JP3556964B2

JP3556964B2 - 超短波加温治療装置

Info

Publication number: JP3556964B2
Application number: JP22876393A
Authority: JP
Inventors: 五郎山本
Original assignee: 山本ビニター株式会社
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH0780085A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体内に高周波を照射し、誘電加熱により生体内の癌細胞を壊死壊滅させる超短波加温装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば生体を挾んだ１対の電極から高周波エネルギーを放射供給して、この生体の患部を加温治療する超短波加温治療装置が知られている（特開昭５５−１３０６７５号、特開昭５６−８０２６５号公報）。この超短波加温治療装置は、例えば癌その他の腫瘍を構成する異常な細胞組織と周囲の正常な細胞組織とを共に４０℃以上の温度範囲で加温すると、前者の異常な細胞組織が正常な細胞組織に比して２〜２.５℃だけ高温になるという点に着目し、正常な細胞組織を壊死させない４３℃以下に保持する一方、異常な細胞組織を４５℃前後にまで上昇させて壊死崩壊させんとしたものである。
【０００３】
かかる装置では、上記のように患部の加熱温度の条件が厳しいため、体内温度の監視が極めて重要であり、加温治療の際には、生体内の温度を監視するために高周波エネルギーが放射される体内に所要数の針状温度計を差し込んで温度計測が行われている。そして、この測温結果をモニターしながら高周波エネルギーの出力を調整することにより加温温度の制御が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超短波加温治療装置は、生体内の温度を目安にして高周波エネルギーの出力を調整しているが、実際には高周波エネルギーの出力に対する加温温度の相関性が低く、生体内の測温結果を目安にしているとはいっても好適な加温温度の制御を行うことは非常に困難になっている。すなわち、超短波加温治療装置は、加療中、患者が動いたり、温度上昇等による生体の条件変化により装置と生体間のインピーダンス不整合が生じ易く、電極位置で伝送ロスが発生する。このため、例えば比較的大きい伝送ロスがある場合は、装置本体から出力された高周波エネルギーのうち、生体に照射される高周波電界に有効に利用されるエネルギー量が不安定であるから、高周波エネルギーの出力から生体の加温温度を予測することが困難になる。
【０００５】
また、生体内に所要数の針状温度計を差し込み、直接、患部の温度を計測しているので、治療の間、患者に苦痛を与えることとなっている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、生体内に実際の供給される高周波エネルギーをモニターすることにより出力制御を容易に行える超短波加温治療装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一対の電極間に生体内部の患部を置き、該電極間に高周波電界を発生させて上記患部を誘電加熱する超短波加温装置において、上記電極に供給される高周波を発生する出力変更可能な高周波発生手段と、誘電加熱時の上記生体近傍位置における磁界強度をモニターすべく検出する検出手段とを備えたものである（請求項１）。
【０００８】
また、本発明は、上記検出手段により検出された電磁界強度を表示する表示手段を備えたものである（請求項２）。
【０００９】
また、本発明は、上記電極に供給される高周波電力を検出する電力検出手段と、上記電力検出手段により検出された高周波電力を表示する電力表示手段とを備えたものである（請求項３）。
【００１０】
また、本発明は、上記検出手段で検出された電磁界強度から生体内の温度を算出する温度演算手段を備え、表示手段は、上記算出された温度を表示するものである（請求項４）。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、高周波発生手段から電極に供給される高周波電力が表示されると共に、生体の近傍位置における電磁界の強度が検出され、この検出結果が表示される。上記電磁界は生体内に生じて高周波電界に起因して生じるから、その強度は上記高周波電界のエネルギー量と相関性を有する。一方、上記高周波電界のエネルギー量は、生体の誘電加熱による加温温度に直接、関係するから、上記電磁界強度は生体の誘電加熱による加温温度と相関性を有する。
【００１２】
従って、電磁界強度をモニターすることにより高周波発生手段で生成された高周波電力が有効に誘電加熱に利用されているか否かを知ることができ、この情報と供給された高周波電力とを基に高周波電力の出力調整を効率よく行うことができる。
【００１３】
また、本発明によれば、上記電磁界強度が生体の温度に変換されて表示され、この温度情報により生体の実際の加温温度の予測が可能になる。
【００１４】
【実施例】
図２は、本発明に係る超短波加温治療装置の外観図である。超短波加温治療装置は、制御部１００、治療テーブル２００、ガントリー３００及び高周波発生部４００から構成されている。
【００１５】
上記制御部１００は、加温、冷却及び整合等を制御するための操作部１０１、上記高周波発生部４００からの高周波出力、加温状態及び患者の治療状態等をモニターする表示部１０２、治療に関する各種データを出力するプリンタ等の出力部１０３、治療に関する各種情報を入力する入力部１０４を備えている。
【００１６】
上記ガントリー３００は、患者に高周波を照射するもので、ガントリー本体中央部に貫通孔３０１が設けられている。この貫通孔３０１の内側面には、ガントリー本体に対して回転可能に支持部３０２が設けられ、操作部３０３によりその回転角が調整可能になっている。上記支持部３０２には相対向させて一対の電極部３０４，３０５が突設されている。この電極部３０４，３０５は、先端部に冷却パッド３０８，３０９で被覆された同一若しくは相似形の円盤状の電極板３０６，３０７が設けられている。上記電極部３０４，３０５は、径方向に移動可能になされ、治療に際し、上記電極板３０６，３０７を患者に圧接させるようになっている。なお、上記電極部３０４，３０５も操作部３０３により操作可能になっている。また、治療テーブル２００はガントリー３００を挾む対構造を有している。
【００１７】
また、上記支持部３０２であって上記電極部３０４，３０５の軸と直交する軸上に電磁界強度計３１０が突設されている。この電磁界強度計３１０は、治療中に患者の周辺に生じる電磁界の磁界を検出することにより生体内に実際に供給された高周波エネルギー量を検出するもので、先端部に磁界をピックアップするセンサ部３１１を有している。上記電磁界強度計３１０は半径方向及び周方向に移動可能になされ、上記センサ部３１１を生体近傍の所望の位置に任意に設定可能になっている。通常、加温治療に際し、上記センサ部３１１は、生体の可及的近傍位置における電磁界の強度を検出するように、例えば上記電極板３０６，３０７の中間位置であって生体から１５cm乃至これ以下の近傍位置に配設される。なお、電極板３０６，３０７が同一でなく、一方が小さい場合は、上記センサ部３１１を小さい電極板の方に偏らせて配設するようにしてもよい。
【００１８】
上記電磁界強度計３１０も上記操作部３０３により操作可能になっているが、上記電極部３０４，３０５の電極板の大きさや設定位置に応じて上記電磁界強度計３１０を所定位置に自動設定させるようにすることもできる。また、電磁界強度計３１０の検出データは、上記制御部１００に入力されるようになっている。
【００１９】
高周波発生部４００は、上記電極板３０６，３０７に印加される、例えば数ＭＨｚの高周波を発生するもので、電源回路、高周波発生回路、整合回路及び高周波電力計を有している。この高周波発生部４００の各部の駆動は、上記制御部１００から制御されるようになっている。
【００２０】
図１は、本発明に係る超短波加温治療装置のブロック構成図である。同図において、電源回路４０１、高周波発生回路４０２、整合回路４０３及び高周波電力計４０４は、上記高周波発生部４００に設けられている。電源回路４０１は、高周波発生回路４０２に所定の電源を供給するものである。また、高周波発生回路４０２は、自励発振方式により、例えば８MHzの高周波を発生するもので、数１０Ｗ〜数１００Ｗ乃至１０００Ｗの範囲で出力が変更可能になっている。なお、上記高周波発生回路４０２の出力は、制御部１００内の制御回路１０５を介して制御される。すなわち、制御部１００の入力部１０４から出力設定値が入力されると、制御回路１０５は該出力設定値に基づき出力制御信号を生成し、この出力制御信号を高周波発生回路４０２に入力してその出力を制御する。
【００２１】
整合回路４０３は、上記高周波発生回路４０２と電極板３０６，３０７間に置かれる生体（負荷）５００とのインピーダンス整合を行うもので、上記制御回路１０５を介して調整可能になっている。
【００２２】
高周波電力計４０４は、上記電極板３０６，３０７間の生体５００に供給される高周波電力Ｐを計測するものである。この高周波電力計４０４は、電極板３０６，３０７への入射電力Ｐiと電極板３０６，３０７からの反射電力Ｐrを検出し、両電力から負荷側に供給された供給電力Ｐ（＝Ｐi−Ｐr）を算出する。この高周波電力計４０４の計測値は、上記制御回路１０５に入力され、表示部１０２に表示される。
【００２３】
上記電磁界強度計３１０は、上記センサ部３１１とレシーバ部３１２とから構成されている。上記センサ部３１１は、磁界Ｈをピックアップする微小コイルからなり、生体５００の近傍位置に磁界Ｈがコイル面を垂直に交差するように配置される。また、レシーバ部３１２は、上記センサ部３１１でピックアップされた電磁界の強度Ｐwを検出し、この検出データを上記制御回路１０５に入力する。制御回路１０５は、上記検出データの結果を直接、若しくは所要の単位に変換して表示部１０４に表示する。例えば磁界強度Ｈ（Ａ／ｍ）を電界強度（Ｖ／ｍ）若しくは電力（Ｗ／ｍ²）等の単位に換算して表示部１０２に表示する。
【００２４】
上記供給電力Ｐと別個に上記生体５００の近傍位置における電磁界の強度Ｐwを表示させているのは、負荷側に供給される供給電力Ｐの一部は電極板３０６，３０７から直接、空間に電磁波となって放射され（以下、放射ロスという）、すべてが電極板３０６，３０７間の電磁界のエネルギーに利用されないことを考慮したものである。
【００２５】
図３は、上記供給電力Ｐ（Ｗ）と被加温体の上昇温度ΔＴ（＝Ｔ−Ｔ０（初期温度））（℃）との関係を示す図、図４は、上記電磁界の強度（Ａ／ｍ）と被加温体の上昇温度ΔＴ（℃）との関係を示す図である。
【００２６】
両図は、図３に示すように、電極３０６，３０７間に生体５００のダミーとして一辺２０cmの立方体状の寒天Ｋを配置するとともに、電極板３０６，３０７間の中間位置で、寒天Ｋから１５cmの距離に電磁界強度計３１０のセンサ部３１１を配置して該寒天Ｋの近傍位置における電磁界の強度Ｐwと該寒天Ｋの上昇温度ΔＴとの関係を調べたものである。
【００２７】
また、両図は、電極板３０７が直径２５cmで、電極板３０６の直径が１０cm，１４cm，２５cmの３種類の異なるサイズの円盤状電極板について実験したもので、円付き数字の「１」，「２」，「３」は、電極板３０６の直径が１０cm，１４cm，２５cmのものであり、一方、温度計は、それぞれ対向する電極板の軸上であって、「１」の場合は電極板３０６の下方３〜４cm位置に、「２」の場合は電極板３０６の下方４〜５cm位置に、「３」の場合は電極板３０６，３０７の中間位置に差し込まれている。これは、病巣が生体内の偏った位置に存在する場合、その部分で電磁界の集中を図るべく、病巣側の電極板として小サイズのものを採用するという医療現場の実状を考慮したものである。
【００２８】
図３に示すように、供給電力Ｐと被加温体の上昇温度ΔＴとは相関性が弱く、供給電力Ｐの積算値から被加温体の加温温度を予測することは困難である。従って、供給電力Ｐのみをモニターして高周波発生回路４０２の出力調整を行っても生体５００の加温温度を好適に制御することは困難であることが分かる。これは、電極板３０６，３０７における放射ロス等の生体内の電磁界エネルギーとして利用されないロスの影響が大きいことに起因していると考えられる。実際の医療現場では、負荷としての生体５００の特性が一様でなく、しかも治療中に患者が動くことにより電極板３０６，３０７と生体５００間の接触条件が容易に変化することを考慮すると、供給電力Ｐと被加温体の上昇温度ΔＴとの相関性は更に弱くなると推定される。
【００２９】
これに対し、磁界強度Ｈと被加温体の上昇温度ΔＴとの関係は、図４に示すように、良好な相関性を有し、生体５００の近傍位置における電磁界の強度Ｐwをモニターして高周波発生回路４０２の出力調整を行えば、生体５００の加温温度Ｔを比較的好適に制御し得ることが分かる。生体５００の近傍位置における電磁界は、電極板３０６，３０７間に実際に形成される電磁界の一部であるから、該電磁界の強度Ｐwは、生体５００内の電磁界の強度、すなわち、電磁界エネルギー量と強い相関性を有すると考えられる。一方、誘電加熱現象は生体５００内に照射された電磁界エネルギーが誘電損により熱消費されるものであるから、上記電磁界の強度Ｐwは、誘電加熱による温度特性に強い相関性を示すものと考えられる。
【００３０】
従って、上記供給電力Ｐと生体５００の近傍位置における電磁界の強度Ｐwとをモニターすれば、電磁界の強度Ｐwから実際の生体５００の加温状態が予測できるから、これに基づき高周波発生器４０２の出力（供給電力Ｐ）を調整することにより有効かつ効率的に加温治療を制御することが可能となる。
【００３１】
なお、上記実施例では、電磁界の強度Ｐwを直接、磁界強度、電界強度及び電力等で表示するようにしたが、電磁界の強度Ｐwと生体５００の上昇温度ΔＴとの相関性を利用して電磁界の強度Ｐwを生体５００の加温温度Ｔに変換し、この加温温度Ｔを表示させるようにしてもよい。
【００３２】
例えば電磁界の強度Ｐwの積算値をＰＷ（＝Ｐw・ｔ（時間））とし、生体５００の上昇温度ΔＴがＫ・ＰＷで表されるとすると、生体５００の加温温度Ｔは、Ｔ＝Ｋ・ＰＷ＋Ｔ０（初期温度）で表されるから、この演算式を用いて電磁界の強度Ｐwから生体５００の加温温度Ｔを予測することができる。
【００３３】
なお、一般に初期温度Ｔ０により上記比例係数Ｋは変化するから、初期温度Ｔ０に応じて複数個の演算式を用意し、初期温度Ｔ０に応じて対応する演算式を用いるようにすれば、加温温度Ｔの演算値の精度が向上する。また、上記比例係数Ｋは、加温温度Ｔにより変化するから、該加温温度Ｔに対する関数Ｋ（Ｔ）として設定しておけば、加温温度Ｔの演算値の精度がより向上する。また、高周波発生回路４０２から高周波が断続的に供給される場合は、出力停止期間において、生体５００の加温温度Ｔが低下するから、上記演算式にこの低下分を補正する補正項を追加するようにするとよい。
【００３４】
なお、上記演算式に代えて予め変換テーブルを用意しておき、初期温度Ｔ０と電磁界強度Ｐwの積算値ＰＷとから該変換テーブルを用いて直接、加温温度Ｔを算出するようにしてもよい。
【００３５】
また、電磁界の強度Ｐwに検出データから高周波発生回路４０２の出力制御値を概算し、その概算値を表示させるようにしてもよい。このようにすれば、操作者は、高周波発生回路４０２のおよその出力制御値を知ることができ、出力制御の操作性が向上させることができる。
【００３６】
なお、好ましくは供給電力Ｐと電磁界の強度Ｐwとを表示させるようにするとよいが、生体５００の加温状態を確認するための目安として電磁界の強度Ｐwのみを表示させるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一対の電極間に生体内部の患部を置き、該電極間に発生された高周波電界により上記患部を誘電加熱する超短波加温装置において、生体の近傍位置における電磁界の強度を検出し、この検出結果をモニターするようにしたので、生体内に実際に供給された高周波エネルギー量及び生体の加温温度の予測が容易になり、高周波発生手段の有効かつ効率的な出力制御が可能になる。
【００３８】
また、上記電磁界強度を生体の加温温度に変換して表示するようにしたので、生体の加温温度の予測がより確実に行え、高周波発生手段の出力制御をより効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超短波加温治療装置のブロック構成図である。
【図２】本発明に係る超短波加温治療装置の外観図である。
【図３】供給電力Ｐと被加温体の上昇温度ΔＴ（℃）との関係を示す図てある。
【図４】被加温体の近傍位置における電磁界の強度と被加温体の上昇温度ΔＴ（℃）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１００制御部１０１操作部
１０２表示部１０３出力部
１０４入力部１０５制御回路
２００治療テーブル３００ガントリー
３０４，３０５電極部３０６，３０７電極板
３１０電磁界強度計３１１センサ部
３１２レシーバ部４００高周波発生部
４０１電源回路４０２高周波発生回路
４０３整合回路４０４高周波電力計
５００生体

Claims

一対の電極間に生体内部の患部を置き、該電極間に高周波電界を発生させて上記患部を誘電加熱する超短波加温装置において、上記電極に供給される高周波を発生する出力変更可能な高周波発生手段と、誘電加熱時の上記生体近傍位置における磁界強度をモニターすべく検出する検出手段とを備えたことを特徴とする超短波加温治療装置。
上記検出手段により検出された電磁界強度を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の超短波加温治療装置。
上記電極に供給される高周波電力を検出する電力検出手段と、上記電力検出手段により検出された高周波電力を表示する電力表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の超短波加温治療装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の超短波加温治療装置において、上記検出手段で検出された電磁界強度から生体内の温度を算出する温度演算手段を備え、表示手段は、上記算出された温度を表示するものであることを特徴とする超短波加温治療装置。