JP5998017B2 - Ultrasonic therapy apparatus and ultrasonic therapy support system - Google Patents

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Description

本発明は、超音波治療装置に係り、特に高密度焦点式超音波(HIFU:High Intensity Focused Ultrasound)治療を行う超音波治療装置及び超音波治療支援システムに関する。   The present invention relates to an ultrasonic therapy apparatus, and more particularly to an ultrasonic therapy apparatus and an ultrasonic therapy support system for performing high intensity focused ultrasound (HIFU) therapy.

HIFU治療は、焦点を高密度に集束した超音波により腫瘍などの病変部の生体組織を熱凝固させて治療する方法であり、侵襲性の低い治療を行うことができる。例えば、肝臓や腎臓治療を経皮的に治療可能である。一般に、HIFU治療においては、治療用プローブを駆動する超音波電気信号である超音波パルスの振幅、振幅の変化パターン、治療超音波の照射時間、等々の治療パラメータを単独又は組み合わせて調整して、病変部である治療対象領域に照射する治療超音波パワーを制御している(特許文献1等参照)。   The HIFU treatment is a method in which a living tissue in a lesion such as a tumor is thermally coagulated with ultrasonic waves focused at high density, and treatment with low invasiveness can be performed. For example, liver and kidney treatment can be treated transcutaneously. In general, in HIFU treatment, the treatment parameters such as the amplitude of the ultrasonic pulse, the amplitude change pattern, the treatment ultrasound irradiation time, and the like, which are ultrasonic electrical signals that drive the treatment probe, are adjusted individually or in combination, The therapeutic ultrasonic power applied to the treatment target area which is a lesioned part is controlled (see Patent Document 1).

一方、特許文献2に、HIFU治療とは異なるが、気泡を用いて栄養血管の血流を遮断させて腫瘍等を壊死させる塞栓治療法が記載されている。特に、気泡を生成させる気泡生成パルスと、生成した気泡の径を増大させる気泡成長パルスの超音波を、被検体の治療対象領域に送信することが提案されている。これにより、低侵襲かつ血流の遮断効果が高い塞栓治療を実現できるとしている。   On the other hand, Patent Document 2 describes an embolization treatment method that is different from HIFU treatment, but uses blood bubbles to block blood flow of nutrient blood vessels to necrotize a tumor or the like. In particular, it has been proposed to transmit a bubble generation pulse for generating bubbles and an ultrasonic wave of a bubble growth pulse for increasing the diameter of the generated bubbles to the treatment target region of the subject. As a result, it is possible to realize an embolization treatment that is minimally invasive and has a high blood flow blocking effect.

特表2000−507857号公報Special Table 2000-507857 特開2011−115461号公報JP 2011-115461 A

Christakis Damianou, Kleanthis Ioannides,Venos Hadjisavvas,Nicos Mylonas,AndreasCouppis, and Demitris Iosif.In Vitro and In Vivo Brain AblationCreatedby High-Intensity Focused Ultrasound and Monitored by MRI.IEEEtransactions on ultrasonics,ferroelectrics, and frequency control. Vol.56, No.6,JUNE 2009Christakis Damianou, Kleanthis Ioannides, Venos Hadjisavvas, Nicos Mylonas, Andreas Couppis, and Demitris Iosif.In Vitro and In Vivo Brain AblationCreatedby High-Intensity Focused Ultrasound and Monitored by MRI. .6, JUNE 2009

HIFU治療は、生体組織に集束超音波を照射すると組織内に気泡が生成され、その気泡が破壊するときに温度が上昇して組織が熱凝固され、腫瘍等の組織が壊死することを利用している。気泡は超音波によって生体組織内に非常に高い圧力と低い圧力が生じるキャビテーション現象により発生するが、気泡は超音波を散乱させるので、気泡の発生をうまく制御して温度上昇を促進させて、組織の熱凝固による治療効果を向上させる必要がある。   HIFU treatment utilizes the fact that when focused ultrasound is applied to a living tissue, bubbles are generated in the tissue, and when the bubbles are destroyed, the temperature rises and the tissue is thermally coagulated, and the tissue such as a tumor is necrotized. ing. Bubbles are generated by the cavitation phenomenon in which very high pressure and low pressure are generated in the living tissue by ultrasonic waves, but since bubbles scatter ultrasonic waves, the generation of bubbles is controlled well and the temperature rise is promoted. It is necessary to improve the therapeutic effect of heat coagulation.

しかしながら、特許文献1等に記載の従来のHIFU治療は、空間的なHIFUの照射強度と照射時間により治療超音波パワーを制御しているが、治療超音波パワーの制御だけでは、必ずしも適切で効果的なHIFU治療を行うことができず、治療対象部位の治療が不十分となる可能性があり、再発のおそれがある。   However, the conventional HIFU treatment described in Patent Document 1 and the like controls the therapeutic ultrasonic power based on the irradiation intensity and irradiation time of the spatial HIFU, but the control of the therapeutic ultrasonic power alone is not always appropriate and effective. HIFU treatment cannot be performed, treatment of the target site may be insufficient, and there is a risk of recurrence.

本発明が解決しようとする課題は、HIFU治療における治療超音波の制御法を改善して適切で効果的なHIFU治療を実現できる超音波治療装置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 improving the control method of therapeutic ultrasound in HIFU therapy and realizing appropriate and effective HIFU therapy.

上記の課題を解決するため、本発明は、治療対象領域に治療超音波を照射する治療用プローブと、前記治療用プローブを駆動する治療超音波パルスを発生するパルス発生部と、前記治療用プローブによって照射される治療超音波を前記治療対象領域に設定されるターゲットに治療超音波ビームとして照射する治療超音波制御部を備え、前記治療超音波パルスは、前記治療対象領域の生体組織に気泡を発生させる気泡生成パルスと前記気泡を破壊する気泡破壊パルスとが連続するパルスパターンを有し、前記気泡生成パルスは、強度が前記気泡破壊パルスよりも強く、照射時間が前記気泡破壊パルスよりも短く設定され、前記治療超音波制御部は、前記治療超音波パルスにより前記治療用プローブを繰り返し駆動することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a therapeutic probe for irradiating a therapeutic ultrasonic wave to a treatment target region, a pulse generating unit for generating a therapeutic ultrasonic pulse for driving the therapeutic probe, and the therapeutic probe. A therapeutic ultrasonic control unit that irradiates a target set in the treatment target region with a therapeutic ultrasonic wave irradiated as a therapeutic ultrasonic beam, and the therapeutic ultrasonic pulse causes bubbles in the living tissue in the treatment target region. It has a pulse pattern in which a bubble generation pulse to be generated and a bubble destruction pulse for breaking the bubble are continuous. The bubble generation pulse has a stronger intensity than the bubble destruction pulse, and an irradiation time is shorter than the bubble destruction pulse. The therapeutic ultrasound control unit is configured to repeatedly drive the therapeutic probe with the therapeutic ultrasound pulse.

すなわち、本発明は、気泡の発生と破壊とに分けて治療超音波を制御することに着目したことを特徴とする。具体的には、治療用プローブを駆動する治療超音波パルスを、気泡生成パルスの部分と気泡破壊パルスの部分とに分け、それらのパルス強度と照射時間とを組み合わせてなるパルスパターンという概念を導入する。ここで、気泡生成パルスは強度が気泡破壊パルスよりも強く、照射時間が気泡破壊パルスよりも短く設定することが基本である。さらに、気泡生成パルスと気泡破壊パルスのパルス強度と照射時間を適宜組み合わせて、気泡生成を重視したパルスパターンI、治療を重視したパルスパターンII、治療領域の体積を拡大するのに適したパルスパターンIIIなど、異なる性質を有する複数種類のパルスパターンを形成することができる。そして、これらのパルスパターンにより治療用プローブを駆動して治療超音波を繰り返し照射することにより、HIFU治療における気泡の生成と破壊をうまく制御して、適切で効果的なHIFU治療を実現することができる。   That is, the present invention is characterized by controlling therapeutic ultrasonic waves separately for generation and destruction of bubbles. Specifically, the therapeutic ultrasonic pulse that drives the therapeutic probe is divided into a bubble generation pulse part and a bubble destruction pulse part, and the concept of a pulse pattern that combines these pulse intensities and irradiation time is introduced. To do. Here, it is fundamental that the bubble generation pulse has a stronger intensity than the bubble destruction pulse and the irradiation time is set shorter than the bubble destruction pulse. In addition, by combining the pulse generation pulse and bubble destruction pulse intensity and irradiation time as appropriate, pulse pattern I emphasizes bubble generation, pulse pattern II emphasizes treatment, and pulse pattern suitable for expanding the volume of the treatment area Plural kinds of pulse patterns having different properties such as III can be formed. And, by driving the therapeutic probe with these pulse patterns and irradiating therapeutic ultrasound repeatedly, the generation and destruction of bubbles in HIFU treatment can be controlled well, and appropriate and effective HIFU treatment can be realized. it can.

さらに、異なる複数種類のパルスパターン(例えば、I〜III)を組み合わせて治療超音波を連続照射するとともに、各パルスパターンの繰り返し回数を制御することにより、さらに適切で効果的なHIFU治療を実現することができる。この場合において、治療超音波が照射されている治療対象領域における生体組織の熱凝固の度合いを計測する治療効果計測部を設け、治療超音波制御部は、複数のパルスパターンの治療超音波パルスを予め定められた順番で集束位置に照射するものとし、一のパルスパターンの治療超音波を照射中に、治療効果計測部により計測された熱凝固の度合いが該一のパルスパターンに対応させて予め定められたしきい値に達したとき、予め定められた次のパルスパターンの治療超音波パルスに切り替えるようにすることができる。   Furthermore, a combination of a plurality of different types of pulse patterns (for example, I to III) is continuously irradiated with therapeutic ultrasound, and the number of repetitions of each pulse pattern is controlled, thereby realizing a more appropriate and effective HIFU treatment. be able to. In this case, a treatment effect measurement unit that measures the degree of thermal coagulation of the living tissue in the treatment target region irradiated with the treatment ultrasonic wave is provided, and the treatment ultrasonic control unit receives treatment ultrasonic pulses of a plurality of pulse patterns. It is assumed that the focused position is irradiated in a predetermined order, and the degree of thermal coagulation measured by the therapeutic effect measuring unit is pre-corresponding to the one pulse pattern during irradiation of the therapeutic ultrasonic wave of one pulse pattern. When a predetermined threshold value is reached, it is possible to switch to a therapeutic ultrasonic pulse of the next predetermined pulse pattern.

このように、HIFU治療の効果に連動して、治療状況に応じてパルスパターンをリアルタイムに変更することにより、治療効果を向上させる効果がある。   In this way, there is an effect of improving the therapeutic effect by changing the pulse pattern in real time according to the treatment status in conjunction with the effect of the HIFU treatment.

本発明によれば、HIFU治療における治療超音波の制御法を改善して適切で効果的なHIFU治療を実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the therapeutic ultrasound in HIFU treatment can be improved and an appropriate and effective HIFU treatment can be realized.

本発明の一実施形態の超音波治療装置を適用してなる超音波治療支援システムの構成図である。1 is a configuration diagram of an ultrasound treatment support system to which an ultrasound treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 一実施形態の超音波治療装置の特徴部であるHIFUコントローラの詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the HIFU controller which is the characteristic part of the ultrasonic therapy apparatus of one Embodiment. HIFU法を説明する図である。It is a figure explaining the HIFU method. 治療用プローブのナビゲーションガイド表示機能を説明する図である。It is a figure explaining the navigation guide display function of a treatment probe. 図1の超音波治療支援システムの治療手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the treatment procedure of the ultrasonic treatment assistance system of FIG. 本発明の治療超音波パルスの実施例1を説明する図である。It is a figure explaining Example 1 of the treatment ultrasonic pulse of the present invention. 本発明の治療超音波パルスの実施例2による超音波治療制御法と、超音波による治療モニタリングを説明する図である。It is a figure explaining the ultrasonic therapy control method by Example 2 of the therapeutic ultrasonic pulse of this invention, and the therapeutic monitoring by an ultrasonic wave. 実施例2の治療超音波パルスによる超音波治療制御法において、MRIによる治療モニタリングを説明する図である。It is a figure explaining the treatment monitoring by MRI in the ultrasonic treatment control method by the treatment ultrasonic pulse of Example 2. FIG. 本発明の治療超音波パルスの実施例3による超音波治療制御法のタイムチャート、及び超音波及びMRIによる治療モニタリングを示す図である。It is a figure which shows the time chart of the ultrasonic therapy control method by Example 3 of the therapeutic ultrasonic pulse of this invention, and the therapeutic monitoring by an ultrasonic wave and MRI. 一実施形態の超音波治療支援システムのGUI表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a GUI display of the ultrasonic treatment assistance system of one Embodiment.

以下、本発明を実施形態及び実施例に基づいて詳細に説明する。
(実施形態)
図1に、本発明の超音波治療装置を適用して構成した超音波治療支援システムの一実施形態の全体構成図である。磁気共鳴撮像(MRI)装置1は、例えば、垂直磁場方式永久磁石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、制御部23などを含んで構成されている。MRI装置1は、周知のように、領斜磁場をパルス的に発生させる図示していない傾斜磁場発生部を備えている。さらに、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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments and examples.
(Embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of an ultrasonic therapy support system configured by applying the ultrasonic therapy apparatus of the present invention. The magnetic resonance imaging (MRI) apparatus 1 is, for example, a vertical magnetic field type permanent magnet MRI apparatus, and includes an upper magnet 3 and a lower magnet 5 that generate a vertical static magnetic field, and a column that connects these magnets and supports the upper magnet 3. 7, a position detection device 9, an arm 11, monitors 13, 14, a monitor support unit 15, a reference tool 17, a personal computer 19, a bed 21, a control unit 23, and the like. As is well-known, the MRI apparatus 1 includes a gradient magnetic field generation unit (not shown) that generates the oblique magnetic field in a pulsed manner. Further, the MRI apparatus 1 includes an RF transmitter (not shown) for generating nuclear magnetic resonance in the patient 24 in a static magnetic field and an RF receiver (not shown) for receiving a nuclear magnetic resonance signal from the patient 24.

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、断層面指示デバイスであるポインタ27の傾きを含む三次元位置を検出するようになっている。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に対する三次元位置を適宜変更できるようになっている。モニタ13は、モニタ支持部15によって赤外線カメラ25と同様に上部磁石3に連結され、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ようになっている。基準ツール17は、赤外線カメラ25の三次元座標系とMRI装置1の三次元座標系をリンク(変換)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。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の三次元位置情報が、術具位置データとして、例えば、RS232Cケーブル33を介して送信される。   The position detection device 9 includes two infrared cameras 25 and a light emitting diode (not shown) that emits infrared rays, and detects a three-dimensional position including the inclination of the pointer 27 that is a tomographic plane indicating device. Yes. Further, the position detection device 9 is connected to the upper magnet 3 so as to be movable by an arm 11 so that the three-dimensional position with respect to the MRI apparatus 1 can be appropriately changed. The monitor 13 is connected to the upper magnet 3 by the monitor support unit 15 in the same manner as the infrared camera 25, and displays an image of the tomographic plane of the patient 24 indicated by the pointer 27 held by the operator 29. The reference tool 17 links (converts) the three-dimensional coordinate system of the infrared camera 25 and the three-dimensional coordinate system of the MRI apparatus 1, includes three reflecting spheres 35, and is provided on the side surface of the upper magnet 3. For example, the three-dimensional position information of the pointer 27 detected and calculated by the infrared camera 25 is transmitted to the personal computer 19 through the RS232C cable 33 as surgical instrument position data.

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ようになっている。また、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により検出して算出したポインタ27の三次元位置を、MRI装置1の撮像範囲の三次元位置データに変換して制御部23へ送信するようになっている。三次元位置データは、撮像シーケンスの撮像断面へ反映される。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。例えば断層面指示デバイスであるポインタ27を術具である超音波プローブ41などに取り付け、超音波プローブ41の焦点位置を常に撮像断面に含むように構成した場合、モニタ13には超音波プローブ41の焦点位置を含む断面が表示されることになる。また、超音波治療装置40はMRI装置1を制御するパーソナルコンピュータ19と接続されており、位置を検出するためのポインタ27が取り付けられた超音波プローブ41で得られた超音波画像を専用の表示部42に映し出すだけでなく、パーソナルコンピュータ19に転送されることで、画像処理が行われ術者用モニタ13、14に映し出されるようになっている。超音波プローブ41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。   The control unit 23 is composed of a workstation, and controls an RF transmitter, an RF receiver, and the like (not shown). The control unit 23 is connected to the personal computer 19. In the personal computer 19, the three-dimensional position of the pointer 27 detected and calculated by the infrared camera 25 is converted into three-dimensional position data of the imaging range of the MRI apparatus 1 and transmitted to the control unit 23. The three-dimensional position data is reflected on the imaging section of the imaging sequence. The MR image acquired with the new imaging section is displayed on the monitor 13. MR images are simultaneously recorded in the video recording device 34. For example, when the pointer 27 which is a tomographic plane indicating device is attached to the ultrasonic probe 41 which is a surgical instrument and the focal position of the ultrasonic probe 41 is always included in the imaging section, the monitor 13 includes the ultrasonic probe 41. A cross section including the focal position is displayed. The ultrasonic therapy apparatus 40 is connected to a personal computer 19 that controls the MRI apparatus 1, and an ultrasonic image obtained by the ultrasonic probe 41 to which the pointer 27 for detecting the position is attached is displayed exclusively. In addition to being displayed on the unit 42, image processing is performed by being transferred to the personal computer 19, and the image is displayed on the surgeon monitors 13 and 14. The ultrasonic probe 41 is formed of a non-magnetic material such as ceramic that can be operated even in the magnetic field of the MRI apparatus 1.

図2に、超音波治療装置40の主要部の構成を示す。超音波治療装置40は、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て、治療対象領域の2次元超音波画像あるいは三次元超音波画像を形成して表示するとともに、患者24に集束超音波を照射してHIFU治療を行うように構成されている。超音波プローブ41は治療用プローブ41aと診断用プローブ41bとを備えて構成されている。診断用プローブ41bは、患者24に超音波を照射するとともに、反射エコー信号を受信する振動子素子を備えて構成されている。超音波治療装置40は、診断用プローブ41bとの間で超音波信号を送受信する超音波送受信部43と、受信信号に基づいて2次元超音波画像(Bモード画像)あるいは三次元超音波画像を構成する超音波画像構成部44と、超音波画像構成部44で構成された超音波画像を表示する表示部42と、患者24に照射する治療超音波のパルスパターン及びシーケンスを切り替える治療超音波制御部であるHIFUコントローラ45、各構成要素を制御する制御部46と、制御部46に指示を与えるコントロールパネル47とから構成されている。HIFUコントローラ45には、治療用プローブ41aを駆動する治療超音波パルスを発生する図示していないパルス発生部が備えられている。そして、HIFUコントローラ45は、治療用プローブ41aによって照射される治療超音波を治療対象領域に設定されるターゲットに治療超音波ビームとして照射するようになっている。なお、本実施形態では、超音波診断装置を超音波治療装置に組み込んだが、これらを別々の装置として構成してもよい。   In FIG. 2, the structure of the principal part of the ultrasonic therapy apparatus 40 is shown. The ultrasound treatment apparatus 40 forms and displays a two-dimensional ultrasound image or a three-dimensional ultrasound image of the treatment target region using a reflected echo signal obtained by transmitting / receiving ultrasound within the patient 24, and HIFU treatment is performed by irradiating the patient 24 with focused ultrasound. The ultrasonic probe 41 includes a therapeutic probe 41a and a diagnostic probe 41b. The diagnostic probe 41b includes a transducer element that irradiates the patient 24 with ultrasonic waves and receives a reflected echo signal. The ultrasonic therapy apparatus 40 includes an ultrasonic transmission / reception unit 43 that transmits / receives an ultrasonic signal to / from the diagnostic probe 41b, and a two-dimensional ultrasonic image (B-mode image) or a three-dimensional ultrasonic image based on the received signal. The ultrasonic image forming unit 44 to be configured, the display unit 42 for displaying the ultrasonic image formed by the ultrasonic image forming unit 44, and the therapeutic ultrasonic control for switching the pulse pattern and the sequence of the therapeutic ultrasonic wave irradiated to the patient 24 HIFU controller 45, a control unit 46 that controls each component, and a control panel 47 that gives an instruction to control unit 46. The HIFU controller 45 includes a pulse generator (not shown) that generates a therapeutic ultrasonic pulse for driving the therapeutic probe 41a. The HIFU controller 45 irradiates the target set in the treatment target region with the therapeutic ultrasonic wave irradiated by the therapeutic probe 41a as a therapeutic ultrasonic beam. In this embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus is incorporated in the ultrasonic therapy apparatus, but these may be configured as separate apparatuses.

図3を参照して、集束超音波を用いた超音波治療の概要を説明する。同図(a)のように、治療用プローブ41aから照射される治療超音波の治療超音波ビーム404は、1点のターゲット403に集束するように照射される。同図(b)に示すように、集束超音波の1回の照射により焼灼される範囲は、直径Φが5〜10mmである。したがって、集束超音波による治療を行う際は、同図(c)に示すように、集束超音波の照射位置であるターゲット403の位置を順次移動させて、治療対象領域402の全域に集束超音波を照射する。この時に治療用プローブ41aの中心に取り付けられた診断用プローブ41bにより治療の様子をモニタリングする。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が、治療用プローブ41aとを交互に駆動することによりノイズがない明瞭な画像を取得することができる。ここで、非特許文献2(Palmeri ML, Wang MH, Dahl JJ, Frinkley KD, et al. Quantifying hepatic shear modulus in vivo using acoustic radiation force.Ultrasound in Medicine & Biology 2008;34:546-58.)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。   With reference to FIG. 3, an outline of ultrasonic therapy using focused ultrasound will be described. As shown in FIG. 6A, the therapeutic ultrasound beam 404 of the therapeutic ultrasound irradiated from the therapeutic probe 41a is irradiated so as to be focused on one target 403. As shown in FIG. 5B, the range of cauterization by one irradiation of focused ultrasound is 5 to 10 mm in diameter Φ. Therefore, when performing treatment with focused ultrasound, the position of the target 403 that is the irradiation position of the focused ultrasound is sequentially moved as shown in FIG. Irradiate. At this time, the state of treatment is monitored by the diagnostic probe 41b attached to the center of the therapeutic probe 41a. If treatment and monitoring are performed at the same time, they appear as noise in the image, but a clear image free from noise can be obtained by alternately driving the treatment probe 41a. Here, Non-Patent Document 2 (Palmeri ML, Wang MH, Dahl JJ, Frinkley KD, et al. Quantifying hepatic shear modulus in vivo using acoustic radiation force. Ultrasound in Medicine & Biology 2008; 34: 546-58.) By performing focus visualization with such ARFI (Acoustic Radiation Force Impulse), the actual affected area in the living tissue is calculated for the ideal ablation area, and the three-dimensional measurement is planned for the three-dimensional treatment planned area Can be calculated.

図4を参照して、ナビゲーション画面の表示機能を説明する。患者24に対して術者29は、超音波治療装置40に接続された超音波プローブ41を用いて治療対象領域のターゲット403に対して治療超音波ビーム404の焦点を合わせる。ここで、超音波プローブ41には位置を検出するためのポインタ27が取り付けられている。位置検出デバイス9は、赤外線カメラ25にてポインタ27の位置及び傾きから超音波プローブ41の三次元位置を検出し、ナビゲーション画面531〜534上に、超音波プローブ41の焦点を含むプローブ模擬画像535をそれぞれ表示する。ナビゲーション画面の構成は、3軸断面(Axial、 Sagittal、 Coronal)531〜533の他にボリュームレンダリング(Volume Rendering)画像534を自由にカスタマイズできる。術者29は、事前に治療対象領域402内のターゲット403及び警告領域・マージン等をそれぞれ設定しておく。ナビゲーション画像上には、プローブ模擬画像535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もできる。ボリュームレンダリング画像534では超音波プローブ41に応じたターゲット403を立体的に表示することができる。さらに、ナビゲーション画面531〜534上の治療対象領域402や警告領域内に、プローブ模擬画像535の焦点位置が入った場合に警告を発する機能も有している。その他、上記条件を手術環境に応じて変更することができる。例えば、焦点位置が警告領域内に入った場合にナビゲーション画面や治療パラメータを自動的に変更する機能を付加することができる。このようにして、本実施形態の入超音波治療支援システムによれば、術者はMR画像の二次元リアルタイム画像とナビゲーション画像による三次元画像を必要に応じて手術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508を生成して表示することができる。   The display function of the navigation screen will be described with reference to FIG. The surgeon 29 focuses the treatment ultrasound beam 404 on the target 403 in the treatment target region using the ultrasound probe 41 connected to the ultrasound treatment apparatus 40 with respect to the patient 24. Here, a pointer 27 for detecting the position is attached to the ultrasonic probe 41. The position detection device 9 detects the three-dimensional position of the ultrasonic probe 41 from the position and inclination of the pointer 27 with the infrared camera 25, and a simulated probe image 535 including the focal point of the ultrasonic probe 41 on the navigation screens 531 to 534. Is displayed. The configuration of the navigation screen can freely customize a volume rendering image 534 in addition to the three-axis cross sections (Axial, Sagittal, Coronal) 531 to 533. The surgeon 29 sets the target 403, the warning area, the margin, and the like in the treatment target area 402 in advance. On the navigation image, in addition to the probe simulation image 535, preoperative planning (surgery simulation) information 537 can also be superimposed on the image. In the volume rendering image 534, the target 403 corresponding to the ultrasonic probe 41 can be displayed in three dimensions. Furthermore, it also has a function of issuing a warning when the focal position of the probe simulated image 535 is in the treatment target area 402 or the warning area on the navigation screens 531 to 534. In addition, the above conditions can be changed according to the surgical environment. For example, it is possible to add a function of automatically changing a navigation screen or a treatment parameter when the focal position falls within the warning area. In this manner, according to the ultrasound treatment support system of the present embodiment, the surgeon can use the two-dimensional real-time image of the MR image and the three-dimensional image of the navigation image as needed. As one application of the high-speed imaging sequence of the MRI apparatus 1, a real-time dynamic imaging method called fluoroscopy (perspective imaging) is being clinically applied. In fluoroscopy, by repeating imaging and image reconstruction with a period of about 1 second or less, it can be used to extract the dynamics of internal tissues and to grasp the position of an instrument inserted from the outside like a fluoroscopic imaging. A dynamic image 508 can be generated and displayed.

図5に、超音波治療支援システムのHIFU治療領域の可視化の処理手順のフローチャートを示す。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い(S101)、この三次元画像から画像処理にて治療対象領域を描出する(S102)。HIFU治療計画実施後(S103)、超音波治療に必要な治療超音波のパラメータを入力する(S104)。ナビゲーション等の治療支援誘導機能を起動し(S105)、手術を開始する(S106)。   FIG. 5 shows a flowchart of a processing procedure for visualizing the HIFU treatment area of the ultrasound treatment support system. A plurality of three-dimensional volume imaging and three-dimensional reconstruction of a three-dimensional image are performed using the MRI apparatus 1 (S101), and a treatment target region is drawn from the three-dimensional image by image processing (S102). After execution of the HIFU treatment plan (S103), parameters of therapeutic ultrasound necessary for ultrasound treatment are input (S104). A treatment support guidance function such as navigation is activated (S105), and surgery is started (S106).

治療時は、超音波プローブ41の三次元位置(位置と姿勢)の変化に追随して、治療支援誘導画像であるナビゲーション画像上に超音波プローブ41のプローブ模擬画像535を重畳表示する(S107)。これにより、GUIや数値情報を参照して超音波プローブ41の焦点位置をターゲット403へ誘導する(S108)。誘導後は、超音波画像やMR画像にてターゲット403の位置を確認後(S109)、HIFU治療を開始する(S110)。ここで、MR画像や超音波画像の例えばBモード画像にて治療時の様子をモニタリングする(S111)。モニタリングでは、治療中のターゲット403における生体組織の熱凝固の度合いを治療効果として計測する。例えば、後述するように、超音波画像上の治療中のターゲット403の輝度値が規定値以上になっているか否か、又はエコーシャドーが発生しているか否かを監視し、あるいは、MR画像上の治療領域のMRI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(S112)、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(S113)。これらの治療シーケンスは予め登録しておくことができるが、治療状況を見ながら修正することもできる。このようにして、HIFU治療は治療対象領域402の治療が終わるまで繰り返す(S114、S115)。残治療領域の有無を判断した後に治療効果確認(S116)を行って終了となる。   At the time of treatment, following the change in the three-dimensional position (position and posture) of the ultrasonic probe 41, the probe simulated image 535 of the ultrasonic probe 41 is superimposed and displayed on the navigation image that is the treatment support guidance image (S107). . Accordingly, the focal position of the ultrasonic probe 41 is guided to the target 403 with reference to the GUI and numerical information (S108). After the guidance, the position of the target 403 is confirmed by an ultrasonic image or MR image (S109), and HIFU treatment is started (S110). Here, the state at the time of treatment is monitored using, for example, a B-mode image such as an MR image or an ultrasonic image (S111). In the monitoring, the degree of thermal coagulation of the living tissue in the target 403 being treated is measured as a therapeutic effect. For example, as will be described later, it is monitored whether the luminance value of the target 403 being treated on the ultrasonic image is equal to or higher than a specified value, or whether an echo shadow has occurred, or on the MR image. The same treatment sequence is repeated until the MRI measurement temperature value in the treatment area becomes equal to or higher than the specified value (S112). If the MRI measurement temperature value exceeds the specified value, the HIFU treatment sequence is immediately changed (S113). These treatment sequences can be registered in advance, but can be corrected while viewing the treatment status. In this way, the HIFU treatment is repeated until the treatment of the treatment target region 402 is completed (S114, S115). After determining the presence or absence of the remaining treatment area, the treatment effect confirmation (S116) is performed, and the process ends.

以下、本発明の特徴である超音波治療制御を適切に行うことができる治療超音波パルスを、実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, therapeutic ultrasonic pulses capable of appropriately performing ultrasonic therapeutic control, which is a feature of the present invention, will be described based on examples.

[実施例1]
図6に、本発明の治療超音波パルスの実施例1のパルスパターンを示す。まず、本発明は、気泡の発生と破壊とに分けて治療超音波を制御することを特徴とする。すなわち、治療用プローブ41aを駆動する治療超音波パルスを、例えば、図6(a)又は同図(b)に示すように、気泡の生成に適した気泡生成パルス(以下、トリガパルスという。)61(a,b)と、気泡を破壊して組織を加熱して熱凝固させるのに適した気泡破壊パルス(以下、加熱パルスという。)62(a、b)とに分ける。トリガパルス61(a,b)は、加熱パルス62(a、b)よりも強度を高くして気泡を生成し易くし、照射時間は加熱パルス62(a、b)よりも短く設定する。逆に、加熱パルス62(a、b)は、トリガパルス61(a,b)よりも強度を弱くし、照射時間を長くして、熱凝固を促進させるようにする。このようなトリガパルス61(a,b)と加熱パルス62(a、b)を組み合わせたパルス列を、本明細書では、パルスパターンと称する。なお、トリガパルス61は強度が加熱パルス62よりも強く、照射時間が加熱パルス62よりも短く設定することが基本である。
[Example 1]
FIG. 6 shows a pulse pattern of Example 1 of the therapeutic ultrasonic pulse of the present invention. First, the present invention is characterized in that therapeutic ultrasonic waves are controlled separately for generation and destruction of bubbles. That is, for example, as shown in FIG. 6A or FIG. 6B, the therapeutic ultrasonic pulse for driving the therapeutic probe 41a is a bubble generation pulse suitable for bubble generation (hereinafter referred to as a trigger pulse). 61 (a, b) and a bubble destruction pulse (hereinafter referred to as a heating pulse) 62 (a, b) suitable for destroying bubbles and heating the tissue to heat and coagulate. The trigger pulse 61 (a, b) is higher in intensity than the heating pulse 62 (a, b) to easily generate bubbles, and the irradiation time is set shorter than the heating pulse 62 (a, b). Conversely, the heating pulse 62 (a, b) is weaker than the trigger pulse 61 (a, b), and the irradiation time is lengthened to promote thermal coagulation. In this specification, a pulse train in which the trigger pulse 61 (a, b) and the heating pulse 62 (a, b) are combined is referred to as a pulse pattern. Note that the trigger pulse 61 is basically stronger than the heating pulse 62 and basically has an irradiation time shorter than the heating pulse 62.

本発明の実施例1のパルスパターンの例として、同図(a)にパルスパターンIを示し、同図(b)にパルスパターンIIを示すが、これらに限られるものではなく、以下に述べるように種々のパルスパターンを用いることができる。つまり、トリガパルス61と加熱パルス62のパルス強度と照射時間を適宜組み合わせて、気泡生成を重視したパルスパターンI、治療を重視したパルスパターンII、治療領域の体積を拡大するのに適したパルスパターンIIIなど、異なる性質を有する複数種類のパルスパターンを設定する。これらのパルスパターンにより治療用プローブ41aを駆動して治療超音波を繰り返しターゲット403に照射することにより、HIFU治療における気泡の生成と破壊をうまく制御して、適切で効果的なHIFU治療を実現する。例えば、パルスパターンIは、トリガパルス61aの照射時間は数msに設定され、その後に連続して設定時間の加熱パルス62aが治療用プローブ41aに供給される。そして、パルスパターンIの超音波パルスを複数回繰り返し照射してターゲット403を治療する。具体的には、パルスパターンIを1秒間に繰り返す回数であるPRF(Pulse Repetition Frequency)と、合計の照射時間で設定される。   As an example of the pulse pattern of the first embodiment of the present invention, FIG. 5A shows a pulse pattern I and FIG. 5B shows a pulse pattern II. However, the present invention is not limited to these, and will be described below. Various pulse patterns can be used. That is, a pulse pattern I that emphasizes bubble generation, a pulse pattern II that emphasizes treatment, and a pulse pattern that is suitable for expanding the volume of a treatment region by appropriately combining the pulse intensity and irradiation time of the trigger pulse 61 and the heating pulse 62. Set multiple types of pulse patterns with different properties such as III. By driving the therapeutic probe 41a with these pulse patterns and repeatedly irradiating the treatment ultrasound with the target 403, the generation and destruction of bubbles in the HIFU treatment are well controlled to realize an appropriate and effective HIFU treatment. . For example, in the pulse pattern I, the irradiation time of the trigger pulse 61a is set to several ms, and then the heating pulse 62a having the set time is continuously supplied to the treatment probe 41a. Then, the target 403 is treated by repeatedly irradiating the ultrasonic pulse of the pulse pattern I several times. Specifically, it is set by PRF (Pulse Repetition Frequency), which is the number of times the pulse pattern I is repeated per second, and the total irradiation time.

パルスパターンIIは、トリガパルス61bのパルス強度をパルスパターンIのパルス強度よりも低く設定し、照射時間をパルスパターンIよりも長く設定し、加熱パルス62bのパルス強度をパルスパターンIのパルス強度よりも低強度に設定している。ここで、パルスパターンIとパルスパターンIIの超音波のトータルエネルギーを同じとしても、照射の効果が大きく異なることを知見した。例えば、パルスパターンIIのようにトリガパルスの照射時間を長く、PRFを低く設定すると、気泡生成が容易に発生しやすくなるが、体表等に超音波エネルギーが集中して治療に悪影響を及ぼす傾向がある。しかし、パルスパターンIIによれば、ターゲット403における熱凝固の範囲が広がり、治療効果を向上させることができるという利点がある。   In the pulse pattern II, the pulse intensity of the trigger pulse 61b is set lower than the pulse intensity of the pulse pattern I, the irradiation time is set longer than the pulse pattern I, and the pulse intensity of the heating pulse 62b is set higher than the pulse intensity of the pulse pattern I. Also set to low strength. Here, it was found that even if the total energy of the ultrasonic waves of the pulse pattern I and the pulse pattern II is the same, the effect of irradiation is greatly different. For example, if the trigger pulse irradiation time is set long and the PRF is set low as in the case of the pulse pattern II, bubbles are easily generated, but the ultrasonic energy is concentrated on the body surface or the like and tends to adversely affect the treatment. There is. However, according to the pulse pattern II, there is an advantage that the range of thermal coagulation in the target 403 is expanded and the therapeutic effect can be improved.

ここで、実施例1のパルスパターンの選択基準を説明する。例えば、熱凝固領域を治療対象領域の焦点位置であるターゲットに集中させたい場合は、パルスパターンIを選択し、トリガパルスは強度が強く、照射時間が短いパルスとし、加熱パルスはトリガパルスよりも強度が弱く、照射時間が長いパルスとする。このパルスパターン1に従った治療超音波よれば、焦点位置に少しずつ気泡が生成され、その気泡が破壊されて組織が熱凝固されるが、熱凝固領域が集中して形成されるから広がりが小さい。したがって、パルスパターン1の繰り返し返し回数を多く、つまり繰り返し周波数(PRF)を高くして、適切で効果的なHIFU治療を実現する必要がある。   Here, the selection criteria of the pulse pattern of Example 1 are demonstrated. For example, if you want to concentrate the thermal coagulation region on the target that is the focal position of the treatment target region, select pulse pattern I, the trigger pulse is a pulse with a strong intensity and a short irradiation time, and the heating pulse is more than the trigger pulse. The pulse has a low intensity and a long irradiation time. According to the treatment ultrasonic wave according to this pulse pattern 1, bubbles are generated little by little at the focal position, and the bubbles are destroyed and the tissue is thermally coagulated. small. Therefore, it is necessary to realize appropriate and effective HIFU treatment by increasing the number of repetitions of the pulse pattern 1, that is, by increasing the repetition frequency (PRF).

また、熱凝固領域の広がりを大きくして治療効果にウエイトをおく場合は、パルスパターンIIを選択し、トリガパルスは強度をパルスパターンIのトリガパルスよりも弱くして、照射時間が長いパルスとし、加熱パルスはパルスパターンIのトリガパルスよりも強度が十分に弱く、照射時間が比較的長いパルスとする。このパルスパターンIIに従った治療超音波よれば、トリガパルスは強度が少し弱いが照射時間が長いので、焦点位置に生成される気泡の広がりが大きくなり、その気泡が破壊されて組織が熱凝固されるから、熱凝固領域の広がりが大きくなり、治療効果にウエイトをおく場合に適している。パルスパターンIIの場合も、繰り返し回数を制御して適切で効果的なHIFU治療を実現することは言うまでもない。このように、パルスパターンのトリガパルスと加熱パルスの強度、それらの照射時間と、繰り返し周波数を種々変えることにより、適切で効果的なHIFU治療を実現できる。   In addition, when spreading the thermal coagulation area to increase the weight of the treatment effect, select pulse pattern II, and make the trigger pulse a pulse with a longer irradiation time by making the intensity weaker than the trigger pulse of pulse pattern I. The heating pulse is a pulse that is sufficiently weaker than the trigger pulse of the pulse pattern I and has a relatively long irradiation time. According to the treatment ultrasonic wave according to this pulse pattern II, the trigger pulse has a slightly weak intensity but the irradiation time is long, so that the bubble generated at the focal point becomes larger and the bubble is destroyed and the tissue is thermally coagulated. Therefore, the spread of the heat coagulation region is increased, which is suitable for a case where a weight is given to the therapeutic effect. Needless to say, in the case of the pulse pattern II, the number of repetitions is controlled to realize appropriate and effective HIFU treatment. Thus, appropriate and effective HIFU treatment can be realized by variously changing the intensity of pulse pattern trigger pulse and heating pulse, their irradiation time, and repetition frequency.

[実施例2]
図7を参照して、複数のパルスパターンを組み合わせて連続させたパルスシーケンスにより治療超音波パルスを形成した実施例2について説明する。図7(a)は、治療時にモニタ13に表示される治療プローブ41aの治療超音波ビーム404の経路と、体表405と、ターゲット403の画像を示す。図7(b)、(c)は、本実施例2のパルスシーケンスを示し、(b)のパルスパターンIで繰り返し治療超音波を照射し、これに連続して(c)のパルスパターンIIで治療超音波を繰り返し照射するタイムチャートを示す。本実施例2は、実施例1に示したパルスパターンIにより治療超音波を照射した後、引き続きパルスパターンIIにより治療超音波を照射するパルスシーケンスで治療用プローブ41aを駆動させて治療する例である。特に、本実施例は、リアルタイムでターゲット403の治療効果(熱凝固)を計測し、治療効果の計測結果に基づいてパルスパターンの切替、及び停止を制御している。
[Example 2]
With reference to FIG. 7, Example 2 in which therapeutic ultrasonic pulses are formed by a pulse sequence in which a plurality of pulse patterns are combined and continued will be described. FIG. 7A shows the path of the treatment ultrasound beam 404 of the treatment probe 41a, the body surface 405, and the image of the target 403 displayed on the monitor 13 during treatment. FIGS. 7B and 7C show the pulse sequence of the second embodiment. The treatment ultrasonic wave is repeatedly irradiated with the pulse pattern I of FIG. 7B, and continuously with the pulse pattern II of FIG. 7C. The time chart which irradiates treatment ultrasonic waves repeatedly is shown. The second embodiment is an example in which treatment is performed by driving the treatment probe 41a in a pulse sequence in which treatment ultrasonic waves are irradiated by the pulse pattern II after the treatment ultrasonic waves are irradiated by the pulse pattern I shown in the first embodiment. is there. In particular, the present embodiment measures the therapeutic effect (thermocoagulation) of the target 403 in real time, and controls switching and stopping of the pulse pattern based on the measurement result of the therapeutic effect.

パルスパターンIは、瞬間的なトリガパルス61のパルス強度を高く、PRFを高く設定している。パルスパターンIの特徴は、気泡生成には繰り返し印加が必要な反面、体表405へ超音波エネルギーが集中して治療に害を及ぼすことを回避できる。このパルスパターンIによる超音波照射を超音波治療装置40のBモード画像で撮像し、ターゲット403の画像の輝度信号強度を計測して、同図(b)の下図に示すように、輝度信号強度410の時間変化をリアルタイムでモニタリングする。すなわち、超音波画像の輝度信号に基づいて治療効果を計測する治療効果計測部が構成されている。HIFUコントローラ45は、輝度信号強度410が予め設定した第1のしきい値411を越えたときに、HIFUコントローラ45を介して、同図(c)のようにパルスパターンIIに切り替える。パルスパターンIIは、上述したように、治療を重視したパルスパターンであるから、熱凝固の領域が拡大されることになる。パルスパターンIIに切り替えることにより、同図(c)に示すように、輝度信号強度410が上昇する。そして、輝度信号強度410が治療の完了を判定する第2のしきい値412を越えたときに、治療超音波照射中のターゲット403が十分に熱凝固されたと判断して、治療超音波パルスのシーケンスを停止する。ここで、しきい値411,412の輝度信号強度は、治療対象領域402の治療直前の輝度信号強度を基準とし、治療中のターゲット403の相対的な輝度信号強度として設定する。   In the pulse pattern I, the pulse intensity of the instantaneous trigger pulse 61 is set high, and the PRF is set high. The feature of the pulse pattern I is that it is necessary to repeatedly apply the bubble generation, but it is possible to prevent the ultrasonic energy from being concentrated on the body surface 405 and harming the treatment. Ultrasonic irradiation by this pulse pattern I is imaged as a B-mode image of the ultrasonic therapy apparatus 40, and the luminance signal intensity of the image of the target 403 is measured. As shown in the lower diagram of FIG. The time change of 410 is monitored in real time. That is, a therapeutic effect measurement unit that measures the therapeutic effect based on the luminance signal of the ultrasonic image is configured. When the luminance signal intensity 410 exceeds the preset first threshold value 411, the HIFU controller 45 switches to the pulse pattern II via the HIFU controller 45 as shown in FIG. As described above, since the pulse pattern II is a pulse pattern that places importance on treatment, the region of thermal coagulation is expanded. By switching to the pulse pattern II, the luminance signal intensity 410 increases as shown in FIG. Then, when the luminance signal intensity 410 exceeds the second threshold value 412 for determining the completion of the treatment, it is determined that the target 403 being irradiated with the treatment ultrasonic wave is sufficiently heat-coagulated, and the treatment ultrasonic pulse Stop the sequence. Here, the luminance signal intensities of the threshold values 411 and 412 are set as relative luminance signal intensities of the target 403 being treated on the basis of the luminance signal intensity immediately before the treatment in the treatment target region 402.

図8に、図7の変形例を示す。図7では、治療効果のモニタリングを超音波のBモード画像の輝度を計測して行う例を説明したが、輝度信号強度に代えて、図8に示すように、リアルタイムで撮像されるMR画像によりターゲット403の温度を計測してモニタリングを行うことができる。図8(a)は、治療プローブ41aと診断プローブ41bを用いてターゲット403に治療超音波ビームを照射しているMR画像である。治療プローブ41aは、位置検出デバイス9により検出した位置にプローブ模擬画像535として重畳表示されている。図7と同様に、パルスパターンIで瞬間的なトリガパルス61のパルス強度を高く、PRFを高く設定している。ここで、同一時にMRI撮像を行い、図8(b)の上段に示すように、温度のMR画像を取得してモニタに表示する。空間的なMR計測温度分布814だけでなく、同図の下段に示すように、時系列なMR計測温度816が表示される。なお、時系列なMR計測温度816は相対変化を表している。一般的に、ターゲット403が約45℃以上の温度になると熱による細胞壊死が始まることが分かっている。このことから、45℃に第3のしきい値818を設定しておくことで、治療の目安とすることができる。第3のしきい値818を越えた場合には、ターゲット403の測定ポイントにおける細胞壊死が始まったと仮定することができ、パルスパターンを治療重視の例えばパルスパターンIIに切り替える。その後、MR計測温度816が上昇し続け、第4のしきい値である約60℃以上に達すれば、細胞が壊死したと判断して、治療を停止することができる。   FIG. 8 shows a modification of FIG. FIG. 7 illustrates an example in which the therapeutic effect is monitored by measuring the luminance of an ultrasonic B-mode image, but instead of the luminance signal intensity, as shown in FIG. Monitoring can be performed by measuring the temperature of the target 403. FIG. 8A is an MR image in which the therapeutic ultrasound beam is irradiated to the target 403 using the therapeutic probe 41a and the diagnostic probe 41b. The treatment probe 41 a is superimposed and displayed as a probe simulated image 535 at the position detected by the position detection device 9. As in FIG. 7, the pulse intensity of the instantaneous trigger pulse 61 is set high in the pulse pattern I, and the PRF is set high. Here, MRI imaging is performed at the same time, and an MR image of the temperature is acquired and displayed on the monitor as shown in the upper part of FIG. In addition to the spatial MR measurement temperature distribution 814, a time-series MR measurement temperature 816 is displayed as shown in the lower part of FIG. Note that the time series MR measurement temperature 816 represents a relative change. In general, it is known that cell necrosis due to heat starts when the target 403 reaches a temperature of about 45 ° C. or higher. Therefore, setting the third threshold value 818 at 45 ° C. can be used as a measure of treatment. When the third threshold value 818 is exceeded, it can be assumed that cell necrosis has started at the measurement point of the target 403, and the pulse pattern is switched to, for example, the pulse pattern II that emphasizes treatment. Thereafter, if the MR measurement temperature 816 continues to rise and reaches the fourth threshold value of about 60 ° C. or higher, it can be determined that the cell has necrotized and the treatment can be stopped.

治療効果計測部は、HIFUコントローラ45により治療対象領域402に設定されるターゲット403に治療超音波が照射されている治療時に、MRI装置1により計測されたターゲット403のMR計測温度をモニタリングする。そして、HIFUコントローラ45は、治療効果計測部から出力されるMR計測温度が予め設定されたしきい値に達したときに、次のパルスパターンによる治療超音波パルスに切り替える。ここで、治療効果計測部は、ターゲット403のMR計測温度のモニタリング画像をグラフィックユーザーインタフェースのモニタに表示させることができる。また、MR計測温度のしきい値は、治療対象領域402の治療直前のMR計測温度を基準として相対的な値として設定される。   The treatment effect measurement unit monitors the MR measurement temperature of the target 403 measured by the MRI apparatus 1 during treatment in which treatment ultrasonic waves are irradiated to the target 403 set in the treatment target region 402 by the HIFU controller 45. Then, the HIFU controller 45 switches to the therapeutic ultrasonic pulse by the next pulse pattern when the MR measurement temperature output from the therapeutic effect measurement unit reaches a preset threshold value. Here, the treatment effect measurement unit can display the monitoring image of the MR measurement temperature of the target 403 on the monitor of the graphic user interface. The threshold value of the MR measurement temperature is set as a relative value based on the MR measurement temperature of the treatment target region 402 immediately before treatment.

本実施例2に示したように、本発明の治療超音波パルスは、異なる複数のパルスパターンを含んでなり、各パルスパターンは、気泡生成パルス(トリガパルス)の強度と照射時間との組合せ、及び気泡破壊パルス(加熱パルス)の強度と照射時間との組合せが異なるものとする。例えば、1つの集束位置の治療部位に、初期は強度が強く、照射時間の短い気泡生成パルスと弱い強度の気泡破壊パルスからなる第1のパルスパターンにより治療超音波を照射する。続いて、少し強度が弱く、照射時間の長い低い気泡生成パルスと比較的強い気泡破壊パルスからなる第2のパルスパターンにより治療超音波を照射することができる。これにより、適切で効果的なHIFU治療を実現できる。   As shown in Example 2, the therapeutic ultrasonic pulse of the present invention includes a plurality of different pulse patterns, each pulse pattern having a combination of the intensity of the bubble generation pulse (trigger pulse) and the irradiation time, In addition, the combination of the intensity of the bubble destruction pulse (heating pulse) and the irradiation time is different. For example, a treatment ultrasonic wave is irradiated to a treatment site at one focusing position by a first pulse pattern having a bubble generation pulse having a high intensity and a short irradiation time and a bubble breakage pulse having a low intensity at the beginning. Subsequently, it is possible to irradiate therapeutic ultrasonic waves by a second pulse pattern that is composed of a low bubble generation pulse having a relatively weak intensity and a long irradiation time and a relatively strong bubble breaking pulse. Thereby, an appropriate and effective HIFU treatment can be realized.

また、実施例2によれば、治療超音波が照射されている間、集束位置における生体組織の熱凝固の度合いを計測する治療効果計測部を有し、治療超音波制御部は、複数のパルスパターンの治療超音波を予め定められた順番で集束位置に照射するものとし、一のパルスパターン(例えば、第1のパルスパターン)の治療超音波を照射中に、治療効果計測部により計測された熱凝固の度合いが該一のパルスパターンに対応させて予め定められたしきい値に達したとき、予め定められた次のパルスパターン(例えば、第2のパルスパターン)の治療超音波に切り替えるようにしている。これにより、治療効果に連動して、治療状況に応じたパルスパターンにリアルタイムで変更しているから、一層適切で効果的なHIFU治療を実現できる。   In addition, according to the second embodiment, the treatment ultrasound measuring unit has a treatment effect measurement unit that measures the degree of thermal coagulation of the living tissue at the focusing position while the treatment ultrasound is being irradiated. It is assumed that the therapeutic ultrasound of the pattern is irradiated to the focusing position in a predetermined order, and is measured by the therapeutic effect measurement unit during the irradiation of the therapeutic ultrasound of one pulse pattern (for example, the first pulse pattern). When the degree of thermal coagulation reaches a predetermined threshold value corresponding to the one pulse pattern, switching to the therapeutic ultrasonic wave of the next predetermined pulse pattern (for example, the second pulse pattern) is performed. I have to. Thereby, in conjunction with the treatment effect, the pulse pattern corresponding to the treatment status is changed in real time, so that a more appropriate and effective HIFU treatment can be realized.

[実施例3]
図9を参照して、本発明の超音波治療制御の実施例3について説明する。本実施例は、同図(a)に示すように、3つのパルスパターンI、II、IIIを連続させたパルスシーケンスにより治療用プローブ41aを駆動して治療する例である。また、同図(b)〜(d)に示すように、治療中に、超音波のBモード像とMR画像による治療効果のモニタリングを実施する例である。パルスパターンI、IIは、図6で示した実施例1のパルスパターンと同じである。図9では、パルスパターンIIIを新たに加えたパルスシーケンスにしている。
[Example 3]
With reference to FIG. 9, Embodiment 3 of the ultrasonic therapy control of the present invention will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the treatment probe 41a is driven by a pulse sequence in which three pulse patterns I, II, and III are continued to perform treatment. Further, as shown in FIGS. 5B to 5D, this is an example in which the therapeutic effect is monitored by the ultrasonic B-mode image and the MR image during the treatment. The pulse patterns I and II are the same as the pulse pattern of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 9, a pulse sequence is newly added with a pulse pattern III.

まず、パルスパターンIで小さい気泡を発生させ、それらの気泡を破裂させる。これにより、Bモード画像の輝度信号強度410及びMR計測温度816が上昇し始め、輝度信号強度410が第1のしきい値411を越えたところで2番目に治療を重視するパルスパターンIIに切り替える。そして、パルスパターンIIで、気泡を大きく生成して治療効果を高める。この過程で、MR計測温度816は第3のしきい値818を越えているので、これ以上モニタリングする必要はない。しかし、輝度信号強度410は気泡生成が活発化するので、信号強度値が更に上昇している。そこで、輝度信号強度410が治療完了と判定する第2のしきい値412を越えたところで、3番目の治療領域を拡大するパルスパターンIIIに切り替える。これにより、治療効果を保った状態で熱凝固の体積を大きくすることができる。その後、パルスパターンIIIによる治療超音波パルスによる照射を設定時間継続した後、治療終了とする。一般に、ターゲット403の領域には水分が蒸発しているため、超音波信号が透過することはないから、その後側は無信号として影やシャドー915が現れる。そこで、最終的に超音波画像及びCT/MR画像919にてターゲット403を確認するとともに、温度が元に戻ったことを確認して治療終了とする。治療効果計測部は、超音波画像上の治療領域のエコーシャドーが発生しているかどうか判断するにあたり、ターゲット403の超音波照射方向の深部(裏側)に黒帯や影が発生して輝度信号強度が低下することを計測して判断することができる。   First, small bubbles are generated by the pulse pattern I, and these bubbles are ruptured. As a result, the luminance signal intensity 410 and the MR measurement temperature 816 of the B-mode image start to rise, and when the luminance signal intensity 410 exceeds the first threshold value 411, the pulse pattern II is switched to the second most important treatment. Then, with the pulse pattern II, a large bubble is generated to enhance the therapeutic effect. In this process, since the MR measurement temperature 816 exceeds the third threshold value 818, it is not necessary to monitor any more. However, in the luminance signal intensity 410, since the bubble generation is activated, the signal intensity value is further increased. Therefore, when the luminance signal intensity 410 exceeds the second threshold value 412 for determining that the treatment is completed, the pulse pattern III for expanding the third treatment region is switched. Thereby, the volume of thermocoagulation can be increased while maintaining the therapeutic effect. Thereafter, irradiation with the therapeutic ultrasonic pulse according to the pulse pattern III is continued for a set time, and then the treatment ends. In general, since water is evaporated in the region of the target 403, an ultrasonic signal does not pass therethrough, and shadows and shadows 915 appear as no signal on the rear side. Therefore, the target 403 is finally confirmed on the ultrasonic image and the CT / MR image 919, and it is confirmed that the temperature has returned to the original, and the treatment is terminated. When the treatment effect measurement unit determines whether echo shadow is generated in the treatment region on the ultrasonic image, a black band or a shadow is generated in the deep portion (back side) of the target 403 in the ultrasonic irradiation direction, and the luminance signal intensity It can be determined by measuring the decrease in.

本実施例では、2種類の典型的なパルスパターンI、IIの考え方の中間に位置する複数のパルスパターンIIIを組み合わせてパルスシーケンスを設定した。本発明は、これらの実施例に限らず、要は、トリガパルス(気泡生成パルス)と加熱パルス(気泡破壊パルス)からなる一連のパルスパターンに従った治療超音波を照射すること、及び、気泡破壊パルスの強度は気泡生成パルスの強度よりも弱いこと、気泡生成パルスの照射時間は気泡破壊パルスの照射時間よりも短いことを基本条件とする。そして、パルスパターンのパルスパターン、すなわち気泡生成パルスと気泡破壊パルスの強度、それらの照射時間を種々変え、さらにパルスパターンの繰り返し周波数を変えることにより、適切で効果的なHIFU治療を実現することができる。   In the present embodiment, a pulse sequence is set by combining a plurality of pulse patterns III positioned in the middle of two typical pulse patterns I and II. The present invention is not limited to these embodiments, and in short, irradiating treatment ultrasonic waves according to a series of pulse patterns composed of a trigger pulse (bubble generation pulse) and a heating pulse (bubble destruction pulse), and bubbles The basic condition is that the intensity of the destruction pulse is weaker than the intensity of the bubble generation pulse, and the irradiation time of the bubble generation pulse is shorter than the irradiation time of the bubble destruction pulse. And, it is possible to realize appropriate and effective HIFU treatment by changing the pulse pattern of the pulse pattern, that is, the intensity of the bubble generation pulse and the bubble destruction pulse, their irradiation time, and further changing the repetition frequency of the pulse pattern. it can.

図10に、超音波治療支援システムの治療時の一実施形態のGUI表示例を示す。図において左側の超音波情報画面内の超音波画面1011にリアルタイムの映像が表示される。さらに、治療超音波ビーム404の経路、体表405、焦点406、ターゲット403が重畳表示される。治療開始指示に合わせて、治療ボタン1001を押下することで、HIFU照射が実施される。また、治療ボタン1001に連動して患者情報、手術情報、治療経過・ログが記録される。この機能により、治療前情報と治療中及びその差分情報(治療経過情報、残治療領域等)が画像情報として表示される。また、ログ情報1006は、過去に行った治療経過内容を見直すために使用されることとなる。生体情報は、患者情報や術具(治療装置)等の情報詳細が表示され、深度や周波数等の各種パラメータが表示される。   FIG. 10 shows a GUI display example of one embodiment during treatment of the ultrasonic treatment support system. In the figure, a real-time image is displayed on the ultrasound screen 1011 in the ultrasound information screen on the left side. Further, the path of the therapeutic ultrasound beam 404, the body surface 405, the focal point 406, and the target 403 are superimposed and displayed. HIFU irradiation is performed by pressing the treatment button 1001 in accordance with the treatment start instruction. In addition, patient information, surgery information, treatment progress / log are recorded in conjunction with the treatment button 1001. With this function, pre-treatment information, during treatment, and difference information (treatment progress information, remaining treatment area, etc.) are displayed as image information. The log information 1006 is used to review the progress of treatment performed in the past. As the biological information, information details such as patient information and surgical tools (treatment devices) are displayed, and various parameters such as depth and frequency are displayed.

一方、ナビゲーション画像は、3軸断面1041〜1043及びボリュームレンダリング画像1044が表示される。ナビゲーション画像には、超音波プローブ41のプローブ模擬画像535を重畳表示することができ、さらに超音波プローブ41のターゲット1046を表示することができる。また、治療対象領域1047及び警告領域(マージン)をそれぞれ設定しておくことで、3軸断面1041〜1043に重畳表示することができ、画像情報を用いて手術をすることができる。ここで、残治療領域描出ボタン1007を押下することで、治療前の治療対象領域402から治療済のターゲット403との三次元的差分情報(残治療領域)が明瞭に分かるようになっている。さらに、追加治療/治療終了ボタン1008を押下することで、超音波プローブ41の再設置位置をシミュレーションすることができ、例えば再経路を3軸断面1041〜1043及びボリュームレンダリング画像1044内に表示することもできる。   On the other hand, three-axis cross sections 1041 to 1043 and a volume rendering image 1044 are displayed as the navigation image. A probe simulation image 535 of the ultrasonic probe 41 can be superimposed and displayed on the navigation image, and a target 1046 of the ultrasonic probe 41 can be displayed. Further, by setting the treatment target area 1047 and the warning area (margin), it is possible to superimpose and display the images on the triaxial sections 1041 to 1043 and to perform an operation using the image information. Here, by pressing a residual treatment region rendering button 1007, the three-dimensional difference information (remaining treatment region) between the treatment target region 402 before treatment and the treated target 403 can be clearly understood. Further, by pressing an additional treatment / treatment end button 1008, the repositioning position of the ultrasonic probe 41 can be simulated. For example, the reroute is displayed in the triaxial sections 1041 to 1043 and the volume rendering image 1044. You can also.

一方、治療ボタン1001に合わせて、モニタリングボタン1002を連動させることで、治療中のターゲット1017上のリアルタイムのMR計測温度分布画像1018との関係が表示される。また、ターゲット1046における時系列の輝度信号強度1025及びMR計測温度1026がグラフ表示される。ここで、予め事前に設定されたHIFU照射強度および安全設定情報等のパラメータ1021が表示されているが、パラメータ変更ボタン1005にて変更することができる。なお、治療超音波パルスを形成する複数のパルスシーケンス1022,1023が表示されており、設定に間違いないか可視化して確認することができる。輝度信号強度1025及びMR計測温度1026のグラフ1024には、しきい値1027が設定されており、輝度信号強度1025がしきい値1027を越えた場合に、パルスシーケンスを自動的に変更するようになっている。また、自動警告1003をONにしておくことで、特別異常があれば術者に対して音や色による警告表示されるようになっている。また、US/MR画像情報は治療中においても選択表示または更新することができ、画像情報更新ボタン1004を押下して対応する。最終的に治療結果がGUI上に表示され、問題なければ追加治療/治療終了ボタン1008を押下して治療終了となる。   On the other hand, the relationship with the real-time MR measurement temperature distribution image 1018 on the target 1017 being treated is displayed by interlocking the monitoring button 1002 with the treatment button 1001. In addition, the time-series luminance signal intensity 1025 and the MR measurement temperature 1026 at the target 1046 are displayed in a graph. Here, parameters 1021 such as HIFU irradiation intensity and safety setting information set in advance are displayed, but can be changed with a parameter change button 1005. In addition, a plurality of pulse sequences 1022 and 1023 for forming therapeutic ultrasonic pulses are displayed, and it is possible to visualize and confirm whether the settings are correct. A threshold value 1027 is set in the graph 1024 of the luminance signal intensity 1025 and the MR measurement temperature 1026, and the pulse sequence is automatically changed when the luminance signal intensity 1025 exceeds the threshold value 1027. It has become. Further, by turning on the automatic warning 1003, a warning by sound or color is displayed to the surgeon if there is a special abnormality. The US / MR image information can be selected and displayed or updated even during treatment, and the image information update button 1004 is pressed to respond. The treatment result is finally displayed on the GUI. If there is no problem, the additional treatment / treatment end button 1008 is pressed to end the treatment.

1…MRI装置、3…上部磁石、5…下部磁石、7…支柱、9…位置検出デバイス、11…アーム、13、14…モニタ、15…モニタ支持部、17…基準ツール、19…パーソナルコンピュータ、21…ベッド、23…制御部、24…患者、25…赤外線カメラ、27…ポインタ、29…術者、33…RS232Cケーブル、34…映像記録装置、35…反射球、40…超音波治療装置、41…超音波プローブ、41a…治療用プローブ、41b…診断用プローブ、42…表示部、45…HIFUコントローラ、61…トリガパルス、62…加熱パルス

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MRI apparatus, 3 ... Upper magnet, 5 ... Lower magnet, 7 ... Support | pillar, 9 ... Position detection device, 11 ... Arm, 13, 14 ... Monitor, 15 ... Monitor support part, 17 ... Reference tool, 19 ... Personal computer 21 ... Bed, 23 ... Control unit, 24 ... Patient, 25 ... Infrared camera, 27 ... Pointer, 29 ... Surgeon, 33 ... RS232C cable, 34 ... Video recording device, 35 ... Reflecting sphere, 40 ... Ultrasonic therapy device 41 ... Ultrasonic probe, 41a ... Treatment probe, 41b ... Diagnostic probe, 42 ... Display unit, 45 ... HIFU controller, 61 ... Trigger pulse, 62 ... Heating pulse

Claims (13)

治療対象領域に治療超音波を照射する治療用プローブと、前記治療用プローブを駆動する治療超音波パルスを発生するパルス発生部と、前記治療用プローブによって照射される治療超音波を前記治療対象領域に設定されるターゲットに治療超音波ビームとして照射する治療超音波制御部を備え、
前記治療超音波パルスは、前記治療対象領域の生体組織に気泡を発生させる気泡生成パルスと前記気泡を破壊する気泡破壊パルスとが連続するパルスパターンを有し、前記気泡生成パルスは、強度が前記気泡破壊パルスよりも強く、照射時間が前記気泡破壊パルスよりも短く設定され、
前記治療超音波制御部は、前記治療超音波パルスにより前記治療用プローブを繰り返し駆動することを特徴とする超音波治療装置。
A therapeutic probe for irradiating a therapeutic ultrasonic wave to the therapeutic target region, a pulse generating unit for generating a therapeutic ultrasonic pulse for driving the therapeutic probe, and a therapeutic ultrasonic wave irradiated by the therapeutic probe for the therapeutic target region A treatment ultrasound control unit that irradiates a target set as a treatment ultrasound beam,
The treatment ultrasonic pulse has a pulse pattern in which a bubble generation pulse for generating bubbles in a living tissue of the treatment target region and a bubble destruction pulse for breaking the bubbles are continuous, and the bubble generation pulse has the intensity described above. Stronger than the bubble destruction pulse, the irradiation time is set shorter than the bubble destruction pulse,
The ultrasound treatment apparatus, wherein the treatment ultrasound controller repeatedly drives the treatment probe with the treatment ultrasound pulse.
前記治療超音波パルスは、異なる複数種類の前記パルスパターンが連続するパルスシーケンスを含んでなり、各パルスパターンは、前記気泡生成パルスの強度と照射時間との組合せ、及び前記気泡破壊パルスの強度と照射時間との組合せが異なることを特徴とする請求項1に記載の超音波治療装置。   The therapeutic ultrasonic pulse includes a pulse sequence in which a plurality of different types of the pulse patterns are continuous. Each pulse pattern includes a combination of the intensity of the bubble generation pulse and the irradiation time, and the intensity of the bubble destruction pulse. The ultrasonic therapy apparatus according to claim 1, wherein the combination with the irradiation time is different. さらに、前記治療超音波が照射されている前記ターゲットにおける前記生体組織の熱凝固の度合いを計測する治療効果計測部を有し、
前記治療超音波制御部は、前記パルスシーケンスに従って前記治療超音波パルスを前記ターゲットに照射し、一の前記パルスパターンによる前記治療超音波パルスの照射中に、前記治療効果計測部により計測された熱凝固の度合いが該一の前記パルスパターンに対応させて予め定められたしきい値に達したとき、予め定められた次の前記パルスパターンによる前記治療超音波パルスに切り替えることを特徴とする請求項2に記載の超音波治療装置。
Furthermore, it has a therapeutic effect measurement unit that measures the degree of thermal coagulation of the living tissue in the target irradiated with the therapeutic ultrasound,
The therapeutic ultrasonic control unit irradiates the target with the therapeutic ultrasonic pulse according to the pulse sequence, and the thermal effect measured by the therapeutic effect measurement unit during irradiation of the therapeutic ultrasonic pulse according to the one pulse pattern. 2. The method according to claim 1, wherein when the degree of coagulation reaches a predetermined threshold value corresponding to the one pulse pattern, the therapeutic ultrasonic pulse is switched to the predetermined next pulse pattern. 2. The ultrasonic therapy apparatus according to 2.
前記パルスシーケンスは、第1のパルスパターンとこれに連続する第2のパルスパターンを含み、第1のパルスパターンの繰り返し周波数が高く設定され、第2のパルスパターンの繰り返し周波数が低く設定されてなり、
前記第1のパルスパターンは、前記気泡生成パルスの強度が強く、照射時間が短く設定され、前記気泡破壊パルスの強度が当該気泡生成パルスの強度よりも弱く、かつ照射時間が長く設定され、
前記第2のパルスパターンは、前記気泡生成パルスの強度が第1のパルスパターンの前記気泡生成パルスよりも弱く、かつ照射時間が長く設定され、前記気泡破壊パルスの強度が第1のパルスパターンの前記気泡破壊パルスよりも強く、かつ照射時間が長く設定されてることを特徴とする請求項2に記載の超音波治療装置。
The pulse sequence includes a first pulse pattern and a second pulse pattern that follows the first pulse pattern. The repetition frequency of the first pulse pattern is set high, and the repetition frequency of the second pulse pattern is set low. ,
In the first pulse pattern, the intensity of the bubble generation pulse is strong and the irradiation time is set short, the intensity of the bubble destruction pulse is weaker than the intensity of the bubble generation pulse, and the irradiation time is set long.
In the second pulse pattern, the intensity of the bubble generation pulse is set to be weaker than the bubble generation pulse of the first pulse pattern and the irradiation time is set longer, and the intensity of the bubble destruction pulse is equal to that of the first pulse pattern. ultrasonic therapy device of claim 2 wherein the stronger than bubble destruction pulses, and irradiation time is characterized that you have been longer.
さらに、前記治療超音波が照射されている前記ターゲットにおける前記生体組織の熱凝固の度合いを計測する治療効果計測部を有し、
前記治療超音波制御部は、前記パルスシーケンスに従って前記治療超音波パルスを前記ターゲットに照射するものとし、前記第1のパルスパターンによる前記治療超音波の照射中に、前記治療効果計測部により計測された熱凝固の度合いが前記第1のパルスパターンに対応させて予め定められたしきい値に達したとき、予め定められた前記第2のパルスパターンによる前記治療超音波に切り替えることを特徴とする請求項4に記載の超音波治療装置。
Furthermore, it has a therapeutic effect measurement unit that measures the degree of thermal coagulation of the living tissue in the target irradiated with the therapeutic ultrasound,
The therapeutic ultrasonic control unit is configured to irradiate the target with the therapeutic ultrasonic pulse according to the pulse sequence, and is measured by the therapeutic effect measurement unit during the irradiation of the therapeutic ultrasonic wave according to the first pulse pattern. When the degree of thermal coagulation reaches a predetermined threshold value corresponding to the first pulse pattern, switching to the treatment ultrasonic wave according to the predetermined second pulse pattern is performed. The ultrasonic therapy apparatus according to claim 4.
治療用プローブを備えてなる超音波プローブから治療超音波を被検体の治療対象領域に照射して治療を行う超音波治療装置と、前記超音波プローブに備えられた診断用プローブにより前記被検体との間で超音波を送受して前記治療対象領域の超音波画像を撮像する超音波診断装置と、撮像空間に配置された前記被検体の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴撮像装置と、前記超音波プローブの三次元位置を検出する三次元位置検出装置を備えてなる超音波治療支援システムにおいて、
前記超音波治療装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載された超音波治療装置であることを特徴とする超音波治療支援システム。
An ultrasonic treatment apparatus for performing treatment by irradiating a treatment target region of a subject with treatment ultrasonic waves from an ultrasonic probe provided with the treatment probe; and the subject by the diagnostic probe provided in the ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves between them to capture an ultrasonic image of the treatment target region, a magnetic resonance imaging apparatus that captures a magnetic resonance image of the subject disposed in an imaging space, and the ultrasonic In an ultrasonic therapy support system comprising a three-dimensional position detection device for detecting a three-dimensional position of an acoustic probe,
The ultrasonic treatment support system according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic treatment device is the ultrasonic treatment device according to any one of claims 1 to 5.
治療用プローブを備えてなる超音波プローブから治療超音波を被検体の治療対象領域に照射して治療を行う超音波治療装置と、前記超音波プローブに備えられた診断用プローブにより前記被検体との間で超音波を送受して前記治療対象領域の超音波画像を撮像する超音波診断装置と、撮像空間に配置された前記被検体の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴撮像装置と、前記超音波プローブの三次元位置を検出する三次元位置検出装置を備えてなる超音波治療支援システムにおいて、
前記超音波治療装置は、前記治療対象領域に治療超音波を照射する治療用プローブと、前記治療用プローブを駆動する治療超音波パルスを発生するパルス発生部と、前記治療用プローブによって照射される治療超音波を前記治療対象領域に設定されるターゲットに治療超音波ビームとして照射する治療超音波制御部と、前記治療超音波が照射されている前記ターゲットにおける生体組織の熱凝固の度合いを計測する治療効果計測部を備えてなり、
前記治療超音波パルスは、前記治療対象領域の生体組織に気泡を発生させる気泡生成パルスと前記気泡を破壊する気泡破壊パルスとが連続するパルスパターンを有し、前記気泡生成パルスは、強度が前記気泡破壊パルスよりも強く、照射時間が前記気泡破壊パルスよりも短く設定され、かつ、異なる複数種類の前記パルスパターンが連続するパルスシーケンスを含んでなり、各パルスパターンは、前記気泡生成パルスの強度と照射時間との組合せ、及び前記気泡破壊パルスの強度と照射時間との組合せを異ならせて形成され、
前記治療効果計測部は、前記治療超音波制御部により前記治療対象領域に設定されるターゲットに前記治療超音波が照射されている治療時に、前記超音波診断装置により撮像された超音波画像の前記ターゲットの輝度信号強度又は前記ターゲットのエコーシャドーの発生をモニタリングするように形成され、
前記治療超音波制御部は、前記パルスシーケンスに従って前記治療超音波を前記ターゲットに照射し、一の前記パルスパターンによる前記治療超音波の照射中に、前記治療効果計測部から出力される前記輝度信号強度が該一の前記パルスパターンに対応させて予め設定されたしきい値に達したときに、次の前記パルスパターンに切り替えることを特徴とする超音波治療支援システム。
An ultrasonic treatment apparatus for performing treatment by irradiating a treatment target region of a subject with treatment ultrasonic waves from an ultrasonic probe provided with the treatment probe; and the subject by the diagnostic probe provided in the ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves between them to capture an ultrasonic image of the treatment target region, a magnetic resonance imaging apparatus that captures a magnetic resonance image of the subject disposed in an imaging space, and the ultrasonic In an ultrasonic therapy support system comprising a three-dimensional position detection device for detecting a three-dimensional position of an acoustic probe,
The ultrasonic treatment apparatus is irradiated with a therapeutic probe that irradiates therapeutic ultrasonic waves to the treatment target region, a pulse generator that generates a therapeutic ultrasonic pulse that drives the therapeutic probe, and the therapeutic probe. A therapeutic ultrasonic control unit that irradiates a target set in the treatment target region with a therapeutic ultrasonic wave as a therapeutic ultrasonic beam, and measures the degree of thermal coagulation of the biological tissue in the target irradiated with the therapeutic ultrasonic wave A treatment effect measurement unit,
The treatment ultrasonic pulse has a pulse pattern in which a bubble generation pulse for generating bubbles in a living tissue of the treatment target region and a bubble destruction pulse for breaking the bubbles are continuous, and the bubble generation pulse has the intensity described above. It is stronger than the bubble destruction pulse, the irradiation time is set shorter than the bubble destruction pulse, and includes a pulse sequence in which a plurality of different types of pulse patterns are continuous, each pulse pattern including the intensity of the bubble generation pulse And the combination of the irradiation time and the combination of the intensity of the bubble destruction pulse and the irradiation time,
The therapeutic effect measuring unit is configured to perform the ultrasonic imaging of the ultrasonic image captured by the ultrasonic diagnostic apparatus during treatment in which the therapeutic ultrasonic wave is irradiated to the target set in the treatment target region by the therapeutic ultrasonic control unit. Configured to monitor the luminance signal intensity of the target or the occurrence of echo shadow of the target,
The therapeutic ultrasonic control unit irradiates the target with the therapeutic ultrasonic wave according to the pulse sequence, and the luminance signal output from the therapeutic effect measurement unit during irradiation of the therapeutic ultrasonic wave according to one pulse pattern. An ultrasonic therapy support system, wherein when the intensity reaches a preset threshold value corresponding to the one pulse pattern, the pulse pattern is switched to the next pulse pattern.
治療用プローブを備えてなる超音波プローブから治療超音波を被検体の治療対象領域に照射して治療を行う超音波治療装置と、前記超音波プローブに備えられた診断用プローブにより前記被検体との間で超音波を送受して前記治療対象領域の超音波画像を撮像する超音波診断装置と、撮像空間に配置された前記被検体の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴撮像装置と、前記超音波プローブの三次元位置を検出する三次元位置検出装置を備えてなる超音波治療支援システムにおいて、
前記超音波治療装置は、前記治療対象領域に治療超音波を照射する治療用プローブと、前記治療用プローブを駆動する治療超音波パルスを発生するパルス発生部と、前記治療用プローブによって照射される治療超音波を前記治療対象領域に設定されるターゲットに治療超音波ビームとして照射する治療超音波制御部と、前記治療超音波が照射されている前記ターゲットにおける生体組織の熱凝固の度合いを計測する治療効果計測部を備えてなり、
前記治療超音波パルスは、前記治療対象領域の生体組織に気泡を発生させる気泡生成パルスと前記気泡を破壊する気泡破壊パルスとが連続するパルスパターンを有し、前記気泡生成パルスは、強度が前記気泡破壊パルスよりも強く、照射時間が前記気泡破壊パルスよりも短く設定され、かつ、異なる複数種類の前記パルスパターンが連続するパルスシーケンスとして形成され、
前記パルスシーケンスは、第1のパルスパターンとこれに連続する第2のパルスパターンを含み、前記第1のパルスパターンの繰り返し周波数が高く設定され、前記第2のパルスパターンの繰り返し周波数が低く設定されてなり、前記第1のパルスパターンは、前記気泡生成パルスの強度が強く、照射時間が短く設定され、前記気泡破壊パルスの強度が当該気泡生成パルスの強度よりも弱く、かつ照射時間が長く設定され、前記第2のパルスパターンは、前記気泡生成パルスの強度が前記第1のパルスパターンの前記気泡生成パルスよりも弱く、かつ照射時間が長く設定され、前記気泡破壊パルスの強度が前記第1のパルスパターンの前記気泡破壊パルスよりも強く、かつ照射時間が長く設定されてなり、
前記治療効果計測部は、前記治療超音波制御部により前記治療対象領域に設定されるターゲットに前記治療超音波が照射されている治療時に、前記超音波診断装置により撮像された超音波画像の前記ターゲットの輝度信号強度又は前記ターゲットのエコーシャドーの発生をモニタリングするように形成され、
前記治療超音波制御部は、前記パルスシーケンスに従って前記治療超音波パルスを前記ターゲットに照射するものとし、前記第1のパルスパターンによる前記治療超音波の照射中に、前記治療効果計測部から出力される前記輝度信号強度が前記第1のパルスパターンに対応させて予め定められたしきい値に達したとき、前記第2のパルスパターンによる前記治療超音波パルスに切り替えることを特徴とする超音波治療支援システム。
An ultrasonic treatment apparatus for performing treatment by irradiating a treatment target region of a subject with treatment ultrasonic waves from an ultrasonic probe provided with the treatment probe; and the subject by the diagnostic probe provided in the ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves between them to capture an ultrasonic image of the treatment target region, a magnetic resonance imaging apparatus that captures a magnetic resonance image of the subject disposed in an imaging space, and the ultrasonic In an ultrasonic therapy support system comprising a three-dimensional position detection device for detecting a three-dimensional position of an acoustic probe,
The ultrasonic treatment apparatus is irradiated with a therapeutic probe that irradiates therapeutic ultrasonic waves to the treatment target region, a pulse generator that generates a therapeutic ultrasonic pulse that drives the therapeutic probe, and the therapeutic probe. A therapeutic ultrasonic control unit that irradiates a target set in the treatment target region with a therapeutic ultrasonic wave as a therapeutic ultrasonic beam, and measures the degree of thermal coagulation of the biological tissue in the target irradiated with the therapeutic ultrasonic wave A treatment effect measurement unit,
The treatment ultrasonic pulse has a pulse pattern in which a bubble generation pulse for generating bubbles in a living tissue of the treatment target region and a bubble destruction pulse for breaking the bubbles are continuous, and the bubble generation pulse has the intensity described above. Stronger than the bubble destruction pulse, the irradiation time is set shorter than the bubble destruction pulse, and a plurality of different types of the pulse patterns are formed as a continuous pulse sequence,
The pulse sequence includes a first pulse pattern and the second pulse pattern for continuous thereto, the repetition frequency of the first pulse pattern is set high, the repetition frequency of the second pulse pattern is set lower becomes Te, the first pulse pattern, the intensity is strong in the bubble generating pulse, irradiation time is set shorter, setting the bubble strength of destruction pulses is weaker than the strength of the bubble generation pulse, and the irradiation time is long is, the second pulse pattern, the bubble strength of the generated pulse is weaker than the bubble generation pulse of the first pulse pattern, and the irradiation time is longer, the bubble strength of destruction pulses are the first The pulse pattern is stronger than the bubble destruction pulse and the irradiation time is set longer,
The therapeutic effect measuring unit is configured to perform the ultrasonic imaging of the ultrasonic image captured by the ultrasonic diagnostic apparatus during treatment in which the therapeutic ultrasonic wave is irradiated to the target set in the treatment target region by the therapeutic ultrasonic control unit. Configured to monitor the luminance signal intensity of the target or the occurrence of echo shadow of the target,
The therapeutic ultrasonic control unit irradiates the target with the therapeutic ultrasonic pulse according to the pulse sequence, and is output from the therapeutic effect measurement unit during the irradiation of the therapeutic ultrasonic wave according to the first pulse pattern. Switching to the therapeutic ultrasonic pulse by the second pulse pattern when the intensity signal intensity reaches a predetermined threshold value corresponding to the first pulse pattern. Support system.
前記治療効果計測部は、前記ターゲットの輝度信号強度又はエコーシャドーのモニタリング画像をグラフィックユーザーインタフェースのモニタに表示させることを特徴とする請求項7又は8に記載の超音波治療支援システム。   The ultrasound treatment support system according to claim 7 or 8, wherein the treatment effect measurement unit displays a luminance image intensity or echo shadow monitoring image of the target on a monitor of a graphic user interface. 前記しきい値は、前記治療対象領域の治療直前の輝度信号強度を基準として設定されることを特徴とする請求項7又は8に記載の超音波治療支援システム。   The ultrasound treatment support system according to claim 7 or 8, wherein the threshold value is set based on a luminance signal intensity immediately before treatment of the treatment target region. 治療用プローブを備えてなる超音波プローブから治療超音波を被検体の治療対象領域に照射して治療を行う超音波治療装置と、前記超音波プローブに備えられた診断用プローブにより前記被検体との間で超音波を送受して前記治療対象領域の超音波画像を撮像する超音波診断装置と、撮像空間に配置された前記被検体の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴撮像装置と、前記超音波プローブの三次元位置を検出する三次元位置検出装置を備えてなる超音波治療支援システムにおいて、
前記超音波治療装置は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載された超音波治療装置であり、
前記治療効果計測部は、前記治療超音波制御部により前記治療対象領域に設定されるターゲットに前記治療超音波が照射されている治療時に、前記磁気共鳴撮像装置により計測された前記ターゲットのMR計測温度をモニタリングするものであり、
前記治療超音波制御部は、前記治療効果計測部から出力される前記MR計測温度が予め設定されたしきい値に達したときに、次のパルスパターンによる前記治療超音波パルスに切り替えることを特徴とする超音波治療支援システム。
An ultrasonic treatment apparatus for performing treatment by irradiating a treatment target region of a subject with treatment ultrasonic waves from an ultrasonic probe provided with the treatment probe; and the subject by the diagnostic probe provided in the ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves between them to capture an ultrasonic image of the treatment target region, a magnetic resonance imaging apparatus that captures a magnetic resonance image of the subject disposed in an imaging space, and the ultrasonic In an ultrasonic therapy support system comprising a three-dimensional position detection device for detecting a three-dimensional position of an acoustic probe,
The ultrasonic therapeutic apparatus is the ultrasonic therapeutic apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The therapeutic effect measurement unit is configured to measure the MR of the target measured by the magnetic resonance imaging apparatus during treatment in which the treatment ultrasonic wave is irradiated to the target set in the treatment target region by the treatment ultrasonic control unit. Temperature monitoring,
The therapeutic ultrasound control unit, when the MR measuring temperature output from the therapeutic effect measuring unit reaches a preset threshold value, to switch to the therapeutic ultrasound pulse by the next pulse pattern A featured ultrasound treatment support system.
前記治療効果計測部は、前記ターゲットの前記MR計測温度のモニタリング画像をグラフィックユーザーインタフェースのモニタに表示させることを特徴とする請求項11に記載の超音波治療支援システム。   The ultrasound treatment support system according to claim 11, wherein the treatment effect measurement unit displays a monitoring image of the MR measurement temperature of the target on a monitor of a graphic user interface. 前記しきい値は、前記治療対象領域の治療直前の前記MR計測温度を基準として設定されることを特徴とする請求項12に記載の超音波治療支援システム。
The ultrasound treatment support system according to claim 12, wherein the threshold value is set based on the MR measurement temperature immediately before treatment of the treatment target region.
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