JPH08252261A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】パルス波による衝撃治療の機能と、連続波によ
る加温・加熱治療の機能を同時あるいは交互に用いるこ
とにより治療効率および治療効果を向上させた超音波治
療装置を提供することにある。 【構成】本発明の超音波治療装置は、パルス波を照射す
るための第一の超音波発生源４と、連続波を照射するた
めの第二の超音波発生源５と、これら第一および第二の
超音波発生源を駆動するために各超音波発生源ごとに少
なくとも１つ備えた駆動手段２、３と、これら各駆動手
段に接続されパルス波および連続波を病変部に対して同
時あるいは交互に照射させるよう制御する制御手段１と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波を生体内の結石や
腫瘍等の病変部に照射して治療を行う超音波治療装置お
よびその治療方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波治療装置として以下に述べるもの
が知られている。まず、腎結石や胆石等の結石を治療す
るために、集束された超音波によるパルス波を体外から
照射し、そのパルス波の衝撃力を利用することにより、
開腹せずに無侵襲的に結石を破砕する結石破砕装置があ
る。一方、悪性新生物、いわゆる癌を治療するために、
腫瘍組織等を局所的に加温あるいは加熱して腫瘍組織を
壊死させる高温治療装置がある。このように従来の超音
波治療装置には衝撃波を利用する結石破砕装置と、連続
波を利用する高温治療装置があり、治療対象によってそ
れぞれ独立に用いられていた。また、パルス波を腫瘍組
織等に照射して、その衝撃力を利用して細胞を壊死させ
るという技術も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】結石破砕においてはい
かに効率良く、確実に破砕するかということが大きな課
題である。また腫瘍組織等の壊死においてはいかに効率
良く、確実に壊死させるかということが大きな課題であ
る。従来の超音波治療装置では、結石破砕に対しては衝
撃波を利用した結石破砕装置、腫瘍組織等の壊死に対し
ては連続波を利用した高温治療装置というように、治療
対象によって異なる装置を選択して使用していた。一
方、パルス波を腫瘍組織等に照射して、その衝撃力を利
用して細胞を壊死させるという技術も提案されている
が、パルス波による衝撃力と連続波による加温・加熱と
いう２つの機能をもたせて同時または交互に使用して治
療効率の向上および治療効果の向上を目的とした超音波
治療装置は無かった。

【０００４】本発明はパルス波による衝撃治療の機能
と、連続波による加温・加熱治療の機能を同時あるいは
交互に用いることにより治療効率および治療効果を向上
させた超音波治療装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明では、パルス波を照射するた
めの第一の超音波発生源と、連続波を照射するための第
二の超音波発生源と、これら第一および第二の超音波発
生源を駆動するために各超音波発生源ごとに少なくとも
１つ備えた駆動手段と、これら各駆動手段に接続されパ
ルス波および連続波を病変部に対して同時あるいは交互
に照射させるよう制御する制御手段を備えることを特徴
とする超音波治療装置を提供する。

【０００６】請求項２記載の本発明では、パルス波およ
び連続波を照射するための超音波発生源と、この超音波
発生源を駆動するための駆動手段と、この駆動手段に接
続されパルス波と連続波を病変部に対して交互に照射さ
せるよう制御する制御手段を１つずつ備えることを特徴
とする超音波治療装置を提供する。

【０００７】請求項３記載の本発明では、前記駆動手段
が複数種類の超音波を駆動させられる請求項１および請
求項２記載の超音波治療装置を提供する。請求項４記載
の本発明では、前記制御手段が病変部に対してパルス波
と連続波を同時に照射することを特徴とする超音波治療
装置を提供する。

【０００８】請求項５記載の本発明では、前記制御手段
が病変部に対してはじめにパルス波を照射した後、連続
波を照射することを特徴とする超音波治療装置を提供す
る。請求項６記載の本発明では、前記制御手段が病変部
に対してはじめに連続波を照射した後、パルス波を照射
することを特徴とする超音波治療装置を提供する。請求
項７記載の本発明では、前記制御手段が病変部に対して
パルス波と連続波を交互に照射することを特徴とする超
音波治療装置を提供する。

【０００９】

【作用】上述の如く構成すれば、パルス波と同時あるい
は交互に連続波を照射することで結石や腫瘍組織を衝撃
あるいは加温・加熱により治療を行うことができる。こ
のように並行して異なる治療方法を行うことで、例えば
結石に対してはパルス波の衝撃による破砕効果と、連続
波による加温・加熱や振動の効果が相まって、治療効率
および治療効果を向上することができる。これはまた、
腫瘍等の病変に対しても同様の効果を得ることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明の好ましい実
施例を説明する。図１は請求項１および請求項３記載の
本発明が適用された超音波治療装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。この超音波治療装置は超音波発
生源として用いる振動子４、５と、この振動子４、５を
駆動する駆動装置２、３と、この駆動装置２、３に駆動
方法を設定する制御装置１から構成される。駆動装置
２、３は、パルス波駆動回路２８、加温連続波駆動回路
２９、加熱連続波駆動回路３０から成り、切り換えスイ
ッチ３１により所望の超音波駆動回路を選択できる。ま
た、病変部の位置を特定し、治療状況を観察するための
診断装置２１、病変部の温度を検出するための温度セン
サ２２が付属されている。この温度センサ２２は穿刺針
により体内に挿入され、患部に位置させる。あるいはこ
の温度センサ２２に代えて、ＭＲＩ（磁気共鳴断層撮影
装置）にて温度測定してもよい。ＭＲＩを用いると、無
侵襲にて温度測定することができる。

【００１１】図１においては振動子１つに対して駆動装
置１つが対応しており、振動子４、５は同じ種類の超音
波（パルス波あるいは連続波）を同時あるいは交互に発
生したり、それぞれ異なる種類の超音波を同時あるいは
交互に発生することができる。 以下図２を参照しなが
ら図１に示した超音波診断装置の超音波発生源として用
いられる振動子について説明する。図２は所定の曲率を
持つ球殻状の振動子を示しており、超音波を集束するこ
とができる。図２（ａ）は同心円でリング状に２つの振
動子６、７に分かれており、各振動子ごとに駆動可能で
ある。図２（ａ´）は図２（ａ）に示した球殻状振動子
の中心部を通る横断面図である。この振動子の中心には
治療対象を位置決めするための超音波診断用プローブ８
が設置されている。位置決め用装置としては超音波診断
装置の代わりにＸ線診断用システムが組み込まれていて
もよい。これは結石や腫瘍の種類によっては、超音波診
断よりもＸ線診断の方が正確にまた容易に位置決めを行
うことができる場合があるためである。例えば結石には
腎石や胆石などがあり、その種類により結石を構成する
主要な成分は異なる。次に述べる図２（ｂ）、（ｃ）に
ついても同様に球殻状振動子の中心に位置決め用装置が
設けられる。図２（ｂ）は球殻状振動子の中心で２つの
部分に分割したものであり、各々独立に駆動可能であ
る。図２（ｃ）は球殻状振動子を８つの部分に分割した
ものであり、各々独立に駆動可能である。このように振
動子の分割の仕方や分割数を変えることによって、病変
部に対して超音波の照射パターンを変えることができ
る。上記実施例においては球殻状振動子を２つおよび８
つに分割したがこれに限定されない。例えば、球殻状振
動子をさらに多数の部分に分割してもよいし、分割の仕
方を変えてもよい。また、球殻状振動子でなくてもよ
い。以下図３乃至図５を参照しながら、振動子の変形例
について説明する。

【００１２】図３は平板振動子であり、多数の部分に分
割されている。特開平02-121647 に示されているよう
に、各振動子を駆動する際に遅延駆動することで、所望
の位置に焦点を設定できる。図３（ａ）は平板振動子の
中心より半分と残り半分とで種類の異なる超音波を照射
する場合を示しており、図３（ｂ）は隣り合う分割した
振動子が異なる超音波を照射する場合を示している。こ
のようにどの振動子からどのような超音波を照射するか
は、そのときに治療を行う対象により自由に選択するこ
とができる。実際には結石や腫瘍の種類によりあらかじ
めいくつかの超音波照射パターンを設定しておき、オペ
レータ２４がその中から選択できるようにしておけば、
オペレータ２４が超音波に対して詳細な知識を有さない
場合に有効である。例えば、病変部が結石で、その大き
さが大きい場合にはパルス波を駆動する振動子の数を増
やすように設定することなどが考えられる。

【００１３】図４は球殻状振動子９、１０の２つより構
成される例で、各振動子９、１０の中心部を通る横断面
図である。この２つの球殻状振動子９、１０は各々独立
に位置決めを行うことができる。このため、例えば結石
が２個ある患者の場合同時に治療することができ、治療
期間を短縮することができる。またこの場合、一方の振
動子がパルス波を照射し、他方の振動子が連続波を照射
するようにすることができる。上記実施例においては振
動子２つから構成される場合を示したが、これに限定さ
れない。振動子の数はいくつでもよく、お互いに異なる
超音波を照射することも可能である。また１つの振動子
を図２に示したように分割してもよく、各振動子の超音
波照射パターンを自由に設定することも可能である。

【００１４】図５は患者１５の周囲を取り囲むように振
動子１３、１４を配した例である。図５（ａ）は患者１
５にＸ線診断装置（Ｘ線管１１および光電子増倍管１
２）を用いて位置決めを行い、治療を行う場合を示した
もので、患者１５の横断面が見える位置でかつ超音波治
療装置の中心を通る断面図である。図５（ａ´）は図５
（ａ）を斜め方向から見た斜視図である。患者１５を取
り囲む振動子１３、１４は各々独立に駆動可能であり、
同じ種類あるいは異なる種類の超音波を同時に照射した
り、交互に照射したりすることができる。このように患
者１５の周囲を取り囲むように振動子１３、１４を構成
することにより、結石や腫瘍組織に強力な超音波を照射
できるため、治療効率および治療効果が向上する。ま
た、図５（ｂ）は図５（ａ´）と同様な斜視図である
が、２つの振動子の中でさらに４つの部分にそれぞれ分
割したものを示している。このように構成することで、
より多くの超音波照射パターンが得られ、治療効率およ
び治療効果が向上する。上記実施例においては振動子２
つから構成される場合を示したが、これに限定されな
い。また各振動子をさらにいくつかの部分に分割しても
よい。

【００１５】以下、本発明の超音波治療装置の作用につ
いて説明する。オペレータ２４は診断装置２１で患者１
５の患部の位置や大きさを検査する。その検査結果をも
とに振動子４、５の焦点を患部に一致させると共に、治
療モードを選択して治療モード選択スイッチ１９に入力
する。入力信号は治療モード選択スイッチ１９から制御
装置１に伝達され、制御装置１は各駆動回路２、３の切
換スイッチ３１により所望の超音波駆動回路に切り換え
る。例えば、駆動回路２はパルス波駆動回路２８に、駆
動回路３は加温連続波駆動回路２９に接続する。駆動回
路２により駆動される振動子４からは衝撃波を、駆動回
路３により駆動される振動子５からは連続波を、それぞ
れ患部に向けて照射する。

【００１６】これら治療用超音波による治療は、例え
ば、図７のタイミングチャートに示す如く行われる。な
お、（ａ）は振動子４、５を駆動する連続波を、（ｂ）
は振動子４、５を駆動するパルス波を示している。
（ｃ）は振動子４あるいは振動子５の焦点に結石などが
存在するか否かを調べるための探査用微弱超音波観測モ
ードがＯＮか、ＯＦＦかを示している。（ｄ）は温度セ
ンサ２２より検出される患者１５の病変部の温度を示し
ている。連続波は照射し続けると加熱し過ぎてしまうの
で、断続したバースト波が用いられる。断続したバース
ト波を用いても、治療を続けていくと病変部の温度がし
だいに上昇するため、しきい値を設定する。そのしきい
値には、滑らかな制御をさせるため、上限ＵＬと下限Ｌ
Ｌを設ける。そのしきい値上限ＵＬを越えたときには、
制御装置１から切り換えスイッチ３１に信号が送られ、
連続波の照射を中断し、パルス波だけの照射に切り換え
る。このとき、もう一方の振動子からもパルス波を照射
するが、病変部以外の正常な箇所に照射するのを防ぐた
めにパルス波の照射前に、診断装置で病変部と予測され
る箇所にこの振動子によって探査用微弱超音波を送受波
する。受波した超音波が強い時、すなわちパルス波の焦
点が患部に合致している時に、パルス波を照射する。つ
まり、この振動子はパルス波を照射している時を除き、
探査用微弱超音波観測用モードとなっている。また、し
きい値下限ＬＬを下回ったときには連続波の照射を再開
させる。

【００１７】治療中、診断装置２１で患部の治療状況が
オペレータ２４により観察されている。これは、例え
ば、結石破砕の場合なら、結石が破砕されて十分小さく
なっていれば、オペレータ２４は超音波の照射を中止
し、破砕効果が認められなければ、オペレータ２４は別
の治療モードに切り換える。さらに温度センサ２２で超
音波が照射されている患部の温度を測定し、加熱し過ぎ
ないようにする。

【００１８】なお、この治療用超音波照射前にあらかじ
め振動子４、５から患部探査用の微弱超音波を照射し、
その反射波を検知し、強い反射が検知されたときにだ
け、焦点と患部が合致していると見なして、治療用超音
波を照射するようにしてもよい。強い反射が無ければ、
再度焦点を患部に一致するように設定する。このように
すれば、正常な部位に無意味な超音波を照射してしまう
危険が少ない。

【００１９】以上、記載したよう構成すると、例えば結
石破砕では結石に対してパルス波と連続波を同時に照射
すれば、衝撃を与えながら加温・加熱を同時に行うこと
になり、単に衝撃による結石破砕とは異なり、加温・加
熱による融解という作用も導けるため、結石の破砕を促
進したり、より細かく破砕することが可能となる。

【００２０】図７を用いて、パルス波と連続波を同時に
照射する場合について上述したが、以下ではパルス波と
連続波を交互に照射する場合について、そのタイミング
チャートを示す図８を参照しながら述べる。図７同様、
（ａ）は振動子４、５を駆動する連続波を、（ｂ）は振
動子４、５を駆動するパルス波を示している。（ｃ）は
振動子４あるいは振動子５の焦点に結石などが存在する
か否かを調べるための探査用微弱超音波観測モードがＯ
Ｎか、ＯＦＦかを示している。（ｄ）は温度センサ２２
より検出される患者１５の病変部の温度を示している。
これは病変部に衝撃を与えては、加温・加熱を加えると
いう操作を繰り返すというものである。短時間に集中的
に一方の治療するということであるから、パルス波によ
る衝撃力および連続波による加温・加熱力は同時照射の
ときに比べて上がる。この方法は結石や腫瘍組織が大き
い場合等に特に有効である。

【００２１】また、２つの振動子に連続波を同時に照射
させた後、一方の振動子だけあるいは２つ同時にパルス
波を照射させることも可能である。このようにすると、
例えば結石破砕では結石をあらかじめ加温・加熱して融
解しておき、後から衝撃を与えるので、より少ないパル
ス波で細かく破砕することが可能である。このため、パ
ルス波による衝撃が患者体内に与えるダメージを最小限
にくい止めることができる。例えば、胆石はコレステロ
ールを多く含んでいるため、はじめに連続波を照射して
融解しておいてから、衝撃波を照射すれば、より効率的
で効果的な破砕が可能である。

【００２２】また、これとは逆に２つの振動子にパルス
波を同時に照射させた後、一方の振動子だけあるいは２
つ同時に連続波を照射させることも可能である。このよ
うにすると、例えば結石破砕では結石を衝撃によりある
程度細かく破砕してやり、後から加温・加熱して融解す
ることで、より少ない連続波で細かく破砕することが可
能である。このため、連続波による加温・加熱が患者体
内に与えるダメージを最小限にくい止めることができ
る。

【００２３】また、上述したいくつかの治療方法を病変
部やその治療経過に応じて組み合わせて行ってもよい。
以下、請求項２および請求項３記載の本発明が適用され
た超音波治療装置の第二の実施例について、その構成を
示すブロック図である図６を参照して説明する。この超
音波治療装置は超音波発生源として用いる振動子１８
と、この振動子１８を駆動する駆動装置１７と、この駆
動装置１７に駆動方法を設定する制御装置１６から構成
される。駆動装置１７は、パルス波駆動回路２８、加温
連続波駆動回路２９、加熱連続波駆動回路３０から成
り、切り換えスイッチ３１により所望の超音波駆動回路
を選択できる。また、病変部の位置を特定し、治療状況
を観察するための診断装置２１、病変部の温度を検出す
るための温度センサ２２が付属されている。つまり、図
１に示す超音波治療装置と異なるのは、駆動装置と振動
子が１ずつしかないという点だけである。

【００２４】次に、この超音波治療装置の作用を説明す
る。オペレータ２４は治療モード切換スイッチ１９で治
療モードを選択する。選択された治療モードに応じて制
御装置１６は駆動方法を設定して振動子１８を駆動する
波形の種類、駆動電圧・周波数などのデータ信号を駆動
装置１７に送信する。駆動装置１７は制御装置１６から
送信されたデータ信号に応じてパルス波あるいは加温用
連続波あるいは加熱用連続波のいずれか所望の超音波を
駆動する。この駆動装置１７により駆動される振動子１
８は超音波を発生させることができる。この振動子１８
はまず結石探査用の微弱超音波を患者１５の病変部に対
して出力し、その反射波を検出する。この検出信号はフ
ィードバック信号発生回路２３を経由して制御装置１６
に入り、制御装置１６は駆動装置１７により治療用超音
波を振動子１８から患者１５の病変部に対して出力させ
る。また、患者１５の病変部には温度センサ２２が取り
付けられ、検出信号はフィードバック信号発生回路２３
を経由して制御装置１６に入る。これにより振動子１８
より出力された連続波等による加熱のし過ぎを防ぐこと
ができる。さらにこの超音波治療装置には患者１５の病
変部を特定するための診断装置２１が設けられている。
診断装置としては超音波診断装置やＸ線診断装置が用い
られる。超音波診断装置が用いられた場合、超音波診断
用プローブから診断用超音波を患者１５に対して送受波
する。受波した超音波から診断画像を再構成し、病変部
に振動子１８の焦点を一致させる。このような構成にす
ることにより、パルス波の照射間に連続波を照射して治
療を行うことが可能である。図６においては振動子、駆
動装置、制御装置がそれぞれ１つずつ用いるだけなの
で、装置の構成が簡単なものとなり、コストも安くなる
という利点がある。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、異なる種
類の超音波（パルス波、連続波）を同時または交互に治
療対象に照射することができ、治療効率および治療効果
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波治療装置の一実施例を示すブロ
ック図。

【図２】本発明の超音波治療装置の振動子の一実施例を
示す構成図。

【図３】本発明の超音波治療装置の振動子の一実施例を
示す構成図。

【図４】本発明の超音波治療装置の振動子の一実施例を
示す構成図。

【図５】本発明の超音波治療装置の振動子の一実施例を
示す構成図。

【図６】本発明の超音波治療装置の一実施例を示すブロ
ック図。

【図７】本発明の超音波治療装置の一実施例のタイミン
グチャート。

【図８】本発明の超音波治療装置の一実施例のタイミン
グチャート。

【符号の説明】

１、１６ 制御装置 ２、３、１７ 駆動装置 ４、５、６、７、９、１０、１３、１４、１８ 振
動子 ８ 超音波プローブ １１ Ｘ線管 １２ 光電子増倍管 ２３ フィードバック信号発生回路 ２８ パルス波駆動回路 ２９ 加温連続波駆動回路 ３０ 加熱連続波駆動回路 ３１ 切り換えスイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス波を照射するための第一の超音波発
   生源と、連続波を照射するための第二の超音波発生源
   と、これら第一および第二の超音波発生源を駆動するた
   めに各超音波発生源ごとに少なくとも１つ備えた駆動手
   段と、これら各駆動手段に接続されパルス波および連続
   波を病変部に対して同時あるいは交互に照射させるよう
   制御する制御手段とを備えることを特徴とする超音波治
   療装置。
2. 【請求項２】パルス波および連続波を照射するための超
   音波発生源と、この超音波発生源を駆動するための駆動
   手段と、この駆動手段に接続されパルス波と連続波を病
   変部に対して交互に照射させるよう制御する制御手段を
   備えることを特徴とする超音波治療装置。
3. 【請求項３】前記駆動手段が複数種類の超音波を駆動さ
   せられる請求項１または請求項２記載の超音波治療装
   置。
4. 【請求項４】前記制御手段は病変部に対してパルス波と
   連続波を同時に照射することを特徴とする請求項１また
   は請求項２または請求項３記載の超音波治療装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は病変部に対してはじめにパ
   ルス波を照射した後、連続波を照射することを特徴とす
   る請求項１または請求項２または請求項３記載の超音波
   治療装置。
6. 【請求項６】前記制御手段は病変部に対してはじめに連
   続波を照射した後、パルス波を照射することを特徴とす
   る請求項１または請求項２または請求項３記載の超音波
   治療装置。
7. 【請求項７】前記制御手段は病変部に対してパルス波と
   連続波を交互に照射することを特徴とする請求項１また
   は請求項２または請求項３記載の超音波治療装置。