JP5901963B2 - 医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えば磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ装置）の局所励起の技術を応用して癌組織の温熱治療を支援する画像を表示する医用画像診断装置に関する。

従来の医用画像診断装置で癌組織の治療を行う場合、幾つか方法が実施されている。例えば放射線治療、ＲＦ波（高周波）を使用した温熱治療、ガンマナイフ等がある。尚、医用画像診断装置としては、特許文献１，２，３に示すような磁気共鳴診断装置が知られている。

しかしながら、これら治療法には、技術的にも臨床的にもいくつか問題点がある。例えば、治療を行う上での侵襲度が高く、合併症等引き起こす等、患者に与える負荷が大きいという問題があった。したがって、より安全に、繰り返し治療を行え、治療効果の判定や経過観察等を一つの装置上で簡単に行える医用画像診断装置が望まれていた。

特開２００２−８５３７７号公報 特開２００２−８５３６９号公報 特開２００２−１７７０４号公報

発明が解決しようとする課題は、診断、治療、経過観察を行うことができる医用画像診断装置（ＭＲＩ装置）を提供することにある。

実施形態に係る医用画像診断装置は、被検体内の病巣領域に投与した造影効果のある磁性体微粒子を発熱させ、前記病巣領域を加熱する局所励起部と、前記被検体を撮影して前記病巣領域を含む部位の形態画像を収集する画像収集部と、前記画像収集部で収集した形態画像から前記磁性体微粒子が集まっている病巣領域の画像を抽出する画像抽出部と、前記局所励起部による前記病巣領域の加熱によって変化する温度情報をもとに、前記画像抽出部で抽出した画像を温度変化に応じて可視化する温度分布画像作成部と、前記病巣領域に神経束が含まれる場合に、前記病巣領域と前記神経束の関係に応じて、前記病巣領域と前記神経束の少なくとも一方の表示形態を変えて悪性度を示す画像を生成する神経束データ作成部と、前記形態画像上に前記温度分布画像と前記神経束データ作成部で生成された画像を合成する画像合成部と、前記画像合成部で合成した画像を表示する表示部と、を具備する。

一実施形態に係る医用画像診断装置（ＭＲＩ装置）を示すブロック図。 一実施形態に係るＭＲＩ装置を利用した診療支援装置のシステム構成図。 一実施形態における画像処理ユニットの構成を示すブロック図。 一実施形態における造影前の画像の一例を示す説明図。 一実施形態における造影後の画像の一例を示す説明図。 一実施形態における造影前の複数の断面画像の一例を示す説明図。 一実施形態における造影後の複数の断面画像の一例を示す説明図。 一実施形態における造影前と造影後の差分画像の一例を示す説明図。 一実施形態における温度分布画像の一例を示す説明図。 発熱カーブのデータを取得するための一手法を示す説明図。 発熱量と磁場をかける時間のデータの一例を示す説明図。 神経束の情報と癌組織（腫瘍）の画像の表示例を示す説明図。 腫瘍の画像を色付けして表示する例を示す説明図。 腫瘍と神経束の関係を可視化した表示例を示す説明図。 腫瘍と神経束の関係を可視化した他の表示例を示す説明図。 腫瘍と神経束の関係を可視化したさらに他の表示例を示す説明図。 神経束、腫瘍、脳表面の３Ｄ画像の表示例を示す説明図。 神経束、腫瘍、脳表面の３Ｄ画像の他の表示例を示す説明図。 一実施形態における局所励起の動作を説明する画像例とフローチャート。 局所励起による加熱治療と温度モニタ画像の取得のフローチャート。 電磁照射による加熱治療と温度モニタ画像の取得のフローチャート。 加熱治療中のモニタリング画像の表示例を示す説明図。

以下、実施形態に係る医用画像診断装置について図面を参照して詳細に説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

（実施例１）
図１は、一実施形態に係る医用画像診断装置である磁気共鳴診断装置（以下、ＭＲＩ装置と呼ぶ）の構成を示すブロック図である。

図１において、ＭＲＩ装置１０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石１１と、静磁場用磁石１１の内部に設けられたシムコイル１２と、傾斜磁場コイルユニット１３、及びＲＦコイル１４を備えている。これらは図示しない架台（ガントリ）に内蔵されている。傾斜磁場コイルユニット１３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル１３ｚで構成され、静磁場用磁石１１の内部において筒状に形成されている。

また、ＭＲＩ装置１０には、制御系１５が設けられている。制御系１５は、静磁場電源１６、傾斜磁場電源１７、シムコイル電源１８を有し、さらに受信機１９、送信機２０、シーケンスコントローラ２１、ホスト計算機２２、演算ユニット２３を具備している。シーケンスコントローラ２１は、ホスト計算機２２及び演算ユニット２３に接続され、ホスト計算機２２には、入力部２４が接続されている。またホスト計算機２２及び演算ユニット２３には、バスライン２５を介して記憶部２６、画像処理ユニット２７、表示部２８が接続されている。

静磁場用磁石１１は、静磁場電源１６に接続され、静磁場電源１６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる。また傾斜磁場電源１７は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の傾斜磁場電源で構成され、Ｘ軸傾斜磁場コイル１３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル１３ｙ、Ｚ軸傾斜磁場コイル１３ｚに電流を供給し、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成する。

静磁場用磁石１１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル１２が設けられている。シムコイル１２は、シムコイル電源１８に接続され、シムコイル電源１８からシムコイル１２に電流が供給されて静磁場が均一化されるようにしている。

またＲＦコイル１４は、送信機２０及び受信機１９に接続されている。ＲＦコイル１４は、送信機２０から高周波信号を受けて被検体Ｐに送信するとともに、被検体Ｐ内部の原子核スピンを高周波信号によって励起し、それに伴って発生したエコー信号（ＮＭＲ信号：Nuclear Magnetic Resonance信号）を受信して受信機１９に供給する。

一方、シーケンスコントローラ２１は、ＣＰＵ及びメモリを備え、ホスト計算機２２から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報に従って傾斜磁場電源１７、送信機２０及び受信機１９の動作を制御する。パルスシーケンス情報とは、一連のパルスシーケンスに従って傾斜磁場電源１７、受信機１９及び送信機２０を駆動させるために必要な情報であり、例えば傾斜磁場電源１７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等に関する情報を含む。

送信機２０は、シーケンスコントローラ２１からの制御情報に基づいてＲＦコイル１４に高周波信号を供給する機能を備え、受信機１９は、ＲＦコイル１４から受けたＮＭＲ信号に所定の信号処理を施すとともに、Ａ／Ｄ変換することでデジタル化されたＮＭＲ信号である原データを生成する機能を備えている。

またホスト計算機２２は、受信機１９からのデジタル量の原データを、シーケンスコントローラ２１を介して入力し、フーリエ変換（ＦＴ）等の画像再構成処理を施すことにより被検体Ｐの画像データを再構成させる機能を有する。したがって、ホスト計算機２２は、撮影画像を生成する画像生成部を構成する。

演算ユニット２３は、受信機１９が受信したエコーデータ（生データ）を、シーケンスコントローラ２１を介して入力し、メモリ上の２次元又は３次元のｋ空間に（フーリエ空間又は周波数空間とも呼ばれる）にエコーデータを配置し、エコーデータを２次元又は３次元フーリエ変換して実空間の画像データに再構成する。

入力部２４は、各種の指示情報等を入力するものであり、操作卓上に各種のスイッチやキーボード、マウス等を備えて成り、ユーザ（医師、技師等）が希望する撮影条件や検査の開始、寝台上の天板２９の移動等の指示情報を入力することができる。記憶部２６は、再構成された画像データ等を保存する。画像処理ユニット２７は、詳しくは図３以降で説明するが、各種の画像情報を生成して、表示部２８に画像を表示する。尚、画像処理ユニット２７等での画像処理は、コンピュータ（シーケンスコントローラ２１に備えたＣＰＵ、及び記憶部２６のメモリやＨＤＤ等）でプログラムを実行することにより行われる。

尚、寝台上の天板２９は、架台の静磁場（傾斜磁場コイルユニット１３内の撮像領域内）を通過しながら移動可能に設けられている。この天板２７には被検体Ｐが載置される。尚、ＲＦコイル１４は架台に内蔵されず、天板２９や被検体Ｐ近傍に設けられる場合もある。

図２は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置を利用した診療支援装置のシステム構成図である。図２において、ＭＲ収集部３０は、図１のＭＲＩ装置１０のハードウェアと、シーケンスコントローラ２１等の制御部、入力部２４部、表示部２８、記憶部２６等を含む。

ＭＲ収集部３０は、ＭＲ画像を収集するもので、各種のシーケンス画像収集部３１、温度モニタ画像収集部３２及び局所励起位置制御部３３に接続している。シーケンス画像収集部３１は、ホスト計算機２２における再構成処理部に相当し、ＭＲ収集部３０とシーケンス画像収集部３１は、形態画像を収集する画像収集部を構成する。温度モニタ画像収集部３２は、加熱治療の各段階で収集した画像データを再構成し、温度モニタ画像を取得する。温度モニタ画像は、撮影した部位の温度情報を示す画像である。

局所励起位置制御部３３は、局所励起する位置を制御するものである。ＭＲＩ装置１０は、局所励起位置制御部３３で指定した位置を局所励起するため、ＲＦコイル１４に印加する高周波電力を制御し、磁性体微粒子（後述）の発熱現象を利用してゼロ磁場領域にある磁性体微粒子を発熱させ、ピンポイントでの選択的な加熱制御を行う。したがって、ＲＦコイル１４と局所励起位置制御部３３は、局所励起部を構成する。

また各種シーケンス画像収集部３１及び温度モニタ画像収集部３２は、画像処理ユニット２７に接続されている。画像処理ユニット２７は、局所励起位置制御部３３を制御して、病巣領域の腫瘍の位置をピンポイントで発熱させ温熱治療を行う。また発熱に伴う病巣領域（腫瘍等）の温度変化が分かるように温度分布画像を生成する。さらに、３Ｄ画像やＭＰＲ画像上にリアルタイムに変化する温度分布画像を合成して治療の進み具合等を把握できるようにする。

図３は、画像処理ユニット２７の構成を示すブロック図である。図３において、画像処理ユニット２７は、複数のボリュームデータを管理する管理部４０を有する。管理部４０は、ボリュームデータ１，２…ｎをロードするロード部４１１，４１２…４１ｎを制御し、処理に必要なボリュームデータをロードする。ロードした複数のボリュームデータは、位置合わせ部４２によって位置合わせする。即ち、入力された複数のボリュームデータを装置内座標系に基づいて空間的に同じ位置に配置する。

位置合わせ部４２で位置合わせした複数のボリュームデータは、合成データ作成部５０に供給される。合成データ作成部５０は、複数のボリュームデータから得られる画像情報から合成表示用の画像データを作成するもので、マッピングオーダ指定部５１、マッピングデータ出力部５２を有する。マッピングオーダ指定部５１は、作成された複数の画像データの合成表示時の優先度や、入力データのオン／オフ等を指定する。

マッピングデータ出力部５２は、合成表示用の元データを作成するもので、マッピングオーダ部５３１，５３２，５３３…５３ｎと、同一空間位置の画素値情報取得ユニット５４、神経束データ作成ユニット５５、温度分布画像作成ユニット５６、腫瘍、各種臓器等のデータ作成ユニット５７、及び色成分合成ユニット５８を含む。

マッピングオーダ部５３１，５３２，５３３…５３ｎは、ロードしたボリュームデータを合成表示する際の優先度を設定し、データのオン／オフの情報を生成する。同一空間位置の画素値情報取得ユニット５４は、マッピングオーダ部５３１，５３２，５３３…５３ｎからの複数のデータ間で、装置内座標系に基づいて空間的に同じ位置に存在する画素を抽出して提供する。

神経束データ作成ユニット５５は、神経束のデータを作成し提供する。温度分布画像作成ユニット５６は、温度モニタ画像から発熱箇所と発熱情報を取得し表示用の温度分布画像を作成する。腫瘍、各種臓器等のデータ作成ユニット５７は、癌組織、腫瘍、脳、その他の臓器等の画像データを抽出し提供するもので、画像抽出部を構成する。

色成分合成ユニット５８は、神経束、温度分布画像、腫瘍、各種臓器のデータを合成表示する際の色やカラーテーブル等を、個々のデータについて設定し提供する。色成分合成ユニット５８は、合成パラメータ設定部６０に接続されている。

合成パラメータ設定部６０は、マッピングデータ出力部５２で作成されたデータを表示する際のパラメータを設定するもので、半透明合成パラメータ設定部６１と、画像表示パラメータ設定部６２を含む。半透明合成パラメータ設定部６１は、画像を合成する際の透明度を設定する。画像表示パラメータ設定部６２は、画像の拡大率やＷＷ／ＷＬの値など、表示時のパラメータを設定する。

合成パラメータ設定部６０は、レンダリング情報処理部６３に接続されている。レンダリング情報処理部６３は、入力されたそれぞれのボリュームデータを表示する際のパラメータの調整をするもので、Opacity（不透明度）、Color、Position等、一般的なボリュームレンダリングのパラメータを調整する。

レンダリング情報処理部６３は、レンダリング画像作成部６４に接続されている。レンダリング画像作成部６４は、ＭＰＲユニット６５と３Ｄユニット６６を含む。ＭＰＲユニット６５は、入力された複数のデータと各種表示パラメータによって、複数データの合成表示を行うもので、ＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction）画像を作成して提供する。３Ｄユニット６６は、入力された複数のデータと各種表示パラメータによって、複数データの合成表示を行うもので、３Ｄボリュームレンダリング画像（ＭＩＰ、ＳＶＲ、ＰＶＲ等）を作成して提供する。

レンダリング画像作成部６４からの画像データは、表示部２４に出力される。尚、色成分合成ユニット５８、合成パラメータ設定部６０、レンダリング情報処理部６３及びレンダリング画像作成部６４は、画像合成部を構成する。

また、加熱焼灼位置指定部７０及び加熱焼灼位置移動調整・合成表示部７１を設けている。加熱焼灼位置指定部７０は、画素値情報取得ユニット５４からの情報を基に加熱焼灼位置を指定し、色分け合成ユニット５８を制御する。また加熱焼灼位置移動調整・合成表示部７１は、加熱焼灼位置指定部７０からの情報をもとにレンダリング画像作成部６４を制御し、加熱焼灼位置を指定するための３Ｄ-ＲＯＩを合成表示し、これを移動する。また加熱焼灼位置指定部７０は、図２の局所励起位置制御部３３に加熱焼灼位置の情報を提供する。

次に、実施形態に係る医用画像診断装置１０の動作を説明する。以下は、主に図３の画像処理ユニット２７の動作を説明するものである。

本実施形態では、癌組織等の病巣領域に集まる薬剤を患者に投与し、薬剤が集まった場所を元に、治療する病巣領域の位置を特定し、特定した病巣領域をピンポイントで発熱させて温熱治療することができ、ＭＲＩ装置１０で、診断、治療、経過観察といった一連の処理の支援を行う。先ず、一連の処理を簡単に説明する。

ＭＲＩ装置１０は、プロトン密度画像やＴ１強調画像、Ｔ２強調画像等に代表される形態情報の収集と表示が可能である。また局所励起を行うことができ、温度情報を得ることができる。尚、医用画像には、腫瘍等の大きさや動き等を知るための形態画像と、体内の代謝や循環等の機能を知るための機能画像がある。

また局所励起は、造影効果のあるガドリニウム等の磁性体ナノ粒子（磁性体微粒子）を薬剤と一緒に病巣領域に直接、又は近隣の血管より注入して投与し、ＲＦコイル１４に高周波電力を印加することで、磁性体微粒子を発熱させ、ピンポイントで選択的な加熱制御を行うものである。こうして、ＭＲＩ装置１０は、造影効果のある磁性体微粒子の集まっている箇所の画素のみを抽出し、抽出した画素の位置を前記３Ｄ画像やＭＰＲ画像の上に合成表示する。また任意の領域を励起させることで当該領域のみを部分的に加熱し、その領域の温度情報を可視化する。例えば、Ｔ１強調画像やＴ２強調画像等の形態画像の上に温度分布画像を表示し、形態画像と温度の情報を３Ｄ画像やＭＰＲ画像上で合成表示する。

さらに、トラクトグラフィ（神経束の表示）の画像や、神経束の情報と癌組織病巣領域の画像を使用して癌組織の悪性度を評価した結果を、３Ｄ画像やＭＰＲ画像の上に合成表示する。画像上に種々の情報（磁性体微粒子の位置、神経束の情報、癌組織の悪性度を評価した情報等）を合成表示することで、表示画像を元に治療計画を立てることができる。

また、合成表示した複数の情報の重なり度を分析し、重なり度の強い箇所は別の色で強調して表示する。これにより、焼灼する位置や範囲、焼灼する順番、焼灼する回数等の焼灼スケジュールを、ユーザが画像を見ながら決定することができる。上記計画を、コンピュータ上であたかも治療を実行しているかのようにシミュレーション表示するため、治療位置、治療範囲、磁性体微粒子の発熱の状況等を、シミュレーション表示（自動実行）しながら、３Ｄ画像やＭＰＲ画像上にリアルタイムに合成表示することができる。

以下、上記した一連の処理を、図を用いて具体的に説明する。

（１）先ず、ＭＲＩ装置１０で、患者の造影前データを収集し、それらのデータを３Ｄ画像やＭＰＲ画像で表示する。図４は、造影前のプロトン密度強調画像の一例を示す。この画像では病巣領域の指摘はできない。

（２）次に、癌組織（病巣領域）に集まる薬剤を投与するのと一緒に磁性体を帯びた磁性体微粒子を投与する。例えば、癌組織に集まる薬剤をコーティングした造影効果のあるガドリニウム等の磁性体ナノ粒子を、病巣領域に直接、又は近隣の血管より注入する。薬剤は、ナノ粒子にコーティングすることで一緒に投与することができる。

（３）薬剤を投与したのち、ＭＲＩ装置１０で、病巣領域のある部分を撮影し、造影後のデータを収集する。そして収集したデータをもとに、３Ｄ画像やＭＰＲ画像を表示する。図５は、造影後の画像の一例を示す。図５では、磁性体微粒子の部分に高信号の病巣領域１００が認められる。

（４）次に、造影前のデータと造影後のデータで差分を取り、造影剤（薬剤又は磁性体微粒子）の情報を抽出する。ここでは薬剤の集まっている箇所、又はナノ粒子の集まっている箇所を抽出する。また病巣領域の箇所を特定できる場合は、その位置に関して、薬剤およびナノ粒子の滞留を確認する。抽出した造影剤の情報は、３Ｄ画像やＭＰＲ画像の上に合成表示される。差分をとった場合、図５の病巣領域１００のみが抽出され、表示される。

（５）表示された画像上で、病巣領域の３Ｄ画像と磁性体微粒子の分布により、焼灼する位置を特定する。癌組織に造影剤が集まっていることが確認できるまで、上記、（３）〜（４）の処理を繰り返す。尚、図４，図５では、撮影画像が１つの場合を示しているが、色々な角度方向から見た断面画像等を同時に表示することで、病巣領域を容易に確認することができる。

図６は、造影前の複数の角度方向から見た断面画像の一例を示す。図７は、同じ角度方向から見た造影後の断面画像の一例を示す。図７において、矢印で示す部分１００が磁性体微粒子の部分、つまり病巣領域１００に相当する。図８は、造影前の画像と造影後の画像の差分画像の一例を示し、複数の角度方向から見た差分画像が表示される。矢印で示す部分が病巣領域１００に相当する。

（６）焼灼する位置、つまり病巣領域が特定できたら、病巣領域に対し効果的に焼却できる位置を、病巣領域の大きさと焼却範囲の大きさから自動調整する。

（７）また、トラクトグラフィ（神経束の表示）の画像、神経束の情報と癌組織病巣領域の画像を使用して癌組織の悪性度を評価した結果のデータを、前記３Ｄ画像やＭＰＲ画像の上に合成表示する。

（８）次に、こうして得られた画像を参照しながら治療する場所の選定、発熱温度の上限、一度に焼灼する大きさ、焼灼する順番等のパラメータを設定する。

（９）パラメータが決まったら、目標位置に対する焼却を実施する。ここでは、設定した目標範囲に磁場を与えて磁性体微粒子を発熱させ、その熱で癌を治療する。即ち、局所励起を使用して、磁性体微粒子の発熱に充分な磁場を任意の一定時間、上記の設定条件に基づいて発生させる。

（１０）局所励起を実施している間、画面上に表示された造影剤の情報や解剖画像の情報を合成表示した３Ｄ画像やＭＰＲ画像上の、局所励起している領域（造影剤の滞留している領域をも含む）内に存在するピクセルの色を、装置より取得した温度情報データに従って、色付けして合成表示する。

（１１）次に事前に取得した発熱カーブのデータと、局所励起によって発熱している治療中の領域の発熱データを比較し、その温度の違いを、上記３Ｄ画像とＭＰＲ画像上に合成表示する。例えば、治療中の領域を、初めは青色で表示し、温度が高くなるにつれて黄色、赤色の様に、発熱の温度によって色を変える。こうして、治療中の領域（発熱箇所）示し、かつその領域の温度分布を示す画像（温度分布画像）が得られる。

図９は、温度分布画像の一例を示す。図７の表示画像を基準画像としたとき、図９では、温度の上昇によって発熱している治療中の領域の画像１００の色が変化する。温度が高くなるにつれて画像１００は黄色、赤色のように発熱の温度によって色が変わる。

図１０は、事前に発熱カーブのデータを取得するための一手法を示す説明図である。図１０の（ａ）、はファントムであり、（ｂ）は、薬剤でコーティングされた磁性体ナノ粒子（磁性体微粒子）をファントムに注入した状態を示している。（ｃ）は、ＲＦパルスにより磁場をかけて局所励起し、磁性体微粒子を発熱させ、発熱に関するデータを取得する状態を示す。

また図１１は、発熱に関するデータであり、発熱量と磁場をかける時間の関係を示すデータの一例を示す。図１１のデータをもとに、どれくらいの時間、磁場をかけると、どの程度の温度になるかが分かる。したがって、時間情報をもとに治療中の領域の温度を把握することができ、それぞれの温度に対応して表示色を変化させることで、発熱状態を知らせることができる。尚、事前に発熱カーブのデータを取得するには、図１０の例に限らず、ＭＲＩ装置１０が温度モニタ機能を有していれば、それを利用すればよい。

こうして、局所励起により発熱している治療中の領域の画像１００を表示し、かつ発熱の温度によって色を変えることにより、リアルタイムで治療位置、治療範囲、磁性体微粒子の発熱の状況等をシミュレーション表示し、３Ｄ画像やＭＰＲ画像上にリアルタイムに合成表示することができる。

図１２は、上記（７）の処理で述べた、神経束の情報と癌組織の画像の表示方法の一例を示す説明図である。図１２では、神経束と癌組織（病巣領域）との関係に応じて癌組織の画像の表示形態を変えて（色付けして）表示する例を示す。図１２（ａ）は、腫瘍１００の表面に近い神経束１０１までの距離によって、腫瘍のピクセルに付ける色を変える例である。腫瘍表面からの垂線１０２が神経束１０１に近いほど濃い色を付けることで、例えば図１２（ｂ）のように腫瘍表面の色を変えることができる。

図１３は、癌組織（腫瘍）の画像を色付けして表示する他の例を示す。図１３（ａ）は、垂線上に存在する画素（ｐ１，ｐ２…ｐｎ）の回りの任意の領域内にある神経束１０１の数により、腫瘍１００上のピクセルに付ける色を変える例を示している。図１３（ｂ）に拡大して示すように、例えば注目ピクセルの領域内に神経束１０１が３本あるときは赤系統の色でピクセルを着色し、注目ピクセルの領域内に神経束１０１が１本あるときは青系統の色でピクセルを着色する。図１３（ｃ）は、腫瘍全体を上記の着色方法で色付けしたときの表示例を示す。

また図１４は、腫瘍１００と神経束１０１の関係を可視化した表示例を示す。図１４（ａ）は、腫瘍１００に神経束１０１が近接している場合を示す。（ｂ）は腫瘍１００の中を神経束１０１が通過している場合を示す。また（ｃ）は、腫瘍１００の周辺の浮腫の中を神経束１０１が通過している場合を示す。さらに（ｄ）は腫瘍１００の中を神経束１０１が通過し、かつ神経束１０１が途切れている場合を示す。腫瘍の悪性度が高い場合は、細胞分裂を起こして神経束１０１が途切れ、神経として機能しないことがある。したがって、神経束１０１の表示形態を変えることで悪性度を判断することができる。

また図１５は腫瘍１００と神経束１０１の関係を可視化した他の表示例を示す。図１５（ａ）は、腫瘍１００に神経束１０１が近接している場合を示し、神経束１０１を例えば青系統の色で表示した例である。（ｂ）は、腫瘍１００の中を神経束１０１が通過している場合を示し、神経束１０１を例えば赤系統の色で表示する。また（ｃ）は、腫瘍１００の周辺の浮腫の中を神経束１０１が通過している場合を示し、神経束１０１を例えば紫系統の色で表示する。さらに（ｄ）は腫瘍１００の中を神経束１０１が通過し、かつ神経束１０１が途切れ途切れになっている場合を示し、神経束１０１を例えば緑系統の色で表示した例である。したがって、図１５のような表示例でも神経束１０１の色を変えることで悪性度を判断することができる。

また、図１６は腫瘍１００と神経束１０１の関係を可視化したさらに他の表示例を示す。図１６（ａ）は、腫瘍１００の中を神経束１０１が通過し、３０％程度の神経束が途切れている場合を示し、腫瘍１００を例えば青系統の色で表示した例である。（ｂ）は、腫瘍１００の中を神経束１０１が通過し、６０％程度の神経束が途切れている場合を示し、腫瘍１００を例えば赤系統の色で表示した例である。また（ｃ）は、腫瘍１００の中を神経束１０１が通過しており、神経束１０１の途切れが他と比べて多い領域１０３を例えば白系統の色で表示して強調するようにした場合を示す。さらに（ｄ）は腫瘍１００の中を神経束１０１が通過し、かつ全ての神経束１０１が途切れている場合を示し、例えば腫瘍１００を濃い赤系統の色で表示した例である。したがって、図１６のような表示例でも腫瘍１００の色を変えることで神経束１０１との関係、つまり悪性度を判断することができる。

図１７は、神経束、腫瘍、脳表面等の３Ｄ画像を重ね合わせて表示した例を示す説明図である。図１７では、ブロードマンの脳地図１０４を並列的に表示し、図１３（ｃ）の神経束と腫瘍の合成図１０５を、脳表面の３Ｄ画像１０６に合成して表示した例である。腫瘍の中に入り込んだ神経束の先端が到達している場所の一定範囲の領域の色を変えて表示することができる。

また脳地図内１０４の領域Ｐ１に相当する部分を３Ｄ画像１０６の中に表示しており、神経の破損が運動機能のどの部分に影響を及ぼすかを示すことができる。このように、ブロードマンの脳地図と照らし合わせることで、影響範囲を理解しやすくすることができる。

図１８は、神経束、腫瘍、脳表面等の３Ｄ画像を重ね合わせて表示した他の例を示す説明図である。図１８では、ブロードマンの脳地図１０４を並列的に表示し、さらにＴ２強調画像による脳表面３Ｄ画像１０７を合成して表示した例である。図１８でも腫瘍の中に入り込んだ神経束の先端が到達している場所の一定範囲の領域の色を変えて表示している。また脳地図内の領域Ｐ１に相当する部分をＴ２強調画像による脳表面３Ｄ画像１０７にも表示している。

図１９は、局所励起の動作を説明する図であり、（ａ）は、局所励起するために磁性体微粒子を付着させる部分１０８を含む画像の一例を示し、（ｂ）は、局所励起による加熱治療と温度モニタ画像の取得までの処理を示すフローチャートである。

図１９（ｂ）において、ステップＳ０はスタートステップであり、ステップＳ１では、病巣領域に薬剤を投与するのと一緒に磁性体微粒子を投与する。ステップＳ２では、ＭＲＩ装置にて撮影した画像をもとに局所励起する場所の位置決めを行う。ステップＳ３では、ＭＲＩ装置により温度モニタ用の基準画像を撮像し、基準画像を取得する。次にステップＳ４では、ステップＳ２で位置決めした場所にＲＦパルスを与え、高周波（ＲＦ）のエネルギーが最も加わるように磁性体微粒子を付着させた部分１０８（図１９（ａ））を加熱する。

そして一旦、加熱を中断し、ステップＳ５ではＭＲＩ装置により温度モニタ画像を取得する。ステップＳ４とステップＳ５を繰り返し、局所励起した部分の温度を計測し、予め設定した温度に達するとステップＳ６で終了する。

図２０は、局所励起による加熱治療と温度モニタ画像の取得までの他の処理方法を示すフローチャートである。図２０において、ステップＳ１０はスタートステップであり、ステップＳ１１では、病巣領域に薬剤を投与するのと一緒に磁性体微粒子を投与する。

ステップＳ１２では、ＭＲＩ装置にて撮影した画像をもとに局所励起する場所の位置決めを行う。ステップＳ１３では、ＭＲＩ装置により温度モニタ用の基準画像を撮像し、基準画像を取得する。次にステップＳ１４では、Multi TransmitによりＲＦコイル１４に送信する高周波（ＲＦ）の位相を操作し、ステップＳ１２で位置決めした場所にＲＦのエネルギーが最も加わるようにし、磁性体微粒子を付着させた部分を加熱する。
そして一旦、加熱を中断し、ステップＳ１５ではＭＲＩ装置により温度モニタ画像を取得する。ステップＳ１４とステップＳ１５を繰り返し、局所励起した部分の温度を計測し、予め設定した温度に達するとステップＳ１６で終了する。

図２１は、電磁照射による加熱治療と温度モニタ画像の取得までのさらに他の処理方法を示すフローチャートである。図２１において、ステップＳ２０はスタートステップであり、ステップＳ２１では、病巣領域に薬剤を投与するのと一緒に磁性体微粒子を投与する。

ステップＳ２２では、ＭＲＩ装置にて撮影した画像をもとに局所励起する場所の位置決めを行う。ステップＳ２３では、ＭＲＩ装置により温度モニタ用の基準画像を撮像し、基準画像を取得する。次にステップＳ２４では、ＲＦコイル１４に高周波パルスを供給し、磁性体微粒子を付着させた部分に高周波磁場を照射し、ステップＳ２２で位置決めした場所付近を加熱する。

またステップＳ２５ではＭＲＩ装置により温度モニタ画像を取得する。ステップＳ２５のあと加熱した部分の温度を計測し、予め設定した温度に達するとステップＳ２６で温熱治療を完了し、ステップＳ２４での電磁照射を終了させ、加熱を中止し、ステップＳ２７で終了する。尚、高周波加熱する照射コイルは、ＲＦコイル１４と兼用してもよいし、照射コイルを別個に設置することもできる。

図２２は、以上述べた各種の画像を１つの画面に表示した例、即ち加熱治療中のモニタリング画像の表示例を示す。図２２では、病巣領域の焼灼位置を示す画像（ａ）を表示し、造影剤や病巣領域の発熱の状況を可視化するために、造影剤画像、形態画像、機能画像、発熱の様子を示す画像、神経束の情報、癌組織の悪性度を示す情報等を、３Ｄ（ＳＶＲやＭＩＰ）画像、ＭＰＲ画像等の上に合成表示した例である。

例えば、（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように、病巣領域（発熱箇所）をそれぞれ異なる角度方向から見た断面画像を表示し、腫瘍部１００を温度によって色を変えて表示する。また（ｅ）のように、腫瘍１００、神経束１０１、脳表面１０６等の３Ｄ画像を重ね合わせた画像を表示する。モニタリング画像には、磁場を掛けて発熱している状況を、リアルタイム、又は任意時間間隔毎に合成表示することができる。

以上述べたように本発明の実施形態によれば、低侵襲で癌組織のみをピンポイントで繰り返し治療を行うことができ、診断〜治療〜経過観察の過程を１台の装置上で実現することができ、診断治療の支援効果が飛躍的に向上する。

また、表示されている画像上で、焼灼する位置や範囲、焼灼する順番、焼灼する回数等を決定できるので、癌組織を温熱治療するための治療計画の立案や、治療の可否の判断、インフォームドコンセント等、診断治療に必要な多くの情報をユーザや患者に対して提供できる。さらに、治療位置、治療範囲、磁性体微粒子の発熱の状況等をシミュレーション表示しながら、３Ｄ画像やＭＰＲ画像上にリアルタイムに合成表示でき、ＭＲＩ装置自身の臨床の場での有用性がより向上する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…ＭＲＩ装置
１１…静磁場用磁石
１３…傾斜磁場コイルユニット
１４…ＲＦコイル
１５…制御系
１６…静磁場電源
１７…傾斜磁場電源
１９…受信機
２０…送信機
２１…シーケンスコントローラ
２２…ホスト計算機
２３…演算ユニット
２４…入力部
２６…記憶部
２７…画像処理ユニット
２８…表示部
３０…ＭＲ収集部
３１…シーケンス画像収集部
３２…温度モニタ画像収集部
３３…局所励起位置制御部
４０…管理部
５０…合成データ作成部
５１…マッピングオーダ指定部
５２…マッピングデータ出力部
６０…合成パラメータ設定部
６３…レンダリング情報処理部
６４…レンダリング画像作成部
７０…加熱焼灼位置指定部
７１…加熱焼灼位置移動調整・合成表示部

Claims (6)

1. 被検体内の病巣領域に投与した造影効果のある磁性体微粒子を発熱させ、前記病巣領域を加熱する局所励起部と、
   前記被検体を撮影して前記病巣領域を含む部位の形態画像を収集する画像収集部と、
   前記画像収集部で収集した形態画像から前記磁性体微粒子が集まっている病巣領域の画像を抽出する画像抽出部と、
   前記局所励起部による前記病巣領域の加熱によって変化する温度情報をもとに、前記画像抽出部で抽出した画像を温度変化に応じて可視化する温度分布画像作成部と、
   前記病巣領域に神経束が含まれる場合に、前記病巣領域と前記神経束の関係に応じて、前記病巣領域と前記神経束の少なくとも一方の表示形態を変えて悪性度を示す画像を生成する神経束データ作成部と、
   前記形態画像上に前記温度分布画像と前記神経束データ作成部で生成された画像を合成する画像合成部と、
   前記画像合成部で合成した画像を表示する表示部と、
   を具備する医用画像診断装置。
2. 被検体内の病巣領域に投与した造影効果のある磁性体微粒子を発熱させ、前記病巣領域を加熱する局所励起部と、
   前記被検体を撮影して前記病巣領域を含む部位の形態画像を収集する画像収集部と、
   前記画像収集部で収集した形態画像から前記磁性体微粒子が集まっている病巣領域の画像を抽出する画像抽出部と、
   前記局所励起部による前記病巣領域の加熱によって変化する温度情報をもとに、前記画像抽出部で抽出した画像を温度変化に応じて可視化する温度分布画像作成部と、
   前記病巣領域に神経束が含まれる場合に、前記病巣領域を通る神経束との距離又は神経束の数によって前記病巣領域を異なる色で着色した画像を生成する神経束データ作成部と、
   前記形態画像上に前記温度分布画像と前記神経束データ作成部で生成された画像を合成する画像合成部と、
   前記画像合成部で合成した画像を表示する表示部と、
   を具備する医用画像診断装置。
3. 被検体内の病巣領域に投与した造影効果のある磁性体微粒子を発熱させ、前記病巣領域を加熱する局所励起部と、
   前記被検体を撮影して前記病巣領域を含む部位の形態画像を収集する画像収集部と、
   前記画像収集部で収集した形態画像から前記磁性体微粒子が集まっている病巣領域の画像を抽出する画像抽出部と、
   前記局所励起部による前記病巣領域の加熱によって変化する温度情報をもとに、前記画像抽出部で抽出した画像を温度変化に応じて可視化する温度分布画像作成部と、
   前記病巣領域に神経束が含まれる場合に、前記病巣領域を通る神経束の途切れ状態に応じて前記病巣領域又は前記神経束の少なくとも一方を異なる色で着色した画像を生成する神経束データ作成部と、
   前記形態画像上に前記温度分布画像と前記神経束データ作成部で生成された画像を合成する画像合成部と、
   前記画像合成部で合成した画像を表示する表示部と、
   を具備する医用画像診断装置。
4. 前記画像抽出部は、前記被検体に前記磁性体微粒子を投与する前に撮影した画像と投与後に撮影した画像との差分をとって前記病巣領域の画像を抽出する請求項１乃至３のいずれか１に記載の医用画像診断装置。
5. 前記温度分布画像作成部は、前記温度情報をもとに、前記画像抽出部で抽出した画像を温度変化に応じてリアルタイムに異なる色で着色する請求項１乃至３のいずれか１に記載の医用画像診断装置。
6. 前記画像合成部は、少なくとも３Ｄ画像及びＭＰＲ画像を含む形態画像上に前記温度分布画像を合成する請求項１乃至３のいずれか１に記載の医用画像診断装置。