JP3490438B2 - 超音波による組織の治療装置 - Google Patents

超音波による組織の治療装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生体内の組織を超音波で治療する治療装置
並びにこの種の治療装置を用いた良性の前立腺肥大を治
療するための駆動方法に関する。
この種の治療装置は例えば良性の前立腺肥大（BPH＝
尿道（尿管）の進行性狭窄を伴う前立腺の良性腫瘍、男
性で約50歳から加齢とともに発生する）の治療に使用さ
れる。BPHの治療に対しては手術および異常尿道切除に
よる古典的治療法に対する代替として、比較的に侵襲性
の少ない方法が提案され、研究されている。個別に述べ
ると： −直腸アプリケータ（米国特許第4601296号明細書）ま
たは尿道アプリケータ（米国特許第4967765号明細書）
を用い、マイクロ波による45℃までの加熱による前立腺
の温熱療法。
−超音波画像形成および尿道の冷却と関連した加熱療法
としての変形例（比較的に高い温度）（欧州特許第0459
535号明細書）。
−集束された超音波による経直腸照射と超音波画像形成
（米国特許第4955365号明細書）。
−超音波画像形成下での、集束された超音波による非侵
襲性照射（欧州特許第0170416号明細書）。
−尿道ゾンデを介したレーザー照射（WO90.13333）。
加熱療法では後続の壊死を伴う前立腺の比較的大きな
容積の過加熱が作用する。治療は数分から約１時間の時
間にわたって行われる。照射によって治療領域の組織は
45℃以上約60℃まで加熱され維持される。そのため目的
とする増殖組織の減少が得られる。これに対し温熱療法
の場合は45℃の温度を上回ることはなく、いずれにしろ
格段に上回ることはない。
マイクロ波アンテナからの半径方向への対称性照射は
外側に向かって作用が緩慢にしか減少しないから、作用
ゾーンを比較的急峻に限定し、大切な領域を保護するこ
とが所望される。尿道の冷却の他に、例えばビーム反射
性の流体の使用が提案されている（EP0370890）。生じ
る加熱の連続的監視は、直腸および尿道に挿入された温
度ゾンデによって行われる。マイクロ波ベースで動作す
る治療装置の場合はコストのかかるファイバーオプティ
カルサーモメータが必要である。
前立腺への作用の限定は、経直腸アプリケータによる
温熱療法の場合は不十分である。組織の熱損傷は前立腺
外でも発生し得る。
集束された超音波の作用は、マイクロ波の作用と同じ
ようにもっぱら熱的なものであり、直径約2mm、長さ20m
mの広がりを有する壊死を引き起こす。容積処理のため
には複数の壊死を順次連続して形成しなければならな
い。通常の技術を用いた超音波画像による目標検出では
２次元断層画像しか得られない。３次元表示は比較的に
高価な機器と時間を必要とし、臨床的には使用できな
い。超音波の治療作用領域の短時間検出は、損傷が開始
した後でなければ不可能である。
本発明の課題は、組織とくにBHP疾患の際の前立腺組
織の治療装置を次のように構成することである。すなわ
ち、患者の身体と超音波の治療作用領域とが簡単にかつ
できるだけ正確に相対的相互に、治療すべき組織の少な
くとも一部が超音波の治療作用領域に存在するように配
向されるよう構成することである。さらに超音波の強度
の連続的監視が行われるようにすることである。さらに
治療はできるだけ侵襲性の少ないものであるようにす
る。さらに本発明の課題は、良性の前立腺肥大の治療に
とくに適する治療装置のための治療法を提供することで
ある。本発明の実施例は別の課題は、冒頭に述べた形式
の治療装置において超音波の治療作用領域を空間的に狭
い範囲に制限することである。
これら課題の解決手段は請求の範囲各項に記載されて
いる。請求の範囲第28項の構成は前記別の課題を解決す
る。
治療組織とくに前立腺ないし前立腺葉内では、超音波
作用によって小さな容積が治療される。すなわち損傷さ
れる。その際、 −傷つきやすい構造、前立腺の場合の尿道は冷却によっ
て保護され、および／または −治療前および場合により治療中に、組織、前立腺の場
合は有利には尿道へ挿入された少なくとも１つの微小音
響圧力センサ（ハイドロフォン）によって超音波の測定
および／または監視が行われ、当該位置における所望の
値と比較した後場合により、治療超音波源の位置および
／または配向および／または制御が変更される。
治療は数分から約１時間にわたって行われる。超音波
照射によって目標容積内の組織は45℃以上約60℃までに
加熱され保持される。これにより増殖組織の低減を目的
とする損傷が生じる。本来の治療開始前に、各変換器自
体の照射および場合によりすべての変換器を音響センサ
を用いて測定し、変換器の配置構成を場合により補正す
る。その際後でさらに説明するように、治療時に照射さ
れる超音波ではなく強度の緩和されたパイロット信号を
照射することができる。変換器は腹側（腹壁から）およ
び／または直腸内および／または会陰（陰嚢と肛門との
間の領域）に適用することができる。目標領域の位置な
いし変換器の配置構成は付加的に超音波画像によって検
査することができる。その際に相応の診断−アプリケー
タを同様に前記の領域に適用することができる。治療中
は種々異なるポイント（尿道、直腸）で音響値および温
度を監視することができる。このことは超音波治療時
（すべての変換器が動作する）に行うことができるが、
１つの変換器の短時間動作によっても（治療を短時間中
断する）行うことができる。
微小音響センサおよび温度センサは１つのカテーテル
にまとめることができる。尿道へ挿入する際には、公知
のマイクロ波ベースで動作する機器と同じようにこれに
冷却部を接続することができる。冷却液はカテーテルへ
の良好な音響結合を保証する。微小音響センサまたはセ
ンサアレイは圧電箔ポリマー（例えばポリ弗化ビニリデ
ン、略称PVDF）をまたは圧電セラミック（例えばジルコ
ン酸鉛チタネート、略称PZT）を基礎にして構成するこ
とができる。マイクロ波ビームの誤差のため、温度測定
は熱素子、例えばNTC等を用いて行うと安価である。
作用超音波治療容積の制限は、適切に集束された超音
波変換器を用いてまたは複数の変換器の超音波フィール
ドの重畳によって行うことができる。集束された変換器
のフォーカスゾーン（最大出力を基準にして−3dB）は
高調波に対して、半径方向直径d-3dB＝1.22c/f×（F/
D）および軸方向長さz-3dB＝７×（F/D）２を有する。
ただし、ｃは音速（組織内では約1500m/s）、ｆは周波
数、Ｄは超音波源の直径、Ｆは焦点距離である。Ｄ＝12
cm、Ｆ＝8cmおよびｆ＝500kHzの変換器に対しては、d
-3dB＝2.5mm、z-3dB＝9mmである。変換器が0.1W/cm2の
出力で照射する場合、前層組織（脂肪、筋肉）での吸収
と焦点内に非集束ビームがあるので推定効率25％とすれ
ば、出力約60W/cm2が得られる。このことから、非線形
作用を無視すればフォーカスゾーンの約25％が熱発生下
で吸収される。治療作用は分領域で得られる。作用フォ
ーカスゾーンはこの場合細長形状の個々の変換器であ
る。
種々異なる方向から複数の超音波フィールドを重畳す
ることによって、コンパクトな焦点幾何構成が得られ
る。３つの変換器によってほぼ直交方向から照射すれ
ば、フォーカスゾーンを球形状に近似させることができ
る。前立腺を照射することができるのは、会陰方向、下
腹部方向（背臥位で側方および上方から膀胱を通し、恥
骨を迂回して）および直腸方向である。これらの方向は
ほぼ直交している。ここでこの構成の重要な利点は、個
々の変換器の開口直径が比較的小さくてすみ、音波路の
障害構造物（骨、ガス容積）への超音波照射を回避する
ことのできることである。１つだけの変換器を使用すれ
ば、所要の開口直径も大きくなり、また超音波を強力に
集束しなければならず、前記障害構造物への超音波照射
を回避することができない。個々の変換器として集束さ
れない扁平な振動子を使用すれば、その自然焦点は、距
離Ｆ＝0.75D2×f/4cで幅d-3dB＝D/3を有する。
ｆ＝875kHz、Ｄ＝2.5cmの変換器に対して、d-3dB＝8m
mおよびＦ＝7cmが得られる。
出力約3W/cm2を照射すれば、組織は顕著に加熱される
が、損傷はほとんど検知できない。この３つの変換器の
フィールドを重畳すれば、直径約8mmの球状のフォーカ
スゾーンが形成される。熱の形態でこの容積に吸収され
る出力は約7Wである。数分後に治療作用が期待できる。
適用個所および目標への音波路に依存して、変換器は
種々異なる開口直径、焦点および周波数を有することが
でき、また別に制御することができる。したがって、弱
く集束された変換器（腹側または会陰適用）と強く集束
された変換器（直腸適用）との組合せにより、容積領域
を45℃よりもやや低く加熱（予熱）し、選択された目標
点を重畳された焦点フィールドによって壊死させること
ができる。利点は、前立腺の近傍に存在する直腸アプリ
ケータの出力が、もっぱら直腸からだけ照射する場合よ
りも小さくてすむことである。例えば875kHzの変換器を
2MHz変換器と組み合わせることができる。直径および焦
点距離がそれぞれ40mmであれば、直径約1mmと5mmの長さ
の−3dBゾーンが得られる。
個々の変換器の前立腺に対する相対的配向は、最初は
粗く変換器が身体表面の目標方向へ適用されるように行
う。変換器はそれぞれ２つの平面を中心に旋回でき、流
体の予備区間と結合膜を有するケーシングに収容されて
いる。直腸に適用される変換器は有利には１方向で旋回
可能であり、ゾンデの長手軸線を中心にして回転可能で
ある。
パイロット信号を送出しながら、尿道に配置されたハ
イドロフォンからの信号が受信されるまで変換器は旋回
ないし回転される。方向の微調整によって信号は最適に
される。前立腺のどの領域が照射されるべきかに依存し
て、最大圧力信号または最大出力信号、これの左または
右−3dB縁等が選択される。尿道に沿って分散配置され
た複数のハイドロフォンによって高精度と明瞭性が得ら
れる。
本発明の実施例を添付した図面に基づき良性前立腺肥
大の治療のための治療装置の例で説明する。
図１は、患者の身体の縦断面とこれに適用された本発
明の治療装置の概略図、 図２は、図１の治療装置の超音波変換器の拡大縦断面
図、 図３は、図１の治療装置の拡大図、 図４は、本発明の治療装置の別の実施例を示す概略図
である。
図１の装置は２つの治療超音波変換器１、２を有す
る。これらは図１に断面で示された患者の身体３に適用
される。超音波変換器１の適用は、患者の下腹部領域で
腹側から行う。患者は通常、詳細には図示しないが例え
ば外科治療台に寝ている。超音波変換器２は会陰、すな
わち陰嚢４と直腸５との間に適用される。図１に破線で
示した、超音波変換器１、２から発射された超音波の
“縁ビーム”により、超音波変換器１と２がそれぞれ、
尿道７の開口部領域に前置しており、尿道７を取り囲む
前立腺８へ配向されていることがわかる。前立腺８は良
性肥大部を有する。
超音波変換器１と２は、図２に超音波変換器１の例で
示すように構成されている。したがって超音波形成器と
してディスク状の圧電セラミック９が設けられている。
この変換器の前面には公知のように、扁平−コンカーブ
集音レンズ10が設けられておりこのレンズは形成された
超音波の集束に用いる。その裏面では圧電セラミック９
がそれ自体公知のように裏板11と結合している。裏板11
は円盤状の支持体12とさらに結合しており、支持体は２
つのピン（そのうちの１つが図２に破線で示されてお
り、参照符号13が付されている）によって図平面に対し
て直角の軸Ａを中心に旋回可能に中間リング14に支承さ
れている。中間リング14は２つのピン15と16によって、
軸Ａに対して直角に延在する軸Ｂを中心に旋回可能に管
状ケーシング17に支承されている。図２の超音波変換器
１では軸ＡとＢは交差している。
２つのロッド18と19はそれぞれ玉継ぎ手20と21により
支持体12ないし中間リング14に取り付けられている。こ
れら２つのロッドを用い、形成された超音波のメインビ
ーム伝播方向をケーシング17に対して相対的に軸Ａおよ
び／または軸Ｂを中心とする旋回によって変化すること
ができる。ロッド18と19は、図１に概略的に示した調整
ユニット22と23の構成部材である。ロッド18と19は幌24
と25によって流体に対して気密に底部26を通って外側に
導かれている。底部26はケーシング17を流体に対して気
密に閉鎖する。
詳細には図示しないが同様に流体密に給電ケーブル27
が底部26を通って案内されている。この給電ケーブルを
介して圧電セラミック９には超音波形成に必要なように
制御電圧が供給される。給電ケーブルは２線に構成され
ており、一方の線は圧電セラミック９の前面に、他方の
線は裏面にそれぞれ設けられた電極（詳細には図示しな
い）と接続されている。給電ケーブル27および超音波変
換器２に所属する、相応する給電ケーブル28は図１には
概略的にしか示されていない。
底部26とは反対側のケーシング17の端部はフレキシブ
ルな結合膜29によって流体密に閉鎖されている。この結
合膜は、超音波変換器１を音響結合するために患者の身
体表面へ押しつけるのに用いる。ケーシング17の内部空
間全体には形成された超音波に対する流体音響伝播媒体
が充填されている。音響伝播媒体も結合膜の材料も有利
には、患者の身体組織に実質的に相応する音響インピー
ダンスを有する。適切な材料は例えば水およびEPDMゴム
である。
調整ユニット22と23によって、軸ＡおよびＢを中心と
する旋回運動（これは電動的に実行される）の他に結合
膜29の変形の下に、超音波変換器１と２をそれぞれの中
心軸方向に摺動することができる。前記の電動調整運動
を実現するために必要な手段は当業者には容易に実施す
ることができる。個別の詳細はここには説明しない。超
音波変換器１と２は詳細には図示しないが、例えば三脚
状に構成された搬送装置に設けることができる。この搬
送装置によって、調整ユニット22と23により実行される
電動調整運動の他に、超音波変換器１と２を患者身体３
に対して相対的に手動で配向することができる。
調整ユニット22と23は制御線路30、31を介して操作ユ
ニット32と接続されている。操作ユニットには、とくに
調整ユニット22と23の前記調整運動の実施に必要な操作
素子が設けられている。その他に操作ユニット32は、超
音波変換器１と２により形成された超音波の強度を相互
に依存しないで調整するための操作素子を有する。それ
ぞれ選択された調整に相応する情報が線路33を介して制
御ユニット34に供給される。制御ユニットは発電装置を
有する。発電装置は超音波変換器１と２の超音波形成の
制御に必要な交流電圧を形成し、この交流電圧は給電ケ
ーブル27と28を介して超音波変換器１と２に供給され
る。
超音波変換器１と２は調整ユニット22と23によって、
超音波変換器１と２から発射された超音波の主伝播方向
が前立腺８の領域に重なるように配向される。超音波変
換器１と２から発射された超音波はそれぞれ弱く集束さ
れる。したがって超音波変換器１と２は小さな集束度し
か有しない。この集束度は２つの超音波変換器１と２の
場合は実質的に同じである。超音波変換器１と２から発
射された超音波（超音波はそれぞれの“縁ビーム”によ
って形成された制限領域内に存在する）のフォーカスゾ
ーンは相互に少なくとも一部で重なる。フォーカスゾー
ンはほぼ同じ寸法と同じ形態を有する。超音波変換器１
および超音波変換器２により形成される超音波の強度は
次のように調整される。すなわち、超音波変換器１と２
により形成された超音波が重なる領域内でのみ治療作用
を得るのに十分な超音波強度が達成されるように調整さ
れる。
治療が温熱療法として行われるのか、または加熱療法
として行われるのかに依存して超音波強度は、前立腺組
織の加熱が最大45℃までか、またはさらに高い温度、有
利には45℃から約60℃まで行われるように選択される。
とくに前立腺組織に発生する温度を監視することがで
きるように治療装置はカテーテル35を有する。カテーテ
ルは患者の尿道７に、その遠位端部が尿道のうちの前立
腺８により取り囲まれている領域に存在するまで挿入さ
れる。カテーテル35の遠位端部36は図３に断面図で示さ
れている。カテーテルのホース状の外壁37内側には２つ
の温度センサ38と39（例えばNTC抵抗）が設けられてい
る。これらセンサは温度測定に用いる。測定された温度
に相応する電気信号は概略的に示した測定線路40を介し
て制御ユニット34に供給される。多芯測定線路40は図１
に１芯線路として示されている。カテーテル35は２連式
に構成されている。すなわち、外壁35の内側にはホース
状の内壁41が同心に配置されている。内壁41内では冷却
媒体、例えば水がカテーテル35の遠位端部36まで搬送さ
れ、そこからオーバーフロー開口部42と43を通って内壁
41と外壁37との間の空間に入り込み、遠位端部36からカ
テーテル35の近位端部へ逆流する。冷却剤の流れは図３
に矢印で示されている。冷却剤は尿道７を熱損傷から保
護するために用いる。冷却剤は閉じた循環路を図１に概
略的に示した冷却装置44によって流れる。冷却装置は２
つの管路45と46を介して、内壁37により制限されるチャ
ネルないし内壁41と外壁37により制限されるチャネルと
接続している。測定線路40は内壁41と外壁37の間で制限
されるチャネル内を延在している。
カテーテル35の遠位端部36の領域にはその他に２つの
音響圧力センサ487と48が配置されている。音響圧力セ
ンサは有利には微小ハイドロフォンである。
圧力センサ47は外壁37の内側に設けられている。圧力
センサ48は内壁41の外側に設けられている。圧力センサ
47、48の別の構成も可能である。圧力センサ47、48には
場合により必要な前置増幅器を組み込むことができる。
圧力センサは有利には圧電的に作用するポリマー箔、例
えばポリ弗化ビニリデン（PVDF）を用いて構成すること
ができる。
圧力センサ47、48はカテーテル35に流入する媒体を介
して周辺組織と音響的に良好に結合されている。圧力セ
ンサは、超音波変換器１と２をそれぞれ治療すべき前立
腺８領域を基準にして最適に配向するために用いる。こ
れは次のようにして行われる。すなわち、まず超音波変
換器１だけを超音波送出のために制御し、調整ユニット
22を用いて、圧力センサ47、48の少なくとも１つが最大
出力信号を送出するように配向するのである。圧力セン
サ47、48の出力信号は同様に測定線路40を介して制御ユ
ニット34に供給される。制御ユニットはモニタ49と接続
されている。モニタは圧力センサ47、48によって測定さ
れた圧力を表示するのに用いる。この圧力は超音波の強
度に比例する。引き続き超音波変換器１の代わりに超音
波変換器２だけを超音波送出のために作動し、調整ユニ
ット23を用いて同様に、圧力センサ47、48の少なくとも
１つが、有利には超音波変換器１の場合と同じ圧力セン
サが最大出力信号を送出するように配向する。次にこの
ことから、２つの超音波変換器１と２を作動させた際に
は、超音波の最大強度領域がカテーテル35の遠位端部36
の領域、例えば最大出力信号を送出する圧力センサ47な
いし48の領域に存在することを前提とすることができ
る。健康組織の損傷を確実に回避するため、超音波変換
器１と２は配向過程の間はいわゆるパイロット信号だけ
を送出するようにすることができる。このパイロット信
号は組織損傷を確実に除外することのできる緩和された
強度を有する。
治療を実行するために、２つの超音波変換器１と２は
次のように制御される。すなわち、少なくとも超音波の
最大強度領域に、治療作用を得るのに必要な温度まで組
織を加熱するのに十分な超音波強度が生じるように制御
される。治療作用領域の大きさ、すなわちそのなかでは
治療すべき組織を治療作用を得るのに必要な温度まで加
熱するのに十分である領域の大きさは、１つまたは２つ
の超音波変換器１、２の超音波強度を変化することによ
って変化される。その際、超音波強度の上昇は治療作用
領域の拡大につながる。図１には治療作用領域Ｗが例と
してハッチングにより示されている。
超音波変換器１と２により形成される超音波の超音波
強度を適切に選択することによって、それぞれの治療事
例に適する治療作用領域Ｗの大きさを調整することがで
きる。さらに治療作用領域Ｗの位置は、超音波変換器１
と２を調整手段22と23を用いて相対的相互に僅かに調整
することによって変化される。これにより、治療作用領
域Ｗが前立腺８より小さい場合は、前立腺８全体が治療
されるように治療作用領域Ｗを徐々に移動することがで
きる。
治療作用領域Ｗのそれぞれに存在する大きさはモニタ
49に、圧力センサ47、48によって測定された圧力値の表
示によって示される。付加的に治療過程の監視が温度セ
ンサ38、39によって測定された温度値に基づき行われ
る。測定された温度値は同様にモニタ49に表示される。
測定された圧力値は治療作用領域Ｗの瞬時位置を知る
のに利用することができる。このことはまず、調整され
た超音波強度に対する最大可能圧力値を前に説明したよ
うにして求め、超音波変換器１と２を調整手段22と23に
よって調整する際に得られる圧力値を最大値と比較する
ことによって行われる。瞬時の測定値と最大値との偏差
の大きさから、治療作用領域が治療を必要としない組織
領域にいつ移動したかを識別することができる。
この関連から、制御ユニット34が測定された圧力値を
閾値（閾値は操作ユニット32により調整された超音波強
度に依存して決められる）と比較し、これを下回るとき
には、治療作用領域Ｗが健康組織の領域に移動したこと
を指示するようにすることができる。閾値は操作者によ
って治療すべき前立腺８の大きさを考慮してテーブル等
を用いて決定し、操作ユニット32を介して入力すること
ができる。しかし制御ユニット34が、場合により治療す
べき前立腺８の大きさの入力後に閾値を自動的に算出す
るように構成することもできる。
有利には制御ユニット34は次のように構成される。す
なわち、閾値を下回る際に超音波変換器１と２の制御を
阻止し、治療作用の得られる超音波強度による超音波形
成のための超音波変換器の新たな制御を、超音波変換器
１と２が上記のように新たに配向された後に初めて可能
であるように構成するのである。
圧力センサ47、48により測定された圧力値を閾値と比
較する他に制御ユニット34は、温度センサ38、39により
測定された温度を上限閾値および下限閾値と比較する。
温度に対する閾値も同様に操作ユニット32を介して入力
することができる。上限閾値はそれぞれの治療事例に適
合する最大温度に相応し、下限閾値はそれぞれの治療事
例に応じて選択された最小温度に相応する。この際最小
温度まで治療すべき組織は少なくとも加熱されなければ
ならない。温度の上限閾値を上回ると超音波変換器１と
２の制御は阻止され、温度が所定の程度、例えば５℃だ
け上限閾値より低下して初めて再び作動可能とされる。
下限閾値を下回ると、相応する指示がモニタ49に出力さ
れ、モニタは操作者に治療作用が場合によりもはや得ら
れないことを指示する。
制御ユニット34は次のように構成することができる。
すなわち、調整ユニット22と23による超音波変換器１と
２の調整が操作ユニット32の相応の操作によってではな
く、圧力センサ47、48の出力信号を評価して制御ユニッ
ト34によって行われるように構成することができる。こ
のことは図１に、制御線路30と31が破線で示された線路
50、51を介して制御ユニット34と接続されていることに
よって示されている。
以下に説明する実施例は前に説明した実施例と重要な
点で一致する。したがって同じまたは類似の素子には同
じ参照符号を付す。
前に説明した実施例では超音波変換器１と２は弱く集
束された超音波だけを送出し、フォーカスゾーンは両方
の超音波変換器１と２で実質的に同じ寸法を有してい
る。これに対して、図４の超音波変換器１と２は、超音
波変換器１と２から送出される超音波の破線で示された
“縁ビーム”が示すように異なる集束度を有する。超音
波変換器１は超音波変換器２よりも小さな集束度を有
し、比較的に大きなフォーカスゾーンを有する弱く集束
された超音波を送出する。これに対して超音波変換器２
から発射される超音波は強く集束されており、超音波変
換器２から発射された超音波のフォーカスゾーンにより
格段に小さなフォーカスゾーンを有する。治療中に超音
波変換器１と２は相対的相互に次のように配向される。
すなわち、超音波変換器２に所属するフォーカスゾーン
が超音波変換器１に所属するフォーカスゾーン内にある
ように配向される。超音波変換器１と２を圧力センサ47
と48の出力信号に基づいて治療前に、前に記載した実施
例に関連して説明したように調整ユニット22と23を用い
て配向した後、図４の実施例では治療作用領域Ｗの移動
が行われる。この治療作用領域Ｗは前に記載した実施例
と比較して非常に小さい。これにより超音波変換器１の
身体３に対する相対的配向を維持したまま、超音波変換
器２の配向を調整ユニット23を用いて次のように変化す
ることができる。すなわち、治療作用領域Ｗが徐々に前
立腺組織８の治療すべき領域を走査するように変化する
ことができる。その際、超音波変換器２から発射された
超音波の比較的に小さなフォーカスゾーンは、超音波変
換器１から発射された超音波の比較的大きなフォーカス
ゾーン内に常に留まる。それ以外の場合は治療作用が保
証されないこととなる。
図４の治療装置は付加的素子として、直腸適用に適し
た超音波診断ゾンデ52を有する。このゾンデは図４に示
されたように直腸５に挿入される。超音波診断ゾンデ52
によって２つの相互に交差する、有利には円形セクタ状
の患者の身体層の超音波断層画像を形成することができ
る。超音波診断ゾンデ52に隣接する円形セクタ状身体層
の領域は図４に破線で示してあり、ＸないしＹが付され
ている。超音波診断ゾンデ52は直腸５に、超音波断層画
像に示される身体層X,Yが前立腺８を通って延在するよ
うに適用される。超音波診断ゾンデ52は、図示しないが
２つの超音波断層画像を形成するために、適切な超音波
トランスデューサ装置を有し、この超音波トランスデュ
ーサ装置は制御および信号線路53を介して制御ユニット
34と接続されている。この制御ユニットは、超音波トラ
ンスデューサ装置を制御し、これから送出された信号を
処理し、超音波断層画像を形成するのに必要な電子回路
を有する。この電子回路は従来のように構成される。２
つの円形セクタ状超音波断層画像は図４に示されたよう
にモニタ49に表示される。
超音波診断ゾンデ52は図４に概略的に示したように位
置決め機構54に設けられている。位置決め機構によって
所定の調整領域内では超音波診断ゾンデ52を任意の空間
に位置決めすることができる。位置決め機構54は位置セ
ンサを有し、位置センサは線路55を介して超音波診断ゾ
ンデ52の空間的位置に相応する信号を制御ユニット34に
出力する。例として位置決め機構は、超音波技術（コン
パウンドスキャン）ではそれ自体公知のように継手アー
ムとして構成することができる。これの継手にはそれぞ
れ角度センサが配置されている。したがって超音波診断
ゾンデ52が患者の直腸５に挿入されるとき、この超音波
診断ゾンデ52は次のように配向される。すなわち、前立
腺８の所定の治療すべき領域が両方の断層画像に表示さ
れるように配向される。制御ユニット34には断層画像に
表示された身体層ＸとＹの位置を表す信号が供給され
る。
操作ユニット32によって選択可能な第１の動作形式で
は、モニタ49に表示された超音波断層画像に治療作用領
域Ｗの位置を表すマークがそれぞれインポーズされる。
これにより操作ユニット32の相応の操作によって超音波
変換器１と２を調整ユニット22と23を用い、作用領域Ｗ
が超音波断層画像に表示された前立腺組織８の領域に重
なるように配向することができる。
同様に操作ユニット32により選択可能な第２の動作形
式では、同じように超音波断層画像に治療作用領域Ｗの
位置に相応するマークがインポーズされるが、しかしこ
のマークは超音波変換器１と２の配向に依存しない。超
音波診断ゾンデ52は直腸52に、治療すべき前立腺８の所
定の組織領域の結像が作用領域Ｗの位置に相応するマー
クにより覆われるように位置決めされる。このような場
合は、操作ユニット32の相応の操作に基づいて制御ユニ
ット34は調整ユニット22と23を制御し、これにより超音
波の治療作用領域Ｗが超音波断層画像中で画像がマーク
により覆われた前立腺８の組織領域内あるように超音波
変換器１と２が配向される。
操作ユニット32により選択可能な第３の動作形式で
は、ライトペン56を用いて超音波断層画像の１つまたは
両方に前立腺８の所定の組織領域をマークすることがで
き、操作ユニット32の相応の操作に基づき制御ユニット
34は調整ユニット22と23の相応の制御によって治療作用
領域Ｗを前記の組織領域へ移動させる。
図４の治療装置では、超音波診断ゾンデ52に加えて測
定ゾンデ57が患者の直腸５に挿入される。この測定ゾン
デは図示していないが少なくとも１つの圧力および温度
センサを有する。測定ゾンデ57によって得られた測定値
は測定線路58を介して制御ユニット34に伝送される。相
応の圧力および温度値は付加的に、カテーテル35により
得られた測定値と共にモニタ49に表示される。測定ゾン
デ57により得られた測定値を基準にして、カテーテル35
により得られた測定値に関連して説明したように閾値と
の比較を行うことができる。その際、閾値の上回りない
し下回りは前に説明したような結果となる。
図５の治療装置は図１の治療装置とは次の点で異な
る。すなわち、さらに治療超音波変換器59が設けられて
おり、この超音波変換器は直腸適用のために設けられた
ゾンデ60に収容されている点である。超音波変換器59
は、図５に一部断面図で示されたゾンデ60に次のように
組み込まれている。すなわち詳細には図示しないが、超
音波変換器59がゾンデ60の長手軸線を中心にして回転で
き、この長手軸線に対して有利には直角に交差する軸線
を中心に旋回できるように組み込まれている。ゾンデ60
ないし超音波変換器59には調整ユニット61が配属されて
おり、この調整ユニットは制御線路62を介して操作ユニ
ット32により、または線路63を介して制御ユニット34に
より制御することができる。ゾンデ60にも図示しない、
例えば三脚状の支持装置が配属されている。
超音波変換器１と２は、図１の治療装置と同じよう
に、集束度の低い変換器である。したがってこの変換器
は弱く集束された超音波を送出する（図５に破線で示さ
れた、超音波変換器１と２から発射される超音波の“縁
ビーム”を参照）。しかし図１の治療装置とは異なり、
超音波強度は次のように選択されている。すなわち、超
音波変換器１と２から発射された超音波の重畳のみでは
治療作用が得られないように選択されている。付加的
に、超音波変換器59により形成された強く集束された超
音波を重畳して初めて治療作用が生じる。超音波変換器
59は、これから発射された超音波の破線で示した“縁ビ
ーム”が示すように高い集束度を有する。したがって治
療作用は、超音波変換器60により形成された超音波の強
い集束を考慮すれば、非常に小さな治療作用領域Ｗに制
限されている。超音波変換器１の結合はここでも患者の
下腹部で行われる。すなわち、図５でははっきりしない
が側方から行う。これにより超音波変換器１、２および
59から発射される超音波の主伝播方向はそれぞれ相互に
ほぼ直角となる。このようにしてほぼ球形状の治療作用
領域Ｗが得られる。
治療作用領域Ｗの配向は、カテーテル35の出力信号に
基づき、図１の実施例に関連して説明したように行う。
治療すべき前立腺組織領域への治療作用領域Ｗの移動は
有利には、超音波変換器１と２はそれぞれその位置を保
持し、超音波変換器59を調整ユニット61によって次のよ
うに調整して行う。すなわち、超音波変換器59のフォー
カスゾーンないし治療作用領域Ｗが、超音波変換器１と
２から発射された超音波の重畳されている領域内で、治
療すべき組織領域に位置決めされるように行う。
超音波変換器１は図１と比較的して拡大された直径を
有する。付加的に超音波変換器１に診断超音波アプリケ
ータ64を組み込む。このアプリケータによって、治療作
用領域Ｗを含む患者の身体層の超音波断層画像を形成す
ることができる。超音波アプリケータ64は超音波変換器
１の中央開口部に収容されている。この超音波アプリケ
ータ64は制御および信号線路65を介して制御ユニット34
と接続されている。制御ユニット34は、超音波アプリケ
ータ64に含まれる超音波トランスデューサを制御し、こ
れから送出された信号を処理し、超音波断層画像を形成
するのに必要な電子回路を有する。超音波アプリケータ
64により形成された超音波断層画像はモニタ49に表示さ
れる。
超音波断層画像は治療プロセスを監視するために使用
することができる。さらに図４の実施例と同じように、
治療作用領域Ｗの配向を超音波断層画像を使用して行う
ことができる。
本発明を良性前立腺肥大の治療例について説明した。
しかしその他の良性または悪性組織変化、例えばその他
の増殖または腫瘍を治療することもできる。
前記の実施例の場合、超音波変換器はそれぞれただ１
つのディスク状の圧電セラミックを有する。超音波変換
器の別の構成も可能である。例えば超音波変換器は、多
数の圧電セラミック変換素子のモザイク状構成を有する
ことができる。
超音波変換器により形成された超音波の集束は前記の
実施例の場合、それぞれ集音レンズを用いて行われる。
他の形式の集束も可能である。例えば適切な円形コンカ
ーブ形状により、または集束のための電子的手段（位相
アレー）により行うことができる。
本発明の治療装置に含まれる超音波変換器は必ずしも
同じ周波数で駆動する必要はない。種々異なる周波数を
選択することもできる。このことはそれぞれ存在する治
療作用領域の大きさの制御と関連して利点である。同じ
理由から個々の超音波変換器を、それぞれ達成する最大
超音波強度が異なるように制御することも有利でる。個
々の超音波変換器から発射される超音波の伝播に関して
最適の伝播比が得られ、および／または健康組織の損傷
を予防するために、個々の超音波変換器が異なる開口直
径を有するように設けることも有利である。この場合例
えば、会陰に適用される超音波変換器２は小さな開口直
径を有するように設け、前立腺８に隣接する直腸５に適
用される超音波変換器59は大きな開口直径を有するよう
に設けると有利である。
複数の治療超音波変換器を設けることが通常は有利で
あるが、本発明の治療装置をただ１つの治療超音波変換
器によって実現することもできる。
場合により、尿道に挿入するための所定のカテーテル
35および場合により直腸に適用される測定ゾンデ57に２
つ以上の圧力および／または温度センサを設けることが
有利である。この場合は所定の限界内で、比較的に大き
な組織領域での圧力ないし温度分布を測定することがで
き、このことは正確な制御および治療プロセスの監視に
対する基礎となる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−284649（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−61853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−13954（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−58412（ＪＰ，Ｕ) 特表 平２−503156（ＪＰ，Ａ) ***国特許出願公開3150513（ＤＥ, Ａ１) 米国特許4343301（ＵＳ，Ａ) 米国特許4893624（ＵＳ，Ａ) 米国特許4938216（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開332871（ＥＰ，Ａ １) 英国特許出願公開2113099（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61F 7/00 322

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生体身体（３）の組織（８）の治療装置で
    あって、 少なくとも１つの治療超音波変換器（１、２、59 ）と、超音波変換器（１、２、59）により形成された超
    音波を生体身体（３）に入力結合するための手段（29）
    と、超音波の治療作用領域（Ｗ）と生体の身体（３）と
    を相対的相互に移動するための手段（22、23、32、34、
    61）と、超音波強度を測定するための手段（34、35、4
    7、48、57）とを備え、 前記超音波変換器（１、２、59）は、治療作用領域
    （Ｗ）を有する超音波を送出し、 前記超音波強度測定手段（34、35、47、48、57）は、作
    用領域（Ｗ）の瞬時の位置に依存しないで、治療すべき
    組織（８）の領域中の超音波強度を測定し、 超音波の治療作用領域（Ｗ）と生体身体（３）との相対
    的相互の移動は、超音波強度測定手段（34、35、47、4
    8、57）によって測定された超音波強度に基づき、治療
    すべき組織（８）の少なくとも一部が超音波の治療作用
    領域（Ｗ）内にあるように行うことを特徴とする治療装
    置。
  2. 【請求項２】前記超音波強度測定手段（34、35、47、4
    8、57）は少なくとも１つのハイドロフォン（47、48）
    を有する請求の範囲第１項記載の治療装置。
  3. 【請求項３】超音波の治療作用領域（Ｗ）中の超音波強
    度を調整するための手段（32、34）が設けられている請
    求の範囲第１項または第２項記載の治療装置。
  4. 【請求項４】治療すべき組織（８）の領域の温度を測定
    するための手段（34、35、38、39、57）が設けられてお
    り、該手段は少なくとも１つの温度センサ（38、39）を
    有する請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項
    記載の治療装置。
  5. 【請求項５】超音波強度測定手段（34、35、47、48、5
    7）により測定された超音波強度を目標値と比較するた
    めの手段（34）および／または温度測定手段（34、35、
    38、39、57）により測定された温度を目標値と比較する
    ための手段（34）が設けられている請求の範囲第３項ま
    たは第４項記載の治療装置。
  6. 【請求項６】治療すべき組織（８）に少なくとも隣接す
    る組織領域を冷却するための手段（35、44、45、46）が
    設けられている請求の範囲第１項から第５項までのいず
    れか１項記載の治療装置。
  7. 【請求項７】超音波の治療作用領域（Ｗ）中の超音波強
    度を調整するための手段（32、34）によって超音波強度
    は、治療すべき組織（８）が45℃よりも高い温度にもた
    らされるように調整される請求の範囲第４項から第６項
    までのいずれか１項記載の治療装置。
  8. 【請求項８】少なくとも２つの治療超音波変換器（１、
    ２、59）が設けられており、当該超音波変換器は超音波
    をそれぞれ主伝播方向に送出し、 当該超音波変換器は、その主伝播方向が相互に交差し、
    当該超音波変換器から送出された超音波が治療すべき組
    織（８）の領域で重畳するように配置されている請求の
    範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の治療装
    置。
  9. 【請求項９】超音波変換器（１、２、59）からそれぞれ
    発射される超音波の強度は、治療作用領域（Ｗ）が超音
    波の重畳される領域内にあるように選択される請求の範
    囲第８項記載の治療装置。
  10. 【請求項１０】超音波変換器（１、２、59）は超音波を
    集束して放射し、それぞれのフォーカスゾーンは超音波
    の重畳領域にある請求の範囲第８項または第９項記載の
    治療装置。
  11. 【請求項１１】フォーカスゾーンは少なくとも一部相互
    に重なっている請求の範囲第10項記載の治療装置。
  12. 【請求項１２】フォーカスゾーンは種々異なる寸法を有
    し、および／または種々異なる形態である請求の範囲第
    10項または第11項記載の治療装置。
  13. 【請求項１３】２つのフォーカスゾーンが設けられてお
    り、ここで第１のフォーカスゾーンは第２のフォーカス
    ゾーンよりも小さく、超音波の治療作用領域（Ｗ）と生
    体身体（３）との相対的相互の移動は、前記第１のフォ
    ーカスゾーンが前記第２のフォーカスゾーン内で移動さ
    れるように行われる請求の範囲第12項記載の治療装置。
  14. 【請求項１４】超音波の重畳によって治療作用領域
    （Ｗ）は少なくとも実質的に球形状にとなる請求の範囲
    第８項から第13項までのいずれか１項記載の治療装置。
  15. 【請求項１５】超音波変換器（１、２、59）は種々異な
    る周波数の超音波を放射する請求の範囲第８項から第14
    項までのいずれか１項記載の治療装置。
  16. 【請求項１６】超音波変換器（１、２、59）からそれぞ
    れ発射される超音波の振幅は超音波の重畳領域で種々異
    なる大きさである請求の範囲第８項から第15項までのい
    ずれか１項記載の治療装置。
  17. 【請求項１７】超音波変換器（１、２、59）の開口直径
    は種々異なる大きさである請求の範囲第８項から第16項
    までのいずれか１項記載の治療装置。
  18. 【請求項１８】超音波変換器（１、２、59）は種々異な
    る集束度を有する請求の範囲第８項から第17項までのい
    ずれか１項記載の治療装置。
  19. 【請求項１９】超音波変換器（１、２、59）は移動手段
    （22、23、32、34、61）によって、２つの相互に有利に
    は直角に交差する軸線（A,B）を中心にして旋回可能で
    ある請求の範囲第１項から第18項までのいずれか１項記
    載の治療装置。
  20. 【請求項２０】治療超音波変換器（59）は直腸適用のた
    めに設けられたゾンデ（60）に収容されている請求の範
    囲第１項から第19項までのいずれか１項記載の治療装
    置。
  21. 【請求項２１】超音波変換器（59）は移動手段（32、3
    4、61）によって、ゾンデ（60）の長手軸線を中心に回
    転可能であり、ゾンデ（60）の長手軸線に対して有利に
    は直角に交差する軸線を中心に旋回可能である請求の範
    囲第20項記載の治療装置。
  22. 【請求項２２】治療装置は良性前立腺肥大を治療するた
    めに設けられており、 超音波強度測定手段（34、35、47、48、57）および／ま
    たは温度測定手段（34、35、38、39、57）および／また
    は冷却手段（35、44、45、46）は尿道に挿入されるカテ
    ーテル（35）に、および／または直腸に挿入される測定
    ゾンデ（57）に組み込まれている請求の範囲第１項から
    第21項までのいずれか１項記載の治療装置。
  23. 【請求項２３】超音波変換器（１、２、59）は緩和され
    た強度のパイロット信号を送出するために制御され、 超音波変換器（１、２、59）と生体身体（（３）との相
    対的相互の配向はパイロット信号に基づいて行われる請
    求の範囲第１項から第22項までのいずれか１項記載の治
    療装置。
  24. 【請求項２４】それぞれ１つの超音波変換器（１、２、
    59）だけが同時にパイロット信号の制御のために制御さ
    れる請求の範囲第23項記載の治療装置。
  25. 【請求項２５】直腸適用に適した超音波診断ゾンデ（5
    2）が設けられており、 該超音波診断ゾンデ（52）によって２つの相互に交差す
    る、治療すべき組織（８）の領域を含む生体の身体層
    （（X,Y）の超音波断層画像を形成することができ、 超音波の治療作用領域（Ｗ）と生体身体（３）との相対
    的相互の移動は、超音波診断ゾンデ（52）によって形成
    された超音波断層画像を考慮して行う請求の範囲第１項
    から第24項までのいずれか１項記載の治療装置。
  26. 【請求項２６】少なくとの１つの超音波変換器（１）に
    は診断超音波アプリケータ（64）が組み込まれており、 該診断超音波アプリケータ（64）により超音波の治療作
    用領域を含む生体の身体層の超音波断層画像を形成する
    ことができ、 超音波の治療作用領域（Ｗ）と生体身体との相対的相互
    の移動は、診断超音波アプリケータ（64）により形成さ
    れた超音波断層画像を考慮して行われる請求の範囲第１
    項から第25項までのいずれか１項記載の治療装置。
  27. 【請求項２７】生体身体（３）の組織（８）の治療装置
    であって、 治療作用領域（Ｗ）を有する超音波を送出する少なくと
    の１つの治療超音波変換器（１、２）と、該超音波変換
    器（１、２）により形成された超音波を生体身体（３）
    へ入力結合するための手段（29）と、超音波の治療作用
    領域（Ｗ）と生体身体（３）とを相対的相互に移動する
    ための手段（22、23、32、34）と、直腸適用に適した超
    音波診断ゾンデ（52）と 、治療作用領域（Ｗ）と超音波診断ゾンデ（52）との相
    互の空間的配置関係を検出するための手段とを有し、 前記超音波診断ゾンデ（52）によって２つ相互に交差す
    る、治療すべき組織（８）の領域を含む生体の身体層
    （X,Y）の超音波断層画像が形成され、 超音波の治療作用領域（Ｗ）と生体身体（３）との相対
    的相互の移動は、超音波診断ゾンデ（52）により形成さ
    れた超音波断層画像に基づき、検出された治療作用領域
    （Ｗ）と超音波診断ゾンデ（52）との相互の空間的配置
    関係を考慮して、治療すべき組織（８）の少なくとも一
    部が超音波の治療作用領域（Ｗ）にあるように行うこと
    を特徴とする治療装置。
  28. 【請求項２８】生体身体（３）の組織（８）の治療装置
    であって、 少なくとも２つの治療超音波変換器（１、２、59）と、
    超音波変換器（１、２、59）により形成された超音波を
    生体身体（３）へ入力結合するための手段（29）とを備
    え、 前記治療超音波変換器（１、２、59）は超音波をそれぞ
    れ主伝播方向に送出し、 前記治療超音波変換器（１、２、59）は、それらの主伝
    播方向が相互に交差し、かつ当該治療超音波変換器
    （１、２、59）から発射された超音波が重畳するように
    配置されており、 超音波変換器（１、２、59）からそれぞれ発射された超
    音波の超音波強度は、超音波の治療作用領域（Ｗ）が超
    音波の重畳する領域内に生じるように選択し、 ２つのフォーカスゾーンが設けられており、ここで第１
    のフォーカスゾーンは第２のフォーカスゾーンよりも小
    さく、 超音波の作用領域（Ｗ）と生体身体（３）との相対的相
    互の移動は、前記第１のフォーカスゾーンを前記第２の
    フォーカスゾーン内で、治療すべき組織（８）の少なく
    とも一部が超音波の治療作用領域（Ｗ）内にあるように
    移動させて行うことを特徴とする治療装置。
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