JP3225526B2 - 超音波治療装置 - Google Patents

超音波治療装置

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晋一郎 梅村
健一 川畑
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、悪性腫瘍の治療・結石
の治療等に好適な超音波治療装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波照射による悪性腫瘍治療装置・衝
撃波照射による結石破砕治療装置に、超音波による照準
・監視機能を付加した従来例としては、米国特許 48217
30号のように超音波または衝撃波の送波口径に対し比較
的小さな1個の超音波プローブを組み込んだ装置が従来
知られている。このような装置では、治療効果を生ぜせ
しめるためにも、照準・監視のためにも、共に音波を用
いるので、自己整合性を有し、生体中の屈折などの影響
による照準誤差を小さく抑えることができるという原理
的利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記技術によって照準
誤差の小さな集束音波治療が可能となったが、治療監視
の観点に立った場合には、上記技術のみでは不充分と言
わざるを得ない。すなわち、結石破砕治療の場合では、
衝撃波を受けた結石が放射圧によって動くことを超音波
画像上監視することによって、衝撃波が結石に命中して
るか否かを判定できるに過ぎない。悪性腫瘍治療の場合
に至っては、腫瘍と周辺組織との音響インピーダンスの
差が僅かであるので、放射圧による治療部位の動きも超
音波画像上監視することは難しい。さらに、周辺組織に
対する副作用を防止するという観点からは、治療標的部
位以外で発生するキャビテイションを監視し抑止するこ
とが肝要であるが、上記技術のみではきわめて困難であ
る。
【0004】本発明の課題は、このような問題点を解決
し、治療用集束音波が治療標的部位に命中していること
を的確に監視することのできる装置を実現することであ
り、これによって、治療標的部位以外に副作用を生ずる
ことのない集束音波治療を可能とすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、集束音波発生送波器に、照準・監視の
ために、走査可能な指向性をそれぞれ有する複数群の超
音波送受波器を付加し、その送受波器が、それ自身によ
り送信されるパルス状超音波のエコーだけでなく、上記
送波器により送信される超音波の偶数倍高調波信号とを
共に受信可能であるよう構成する。さらに、上記複数群
送受波器それぞれを走査しながら送受信することにより
得られる超音波信号により構成した複数の2次元パルス
エコー像と、上記送波器により送信される超音波の偶数
倍高調波信号が上記複数群送受波器それぞれにより受信
される方位ならびに強度を示す複数の像とを重畳させて
表示するよう装置を構成する。
【0006】
【作用】集束音波の作用によって、結石の破砕が起こっ
ている領域や、キャビテイションの圧壊に伴う腫瘍組織
の破壊が起こっている領域からは、多くの場合、その集
束音波の偶数倍高調波の音波が発生している。集束音波
発生送波器に、その偶数倍高調波を受信可能でき、走査
可能な指向性を有する超音波送受波器を取り付けて、集
束音波照射前後だけでなく照射中も超音波送受波による
撮像を行なうと、得られる超音波像に重畳して、偶数倍
高調波の受信にともない、その発生領域を超音波送受波
器から見た方位を示す半直線の帯状の像が得られる。
【0007】これだけでは、半直線の帯状領域のどの部
分において実際に偶数倍高調波が発生しているかを検出
することができない。しかし、一つの領域に対して複数
の異なる方位からの超音波撮像を行なうことにより、一
つの偶数倍高調波発生領域に対して、その領域において
互いに交わる複数の半直線の帯状の像が得られる。この
交点から、偶数倍高調波発生位置、すなわち、結石の破
砕やキャビテイションの圧壊の起こっている位置が検出
され、超音波エコー断層像に重畳して表示される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1およ
び図2は、それぞれ、本発明の一実施例のアプリケータ
の断面図および治療装置全体の回路構成図である。
【0009】アプリケータの集束強力音波送波部は、音
響整合材・接地電極・ヒートシンクを兼ねた軽金属基板
1の片面に、圧電セラミクスよりなる共振周波数 750 k
Hzの圧電素子2を接着した構成となっている。また、治
療対象患者の体との音響的カップリングとして、脱気し
た水を収めた水袋3が取付けられている。軽金属基板1
には、治療対象患部への強力音波の集束と患部領域内の
集束点(焦点)の走査とを、必要最小限の振動子素子数
によって可能とするために、内向きの球面曲率半径が与
えられている。
【0010】アプリケータには、また、治療対象患部へ
の集束強力音波の照準と強力音波照射中の監視を、超音
波像により行なうことを可能とするために、複数の超音
波送受波器5−1および5−2が取り付けられている。
それぞれの超音波送受波器は、電子走査パルスエコー法
による超音波撮像のための約100 個の圧電素子からなる
アレイ型超音波トランスデューサにより構成されてい
る。また、それぞれの超音波送受波器の上方には歯車6
−1および6−2を設け、それぞれ、回転モータ7−1
および7−2の先端に取付けた歯車8−1および8−2
を介して回転できる構造としている。回転時には、ロー
タリーエンコーダ9−1および9−2で、それぞれの超
音波送受波器の回転角を検出する構成とし、さらに、超
音波送受波器一式の上下移動をそれぞれ可能とするため
に、リニアモータ10−1および10−2を取り付け、これ
による直進移動量を計測するため、リニアエンコーダ11
−1および11−2を取付けている。超音波送受波器の回
転および並進移動は、それぞれ、制御回路16−1および
16−2により制御される。アプリケータ全体はアーム12
を介して外部に設置した保持機構に取付けられる。
【0011】超音波送受波器5−1および5−2、超音
波送受波アンプ24、超音波パルス送波制御回路25、受波
ビーム走査ならびにフォーカス回路26により撮像された
超音波パルスエコー像は、それぞれ、画像メモリ27−1
および27−2に一旦記録され、表示画面30に、それぞ
れ、2次元断層像31−1および31−2として重ねて表示
される。さらに、送受波器5−1および5−2を回転さ
せると、それぞれの指向性ビーム走査角により決まる円
錐状領域内の3次元像を形成することができる。2つの
円錐状領域の重なる範囲では、2重に重なった3次元像
が得られる。
【0012】このアプリケータを用いて治療を行う場
合、医師は、表示された画像を観察しながら、患部の治
療に適した位置までアプリケータを移動させて固定す
る。その後、強力音波の焦点を患部に照準し、駆動信号
演算回路21、素子駆動信号生成回路22、駆動アンプ23に
より、集束強力音波を試射する。このとき強力音波の焦
点付近では、非線形効果により高調波とくに偶数倍高調
波が発生する。この高調波信号は、超音波パルスエコー
信号と全く同じ経路を通って同じ処理を受け、パルスエ
コー像に重畳されて表示される。すなわち、送受波器5
−1および5−2に受信され、超音波送受波アンプ24、
受波ビーム走査ならびにフォーカス回路26を通り、それ
ぞれ、画像メモリ27−1および27−2に一旦記録され、
表示画面30にそれぞれ、半直線の帯状の像として32−1
および32−2として重ねて表示される。半直線の帯状の
像として表示されるのは、集束強力音波の送波がパルス
状でなく連続的に行なわれるためであり、1つの送受波
器による撮像系では、高調波発生の深さ方向の位置が検
出不能であるが、上記の構成により、2つの半直線の帯
状の像32−1および32−2の交わる位置として検出さ
れ、2次元断層像中に表示される。この装置を用いて治
療を行う医師は、上記の試射により、高調波発生位置が
患部と一致していることを確認の後、集束強力音波の本
照射を行なう。もしも、高調波発生位置が患部からはず
れている場合には、駆動信号演算回路21の機能を用い電
子的に集束強力音波の焦点位置を補正して、再度、試射
を行なう。また、高調波発生の程度が小さすぎたり大き
すぎたり不適切と判断される場合には、画面30に表示さ
れる集束強力音波送波強度を参考にしながら、これを調
節して、再度、試射を行なう。このようなプロセスによ
り、より安全性の高い治療が可能となる。
【0013】なお、本実施例では、上記2つの送受波器
を水袋の内側におく構成をとった。これは、水袋の内側
で生ずるキャビテイションも同時に検出するには有効な
構成であるが、専ら治療対象患者の体内で生ずるキャビ
テイションを検出することを目的にする場合には、送受
波器を水袋の外側におく構成をとる方が望ましい。さら
に、その場合には、キャビテイションの発生源となりや
すい水袋を一切使わない構成をとる方法もある。
【0014】また、複数の超音波送受波器5により得ら
れる画像を見易く重畳させて表示する方法としては、そ
れぞれの超音波送受波器からの画像信号を異なる色調に
対応させる方法がある。
【0015】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、集
束強力音波が患部に正しく集束されていることを画像上
で容易に確認することを可能とする治療装置を実現する
ことができ、その結果として、より安全性の高い治療を
可能とすることができる。
【0016】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のアプリケータの断面図。
【図2】本発明の一実施例の治療装置全体の回路構成
図。
【符号の説明】
1 ・・・軽金属基板、2 ・・・強力音波送波用素子群、3 ・
・・音響カップリング用水袋、4 ・・・治療対象患者の身
体、5−1〜2 ・・・照準監視用超音波送受波素子群、6
−1〜2 ・・・超音波送受波器回転用歯車、7−1〜2 ・
・・回転モータ、8−1〜2 ・・・歯車、9−1〜2 ・・・ロ
ータリーエンコーダ、10−1〜2 ・・・超音波送受波器移
動用リニアモータ、11−1〜2 ・・・リニアエンコーダ、
12 ・・・アプリケータアーム、16−1〜2 ・・・超音波送受
波器回転並進移動制御回路、20 ・・・主制御回路、21 ・・・
強力音波送波器駆動信号演算回路、22 ・・・強力音波送波
素子駆動信号生成回路、23 ・・・駆動アンプ、24 ・・・超音
波送受波アンプ、25 ・・・超音波パルス送波制御回路、26
・・・受波ビーム走査ならびにフォーカス回路、27−1〜
2 ・・・画像メモリ、28 ・・・表示回路ならびに表示器、30
・・・表示画面、31−1〜2 ・・・パルスエコー法による2
次元断層像、32−1〜2 ・・・強力音波の高調波発生方向
を表示する像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 17/22 A61B 18/00 - 18/28 A61N 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】治療用の集束超音波を送波する超音波送波
    器と、画像用の超音波を送受信し、かつ前記集束超音波
    の高調波を受信する複数の超音波送受波器と、前記集束
    超音波の高調波を受信することにより得られる、前記高
    調波の発生領域を前記超音波送受波器から見た方位を示
    す半直線状の画像を記憶する複数の画像メモリと、前記
    複数の画像メモリに記憶された画像から前記半直線状の
    画像の交点を求めて表示する表示回路とを有することを
    特徴とする超音波治療装置。
  2. 【請求項2】前記送受波器により得られるパルス・エコ
    ー像と、前記半直線状の画像の交点とを重畳して表示す
    ることを特徴とする超音波治療装置。
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