JPH0449977A - 温熱治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、温熱治療時の生体内の温度分布を推定し、
治療計画を容易に立てられるようにするための、治療計
画支援機能を有する温熱治療装置に関する。

（ロ）従来の技術 温熱治療、例えば高周波温熱治療では、生体を一対のア
プリケータで挟み、これらアプリケータ内の電極に高周
波を印加して、生体を誘電加温する。また、アプリケー
タは生体に密着する液バックを備えており、この液バッ
グ内に恒温液を循環させて生体を加温又は冷却し、腫瘍
のところの温度が高くなるように設定し、この腫瘍を壊
死にいたらしめる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記温熱治療にあたっては、実際に加温を行って、生体
に刺入された温度センサで検出される温度が、大体所定
の値（４２，５〜４３．０″Ｃ）になるよう高周波印加
電力を制御する。これは、ある意味でカットアンドトラ
イ的な要素が非常に多い治療法であり、放射線治療のよ
うに綿密な治療計画がたてられてはいなかった。

ところが、高周波誘電加温では電極の径は数１から数＋
１にも及び、高周波は面から照射されるものであるから
、温度分布も本来は領域として捉える必要がある。これ
に対し、温度センサでは、センサの先端という点の温度
を捉えるのみであり、生体に刺入できる温度センサの数
も限られるから、温度分布を領域として捉えることはで
きない。

従って、思わぬ部分で予期せぬ高温域（ホットスポット
）が出現したり、患者が火傷を負ったりするという事例
の生ずることも少なくなく、安全かつ効果的に治療を行
うためには操作者に高度の熟練が要求される問題点があ
った。

この発明は、上記に鑑みなされたものであり、綿密な治
療計画を立てることを容易にし、安全かつ効果的な治療
を行うことを可能とする温熱治療用治療針側支援機能を
有する温熱治療装置の提供を目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用上記課題を解
決するため、この発明の温熱治療装置は、生体に高周波
を印加するための電極を備えたアプリケータと、この電
極に印加する高周波を発生する高周波発生手段とを備え
てなるものにおいて、生体ＯＣＴ画像を取り込むＣＴ画
像取り込み手段と、生体の各組織・臓器のパラメータを
記憶する生体パラメータ記憶手段と、前記取り込まれた
ＣＴ画像と生体パラメータに基づいて、治療に最適な電
極の大きさ、位置、高周波出力、印加時間の内少なくと
も１つの条件を報知する治療条件報知手段と、その治療
条件における生体のＣＴ断面での温度分布を推定する温
度分布推定手段と、この推定された温度分布を表示・記
録する表示・記録手段とを備えてなるものである。

この発明の温熱治療装置では、設定した加温条件におけ
る、ＣＴ断面での温度分布を領域として予測することが
できる。したがって、実際に治療を行う前に、種々の加
温条件を設定して、最も望ましい温度分布が得られるよ
う治療計画を立てることが可能となる。そして、この治
療計画に基づいて安全かつ効果的な治療を行うことがで
き、また、操作者にも高度の熟練が要求されなくなる。

（ホ）実施例 この発明の一実施例を図面に基づいて以下に説明する。

第２図は、実施例温熱治療装置の構成を示すブロック図
である。なお、アプリケータ、このアプリケータの電極
に高周波を印加する高周波発生装置、及びアプリケータ
の液バッグに恒温液を循環させる恒温液循環装置は、い
ずれも周知のものであるので、この第２図では省略して
いる。

ＭＰＵ２は、ＣＴ画像を取り込む機能、加温条件を自動
的に設定する機能、ＣＴ断面での温度分布を推定（シミ
ュレーション）する機能等を有している。

３は、イメージスキャナであり、フィルムに落とされた
ＣＴ画像をＭＰＵ２に取り込むためのものである。この
イメージスキャナ３に代えて、ビデオカメラによりＣＴ
画像を取り込む構成としてもよい。これは、ＣＴｊｉｉ
ｊ像がフィルムとしか残ってない場合に有効である。

４は、ＣＴゼインフェースであり、ＣＴＩＩがデータを
直接オンラインで伝送できる場合に使用するものである
。ＣＴＩＩからのデータは、こＯＣＴインタフェース４
を介してＭＰＵ２に取り込まれる。

５は、フロッピディスクドライバ（ＦＤＤ）である。こ
のＦＤＤ５は、フロンピディスクに格納されているデー
タベースにアクセスし読み出す、あるいは温度分布の推
定の結果を落とし込むために使用される。また、ＣＴ画
像データがフロンピディスクに落とし込まれている場合
に、このデータをＭＰＵ２に取り込むためにも使用され
る。なお、データベースを格納するには、ハードディス
クや光ディスク等の記憶手段も適用できる。

ＣＲＴ６は、取り込んだ０７画像、温度分布推定結果、
加温条件、その他データや装置の状態を表示するための
ものである。なお、ＣＲＴに代えて、液晶表示器等を適
用することもできる。また、プリンタ７は、これら温度
分布推定結果等をプリントアウトする。

キーボード８は、各種コマンドや修正する加温条件等を
入力するためのものである。また、ＭＰＵ２には、マウ
スインタフェース９を介してマウス１０も接続される。

このマウス１０は組織・臓器の輪郭を修正したり、アプ
リケータの形状等を書き込むために使用される。なお、
マウスに代えて、タブレットを適用することもできる。

次に、実施例温熱治療装置の動作を第１図を主に参照し
ながら説明する。

まず、０７画像がＭＰＵ２に取り込まれる〔スチップ（
以下ＳＴという）１〕。こＯＣＴ画像の取り込みは、前
述したように、イメージスキャナ３、オンライン又はフ
ロッピディスクのいずれかの手段を用いる。

次に、操作者がマウス１０を用いて、各組織・臓器の輪
郭を抽出して０７画像に書き込む（ＳＴ２）。この抽出
は、０７画像の濃度差、又はＣＴ値（例えばＸ線ＣＴの
場合は、ＸｖＡの透過係数）の違いにより、ある程度自
動的に行うこともできるが、組織・臓器が明確に区別さ
れないこともあるため、この場合には操作者がマウス１
０を用いて輪郭を修正する。これらの方法は、状況に応
じて最も適切なものを、操作者が選択する。

ＳＴ３では、操作者がマウス１０を用いて、上記０７画
像にＩＩＩ瘍Ｔを描き加える。腫瘍は、濃度差やＣＴ値
等で抽出できないからである。第６図は、取り込んだ０
７画像において組織・臓器の輪郭を抽出し、腫瘍Ｔを描
き加えたところの一例を示している。なお、Ｍは筋肉、
Ｆは脂肪、Ｂは骨、ｍは骨髄をそれぞれ示している。

ＳＴ４では、操作者が室温、人体の初期温度をキーボー
ド８やマウス１０で設定する。もっともこれらの値は、
ある決まった範囲にあることが多いので、装置が備える
デフォルト値を使用してもよい。

ＳＴ５で、最適加温条件が自動選択される。この加温条
件には、例えば次の５種類のものが提示される。

ｉ）アプリケータサイズ・位置 １１）冷却水温 ｉｊ）印加電力 ｉｖ）加温時間 ■）予冷却時間 提示する加温条件は、以下のように自動選択される。前
記データベースには、第４図に示すように腫瘍の中心位
置及びその大きさのデータが含まれており、ＳＴ３で入
力された腫瘍の位置及び大きさに合致する又は最も近い
ものを選び出す。選び出されたデータには、第５図に示
すように、さらにアプリケータ位置のデータ、アプリケ
ータサイズ、冷却水温等のデータが連なっている。これ
らは、予め温度分布計算を行ったものをデータベース化
したものである。操作者は、ＣＲＴ６に表示される画像
に、マウス１０を用いてアプリケータを描き込む。これ
は、イメージスキャナにより取り込んだ０７画像のデー
タが、第４図に示すデータベースに格納されているデー
タとは一般には異なるためである。この後、画像データ
を第７図に示すように矩形（又は三角形）の微小領域に
分割し、臓器、腫瘍、アプリケータの形状を各微小領域
で自動的に近似する。第７図において、ｅは電極、Ｗは
、ポーラス（恒温水）を示している。

ＳＴ６では、ＭＰＵ２は、電界解析を行う。この電界解
析は、各微小領域毎に電位φを求めるもので、φに関す
るラプラス方程式（１）を解く。

ε８θ２φ／θＸ２＋ε、θ２φ／θｙ２＝０　　・・
・（１）ここでε（Ｆ／ｍ）は、組織・臓器の比誘電率
ε。

より求まる。このε、は第３図に示すように、データベ
ースに各組織・臓器毎の値が含まれておリ、該当する組
織・臓器の値を選び出して用いる。

Ｓｒ７では、エネルギ解析、すなわち各微小領域で発生
する熱エネルギｗｈを算出する。電位φを微分すること
で電界強度Ｅが求まり、この已に以下の（２）式を適用
してｗｈを算出する。

Ｗｈ＝１／２σＩＥ１２　　・・・（２）この（２）式
で、σ（Ｓ／ｍ）電気伝導率であり、第３図のデータベ
ースより、各微小領域の組織・臓器に該当するものを選
び出して用いる。

Ｓｒ１では、温度分布解析、すなわち各微小領域の温度
Ｔ、を求める。ここでは（３）式の生体熱輸送方程式を
解く。

・・・（３） ここで、ρ、Ｃ，に、Ｆは、各組織・臓器の体積密度（
ｋｇ／ボ）、比熱（Ｊ／ｋｇ″Ｃ）、熱伝導率（Ｗ／ｍ
″Ｃ）、血流量（ボ／ｋｇ・Ｓ）であり、第３図のデー
タベースより該当するものを選び出す。

また、ρゎ、Ｃｂ　、Ｔｍは、それぞれ血液の体積密度
、比熱、温度である。（３）式の左辺第１項は生体内の
蓄熱、左辺第２項は熱伝導、右辺第２項は血流等による
冷却を示している。

上記ＳＴ６〜８の処理では、この実施例では、有限要素
法を適用して解析を行っている。もちろん、解析方法は
、有限要素法以外にも、境界要素法（有限要素法と比較
すると若干精度は低下する）、差分法等が適用でき、適
宜変更可能である。

Ｓｒ１では、Ｓｒ１で得られた各微小領域ごとの温度Ｔ
、を用いて温度分布を作成し、これをＣＲＴ６にグラフ
ィック表示し、又はプリンタ７よりプリントアウトする
。第８図は、こうして推定された温度分布の一例を示し
ている。

操作者は、表示またはプリントアウトを見て、希望する
温度分布を得られているか否かを判断する。この判定が
ＹＥＳの場合には、処理を終了する。この時の加温条件
が最適条件であり、実際治療に使われる。

一方、５ＴＩＯの判断がＮｏの場合には、５Ｔ１１に分
岐し、操作者が加温条件を修正する。そして、再びＳＴ
６〜９の処理が行われ、修正された加温条件での温度分
布が作成され、表示、プリントアウトされる（ＳＴＩＯ
）。希望する温度分布が得られるまで、ＳＴ６〜１１が
繰り返される。

なお、この発明は、高周波温熱治療装置だけではなく、
超音波温熱治療装置等にも通用可能である。

（へ）発明の詳細 な説明したように、この発明の温熱治療装置では、生体
ＯＣＴ画像を取り込むＣＴ画像取り込み手段と、生体の
各ｍ織・臓器のパラメータを記憶する生体パラメータ記
憶手段と、前記取り込まれたＣＴｉＤｉ像と生体パラメ
ータに基づいて、治療に最適な電極の大きさ、位置、高
周波出力、印加時間の内生なくとも１つの条件を報知す
る治療条件報知手段と、その治療条件における生体ＣＴ
断面での温度分布を推定する温度分布推定手段と、この
推定された温度分布を表示・記録する表示・記録手段と
を備えてなるものであるから、綿密な治療計画をたて、
安全かつ効果的な治療が行える利点を有している。また
、高度の熟練がなくとも、最適な加温条件を設定できる
利点も有している。

さらには、モデル計算として利用することにより、実験
の代用ともできる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る温熱治療装置の治
療計画支援機能を説明するフロー図、第２図は、同温熱
治療装置の治療計画支援部の構成を説明するブロック図
、第３図、第４図及び第５図は、それぞれ同温熱治療装
置のデータベースの構成を説明する図、第６図は、同温
熱治療装置において、組織・臓器の輪郭及び腫瘍の位置
・大きさを描き込まれたＣＴ画像の一例を示す図、第７
図は、同温熱治療装置において、ＣＴ画像を微小領域に
分割した状態の一例を示す図、第８図は、同温熱治療装
置で推定された温度分布の一例を示す図である。 ２：ＭＰＵ、　　　　３：イメージスキャナ、５：ＦＤ
Ｄ、　　　　　６：ＣＲＴ。 ７：プリンタ、　　　８：キーボード、：マウス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体に高周波を印加するための電極を備えたアプ
   リケータと、この電極に印加する高周波を発生する高周
   波発生手段とを備えてなる温熱治療装置において、 生体のＣＴ画像を取り込むＣＴ画像取り込み手段と、生
   体の各組織・臓器のパラメータを記憶する生体パラメー
   タ記憶手段と、前記取り込まれたＣＴ画像と生体パラメ
   ータに基づいて、治療に最適な電極の大きさ、位置、高
   周波出力、印加時間の内少なくとも１つの条件を報知す
   る治療条件報知手段と、その治療条件における生体のＣ
   Ｔ断面での温度分布を推定する温度分布推定手段と、こ
   の推定された温度分布を表示・記録する表示・記録手段
   とを備えてなることを特徴とする温熱治療装置。
2. （２）前記アプリケータには体表面冷却用の液バッグが
   備えられると共に、この液バックに恒温液を循環させる
   恒温液循環手段を備えてなる、請求項１記載の温熱治療
   装置。
3. （３）前記治療条件報知手段は、最適治療条件として、
   前記液バックの恒温液温度、予冷却時間、循環量の内少
   なくとも一つをも報知する、請求項２記載の温熱治療装
   置。