JPWO2002100486A1 - 子宮筋腫の治療方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は子宮筋腫の治療方法および装置に関する。
背景技術
近年、医療技術の進歩に伴って、患者の生活の質(quality of life)を重視した低侵襲治療への需要が高まっている。子宮筋腫は非常に頻度の高い疾患で、全成***性の20〜40%に存在すると言われ、手術が必要となる例も多く、婦人科開腹手術の過半数を占める。しかし手術療法には、ある頻度で合併症や後遺症が発生しそのトラブルで訴訟になるケースが絶えないのも周知の事実である。また、壮年期に就業している女性が増加しつつあり、入院・手術への抵抗感も強い。そこで、手術以外の治療法として、血中のエストロゲン(女性ホルモンの一種)濃度を低下させ、子宮筋腫の縮小を計るホルモン療法も開発されたが、副作用の面より長期使用が困難で、手術前の補助療法の城を脱していない。1995年にRavina(Lancet,346)は大腿動脈よりのアプローチでカテーテルを子宮動脈内に挿入し子宮動脈を閉塞することにより筋腫のサイズ縮小に成功した。その後この方法の追試、改良が各国で行われ現在我が国でも臨床応用が始まりつつある。
一方、超音波は、レーザ等の電磁波に比べ体内深部への侵達度、エネルギー収束性に優れ、人体への全身的影響が少ないことから、近年は診断のみでなく治療へも応用され始めている。超音波は、ミリメートル単位の微小な領域にエネルギーを集束させ加熱作用により瞬時に局所的な組織変性を誘導することが可能である。この技術は、前立腺肥大症の治療には臨床応用されている(Bihrlre R,J Urol 152,1994)。
発明の開示
しかし、動脈カテーテルによる子宮動脈の閉塞法は、低侵襲とは言え、鼠径部に切開を入れ動脈カテーテルを挿入する小手術であり、ある程度の侵襲と、それに伴うりスクは避けられず、また選択的に子宮筋腫の栄養血管を閉塞できない問題点もある。また、治療を必要とする子宮筋腫は、前立腺に比し、サイズが数倍以上大きいため)強出力集束超音波(high intensity focused ultrasound(HIFU))の照射により直接子宮筋腫組織を変性させる方法は、子宮筋腫の治療には応用が困難である。
子宮筋腫は、発生の原因はいまだ明らかではないが、出来た子宮筋腫は、その原因の如何にかかわらず、栄養血管から栄養を供給され成長するものである。1995年にRavina(Lancet,346)がカテーテルで子宮動脈を閉塞することにより筋腫のサイズ縮小に成功したように、栄養血管を適当に閉塞することができれば、そのサイズを縮小させることが出来、患者の負担を軽減することができる。したがって、上述の強出力集束超音波(HIFU)の照射を利用して直接子宮筋腫組織を変性させるのではなく、子宮筋腫に栄養を供給している栄養血管の適当個所を閉塞することにより、患者の負担を軽減しうる治療方法が望まれる。
たとえば、Rivens(I.M.Euro,J.Ultr,9,1999)により紹介されているように、強出力集束超音波(HIFU)により小動脈の閉塞が可能であることは動物実験で証明されている。また、子宮筋腫の栄養血管の状況把握も、近年進歩した超音波三次元表示技術により可能である。本発明はこの点に着目し、超音波により子宮筋腫に栄養を供給している栄養血管の適当な一つまたは複数個所を特定し、その一つまたは複数個所及びその近傍に超音波出力を強力に集束させることにより、栄養血管の組織を変化させることにより閉塞することを提案するものである。
発明を実施するための最良の形態
患者の体内に超音波を照射して、この反射波を受信して映像化することによる診断は広く使用され、最近では、この映像により同定した患部に対して強力な超音波を照射して治療をする試みもなされている。しかし、患者の体内に超音波を照射することが効果的に行なわれるためには、超音波の照射される領域にガスが存在しないことが重要である。本発明の子宮筋腫の治療でこの問題を考えると、患者自体に自覚症状が無いような初期の時期では、子宮と腹壁との間に腸が存在し、この腸内にガスが存在することから、超音波の照射は効果的には行なえない。
一方、子宮筋腫が進展し、自覚症状がある頃になると、子宮と腹壁との間に存在した腸は、子宮筋腫により押し退けられた状態となり、超音波の照射により子宮筋腫の状態を映像として鮮明に見ることができるようになる。
本発明はこの点に着目し、まず、患者の子宮筋腫に超音波を照射して子宮筋腫の栄養血管の状況把握と閉塞点の同定を行い、次いで、この同定された子宮筋腫の栄養血管の閉塞点に対して、強出力集束超音波(HIFU)の照射を行い、これにより子宮筋腫の栄養血管を閉塞して、子宮筋腫を治療する。この際、子宮筋腫の栄養血管の同定と強出力集束超音波(HIFU)の照射による子宮筋腫の栄養血管の閉塞とを、同一のトランスデューサにより行なうものとして、適切な閉塞を実現する。
図1は本発明の実施例を模式的に示す図である。100は本発明による治療を受ける患者の腹壁、102は膣、103は子宮内膣、104は正常子宮筋層、105は子宮筋腫を示す。106は栄養血管であり、正常子宮筋層104および子宮筋腫105に栄養を供給する動脈である。110はトランスデューサであり、患者の腹壁100に当てられて患者の子宮に向けて超音波を照射し、さらに、患者の体内から反射された超音波を受信する。111は制御装置であり、トランスデューサ110と連結され、子宮筋腫の栄養血管の閉塞点の同定のための超音波照射と体内から反射された超音波の受信、および、子宮筋腫の栄養血管の閉塞のための強出力集束超音波(HIFU)の照射のための制御を行なう。制御装置111には各種の設定をするための操作ボタン群112、モニター画面115、モニター画面115上のカーソル116をモニター画面115上の任意の位置に移動させるためのドラッグボール113、および栄養血管の閉塞のための強出力集束超音波(HIFU)の照射を指示する照射ボタン114を備える。ここで、トランスデューサ110はフォーカシングポイント及び出力を可変とする照射用探触子として機能するように制御されるものである。具体例は後述する。
治療を行なう医師は、患者の腹壁100の外面にトランスデューサ110を置き、制御装置111を操作して患者の子宮に超音波を照射する。照射された超音波は子宮で反射されトランスデューサ110で反射波が受信される。受信された反射波は制御装置111に取り込まれてモニター画面115に患者の子宮の像として表示される。この際、患者に照射する超音波の強度、焦点深度、モニター画面115の表示画像の明るさあるいはコントラスト等は操作ボタン群112により任意に調整できる。
治療を行なう医師は、モニター画面115に表示された子宮とその周辺の像を観察して、子宮筋腫を縮小させるために有効と思われる栄養血管の閉塞点を判断する。上述したカーソル116は、モニター画面115の任意の位置に移動可能であり、医師は、子宮筋腫を縮小させるために有効と思われる栄養血管の閉塞点と判断した位置にトラックボール113を操作してカーソル116を位置決めする。その後、医師は、栄養血管の閉塞位置として位置決めしたカーソル,116をその位置に保持したまま、操作ボタン群112により集束超音波(HIFU)の照射強度を調整して、照射ボタン114を操作して集束超音波(HIFU)を照射する。照射ボタン114の操作により集束超音波(HIFU)を照射するとき、集束超音波(HIFU)は位置決めされたカーソル116に対応する子宮筋腫の栄養血管個所及びその近傍に腹壁100を介して照射される。
本発明による栄養血管の閉塞のメカニズムは、以下の三つの方法が適用可能であり、選択された方法に応じて集束超音波(HIFU)の照射強度を選択する。
1)集束超音波が照射された部位での熱作用で血管壁の組織に変性を起こさせ、それにより血管腔を狭少化させ、さらには、閉塞に陥らす。
2)集束超音波により血管内でキャビテーションを発生させ、それによるフリーラヂカルの産生を通じて照射された部位の血管内皮に障害を加える。この内皮細胞の障害が局所的な動脈硬化病変を誘発し、血栓の形成、血管の閉塞へと進展する。この場合は、変化は徐々に起こり、治療効果もゆっくりしたものとなるので、術後の管理がより重要となる。
3)上記の両者を併用する。
なお、治療を行なう医師がモニター画面115に表示された子宮とその周辺の像を観察して、子宮筋腫を縮小させるために有効と思われる栄養血管の閉塞点を判断するに際して、より鮮明な画像を得るために、患者に超音波造影剤(増感剤)を投与(静脈注射による)することが有効である。この場合、超音波造影剤(増感剤)に含まれるマイクロバブルはキャビデーションの発生を増幅させる等の働きがあるため、上記1)、2)の作用をも強める効果があるので、治療効果を高めるためにも有用である。
本発明を実施するための照射領域モニタ用超音波撮像手段を有する超音波照射装置としては、たとえば、特公平6−59289号公報に開示される装置を適当にモディファイして適用できる。以下、この形で構成したものとして、簡単にその構成と動作を説明する。
図2に超音波照射装置の一実施例の構成を表わすブロック図を、図3(A)、(B)に、その実施例を構成する超音波トランスデューサの構成例を、平面図、部分断面図で示す。
まず、超音波トランスデューサの構成を図3を参照して簡単に説明する。1−1,1−2,…,1−L,…,1−Nはアレイ型配に配置された照射用深触子である。2−1,2−2,…,2−4は撮像用トランスデューサであり、これらは3×m個の撮像用深触子が2次元アレイとして配列されている。3は軽合金基板であり、一面に照射用深触子1−1,1−2,…,1−Nが配列される。4は高分子系整合層であり、軽合金基板3の他面に貼り付けられる。軽合金基板3は音響整合層とヒート・シンクと接地電極を兼ねた軽合金の基板である。軽合金基板3と高分子系の音響整合層4との整合層の組合わせは、水に近い音響インピーダンスを有する治療対象に対し最も有効なものである。また、ヒート・シンクは、超音波出力による照射用探触子の発熱による音度上昇を防止するために有効なものである。撮像用トランスデューサ2−1,2−2,…,2−4は軽合金基板3を切り欠いた形で撮像用深触子整合層5を介して設けられる。この実施例では、撮像用トランスデューサ2−1,2−2,…,2−4は、軽合金基板3の交差する中心線上に対称に配置される。6は撮像用深触子のケースである。照射用トランスデューサは周波数500kHzの探触子のアレイ構造、撮像用トランスデューサの探触子は中心周波数3MHzの探触子のアレイ構造とされ、両者が複合されている。
図2に示すブロック図を参照して、超音波照射装置の全体構造を説明する。10は主制御回路であり、図1における制御装置111に対応するとともに、後述する照射用送波制御回路11および撮像用送波制御回路12を総括的に制御する。11は照射用送波制御回路であり、主制御回路10により指定された照射目標位置に従って照射用深触子1−1,1−2,…,1−Nを駆動する交流信号の位相が演算される。9−1,…,9−Nは探触子素子駆動回路であって、照射用送波制御回路11で演算された駆動信号を生成する。照射目標位置は、表示画面上のカーソル18−1、18−2によって指定されるが、これについては後述する。15は表示制御回路であり、撮像用トランスデューサ2−1,2−2,…,2−4の受信する超音波信号を受波フォーカス回路14によりフォーカス処理された結果に応じて治療対象となる子宮像を表示する信号を作成する。16は表示器であり、本実施例では、表示制御回路15の出力に応じて治療対象となる子宮像を二つの断面像17−1,17−2の複数画面として表示する。例えば、画面17−1が図3の撮像用探触子2−1と2−3によって得られたものとし、画面17−2が撮像用探触子2−2と2−4によって得られたものとする。19−1、19−2は、それぞれ、撮像用探触子2−1と2−3を結ぶ線に対応する面と撮像用探触子2−2と2−4を結ぶ線に対応する面との交差位置を意味し、それぞれの画面がこの線19−1、19−2の位置で直角に交差したものであることを意味し、両者を合わせて見て3次元表示がなされていることが分かる。なお、図では、断面構造の図が表示しにくいので図の向きを換えて表示した。
12は撮像用送波制御回路であり、撮像用超音波の送出を制御する。パルス・エコー像を得るモードでは、送波制御回路12によりそれぞれのタイミングで送波パルスが生成される。13は送受波アンプで、送波制御回路12により生成された送波パルスを撮像用トランスデューサ2−1,2−2,…,2−4の各探触子素子に送出して駆動する。一方、送波パルスに応じて、照射対象物中の音響インピーダンスの不連続により生じるエコー信号は、撮像用探触子2−1,2−2,…により受信され、送受波アンプ13により増幅される。14は受波フォーカス回路であり、送受波アンプ13により増幅されたエコー信号をフォーカス処理して、その発生位置と超音波強度として処理する。受波フォーカス回路14の出力は表示回路15を介して、表示器16の表示画面中に表示される。受波フォーカス回路14には、帯城通過フィルタ(図示せず)が設けられており、その中心周波数は撮像用超音波周波数に合わせられている。これは、撮像用超音波周波数を照射用超音波周波数の2倍以上とすることにより、超音波照射中であっても混信に妨害されることなく超音波撮像を可能として、照射中の超音波の照射のモニタが可能である。
照射目標位置は、図1ではカーソル116で示したが、図2では、カーソル18−1,18−2で示す。図1では、ドラッグボール113でカーソル116を操作して照射目標位置を決定したのに対して、ここでは、画面17−1上でカーソル18−1を操作して照射目標位置を決定する。主制御回路10には、図1のドラッグボール113に対応する操作手段101が設けられており、これを操作してカーソル18−1を操作して照射目標位置を決定する。この操作手段101は、表示回路15に設けられても良い。表示回路15によりカーソル位置を操作するときは、このカーソル位置を示す座標信号は表示回路15から主制御回路10に伝達される。また、画面17−1上でカーソル18−1を操作すると、これに対応して、画面17−2上のカーソル18−2は追従して移動するものとされる。逆に、画面17−2上のカーソル18−2を制御するときは、画面17−1上でカーソル18−1は追従して移動するものとされる。いずれのカーソルを制御するかは、医師が選択スイッチ102を操作して決定する。二つの画面上で、一方のカーソルを画面を見ながら移動させ、他方のカーソルをこれに追従させることは、前者のカーソルの画面上でのX,Yアドレスを検出して、後者のカーソルの画面上でのX,Yアドレスをこれに一致させるように制御すれば簡単にできる。
図4(A)、(B)は、超音波照射装置の他の実施形態の探触子の平面図、部分断面図をそれぞれ示す。図4に示した探触子は図3(A)、(B)の探触子と相異する点は、回転機構8を介して撮像用1次元アレイ型探触子2を照射用探触子の中心部に取り付けた点である。この実施例では、軽合金基板3の中心部に、回転機構8を設置する円筒形の支持台7が形成されている。回転機構8により、撮像用探触子2は回転制御されるものであるから、主制御回路10は撮像用探触子2の回転の制御及び回転に応じた信号処理をするものとされる。また、この実施例の場合、画面17−1と17−2とは先の例とは異なり、例えば、画面17−1が撮像用探触子2の出力に直接対応する表示画面とし、画面17−2は表示回路15に保持されている撮像画面で、画面17−1に対し90°位相のずれたものを表示画面として表示するものとされる。この実施例では、撮像用探触子2の面積および素子数が小さくてすみ、撮像部の低価格化が可能となり、照射用探触子の有効面積を少しでも大きく設定することが可能となる。一方では、制御及び信号処理は煩雑となるが、いわゆるマイコンの応用で簡単に対応できるので、制御系を含めた全体ブロックは説明を省略するが、必要なら、先に引用した公報を参照されたい。
上述したように、本実施例では、照射される超音波は電子フォーカスされるものであり、電子制御によりほぼ連続的にフォーカスを切換えることができ、さらに、多数の焦点に同時にフォーカスすることさえ可能となる。なお、図2〜図4の実施例は、いずれも、照射用超音波探触子として2次元アレイを用い電子走査により照射目標の3次元走査を行なう場合の例であったが、同心円状のアレイの場合や固定焦点探触子と機械走査機構とを組合わせた場合にも適用可能である。また、以上の実施例では、照射用超音波の撮像用超音波への混信を防ぐ目的で、撮像用受波フオ」カス回路に帯域通過フィルタを用いたが、これは、狭帯城である照射用超音波の周波数帯だけを除くノッチ・フイルタを用いても良い。
なお、上述の実施例では説明しなかったが、栄養血管には血液が流れているので、このことにより超音波の反射の状況が他の静止部分とは異なる。このことを利用して、栄養血管を他の部分とは異なるカラー表示とすることができる。このように栄養血管の表示を特徴付ければ、閉塞点を特定する場合の助けとなる。さらに、図の実施例では、表示画像が二つの画像を合わせ見て3次元表示となるものであったが、最近の表示技術の進歩によれば、一つの2次元面の表示を3次元表示として見易くするとともに、これを任意の軸を中心として回転して見ることも可能であるから、このような表示を利用すれば、より容易に超音波の照射を行なうことができる。
我が国で年間数万例にも及ぶとされている子宮筋腫の手術の内、かなりの症例に対して本発明による無侵襲な治療の適用が期待できる。患者の安全に寄与するのみならず、手術に要する医療費の削減も実現でき、その社会的貢献度の高い。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の実施例を模式的に示す図である。
図2は本発明で採用できる超音波照射装置の一実施例の構成を表わすブロック図である。
図3(A)、(B)は図2に示す超音波トランスデューサの構成例を示す平面図、部分断面図である。
図4(A)、(B)は、超音波照射装置の他の実施形態の探触子の構成例を示す平面図、部分断面図である。
塞を実現する。
さらに、子宮筋腫の栄養血管の状況把握と閉塞点の同定のために治療すべき患者の子宮筋腫に超音波を照射する際、患者に超音波造影剤(増感剤)を与える。一般に造影剤にはマイクロバブルが含まれていて、これは強出力集束超音波(HIFU)の照射をうけるとキャビデーションの発生を増幅させる等の働きがあるため、集束超音波が照射された部位での熱作用で血管壁の組織に変性を起こさせる作用をも強める効果があるので、治療効果を高めるためにも有用である。
図1は本発明の実施例を模式的に示す図である。100は本発明による治療を受ける患者の腹壁、102は膣、103は子宮内膣、104は正常子宮筋層、105は子宮筋腫を示す。106は子宮動脈であり、これから分岐した子宮動脈が正常子宮筋層104および子宮筋腫105に栄養を供給する動脈である。ここで、これらの子宮動脈の内、子宮筋腫105に栄養を供給する子宮動脈が栄養血管と呼ばれるのが普通であり、以下、本発明でも、子宮筋腫105に栄養を供給する動脈を栄養血管と呼ぶ。また、図1に示すように、子宮動脈106から分岐した栄養血管の×印107を付した位置及びその近傍に、後述するように、強出力集束超音波(HIFU)を照射する。110はトランスデューサであり、患者の腹壁100に当てられて患者の子宮に向けて超音波を照射し、さらに、患者の体内から反射された超音波を受信する。111は制御装置であり、トランスデューサ110と連結され、子宮筋腫の栄養血管の閉塞点の同定のための超音波照射と体内から反射された超音波の受信、および、子宮筋腫の栄養血管の閉塞のための強出力集束超音波(HIFU)の照射のための制御を打なう。制御装置111には各種の設定をするための操作ボタン群112、モニター画面115、モニター画面115上のカーソル116をモニター画面115上の任意の位置に移動させるためのドラッグボール113、および栄養血管の閉塞のための強出力集束超音波(HIFU)の照射を指示する照射ボタン114を備える。ここで、トランスデューサ110はフォーカシングポイント及び出力を可変とする照射用探触子として機能するように制御されるものである。具体例は後述する。
治療を行なう医師は、患者の腹壁100の外面にトランスデューサ110を置き、制御装置111を操作して患者の子宮に超音波を照射する。照射された超音波は子宮で反射されトランスデューサ110で反射波が受信される。受信された反射波は制御装置111に取り込まれてモニター画面115に患者の子宮の像として表示される。この際、患者に照射する超音波の強度、焦点深度、モニター画面115の表示画像の明るさあるいはコントラスト等は操作ボタン群112により任意に調整できる。
治療を行なう医師は、モニター画面115に表示された子宮とその周辺の像を観察して、子宮筋腫を縮小させるために有効と思われる栄養血管の閉塞点を判断する。上述したカーソル116は、モニター画面115の任意の位置に移動可能
であり、医師は、子宮筋腫を縮小させるために有効と思われる栄養血管の閉塞点と判断した位置にトラックボール113を操作してカーソル116を位置決めする。その後、医師は、栄養血管の閉塞位置として位置決めしたカーソル116をその位置に保持したまま、操作ボタン群112により集束超音波(HIFU)の照射強度を調整して、照射ボタン114を操作して集束超音波(HIFU)を照射する。照射ボタン114の操作により集束超音波(HIFU)を照射するとき、集束超音波(HIFU)は位置決めされたカーソル116に対応する子宮筋腫の栄養血管個所及びその近傍(×印107で示した位置及びその近傍)に腹壁100を介して照射される。
本発明による栄養血管の閉塞のメカニズムは、以下の三つの方法が適用可能であり、選択された方法に応じて集束超音波(HIFU)の照射強度を選択する。
1)集束超音波が照射された部位での熱作用で血管壁の組織に変性を起こさせ、それにより血管腔を狭少化させ、さらには、閉塞に陥らす。
2)集束超音波により血管内でキャビテーションを発生させ、それによるフリーラヂカルの産生を通じて照射された部位の血管内皮に障害を加える。この内皮細胞の障害が局所的な動脈硬化病変を誘発し、血栓の形成、血管の閉塞へと進展する。この場合は、変化は徐々に起こり、治療効果もゆっくりしたものとなるので、術後の管理がより重要となる。
3)上記の両者を併用する。
さらに、本発明では、集束超音波(HIFU)による栄養血管の閉塞の効果を高めるために、超音波造影剤(増感剤)を積極的に使用する。すなわち、治療を行なう医師がモニター画面115に表示された子宮とその周辺の像を観察して、子宮筋腫を縮小させるために有効と思われる栄養血管の閉塞点107を判断するに際して、より鮮明な画像を得るために、患者に超音波造影剤(増感剤)を投与(静脈注射による)することが有効であるが、超音波造影剤(増感剤)に含まれるマイクロバブルはキャビデーションの発生を増幅させる等の働きがあるため、上記1)、2)の作用をも強める効果がある。この点に着目して、超音波造影剤(増感剤)を単に鮮明な画像を得るために使用するのみならず、治療効果を高めるためにも使用するのである。
本発明を実施するための照射領域モニタ用超音波撮像手段を有する超音波照
Claims (4)
- 患者の腹壁外面に超音波の送受信を行うトランスデューサを当て、超音波の送受信により表示画面に患者の子宮筋腫と子宮筋腫の栄養血管とを表示させ、該表示画面上で前記子宮筋腫の栄養血管の閉塞点の指定をして、前記トランスデューサにより前記栄養血管の閉塞点及びその近傍に収束された超音波を照射して該閉塞点位置及びその近傍の栄養血管を急性または慢性的に閉塞させ子宮筋腫を変性・縮小に導くことを特徴とする子宮筋腫の治療方法。
- 前記栄養血管の血流による超音波信号の変化に着目して栄養血管が他の部分と異なる色で表示される請求の範囲1記載の子宮筋腫の治療方法。
- 患者の腹壁外面に当てられて超音波の送受信を行うトランスデューサ、前記超音波の送受信により表示画面に患者の子宮筋腫と子宮筋腫の栄養血管とを表示するための表示装置、該表示装置の表示画面上で前記子宮筋腫の栄養血管の閉塞点の指定をする手段、該閉塞点として指定された栄養血管の閉塞点に前記トランスデューサにより収束された超音波を照射して該閉塞点位置及びその近傍の栄養血管を急性または慢性的に閉塞させ子宮筋腫を変性・縮小に導くように栄養血管の組織を変化させる手段、および、前記トランスデューサによる超音波の送受信と前記表示画面上の栄養血管の閉塞点の指定と前記超音波の収束を制御する制御装置よりなることを特徴とする子宮筋腫の治療装置。
- 前記栄養血管の血流による超音波信号の変化に着目して栄養血管が他の部分と異なる色で表示される請求の範囲3記載の子宮筋腫の治療装置。
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