WO2002056957A1 - Dispositif de diagnostic/traitement ultrasonore et procede associe - Google Patents

Dispositif de diagnostic/traitement ultrasonore et procede associe Download PDF

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WO2002056957A1
WO2002056957A1 PCT/JP2002/000339 JP0200339W WO02056957A1 WO 2002056957 A1 WO2002056957 A1 WO 2002056957A1 JP 0200339 W JP0200339 W JP 0200339W WO 02056957 A1 WO02056957 A1 WO 02056957A1
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ultrasonic
signal
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living body
diagnostic
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PCT/JP2002/000339
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Katsunori Asafusa
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Hitachi Medical Corporation
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Publication date
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    • A61M37/0092Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin using ultrasonic, sonic or infrasonic vibrations, e.g. phonophoresis

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic and treatment apparatus and method, and more particularly to an ultrasonic diagnostic and treatment apparatus and method suitable for intensively administering a therapeutic agent to an affected part in a living body.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus for use in treating an affected part of a living body.
  • the first device uses ultrasound to depict the image of the affected area, and uses that image as a guide image for inserting a catheter or puncture needle into a living body.
  • the second device uses the energy of the ultrasonic waves radiated into the living body as the destructive energy of the affected tissue.
  • the third device irradiates a medium administered to a living body with ultrasonic waves and ruptures the affected tissue due to a change in the state of the medium.
  • 2000-189521 discloses a method in which a living body is irradiated with a first ultrasonic signal for obtaining an image and a received signal corresponding to an echo signal is collected. Collection means, image acquisition means for processing the echo signal to obtain image information, and a drug administered to a living body contained in microbubbles called microcapsules or microbubbles is activated in an affected part of the living body
  • an ultrasonic diagnostic / therapeutic apparatus provided with an irradiating means for transmitting a second ultrasonic signal to a living body for destroying the micro force cell.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic / treatment device with improved treatment efficiency. It was done as a target.
  • Another object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic / treatment device capable of visually confirming the destruction state of a microcapsule.
  • the present invention has been made to provide an ultrasonic diagnostic and therapeutic apparatus capable of further improving the treatment efficiency by administering a plurality of microcapsules. Disclosure of the invention
  • an ultrasonic diagnostic / therapy apparatus transmits a first ultrasonic signal for obtaining an image to a living body and responds to the echo signal of the first ultrasonic signal.
  • First ultrasonic wave radiating means for receiving the received signal, means for processing the received signal to obtain diagnostic information, and second means for destroying the drug-containing microphone opening capsule administered to the living body.
  • Second ultrasonic irradiation means for irradiating the living body with the ultrasonic signal, and control means for controlling the second ultrasonic irradiation means based on the diagnostic information obtained by the first ultrasonic irradiation means.
  • the microcapsule In order to administer the drug encapsulated in the microphone mouth capsule to the affected area by breaking the microphone mouth capsule, the microcapsule is irradiated with ultrasonic waves at the timing when the microcapsule reaches the affected area to break the microcapsule. Swell.
  • the operator confirms that the microphone mouth capsule is concentrated near the affected area, and controls the irradiation from ultrasonic waves for image diagnosis to ultrasonic waves that destroy the microcapsules. Thereby, treatment efficiency such as reduction of treatment time is improved.
  • the reduced treatment time for the patient reduces the time required for the patient to be physically restrained, and reduces the amount of microforce required for the patient.
  • the timing at which the microcapsules arrive at the diseased part is, for example, the timing at which the concentration of the microcapsules circulating to the diseased part becomes optimal in the diseased part.
  • an image display means for displaying an undestructed microcapsule measured by the first ultrasonic signal when the second ultrasonic signal is switched to the first ultrasonic signal.
  • the state of destruction of the microcapsules is visually confirmed by a doctor.
  • Microphone with drug The destruction status of the oral forcepsel can be visually confirmed, and the amount of the drug enclosed in the microforced pusher can be confirmed to be administered to the affected area.
  • the first ultrasonic signal for obtaining an image is transmitted to a living body to which at least two types of microcapsules containing a drug are administered, and the echo signal of the first ultrasonic signal is transmitted.
  • a second ultrasonic irradiation unit for irradiating the living body with a signal, and a control unit for controlling the second ultrasonic irradiation unit based on the obtained diagnostic information are provided.
  • the individual microcapsules are irradiated with a second ultrasonic wave at the timing when the individual microcapsules reach the affected area, and the individual microcapsules break down. Is done.
  • the administration of multiple microcapsules further improves the efficiency of treatment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an ultrasonic diagnostic / treatment device suitable for applying the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the transmission signal generator shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the harmonic detector shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a frequency analysis unit.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the color matting (CM) unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the time intensity (TI) detection unit shown in FIG.
  • Figure 6 shows the fundamental wave f.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency distribution of a harmonic and a harmonic f h .
  • FIG. 7 is a diagram showing the frequency distribution of the output signal of the harmonic detector.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an ultrasonic diagnostic / treatment device suitable for applying the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a frequency discriminated signal output from the TI detection unit.
  • FIG. 9 is a diagram showing the displayed time intensity carp.
  • Figure 10 is a conceptual diagram of a microcapsule.
  • FIG. 11 is a diagram showing the behavior of the microcapsule subjected to the ultrasonic irradiation.
  • FIG. 12 is a diagram showing the waveform of the ultrasonic wave applied to the microcapsule and its echo signal.
  • FIG. 13 is a diagram showing a modification of the harmonic detector.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic treatment apparatus according to the present invention.
  • a transmission signal generator 1 generates a digital drive signal for driving an ultrasonic probe to generate an ultrasonic wave to be transmitted into a patient's body.
  • the DA converter (DAC) 2 converts the drive signal output from the transmission signal generator 1 into an analog voltage signal.
  • the transmission amplifier 3 amplifies the signal input from the DAC 2 and outputs the amplified signal.
  • the transmission / reception switching unit 4 allows a signal from the transmission circuit unit to pass in the direction of the probe when transmitting ultrasonic waves, and outputs an echo signal received by the probe in the direction of the reception processing unit when receiving ultrasonic waves. Things.
  • the ultrasonic probe 5 transmits ultrasonic waves to the body of a patient to be treated and receives ultrasonic waves (echoes) reflected in the patient.
  • the ultrasonic probe 5 has an ultrasonic wave having an energy level and frequency as an ultrasonic therapy device for destroying microcapsules, and an energy level and frequency as an ultrasonic imaging device for obtaining an image of the inside of a patient. It is capable of transmitting and receiving a plurality of different ultrasonic waves.
  • the receiving amplifier 6 amplifies a signal received by the probe 5 and output as an echo signal.
  • the AD converter (ADC) 7 converts the echo signal output from the wave receiving amplifier 6 from analog to digital.
  • the phasing unit 8 performs phasing formed by the received beam signal.
  • the receiving amplifier 6, ADC 7, and phasing unit 8 have the same number of channels as the number of transducers operated by the ultrasonic probe 5 at the time of receiving waves, and an adder circuit is provided at the end of the phasing unit 8. Have been. This portion forms a reception beam signal.
  • the ADC 7 can be considered as a part of the phasing unit 8.
  • the signal processing section 9 performs preprocessing for image formation on the echo signal input from the phasing section 8, that is, logarithmic compression processing, detection processing, filtering processing, enhancement processing, and the like.
  • the digital scan converter 10 converts between scanning of an ultrasonic beam and scanning for displaying an image.
  • the display memory 11 stores the output of the digital scan converter 10.
  • the color display device 12 includes, for example, a color CRT display and a color liquid crystal display device.
  • the control unit (CPU) 13 controls the above components. The above configuration is almost the same as the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus known as a medical image diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic diagnostic treatment apparatus has, in addition to the function of obtaining a diagnostic image as described above, a function of destroying a microcapsule in a patient's body, a function of observing the state of microcapsule breakdown, It also has a function to measure the timing of blasting. Therefore, next, the components of the present embodiment added to the above configuration to achieve the latter three functions will be described.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the transmission signal generator 1 shown in FIG.
  • a waveform memory 51 stores a transmission frequency.
  • the waveform memory 51 stores a frequency of an ultrasonic wave used for acquiring the diagnostic image and a frequency used for breaking a microcapsule.
  • a plurality of frequencies for breaking down the micro force pusher are stored so as to break down various kinds of microphone force pusher.
  • the transmission timing control unit 52 controls the drive supplied to each of the plurality of transducers built in the probe 5 so that the ultrasonic waves transmitted from the probe 5 are focused on the affected part of the living body. Outputs the signal after phase control or delay control.
  • the transmission intensity controller 53 controls the intensity of the transmission signal output from the waveform memory 51.
  • the multiplier 54 multiplies the signal output from the waveform memory 51 by the signal output from the transmission intensity controller 53.
  • the above components are controlled by the CPU 13. In the CPU 13, the frequency and intensity of the ultrasonic waves that break the microcapsules in accordance with the type of the microcapsules, and the order of rupture of the micro force capsules are programmed in advance and incorporated.
  • the transmission intensity P1 used for ultrasonic diagnosis is 0 ⁇ Pl ⁇ l [W / cm 2 ].
  • the transmission intensity P2 that can destroy microcapsules is 0 and P2 ⁇ 5
  • the term “different frequency” as used herein includes many harmonic components having different frequencies from the frequency of the transmitted ultrasonic wave. It is. By imaging these harmonic components, the rupture status of the microcapsules can be observed. A configuration for imaging this harmonic component will be described with reference to FIG.
  • a harmonic detection unit 14 detects a harmonic echo signal emitted from a microphone opening capsule that has been destroyed by irradiation of ultrasonic waves in a patient's body.
  • the frequency analyzer 15 analyzes the frequency of the harmonic echo signal detected by the harmonic detector 14.
  • the color matching section 16 obtains spatial distribution information of the harmonic component output from the frequency analysis section 15, adds color information to the obtained spatial distribution information, and outputs the resulting information.
  • the harmonic detector 14 includes a local oscillator 141, multipliers 142 and 143, and low-pass filters / letters (LPFs) 144 and 145.
  • the oral oscillator 141 is composed of a memory, a counter, and the like, and two local signals whose phases for shifting the frequency of the echo signal are shifted by ⁇ ⁇ 2 rad, that is, sin (2 ⁇ ⁇ ⁇ ) And cos (2 ⁇ ⁇ ⁇ ), and multipliers 142 and 143 multiply the input echo signal and their oral signals by the fundamental frequency component contained in the echo signal, that is, from the probe.
  • the frequency of the transmitted ultrasonic wave and the harmonic component generated when the microcapsule ruptures are shifted.
  • the LPFs 144 and 145 are configured by a register-sum-of-products arithmetic unit or the like, and remove the fundamental frequency component from the fundamental frequency component and the harmonic component frequency-shifted by the multiplier to remove the harmonic component. Let it pass.
  • the frequency analysis unit 15 includes a fast Fourier transform (FFT) calculation unit 151 and an absolute value (ABS) calculation unit 152.
  • the FFT operation unit 151 has a well-known butterfly multiplier, and converts an echo signal from a real-time array to a frequency array.
  • the ABS operation unit 152 includes a square operation unit, an addition operation unit, and a square root operation unit. This is for calculating the signal strength for each frequency output from the arithmetic unit 151.
  • CM color mapping
  • the MTI filter 161 is composed of a register, a comparator, a bandpass filter (BPF), etc., and is used in the field of radar and blood flow distribution image measurement using the Doppler phenomenon of an ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the microcapsules flowing into the affected area are separated and extracted from surrounding non-moving tissue and detected.
  • the autocorrelation calculation unit 162 is composed of a calculator such as a DSP (Digital Signal Processor) and a memory, and calculates the speed information, speed dispersion information, and signal strength information of the moving microcapsule by autocorrelation calculation. It is. This autocorrelation technique is also known in the field of the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the color map creation unit 163 includes a memory, a color encoder, and the like. The data input from the autocorrelation calculation unit 162 is written into the memory to be converted into image data, and color information corresponding to those values is added to the data by the color encoder. Is to be granted.
  • the time intensity detection unit 17 is provided as one configuration example for this purpose. As shown in FIG. 5, the time intensity detecting section 17 receives a signal from the harmonic detecting section 14 and discriminates and outputs the signal for each frequency, and outputs the output of the frequency discriminating circuit 171.
  • a counter circuit 172 that counts for each frequency, and using the output of the counter circuit 172, according to a command from the CPU 13, the time distribution information of a signal having one as a time axis and the other as a signal value axis and a frequency as a parameter is obtained.
  • the time intensity memory (TI memory) 1 to be converted is composed of a key 3 and a force.
  • the time intensity detection unit 17 configured as described above provides information on signal appearance of each harmonic component within a predetermined time. The change over time can be displayed graphically.
  • the memory in the DSC 10 can be used as the TI memory 173.
  • an operation mode selection switch is provided with a switch for adjusting the transmission intensity of the ultrasonic waves to be transmitted, the transmission intensity can be adjusted according to the patient's physique.
  • the adjustment switch is provided, the treatment can be advanced while suppressing the transmission intensity as much as possible, so that the ultrasonic treatment which reduces the burden on the patient due to the treatment can be performed.
  • the physician prepares to inject the microencapsulated therapeutic into the patient's vein.
  • An automatic injector can be used to inject this therapeutic agent.
  • the doctor turns on the ultrasonic diagnostic and treatment device, uses the imaging function of the device to project an ultrasonic tomographic image of the treatment site on the monitor of the device, and By observing the tomographic image, the doctor identifies the position of the probe where the treatment site is best displayed.
  • the imaging of the ultrasonic tomographic image for this purpose is performed as follows. First, the doctor selects a tomographic imaging mode with the operation mode selection switch 18 of the device provided on the operation panel of the ultrasonic diagnostic and treatment device. Then, the probe 5 is brought into contact with the body surface of the treatment site of the patient, and a focus depth is set to operate an ultrasonic scanning start switch (not shown) and to set a focus depth of the ultrasonic wave transmitted from the probe. Operate the potentiometer. Then, a command is sent from the CPU 13 to the transmission signal generator 1, which generates a digital transmission pulse signal for capturing a cross-sectional image and a plurality of probes 1. A predetermined delay time is given to each pulse supplied to each vibrator so that the ultrasonic pulse emitted from the vibrator converges on the set force depth (to reach the same phase). Output.
  • the transmission pulse signal output from the transmission signal generator 1 is converted into an analog signal in the DAC 2 and input to the transmission amplifier 3.
  • the transmission pulse signal is amplified by the transmission pump 3 to a voltage required to cause the vibrator to generate piezoelectric vibration, and is supplied to the probe 5 by the transmission / reception switching unit 4.
  • Each transmission pulse signal given the predetermined delay time is given to each transducer of the probe 5, and an ultrasonic wave is transmitted from each transducer into the subject with a time difference corresponding to the delay time. You. Then, the ultrasonic wave transmitted into the subject propagates through the subject so as to converge to the set depth of focus (meaning that they arrive at the same phase at the same time). Impedance At a different boundary, a part of it returns as an echo toward the probe and returns.
  • the probe 5 receives the echo, converts it into an electric signal, and outputs it.
  • the wave receiving operation of the probe 5 is performed by the whole or part of the vibrator that has performed the wave transmitting operation, and the signals received by each vibrator are individually transmitted / received by the transmission / reception switching unit.
  • the signal is input to the receiving amplifier 6 via 4, amplified by the receiving amplifier 6, converted to a digital signal by the ADC 7, and output to the receiving phasing unit 8.
  • the reception phasing unit 8 is controlled by the CPU 13, and performs dynamic forcing by delay control and addition processing for each reception signal. That is, as the ultrasonic wave transmitted from the probe 5 into the subject propagates deep inside the body, the echo continuously received by each transducer moves from a focus point that moves along a predetermined path. A process for continuously capturing the reflected echo is performed. By the above-described transmission and reception operations, an ultrasonic beam signal on a predetermined line in the subject is obtained.
  • the ultrasonic beam signal output from the receiving and transmitting unit 8 is input to the raster signal processing unit 9, subjected to logarithmic compression processing, detection processing, dynamic filter processing, and enhancement processing, and output to the DSC 10.
  • the signal input to the raster signal processing unit 9 includes a weak harmonic signal having a frequency that is an integral multiple of the ultrasonic frequency transmitted from the probe 5 into the living body, which is a filtering process. To be removed.
  • the signal input to the DSC 10 is stored in a predetermined address on the memory, that is, an address to be given to the input ultrasonic beam signal for image formation.
  • the above-described ultrasonic wave transmitting / receiving operation is repeatedly performed while sequentially shifting the ultrasonic beam direction.
  • the image data is transmitted to the color display device 12 via the display memory 11.
  • the image is read out in synchronization with the scanning of the image and is displayed on the display screen of the color display device 12 as an ultrasonic tomographic image, preferably in black and white. Ultrasonic scanning of the inside of the subject is continued even after acquiring one frame image, and tomographic image acquisition and display are performed at a frame rate of about 30 frames Z seconds.
  • the physician changes the position of the probe 5 and the contact angle with the body surface while continuing the above-described ultrasonic scanning to find an affected part to be treated. Then, while holding the probe 5 at the position where the diseased part to be treated is best displayed on the color display device 12, the image display is frozen by scanning a freeze switch (not shown).
  • the probe A holding tool can be used to hold the.
  • the doctor observes the freeze image displayed on the color display device 12 and designates a treatment site.
  • This treatment area can be specified by applying a scanning range setting technology in color flow mapping (CFM) as a two-dimensional display of blood flow, for example, and by using a treatment range setting device as the scanning range of the ultrasonic beam during treatment.
  • CFM color flow mapping
  • This designation signal is set in step 19 and is stored in the CPU 13.
  • the reason for setting the ultrasonic beam scanning range for treatment using the frozen tomographic image is that there is not enough time to perform the operation when the subsequent transition from microscopic imaging to treatment is performed. It depends.
  • the physician or his / her assistant uses a syringe to inject the drug-encapsulated microcapsules into the patient's vein.
  • the microcapsules injected into the vein will flow into the affected part circulating in the patient's body within a few seconds, so after injection, the doctor operates the operation mode selection switch 18 to contrast from the previous tomographic image acquisition mode. Switch to mode.
  • this switching signal is input to the CPU 13, the CPU 13 issues a start command to the harmonic detector 14, frequency analyzer 15, color mapping unit 16, and time intensity (TI) detector 17.
  • the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the probe 5 into the patient's body is changed to a value that can best describe the micro force capsule injected into the patient's body. It is desirable to be done.
  • the transmission signal generator 1 Upon receiving this change command, the transmission signal generator 1 outputs a transmission pulse.
  • the transmitted pulse is supplied to the DAC 2, the transmission amplifier 3, the transmission / reception switching unit 4, and the probe 5 in that order, and the ultrasonic wave is transmitted from the probe 5 to the affected part.
  • the scanning is repeatedly performed while changing the direction for each transmitted and received wave so as to scan the entire visual field of the probe, as in the case of capturing the tomographic image.
  • the receiving operation will be described.
  • the received echo signal of the ultrasonic wave transmitted in a certain direction from the probe 5 is processed through the probe 5, the transmission / reception switching unit 4, the reception amplifier 6, the ADC 7, and the reception phasing unit 8 for raster signal processing. Input to section 9 and harmonic detection section 14.
  • the echo signal input to the raster signal processing unit 9 and the harmonic detection unit 14 has a center frequency f corresponding to the frequency transmitted from the probe 5 as shown in FIG. And a signal A having a certain band and this center frequency f. Frequency f h And a harmonic signal B having a center frequency and a certain band.
  • the signals including the signal A and the harmonic signal B input to the harmonic detection unit 14 are output to the multipliers 142 and 143 by the local (reference) signal cos (2 it) and sin (2 ⁇ ) output from the local oscillator 141, respectively. ⁇ ) and frequency-shifted as shown in Fig. 7. Then, from these frequency-shifted signals, LPFs 144 and 145 having a pass band BP extract echo signals composed of the harmonic signal B, and the signals are sent to the frequency analysis unit 15 and the power mapping unit 16. Is output.
  • the signal A and the harmonic signal B input to the raster signal processing unit 9 are subjected to preprocessing for imaging in the same manner as the echo signal processing at the time of imaging for searching for the affected part, and then the signal A Is input to the memory of the DSC 10 in order to form a tomographic image.
  • the beam signal composed of the harmonic signal B input to the frequency analysis unit 15 is sequentially frequency-analyzed in the FFT calculation unit 151 by Fourier transform.
  • the output of the frequency analysis unit 15 indicates the frequency distribution of one beam signal composed of the harmonic signal B from the shallow part to the deep part. Since the harmonic signal generated when the microcapsule is irradiated with the ultrasonic wave is known in advance by measurement, by observing the output of the frequency analysis unit 15, is the microcapsule flowing in the beam direction? You can know whether or not.
  • the output of the frequency analysis unit 15 is input to the ABS calculation unit 25, and the signal strength of the harmonic signal B sequentially input by the above-described configuration is calculated, discriminated according to frequency, and output to the TI detection unit 17.
  • the signal indicating the signal strength for each harmonic frequency calculated by the ABS calculation unit 152 in this manner is output to the TI detection unit 17, and is output to the counter circuit 172 of the TI detection unit 17 for each frequency as shown in FIG. And is stored in the memory in the DSC 10.
  • the data stored in the memory of the DSC 10 is used to create a time intensity curve (TIC) shown in FIG. The method of creating this TIC will be described in detail later.
  • Harmonic E co first signal output from the harmonics detection unit I 4 to the color pine Bing unit 16 is input to the MTI filter 161, it is temporarily held in a storage unit such as an internal register.
  • the MTI filter is known in the fields of radar and ultrasonic Doppler measurement, and is used to cancel information of a stationary part and detect only information of a moving object.
  • the MTI filter 161 is for detecting the blood flow flowing through the affected part or the movement information of the micro force cell. To extract only movement information of a blood flow or microcapsules in the MTI filter 1 6 1, it is necessary to perform at least twice an ultrasonic beam in the same direction.
  • the CPU 13 repeats the wave transmitting and receiving operation without changing the ultrasonic wave transmitting and receiving direction.
  • the echo signal from the second reception is input to the MTI filter 161 via the harmonic detection unit 14, the data temporarily stored in the storage unit such as a register in the MTI filter 161 and the newly input data are output. Is calculated, and information on the blood flow or the movement of the microcapsule between these two transmission / reception waves is obtained. Then, this information is subjected to an autocorrelation calculation in the autocorrelation calculation unit 162, and each data of the moving speed, the speed dispersion, and the signal strength of the blood flow or the microcapsule is calculated.
  • each data is given three primary color information of R (red), .G (green) and B (blue) light and stored in the memory of the DSC 10. You. As described above, by transmitting and receiving the ultrasonic beam in one direction, the frequency distribution on the beam and the movement information of the moving body can be obtained.
  • the ultrasonic wave is repeatedly transmitted and received while sequentially shifting the direction of the ultrasonic beam, and the section including the affected part is ultrasonically scanned.
  • the TI detection unit 17 measures the frequency distribution in the cross section
  • the color mapping unit 16 measures the blood flow or the movement state of the microcapsule in the cross section.
  • the frequency distribution data detected by the TI detection unit 17 and stored in the memory of the DSC 10 is counted for each frequency by the counting function of the CPU 13.
  • the data counted for each frequency indicates the integrated value of the luminance value for each frequency with respect to the signal appearing on the ultrasonic scanning plane at a certain time in the time intensity curve shown in FIG.
  • the movement information of the blood flow or the microcapsule measured by the color mapping unit 16 is converted into two-dimensional image data in the memory of the DSC 10, and read out to visualize the movement state of the fluid in the cross section,
  • the monochrome image data output from the raster signal processing unit 9 and converted into two-dimensional image data in the memory of the DSC 10 is synthesized in the display memory 11 and displayed on the color display device 12. I am looking at this image
  • the operator can observe the microcapsules flowing into the affected area mixed with the blood flow on the image in almost real time by changing the color.
  • the above-mentioned transmission / reception operation is continued thereafter, and the tomographic image and the color mapping image are displayed as the contents of the memory of the DSC 10 are updated each time the transmission / reception of the ultrasonic beam in one direction is completed. Will be updated.
  • the measurement data of the TI detection unit 17 is totaled each time scanning of one frame is completed. Then, as shown in FIG. 9, a graph is shown in which the microcapsules gradually flow into the affected area, reach a maximum at a certain time, and then decrease in amount.
  • the operation mode selection switch 18 provided in the ultrasonic diagnostic apparatus is switched to the treatment mode.
  • the CPU 13 issues a command to the transmission signal generator 1 and the transmission amplifier 3 to generate a therapeutic ultrasonic wave.
  • the transmission signal generator 1 receiving the instruction from the CPU 13 generates a transmission pulse for transmitting ultrasonic waves having an ultrasonic frequency for rupture of the microphone mouth capsule from the probe 5 to the patient's body.
  • the transmission amplifier 3 amplifies the transmission pulse input through the DAC 2 to the rupture level of the microphone mouth capsule and outputs the amplified pulse.
  • the amplified transmission pulse is delay-controlled in the transmission signal generation unit 1 so that the ultrasonic wave is focused in the end ultrasonic transmission / reception direction (initial direction) of the scanning range set as the treatment site. Therefore, the ultrasonic waves radiated from each transducer of the probe 5 are focused on the treatment site of the patient.
  • the ultrasonic microcapsule 200 is obtained by encapsulating a drug 220 in a shell 210 of the capsule.
  • a gas such as air is also enclosed in the shell 210 in addition to the drug 220.
  • the rupture of the microcapsule 200 depends on the strength and the diameter of the shell 210, and the resonance frequency of the microcapsule 200 depends on its diameter. Then, when the ultrasonic wave transmission frequency is at this resonance frequency, the micro force capsule 200 is most efficiently destroyed, and the resonance frequency f at which the microcapsule 200 is destroyed can be obtained by the following equation 1.
  • f (1/2 ⁇ ⁇ ), ⁇ (3k ⁇ ? / P ) ⁇ (1)
  • FIG. 11 (a) When the microcapsule 200 is irradiated with an ultrasonic wave having a waveform as shown in FIG. 12 (a) (FIG. 11 (a)), the gas is sealed in the microcapsule 200, and as shown in FIG. 12 (b). An echo containing the second harmonic component is generated.
  • the frequency of the ultrasonic wave applied to the microcapsule 200 matches the resonance frequency of the micro force capsule, the microcapsule irradiated with the ultrasonic wave by the presence of the air enclosed with the medicine in the microphone opening capsule is used. A resonance phenomenon occurs due to contraction and expansion (Fig.
  • the CPU 13 repeats the transmission / reception and scanning while sequentially shifting the transmission / reception direction of the ultrasonic wave with respect to the treatment range.
  • the fundamental echo signal and the harmonic echo signal obtained by the transmission and reception are processed by a raster signal processing unit, a CM detection unit, and a TI detection unit, and a tomographic image and a CM image are respectively obtained. And displayed on the color display device as a time intensity curve.
  • FIG. 13 shows another example of the configuration of the harmonic detector.
  • a harmonic detector 340 shown in FIG. 13 includes a memory 341 composed of a RAM or the like, multipliers 342 and 343, a coefficient selector composed of a memory such as a ROM, a register and a selector, an adder 3, A memory control unit 346 composed of a counter and a register.
  • the transmission signal generation section 1 is configured by replacing the harmonic detection section 340 with the harmonic detection section 14, the transmission signal generation section 1 generates a plurality of transmission pulses having different phases. Make it possible. Then, first, a transmission pulse having a certain phase is generated, an echo signal is measured, and the echo signal is stored in the memory 341. Next, in the same direction as the previous time, an ultrasonic beam is transmitted using a transmission pulse having a different phase from the previous time, and the echo signal is measured.
  • the echo signal obtained in the second transmission / reception is input to the multiplier 343, and the echo signal obtained in the second transmission / reception is input to the harmonic detection unit 340, and at the same time, the memory 341
  • the first echo signal stored in the memory controller 346 is read out under the control of the memory controller 346 and input to the multiplier 342.
  • Multipliers 342 and 343 multiply the coefficient signal output from coefficient selector 344 by the input echo signal, and output the result to adder 345.
  • the adder 345 adds the input signals to each other and outputs a composite signal.
  • the fundamental waves are out of phase with each other and cancel each other out. For example, if the phases are shifted by ⁇ ⁇ 2, the fundamental wave is Theoretically, they completely cancel each other out, and only the non-linear harmonics remain and are output from the adder 345.
  • the frequency analysis unit 15 performs the frequency analysis using the FFT operation unit 151 as shown in FIG. 3 has been described, but the frequency analysis is performed by a simple plate operation unit. May be.
  • the present invention is capable of other modifications.
  • the affected part is used by using a plurality of types of microcapsules each containing a different drug as the microcapsule. It may be in a form that allows treatment.
  • the intensity of the ultrasonic waves to be transmitted to the CPU is determined in advance according to the order of injecting the drugs.
  • a plurality of treatment modes are provided in the operation mode selection switch, and the type of the microcapsule flowing into the affected part is determined by the time intensity curve and the color mapping image. The doctor can determine the concentration of each microcapsule, and when the rupture timing of each microcapsule comes, the operation of switching the frequency and intensity of ultrasonic waves can be performed by selecting and switching the treatment mode.
  • the means for switching and setting the frequency and intensity of the ultrasonic waves used for the treatment has been described, it is also possible to operate the setting for changing the convergence range of the transmitted ultrasonic waves depending on the size of the affected part.
  • the affected area existing in a relatively wide area is set so that the focus range of the ultrasound is adjusted to the size of the affected area, and the ultrasonic wave is transmitted so that the drug in the microcapsule acts on the affected area in the wide area.
  • the affected area that is required to be administered with a drug at a uniform concentration may be set so that the focusing area, which is conventionally a spherical surface, is an aspherical surface adapted to the affected area.
  • the convergence range may be set to be smaller in order to minimize the administration of the drug.
  • the affected part could be treated using multiple types of micro-oral capsules each containing a different drug as a micro-capsule.
  • the injector of each micro-oral capsule was linked to an ultrasonic diagnostic and therapeutic device.
  • control may be performed such that a plurality of types of microcapsules are injected simultaneously or alternately.
  • the doctor only needs to measure the timing of transmitting ultrasonic waves for treatment while watching the display unit, and can concentrate on only the operation for treatment.
  • a doctor performing ultrasonic therapy by observing the time intensity curve that the microcapsules have reached the affected area and that the microcapsules have reached the optimum concentration in the affected area. Can be easily determined.
  • the inflow state of the microcapsules into the affected area is displayed in a color map, so that the rupture state of the microcapsules can be easily visually confirmed by a doctor. .
  • any means of information transmission such as various displays of schematic diagrams showing the generation of sound waves, that can be determined by the physician that the optimum concentration has been reached, are included. Also, it is only necessary that the doctor can perceive the sensation as a sensation. For example, although not shown, an example in which a sound generating means such as a speaker is provided along with the color display section and a chime or sound is generated in the speaker is also included. Each of these modes is performed based on a comparison of a time change of the echo signal amount with a predetermined reference echo signal value set in advance and the time change value.
  • the display form of the time intensity curve may be a time intensity curve alone, or the time intensity curve such as a tomographic image of a living body or an image in which a high frequency is drawn from a microcapsule. It may be displayed by switching, switching, or superimposing.

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Description

明 細 書 超音波診断 ·治療装置およびその方法 技術分野
本発明は超音波診断 ·治療装置およびその方法に係り、 特に生体内の患部へ 治療薬を集中的に投与するために適した超音波診断 ·治療装置およびその方法 に関するものである。 背景技術
近年、生体の患部の治療に用いる超音波診断'治療装置が開発されつつある。 超音波を生体の患部の治療に用いる装置としては幾つかの種類がある。その第 1 番目の装置は超音波を患部画像の描出に用い、 その画像をカテーテルや穿刺針 を生体内へ挿入するためのガイド像に用いるものがある。 そして第 2番目の装 置は生体内に照射した超音波が持つエネルギーを患部組織の破壊エネルギーと して用いるものがある。 さらに第 3番目の装置は生体内に投与された媒体へ超 音波を照射してその媒体の状態の変化により患部組織を破壌するものがある。 従来の第 3番目の装置の例としては、 特開 2000— 189521号公報に、 画像を得 るための第 1 の超音波信号を生体に照射してエコー信号に応じた受信信号を収 集する収集手段と、 前記エコー信号を処理して画像情報を得る画像取得手段と、 マイクロカプセルまたはマイクロバブルと呼ばれる微小な泡の内部に含まれて 生体に投与された薬物が生体の患部において活性化するように前記マイクロ力 プセルを破壊するための第 2 の超音波信号を生体に送信する照射手段とを備え た超音波診断■治療装置が開示されている。
しかしながら、 この従来装置には、 前記マイクロカプセルを破壌するための 第 2の超音波の照射方向を設定することについて記載されているが、 第 1の超 音波照射手段により得られた診断情報の関連において第 2の超音波照射手段を 制御することについては考慮されていない。
本発明は、 治療効率を向上させた超音波診断■治療装置を提供することを目 的としてなされたものである。
また、 本発明は、 マイクロカプセルの破壊状況が視覚的に確認できる超音波 診断 ·治療装置を提供することを目的としてなされたものである。
また、 本発明は、 複数のマイクロカプセルの投与により、 治療の効率が一層 向上できる超音波診断 ·治療装置を提供することを目的としてなされたもので める。 発明の開示
上記目的を達成するために、 本発明による超音波診断 ·治療装置は、 画像を 得るための第 1の超音波信号を生体に送波して当該第 1の超音波信号のエコー信 号に応じた受波信号を受波する第 1の超音波照射手段と、 前記受波信号を処理し て診断情報を得る手段と、 前記生体に投与された薬剤入りマイク口カプセルを 破壊するための第 2の超音波信号を前記生体に照射する第 2の超音波照射手段と、 前記第 1の超音波照射手段により得られた前記診断情報に基づいて前記第 2の超 音波照射手段を制御する制御手段とを設けたものである。
マイク口カプセルへ封入した薬剤を、 マイク口カプセルを破壌することで患 部へ投与するためには、 マイクロカプセルが患部へ到達したタイミングでマイ クロカプセルへ超音波を照射してマイクロカプセルを破壌する。 これは、 操作 者が患部付近にマイク口カプセルが集中したことを確認し、 画像診断のための 超音波からマイクロカプセルを破壊する超音波照射に制御する。 これにより、 治療時間の短縮等の治療効率が向上される。 また、 患者にとって治療時間が短 縮されることにより、 患者の身体の拘束時間も短縮され、 患者へのマイクロ力 プセルの投与量も少なくできる。 ここで、 マイクロカプセルが患部へ到達した タイミングとは、 例えば患部へ循環して来たマイクロカプセルの濃度が患部に おいて最適となったタイミングである。
また、前記第 2の超音波信号から前記第 1の超音波信号へ切換えられたとき、 前記第 1 の超音波信号によって計測される未破壊のマイクロカプセルを表示す る画像表示手段が設けられる。
マイクロカプセルの破壊状況は医師の視覚的に確認される。 薬剤入りマイク 口力プセルの破壊状況が視覚的に確認され、 マイクロ力プセルに封入された薬 剤がどれだけ患部に投与されたかが確認できる。
また、 画像を得るための第 1の超音波信号を薬剤入りの少なくとも 2種類のマ ィク口カプセルが投与された生体に送波して当該第 1の超音波信号のエコー信 号に応じた受波信号を受波する第 1の超音波照射手段と、 前記受波信号を処理し て診断情報を得る手段と、 前記生体に投与されたマイクロカプセルを破壌する ための第 2の超音波信号を前記生体に照射する第 2の超音波照射手段と、 前記得 られた診断情報に基づいて前記第 2の超音波照射手段を制御する制御手段とが 備えられる。
異なる薬剤が封入されたマイクロカプセルを多種類用いられる場合には、 個 別のマイクロカプセルについて患部へ到達したタイミングで個別のマイクロ力 プセルへ第 2の超音波が照射され個別のマイクロカプセルが破壌される。 複数 のマイクロカプセルの投与により、 治療の効率が一層向上する。 図面の簡単な説明
図 1 は本発明を適用するに好適な超音波診断 ·治療装置の一実施形態の全体 構成を示すプロック図である。 図 2は図 1 に示す送波信号発生部の構成を示す ブロック図である。 図 3は図 1に示す高調波検出部である。 周波数分析部の構 成を示すブロック図である。 図 4は図 1に示すカラーマッツビング (CM) 部の 構成を示すプロック図である。 図 5は図 1に示すタイムインテンシティ (TI) 検出部の構成を示すプロック図である。 図 6は基本波 f。と高調波 fhの周波数分 布を表す図である。 図 7 は高調波検出部の出力信号の周波数分布を示す図であ る。 図 8は TI検出部から出力される周波数弁別された信号を示す図である。 図 9は表示されるタイムインテンシティカープを示す図である。 図 10はマイクロ カプセルの概念図である。 図 11は超音波照射を受けたマイクロカプセルの挙動 を示す図である。 図 12はマイクロカプセルへ照射した超音波とそのエコー信号 の波形を示す図である。 図 13は高調波検出部の変形例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図 1は本発明による超音波診断■治療装置の構成を示すプロック図である。 図 1において、 送波信号発生部 1は超音波探触子を駆動して患者の体内へ送波 する超音波を発生させるためのデジタル駆動信号を発生するものである。 DAコ ンバータ (DAC) 2は送波信号発生部 1から出力された駆動信号をアナログ電圧信 号に変換するものである。 送波アンプ 3は DAC2から入力した信号を増幅して出力 するものである。 送受波切換部 4は、 超音波の送波時には送波回路部からの信号 を探触子方向へ通過させ、 受波時には探触子で受波したエコー信号を受波処理 部方向へ出力させるものである。 超音波探触子 5は、 治療を受ける患者の体内へ 超音波を送波するとともに、 患者の体内で反射した超音波 (エコー) を受波す るものである。 超音波探触子 5は、 マイクロカプセルを破壊する超音波治療装置 としてのエネルギーレベルと周波数を有した超音波と、 患者の体内の画像を得 る超音波撮像装置としてのエネルギーレベルと周波数を有した超音波との異な つた複数の超音波が送受波できるものである。
受波アンプ 6は、 探触子 5で受波されエコー信号として出力された信号を増幅 するものである。 ADコンバータ (ADC) 7は受波アンプ 6から出力されたエコー信 号を AD変換するものである。 整相部 8は受波ビーム信号が形成する整相を行うも のである。 これらの受波アンプ 6、 ADC7、 整相部 8は超音波探触子 5が受波の際に 動作した振動子数に等しいチャンネル数からなり、整相部 8の終端には加算回路 が設けられている。 この部分により受波ビーム信号が形成される。 なお、 ADC7 は整相部 8の一部分と考えることもできるものである。
信号処理部 9は整相部 8から入力したェコ一信号に対し画像化のための前処理、 すなわち対数圧縮処理、 検波処理、 フィルタリング処理、 ェンハンス処理等を 施すものである。 デジタルスキャンコンバータ 10は、 超音波ビームのスキャン と画像表示のためのスキャンとの変換を行うものである。 表示用のメモリ 11は デジタルスキャンコンバータ 10の出力を記憶するものである。 カラー表示装置 12は、 例えば力ラ一 CRTデイスプレイやカラ一液晶表示装置から成るものである 。 制御部 (CPU) 13は上記構成要件を制御するものである。 以上の構成は、 医療 画像診断装置として知られている超音波診断装置の構成とほぼ同一構成である。 本発明による超音波診断■治療装置は、 上記の如き診断用画像を得る機能の 他に、 患者の体内でマイクロカプセルを破壊する機能と、 マイクロカプセルの 破壊状況を画像観察する機能と、 マイクロカプセルを破壌するタイミングを計 る機能とを併せ持つものである。 そこで次に、 上記後者の三つの機能を達成す るために上記構成へ付加された本実施形態の構成部分を説明する。
先ず、 マイクロカプセルを破壊する機能を果たす構成部分を説明する。 図 2は 図 1に示す送波信号発生部 1の詳細な構成を示すプロック図である。 図 2において 、 波形メモリ 51は送波周波数を記憶するもので、 この波形メモリ 51には、 上記 診断画像取得時に用いる超音波の周波数と、 マイクロカプセルを破壊する時に 用いる周波数とが記憶されている。 ここで波形メモリ 51には、 多種類のマイク 口力プセルを破壌できるように複数のマイクロ力プセル破壌用周波数を記憶し ておく。 送波タイミング制御部 52は、 探触子 5から送波される超音波が生体の患 部へ集束するように、 探触子 5に内蔵された複数の振動子の各々へ供給される駆 動信号を位相制御または遅延制御して出力する。 送波強度制御部 53は、 波形メ モリ 51から出力された送波信号の強度を制御する。 乗算器 54は波形メモリ 51か ら出力された信号と送波強度制御部 53から出力された信号を乗算する。 以上の 構成要件は前記 CPU13によって制御される。 CPU13には、 予めマイクロカプセル の種類に応じてマイクロカプセルが破壊する超音波の周波数並びに強度、 さら にマイクロ力プセルの破壌順序等をプログラム化して組み込まれている。
一般に、 超音波診断に用いられる送波強度 P1は、 0<Pl≤l [W/cm2]である。 また、 マイクロカプセルを破壊し得る送波強度 P2は、 0く P2≤5
[WZcm2]である。 各送波強度の関係は Pl =m · P2 (mは 0<m≤0. 2) となる。 次に、 マイクロカプセルの破壌状況を観察するための構成を説明する。 マイ クロカプセルを破壌する前は患部に集中する濃度を見て.いたが、 マイクロ花王 セルが破壌された後は、 どれだけマイクロカプセルが破壊されずに残留してい るかで破壌状況を見ることができる。 未破壊のマイク口カプセルは超音波の照 射を受けると、 共振現象を生じカプセルの膜が破壊され、 その時に送波された 超音波の周波数とは異なる周波数が発生する。 ここでいう 「異なる周波数」 と は送波された超音波の周波数に対し異なる周波数を持つた高調波成分を多く含 んでいる。 この高調波成分を画像化することでマイクロカプセルの破壌状況が 観察できる。 この高調波成分を画像化する構成は図 1を用いて説明する。 図 1に おいて、 高調波検出部 14は患者の体内で超音波の照射を受け破壊されたマイク 口カプセルが発する高調波のエコー信号を検出する。 周波数分析部 15は高調波 検出部 14で検出された高調波エコー信号の周波数分析を行う。 カラーマツピン グ部 16は、 周波数分析部 15から出力された高調波の成分の空間分布情報を求め、 求められた空間分布情報へカラー情報を付与して出力する。
次に、 上記高調波検出部 14及び周波数分析部 15の詳細な構成の一例を、 図 3を 用いて説明する。 高調波検出部 14は、 ローカルオシレータ 141と、 乗算器 142, 143と、 ローパスフィ /レタ (LPF) 144, 145とからなるものである。 ここに、 口 一カルオシレータ 141はメモリやカウンタ等で構成され、 ェコ一信号の周波数を シフトするための位相が π Ζ2 r adだけずれた二つのローカル信号、 すなわち sin (2 π ω ί) 及び cos (2 π ω ί) を出力し、 乗算器 142, 143は入力したエコー 信号とそれらの口一カル信号とを乗算し、 ェコ一信号に含まれる基本波周波数 成分すなわち探触子から送波した超音波の周波数と、 マイクロカプセルが破壌 したときに生じた高調波成分とを周波数シフトする。 そして、 LPF144, 145はレ ジスタゃ積和演算器などで構成され、 前記乗算器によって周波数シフトされた 前記基本波周波数成分と高調波成分とのうち、 基本波周波数成分を除去し高調 波成分を通過させる。
周波数分析部 15は、 高速フーリエ変換 (FFT) 演算部 151と、 絶対値 (ABS) 演 算部 152とからなるものである。 FFT演算部 151は公知のバタフラィ乗算器を有し 、 エコー信号を実時間配列から周波数配列に変換するもの、 ABS演算部 152は 2乗 演算器、 加算演算器及び平方根演算器から構成され、 FFT演算部 151から出力さ れた周波数毎の信号強度を算出するものである。
次に、 マイクロカプセルの破壊のタイミングを計る機能を達成する構成を説 明する。 静脈へ注入されたマイクロカプセルは血流により体内を循環し患部へ 運ばれる。 このとき、 患部に到達したマイクロカプセルの濃度は時間と共に濃 くなり、 その後時間と共に薄くなる。 したがって、 時間経過と共に変化するマ ィク口カプセルの濃度を観察して入ると、 マイクロカプセルを破壊する超音波 の照射タイミングを予測することができる。 本実施形態では、 患部におけるマ イク口カプセルの濃度変化を把握するために、 カラーマッピング (CM) 部 16が 設けられている。 CM部 16は図 4に示すように、 MTI (Moving Target Indication ) フィルタ 161と、 自己相関演算部 162と、 カラーマップ作成部 163とからなる。 ここに、 MTIフィルタ 161は、 レジスタ、 比較器、 バンドパスフィルタ (BPF) 等 からなり、 レーダーの分野や超音波診断装置のドプラ現象を利用した血流分布 画像計測の分野にて使用されているもので、 患部へ流れ込むマイクロカプセル を周辺の動きのない組織から分離抽出して検出する。 自己相関演算部 162は DSP (Digital Signal Processor) のような演算器とメモリ等で構成され、 自己相 関演算によりマイクロカプセルの移動している速度情報、 速度分散情報、 信号 強度情報を演算するものである。 この自己相関技術も前記超音波診断装置の分 野では公知である。 カラーマップ作成部 163はメモリと、 カラーエンコーダ等か らなり、 自己相関演算部 162から入力したデータをメモリへ書き込み画像データ 化するとともにそれらのデータへそれらの値に応じたカラー情報をカラーェン コーダにより付与するものである。
次に、 マイクロ力プセルの患部への流入状況及び破壊状況を把握する機能を 達成するための構成を説明する。 本発明では、 マイクロカプセルの患部への流 入状況及び破壊状況を瞬時にではなく時間経過で表示して医師がそれらを把握 し易くしている。 本実施形態では、 このための一構成例としてタイムインテン シティ検出部 17を設けている。 このタイムインテンシティ検出部 17は図 5に示す ように、 高調波検出部 14からの信号を入力しその信号を周波数毎に弁別し出力 する周波数弁別回路 171と、 この周波数弁別回路 171の出力を周波数毎に計数す るカウンタ回路 172と、 このカウンタ回路 172の出力を用いて CPU13の指令により 、 一方を時間軸、 他方を信号値軸とし、 周波数をパラメータとする信号の時間 分布情^ ¾に変換するタイムインテンシティメモリ (TIメモリ) 1ァ3と力、ら成り、 以上のように構成されたタイムインテンシティ検出部 17は、 ある所定時間内に おいて、 各高調波成分の信号出現情報の時間変化をグラフィック表示可能とす る。 なお、 TIメモリ 173は DSC10内のメモリを使用することもできる。
また、 マイクロカプセルの破壊状況を観察しながら、 マイクロカプセルを破 壌するための超音波の送波強度を調整するためのスィツチを動作モード選択ス イッチに設ければ、 患者の体格に合;わせて送波強度を調整できる。 また、 前記 調整スィツチを設ければ、 できるだけ送波強度を抑制して治療を進めることが できるので、 治療による患者の負担を軽減する超音波治療ができる。
次に、 上記の如く構成された超音波診断■治療装置の動作を説明する。 最初 に、 医師はマイクロカプセル化された治療薬を患者の静脈へ注入する準備を整 える。 この治療薬の注入には、 自動注入器を用いることができる。 そして、 こ の準備を終えたところで、 医師は超音波診断 ·治療装置に電源を投入し、 装置 の撮像機能を利用して治療部位の超音波断層像を装置のモニタへ映し出し、 そ して、 医師がその断層像を観察することで治療部位が最も良く映し出される探 触子の位置を特定する。
このための超音波断層像の撮像は以下の如く行われる。 医師は、 先ず、 超音 波診断 ·治療装置の操作盤面に設けられた装置の動作モード選択スィツチ 18で 断層像撮像モードを選択する。 そして、 探触子 5を患者の治療部位の体表面へ当 接し、 図示を省略した超音波走査開始スィッチの操作及び探触子から送波され る超音波のフォーカス深度を設定するためにフォーカス深度設定器の操作をす る。 すると、 CPU13から送波信号発生部 1へ指令が送られ、 送波信号発生部 1は断 層像を撮像するためのデジタル的な送波パルス信号を発生するとともに、 探触 子 1の複数の振動子から打ち出される超音波パルスが前記設定されたフォー力 ス深度に集束 (同位相で到達することに同じ意味) するように各振動子へ供給 されるパルス毎に所定の遅延時間を与えて出力する。
送波信号発生部 1から出力された送波パルス信号は DAC2においてアナログ信 号に変換されて送波アンプ 3へ入力ざれる。 この送波ァンプ 3で送波パルス信号 は、 振動子に圧電振動を起こさせるに必要な電圧に増幅され、 送受切替部 4によ つて探触子 5へ供給される。 前記所定の遅延時間を与えられた各送波パルス信号 は探触子 5の各振動子へ与えられ、 各振動子から遅延時間に対応する時間差をも つて超音波が被検体内へ送波される。 そして、 被検体内へ送波された超音波は 設定されたフォーカス深度へ集束するよう (同時に同位相で到達することとじ 同意味) に被検体内を伝播し、 伝播するに際し被検体内の音響インピーダンス の異なる境界でその一部がエコーとして探触子方向へ反射して戻って来る。
探触子 5はエコーを受波して電気信号に変換して出力する。 探触子 5の受波動 作は、 送波動作を行った振動子全体叉はその一部が包含される振動子群により 行われ、 各振動子により受波された信号は個別に送受切替部 4を介して受波アン プ 6へ入力.され、 受波アンプ 6において増幅された後、 ADC7においてデジタル信 号とされ受波整相部 8へ出力される。 受波整相部 8は CPU13によって制御され、 各 受波信号に対する遅延制御と加算処理とによりダイナミックフォー力シングを 行う。 すなわち、 探触子 5から被検体内へ送波された超音波が体内の深部へ伝播 するにつれて各振動子で連続的に受波したエコーをある所定の経路に沿って移 動するフォーカス点から反射して来たエコーとして連続的に捕える処理を行う。 以上の送波と受波動作とにより被検体内の所定ライン上の超音波ビーム信号が 得られる。
受波整送部 8から出力された超音波ビーム信号はラスタ信号処理部 9へ入力さ れ、 対数圧縮処理、 検波処理, ダイナミックフィルタ処理, ェンハンス処理等 を施され DSC10へ出力される。 ラスタ信号処理部 9へ入力された信号には探触子 5 から生体内へ送波された超音波周波数の整数倍の周波数を有した強度の弱い高 調波信号も含まれるが、 それはフィルタリング処理により除去される。 DSC10へ 入力した信号はメモリ上の所定ァドレス、 すなわち入力した超音波ビーム信号 へ画像形成のために与えられるべきァドレスへ記憶される。 そして以上の超音 波送受波動作が超音波ビーム方向を順次ずらしながら繰り返して行われ、 DSC10 のメモリ上に画像が形成されると、 その画像データが表示メモリ 11を介して力 ラー表示装置 12の走査に同期して読み出され、 カラー表示装置 12の表示画面へ 超音波断層像として、 好ましくは白黒で表示される。 被検体内への超音波走査 は 1フレーム画像の取得後も継続して行われ、 30フレーム Z秒程度のフレームレ ートで断層像の取得と表示が行われる。
医師は前記超音波走査を継続させながら探触子 5の位置や体表への当接角度 を変えて治療すべき患部を探り当てる。 そして、 治療すべき患部が最も良く力 ラー表示装置 12へ表示された位置で探触子 5を保持するとともに、 図示を省略し たフリーズスィッチを走査して画像表示をフリーズ状態にする。 なお、 探触子 の保持のためには保持具を用いることができる。
医師はカラー表示装置 12へ表示されたフリーズ画像を観察して、 治療部位を 指定する。 この治療部位の指定は、 例えば血流の 2次元表示としてのカラーフロ 一マッピング (CFM) における走査範囲の設定技術を応用することができ、 治療 時の超音波ビームの走查範囲として治療範囲設定器 19により設定されるもので、 この指定信号は CPU13へ記憶される。 フリーズされた断層像を用いて治療のため の超音波ビーム走查範囲を設定する理由は、 これに続いて行われるマイクロ力 プセルの造影から治療への移行時にその操作を行う時間的余裕がないことによ る。
この状態で、 医師またはその介助者が患者の静脈へ注入器を用いて薬剤が封 入されたマイクロカプセルを注入する。 静脈へ注入されたマイクロカプセルは 数秒で患者の体内を循環する患部へ流入してくることになるので、 注入後に医 師は動作モード選択スィツチ 18を操作して今までの断層像取得モードから造影 モードへ切換えを行う。 この切換信号が CPU13へ入力すると、 CPU13は高調波検 出部 14、 周波数分析部 15、 カラーマッピング部 16、 タイムインテンシティ (TI ) 検出部 17に起動指令を発する。 なお、 前記断層像取得モードから造影モード へ切り換えた時に、 探触子 5から患者の体内へ送波される超音波の周波数は患者 の体内へ注入したマイクロ力プセルを最も良く描出できる値に変更されること が望ましい。
この変更指令を受けると、 送波信号発生部 1は送波パルスを出力する。 この送 波パルスは DAC2, 送波アンプ 3, 送受波切換部 4, 探触子 5の順に供給されて探触 子 5から患部へ向け超音波が送波される。 この超音波の送波は、 前記断層像の撮 像時と同様に、 探触子が有する視野全域を走査するように送受波毎にその方向 を変えながら繰り返し走査が行われる。 以下、 その受波動作を説明する。
探触子 5からある方向へ送波された超音波の受波エコー信号は探触子 5, 送受 波切替部 4, 受波アンプ 6, ADC7, 受波整相部 8を介してラスタ信号処理部 9及び 高調波検出部 14へ入力する。 ラスタ信号処理部 9及び高調波検出部 14へ入力した エコー信号は図 6に示すように探触子 5から送波した周波数に対応した中心周波 数が f。でかつある帯域を有した信号 Aと、 この中心周波数 f。の整数倍の周波数 fh を中心周波数としある帯域を有す高調波信号 Bとを含む。 高調波検出部 14へ入 力した信号 Aと高調波信号 Bとを含む信号は乗算器 142, 143においてそれぞれ ローカルオシレータ 141から出力されたローカル(参照)信号 cos (2 it) と sin (2 π ίΐ) と乗算され、 図 7に示すように周波数シフトされる。 そして周波数シ フトされたこれらの信号から通過帯域 B Pを有した LPF144, 145によって前記高 調波信号 Bからなるェコ一信号が抽出され、 その信号は周波数分析部 15及び力 ラーマッピング部 16へ出力される。
一方、 ラスタ信号処理部 9へ入力された信号 Aと高調波信号 Bは前述の患部を 探すための撮像時のエコー信号処理と同様に画像化のための前処理を施された 後、 信号 Aによる断層像を形成するために DSC10のメモリへ入力される。
そして、 周波数分析部 15へ入力された高調波信号 Bから成るビーム信号は、 FFT演算部 151において順次フーリェ変換により周波数分析される。 この周波数 分析部 15の出力は高調波信号 Bからなる 1本のビーム信号の浅部から深部への周 波数分布を示している。 マイクロカプセルが超音波照射を受けた時に発生する 高調波信号は予め測定によって既知となっているので、 周波数分析部 15の出力 を観察することによりマイクロカプセルがそのビーム方向へ流れ込んで来てい るか否かを知ることができる。 そして、 周波数分析部 15の出力は ABS演算部 25へ 入力され、 前述の構成により順次入力して来る高調波信号 Bの信号強度を算出し 周波数対応で弁別して TI検出部 17へ出力する。
このようにして ABS演算部 152で算出された高調波周波数毎の信号強度を示す 信号は TI検出部 17へ出力され、 TI検出部 17のカウンタ回路 172において図 8に示 されるように周波数毎に加算され、 DSC10内のメモリへ格納される。 そして、 こ の DSC10のメモリ内へ格納されたデータは図 9に示されるタイムインテンシティ カーブ (TIC) を作成するために供される。 この TICの作成方法は後に詳しく説 明する。
高調波検出部 I4からカラーマツビング部 16へ出力された高調波ェコ一信号は、 MTIフィルタ 161に入力され、 内部のレジスタ等の記憶部に一時的に保持される。 MTIフィルタはレーダー分野や超音波ドプラ計測の分野にて公知のもので、 静止 部の情報をキャンセルして移動物体の情報のみを検出するために用いられる。 本発明では、 MTIフィルタ 161は患部を流れる血流またはマイクロ力プセルの移 動情報を検出するためのものである。 MTIフィルタ 161において血流またはマイ クロカプセルの移動情報のみを抽出するためには、 超音波ビームを同一方向へ 少なくとも 2回行う必要がある。
そこで、 CPU13は、 前記受波動作が終了すると、 超音波送受波方向を変えずに 送受波動作を繰り返す。 この 2回目の受波によるエコー信号が高調波検出部 14を 介して MTIフィルタ 161へ入力すると、 MTIフィルタ 161においてレジスタ等の記 憶部に一時的に保持されていたデータと新たに入力したデータとの差分演算が 行われ、 これらの 2回の送受波間における血流またはマイクロカプセルの移動情 報が得られる。 そして、 この情報は自己相関演算部 162において自己相関演算に 供され、 血流またはマイクロカプセルの移動速度、 速度分散、 信号強度の各デ ータが算出される。 これらの算出されたデータはカラーマッピング部 163へ出力 され、 各々のデータへ R (赤) 、. G (緑) 、 B (青) の光の3原色情報が付与され て DSC10のメモリへ格納される。 以上で 1方向への超音波ビームの送受波により、 そのビーム上の周波数分布と移動体の移動情報が得られる。
次に、 前記周波数分布と移動体の移動情報の取得を 2次元に拡張するために、 超音波ビームの方向を順次ずらしながら繰り返して送受波を行い、 患部を含む 断面を超音波走查する。 この超音波走査によって、 TI検出部 17は前記断面内に おける周波数分布を計測し、 またカラーマッビング部 16は前記断面内の血流ま たはマイクロカプセルの移動状況を計測する。 このうち、 TI検出部 17で検出さ れ DSC10のメモリへ格納された周波数分布データは CPU13の計数機能によって周 波数毎にカウントされる。 この周波数毎にカウントされたデータは、 図 9に示さ れるタイムインテンシティカーブのある時間における超音波走査面内に現れた 信号について周波数毎の輝度値の積算値を示すこととなる。
一方、 カラーマッピング部 16によって計測された血流またはマイクロカプセ ルの移動情報は DSC10のメモリ内で 2次元画像データ化され、 断面内での流体物 の移動状況を可視化するために読み出され、 ラスタ信号処理部 9から出力され DSC10のメモリ内で 2次元画像データ化された白黒の画像データと表示メモリ 11 において合成されてカラー表示装置 12へ表示される。 この画像を目視している ことにより操作者は、 血流に混じって患部へ流れ込んでくるマイクロカプセル を画像上で色の変化でほぼリアルタイムで観察することができる。
以上の送受波動作がその後も継続して行われ、 断層像とカラーマッピング像 とは超音波ビームの 1方向への送受波が完了する毎に DSC10のメモリ内容が更新 されるのに伴って表示が更新されてゆく。 他方で、 TI検出部 17の計測データは 1 フレームの走査完了毎に集計され、 それ以前のフレームの計測データと合わせ 横軸に時間を、 縦軸に輝度値を取り、 周波数をパラメータとしたもので、 図 9に 示されるように患部へマイクロカプセルが次第に流入して来て、 それがある時 刻に最大となり、 その後その量が減少して行く様子をグラフとして表示する。 このグラフを操作者が観察し、 薬剤が封入されたマイクロカプセルが患部へ 継続的に流入して発生するある周波数のカーブを注目し、 マイクロカプセルを 破壊するタイミングと医師が判断した時に、 医師は超音波診断装置に設けられ た動作モード選択スィツチ 18を治療モードへ切換える。 すると CPU13は送波信号 発生部 1及び送波アンプ 3へ治療用超音波を発生させるための指令を発する。 こ の CPU13の指令を受けた送波信号発生部 1はマイク口カプセルの破壌用の超音波 周波数を有した超音波を探触子 5から患者の体内へ送波するための送波パルス を出力し、 送波アンプ 3は DAC2を介して入力した送波パルスをマイク口カプセル の破壌レベルまで増幅して出力する。 この増幅された送波パルスは送波信号発 生部 1において超音波が治療部位として設定された走査範囲の最も端の超音波 送受波方向 (初期方向) へ集束するように遅延制御されているので、 探触子 5の 各振動子から放射された超音波は患者の治療部位へ集束させられる。
超音波マイクロカプセル 200は図 10に示すように、 カプセルのシェル 210に薬 剤 220が封入されたもので、 シエル 210内には薬剤 220の他に空気等の気体が一緒 に封入されている。 マイクロカプセル 200の破壌は、 シェル 210の強度及び径に 依存し、 また、 マイクロカプセル 200の共振周波数はその径に依存する。 そして 、 超音波送波周波数がこの共振周波数のときに最も効率的にマイクロ力プセル 200が破壊され、 マイクロカプセル 200が破壊する共振周波数 fは以下の式 1で求 めることができる。 ここに f= (1/2 π τ) ·、「 (3k■?/ P ) ■■■ (1)
r:シェルの半径
k:比熱比
P:シェルの内部圧力
p :比重
ここで、 マイクロカプセル 200 へ超音波が照射された時のマイクロカプセル 200の挙動を、 図 11及び図 12を用いて説明する。 マイクロカプセル 200へ図 12 (a)に示されるような波形の超音波を照射すると (図 11 (a) ) 、 マイクロカブ セル 200内に気体が封入されているために図 12 (b)に示されるような 2次高調波 成分を含んだエコーが発生する。 そしてマイクロカプセル 200 へ照射された超 音波の周波数がマイクロ力プセルの共振周波数に一致していると、 前記マイク 口カプセルに薬剤と共に封入された空気の存在によって超音波の照射を受けた マイクロカプセルが収縮と膨張とによる共振現象を生じ (図 11 (b) ) 、 送波され た超音波周波数 (基本波と記す) と 2次高調波が強調された信号を多く含んだ 非線形のエコーが発生する。 このエコーは探触子 5で受波され、 前記造影モー ドと同様に高調波検出部 14で検出され、 その後、 超音波の伝播が進行して次第 に深い部位のマイクロカプセルにも共振現象が生じる。 この共振現象の過程で 送波超音強度がマイクロカプセルの破壊強度を超えているとマイクロカプセル は破壊されてマイクロカプセル 200 に封入されていた薬剤が飛散する。 (図 11 (c) ) この破壌によって共振現象が収まるため急激に高調波成分のレベルは低 下する。
上記初期方向への超音波送受波が終了すると CPU13 は超音波の送受波方向を 上記治療範囲に対し順次ずらしながら送受波と走査とを繰り返す。 そして、 前 記送受波により得られた基本波ェコ一信号と高調波ェコ一信号とは、 ラスタ信 号処理部、 CM検出部及び TI検出部により処理されて、 各々断層像、 CM像及び タイムインテンシティカーブとしてカラー表示装置へ表示される。
そして、 医師は CM像及びタイムインテンシティカーブを観察してマイクロ力 プセルの治療部位への流入が減少したのを確認した時点で、 治療のための超音 波走査を停止する。 以上本発明の一実施形態を説明したが、 本発明は種々の変形例も可能である。 図 13は高調波検出部のその他の構成例を示す。 図 13に示す高調波検出部 340 は、 RAM等から成るメモリ 341 と、 乗算器 342, 343と、 ROM等のメモリやレジ スタ及びセレクタなどで構成される係数選択部 と、 加算器 3 と、 カウン タゃレジスタから構成されるメモリ制御部 346 とから成る。 この高調波検出部 340を高調波検出部 14に替えて図 1に示される超音波診断■治療装置を構成し た場合には、 送波信号発生部 1 において位相の異なる複数の送波パルスを発生 可能にする。 そして、 最初にある位相を有した送波パルスを発生してエコー信 号を計測し、 そのエコー信号をメモリ 341 へ記憶する。 次に前回と同一方向へ 前回とは位相の異なる送波パルスによる超音波ビームを送波してそのェコ一信 号を計測する。 この 2回目の送受波で得られたエコー信号は乗算器 343へ入力 され、 また、 この 2回目の送受波で得られたェ'コー信号が高調波検出部 340へ 入力されると同時にメモリ 341へ記憶されていた 1回目のエコー信号がメモリ 制御部 346 の制御によって読み出され、 乗算器 342へ入力される。 乗算器 342 及び 343は係数選択器 344から出力された係数信号と入力したェコ一信号との 乗算を行い、 その結果を加算器 345へ出力する。 加算器 345は入力された信号 同志を加算し、 その合成信号を出力する。 加算器 345において 1 回目のエコー 信号と 2 回目のエコー信号とを加算すると、 それらの基本波の位相がずれてい るので打ち消し合いが起こり、例えばその位相が π Ζ2ずれていると基本波は理 論的には完全に打ち消し合って、 非線形の高調波のみが残って加算器 345 から 出力されることになる。
また、 図 1に示される実施形態において、 周波数分析部 15を図 3に示すよう に FFT演算部 151を用いて周波数分析を行う例を説明したが、 周波数分析はゥ エープレツト演算手段で行うようにしても良い。
さらに本発明はその他の変形例も可能である。 例えば、 前記実施形態では治 療に使用する薬剤を 1種類としてそのマイクロカプセルを患者へ注入する例を 説明したが、 マイクロカプセルとしてそれぞれ異なった薬剤を封入した複数種 のマイクロカプセルを用いて患部を治療できるような形態とすることも可能で ある。 その場合には、 CPUへ予め薬剤の注入順序に応じて、 送波する超音波の強 度及び周波数を設定して記憶するとともに、 前記動作モード選択スィツチへ複 数の治療モードを設けておいて、 前記タイムインテンシティカーブとカラーマ ッビング画像とにより、 患部へ流入してくるマイクロカプセルの種類毎の濃度 を医師が判定し、 それぞれのマイクロカプセルの破壌タイミングとなった時に 超音波の周波数及び強度を切換える操作を治療モードの選択切換で行えるよう にすることで対応が可能である。
また、 治療に用いる超音波について周波数及び強度を切換設定する手段を説 明したが、 患部の大きさなどによって送波する超音波の集束範囲を可変する設 定を操作することも可能である。 例えば、 比較的広い範囲に存在する患部は超 音波の集束範囲を患部の大きさに合わせるように設定して、 その広範囲の患部 にマイクロカプセル中の薬剤が作用するように超音波を送信する。 また、 均一 な濃度の薬剤が投与されることが要求される患部は、 従来球面である集束範囲 を患部に合わせた非球面とするように設定してもよい。 また、 患部が小さかつ たり、 薬剤の副作用が強かったりする場合は、 薬剤の投与を必要最小限度に止 めるために、 集束範囲をより小さく絞るように設定してもよい。
また、 マイクロカプセルとしてそれぞれ異なった薬剤を封入した複数種のマ イク口カプセルを用いて患部を治療できる例を説明したが、 それぞれのマイク 口カプセルの注入器と超音波診断 ·治療装置を連動させて、 複数種のマイクロ カプセルを同時にあるいは交互に注入するように制御してもよい。 この制御に よって、 医師は表示部を注視ながら、 治療のための超音波を送波するタイミン グだけを計ればよく、 治療に供する操作のみに専念することができる。
以上述べたように本発明によれば、 マイクロカプセルが患部へ到達し、 かつ 患部においてマイクロカプセルが最適の濃度になったことがタイムインテンシ ティカーブを観察することによって超音波治療を行っている医師に容易に判定 できるようになる。 また、 本発明による超音波診断'治療装置には、 マイクロ カプセルの患部への流入状況をカラーマップ化して表示するようにしたので、 マイクロカプセルの破壌状況が医師によって視覚的に容易に確認できる。 さら に本発明の超音波診断 ·治療装置によれば、 多種類のマイクロカプセルの投与 タイミングを測定しながら容易に計れることも可能となる。 また、 最適の濃度になったことがタイムインテンシティカーブの表示でもつ て医師に判定できることを説明したが、 タイムインテンシティカーブに限らず、 輝度の数値、 メッセージ、 マイクロカプセル破壌のための超音波発生を示す模 式図の各種表示など、 最適の濃度になったことが医師に判定できる情報伝達手 段であればあらゆるものが含まれる。 また、 医師が感覚として認知できればよ く、 例えば、 図示しないがスピーカなどの音声発生手段をカラー表示部と併設 し、 そのスピーカにチャイムや音声を発生させる例も含まれる。 これらの態様 は、 何れもエコー信号量の時間変化を監視し、 予め設定した所定の基準エコー 信号値と前記時間変化値との比較に基づいて行われる。
また、 上記最適の濃度になったことを示す情報伝達手段は、 必要に応じて組 み合わせると、 確実に最適の濃度になったという情報伝達が医師になされる。 また、 上記タィムィンテンシティカーブの表示態様は、 タイムインテンシテ ィカーブ単独で表示してもよいし、 生体の断層像又はマイクロカプセルから高 周波を描出した画像など上記タイムインテンシティカーブとを、 並べたり、 切 換えたり、 重畳したりして表示してもよい。

Claims

δ冃 求 の 範 画像を得るための第 1の超音波信号を生体に送波して当該第 1の超音波信 号のエコー信号に応じた受波信号を受波する第 1の超音波照射手段と、 前 記受波信号を処理して診断情報を得る手段と、 前記生体に投与された薬 剤入りマイクロカプセルを破壊するための第 2の超音波信号を前記生体 に照射する第 2の超音波照射手段と、 前記第 1の超音波照射手段により得 られた前記診断情報に基づいて前記第 2の超音波照射手段を制御する制 御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断 ·治療装置。
2 前記制御手段は、 前記第 1の超音波照射手段により得られた診断情報によ つて前記第 2の超音波信号の照射タイミングを生成する照射タイミング 生成手段を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断■治療装
3 . 前記照射タイミング生成手段は、 前記マイクロカプセルから反射する前 記超音波の高調波成分からなる前記第 1の超音波信号で得られたェコ一 信号の画像を表示する画像表示手段を備えたことを特徴とする請求項 2 に記載の超音波診断 ·治療装置。
4 . 前記照射タイミング生成手段は、 前記マイクロカプセルから反射する前 記超音波の高調波成分からなる前記第 1の超音波信号で得られたエコー 信号の画像と前記生体の断層像とを重畳して表示する画像表示手段を備 えたこと特徴とする請求項 2に記載の超音波診断 ·治療装置。
5 . 前記照射タィミング生成手段は、 前記生体内の患部へ流れ込むマイク口 カプセルから生ずるエコー信号量の時間変化に基づいて前記第 2の超音 波信号の発生に関する音声を発生させる音声発生手段を備えたことを特 , 徴とする請求項 2に記載の超音波診断 ·治療装置。
6 . 前記照射タイミング生成手段は、 前記生体内の患部へ流れ込むマイク口 カプセルから生ずるェコ一信号量の時間変化を表示する画像表示手段を 備えたことを特徴とする請求項 2に記載の超音波診断■治療装置。
7 . 前記画像表示手段は、 前記エコー信号量の時間変化の数値を表示するこ とを特徴とする請求項 6に記載の超音波診断■治療装置。
8. 前記画像表示手段は、 監視されたエコー信号量の時間変化と予め設定し た所定値との比較に基づいて前記第 2の超音波信号の発生に関するメッ セージを表示することを特徴とする請求項 6に記載の超音波診断 ·治療装
9. 前記画像表示手段は、 前記エコー信号量を一方の軸にとり、 他方の軸に 時間をとつてタイムインテンシティカープのグラフを生成する手段を備 え、 前記生成されたグラフを表示することを特徴とする請求項 6に記載の 超音波診断 ·治療装置。
1 0. 前記画像表示手段は、 前記生体の断面の断層画像又は 記マイクロカブ セルから反射する前記超音波の高調波成分からなるエコー信号の画像の 少なくとも一つの画像と前記グラフを重畳して表示することを特徴とす る請求項 9に記載の超音波診断 ·治療装置。
1 1. 前記画像表示手段は、 前記生体の断面の断層画像又は前記マイクロカブ セルから反射する前記超音波の高調波成分からなるェコ一信号の画像の 少なくとも一つの画像と前記グラフとを並列に表示することを特徴とす る請求項 9に記載の超音波診断 ·治療装置。
1 2. 前記画像表示手段は、 前記生体の断面の断層画像又は前記マイクロカブ セルから反射する前記超音波の高調波成分からなるェコ一信号の画像の 少なくとも一つの画像と前記グラフとを切換表示することを特徴とする 請求項 9に記載の超音波診断■治療装置。
1 3. 前記第 1の超音波信号の送波強度 P1は、 0<P1≤1[Wん m2]であって、 前記 第 2の超音波信号の送波強度 P2は、 0<P2≤5[W/cm2]であることを特徴と する請求項 1に記載の超音波診断 ·治療装置。
14. 前記第 1の超音波信号の送波強度 P1と前記第 2の超音波信号の送波強度 P2 は、 Pl=m ' P2 (mは 0<tn≤0. 2) であることを特徴とする請求項 1に記載 の超音波診断■治療装置。
1 5. 前記照射タイミング生成手段は、 前記第 2の超音波信号から前記第 1の超 音波信号へ切換えられたとき、 前記第 1の超音波信号によつて計測される 未破壊のマイクロカプセルを表示する画像表示手段を備えたことを特徴 とする請求項 2に記載の超音波診断 ·治療装置。
1 6 . 前記未破壊のマイクロカプセルに基づいて前記第 2の超音波信号の強度 と周波数を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項 15に記載の超 音波診断 ·治療装置。
1 7 . 前記照射タイミング生成手段は、 前記生体の治療すべき患部が最も良く 画像表示手段に表示された位置での画像を、 前記第 1の超音波信号から前 記第 2の超音波信号へ切換えられた際に、 フリーズ表示する手段を備えた ことを特徴とする請求項 2に記載の超音波診断■治療装置。
1 8 . 前記制御手段は、 前記第 2の超音波照射手段から前記生体へ照射する超音 波の集束範囲を制御することを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断
1 9 . 薬剤入りマイクロカプセルが投与された生体へ超音波を送波し、 そのェ コーを受波する探触子と、 前記生体の画像を得るための第 1の超音波信号 を送波信号発生部に設定する手段と、 前記第 1の超音波信号に応じた前記 エコーを信号として受波し、 そのエコー信号を画像表示するための処理 を行う手段と、 前記処理されたエコー信号を診断情報として取得する手 段と、 前記マイクロ力プセルを破壊し得る第 2の超音波信号を前記送波信 号発生部に設定する手段と、 前記第 2の超音波信号を前記生体に向けて前 記探触子に照射させる手段と、 前記得られた診断情報に基づいて前記第 1 の超音波信号と前記第 2の超音波信号とを切換える手段とを備えたこと を特徴とする超音波診断 ·治療装置。
2 0 . 画像を得るための第 1の超音波信号を薬剤入りの少なくとも 2種類のマイ クロカプセルが投与された生体に送波して当該第 1の超音波信号のェコ 一信号に応じた受波信号を受波する第 1の超音波照射手段と、 前記受波信 号を処理して診断情報を得る手段と、 前記生体に投与されたマイクロ力 プセルを破壊するための第 2の超音波信号を前記生体に照射する第 2の超 音波照射手段と、 前記得られた診断情報に基づいて前記第 2の超音波照射 手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断■治療 前記少なくとも 2種類のマイクロカプセルを注入する順序およびそれら のマイクロカプセル毎に送波する超音波の周波数及び強度を入力する手 段と、 前記入力された注入順序およびマイクロ力プセル毎の超音波の周 波数及び強度を記憶する手段と、 前記記憶された注入順序、 超音波の強 度及び周波数に基づき前記マイクロカプセル毎に設定される第 2の超音 波信号により前記第 2の超音波照射手段を制御する制御手段とを備えた ことを特徴とする請求項 20に記載の超音波診断■治療装置。
前記入力手段によって設定された順序に基づき前記注入器を制御する手 段を備えたことを特徴とする請求項 21に記載の超音波診断 ·治療装置。 薬剤入りマイク口カプセルが少なくとも 2種類投与された生体へ超音波 を送波し、 そのエコーを受波する探触子と、 前記生体の画像を得るため の第 1の超音波信号を送波信号発生部に設定する手段と、 前記第 1の超音 波信号に応じた前記エコーを信号として受波し、 そのエコー信号を画像 表示するための処理を行う手段と、 前記処理されたエコー信号を診断情 報として取得する手段と、 前記マイクロカプセル毎に破壊し得る第 2の超 音波信号を前記送波信号発生部に設定する手段と、 前記取得された診断 情報に基づき前記第 2の超音波信号を前記生体に向けて前記探触子に照 射させる手段と、 前記得られた診断情報に基づいて前記第 1の超音波信号 と前記第 2の超音波信号とを切換える手段とを備えたことを特徴とする 超音波診断 ·治療装置。
画像を得るための第 1の超音波信号を生体に送波して当該第 1の超音波信 号のェコ一信号に応じた受波信号を受波するステップと、 前記受波信号 を処理して診断情報を得るステップと、 前記得られた診断情報に基づい て前記生体に投与された薬剤入りマイクロカプセルを破壊するための第
2の超音波信号を制御するステップとを含むことを特徴とする超音波診 断 ·治療方法。
前記制御ステップは、 前記得られた診断情報によって前記第 2の超音波信 号の照射タイミングを生成する照射タイミング生成ステップを含むこと を特徴とする請求項 24に記載の超音波診断 ·治療方法。
2 6 . 前記照射タイミング生成ステップは、 前記マイクロカプセルから反射す る前記超音波の高調波成分からなる前記第 1の超音波信号で得られたェ コー信号の画像を表示するステップを含むことを特徴とする請求項 25に 記載の超音波診断 ·治療方法。
2 7 . 前記照射タイミング生成ステップは、 前記マイクロカプセルから反射す る前記超音波の高調波成分からなる前記第 1の超音波信号で得られたェ コ一信号の画像と前記生体の断層像とを重畳して表示するステツプを含 むこと特徴とする請求項 25に記載の超音波診断 ·治療方法。
2 8 . 前記照射タイミング生成ステップは、 前記生体内の患部へ流れ込むマイ 。 クロカプセルから生ずるエコー信号量の時間変化に基づいて前記第 2の 超音波信号の発生に関する音声を発生させるステップを含むことを特徴 とする請求項 25に記載の超音波診断■治療方法。
2 9 . 前記照射タイミング生成ステップは、 前記生体内の患部へ流れ込むマイ クロカプセルから生ずるエコー信号量の時間変化を表示する画像表示ス テツプを含むことを特徴とする請求項 25に記載の超音波診断 ·治療方法。
3 0 . 前記画像表示ステップは、 前記エコー信号量を一方の軸にとり、 他方の 軸に時間をとつてタイムインテンシティカープのグラフを生成するステ ップを含み、 前記生成されたダラフを表示することを特徴とする請求項 29に記載の超音波診断■治療方法。
3 1 . 前記画像表示ステップは、 前記生体の断面の断層画像又は前記マイクロ 力プセルから反射する前記超音波の高調波成分からなるェコ一信号の画 像の少なくとも一つの画像と前記グラフを重畳して表示することを特徴 とする請求項 30に記載の超音波診断■治療方法。
3 2 . 前記画像表示ステップは、 前記生体の断面の断層画像又は前記マイク口 力プセルから反射する前記超音波の高調波成分からなるェコ一信号の画 像の少なくとも一つの画像と前記グラフとを並列に表示することを特徴 とする請求項 30に記載の超音波診断 ·治療方法。
3 3 . 前記画像表示ステップは、 前記生体の断面の断層画像又は前記マイクロ 力プセルから反射する前記超音波の高調波成分からなるエコー信号の画 像の少なくとも一つの画像と前記ダラフとを切換表示することを特徴と する請求項 30に記載の超音波診断 ·治療方法。
3 4 . 前記第 1の超音波信号の送波強度 P1は、 0 <?1≤1 | ん1112]でぁって、 前記 第 2の超音波信号の送波強度 P2は、 0 < P2≤5 [W/cm2]であることを特徴と する請求項 24に記載の超音波診断 ·治療方法。
3 5 . 前記第 1の超音波信号の送波強度 P1と前記第 2の超音波信号の送波強度 P2 は、 Pl =m . P2 (mは 0 < m≤0. 2) であることを特徴とする請求項 24に記 載の超音波診断 ·治療方法。
3 6 . 前記照射タイミング生成ステップは、 前記生体の治療すべき患部が最も 良く画像表示手段に表示された位置での画像を、 前記第 1の超音波信号か ら前記第 2の超音波信号へ切換えられた際に、 フリーズ表示するステップ を含むことを特徴とする請求項 25に記載の超音波診断 ·治療方法。
3 7 . 前記第 2の超音波照射手段の集束範囲をするステップを含むことを特徴 とする請求項 24に記載の超音波診断■治療方法。
3 8 . 薬剤入りマイクロカプセルが投与された生体へ超音波を送波し、 そのェ コーを受波し、 前記生体の画像を得るための第 1の超音波信号を送波信号 発生部に設定するステップと、 前記第 1の超音波信号に応じた前記ェコ一 を信号として受波し、 そのエコー信号を画像表示するための処理を行う ステップと、 前記処理されたエコー信号を診断情報として取得するステ
' ップと、 前記マイクロカプセルを破壊し得る第 2の超音波信号を前記送波 信号発生部に設定するステップと、 前記第 2の超音波信号を前記生体に向 けて照射するステップと、 前記得られた診断情報に基づいて前記第 1の超 音波信号と前記第 2の超音波信号とを切換えるステップとを含むことを 特徴とする超音波診断■治療方法。
3 9 . 画像を得るための第 1の超音波信号を生体に送波して当該第 1の超音波信 号のエコー信号に応じた受波信号を受波するステップと、 前記受波信号 を処理して診断情報を得るステップと、 前記生体に投与された少なくと も 2種類の薬剤入りマイク口カプセルを破壌するための第 2の超音波信号 を前記生体に送波するステップと、 前記得られた診断情報に基づいて前 記第 1の超音波信号から前記生体に投与された少なくとも 2種類の薬剤入 りマイクロカプセルを破壌するための第 2の超音波信号へ切換えて、 前記 第 2の超音波信号を前記生体に照射するステツプとを含むことを特徴と する超音波診断 ·治療方法。
前記少なくとも 2種類のマイクロカプセルを注入する順序およびそれら のマイクロカプセル毎に送波する超音波の周波数及ぴ強度を入力するス テツプと、 前記入力された注入順序およびマイクロ力プセル毎の超音波 の周波数及び強度を記憶するステップと、 前記記憶された注入順序、 超 音波の強度及び周波数に基づき前記マイクロカプセル毎に設定される第
2の超音波信号を照射するステップとを含むことを特徴とする請求項 39 に記載の超音波診断 ·治療方法。
前記入力ステップによって設定された順序に基づき前記注入器を制御す るステップを含むことを特徴とする請求項 40に記載の超音波診断■治療 方法。
薬剤入りマイクロカプセルが少なくとも 2種類投与された生体へ超音波 を送波し、 そのエコーを受波し、 前記生体の画像を得るための第 1の超音 波信号を送波信号発生部に設定するステップと、 前記第 1の超音波信号に 応じた前記エコーを信号として受波し、 そのエコー信号を画像表示する ための処理を行うステップと、 前記処理されたエコー信号を診断情報と して取得するステップと、 前記マイクロカプセル毎に破壊し得る第 2の超 音波信号を前記送波信号発生部に設定するステップと、 前記第 2の超音波 信号を前記生体に向けて照射させるステップと、 前記得られた診断情報 に基づいて前記第 1の超音波信号と前記第 2の超音波信号とを切換えるス テップとを含むことを特徴とする超音波診断 ·治療方法。
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