(57)【要約】【課題】  核医学診断装置とＸ線ＣＴ装置等とを組み合わせて、機能画像と形態画像とを作成し、患部（腫瘍）の状態をその場で判断することが可能な超音波治療装置を提供することを目的とする。【解決手段】  被検体から放出されたγ線は、放射線検出器２１Ｂ〜２１Ｄによって検出される。超音波治療装置４によって遮蔽された領域Ａには配置されている放射線検出器２１Ａは音響媒体４２によってγ線が減衰されるため、γ線を検出しない。核医学診断装置２がＰＥＴ装置の場合、放射線検出器２１Ｂ〜２１Ｄによって検出されたγ線の検出信号は、同時計数法によって処理された後、再構成処理される。核医学診断装置２がＳＰＥＣＴ装置の場合は、同時計数法なしにそのまま再構成処理される。これらの信号を再構成することによって機能画像データを生成し、Ｘ線ＣＴ装置によって生成された形態画像と合成して表示する。【選択図】      図３
2006068102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対してＸ線若しくは超音波を照射し、又は傾斜磁場と高周波磁場とを印加することによって第１の断層像を生成する撮像装置と、
前記被検体を取り囲んで複数の放射線検出器が設置され、前記被検体に投与された放射線薬剤から放射される放射線を前記複数の放射線検出器で検出することで前記被検体の第２の断層像を生成する核医学診断装置と、
前記第１の断層像と前記第２の断層像とを合成した合成断層像を表示する表示装置と、
前記複数の放射線検出器によって取り囲まれた領域内に設置され、前記被検体との間に音響媒体を有し、前記被検体の患部に集束超音波を照射する超音波アプリケータと、
を有することを特徴とする超音波治療装置。
【請求項２】
前記放射線検出器は、前記超音波アプリケータを取り囲むように全周にわたって配置され、前記超音波アプリケータで遮蔽された領域以外の領域に配置された検出器によって放射線を検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波治療装置。
【請求項３】
前記超音波アプリケータは前記放射線検出器によって取り囲まれた領域から出し入れ自由に設置され、
前記核医学診断装置の放射線検出器によって放射線を検出する際には、前記超音波アプリケータは前記放射線検出装置によって取り囲まれた領域の外側に移動させられることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項４】
溝部が形成された、被検体を乗せる寝台を更に有し、
前記放射線検出器は前記寝台を取り囲んで設置され、
前記音響媒体は前記溝部に充填され、前記超音波アプリケータは前記音響媒体内に設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項５】
前記寝台に形成された溝部に設置され、前記音響媒体を前記溝部の外側に排出する音響媒体排出手段と、
前記超音波アプリケータを前記溝部に沿って前記放射線検出器によって取り囲まれた領域の外側に移動させる移動手段と、
を更に有することを特徴とする請求項４に記載の超音波治療装置。
【請求項６】
前記表示装置に表示された第２の断層像を横切るように所定の長さの線分からなる関心領域を設定するための第１の関心領域設定手段と、
前記第１の関心領域設定手段によって設定された線分上の前記第２の断層像の画素値を逐次算出する第１の画素値算出手段と、を更に有し、
前記表示装置は、前記第１の画素値算出手段によって算出された画素値を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項７】
前記表示装置に表示された第２の断層像を含むように所定の面積を有する関心領域を設定するための第２の関心領域設定手段と、
前記第２の関心領域設定手段によって設定された前記関心領域内の前記第２の断層像の平均画素値又は合計画素値を逐次算出し、前記平均画素値又は前記合計画素値の単位時間あたりの変化量を算出し、前記単位時間あたりの変化量と予め設定された値とを比較する第２の画素値算出手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項８】
集束超音波を照射すべく位置を示すマーカを設定するためのマーカ設定手段を更に有し、
前記表示装置は、前記第１の断層像と前記第２の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記設定されたマーカを表示することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項９】
前記超音波アプリケータの位置を検出する位置検出手段を更に有し、
前記表示装置は、前記第１の断層像と前記第２の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記位置検出手段によって検出した位置に基づいて前記合成断層像上に前記超音波アプリケータの像及び前記超音波アプリケータから照射される集束超音波の伝播経路を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項１０】
前記撮像装置は、前記被検体を挟んでＸ線源とＸ線検出器が設置され、前記Ｘ線源から照射されて前記被検体を透過するＸ線を前記Ｘ線検出器によって検出することで前記被検体の第１の断層像を生成するＸ線ＣＴ装置、
前記被検体に対して複数の傾斜磁場を印加し、その結果得られた核磁気共鳴信号の投影データに基づいて核磁気共鳴画像からなる第１の断層像を生成するＭＲＩ装置、
又は、前記超音波アプリケータに設置された超音波プローブによって前記被検体に対して超音波を照射し、前記被検体からの反射波を受信することによって超音波診断像からなる第１の断層像を生成する超音波診断装置のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の超音波治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に対して集束強力超音波を照射することによって治療を行う超音波治療装置に関する。特に、陽電子放出型ＣＴ装置又は単光子放出型ＣＴ装置と呼ばれる、被検体の機能画像の生成が可能な核医学診断装置と、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、又は超音波診断装置と呼ばれる、被検体の形態画像の生成が可能な撮像装置とを備えた超音波治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、臨床診断には形態的診断と機能的診断とがある。臨床診断において重要なことは、疾病によってその組織や臓器が正常に機能しているか否かである。多くの疾病では、機能の異常が進行していくと組織の解剖学的な形態変化が生じる。Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ装置はこの形態的診断の機器である。
【０００３】
これに対して、放射性同位体（以下、ＲＩと省略する）、又はその標識化合物が生体内の特定の組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用し、そのＲＩから放射されるγ線を体外から測定し、ＲＩの線量分布を画像化して診断する方法があり、核医学診断法と呼ばれている。
【０００４】
核医学診断法は、特定の組織や臓器に標識物質が集積されるという原理そのものが、組織や臓器の生理学的な機能及び生化学的物質代謝機能と結び付いているため、形態学的診断のみならず、病変の初期段階の機能診断が可能である。この核医学診断装置には、陽電子放出型ＣＴ装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｙ：以下、ＰＥＴ装置と称する）、又は、単光子放出型ＣＴ装置（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｙ：以下、ＳＰＥＣＴ装置と称する）がある。
【０００５】
Ｘ線ＣＴ装置、ＰＥＴ装置、及びＳＰＥＣＴ装置等の放射線を利用した装置は、人体から放出された放射線の積分値（飛翔方向）の物理量を計測し、その積分値を逆投影することにより人体内の各ボクセルの物理量を計算し、画像化するものである。
【０００６】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を通過したＸ線強度を測定し、Ｘ線ビームの体内通過率から被検体の形態情報を画像化する装置である。Ｘ線源からＸ線ビームを被検体に照射し、体内を通過したＸ線強度を被検体の反対側に配置したＸ線検出器により測定し、被検体の積分吸収係数を算出する。Ｘ線源及びＸ線検出器を、被検体の周囲を旋回させて透過したＸ線ビームを測定し、体内における積分級数係数の分布を求める。この積分吸収係数からフィルタードバックプロジェクション法（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）等を用いて各ボクセルの吸収係数を求め、その値をＣＴ値に変換する。
【０００７】
ＰＥＴ装置は、陽電子放出核種（１５Ｏ、１３Ｎ、１１Ｃ、１８Ｆ等）、及び体内の特定の細胞に集まる性質を有する物質を含む放射性薬剤を被検体に投与し、その分布を計測して画像化する装置である。放射性薬剤には、フルオロデオキシグルコース（２−［Ｆ−１８］ｆｌｕｏｒｏ−２−ｄｅｏｘｙ−Ｄ−ｇｌｕｃｏｓｅ、１８ＦＤＧ）等があり、これは糖代謝により腫瘍組織に高集積することを利用し、腫瘍部位の特定に使用される。体内に取り込まれた放射線核種が崩壊し、ポジトロン（β＋）を放出する。放出したポジトロンは電子と結合し、消滅する際に５１１ｋｅＶのエネルギーを持つ一対の消滅γ線（ポジトロン消滅線）を放出する。このγ線対は、互いにほぼ正反対の方向（１８０°±０．６°）に放射されるので、この一対の消滅γ線を放射線検出器で検知すれば、どの２つの放射線検出器の間でポジトロンが放出されたかがわかる。このように、被検体の周りを取り囲むように配置した放射線検出器で消滅γ線対を同時検出し、その放射方向データを蓄積して投影データを得ることができる。例えば、１８ＦＤＧは糖代謝の激しい癌細胞に集まるため、ＰＥＴ装置により癌病巣を発見することができる。同時計測された検出器の位置関係とその信号強度情報とから放射位置（放射線核種の集積位置）を同定し、画像化することが可能となる。
【０００８】
ＳＰＥＣＴ装置は、単光子放出核種を含む放射線薬剤を被検体に投与し、核種から放出されるγ線を放射線検出器で検出し、その分布を計測して画像化する装置である。ＳＰＥＣＴ装置による検査時に用いられる単光子放出核種から放出されるγ線のエネルギーは数１００ｋｅＶである。このγ線は単一γ線であるため、その飛翔方向を同定することができない。そこで、ＳＰＥＣＴ装置では、放射線検出器の前面に鉛等からなるコリメータを挿入し、特定の方向からのγ線のみを検出することにより投影データを得ている。ＳＰＥＣＴ装置は、特定の腫瘍や分子に集積する性質を有する物質、及び単光子放出核種（９９Ｔｃ、６７Ｇａ、２０１Ｔｉ等）を含む放射性薬剤を被検体に投与し、その放射性薬剤から発生するγ線を検知して放射性薬剤が分布する場所（例えば、癌細胞が存在する場所）を特定するものである。ＰＥＴ装置同様、フィルタードバックプロジェクション法等を利用して投影データを逆投影して画像データを得る。ＰＥＴ装置との違いは、コリメータを利用して単一γ線の発生位置を特定できることで、同時計数法が不要という点にある。
【０００９】
ＰＥＴ装置及びＳＰＥＣＴ装置は、体内代謝を利用して機能画像を得るために、放射性薬剤が集積した部位をコントラスト良く抽出できるが、周辺臓器との位置関係を把握できない問題がある。そこで、近年、Ｘ線ＣＴ装置によって得られた断層像である形態画像と、ＰＥＴ装置又はＳＰＥＣＴ装置によって得られた断層像である機能画像とを合成してより高度な診断を行う技術が注目され、利用され始めている。
【００１０】
形態画像と機能画像とが合成された画像（合成断層像と称する）は、腫瘍が正常か否かという判別情報と３次元的な位置情報とを含んでいるため、確定診断に近い情報がその場で得られる特徴がある。
【００１１】
一方、集束強力超音波（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：ＨＩＦＵ）を生体組織に照射すると、超音波エネルギー密度が高くなった部分が発熱して熱凝固する。この現象を利用して腫瘍組織を焼灼し、壊死させることで癌治療を行う超音波治療装置の開発もされている。
【００１２】
従来から提案されてきた超音波治療装置の構成は患部をモニタリングする装置によって以下の２つに大別され、それ以外の診断装置との組み合わせは存在しなかった。
【００１３】
１つ目の組み合わせとして、超音波診断装置と超音波治療装置との組み合わせが存在する。超音波診断装置用のプローブを超音波治療装置用の超音波アプリケータの内部に取り付け、主に、Ｂモードで診断する。集束強力超音波を生体組織に照射すると生体組織が発熱し、焼灼が進むと患部が沸騰状態に近くなるため、キャビテーション（微小気泡）が発生し、いわゆる「ハイエコー」として検出される。このハイエコーを確認することで焼灼が完了したと推定していた。
【００１４】
また、２つ目の組み合わせとして、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ装置）と超音波治療装置との組み合わせが存在する。ＭＲＩ装置を用いた場合、ＭＲＩ信号の縦暖和時間等が温度で変化することから、その画像値が変化することを利用してモニタリングする方法や、ＭＲＩ画像の位相が温度の影響を受けて変化することを利用してモニタリングする方法等が提案されている。ＭＲＩ装置によってタンパク質変性が発生する７０℃以上を観測し、７０℃以上で全ての細胞が熱変性壊死したと仮定することで、７０℃以上を観測した段階で焼灼できたと推定していた。
【００１５】
装置の可搬性も考慮すると、診断装置が小型である必要があるため、集束強力超音波の強度が異なるが、同じ超音波を利用することから超音波診断装置と組み合わせる構成が考え出された。しかしながら、超音波画像では「温度計測」（温度によって生体組織内の音速が変化することを応用した測定方法）が実用化に至らなかったという経験から、患部の焼灼による温度の上昇の測定に適していないという考え方もある。
【００１６】
一方、ＭＲＩ装置では、ＭＲＩ画像の各画素における位相情報の温度依存性が生体組織の組成にほとんど依存しないという事実を応用して正確な温度計測が可能であることから、ＭＲＩ装置と組み合わせる構成が考え出された。
【００１７】
また、超音波治療装置用の超音波アプリケータに２個以上の放射線検出器（ガンマプローブ）を組み合わせた超音波治療装置が知られている（特許文献１）。この超音波治療装置は、１８ＦＤＧ等が集積した腫瘍の位置をガンマプローブによる検出を手掛かりにして特定し、集束強力超音波で焼灼するものである。
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−２３５８６３（段落［００１３］、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
超音波診断装置もＭＲＩ装置も患部の組織を反映した画像を生成することが可能である。しかしながら、生理機能（ほとんどの場合、腫瘍は代謝機能の亢進があり、１８ＦＤＧが集積する）を反映していないため、腫瘍が悪性か良性かの判断をその場で簡単に識別することができなかった。通常、超音波診断装置やＭＲＩ装置による診断の直後に焼灼治療を行うためには、別の診断手法、具体的には確定診断（バイオプシーと組織検査等）によって確認しておく必要があった。
【００２０】
ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とを組み合わせた装置（以下、ＰＥＴ／ＣＴ装置と称する）、やＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置とを組み合わせた装置（以下、ＳＰＥＣＴ／ＣＴ装置と称する）によって得られる結合断層像は、機能画像と形態画像（腫瘍とトランスデューサの位置関係の情報を含む）とを含むため、確定診断に近い判断をその場で行うことが可能であるが、超音波治療装置と組み合わせた装置は提案されてこなかった。
【００２１】
超音波治療装置用の超音波アプリケータは、圧電セラミックス（超音波振動子）、電極、及び生体組織に超音波エネルギーを伝播させるための音響媒体（ほとんどの場合、脱気された滅菌水、生理食塩水等）で構成されている。ＰＥＴ／ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ／ＣＴ装置に超音波治療装置を組み合わせる場合、患部と放射線検出器との間にこの超音波アプリケータを配置する必要がある。そのため、超音波アプリケータの音響媒体によってγ線が大きく減衰され、ＰＥＴ装置で行われる「同時計数法」ができない死角が一部の撮影領域で発生するという問題が生じる。このような問題があるため、従来においては、ＰＥＴ／ＣＴ装置又はＳＰＥＣＴ装置／ＣＴ装置と超音波治療装置とを組み合わせた装置の提案がなされていなかった。
【００２２】
また、特許文献１に記載の超音波治療装置においては、腫瘍の形状が球に近い単純な場合には有効な装置であるが、複雑な形状の場合は腫瘍の全体像を把握できないため、焼灼すべき部位の確認が困難になるという問題がある。
【００２３】
この発明は上記の問題を解決するものであり、ＰＥＴ装置又はＳＰＥＣＴ装置からなる核医学診断装置とＸ線ＣＴ装置等からなる撮像装置とを組み合わせて、機能画像及び形態画像を生成することにより、腫瘍が悪性か良性かの判断をその場で簡単に識別することが可能な超音波治療装置を提供することを目的とする。
【００２４】
また、超音波治療装置に備えられている超音波アプリケータの位置を考慮して放射線を検出することにより、超音波治療装置と核医学診断装置とを組み合わせても機能画像の生成が可能な超音波治療装置を提供することを目的とする。
【００２５】
さらに、核医学診断装置によって生成された機能画像の画素値（輝度や濃淡度等）から判断して焼灼完了の判断が容易な超音波治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１に記載の発明は、被検体に対してＸ線若しくは超音波を照射し、又は傾斜磁場と高周波磁場とを印加することによって第１の断層像を生成する撮像装置と、前記被検体を取り囲んで複数の放射線検出器が設置され、前記被検体に投与された放射線薬剤から放射される放射線を前記複数の放射線検出器で検出することで前記被検体の第２の断層像を生成する核医学診断装置と、前記第１の断層像と前記第２の断層像とを合成した合成断層像を表示する表示装置と、前記複数の放射線検出器によって取り囲まれた領域内に設置され、前記被検体との間に音響媒体を有し、前記被検体の患部に集束超音波を照射する超音波アプリケータと、を有することを特徴とする超音波治療装置である。
【００２７】
この発明において、撮像装置は例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、又は超音波診断装置のいずれかに相当する。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を挟んでＸ線源とＸ線検出器とを有し、Ｘ線源から照射されて被検体を透過するＸ線をＸ線検出器によって検出することで被検体のＸ線ＣＴ像（第１の断層像）を生成するものである。ＭＲＩ装置は、被検体に対して複数の傾斜磁場と高周波磁場とを印加し、その結果得られた核磁気共鳴信号の投影データに基づいて核磁気共鳴画像（第１の断層像）を生成するものである。超音波診断装置は、超音波アプリケータに設置された超音波プローブによって被検体に対して超音波を照射し、被検体からの反射波を受信することによって超音波診断像（第１の断層像）を生成するものである。撮像装置で生成された第１の断層像は被検体の形態画像に相当する。
【００２８】
また、核医学診断装置は、陽電子放出型ＣＴ装置であるＰＥＴ装置又は単光子放出型ＣＴ装置であるＳＰＥＣＴ装置に相当し、核医学診断装置で生成された第２の断層像は被検体の機能画像に相当する。
【００２９】
この発明のように、形態画像に相当する第１の断層像と機能画像に相当する第２の断層像とを合成して表示することで、超音波アプリケータによって集束超音波を照射するべき患部（腫瘍）の状態をその場で判断することが可能となる。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波治療装置であって、前記放射線検出器は、前記超音波アプリケータを取り囲むように全周にわたって配置され、前記超音波アプリケータで遮蔽された領域以外の領域に配置された検出器によって放射線を検出することを特徴とするものである。
【００３１】
音響媒体によって放射線が減衰させられるため、音響媒体に遮蔽されている部分に設置されている放射線検出器は、放射線を検出することはない。従って、それ以外の部分に配置された放射線検出器によって放射線を検出し、機能画像を生成する。例えば、超音波アプリケータと線源との位置関係によって検出されなかった放射線は発生しなかったものと見なし、それ以外の放射線を検出する。ＰＥＴ装置の場合は、同時計数法で位置を計測し、ＳＰＥＣＴ装置の場合は、コリメータで位置を計測する。このように放射線を検出することによって、超音波アプリケータを核医学診断装置の撮影領域内に設置した場合であっても、多少の死角（放射線が検出されない領域）が生じる可能性はあるが、患部（腫瘍）の画像化が可能となる。これを応用することによって、核医学診断装置で撮影しながら超音波アプリケータで超音波を照射して焼灼治療を行うことが可能となるため、焼灼の状況を核医学診断装置で観察しながら焼灼治療を行うことが可能となる。ＳＰＥＣＴ装置はＰＥＴ装置よりも死角が減るというメリットがある。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記超音波アプリケータは前記放射線検出器によって取り囲まれた領域から出し入れ自由に設置され、前記核医学診断装置の放射線検出器によって放射線を検出する際には、前記超音波アプリケータは前記放射線検出装置によって取り囲まれた領域の外側に移動させられることを特徴とするものである。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波治療装置であって、溝部が形成された、被検体を乗せる寝台を更に有し、前記放射線検出器は前記寝台を取り囲んで設置され、前記音響媒体は前記溝部に充填され、前記超音波アプリケータは前記音響媒体内に設置されていることを特徴とするものである。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の超音波治療装置であって、前記寝台に形成された溝部に設置され、前記音響媒体を前記溝部の外側に排出する音響媒体排出手段と、前記超音波アプリケータを前記溝部に沿って前記放射線検出器によって取り囲まれた領域の外側に移動させる移動手段と、を更に有することを特徴とするものである。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記表示装置に表示された第２の断層像を横切るように所定の長さの線分からなる関心領域を設定するための第１の関心領域設定手段と、前記第１の関心領域設定手段によって設定された線分上の前記第２の断層像の画素値を逐次算出する第１の画素値算出手段と、を更に有し、前記表示装置は、前記第１の画素値算出手段によって算出された画素値を表示することを特徴とするものである。
【００３６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記表示装置に表示された第２の断層像を含むように所定の面積を有する関心領域を設定するための第２の関心領域設定手段と、前記第２の関心領域設定手段によって設定された前記関心領域内の前記第２の断層像の平均画素値又は合計画素値を逐次算出し、前記平均画素値又は前記合計画素値の単位時間あたりの変化量を算出し、前記単位時間あたりの変化量と予め設定された値とを比較する第２の画素値算出手段と、を更に有することを特徴とするものである。
【００３７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の超音波治療装置であって、集束超音波を照射すべく位置を示すマーカを設定するためのマーカ設定手段を更に有し、前記表示装置は、前記第１の断層像と前記第２の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記設定されたマーカを表示することを特徴とするものである。
【００３８】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の超音波治療装置であって、前記超音波アプリケータの位置を検出する位置検出手段を更に有し、前記表示装置は、前記第１の断層像と前記第２の断層像とを合成した合成断層像を表示するとともに、前記位置検出手段によって検出した位置に基づいて前記合成断層像上に前記超音波アプリケータの像及び前記超音波アプリケータから照射される集束超音波の伝播経路を表示することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３９】
請求項１に記載の発明によると、例えばＸ線等によって被検体の形態画像を生成するとともに、核医学診断装置を用いて機能画像を生成することが可能となるため、集束強力超音波を照射して治療すべき患部（腫瘍）の状態（悪性又は良性）をその場で判断することが可能となる。そのことにより、別途、確定診断（バイオプシー等）を行う必要がなくなり、画像収集直後に焼灼治療を行うことが可能となる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によると、一部の放射線検出器によって放射線を同時計数法で検出し、更に、超音波アプリケータで遮蔽された部分以外の放射線検出器で放射線を検出することで、核医学診断装置の撮影領域内に超音波アプリケータが設置されている場合であっても、患部（腫瘍）の機能画像を得ることが可能となる。そのことにより、核医学診断装置で患部（腫瘍）の状態を観察しながら焼灼治療を行うことが可能となる。
【００４１】
請求項３及び請求項５に記載の発明によると、核医学診断装置で患部（腫瘍）を撮影する際に超音波アプリケータを核医学診断装置の撮影領域の外側に移動させることができるため、超音波アプリケータによって放射線検出器が遮蔽されずに済み、そのことによって、全ての放射線検出器で放射線を検出することが可能となる。
【００４２】
請求項６に記載の発明によると、核医学診断装置によって生成された第２の断層像を横切るように線分からなる関心領域を設定し、その線分上の画素値を逐次算出して表示装置にその画素値を表示して画素値の変化を観測することで、焼灼の進行状況の確認が容易になる。また、請求項７に記載の発明によると、第２の断層像の平均画素値又は合計画素値を逐次算出し、単位時間あたりの変化量と予め設定された値（閾値）とを比較することによって、焼灼の進行状況の確認が容易になる。
【００４３】
請求項８に記載の発明によると、合成画像上に超音波の照射位置を示すマーカを設定して表示することで、操作者は照射すべき患部（腫瘍）の位置を容易に見分けることが可能となる。また、請求項９に記載の発明によると、超音波アプリケータの像及び超音波の伝播経路を合成画像上に表示することで、照射位置の確認が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、この発明の実施形態に係る超音波治療装置について、図１乃至図１０を参照しつつ説明する。
【００４５】
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置について、図１乃至図６を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。図２は、第１の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示すブロック図である。図３は、図１に示す線分Ａ−Ａ’における断面図である。
【００４６】
（構成）
まず、この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置の構成について説明する。超音波治療装置１は、主に、核医学診断装置２と、Ｘ線ＣＴ装置３と、超音波治療部４と、寝台装置５と、制御部６と、操作部７と、画像合成部８と、表示装置９とを備えて構成されている。核医学診断装置２とＸ線ＣＴ装置３とは、それぞれ回転中心が共通になるように配置されている。
【００４７】
核医学診断装置２は、複数の放射線検出器２１と、その前面に置かれた回転機構付きコリメータ５６（ＳＰＥＣＴ装置の場合は必須の構成であるが、ＰＥＴ装置の場合では不要である）と、パルス発生器２２と、計数装置２３と、記憶装置２４と、画像再構成部２５とを備えて構成されている。核医学診断装置２は、被検体が検査のために挿入される孔部１０を有しており、複数の放射線検出器２１は、その孔部１０の周りに環状に配置されている。この複数の放射線検出器２１は、例えば、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）等からなるシンチレーション結晶と光電増倍管（ＰＭＴ）とを備えたガンマ線検出器からなる。また、放射線検出器２１として半導体放射線検出器を用いても構わない。放射線検出器２１は、被検体から放出されたγ線を検出し、このγ線の検出信号（以下、γ線検出信号と称する）を出力する。
【００４８】
パルス発生器２２は、放射線検出器２１により出力されたγ線検出信号を受けて、γ線のエネルギーを有するパルス信号を発生させる。計数装置２３は、パルス発生器２２により出力されたパルス信号を用いてγ線検出信号に対する計数値を求め、計数値のデータを記憶装置２４に記憶する。さらに、ＰＥＴ装置の場合は、計数装置２３は、パルス発生器２２により出力されたパルス信号を受けてγ線対ごとに同時計数を行って計数値を求めるとともに、検出点をγ線検出の位置情報としてデータ化し、そのデータを記憶装置２４に記憶する。ＳＰＥＣＴ装置の場合は、コリメータにより位置を確定できるので、そのときの計数値と位置のデータを記憶装置２４に記憶する。画像再構成部２５は、計数値に基づいて機能画像データを再構成し、その機能画像データを画像合成部８及び記憶装置２４に出力する。
【００４９】
Ｘ線ＣＴ装置３は、公知のＸ線ＣＴ装置と同じ構成を有しており、Ｘ線発生源３１と、複数のＸ線検出器３２と、Ｘ線発生源３１及びＸ検出器３２を支持する回転支持部（図示しない）と、その回転支持部を回転中心の回りに回転させる回転機構部（図示しない）とを備えて構成されている。さらに、データ収集部３５と、収集データ記憶装置３６と、画像再構成部３７とを備えて構成されている。
【００５０】
Ｘ線ＣＴ装置３は、被検体が検査のために挿入される観測領域である孔部１０を有しており、Ｘ線発生源３１と複数のＸ線検出器３２とは、孔部１０を挟んでほぼ１８０°反対方向に配置されている。Ｘ線発生源３１と複数のＸ線検出器３２とは、回転機構部によって孔部１０の周囲を旋回可能となっている。
【００５１】
このＸ線ＣＴ装置３は、例えば、Ｘ線発生源３１から被検体の回りに回転させながらＸ線ビームを曝射させるとともに、被検体を体軸方向に移動させて、被検体を螺旋状にスキャン（ヘリカルスキャン）するものである。
【００５２】
制御部６は、Ｘ線発生を制御するＸ線発生制御信号をＸ線制御装置３４に出力するとともに、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号とデータ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部３５に出力する。
【００５３】
Ｘ線制御装置３４は、制御部６により出力されたＸ線発生制御信号に基づき、高電圧発生装置３３による高電圧発生のタイミングを制御する。高電圧発生装置３３は、Ｘ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御部３４からの制御信号に従ってＸ線発生源３１に供給する。
【００５４】
Ｘ線発生源３１は、高電圧発生装置３３から供給された高電圧によってスライス方向に厚みを持った扇状のＸ線ビームを被検体に向けて多方向から曝射する。Ｘ線検出器３２は、Ｘ線発生源３１から曝射され、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。
【００５５】
データ収集部３５は、制御部６により出力されたデータ収集制御信号に基づき、Ｘ線検出器３２からの出力電流を増幅した後、デジタルデータに変換することによりＸ線パス毎のＸ線透過率に反映した投影データを収集し出力する。収集データ記憶装置３６は、データ収集部３５によって収集された断面の投影データを記憶する。
【００５６】
画像再構成部３７は、断面の投影データに基づいて被検体の断層画像を再構成する。再構成された断層画像データは、画像合成部８及び収集データ記憶装置３６に出力される。
【００５７】
寝台装置５は、被検体を載置する寝台天板５１と、その基底部が床に固定された寝台天板上下動機構部５２と、寝台天板移動部５３と、寝台制御部５４とを備えて構成されている。寝台天板５１は、核医学診断装置２の孔部１０とＸ線ＣＴ装置３の孔部１０に挿入され、長手方向に移動可能となっている。寝台天板５１には溝部５５が形成され、その溝部５５内に超音波治療部４が配置されている。
【００５８】
寝台制御部５４は、制御部６により出力された寝台制御信号に基づき、寝台移動信号を寝台天板移動部５３及び寝台天板上下動機構部５２に出力する。寝台天板移動部５３はその寝台移動信号に基づいて寝台天板５１を長手方向に水平に移動させ、寝台天板上下動機構部５２は寝台天板５１を上下に移動させる。
【００５９】
超音波治療部４は、超音波アプリケータ４１と、音響媒体４２と、超音波アプリケータ４１を長手方向に移動可能に保持する保持部材４３と、位相制御回路部４４と、駆動回路部４５と、アプリケータ位置検出装置４６とを備えて構成されている。
【００６０】
超音波アプリケータ４１は、治療用強力超音波を照射する円形平板の超音波振動子を備えている。音響媒体４２は、例えば、脱気された滅菌水や生理食塩水等が用いられる。寝台天板５１に形成された溝部５５内に超音波アプリケータ４１が設置され、超音波アプリケータ４１の周りに滅菌水等からなる音響媒体４２が充填されている。超音波アプリケータ４１は、保持部材４３によって音響媒体４２内を長手方向に移動可能となっている。図２には図示しないが、保持部材４３は制御部６に接続され、操作部７からの指示に従って超音波アプリケータ４１を移動させる。なお保持部材４３がこの発明の「移動手段」に相当する。
【００６１】
本実施形態の超音波アプリケータ４１には、フェーズドアレイ超音波アプリケータを用いている。駆動回路部４５の駆動タイミングを位相制御回路部４４によって制御することにより、超音波アプリケータ４１を移動させずに焦点位置や音場、加温・加熱領域を操作することができる。駆動回路部４５は分割された超音波振動子の個数のチャネルに分かれており、制御部６からの信号により位相制御回路部４４で遅延を与えられた独立のタイミング信号により駆動される。
【００６２】
アプリケータ位置検出装置４６は、例えば、寝台天板５１に対する超音波アプリケータ４１の相対位置を検出し、その信号を制御部６に出力する。
【００６３】
さらに、リアルタイムで被検体の患部をモニタリングすることが可能な超音波診断装置４７を備えて構成されていても良い。具体的には、特許文献１に記載の超音波アプリケータのように、超音波アプリケータ４１の超音波振動子の中央に超音波診断像撮像用の超音波プローブを設ける。超音波診断撮像用の超音波プローブを設けた場合は、まず、超音波プローブによって被検体の患部の大雑把な位置を確認し、その後、核医学診断装置２及びＸ線ＣＴ装置３によって断層像を撮影して患部の詳細な位置を確認する。このように、超音波診断撮像用の超音波プローブで患部の大雑把な位置を確認することによって、比較的容易に患部を見つけることが可能となり、超音波治療装置の利便性を向上させることが可能となる。
【００６４】
操作部７は、操作者からの各種指示情報を超音波治療装置１に入力するためのものである。操作卓７には、トラックボールやキーボードといった様々な入力機器が設置されている。この操作部７を介して、走査条件の設定やマーカの設定、その他、様々な設定条件が入力される。また、後述する関心領域やマーカ等を設定するためにこの操作部７が用いられる。
【００６５】
次に、核医学診断装置２がＰＥＴ装置の場合における放射線検出器２１及び超音波治療部４における超音波アプリケータ４１の配列について、図３を参照しつつ詳しく説明する。核医学診断装置２は、環状保持部材（図示しない）の内側に環状に設置された多数の放射線検出器２１を有している。多数の放射線検出器２１の内側に、寝台天板５１が挿入される観測領域である貫通した孔部１０が形成されている。環状保持部材は支持部材（図示しない）上に設置され、その支持部材は検査室の床に据付けられている。核医学診断装置２がＳＰＥＣＴ装置の場合には、図１１の回転機構付きコリメータ５６が放射線検出器２１の前に付加される。
【００６６】
本実施形態においては、図３に示す核医学診断装置２の断面は、核医学診断装置２の中心点Ｏを通る２本の仮想線（図３に示す破線）によって、領域Ａ〜Ｄの４つの領域に分けられている。これら２本の仮想線は中心点Ｏを通るとともに、超音波治療装置４の寝台天板５１の端部を通るように設定されている。
【００６７】
領域Ａ〜Ｄに配置された放射線検出器２１のうち、領域Ａに配置された放射線検出器２１Ａはγ線を検出することはない。この領域Ａに配置された放射線検出器２１Ａと被検体の患部との間には超音波治療部４が配置されており、患部から放出されたγ線は超音波治療部４を構成する音響媒体４２によって減衰させられるからである。
【００６８】
従って、超音波治療部４によって遮蔽された領域Ａ以外の部分に配置された放射線検出器２１によってγ線を検出する。予め、超音波治療部４の配置位置が分かっているため、例えば、核医学診断装置２の中心点Ｏを対称軸として、超音波治療部４によって遮蔽された領域Ａに配置された放射線検出器２１Ａに対して点対称の位置（領域Ｂ）に配置された放射線検出器２１Ｂによってγ線を検出する。さらに、放射線検出器２１Ｂの両側の領域Ｃ及び領域Ｄに配置された放射線検出器２１Ｃ、２１Ｄによってもγ線を検出する。
【００６９】
核医学診断装置２がＰＥＴ装置の場合、放射線検出器２１Ａ〜２１Ｄはパルス発生器２２に接続され、全てのγ線検出信号は計数装置２３に出力される。領域Ｂに配置された放射線検出器２１Ｂ、領域Ｃに配置された放射線検出器２１Ｃ、及び領域Ｄに配置された放射線検出器２１Ｄにより出力されたγ線検出信号は、計数装置２３で同時計数法によって処理されるが、領域Ｂに配置された放射線検出器２１Ｂにより出力されたγ線検出信号は、γ線の発生がなかったとみなし、同時計数法によって処理されることはない。核医学診断装置２がＳＰＥＣＴ装置の場合には、コリメータで位置が特定されることから、同時計数法が行われず処理される。
【００７０】
なお、本実施形態においては、寝台天板５１の端部を通るように２本の仮想線を設定して領域Ａ〜Ｄを設定したが、寝台天板５１にγ線を減衰させない材料を用いた場合は、音響媒体４２の端部を通るように仮想線を設定して領域Ａ〜Ｄを設定しても良い。その場合、放射線検出器２１Ｃ及び２１Ｄの検出領域が広がり、同時計数法によって処理される領域が広がるため、患部（腫瘍）の位置情報が増え、位置の特定が更に容易になる。
【００７１】
（動作）
次に、第１の実施形態に係る超音波治療装置の動作について説明する。まず、被検体の関心領域の組織又は臓器に選択的に取り込まれる放射線薬剤を被検体に投与する。具体的には陽電子放出核種（１５Ｏ、１３Ｎ、１１Ｃ、１８Ｆ等）を含む１８ＦＤＧ等の放射線薬剤を被検体に投与する。次に、被検体を寝台天板５１の上にうつ伏せ状に寝かせ、例えば、寝台天板５１を図１の右方向に水平に移動させ、Ｘ線ＣＴ装置３から核医学診断装置２へ移動させる。なお、被検体を寝台天板５１の上に寝かせるときは、被検体の患部が超音波治療部４の上に位置するようにする。
【００７２】
被検体を載置した寝台天板５１がＸ線ＣＴ装置３を通過する際に、例えばヘリカルスキャンによって連続的なＸ線投影データが収集される。このときの寝台天板５１の移動速度は、所望のＸ線断層像のスライスピッチが得られるように回転機構部３４の回転速度と同調する速度となるように制御される。
【００７３】
画像再構成部３７は、収集データ記憶装置３６に記憶されている投影データと再構成パラメータとから被検体のＸ線断層像データを再構成し、Ｘ線断層像データを画像合成部８に出力する。また、再構成されたＸ線断層像データを収集データ記憶部３６に記憶する。なお、「再構成パラメータ」としては、再構成方式（関数）、スライス厚、スライス数、再構成間隔といったものがある。再構成する際には、これらのパラメータが指定されて、複数の２次元画像（断層像）が作成される。
【００７４】
被検体を載置した寝台天板５１が核医学診断装置２に達すると停止し、核医学診断装置２により投影データの収集が行われる。被検体の患部からは放射線薬剤に起因した５１１ｋｅＶのγ線が放出されている。複数の放射線検出器２１は、被検体から放出されたγ線を検出し、γ線検出信号を出力する。この放射線薬剤に起因して被検体の体内で発生した多数のγ線は、特定の方向に放出されるのではなく、あらゆる方向に放出される。これらのγ線は、上述したように、対となってほぼ正反対の方向（１８０°±０．６°）に放出され、複数の放射線検出器２１のうちいずれかの検出器によって検出される。
【００７５】
本実施形態においては、超音波治療部４によって遮蔽された領域Ａに配置されている放射線検出器２１Ａによってγ線は検出されない。上述のように、音響媒体４２によってγ線が減衰されてしまうからである。被検体から放出されたγ線は、放射線検出器２１Ｂ〜２１Ｄによって検出される。そのうち、核医学診断装置２がＰＥＴ装置の場合には、放射線検出器２１によって検出されたγ線の検出信号は、同時計数法によって処理される。さらに、核医学診断装置２がＳＰＥＣＴ装置の場合には、同時計数法なしで処理される。
【００７６】
放射線検出器２１Ｃ及び２１Ｄから出力されたγ線検出信号を受けたパルス発生器２２はγ線のエネルギーを有するパルス信号を発生させる。計数装置２３は、パルス発生器２２から出力されたパルス信号を用いてγ線対ごとに同時計数を行い、γ線検出信号に対する計数値を求める。さらに、計数装置２３は、γ線対に対する一対のパルス信号によりそのγ線対の各γ線を検出した２つの検出点（核医学診断装置２の中心点Ｏに対してほぼ１８０°方向が異なっている一対の放射線検出器２１の位置）をγ線検出の位置情報としてデータ化する。計数値及び検出点の位置情報を示す信号は計数装置２３から再構成処理部２５に出力される。
【００７７】
また、放射線検出器２１Ｂによって検出されたγ線の検出信号は、パルス発生器２２に出力され、γ線のエネルギーを有するパルス信号を発生する。計数装置２３は、パルス発生器２２から出力されたパルス信号を用いてγ線検出信号に対する計数値を求める。このγ線検出信号は、同時計数法によって処理されない。計数値を示す信号は再構成処理部２５に出力される。
【００７８】
再構成処理部２５は、核医学診断装置２がＰＥＴ装置の場合には、同時計数法によって得られた計数値及び検出点の位置情報に基づいて、機能画像データを再構成する。また、核医学診断装置２がＳＰＥＣＴ装置の場合には、同時計数法なしで得られた計数値及び検出点の位置情報に基づいて、機能画像データを再構成する。再構成された機能画像データは、再構成処理部２５から画像合成部８に出力される。また、再構成された機能画像データを記憶装置２４に記憶する。
【００７９】
Ｘ線ＣＴ像データと機能画像データとは画像合成部８によって合成され、両データの合成断層像データが生成され、表示装置９のモニタ上に合成断層像が表示される。表示装置９のモニタ上に表示される合成断層像を図４に示す。図４は第１の実施形態に係る超音波治療装置によって得られた合成画像を示す図である。表示装置９のモニタ９ａ上には、Ｘ線ＣＴ装置３によって得られた断層像と核医学診断装置２によって得られた断層像が合成断層像１１として表示される。Ｘ線ＣＴ装置３によって得られた断層像は被検体の形態画像となって表され、核医学診断装置２によって得られた断層像は患部（腫瘍）の機能（生理）画像となって表される。また、像１１ａはＸ線ＣＴ装置３によって得られた形態画像であり、像１１ｂは核医学診断装置２によって得られた機能画像である。
【００８０】
また、図４（ａ）に示すように、表示装置９のモニタ９ａ上に患部（腫瘍）の位置を示すマーカ１２を表示しても良い。このマーカ１２を表示するために、制御部６及び表示装置９に接続されるマーカ設定回路１５を設ける。操作者が操作部７のトラックボール等を操作すると、制御部６を介してマーカ設定回路１５はその操作の信号に応じて表示装置９のモニタ上のポインタを動かす。そして、そのポインタで所定の領域を囲むマーカを指定すると、マーカ設定回路１５は操作部７からの指示を受けて、表示装置９のモニタ９ａ上にマーカ１２を表示する。このマーカ１２は操作部７からの操作により表示装置９のモニタ９ａ上にて移動及び回転させることが可能であり、さらに、その形状や大きさも変えることができる。マーカ設定回路１５は、操作部７からの信号を受けて、マーカ１２の形状、大きさ、及びモニタ上における位置を変える。
【００８１】
また、図４（ｂ）に示すように、表示装置９のモニタ９ａ上に集束強力超音波の伝播経路１３ｂを模式的に表示しても良い。超音波治療部４に設置されているアプリケータ位置検出装置４６によって寝台天板５１に対する超音波アプリケータ４１の相対位置を検出し、表示装置９のモニタ９ａ上に超音波アプリケータ４１の像１３ａを表示する。この超音波アプリケータ４１の像１３ａ及び伝播経路１３ｂを記憶装置に予め記憶しておく。なお、アプリケータ位置検出装置４６がこの発明の「位置検出手段」に相当する。
【００８２】
超音波アプリケータ４１から照射される超音波のおおよその伝播経路は予め判明しているため、超音波アプリケータ４１の像１３ａを基点にしてその伝播経路１３ｂを表示装置９のモニタ９ａ上に描画する。この描画は、例えば、上述したマーカ設定回路１５が行う。マーカ設定回路１５は制御部６を介して、アプリケータ位置検出装置４６から出力された位置情報を示す信号を受けて、超音波アプリケータ４１の像１３ａを表示装置９のモニタ９ａ上に表示する。さらに、マーカ設定回路１５は超音波アプリケータ４１の像１３ａを基点にして超音波のおおよその伝播経路を描画する。このように超音波の伝播経路を表示することによって、超音波の照射位置と腫瘍の位置との関係が明確になるため、腫瘍に超音波が照射されているか否かの判断が容易になる。
【００８３】
Ｘ線ＣＴ装置３及び核医学診断装置２による投影データの収集が終了すると、超音波治療部４の超音波アプリケータ４１によって被検体の患部に対して集束強力超音波を照射して焼灼治療を開始する。
【００８４】
以上のように、超音波治療部４が設置されている部分における放射線検出器２１Ａ以外の放射線検出器２１Ｂ〜２１Ｄによってγ線を検出して機能画像を生成することにより、超音波治療部４が設置されていても機能画像を生成することが可能となる。そのことにより、診断が終了した後、直ちに焼灼治療を行うことが可能となるとともに、集束強力超音波を照射して焼灼治療を行いながら核医学診断装置２による機能画像の収集が可能となる。
【００８５】
また、本実施形態に係る超音波治療装置１では、モニタリングしている画像が機能画像であるということを利用して、腫瘍組織の焼灼が完了したか否かの確認を行うことが可能である。この動作について、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５及び図６は、合成画像と患部にける画素値のスペクトルとを示す図である。
【００８６】
超音波治療装置１に更に画素値算出部１６と、制御部６及び表示装置９に接続される関心領域設定部１７とを設ける。操作部７からの操作によって注目すべき領域が指定されると、制御部６を介して関心領域設定部１７は図５（ａ）に示すように表示装置９のモニタ９ａ上に関心領域（ＲＯＩ）を表示する。操作者が操作部７を操作することによって、関心領域設定部１７は腫瘍及び核医学診断装置２によって得られた像１１ａを横切る線分ＸＹで表される関心領域（ＲＯＩ）１４を設定し、モニタ９ａ上に表示する。
【００８７】
関心領域設定部１７によって線分ＸＹ１４が設定されると、線分ＸＹ１４の座標が画素値算出部１６に出力され、その座標に基づいて画素値算出部１６は制御部６を介して記憶装置２４から線分ＸＹ１４上の座標に位置する機能画像データを読み出す。そして、画素値算出部２４は、線分ＸＹ１４上の各座標における機能画像データの画素値（輝度や濃淡度等）を逐次算出し、図５（ｂ）〜（ｄ）に示す横軸が位置で、縦軸が画素値（輝度や濃淡度）で表されるグラフを作成する。そして、制御部６を介してこれらのグラフを表示装置９のモニタ９ａ上に表示する。操作者はこれらのグラフから焼灼の進行状況を確認することができ、焼灼の完了を判断することが可能となる。
【００８８】
図５（ｂ）は、集束強力超音波を照射する前の機能画像データの画素値のプロファイルである。超音波照射前のプロファイルは「やま」が１つの形をなしている。この状態の腫瘍に集束強力超音波を照射すると、図５（ｃ）に示すように、画素値のプロファイルは「やま」が２つの形をなし、画素値のピーク値は図５（ｂ）に比べて低くなり、その領域がＸＹ方向に広がる。さらに照射を継続すると、図５（ｄ）に示すように、画素値のピーク値が更に低下し、その領域がＸＹ方向に更に広がる。このように、図５（ｂ）〜（ｄ）は、時系列に沿ったグラフである。これらのプロファイルを得るため、所定時間ごとに画素値算出部１６は機能画像データの画素値を逐次算出してグラフを作成する。
【００８９】
超音波アプリケータで生体組織を焼灼し、その焼灼の状態を電子顕微鏡で観察すると、細胞核や細胞壁は原形を保っているが、細胞液が細胞の外へ流出した状態が観測される。従って、１８ＦＤＧ等の放射線薬剤は細胞に取り込まれた後、細胞液内に貯留され、集束強力超音波を照射した後は１８ＦＤＧを含んだ細胞液が細胞の辺縁の外に浸出することになる。
【００９０】
この観察による事実と図５（ｂ）〜（ｄ）のプロファイルとによって焼灼が完了したか否かの判断が可能となる。つまり、図５（ｂ）に示すプロファイルによって、放射線薬剤が細胞内に取り込まれたままで細胞の外に流出していないと判断できる。また、図５（ｃ）に示すプロファイルは図５（ｂ）に示すプロファイルよりも画素値のピーク値が低くなり、ＸＹ方向に広がっているため、放射線薬剤を含んだ細胞液が細胞の外に流出していると判断できる。さらに、図５（ｄ）に示すプロファイルは図５（ｃ）に示すプロファイルよりも画素値のピーク値が更に低下し、ＸＹ方向に広がっているため、更に細胞液が細胞の外に流出していると判断できる。従って、これらのプロファイルを得ることによって、１８ＦＤＧ濃度の減衰の進行状態を観察することが可能となる。
【００９１】
このように、腫瘍と機能画像とを横切るように線分で表される関心領域を設定し、その線分における機能画像の画素値の変化をグラフにして表示装置９のモニタ９ａ上に表示することで、焼灼の進行状態を確認し、焼灼が完了したか否かの判断が可能となる。また、本実施形態においては、上述したように焼灼しながら機能画像の収集が可能であるため、焼灼の進行状態をモニタ９ａ上のグラフで確認しながら焼灼が可能となる。
【００９２】
例えば、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すプロファイルを、図６に示すように、合成断層像１１とともに表示装置９のモニタ９ａ上に表示する。このように、合成断層像１１とプロファイルとを同時に表示することで、合成断層像１１の機能画像の変化を観測して焼灼の状態を判断するとともに、プロファイルの変化を観測して焼灼の状態を判断することが可能となるため、焼灼状態を判断するための情報が増え、焼灼状態の判断が更に容易になる。
【００９３】
また、関心領域設定部１７によって焼灼しようとしている腫瘍の辺縁を囲むように関心領域を設定し、画素値算出部１６によって関心領域内の平均画素値を算出し、焼灼によるその平均画素値の変化を観測することで焼灼の状態を判断しても良い。
【００９４】
具体的には、まず、画素値算出部１６は焼灼前における腫瘍の辺縁を囲む関心領域内の平均画素値を算出する。次に、画素値算出部１６は、集束強力超音波を腫瘍に照射するとともに関心領域内の平均画素値を逐次算出する。焼灼によって１８ＦＤＧを含む細胞液が細胞の外へ流出し、速やかに散逸するため、散逸した後は平均画素値の減衰時定数が大きくなると考えられる。ここで、平均画素値とは、関心領域内に含まれる全ての座標における機能画像データの画素値（輝度や濃淡度等）を平均したものである。また、平均画素値の減衰時定数とは、平均画素値が一定の値、減少するまでの時間である。画素値算出部１６は、平均画素値を求めるとともに平均画素値の減衰時定数、つまり、平均画素値が一定の値だけ減少するまでの時間を算出する。換言すると、画素値算出部１６は、単位時間あたりの平均画素値の変化量（＝平均画素値の変化率）を算出する。
【００９５】
集束強力超音波を照射した直後においては、細胞の外に流出する細胞液の量が多いため、平均画素値の変化量も多く、一定の値だけ減少するまでの時間（減衰時定数）は短くなる。焼灼を続けると、徐々に流出する細胞液の量が減少するため、平均画素値の変化量も小さくなる。その結果、一定の量だけ減少するまでの時間（減衰時定数）は長くなる。つまり、減衰時定数が大きくなれば焼灼が進んで、完了したと判断することができる。
【００９６】
換言すると、照射直後においては、単位時間あたりの平均画素値の変化量（＝平均画素値の変化率）は大きいが、時間が経つにつれて単位時間あたりの平均画素値の変化量（＝平均画素値の変化率）は小さくなる。つまり、平均画素値の変化率が小さくなれば焼灼が進んで、完了したと判断できる。
【００９７】
従って、予め閾値を設定しておき、単位時間あたりの平均画素値の変化量（＝平均画素値の変化率）がその閾値以下になった場合に、焼灼が完了したと判断することが可能となる。この予め設定された閾値は、経験的に求められているものであり、焼灼の完了を示す平均画素値の変化率である。この予め設定された閾値と平均画素値の変化率との比較は、画素値算出部１６が行う。さらに画素値算出部１６は、平均画素値の変化率と閾値とを比較して、その比較結果から焼灼が完了したか否かの判断を行う。画素値算出部１６は、平均画素値の変化率が閾値以下の場合、焼灼が完了したと判断する。
【００９８】
また、平均画素値の減衰時定数を算出して、予め設定された閾値と比較しても良い。減衰時定数が閾値以上に長くなった場合、焼灼が完了したと判断できる。このとき設定される閾値は、焼灼の完了を示す平均画素値の減衰時定数である。
【００９９】
画素値算出部１６が平均画素値の変化率又は減衰時定数と閾値とを比較して焼灼完了と判断した場合、表示装置９によって焼灼の完了を示す画像を表示する。その表示によって操作者は焼灼の完了を認知することができ、集束強力超音波の照射終了のタイミングの判断が可能となる。さらに、画素値算出部１６が焼灼完了と判断した場合、自動的に集束強力超音波の照射を停止させても良い。画素値算出部１６から焼灼完了を示す信号が制御部６に出力され、制御部６が超音波治療部４の位相制御回路部４４への信号の出力を停止することによって、超音波アプリケータ４１の照射を停止する。自動的に照射を停止させることで、焼灼完了の判断が更に容易になり、操作者の負担を軽減することが可能となる。
【０１００】
また、平均画素値の代わりに、合計画素値を用いて焼灼の判断を行っても良い。ここで合計画素値とは、関心領域内に含まれる全ての座標における機能画像データの画像値（輝度や濃淡度等）を合計したものである。
【０１０１】
なお、画素値算出部１６がこの発明の「第１の画素値算出手段」及び「第２の画素値算出手段」に相当し、関心領域設定部１７がこの発明の「第１の関心領域設定手段」及び「第２の関心領域設定手段」に相当する。
【０１０２】
また、本実施形態においては、Ｘ線ＣＴ装置３を用いて被検体の形態画像を収集したが、その代わりに、公知のＭＲＩ装置を用いても構わない。ＭＲＩ装置を用いる場合は、被検体に対して複数の傾斜磁場を印加し、核磁気共鳴信号の投影データを得る。そして、その投影データに基づいて核磁気共鳴画像を生成し、形態画像として核医学診断装置２によって得られた機能画像と合成して表示装置９のモニタ９ａ上に表示する。
【０１０３】
［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２の実施形態に係る超音波治療装置について、図７を参照しつつ説明する。図７は、第２の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
【０１０４】
第２の実施形態に係る超音波治療装置は、第１の実施形態に係る超音波治療装置１とほぼ同じ構成を有しているが、核医学診断装置２による撮影時には、寝台天板５１の溝部５５に充填されている音響媒体４２が排水される構成となっている。
【０１０５】
第１の実施形態に係る超音波治療装置１においては、寝台天板５１の溝部５５に音響媒体４２は充填されたままとなっており、核医学診断装置２による撮影時においても、そのままの状態を保っている。従って、上述したように、音響媒体４２によって遮蔽されている領域に配置された放射線検出器２１Ａは、γ線を検出することはない。これを改良したものが、この第２の実施形態に係る超音波治療装置に相当する。
【０１０６】
寝台天板５１の溝部５５の底に孔（図示しない）を形成し、その孔に配水管（図示しない）を設置して溝部５５に充填された音響媒体４２を排水する。そして、核医学診断装置２によって撮影するときには、配水管によって音響媒体４２を排水するとともに、保持部材４２によって超音波アプリケータ４１を核医学診断装置２の外部に移動させる。なお、溝部５５に形成された孔及び配水管がこの発明の「音響媒体排出手段」に相当する。
【０１０７】
一方、超音波治療部４によって患部に集束強力超音波を照射して治療を行うときには、配水管を通して音響媒体４２を溝部５３に供給し、集束強力超音波の照射を行う。このように、核医学診断装置２による撮影タイミングに応じて音響媒体２を排水又は充填することによって、γ線を減衰させることなく核医学診断装置２によって撮影することが可能となる。そのことにより、全ての放射線検出器２１を用いてγ線を検出することが可能となり、全ての方向において同時計数法によってγ線を検出することが可能となる。この場合、核医学診断装置２はＰＥＴ装置として機能する。なお、本実施形態においては、機能画像の収集と超音波治療部４による焼灼とは同時に行えないが、患部のモニタリングと焼灼とを１つの装置によって行うことが可能となる。
【０１０８】
また、放射線検出器２１にコリメータを設置して核医学診断装置２をＳＰＥＣＴ装置として用いても良い。この場合、特定の腫瘍や分子に集積する性質を有する物質、及び単光子放出核種（９９Ｔｃ、６７Ｇａ、２０１Ｔｉ等）を含む放射性薬剤を被検体に投与し、その放射性薬剤から発生するγ線を全ての放射線検出器２１によって検知して放射性薬剤が分布している位置を特定し、ＳＰＥＣＴ画像を生成する。このような装置構成であっても、患部のモニタリングと焼灼とを１つの装置によって行うことが可能となる。
【０１０９】
［第３の実施の形態］
次に、この発明の第３の実施形態に係る超音波治療装置について、図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、第３の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。図９は、図８における線分Ｂ−Ｂ’における断面図である。
【０１１０】
第３の実施形態に係る超音波治療装置は、第１の実施形態に係る超音波治療装置１とほぼ同じ構成を有しているが、超音波アプリケータ４１を備えた超音波治療部４の構成及び配置位置が異なる。核医学診断装置２及びＸ線ＣＴ装置３の構成は第１の実施形態に係る超音波治療装置１と同じである。第１の実施形態に係る超音波治療装置１においては、超音波治療部４は寝台天板５１に形成された溝部５５内に設置されていたが、第３の実施形態に係る超音波治療装置においては、超音波アプリケータ４１は核医学診断装置２の側面から延びるアーム４９によって保持され、水平及び垂直方向に移動可能となっている。
【０１１１】
超音波アプリケータ４１には、超音波振動子の他、音響媒体４２を保持するための水袋４８が設置され、その水袋４８の中に音響媒体４２が格納されている。さらに、第１の実施形態のように、超音波診断撮像用の超音波プローブを設けても良い。また、被検体と超音波アプリケータとの接触圧力を水袋４８に設けられた圧力センサーで検知し、音響媒体の出し入れを調整して適切な圧力になるように制御するものであっても良い。
【０１１２】
超音波アプリケータ４１を保持するアーム４９は、関節部材４９ｄ、４９ｅ、及び４９ｆによってアーム部材４９ａ、４９ｂ、及び４９ｃが回転可能に連結されており、アーム部材４９ｃの一端が関節部材４９ｆを介して核医学診断装置２の側面に設置されている。アーム部材４９ａは関節部材４９ｄを軸にして上下方向に回転可能となっており、アーム部材４９ｂは関節部材４９ｅを軸にして上下方向に回転可能になっている。さらに、アーム部材４９ｃは関節部材４９ｆを軸にして上下及び左右の方向に回転可能となっている。アーム部材４９ａの先端には超音波アプリケータ４１が設置されている。このようにアーム４９によって保持されることにより、超音波アプリケータ４１は上下、左右、及び前後の方向に移動することができる。
【０１１３】
このアーム４９はアーム制御部（図示しない）に接続され、操作者が操作部７を操作することによって、制御部６を介してアーム４９の先端に設置されている超音波アプリケータ４１を移動させることができる。
【０１１４】
次に、核医学診断装置２における放射線検出器２１の配列について図９を参照しつつ説明する。第１の実施形態と同様に、図９に示す核医学診断装置２の断面は、核医学診断装置２の中心点Ｏを通る２本の仮想線（図９に示す破線）によって、領域Ａ〜Ｄの４つに分けられている。これらの２本の仮想線は中心点Ｏを通るとともに、超音波アプリケータ４１に設置されている水袋４８に接して通るように設定されている。
【０１１５】
領域Ａ〜Ｄに配置された放射線検出器２１のうち、領域Ａに配置された放射線検出器２１Ａはγ線を検出することはない。この領域Ａに配置された放射線検出器２１Ａと被検体の患部との間には水袋４８内に充填された音響媒体４２を備えた超音波アプリケータ４１が配置されており、患部から放出されたγ線は音響媒体４２によって減衰させられるからである。
【０１１６】
従って、第１の実施形態と同様に、予め、超音波アプリケータの配置位置が分かっているため、領域Ａ以外の領域に配置された放射線検出器２１Ｂ〜２１Ｄによってγ線を検出する。核医学診断装置２がＰＥＴ装置の場合には、検出されたγ線の検出信号は、計数装置２３で同時計数法によって処理され、計数値及び検出点の位置情報が再構成処理部２５に出力される。再成処理部２５は、これらの信号に基づいて機能画像データを生成する。このように、超音波アプリケータ４１の位置と中心点Ｏの位置との関係から、γ線を検出する放射線検出器２１を選定して機能画像データを生成する。
【０１１７】
第３の実施形態に係る超音波治療装置の動作は、第１の実施形態に係る超音波治療装置１と同じであり、寝台天板５１を右方向に水平に移動させることによって、Ｘ線ＣＴ装置３から核医学診断装置２に移動させ、Ｘ線ＣＴ像データと機能画像データとを合成して合成断層像データを生成し、表示装置９のモニタ９ａ上に合成断層像を表示する。そして、超音波アプリケータ４１によって被検体の患部に対して集束強力超音波を照射する。
【０１１８】
［第４の実施の形態］
次に、この発明の第４の実施形態に係る超音波治療装置について、図１０を参照しつつ説明する。図１０は、第４の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
【０１１９】
第４の実施形態に係る超音波治療装置は、第３の実施形態に係る超音波治療装置と同じ構成を有しているが、その動作が異なる。第３の実施形態に係る超音波治療装置においては、核医学診断装置２による撮影時においても超音波アプリケータ４１は核医学診断装置２の孔部１０に挿入されていたが、本実施形態に係る超音波治療装置においては、核医学診断装置２による撮影時には超音波アプリケータ４１を核医学診断装置２の孔部１０の外部に移動させる。操作者が操作部７を操作することによってアーム４９を駆動して超音波アプリケータ４１を核医学診断装置２の外部に待機させる。また、治療を行うときには、アーム４９を駆動して超音波アプリケータ４１を患部の上部に移動させ、集束強力超音波を照射する。
【０１２０】
このように、核医学診断装置２の撮影タイミングに応じて超音波アプリケータ４１を核医学診断装置２の外部又は内部に移動させることによって、第２の実施形態と同様に、γ線を減衰させることなく核医学診断装置２によって撮影することが可能となる。そのことにより、全ての放射線検出器２１を用いてγ線を検出することが可能となり、全ての方向において同時計数法によってγ線を検出することが可能となる。なお、本実施形態においては、機能画像の収集と超音波治療部４による焼灼とを同時に行えないが、患部のモニタリングと焼灼とを１つの装置によって行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す線分Ａ−Ａ’における断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置によって得られた合成画像を示す図である。
【図５】この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置によって得られた合成画像と患部にける画素値のスペクトルとを示す図である。
【図６】この発明の第１の実施形態に係る超音波治療装置によって得られた合成画像と患部における画素値のスペクトルとを示す図である。
【図７】この発明の第２の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
【図８】この発明の第３の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
【図９】図８に示す線分Ｂ−Ｂ’における断面図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態に係る超音波治療装置の概略構成を示す側面図である。
【図１１】ＳＰＥＣＴ装置を組み合わせた超音波治療装置において、回転機構付きコリメータを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  超音波治療装置
２  核医学診断装置
３  Ｘ線ＣＴ装置
４  超音波治療部
５  寝台装置
６  制御部
７  操作部
８  画像合成部
９  表示装置
【図１】
2006068102.tif 000003
【図２】
2006068102.tif 000004
【図３】
2006068102.tif 000005
【図４】
2006068102.tif 000006
【図５】
2006068102.tif 000007
【図６】
2006068102.tif 000008
【図７】
2006068102.tif 000009
【図８】
2006068102.tif 000010
【図９】
2006068102.tif 000011
【図１０】
2006068102.tif 000012
【図１１】
2006068102.tif 000013