(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザー、マイクロ波、ＲＦ波、超音波、ジュール-トムソン効果等を用いて患部を加熱し、壊死させようというサーモセラピーもしくは、ジュール-トムソン効果や冷媒を用いて患部を冷却し、壊死させようというクライオセラピーを行う場合に、壊死から保護したい領域の過度の加熱、冷却を防止する手段を提供する。【解決手段】サーモセラピー又はクライオセラピーを行う装置１１０に加え、熱絶縁剤２０１とこれを注入する熱絶縁剤注入装置１２０を備える。これにより、熱絶縁剤２０１を予め注入したのちに、サーモセラピー又はクライオセラピーを行うことによって、保護すべき領域１３１まで壊死させるリスクを積極的に低減する。【選択図】図１
2006034841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内部の病変組織近傍に挿入されるプローブと、前記プローブを前記病変組織と異なる温度に設定することによって、前記病変組織に対して熱負荷を印加するプローブ温度制御手段を備えた熱治療装置において、
前記病変組織と該病変組織近傍の熱的に保護すべき正常組織との間に、熱絶縁部材を挿入配置する熱絶縁部材配置手段を備えたことを特徴とする熱治療装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱治療装置において、
前記熱絶縁部材は、生体組織の熱伝達率よりも小さい熱伝達率を持つ部材であり、
前記熱絶縁部材配置手段は、前記熱絶縁部材を１カ所以上配置することを特徴とする熱治療装置。
【請求項３】
請求項２記載の熱治療装置において、
前記熱絶縁部材は、生体親和性のある脂肪を有することを特徴とする熱治療装置。
【請求項４】
請求項２記載の熱治療装置において、
前記熱絶縁部材は、ガス又はガス前駆体を内包したマイクロバブルを有することを特徴とする熱治療装置。
【請求項５】
請求項１記載の熱治療装置において、
前記熱絶縁部材は、伸縮自在なバルーンであって、
前記バルーンは、生体内に挿入されたときに、内部に流体部材を注入されて膨張させられ、生体内から取り出して回収する前に、前記流体部材が抜き取られて収縮させられることを特徴とする熱治療装置。
【請求項６】
請求項５記載の熱治療装置において、
前記熱絶縁部材配置手段は、所定の流体を恒温にして循環させる流体循環手段を備え、
前記バルーンは、前記生体内に挿入されているときに、その内部に前記恒温流体が循環させられることを特徴とする熱治療装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項記載の熱治療装置を備えた画像診断装置において、
前記熱絶縁部材は前記画像診断装置にて可視化され得る材料で構成されている事を特徴とする画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却もしくは加熱によって細胞を壊死させようとする熱治療装置に関し、特に、保護すべき正常組織を熱的に保護する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷却もしくは温熱等の熱により病変組織を壊死させる方法が提案されてきている。
冷却による方法は、一般的にはクライオセラピーともいわれ、1865年にイギリス人外科医ジェームス・アーノット氏が紹介して以来、多くの方法が提案されている。例えば、低温の冷媒を流入させるものや、ジュールトムソン効果を利用した凍結プローブ、沸騰効果を利用した凍結プローブなどが提案されている。しかし、現在では、冷却能力、制御性などの面から、ジュール-トムソン効果を応用した凍結プローブが比較的広く用いられている。その原理は、例えば(特許文献1)、(特許文献2)、及び(特許文献3)などに詳しく説明されている。
【０００３】
また、温熱を用いる方法は、一般的にはサーモセラピーともいわれ、多くの方法が提案されている。例えば、レーザー、マイクロ波、超音波などを局所的に照射することにより治療を行う方法もしくは装置が多く提案されている。
上述のクライオセラピーやサーモセラピー等の熱による方法は、従来の手術などの方法と比べると、術式が簡単で手術跡が小さい、出血が少ない、被検体の身体的負担が少ないので早期に回復できる、低コストなどのメリットを持つ。
【０００４】
一方、熱治療は、「熱」が外部から見えないので、どれくらい加熱又は冷却出来たかが判らないために、長きに亘り広くは用いられなかった。つまり、クライオセラピーやサーモセラピーにより病変組織を破壊しようとするとき、健康な組織をなるべく損傷させずに治療を行う必要が有る。しかし、何処まで破壊できたか判らないので、結局目視できるように切開せざるを得なかった。そのため、低侵襲で治療が可能であるというメリットを損なっており、積極的に使用されるに至らなかった。
【０００５】
しかし、近年になると、磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」と略記する)装置や超音波エコーを利用した超音波診断装置が画像診断装置として急速に発展してきた。特に、最新のMRI装置は、かつて可視化出来なかった生体内温度をも非侵襲で画像化可能になっている。
【０００６】
例えば、(特許文献4)にはMRI装置を用いた温度計測方法についての詳細が開示されている。この明細書によれば、
１)温度に対するT1値の変化を利用した信号強度法
２)温度に対する共鳴周波数の変化を利用した位相法
の二通りの方法があり、特に位相法を用いたときの処理により3次元空間の温度変化を準リアルタイムに計測可能であること開示されている。
この様に温度計測が可能となったMRI装置を用いれば、クライオセラピーやサーモセラピーのメリットが最大限に活かされるので、安全且つ確実な手術方法として認知されるようになった。そして、実際の装置として幾つかの発明も提案されている。
【０００７】
例えば、(特許文献5)に示された実施例によれば、術者は被検体の解剖画像と温度画像を同時にもしくは交互に見ることが出来るので、この画像を見ながら加熱、冷却を進行、停止することが出来る。
さらには、(特許文献6)や(特許文献7)では、破壊したい組織と残しておきたい組織の境界面の温度が画像上で計測され、この温度が一定温度になったら自動的に加熱又は冷却が停止されたり、加熱量又は冷却量が制御される。
【０００８】
また、針の先から冷却するという方法によれば、凍結部位は球体に近くなる。しかし、実際に破壊したい部位は球体である方が珍しく、複雑な形状を有する領域を破壊したい場合が多い。そのような場合には、複数本の凍結プローブを破壊したい部位に挿入して、それぞれを適当に冷却することにより、所望の冷凍領域を得る方法が(特許文献8)に開示されている。
【特許文献１】特開平7-110175号公報
【特許文献２】特表2000-513963号公報
【特許文献３】米国特許第5885276号公報
【特許文献４】特開2000-300535号公報
【特許文献５】特開2001-170022号公報
【特許文献６】特開2003-010228号公報
【特許文献７】特開2000-300591号公報
【特許文献８】米国特許第5603221号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、近年のクライオセラピーやサーモセラピーにおいては、破壊したい領域のみを正確に破壊するという点にのみ集中されており、正常組織を積極的に熱的に保護して、被検体のリスクを低減することは、まだ取り組まれていない。上記文献には、この点に関する具体的手段や方法が開示されていない。
そこで、本発明は、クライオセラピーやサーモセラピー等の熱治療において、熱治療領域周辺の保護すべき正常組織を積極的に熱的に保護することによって、安全・確実に熱治療できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の熱治療装置は以下の様に構成される。即ち、
生体内部の病変組織近傍に挿入されるプローブと、前記プローブを前記病変組織と異なる温度に設定することによって、前記病変組織に対して熱負荷を印加するプローブ温度制御手段を備えた熱治療装置において、前記病変組織と該病変組織近傍の熱的に保護すべき正常組織との間に挿入されて、熱絶縁部材を配置する熱絶縁部材配置手段を備えることを特徴とする。
これによれば、クライオセラピーやサーモセラピー等の熱治療において、熱治療領域周辺の正常組織を積極的に熱的に保護することによって、安全・確実に熱治療できるようになる。
【００１１】
本発明の熱治療装置の好ましい一実施態様は、前記熱絶縁部材は、生体組織の熱伝達率よりも小さい熱伝達率を持つ部材であり、前記熱絶縁部材配置手段は、前記熱絶縁部材を1カ所以上配置することを特徴とする。
これによれば、熱治療領域から保護すべき正常組織へ伝導する熱を積極的に遮断することができる。特に、熱絶縁部材を複数箇所に配置すれば、熱絶縁効果をさらに高めることができる。
【００１２】
また、本発明の熱治療装置の好ましい一実施態様は、前記熱絶縁部材は、生体親和性のある脂肪を有することを特徴とする。
これによれば、安全に生体内に熱絶縁部材を注入できる。特に、画像診断装置を用いて熱絶縁剤の注入領域を含む領域を画像化することにより、注入された熱絶縁部剤を容易に認識できるようになる。
【００１３】
また、本発明の熱治療装置の好ましい一実施態様は、前記熱絶縁部剤は、ガス又はガス前駆体を内包したマイクロバブルを有することを特徴とする。
これによれば、ガスの熱伝導率は生体組織よりかなり低いので、熱絶縁効果をより高めることができる。
【００１４】
また、本発明の熱治療装置の好ましい一実施態様は、前記熱絶縁部材は、伸縮自在なバルーンであって、前記バルーンは、生体内に挿入されたときに、内部に流体部材を注入されて膨張させられ、生体内から取り出して回収する前に、前記流体部材が抜き取られて収縮させられることを特徴とする。
これによれば、熱伝導率の低い部材を間に挟んで、熱治療領域と保護したい正常領域間の距離を物理的に引き離すことができるので、さらに熱絶縁効果を高めることができる。特に、熱治療後にバルーンを生体外に取り出して回収できるので、被検体に対する負担を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の熱治療装置の好ましい一実施態様は、前記熱絶縁部材配置手段は、所定の流体を恒温にして循環させる流体循環手段を備え、前記バルーンは、前記生体内に挿入されているときに、その内部に前記恒温流体が循環させられることを特徴とする。
これによれば、バルーン内の温度を一定に保つことができるので、ほぼ完全に熱絶縁を行うことができる。
【００１６】
また、本発明の画像診断装置は、前記いずれかの熱治療装置を備え、前記熱絶縁部材は前記画像診断装置にて可視化され得る材料で構成されている事を特徴とする。
これによれば、熱絶縁部材の配置を画像上で確認できるので、より安全・確実に熱絶縁部材を生体内に配置することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱治療領域と正常領域の境界に熱絶縁剤を注入又はバルーンを挿入することによって、熱治療領域と正常領域を熱的に絶縁して、保護したい正常領域へ流入する熱又は正常組織から流出する熱を積極的に低減できるようになる。これにより、より安全に熱的治療を行うことが出来るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面に従って本発明に係る熱治療装置の好ましい実施の形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
最初に、本発明の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、クライオセラピーにおいて、凍結領域(破壊したい領域)と正常領域(凍結から保護したい領域)の境界に熱絶縁剤を注入することによって、正常領域の組織を熱的に保護する形態である。
【００２０】
本実施形態の一実施例を図1乃至図3に基づいて説明する。図1は、熱治療装置の全体概要を示す。図1に示された熱治療装置100は、冷凍治療装置110と熱絶縁剤注入装置120とを有する。
冷凍治療装置110は、その先端が被検体1の凍結領域130に挿入される凍結プローブ101と冷却剤容器102及び配管103とを有する。熱絶縁剤注入装置120は、その先端が被検体1の凍結領域130と凍結から保護したい領域131との間の領域132に挿入されて、その領域に熱絶縁剤を注入するための熱絶縁剤注入プローブ106と熱絶縁剤容器107及び配管108とを有する。
【００２１】
さらには、図示していないが、凍結したい領域の温度をモニターする装置を備えることが望ましく、例えば、MRI装置が好適である。また、図1には凍結プローブ101と熱絶縁部剤注入プローブ106がそれぞれ1本しか図示されていないが、必要とする冷却領域の大きさ、形状に併せて任意の本数を用いても構わない。
【００２２】
熱絶縁剤注入装置120は、後述する熱絶縁剤を所望の領域に注入する目的で使用される。その構造の一例を図2に示す。図2は、液体もしくはゲル状の熱絶縁剤を仮定したときの例である。熱絶縁剤容器107に加圧用コンプレッサー202が接続され、制御装置205によって制御されて熱絶縁剤の注入が調整される。加圧された熱絶縁剤201は、熱絶縁剤注入プローブ106に設けられたバルブ203によりその注入量が制御される。熱絶縁剤注入プローブ106の先端204は、針状になっており、所望の領域へ挿入されて、必要な量の熱絶縁剤201がその領域に注入される。
ただし、熱絶縁剤の注入には、上記の様な装置に限定される事は無く、例えば、長い針を取り付けた注射器状のものであっても、熱絶縁剤を注入することは可能である。
【００２３】
冷凍治療装置110は、凍結プローブ101を低温にして凍結部位130を凍結させる目的で使用される。その構造の一例を図3に示す。図3は、ジュール-トムソン効果を応用した冷凍加熱治療装置300の一例である。ガスリザーバ301には、冷却用ガスとして例えば、アルゴン、窒素、空気、クリプトン、CF4、キセノンなどが加圧されて充填されている。そのガスは、制御装置312によってその開閉が制御されるバルブ302が開けられて、ガスの逆流を防止する逆止弁303を介して熱交換機304を経て、オリフィス305から放出される。その際にガスが断熱膨張することによって、ガスの温度が冷凍治療に必要な低温に到達する。冷却されたガス又は冷却によって液化されたガスは、低温液体プール306に溜められて対象部307(凍結領域130に相当)を冷却すると共に、熱交換機304にてガスリザーバ301から来るガスを予冷する。この304〜305は101の先端の針部内部に収納される。
【００２４】
一方、ガスリザーバ308には、加熱用ガスとして、例えばヘリウムガスが充填されている。そのガスは、制御装置312によってその開閉が制御されるバルブ309が開けられて、逆止弁310を介してオリフィス305を通過した時に逆に加熱される。この加熱されたガスが対象部307を加熱すると共に、熱交換機304にてガスリザーバ308から来るガスを予熱する。
バルブ302と309の開閉を制御することにより、冷却と加熱を交互に繰り返すことで、壊死させたい組織に強い熱負荷を与える事が可能となる。また、たとえ壊死させたい組織が冷凍加熱プローブの先端に氷ついたとしても、その組織を解凍して切り離す事が可能となる。
【００２５】
(特許文献1)と(特許文献9)には、この様な冷凍治療装置の詳細が開示されており、ここではこの文献の引用によってさらなる詳細の説明を省略する。
【特許文献９】米国特許第5522870号公報
【００２６】
次に、本実施例における冷凍治療の処理プロセスを図4(a)に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップ401で、治療計画を立てる。事前にもしくは治療の直前に、画像診断装置を用いて冷凍治療すべき領域を含む画像を撮影し、その画像上で治療計画を立てる。この時には、破壊したい領域とその境界、及び保護したい領域とその境界を明らかにする。保護したい領域とは、例えば、神経、血管、消化液管等である。また、破壊領域に隣接する正常な臓器も保護される領域となる。画像診断装置としては、MRI装置や超音波断層撮影装置、X線CT装置などを用いることが出来る。
【００２７】
ステップ402で、破壊したい領域と保護したい領域の境界に熱絶縁剤を注入する。熱絶縁剤の詳細については後述する。この時、画像診断装置で可視化される熱絶縁剤を用いれば、十分な熱絶縁剤が行き渡ったか否かを画像上で確認することが出来るので望ましい。必要とあれば、熱絶縁部材の注入位置を変えて複数箇所に注入して、熱絶縁効果をより高めることも可能である。これも、画像上で確認しながら行うことによって容易になる。
【００２８】
例えば、画像診断装置としてMRI装置を用い、熱絶縁剤として脂肪系の薬剤を用いるときには、公知のT1強調画像を撮影することによって、熱絶縁剤を白く強調して画像化することができる。これにより、熱絶縁剤の注入位置を画像上で確認することができる。
【００２９】
ステップ403で、冷凍治療を行う。凍結プローブ101を凍結領域130に挿入して、その領域を凍結させる。MRI装置等の温度モニターが可能な装置を援用することにより、破壊したい部位を冷凍できたか確認しながら治療を行うことが望ましい。また、公知の技術とは異なり、保護したい領域が熱的に保護されているので、必要十分な冷凍を安全に行う事が可能になる。
ステップ404で、冷凍治療後に、可能であれば、熱絶縁剤を回収する。回収できるか否かは熱絶縁剤の種類に依存するので詳細は後述する。
【００３０】
次に、熱絶縁剤について説明する。熱絶縁剤としては、熱伝達率が生体組織よりも小さく、生体親和性があり、容易に注入可能であり、生体中にて治療中は安定に存在する、という特性が必要となる。
熱伝達率という観点から見ると、大抵の液体は水の数分の1の熱伝達率であり、熱絶縁の効果はある程度期待できるものの、流動性がある液体は生体中で流れやすく安定に維持させるのが難しい。
【００３１】
そこで、1つの候補としては、体温で半固形状の物質が望ましく、例えば脂肪などは熱伝達率も小さく、注入可能であり、流れずに存在させる事が出来る。脂肪は、術式を行う本人の体内から抽出しても良いし、生体親和性がある脂肪を合成(例えば、流動パラフィンなどの鉱物油と水を混合した油中水等)して用いても良い。生体親和性のある脂肪を熱絶縁剤として用いる場合は、上記ステップ404で、このような熱絶縁剤を特に生体内から回収する必要は無く、そのまま放置しておいて良い。時間が経てば、自然に人体に無害に吸収されて消滅するためである。
【００３２】
また、熱伝達率という面からは、気体は元素にも依るが、水に比べると数十分の一の熱伝達率なので熱絶縁剤としては非常に好適である。しかし、気体を体内に安定的に維持させるのは困難なので、例えばマイクロバブルの様な気体を内包した泡を用いる。
【００３３】
人体に対して適用可能なマイクロバブルは、例えば(特許文献10)や(特許文献11)に開示されているものを用いる事が可能である。これらの公知例でのマイクロバブルは、本発明における熱を絶縁するという用途を想定してはいないが、人体に注入可能なほど生体親和性があるマイクロバブルを熱絶縁剤として製造可能であることを示している。
【００３４】
公知例のマイクロバブルは、脂肪からなる単層もしくは複層の膜の中に、生体親和性のあるガス若しくはガス前駆体を封入させたものであるが、本発明の目的の為には、ガス前駆体がより好ましい。ガス前駆体とは、外部から活性化されることによりガスとなる物質である。例えば、体温より若干高い沸点を持つ液体をガス前駆体として用いることが出来る。このガス前駆体を内包したマイクロバブルを比較的広い範囲に注入する。その後、保護したい領域周辺にのみ、外部から焦点を絞った超音波ビームなどを当てて温度を上げる。温度を上げられた領域では、マイクロバブル内のガス前駆体がガス化するので、その領域のみの熱伝達率を下げることができる。
【００３５】
また、マイクロバブルであれば、前述のステップ404で、外部から超音波エネルギー等を印加してマイクロバブルを破壊し取り除くことによって、積極的に冷凍治療後の後処理を行うことも可能になる。或いは、マイクロバブルを生体内で自然に溶けて消滅する生体親和性のある部材(例えば、タンパク質)で製造すれば、そのまま放置しておいても良い。
【特許文献１０】特表平11-501839号公報
【特許文献１１】特表2002-510278号公報
【００３６】
以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、クライオセラピーにおいて、凍結領域(破壊したい領域)と正常領域(凍結から保護したい領域)の境界に熱絶縁剤を注入することによって、保護したい正常領域へ伝導する熱(奪われる熱)を積極的に低減できるので、より安全に冷凍治療を行うことが出来るようになる。
【００３７】
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、クライオセラピーにおいて、バルーンを熱絶縁部材として用い、凍結領域(破壊したい領域)と正常領域(凍結から保護したい領域)の境界に、このバルーンを挿入して生体内部で膨張させることによって、正常領域の組織を熱的に保護する形態である。
【００３８】
図5に本実施形態の第1実施例を示す。図5は、熱絶縁部材として用いるバルーン挿入装置500の一例である。最初に、体内で膨張させるバルーン501が、バルーン挿入具502を介して被検体体内の凍結領域と正常領域の境界に挿入される。そして、冷凍治療を開始する前に、外部のガスリザーバ503のガスがバルブ504を開けてバルーン501内に注入され、そのガスがバルーン501 を膨張させる。このバルーン501が前述の熱絶縁剤と同様の役割を果たす。しかも、熱絶縁効果の高い気体層を厚くできるので、バルーンの熱絶縁効果は熱絶縁剤の注入よりも高い。
【００３９】
冷凍治療後は、最初に、ガスリザーバ503に図示してない減圧機を接続してガスリザーバ503内を減圧することによって、バルーン501からガスをガスリザーバ503に回収する。これによって、バルーン501を被検体体内で縮ませる。次にバルーン挿入具502を介してバルーン501を被検体体内から引き抜いて回収する。
【００４０】
上記の様に、バルーン501を被検体内で膨張させるため、バルーン501の挿入は臓器間に空隙を形成可能な腹部が好適である。ある臓器を凍結させる場合に、それに隣接する正常臓器を熱的に保護するために、臓器間にバルーン501を挿入して膨張させることができる。これにより、正常臓器を熱的に保護することが可能になる。尚、図5ではバルーンを膨張させるのにガスを用いた例を示したが、液体を用いても良い。
【００４１】
次に、本実施例における冷凍治療の処理プロセスを図4(b)に示すフローチャートに基づいて説明する。図4(a)のフローチャートと異なるステップは、前述のステップ402に相当するステップ412と、前述のステップ404に相当するステップ414である。
ステップ412においてバルーン501を破壊すべき領域と保護すべき領域の境界に挿入して膨張させる。膨張のさせ方は前述の通りである。ステップ414において、このバルーン501を縮ませて、生体外部に取り出して回収する。バルーン501の回収の仕方は前述のとおりである。その他のステップは図4(a)と同じなので説明を省略する。
【００４２】
次に、図6に本実施形態の第2実施例を示す。図6は、バルーン内に液体を流すことによって熱絶縁効果をより高める構成の例である。バルーン601の挿入と回収は第1実施例と同様であるので、説明は省略する。
【００４３】
図6に示されたバルーン601には、その内部に流体を循環させるための仕切602と、流体の入出口602とを設け、同じく仕切602を設けたバルーン挿入具604に流体流路を合わせて接続される。バルーン挿入具604には、外部に設けた恒温装置605から一定温度の流体を循環させるためのパイプ606が接続されて、流体が循環供給される。恒温装置605から供給された流体は、バルーン挿入具604内の仕切602で仕切られた一方の流路を通過してバルーン601に供給される。バルーン601内の仕切602に沿ってバルーン601内を一周した流体は、バルーン挿入具604内の仕切602で仕切られた他方の流路を通過して恒温装置605に戻る。
【００４４】
恒温装置602からの流体の温度は、およそ体温程度が望ましく、流体を介して保護したい領域に流入してくる熱を奪い、もしくは流出する熱を補うことによって、保護したい領域を恒温状態に保つ。このようにして、常に一定温度の流体がバルーン601内に供給されるので、熱絶縁効果が極めて高くなり、正常組織がより安全に熱絶縁される。尚、流体は水などの液体若しくは空気などの気体のいずれでも良い。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第2の実施形態によれば、バルーンを用いて熱絶縁効果をより高めることが出来る。さらに、治療後にバルーンが回収されるので、熱絶縁剤等の異物を体内に残さずに済み、被検体の負担を大幅に軽減することができる。
【００４６】
以上、クライオセラピーを例にして本発明の第1及び第2の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、クライオセラピーとしては、ジュール-トムソン効果を用いた凍結プローブのみならず、低温の液体又は気体の冷媒を用いた方法など多くの公知例に対して本発明を適用可能である。或いは、本発明はサーモセラピーにも適用可能である。すなわち、体温より高い温度によって細胞を壊死させる治療の場合にも、熱絶縁剤又は熱絶縁部材を挿入して、正常組織を熱的に保護することができる。このサーモセラピーとしては、レーザーに代表される光や、RF波、マイクロ波などの電磁波、超音波などの音波を照射して発熱を生じさせる方法が公知であり、いずれに対しても本発明を適用可能である。
【００４７】
最後に、画像診断装置と上記熱治療装置を組み合わせて使用する例を説明する。ここでは、画像診断装置としてMRI装置を例として説明するが、MRI装置に限らず、X線CT装置や超音波診断装置でもよい。
【００４８】
図7に一般的なMRI装置の全体構成を示すブロック図と、特に熱治療装置の制御部を示す。このMRI装置は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図7に示すように、MRI装置は静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8とを備えて構成される。
【００４９】
静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1の周りの空間にその体軸と直交する方向(水平磁場方式であれば、体軸方向)に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。静磁場発生系2はガントリ51内に収容される。
【００５０】
傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X，Y，Zの3軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。傾斜磁場コイル9はガントリ51内に、傾斜磁場電源10は筐体53にそれぞれ収容される。
【００５１】
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。シーケンサ4は筐体53内に収容される。
【００５２】
送信系5は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるためにRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル(送信コイル)14aとから成る。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、RFパルスが被検体1に照射される。一般的に高周波コイル14aがガントリ51内に収容され、他は筐体53内に収容される。
【００５３】
受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル(受信コイル) 14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、A／D変換器17とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起された被検体1の応答のNMR信号が被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA／D変換器17でディジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。 一般的に受信系6を構成する前記装置群はガントリ51内に収容される。
【００５４】
信号処理系7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのデータがCPU8に入力されると、CPU8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。信号処理系7は処理装置54内に収容される。
【００５５】
操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
【００５６】
なお、図7において、送信側の高周波コイル14と傾斜磁場コイル9は、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に被検体1に対向して設置されている。また、受信側の高周波コイル14bは、被検体1に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００５７】
現在MRI装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。
【００５８】
この図7に示したMRI装置によって、図1に示した熱理治療装置を制御する場合は、例えば、図7に示す様にシーケンサ7からの制御情報が、冷凍治療装置110の制御装置312と熱絶縁剤注入装置120の制御装置205に入力されて、MRI装置からの指示に基づいて、冷凍治療装置110における冷却用ガスの注入及び熱絶縁剤注入装置120における熱絶縁剤の注入又は熱絶縁部材の制御(バルーン501の場合は、それを膨張又は収縮させること)が行われる。
【００５９】
実際にMRI装置と熱治療装置を組み合わせて使用する場合は、熱絶縁剤又はバルーン或いはバルーンの内部に充填するガス又は循環させる恒温流体(以下、まとめて「熱絶縁部材」と略記する)をMRI装置で可視化できる様な材料で構成する。これによって、MRI装置で熱治療領域を含む領域を撮影すれば、これら熱絶縁部材が治療領域と共に画像化される。術者は、その画像を見ることにより、熱絶縁部材の挿入・配置を確認しながら行う事が可能となり、より安全・確実な熱治療を行うことが出来るようになる。
【００６０】
また、MRI装置で撮影した画像で確認しながら、熱絶縁部材の配置量を調整することができる。例えば、熱絶縁剤の注入に際しては、その分布が目標とする分布となるように熱絶縁剤の注入位置と注入量を調整する。或いはバルーンを膨張させる際には、その形状が目標とする形状となるようにバルーンへのガス又は恒温流体の注入量を調整する。特に、このガス又は恒温流体の注入量の調整は、前述の熱絶縁剤注入装置120の制御装置205をMRI装置から制御することによって、画像を見ながら注入量を遠隔制御することができる。
【００６１】
さらに、MRI装置を用いて熱治療領域の温度モニターを行いながら、熱絶縁部材の配置量を調整することができる。つまり、熱治療を行いながら、その熱治療領域や、保護すべき周辺領域の温度をMRI装置で撮影した画像によって確認し、熱治療領域とその保護すべき周辺領域の温度に対応して、熱絶縁部材の配置量を調整することができる。例えば、保護すべき周辺領域の温度が正常体温から離れてきた場合には、熱絶縁剤の注入量を増やしたり、バルーンをさらに膨張させたり、バルーンに流す恒温流体の量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第1の実施形態の一実施例を示す図。
【図２】熱絶縁体注入装置例を示す図。
【図３】ジュール-トムソン効果を用いた冷凍治療装置例を示す図。
【図４】冷凍治療のフローを示す図。
【図５】本発明の第2の実施形態の一実施例を示す図。
【図６】恒温装置を用いた一実施例を示す図。
【図７】MRI装置の一実施例を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１…被検体、２…静磁場発生系、３…傾斜磁場発生系、４…シーケンサ、５…送信系、６…受信系、７…信号処理系、８…中央処理装置（CPU)、９…傾斜磁場コイル、１０…傾斜磁場電源、１１…高周波発信器、１２…変調器、１３…高周波増幅器、１４ａ…高周波コイル(送信コイル)、１４ｂ…高周波コイル(受信コイル)、１５…信号増幅器、１６…直交位相検波器、１７…A/D変換器、１８…磁気ディスク、１９…光ディスク、２０…ディスプレイ、２１…ROM、２２…RAM、２３…トラックボール又はマウス、２４…キーボード、１00…熱治療装置、１０１…凍結プローブ、１０２…冷却剤容器、１０３…配管、１０６…熱絶縁剤注入プローブ、１０７…熱絶縁材容易機、１０８…配管、１１０…冷凍治療装置、１２０…熱絶縁剤注入装置、１３０…凍結領域、１３１…保護したい領域、１３２…間の領域、２０１…熱絶縁剤、２０２…加圧用コンプレッサー、２０３…バルブ、２０４…熱絶縁剤注入プローブ106の先端、２０５…制御装置、３００…冷凍加熱治療装置、３０１…ガスリザーバ、３０２…バルブ、３０３…逆止弁、３０４…熱交換機、３０５…オリフィス、３０６…低温液体プール、３０７…対象部、３０８…ガスリザーバ、３０９…バルブ、３１０…逆止弁、３１２…制御装置、５００…バルーン挿入装置、５０１…バルーン、５０２…バルーン挿入具、５０３…ガスリザーバ、５０４…バルブ
【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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