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JP2008054975A - A method for simulating the heat conduction in the treatment area and estimating the treatment area in cancer freeze-thaw necrosis therapy - Google Patents

A method for simulating the heat conduction in the treatment area and estimating the treatment area in cancer freeze-thaw necrosis therapy Download PDF

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JP2008054975A
JP2008054975A JP2006236360A JP2006236360A JP2008054975A JP 2008054975 A JP2008054975 A JP 2008054975A JP 2006236360 A JP2006236360 A JP 2006236360A JP 2006236360 A JP2006236360 A JP 2006236360A JP 2008054975 A JP2008054975 A JP 2008054975A
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heat conduction
estimating
heat
cancer
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Tsunenori Arai
恒憲 荒井
Masayuki Nakatsuka
誠之 中塚
Yukio Kuribayashi
幸夫 栗林
Masafumi Kawamura
雅文 川村
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Keio University
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Keio University
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and equipment to estimate a treatment region in a cancer freeze and fusion necrosis therapy. <P>SOLUTION: The method of estimating a treatment region by simulating thermal conduction through a planned operation region of the organ to have operation consists of: (1) a thermal conduction simulator, where the thermal conductance, blood flow and metabolic heat inflow of the organ subject to operation under a freeze and fusion necrosis therapy have been adjusted, is used to simulate thermal conduction from a freeze probe of this therapy equipment to the operated organ, temperature distribution around the freeze probe in the operated organ is measured to estimate a region to be frozen, (2) X-ray CT image data for the organ given a freeze and fusion necrosis treatment by this treatment apparatus is compared with the freeze region estimated in the step (1), and (3) the treatment region subject to freeze and fusion necrosis therapy is estimated by the comparison in the step (2). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、凍結融解壊死療法において、治療領域を推定する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy.

凍結融解壊死療法は、Joule-Thompson効果を利用した凍結用プローブを経皮的に腫瘍に穿刺し、腫瘍の凍結融解を繰り返して局所壊死を得る低侵襲治療法である。この方法は、治療疼痛がなく、局所麻酔のみで治療が行うことができ、さらに重篤な合併症や副作用がないという利点がある。   Freeze-thaw necrosis therapy is a minimally invasive treatment method in which a freezing probe using the Joule-Thompson effect is percutaneously punctured into a tumor, and the tumor is repeatedly frozen and thawed to obtain local necrosis. This method has the advantage that there is no therapeutic pain, treatment can be performed only with local anesthesia, and there are no serious complications or side effects.

近年増加する肺癌に対し、この治療法の臨床応用が進められている(非特許文献1及び2を参照)。術手技は、腫瘍や肺動静脈などの位置関係を即時的に把握できるX線CT透視下で行っている。標準的な臨床運用では、5〜10分の凍結と凍結用プローブ内温度が20℃になるまでの解凍のサイクルを2〜3回繰り返している。該方法において、凍結解凍後のX線CT画像に現れる出血による変化領域を治療領域と判断されてきた。この治療における術後一年の再発率は症例全体の約20%と高い。この高い再発率の一因はX線CTによる上記の治療領域判定に起因するものと考えられている。正確な治療領域を推定しながら治療を行うためには、術中の肺温度分布を知る必要がある。肺以外の実質臓器腫瘍に対する凍結融解壊死療法の治療領域推定には、組織の凍結領域を画像化できるMRIや超音波診断による画像診断法が用いられている(非特許文献3及び4を参照)。これらの画像診断法は肺の凍結領域を画像化できないため、肺癌凍結融解壊死療法の治療領域推定に用いることができない。穿刺タイプの温度センサーは、凍結用プローブとは別の穿刺経路を必要とし、侵襲が大きいことから臨床では使用できない。このような状況の下、術中の肺温度を得るための方法の開発が望まれていた。   The clinical application of this therapy is being promoted for lung cancer, which has increased in recent years (see Non-Patent Documents 1 and 2). The surgical procedure is performed under X-ray CT fluoroscopy, which can instantly grasp the positional relationship between the tumor and pulmonary arteriovenous veins. In a standard clinical operation, 5 to 10 minutes of freezing and thawing cycles until the temperature inside the freezing probe reaches 20 ° C. are repeated 2 to 3 times. In this method, a change area due to bleeding appearing in an X-ray CT image after freeze-thawing has been determined as a treatment area. The rate of recurrence in this treatment one year after surgery is as high as about 20% of all cases. One reason for this high recurrence rate is thought to be due to the above-mentioned treatment area determination by X-ray CT. In order to perform treatment while estimating an accurate treatment area, it is necessary to know the lung temperature distribution during the operation. For the estimation of the treatment area of the freezing and thawing necrosis therapy for a solid organ tumor other than the lung, an image diagnostic method using MRI or ultrasonic diagnosis capable of imaging the frozen area of the tissue is used (see Non-Patent Documents 3 and 4). . Since these image diagnostic methods cannot image the frozen region of the lung, they cannot be used to estimate the therapeutic region of lung cancer freeze-thaw necrosis therapy. The puncture type temperature sensor requires a puncture route different from that for the freezing probe, and cannot be used clinically because it is highly invasive. Under such circumstances, development of a method for obtaining intraoperative lung temperature has been desired.

中塚誠之 他、低温医学. 30(1): 9-15, 2004.Nakatsuka, M. et al., Cryogenic Medicine. 30 (1): 9-15, 2004. Kawamura M. et al., Lung Cancer. 49(S2): S353, 2005.Kawamura M. et al., Lung Cancer. 49 (S2): S353, 2005. 原田潤太 他、Journal of Nippon Medical School. 69(5): 476-479, 2002.Junta Harada et al., Journal of Nippon Medical School. 69 (5): 476-479, 2002. 若林剛 他、Japanese Journal of Interventional Radiology. 19(2): 113-116, 2004.Wakabayashi Tsuyoshi et al., Japanese Journal of Interventional Radiology. 19 (2): 113-116, 2004.

本発明は、癌の凍結融解壊死療法において、治療領域を推定する方法及び装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy for cancer.

本発明者らは、術中の肺温度分布とX線CT画像変化領域、術後の治療効果の3つの対応関係を求め、X線CTによる術中の治療領域推定を行う方法の開発を目指し、鋭意検討を行った。本発明者らは、最初に、凍結装置の運用条件から術中の肺温度分布を推定する有限要素熱伝導シミュレータの構築を試みた。対照となる実験系をex vivoおよびin vivoで用意して、肺の冷却温度履歴を測定した。この際、簡便な2次元の有限要素モデルで計算した温度変化曲線と実験の結果得られた冷却温度履歴との比較によって熱伝導シミュレータのパラメータを調整した。具体的には、血流や呼吸などがない静的な状態のex vivo肺を用いた実験により肺の比熱、熱伝導率を調整したあとで、in vivo肺を用いた実験により血流や呼吸などによる熱流入を調整した。その結果、これらの調整により出血が起きていない1回目凍結時における健常肺の温度分布推定ができる熱伝導シミュレータを構築した。   The present inventors have sought to develop a method for estimating intraoperative treatment area by X-ray CT by obtaining three correspondences between intraoperative lung temperature distribution, X-ray CT image change area, and postoperative treatment effect. Study was carried out. The present inventors first tried to construct a finite element heat conduction simulator that estimates the intraoperative lung temperature distribution from the operating conditions of the freezing device. Control experimental systems were prepared ex vivo and in vivo to measure lung cooling temperature history. At this time, the parameters of the heat conduction simulator were adjusted by comparing the temperature change curve calculated with a simple two-dimensional finite element model and the cooling temperature history obtained as a result of the experiment. Specifically, after adjusting the specific heat and thermal conductivity of the lung through experiments using ex vivo lungs in a static state where there is no blood flow or breathing, blood flows and breathing are performed through experiments using in vivo lungs. Adjusted the heat inflow due to As a result, a heat conduction simulator that can estimate the temperature distribution of healthy lungs at the time of the first freezing without bleeding has been constructed.

さらに、本発明者らは、構築した熱伝導シミュレータを用いて施術する肺の温度分布を推定し、術後のX線CT画像と比較した。その結果、推定した肺の温度分布により、肺の治療領域を推定し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Furthermore, the present inventors estimated the temperature distribution of the lung to be operated using the constructed heat conduction simulator and compared it with the post-operative X-ray CT image. As a result, it has been found that the lung treatment area can be estimated from the estimated lung temperature distribution, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下の通りである。
[1] 有限要素解析により、癌の凍結融解壊死療法の施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法であって、凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率を用いてし、治療領域を推定有限要素法による熱伝導シミュレータを構築し、該熱伝導シミュレータにより熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for estimating the treatment area by simulating the heat conduction from the freezing probe of the freezing and thawing necrosis therapy device in the target organ for the freezing and thawing necrosis therapy of cancer by finite element analysis, A method of estimating a treatment region by constructing a heat conduction simulator based on a finite element method using a thermal conductivity of an organ to be treated and estimating a treatment region, and simulating heat conduction using the heat conduction simulator.

[2] 有限要素法による熱伝導解析における熱伝導率に関するパラメータを調整し、さらに血流及び代謝熱による熱流入に関するパラメータを調整し、有限要素法による熱伝導シミュレータを構築する、[1]の治療領域を推定する方法。
[3] 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される[1]又は[2]の治療領域を推定する方法。
[2] Adjust the parameters for thermal conductivity in the heat conduction analysis by the finite element method, and further adjust the parameters for heat inflow due to blood flow and metabolic heat, and build a heat conduction simulator by the finite element method. A method for estimating a treatment area.
[3] A method for estimating a therapeutic area according to [1] or [2], wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer and prostate cancer.

[4] 施術される個体ごとに施術対象器官の熱伝導率を決定し、熱伝導シミュレータを構築する、[1]〜[3]のいずれかの治療領域を推定する方法。
[5] 癌の凍結融解壊死療法における施術対象器官の施術領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法であって、少なくとも以下のステップ(1)から(3)が1回行なわれる方法:
(1)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した熱伝導シミュレータを用いて、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、施術対象器官における凍結用プローブを中心とした温度分布を求め、凍結領域を推定するステップ;
(2)凍結融解壊死療法装置により凍結融解壊死治療を施した器官のX線CT画像データと(1)のステップで推定した凍結領域を比較するステップ;及び
(3)(2)の比較により凍結融解壊死療法による治療部位を推定するステップ。
[4] A method for estimating a treatment area according to any one of [1] to [3], in which the thermal conductivity of an organ to be treated is determined for each individual to be treated, and a heat conduction simulator is constructed.
[5] A method of simulating the heat conduction in the treatment area of the organ to be treated in freeze-thaw necrosis therapy for cancer and estimating the treatment area, and at least the following steps (1) to (3) are performed once Method:
(1) Heat from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy apparatus in the target organ using a heat conduction simulator that adjusts the heat conductivity of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy, blood flow, and metabolic heat. Simulating conduction, obtaining a temperature distribution around the freezing probe in the organ to be treated, and estimating a frozen region;
(2) A step of comparing X-ray CT image data of an organ subjected to freeze-thaw necrosis treatment with a freeze-thaw necrosis therapy device and a frozen region estimated in step (1); and (3) Freezing by comparison of (2) Estimating a treatment site by melting necrosis therapy.

[6] ステップ(1)から(3)が複数回繰り返される、[5]の治療領域を推定する方法。
[7] ステップ(1)から(3)が2又は3回繰り返される、[6]の治療領域を推定する方法。
[8] 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される[5]〜[7]のいずれかの治療領域を推定する方法。
[6] The method for estimating a treatment area according to [5], wherein steps (1) to (3) are repeated a plurality of times.
[7] The method for estimating a treatment area according to [6], wherein steps (1) to (3) are repeated two or three times.
[8] A method for estimating a therapeutic region according to any one of [5] to [7], wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer and prostate cancer.

[9] 癌の凍結融解壊死療法において、治療領域を推定するための装置であって、
(a)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(b)(a)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、及び
(c)(b)の演算手段により解析された温度分布を表示する手段、を含む装置。
[9] A device for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy for cancer,
(A) In order to simulate the heat conduction from the freezing probe of the freezing and thawing necrosis therapy device in the target organ by adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for the freezing and thawing necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(B) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (a), and
(c) An apparatus including means for displaying the temperature distribution analyzed by the computing means of (b).

[10] 癌の凍結融解壊死療法において、治療領域を推定するための装置であって、
(a)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(b)(a)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、
(c)X線CT装置により得られたX線CT画像データを受け取る手段、及び
(d)(b)の演算手段により解析された温度分布と(c)で受け取ったX線CT画像データを比較して、その結果を表示する手段、を含む装置。
[10] In freeze-thaw necrosis therapy for cancer, an apparatus for estimating a treatment area,
(a) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device in the target organ, adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(b) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (a),
(c) means for receiving X-ray CT image data obtained by the X-ray CT apparatus, and
(d) An apparatus including means for comparing the temperature distribution analyzed by the computing means in (b) with the X-ray CT image data received in (c) and displaying the result.

[11] 演算手段により解析された温度分布と受け取ったX線CT画像データを比較して、その結果を表示する手段がX線CT画像に温度分布を重ねて表示する手段である[10]の装置。
[12] 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される[9]〜[11]のいずれかの治療領域を推定するための装置。
[13] さらに、X線CT装置及び/又は癌の凍結融解壊死療法装置を含む[9]〜[12]のいずれかの治療領域を推定するための装置。
[11] The means for comparing the temperature distribution analyzed by the computing means with the received X-ray CT image data and displaying the result is the means for displaying the temperature distribution superimposed on the X-ray CT image. apparatus.
[12] A device for estimating a therapeutic region according to any one of [9] to [11], wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer, and prostate cancer.
[13] A device for estimating a treatment region according to any one of [9] to [12], further comprising an X-ray CT device and / or a cancer freeze-thaw necrosis therapy device.

[14] 癌の凍結融解壊死療法における施術部位の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定するためのプログラムであって、
コンピュータを、
(i)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(ii)(i)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、及び
(iii)(ii)の演算手段により解析された施術器官における温度分布を表示する手段
として機能させるためのプログラム。
[14] A program for simulating heat conduction at a treatment site in cancer freeze-thaw necrosis therapy and estimating a treatment area,
Computer
(I) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freezing and thawing necrosis therapy device in the target organ by adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for the freezing and thawing necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(Ii) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (i), and
(iii) A program for functioning as a means for displaying the temperature distribution in the treated organ analyzed by the computing means of (ii).

[15] さらに、コンピュータを(iv)X線CT画像データを受け取る手段、(v)(iii)の手段により解析された施術器官における温度分布と(iv)の手段により受け取られたX線CT画像データを比較する手段、及び(vi)(v)の手段により比較された結果を表示する手段として機能させるための、[15]の治療領域を推定するためのプログラム。
[16] 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される[15]の治療領域を推定するためのプログラム。
[15] Further, (iv) means for receiving X-ray CT image data, (v) temperature distribution in the surgical organ analyzed by means of (iii), and X-ray CT image received by means of (iv) The program for estimating the treatment area | region of [15] for functioning as a means to compare data, and a means to display the result compared by the means of (vi) (v).
[16] The program for estimating a therapeutic area according to [15], wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer, and prostate cancer.

本発明では、肺癌凍結融解壊死療法における術中の治療領域推定のために、肺温度分布を推定する有限要素熱伝導シミュレータの構築を行った。本発明者らは、対照実験で測定した肺の冷却温度履歴と、計算した温度変化曲線との比較により熱伝導パラメータを調整した。ex vivo実験により比熱、熱伝導率を調整した。肺の熱伝導率は肺密度に依存し、その関係を明らかにした。in vivo実験により組織内血流による熱流入と代謝発熱を熱伝導シミュレータに加味した。その結果、肺の凍結時(凍結開始から10分まで)における温度分布を2次元の熱伝導シミュレータによって模擬的に±3℃の精度で推定できた。構築した熱伝導シミュレータを用いることで、肺癌凍結融解壊死療法における術中の治療領域推定が可能になる。また、本方法により、肺癌以外の癌においても治療領域を推定することが可能になる。   In the present invention, a finite element heat conduction simulator for estimating the lung temperature distribution was constructed in order to estimate the intraoperative treatment area in the lung cancer freeze-thaw necrosis therapy. The inventors adjusted the heat conduction parameters by comparing the lung cooling temperature history measured in the control experiment with the calculated temperature change curve. Specific heat and thermal conductivity were adjusted by ex vivo experiments. The thermal conductivity of the lung depends on the lung density, and the relationship was clarified. In vivo experiments, heat inflow and metabolic fever due to blood flow in the tissue were added to the heat conduction simulator. As a result, the temperature distribution at the time of freezing of the lungs (from the start of freezing to 10 minutes) could be estimated with a precision of ± 3 ° C by using a two-dimensional heat conduction simulator. By using the built-in heat conduction simulator, it is possible to estimate the intraoperative treatment area in freeze-thaw necrosis therapy for lung cancer. In addition, this method makes it possible to estimate a treatment area even in cancers other than lung cancer.

本発明の、癌凍結融解壊死療法を行う際に施術対象器官の治療領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法において、対象とする癌は、限定されず、あらゆる癌が対象となる。ただし、効果的な治療法が十分確立されておらず、癌凍結融解壊死療法が他の治療法と比較して有効である肺癌、肝臓癌、腎臓癌、前立腺癌が好ましい。これらの癌のうちでも、現在の癌凍結融解壊死療法におけるX線CTによる画像診断による凍結領域の判定が困難である肺癌が特に好ましい。   In the method of simulating the heat conduction in the treatment area of the organ to be treated and performing the estimation of the treatment area when performing cancer freeze-thaw necrosis therapy according to the present invention, the target cancer is not limited, and any cancer is targeted. Become. However, lung cancer, liver cancer, kidney cancer, and prostate cancer are preferred because effective treatment methods are not well established and cancer freeze-thaw necrosis therapy is more effective than other treatment methods. Among these cancers, lung cancer is particularly preferable because it is difficult to determine a frozen region by diagnostic imaging using X-ray CT in current cancer freeze-thaw necrosis therapy.

凍結融解壊死療法においては、用いる凍結融解壊死療法装置(クライオサージェリー装置)の凍結用プローブを癌部位に刺入し、該プローブ部分を低温とし、プローブ周囲の癌領域を凍結融解壊死させる。本発明の癌凍結融解壊死療法において治療領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法においては、凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、凍結用プローブ周囲の癌領域の温度分布を推定する。得られた温度分布データにより、癌部の凍結した領域、すなわち治療領域を推定することができる。   In freeze-thaw necrosis therapy, a freezing probe of a freeze-thaw necrosis therapy apparatus (cryosurgery apparatus) to be used is inserted into a cancer site, the probe part is cooled to freeze the cancer region around the probe. In the cancer freeze-thaw necrosis therapy of the present invention, the heat conduction in the treatment region is simulated, and in the method for estimating the treatment region, the heat conduction from the freezing probe is simulated, and the temperature distribution of the cancer region around the freezing probe Is estimated. From the obtained temperature distribution data, a frozen region of the cancer part, that is, a treatment region can be estimated.

本発明の治療領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法において採用される凍結融解壊死療法装置の種類は限定されず、アルゴンガス若しくはヘリウムガスを用いる装置、液体窒素を用いる装置のいずれをも採用することができる。凍結融解壊死療法装置としては市販のものを用いればよい。   The type of freeze-thaw necrosis therapy apparatus employed in the method for simulating the heat conduction in the treatment area and estimating the treatment area of the present invention is not limited, and the apparatus using argon gas or helium gas or the apparatus using liquid nitrogen is not limited. Either can be adopted. A commercially available device may be used as the freeze-thaw necrosis therapy device.

本発明の治療領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法においては、癌を有する器官中の温度分布について2次元又は3次元の有限要素解析を行い有限要素モデルを作成し計算する。有限要素法による熱伝導計算は、熱伝導を計算しようとする対象を細かい要素に分割して、隣接する要素間でのみ熱の受け渡しが起こると仮定し、分割した要素の節点(ノード)における熱輸送方程式により熱伝導を計算する方法である。この際、市販の熱伝導計算プログラムを用いて施術対象である器官に特有なパラメータを導き出すことにより、該器官に対する熱伝導シミュレータを構築することができる。このようなプログラムとして例えば心筋に対する熱伝導に基づいて作成された2次元の有限要素熱伝導解析ソフトであるQuick Therm BIO(登録商標)(計算力学研究所)が挙げられ、該プログラムに施術対象である器官の物性パラメータを入力することにより、該器官に対する熱伝導シミュレータを構築することができる。この際、パラメータとして凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱移動に寄与するパラメータを特定し、凍結融解壊死療法により施術しようとする対象器官におけるパラメータを調整し、有限要素解析により凍結用プローブからの対象器官への熱伝導をシミュレートする。パラメータとしては対象器官に固有の熱伝導率及び対象器官における血流や代謝熱などによる施術領域への熱流入が挙げられる。パラメータの調整は、有限要素モデルにより、一定領域の温度変化を予測し、実際に器官又は器官のモデルを用いて得られた温度履歴を比較し行う。有限要素モデルの形状は、限定されないが、例えば、凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブの中心軸を通る器官の水平断面上の長方形や六角形とすればよい。実際の癌治療において、治療領域は3次元で把握する必要があるが、凍結融解壊死療法装置において凍結用プローブからの熱伝導は、凍結用プローブを中心に放射状に起こるため、2次元の有限要素解析により得られたモデルを回転させることにより、3次元の有限要素モデルを得ることができる。   In the method of simulating the heat conduction in the treatment area and estimating the treatment area according to the present invention, a two-dimensional or three-dimensional finite element analysis is performed on the temperature distribution in the organ having cancer to create and calculate a finite element model. . The heat conduction calculation by the finite element method divides the object for which heat conduction is to be calculated into fine elements and assumes that heat is transferred only between adjacent elements, and heat at the nodes (nodes) of the divided elements. This is a method of calculating heat conduction using a transport equation. In this case, a heat conduction simulator for the organ can be constructed by deriving parameters specific to the organ to be treated using a commercially available heat conduction calculation program. An example of such a program is Quick Therm BIO (registered trademark) (Computational Mechanics Laboratory), which is a two-dimensional finite element heat conduction analysis software created based on heat conduction to the myocardium. By inputting physical property parameters of a certain organ, a heat conduction simulator for the organ can be constructed. At this time, the parameters that contribute to the heat transfer from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device are specified as parameters, the parameters in the target organ to be treated by freeze-thaw necrosis therapy are adjusted, and the freezing probe is analyzed by finite element analysis Simulates heat transfer from to the target organ. The parameters include the heat conductivity inherent to the target organ and the heat inflow to the treatment area due to blood flow and metabolic heat in the target organ. The parameter adjustment is performed by predicting a temperature change in a certain region using a finite element model and comparing the temperature history actually obtained by using the organ or the organ model. The shape of the finite element model is not limited, but may be, for example, a rectangle or a hexagon on the horizontal cross section of the organ passing through the central axis of the freezing probe of the freeze thaw necrosis therapy apparatus. In actual cancer treatment, it is necessary to grasp the treatment area in three dimensions. However, in the freeze-thaw necrosis therapy apparatus, heat conduction from the freezing probe occurs radially around the freezing probe, so a two-dimensional finite element. A three-dimensional finite element model can be obtained by rotating the model obtained by the analysis.

対象器官の熱伝導率は、例えば、当該器官を採取し、実験的に求めることができ、その値を使用することができる。器官はヒトの器官を用いてもよいし、ブタ等の非ヒト動物の器官を用いてもよい。ただし、施術対象器官によっては個体により器官の密度が異なるので、密度から熱伝導率を求められるようにする必要がある。この場合、あらかじめ採取した施術対象器官の容積と重量から密度を求め、さらに該器官の一部を粉砕し該器官の比熱を実験により求め、熱伝導率を計算する。次いで、密度と熱伝導率の関係を求め、方程式を作成する等により密度から熱伝導率が算出できるようにする。X線CT画像のCT値から特定の個体の施術対象器官の密度を求め、既に得られている密度と熱伝導率の関係から特定の個体の熱伝導率を求めることができる。特に肺では個体による密度差が大きいので、密度を求めて個体ごとに熱伝導率を求めることが望ましい。肺以外の器官、例えば肝臓や腎臓においては、肺ほど個体間の密度差はなく、熱伝導率は個体間で大きな差はない。この場合、個体ごとの密度を求めてもよいし、個体ごとに熱伝導率を調整することなく採取した器官を用いてあらかじめ決定した熱伝導率や文献値を用いてもよい。   The thermal conductivity of the target organ can be obtained, for example, by sampling the organ and experimentally obtaining the value. The organ may be a human organ or a non-human animal organ such as a pig. However, since the organ density differs depending on the individual organ to be treated, it is necessary to obtain the thermal conductivity from the density. In this case, the density is obtained from the volume and weight of the organ to be treated collected in advance, and a part of the organ is crushed and the specific heat of the organ is obtained by experiment to calculate the thermal conductivity. Next, the relationship between the density and the thermal conductivity is obtained, and the thermal conductivity can be calculated from the density by creating an equation or the like. The density of the specific organ to be treated can be obtained from the CT value of the X-ray CT image, and the thermal conductivity of the specific individual can be obtained from the relationship between the already obtained density and the thermal conductivity. In particular, since the density difference between individuals is large in the lung, it is desirable to obtain the thermal conductivity for each individual by obtaining the density. In organs other than the lung, such as the liver and kidney, there is no difference in density between individuals as much as in the lungs, and there is no great difference in thermal conductivity between individuals. In this case, the density for each individual may be obtained, or the thermal conductivity or literature values determined in advance using an organ collected without adjusting the thermal conductivity for each individual may be used.

本発明の癌凍結融解壊死療法において治療領域の熱伝導をシミュレートするシミュレータにより凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブを中心とした温度分布を推定することができる。推定した温度分布をX線CT画像と重ね合わせることにより、凍結融解壊死療法により凍結した領域を推測することができ、該凍結した領域を治療領域と推定することができる。あらかじめ、X線CT装置により癌の領域を決定しておけば、癌領域において、凍結融解壊死療法により治療を行った領域を知ることができ、推定治療領域が癌の領域をカバーしているかどうかを判断することができる。推定治療領域が癌の領域をカバーしている場合に、癌治療が完了したものと推定して治療を終了することができる。   In the cancer freeze-thaw necrosis therapy of the present invention, the temperature distribution centered on the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device can be estimated by a simulator that simulates heat conduction in the treatment area. By superimposing the estimated temperature distribution on the X-ray CT image, a region frozen by freeze-thaw necrosis therapy can be estimated, and the frozen region can be estimated as a treatment region. If the cancer area is determined in advance using an X-ray CT device, it is possible to know the area treated by freeze-thaw necrosis therapy in the cancer area, and whether the estimated treatment area covers the cancer area. Can be judged. When the estimated treatment area covers the cancer area, the treatment can be terminated by assuming that the cancer treatment has been completed.

図11に、凍結融解壊死療法における治療領域推定の方法の概念を示す。
本発明の凍結融解壊死療法における施術領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法は以下のステップからなる。
(1)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した熱伝導シミュレータを用いて、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、施術対象器官における凍結用プローブを中心とした温度分布を求め、凍結領域を推定するステップ、
(2)凍結融解壊死療法装置により凍結融解壊死治療を施した器官のX線CT画像データと(1)のステップで推定した凍結領域を比較するステップ、及び
(3)(2)の比較により凍結融解壊死療法による治療部位を推定するステップ。
FIG. 11 shows a concept of a method for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy.
The method for simulating the heat conduction in the treatment area and estimating the treatment area in the freeze-thaw necrosis therapy of the present invention comprises the following steps.
(1) Heat from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy apparatus in the target organ using a heat conduction simulator that adjusts the heat conductivity of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy, blood flow, and metabolic heat. Simulating conduction, obtaining a temperature distribution around the freezing probe in the organ to be treated, and estimating a frozen region;
(2) A step of comparing X-ray CT image data of an organ that has been subjected to freeze-thaw necrosis treatment with a freeze-thaw necrosis therapy device and a frozen region estimated in step (1), and (3) freezing by comparison of (2) Estimating a treatment site by melting necrosis therapy.

凍結融解壊死療法において凍結は通常5分から10分間行われる。ステップ(1)においては、5〜10分間の凍結中の経時的な温度変化を推定することもでき、凍結融解壊死療法における温度履歴も推定することができる。   In freeze-thaw necrosis therapy, freezing is usually performed for 5 to 10 minutes. In step (1), a temperature change with time during freezing for 5 to 10 minutes can be estimated, and a temperature history in freeze-thaw necrosis therapy can also be estimated.

(1)のステップにおいて、例えば-20℃以下の領域を凍結領域と推定することができる。(1)のステップにおいて、施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入の調整は、あらかじめ行っておけば、本発明の方法を実施する度に熱伝導率、血流、代謝熱等のパラメータの調整を行う必要はない。ただし、施術対象器官が肺である場合、肺は個体により密度が異なり、そのため肺の熱伝導率も個体により異なる。従って、(1)のステップを実施する度に、熱伝導率を調整する必要がある。すなわち、施術対象器官が肺である場合、(1)のステップは、より詳細には、凍結融解壊死療法の施術対象肺の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整し、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、施術対象肺における凍結用プローブを中心とした温度分布を求め、凍結領域を推定するステップ、と表すことができる。この場合、上記のようにX線CT解析によるCT値から密度がわかり、個体ごとの熱伝導率は該密度から計算により求めることができる。   In the step (1), for example, an area of −20 ° C. or lower can be estimated as a frozen area. In the step (1), if the heat conductivity of the organ to be treated, blood flow and heat inflow due to metabolic heat are adjusted in advance, each time the method of the present invention is carried out, the heat conductivity, blood flow, and metabolism are performed. There is no need to adjust parameters such as heat. However, when the organ to be treated is the lung, the density of the lung varies depending on the individual, and therefore the thermal conductivity of the lung varies depending on the individual. Therefore, it is necessary to adjust the thermal conductivity every time step (1) is performed. That is, when the organ to be treated is a lung, the step (1) more specifically adjusts the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the lung to be treated by freeze-thaw necrosis therapy, It can be expressed as a step of simulating the heat conduction from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy apparatus in the organ, obtaining the temperature distribution around the freezing probe in the operation target lung, and estimating the freezing area. In this case, as described above, the density is known from the CT value obtained by the X-ray CT analysis, and the thermal conductivity for each individual can be obtained by calculation from the density.

この際、熱伝導シミュレータを構築するに当たり、最初に施術対象器官の個体間密度差があるかどうかを判断し、個体間密度差があると判断される場合に、個体ごとの施術対象器官の熱伝導率を推定し、熱伝導計算式を調整すればよい。一方個体間密度差がないか若しくは少ないと判断される場合には、個体ごとの熱伝導率は考慮する必要はなく、予め定められたその器官に対する熱伝導率を採用すればよい。   At this time, when constructing a heat conduction simulator, it is first determined whether there is a density difference between individuals of the organ to be treated, and if it is judged that there is a density difference between individuals, the heat of the organ to be treated for each individual is determined. What is necessary is just to estimate conductivity and adjust the heat conduction calculation formula. On the other hand, when it is judged that there is no difference in density between individuals, it is not necessary to consider the thermal conductivity for each individual, and a predetermined thermal conductivity for the organ may be adopted.

(2)のステップにおけるX線CT画像データは画像として又は各ピクセルにおけるCT値データとして得られる。X線CT画像データと推定した凍結領域との比較は、例えばX線CT画像と凍結用プローブの周囲の凍結領域を示した画像を重ね合せればよい。表示はX線CT画像上に温度分布を重ねた状態で表示される。また、X線CT画像データにおける各ピクセルのCT値と各ピクセルに対応している熱伝導シミュレータによる有限要素解析により得られた各ノードにおける推定温度とを比較してもよい。比較の結果は表示される。例えば、X線CT画像に温度分を重ねあわせた状態で表示され、温度分布は例えば凍結用プローブを中心とした等温線で表される。これらの表示は、モニタ等の表示部で表示される。   The X-ray CT image data in the step (2) is obtained as an image or as CT value data at each pixel. For comparison between the X-ray CT image data and the estimated frozen region, for example, an X-ray CT image and an image showing the frozen region around the freezing probe may be superimposed. The display is displayed with the temperature distribution superimposed on the X-ray CT image. Further, the CT value of each pixel in the X-ray CT image data may be compared with the estimated temperature at each node obtained by finite element analysis using a heat conduction simulator corresponding to each pixel. The result of the comparison is displayed. For example, the X-ray CT image is displayed in a state where the temperature is superimposed, and the temperature distribution is expressed by, for example, an isotherm centered on the freezing probe. These displays are displayed on a display unit such as a monitor.

(3)のステップにおいては、例えば、X線CT画像上に温度分布を重ねた状態で表示された画像から治療領域を推定することができ、癌領域中、凍結したと推定される領域が治療された領域であると推定することができる。   In the step (3), for example, a treatment region can be estimated from an image displayed with an overlaid temperature distribution on an X-ray CT image, and a region estimated to be frozen in a cancer region is treated. It can be estimated that this is a region that has been processed.

図12に本発明の熱伝導シミュレータを用いて、凍結融解壊死療法における治療領域を推定するための方法を概略的に表すフローチャートを示す。   FIG. 12 is a flowchart schematically showing a method for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy using the heat conduction simulator of the present invention.

本発明は、上記の熱伝導シミュレータを構築する方法及び構築した熱伝導シミュレータにより熱伝導をシミュレートする方法を包含する。熱伝導シミュレータを構築する方法は、有限要素解析により、癌の凍結融解壊死療法の施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするシミュレータを構築する方法であって、凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率を用いて、有限要素法による熱伝導解析計算式における熱伝導率に関するパラメータを調整し、さらに血流及び代謝熱による熱流入に関するパラメータを調整し、有限要素法による熱伝導解析計算式を設定することを含む、熱伝導シミュレータを構築する方法である。さらに、構築した熱伝導シミュレータにより熱伝導をシミュレートする方法は、有限要素解析により、癌の凍結融解壊死療法の施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートする方法であって、凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率を決定し、有限要素法による熱伝導解析計算式における熱伝導率に関するパラメータを調整し、さらに血流及び代謝熱による熱流入を調整し、有限要素法による熱伝導シミュレータを構築し、該熱伝導計算式により熱伝導をシミュレートする方法である。   The present invention includes a method for constructing the above heat conduction simulator and a method for simulating heat conduction by the constructed heat conduction simulator. The method of constructing the heat conduction simulator is a method of constructing a simulator that simulates the heat conduction from the freezing probe of the freeze thaw necrosis therapy device in the target organ of the freeze thaw necrosis therapy of cancer by finite element analysis. Using the thermal conductivity of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy, adjust the parameters related to the thermal conductivity in the heat conduction analysis formula by the finite element method, and further adjust the parameters related to the heat inflow due to blood flow and metabolic heat. This is a method for constructing a heat conduction simulator including setting a heat conduction analysis calculation formula by a finite element method. Furthermore, the method of simulating heat conduction with the built-in heat conduction simulator simulates heat conduction from the freezing probe of the freeze thaw necrosis therapy device in the target organ of the freeze thaw necrosis therapy by finite element analysis. This method determines the thermal conductivity of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy, adjusts the parameters related to thermal conductivity in the thermal conduction analysis formula by the finite element method, and further controls the heat inflow due to blood flow and metabolic heat. This is a method of adjusting, constructing a heat conduction simulator by a finite element method, and simulating heat conduction by the heat conduction calculation formula.

凍結融解壊死療法は、通常複数回繰り返して行われる。好ましくは5回以内、さらに好ましくは2又は3回繰り返して行なわれる。凍結融解壊死療法により1回目の凍結を行い融解した領域には出血が起こる。2回目の凍結を行う場合、出血の影響で熱伝導率が変化し、最初に用いた熱伝導シミュレータでは正確に凍結領域を推定できなくなってしまう。このために、凍結融解壊死療法において2回目以降の凍結を行う場合、出血による熱伝導率の変化を調整し熱伝導をシミュレートする必要がある。このためには、1回目の凍結を行った領域のX線CT画像を得て、出血領域を決定する。出血領域は、X線CT画像上すりガラス状に見えるので、非出血領域と判別することが可能である。また、X線CT装置においては、X線CT画像上のピクセルごとにCT値を得ることができ、CT値によっても出血領域を決定することができる。CT値からそれぞれのピクセルに対応する器官の位置における含気率を求めることができ、求めた含気率からその位置における熱伝導率が得られる。得られた熱伝導率を用いて熱伝導率を補正し、出血による影響を反映した熱伝導シミュレータを構築することができる。本発明は、出血が起きていない1回目の凍結による治療領域を推定するための熱伝導をシミュレートする方法だけではなく、2回目以降の凍結による治療領域を推定する熱伝導をシミュレートする方法であって、出血による熱伝導率の変化を反映した熱伝導をシミュレートする方法をも含む。この場合、推定された治療領域が癌領域をカバーしていると判断された場合に、治療を終了すればよく、推定された治療領域が癌領域をカバーしておらず、治療が十分でないと判断された場合に、凍結壊死療法を繰り返し行なえばよい。   Freeze-thaw necrosis therapy is usually repeated multiple times. Preferably, it is repeated within 5 times, more preferably 2 or 3 times. Bleeding occurs in the thawed area after the first freezing by freeze thaw necrosis therapy. When the second freezing is performed, the thermal conductivity changes due to the influence of bleeding, and the frozen region cannot be accurately estimated by the first heat conduction simulator. For this reason, when performing the second and subsequent freezing in the freeze-thaw necrosis therapy, it is necessary to adjust the change in thermal conductivity due to bleeding and simulate the thermal conduction. For this purpose, an X-ray CT image of an area subjected to the first freezing is obtained, and a bleeding area is determined. Since the bleeding region looks like a ground glass on the X-ray CT image, it can be determined as a non-bleeding region. In the X-ray CT apparatus, a CT value can be obtained for each pixel on the X-ray CT image, and the bleeding region can be determined based on the CT value. The air content at the position of the organ corresponding to each pixel can be obtained from the CT value, and the thermal conductivity at that position can be obtained from the obtained air content. The thermal conductivity is corrected using the obtained thermal conductivity, and a heat conduction simulator reflecting the influence of bleeding can be constructed. The present invention is not only a method of simulating heat conduction for estimating a treatment area due to first freezing in which bleeding does not occur, but also a method of simulating heat conduction for estimating a treatment area due to freezing after the first time. In addition, a method of simulating heat conduction reflecting changes in heat conductivity due to bleeding is also included. In this case, if it is determined that the estimated treatment area covers the cancer area, the treatment should be terminated, and the estimated treatment area does not cover the cancer area and the treatment is not sufficient. If it is determined, freeze necrosis therapy may be repeated.

例えば、凍結融解壊死療法が2回繰り返される場合、本発明の凍結融解壊死療法における施術部位の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法は以下のステップで行なわれる。   For example, when freeze-thaw necrosis therapy is repeated twice, the method of simulating the heat conduction of the treatment site in the freeze-thaw necrosis therapy of the present invention and estimating the treatment area is performed by the following steps.

(1)1回目の凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した熱伝導シミュレータを用いて、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、施術対象器官における凍結用プローブを中心とした温度分布を求め、凍結領域を推定するステップ、
(2)1回目の凍結融解壊死療法装置により凍結融解壊死治療を施した器官のX線CT画像データと(1)のステップで推定した凍結領域とを比較するステップ、
(3)(2)の比較により凍結融解壊死療法による治療部位を推定するステップ、
(4)2回目の凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流、代謝熱及び凍結融解に伴う出血による熱流入を調整した熱伝導シミュレータを用いて、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、施術対象器官における凍結用プローブを中心とした温度分布を求め、凍結領域を推定するステップ、
(5)2回目の凍結融解壊死療法装置により凍結融解壊死治療を施した器官のX線CT画像データと(1)のステップで推定した凍結領域を比較するステップ、及び
(6)(5)の比較により凍結融解壊死療法による治療部位を推定するステップ。
(1) A probe for freezing a freeze-thaw necrosis therapy apparatus in a target organ using a heat conduction simulator that adjusts the heat conductivity of the target organ for the first freeze-thaw necrosis therapy, blood flow, and heat inflow due to metabolic heat Simulating the heat conduction from the body, obtaining the temperature distribution around the freezing probe in the organ to be treated, and estimating the frozen region,
(2) a step of comparing X-ray CT image data of an organ subjected to freeze-thaw necrosis treatment with the first freeze-thaw necrosis therapy device and the frozen region estimated in step (1);
(3) Estimating a treatment site by freeze-thaw necrosis therapy by comparing (2),
(4) Freeze-thaw necrosis in the target organ using a heat conduction simulator that adjusts the heat conductivity, blood flow, metabolic fever, and heat inflow due to bleeding associated with freeze-thaw in the second freeze-thaw necrosis therapy. Simulating heat conduction from the freezing probe of the therapy device, obtaining a temperature distribution centered on the freezing probe in the organ to be treated, and estimating a freezing region,
(5) a step of comparing the X-ray CT image data of the organ that has been subjected to freeze-thaw necrosis treatment with the second freeze-thaw necrosis therapy device with the frozen region estimated in step (1), and (6) in (5) A step of estimating a treatment site by freeze-thaw necrosis therapy by comparison.

凍結融解壊死療法をさらに繰り返す場合は、上記ステップの(4)から(6)を繰り返せばよい。   When the freeze-thaw necrosis therapy is further repeated, the above steps (4) to (6) may be repeated.

本発明は、さらに本発明の熱伝導シミュレータを用いて凍結融解壊死療法において、凍結領域すなわち、治療領域を推定するための装置をも含む。   The present invention further includes a device for estimating a frozen region, that is, a treatment region in freeze-thaw necrosis therapy using the heat conduction simulator of the present invention.

該装置は、
(a)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(b)(a)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、及び
(c)(b)の演算手段により解析された温度分布を表示する手段、を含む。
The device
(a) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device in the target organ, adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(b) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (a), and
(c) means for displaying the temperature distribution analyzed by the computing means of (b).

本発明の装置は、さらにX線CT装置により得られたX線CT画像を受け取り、(b)の演算手段により解析された温度分布と比較し、その結果を表示する手段を含んでいてもよい。この場合の装置は、
(a)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(b)(a)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、
(c)X線CT装置により得られたX線CT画像データを受け取る手段、及び
(d)(b)の演算手段により解析された温度分布と(c)で受け取ったX線CT画像データを比較して、その結果を表示する手段、を含む。
The apparatus of the present invention may further include means for receiving an X-ray CT image obtained by the X-ray CT apparatus, comparing with the temperature distribution analyzed by the computing means of (b), and displaying the result. . The device in this case is
(a) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device in the target organ, adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(b) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (a),
(c) means for receiving X-ray CT image data obtained by the X-ray CT apparatus, and
(d) includes a means for comparing the temperature distribution analyzed by the computing means in (b) with the X-ray CT image data received in (c) and displaying the result.

(d)の比較の結果の表示により施術による治療領域を推定することができる。
本発明の上記装置は、さらに凍結融解壊死療法装置と組合せてもよく、さらにX線CT装置と組合せてもよい。この場合、凍結融解壊死療法装置を用いて施術した対象器官の画像をX線CT装置により画像データとして得て、該画像データを上記装置に転送する手段を含む。
The treatment area by the treatment can be estimated by displaying the comparison result in (d).
The above-described device of the present invention may be further combined with a freeze-thaw necrosis therapy device, and may further be combined with an X-ray CT device. In this case, the image processing apparatus includes means for obtaining an image of a target organ treated using the freeze-thaw necrosis therapy apparatus as image data by an X-ray CT apparatus and transferring the image data to the apparatus.

すなわち、本発明は上記の(a)から(d)の手段を含む装置に、さらに凍結融解壊死療法装置及び/又はX線CT装置を組合せた装置も含む。   That is, the present invention also includes an apparatus in which a freeze-thaw necrosis therapy apparatus and / or an X-ray CT apparatus are combined with the apparatus including the means (a) to (d).

図13及び14に熱伝導シミュレータを用いて、凍結融解壊死療法における治療領域を推定するための装置の模式図を示す。図14には、X線CT装置及び凍結融解壊死療法装置の療法が含まれるが、これは例示であり、一方のみを含んでいてもよい。   FIGS. 13 and 14 are schematic views of an apparatus for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy using a heat conduction simulator. FIG. 14 includes the therapy of the X-ray CT apparatus and the freeze-thaw necrosis therapy apparatus, but this is an example, and only one of them may be included.

本発明は、さらに上記の凍結融解壊死療法における施術部位の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定するプログラムをも含む。該プログラムは、凍結融解壊死療法において、凍結領域すなわち治療領域を推定するためにコンピュータを、
(i)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(ii)(i)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、及び
(iii)(ii)の演算手段により解析された施術器官における温度分布を表示する手段
として機能させるためのプログラムである。
The present invention further includes a program for simulating the heat conduction of the treatment site in the above-described freeze-thaw necrosis therapy and estimating the treatment area. In the freeze thaw necrosis therapy, the program uses a computer to estimate the frozen area, that is, the therapeutic area,
(I) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freezing and thawing necrosis therapy device in the target organ by adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for the freezing and thawing necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(Ii) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (i), and
(iii) A program for functioning as a means for displaying the temperature distribution in the treated organ analyzed by the computing means of (ii).

本発明のプログラムは、さらにコンピュータを(iv)X線CT画像データを受け取る手段、(v)(iii)の手段により解析された施術器官における温度分布と(iv)の手段により受け取られたX線CT画像データを比較する手段、及び(vi)(v)の手段により比較された結果を表示する手段として機能させるためのプログラムも包含する。   The program of the present invention further comprises (iv) means for receiving X-ray CT image data, (v) temperature distribution in the treated organ analyzed by means of (iii) and X-rays received by means of (iv) It also includes a program for functioning as means for comparing CT image data and means for displaying the results of comparison by means of (vi) and (v).

本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例1 肺における熱伝導シミュレータの構築
1.熱伝導パラメータの調整方法
(1) ex vivo実験による比熱・熱伝導率の調整
肺密度は、肺の状態により0.1〜0.8×10-3g/mm3の範囲で変化することが知られている(Kalef EJ et al., Acta Radiologica. 40(3): 333-337, 1990)。肺の熱伝導率は肺密度に相関して変化すると考えられる。一方、肺の比熱は肺密度によって大幅な変化はないと予想される。そこで、比熱、熱伝導率の順で調整を行った。粉砕して遠心脱気したブタ肺を容器(100mm×100mm×50mm)に入れ(高さ40mm)、上面と深さ方向に5mm間隔で2点にT型熱電対(HYP-1、石川産業、東京)を設置した。液体窒素(-196℃)を冷媒とし、底面(20mm×60mm)をアルミ箔(厚さ12μm)とした冷却源を作成した。気泡が入らないように注意しながら肺組織液の上面にこの冷却源を設置して冷却を開始し、10分間の温度履歴を測定した。熱伝導計算には、2次元の有限要素熱伝導解析ソフトQuick Therm BIO(登録商標)(計算力学研究センター、東京)を用いた。この熱伝導解析の有効精度を検証するために、あらかじめ熱物性値既知の保冷材の冷却温度履歴と計算した温度変化曲線との比較検討を行い、±2℃の精度で温度分布を推定できることを確認した。有限要素モデルは長方形(100mm×40mm)に設定した。熱伝導率および凝固潜熱には水の値(0.6 mW/(mm・℃)(未凍結時)、2.0 mW/(mm・℃)(凍結時)(333 J/g)(Rewcastle JC et al, Physics in Medicine and Biology. 43(12): 3519-3534, 1998)を用いた。凝固潜熱は、組織凍結点(-2℃)(Duck FA: Physical Properties of Tissue-A Comprehensive Reference Book. Academic Press, London, 1990, pp. 9-41.)以下の10℃の範囲で等価比熱に変換して熱伝導シミュレータに設定した。有限要素モデルの境界条件は空気(室温23℃)である。冷却源と肺の境界温度に実測温度変化を設定し、各位置の冷却温度履歴と計算した温度変化曲線の各時刻における差が2℃以下になるような比熱を求めた。
The present invention will be specifically described by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1 Construction of a heat conduction simulator in the lung Adjustment method of heat conduction parameter (1) Adjustment of specific heat and heat conductivity by ex vivo experiment Lung density is known to vary in the range of 0.1 to 0.8 × 10 -3 g / mm 3 depending on the state of the lung. (Kalef EJ et al., Acta Radiologica. 40 (3): 333-337, 1990). It is thought that the thermal conductivity of the lung changes in correlation with the lung density. On the other hand, the specific heat of the lung is not expected to change significantly depending on the lung density. Therefore, adjustment was performed in the order of specific heat and thermal conductivity. Put the pulverized and centrifugally degassed pig lungs into a container (100 mm x 100 mm x 50 mm) (height 40 mm), T-type thermocouple (HYP-1, Ishikawa Sangyo, Tokyo). A cooling source with liquid nitrogen (−196 ° C.) as a refrigerant and an aluminum foil (thickness 12 μm) at the bottom (20 mm × 60 mm) was created. The cooling source was placed on the upper surface of the lung tissue fluid, taking care not to introduce bubbles, and cooling was started, and the temperature history for 10 minutes was measured. Two-dimensional finite element heat conduction analysis software Quick Therm BIO (registered trademark) (Computational Mechanics Research Center, Tokyo) was used for heat conduction calculation. In order to verify the effective accuracy of this heat conduction analysis, the temperature distribution can be estimated with an accuracy of ± 2 ° C by conducting a comparative study between the cooling temperature history of the cold insulation material whose thermophysical properties are known in advance and the calculated temperature change curve. confirmed. The finite element model was set to a rectangle (100 mm x 40 mm). Thermal conductivity and latent heat of solidification include water values (0.6 mW / (mm · ° C) (when frozen), 2.0 mW / (mm · ° C) (when frozen) (333 J / g) (Rewcastle JC et al, 43 (12): 3519-3534, 1998) The latent heat of coagulation was measured at tissue freezing point (-2 ° C) (Duck FA: Physical Properties of Tissue-A Comprehensive Reference Book. Academic Press, London, 1990, pp. 9-41.) Equivalent specific heat was converted into the heat conduction simulator within the range of 10 ° C below.The boundary condition of the finite element model is air (room temperature 23 ° C). The actual temperature change was set as the lung boundary temperature, and the specific heat was calculated so that the difference between the cooling temperature history at each position and the calculated temperature change curve at each time was 2 ° C. or less.

熱伝導率の肺密度依存性を調べるために、注入空気量によりex vivoブタ肺の密度を0.1〜0.8×10-3g/mm3の範囲で変化させて同様に10分間の冷却温度履歴を測定し、これを用いて熱伝導率を調整した。測温には、肺胞直径0.3mmよりも大きくなるように測温点先端を改良した0.9mmφの熱電対を用いた。図1に実験系を示す。有限要素モデルの形状は肺断面を簡略化した長方形(110mm×80mm)とした。密度には各肺の容積と重量から求めた値、比熱には上記の粉砕した肺を用いた実験により調整した値を用いた。凝固潜熱は、肺密度による違いを考慮するために水の値に肺の比重を乗じた値を求め、比熱の調整時と同様にして熱伝導シミュレータに設定して計算を行った。 In order to investigate the dependence of thermal conductivity on lung density, the ex vivo swine lung density was varied in the range of 0.1 to 0.8 x 10 -3 g / mm 3 depending on the amount of infused air, and the cooling temperature history for 10 minutes was similarly determined. Measured and used to adjust the thermal conductivity. For temperature measurement, a thermocouple of 0.9 mmφ with the tip of the temperature measuring point improved so that the alveolar diameter was larger than 0.3 mm was used. FIG. 1 shows an experimental system. The shape of the finite element model was a rectangle (110 mm x 80 mm) with a simplified lung cross section. A value obtained from the volume and weight of each lung was used as the density, and a value adjusted by an experiment using the pulverized lung was used as the specific heat. The coagulation latent heat was calculated by obtaining a value obtained by multiplying the value of water by the specific gravity of the lung in order to take into account differences due to lung density, and setting it in the heat conduction simulator in the same manner as adjusting the specific heat.

(2)in vivo実験による熱流入の調整
in vivo肺を用いた測温実験により、熱伝導シミュレータにおける組織内血流・呼吸による熱流入項を調整した。in vivo肺の温度分布推定時に考慮すべき素過程を選定するために、各過程による熱流量を文献より見積もってそのオーダーを比較した。組織内血流による熱輸送

Figure 2008054975
は以下のように生体熱伝導方程式の熱輸送項より求める(Pennes HH, Journal of Applied Physiology. 1(2): 93-122, 1948)。
Figure 2008054975
(2) Adjustment of heat inflow by in vivo experiments
The heat inflow term due to blood flow and respiration in the tissue in the heat conduction simulator was adjusted by an in vivo lung temperature measurement experiment. In order to select the elementary processes to be considered when estimating the temperature distribution of the lung in vivo, the heat flow of each process was estimated from the literature and the order was compared. Heat transport by blood flow in tissue
Figure 2008054975
Is obtained from the heat transport term of the biological heat conduction equation as follows (Pennes HH, Journal of Applied Physiology. 1 (2): 93-122, 1948).
Figure 2008054975

一方、呼吸による熱伝達

Figure 2008054975
は、熱換気量
Figure 2008054975
を肺胞壁全面で伝達すると仮定して下記の(2)式を立て、これを用いて求める。
Figure 2008054975
熱換気量
Figure 2008054975
はYokoyamaらの知見より(3)式で表される(Yokoyama S et al., Japanese Journal of Biometeorology. 20(1): 1-7, 1983)。
Figure 2008054975
On the other hand, heat transfer by breathing
Figure 2008054975
Is the thermal ventilation
Figure 2008054975
Assuming that is transmitted across the entire alveolar wall, the following equation (2) is established and obtained using this.
Figure 2008054975
Thermal ventilation
Figure 2008054975
Is expressed by equation (3) based on the findings of Yokoyama et al. (Yokoyama S et al., Japanese Journal of Biometeorology. 20 (1): 1-7, 1983).
Figure 2008054975

単位体積(1mm3)の肺組織(20℃、0.3×10-3 g/mm3)への熱流入を考えた場合、(1)〜(3)式から血流による寄与は1.5mW、呼吸による寄与は1.1×10-3mW(室温26℃、相対湿度60%、肺胞(0.3mmφ)が面心最密充填で組織に存在していると仮定)と見積もられる。よって熱流入のうち呼吸による寄与は組織内血流による寄与と比較して3桁小さいため無視できる。熱流入以外の熱的要因として組織発熱である代謝熱

Figure 2008054975
がある。これは、以下のように表される(Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien S ed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.)。
Figure 2008054975
である。以上より(1)および(4)式で示される組織内血流による熱輸送および代謝熱を熱伝導シミュレータで調整することにした。具体的には、組織内血流による熱輸送は(1)式内の組織血流量を調整し、代謝熱は(4)式より求めた熱量とした。熱伝導シミュレータには、血流による熱流入を熱伝達率
Figure 2008054975
代謝熱を発熱項として設定し、計算する。 Lung tissue (20 ℃, 0.3 × 10 -3 g / mm 3) of the unit volume (1 mm 3) When considering heat inflow into, (1) to (3) the contribution by the blood flow from the equation 1.5 mW, respiratory Is estimated to be 1.1 × 10 -3 mW (assuming room temperature 26 ° C., relative humidity 60%, alveoli (0.3 mmφ) in the face-centered close-packed tissue). Therefore, the contribution of respiration in heat inflow can be ignored because it is 3 orders of magnitude smaller than the contribution of blood flow in the tissue. Metabolic fever, which is tissue fever as a thermal factor other than heat inflow
Figure 2008054975
There is. This is expressed as follows (Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien Sed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.).
Figure 2008054975
It is. Based on the above, it was decided to adjust the heat transport and metabolic heat due to blood flow in the tissue expressed by equations (1) and (4) using a heat conduction simulator. Specifically, the heat transport by blood flow in the tissue was adjusted to the blood flow volume in the equation (1), and the heat of metabolism was the calorific value obtained from the equation (4). In the heat conduction simulator, the heat transfer rate of heat inflow due to blood flow
Figure 2008054975
Set metabolic heat as the fever term and calculate.

熱伝導計算の対照とする冷却測温実験は、in vivo肺において行った。冷却には臨床用の凍結用プローブ(CRYO-Care Cryosurgical Unit、Endocare、USA)を用いた。家畜ブタ(オス、12週齢)を全麻酔及び人工呼吸器(ベンチレーターKV-1+1、木村医科器機、東京)(5L/min、O2:60%)で呼吸管理下におき、右胸部を開胸して肺を露出させた。肺への凍結用プローブの刺入は臨床と同様の手順を採った。8Gaugeのステンレス製外筒(ダイモン穿刺針、シルックス、埼玉)(外径4mm、内径3.5mm)を下葉の胸膜表面から25mm刺入した。外筒と凍結用プローブとの間の熱伝導を確保するために、外筒内に生理食塩水を注入した後で凍結用プローブ(外径3.4mm)を挿入した。図2に外筒と凍結用プローブの位置関係を示す。測温点は、外筒から10mm、15mm離れた同心円状の6点に置いた。測温にはT型のφ0.5mmシース型熱電対(SH304-T-05-G-200-1500M、接地型、石川産業、東京)を用いた。図3に凍結用プローブと熱電対の位置関係を示す。凍結開始から10分間の肺の温度変化を測定した。図4に測温中の凍結用プローブと熱電対の設置状況を示す。有限要素モデルは2次元とし、凍結用プローブの中心軸(φ3.4mm)を通る肺の水平断面を簡略化した六角形と設定した。図5に作成した有限要素モデルを示す。測温後の肺断面を観察したところ、胸膜表面から約40mm四方の範囲に出血が見られた。この範囲は温度変化量が大きいと考えられるため、有限要素モデルの要素間距離を周囲よりも短く(1.2mm×0.9mm)して計算分解能を高くした。肺密度は実験で用いていない上葉(呼気状態)の容積と重量から求めた値を用いた。比熱及び熱伝導率には上記1.(1)において調整した値を用いた。 A cooling temperature measurement experiment as a control of heat conduction calculation was performed in the lung in vivo. A clinical freezing probe (CRYO-Care Cryosurgical Unit, Endocare, USA) was used for cooling. A domestic pig (male, 12 weeks old) was placed under respiratory control with total anesthesia and ventilator (ventilator KV-1 + 1, Kimura Medical Equipment, Tokyo) (5 L / min, O 2 : 60%), right chest The chest was opened to expose the lungs. The procedure for inserting the freezing probe into the lung was the same as in clinical practice. An 8Gauge stainless steel outer tube (Dimon puncture needle, Silks, Saitama) (outer diameter 4 mm, inner diameter 3.5 mm) was inserted 25 mm from the pleural surface of the lower lobe. In order to ensure heat conduction between the outer cylinder and the freezing probe, a freezing probe (outer diameter 3.4 mm) was inserted after injecting physiological saline into the outer cylinder. FIG. 2 shows the positional relationship between the outer cylinder and the freezing probe. The temperature measuring points were placed at 6 concentric circles 10mm and 15mm apart from the outer cylinder. A T-type φ0.5mm sheathed thermocouple (SH304-T-05-G-200-1500M, grounded type, Ishikawa Sangyo, Tokyo) was used for temperature measurement. FIG. 3 shows the positional relationship between the freezing probe and the thermocouple. The temperature change of the lung for 10 minutes from the start of freezing was measured. FIG. 4 shows the installation state of the freezing probe and thermocouple during temperature measurement. The finite element model was two-dimensional, and the horizontal cross section of the lung passing through the central axis (φ3.4mm) of the freezing probe was set as a simplified hexagon. FIG. 5 shows the created finite element model. When the lung cross section after temperature measurement was observed, bleeding was observed in a range of about 40 mm square from the pleural surface. Because this range is considered to have a large amount of temperature change, the distance between elements of the finite element model was made shorter (1.2mm x 0.9mm) than the surroundings to increase the calculation resolution. As the lung density, a value obtained from the volume and weight of the upper lobe (expired state) not used in the experiment was used. Specific heat and thermal conductivity are as described in 1. above. The value adjusted in (1) was used.

2.結果
(1)比熱・熱伝導率の調整
調整した肺の比熱は、常温域で3.7 J/(g・℃)、凍結域で1.8 J/(g・℃)となった。肺組織の水の含有量は約80%(紺野邦夫, 島尾和男: 生化学データ. 医学書院, 東京, 1968, pp. 448-449)、水及び氷の比熱はそれぞれ4.2 J/(g・℃)(Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien S ed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.)、2.0 J/(g・℃)(Rewcastle JC et al., Physics in Medicine and Biology. 43(12): 3519-3534, 1998)と報告されている。また肺組織のタンパク質(コラーゲン)含有量は約15%(紺野邦夫, 島尾和男: 生化学データ. 医学書院, 東京, 1968, pp. 448-449.)、常温域におけるタンパク質の比熱は1.09J/(g・℃)(Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien S ed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.)と報告されている。常温域における肺の比熱は、肺の組成とその構成物質比熱からChatoの知見(Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien S ed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.)を基に算出すると3.8 J/(g・℃)となる。よって調整した常温域の肺の比熱は推定値と近いことから妥当な値であると考えられる。低温域(0℃以下)におけるタンパク質の比熱については報告がない。凍結域における肺の比熱は、常温域での比熱を用いて同様に算出すると1.76 J/(g・℃)となった。よって調整した凍結域における肺の比熱も妥当な値であると考えられる。
2. Results (1) Adjustment of specific heat and thermal conductivity The adjusted specific heat of the lung was 3.7 J / (g · ° C) in the normal temperature range and 1.8 J / (g · ° C) in the freezing range. The water content of lung tissue is about 80% (Kunio Kanno, Kazuo Shimao: Biochemical Data. Medical School, Tokyo, 1968, pp. 448-449), and the specific heat of water and ice is 4.2 J / (g · ° C, respectively) ) (Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien S ed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.), 2.0 J / (g · ° C) (Rewcastle JC et al., Physics in Medicine and Biology. 43 (12): 3519-3534, 1998). The protein (collagen) content of the lung tissue is about 15% (Kunio Kanno, Kazuo Shimao: Biochemical Data. Medical School, Tokyo, 1968, pp. 448-449.), And the specific heat of protein at room temperature is 1.09J / (g. ° C.) (Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien Sed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.). In the normal temperature range, the specific heat of the lung is derived from the composition of the lung and the specific heat of its constituents (Chato JC: Thermal Properties of Tissue. In: Skalak R, Chien S ed, Handbook of Bioengineering. McGraw Hill, New York, 1987, pp. 9.1-9.13.) and calculated to be 3.8 J / (g · ° C). Therefore, the adjusted specific heat of the lung in the normal temperature range is considered to be a reasonable value because it is close to the estimated value. There is no report on the specific heat of protein in the low temperature range (0 ° C or lower). The specific heat of the lung in the frozen region was 1.76 J / (g · ° C) when calculated in the same manner using the specific heat in the normal temperature region. Therefore, the specific heat of the lung in the adjusted frozen region is also considered to be a reasonable value.

図6に肺密度と調整した熱伝導率との関係を示す。肺の構造に似た多孔質物質の熱伝導率は空孔率のべき乗関数で表されることが報告されている(日本熱物性学会, 熱物性ハンドブック. 養賢堂, 東京, 1990, pp. 176-178.)。ここで、空孔率とは、多孔質物質の全体体積に占める空孔体積の割合をいい、以下の式で表わされる。

Figure 2008054975
FIG. 6 shows the relationship between lung density and adjusted thermal conductivity. It has been reported that the thermal conductivity of a porous material resembling the structure of the lung is expressed as a power function of porosity (Thermophysical Society of Japan, Thermophysical Handbook. Yokendo, Tokyo, 1990, pp. 176-178.). Here, the porosity means the ratio of the pore volume to the entire volume of the porous material, and is represented by the following formula.
Figure 2008054975

この報告を基に空孔率を肺密度に代替し、調整した肺の熱伝導率に肺密度のべき乗関数を最小二乗法によりフィッティングさせた。調整した常温域および凍結域における肺の熱伝導率とフィッティングしたべき乗関数の相関係数は共に0.99であった。肺の熱伝導率の密度依存性についてはこれまでに報告がない。X線CT画像のCT値から肺密度を導出できるので(Kalef EJ et al., Acta Radiologica. 40(3): 333-337, 1990)、図6の関係を用いると術中患者の肺の熱伝導率を算出することができる。   Based on this report, the porosity was replaced with the lung density, and a power function of the lung density was fitted to the adjusted heat conductivity of the lung by the least square method. The correlation coefficient between the heat conductivity of the lung and the fitted power function in the adjusted normal temperature region and the frozen region was 0.99. There has been no report on the density dependence of the thermal conductivity of the lung. Since the lung density can be derived from the CT value of the X-ray CT image (Kalef EJ et al., Acta Radiologica. 40 (3): 333-337, 1990), using the relationship in FIG. The rate can be calculated.

(2)熱流入量の調整
一般に組織内血流は組織温度低下とともに減少し(中山昭雄: 温熱生理学. 理工学社, 東京, 1983, pp. 129-135.)、組織が凍結する温度(約-2℃)で停止すると考えられる。流れが層流状態で円管径が一定のとき、円管内を流れるニュートン性流体の流量は、流体の粘度変化に反比例する(ポアズイユ則)ことが知られている(日野幹夫: 流体力学. 朝倉書店, 東京, 2005, pp. 215-218.)。
(2) Adjustment of heat inflow Generally, tissue blood flow decreases with decreasing tissue temperature (Akio Nakayama: Thermophysiology. Science and Engineering, Tokyo, 1983, pp. 129-135.) -2 ℃). When the flow is laminar and the pipe diameter is constant, the flow rate of the Newtonian fluid flowing in the pipe is known to be inversely proportional to the fluid viscosity change (Poiseuille's law) (Mikio Hino: Fluid Dynamics. Asakura). Bookstore, Tokyo, 2005, pp. 215-218.).

ここで、ポアズイユ則とは、円管内を流れる流体の流量は、層流域(レイノルズ数2300以下)において、円管半径の4乗および管両端での圧力勾配に比例し、流体粘度に反比例するという法則である(日野幹夫: 流体力学. 朝倉書店, 東京, 2005, pp. 215-218)。管内の流れに関する式は、以下のように表される。

Figure 2008054975
Here, Poiseuille's law is that the flow rate of fluid flowing in a circular pipe is proportional to the fourth power of the circular pipe radius and the pressure gradient at both ends of the pipe in the laminar flow region (Reynolds number 2300 or less), and inversely proportional to the fluid viscosity. This is the law (Mikio Hino: Fluid Dynamics. Asakura Shoten, Tokyo, 2005, pp. 215-218). The equation for the flow in the tube is expressed as follows:
Figure 2008054975

組織内血流は心拍出に伴う拍動の影響は無視でき、層流状態であるという報告がある(岡小天: バイオレオロジー. 裳華房, 東京, 1982, p. 35.)。そこで本発明者らは、肺の組織内血流を上記の理想的な状態と仮定した。血液粘度の変化は文献値を用いた(Shorrock JET et al., Cryobiology. 5(5): 324-327, 1969)。図7に血液粘度と設定した血流量の関係を示す。また血流量減少は肺組織温度が15℃以下になったときから起きると仮定した。この仮定に基づいて血流量を変化させて計算した温度変化曲線を実測に合わせると、体温(36℃)における血流量の設定値は心拍出量より計算した最大値(72mm3/(g・s))の1.5倍になった。したがって血流量のみで実測値を説明することはできない。そこで仮に最大血流量を72mm3/(g・s)に設定し、(4)式より計算した値を代謝による発熱項として熱伝導計算に加味した。図8に冷却温度履歴と上記仮定によって計算した温度変化曲線を示す。各時刻における計算値と平均実測値の温度差は最大で3℃となった。他実質臓器の凍結融解壊死療法における熱伝導シミュレータでは、in vivoの実際の温度分布との比較による検証は行われていない(Zhang J et al., S Journal of Biomechanical Engineering. 127(2): 279-294, 2005; Zhang A et al., Cryobiology. 47(2): 143-154, 2003)。上記のようにin vivo実験により出血が起きていない健常肺の1回目凍結時における温度分布を推定できるように熱伝導シミュレータを調整した。構築した熱伝導シミュレータは図5に示すように2次元であるが、対照とする実験を3次元で行っているため3次元の温度分布を2次元で模擬的に計算することに相当している。凍結解凍後の組織の熱物性値は出血の影響で凍結前と異なるが、出血部分を有限要素モデルに設定すれば構築した熱伝導シミュレータにより2回目以降の凍結時の肺温度分布も推定できると考えられる。腫瘍が存在する場合は比熱や熱伝導率、血管分布が健常と異なると考えられる。これらに関しては別途検討する必要がある. It has been reported that the blood flow in the tissue is in a laminar flow state with negligible influence of the pulsation associated with cardiac output (Oka Koten: Biorheology. Sohwabo, Tokyo, 1982, p. 35.). Therefore, the present inventors assumed that the blood flow in the tissue of the lung is the above ideal state. Literature values were used for changes in blood viscosity (Shorrock JET et al., Cryobiology. 5 (5): 324-327, 1969). FIG. 7 shows the relationship between blood viscosity and the set blood flow rate. It was also assumed that the decrease in blood flow occurred when the lung tissue temperature fell below 15 ° C. When the temperature change curve calculated by changing the blood flow based on this assumption is adjusted to the actual measurement, the blood flow set value at body temperature (36 ° C) is the maximum value calculated from the cardiac output (72 mm 3 / (g s)) 1.5 times. Therefore, the actual measurement value cannot be explained only by the blood flow rate. Therefore, the maximum blood flow was set to 72 mm 3 / (g · s), and the value calculated from equation (4) was added to the heat conduction calculation as the exothermic term due to metabolism. FIG. 8 shows a cooling temperature history and a temperature change curve calculated based on the above assumption. The maximum temperature difference between the calculated value and the average measured value at each time was 3 ° C. The heat conduction simulator in freeze-thaw necrosis therapy of other parenchymal organs has not been verified by comparison with the actual temperature distribution in vivo (Zhang J et al., S Journal of Biomechanical Engineering. 127 (2): 279 -294, 2005; Zhang A et al., Cryobiology. 47 (2): 143-154, 2003). As described above, the heat conduction simulator was adjusted so that the temperature distribution at the first freezing of a healthy lung in which no bleeding had occurred by in vivo experiments could be estimated. Although the constructed heat conduction simulator is two-dimensional as shown in FIG. 5, since the control experiment is performed in three dimensions, it corresponds to the simulation calculation of the three-dimensional temperature distribution in two dimensions. . The thermophysical value of the tissue after freezing and thawing is different from that before freezing due to the effect of bleeding, but if the bleeding part is set to a finite element model, the constructed heat conduction simulator can estimate the lung temperature distribution at the second and subsequent freezing. Conceivable. When a tumor is present, specific heat, thermal conductivity, and blood vessel distribution are considered to be different from normal. These need to be considered separately.

実施例2 術中のX線CT画像における治療領域の推定
臨床症例において、実施例1において構築した熱伝導シミュレータにより推定した温度分布と術中のX線CT画像を比較した。
Example 2 Estimation of treatment area in intraoperative X-ray CT image In clinical cases, the temperature distribution estimated by the heat conduction simulator constructed in Example 1 was compared with the intraoperative X-ray CT image.

対象は、転移性肺腫瘍の2症例であり、治療位置は右肺上葉に存在した。凍結治療装置は実施例1で用いたものを用い、凍結時間は5分又は7分であった。症例ごとに肺密度及び熱伝導率を設定した。比熱、血流量及び代謝熱は同値とした。図9にX線CT画像と有限要素モデルの例を示す。   The subjects were two cases of metastatic lung tumor, and the treatment location was in the upper lobe of the right lung. The cryotherapy apparatus was the same as that used in Example 1, and the freezing time was 5 minutes or 7 minutes. Lung density and thermal conductivity were set for each case. Specific heat, blood flow and metabolic fever were the same. FIG. 9 shows an example of an X-ray CT image and a finite element model.

実際のX線CT画像と熱伝導シミュレータにより推定した温度分布を重ね合せ比較した図を図10に示す。図10A及び図10Bは別々の症例についての図である。図には、凍結用プローブを中心にして熱伝導率シミュレータにより得られた温度分布を-2℃、-20℃及び-40℃の領域を線で示してある。矢印は凍結融解により出血した領域を示す。-40℃の領域は凍結による直接的な障害を受ける領域であり、-20℃の領域は出血により壊死する領域である(A.A.Gage et al., Cryobiology, Vol.37, No.3, pp.171-186, 1998)。   FIG. 10 is a diagram in which the actual X-ray CT image and the temperature distribution estimated by the heat conduction simulator are overlaid and compared. 10A and 10B are diagrams for different cases. In the figure, the temperature distribution obtained by the thermal conductivity simulator centering on the freezing probe is shown by lines in the regions of −2 ° C., −20 ° C. and −40 ° C. Arrows indicate areas that bleed due to freeze-thaw. The region at -40 ° C is a region that is directly damaged by freezing, and the region at -20 ° C is a region that is necrotized by bleeding (AAGage et al., Cryobiology, Vol. 37, No. 3, pp. 171-186, 1998).

熱伝導率シミュレータにより推定した肺の凍結領域は、実際の出血領域より5〜10mm程度小さかった。また、1回目の凍結時の治療領域は、凍結用プローブから7mm程度までの範囲であると推定された。   The frozen region of the lung estimated by the thermal conductivity simulator was about 5 to 10 mm smaller than the actual bleeding region. In addition, the treatment area at the first freezing was estimated to be in a range of about 7 mm from the freezing probe.

熱伝導シミュレータにおける肺の熱伝導率調整のためのex vivo測温実験系を示す図である。It is a figure which shows the ex vivo temperature measurement experiment system for the heat conductivity adjustment of the lung in a heat conduction simulator. 凍結用プローブと外筒の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the probe for freezing and an outer cylinder. in vivoブタ肺の冷却温度履歴測定時における凍結用プローブと熱電対の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the probe for freezing and the thermocouple at the time of the cooling temperature log | history measurement of pig lung in vivo. in vivo冷却側温実験中の凍結用プローブと熱電対の設置状況を示す図である。It is a figure which shows the installation condition of the probe for freezing and a thermocouple during an in vivo cooling side temperature experiment. in vivo肺の冷却時の温度計算をするための有限要素モデルを示す図である。It is a figure which shows the finite element model for calculating the temperature at the time of cooling of the lung in vivo. 熱伝導シミュレータにおいて調整した肺の熱伝導率と肺密度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the heat conductivity of the lung and lung density which were adjusted in the heat conduction simulator. 血液粘度と設定した血流量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the blood viscosity and the set blood flow rate. 肺の冷却温度履歴と計算した温度変化曲線の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the cooling temperature history of a lung, and the calculated temperature change curve. X線CT画像と有限要素モデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of an X-ray CT image and a finite element model. 実際のX線CT画像と熱伝導シミュレータにより推定した温度分布を重ね合せ比較した図である。It is the figure which superposed and compared the temperature distribution estimated by the actual X-ray CT image and the heat conduction simulator. 凍結融解壊死療法における治療領域推定の方法の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the method of the treatment area estimation in freeze thaw necrosis therapy. 本発明の熱伝導シミュレータを用いて、凍結融解壊死療法における治療領域を推定するための方法を概略的に表すフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart which represents roughly the method for estimating the treatment area | region in freeze thaw necrosis therapy using the heat conduction simulator of this invention. 熱伝導シミュレータを用いて、凍結融解壊死療法における治療領域を推定するための装置の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus for estimating the treatment area | region in freeze thaw necrosis therapy using a heat conduction simulator. 熱伝導シミュレータを用いて、凍結融解壊死療法における治療領域を推定するための装置であり、X線CT装置及び凍結融解壊死療法装置を含む装置の模式図である。It is an apparatus for estimating the treatment area | region in freeze thaw necrosis therapy using a heat conduction simulator, and is a schematic diagram of the apparatus containing an X-ray CT apparatus and a freeze thaw necrosis therapy apparatus.

Claims (16)

有限要素解析により、癌の凍結融解壊死療法の施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法であって、凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率を用いて有限要素法による熱伝導シミュレータを構築し、該熱伝導シミュレータにより熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法。   A method of simulating the heat conduction from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device in the target organ of the freeze-thaw necrosis therapy for cancer by finite element analysis, and estimating the treatment area, the treatment of freeze-thaw necrosis therapy A method of constructing a heat conduction simulator by a finite element method using the heat conductivity of a target organ, simulating heat conduction by the heat conduction simulator, and estimating a treatment region. 有限要素法による熱伝導解析における熱伝導率に関するパラメータを調整し、さらに血流及び代謝熱による熱流入に関するパラメータを調整し、有限要素法による熱伝導シミュレータを構築する、請求項1記載の治療領域を推定する方法。   The treatment region according to claim 1, wherein a parameter relating to heat conductivity in a heat conduction analysis by a finite element method is adjusted, a parameter relating to heat inflow due to blood flow and metabolic heat is further adjusted, and a heat conduction simulator by the finite element method is constructed. How to estimate. 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される請求項1又は2に記載の治療領域を推定する方法。   The method for estimating a treatment region according to claim 1 or 2, wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer and prostate cancer. 施術される個体ごとに施術対象器官の熱伝導率を決定し、熱伝導シミュレータを構築する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の治療領域を推定する方法。   The method of estimating the treatment area | region of any one of Claims 1-3 which determines the heat conductivity of a treatment object organ for every individual | organization | operated, and builds a heat conduction simulator. 癌の凍結融解壊死療法における施術対象器官の施術領域の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定する方法であって、少なくとも以下のステップ(1)から(3)が1回行なわれる方法:
(1)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した熱伝導シミュレータを用いて、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートし、施術対象器官における凍結用プローブを中心とした温度分布を求め、凍結領域を推定するステップ;
(2)凍結融解壊死療法装置により凍結融解壊死治療を施した器官のX線CT画像データと(1)のステップで推定した凍結領域を比較するステップ;及び
(3)(2)の比較により凍結融解壊死療法による治療部位を推定するステップ。
A method of simulating the heat conduction of a treatment area of an organ to be treated in freeze thaw necrosis therapy for cancer and estimating a treatment area, wherein at least the following steps (1) to (3) are performed once:
(1) Heat from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy apparatus in the target organ using a heat conduction simulator that adjusts the heat conductivity of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy, blood flow, and metabolic heat. Simulating conduction, obtaining a temperature distribution around the freezing probe in the organ to be treated, and estimating a frozen region;
(2) A step of comparing X-ray CT image data of an organ subjected to freeze-thaw necrosis treatment with a freeze-thaw necrosis therapy device and a frozen region estimated in step (1); and (3) Freezing by comparison of (2) Estimating a treatment site by melting necrosis therapy.
ステップ(1)から(3)が複数回繰り返される、請求項5記載の治療領域を推定する方法。   The method of estimating a treatment area according to claim 5, wherein steps (1) to (3) are repeated a plurality of times. ステップ(1)から(3)が2又は3回繰り返される、請求項6記載の治療領域を推定する方法。   The method of estimating a treatment region according to claim 6, wherein steps (1) to (3) are repeated two or three times. 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される請求項5〜7のいずれか1項に記載の治療領域を推定する方法。   The method for estimating a therapeutic region according to any one of claims 5 to 7, wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer and prostate cancer. 癌の凍結融解壊死療法において、治療領域を推定するための装置であって、
(a)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(b)(a)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、及び
(c)(b)の演算手段により解析された温度分布を表示する手段、を含む装置。
An apparatus for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy for cancer,
(A) In order to simulate the heat conduction from the freezing probe of the freezing and thawing necrosis therapy device in the target organ by adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for the freezing and thawing necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(B) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (a), and
(c) An apparatus including means for displaying the temperature distribution analyzed by the computing means of (b).
癌の凍結融解壊死療法において、治療領域を推定するための装置であって、
(a)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(b)(a)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、
(c)X線CT装置により得られたX線CT画像データを受け取る手段、及び
(d)(b)の演算手段により解析された温度分布と(c)で受け取ったX線CT画像データを比較して、その結果を表示する手段、を含む装置。
An apparatus for estimating a treatment area in freeze-thaw necrosis therapy for cancer,
(a) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freeze-thaw necrosis therapy device in the target organ, adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for freeze-thaw necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(b) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (a),
(c) means for receiving X-ray CT image data obtained by the X-ray CT apparatus, and
(d) An apparatus including means for comparing the temperature distribution analyzed by the computing means in (b) with the X-ray CT image data received in (c) and displaying the result.
演算手段により解析された温度分布と受け取ったX線CT画像データを比較して、その結果を表示する手段がX線CT画像に温度分布を重ねて表示する手段である請求項10記載の装置。   11. The apparatus according to claim 10, wherein the means for comparing the temperature distribution analyzed by the computing means and the received X-ray CT image data and displaying the result overlaps the temperature distribution on the X-ray CT image. 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される請求項9〜11のいずれか1項に記載の治療領域を推定するための装置。   The apparatus for estimating a treatment region according to any one of claims 9 to 11, wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer and prostate cancer. さらに、X線CT装置及び/又は癌の凍結融解壊死療法装置を含む請求項9〜12のいずれか1項に記載の治療領域を推定するための装置。   Furthermore, the apparatus for estimating the treatment area | region of any one of Claims 9-12 containing an X-ray CT apparatus and / or the freeze thaw necrosis therapy apparatus of cancer. 癌の凍結融解壊死療法における施術部位の熱伝導をシミュレートし、治療領域を推定するためのプログラムであって、
コンピュータを、
(i)凍結融解壊死療法の施術対象器官の熱伝導率、血流及び代謝熱による熱流入を調整した、施術対象器官における凍結融解壊死療法装置の凍結用プローブからの熱伝導をシミュレートするための熱伝導シミュレータを格納する記憶手段、
(ii)(i)の熱伝導シミュレータにより凍結用プローブを中心とした施術対象器官の温度分布を推定するための演算手段、及び
(iii)(ii)の演算手段により解析された施術器官における温度分布を表示する手段
として機能させるためのプログラム。
A program for simulating the heat conduction at the treatment site in cancer freeze-thaw necrosis therapy and estimating the treatment area,
Computer
(I) To simulate the heat conduction from the freezing probe of the freezing and thawing necrosis therapy device in the target organ by adjusting the heat conductivity, blood flow and heat inflow due to metabolic heat of the target organ for the freezing and thawing necrosis therapy Storage means for storing the heat conduction simulator of
(Ii) a computing means for estimating the temperature distribution of the organ to be treated around the freezing probe by the heat conduction simulator of (i), and
(iii) A program for functioning as a means for displaying the temperature distribution in the treated organ analyzed by the computing means of (ii).
さらに、コンピュータを(iv)X線CT画像データを受け取る手段、(v)(iii)の手段により解析された施術器官における温度分布と(iv)の手段により受け取られたX線CT画像データを比較する手段、及び(vi)(v)の手段により比較された結果を表示する手段として機能させるための、請求項14記載の治療領域を推定するためのプログラム。   Furthermore, the computer (iv) means for receiving X-ray CT image data, (v) comparing the temperature distribution in the treated organ analyzed by means of (iii) and the X-ray CT image data received by means of (iv) The program for estimating the treatment area | region of Claim 14 for functioning as a means to display and the means to display the result compared by the means of (vi) (v). 癌が肺癌、肝臓癌、腎臓癌及び前立腺癌からなる群から選択される請求項15記載の治療領域を推定するためのプログラム。   The program for estimating a treatment region according to claim 15, wherein the cancer is selected from the group consisting of lung cancer, liver cancer, kidney cancer and prostate cancer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014526348A (en) * 2011-09-20 2014-10-06 ゾール・サーキュレイション・インコーポレイテッド Patient temperature control catheter with outer sleeve cooled by inner sleeve
JP2022169579A (en) * 2013-01-15 2022-11-09 キャスワークス・リミテッド Diagnostically useful results in real time

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0531080A (en) * 1991-07-30 1993-02-09 Omron Corp Intra-organism temperature estimating device
WO2004105597A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-09 Keio University Diagnosis of fragile plaque by active temperature-measurement
WO2005039416A1 (en) * 2003-10-23 2005-05-06 Hitachi Medical Corporation Image processor for medical treatment support
WO2005099367A2 (en) * 2004-04-16 2005-10-27 Critical Care Innovations, Inc. Systems and methods for improving image-guided tissue ablation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0531080A (en) * 1991-07-30 1993-02-09 Omron Corp Intra-organism temperature estimating device
WO2004105597A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-09 Keio University Diagnosis of fragile plaque by active temperature-measurement
WO2005039416A1 (en) * 2003-10-23 2005-05-06 Hitachi Medical Corporation Image processor for medical treatment support
WO2005099367A2 (en) * 2004-04-16 2005-10-27 Critical Care Innovations, Inc. Systems and methods for improving image-guided tissue ablation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014526348A (en) * 2011-09-20 2014-10-06 ゾール・サーキュレイション・インコーポレイテッド Patient temperature control catheter with outer sleeve cooled by inner sleeve
JP2022169579A (en) * 2013-01-15 2022-11-09 キャスワークス・リミテッド Diagnostically useful results in real time

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