(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴ガイド下熱処置システムであって、
被検体内のターゲットに熱処置パルスを印加する熱処置システムであって、熱処置パルスはクールダウン期間によって時間的に間隔をあけられる、熱処置システムと、
温度依存の磁気共鳴信号を取得することによって、被検体について温度測定を実施する磁気共鳴システムと、
温度依存の磁気共鳴信号に基づいて、前記熱処置システムのオン／オフを切り替えるコントローラと、
を有し、
前記磁気共鳴ガイド下熱処置システムは、クールダウン期間中に実施されるターゲットの外側の脂肪の温度測定に基づいて、該クールダウン期間の終了を決定するように構成され、温度又は温度変化が、緩和時間定数ベースのサーモメトリに基づいて決定される、磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項２】
クールダウン期間の終了が、関心領域における脂肪の最大温度に基づいて決定される、請求項１に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項３】
直前の温度測定において取得された温度依存の磁気共鳴信号に基づいて、クールダウン期間中の温度測定の時点を決定するように構成される、請求項１又は２に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項４】
クールダウン期間の前に取得された温度依存の磁気共鳴信号に基づいて、該クールダウン期間中の温度測定の時点を決定するように構成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項５】
温度依存の磁気共鳴信号から温度分布を導出するサーモメトリモジュールを更に有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項６】
前記温度分布を表示するように構成される、請求項５に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項７】
前記磁気共鳴ガイド下熱処置システムは、前記温度依存の磁気共鳴信号によって決定された関心のある１又は複数の温度値を、前記関心のある１又は複数の温度値に関する１又は複数の予め設定された安全閾値と比較するように構成され、
前記磁気共鳴ガイド下熱処置システムは、関心のある１又は複数の温度値が１又は複数の予め設定された安全閾値以下になるとユーザに通知するオーディオおよび／またはビジュアル信号を更に有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項８】
処置の前に取得された温度依存の磁気共鳴信号が、クールダウン期間中に取得された同じコントラストタイプの温度依存の磁気共鳴信号と同じであるかどうかチェックするように構成される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項９】
分光学的技法又はマルチエコー技法に基づいて、脂肪と筋肉組織との間の境界又は脳内の温度又は温度変化を決定するように構成される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項１０】
能動的に組織を冷却する機能を有する外部冷却装置と、
温度依存の磁気共鳴信号に基づいて、冷却期間、冷却媒体の温度又は冷却媒体のフローレートのパラメータのうちの少なくとも１つを制御するコントローラと、
を更に有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システム。
【請求項１１】
温熱治療システムの動作制御方法であって、
ターゲットに印加されクールダウン期間により時間的に間隔を開けられる熱処理パルスの当該クールダウン期間中における温度依存の磁気共鳴信号を取得するステップと、
クールダウン期間中に実施されるターゲットの外側の脂肪の温度測定に基づいて、該クールダウン期間の終了を決定するステップであって、温度又は温度変化を緩和時間定数ベースのサーモメトリに基づいて決定するステップと、
前記温度依存の磁気共鳴信号に基づいて前記温熱治療システムを制御するステップと、を含む方法。
【請求項１２】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるとき、請求項１１に記載の方法の各ステップを実施するように、コンピュータに請求項１に記載の装置を制御させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲガイド下の熱処置の分野におけるシステムに関し、特に温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
温熱治療の間、エネルギーが、ターゲットゾーンに堆積される。エネルギーは、集束超音波の形のソニケーションとして供給されることができる。ソニケーションは、熱の集中を最小限にするために、ソニケーション間の遅延によって時間的に間隔をあけられる。この遅延が、クールダウン期間である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
国際公開第2010/029474A1号は、ＭＲガイド下熱処置システムを記述しており、その中で、クールダウン期間は、クールダウン期間に先立つエネルギー堆積中のオフフォーカス最大温度に依存して調整される。オフフォーカス領域の最大の温度上昇は堆積されるエネルギー密度にほぼ線形に依存し、従って、最大温度の測定が、クールダウン期間を設定するために使用されることができる。熱拡散による温度低下が、加熱中、オフフォーカスの超音波コーンの中央において無視されることができる場合、線形の依存は有効であるようにみえる。
【０００４】
Partanen他による文献"Reduction of peak acoustic pressure and shaping of heated region by use of multifoci sonications in MR-guided high-intensity focused ultrasound mediated mild hyperthermia", Med Phys 2013 40(1)は、摂氏４０−４５度のレンジにあり、放射線治療及び化学療法の双方のための補助として使用されうるマイルドハイパーサーミアに関する。Partanen他の文献では、バイナリ制御アルゴリズムが、リアルタイムのマイルドハイパーサーミアフィードバック制御（概要、方法）のために用いられた。Partanen他の文献における目標は、ターゲット内部の温度をレンジ内に保持することである。
【０００５】
米国特許出願公開第2012/101412A1号公報は、ターゲット組織及び非ターゲット組織を含む領域内の温度フィールドが監視される熱処置方法に関する。監視される温度フィールドに基づいて、非ターゲット組織の温度が、能動的に調整される。
【０００６】
国際公開第2011/021106A2号公報は、ＭＲ温度測定に基づいてプロトン共振周波数を実施する方法に関する。国際公報第2011/021106A2号公報は、ＭＲ熱イメージングの最中、バックグラウンド磁場及び磁場勾配が温度変化と無関係なさまざまなファクタにより変化しうる問題を解決しようとしている。これらの効果は、不正確な温度評価を与えうる。
【０００７】
本発明の目的は、より正確にクールダウン期間の調整を制御するＭＲガイド下熱処置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】
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の磁気共鳴ガイド下熱処置システムによって達成される。
【０００９】
この目的は更に、請求項１１に記載の方法又は請求項１２に記載のコンピュータプログラムプロダクトによって達成される。
【００１０】
熱処置の例は、高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）である。ＨＩＦＵアブレーション治療は、一般に、いくつかの加熱イベント（ソニケーションとも呼ばれる）を被検体内のターゲット組織に印加することによって実施される。いくつかのソニケーションは、関心のあるボリューム全体をアブレーションするために一般に必要とされる。堆積されるエネルギーの一部は、外部トランスデューサとターゲット焦点平面との間の近距離場組織に常に吸収される。従って、これらの組織は熱くなり、不十分な遅延がソニケーションとソニケーションの間に与えられる場合、これらの組織において熱の蓄積が生じ、結果的に、皮膚熱傷又は脂肪層熱傷をもたらしうる。従って、熱処置の最中、ソニケーションは、１又は複数のクールダウン期間によって時間的に間隔をあけられることができる。
【００１１】
部分的には、被検体の脂肪層の絶縁特性により、その中における熱の蓄積は、他の近距離場組織に関するものより大きな問題である。一般に、クールダウン期間は、固定され、又は、印加されるエネルギー密度に基づいて又は水を含む近距離場組織内で観察されるピーク温度に基づいて、予め決められる。一般に、ピーク温度評価は、脂肪中の水素結合の欠如により水性組織においてのみ機能するプロトン共振周波数（ＰＲＦ）サーモメトリを通じて行われる。従って、ピークの温度評価は、ターゲット領域の温度上昇を監視するために使用されるのと同じイメージングシーケンスにより取得される。
【００１２】
本発明の洞察は、冷却の能動的監視により、脂肪層内の温度の空間的な違いを考慮することを可能にするとともに、過剰でない一層正確な冷却時間が付与されることができることである。この利点は、それが処置の不必要な遅延を防ぐことができることである。
【００１３】
本発明の１つの見地によれば、脂肪中の温度測定は、緩和定数に基づくサーモメトリを使用することによって実施される。緩和定数に基づくサーモメトリ（Ｔ１、Ｔ２又はＴ２＊に基づく）は、脂肪層の少なくとも定性的な温度マップを提供するという有利さ示す。これは、次のソニケーションの意図されたビーム経路内の脂肪層が、次のソニケーションが始まることを許すに十分低い温度に到達したときを監視するために使用されることができる。脂肪内の温度が処置の開始時の温度と同じであることを必要とする場合、（定性的な）温度への変換は必要でないことがある。Ｔ１、Ｔ２又はＴ２＊測定が治療開始の前と同じである場合、温度は十分低い温度に到達しているはずである。
【００１４】
本発明の１つの見地によれば、クールダウン期間の終了は、ターゲットの外側の関心領域の最大温度に基づく。本発明の一実施形態によれば、最大温度は、クールダウン期間中に一度決定される。この利点は、クールダウン期間の残りが他の磁気共鳴データ取得のために使用されることができることである。
【００１５】
本発明の別の見地によれば、分光学的技法又はマルチエコー技法が、脂肪と筋肉組織との間の境界上の温度を決定するために更に利用されることができる。
【００１６】
本発明の１つの見地によれば、温度依存の磁気共鳴信号は、温度分布に変換され、これは、温度の空間的な違いを提供する。別の見地によれば、温度分布は、ユーザに表示され、ユーザは、ソニケーションを続けるべきか否かを判定するためにこれを使用することができる。
【００１７】
本発明の別の見地によれば、ユーザは、監視される組織の温度が次のソニケーションを安全に続けるのに十分低下したとき、オーディオ／ビジュアル信号によって自動的に通知される。
【００１８】
クールダウン期間中の脂肪の温度低下は、相対的に遅くなりうる（一般に約１０分の時定数）。従って、クールダウン中に、温度を常に測定する必要はない。クールダウン期間中のその後の温度測定の間の時間は、ＢＯＬＤイメージング、スペクトロスコピー、拡散加重イメージングのような他のＭＲ測定を実施するために使用されることができる。
【００１９】
本発明の１つの見地によれば、温度測定の時点は、クールダウン期間の前に行われる温度測定に基づく。例えば、オフフォーカス領域における最大温度が、この目的のために使用されることができる。このようにして、クールダウン中に必要とされる温度測定の数が低減されることができる。クールダウン期間中の、温度測定のために使用されない時間は、他のＭＲ測定を実施するために使用されることができる。
【００２０】
本発明の別の見地によれば、温度測定の時点は、クールダウン期間中の直前の温度測定に基づく。このようにして、温度が、閾値以下では新しいソニケーションを始めるのが安全である該閾値に達すると、サンプリング頻度が増大されることができる。
【００２１】
本発明の別の見地によれば、処置時間全体を速めるために、脂肪組織が、クールダウン期間中に能動的に冷却される。
【００２２】
本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記述される実施形態から明らかになり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が使用される磁気共鳴ガイド下熱処置システムを概略的に示す図。
【図２】クールダウン期間中の測定スケジュールの例を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明が使用される磁気共鳴ガイド下熱処置システムを概略的に示す。ＭＲガイド下のインターベンションシステムは、磁気共鳴システム（完全に表示されているわけではない）及び温熱治療システム３０を有する。温熱治療システム３０は、ＭＲガイド下の熱治療のために使用される任意のものでありうる。熱処置は、例えばＨＩＦＵ又はマイクロ波アンテナによって適用されることができる。熱処置システムは、クールダウン期間によって間隔をあけられる熱処置パルスを印加するように構成される。熱処置システムは、コントローラ（Ｃｏｎｔ）３５によって、オンオフ制御されることができる。
【００２５】
磁気共鳴検査システムは、検査ゾーン１４内に安定した一様な主磁界を生成する主磁石１０を有する。この主磁界は、検査される対象内のスピンの部分的な向きが、主磁界の磁界線に沿うようにする。ＲＦシステムは、検査されるべき被検体の身体においてスピンを励起するように検査ゾーン１４にＲＦ励起電磁界を放出するために、１又は複数のＲＦアンテナ１２を具備する。緩和するスピンは、特にＲＦ受信コイルの形のＲＦアンテナ１２によって拾われるＲＦレンジの磁気共鳴信号を放出する。ＲＦシステム１２は、Ｔｘ／Ｒｘスイッチ（ＴＲＳｗｉｔｃｈ）１１に結合され、Ｔｘ／Ｒｘスイッチ１１は、ＲＦ増幅器（ＲＦａｍｐ）１３に結合される。更に、勾配コイル１６が、一時的な磁界勾配、特に読み取り勾配パルス及び位相符号化勾配を生成するために提供される。これらの勾配磁界は、通常、互いに直交する方向に方向づけられ、磁気共鳴信号に空間符号化を与える。勾配増幅器（ＧｒａｄＡｍｐ）１８は、符号化磁界勾配を生成するように勾配コイル１６を活性化するために提供される。ＲＦ受信器アンテナ１２によって受信された磁気共鳴信号は、スペクトロメータを有するＭＲＩデータ取得システム１９に供給される。使用されるＭＲプロトコルは、取得されたデータのコントラストタイプ（例えばＴ１加重又はＴ２加重）を決定する。ＭＲＩデータ取得システム（ＭＲａｃｑ）１９は、ホストコンピュータ（ＨＣ）２０にデータを提供する。磁気共鳴信号から、画像が再構成されることができる。画像は、ディスプレイ（Ｄｉｓｐ）２５に表示されることができる。
【００２６】
一実施形態において、本発明は、ＭＲ信号から温度分布を導き出すサーモメトリモジュール２６を有する。温度分布は、定性的な分布でありうる。温度分布は、例えば、熱処置の前に取得されたＴ１、Ｔ２又はＴ２＊ベースの信号と、クールダウン期間中に取得された同じコントラストタイプの信号との間の比較の結果でありうる。
【００２７】
一実施形態において、温度分布は、ディスプレイ２５によってユーザに表示される。表示された温度分布に基づいて、ユーザは、新たなソニケーションパルスを始めるべきか否かを判定することができる。
【００２８】
一実施形態によれば、磁気共鳴ガイド下の熱処置システムは、クールダウン期間中に取得された温度依存の磁気共鳴信号が、熱処置の前に取得された同じコントラストタイプの温度依存の磁気共鳴信号と同じであるかをチェックするように構成される。これらの信号が同じである場合、温度は、処置の開始時の温度と同じである。
【００２９】
一実施形態によれば、温度依存の信号は、脂肪層における温度又は温度変化を決定するために、緩和時間定数に基づくサーモメトリ（例えばＴ１、Ｔ２、Ｔ２＊）を使用して取得される。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、クールダウン期間の終了は、ターゲットの外側の関心領域の最大温度に基づく。最大温度に基づいて、最大温度が予め設定された安全閾値以下に下がるために必要な時間について評価が行われる。これは、例えば、時間にわたる組織温度変化を記述するモデルによって行われることができる。最大温度が予め設定された安全閾値以下になると、熱処置の続行が安全であると考えられる。本発明の一実施形態によれば、最大温度は、クールダウン期間中に一度決定される。このようにして、クールダウン期間中の他の時間は、例えば、脂肪温度を決定するために必要なデータである他の磁気共鳴データの取得のために使用されることができる。
【００３１】
別の実施形態によれば、温度依存の信号は、分光学的技法又はマルチエコー技法を使用して取得される。これらの技法は、筋肉組織と脂肪との間の境界における温度変化に感受性がある。それらの技法は更に、ＮＡＡ−ＰＲＦ分光学的サーモメトリにより脳アブレーションの間の冷却を監視するために潜在的に適用されることができる。分光学的又はマルチエコーＰＲＦ技法によって、多重スペクトルピークが、分解されることができ、ピークの温度依存を知ることにより、ピーク間の周波数差は、絶対的な温度評価に変換されることができる。
【００３２】
本発明の他の実施形態によれば、磁気共鳴ガイド下熱処置システムは、温度依存の磁気共鳴信号によって決定される温度が、ソニケーションの続行のための安全要求を満たすかどうかチェックするように構成される。これは、関心のある領域又はボリューム内の最大温度値が予め設定された安全閾値以下にあるかどうかをチェックすることによって、行われることができる。それは、予め設定された安全閾値に対する、温度２Ｄ／３Ｄ画像の空間依存の比較であってもよい。関心のある１又は複数の温度値が、ソニケーションの続行のための安全要求を満たす場合、ユーザは、ディスプレイ２５の一部でありうるオーディオおよび／またはビジュアル信号（ＡＶ）２７によって通知される。比較が、画像に関して行われることができる場合、通知は、近距離場における異なる横断面の異なる意図されるソニケーション位置について異なる時点に与えられることができる。これは、ソニケーションが、ビーム経路と交わる近距離場又は脂肪の一部のみを加熱することを意味する。当該計画されたソニケーションのビーム経路が、十分に低い温度を有するならば、近距離場における他の領域が非常に高い温度を有する場合であっても、それは超音波粉砕（ソニケート）されることができる。
【００３３】
一実施形態において、外部の冷却装置（ＥＣＤ）４０によって総処置時間を速めるために、組織が、クールダウン期間中、能動的に冷却される。冷却期間、冷却媒体の温度又は冷却媒体のフローレートは、コントローラによって磁気共鳴信号に基づいて制御される。コントローラは、コントローラ３５の一部でありうる。
【００３４】
図２は、クールダウン期間中の測定スケジュールの例を概略的に示す。クールダウン期間１の直前の温度測定に基づいて、クールダウン期間２中の最初の温度測定の時点が、決定される。測定１又は２、又は両方の組み合わせは、測定時点３を決定するために使用されることができる。このように、温度が、閾値以下では新しいソニケーションを始めるのが安全である該閾値に達すると、サンプリング頻度が増大されることができる。
【００３５】
本発明は、図面及び上述の記述において詳しく図示され、記述されているが、このような図示及び記述は、制限的なものではなく、説明的又は例示的なものとして考えられるべきである。本発明が、開示される実施形態に制限されず、ＭＲガイド下の熱処置の分野における温度制御のために使用されることができる。
【図１】
0006353626.tif 000002
【図２】
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