(57)【要約】【課題】生体内の臓器等の対象物の熱伝導率を簡単且つ正確に求めること。【解決手段】熱伝導率測定システム１０は、電極針１５の先端側１５Ａの温度を計測する温度センサ１８と、電極針１５の加熱又は冷却を行うことで電極針１５の温度調整を行う温度調整手段１９と、温度センサ１８の計測値の経時的変化に基づいて熱伝導率を特定する熱伝導率特定手段２８とを備えている。温度調整手段１９では、電極針１５の先端側１５Ａが、前記臓器部分の温度よりも低温となる目標温度になるように冷却され、当該目標温度に達した後は、電極針１５の冷却が停止される。また、熱伝導率特定手段２８では、電極針１５の冷却が停止されてからの時間に対する先端側１５Ａの温度変化の状態から、予め設定された関係式又はデータを用いて、前記熱伝導率が特定される。【選択図】          図１
2015119895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の所定領域の熱伝導率を測定する熱伝導率測定システムであって、
前記所定領域の近接部位に配置される測定部と、当該測定部の温度を計測する温度センサと、前記測定部の加熱又は冷却を行うことで前記測定部の温度調整を行う温度調整手段と、前記温度センサの計測値の経時的変化に基づいて前記熱伝導率を特定する熱伝導率特定手段とを備え、
前記温度調整手段では、前記近接部位に配置された前記測定部が、予め把握された当該近接部位の温度よりも高温又は低温となる目標温度になるように加熱又は冷却され、当該目標温度に達した後は、前記測定部の加熱又は冷却が停止され、
前記熱伝導率特定手段では、前記測定部の加熱又は冷却が停止されてからの時間に対する当該測定部の温度変化の状態から、予め設定された関係式又はデータを用いて、前記熱伝導率を特定することを特徴とする熱伝導率測定システム。
【請求項２】
前記熱伝導率特定手段では、前記測定部の加熱又は冷却が停止された後、所定の第１温度から第２温度まで変化する間の経過時間に基づいて、前記熱伝導率を特定することを特徴とする請求項１記載の熱伝導率測定システム。
【請求項３】
臓器内の腫瘍に電極針の先端側を穿刺した状態で、当該電極針を加熱して前記腫瘍を焼灼壊死させる焼灼療法を行う際に、前記腫瘍の周囲の臓器部分の熱伝導率を測定する熱伝導率測定システムであって、
前記電極針の先端側の温度を計測する温度センサと、前記電極針の冷却を行うことで当該電極針の温度調整を行う温度調整手段と、前記温度センサの計測値の経時的変化に基づいて前記熱伝導率を特定する熱伝導率特定手段とを備え、
前記温度調整手段では、前記電極針の先端側が、前記臓器部分の温度よりも低温となる目標温度になるように冷却され、当該目標温度に達した後は、前記電極針の冷却が停止され、
前記熱伝導率特定手段では、前記電極針の冷却が停止されてからの時間に対する前記先端側の温度変化の状態から、予め設定された関係式又はデータを用いて、前記熱伝導率を特定することを特徴とする熱伝導率測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率測定システムに係り、特に、臓器内に存在する腫瘍に電極針を穿刺した状態で、当該電極針にラジオ波を通電して発生させたジュール熱により前記腫瘍を焼灼壊死させるラジオ波焼灼療法を行う際に、電極針から発生する熱量を最適に自動制御するために好適となる熱伝導率測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時において、肝臓に発生した悪性腫瘍の治療法として、患者の皮膚を通じて電極針を腫瘍に刺し、当該電極針にラジオ波電流を通電させることで、電極針の周囲に発生したジュール熱により腫瘍部分を焼灼壊死させるＲＦＡ（ラジオ波焼灼療法）が行われるようになってきた。
【０００３】
当該治療は、超音波画像下で医師の目視によって行われるが、超音波画像はモノクロであるため、腫瘍と焼灼部分の境界が不明瞭で目視しにくい。また、電極針から臓器に所定の熱量が付与される際に、当該臓器内の血流量が多いと血流に熱が奪われ易くなり、腫瘍への伝熱率が低下して焼灼範囲が意図した範囲よりも小さくなる。逆に、臓器の血流量が少ないと腫瘍への伝熱率が高くなり、焼灼範囲が意図した範囲よりも大きくなる。従来のＲＦＡ用の焼灼装置にあっては、電極針の温度管理が可能であるものの、術中の患者の状態によって血流量が変化することから、電極針の温度をモニタリングし、電極針から臓器に与えられるジュール熱の熱量を所望の値に維持していても、血流量の変化によって臓器内の焼灼範囲の大きさが変わることになる。このため、電極針からのジュール熱の出力調整は、医師の経験や勘に依存しており、治療成績にばらつきが生じ易い。このため、臓器の焼灼範囲を正確にコントロールするには、術中、血流量によって変わる臓器の温度分布及びその変化に関する情報を逐次取得することが重要となる。
【０００４】
そこで、本出願人らは、モニタリングされている電極針の温度から、予め記憶された関係式を使って、穿刺対象となる臓器内の血流量を推定し、当該血流量に基づいて当該臓器の温度分布とその変化を自動的に把握することのできる温度分布推定システムを既に特許出願している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−４３０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記温度分布推定システムでは、前記関係式中において、臓器の熱伝導率等の物性値を用いるようになっており、当該物性値は、動物実験のデータ等、事前に取得した一定値（定数）を採っている。しかしながら、実際に、臓器の物性値は、患者間で個人差があり、事前に取得した一定値と同一であるとは限らない。また、一つの臓器であっても、腫瘍や血管の影響により不均一な物性となっているため、穿刺位置によって電極針の周辺の組織の物性が異なる場合がある。従って、前記温度分布推定システムでは、予め取得した一定の物性値を使って穿刺対象臓器の温度分布を求めたとしても、当該温度分布が必ずしも正確であるとは限らない。従って、求めた前記温度分布に基づいてジュール熱の熱量を決定しても、正確な範囲で焼灼できない場合が生じ、腫瘍の未焼灼領域の残留や正常組織への焼灼過多を招来する虞がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、生体内の臓器等の対象物の熱伝導率を簡単且つ正確に求めることができる熱伝導率測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、主として、対象物の所定領域の熱伝導率を測定する熱伝導率測定システムであって、前記所定領域の近接部位に配置される測定部と、当該測定部の温度を計測する温度センサと、前記測定部の加熱又は冷却を行うことで前記測定部の温度調整を行う温度調整手段と、前記温度センサの計測値の経時的変化に基づいて前記熱伝導率を特定する熱伝導率特定手段とを備え、前記温度調整手段では、前記近接部位に配置された前記測定部が、予め把握された当該近接部位の温度よりも高温又は低温となる目標温度になるように加熱又は冷却され、当該目標温度に達した後は、前記測定部の加熱又は冷却が停止され、前記熱伝導率特定手段では、前記測定部の加熱又は冷却が停止されてからの時間に対する当該測定部の温度変化の状態から、予め設定された関係式又はデータを用いて、前記熱伝導率を特定する、という構成を採っている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定部が温度調整手段で加温又は冷却され、当該測定部と、その周囲の対象物の所定領域との間で温度差を生じさせた上で、測定部の加温又は冷却が停止される。すると、次第に、測定部と、それに近接或いは接触する所定領域との間で温度差が少なくなる。当該温度差が少なくなるスピードは、前記所定領域の熱伝導率に起因するものであるため、測定部の加温又は冷却が停止されてからの時間に対する測定部の温度変化に着目することで、簡単な構成で、生体内の臓器等の対象物の熱伝導率を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る本実施形態に係る熱伝導率測定システムの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１には、本実施形態に係る熱伝導率測定システムの概略構成図が示されている。この図において、前記熱伝導率測定システム１０は、対象物となる臓器（肝臓）の腫瘍部分を焼灼壊死させるＲＦＡ（ラジオ波焼灼療法）を行う際に用いられるラジオ波焼灼装置１２と、ラジオ波焼灼装置１２の一部機能を利用して、対象物の所定領域としての腫瘍周囲の臓器部分の熱伝導率を測定する熱伝導率測定装置１３とを備えている。
【００１３】
前記ラジオ波焼灼装置１２は、臓器の腫瘍部分に測定部としての先端側１５Ａが刺入される電極針１５と、電極針１５にラジオ波電流を供給するラジオ波供給手段１６と、電極針１５の先端側１５Ａの温度を計測する温度センサ１８と、電極針１５を冷却することで電極針１５の温度調整を行う温度調整手段１９とを備えて構成されている。なお、ラジオ波焼灼装置１２は、公知の構造のものが用いられ、本発明における熱伝導率の測定に関係のある機能についてのみ、以下に簡潔に説明し、その他の構成については、本発明の本質的要素ではないため、説明を省略若しくは簡略にする。
【００１４】
前記電極針１５は、ラジオ波供給手段１６からのラジオ波が通電することにより、ラジオ波によるジュール熱を発生可能な金属からなる針本体２１と、針本体２１の内部に形成され、針本体２１に対して電気的に絶縁された内部空間２２とを備えている。
【００１５】
前記温度センサ１８は、内部空間２２に収容された熱電対からなり、電極針１５の先端側１５Ａの温度を経時的に測定可能に設けられている。
【００１６】
前記温度調整手段１９は、電極針１５の外側から内部空間２２に延びる水環流用パイプ２４と、水環流用パイプ２４に冷却水を供給するポンプ２５と、温度センサ１８の計測値に基づいて、ポンプ２５の駆動を制御する制御部２６とにより構成される。この温度調整手段１９では、ポンプ２５の駆動により、水環流用パイプ２４を通じて電極針１５の内部空間２２を冷却水が環流することで、ラジオ波の供給により上昇する電極針１５の冷却を可能に設けられている。また、温度調整手段１９では、後述するように、ＲＦＡによる治療前に前記熱伝導率を測定する際にも、内部空間２２に冷却水が環流することで電極針１５を冷却し、電極針１５が所定の温度まで低下したときに、内部空間２２への冷却水の供給を停止するようになっている。
【００１７】
前記熱伝導率測定装置１３は、温度センサ１８で計測された電極針１５の温度の計測値から、予め記憶された関係式による演算によって、電極針１５が刺入された腫瘍の周囲の臓器部分の熱伝導率を求める熱伝導率特定手段２８と、温度センサ１８で計測された電極針１５の温度が一定時間毎に記憶されるとともに、前記関係式等の各種データが記憶された記憶手段２９と、熱伝導率特定手段２８で熱伝導率を求める前に、温度調整手段１９による電極針１５の温度調整を前記制御部２６に指令する温度調整指令手段３０とを備えている。
【００１８】
前記熱伝導率特定手段２８では、温度調整指令手段３０による指令により、電極針１５が所定の温度に冷却されてから、記憶手段２９に記憶された電極針１５の計測値を用い、当該計測値の経時的な変化に基づき、次のように、前記熱伝導率が求められる。すなわち、ＲＦＡを行う際に腫瘍に電極針１５が刺入された状態から、電極針１５の冷却と当該冷却後の電極針１５の先端側１５Ａの時間に対する温度変化により、臓器部分の熱伝導率が特定される。
【００１９】
具体的に、先ず、医師により、穿刺のターゲットとなる肝臓の腫瘍部分に電極針１５が刺入される。この状態から、ＲＦＡによる治療を行う前、すなわち、ラジオ波電流が電極針１５に供給される前に、前記熱伝導率の測定が行われる。
【００２０】
最初に、電流が供給される前の室温程度（例えば、２０度前後）の電極針１５が、肝臓の腫瘍部分に刺入された直後から、外部操作等による温度調整指令手段３０の指令でポンプ２５が駆動し、水環流用パイプ２４を通じて電極針１５の内部空間２２を冷却水が環流することで、電極針１５が冷却される。そして、温度センサ１８によって、電極針１５の先端側１５Ａが所定の温度（例えば、５度程度）まで冷却されたことが計測されると、温度調整指令手段３０の指令によりポンプ２５の駆動を停止させ、電極針１５への冷却水の供給が行われなくなり、電極針１５の冷却は進行しなくなる。
【００２１】
そして、電極針１５での冷却水の環流が停止すると、電極針１５の先端側１５Ａは、その周囲の肝臓部分の温度（体温程度、例えば、３６度前後）まで徐々に上昇する。この際に、温度センサ１８によって経時的に取得した先端側１５Ａの温度の計測値における時間に対する変化（温度変化）は、前記肝臓部分の熱伝導率に依存し、指数関数的に上昇する。従って、ある温度範囲での変化に着目し、時間の対数を取ると、当該対数を取った時間と、温度センサ１８によって計測取得された温度との関係が単調増加の直線で表れる。そこで、熱伝導率特定手段２８では、電極針１５の先端側１５Ａが、予め設定された第１温度（例えば、１０度程度）から第２温度（例えば、３０度程度）に上昇するまでの時間について、対数を取った時間に対する温度の関係を示す直線の傾きａが求められ、当該傾きａが、記憶手段２９に予め記憶された次の関係式に代入され、腫瘍の周囲の肝臓部分の熱伝導率λが求められる。ここで用いられる関係式（λ＝ｆ（ａ））は、傾きａの増加に伴って熱伝導率λが増加する関数であるが、対象となる臓器や状態に応じて異なる関数を任意に選択することもできる。
【００２２】
以上のように特定された熱伝導率は、本出願人らが既に出願している特開２０１３−４３０２６号公報に開示された手法を用いることで、電極針１５の供給熱量に対するその周囲に位置する肝臓部分の温度分布が正確に推定され、所望の温度分布になる電極針１５の供給熱量が得られるように、ラジオ波焼灼装置１２が作動し、電極針１５に電流が供給され、適切なＲＦＡでの治療が可能になる。
【００２３】
従って、このような実施形態によれば、既存のラジオ波焼灼装置１２の一部機能を利用できるため、既存のラジオ波焼灼装置１２に、新たな処理装置（コンピュータ）を組み込む等の簡単な構成を付加することで、腫瘍周囲の臓器部分の熱伝導率を正確に測定することができる。このため、ＲＦＡによる治療前に腫瘍周囲の臓器部分の熱伝導率を求める際に、別の針等を臓器に刺入する等、大掛かりな事前検査の必要がなく、患者の負担を軽減し、迅速且つ正確なＲＦＡによる治療が可能になる。
【００２４】
なお、前記熱伝導率測定装置１３は、ラジオ波焼灼装置１２と一体構成しても良いし、別体構成としても良い。
【００２５】
また、前記実施形態では、熱伝導率特定手段２８で、電極針１５の先端側１５Ａが、予め設定された第１温度から第２温度に上昇するまでの経過時間について対数を取って前記傾きａを求めた上で、熱伝導率を特定したが、本発明にあっては、時間に対する温度の関係を示す所定のパラメータを求めた上で、予め記憶した数式（関係式）を使って熱伝導率を特定する限りにおいて、種々の態様を採ることができる。例えば、前記第１温度から前記第２温度に達するまでの経過時間に応じ、当該経過時間と熱伝導率との関係を示す数式を使って、腫瘍の周囲の肝臓部分の熱伝導率を求めることもできる。
【００２６】
更に、前記熱伝導率特定手段２８では、前記傾きａと前記熱伝導率との対応関係、或いは、前記経過時間と前記熱伝導率との対応関係をデータベース化しておき、当該データベースを使って、得られた前記傾きａ或いは前記経過時間から、前記熱伝導率を特定するようにしても良い。
【００２７】
また、前記実施形態においては、熱伝導率測定システム１０を、ＲＦＡの際に肝臓の腫瘍に刺入された電極針１５の周囲の肝臓部分の熱伝導率の測定用として図示説明したが、本発明ではこれに限定されず、マイクロ波焼灼療法等、電極針１５の先端側１５Ａを加熱する他の焼灼療法における前記熱伝導率の測定用としても適用することができる。また、他の臓器への穿刺のみならず、他のあらゆる物体を対象物として、その所定領域の熱伝導率の測定に本発明を用いることもできる。この際、当該所定領域の近接部位に配置される測定部としては、前記実施形態のように針先状になっている必然性はなく、物体への影響を及ぼさない程度に種々の形状を採ることができる。また、温度調整手段１９としては、物体への影響を及ぼさない限りにおいて、予め把握された前記所定領域の温度よりも高温となる目標温度になるように測定部を加熱し、当該目標温度に達した後は測定部の加熱を停止する等、種々の構成を採ることもできる。この場合、熱伝導率特定手段２８では、測定部の加熱が停止されてからの時間に対する当該測定部の温度変化の状態から、予め設定された関係式又はデータを用いて、前記熱伝導率を特定する構成となる。
【００２８】
その他、本発明における装置各部の構成は、前述の実施形態の態様に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  熱伝導率測定システム
１５  電極針
１５Ａ  先端側（測定部）
１８  温度センサ
１９  温度調整手段
２８  熱伝導率特定手段
【図１】
2015119895.tif 000003