JPH01254177A - Hyper-thermia treatment device - Google Patents

Hyper-thermia treatment device

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Publication number
JPH01254177A
JPH01254177A JP8091888A JP8091888A JPH01254177A JP H01254177 A JPH01254177 A JP H01254177A JP 8091888 A JP8091888 A JP 8091888A JP 8091888 A JP8091888 A JP 8091888A JP H01254177 A JPH01254177 A JP H01254177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
section
cross
heating
heated
Prior art date
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Pending
Application number
JP8091888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoto Sonoki
園木 清人
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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Publication of JPH01254177A publication Critical patent/JPH01254177A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the precise simulator result of temperature distribution by successively correcting a temperature parameter, needed to simulate the temperature distribution in a heating cross section in the middle of heating. CONSTITUTION:The CT picture of the heating cross section is photographed by an X-ray tomography apparatus 6 and the tissues of a human body are discriminated from the CT values of respective points. Then, the temperature parameter corresponding to the respective tissues of the human body is set. A computer 12 judges which tissues of the human body is expressed by the point from the CT values of the respective points in the heating cross section to be transmitted from the X-ray tomography apparatus 6. Then, based on the table of the temperature parameter stored to a data base 11 in advance, the temperature parameter of the respective points is determined. Basis on this temperature parameter, power to be added to an applicator 3 is determined while being simulated.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 この発明は、腫瘍などの温熱治療に使用されるハイパー
サーミア治療装置に係り、特に、加点すべき被検体断面
(加温断面)の温度分布を予測して被検体に加えるエネ
ルギを制御することによって、最適な温熱治療を迅速に
行う技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Industrial Field of Application The present invention relates to a hyperthermia treatment device used for thermal treatment of tumors, etc., and particularly relates to a hyperthermia treatment device used for thermal treatment of tumors, etc. The present invention relates to a technology that quickly performs optimal thermal treatment by predicting and controlling the energy applied to a subject.

B、従来技術 癌細胞を所定の温度(一般には42.5°Cといわれて
いる)以上にすると、正常な細胞l&11織に悪影舌を
与えずに、癌細胞を死滅させ得ることが知られている。
B. Prior art It is known that when cancer cells are heated to a predetermined temperature (generally said to be 42.5°C) or higher, they can be killed without causing any negative effects on normal cells. It is being

このような温熱治療の目的で使用されるハイパーサーミ
ア治療装置として、いわゆる誘電加温法によるものがあ
る。この治療装置は、加温断面に高周波電磁波を照射し
て患部を局所加温するわけであるが、このとき高周波T
S iff波のパワー(エネルギ)をい(らに設定する
かが重要になる。
As a hyperthermia treatment device used for the purpose of such thermotherapy, there is one based on the so-called dielectric heating method. This treatment device locally heats the affected area by irradiating high-frequency electromagnetic waves onto the heating section, and at this time, high-frequency T
How to set the power (energy) of the S iff wave is important.

従来、このような高周波電磁波のパワーを定めるのに、
筋肉等価ファントムで実験して得られた結果や、過去の
治療例に基づいて、適当と思われるパワーを設定してい
た。しかし、筋肉等価ファントムは人体内部と異なり均
質なもので、また、冷却要因になる血流がないので、こ
のような実験結果からパワーを設定してもその信幀性は
極めて低いものであった。一方、過去の治療例による場
合でも、患者には個人差があるから同じパワーの高周波
電磁波を加えても温度の上がりがたは患者によってまち
まちになることが多かった。そのため、患部が所定の温
度に達しなかったために充分な治療効果が得られない場
合や、患部以外の局部の温度が異常に上昇して患者に苦
痛を与えることもあった。
Conventionally, to determine the power of such high-frequency electromagnetic waves,
The power was set as deemed appropriate based on the results obtained from experiments with muscle-equivalent phantoms and past treatment cases. However, unlike the inside of the human body, a muscle equivalent phantom is homogeneous, and there is no blood flow to cool it, so even if the power is set based on these experimental results, the reliability is extremely low. . On the other hand, even in cases of past treatment, since each patient has individual differences, even when high-frequency electromagnetic waves of the same power are applied, the rise in temperature often varies depending on the patient. As a result, sufficient therapeutic effects may not be obtained because the affected area does not reach a predetermined temperature, or the temperature of local areas other than the affected area may rise abnormally, causing pain to the patient.

そこで、最近では、この種の温熱治療を支援するために
、あるパワーの高周波電磁波を加えたときに加温断面が
どのような温度分布になるがという情報を予め算出し、
これに基づいて適切なパワーを設定しようとするハイパ
ーサーミア治療支援装置も提案されている。この装置は
、基準となるパワーの高周波電磁波を人体に加えた場合
に、加温断面の各点にどれだけのエネルギが蓄積される
かを示す、通称SAR分布と呼ばれるエネルギー分布に
基づき、差分法や有限要素法によって加温断面の温度分
布を予測し、その結果をもとにしてパワーを設定しよう
とするものである。
Therefore, recently, in order to support this type of thermal treatment, information on the temperature distribution that will occur in the heating cross section when high-frequency electromagnetic waves of a certain power are applied is calculated in advance.
A hyperthermia treatment support device that attempts to set appropriate power based on this has also been proposed. This device uses a differential method based on the energy distribution, commonly known as the SAR distribution, which indicates how much energy is accumulated at each point in the heating cross section when high-frequency electromagnetic waves of a reference power are applied to the human body. The purpose is to predict the temperature distribution of the heated cross section using the finite element method or the finite element method, and set the power based on the results.

C0発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来例の場合、次のような問題
点がある。
Problems to be Solved by the C0 Invention However, the above-mentioned conventional example has the following problems.

体内の温度分布に影響を与える温度パラメータとしては
、加温断面の各点における導電率、誘電率さらには血流
量などがあるが、従来のハイパーサーミア治療支援装置
は、これらの温度パラメータを、例えば、過去に測定さ
れたデータから適当なものを選択して使用しているので
、温熱治療を受けている患者自身の温度パラメータとは
必ずしも一敗しない、このように従来装置によれば、温
度パラメータの設定が正確でなかったために、加温断面
の温度分布を精度よく予測できず、そのため、充分な温
熱治療効果を得ることができないという問題点がある。
Temperature parameters that affect the temperature distribution within the body include electrical conductivity, permittivity, and blood flow at each point in the heating cross section. Conventional hyperthermia treatment support devices use these temperature parameters, for example. Since the appropriate data is selected and used from the data measured in the past, the temperature parameters are not necessarily the same as those of the patient receiving thermotherapy. Since the settings were not accurate, the temperature distribution of the heated cross section could not be accurately predicted, and therefore, there was a problem in that a sufficient thermotherapeutic effect could not be obtained.

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、加温断面の温度パラメータを正しく補正して、最
終的に精度の高い温度分布を求め、これに基づいて適正
な温熱治療を行うことができるハイパーサーミア治療装
置を提供するこを目的さしている。
This invention was made in view of these circumstances, and it is possible to correctly correct the temperature parameters of the heating cross section, ultimately obtain a highly accurate temperature distribution, and perform appropriate thermal treatment based on this. The purpose of the present invention is to provide a hyperthermia treatment device that can perform hyperthermia treatment.

00課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような構成
を備えている。
Means for Solving the Problems The present invention has the following configuration to achieve the above object.

即ち、この発明に係るハイパーサーミア治療装置は、加
温断面に分布する温度パラメータを更新可能な状態で記
憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された加温断面
の温度パラメータに基づいて、所定時間ごとに加温断面
の温度分布をシミュレートする手段と、シミュレートさ
れた温度分布に応じたエネルギを加温断面に照射するた
めの加温手段と、加温断面の所要個所の温度を測定する
温度測定手段と、前記シミュレートされた温度分布と前
記測定温度とを所定時間ごとに比較する温度監視手段と
、シミュレートされた温度分布と測定温度との間に予め
定められた値以上の差があるときに、加温断面の温度パ
ラメータを計測して、前記記憶されている温度パラメー
タを補正する手段とを備えたものである。
That is, the hyperthermia treatment device according to the present invention includes a storage means for storing temperature parameters distributed in a heated cross section in an updatable state, and a storage means for storing temperature parameters distributed in a heated cross section in an updatable state, and a temperature parameter for a predetermined period of time based on the temperature parameters of the heated cross section stored in the storage means. A means for simulating the temperature distribution of the heated cross section, a heating means for irradiating the heated cross section with energy according to the simulated temperature distribution, and a means for measuring the temperature at required points on the heated cross section. temperature measuring means; temperature monitoring means for comparing the simulated temperature distribution and the measured temperature at predetermined time intervals; and a difference between the simulated temperature distribution and the measured temperature that is greater than or equal to a predetermined value. and means for measuring the temperature parameters of the heated cross section and correcting the stored temperature parameters when the heating cross section is present.

89作用 この発明によれば、更新可能な状態で記憶された温度パ
ラメータに基づいて加温断面の温度分布がシミュレート
され、このシミュレートされた温度分布に応じたエネル
ギが加温断面に供給される。
89 Effects According to the present invention, the temperature distribution of the heating cross section is simulated based on the temperature parameters stored in an updateable state, and energy according to the simulated temperature distribution is supplied to the heating cross section. Ru.

そして、所定時間ごとに加温断面の所要個所の温度が実
測されて、前記シミュレートされた温度分布と比較され
る。測定温度とシミュレートされた温度分布との差が大
きい場合は、最初に設定した温度パラメータの値が妥当
でながったことであるから、この場合には加温断面の温
度パラメータを計測して、最初に設定されていた温度パ
ラメータを補正する。そして、補正された温度パラメー
タに基づいて再度、加温断面の温度分布がシミュレート
されて、これに応じたエネルギが加温断面に供給される
。以上の処理を所定時間ごとに実行することによって、
加温断面が所望の温度に加温される。
Then, at predetermined time intervals, the temperatures at required locations on the heated cross section are actually measured and compared with the simulated temperature distribution. If the difference between the measured temperature and the simulated temperature distribution is large, it means that the initially set temperature parameter value is reasonable, so in this case, measure the temperature parameter of the heated cross section. to correct the initially set temperature parameters. Then, the temperature distribution of the heating section is simulated again based on the corrected temperature parameters, and energy corresponding to this is supplied to the heating section. By executing the above processing at predetermined intervals,
The heated section is heated to a desired temperature.

F、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。F. Example Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は、この発明の一実施例の構成を示した概略ブロ
ック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

図中、符号Sは温熱治療を受ける患者である。In the figure, symbol S is a patient receiving thermotherapy.

患者Sはヘッド1の天板2に仰臥されており、この天板
2は水平移動可能に構成されている。
The patient S lies supine on the top plate 2 of the head 1, and the top plate 2 is configured to be horizontally movable.

符号3は、患者Sの加温断面にエネルギを照射して加温
する加温手段としてアプリケータであり、この実施例で
は振幅および位相が制御可能な高周波電磁波を照射する
ように構成されている。アプリケータ3と患者Sとの間
には、アプリケータ3から照射された電磁波を加温断面
に効率よく取り込むとともに、患部Sの皮膚面の冷却を
兼ねた氷袋であるポーラス4が介在している。また、患
者Sの加温断面付近には、加温断面の所要個所の温度を
測定するための温度測定手段としての多点温度センサ5
が取り付けられている。
Reference numeral 3 denotes an applicator as a heating means for irradiating energy to the heating section of the patient S to heat it, and in this embodiment, it is configured to irradiate high-frequency electromagnetic waves whose amplitude and phase are controllable. . A porous ice bag 4 is interposed between the applicator 3 and the patient S, which efficiently captures the electromagnetic waves emitted from the applicator 3 into the heating section and also serves to cool the skin surface of the affected area S. There is. Also, near the heating cross section of the patient S, a multi-point temperature sensor 5 is provided as a temperature measuring means for measuring the temperature at required points on the heating cross section.
is installed.

符号6は患者Sの加温断面の断層像を撮影するだめのX
線断層撮影装置であり、7はアプリケータ3の位置や患
部の位置を人力するためのマウス、8は温度パラメータ
などのデータや加温条件などを設定するためのキーボー
ド、9はシミュレートされた加温断面の温度分布などを
表示するためのCr?T、10は温度パラメータの補正
を行う時間などを制御するための時間制御装置、11は
加温断面の温度パラメータなどを更新可能な状態で記)
、aする記jf)手段としてのデータベースである。1
2は温度分布のシミュレートや加温断面の温度監視さら
には温度パラメータの補正などを行う手段であるコンピ
ュータである。
Reference numeral 6 indicates X for taking a tomographic image of the heated cross section of patient S.
It is a line tomography device, 7 is a mouse for manually controlling the position of the applicator 3 and the position of the affected area, 8 is a keyboard for setting data such as temperature parameters and heating conditions, and 9 is a simulated Cr? for displaying the temperature distribution of the heated cross section, etc. T, 10 is a time control device for controlling the time for correcting temperature parameters, etc., and 11 is a state in which the temperature parameters of the heating cross section can be updated)
, a and jf) A database as a means. 1
A computer 2 is a means for simulating temperature distribution, monitoring the temperature of the heated cross section, and correcting temperature parameters.

次に、この実施例の動作を第2図に示したフローチャー
トに従って説明する。
Next, the operation of this embodiment will be explained according to the flowchart shown in FIG.

ステップSlでは、X線断層撮影装置6によって加温断
面のCT像を撮影し、各点のCT値から人体Mi織を判
別して各人体組織に応じた温度パラメータを設定する。
In step Sl, a CT image of the heated cross section is taken by the X-ray tomography device 6, human body Mi tissue is determined from the CT value of each point, and temperature parameters are set according to each human body tissue.

周知のようにCT値は、水をOとして一般的には±10
00の範囲で定義されており、人体組織(例えば、筋肉
、脂肪、骨、腫瘍部など)に応した固有の値をもってい
る。換言すれば、その点のCT値から、その点がどのよ
うな人体組織であるかを判別できる。コンピュータ12
は、X線断層撮影装置6から伝送された加温断面の各点
のCT値から、その点がどのような人体組織であるかを
判断し、データベースに予め記憶されている温度パラメ
ータのテーブルに基づいて、各点の温度パラメータを決
定する。
As is well known, the CT value is generally ±10 when water is O.
It is defined in the range of 00, and has a unique value depending on the human tissue (for example, muscle, fat, bone, tumor area, etc.). In other words, it is possible to determine what kind of human tissue that point is based on the CT value of that point. computer 12
determines what kind of human body tissue that point is based on the CT value of each point on the heated cross section transmitted from the X-ray tomography device 6, and stores it in a table of temperature parameters stored in advance in the database. Based on this, the temperature parameters of each point are determined.

ここで温度パラメータとしては、例えば加温断面の各点
の導電率σ、誘誘電率8祖 流iFなどがある。人体の各組織の代表的な温度パラメ
ータの値は、概略値としては既に知.られている。この
実施例では、第3図に示すように、上述した既知の導電
率σ,誘誘電率8紺 どの温度パラメータを使って、人体組織に対応つけた温
度パラメータのテーブルを作成している。
Here, the temperature parameters include, for example, the electrical conductivity σ at each point on the heating cross section, the dielectric constant 8 current iF, and the like. The values of typical temperature parameters for each tissue of the human body are already known as approximate values. It is being In this embodiment, as shown in FIG. 3, a table of temperature parameters associated with human tissues is created using the above-mentioned known temperature parameters such as electric conductivity σ and dielectric constant 8.

同図において、A1,Ax 、・・・は、人体組織に対
応したテーブルのアドレスを示している。
In the figure, A1, Ax, . . . indicate addresses of tables corresponding to human tissues.

コンピュータ12は、加温断面の各点のCT値に基づき
、上述した温度パラメータのテーブルのアドレスを指定
し、そのアドレスに書き込まれている温度パラメータを
、その点の温度パラメータとするのである。
The computer 12 specifies the address of the temperature parameter table described above based on the CT value of each point on the heating cross section, and sets the temperature parameter written at that address as the temperature parameter of that point.

このように、加温断面の各点の温度パラメータを自動的
に決定すると温熱治療の処理効率が向上して好ましいが
、必ずしもそうする必要はない。
Although it is preferable to automatically determine the temperature parameters at each point of the heating cross section in this way because it improves the processing efficiency of thermal treatment, it is not necessary to do so.

例えば、CRT9に映し出されたCT像を見ながキーボ
ード8を操作して、加温断面の各点の温度パラメータを
設定してもよい。また、上述のように温度パラメータが
自動的に設定されたのち、オペレータがキーボード8を
操作して、一部の温度パラメータを修正するようにして
もよい。
For example, the temperature parameters for each point on the heating section may be set by operating the keyboard 8 while looking at the CT image displayed on the CRT 9. Further, after the temperature parameters are automatically set as described above, the operator may operate the keyboard 8 to modify some of the temperature parameters.

また、オペレータがマウス7を操作することによって、
CRT9に映し出された加温断面のCT像上でアプリケ
ータ3の位置および腫瘍の位置をそれぞれ指定する.こ
れらのデータはコンピュータ12に取り込まれ、ベツド
lの駆動機構が制御7Hされることによって、アプリケ
ータ3が患者Sの腫瘍部に対応する位置にセットされる
Also, when the operator operates the mouse 7,
Specify the position of the applicator 3 and the position of the tumor on the CT image of the heated cross section displayed on the CRT9. These data are taken into the computer 12, and the drive mechanism of the bed 1 is controlled 7H, so that the applicator 3 is set at a position corresponding to the tumor part of the patient S.

加温断面上の各点の温度パラメータを設定すると、各点
のSARを算出することによって、加温断面のSAR分
布を作成する(ステップS2)。
After setting the temperature parameters of each point on the heating cross section, the SAR distribution of the heating cross section is created by calculating the SAR of each point (step S2).

SARは次式で表される。SAR is expressed by the following formula.

ここで、Eは電界強度であり、次に示すマクスウェルの
方程式から算出される。
Here, E is the electric field strength, which is calculated from Maxwell's equation shown below.

即ち、前記テーブルから読み出された導電率σ。That is, the conductivity σ read from the table.

誘電率εを上記0.0式に代入することによって電界強
度Eを算出し、この電界強度Eと、前記テーブルから読
み出される組織密度ρとから、その点のSARが算出さ
れる。このようなSAR算出処理を加温断面の各点につ
いて行うことによって、加温断面のSAR分布を算出す
る。
The electric field strength E is calculated by substituting the dielectric constant ε into the above 0.0 formula, and the SAR at that point is calculated from the electric field strength E and the tissue density ρ read from the table. By performing such SAR calculation processing for each point on the heated cross section, the SAR distribution of the heated cross section is calculated.

上述したようにしてSAR分布が算出されると、加温断
面の患部(腫瘍部)を目標温度をもっていくためにアプ
リケータ3に加えるべきパワーを、このSAR分布に基
づき公知の差分法や有限要素法によって加温断面の温度
分布をシミュレートしながら決定する(ステップS3)
、具体的には、SAR分布はアプリケータ3に単位パワ
ーを加えたときのエネルギ分布であるから、アプリケー
タ3に加えるパワーをPとすると、このときの加温断面
のエネルギ分布はPXSARとなる。そこで、シミュレ
ートされた温度分布と目標温度との偏差に応じて、Pを
変化させることによって、シミュレートされた温度分布
が目標温度に収束するような最適なP値を決定するので
ある。
Once the SAR distribution has been calculated as described above, the power to be applied to the applicator 3 in order to bring the affected area (tumor area) in the heated cross section to the target temperature can be calculated using the known difference method or finite element based on this SAR distribution. The temperature distribution of the heating cross section is determined while simulating it by the method (Step S3)
Specifically, since the SAR distribution is the energy distribution when unit power is applied to the applicator 3, if the power applied to the applicator 3 is P, the energy distribution of the heating cross section at this time is PXSAR. . Therefore, by changing P according to the deviation between the simulated temperature distribution and the target temperature, an optimal P value is determined so that the simulated temperature distribution converges to the target temperature.

有限要素法によって加温断面の温度分布を求める手法は
、例えば、 (a)  J、MTCRowAVE P(VERE” 
1987P121〜P126 r Temperature Distributio
n in HighFrequency Heated
 Dielectrics J著者: D、M、Van
 Doma+elen and P、F、5Lefen
s(b)  日本ハイパーサーミア学会誌 第2巻第2
号: P447〜P453 、1986rRF誘電加温
時における有限要素法を用いた人体内部温度分布の計算
1 著者:福原敏行 他 に開示されている。また、差分法によって加温断面の温
度分布を求める手法は、例えば、(C)  Trans
actions of the ASME306/Vo
1.10B、NOVEMBER1986rAdapti
ve TherIIlal Modeling:^Co
nceptfor Measurement or L
ocal Blood Perfu−sion in 
1lcatcd Ti5sues1著者:■、^rki
n  他 (d)  IE!! PROCREDING、Vol、
132.t’t、l(、No、60CTOBER198
5P360〜P368rField and powe
r−density calculationin c
losed +microwave systems 
by three−dimensional fini
te differences J著者: M、De 
Pourcq+C,Eng。
The method of determining the temperature distribution of a heated cross section using the finite element method is, for example, (a) J, MTCRowAVE P(VERE”
1987P121~P126 r Temperature Distribution
n in HighFrequency Heated
Dielectrics JAuthor: D.M.Van
Doma+elen and P, F, 5Lefen
s(b) Japanese Journal of Hyperthermia Society Volume 2, No. 2
Issue: P447-P453, 1986 Calculation of internal temperature distribution of human body using finite element method during rRF dielectric heating 1 Author: Toshiyuki Fukuhara et al. Furthermore, the method of determining the temperature distribution of the heated cross section by the difference method is, for example, (C) Trans
actions of the ASME306/Vo
1.10B, NOVEMBER1986rAdapti
ve TherIIlal Modeling: ^Co
ceptfor Measurement or L
ocal Blood Perfu-sion in
1lcatcd Ti5sues1 Author: ■, ^rki
n others (d) IE! ! PROCREDING, Vol.
132. t't, l(, No, 60CTOBER198
5P360~P368rField and powe
r-density calculation in c
lost +microwave systems
by three-dimensional fini
te differences JAuthor: M, De
Pourcq+C, Eng.

に開示されている。has been disclosed.

上述したような加温断面の温度分布は、例えば、加温を
開始してから一定時間(例えば、1程度度)ごとの状態
がシミュレートされる。オペレータは、CI?T9に映
し出されたシミュレートの結果に基づき、異常スポット
が生じていなかどうかを判断する。シミュレートされた
加温断面の温度分布に異常スポットが生じていない場合
には、アプリケータ3の電源をON状態にする(ステッ
プS4)、上述したような判断は、コンピュータ12に
よって自動的に判断することも可能である。
The temperature distribution of the heating cross section as described above is simulated, for example, at intervals of a certain period of time (for example, about 1 degree) after the start of heating. Is the operator a CI? Based on the simulation results displayed on T9, it is determined whether an abnormal spot has occurred. If no abnormal spot occurs in the temperature distribution of the simulated heating cross section, the power of the applicator 3 is turned on (step S4), and the above-mentioned judgment is automatically made by the computer 12. It is also possible to do so.

異常スポットが生じている場合には、アプリケータ3の
位置などの再調整を行って、再度、温度分布をシミュレ
ートし、異常スポットが生じないようしてから、アプリ
ケータ3の電源を投入する。
If an abnormal spot occurs, readjust the position of the applicator 3, simulate the temperature distribution again, make sure that no abnormal spot occurs, and then turn on the power to the applicator 3. .

アプリケータ3の電源がON状態になると、ステップS
5に進み、電源投入してから、予め定められた時間T(
例えば、1程度度)を経過したかどうかを判断する。こ
のような時間制御は、第1図に示した時間制御装置10
によって行われる。
When the applicator 3 is powered on, step S
Proceed to step 5, turn on the power, and wait for a predetermined time T (
For example, it is determined whether or not the period of time (for example, about 1 degree) has passed. Such time control is performed by the time control device 10 shown in FIG.
carried out by

設定時間Tを経過すると、ステップS6に進む。When the set time T has elapsed, the process advances to step S6.

コンピュータ12は、時間制御装置10からの信号に基
づいて、加温断面の所要位置の温度検出信号を多点温度
センサ5から取り込む。そして、実測された加温断面の
温度と、先にシミュレートされた温度分布との差Δtを
算出し、この温度差Δtが予め定められた温度範囲δに
入っているかどうかを判断する(ステップS7)。
Based on the signal from the time control device 10, the computer 12 takes in temperature detection signals at desired positions on the heating cross section from the multipoint temperature sensor 5. Then, the difference Δt between the actually measured temperature of the heated cross section and the previously simulated temperature distribution is calculated, and it is determined whether this temperature difference Δt is within a predetermined temperature range δ (step S7).

温度差Δtが温度範囲δに入っていない場合は、ステッ
プS8に進んで温度パラメータの補正を行う。一般に各
温度パラメータのうち、加温断面の温度分布に最も影響
を与えるパラメータは、加温断面に冷却降下を与える血
流量である。しかも、血流量は、他の温度パラメータに
比較して個人差が大きく、また加温断面の温度によって
も複雑に変化するので、他の温度パラメータのように一
義的に決定してしまうことには無理があるからである。
If the temperature difference Δt is not within the temperature range δ, the process proceeds to step S8 and the temperature parameter is corrected. Generally, among the various temperature parameters, the parameter that most affects the temperature distribution of the heated cross section is the blood flow rate that provides a cooling drop to the heated cross section. Moreover, blood flow has large individual differences compared to other temperature parameters, and also changes in a complicated manner depending on the temperature of the heating section, so it is difficult to determine it uniquely like other temperature parameters. This is because it is impossible.

換言すれば、ステップS1で設定された血流量の値に誤
差があったために、加温断面の実測結果とシミュレート
との間に誤差が生じることが多い。
In other words, because there is an error in the blood flow rate value set in step S1, an error often occurs between the actual measurement result of the heated cross section and the simulation.

そこで、この実施例では、次のようにして血流量の補正
を行っている。
Therefore, in this embodiment, the blood flow rate is corrected as follows.

まず、アプリケータ3の電源を遮断して、加温断面のC
T像を撮影し、さらに一定時間(例えば、15秒程度)
を経過した後、もう−度加温断面のCT像を撮影する。
First, cut off the power to the applicator 3, and
Take a T image and then continue for a certain period of time (for example, about 15 seconds)
After this period, a CT image of the heated cross section is taken again.

アプリケータ3の電源の遮断とともに加温断面は主とし
て血流の冷却効果によって温度降下し、これに伴って加
温断面のCT値も変化する。したがって、前記撮影した
二つのCT像から、加温断面のCT値の変化量を知るこ
とができる。CT値の温度係数は知られているので、前
記CT値の変化量とCT値の温度係数とから、加温断面
の各点の温度降下を算出する。
When the power to the applicator 3 is turned off, the temperature of the heated cross section drops mainly due to the cooling effect of blood flow, and the CT value of the heated cross section changes accordingly. Therefore, it is possible to know the amount of change in the CT value of the heated cross section from the two taken CT images. Since the temperature coefficient of the CT value is known, the temperature drop at each point on the heating cross section is calculated from the amount of change in the CT value and the temperature coefficient of the CT value.

加温断面の各点の温度降下が算出されると、いわゆる生
体熱伝導方程式から得られる次式■によって、加温断面
の各点の血流量Fを算出する。
Once the temperature drop at each point on the heating cross section is calculated, the blood flow F at each point on the heating cross section is calculated using the following equation (2) obtained from the so-called biothermal conduction equation.

ここで、Kは次式■で与えられる定数である。Here, K is a constant given by the following equation (2).

K“ρIC4/ρC・・・・・・■ ρ、:血液の密度 c、:血液の比熱 ρ :組織の密度 C:組繊の比熱 δ、は、二つのCT像を撮影する時間間隔、θ、−θは
1.上述した二つのCT像から求められる加温断面の降
下温度、 θ、は、次式〇で与えられる、−枚目のCT像を撮影し
たときの加?K ’tL度である。
K"ρIC4/ρC...■ ρ, : Blood density c, : Specific heat of blood ρ : Tissue density C: Specific heat of tissue fibers δ, is the time interval for taking two CT images, θ , -θ is 1. The temperature drop of the heated section obtained from the two CT images mentioned above, θ is the temperature increase when the -th CT image is taken, given by the following formula 〇?K'tL degrees It is.

θ5−Ts  To      ・・・・・・■上式■
で、T、はアプリケータ3の電源を遮断する直前の加温
断面の温度で、この温度は多点温度センサ5の検出信号
と一枚目のCT像の各点のCT値とから算出される。T
oは加温断面の加温以前の温度(例えば、37.0°C
)である。
θ5−Ts To ・・・・・・■Above formula■
Here, T is the temperature of the heated cross section immediately before the power to the applicator 3 is cut off, and this temperature is calculated from the detection signal of the multipoint temperature sensor 5 and the CT value of each point in the first CT image. Ru. T
o is the temperature of the heated section before heating (for example, 37.0°C
).

加温断面の各点の血流量が算出されると、前に温度パラ
メータとして設定された血流量を補正し、ステップS3
に戻る。ステップS3では、補正さた血流量を使って、
再び、温度分布をシミュレートし、腫瘍部を目標温度に
するには、アプリケータ3にどれほどのパワーを供給し
たらよいかを決定する。以下、ステップS4からステッ
プ8までの処理、即ち、加温→温度誤差の判断−シ温度
パラメータの補正→温度分布の再計算を、温熱治療の終
了が判断されるまで(ステップS9)、繰り返し実行す
ることよって、患部(1!1m部)温度を目標温度に精
度よく集束させる。
When the blood flow rate at each point on the heating cross section is calculated, the blood flow rate previously set as a temperature parameter is corrected, and step S3
Return to In step S3, using the corrected blood flow,
The temperature distribution is simulated again to determine how much power should be supplied to the applicator 3 in order to bring the tumor region to the target temperature. Hereinafter, the processes from step S4 to step 8, that is, heating → determination of temperature error, correction of temperature parameters → recalculation of temperature distribution, are repeatedly executed until it is determined that the end of the thermal treatment is completed (step S9). By doing so, the temperature of the affected area (1!1 m area) is accurately focused to the target temperature.

そして、上述した各処理によって得られた温度パラメー
タやアプリケータ3のパワーなどの条件をデータベース
11に格納しておくことより、同じ患者を次に温熱治療
する場合などには、前記データベース11に格納された
データを用いることによ・って、温熱治療を一層迅速か
つ精度よく行うことができる。
By storing conditions such as the temperature parameters and the power of the applicator 3 obtained through each of the above-mentioned processes in the database 11, when performing thermal treatment on the same patient next time, etc., the conditions are stored in the database 11. By using the data obtained, thermotherapy can be performed more quickly and accurately.

なお、上記ステップS8では、温度パラメータとしての
血流量を補正したが、実測温度とシミュレートされた温
度との差が著しく大きい場合は、前に設定された導電率
σや誘電率さなどの値が極めて不適当であることも考え
られる。このような場合には、ステップS8で検出され
た加温断面の温度降下に基づいて、加温断面の誘電特性
をも逆算し、これによって前記導電率σや誘電率さなど
の温度パラメータを補正してSAR分布を修正し、この
修正されたSAR分布に基づいて温度分布を再計算する
ようにしてもよい。
Although the blood flow rate as a temperature parameter is corrected in step S8 above, if the difference between the measured temperature and the simulated temperature is extremely large, the previously set values such as conductivity σ and dielectric constant It is also possible that this is extremely inappropriate. In such a case, the dielectric properties of the heated cross section are also calculated backward based on the temperature drop of the heated cross section detected in step S8, and the temperature parameters such as the conductivity σ and the dielectric constant are corrected accordingly. The SAR distribution may be corrected, and the temperature distribution may be recalculated based on the corrected SAR distribution.

また、実施例では加温断面の温度パラメータの設定や血
流量の測定にX線断層撮影装置を使用したが、これは例
えば、核磁気共鳴断層撮影装置(MRI)などの高分解
能断層撮影装置やマイクロ波断層撮影装置のような無侵
襲温度計測装置を使用することによっても同様の効果を
得ることができる。
In addition, in the examples, an X-ray tomography device was used to set the temperature parameters of the heated cross section and measure the blood flow, but this can be applied to, for example, a high-resolution tomography device such as a nuclear magnetic resonance tomography device (MRI). A similar effect can be obtained by using a non-invasive temperature measurement device such as a microwave tomography device.

G2発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係るハイパ
ーサーミア治療装置によれば、加温断面の温度分布をシ
ミュレートするのに必要な温度パラメータを、加温途中
で逐次補正しているので、精度の高い温度分布のシミュ
レート結果が得られる。したがって、上記シミュレート
された温度分布に基づいて適正なエネルギを加温断面に
照射できるから、患部を目標温度にまでに正確に加温す
ることができ温熱治療の効果を上げることができる。
Effects of the G2 Invention As is clear from the above explanation, the hyperthermia treatment device according to the invention corrects the temperature parameters necessary for simulating the temperature distribution of the heating cross section sequentially during heating. Therefore, highly accurate temperature distribution simulation results can be obtained. Therefore, since appropriate energy can be irradiated to the heated cross section based on the simulated temperature distribution, the affected area can be accurately heated to the target temperature, and the effectiveness of thermotherapy can be increased.

また、この発明によれば、加/!!断面において異常ス
ポットが生じることも少なくなるから、患者に与える苦
痛も軽減される。
Further, according to this invention, addition/! ! Since abnormal spots are less likely to occur in the cross section, pain to the patient is also reduced.

さらに、この発明によれば、最適な加温条件を迅速に求
められるので、温熱治療の処理効率を向上させることも
できる。
Further, according to the present invention, optimal heating conditions can be quickly determined, so that the processing efficiency of thermotherapy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第3図は、この発明の一実施例に係るハイ
パーサーミア治療装置の説明図であり、第1図は概略ブ
ロック図、第2図は動作フローチャート、第3図は温度
パラメータのテーブルである。 1・・・ベツド     2・・・天板3・・・アプリ
ケータ  4・・・ポーラス5・・・多点温度センサ 
6・・・X線断層撮影装置7・・・マウス     8
・・・キーボード9・・・CRT      10・・
・時間制御装置11・・・データベース  12・・・
コンピュータ特許出願人 株式会社 島津製作所 第 1 図 第3図
1 to 3 are explanatory diagrams of a hyperthermia treatment device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a schematic block diagram, FIG. 2 is an operation flowchart, and FIG. 3 is a table of temperature parameters. be. 1...Bed 2...Top plate 3...Applicator 4...Porous 5...Multi-point temperature sensor
6... X-ray tomography device 7... Mouse 8
...Keyboard 9...CRT 10...
・Time control device 11...database 12...
Computer patent applicant: Shimadzu Corporation Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)加温断面に分布する温度パラメータを更新可能な
状態で記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された
加温断面の温度パラメータに基づいて、所定時間ごとに
加温断面の温度分布をシミュレートする手段と、シミュ
レートされた温度分布に応じたエネルギを加温断面に照
射するための加温手段と、加温断面の所要個所の温度を
測定する温度測定手段と、前記シミュレートされた温度
分布と前記測定温度とを所定時間ごとに比較する温度監
視手段と、シミュレートされた温度分布と測定温度との
間に予め定められた値以上の差があるときに、加温断面
の温度パラメータを計測して、前記記憶されている温度
パラメータを補正する手段とを備えたことを特徴とする
ハイパーサーミア治療装置。
(1) Storage means for storing temperature parameters distributed in the heating cross section in an updatable state, and temperature distribution of the heating cross section at predetermined time intervals based on the temperature parameters of the heating cross section stored in the storage means. heating means for irradiating the heated cross section with energy according to the simulated temperature distribution; temperature measuring means for measuring the temperature at a desired location on the heated cross section; temperature monitoring means for comparing the simulated temperature distribution and the measured temperature at predetermined time intervals; A hyperthermia treatment device characterized by comprising: means for measuring a temperature parameter of and correcting the stored temperature parameter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224492A (en) * 1990-06-13 1993-07-06 Omron Corporation Thermotherapy apparatus
JP2009538178A (en) * 2006-05-23 2009-11-05 エレクトロマグネティック コンサルティング スウェーデン アクチボラゲット Method and apparatus for thermotherapy

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