JPH0779990A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】容器外部にＸ線位置決め手段を配置した超音波
治療装置であっても、Ｘ線位置決め手段のＸ線画像に容
器の影がうつることを避けることができるものを提供す
ること。 【構成】所定の焦点Ｚに集束する超音波を発生する超音
波発生源１０３と焦点Ｚ付近の超音波断層像を収集する
超音波イメージング装置１０６と前記集束超音波及び前
記超音波断層像収集のための超音波を伝搬する超音波伝
搬媒質Ｗとからなる超音波アプリケータ１０４と、Ｘ線
位置決め装置とを備える超音波治療装置において、超音
波発生源１０３を超音波イメージング装置１０６の中心
軸線に対し、非対称に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結石や癌組織等を衝撃
波エネルギにより破砕治療する衝撃波治療装置や超音波
の集束エネルギによって温熱治療を行なう温熱治療装置
等の超音波治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から人体内部の尿路系結石、胆石等
の結石・癌組織等の治療対象物を超音波パルスの衝撃波
エネルギにより破砕治療する衝撃波治療装置や、強力超
音波の集束エネルギーにより破壊治療を行う温熱治療装
置等の超音波治療装置が用いられている。

【０００３】図４は、Ｒ．Ｗｏｌｆ；USP5,060,634(199
1.10.29)号に開示されたこのような超音波治療装置の一
例としての従来の衝撃波治療装置の衝撃波発生部を示す
図である。図中１１は寝台、１２は寝台１１に設けられ
た開口部、１３は開口部１２にその一部を接するように
設けられた衝撃波発生装置を示している。衝撃波発生装
置１３は、球殻状に形成された圧電効果方式の振動子１
４と、超音波伝搬媒質である水Ｗを収容した容器である
アプリケータ１５を備えている。振動子１４の中心軸は
一点鎖線１４ａであり、発生する衝撃波が伝達する範囲
は二点鎖線１４ｂに囲まれた範囲となり、焦点Ｚに収束
する。振動子１４の一部には、Ｂモード超音波画像を得
るための超音波イメージングプローブ１６と、Ｘ線の照
射を行なうＸ線管球１７が設けられている。超音波イメ
ージングプローブ１６の画像中心軸は一点鎖線１６ａで
あり、超音波断層像の範囲は二点鎖線１６ｂに囲まれた
範囲となる。Ｘ線管球１７は一点鎖線１７ａで示す照射
軸を中心としてＸ線を照射し、照射範囲は二点鎖線１７
ｂに囲まれた範囲となる。振動子１４の焦点ＺはＸ線管
球１７の照射軸１７ａと超音波イメージングプローブ１
６の中心軸１６ａの交点と一致している。アプリケータ
１５は水Ｗが排出・注入が可能となっている。後述する
患者Ｐを挟んでＸ線管球１７と反対側にはＸ線管球１７
からのＸ線を電気信号に変換するイメージインテンシフ
ァイア（以下、Ｉ．Ｉ．と称する）１８が配置されてお
り、Ｘ線管球１７とともにＸ線位置決め装置を構成して
いる。なお、Ｐは開口部１２に密着した患者を示してお
り、Ｑは内臓、Ｓは結石等の治療対象物を示している。

【０００４】さらに、衝撃波発生装置１３全体は、オペ
レータにより治療対象物Ｓに焦点Ｚを合致させるように
図示しない駆動装置によって駆動されている。また、衝
撃波発生装置１３は図示しない制御部によって制御され
ている。

【０００５】このように構成された従来の衝撃波治療装
置によって、患者Ｐの内部の結石Ｓを破砕する場合は次
のように行なわれていた。オペレータはＸ線管球１７と
Ｉ．Ｉ．１８とによるＸ線画像を見ながら患者Ｐ内部の
結石Ｓを探し、おおまかな位置決めを行なう。このと
き、アプリケータ１５内部からは水Ｗが排出され、代わ
りに空気が注入されている。これはＸ線照射の際には空
気パスが必要なためである。次にアプリケータ１５内部
に水Ｗを注入した後、超音波イメージングプローブ１６
によるＢモード超音波画像を見ながら、その中に表示さ
れる振動子１４の焦点Ｚを示すマーカを結石Ｓに合わせ
る。そして、図示しない振動子励振装置により振動子１
４を励振し、結石Ｓを破砕するようにしていた。

【０００６】図５には、別の衝撃波治療装置の従来例を
示す断面図である。この図に示したものと図４に示した
ものとが異なる点は、Ｘ線位置決め装置であるＸ線管球
がアプリケータ外部にある構成にある。すなわち、２１
は衝撃波発生部、２３は衝撃波発生装置、２４は振動
子、２５はアプリケータ、２６は超音波イメージングプ
ローブ、２７はＸ線管球、２８はＩ．Ｉ．を示してい
る。振動子２４の中心軸は一点鎖線２４ａであり、発生
する衝撃波の伝達する範囲は二点鎖線２４ｂに囲まれた
範囲であり、焦点Ｚに収束する。超音波イメージングプ
ローブ２６の中心軸は一点鎖線２６ａであり、超音波断
層像の範囲は二点鎖線２６ｂに囲まれた範囲となる。Ｘ
線管球２７の照射軸は一点鎖線２７ａであり、照射範囲
は二点鎖線２７ｂに囲まれた範囲となる。この場合も、
振動子２４の焦点ＺはＸ線管球２７の照射軸２７ａと超
音波イメージングプローブ２６の中心軸２６ａの交点と
一致している。なお、Ｘ線管球２７はアプリケータ２５
と異なる駆動装置（不図示）に取り付けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の衝
撃波治療装置にあっては次のような問題があった。すな
わち、図４に示したものでは、アプリケータ１５内にＸ
線管球１７があるためにＸ線位置決めする時にはアプリ
ケータ１５内に空気パスを用意する必要があり、水Ｗを
排出した後、空気を注入しなくてはならない。逆に超音
波画像収集時や衝撃波治療時には、空気パスを水パスに
交換する必要があるため、破砕治療をする度に水Ｗと空
気の入れ替えをする必要が生じ、治療に時間がかかると
いった問題があった。また、Ｘ線管球１７を衝撃波発生
装置１３内に組み込むため、衝撃波発生装置１３全体が
大きくなり、重量も増大する。このため、衝撃波発生装
置１３を下方以外の上方または横方向から患者へアプロ
ーチさせるためには、複雑・強力な駆動装置等が必要に
なるという欠点を有している。

【０００８】一方、図５に示したものは、Ｘ線管球２７
は衝撃波発生装置２３の外部にあるため、水Ｗと空気と
の入れ替えは必要ない。しかしながら、Ｘ線管球２７及
びＩ．Ｉ．２８による位置決め手段のＸ線画像において
治療対象物Ｓがアプリケータ２５の陰になる虞があっ
た。また、アプリケータ２５の陰を避けようとして、Ｘ
線管球２７をアプリータ２５から離れた位置に配置する
と、患者Ｐの体格や結石の場所によっては、患者Ｐの腰
骨と治療対象物である中部尿管結石Ｓとが重なることが
あり、Ｘ線位置決めが困難になったり、Ｘ線画像による
治療効果の判定がしにくいという問題があった。そこで
本発明は、Ｘ線位置決めが容易な超音波治療装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、所定の焦点に集束する超音
波を発生する超音波発生源と前記焦点付近の超音波断層
像を収集する超音波イメージング装置と前記集束超音波
及び前記超音波断層像収集のための超音波を伝搬する超
音波伝搬媒質とからなる超音波アプリケータと、Ｘ線位
置決め装置とを備える超音波治療装置において、前記超
音波発生源を前記超音波イメージング装置の中心軸線に
対し、非対称に配置した。

【００１０】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち、超音波発生源を超音波イメージング装置
の中心軸線に対し、非対称に配置した。したがって、治
療を行なうたびに容器内の超音波伝搬媒質を排出・注入
する必要がなく、超音波治療中にＸ線位置決め手段によ
り治療効果を判定できるようにするために、効率的な治
療ができるのはもちろん、Ｘ線位置決め手段や超音波発
生源の配置の自由度が大きくなり、Ｘ線位置決め手段の
Ｘ線画像に容器の影がうつることを避けることができ
る。

【００１１】

【実施例】図１（ａ），（ｂ）及び図２は本発明の第１
実施例に係る衝撃波治療装置を示す図である。衝撃波治
療装置は大きく分けて衝撃波発生部１００と制御部２０
０とから構成されている。図１（ａ）は、衝撃波発生部
１００の断面を示しており、この衝撃波発生部１００に
は後述するアプリケータ１０４の一部が接するように衝
撃波発生装置１０２が設けられている。衝撃波発生装置
１０２は、振動子１０３と、水Ｗが収容されたアプリケ
ータ１０４とを備えている。振動子１０３の発生する衝
撃波の伝達する範囲は二点鎖線１０３ａに囲まれた範囲
となり、その焦点Ｚはアプリケータ１０４の中心軸線か
ら外れた位置となっている。振動子１０３は後述するよ
うに配置された圧電効果方式の複数の振動素子１０５か
ら構成されている。振動子１０３の一部が切り抜かれ、
超音波画像を得るための超音波イメージングプローブ１
０６がそこから、アプリケータ１０４内に挿入されてい
る。振動素子１０５の超音波イメージングプローブ１０
６の中心を通る線に沿って切った断面形状は球殻又は回
転楕円体又は回転放物面である。

【００１２】振動素子１０５はその平面図が図１（ｂ）
に示すように配置されており、これら振動素子１０５は
各焦点までの距離の差から計算された遅延時間を有する
制御部２００の遅延回路（不図示）によって励振され、
各振動素子１０５からの衝撃波が焦点Ｚに同時に到達で
きるよう設定されている。また、各振動素子１０５をパ
ルス駆動する駆動電圧も適切な衝撃波音場が形成できる
ように可変となっている。

【００１３】一方、衝撃波発生装置１０２に隣接してＸ
線管１０７が設けられている。超音波イメージングプロ
ーブ１０６の中心軸は一点鎖線１０６ａであり焦点Ｚを
通る。超音波断層像の範囲は二点鎖線１０６ｂに囲まれ
た範囲となる。Ｘ線管球１０７の照射軸は１０７ａであ
り、照射範囲は１０７ｂとなる。Ｘ線管１０７の患者を
挟んで反対側にはＩ．Ｉ．１０８が配置されており、Ｘ
線管１０７からの放射線を電気信号に変換し、それを表
示することによりＸ線像による位置決めを可能としてい
る。

【００１４】図２に示すように、制御部２００は、後述
する各制御部の連携制御を行うシステムコントローラ２
０１と、Ｘ線位置決めユニット２１０と、超音波位置決
めユニット２２０と、発生源ユニット２３０と、位置決
めユニット２４０と、システムコントローラ２０１に接
続されオペレータからの指示を入力する操作卓２０２と
を備えている。

【００１５】Ｘ線位置決めユニット２１０は、次のよう
に構成されている。システムコントローラ２０１に接続
されたＸ線位置決め制御部２１１はＸ線トリガ回路２１
２を介してＸ線発生回路２１３に接続されている。ま
た、Ｘ線位置決め制御部２１１は、画像記憶装置２１４
及び画像処理回路２１５を介して前述したＩ．Ｉ．１０
８で得られた画像を収集する画像収集回路２１６に接続
されている。画像収集回路２１６はＸ線トリガ回路２１
２に接続されている。画像記憶装置２１４は画像表示装
置２１７に接続されている。

【００１６】超音波位置決めユニット２２０は、次のよ
うに構成されている。システムコントローラ２０１に接
続された超音波位置決め制御部２２１は、患者Ｐの超音
波断層像と共に衝撃波の集束点位置を示すマーカをモニ
タ上に表示する表示装置２２２及び画像処理部２２３に
接続されている。画像処理部２２３は表示装置２２２に
接続されている。また、超音波位置決め制御部２２１は
メモリ２２４、第１のパルサ２２５、送信回路２２６、
信号処理回路２２７、受信回路２２８、マルチプレクサ
２２９に接続されている。第１のパルサ２２５は送信回
路２２６に接続されており、送信回路２２６はマルチプ
レクサ２２９に接続されている。画像処理部２２３はメ
モリ２２４に接続されている。メモリ２２４はプレーン
メモリ２２４ａと画像メモリ２２４ｂとから構成されて
おり、信号処理回路２２７に接続されている。信号処理
回路２２７は受信回路２２８を介してマルチプレクサ２
２９に接続されている。マルチプレクサ２２９は超音波
イメージングプローブ１０６に接続されている。

【００１７】発生源ユニット２３０は次のように構成さ
れている。システムコントローラ２０１に接続された発
生源制御部２３１はマルチプレクサ２３２、送信回路２
３３、振動素子１０５の各圧電素子にパルス電圧印加す
る第２のパルサ２３４、受信回路２３５、信号解析回路
２３６に接続されている。第２のパルサ２３４は送信回
路２３３を介してマルチプレクサ２３２に接続されてお
り、信号解析回路２３６は受信回路２３５を介してマル
チプレクサ２３２に接続されている。マルチプレクサ２
３２は各振動素子１０５に接続されている。送信回路２
３３は、システムコントローラ２０１から送出される命
令信号に基づいて作動する遅延制御部と、この遅延制御
部から送出される制御信号を受けて振動素子１０５の駆
動タイミングを調整する遅延回路と、システムコントロ
ーラ２０１から送出される制御データに基づいて振動素
子１０５のパルス電圧を制御するピーク圧制御部とを有
する。

【００１８】位置決めユニット２４０は、システムコン
トローラ２０１に接続された位置コントローラ２４１と
衝撃波発生部１００を駆動する駆動装置２４２から構成
されている。なお、Ｂは患者Ｐを横たわせる治療寝台を
示している。

【００１９】このように構成された衝撃波治療装置にお
いては、次のようにして破砕治療を行なう。オペレータ
は患者Ｐを寝台Ｂの上に寝かせ、Ｘ線画像により結石Ｓ
を探し、おおまかな位置に位置決めする。ここで、焦点
Ｚはアプリケータ１０４と患者Ｐとが接する面の法線上
にないため、Ｘ線画像にアプリケータ１０４が映ること
がない。続いて、自動的にアプリケータ１０４が動き、
振動子１０３の衝撃波焦点Ｚを治療対象物Ｓの近傍に移
動させる。微調整は超音波イメージングプローブ１０６
により治療対象物Ｓの周囲におけるＢモード断層像と、
振動子１０３から発生する衝撃波の焦点マーカＭをモニ
タに表示することによって行なう。そして、位置コント
ローラ２４１により、表示装置２２２の表示画面上でマ
ーカＭ上に治療対象物Ｓがくるようにアプリケータ１０
４を移動させて一致させる。そして、振動子１０３を励
振させ、結石Ｓを破砕する。このとき、Ｘ線及び超音波
の位置決め及び治療前後のＸ線または超音波による画像
確認が容易になる。

【００２０】なお、結石などの治療対象物に衝撃波を照
射して破砕治療するには、通常、３０００から５０００
発の衝撃波を照射している。最初から高いピーク圧力の
衝撃波を照射すると、患者に苦痛を与えることになる。
このため、ピーク圧力制御部では、ＣＰＵから治療開始
の指令信号を受けると、ピーク圧力を段階的に適当な強
さまで上げ、その後、最適なピーク圧力で破砕治療がで
きるように第２のパルサ２３４の出力電圧の制御がなさ
れる。

【００２１】上述したように本実施例では、アプリケー
タ１０４がＸ線画像の陰にならないため、Ｘ線及び超音
波の位置決め及び治療前後のＸ線または超音波による画
像確認が容易になる。

【００２２】図３（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施例
に係る衝撃波治療装置の衝撃波発生部を示す図である。
図３（ａ）は、衝撃波発生部３００を示しており、この
衝撃波発生部３００にはその一部が接するように衝撃波
発生装置３０２が設けられている。衝撃波発生装置３０
２には、振動子３０３と、水Ｗが収容され全体がほぼ直
方体に形成されたアプリケータ３０４とを備えている。
振動子３０３には平面図が図３（ｂ）に示す如く配置さ
れた圧電効果方式の平板状の振動素子３０５が複数個配
置されている。振動子３０３は各振動素子３０５の励振
タイミングを異ならせることによって図中二点鎖線３０
３ａで示す範囲内で焦点Ｚの位置を自由に変更できるよ
うになっており、衝撃波の伝達する範囲は二点鎖線３０
３ｂや３０３ｃとなるようになっている。範囲が３０３
ｂのときには振動子３０３の焦点Ｚはアプリケータ１０
４の中心軸線から外れた位置となっている。これら各振
動素子３０５の励振タイミングを変える制御は、後述す
るようにして行われる。なお、範囲３０３ｃはＸ線の位
置決めを行わないときに使用できる。

【００２３】また、振動子３０３には超音波画像を得る
ための超音波イメージングプローブ３０６が設けられて
いる。超音波イメージングプローブ３０６は、中心軸を
一点鎖線３０６ａや３０６ｃとし、超音波画像を収集す
る範囲を二点鎖線３０６ｂや３０６ｄに囲まれた範囲と
なるように電子的に移動できるように構成されている。
各振動素子３０５をパルス駆動する駆動電圧も適切な衝
撃波音場が形成できるように可変となっている。Ｘ線管
３０７の患者を挟んで反対側にはＩ．Ｉ．３０８が配置
されており、Ｘ線管３０７からの放射線を電気信号に変
換し、Ｘ線位置決め装置を構成している。

【００２４】このように構成された衝撃波治療装置にお
いては、次のようにして破砕治療を行なう。オペレータ
は患者Ｐを寝台Ｂの上に寝かせ、Ｘ線管球３０７とＩ．
Ｉ．３０８とにより結石Ｓを探し、おおまかな位置に位
置決めする。アプリケータ３０４はＸ線画像に映らな
い。このとき、Ｘ線はシングルプレーンでもよいがバイ
プレーンでもよい。次に、Ａ点に振動子３０３の焦点Ｚ
を移動し、超音波イメージングプローブ３０６の超音波
映像もＡ点がを中心となるように超音波スキャン面を移
動させる。超音波イメージングプローブ３０６で微調整
の位置決めを行なう。

【００２５】振動子３０３の焦点Ｚと治療対象物Ｓとが
一致した時点でオペレータが操作卓の治療開始スイッチ
を押して治療を開始する。治療対象物Ｓの位置に応じて
衝撃波の焦点Ｚを移動させると、それに対応する遅延プ
ログラムが記憶系から発生源ユニット内のＣＰＵに取り
込まれ、このＣＰＵから遅延制御部に命令信号が送出さ
れる。そして、この命令信号を遅延制御部が受けると、
制御信号を各遅延回路に送出し、各遅延回路は対応した
パルサから出力されるパルス電圧のタイミングを遅延さ
せて衝撃波による破砕治療ができる。

【００２６】上述したように本実施例では、第１実施例
と同様の効果があるとともに、焦点を所定範囲内で電子
的に移動可能であるため、第１実施例に比べてと振動子
の形状や衝撃波治療装置本体の構成及び配置が比較的自
由になるという利点がある。

【００２７】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。すなわち上記実施例では、各振動素
子は球殻状であるが、平板であってもよい。また、発生
源ユニットのパルサを連続波又はバースト波の強力超音
波を発生させる装置に変えることにより、衝撃波治療装
置を温熱治療装置として機能させることができる。この
場合、衝撃波治療装置のピーク圧力制御部は温熱治療時
のピーク昇温温度を可変調整するピーク温度制御部とし
て機能する。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施可能であるのは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、超音波発生源を超音波
イメージング装置の中心軸線に対し、非対称に配置した
ため、治療を行なうたびに容器内の超音波伝搬媒質を排
出・注入する必要がなく、超音波治療中にＸ線位置決め
手段により治療効果を判定できるようにするために、効
率的な治療ができるのはもちろん、Ｘ線位置決め手段や
超音波発生源の配置の自由度が大きくなり、Ｘ線位置決
め手段のＸ線画像に容器の影がうつることを避けること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る衝撃波治療装置に組
み込まれた衝撃波発生部の概要を示すものであって、
（ａ）は要部断面図、（ｂ）は振動子の平面図。

【図２】同装置の構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第２実施例に係る衝撃波治療装置の衝
撃波発生部の概要を示すものであって、（ａ）は要部断
面図、（ｂ）は振動子の平面図。

【図４】従来の衝撃波治療装置の衝撃波発生部の概要を
示す断面図。

【図５】従来の別の衝撃波治療装置の衝撃波発生部の概
要を示す断面図。

【符号の説明】

１００，３００…衝撃波発生部 １０２，３０２…
衝撃波発生装置 １０３，３０３…振動子 １０４，３０４…
アプリケータ １０５，３０５…振動素子 １０６，３０６…超音波イメージングプローブ １０７，３０７…Ｘ線管 １０８，３０８…
Ｉ．Ｉ． ２００…制御部 ２０１…システム
コントローラ ２０２…操作卓 ２１０…Ｘ線位置
決めユニット ２１７…画像表示装置 ２２０…超音波位
置決めユニット ２２２…表示装置 ２３０…発生源ユ
ニット ２３１…発生源制御部 ２４０…位置決め
ユニット ２４１…位置コントローラ ２４２…駆動装置 Ｐ…患者 Ｓ…治療対象物 Ｂ…治療寝台 Ｚ…焦点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の焦点に集束する超音波を発生する超
   音波発生源と前記焦点付近の超音波断層像を収集する超
   音波イメージング装置と前記集束超音波及び前記超音波
   断層像収集のための超音波を伝搬する超音波伝搬媒質と
   からなる超音波アプリケータと、Ｘ線位置決め装置とを
   備える超音波治療装置において、 前記超音波発生源を前記超音波イメージング装置の中心
   軸線に対し、非対称に配置したことを特徴とする超音波
   治療装置。
2. 【請求項２】所定の焦点に集束する超音波を発生する超
   音波発生源と前記焦点付近の超音波断層像を収集する超
   音波イメージング装置と前記集束超音波及び前記超音波
   断層像収集のための超音波を伝搬する超音波伝搬媒質と
   からなる超音波アプリケータと、Ｘ線位置決め装置とを
   備える超音波治療装置において、 前記超音波発生源は前記超音波アプリケータの中心軸線
   外に集束超音波の焦点を形成するものであることを特徴
   とする超音波治療装置。