、ボクセル内のインコヒーレントな運動マップの決定、T1マップの計算、T1 rhoマップの計算、T2スターマップの計算、核磁気共鳴スペクトルの計算、及び、酸素核磁気共鳴スペクトルの計算による酸素発生レベルの計算である。前記処置計画は前記細胞組織の損傷マップに従って修正される。

他の実施例では、前記磁気共鳴データは磁気共鳴血管撮影データを含む。前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、磁気共鳴血管撮影データを用いることによって管閉塞マップを決定する。前記処置計画は前記細胞組織の損傷マップに従って修正される。

他の実施例では、非コントラストMRIは、管の閉塞の評価、及び、腫瘍を与える管のアブレーションを繰り返し行うことを可能にするのに用いられ得る。

他の実施例では、前記管の閉塞マップもまた、医療者が解釈するためにディスプレイ上に表示される。

他の実施例では、前記加熱システムは高強度集束超音波システムである。

他の実施例では、前記加熱システムは高周波加熱システムである。

他の実施例では、前記加熱システムはマイクロ波アブレーションシステムである。

他の実施例では、前記加熱システムはハイパーサーミア治療システムである。

他の実施例では、前記加熱システムはレーザーアブレーションシステムである。

他の実施例では、前記加熱システムは赤外アブレーションシステムである。

他の態様では、本発明は、医療装置を制御するプロセッサによって実行されるための機械可読命令を有するコンピュータプログラム製品を供する。当該医療装置は、撮像領域を備える磁石を有する磁気共鳴撮像システムを含む。前記磁気共鳴撮像システムは、前記撮像領域内部の対象物から磁気共鳴データを取得する。当該医療装置は、前記撮像領域内部の標的領域を加熱するように動作可能な加熱システムをさらに有する。前記機械可読命令を実行することで、前記プロセッサは、処置計画を受け取る。前記機械可読命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記処置計画に従って前記加熱システムを繰り返し制御することで、交互に繰り返される加熱期間と冷却期間中に前記標的領域を加熱する。前記機械可読命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記第1パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって磁気共鳴データを繰り返し取得する。前記命令は、前記プロセッサに、前記冷却期間のうちの少なくとも一から選ばれた冷却期間中に前記磁気共鳴データを取得させる。前記機械可読命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記磁気共鳴データに従って前記処置計画を繰り返し修正する。

他の態様では、本発明は医療装置を制御する方法を供する。当該医療装置は、撮像領域を備える磁石を有する磁気共鳴撮像システムを含む。前記磁気共鳴撮像システムは、前記撮像領域内部の対象物から磁気共鳴データを取得する。当該医療装置は、前記撮像領域内部の標的領域を加熱するように動作可能な加熱システムをさらに有する。当該方法は、処置計画を受け取る段階をさらに有する。当該方法は、交互に繰り返される加熱期間と冷却期間において前記標的領域を加熱するように、前記処置計画に従って前記加熱システムを制御する段階を繰り返し実行することをさらに有する。当該方法は、前記第1パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって磁気共鳴データを繰り返し取得することをさらに有する。前記磁気共鳴データは、前記冷却期間のうちの少なくとも一から選ばれた冷却期間中に取得される。当該方法は、前記磁気共鳴データに従って前記処置計画を繰り返し修正することをさらに有する。

本発明の実施例による方法を表すフローチャートを示す。 本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。 本発明の実施例による医療装置を表す。 本発明の他の実施例による医療装置を表す。 本発明の他の実施例による医療装置を表す。 本発明の他の実施例による医療装置を表す。 本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。 本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。 本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。 本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。

以降では、本発明の好適実施例が、単なる例示として図面を参照しながら説明される。

図中の同様の参照番号が付された構成要素は、等価な構成要素であるか、又は同一の機能を実行する。これまでに述べられた素子については、その機能が同一である場合には、以降の図では説明しないことがある。

図1は、本発明の実施例による方法を表すフローチャートを示す。最初に段階100では、処置計画が受け取られる。続く段階102では、処置計画に従って加熱システムを用いることによって、標的領域が加熱される。処置計画は、加熱システムを直接制御するのに用いられる命令を有して良い。あるいは処置計画は、そのような加熱システムを制御する命令を生成するのに用いられる情報を含んで良い。続く段階104では、磁気共鳴データが、冷却期間中に第1パルスシーケンスを用いることによって取得される。本願において用いられている冷却期間とは、加熱システムが標的領域を能動的に加熱しない期間である。続く106は判断記号である。質問は加熱が終了したか否かである。加熱が終了した場合、当該方法は108で終了する。加熱が終了していない場合、当該方法は段階110へ進む。段階110では、処置計画は、磁気共鳴データに従って修正される。続いて当該方法は段階102へ戻り、標的領域は加熱システムを用いることによって再度加熱される。段階102、104、及び110からのこの循環は、当該方法が段階108で終了するまで繰り返される。

図2は、本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。最初に段階200では、処置計画が受け取られる。続く段階202では、制御用磁気共鳴データが第2パルスシーケンスを用いることによって取得される。続く段階204では、処置計画と制御用磁気共鳴データに従って加熱システムを用いることによって、標的領域が加熱される。制御用磁気共鳴データの取得は、加熱システムが標的領域を加熱している期間の一部又は全部の間に実行されて良い。段階206は判断記号である。質問は現在の時間が冷却期間であるか否かである。冷却期間とは、加熱システムが標的領域を能動的に加熱しない期間である。これが冷却期間ではない場合、当該方法は段階202に戻って段階202と204を実行する。段階202と204は同時に実行されて良い。基本的に段階202と204は、磁気共鳴撮像システムを用いた加熱システムの制御のための閉制御ループを構成する。

戻って段階206では、冷却期間である場合には、段階208が実行される。段階208では、磁気共鳴データが第1パルスシーケンスを用いることによって取得される。一部の実施例では、制御用磁気共鳴データもまた、冷却期間の少なくとも一部の間に取得されて良い。一部の実施例では、制御用磁気共鳴データが冷却期間の一部の間に取得され、その後制御用磁気共鳴データの取得が終了した後に、磁気共鳴データが取得される。

続く段階210は、加熱が終了したのか否かを問う別の判断記号である。加熱が終了した場合、当該方法は段階212で終了する。加熱が終了していない場合、段階214が実行される。段階214では、処置計画は、磁気共鳴データに従って修正される。続いて当該方法は段階202へ戻り、処理が繰り返される。この実施例では、第2パルスシーケンスによって取得された磁気共鳴データは、加熱システムを制御するのに用いられる。加熱システムが中断されて加熱をしていない期間中、他の磁気共鳴データが第1パルスシーケンスを用いることによって取得される。この磁気共鳴データは、より詳細であって良く、かつ、第2パルスシーケンスを用いることによって取得された様々な情報を含んで良い。よって冷却期間中に取得された磁気共鳴データは、処置計画を修正するのに用いられる。

図3は、本発明の実施例による医療装置300を表す。医療装置300は磁気共鳴撮像システム302を含んでいる。磁気共鳴撮像システムは磁石304を有するものとして図示されている。磁石304は、該磁石の中心を貫通するボア306を備える円筒型超伝導磁石である。磁石304は、超伝導コイルを備える液体ヘリウム冷却されるクライオスタットを有する。永久磁石又は抵抗磁石を使用することも可能である。様々な種類の磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石と所謂オープンマグネットとの両方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、標準的な円筒磁石と同様である。ただし磁石の等角面(iso-plane)へのアクセスを可能にするようにクライオスタットが２つの部分に分割されていることを除く。このような磁石は例えば荷電粒子ビーム療法とともに使用され得る。オープンマグネットは2つの磁石部分を有する。前記2つの磁石部分のうちの一は他の上方に位置する。一の磁石部分と他の磁石部分との間の空間は、対象物を受け入れるのに十分な広さである。これら２つの部分領域の配置はヘルムホルツコイルの配置と同様である。オープンマグネットは、対象物の閉じ込められ具合が小さいので人気がある。円筒磁石のクライオスタットの内部に、超伝導コイルの集合体が存在する。円筒磁石のボア内に撮像領域308が存在する。撮像領域308において、磁場は、磁気共鳴撮像を実行するのに十分な程度に強くて均一である。

磁石のボア内にはまた、磁石の撮像領域内の磁気スピンを空間的に符号化するのに使用される磁場勾配コイル310が存在する。磁場勾配コイル310は磁場勾配コイル電源312に接続される。磁場勾配コイルは代表例である。磁場勾配コイルは典型的には、3つの直交する空間方向での空間エンコーディングのための３つの別個のコイルの組を含む。磁場勾配コイル電源は磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイルに供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜状及び/又はパルス状であって良い。

高周波コイル314が撮像領域308に隣接される。高周波コイル314は高周波トランシーバ316に接続される。また磁石304のボア内部には、対象物支持体319上に横たわっていて、部分的に撮像領域308内に位置する対象物318が存在する。

撮像領域308に隣接して、撮像領域308内の磁気スピンの向きを操作するとともに、撮像領域308内のスピンからの無線送信を受信する高周波コイル314が存在する。高周波コイル314は複数のコイル素子を含み得る。高周波コイル314は、チャンネル又はアンテナと呼ばれることもある。高周波コイル314は高周波トランシーバ316に接続される。高周波コイル314及び高周波トランシーバ316は、別々の送信コイル及び受信コイル並びに別々の送信器及び受信器によって置き換えられてもよい。高周波コイル314及び高周波トランシーバ316は例であることに留意して欲しい。高周波コイル314はまた、専用送信アンテナと専用受信アンテナとを表すこともある。同様に、トランシーバ316は別々の送信器と受信器とを表すこともある。

医療装置は加熱システム320をさらに有する。加熱システム320は、汎用のものを意図しており、かつ、対象物の一部を加熱するのに用いられる任意のシステムを表し得る。加熱システム320はたとえば、高強度集束超音波システム、高周波加熱システム、マイクロ波アブレーションシステム、温熱療法システム、レーザーアブレーションシステム、及び赤外アブレーションシステムであって良い。対象物318の一部は標的領域321として示されている。加熱システム320は標的領域321を制御可能に加熱することができる。

磁場勾配コイル電源312、高周波トランシーバ316、及び加熱システム320は、コンピュータシステム322のハードウエアインターフェース324に接続される。コンピュータシステム322はプロセッサ326をさらに有する。プロセッサ326はハードウエアインターフェース324に接続される。ハードウエアインターフェース324は、プロセッサ326が、磁気共鳴撮像システム302に対するデータと命令の送受信を行うことを可能にする。コンピュータシステム322は、ユーザーインターフェース328、コンピュータストレージ330、及びコンピュータメモリ332をさらに有する。

コンピュータストレージは、処置計画340を含むものとして図示されている。コンピュータストレージ330はさらに、第1パルスシーケンスを含むものとして図示されている。コンピュータストレージ330はさらに、第1パルスシーケンス342によって生成又は提供された制御を備える磁気共鳴撮像システム300を用いて取得された磁気共鳴データ344を含むものとして図示されている。コンピュータストレージ330はさらに、加熱システム命令346を含むものとして図示されている。加熱システム命令346は、処置計画340から取得されて良いし、かつ/あるいは、磁気共鳴データ344を用いて修正された修正加熱システム命令346であっても良い。

コンピュータメモリ332は、制御モジュール350を含むものとして図示されている。制御モジュールは、プロセッサ326に医療装置300の動作と機能を制御させることを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。コンピュータメモリ332はさらに、処置計画修正モジュール352を含むものとして図示されている。処置計画修正モジュール352は、プロセッサ326に、磁気共鳴データ344に従って処置計画を修正させることを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。場合によっては、これは、加熱システム命令346を修正する段階を含んでも良い。しかしこの実施例では、処置計画修正モジュール352は、加熱システム320が標的領域321を能動的に加熱しないときに、処置計画340及び/又は加熱システム命令346を修正する。一部の実施例では、処置計画修正モジュール352は、中間画像及び/又は熱マップが生成されて、処置計画340の修正に用いられるように、磁気共鳴データ344を処理するコンピュータ実行可能コードを含んで良い。

図4は本発明の他の実施例による医療装置400を表す。図4に図示された実施例は図3に図示された実施例と似ている。この実施例では、コンピュータメモリ330はさらに、第2パルスシーケンス440を含むものとして図示されている。コンピュータメモリ330はさらに、第2パルスシーケンス440によって収集される一方で、磁気共鳴撮像システム302を用いて取得された制御用磁気共鳴データを含むものとして図示されている。

コンピュータメモリ332はさらに、加熱システム命令修正モジュール450を含むものとして図示されている。加熱システム命令修正モジュール450は、プロセッサ326に、制御用磁気共鳴データ442を用いた加熱システム命令346を修正させることを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。この実施例では、加熱システム命令修正モジュール450は、制御用磁気共鳴データ442が取得されている間に加熱システム命令346を修正するように動作しうる。基本的に加熱システム命令修正モジュール450は、プロセッサ326に、加熱システム320の制御用の閉制御ループを構成させることを可能にする。

図5は本発明による医療装置500の他の実施例を表す。この実施例では、加熱システムは高強度集束超音波システム502である。高強度集束超音波システムは、流体が充填されたチャンバ504を有する。流体が充填されたチャンバ504内には超音波トランスデューサ506が存在する。この図には示されていないが、超音波トランスデューサ506は、各々が各独立する超音波ビームを発生させることのできる複数の超音波トランスデューサ素子を有して良い。これは、超音波トランスデューサ素子の各々に供給される交流電流の位相及び/又は振幅を制御することによってソニケーション地点518を電子的に操作するのに用いられて良い。ソニケーション地点518は、標的領域321に超音波処理を行うように制御するように動作しうる。一部の実施例では、ソニケーション地点はソニケーション中に電子的に動かされることで、所定サイズの加熱細胞が生成されうる。

超音波トランスデューサ506は、超音波トランスデューサ506が機械的な再度の位置設定を行うことを可能にする機構508に接続される。機構508は、機構508を作動させる機械的アクチュエータ510に接続される。機械的アクチュエータ510はまた、超音波トランスデューサ506に電力を供給する電源を表す。一部の実施例では、電源は、個々の超音波トランスデューサ素子への電力の位相及び/又は振幅を制御して良い。一部の実施例では、機械的アクチュエータ/電源510は、磁石304のボア306の外部に設けられる。

超音波トランスデューサ506は、経路512として示される超音波を生成する。超音波512は、流体が充填されたチャンバ504と超音波窓514を通り抜ける。この実施例では、超音波はゲルパッド516を通過する。ゲルパッドは、すべての実施例において必ず存在するわけではないが、この実施例では、ゲルパッド516を受ける対象物支持体319内に凹部が存在する。ゲルパッド516は、トランスデューサ506と対象物516との間での結合を助ける。ゲルパッド516の通過後、超音波512は、対象物518を通過し、かつ、ソニケーション地点518へ集束される。ソニケーション地点518は標的領域321内で集束される。ソニケーション地点518は、超音波トランスデューサ506の機械的移動とソニケーション地点518の電子的操作を組み合わせることによって移動することで、標的領域321の全体が処置されうる。

高強度集束超音波システム502は、コンピュータシステム322のハードウエアインターフェース324にも接続される。コンピュータシステム322並びにストレージ330及びメモリ332の内容は、図4に図示されたものと等価である。

図6は本発明の他の実施例による医療装置600を表す。この実施例では、加熱システムは高周波加熱システム601である。図6に図示された実施例は図4に図示された実施例と似ている。図6のコンピュータシステム322は図4のコンピュータシステム322と等価である。コンピュータストレージ330及びコンピュータメモリ332の内容もまた、図4に図示されたコンピュータストレージ330及びコンピュータメモリ332の内容と等価である。図6に図示された実施例では、高周波加熱システム601は、加熱システムとして用いられる。高周波加熱システム601はアンテナと高周波トランスミッタ604を有する。アンテナ602は標的領域321付近に存在する。トランスミッタ604によって生成されてアンテナ602によって放射される高周波エネルギーは、標的領域321を選択的に加熱するのに用いられる。この実施例では、高周波トランスミッタ604は、ハードウエアインターフェース324に接続されたものとして図示されている。プロセッサ326並びにコンピュータストレージ330及びコンピュータメモリ332の内容は、図5の高強度集束超音波システムがプロセッサ326によって制御されるとの同じように高周波トランスミッタ604を制御するのに用いられる。

図7は本発明の他の実施例による方法のフローチャートを示す。最初に段階700では、処置計画が受け取られ、又は生成される。次に段階702では、磁気共鳴データが、A型のパルスシーケンスによって取得される。この実施例では、A型のパルスシーケンスは、標的細胞組織内でのソニフィケーションの早期の効果を検出するように動作可能である。たとえばA型のパルスシーケンスは、灌流若しくは拡散又は緩和時間−たとえばT1及びT2緩和時間−の変化を検出するのに用いられて良い。次に段階704では、加熱システムによる標的領域の加熱が実行される。これはまた、加熱中及び場合によっては加熱後での磁気共鳴撮像システムによる温度の監視をも含んで良い。一部の実施例では、加熱はソニケーションによって実行される。次の段階706では、A型のパルスシーケンスが繰り返され、かつ、磁気共鳴データが再度取得される。次の段階708では、既に処置された容積が推定される。これは、アブレーションされた可能性の高い細胞組織のマップであって良い。

次の段階710は判断記号である。この判断は、段階708における結果に基づく処置計画の変更が必要か否かという質問である。修正が必要ない場合、当該方法は段階704へ戻り、加熱が再度実行される。処理計画の修正が必要な場合、当該方法は段階712へ進む。段階712では、処置計画が取得された磁気共鳴データに従って変更される。この方法では、各段階の開始は自動的に実行されて良いし、又は、ユーザー若しくはオペレータによって制御されても良い。一部の実施例では、オペレータは任意の地点で当該方法を中止して良い。判断はオペレータ又はアルゴリズムによって行われて良い。段階712では、処置計画の変更は、ソニケーション地点若しくは加熱地点の繰り返し、加熱若しくはソニケーション地点での重なりの増大若しくは減少、又は、加熱若しくはソニケーションが必要とされないことの判断を含んで良い。

図8は本発明の他の実施例によるフローチャートを示す。段階800では、処置計画が受け取られ又は生成される。次の段階802では、磁気共鳴データ及び/又は画像がA型のパルスシーケンスを用いることによって取得される。この実施例では、A型のパルスシーケンスは、脂肪温度を測定するのに用いられるパルスシーケンスである。たとえばパルスシーケンスは、T2又はT1情報を取得するパルスシーケンスであって良い。次の段階804では、標的領域が加熱システムによって加熱される。加熱804の間、標的領域及び/又は標的領域を取り囲む領域の温度監視が実行されて良い。場合によっては加熱の終了後に前記温度監視が実行されて良い。次の段階806では、磁気共鳴データはA型パルスシーケンスを用いることによって再度取得される。次の段階808では、段階802と806で得られた画像に基づく近接場温度マップが生成又は計算される。次の段階810は判断記号である。判断は、段階808での結果に基づく処置計画の変更の必要性である。この場合では、変更は、近接場領域内での細胞組織の損傷を引き起こす過剰な累積加熱を回避するための長い冷却期間の利用又は細胞位置の変更であって良い。典型的には近接場領域は皮下脂肪を含む。答えがnoである場合、当該方法は段階804へ戻る。段階804では、標的領域が加熱される。Yesである場合、段階812が実行される。段階812では、処置計画は、取得された磁気共鳴データを用いて修正され、その後当該方法は加熱段階804へ戻る。

図9は本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。最初に段階900では、標的領域の加熱又は標的領域のソニケーションが実行される。次に磁気共鳴データが段階902において、B型パルスシーケンスによって取得される。この特別な実施例では、B型パルスシーケンスは、B0に対して敏感なパルスシーケンスである。典型的にはこの種類のシーケンスは勾配エコーシーケンスである。前記勾配エコーシーケンスでは、B0の変化を位相マップで見ることができる。次に段階904では、超音波トランスデューサが、本来の位置から新たな位置へ移動する。次の段階906では、磁気共鳴データが、B型パルスシーケンスを用いることによって再度取得される。この実施例では、トランスデューサは所々へ移動し、かつ、位相マップがいずれの場合においても測定された。PRF法では、温度変化は、位相マップ内の変化として見られる。位相マップにおけるトランスデューサの移動が誘起する誤差によって、複数回の連続的なソニケーションによる累積加熱の推定が難しくなる。段階908では、段階902と906との間での位相マップの変化が推定される。次の段階910では、標的領域の別なソニケーションが実行され、かつ、トランスデューサの移動が誘起する温度マッピングシーケンスの位相変化が補正されて良い。これは、位相型の方法が温度を決定するのに用いられるときに特に有用である。次のブロック912は判断記号である。質問は、処置が完了したか否かである。答えがnoである場合、当該方法は段階902へ戻る。段階902は、当該方法が直接904へ進む第1回後には省かれて良い。最初に取得された磁気共鳴データが、位相の参照画像として用いられる場合、累積温度の監視が計算されて良い。判断記号912へ戻り、加熱が終了した場合、当該方法は段階914で終了する。

図10は本発明の他の実施例による方法を表すフローチャートを示す。最初に段階1000では、参照画像が計画段階で走査される。参照画像は、計画用画像、又は、以降の運動の検出及び/若しくは補償のために特別に取得される画像の組であって良い。次の段階1002では、標的領域のソニケーション又は加熱が実行される。次の段階1004では、運動の検出に適した画像が取得され、かつ、その運動が測定される。これは、ソニケーション後に実行される。次の1006は判断記号である。質問は、運動が検出されたか否かである。運動が検出されない場合、当該方法は再度1002へ戻り、かつ、さらなるソニケーション又は加熱が実行される。運動が磁気共鳴データ又は画像を用いることによって検出される場合、当該方法は段階1008へ進む。段階1008では、測定された運動は補償され、かつ、処置計画は補正される。よって当該方法は段階1002へ戻る。患者の運動、累積的加熱効果、及び長くなった処理時間を除去する手段は、高強度集束超音波(HIFU)治療にとって有利となりうる。従来技術は、温度走査プロトコルに自動化された処置容積の位置設定を挟むことによってこれらの課題を解決しようとしている。

本発明の一の実施例では、対象物の運動及び温度情報の走査は、ソニケーションの前後で行われる。この中間走査は、一部の実施例では、第1パルスシーケンス又はこれまでの実施例においてA型パルスシーケンス若しくはB型パルスシーケンスと呼ばれる様々なパルスシーケンスによって取得される磁気共鳴データに対応しうる。

本発明の他の実施例では、中間走査は、ソニケーション中に用いられるプロトコルとは異なる走査プロトコルによって実行される。

本発明の他の実施例では、相互作用的又は自動的再計画及び結果解析が、中間走査と同時に実行される。

本発明の他の実施例では、本発明の第4態様によると、中間走査は、ソニケーションが行われることをきっかけとして自動的に開始されるか、又は、ユーザーとの相互作用によって半自動的に開始される。

本発明の他の実施例では、中間走査は、温度マッピング画像への患者の運動と超音波トランスデューサの移動の影響を補正及び校正することで、累積温度の推定を可能にするのに用いられる。

上述したように、HIFU温度イメージングにおける従来技術は、ソニケーションに注目してきた。形態データ及び信号/コントラスト対雑音比を犠牲にして、ソニケーションプロトコル又はパルスシーケンスは相対的に速い画像出力のために最適化されてきた。細胞組織が加熱されたとき、ソニケーション間での冷却は、最適ではないソニケーション走査によってさらなるデータを収集するのに利用されてきた。

他の種類の画像データを取得することで、治療の妨げとなる長くて手動の処置となってきた。

プロトコルの切り換えを自動化することで、T1で重み付けされたイメージングを用いた任意のコントラストを有する画像データを供することが可能となり、脂肪の細胞組織からの温度マップが取得可能となり、その結果、より正確な冷却時間が推定され、かつ、細胞組織の過熱が防止される。通常の関心体積外部での温度上昇をチェックするために、拡張された容積が掃引され、又は、より大きな体積が撮像され得る。ソニケーション外部での患者の運動はすぐに検出され、かつ、補正行為が計画されうる。

最新のHIFUシステムでも、温度変化しか検出されない。患者の運動及び温度マッピング画像へのトランスデューサの移動の影響のため、累積温度の絶対測定は問題がある。中間走査は、患者の運動を補正し、かつ、トランスデューサの移動の影響を補正する情報を与える。

ユーザーが、患者の運動に対するチェックを行う必要も、取得されたソニケーション画像データに基づく残りの冷却時間の推定を行う必要もなく、中間走査からの自動化された画像解析に依拠するため、同時に行われる計画と解析を迅速に実行することができる。

本発明の実施例は、ソニケーション前の時間すなわち冷却時間が、ソニケーション走査に必要な最適化を行うことなく、変更された幾何学構造及び画像コントラストを有する画像データを収集するのに利用される方法を供する。

患者がスキャナ内部に設けられ、かつ、患者へのソニケーションの準備が整ったとき、ユーザーインターフェースによって引き起こされるソニケーション前の走査が開始される。つまりHIFUソフトウエアは、（もし実行されているのであれば）現在実行されているプロトコルを形態上正確な走査に切り換えるように、スキャナソフトウエアへ要求を送る。それに続いて正確な温度マッピング走査のための別な要求が続く。これらはそれぞれ、後続の患者の運動及び温度変化のチェックのための高品質の基準を構成する。

ユーザーがソニケーションを開始させるとき、実行プロトコルはソニケーションが最適化された走査へ自動的に切り替わり、かつ、ソニケーションが前記走査によって実行される。ソニケーションハードウエアが停止するとき、他の自動化プロトコルの切り換えが起こることで、患者の運動と脂肪細胞組織内での温度変化が監視される。あるいはその代わりに、ソニケーションによって最適化された走査は、ソニケーション後であって別のプロトコル又はパルスシーケンスが開始される前にある程度続けられて良い。後者の監視機能は、残りの冷却時間を自動的に更新する。それによりユーザーは、残りの処置計画への同時変更を実行する。

一部の実施例では、ソニケーション中での温度上昇の監視に用いられる走査プロトコルが、異なるプロトコルへ切り換えられることが確かめられる。しかし温度を測定するのに磁気共鳴データを用いる代わりとして、高強度集束超音波治療のため、ソニケーションの間での走査にとって有用な多数の各異なる走査プロトコル又はパルスシーケンスが存在して良い。たとえば複数の異なるMRコントラスト/パラメータが、冷却中での細胞組織の治療応答の評価に用いられ、かつ、温度イメージングに依存しない部分の治療を終了させるのを補助して良い。また腫瘍を与える管の閉塞を評価するため、たとえば非コントラスト剤MRAによって流れが推定されても良い。絶対温度イメージングもまた、温度測定走査を校正するために分光法によって実行されて良い。

一般的には、HIFUソニケーション中での温度上昇を監視するのに用いられる走査プロトコルは、空間分解能と時間分解能との間の妥協だけではなく、空間の被覆率とSNR/温度精度との間の妥協でもある。時間分解能に関する要求が非常に高い理由は一般的には、使用される出力が大きいため、及び、生じる温度上昇が急激なためである。監視は、健康な構造の損傷を回避するのに十分な速さの大きな温度上昇を検出することができなければならない。一旦ソニケーションが終了し、かつ、健康な細胞組織を再度冷却させることを可能にするのに必要な冷却期間が開始されると、迅速な温度の推定は必要ない。この期間は、ソニケーション中に得られる温度情報を最適化及び/又は校正するための他の走査プロトコルに利用されて良い。

課題すなわち欠点は本発明によって解決される。たとえば走査は従来の温度測定走査（PRF/T1/等）であって良いし、又は、温度測定を校正する絶対温度走査であっても良い。全く異なる温度走査であっても良い。高強度集束超音波の冷却期間は、典型的には1〜5分のオーダーなので、治療計画の間に別な走査プロトコルの走査に利用されて良い。

たとえば複数のMRコントラスト及びパラメータは、細胞組織の損傷を評価するのに用いられて良い。T2W走査が軟組織細胞における水腫についての知見を与えるように実行され、血管撮影図はタンパク質の変性及びその結果としての細胞組織の剛性に関する知見を与え、かつ、拡散イメージングは、熱凝固による影響を受けることがわかっている細胞レベルの水の流れの変化に関する知見を与えることができる。

しかも管の閉塞は、非コントラスト又はコントラストが改善されたMRAによって推定されて良い。一部の腫瘍については、HIFUが誘起する部分的又は全体的な塞栓形成が、治療の目標であって良いし、又は、連続的なソニケーションで効率的な加熱を行う手段であっても良い。これは、一部の子宮筋腫において利点があることがわかっている腫瘍を与える管のアブレーションを繰り返し試すのに有利となり、かつ、たとえば肝臓のような強く灌流された臓器に有用であることがわかっている。

300 医療装置
302 磁気共鳴撮像システム
304 磁石
306 磁石のボア
308 撮像領域
310 磁場勾配コイル
312 磁場勾配コイル電源
314 高周波コイル
316 高周波トランシーバ
318 対象物
319 対象物支持体
320 加熱システム
321 標的領域
322 コンピュータシステム
324 ハードウエアインターフェース
326 プロセッサ
328 ユーザーインターフェース
330 コンピュータストレージ
332 コンピュータメモリ
340 処置計画
342 第1パルスシーケンス
344 磁気共鳴データ
346 加熱システム命令
350 制御モジュール
352 処置計画修正モジュール
440 第2パルスシーケンス
442 制御用磁気共鳴データ
450 加熱システム命令修正モジュール
500 医療装置
502 高強度集束超音波システム
504 流体が充填されたチャンバ
506 超音波トランスデューサ
508 機構
510 機械的アクチュエータ
512 超音波の経路
514 超音波窓
516 ゲルパッド
518 ソニケーション地点
600 医療装置
601 高周波加熱システム
602 アンテナ
604 高周波トランスミッタ

Claims (14)

1. 撮像領域を備えて前記撮像領域内の対象物から磁気共鳴データを取得する、磁石を有する磁気共鳴撮像システム；
   前記撮像領域内部の標的領域を加熱するように動作可能な加熱システム；
   機械実行可能命令を格納するメモリ；
   当該医療装置を制御するプロセッサ；
   を有する医療装置であって、
   前記命令を実行することで、前記プロセッサは、処置計画を受け取り、
   前記命令を実行することで、前記プロセッサは：
   交互に繰り返される加熱期間と冷却期間のうちの加熱期間中に前記標的領域を加熱するように行われる、前記処置計画に従った前記加熱システムの制御；
   第1パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによる前記冷却期間のうちの少なくとも一から選ばれた冷却期間中での磁気共鳴データの取得；
   前記磁気共鳴データに従った前記処置計画の修正；
   を繰り返し行う、医療装置。
2. 前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、第2パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって制御用磁気共鳴データを繰り返し取得し、
   前記命令は、前記プロセッサに、前記加熱期間のうちの少なくとも一から選ばれた加熱期間中に前記制御用磁気共鳴データを取得させ、かつ、
   前記加熱システムは、前記処置計画と前記制御用磁気共鳴データに従って制御される、
   請求項1に記載の医療装置。
3. 前記制御用磁気共鳴データは第1熱磁気共鳴データを有し、
   前記磁気共鳴データは第2熱磁気共鳴データを有し、かつ、
   前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記第2熱磁気共鳴データを用いることによって前記第1熱磁気共鳴データを校正する、
   請求項2に記載の医療装置。
4. 前記制御用磁気共鳴データは第1熱磁気共鳴データを有し、
   前記磁気共鳴データは第2熱磁気共鳴データを有し、
   前記第1熱磁気共鳴データは第1時間分解能を有し、
   前記第2熱磁気共鳴データは第2時間分解能を有し、
   前記第1時間分解能は前記第2時間分解能よりも高い、
   請求項2に記載の医療装置。
5. 前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記制御用磁気共鳴データが第1関心領域から取得されるように前記磁気共鳴撮像システムを制御し、
   前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記磁気共鳴データが第2関心領域から取得されるように前記磁気共鳴撮像システムを制御し、
   前記第1関心領域は前記第2関心領域よりも小さい、又は、
   前記第1関心領域と前記第2関心領域は同一の面積を有する、又は、
   前記第1関心領域と前記第2関心領域は同一の面積を有し、前記第2関心領域は前記第1関心領域に対して移動する、又は、
   前記第1関心領域は第1面積を有し、前記第2関心領域は第2面積を有し、前記第2面積は前記第1面積よりも大きい、
   請求項2乃至4のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
6. 前記磁気共鳴データが前記制御用磁気共鳴データよりも小さな幾何学的歪みを有するように、前記第1パルスシーケンスは前記磁気共鳴撮像システムを制御するように動作しうる、請求項2乃至5のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
7. 前記第2パルスシーケンスがプロトン共鳴周波数パルスシーケンスであり、
   前記第1パルスシーケンスがB0マッピングパルスシーケンスであり、
   前記磁気共鳴データは少なくとも2回取得され、
   前記加熱システムは、可動トランスデューサを備える高強度集束超音波システムを有し、
   前記命令が実行されることでさらに、前記プロセッサは：
   前記磁気共鳴データが一度取得された後に前記トランスデューサを第1位置と第2位置との間で移動させ、かつ、
   前記磁気共鳴データを用いることによって位相マップを計算する、
   請求項3乃至6のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
8. 前記第1パルスシーケンスは脂肪の温度を測定するパルスシーケンスを含み、
   前記磁気共鳴データは少なくとも2回取得され、
   前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、前記磁気共鳴データを用いることによって近接場脂肪温度マップを計算する、
   請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
9. 前記磁気共鳴データは少なくとも2回取得され、
   前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは：
   前記少なくとも2回取得された前記磁気共鳴データから第1画像と第2画像を再構成し、
   前記第1画像と前記第2画像を用いることによって体動マップを決定し、
   前記体動マップに従って前記処置計画を修正する、
   請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
10. 前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、T2Wイメージング、エラストグラフィマップの構築、拡散マップの計算、拡散画像の決定、非コントラスト磁気共鳴血管撮影図の決定、灌流マップの決定、ボクセル内のインコヒーレントな体動マップの決定、T1マップの計算、T1 rhoマップの計算、T2スターマップの計算、核磁気共鳴スペクトルの計算、及び、酸素核磁気共鳴スペクトルの計算による酸素発生レベルの計算のうちの任意の一解析法を用いて前記磁気共鳴データを解析することによって前記磁気共鳴撮像システムを用いた推定細胞組織の損傷マップを生成し、
    前記処置計画は前記細胞組織の損傷マップに従って修正される、
    請求項1乃至9のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
11. 前記磁気共鳴データが磁気共鳴血管撮影データを含み、
    前記命令を実行することでさらに、前記プロセッサは、磁気共鳴血管撮影データを用いることによって管閉塞マップを決定し、かつ、
    前記処置計画は前記細胞組織の損傷マップに従って修正される、
    請求項10に記載の医療装置。
12. 前記加熱システムが、高強度集束超音波システム、高周波加熱システム、マイクロ波アブレーションシステム、ハイパーサーミア治療システム、レーザーアブレーションシステム、及び、赤外アブレーションシステムのうちのいずれか一である、請求項1乃至11のうちのいずれか一項に記載の医療装置。
13. 医療装置を制御するプロセッサによって実行されるための機械可読命令を有するコンピュータプログラムであって、
    当該医療装置は撮像領域を備える磁石を有する磁気共鳴撮像システムを含み、
    前記磁気共鳴撮像システムは、前記撮像領域内部の対象物から磁気共鳴データを取得するように動作可能であり、
    当該医療装置は、前記撮像領域内部の標的領域を加熱するように動作可能な加熱システムをさらに有し、
    前記機械可読命令を実行することで、前記プロセッサは、処置計画を受け取り、
    前記機械可読命令を実行することでさらに、前記プロセッサは：
    交互に繰り返される加熱期間と冷却期間のうちの加熱期間中に前記標的領域を加熱するように行われる、前記処置計画に従った前記加熱システムの制御；
    第1パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによる前記冷却期間のうちの少なくとも一から選ばれた冷却期間中での磁気共鳴データの取得；
    前記磁気共鳴データに従った前記処置計画の修正；
    を繰り返し行う、
    コンピュータプログラム。
14. 医療装置の作動方法であって、
    当該医療装置は撮像領域を備える磁石を有する磁気共鳴撮像システムを含み、
    前記磁気共鳴撮像システムは、前記撮像領域内部の対象物から磁気共鳴データを取得するように動作可能であり、
    当該医療装置は、前記撮像領域内部の標的領域を加熱するように動作可能な加熱システムをさらに有し、
    当該方法は、当該医療装置のプロセッサにより、処置計画を受け取る段階を有し、
    当該方法はさらに：
    前記プロセッサにより、交互に繰り返される加熱期間と冷却期間のうちの加熱期間中に、前記処置計画に従って前記加熱システムを動作させる段階；
    前記プロセッサにより、第1パルスシーケンスに従って前記磁気共鳴撮像システムを制御することによって、前記冷却期間のうちの少なくとも一から選ばれた冷却期間中に磁気共鳴データを取得する段階；
    前記プロセッサにより、前記磁気共鳴データに従って前記処置計画を修正する段階；
    を繰り返し実行する段階を有する、作動方法。

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