JP4845443B2 - レーザ治療超音波探触子及びレーザ治療超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ治療部位にレーザを照射するレーザ治療超音波探触子及びレーザ治療超音波診断装置に関する。

超音波断層画像を見ながらレーザ照射部位を特定してレーザ照射部位を焼灼する従来例としては下記の特許文献１、２に開示されている技術がある。また、体腔内に挿入する従来例のレーザ治療超音波探触子として、例えば下記の特許文献３に提案されているものがある。また、レーザ治療法として、腫瘍親和性のある光感受性物質を体内に投与した後、腫瘍組織にレーザ光を照射することにより光化学反応を引き起こさせて腫瘍組織を変成・壊死させるＰＤＴ（Photodynamic Therapy／光線力学的療法）が知られている。ＰＤＴなどのレーザ治療法として好適なレーザ波長としては、下記の非特許文献１によれば、血液中のヘモグロビンが６００ｎｍ以下を吸収して効果が少ないことから、６００ｎｍ以上が望ましいことが記載されている。
特公昭６３−２０５４７号公報（第１図） 特開平２−５９３６号公報（第４図） 特開平４−２８５５４８号公報（要約書） レーザーの臨床、渥美和彦、昭和５６年１１月２０日、ｐ６１、図１２

しかしながら、上記従来例では、２次元の超音波断層画像を見ながらレーザ照射部位を特定するので、２次元画像と直交する方向に対してはプローブの方向を変えながらレーザ照射部位を特定する必要があり、このため、経膣や経直腸などの狭い体腔内に挿入してプローブの方向を変えてレーザ照射方向を変えることが困難な場合には、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができないという問題点がある。

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、プローブの方向を変えてレーザ照射方向を変えることが困難な狭い体腔内に挿入して使用する場合にも、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができるレーザ治療超音波探触子及びレーザ治療超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ治療超音波探触子は上記目的を達成するために、超音波信号により２次元的に走査するとともに、前記２次元的に走査する走査面と直交する方向に揺動することにより３次元エコーデータを取得する音響素子と、
前記音響素子が走査する２次元の走査面に沿って放射方向のレーザ出射角度が制御可能であるとともに、前記音響素子と一体で揺動して前記２次元の走査面と直交する方向のレーザ出射角度が制御可能なレーザ照射手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、照射するレーザ光の、３次元音響素子の２次元の走査面の放射方向の出射角度と２次元の走査面と直交する方向の出射角度が制御可能であるので、プローブの方向を変えてレーザ照射方向を変えることが困難な狭い体腔内に挿入して使用する場合にも、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができる。

また、本発明のレーザ治療超音波診断装置は、上記目的を達成するために、
請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ治療超音波探触子と、
前記音響素子により得られた３次元エコーデータから３次元画像を構築する手段と、
前記構築した３次元画像の座標に基づいて前記レーザ照射手段が照射するレーザ光の前記２次元の走査面の放射方向の出射角度と前記２次元の走査面と直交する方向の出射角度を制御する手段とを備えた構成とした。
この構成により、既存の３次元超音波診断装置を利用して、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができる。

本発明によれば、プローブの方向を変えてレーザ照射方向を変えることが困難な狭い体腔内に挿入して使用する場合にも、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができる。また、既存の３次元超音波診断装置を利用して、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係るレーザ治療超音波探触子の第１の実施の形態を示す構成図であり、図１（ａ）は本発明に係るレーザ治療超音波探触子１の音響素子を正面から見た図、図１（ｂ）は本発明に係るレーザ治療超音波探触子１を側面から見た図である。レーザ治療超音波探触子１を構成する複数の音響素子２は、図１（ａ）においては上下方向に、図１（ｂ）においては図面と直交する方向に配列され、複数の音響素子２すべての各駆動タイミングを制御することにより図２に示すように断層面１００を扇状に２次元走査する超音波セクタ電子スキャニング音響素子である。また、音響素子２は２次元走査面と直交する方向（図１（ａ）においては左右方向、図１（ｂ）においては図面と直交する方向）にレーザ治療超音波探触子１の筐体１ａに対して揺動動作軸３の回りを揺動することにより図２に示すように患部３次元（３Ｄ）空間１０１を走査することができる。

また、図１（ａ）に示すように、音響素子２にはその配列方向に沿って治療用レーザ照射窓４が設けられている。レーザ治療超音波探触子１内には図１（ｂ）に示すように、治療用レーザ光スキャンユニット（以下単にスキャンユニットとも言う）５が音響素子２と共に揺動動作軸３の回りを揺動可能に設けられている。スキャンユニット５はレーザ光反射ユニット５ａを有し、レーザ光反射ユニット５ａでは、筐体１ａの背後から不図示の光ファイバを介して送られてくる治療用レーザ光Ｌの光路を反射ミラー５ｂにより折り曲げてポリゴンミラー５ｃの反射面の方向に反射し、ポリゴンミラー５ｃを回転させてこの治療用レーザ光Ｌを治療用レーザ照射窓４の方向に偏向する。このため、図２に示すように治療用レーザ光Ｌを、ポリゴンミラー５ｃの回転角度位置に応じて音響素子２の配列方向の所望の角度に照射することができ、また、スキャンユニット５の揺動角度位置に応じて音響素子２の配列方向と直交する方向の所望の角度に照射することができる。また、図２に示すレーザ治療部位１０２の位置は、音響素子２により３次元で走査されて得られた３次元断層画像の患部３Ｄ空間１０１の座標から求めることができるので、この座標に応じて治療用レーザ光Ｌの照射タイミングを制御することによりレーザ治療部位１０２のみにピンポイントで治療用レーザ光Ｌを照射することができる。

図３はレーザ治療超音波探触子１を備えたレーザ治療超音波診断装置１０の構成を示す。超音波送信ビームフォーマ１２は超音波送信制御部１１の制御に基づいて、レーザ治療超音波探触子１内の音響素子２が断層面１００を扇状に２次元走査するための駆動パルスを発生して音響素子２に出力し、また、素子揺動動作制御部１４は音響素子２が２次元走査面と直交する方向に揺動して患部３Ｄ空間１０１を走査するように制御する。超音波受信ビームフォーマ１３は音響素子２により得られたエコー信号の位相を調整するなどして３Ｄ信号処理部１５に出力し、３Ｄ信号処理部１５は３次元エコーデータから、２次元画面上に表示するための３次元画像データを構築する。ビデオ処理部１６は３Ｄ信号処理部１３により構築された３次元画像データを輝度信号に変換してグラフィックメモリ１７に展開することにより３次元画像をモニタ１９に表示させる。操作卓２０はモニタ１９に表示されている３次元画像の座標に対してレーザ照射位置を指定することが可能であり、レーザ照射制御部１８は操作卓２０から指定されたレーザ照射位置に応じて治療用レーザ光Ｌの照射タイミングを制御する。ここで、ＰＤＴに利用する場合には、レーザ波長としては、非特許文献１によれば、血液中のヘモグロビンが６００ｎｍ以下を吸収して効果が少ないことから、６６０ｎｍ程度を用いる。

＜第２の実施の形態＞
図４は本発明に係るレーザ治療超音波探触子の第２の実施の形態を示す構成図であり、図４（ａ）はレーザ治療超音波探触子３０の音響素子２を正面から見た図、図４（ｂ）はレーザ治療超音波探触子３０を側面から見た図である。レーザ治療超音波探触子３０を構成する音響素子２の構成及び揺動機構は第１の実施の形態と同じであるので、説明を省略する。第２の実施の形態では、音響素子２にはその配列方向に沿って複数の治療用半導体レーザ素子列３１が設けられ、治療用半導体レーザ素子列３１の各素子には治療用半導体レーザスキャン配線３２が接続されている。第２の実施の形態によれば、治療用レーザ光Ｌは、治療用半導体レーザ素子列３１のうち、発光する素子を選択することにより音響素子２の配列方向の所望の角度位置に照射することができ、また、第１の実施の形態と同様にスキャンユニット５の揺動角度位置に応じて音響素子２の配列方向と直交する方向の所望の角度位置に照射することができる。

＜第３の実施の形態＞
図５は本発明に係るレーザ治療超音波探触子の第３の実施の形態を示す構成図であり、図５（ａ）はレーザ治療超音波探触子４０の音響素子４１を正面から見た図、図５（ｂ）はレーザ治療超音波探触子４０を側面から見た図である。音響素子４１の中央には半導体レーザ素子（治療用半導体レーザ素子）４２が設けられ、音響素子４１は半導体レーザ素子４２と共に、メカニカルセクタスキャニング回転用ロータモータ４３に取り付けられて図５（ａ）に示す矢印方向に回転して２次元走査するメカニカルセクタスキャニング音響素子である。メカニカルセクタスキャニング回転用ロータモータ４３は２次元走査面と直交する方向に回転動作軸４６の回りを回転可能であり、このため、音響素子４１は３次元で走査することができる。第３の実施の形態によれば、半導体レーザ素子４２は、音響素子４１の２次元走査方向位置と２次元走査面と直交する方向位置に応じて駆動タイミングを制御することにより音響素子４１の走査方向と同じ方向に治療用レーザ光Ｌを照射することができる。

本発明は、プローブの方向を変えてレーザ照射方向を変えることが困難な狭い体腔内に挿入して使用する場合にも、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができ、また、既存の３次元超音波診断装置を利用して、レーザ照射部位にレーザを正確に照射することができるという効果を有し、３次元の超音波探触子及び超音波診断装置などに利用することができる。

図１は本発明に係るレーザ治療超音波探触子の第１の実施の形態を示す構成図 （ａ）レーザ治療超音波探触子の音響素子を正面から見た図 （ｂ）レーザ治療超音波探触子を側面から見た図 図１のレーザ治療超音波探触子の処理を示す説明図 図１のレーザ治療超音波探触子を備えたレーザ治療超音波診断装置の構成を示すブロック図 本発明に係るレーザ治療超音波探触子の第２の実施の形態を示す構成図 （ａ）レーザ治療超音波探触子の音響素子を正面から見た図 （ｂ）レーザ治療超音波探触子を側面から見た図 本発明に係るレーザ治療超音波探触子の第３の実施の形態を示す構成図 （ａ）レーザ治療超音波探触子の音響素子を正面から見た図 （ｂ）レーザ治療超音波探触子を側面から見た図

符号の説明

１、３０、４０ レーザ治療超音波探触子
２、４１ 音響素子
４ 治療用レーザ照射窓
５ 治療用レーザ光スキャンユニット
５ａ レーザ光反射ユニット
５ｂ 反射ミラー
５ｃ ポリゴンミラー
１０ レーザ治療超音波診断装置
１１ 超音波送信制御部
１２ 超音波送信ビームフォーマ
１３ 超音波受信ビームフォーマ
１４ 素子揺動動作制御部
１５ ３Ｄ信号処理部
１６ ビデオ処理部
１７ グラフィックメモリ
１８ レーザ照射制御部
１９ モニタ
２０ 操作卓
３１ 治療用半導体レーザ素子列
３２ 治療用半導体レーザスキャン配線
４２ 半導体レーザ素子

Claims (4)

1. 超音波信号により２次元的に走査するとともに、前記２次元的に走査する走査面と直交する方向に揺動することにより３次元エコーデータを取得する音響素子と、
   前記音響素子が走査する２次元の走査面に沿って放射方向のレーザ出射角度が制御可能であるとともに、前記音響素子と一体で揺動して前記２次元の走査面と直交する方向のレーザ出射角度が制御可能なレーザ照射手段とを、
   備えたレーザ治療超音波探触子。
2. 前記音響素子は、一方向に配列された複数の音響素子で構成され、
   前記レーザ照射手段は、レーザ光を前記音響素子が走査する２次元の走査面に沿って放射方向に偏向することを特徴とする請求項１に記載のレーザ治療超音波探触子。
3. 前記音響素子は、一方向に配列された複数の音響素子で構成され、
   前記レーザ照射手段は、前記複数の音響素子の配列方向に沿って配列されて各放射方向にレーザ光を出射する複数のレーザ光発光素子を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ治療超音波探触子。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ治療超音波探触子と、
   前記音響素子により得られた３次元エコーデータから３次元画像を構築する手段と、
   前記構築した３次元画像の座標に基づいて前記レーザ照射手段が照射するレーザ光の前記２次元の走査面の放射方向の出射角度と前記２次元の走査面と直交する方向の出射角度を制御する手段とを、
   備えたレーザ治療超音波診断装置。