JPH03258251A

JPH03258251A - 温度分布測定装置

Info

Publication number: JPH03258251A
Application number: JP2058316A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yano; 屋野　勉; Hiroshi Fukukita; 博福喜多; Shinichiro Ueno; 植野　進一郎; Masahiko Hashimoto; 雅彦橋本
Original assignee: GIJUTSU KENKYU KUMIAI IRYO FUKUSHI KIKI KENKYUSHO
Current assignee: GIJUTSU KENKYU KUMIAI IRYO FUKUSHI KIKI KENKYUSHO
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-11-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、例えば、癌の温熱治療を行う場合に加温され
た部分の温度分布像を非侵襲に測定する温度分布測定装
置に関するものである。

従来の技術癌の温熱治療を行う際には、加温部分の温度を測定し、
温熱治療効果のある４３℃程度に加温すると共に、周囲
の正常細胞を損傷しないように温度制御を行う必要があ
る。従来においては、熱電対やサーミスタ等の温度セン
サを複数本、生体内に刺入して温度分布を推定し、加温
制御を行っている。このように、温度センサを生体内に
刺入すると、患者に苦痛を与え、また、癌の転移を誘発
するおそれがあり、また、加温治療を行う際の準備が複
雑になり、更に、正確な温度分布を測定することができ
ないなどの問題がある。

近時、このような問題を解決するために、生体を傷付け
ない非侵襲的な温度分布測定装置が研究開発されている
。これらの大部分は、生体組織の何等かの物理的特性の
温度変化量を検出し、温度情報に変換する相対的な温度
測定方式が用いられている。この温度測定方式として、
例えば、特願昭６３−１２８２１４号に記載された構成
が知られている。

以下、その構成について図面を参照しながら説明する。

第３図は従来の温度分布測定装置の基本構成を示す機能
ブロック図である。第３図において、１はポンプ波パル
スの送信、プローブ波パルスの送、受信を行う２種類の
超音波振動子で構成された超音波変換部、２は超音波変
換部１に対してポンプ波用の駆動パルスを加えるパルス
駆動器、３は超音波変換部１に対してプローブ波用の駆
動パルスを加えるパルス駆動器、４は超音波変換部１の
受信出力を増幅する増幅器、５は増幅器４の出力を記憶
する波形記憶部、６はパルス駆動器２．３と波形記憶部
５の動作タイミングを制御するタイミング制御部、７は
波形記憶部５とタイミング制御部６ヘクロツクを供給す
るクロック発生部、８は波形記憶部５に記憶された波形
に対してフーリエ変換する周波数分析部、９は周波数分
析部８の出力に対して信号処理を行い、音響特性を求め
る信号処理部、１０は信号処理部９の出力により温度を
計算する温度演算部、１１は温度演算部１０に対して音
響特性の温度依存情報を出力するデータ参照部、１２は
増幅器４の出力を検波する受信検波部、１３は信号処理
部９の出力により音響特性分布像を作り、温度演算部１
０の出力により温度分布像を作り、受信検波部１２の出
力によりＢモード断層像を作る走査変換部、１４は走査
変換部１３の出力を表示する表示部、１６は被検体（生
体）である。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

パルス駆動器２．３の駆動により超音波変換部１から生
体１６へポンプ波とプローブ波の２種類の超音波パルス
が位相を制御され、重畳されて進行する。生体１６内で
は異なる深さで反射波が発生し、連続した信号として再
び超音波変換部１で受信される。この受信信号は増幅器
４で増幅され、−たん高速にＡ／Ｄ変換されて波形記憶
部５に蓄えられる。そして、走査器（図示省略）により
超音波変換部１を走査することにより、生体１６内の２
次元的な各部分からの反射波が順次波形記憶部５に蓄え
られる。このようにして加温前の反射波が蓄えられると
、生体１６は加温器（図示省略）で加温され始める。治
療効果のある温度に加温するためには１０分程度時間を
要する。その間、波形記憶部５からの出力は、順次、走
査線毎に生体１６内での所定の距離に対応した信号の長
さに分割され、周波数分析部８でスペクトルに分析され
る。ここで、生体１６内を進行する超音波パルスは、非
線形現象と、生体１６内の超音波吸収の影響を受け、送
信波の周波数成分が変化したものになっている。信号処
理部９では所定の距離に対応した周波数変化量分布から
非線形現象と超音波吸収に関する音響特性が計算で求め
られ、２次元の音響特性分布信号が蓄積される。信号処
理部９での操作が終了すると、再び、上記のように超音
波変換部１かも超音波が送出され、前述の操作に従い、
生体１６内の音響特性分布が測定される。この音響特性
は温度によって異なるため、温度演算部１０では同じ場
所の加温前と加温後の音響特性を比較し、事前にデータ
参照部１１に用意している各組織の音響特性の温度依存
特性データを参照し、加温による温度変化を求める。こ
れを全領域に対して行うことにより２次元の温度分布を
得ることができる。得られた２次元温度分布情報は走査
変換器１３によって表示部１４の表示フォーマットに合
わせた状態で表示される。一方、増幅器４からの出力は
受信検波部１２で検波され、必要な信号処理を受けた後
、走査変換部１３で超音波断層像用信号に変換され、表
示部１４に表示される。表示部１４では、例えば、加温
後の温度分布像と共に、測温部分の超音波断層像を同時
に表示することができる。

発明が解決しようとする課題しかし、上記のような従来例の温度分布測定装置では、
ノイズの少ない状態で信号を得るため、温度を測定する
場合に加温を数秒間中断する必要があり、その信号処理
に１分間程度必要であり、したがって、最短でも約１分
間隔の温度測定となる。まだ、温度上昇の様子は温度分
布像から判断しなければならないため、加温の制御が困
難であるなどの問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題を解決するもの
であり、非侵襲的に温度分布を測定するに際し、加温の
経時変化を容易に知ることができ、しだがって、加温制
御を簡単に行うことができるようにした温度分布測定装
置を提供し、また、必要な領域を選択し、２次元温度分
布を得るよりも早くその領域の温度を測定することがで
きるようにした温度分布測定装置を提供することを目的
とするものである。

課題を解決するだめの手段上記目的を達成するだめの本発明の技術的解決手段は、
被検体の内部の２次元の温度分布像を被検体の外部から
非侵襲的に測定する測温器と、上記温度分布像を表示す
る表示器と、表示された温度分布像の任意の領域を選択
する場所選択器と、選択された領域の温度を間歇的に測
定する手段を備え、加温開始時からの温度データを時間
情報と合わせて上記表示器に表示するように構成したも
のである。

そして、上記測温器は被検体内部を加温する前と加温後
の被検体の特性変化から相対的に温度分布を測定するこ
とができ、また、上記場所選択器の選択位置を上記表示
器上に表示される温度分布像に重畳して表示することが
でき、また、上記測温器として超音波装置を用いること
ができる。また、上記表示器上に加温前と加温後の測温
部分の超音波断層像と共に、加温後の温度分布像および
場所選択器により選択された領域の加温開始時からの経
時的な温度変化をグラフ化して同時に表示することがで
きる。

また、２次元の温度分布を測定する間隔よりも上記場所
選択器で選択された領域の温度を測定する間隔の方を短
くすることができる。

作用したがって、本発明によれば、測温器により非侵襲的に
被検体の２次元の温度分布を測定し、表示器に表示する
と共に、場所選択器により必要な場所を選択し、その部
分の温度を間歇的に測定し、得られた加温開始時からの
温度情報を経時的に表示器に表示することができる。

また、選択された領域の走査に限定することにより信号
量を削減し、信号処理時間の短縮により、全領域測定す
るよりも短時間で温度情報を得ることができる。

実施例以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の一実施例における温度分布測定装置の
基本構成を示す機能ブロック図である。

本実施例においては、第１図に示す上記従来例とは場所
選択器１７、走査器１８、タイマー１９を備えた構成を
異にする。

第１図において、１はポンプ波パルスの送信、プローブ
波パルスの送、受信を行う２種類の超音波振動子で構成
された超音波変換部、１８は超音波変換器１を走査する
走査器、２は超音波変換部１に対してポンプ波用の駆動
パルスを加えるパルス駆動器、３は超音波変換部ｌに対
してグローブ性用の駆動パルスを加えるパルス駆動器、
４は超音波変換部１の受信出力を増幅する増幅器、５は
増幅器４の出力を記憶する波形記憶部、６はパルス駆動
器２．３と波形記憶部５と走査器１８の動作タイミング
を制御するタイミング制御部、７は波形記憶部５とタイ
ミング制御部６と後述するタイマー］９ヘクロックを供
給するクロック発生部、８は波形記憶部５に記憶された
波形に対してフーリエ変換する周波数分析部、９は周波
数分析部８の出力に対して信号処理を行い、音響特性を
求める信号処理部、１０は信号処理部９の出力により温
度を計算する温度演算部、］１は温度演算部１０に対し
て音響特性の温度依存情報を出力するデータ参照部、１
２は増幅器４の出力を検波する受信検波部、１３は信号
処理部９の出力により音響特性分布像を作り温度演算部
１０の出力により温度分布像と加温開始等、所定の時刻
からの経時的な温度変化折れ線グラフ像を作り、受信検
波部１２の出力によりＢモード断層像を作る走査変換部
、１４は走査変換部１３の出力を表示する表示部、１７
は表示された温度分布像からの所定の領域を選択する場
所選択器、１９は時間を計測するタイマー、１６は被検
体（生体）である。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

本実施例における基本動作は上記従来例とほぼ同様であ
るので、主として上記従来例とは異なる動作について説
明する。

加温前に超音波信号を生体１６内へ送信し、生体１６内
から反射した受信信号に基づき、生体１６内の音響特性
を測定する手順は上記従来例と全く同じである。そして
、走査器１８により超音波変換部１を走査して生体１６
内の２次元的な各部分からの反射波が頭次、波形記憶部
５に蓄えられ、加温前の反射波が蓄えられる。次に、生
体１６は加温器（図示省略）で加温され始める。このと
き、あるいは加温前からタイマー１９を動作させている
。加温中は超音波変換器１の駆動が停止され、その間、
波形記憶部５に蓄えられた信号は周波数分析部８、信号
処理部９で所定の信号処理を受け、音響特性分布として
信号処理部９に蓄積される。加温開始後、１分程度で信
号処理は終了し、次に加温分布の最高温度領域を求める
ため温度分布測定操作を行う。この手順も上記従来例と
同様であり、超音波パルスの送信と受信、波形記憶、周
波数分析、信号処理を受けて信号処理部９内に加温後の
データとして蓄積される。温度演算部１ｏでは加温前の
音響特性分布と同じ領域に関して比較し、その差から加
温による音響特性の変化量を求め、データ参照部１１の
信号を参照して温度変化量に換算する。

温度演算部１０の出。力は走査変換部１３で表示部１４
のフォーマットに合わせて走査変換され、温度変化量に
対応した色情報としてカラー表示される。最高温度の領
域確認は容易であり、場所選択器１７、例えば、トラッ
クボウルを用い、この選択位置を表示部１４に表示しな
がら操作することにより、最高温度点など、必要な領域
を容易に選択することができる。選択された領域の温度
情報は、間歇的に測定された時刻と共に、走査変換部１
３に出力される。走査変換部１３では、所定のフォーマ
ットになるように走査変換部１３内の記憶部の配置、記
憶部への書き込み、読み出しを行う。

第２図（ａ、ｌ、ｔｂ＋はその一例を示し、同図（ａ）
に示す表示フォーマットは、加温前超音波断層像２０、
加温後超音波断層像２１、加温後の温度変化グラフ２２
選択された領域を示す記号２４を含んだ温度分布像２３
からなる。このように表示することにより、加温前と加
温後の測温場所の位置ずれを検出することができる。こ
の表示フォーマットは同図ｆｂ）に示すような配置に替
えてもよい。まだ、温度変化量と色の対応関係を示すカ
ラーパー２５や超音波断層像の階調を示すグレイスケー
ル２６等を同時に表示することにより、更に一層、温度
情報などを分かりやすくすることができる。

次に、選択された場所を限定して超音波信号の送信、受
信を行う。これは、場所選択器１７の出力に基づき、走
査器１８の駆動により超音波変換部１はその部分だけ、
あるいはその部分を中心として限定した領域だけの超音
波信号走査を行う。反射信号は上記と同様に増幅器４で
増幅され、波形記憶部５に波形記憶される。この場合、
波形記憶量は全領域走査に比べて１／１ｏ程度になって
いるため、次に周波数分析部８で周波数分析され、信号
処理部９で信号処理されるのに要する時間も１０秒程度
に短縮される。次に、温度演算部１０で同様な処理を行
い、加温前、あるいは場所選択に用いた音響特性分布と
比較してその間の温度上昇分を求める。このとき、選択
された領域だけの音響特性比較を行っても良いが、測温
精度を向上させるためには選択された領域の前後左右の
領域の温度変化をも求め、平均化、スムージング等を行
っても良い。このようにして選択された領域の温度変化
量が測定された時刻と共に走査変換部１３に出力される
。走査変換部１３では温度変化グラフに今回の測定値が
プロットされる。このような限定された領域の測定を複
数回行い、温度変化をプロットすると共に、全領域の温
度測定も行う。全領域の温度測定の場合には、加温後の
超音波断層像、温度分布像および温度の経時変化のプロ
ットを全てデータ更新する。この結果、温度分布像が得
られると共に、任意に選択した領域の温度変化が温度分
布像を得るよりも短時間で測定することができ、かつ経
時変化をグラフ化することにより、温度上昇程度を把握
することができ、加温制御を容易に行うことができる。

なお、本実施例では、非侵襲的な測温装置として超音波
を用いた場合について説明したが、他の非侵襲的な測温
装置、例えば、ＸＩＣＴ、ＭＲＩ、マイクロ波等を用い
た場合においても同様に実施することができる。また、
測温場所の選択を一領絨について説明したが、複数点設
定し、それらの領域における温度変化の状況について色
を変化させてグラフ化してもよい。

発明の効果以上述べたように、本発明によれば、非侵襲的に被検体
内の温度分布を測定し、温度分布像を表示器に表示する
と共に、場所選択器により任意に選択した領域について
経時変化として表示器に表示するので、温度上昇の程度
を容易に知ることができ、加温の制御を容易に行うこと
ができる。

まだ、選択した領域を限定して走査することにより、全
体を走査するより信号処理時間を短くすることができる
ので、短時間の温度変化を正確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における温度分布測定装置の
基本構成を示す機能ブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ上記実施例における温度分布の表示例を示す
図、第３図は従来の温度分布測定装置の基本構成を示す
機能ブロック図である。１・・・超音波変換器、２，３・・パルス駆動器、５・
・・波形記憶部、６・・・タイミング制御部、８・・・
周波数分析器、９・・・信号処理部、１０・・温度演算
部、１３・・・走査変換部、１４・・・表示部、１７・
・・場所選択器、１８・・・走査器、１９タイマー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体の内部の２次元の温度分布像を被検体の外
部から非侵襲的に測定する測温器と、上記温度分布像を
表示する表示器と、表示された温度分布像の任意の領域
を選択する場所選択器と、選択された領域の温度を間歇
的に測定する手段を備え、加温開始時からの温度データ
が時間情報と合わせて上記表示器に表示するように構成
された温度分布測定装置。
（２）測温器が被検体内部を加温する前と加温後の被検
体の特性変化から相対的に温度分布を測定する請求項１
記載の温度分布測定装置。
（３）場所選択器の選択位置が表示器上に表示される温
度分布像に重畳して表示される請求項１記載の温度分布
測定装置。
（４）測温器が超音波装置である請求項２記載の温度分
布測定装置。
（５）表示器上に加温前と加温後の測定部分の超音波断
層像と共に、加温後の温度分布像および場所選択器によ
り選択された領域の加温開始時からの経時的な温度変化
がグラフ化されて同時に表示されるように構成された請
求項１記載の温度分布測定装置。
（６）２次元の温度分布を測定する間隔よりも場所選択
器で選択された領域の温度を測定する間隔の方が短い請
求項１記載の温度分布測定装置。