(57)【要約】  治療システムは、ターゲットに、例えば集束超音波又はＲＦエネルギーのような治療動作を方向付ける治療モジュールを有する。磁気共鳴検査システムのような撮像モジュールが、ターゲットを含む治療領域の画像情報を生成する。動き解析モジュールによって、動きベクトル場が、治療領域の画像情報から導出される。制御モジュールは、動きベクトル場に基づいて治療モジュールを制御する。特に、動きベクトル場に基づいて、正確な温度分布が、磁気共鳴信号及び動きベクトル場から導出される。更に磁気共鳴エラストグラフィデータが、温度分布の精度を改善するために用いられることができる。
2011504378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに治療動作を方向付ける治療モジュールと、
前記ターゲットを含む治療領域の画像情報を生成する撮像モジュールと、
前記治療領域の前記画像情報から、動きベクトル場を導出する動き解析モジュールと、
前記動きベクトル場に基づいて、前記治療モジュールを制御する制御モジュールと、
を有する治療システム。
【請求項２】
前記動き解析モジュールは、前記治療領域における、特に侵襲器具に配されるマーカの表現から、前記動きベクトル場を導出する、請求項１に記載の治療システム。
【請求項３】
前記動きベクトル場は、前記治療領域の移動及び／又は向き及び変形を表す、請求項１に記載の治療システム。
【請求項４】
前記撮像モジュールは、前記治療領域から磁気共鳴信号を取得し、前記磁気共鳴信号から画像情報を導出する磁気共鳴検査システムによって形成され、
前記制御モジュールは、前記動きベクトル場を考慮して、前記磁気共鳴信号から前記治療領域の温度分布を導出するサーモグラフィユニットを有する、請求項１に記載の治療システム。
【請求項５】
前記撮像モジュールは、前記治療領域の前記組織の粘弾性特性を表わす画像情報を導出するために、ＭＲエラストグラフィを実施することが可能な磁気共鳴システムによって形成され、
前記動き解析モジュールは、更に前記粘弾性特性に基づいて、前記動きベクトル場を導出する、請求項１に記載の治療システム。
【請求項６】
前記制御モジュールは、
回避されるべき前記治療領域の１又は複数の部分を区別し、
前記ターゲットの移動及び／又は変形に関する情報を考慮して、前記治療動作が、前記ターゲットに局所的に制限されたままであり、前記区別された部分を回避するように、前記治療動作を調整する、請求項１に記載の治療システム。
【請求項７】
前記撮像モジュールは、前記治療領域の前記組織の粘弾性特性を表わす画像情報を導出するために、ＭＲエラストグラフィを実施することが可能な磁気共鳴システムによって形成され、
前記サーモグラフィユニットは、前記治療領域の前記温度分布の導出において、前記粘弾性特性を考慮する、請求項４に記載の治療システム。
【請求項８】
ターゲットに治療動作を方向付ける命令と、
前記ターゲットを含む治療領域の画像情報を生成する命令と、
前記治療領域の前記画像情報から動きベクトル場を導出する命令と、
前記動きベクトル場に基づいて前記治療動作を制御する命令と、
を含むコンピュータプログラム。
【請求項９】
治療動作を監視する方法であって、
ターゲットを含む治療領域の画像情報を生成するステップと、
前記治療領域の前記画像情報から動きベクトル場を導出するステップと、
前記動きベクトル場に基づいて前記治療動作を監視するステップと、
前記動きベクトル場を考慮して計算される温度分布に基づいて、前記治療動作を監視するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットに治療動作を方向付けるための治療モジュールを有する治療システムに関する。治療システムは更に、ターゲット及び実際のターゲットの周囲の領域又はボリュームを含む治療領域の画像情報を生成する撮像モジュールを有する。
【背景技術】
【０００２】
このような治療システムは、国際公開第９８／５２４６５号パンフレットから知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
知られている治療システムにおいて、治療モジュールは、高強度集束超音波ユニット（high intensity focused ultrasound unit）のようなエネルギーアプリケータである。磁気共鳴機器は、撮像モジュールの機能を有し、エネルギーアプリケータによるハイパーサーミア処置を監視するために使用される。更に、引用された国際公開パンフレットは、被検体の動きを追跡し補償するために、被検体上のマーカが追跡されることができることを述べている。
【０００４】
本発明の目的は、処置されるべき被検体の動きをより正確に考慮に入れることが可能な治療システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明による治療システムであって、治療領域の画像情報から動きベクトル場を導出する動き解析モジュールと、動きベクトル場に基づいて治療モジュールを制御する制御モジュールと、を有する治療システムによって達成される。
【０００６】
本発明が基礎とする洞察は、患者皮膚上のマーカの追跡が、処置されるべきターゲットを含む治療領域の大きな動きのみを表現し、結果的に、治療動作の制御が正確でないことである。本発明によれば、動きベクトル場が、予め決められた空間解像度で、治療領域の局所的なベクトル（大きさ及び方向）の動きを表現する。この動きベクトル場は、治療動作を制御するために用いられる。これは、治療動作が、実際のターゲットに一層正確に方向付けられることを可能にする。治療動作は、例えば高強度集束超音波ビームでありえ、高強度集束超音波ビームは、それが方向付けられる焦点に熱を生成し、こうして例えば焦点の組織に局所的なハイパーサーミアのような治療効果を引き起こす。別の例において、治療動作は、ターゲットに方向付けられ、ターゲットの組織のＲＦ又はレーザアブレーション（焼灼）を引き起こす高強度ラジオ周波電磁放射によって実施される。更に、温度を低下させることによって組織がアブレートされるクリオアブレーション（凍結融解壊死療法）の装置が可能である。更に、治療動作は、例えば局所的に上昇される温度による局所遺伝子トランスフェクション又は薬剤リリースに関することができ、又はアジュバント療法として薬剤を含むマイクロバブルのキャビテーションによる薬剤リリースに関しうる。
【０００７】
ターゲットは、通常、例えば（癌）腫瘍又は（子宮）筋腫のような局所的な病変であり、又は異常な電気的導通を有する心筋領域である。治療領域は、治療動作が方向付けられる及び実際のターゲットを含む領域又はボリュームである。多くの場合、治療領域は、器官（例えば肝臓、子宮又は心臓）のような、患者の解剖学的構造の良好に範囲を定められる部分である。
【０００８】
更に、治療動作は、実際のターゲットの外側の処置領域の１又は複数の選択された部分を回避するように制御されることができる。これは、制御モジュールが、回避されるべき治療領域の１又は複数の部分を区別する機能を有する点において達成される。これは、例えば撮像モジュールからの画像情報に基づいて又は予め取得された画像に基づいて、ユーザによって提供される情報に基づいて行われることができる。そののち、治療動作は、これらの区別された（複数の）部分を回避するように調整される。
【０００９】
治療動作によって回避されるべき選択された部分は、治療動作（超音波又はＲＦエネルギー）に感受性があるが損傷を受けるべきでない解剖学的構造の一部でありえる。動きベクトル場に基づいて提供される正確な制御は、例えば病変のような実際のターゲットへの正確な方向付けを実現可能にし、その一方、病変周辺の健康組織に対する意図しない損傷を回避する。
【００１０】
本発明のこれら及び他の見地は、従属請求項に規定される実施例を参照して、更に詳しく述べられる。
【００１１】
本発明の１つの見地において、動きベクトル場は、治療領域の移動、向き及び変形を表す。すなわち、動きベクトル場は、形状及びサイズの変化並びに局所的な変形を表す。こうして、動きベクトル場に基づく制御は、治療動作が、治療領域の複雑な動き及び変形を考慮することを可能にする。本発明のこの見地によれば、マーカは、治療領域に配置される。治療領域におけるこれらのマーカは、撮像モジュールによって撮像される。例えば、マーカは、磁気共鳴画像において信号空隙として現れる短い磁化減衰時間（Ｔ１）を有する材料を含む小球、又は異なる周波数でバックグラウンドノイズなしに撮像されることができる１９Ｆのような別のＭＲ観測可能な核（この核は人間の身体中に自然には発生しないので）を有する材料を含む小球、のような受動マーカでありえる。能動マーカは、例えば、磁気共鳴検査システムによって拾われ、磁気共鳴画像において表現されるＲＦ信号を放出するマイクロコイルの形で、使用されることができる。能動及び／又は受動マーカ又は能動及び受動マーカの組み合わせのいずれかが、用いられることができる。具体的には、これらの受動又は能動マーカは、例えばカテーテル、ガイドワイヤ又はニードルのような侵襲器具上に配置されることができる。
【００１２】
本発明の別の見地において、撮像モジュールは、サーモグラフィを実施するように構成される磁気共鳴検査システムによって形成される。すなわち、磁気共鳴検査システムは、磁気共鳴信号を生成し患者から取得し、磁気共鳴信号から治療領域の温度分布を導出する。動きベクトル場は、マーカの表現に基づいて導出される。マーカは、例えば、能動マーカが使用される場合、マーカからの磁気共鳴信号によって表現され、又は受動マーカが使用される場合、マーカによって引き起こされる磁気共鳴信号内の効果によって表現される。この実施例において、動きのフェーズ効果を考慮に入れてＭＲ信号から正確な温度分布を計算するために、動きベクトル場を使用する温度分布算出モジュールが提供される。動きベクトル場に基づいて、動きによる磁気共鳴信号に対するフェーズ寄与が、温度によるフェーズ寄与から分離される。それゆえ、動きによるエラーが動きベクトル場に基づいて回避され又は修正される正確な温度分布が、動きベクトル場を用いて、磁気共鳴信号から導出される。
【００１３】
本発明の他の見地において、撮像モジュールは、磁気共鳴エラストグラフィ（ＭＲＥ）を実施する機能を有する。ＭＲＥの技法それ自体は、R. Sinkus他による文献「Imaging anisotropic and viscous properties of breast tissue by magnetic resonance elastography」(Magn.Reson.Med. 53(2005)372-387)及び「Viscoelastic shear properties of in vivo breast lesions measured by MR elastography」（Magn.Reson.Med. 23(2005)159-165)から知られている。ＭＲＥ撮像モジュールは、治療領域の組織の弾性及び粘性特性のマップを生成する。これらの弾性及び／又は粘性特性及び画像（例えば磁気共鳴画像）内のマーカの表現に基づいて、非常に正確な動きベクトル場が導出される。弾性及び／又は粘性特性は、実際に測定されたマーカの間の位置における動きベクトル場をより正確に評価することを可能にする。例えば、マーカの間の位置における局所的な動き、向き及び／又は変形の補間は、マーカの位置の変化に基づいて補間され、かかる補間は、弾性及び／又は粘性特性に基づいて重み付けされる。同様に、動きベクトルの評価は、外挿によって、マーカによって規定される領域の外側において得られることもできる。特に、組織はより弾性的であるので、マーカ間の位置は、より小さい程度でマーカの位置の変化に従い、組織は、移動されるより一層変形される。受動又は能動マーカの位置は、例えばマーカによる磁気共鳴信号に基づいて、通常の磁気共鳴撮像技法によって得られる。更に、ＭＲエラストグラフィによって取得される弾性及び／又は粘性特性は、治療領域の温度分布の導出の際に考慮されることができる。このようにして、組織の変形が一層正確に考慮され、ゆえに温度分布は一層正確である。このように非常に正確な温度分布は、例えばターゲットにおける遺伝学的反応又は薬剤リリース動作をトリガすることを可能にする。
【００１４】
本発明は、更に、請求項８に記載のコンピュータプログラムに関する。本発明のコンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭディスク又はＵＳＢメモリスティックのようなデータ担体上に提供されることができ、又は本発明のコンピュータプログラムは、例えばワールドワイドウェブのようなデータネットワークからダウンロードされることができる。例えば磁気共鳴撮像システムを有する治療システムに含まれるコンピュータにインストールされる場合、本発明の治療システムは、本発明に従って動作して、治療動作の一層正確な実施を達成することを可能にされる。
【００１５】
本発明は更に、請求項９に記載の治療動作を監視する方法に関する。本発明の治療動作を監視するこの方法は、治療動作の一層正確な実施を達成する。本発明の方法は、単に、実際の治療動作を実施することの責任を負う医師を支援するための技術的なツールを形成する監視情報を提供する。更に、監視情報のみが、治療領域の動き及び／又は変形に関して供給されるので、本発明の方法自体は、診断をもたらさず、又は特に厳密にいうと診断をもたらさずに、治療システムの動作を監視するために技術的な支援を提供する中間の技術的結果を生成する。
【００１６】
本発明のこれら及び他の見地は、以下に記述される実施例を参照し、添付の図面を参照して説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による治療システムを示す概略図。
【図２】本発明の治療システムにおける動きベクトル場の使用を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明による治療システムの概略表現を示している。治療システムは、治療動作２１を、患者５の治療領域１１のターゲット１３に適用する治療モジュール１を有する。例えば、治療モジュールは、子宮筋腫のようなターゲット１３上に高強度超音波ビームを集束させる高強度集束超音波装置である。このような高強度超音波装置は、例えばR.Salomir他による文献「Local hyperthermia with MR-guided focused ultrasound: spiral trajectory for the focal point optimized for temperature uniformity in the target region」(J. Magn. Res. Im. 12(2000)571-583)から知られている。更に、超音波振動子がターゲットに容易に方向付けられることができるこのような高強度超音波装置は、欧州特許出願公開第０６１１９７８１．０号明細書に記述されている。治療モジュールは更に、例えば心筋の病変のようなターゲットに電磁エネルギーを堆積するＲＦ又はレーザアブレーション装置によって形成されることもできる。このようなＲＦアブレーションは、文献Am J Roentgenol. 1998 Apr;170(4):1023-8に述べられている。治療モジュールは、制御モジュール４によって制御され、特に、制御モジュールは、例えば集束超音波ビーム又はＲＦエネルギービームのような治療動作の位置、方向及び／又はフォーカシングを制御する。
【００１９】
治療システムは更に、例えば磁気共鳴検査システムのような撮像モジュール２を有する。具体的には、磁気共鳴検査システムは、磁気共鳴エラストグラフィを実施することが可能である。代替例として、撮像モジュールは、例えばＸ線撮像、コンピュータトモグラフィ又は超音波撮像のような任意の医用診断撮像モダリティでありえる。撮像モジュールは、例えば磁気共鳴信号の形で、患者５からの特に治療領域１１の画像情報を取得し、磁気共鳴信号から、磁気共鳴画像が再構成される。磁気共鳴エラストグラフィが用いられる場合、磁気共鳴エラストグラフィ画像は、治療領域の局所的な粘弾性特性を表す。加えて、解剖学的な（形態学的な）情報を得るために適切な磁気共鳴撮像プロトコルが用いられる場合、磁気共鳴信号は更に、局所的な温度を表現することができ、こうして、治療領域の空間温度分布が導出されることができる。すなわち、磁気共鳴検査システムは、リアルタイムサーモグラフィを実施するとともに、測定された温度分布に基づいて、例えば治療モジュールを適切に調整することによって組織に上昇された局所的な温度を引き起こす形で、治療動作を制御することも可能である。更に、局所的なマーカに基づいて導出される動きベクトル場が、磁気共鳴信号内の動きによるフェーズエラーに関して局所的な温度を修正するために使用されることができる。これは、磁気共鳴検査システム２からの磁気共鳴信号及びマーカ及び／又は粘弾性特性から導出される動きベクトル場に基づいて、治療領域の空間温度分布を計算するために、特にソフトウェアで構成される温度分布モジュール６において実施される。
【００２０】
好適には、（図２に示されるように、）局所的なマーカ１２は、治療領域内に又はその近傍に提供される。動き解析モジュール３は、撮像モジュールからの時間連続の画像から、治療領域の動き及び変形に関する情報を導出するようにプログラムされる画像処理ユニットの形で提供される。動き解析モジュール３は、画像情報から、治療領域における動きベクトル場の形で大きさ及び局所的な動きを導出する。具体的には、動きベクトル場は、磁気共鳴エラストグラフィデータから又はソフトウェアプログラムによって表現される器官モデルから得られる粘弾性特性と組み合わされて、局所的なマーカの位置の変化から導出される。動きベクトル場は、制御モジュール４に適用され、それに応じて、制御モジュール４は、ターゲットに治療動作を方向付けるように治療モジュールを（再）調整し、その際に、ターゲット及び／又は実際のターゲットの周囲の治療領域の動き及び変形が考慮される。
【００２１】
図２は、本発明の治療システムにおける動きベクトル場の使用の概略表現を示している。治療領域１１に、ターゲット１３が存在する。例えば、治療領域は、処置されるべき患者の心臓、前立腺又は子宮のような器官であり、ターゲットは、例えば患者の心筋、腫瘍又は子宮筋腫における電気的導通障害のような病変である。マーカ１２の位置の変化及び例えば磁気共鳴信号（又は器官モデル）から導出される粘弾性特性から、動きベクトル場１６が計算される。例えば、動きベクトル場は、マーカ１２の測定された移動の間の補間によって計算される。補間の際、粘弾性特性は、補間係数において考慮される。動きベクトル場に基づいて、ターゲットの移動及び変形及び／又は圧縮が、移動され変形されたターゲット１４によって表現されるように、計算される。更に、ターゲット内部の著しい形状の変化が、デント１５によって示されるように生じることがある。それに応じて、治療動作は、変形され移動されたターゲット上に正確に方向付けられる。加えて、治療動作２１によって回避されるべきであるゾーン１５によって輪郭を描かれた健康組織が十分に考慮されることができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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