Search

JP-2026076581-A - 加熱システム、加熱方法、散乱界データの校正方法及び加熱プログラム

JP2026076581AJP 2026076581 AJP2026076581 AJP 2026076581AJP-2026076581-A

Abstract

【課題】対象部位に決定された加熱領域に非接触加熱が可能な加熱システム、加熱方法、校正方法、加熱プログラムを提供する。 【解決手段】誘電整合層２に配置された放射素子Ａ １ ～Ａ n を有する加熱ヘッド（２，Ａ １ ～Ａ n ）と、放射素子Ａ １ ～Ａ n から検査用電磁波を出射させる送信手段２１と、検査用電磁波を受信して散乱界データを得る検出する受信手段１２と、放射素子から位相が調整された加熱用電磁波を出射させる送信手段２１と、送信手段２１等と放射素子の電気的接続を切り替える電子スイッチ２５と、送信手段２１等を制御し、散乱界データから対象部位６の内部に加熱領域を決定し、加熱領域に電界が合成されるように、放射素子から出射される加熱用電磁波のそれぞれの位相を制御する中央処理プロセッサ１３を備える。 【選択図】図１

Inventors

  • 桑原義彦
  • 藤井公人

Assignees

  • 学校法人 愛知医科大学

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (5)

  1. 対象部位の誘電率に近い誘電率を有し前記対象部位の表面を内壁に密着して固定する凹部を有する誘電整合層、該誘電整合層を貫通する貫通孔を介し前記表面と前記内壁の間の空間を真空排気する減圧装置、前記誘電整合層の外壁に配置された複数の放射素子を有する加熱ヘッドと、 検査モードにおいて、前記複数の放射素子のそれぞれから一定位相の検査用電磁波が順に出射させ、加熱モードにおいて、前記複数の放射素子のそれぞれから互いに位相が連関して調整された加熱用電磁波が順に出射するように、前記複数の放射素子のそれぞれ給電する送信手段と、 前記検査モードにおいて、前記複数の放射素子の内の特定の放射素子とアンテナ対を構成するように、前記複数の放射素子から選択された他の放射素子から、前記検査用電磁波を順に受信して散乱界データを得る受信手段と、 前記送信手段及び前記受信手段に対する前記複数の放射素子のそれぞれの電気的接続を切り替える電子スイッチと、 前記送信手段、前記受信手段及び前記電子スイッチを制御して、前記散乱界データから前記対象部位の内部に加熱領域を決定し、該加熱領域に電界が合成されるように、前記複数の放射素子から出射される前記加熱用電磁波のそれぞれの位相を制御する中央処理プロセッサと を備えることを特徴とする加熱システム。
  2. 前記送信手段は、 高周波発振器と、 該高周波発振器に接続された電力分配器と、 該電力分配器に接続された前記複数の放射素子と同数となる複数の位相器と、 対応する位相器のそれぞれに順に接続された、前記複数の放射素子と同数となる複数の増幅器 を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱システム。
  3. 対象部位の表面を誘電整合層の凹部の内壁に密着して固定された状態で、前記誘電整合層を囲む複数の放射素子から出射された検査用電磁波により、前記対象部位からの散乱界データを取得して、前記対象部位の内部に加熱領域を決定するステップと、 前記加熱領域に電界が合成されるように、前記複数の放射素子から出射される加熱用電磁波のそれぞれの位相を決定するステップと、 前記対象部位の表面が前記凹部の内壁に固定された状態で、複数の前記加熱用電磁波を同時に出射して、前記加熱領域を選択的に加熱するステップと を含むことを特徴とする加熱方法。
  4. 対象部位の表面を誘電整合層の凹部の内壁に密着して固定された状態で、前記誘電整合層を囲む複数の放射素子から出射された検査用電磁波により、前記対象部位からの散乱界データを取得して、前記対象部位の内部に加熱領域を決定するステップにおいて、 それぞれが前記対象部位と同一形状をなし、複数の電気定数のそれぞれが互いに異なる二種の一様構造の電磁ファントムを用いることを特徴とする散乱界データの校正方法。
  5. 対象部位の内部に決定された加熱領域を選択的に加熱する加熱システムを駆動するコンピュータシステムのための加熱プログラムであって、 前記対象部位の表面を、加熱ヘッドを構成する誘電整合層の凹部の内壁に密着させて固定させる命令と、 前記対象部位の表面が前記凹部の内壁に固定された状態で、前記誘電整合層を囲む複数の放射素子から検査用電磁波を出射させ、該検査用電磁波によって前記対象部位からの散乱界データを取得して、前記対象部位の内部に加熱領域を決定させる命令と、 前記対象部位の内部に決定された前記加熱領域に電界が合成されるように、前記複数の放射素子から出射される加熱用電磁波のそれぞれの位相を決定させる命令と、 前記対象部位の表面が前記凹部の内壁に固定された状態で、複数の前記加熱用電磁波を同時に出射させ、前記加熱領域を選択的に加熱させる命令と を含む一連の命令により前記コンピュータシステムを動作させることを特徴とする加熱プログラム。

Description

本発明は電磁波を用いた非接触加熱技術に係り、特に対象部位の内部に決定された加熱領域を選択的に非接触加熱する加熱システム、この加熱システムを用いた加熱方法、散乱界データの校正方法及び加熱領域の決定から加熱に至る一連の手順をコンピュータに命令し実行させる加熱プログラムに関する。 Ｘ線マンモグラフィによる乳癌の診断率は３０％～６０％で高い値ではなく、高密度乳腺に埋もれた癌は見つけ難い（非特許文献１参照。）。また、Ｘ線の妊娠出産への影響を避けるため、若年層のＸ線検診の機会を失わせている。代替としての超音波診断装置は連続した断層像が得られず、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）や陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）も装置規模が大きく検査時間も長い問題がある。 斯かる事情に鑑み、放射素子アレイで取得した散乱界データから対象部位の誘電率の分布を計算し、計算結果を用いた共焦点イメージング処理により強散乱領域を特定して誘電率分布の３次元画像を得ることができる検査装置等の提案がされている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載の発明では、乳腺構造を半楕円球でモデル化した対象部位に等価な電磁ファントムをいくつか用意して校正係数をデータベース化しておき、対向する放射素子間の到着時間の測定に基づき半楕円球の長径、短径と傾きを推定してデータベースから校正係数を選択する方法を提案した。しかし、特許文献１に記載の方法は非常に煩雑でデータベース作成のための労力,到着時間の測定誤差の影響が懸念される。 特開２０２４－５１２３５号公報 C. D. レーマン（Lehman）他１３名著、『ハイリスク女性におけるマンモグラフィー、MR、および US の癌検出率（Cancer yield of mammography, MR, and US in high risk women）』、放射線医学（Radiology）、第２２４巻、第２号、ｐ．３８１～３８８、２００７年 本発明の第１実施形態に係る加熱システムの主要部を模式的に説明するブロック図である。第１実施形態に係る加熱システムに用いる加熱ヘッド（２，Ａ１～Ａn）の構造の一例を、誘電体装荷放射ホーンの配置に着目して模式的に説明する鳥瞰図である。第１実施形態に係る加熱システムに用いる誘電体装荷放射ホーンの内部構造の一例を模式的に説明する鳥瞰図である。第１実施形態に係る加熱システムに用いる送信手段の構造の一例を、模式的に説明する回路ブロック図である。図１の加熱システムの一部となる中央処理プロセッサの論理的な構成を示す図である。第１実施形態に係る加熱方法、及び対応する加熱プログラムの命令の流れを説明するフローチャートである。中央処理プロセッサの逆問題解析回路の処理を説明するフローチャートである。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝２．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝７．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝１２．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝１７．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝２２．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝２７．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝３２．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝４２．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＸ－Ｙ横断面の電界分布を、Ｚ＝４７．５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝１０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝１５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝２０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝２５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝３０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝３５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝４０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝４５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝５０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝５５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝６０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝６５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝７０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝７５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝８０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝８５ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝９０ｍｍの位置で示す図である。第１実施形態に係る加熱方法の加熱モードにおける対象部位のＹ－Ｚ縦断面の電界分布を、Ｘ＝９５ｍｍの位置で示す図である。加熱用電磁波のビームをＺ＝５ｍｍ毎に走査する場合における対象部位のＸ－Ｙ横断面の最小電界分布を、最初のＺ＝２．５ｍｍの位置で示す図である。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＸ－Ｙ横断面の最小電界分布を、Ｚ＝１２．５ｍｍの位置で示す図である（Ｚ＝５ｍｍ毎のビーム走査であるが、簡略化のため、Ｚ＝７．５ｍｍの位置でのビーム走査によるＸ－Ｙ横断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＸ－Ｙ横断面の最小電界分布を、Ｚ＝２２．５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｚ＝１７．５ｍｍの位置でのビーム走査によるＸ－Ｙ横断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＸ－Ｙ横断面の最小電界分布を、Ｚ＝３２．５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｚ＝２７．５ｍｍの位置でのビーム走査によるＸ－Ｙ横断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＸ－Ｙ横断面の最小電界分布を、Ｚ＝４２．５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｚ＝３７．５ｍｍの位置でのビーム走査によるＸ－Ｙ横断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、最初のＸ＝５ｍｍの位置で示す図である。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝１５ｍｍの位置で示す図である（Ｘ＝５ｍｍ毎の走査であるが、簡略化のため、Ｘ＝１０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝２５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝２０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝３５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝３０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝４５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝４０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝５５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝５０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝６５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝６０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝７５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝７０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝８５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝８０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。加熱用電磁波のビームをＸ，Ｙ，Ｚ方向に５ｍｍステップで3次元走査する場合における対象部位のＹ－Ｚ縦断面の最小電界分布を、Ｘ＝９５ｍｍの位置で示す図である（簡略化のため、Ｘ＝９０ｍｍの位置でのビーム走査によるＹ－Ｚ縦断面の電界分布の図示は省略している。）。図９（ａ）は、第１誘電率と第１導電率を有する第１電磁ファントムの外形を示す図で、図９（ｂ）は、第１電磁ファントムと同一形状で、第１誘電率と異なる第２誘電率と、第１導電率と異なる第２導電率を有する第２電磁ファントムの外形を示す図である。第１実施形態に係る加熱システムの優位性を計算機シミュレーションで確認するために、対象部位の内部構造を模擬した数値ファントムの構造を説明する鳥瞰図である。図１０Ａに示した数値ファントムのＡ部を拡大して示す鳥瞰図である。第１実施形態に係る加熱システムの優位性を計算機シミュレーションで確認する際に用いる数値構成ファントムの構造例を説明する鳥瞰図である。第１実施形態に係る加熱システムの優位性を計算機シミュレーションで確認する際に用い再構成モデルの構造例で、誘電整合層の凹部に収納される対象部