JP2004534624A - 集束超音波を用いた治療用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明プローブは治療を簡単化する。プローブ本体を軸線を中心として回転させることで映像面の方向を変えることができ、焦点は映像面内に常に維持される。治療用変換器は細長い形をしているので治療すべき器官を安全に治療でき、周りの脆弱な組織を傷つけない。集束超音波治療用プローブ。
【解決手段】軸線(8)を中心にして回転自在に取付けられたプローブ本体(2)と、集束超音波を照射するためのプローブ本体(2)の回転軸線とほぼ一致した音響軸線を有する細長い形をした治療用変換器(10)と、治療用変換器の音響軸線を含む映像面を有する映像用変換器(18)とから成る集束超音波治療用プローブ。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は集束した超音波、特に集束した超音波を用いた治療方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集束超音波を用いると組織に直接触れずに深部の組織を治療することができる。すなわち、出力変換器からの集束超音波ビームをターゲットに位置決めされた焦点に集中させることによって熱的な現象とキャビテーション現象の２つの現象が起こる。組織への作用は超音波エネルギーの当て方に依存し、ある条件下（音響強度が弱い場合）には加熱作用が得られ、他の条件下（音響強度が強い場合）にはキャビテーション作用が主になる。治療パラメータ（音響強度、周波数、照射時間、照射休止時間、照射間隔等）は中間組織（超音波源とターゲットとの間にある組織）が損傷しないように選択される。
【０００３】
変換器の中心（または変換器の対称中心）と焦点とを結ぶ直線を変換器の「音響軸線」とよぶ。電子的集束式の平面変換器の場合にはこの音響軸線は変換器の面に対して直角、焦点を通る軸線である。より一般的には音響軸線は平均的超音波伝播方向に沿った焦点を通る軸線と定義することができる。
【０００４】
一般に、超音波パルスの効果は音波照射強度が最も強くなる焦点を取り囲む小さな空間区域に制限される。焦点区域は一般に円筒形で、円筒の音波伝播方向に対して直角な面での直径は1.5mm、音波伝播方向長さは10mmである。
この集束超音波治療技術は精度が要求される治療、例えば治療すべき区域が保護すべき傷付き易い器官の近くにあるとき、例えば前立腺の治療に特に有用である（前立腺の治療では患者が失禁する恐れがあるため外括約筋に触れてはならない）。
【０００５】
治療用変換器と映像用変換器とを1つの治療機器に組合せることが提案されている。すなわち、超音波マーキング(位置決め、reperage)は簡単、安価で、電離放射線を出さない点である。映像用変換器はその名のとおり治療すべき区域の画像を得るのに用いられる。治療用変換器すなわち出力用変換器は治療用の超音波を照射するのに用いられる。量的には、映像用変換器の平均出力範囲が一般に約0.1〜1Ｗであるのに対して、治療用変換器の平均出力範囲は一般に約5〜100Ｗである。また、映像用の超音波パルスの放射時間は一般に0.1〜1マイクロ秒であるのに対して、治療用のパルスは0.1〜20秒間持続する。映像用変換器の走査面を移動させてターゲットを含む体積を映像化することができる。
【０００６】
超音波治療機器とエコーグラフ(reperage echographique)を組合さたものは公知である。下記文献では映像用変換器が治療用変換器の役目をするキャップ（coupelle）の中心に収容されている。キャップは軸対称である。
【特許文献１】
欧州特許第0,148,653号公報
【特許文献２】
欧州特許第0,162,735号公報
【特許文献３】
米国特許第5,431,621号明細書
【０００７】
治療用変換器の音響軸線は映像用変換器の走査面内に含まれる。映像用超音波変換器の軸線は回動できるが、治療用変換器はできない。上記文献の装置は衝撃波による腎結石の破壊または腫瘍の温熱治療に使用される。
下記文献には斜面に切られた直腸プローブが記載されている。
【特許文献４】
国際特許第WO-A-92 15253号公報
【０００８】
このプローブは支持体に回転自在に取り付けられ、その長手方向軸線に沿って前後運動自在に取り付けられている。治療用変換器はプローブ本体に対して固定されている。プローブは映像用変換器を有し、この映像用変換器は治療用変換器に対して固定されるか、可動に取り付けられている。いずれの場合も映像用変換器の走査面に治療用変換器の焦点が含まれる。
下記文献には前立腺の治療に適した直腸プローブが記載されている。
【特許文献５】
欧州特許第0,714,266号公報
【０００９】
このプローブは格納式の治療用および映像用変換器を有する。「映像」位置では治療の音響軸線を含む面を第２変換器が走査する。走査面はこの軸線を中心として回動でき、従って可変である。治療用変換器はその音響軸線を中心として回動せず、直腸プローブの軸線に対して平行な軸線を中心にして回動する。
下記文献の図２には映像用変換器と治療用変換器とを備えた体外治療装置が開示されている。
【特許文献６】
国際特許第WO-A-89 07909号公報
【００１０】
各変換器はチューブの端部に取り付けられている。２つのチューブはディスクに取り付けられ、ディスク面に対して直角に延びている。ディスクは治療装置に回転自在に取り付けられている。治療用変換器を支持するチューブはディスクの中心の近くにあり、このチューブはその軸線に沿って前後運動する。治療用変換器はチューブ端部でチューブの軸線に対して直角な軸線に回転自在に取り付けられている。従って、治療用変換器は３つの自由度を有し、任意の方向を向けることができる。映像用変換器も同様な方法で取り付けられている。いずれにせよ、映像用変換器の走査面に治療用変換器の焦点が含まれる。ディスクの回転軸線（治療用変換器を支持するチューブの長手方向軸線）は一般に治療用変換器の音響軸線とは一致せず、映像用変換器の音響軸線とも一致していない。所定の治療深度を得るためにはチューブに対して直角な軸線を中心として治療用変換器を回転させることによってターゲット走査の焦点を通る移動が行われる。
【００１１】
下記文献の図5にはプローブの長手方向軸線に位置する肝腫瘍または繊維腫等の組織の映像化・治療に適したプローブが開示されている。
【特許文献７】
国際特許第WO-A-95 02994号公報
【００１２】
このプローブは映像用変換器と治療用変換器とを背中合わせに備え、組立体全体はプローブの軸線に対して直角な軸線を中心としてプローブの端部に回転自在に取り付けられている。プローブ本体を回転させることによってプローブの走査面を変更することができる。変換器を回転させることによって対象となる面における走査または治療が確実に行われる。先の文献の場合と同様に、プローブ本体の回転軸線はプローブの長手方向軸線で、治療用変換器の音響軸線とは一般に一致しない。
【００１３】
同様なプローブは下記文献にも開示されている。
【特許文献８】
欧州特許第EP-A-0 273 180号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上の従来の各種機器は体外から器官を治療するのには適していない。例えば甲状腺の集束超音波治療にはほとんどあるいは全く適していない。従って、甲状腺等の器官を集束超音波によって簡単、正確かつ効果的に治療できる機器に対する需要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の対象は、（a）軸線(8)を中心にして回転自在に取付けられたプローブ本体(2)と、（b）集束超音波を照射するためのプローブ本体(2)の回転軸線とほぼ一致した音響軸線を有する細長い形をした治療用変換器(10)と、（c）治療用変換器の音響軸線を含む映像面を有する映像用変換器(18)とから成ることを特徴とする集束超音波治療用プローブにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施例では、種々の器官を体外から治療するのに適した集束超音波治療プローブが提供される。このプローブは支持体に回転自在に取付けられたプローブ本体を有する。プローブ本体は細長い形をした治療用変換器を有し、この変換器の音響軸線はプローブ本体の回転軸線とほぼ一致する。プローブ本体はさらに映像用変換器を備え、この映像用変換器の走査面は治療用変換器の音響軸線を含む。
【００１７】
変換器を細長い形にすることによって高精度の照射が可能になる。音響波が形成する円錐は非対称で、頂点（すなわち焦点）の角度は変換器の長手方向よりも変換器の横断方向で開きが小さい。ターゲットに近い器官を避けるのがより容易になる。音響軸線をプローブ本体の回転軸線とほぼ一致さはることによってターゲットに対する焦点の位置を移動させずに、プローブ本体を回転軸線を中心として確実に回転させることができ、それによって映像または治療のためにプローブ本体を回転させることができ、変換器を移動させる必要がない。
【００１８】
映像用変換器の走査面すなわち映像面は音響軸線を含み、従ってプローブ本体の回転軸線も含むので、治療用変換器の焦点に位置するターゲットはプローブ本体が回転している間も映像面に維持される。
【００１９】
本発明はさらに、治療用変換器をプローブ本体内部に可動な状態に取付けることを提案する。特に、治療用変換器をプローブ本体内部に回転軸線に対して直角な軸線を中心として回動自在に取付けることができる。この構造にすると、映像用変換器もプローブ本体内部に可動な状態に取付けることができる。特に、映像用変換器をプローブ本体内部に並進運動（好ましくは回転軸線に平行な方向に沿って）できるように取付けることができる。
【００２０】
本発明の一実施例では、治療用変換器のアスペクト（縦横）比が1.2以上である。このアスペクト比は2.5以下であるのが有利である。
映像用変換器は直線走査を行うアレイにするのが好ましい。この場合、映像用変換器を治療用変換器の長手方向と平行にするのが有利である。映像用変換器を治療用変換器と一体化することもできる。
【００２１】
本発明の別の実施例では、プローブが支持体上に回転自在に取り付けられる。支持体は回転軸線に対して直角な面内でプローブを前後方向に並進移動させる。この場合、支持体をプローブを回転軸線方向に沿ってさらに前後方向へ並進移動させることもできる。
プローブの向き決めるための玉継手を支持体にさらに設けることもできる。別の解決策では、支持体がアーチを有し、プローブをこのアーチに沿って移動させることもできる。この場合、アーチの半径をアーチと治療用変換器の焦点との間の距離にほぼ等しくするのが有利である。
【００２２】
本発明の一実施例では、治療用変換器がプローブ本体内部に可動な状態で取付けられる。
本発明の別の実施例では、治療用変換器がプローブ本体内に回転自在（好ましくは回転軸線に対して直角な軸線を中心として）に取り付けられる。
さらに別の実施例では、映像用変換器がプローブ本体部に可動な状態で取付けられる。
さらに別の実施例では、映像用変換器をプローブ本体内部を前後運動（好ましくは回転軸線と平行な方向に沿って）できるように取り付けることができる。
【００２３】
治療用変換器のアスペクト比は1.2以上にすることができる。治療用変換器のアスペクト比は2.5以下にするのが有利である。
本発明の一実施例では、映像用変換器が直線走査を行うアレイである。
別の実施例では、映像用変換器の軸線が治療用変換器の長手方向と平行である。
さらに別の実施例では、映像用変換器が治療用変換器と一体化される。
さらに別の実施例では、プローブが支持体上に回転自在に取り付けられる。この支持体は回転軸線に対して直角な面内でプローブを前後方向に移動させる。
【００２４】
さらに、支持体をプローブを回転軸線の方向に沿って前後方向に移動させることもできる。
一実施例では支持体がプローブの向きを決める玉継手を有する。
さらに別の実施例では、支持体がアーチを有し、プローブはこのアーチに沿って移動する。
別の実施例では、アーチの半径がアーチと治療用変換器の焦点との間の距離にほぼ等しい。
本発明の上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した以下の実施例の説明からより良く理解できよう。
【実施例】
【００２５】
〔図1〕〜〔図7〕は治療用変換器および映像用変換器がプローブ本体内で可動な実施例を示し、〔図8〕および〔図9〕は治療用変換器および映像用変換器がプローブ本体内に固定されている実施例を示している。
【００２６】
〔図1〕は治療用変換器の長手方向に沿ったプローブの縦断面図である。プローブの長手方向断面はプローブ本体の回転軸線を含む面内にある。〔図1〕から分るようにプローブ本体は長細い形をしており、プローブ本体の長手方向軸線と回転軸線とは一致している。この治療用変換器が長細い形をしているので、変換器の長手方向は治療用変換器が最大寸法を有する方向で定義される。一方、治療用変換器の横断方向は治療用変換器の寸法が最小になる方向で、音響軸線に対して直角な方向である。
【００２７】
〔図1〕にはプローブ本体２と治療中の患者の部位４とが示してある。プローブ本体２は連結部６を介してプローブ支持装置（図示せず）に回転自在に取り付けられている。軸線８はプローブ支持装置に対するプローブ本体の回転軸線である。治療用変換器10は患者の治療部位に対向したプローブ本体８の正面部分に設けられている。
【００２８】
〔図３〕に示すように、治療用変換器10は図示した例ではカット面を有する変換器である。この実施例の治療用変換器はその形状から自然集束するが、互いに独立して励起される複数の変換器で構成することもでき、また、電子的に集束させることもできる。プローブ本体の端部には超音波を透過する可撓性の小さいバルーン12が設けられている。このバルーン12は、超音波を透過させるカップリング流体を流体導管14、16を介して流すことによって、膨らますことができる。これらの流体導管14、16は容易に洗浄、交換できる状態でプローブ本体に取付けられている。流体導管14、16の端部はカップリング流体を供給、排出または循環させるコネクターで終わっている。これらの流体導管14、16はバルーン12の近くで開口しているのが有利である。下記文献に記載のカップリング流体を用いることができる。
【特許文献９】
フランス特許第99 03738号公報
【００２９】
このカップリング流体を冷却して、治療用変換器が過熱するのを防ぎ、皮膚の表面が火傷しないようにする。流体導管14、16をバルーン12の近くで開口させることによって皮膚の近くのバルーンをより優先的にる却させることができる。〔図1〕〜〔図3〕の実施例では、プローブ本体２内の流体のレベルは映像モードから治療モードへ移行する時に流体の高さ（従ってバルーン内の圧力）が一定になるようなレベルにする。この制約は〔図8〕、〔図9〕の実施例にはない。
【００３０】
〔図１〕にはさらにマスク（cache、このマスクの機能は〔図2〕を参照して説明する）と、映像用変換器18と、テーブル20とが示されている。映像用変換器18はテーブル20上をプローブの長手方向軸線に沿って前後に並進移動する。映像用変換器18は例えば高精度の映像が得られる超音波リニアロッド（barrette lineaire）である。プローブ本体２の正面部分の反対後方部分22には変換器を移動させるアクチュエータが収容されている。
【００３１】
〔図1〕には超音波ビームも示してある。この超音波ビームは治療用変換器の長手方向面で円錐形24をしており、この円錐24の頂点は超音波が集中する焦点である。治療ではこの頂点が標的に来る。
【００３２】
図示したように、プローブ本体２の回転軸線8はほぼ焦点を通り、治療用変換器10は回転軸線8に対してほぼ直角な面内にある。従って、治療用変換器10の音響軸線はプローブの回転軸線とほぼ一致する。実際には機械的な遊びは別にして音響軸線をプローブの回転軸線と厳密に一致させるのが有利である。しかし、回転軸線を中心としたプローブ本体の回転時の焦点移動が一定限度で、一般には焦点区域の横断方向寸法より短い限り、音響軸線と回転軸線とがズレていてもよい。音響軸線とプローブ軸線との間の距離は焦点と治療用変換器との間の全区域で1mm以下であるのが有利であり、音響軸線の方向と回転軸線の方向とが成す角度は15°以下にすることができる。
【００３３】
〔図２〕は治療用変換器を横方向から見た時のプローブの縦断面図である。この図には〔図1〕で既に述べた要素が示されている。〔図２〕から分るように、治療用変換器10はシャフト24を中心として回動できるように取り付けられている。治療用変換器10が回動し、後退すると、〔図５〕、〔図６〕、〔図７〕に示すように、映像用変換器18を通過させる空間ができ、プローブは映像位置にくる。〔図２〕にはマスクの機能も示してある。すなわち、テーブル20とシャフト24が存在するためプローブ本体２は回転軸線および治療用変換器の長手方向を含む面に対して対称ではなく、一方、バルーン12はプローブ本体２の端部を取り囲んでいる。マスク26の役目はシャフト24近傍でのバルーンの変形を制限することにある。バルーン12はプローブ本体２の端部とマスク26とによって区画された剛性輪郭形状部に当接する。この輪郭形状部は回転軸線またはプローブの音響軸線８に対して対称またはほぼ対称である。従って、膨張したバルーン12は音響軸線に対して対称形になる。特に、図示したように、バルーン12の最先端はほぼ音響軸線上にある。これのことは患者に対してプローブ本体２を位置決めするのに好都合である。従って、プローブ本体２を軸線８を中心にして回転した時にバルーン12と患者との間の接触点または接触区域をほぼ回転軸線上にこさせることができる。
【００３４】
〔図２〕にも〔図１〕と同様に超音波ビームが示してある。この超音波ビームは治療用変換器の側面でも〔図１〕と同様に円錐形である。しかし、〔図２〕の円錐の中心角度は〔図１〕の円錐の中心角度よりも小さい。この角度の差は治療用変換器のアスペクト比（長手方向寸法と横断方向寸法との比）を表している。実施例の変換器の長手方向寸法は約54mm、横断方向寸法は35mmで、これらの２つの寸法の比（すなわち治療用変換器のアスペクト比）は1.6である。実際のアスペクト比の値は2.5〜1.2であるのが好ましい。その下限値は治療に好ましい方向が得られるように決定され、上限は変換器の制限サイズおよび超音波の組織通過能の関数である。変換器の焦点距離は用途および治療すべき器官の深度に依存する。甲状腺治療の場合の焦点距離は30〜45mmにするのが好ましい。
【００３５】
〔図２〕からはさらに分るように、プローブ本体２の回転軸線は治療用変換器の焦点をほぼ通っている。音響軸線に対して既に説明したように、回転軸線は画像面内に正しく含まれるのが有利である。音響軸線で述べたものと同様な限度で回転軸線がズレていてもよい。
【００３６】
〔図３〕は〔図１〕および〔図２〕のプローブ本体２の先端部の図である。この図には治療用変換器と、マスクと、シャフト24の軸線とが見える。〔図３〕から分るように、バルーン12が当接している輪郭形状部は回転軸線に対してほぼ対称である。この図はさらに治療用変換器がカット面を有する変換器であることを示している。
【００３７】
〔図４〕は〔図１〕および〔図２〕のプローブを甲状腺の治療に用いた時の図である。この図は水平断面図である。この図には患者頸部の皮膚28、甲状腺30、２本の頸動脈32、34および気管36が示されている。甲状腺30は気管36の両側に延びた２つの腺葉をしており、実際には頸動脈と接触している。この図にはさらに、頚動脈の右葉を治療するための超音波円錐の位置が示され、プローブの２つの位置に対する超音波円錐38または40が表されている。プローブのこれら２つの位置に対する焦点区域42または44も表されている。この図から分るように、腺はあまり深くないので超音波が容易に届く。しかし、横断方向（患者に対して）の面では気管と頚部外部との間の音波窓がかなり狭い。変換器が細長い形状であることと、患者の頚部と平行な長手方向に沿って変換器を用いることによって、横断方向で長手方向よりも閉じた円錐を得ることができる。これによって治療すべき腺の近くの気管を保護しながら効果的な治療（治療用変換器によって与えられる表面）をすることができる。
【００３８】
この図には声帯を制御する甲状腺の２つの腺葉の後を通る反回神経は示していない。これらの神経はターゲット区域の後にあり、治療中保護される。気管の後ろにある食道も示されていない。
【００３９】
治療の安全性を高めるために上記プローブを治療時に患者の気管中に挿入される気管プローブと一緒に用いることもできる。この気管プローブは例えばゾーメド（Xomed）社から市販の神経統合モニターNIM Response（登録商標）にすることができる。このプローブは反回神経の近くに置かれる電極を有し、治療中に照射された超音波に起因する神経の変化はこの電極によって検出できる。
【００４０】
甲状腺と対向するバルーンを備えた気管プローブを使用することもできる。バルーン内部に冷水を循環させて気管を冷却し、熱による損傷を防ぐことができる。また、電極と冷水循環とを組合せたプローブを用いることもできる。
【００４１】
〔図５〕、〔図６〕、〔図７〕はプローブが映像位置にある時の〔図１〕、〔図２〕、〔図３〕に対応する図である。この映像位置では治療用変換器はシャフト24を中心にして回動してプローブ本体２に対して平行になり、一方、映像用変換器18はテーブル20によって前方へ送られて治療用変換器があった場所を占める。この映像位置では映像面または映像用変換器の走査面がプローブ本体の回転軸線８と一致する。映像用変換器の照射面もプローブ本体の回転軸線８に対して直角であるのが好ましい。この面は〔図５〕の面に対して平行であり、〔図７〕の46で表される。映像用変換器をテーブル20によって組織に近づけたり、離したりすることによって像の品質を最適化することができる。場合によっては焦点区域に寄生エコーを重ね、プローブを前後運動させて寄生エコーを移動させることもできる。さらに、焦点距離が固定されたある種の超音波検査装置では映像用変換器を移動させることによって高精細な画像が得られる範囲内にターゲットを置くことができる。
【００４２】
プローブの映像位置では映像面が音響軸線を含み、従って、プローブ本体の回転軸線も含む。従って、プローブ本体の回転時にターゲットに覆われた治療すべき器官の区域の像を連続的に得ることができる。さらに、焦点の位置、さらには、治療用変換器によって付けられた病巣の位置または範囲を超音波検査像に記録することができる。
【００４３】
治療用変換器を〔図１〕〜〔図３〕の治療位置へ戻す場合には映像用変換器をプローブ本体の後方へ退け、治療用変換器を下げて、音響軸線が再びプローブ本体の回転軸線と同一線上にくるようにする。治療時には映像用変換器を後退させて治療用変換器の照射表面を最大にする。
【００４４】
〔図８〕および〔図９〕はプローブの別の実施例の治療用変換器の長手方向に沿った部分縦断面図および部分正面図である。〔図８〕および〔図９〕の実施例が前記の実施例と異なる点は映像用変換器が治療用変換器と一体化されている点にある。この実施例では治療用変換器に形成された開口部中に映像用変換器が入っている。こうすることによって映像用変換器または治療用変換器を移動させる必要がなくなり、従って、治療用変換器および映像用変換器をプローブ本体の内部の固定位置に置くことができる。プローブ本体は回転軸線に対して対称な形にすることができるのでマスクは必要がない。
【００４５】
〔図８〕にはプローブ本体の壁48と、プローブ本体の先端に設けたバルーン50と、映像部分54および治療部分56を有する変換器52とが示されている。さらに、上記で述べた超音波によって形成される円錐58と、回転軸線60と、患者の皮膚62とが図示してある。治療用変換器は上記のものと同様に細長い形をしており、その音響軸線はプローブ本体の回転軸線とほぼ同一線上にある。
【００４６】
〔図10〕および〔図11〕は甲状腺治療に用いた時のプローブ本体の患者に対する位置を示している。これらの図には患者64と、甲状腺の左葉または右葉の近くの所定位置に配置したプローブ66または68とが概念的に示してある。患者の長手方向とは患者の頭から足へ向かう方向であり、横断方向とは甲状腺の一方の腺葉から他方の腺葉へ向かう方向である。
【００４７】
〔図10〕は映像位置にあるプローブ本体を示している。この映像位置では患者は横臥し、プローブは対象となる甲状腺腺葉に対向した状態で患者の頚部の皮膚と接触する。この場合、プローブの回転軸線は患者の横断方向に対して直角な垂直面内にある。また、〔図10〕の矢印70で示すようにプローブ本体を回転軸線を中心として回転させて映像用変換器の映像面を変えることもできる。
【００４８】
〔図11〕は治療位置にあるプローブ本体を示している。この位置では治療用変換器の長手方向軸線が患者の長手方向軸線と平行になる。治療用変換器は細長い形をしているのでより正確な治療が可能になり、甲状腺腺葉近くの器官を傷つける心配がない。
【００４９】
〔図12〕はプローブ支持体に支持されたプローブの実施例の図である。この図にはブラケット72と、このブラケットに玉継手76を介して取付けられた並進運動テーブル74とが示されている。第1テーブルにはたのテーブルの移動方向に対して直角に移動する第２並進運動テーブル78が取付けられている。プローブ本体２は第2テーブル78に回転自在に取り付けられ、その回転軸線は２つのテーブルの移動方向に対して直角である。従って、回転軸線、第２テーブルの移動方向および第１テーブルの移動方向のx、ｙ、z方向が正規直交座標を形成する。
【００５０】
〔図13〕はプローブ支持体の別の実施例を示す〔図12〕と同様な図である。〔図13〕のプローブ支持体が〔図12〕のプローブ支持体と異なる点は第1テーブル74がアーチ80状にブラケットに取り付けられ、第1テーブルがこのアーチに沿って移動できる点にある。アーチ80自体は垂直軸線に従ってブラケットに回転自在に取付けられている。従って、プローブは任意の方向に傾けることができる。アーチの半径は第１テーブル74が焦点の周りでアーチに沿って移動するような半径にする、すなわち、アーチと焦点との間の距離にほぼ等しいアーチ半径にするのが有利である。
【００５１】
いずれの場合も、２つのテーブルによってプローブは音響軸線に対して直角に移動できる。実際には、各々の音波パルスによって小さな容積の組織を壊死させる。各照射度にテーブルを用いてヘッドを移動させてターゲットを完全に治療する。
【００５２】
さらに、プローブの先端部を皮膚に対してほぼ直角な方向から当てるのが有利である。そうすることによってヘッドを移動した時でも一定の深度を維持することができる。ヘッドの向きは〔図12〕の玉継手または〔図13〕のアーチによって変えることができる。両者とも一定の深度を確実に維持する。
【００５３】
上記プローブは下記の利点を有する。先ず第1に、正確にマーキング（位置決め、reperage）ができる。すなわち、治療用変換器と映像用変換器とを組合せることで高精細な画像を入手でき、ターゲット全体を映像化することができる。治療用変換器と映像用変換器との相対位置が正確に決定されるので、いずれの実施例でも、映像用変換器によって得られた像は治療用変換器の焦点区域と正確な空間関係にあり、この空間関係は分っており、映像用変換器によって映像化された区域に超音波効果を確実に生じさせることができる。治療用変換器の音響軸線に一致した軸線（映像面内に含まれる軸線でもある）を中心にプローブ本体が回転するのでプローブの移動時にも高い精度が保証される。
【００５４】
本発明プローブは特に甲状腺治療で安全な治療ができる。反回神経は甲状腺の２つの腺葉によって保護され、バルーンを正しく膨張させることで焦点深度に位置決めでき高精度の深部治療を確実に行うことができる。気管はプローブ本体を正しく位置決めすることによって保護される。食道は気管の後にあり、気管によって保護される。食道は頚動脈内の多量の血流によって超音波の熱作用から守られる。既に述べたように、本発明治療用変換器は細長い形をしており、超音波ビームは平らな円錐の形をしているので組織が保護できる。
【００５５】
さらに、本発明プローブは効果的な治療を保証する。治療効果を得る、例えば焦点区域で組織を凝塊させるためには超音波を十分に集中させなければならない。そのためには一般に変換器の直径を焦点距離とほぼ等しくする。また、出力は照射表面の関数である。本発明の変換器は細長い形をしているので、照射表面を小さくせずに変換器の直径に対する要求を満たすことができる。
本発明プローブは使用が簡単であり、全ての患者に容易に合せることができる。プローブの接触領域（音響軸線に沿った患者への投影面）または患者とプローブとの接触区域は最小なり、これは治療用変換器の寸法にほぼ対応する。
【００５６】
以下に、〔図14〕を参照してプローブの一連の機能を説明する。
モニターを用いてオペレータに指示を出し、映像用変換器によって得られた画像をモニター上に映像化し、入力手段を用いてターゲット範囲を入力する。この入力手段は一般的なに任意のポインティングンデバイスにすることができる。その後お治療は全てコンピュータ制御で行われる。超音波治療機器を制御するためのコンピュータまたはその類似装置の使用法自体は公知であり、詳細は説明しない。
【００５７】
先ず最初に、段階82ではオペレータは患者の治療する側（左側または右側）を指示する。プローブの長手方向の向きは〔図11〕に示すように治療すべき側で決まる。次に、プローブをマーキングまたは映像モードに切り替える。この切り替えは〔図1〕の位置から〔図5〕の位置へ移行することによって行うことができる。変形例の〔図8〕のプローブの場合には映像用変換器と治療用変換器とのパルス発生器を切り替えるだけでよい。
【００５８】
段階84では、プローブを患者に当て、患者の長手方向軸線方向へ向ける。この段階で変換器、その音波ビームおよび将来の病巣をモニター上に表示することができる。オペレータはターゲットの頭−尾延長部（extension dephalo-caudale）に対応する「頭」の最端位置と「尾」の最端位置とを画像にマークする。このマーキングによって患者に対して横断方向の一連の「断面、断層」すなわち治療面が規定される。オペレータは皮膚の位置をマークし、照射中に照射すべき出力を計算する。この段階で患者の長手方向に沿ったプローブの一連の位置を決定することができる。各「断面」間の距離は組織を治療する焦点を取り囲む区域の寸法の関数で、10〜30mmの距離が適している。
【００５９】
次の段階86で第1断面（「頭」とマークした位置）へプローブを移動させ、プローブを患者の横断軸線方向に向ける。そのために、変換器と、治療時のその音波ビーム（プローブが長手方向を向いたときの状態）と、将来の病巣とがモニターに表示される。オペレータは治療すべき病巣を第１断面にマークすることができる。
次に、オペレータはプローブを尾側の第２断面へ移動させる。続いて、第1断面の場合と同じ操作を行ってこの第２断面に皮膚および治療すべき病巣をマークする。その後、それに続く各断面にプローブを移動させて各断面でマーキングする。
【００６０】
段階82〜86が終わるとターゲットの輪郭形状が決まり、オペレータが選択した超音波治療範囲を各断面で知ることができる。上記とは異なる操作、例えば走査方向を逆にしたり、「垂直断面」を用いる操作も可能であるが、ターゲットの輪郭形状を水平断面にマーキングすることによって気管または神経等の組織を頚部を通る横断方向断面で容易に見ることができ、これらの保護すべき組織を避けるのが容易になる。既に詳しく説明したように、段階84および86でプローブの向きを変えて映像面の方向を変えることができる。
【００６１】
段階88でプローブを照射モードに切り替える。この切り替えは〔図５〕の位置から〔図１〕の位置への移行で行うことができる。変形例の〔図８〕のプローブの場合には両変換器のパルス発生器を切り替えるだけでよい。治療用変換器の長手方向軸線が患者の長手方向軸線と一致するようにプローブを位置決めする。次に、段階84および86で規定した位置パラメータに従ってターゲットを走査して治療を行う。治療パラメータは後で説明する。患者が動く可能性が常にあるので、第1照射は保護すべき組織の近くで行うのが好ましい。甲状腺治療の場合には内側面を先に治療するのが好ましい（治療開始時の患者の位置が正しく、患者の位置がずれるとしても第1照射の後であると仮定した場合）。垂直方向では尾側を先に治療するのが好ましい。
【００６２】
治療パラメータの例として甲状腺治療の場合について例示する。〔図15〕に示した治療用変換器は記号を用いて記載してある。この図には治療用変換器90、皮膚92およびターゲット94が概念的に示してある。図には焦点距離（すなわち音響軸線96上で測定した治療用変換器と焦点との間の距離）も示してある。さらに、音響軸線に沿って測定した治療用変換器と皮膚との間の距離も示してある。この図の実線は1つの位置における治療用変換器を示し、破線は別の位置げの治療用変換器を表している。
【００６３】
記号は下記の意味を有する：
f ： 変換器の励起周波数
P_{ref E} ： 変換器の基準出力（Ｗ）（焦点区域にある組織を凝塊壊死させるために焦点で要求される強度を発生させるために変換器に供給される出力）
η ： 変換器の電気音響収率： 変換器に供給した音響出力と消費出力との比
P_{ref A} ： 変換器の基準出力（Ｗ）（焦点区域にある組織を凝塊壊死させるために変換器に供給しなければならない出力で、P_{ref A}＝P_{ref E}*ηで定義される）
D_foc ： 変換器の焦点距離（痩せた患者の場合には焦点距離を短くするのが好ましい）
Φ_tot ： 変換器の直径（長手方向に沿った変換器の寸法）
Φ_trunc ： 変換器の切頭直径（横断方向に沿った変換器の寸法）。
【００６４】
最後の２つのパラメータは「開度」（大径と焦点距離との比：N＝Φ_tot/ D_foc）と切頭パラメータR＝Φ_trunc/Φ_tot（上記アスペクト比の逆数）との関数として表すことができる。
さらに、下記記号を定義する：
D_L ： 長手方向の点間隔
D_T ： 横断方向の点間隔
T_on ： 各パルスの持続時間
T_off ： パルス間隔
【００６５】
出力は組織による吸収を下記の式に従って補償することによって計算することができる：
式： P＝P_ref* exp(２*α*１*D_ep/10)
（ここで、
αはNp/cm/MHzで表される組織の吸収係数（HIFU治療の場合には、種々の文献に示されている超音波で使用可能な値（一般に0.04〜0.05）よりも高い値(0.06〜0.08)を用いる）
D_epはmmで表される組織の横断厚さで、このD_epは皮膚までの距離と焦点距離の関数である：
D_ep＝D_foc−S
（ここで、Sは変換器から皮膚までの距離）
【００６６】
実験から、ヒトの甲状腺結節の治療には下記パラメータが適していることが分っている。なお、minnおよびmaxxは最小許容値および最大許容値を表し、望ましい範囲の限界値がminとmaxである。Typは例として挙げた標準値である。
【００６７】
【表１】

【００６８】
上記値を用いて合計時間約15分で1単位の治療を行うことができる。治療後数週間経つと結節が消失し、治療した組織が繊維化されることがわかる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、当業者は本発明を種々変形できるということは理解できよう。細長い形をした他の治療用変換器を使用することもできる。映像用変換器および治療用変換器の運動機構を〔図１〕〜〔図７〕に示したものとは異なる機構にすることもできる。すなわち、オペレータがプローブを組織から離反、接近させたい場合には、音響軸線に平行な第３の並進運動をプローブにさせることもできる。〔図12〕の玉継手の代わりに互いに直角な２つの軸を用いることもできる。
【００６９】
本発明プローブは甲状腺の治療に好ましいが、本発明がこの用途に限定されないことは明らかである。本発明プローブは体外経路で超音波を当てることができるその他の器官、例えば頚部腫瘍、胸部腫瘍、骨腫瘍、その他任意の器官または組織の異常の治療に使用できる。〔表１〕に示した照射パラメータは治療すべき器官、所望の治療効果、変換器の特性等に応じて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】プローブの縦断面図（治療用変換器では長手方向）。
【図２】図1のプローブの横方向縦断面図（治療用変換器では横断方向）。
【図３】図１および図２のプローブの正面図。
【図４】図１および図２のプローブを甲状腺治療で用いる時の図。
【図５】プローブが映像位置にある時の〔図1〕に対応する図。
【図６】プローブが映像位置にある時の〔図2〕に対応する図。
【図７】プローブが映像位置にある時の〔図3〕に対応する図。
【図８】プローブの別の実施例の部分縦断面図（治療用変換器では長手方向）。
【図９】図８のプローブ正面部分図。
【図１０】甲状腺治療でのプローブ本体の患者に対する位置を示す図。
【図１１】甲状腺治療でのプローブ本体の患者に対する位置を示す図。
【図１２】プローブ支持体を示すプローブの一実施例の図。
【図１３】プローブ支持体の別の実施例を示す〔図12〕と同様な図。
【図１４】プローブを用いた治療法を示すフローチャート。
【図１５】照射パラメータを説明するための治療用変換器の図。

Claims (15)

1. （a）軸線(8)を中心にして回転自在に取付けられたプローブ本体(2)と、（b）集束超音波を照射するためのプローブ本体(2)の回転軸線とほぼ一致した音響軸線を有する細長い形をした治療用変換器(10)と、（c）治療用変換器の音響軸線を含む映像面を有する映像用変換器(18)とから成ることを特徴とする集束超音波治療用プローブ。
2. 治療用変換器(10)がプローブ本体(2)内部に可動な状態で取付けられている請求項１に記載のプローブ。
3. 治療用変換器(10)がプローブ本体内部に、好ましくは回転軸線(8)に対して直角な軸線を中心として、回転できるように取付けられている請求項２に記載のプローブ。
4. 映像用変換器(18)がプローブ本体(2)内部に可動な状態で取付けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載のプローブ。
5. 映像用変換器(18)がプローブ本体内に、好ましくは回転軸線(8)に対して平行な方向に沿って並進運動自在に取り付けられている請求項４に記載のプローブ。
6. 治療用変換器(10)のアスペクト比が1.2以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載のプローブ。
7. 治療用変換器(10)のアスペクト比が2.5以下である請求項１〜６のいずれか一項に記載のプローブ。
8. 映像用変換器が直線走査を行うアレイである請求項１〜７のいずれか一項に記載のプローブ。
9. 映像用変換器が治療用変換器の長手方向と平行である請求項８に記載のプローブ。
10. 映像用変換器と治療用変換器とが一体化されている請求項１および６〜９のいずれか一項に記載のプローブ。
11. プローブが回転自在に取付けられた支持体を有し、この支持体(74、78)が回転軸線(8)に対して直角な面内でプローブを並進移動させる請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプローブ。
12. 支持体がプローブを回転軸線の方向に沿ってさらに並進移動させる請求項１１に記載のプローブ。
13. 支持体がプローブの向きを変えるための玉継手(76)を有する請求項１１または１２に記載のプローブ。
14. 支持体がアーチ(80)を有し、プローブがこのアーチ(80)に沿って移動する請求項１１または１２に記載のプローブ。
15. アーチの半径がアーチと治療用変換器の焦点との間の距離にほぼ等しい請求項１４に記載のプローブ。

Images