(57)【要約】【課題】医師が連続的に超音波信号のパラメータを調節でき、思い通りに処置を行う。【解決手段】患者の体内に磁場を発生させる磁場発生部２と、該磁場発生部２により発生された磁場に応じて患者の体組織において発生するＭＲ信号を検出するＭＲ信号検出部３と、該ＭＲ信号検出部３による検出範囲内の体組織に対して照射する超音波を発生する超音波発生部４とを備え、磁場発生部２とＭＲ信号検出部３とが別体である医療システム１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体外に配置され体内に磁場を発生させる磁場発生部と、
該磁場発生部により発生された磁場に応じて患者の体組織において発生するＭＲ信号を検出するＭＲ信号検出部と、
該ＭＲ信号検出部による検出範囲内の体組織に対して照射する超音波を発生する超音波発生部とを備え、
前記磁場発生部と前記ＭＲ信号検出部とが別体で前記ＭＲ信号検出部が患者の体内の患部近傍に配置される医療システム。
【請求項２】
前記ＭＲ信号検出部が、前記超音波発生部により発生される超音波の照射範囲外に配置されている請求項１に記載の医療システム。
【請求項３】
前記磁場発生部が、患者の体外に配置される体外装置に設けられ、
前記ＭＲ信号検出部および前記超音波発生部が、患者の体内に挿入される体内装置に設けられている請求項１または請求項２に記載の医療システム。
【請求項４】
前記ＭＲ信号検出部が、前記超音波発生部による超音波の照射範囲を含む検出範囲を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の医療システム。
【請求項５】
前記ＭＲ信号検出部が、前記超音波発生部による超音波の照射方向を前方として背面側に配置され前記超音波発生部による超音波の照射範囲を含む検出範囲を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の医療システム。
【請求項６】
前記ＭＲ信号検出部により検出されたＭＲ信号の強度に基づいて前記超音波発生部により発生される超音波の強度を調節する超音波制御部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の医療システム。
【請求項７】
前記超音波発生部から発せられ患者の体組織において反射して戻る超音波を検出して超音波画像を生成する超音波検出部と、
該超音波検出部により生成された超音波画像と、前記ＭＲ信号検出部により検出されて生成されたＭＲ画像とを合成して合成画像を生成する画像処理部とを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の医療システム。
【請求項８】
前記超音波検出部により検出された超音波の強度に基づいて前記超音波発生部により発生される超音波の強度を調節する超音波制御部を備える請求項７に記載の医療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴画像法を用いて対象組織を画像化するＭＲＩシステムが知られている。このＭＲＩシステムは、比較的均一な磁場を患者に供給する静磁場マグネットと、静磁場を変化させる磁場勾配を生成する勾配磁場増幅器と、患者の組織にＲＦ信号を送信するＲＦトランスミッタと、患者からのＭＲ応答信号を検出するＲＦレシーバとを含んでいる。  ＭＲＩシステムは、通常、患者を取り囲む大きなドーナツ状の構造部分が、ＲＦトランスミッタとＲＦレシーバとを併用している。
【０００３】
また、従来、患者の体内の腫瘍領域に集束超音波を照射して、熱により腫瘍を壊死させる超音波医療システム（以下、ＨＩＦＵシステムという。）が知られている。そして、このＨＩＦＵシステムとＭＲＩシステムとを組み合わせた医療システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この医療システムは、ＭＲＩシステムのＲＦトランスミッタが送信するＲＦ信号とＨＩＦＵシステムが発生する超音波の駆動信号のパラメータ設定変更とを同時に出力し、超音波の駆動信号が一定値に保持されている期間にＲＦレシーバによりＭＲ応答信号を検出することにより、ＭＲ応答信号に超音波信号が混入することを防止することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９２４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の医療システムでは、ＭＲ応答信号と超音波信号との干渉を防ぐために、ＭＲ応答信号検出時には超音波信号を変更していない。一般にＭＲ画像はリアルタイム性に劣るので、ＲＦ信号との同期間隔に依存して、超音波信号のパラメータを調節できる期間が切れ切れになり、治療効率が低いという課題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、治療用超音波の照射時間を相対的に長くして、超音波処置効率の向上を図ることができる医療システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、患者の体外に配置され、体内に磁場を発生させる磁場発生部と、該磁場発生部により発生された磁場に応じて患者の体組織において発生するＭＲ信号を検出するＭＲ信号検出部と、該ＭＲ信号検出部による検出範囲内の体組織に対して照射する超音波を発生する超音波発生部とを備え、前記磁場発生部と前記ＭＲ信号検出部とが別体で前記ＭＲ信号検出部が患者の体内の患部近傍に配置される医療システムを提供する。
【０００９】
本態様によれば、患部近傍に配置されたＭＲ信号検出部により、Ｓ／Ｎ比の高いＭＲ信号をＭＲ信号検出部において検出することができる。その結果、ＭＲ信号の検出時間を短縮して、治療用の超音波の照射条件を変更可能なタイミングを増やすことができる。これにより、医師が連続的に超音波信号のパラメータを調節でき、処置の効率を向上することができる。また、病変部に近接した位置において、ＭＲ信号を検出して超音波を発生することができ、小さな病変等の発見を容易にし、かつ、超音波を効率的に患者の体組織に照射することができる。
【００１０】
上記態様においては、前記ＭＲ信号検出部が、前記超音波発生部により発生される超音波の照射範囲外に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、ＭＲ信号検出部が、超音波発生部により発生される超音波を直接検出することが防止され、鮮明なＭＲ画像を取得することができるとともに、ＭＲ信号検出部が超音波を阻害せず、超音波を効率的に患者の体組織に照射することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記磁場発生部および前記超音波発生部が、患者の体外に配置される体外装置に設けられ、前記ＭＲ信号検出部が、患者の体内に挿入される体内装置に設けられていてもよい。
このようにすることで、病変部に近接した位置においてＭＲ信号を検出し、小さな病変等の発見を容易にすることができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記ＭＲ信号検出部が、前記超音波発生部による超音波の照射範囲を含む検出範囲を備えていてもよい。
このようにすることで、超音波の照射範囲のＭＲ画像を取得でき、超音波による処置を容易にすることができる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記ＭＲ信号検出部が、前記超音波発生部による超音波の照射方向を前方として背面側に配置され前記超音波発生部による超音波の照射範囲を含む検出範囲を備えていてもよい。
このようにすることで、超音波の照射範囲のＭＲ画像を取得でき、超音波による処置を容易にすることができるとともに、ＭＲ信号検出部が超音波発生部から発せられた超音波を直接的に検出することを防止して、鮮明なＭＲ画像を取得することができる。
【００１４】
また、上記態様においては、前記ＭＲ信号検出部により検出されたＭＲ信号の強度に基づいて前記超音波発生部により発生される超音波の強度を調節する超音波制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、ＭＲ信号の強度により、体組織に発生している温度上昇を検出することができ、これに基づいて超音波の強度を調節することで、効率的な処置を行うことができるとともに、過度の焼灼を防止することができる。
【００１５】
また、上記態様においては、前記超音波発生部から発せられ患者の体組織において反射して戻る超音波を検出して超音波画像を生成する超音波検出部と、該超音波検出部により生成された超音波画像と、前記ＭＲ信号検出部により検出されて生成されたＭＲ画像とを合成して合成画像を生成する画像処理部とを備えていてもよい。
このようにすることで、超音波による処置の状況を可視化でき、超音波処置の完了を迅速に判定でき、処置の効率を向上することができる。
【００１６】
また、上記態様においては、前記超音波検出部により検出された超音波の強度に基づいて前記超音波発生部により発生される超音波の強度を調節する超音波制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、検出された超音波により取得できる情報、例えば、キャビテーションの強度等に基づいて、超音波の強度を調節でき、効率的な処置を行うことができるとともに、過度の焼灼を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、医師が連続的に超音波信号のパラメータを調節でき、思い通りに処置を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る医療システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の医療システムにおける各部の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る医療システムを示す全体構成図である。
【図４】図３の医療システムの超音波内視鏡の挿入部先端を臓器に接触させた状態を示す縦断面図である。
【図５】図３の医療システムの変形例を示す全体構成図である。
【図６】図３の医療システムの他の変形例における超音波内視鏡の挿入部先端を臓器に接触させた状態を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る医療システムを示すブロック図である。
【図８】図７の医療システムにおける各部の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】図７の医療システムの変形例を示すブロック図である。
【図１０】図７の医療システムの他の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係る医療システムについて図面を参照して以下に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る医療システム１は、図１に示されるように、患者の体外に設置されて体内に磁場を発生させる磁場発生部２と、該磁場発生部２により発生された磁場に応じて患者の体組織において発生するＭＲ信号を検出するＭＲ信号検出部３と、該ＭＲ信号検出部３による検出範囲内の体組織に対して照射する超音波を発生する超音波発生部４とを備えている。ここで、ＭＲ信号検出部３は患者の体内に挿入される。
本実施形態においては、磁場発生部２とＭＲ信号検出部３とが別体である。
【００２０】
また、本実施形態に係る医療システム１は、磁場発生部２および超音波発生部４に対して条件設定を行う入力部５と、ＭＲ信号検出部３により検出されたＭＲ信号からＭＲ画像を生成する画像処理部６と、該画像処理部６により生成されたＭＲ画像を表示するモニタ７とを備えている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る医療システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る医療システム１を用いて、超音波処置を行うには、入力部５から入力された条件、例えば、照射範囲、磁場の強度等の情報により磁場発生部２から患者の体内に磁場を発生させる。これにより、患者の体内においてはＭＲ信号が発生するので、ＭＲ信号検出部３によりこれを検出する。検出されたＭＲ信号は画像処理部６に送られて画像化され、生成されたＭＲ画像がモニタ７に表示される。
【００２２】
一方、入力部５から超音波発生部４に対して条件、例えば、超音波の照射範囲や強度を入力することにより、超音波発生部４から患者に超音波が照射され、病変部の超音波処置を行うことができる。
この場合において、医師は、モニタ７に表示されたＭＲ画像を確認しながら、超音波の条件設定を行うことができる。そして、磁場発生部２とＭＲ信号検出部３とを別体にしたことで、磁場の発生期間とＭＲ信号の検出期間とを個別に設定できる。
【００２３】
本実施形態においては、磁場発生部２とＭＲ信号検出部３が別体であり、しかも、磁場発生部２が体外に、ＭＲ信号検出部が体内に配置されるので、ＭＲ信号の減衰を片道分のみ考慮すればよい。そのため、同じ振幅の磁場の形成で、高いＳ／Ｎ比のＭＲ信号を検出することができ、短い緩和時間でも画像を取得することができる。
【００２４】
すなわち、本実施形態に係る医療システム１によれば、図２に示されるように、ＭＲ信号の検出時間を短くすることができるとともに、超音波の照射条件を変更できるタイミングを相対的に長くとることができる。その結果、高いＳ／Ｎ比を維持しつつ、超音波治療を効率化することができるという利点がある。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る医療システム１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る医療システム１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本実施形態に係る医療システム１０は、図３に示されるように、磁場発生部２が、内部の貫通孔に患者を通過させるように患者の体外に配置される円筒状のコイル１１と、該コイル１１から発生する磁場を制御する磁場制御部１２とを備えている。また、本実施形態に係る医療システム１０は、超音波発生部４が、患者の体内に挿入される超音波内視鏡の挿入部１３先端に設けられた超音波素子１４と、該超音波素子１４を制御する超音波制御部１５とを備えている。
【００２７】
さらに、本実施形態に係る医療システムは、ＭＲ信号検出部３が、超音波内視鏡の挿入部１３先端に配置された検出コイル１６と、該検出コイル１６により検出されたＭＲ信号を処理するＭＲ信号処理部１７とを備えている。検出コイル１６は、弾性を有するシート１８に貼り付けられており、シート１８は、図示しないシース内に配置されることにより超音波内視鏡の挿入部１３を包むように円筒状に湾曲させられた状態で患者の体内に挿入され、体内においてシースから取り出されることにより、図３に示されるような平板状に展開させられるようになっている。
図３においては、説明の明確化のために、コイル１１と検出コイル１６の縮尺を異ならせて示している。
【００２８】
さらに具体的には、図４に示されるように、超音波内視鏡の挿入部１３先端には、一方向に集束超音波Ｕを発生する凹面状の超音波素子１４が備えられ、該超音波素子１４の超音波発生方向を前方として背面側に、検出コイル１６が備えられている。検出コイル１６は円形に構成され、その中心軸上に超音波素子１４の焦点位置が配置されている。このようにすることで、検出コイル１６によるＭＲ信号の検出範囲内に超音波素子１４による超音波の焦点位置を配置することができる。超音波素子１４と該超音波素子１４からの超音波を集束させる臓器（体組織）Ａとの間には、超音波伝播材料からなるアプリケータ１９が配置されている。
【００２９】
このように構成された本実施形態に係る医療システム１０の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る医療システム１０を用いて、患者の体内の病変部に対し処置を行うには、患者をコイル１１の内部に挿入状態に配置し、検出コイル１６を搭載した超音波内視鏡の挿入部１３を患者の体内に挿入する。
【００３０】
この状態で、入力部５により設定された条件でコイル１１を駆動すると患者の体内の所定範囲において磁場が発生し、磁場内に配置される体組織からＭＲ信号が発生する。発生したＭＲ信号は、超音波内視鏡の挿入部１３先端に配置された検出コイル１６により検出され、ＭＲ信号処理部１７および画像処理部６を経て、生成されたＭＲ画像がモニタ７に表示される。これにより、医師は、病変の有無および位置を確認することができる。
【００３１】
そして、この状態で、病変部がＭＲ画像の中心となるように配置して、超音波制御部１５を作動させ、超音波内視鏡の挿入部１３先端に設けた超音波素子１４から集束超音波を発生する。これにより、超音波を病変部に集束させることができる。超音波制御部１５は入力部５により設定された照射条件に基づいて超音波を照射する。これにより、病変部に一致させた焦点位置における超音波の集束による発熱により病変部を焼灼する処置を行うことができる。
【００３２】
この場合において、超音波の照射により病変部を発熱させると、その部分における核磁気共鳴が変化するので、ＭＲ画像中において超音波照射領域の温度変化を確認することができる。
このように、本実施形態に係る医療システム１０によれば、磁場発生用のコイル１１を体外に配置し、ＭＲ信号検出用の検出コイル１６を体内に配置するので、第１の実施形態と同様に、磁場を常時発生させて、超音波の連続的な発生を可能とし、医師による超音波処置効率を向上し、かつ、処置の時間を短縮して患者に係る負担を軽減することができる。
【００３３】
また、ＭＲ信号検出用の検出コイル１６を患者の病変部に近接させて配置でき、鮮明なＭＲ画像を取得することができて、小さな病変も発見することができる。また、鮮明なＭＲ画像により病変部の温度変化を確認しながら超音波による処置を行うことができ、病変部をより確実に焼灼することができる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、図５に示されるように、ＭＲ信号処理部１７により取得された超音波の焦点位置近傍のＭＲ信号を超音波制御部１５にフィードバックして超音波の出力を制御することにしてもよい。すなわち、超音波の照射により病変部が温度上昇すると、その部分の核磁気共鳴が変化するので、ＭＲ信号によって病変部の温度を検出することができる。したがって、ＭＲ信号を超音波制御部１５にフィードバックすることにより、病変部の温度が過度に上昇しないように超音波の出力を制御することができるという利点がある。
具体的には、検出されたＭＲ信号が所定の閾値以上である場合に、超音波の出力を停止あるいは強度を低下させる制御を行うことが効果的である。
【００３５】
また、本実施形態においては、検出コイル１６を超音波素子１４の照射方向を前方として背面側に設けたので、超音波素子１４から発生される超音波を検出コイル１６に直接入射させずに済み、ＭＲ信号のＳ／Ｎ比を向上することができる。また、検出コイル１６が超音波の伝播を邪魔せずに済み、超音波による効率的な処置を行うことができる。
これに代えて、図６に示されるように、検出コイル１６の位置を背面側ではなく、超音波素子１４の焦点位置を検出範囲に含む任意の位置に配置しても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、超音波内視鏡にチャネル（図示略）を設け、該チャネルを介して、超音波造影剤を注入するための穿刺手段（図示略）を導入し、超音波照射に先立って病変部に穿刺手段を刺して、超音波造影剤を注入することにしてもよい。このようにすることで、超音波造影剤が存在する領域のみにおいて温度上昇を増強でき、局所的な超音波照射により治療効果を向上することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る医療システム２０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、第２の実施形態に係る医療システム１０と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態に係る医療システム２０は、超音波素子２１が送受信兼用の超音波素子２１である点で、第２の実施形態に係る医療システム１０と相違している。
超音波制御部１５は、図７に示されるように、超音波信号を生成する送信回路２２と、診断用の超音波と治療用の超音波とを切り替えるとともに、治療用超音波の強度を調節する制御部２３と、診断用の超音波が体組織において反射して戻るエコーを受信する受信回路２４と、該受信回路２４により受信した超音波を処理して画像化のための信号を出力する超音波処理部２５とを備えている。
【００３９】
また、画像処理部６は、ＭＲ信号処理部１７により生成されたＭＲ信号に基づいてＭＲ画像を生成するＭＲ画像処理部２６と、超音波制御部１５からの信号から超音波画像を生成する超音波画像処理部２７と、これらの画像処理部２６，２７により生成されたＭＲ画像と超音波画像とを合成する画像合成部２８とを備えている。
【００４０】
図８にタイミングチャートの一例を示す。
本実施形態においては、超音波素子からの治療用の超音波の出力と診断用の超音波の出力とが交互に行われ、診断用超音波の各出力後には、体組織において反射して戻るエコーを受信するための待機時間が設けられている。
図８において、ＭＲ信号の検出のタイミングは、超音波の出力および受信のタイミングに左右されることなく自由なタイミングとなっている。
【００４１】
このように構成された本実施形態に係る医療システム２０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る医療システム２０を用いて病変部の超音波処置を行うには、磁場発生部２により、患者の体内に連続的に磁場を発生させ、任意のタイミングでＭＲ信号を検出する。
【００４２】
一方、超音波制御部１５は、制御部２３を駆動して、診断用の超音波と治療用の超音波とを交互に出力する。まず、診断用超音波を出力して、体組織Ａからのエコーを受信し、超音波画像処理部２７によって超音波画像を生成する。
まず、磁場発生部２を作動させて、患者の体内に磁場を発生させ、ＭＲ信号を検出してＭＲ画像を生成し、生成されたＭＲ画像に基づいて医師が治療部位を決定する。決定された治療部位に対し、超音波素子２１から治療用の超音波を照射して処置を行う。
【００４３】
治療中に取得したＭＲ画像と、診断用超音波のエコーを受信して取得した超音波画像とを画像合成部２８により合成してモニタ７に表示する。
ＭＲ画像は、体組織を鮮明に描出することができ、温度変化の情報も表示できる。一方、超音波画像は、血流情報を反映するドップラー画像や、超音波治療によって生じる体組織の硬さ変化のエラストグラフィー、超音波治療によって生じる組織内のキャビテーションイメージング等の取得を可能とし、両者を合成して表示することにより、医師が超音波治療の完了の判断を容易にすることができる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、ＭＲ信号に基づいて超音波の出力を制御することとしたが、これに代えて、図９に示されるように、受信回路２４において受信した診断用超音波のエコーに基づいて超音波の出力を制御してもよい。このようにすることで、受信したエコーが所定の閾値を超えている場合に、体組織Ａ内に大きなキャビテーションが発生していると判定することができ、超音波の出力を停止あるいは強度を下げることで、病変部の過度の焼灼を防止することができる。
【００４５】
また、図１０に示されるように、ＭＲ信号および診断用超音波のエコーの両方に基づいて超音波の出力を制御してもよい。このようにすることで、より確実に病変部の過度の焼灼を防止することができる。
【００４６】
この場合に、治療する部位を超音波イメージングで決定した後に、所定箇所に治療用超音波を照射する。治療中に取得したＭＲ画像と超音波画像を統合し、ＭＲ画像と超音波画像に基づき、超音波照射条件を変更すればよい。具体的には、検出したＭＲ信号のフィードバックと、超音波のエコーのフィードバックとにより、超音波照射条件を変更する。あるいは超音波照射を停止する。これにより、キャビテーションの発生などを反映する超音波信号と、温度変化を反映するＭＲ信号の２つの信号に基づいて、超音波照射条件を変更するので、より確実に治療を行うことができる。
【００４７】
また、上記各実施形態においては、磁場発生部２を体外に配置し、ＭＲ信号検出部３および超音波素子２１を体内に配置したが、これに限定されるものではない。すなわち、磁場発生部２、ＭＲ信号検出部３および超音波発生部４が、全て患者の体外に配置される体外装置（図示略）に設けられていてもよい。
【００４８】
また、磁場発生部２およびＭＲ信号検出部３が、患者の体外に配置される体外装置（図示略）に設けられ、超音波発生部４が、患者の体内に挿入される体内装置（図示略）に設けられていてもよい。
さらに、磁場発生部２および超音波発生部４が、患者の体外に配置される体外装置（図示略）に設けられ、ＭＲ信号検出部３が、患者の体内に挿入される体内装置（図示略）に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  医療システム
２  磁場発生部
３  ＭＲ信号検出部
４  超音波発生部
６  画像処理部
１３  挿入（体内装置）
１５  超音波制御部
２４  受信回路（超音波検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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