(57)【要約】【課題】正常組織等への悪影響を抑制して超音波治療を行う。【解決手段】生体の治療対象部位に治療超音波を照射する超音波治療プローブ３７と、超音波治療プローブ３７を制御する治療プローブ制御部４９とを備え、超音波治療プローブ３７は、電気信号を超音波に変換して射出する複数の治療振動子３９が配設された半球状の凹面を備え、治療プローブ制御部４９は、それぞれの治療振動子３９の治療超音波照射経路４０４にあらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別した判別情報に基づいて、照射不可領域が存在する治療振動子に供給される電気信号を選択的にオフすることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の治療対象部位に治療超音波を照射する超音波治療プローブと、該超音波治療プローブを制御する治療プローブ制御部とを備え、前記超音波治療プローブは、電気信号を超音波に変換して射出する複数の治療振動子が配設された半球状の凹面を備え、
前記治療プローブ制御部は、それぞれの前記治療振動子の超音波照射経路にあらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを示す判別情報に基づいて，前記照射不可領域が存在する前記治療振動子に供給される前記電気信号を選択的にオフする超音波治療装置。
【請求項２】
前記治療振動子は、前記凹面を同心円状の複数の円環領域に分割し、該円環領域を径方向に分割してなる複数の領域のそれぞれに配設されてい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】
前記治療振動子は、それぞれの面積が均等に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波治療装置。
【請求項４】
前記治療プローブ制御部は、前記治療振動子に供給する前記電気信号の振幅及び照射時間の少なくとも一つを制御して、オンされる治療振動子から射出される治療超音波のエネルギーを増加して、オフされた治療振動子から射出される治療超音波のエネルギーを補う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５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波治療装置と、
前記治療対象部位を含む前記生体の三次元ボリューム画像データを取得する医用画像装置と、
前記超音波治療プローブの位置及び姿勢を三次元ボリュームデータの座標系に対応付けて検出する位置検出デバイスと、
前記位置検出デバイスにより検出された前記超音波治療プローブの位置及び姿勢に基づいて、それぞれの前記治療振動子から前記治療対象部位に照射される超音波照射経路を求める超音波照射経路算出部と、
該超音波照射経路算出部により求められたそれぞれの前記超音波照射経路にあらかじめ設定された治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別した前記判別情報を前記治療プローブ制御部に出力する照射不可領域判別部とを備えてなる超音波治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波治療装置及び超音波治療システムに係り、高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ：High Intensity Focused Ultra sound）の治療超音波を用いた超音波治療装置及び超音波治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＩＦＵ治療は、焦点を高密度に集束した超音波を用いて治療対象部位の生体組織を加熱して、その部位を焼灼することにより治療する侵襲性の低い治療である。例えば、生体の直腸内に配置した超音波治療プローブを用いて治療可能である。また、特許文献１に紹介されているＨＩＦＵによる超音波治療装置は、マルチチャンネル発生器から供給される超音波の電気信号でそれぞれ駆動される複数の治療振動子（トランスジューサ）を備えた超音波治療プローブを用い、複数の治療振動子に供給する電気信号の振幅と周波数をそれぞれ独立して制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３４３９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のＨＩＦＵ治療では、超音波治療プローブを構成する全ての治療振動子を駆動して、治療対象部位（ターゲット）にＨＩＦＵを照射している。しかし、正常組織への悪影響、あるいは骨などからの反射超音波による正常組織への悪影響、あるいは超音波治療プローブが損傷を受ける悪影響について配慮されていない。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、正常組織等への悪影響を抑制して超音波治療を行うことができる超音波治療装置及び同装置を備えた超音波治療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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の超音波治療装置は、生体の治療対象部位に治療超音波を照射する超音波治療プローブと、該超音波治療プローブを制御する治療プローブ制御部とを備え、前記超音波治療プローブは、電気信号を超音波に変換して射出する複数の治療振動子が配設された半球状の凹面を備え、前記治療プローブ制御部は、あらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域がそれぞれの前記治療振動子の治療超音波照射経路に存在するか否かを判別した判別情報に基づいて、前記照射不可領域が存在する前記治療振動子に供給される前記電気信号を選択的にオフすることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、あらかじめ定めた治療超音波の照射不可領域が治療振動子ごとの治療超音波照射経路に存在するか否かを判別した判別情報に基づいて、照射不可領域が存在する治療振動子に供給される前記電気信号が選択的にオフされる。これにより、治療超音波の照射を不可として設定された例えば正常組織あるいは骨などが存在する領域への治療超音波の照射がオフされる。その結果、治療超音波による正常組織への悪影響、あるいは治療超音波の反射波により超音波治療プローブが損傷を受ける悪影響を回避又は抑制することができる。すなわち、治療時の超音波治療プローブの位置及び姿勢（以下、位置と総称する。）に基づいて、三次元医用画像上で各治療振動子の治療超音波照射経路に治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別する。その判別情報に基づいて、治療超音波照射経路に治療超音波の照射不可領域に存在する治療振動子を停止し、例えば正常組織への侵襲性を最大限に低減する。これにより、超音波治療の効果向上と副作用低減を両立することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、正常組織等への悪影響を抑制して超音波治療を行うことができる超音波治療装置及び同装置を備えた超音波治療システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の超音波治療システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の超音波治療装置のブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の超音波治療プローブの構成を説明する図である。
【図４】集束超音波治療を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態の超音波治療システムのナビゲーションガイド表示機能を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態の超音波治療システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態の超音波治療プローブによる照射例を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態の超音波治療プローブの治療振動子の照射制御を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態の超音波治療プローブの照射方法を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施形態の超音波治療プローブのアクティブ治療振動子数と治療振動子単体の照射強度の関係を説明する図である。
【図１１】本発明の超音波治療システムの手術治療時のＧＵＩ表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１に、本発明の超音波治療システムの全体構成を示す。医用画像装置である磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置１は、例えば、垂直磁場永久磁石方式のＭＲＩ装置であり、垂直な静磁場を発生させる上部磁石３と下部磁石５、これら磁石を連結するとともに上部磁石３を支持する支柱７、位置検出デバイス９、アーム１１、モニタ１３、１４、モニタ支持部１５、基準ツール１７、パーソナルコンピュータ１９、ベッド２１、ＭＲＩ制御部２３などを含んで構成されている。ＭＲＩ装置１の図示しない傾斜磁場発生部は、領斜磁場を発生させる。更に、ＭＲＩ装置１は、静磁場中の患者２４に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないＲＦ送信器、患者２４からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないＲＦ受信器を備えている。
【００１２】
位置検出デバイス９は、２台の赤外線カメラ２５と、赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され、超音波治療プローブ３７に取り付けられたポインタ２７の位置及び姿勢（以下、位置と総称する。）を検出する。これにより、ポインタ２７は、超音波治療プローブ３７の位置を検出するとともに、超音波画像とＭＲ画像の撮像断層面の指示デバイスとして機能する。また、位置検出デバイス９は、アーム１１により移動可能に上部磁石３に連結され、ＭＲＩ装置１に対する配置を適宜変更可能に形成されている。モニタ１３は、術者２９が把持するポインタ２７により指示された患者２４の断層面の画像を表示する。モニタ１３は、モニタ支持部１５により赤外線カメラ２５と同様に上部磁石３に連結されている。基準ツール１７は、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置１の座標系をリンクさせるもので、３つの反射球３５を備え、上部磁石３の側面に設けられている。
【００１３】
パーソナルコンピュータ１９には、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の情報が、超音波治療プローブ３７の位置データとして、例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル３３を介して送信される。ＭＲＩ制御部２３は、ワークステーションで構成され、図示しないＲＦ送信器、ＲＦ受信器などを制御する。また、ＭＲＩ制御部２３は、パーソナルコンピュータ１９と接続されている。パーソナルコンピュータ１９では、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の位置データをＭＲＩ装置１での撮像範囲の位置データに変換し、ＭＲＩ制御部２３へ送信する。位置データは、撮像シーケンスの撮像断面の制御に反映される。新たな撮像断面で取得されたＭＲ画像はモニタ１３に表示される。また、ＭＲ画像は映像記録装置３４に同時記録される。また、超音波治療装置４０はパーソナルコンピュータ１９と接続されており、ポインタ２７が取り付けられた超音波治療プローブ３７で得られた超音波画像を専用のモニタ３８に映し出すようになっている。また、超音波画像はパーソナルコンピュータ１９に転送されて画像処理が行われ、術者用モニタ１３、１４に映し出される。超音波治療プローブ３７はＭＲＩ装置１の磁場内でも作動可能なセラミックなどの非磁性体で形成されている。超音波治療プローブ３７は２ＭＨｚや１ＭＨｚと必要に応じて使い分けられるようにしてもよい。
【００１４】
図２に、超音波治療装置４０の主要部のブロック構成を示す。超音波治療装置４０は、患者２４に治療超音波を照射して治療する超音波治療プローブ３７を備えて構成される。また、超音波治療装置４０は、超音波治療プローブ３７から患者２４内に超音波を送受信して得られた反射エコー信号を用い、診断部位について２次元超音波画像或いは三次元超音波画像を形成して表示する。すなわち、超音波治療プローブ３７は、後述するように、治療超音波（ＨＩＦＵ）を照射する治療プローブ３７ａと、診断用の超音波画像を取得する撮像プローブ３７ｂが備えられている。また、超音波治療装置４０は、撮像プローブ３７ｂに超音波信号を送受信する超音波送受信部４４と、受信信号に基づいて２次元超音波画像（例えば、Ｂモード画像）或いは三次元超音波画像を構成する超音波画像構成部４５と、超音波画像構成部４５で構成された超音波画像を表示する表示部４６、患者２４に照射する治療プローブ３７ａと撮像プローブ３７ｂに供給する超音波強度を切り換えるＨＩＦＵコントローラ４９、各構成要素を制御する超音波制御部４７と、超音波制御部４７に指示を与えるコントロールパネル４８とから構成されている。
【００１５】
ＨＩＦＵコントローラ４９は、本発明で言う治療プローブ制御部であり、超音波治療装置４０を診断装置として動作させる場合は撮像プローブ３７ｂを駆動して患者２４に撮像用の弱い超音波を照射し、治療装置として動作させる場合は治療プローブ３７ａを駆動して患者２４に治療用の強い超音波を照射する。なお、この例では、超音波治療装置４０に超音波診断装置を組み込んで構成したが、超音波診断装置と超音波治療装置を別々の装置として構成してもよい。
【００１６】
図３に、本発明の特徴部に係る超音波治療プローブ３７の一実施形態の構成図を示す。同図（ａ）は、超音波治療プローブ３７の中心軸を通る面における断面図、同図（ｂ）は超音波治療プローブ３７の超音波射出面側から見た正面図である。同図から明らかなように、超音波治療プローブ３７は、半球状の凹面に配設されたＨＩＦＵ照射用の治療プローブ３７ａと、凹面の中心軸に配設された診断画像取得用の撮像プローブ３７ｂを備えて形成されている。治療プローブ３７ａは、同図（ｂ）に示すように、凹面を同心円状の複数の円環領域に分割し、さらに円環領域を径方向に分割してなる複数の領域に、それぞれ治療振動子３９を配設して形成されている。言い換えれば、超音波治療プローブ３７の治療プローブ３７ａは、複数の治療振動子３９を配列した２次元マトリックス・アレイ・トランスデューサとして構成されている。ここで、複数の治療振動子３９の分割数は２ｎが一般的であり、例えば、５１２個や１０２４個のチャンネル数のものが用いられている撮像プローブ３７ｂは、治療対象部位の焦点を含む断層面６０１を撮像して描出するための診断用の超音波探触子である。
【００１７】
このように構成される超音波治療装置４０により、集束超音波（ＨＩＦＵ）を照射して治療を実施する概要について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、超音波治療プローブ３７からのＨＩＦＵ４０４は、治療対象領域（ターゲット）４０２に設定された焦点４０３に集束するように照射が行われる。図４（ｂ）に示すように、１回のＨＩＦＵ照射により焼灼される範囲は、例えば直径Φが５〜１０ｍｍである。したがって、ＨＩＦＵ照射による治療を行う際は、図４（ｃ）に示すように、ＨＩＦＵ４０４の照射位置である焦点４０３の位置を順次移動させて、治療対象領域（ターゲット）４０２の全域にＨＩＦＵ４０４を照射する。その際、超音波治療プローブ３７の中心に取り付けられた撮像プローブ３７ｂが治療の様子をモニタリングする。ただし、治療とモニタリングを同時に行うと互いにノイズとして画像に現れてしまう。そこで、治療プローブ３７ａと撮像プローブ３７ｂを交互に動作させることによりノイズがない明瞭な診断画像を取得する。なお、下記の非特許文献１に示すようなＡＲＦＩ（Acoustic Radiation Force Impulse）による焦点可視化を行うことで理想的な焼灼領域に対して、生体組織内の実際の影響領域が算出され、三次元計測を行うことで立体的な治療予定領域を算出できる。
【非特許文献１】Palmeri ML, Wang MH, Dahl JJ, Frinkley KD, et al． Quantifyinghepatic shear modulus in vivo using acoustic radiation force.  Ultrasound inMedicine & Biology 2008;34:546-58.
【００１８】
次に、図５を参照して、本実施形態のナビゲーションガイド表示機能を説明する。術者２９は患者２４に対して超音波治療装置４０に接続された超音波治療プローブ３７の焦点４０３を治療対象部位（ターゲット）の１点に合わせる。つまり、位置検出デバイス９に取り付けられた赤外線カメラにてポインタ２７の位置から超音波治療プローブ３７の位置を検出し、ナビゲーション画面上５３１〜５３４に治療プローブ３７ａの焦点４０３及びＨＩＦＵ４０４の模擬画像がそれぞれ表示される。術者２９はナビゲーション画面上５３１〜５３４を見ながら、超音波治療プローブ３７の位置を操作して、治療プローブ３７ａの焦点４０３をターゲットに合わせる。ナビゲーション画面構成は、例えば、３軸断面（Axial、 Sagittal、 Coronal）５３１〜５３３の他に、三次元のボリュームレンダリング画像等５３４等を用いることができるが、自由にカスタマイズできる。また、術者２９は、事前に治療予定領域５３６及び警告領域とマージン等をそれぞれ設定しておく。
【００１９】
また、ナビゲーション画像上には、超音波治療プローブ３７の模擬画像の他に、術前プラニング（手術シミュレーション）情報５３７も画像上に重畳表示することができる。また、ボリュームレンダリング画像等５３４の場合は、治療予定領域５３６を立体的に表示することができる。さらに、ナビゲーション画像５３１〜５３４上の治療予定領域５３６や警告領域内に入った場合に警告を発する機能を備えることができる。また、例えば、治療予定領域５３６が警告領域内に入った場合に、ナビゲーション画像や治療パラメータを自動的に変更する機能を備えることができる。
【００２０】
上述した操作を、ＭＲI装置のガントリ内部で実施する場合、上述した情報を超音波治療システムに対して連続かつリアルタイムにフィードバックし、治療対象領域における超音波治療プローブ３７の模擬画像を含む同一のＭＲＩ撮像断面画像５０８及び超音波画像５０９を表示させることができる。つまり、術者２９はＭＲＩ装置１による２次元リアルタイム画像とナビゲーションによる三次元画像情報を必要に応じて治療に利用することができる。ＭＲＩ装置１の高速撮像シーケンスの応用のひとつとして、フルオロスコピー（透視撮像）と呼ばれるリアルタイム動態画像化法が臨床応用されつつある。フルオロスコピーでは、１秒以下程度の周期で撮像と画像再構成を繰り返すことにより、あたかもＸ線透視撮像のように体内組織の動態抽出や体内に外部から挿入した器具の位置把握に用いることができる動態画像を生成・表示する。この応用は三次元高速撮像にも応用されている。
【００２１】
図６に、本発明の超音波治療システムの一実施形態の処理手順のフローチャートを示す。特に、本発明の特徴部である超音波治療プローブ３７を用いて、正常組織等への悪影響を抑制してＨＩＦＵ照射を行うことを中心に説明する。まず、ＭＲＩ装置１を用いて複数の三次元ボリューム撮像及び三次元画像の三次元再構成を行う（Ｓ１０１）。次いで、三次元再構成された三次元画像から画像処理にて治療が必須な特定領域（セグメンテーション）を描出する（Ｓ１０２）。描出された特定領域を含む画像に基づいてＨＩＦＵ照射を可とする領域と、不可とする領域を判別して設定する（Ｓ１０３）。次に、治療領域及びそれらを含むマージン領域を設定する（Ｓ１０４）。ＨＩＦＵ照射に関して必要なパラメータを入力後（Ｓ１０５）、ＨＩＦＵ治療計画を実施して超音波治療プローブ３７の位置のシミュレーションを行う（Ｓ１０６）。治療計画後にナビゲーション等の手術支援誘導機能を起動し（Ｓ１０７）、手術を開始する（Ｓ１０８）。
【００２２】
手術時は、超音波治療プローブ３７の位置の変化に追随して、治療プローブ３７ａの焦点位置及びＨＩＦＵ照射経路を示す模擬画像をナビゲーション画像上に重畳表示する（Ｓ１０９）。これにより、術者２９は、ＧＵＩや数値情報を用いて超音波治療プローブ３７を治療計画位置（目的位置）へ誘導する（Ｓ１１０）。誘導後は超音波画像やＭＲ画像にてターゲットの位置を確認後、ＨＩＦＵ治療を開始する（Ｓ１１１）。
【００２３】
次に、ステップＳ１１２において、超音波治療プローブ３７のＨＩＦＵの治療プローブ３７ａの複数の治療振動子３９について、それぞれの超音波照射経路であるＨＩＦＵ照射経路に、あらかじめ定めた治療超音波であるＨＩＦＵ照射の可領域及び不可領域の存在を判別する。具体的には、それぞれの治療振動子３９から照射されるＨＩＦＵ照射の経路を超音波治療プローブ３７の位置に基づいて算出する。そして、ナビゲーション画像上にあらかじめ設定したＨＩＦＵ照射不可領域を通るか否か判別する。この判別は、例えば、図１のパーソナルコンピュータ１９により行うようにすることができるが、図２のＨＩＦＵコントローラ４９により行うようにすることもできる。要は、ＭＲＩ装置１により再構成されたナビゲーション画像５３１〜５３４の画像データと、超音波治療プローブ３７の模擬画像及び超音波治療プローブ３７の治療プローブ３７ａの形状データに基づき、各治療振動子３９のＨＩＦＵ照射経路を求める。そして、求めたＨＩＦＵ照射経路にあらかじめ設定したＨＩＦＵ照射不可領域が存在するか否か判別して、判別情報をＨＩＦＵコントローラ４９に出力する。
【００２４】
ＨＩＦＵコントローラ４９は、パーソナルコンピュータ１９などの外部から入力される判別情報又は自己が求めた判別情報に基づいて、ある治療振動子３９から照射されるＨＩＦＵ照射経路がＨＩＦＵ照射不可領域を通る場合には、その治療振動子３９はオフ（非アクティブ）とし、ＨＩＦＵ照射不可領域を通らない場合にはオン（アクティブ）とする（Ｓ１１２）。この判断を全ての治療振動子３９にて実施して治療を開始する（Ｓ１１３）。ＨＩＦＵ治療時は、ＭＲ画像や超音波画像（例えば、Ｂ画像にて治療時の様子をモニタリング）する。モニタリングは、超音波画像上の治療領域の輝度値が規定値以上又はエコーシャドーが発生しているかどうか、又は、ＭＲ画像上の治療領域のＭＲ測定温度値が規定値以上になるまで、同じ治療シーケンスを繰り返し、規定値以上になった場合にはＨＩＦＵ治療シーケンスを即座に変更する。これらの治療シーケンスは予め登録しておくこともでき、治療状況を見ながら修正することもできる。そして、ＨＩＦＵ治療は特定領域（治療必須領域：セグメンテーション）を治療し終わるまで繰り返す（Ｓ１１４）。そして、ステップＳ１１４の実施後、残治療領域の有無を判断し、残治療領域が無になれば治療効果確認（Ｓ１１５）後にＨＩＦＵ治療を終了する。
【００２５】
図７（ａ），（ｂ）に、超音波治療プローブ３７によるＨＩＦＵ照射例を示す。同図は、治療プローブ３７ａの全ての治療振動子３９をオン（アクティブ）にした例である。治療プローブ３７ａから照射されるＨＩＦＵ４０４は規定のＨＩＦＵ照射経路を通って、焦点４０３に集束する。超音波治療プローブ３７の治療振動子３９の駆動条件を同一に制御する限り、必ずＨＩＦＵ４０４は同一のＨＩＦＵ照射経路４０４ａ及び焦点４０３を通る。また、治療プローブ３７ａの治療振動子３９をそれぞれ独立に制御し、治療超音波の位相制御することにより、焦点４０３を前後左右に移動させることができる。この結果、焼灼範囲を広範囲にすることができる。
【００２６】
図８は、治療プローブ３７ａの治療振動子３９を選択的にオン（アクティブ）又はオフ（非アクティブ）に制御した例を示す。同図（ａ）は、図において上半分の複数の治療振動子３９をアクティブな治療振動子３９ａ（図中の網掛け部）にし、下半分の複数の治療振動子３９を非アクティブな治療振動子３９ｂ（図中の白抜き部）にした例（ＣＡＳＥ１）である。同図（ｂ）は、複数の治療振動子３９を９０度ごとの扇形の４領域に分け、交互にアクティブな治療振動子３９ａ、非アクティブな治療振動子３９ｂとして設定した例（ＣＡＳＥ２）である。同図（ｃ）は、複数の治療振動子３９を４５度ごとの扇形の８領域に分け、交互にアクティブな治療振動子３９ａ、非アクティブな治療振動子３９ｂとして設定した例（ＣＡＳＥ３）である。これらは、設定の一例であり、それぞれの治療振動子３９ごとに、オン・オフを設定できることは言うまでもない。
【００２７】
図９を参照して、本発明の一実施形態の超音波治療プローブ３７を備えた超音波治療装置４０により、ＨＩＦＵの照射不可領域を避けて治療対象部位にＨＩＦＵを照射する制御例を説明する。同図（ａ）に示すように、ナビゲーション画面には３軸断面（Axial、 Sagittal、 Coronal）９３１〜９３３の他に、ボリュームレンダリング画像等９３４が表示されている。ナビゲーション画面の表示画像の組み合わせは自由にカスタマイズできる。なお、図示例では、位置検出された超音波治療プローブ３７の位置、さらに焦点とＨＩＦＵ照射経路がナビゲーション画面上９３１〜９３４にそれぞれ重畳表示されている。さらに、ナビゲーション画面上９３１〜９３４には、事前に撮像された肋骨９３６が重畳表示されている。
【００２８】
図９の例では、肋骨９３６を照射不可領域と設定している。つまり、肋骨９３６にＨＩＦＵを照射すると、肋骨９３６で乱反射されたＨＩＦＵの反射波が、周辺の正常組織あるいは治療プローブ３７ａの治療振動子３９に照射されることがある。このようなＨＩＦＵの反射波により、正常組織が損傷を受けるという悪影響、あるいは治療振動子３９が損傷するという悪影響が生ずることがある。このような悪影響を回避するため、パーソナルコンピュータ１９あるいはＨＩＦＵコントローラ４９により、図９（ａ）の超音波治療プローブ３７の位置のときに、全ての治療振動子３９のＨＩＦＵ照射経路４０４ａを求め、ＨＩＦＵ照射経路４０４ａに照射不可領域として設定された肋骨９３６が存在するか否かを判別する。そして、その判別情報に基づいて、ＨＩＦＵ照射経路４０４ａに照射不可領域が有る治療振動子３９は、ＨＩＦＵコントローラ４９により非アクティブ３９ｂとし、ＨＩＦＵ照射経路４０４ａに照射不可領域がない場合はアクティブ３９ａとして決定される。これらの判別情報又は治療振動子３９のアクティブ３９ａ又は非アクティブ３９ｂの情報は、図９（ｂ）、（ｃ）のように、画像としてナビゲーション画像上に表示することができる。これにより、術者２９は、視覚的に超音波治療プローブ３７の位置が適切か否かの情報を得ることができる。
【００２９】
ところで、図９のように複数の治療振動子３９をオン・オフ制御すると、オフされた治療振動子３９の分だけ、ＨＩＦＵ照射量（治療エネルギ）が減ることになる。このように、アクティブな治療振動子３９ａの数が減るにつれて焦点に照射される治療エネルギが減少する。その結果、十分な抗腫瘍効果が得られない可能性があるか、あるいはＨＩＦＵによる治療時間が長くなるおそれがある。
【００３０】
ここで、図１０を参照して、非アクティブにした治療振動子３９ｂの治療エネルギの減少分を補償する方法について説明する。すなわち、非アクティブにした治療振動子３９ｂの治療エネルギの減少分は、他のアクティブな治療振動子３９ａのＨＩＦＵの治療エネルギによって補償する。図１０（ａ）、（ｂ）は、横軸はアクティブな治療振動子３９の全数を示し、縦軸は単体の治療振動子３９の治療エネルギ（強度）を示している。また、同図（ａ）は比較的弱い強度の治療時に対応する弱強度照射時であり、同図（ｂ）は高強度による治療時に対応する高強度照射時を示している。すなわち、それらの図のように、アクティブな治療振動子３９ａの単体強度の基本強度グラフが、例えば、比較的弱い強度の治療時と高強度による治療時の２通りに分けて、それぞれ設定されている。それらのグラフはユーザが事前に設定しておくものであり、実際の治療においては、図１０のグラフに従って自動的に補償されて照射される。つまり、非アクティブにした治療振動子３９ｂの個数が増加すると、アクティブな治療振動子３９ａの全数が減少する。この場合、アクティブな治療振動子３９ａの全数が減少した分に応じて、アクティブな治療振動子３９ａの単体の治療エネルギ（強度）を増加させて、治療エネルギ（強度）の減少分を補うことができる。
【００３１】
また、アクティブな治療振動子３９ａの個数があらかじめ設定されたしきい値１０５未満に減少した場合は、ＨＩＦＵ治療を行わないようにすることもできる。この場合は、術者２９に超音波治療プローブ３７の移動を促す警告を発し、超音波治療プローブ３７の位置を変更させて、再度、治療振動子３９のＨＩＦＵ照射経路４０４ａに照射不可領域として設定された肋骨９３６等が存在するか否かを判別する。そして、その判別情報に基づいて、アクティブ又は非アクティブの治療振動子３９ａ，３９ｂを設定する。これにより、治療振動子３９が少ないことによる治療効率（又は治療効果）低下を抑制でき、患者に対する無駄な治療（介入）を減らす効果が得られる。なお、非アクティブにした治療振動子３９ｂのＨＩＦＵの治療エネルギの減少分を補償する方法として、アクティブな単体の治療振動子３９ａの強度を高くすることに代えて、アクティブな治療振動子３９ａのＨＩＦＵ照射時間を長くして、治療対象部位に照射するＨＩＦＵエネルギを補償することができる。
【００３２】
図１１に、本発明の超音波治療システムによる手術・治療時のＧＵＩ表示例を示す。三次元撮像ボタン１１０１を押下することで、Ａｘｉａｌ断面１１３１、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面１１３２、Ｃｏｒｏｎａｌ断面１１３３、ボリュームレンダリング画面１１３４が再構成される。また、セグメンテーションボタン１１０２を押下することで自動（または手動）的にセグメンテーション・領域抽出が行われる。さらに、ＨＩＦＵ照射可／不可領域設定ボタン１１０３を押下することで、描出したセグメンテーション情報に対して、治療すべき領域１１３９、１１１９の他にＨＩＦＵの照射不可領域１１４０を識別する。その他、治療計画・マージン設定ボタン１１０４を押下することで、治療経路１１３８を予め算出することもでき、治療時にそれに沿うようガイドすることもできる。これらの情報は、ボリュームレンダリング画面１１３４上で自由に回転でき、別視点／角度から閲覧することもできる。また、腫瘍領域（治療領域）１１３９、１１１９、それらを含むマージン領域１１２０を設定する。
【００３３】
また、治療パラメータ設定ボタン１１０５を押下することで、治療領域に対する治療パラメータを入力することができる。具体的な入力値として、ＨＩＦＵプローブ種類、形状、出力強度、治療振動子毎の単位出力強度などがある。実際の手術時には、ナビゲーションボタン１１０６を押下することで、治療に必要な機器やナビゲーション等の手術支援機能が連動して動作する。超音波治療プローブ３７の位置を検出して、Ａｘｉａｌ断面１１３１、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面１１３２、Ｃｏｒｏｎａｌ断面１１３３、ボリュームレンダリング画面１１３４上に、超音波治療プローブ３７の模擬画像が重畳表示される。術者２９は、事前に求めた治療経路１１３８を参考に超音波治療プローブ３７を誘導する。その他、超音波治療プローブ３７の過去の経路を表示することができ、情報画面１１２５に治療経過・生体情報の他にログ情報として腫瘍領域と治療領域の差や治療回数、時間、割合、残治療回数予定も手術情報としてリアルタイム表示することができる。
【００３４】
治療直前には、治療振動子計算・設定ボタン１１０７を押下することで、ターゲット４０２に対するＨＩＨＵ照射経路４０４がＧＵＩ上に描写される。ここで、照射不可領域である肋骨９３６にＨＩＨＵ照射経路４０４がある場合には、その治療振動子３９は自動的にオフとなり非アクティブ設定となる。全ての治療振動子３９についてこの計算を行い、最終的にこれらの情報をナビゲーション画像上に表示することで、術者２９に対して視覚的に情報伝達する。例えば、超音波治療プローブ３７について治療振動子３９のＨＩＦＵ照射経路４０４ａを算出すると、肋骨９３６に照射されない治療振動子３９がそれぞれ判別され、アクティブと非アクティブの治療振動子３９ａ，ｂが決定される。その情報をナビゲーション画像上に表示し、術者２９に情報伝達する。アクティブと非アクティブの治療振動子３９ａ，ｂの個数が決定すると、アクティブな治療振動子３９の単体の出力強度が自動的に補正されて照射エネルギが補償される。補償係数は、事前に設定した照射強度によって決定される。ＨＩＦＵ照射・効果確認ボタン１１０８を押下することで、ＨＩＦＵと撮像用超音波が交互に照射され、ターゲット４０２に対する治療領域の治療情報・超音波画像１１１７がリアルタイムに表示され、治療画像に各種警告情報を表示することもできる。例えば、過去に治療した領域１１１８を重畳表示し、予定している治療予定領域を越えている場合や患者に異常が生じた場合には警告を発する機能を自動的にオン／オフする機能も有している。
【００３５】
ターゲット４０２の他に残治療領域（＝ターゲット４０２−治療済み領域１１１８）及びマージン１１２０も表示される。これにより、術者２９には視覚的に残治療領域がわかるようになっており、ＭＲＩ装置１の撮像下にあればＭＲＩ撮像と超音波撮像が連動して交互に撮像する機能も備わっている。ＭＲ画像上には特定領域、マージン領域、ＡＲＦＩによる治療予定領域が同じように表示され、組織コントラストの異なる画像が表示される。術者２９は治療前後の画像情報１１３１〜１１３４と手術情報１１２５から再治療を行うかどうか判断し、必要に応じて再治療する。また、ＭＲＩ装置の長所としては、身体の深部まで画像化できることが挙げられる。これより、術者２９は直前の治療画像を目視して術具の移動と追加治療を行うことができる。治療前後の情報は超音波画像１１１７、３軸断面１１３１〜１１３３及びボリュームレンダリング画像１１３４、ＭＲ画像のほかに、手術情報１１２５を全て連動させることができる。
【００３６】
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００３７】
すなわち、上述の実施形態の超音波治療プローブ３７は、複数の治療振動子３９を、凹面を同心円状の複数の円環領域に分割し、円環領域を径方向に分割してなる複数の領域のそれぞれに配設したものを示したが、このような配置に限られるものではない。また、治療振動子３９は、それぞれの面積が均等に形成されているものとして説明したが、異なる面積を有して形成することができる。その場合、非アクティブにする治療振動子のＨＩＦＵ照射エネルギの補償は、各治療振動子の面積に相関する単体の治療振動子のＨＩＦＵ照射エネルギを考慮して補償する必要がある。
【００３８】
また、非アクティブにする治療振動子３９ｂのＨＩＦＵ照射エネルギの補償は、アクティブな治療振動子３９ａに供給する電気信号のＨＩＦＵの振幅及び照射時間の少なくとも一つを制御して、アクティブな治療振動子から射出される治療超音波のエネルギを増加して、非アクティブにされた治療振動子３９ｂから射出される治療超音波のエネルギを補うことができる。
【００３９】
また、上述の実施形態では、超音波治療システムを構成する医用画像装置としてＭＲＩ装置の例を示したが、本発明は他の医用画像装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置、超音波診断装置、など）を用いることができる。つまり、本発明の超音波治療システムは、上記実施形態の超音波治療装置４０に加えて、治療対象部位を含む生体の三次元ボリューム画像データを取得する医用画像装置と、超音波治療プローブの位置きを三次元ボリュームデータの座標系に対応付けて検出する位置検出デバイスと、その位置検出デバイスにより検出された超音波治療プローブの位置に基づいて、それぞれの治療振動子から治療対象部位に照射される超音波照射経路を求める超音波照射経路算出部と、超音波照射経路算出部により求められたそれぞれの超音波照射経路にあらかじめ設定された治療超音波の照射不可領域が存在するか否かを判別した判別情報を治療プローブ制御部に出力する照射不可領域判別部を備えて構成することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…ＭＲＩ装置、９…位置検出デバイス、１３、１４…モニタ、１７…基準ツール、１９…パーソナルコンピュータ、２３…ＭＲＩ制御部、２４…患者、２５…赤外線カメラ、２７…ポインタ、２９…術者、３５…反射球、３７…超音波治療プローブ、３７ａ…治療プローブ、３７ｂ…撮像プローブ、３８…超音波モニタ、３９、３９a、３９ｂ…治療振動子、４０…超音波治療装置、４６…表示部、４７…超音波制御部、４８…コントロールパネル、４９…ＨＩＦＵコントローラ
【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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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月21日(2014.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2015146952.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2015146952.tif 000016
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015146952.tif 000017
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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