CN103732167A - 超声波照射装置以及超声波的照射方法 - Google Patents

Abstract

超声波照射装置(100)包括超声波射出部(112；1121、1122)、超声波接收部(114)、低频信号检测部(120)以及条件变更部(130)。超声波射出部(112；1121、1122)根据超声波设定值，朝向对象部位射出包含频率为f的第一频率成分的第一超声波，其中f为正的实数。超声波接收部(114)接收从上述对象部位方向来的第二超声波。低频信号检测部(120)检测上述第二超声波中包含的频率为f/r以下的低频信号，其中r为大于2的实数。条件变更部(130)根据上述低频信号来变更上述超声波设定值。

Description

超声波照射装置以及超声波的照射方法

技术领域

本发明涉及超声波照射装置以及超声波的照射方法。

背景技术

当对介质照射强力的超声波时，在该介质中产生很大的负压，从而产生空化。已知有能够利用由于空化的产生而产生的冲击波、微射流(microjet)的效果来进行例如生物体组织的粉碎、加热凝固。近年来，将这种利用空化进行的生物体组织的粉碎、加热凝固应用于治疗用的处理的技术备受关注。

例如在日本专利第2741907号公报中公开了如下的治疗用超声波装置所涉及的技术。该治疗用超声波装置具有将频率f的聚焦的第一超声波从生物体的表面断续地向生物体内部的期望部位照射的单元。在该治疗用超声波装置中，通过照射聚焦超声波，来使被注入到生物体内的光敏性物质或具有螯合生成能力的物质局部活化来实现抗癌的功能。另外，通过空化来放射第一超声波的亚谐波成分(频率为f/2的成分)或高次谐波成分(频率为2nf(n为自然数)的成分)。因此，该治疗用超声波装置具有接收亚谐波成分、高次谐波成分来检测这些超声波的放射位置的位置检测单元。另外，例如在日本专利第4095729号公报中公开了如下的治疗用超声波装置所涉及的技术。将治疗用的聚焦超声波的照射位置通过标记单元事先显示在画面显示部上。另一方面，公开了如下一种治疗用超声波装置所涉及的技术：将换能器固定于治疗部位附近，通过驱动单元进行驱动。而且，在治疗用的聚焦超声波的照射期间中，治疗用的聚焦超声波的照射位置偏离换能器的位置时，停止该聚焦超声波的照射。

发明内容

在如上述那样的超声波照射装置中，如果在目标位置附近产生空化，则导致妨碍由于该空化而产生的气泡到达照射超声波的目标位置。例如，有可能照射超声波被空化气泡反射而收敛于与目标位置不同的位置、由于空化本身而对目标位置以外的组织造成损伤。

因此，本发明的目的在于提供一种抑制在目标位置以外的位置产生空化的超声波照射装置以及超声波的照射方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方式，超声波照射装置的特征在于，具备：超声波射出部，其根据超声波设定值来向对象部位射出包含频率为f(f为正的实数)的第一频率成分的第一超声波；超声波接收部，其接收从上述对象部位的方向来的第二超声波；低频信号检测部，其检测上述第二超声波中包含的频率为f/r(r为大于2的实数)以下的低频信号；以及条件变更部，其根据上述低频信号来变更上述超声波设定值。

另外，为了实现上述目的，根据本发明的一个方式，超声波的照射方法利用具备射出超声波的超声波射出部和接收超声波的超声波接收部的超声波照射装置，该超声波的照射方法的特征在于，包括以下步骤：设定包含频率设定值的超声波设定值，该频率设定值用于设定从上述超声波射出部向对象部位射出的第一超声波应该包含的第一频率f(f为实数)；根据上述超声波设定值，使上述超声波射出部射出上述第一超声波；使上述超声波接收部接收从对象部位的方向来的第二超声波；取出包含在上述第二超声波中的频率为f/r(r为大于2的实数)以下的低频信号；获取上述低频信号的峰值和表示该峰值的峰值频率；通过将上述峰值和上述峰值频率与预先设定的阈值进行比较，来判断比上述对象部位更靠近上述超声波射出部侧的区域中的空化的产生状态；以及根据上述判断的结果来变更上述超声波设定值。

根据本发明，能够提供一种超声波照射装置以及超声波的照射方法：接收从超声波照射对象部位来的超声波，根据包含在该超声波中的低频信号来变更超声波设定值，因此抑制在目标位置以外的位置处产生空化。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的超声波照射装置的结构例的图。

图2是表示第一实施方式所涉及的超声波照射装置的动作例的流程图。

图3是用于说明通过超声波照射所产生的空化气泡群的一例的图。

图4是表示第一实施方式所涉及的超声波接收部所接收的超声波的时间、频率以及强度的关系的一例的图。

图5A是表示第一实施方式所涉及的超声波接收部所接收的超声波的在时刻t0的时间、频率以及强度的关系的一例的图。

图5B是表示第一实施方式所涉及的超声波接收部所接收的超声波的在时刻t1和t2的时间、频率以及强度的关系的一例的图。

图5C是表示第一实施方式所涉及的超声波接收部所接收的超声波的在时刻t3和t4的时间、频率以及强度的关系的一例的图。

图6是表示第一峰值的强度的时间变化的一例的图。

图7是表示第一实施方式的变形例所涉及的超声波照射装置的动作例的流程图。

图8是表示第一峰值的频率的时间变化的一例的图。

图9是表示本发明的第二实施方式所涉及的超声波照射装置的驱动信号设定部周边的结构例的图。

图10是表示第二实施方式所涉及的超声波接收部所接收的超声波的时间、频率以及强度的关系的一例的图。

图11是表示第一峰值和第二峰值的强度的时间变化的一例的图。

图12是表示第二实施方式所涉及的超声波照射装置的动作例的流程图。

图13是表示第一峰值和第二峰值的频率的时间变化的一例的图。

图14是表示第二实施方式的变形例所涉及的超声波照射装置的驱动信号设定部周辺的结构例的图。

图15是表示本发明的第三实施方式所涉及的超声波照射装置的结构例的图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照附图说明本发明的第一实施方式。本实施方式所涉及的超声波照射装置100例如用于对脏器的期望部位照射聚焦超声波，对该期望部位的组织进行加热使其凝固。图1示出超声波照射装置100的结构。如该图所示，超声波照射装置100具有超声波输入输出部110、低频信号检测部120、照射条件变更部130、驱动信号设定部140、驱动部150、显示部160以及输入部170。

超声波输入输出部110具有超声波射出部112和超声波接收部114。超声波射出部112例如是具有凹面型的表面形状的压电元件。以夹持该压电元件并相向的方式沿着凹面侧和凸面侧分别形成有未图示的电极。超声波射出部112通过驱动部150对电极间施加交流电压来进行驱动，射出聚焦超声波(第一超声波)。超声波射出部112例如朝向超声波照射对象物900。此时，聚焦超声波聚焦于超声波照射对象物900内的焦点920。

超声波接收部114例如是具有宽频带特性的压电元件，作为水听器发挥功能。即，超声波接收部114接收从焦点920及其附近放射并入射到超声波输入输出部110的声波。此时，接收的声波中也包含来自由于聚焦超声波而产生的空化气泡的声波。超声波接收部114将与所接收到的声波相应的信号输出到低频信号检测部120。超声波接收部114例如设置于超声波射出部112的射出面中央。超声波接收部114的位置不限定于超声波射出部112的中央。超声波接收部114只要是能够检测从超声波照射对象物900来的声波的结构即可。

低频信号检测部120具有低频滤波器122、峰值成分检测部124以及比较部126。从超声波接收部114输出的接收信号被输入到低频滤波器122。低频滤波器122被设定成使从超声波接收部114输入的接收信号中的期望的频率以下的频率成分的接收信号通过。在此，在将从超声波射出部112射出的超声波的频率设为f(f为实数)时，期望的频率例如设为f/4。峰值成分检测部124对通过低频滤波器122后的接收信号的低频成分、即低频信号进行FFT处理。这样，峰值成分检测部124在每个规定的时刻计算低频信号中的每个频率的信号强度、特别是取得峰值的频率及其强度。比较部126将由峰值成分检测部124计算出的每个频率的信号强度与预先设定的设定值进行比较，并将其结果输出到照射条件变更部130。

照射条件变更部130与来自低频信号检测部120的输入相应地向驱动信号设定部140输出聚焦超声波的照射停止的指示、或聚焦超声波的超声波设定值(变更值)。驱动信号设定部140根据从输入部170输入的用户的指示，来设定聚焦超声波的超声波设定值(初始值)，生成基于其频率、强度的驱动信号。另外，驱动信号设定部140根据从照射条件变更部130输入的超声波设定值(变更值)来生成驱动信号。驱动信号设定部140将所生成的驱动信号输出到驱动部150。另外，驱动信号设定部140在根据从照射条件变更部130输入的信号来变更聚焦超声波的照射条件时，使显示部160显示其变更内容来向用户通知该内容。也可以利用声音向用户通知该变更内容。驱动部150根据从驱动信号设定部140输入的驱动信号来驱动超声波射出部112。此外，超声波设定值可以是频率、强度等照射参数的种类、照射参数的值、或治疗、处理的手术方式等，这些也可以是照射条件。在下面的说明中，适当使用这些技术用语进行说明。

显示部160在驱动信号设定部140的控制下显示聚焦超声波的照射条件等。输入部170接受用户的指示，并将该指示输出到驱动信号设定部140。用户能够根据显示部160所显示的信息来获知超声波照射装置100的状况、聚焦超声波的信息。另外，用户能够通过输入部170将聚焦超声波的照射的开始和结束的信息、聚焦超声波的超声波设定值输入到超声波照射装置100。

这样，例如超声波射出部112作为根据超声波设定值来向对象部位射出包含频率为f(f为正的实数)的第一频率成分的第一超声波的超声波射出部而发挥功能。例如超声波接收部114作为接收从对象部位方向来的第二超声波的超声波接收部而发挥功能。例如低频信号检测部120作为检测第二超声波中所包含的频率为f/r(r为大于2的实数)以下的低频信号的低频信号检测部而发挥功能。例如照射条件变更部130作为根据低频信号来变更超声波设定值的条件变更部而发挥功能。另外，显示部160作为向用户通知条件变更部变更超声波设定值的通知部而发挥功能。

参照图2所示的流程图说明本实施方式所涉及的超声波照射装置100的动作。首先，用户使超声波输入输出部110朝向超声波照射对象物900。在此，也可以形成为在超声波照射对象物900与超声波输入输出部110之间夹持耦合材料。该耦合材料用于使超声波照射对象物900与超声波输入输出部110的声阻抗相匹配。另外，也可以预先向超声波照射对象物900投放例如超声波造影剂Sonazoid(注册商标)等。

在步骤S101中，驱动信号设定部140从输入部170获取用户的指示，根据其指示设定聚焦超声波的超声波设定值。更详细的内容如下。用户利用输入部170向超声波照射装置100输入对超声波照射对象物900照射的聚焦超声波的超声波设定值。在此，超声波设定值如上述那样是照射参数的种类、照射参数的值、治疗、处理的手术方式等。例如可以由用户直接输入(选择)照射参数的种类和照射参数的初始值，也可以由用户输入治疗、处理的手术方式等，由驱动信号设定部140根据该手术方式设定照射参数的种类、照射参数的初始值。输入部170将所输入的超声波设定值输出到驱动信号设定部140。驱动信号设定部140根据从输入部170输入的超声波设定值来设定聚焦超声波的照射参数的种类、照射参数的初始值。驱动信号设定部140根据所设定的初始值来生成向驱动部150输出的驱动信号。此外，照射参数的种类不限于超声波的强度、频率。

在步骤S102中，驱动信号设定部140向驱动部150输出驱动信号，使超声波射出部112射出聚焦超声波。更详细的内容如下面那样。用户利用输入部170向超声波照射装置100(驱动信号设定部140)输入聚焦超声波的射出开始的指示。被输入聚焦超声波的射出开始的指示的驱动信号设定部140向驱动部150输出驱动信号。驱动部150将从驱动信号设定部140输入的驱动信号放大，对超声波射出部112施加基于驱动信号的交流信号。超声波射出部112根据从驱动部150施加的交流信号而被驱动。即，超声波射出部112发生振动。其结果，从超声波射出部112向超声波照射对象物900射出聚焦超声波。在此，将聚焦超声波的频率设为f(f为实数)。

聚焦超声波聚焦于焦点920。通过照射聚焦超声波来在焦点920处产生空化。在焦点920处，例如利用该空化进行加热而组织凝固。图3示出通过照射聚焦超声波而产生的空化气泡群的情形的一例。图3所示的图像是在短暂地照射聚焦超声波之后停止后立即由超声波诊断装置获取到的图像。在图3中，焦点920是想要产生空化来进行加热凝固的部位。如果长时间持续照射超声波，则在包含比焦点920更靠近超声波输入输出部110侧的位置的区域940产生了空化气泡群。在图3的图像中，看到空化气泡群是白色的，从焦点920向左侧呈扇状扩展。该空化气泡群随着聚焦超声波的照射时间的经过，其量逐渐增多。这些空化气泡群当停止聚焦超声波的照射时立即消失而变为无法由超声波诊断装置识别的状态。

空化气泡只要是其大小为在由超声波诊断装置获取的图像中无法识别的程度，就呈现出促进焦点920处的组织的加热凝固的效果。另一方面，空化气泡的大小如果成长为在由超声波诊断装置中获取的图像中能够识别的程度的大小，则形成空化气泡群。如果变成这样，则导致包含比焦点920更靠近超声波输入输出部110侧的位置的区域940被加热凝固。即，导致对不应该进行治疗处理的部位的组织带来了损伤。因而，为了进行最佳的治疗、处理，而需要与空化气泡的状态相应地适时地改变聚焦超声波的输出强度、使聚焦超声波的射出停止。在本实施方式中，根据由超声波接收部114接收到的声波的信息，来使聚焦超声波的射出停止。

在步骤S103中，低频信号检测部120对接收声波进行分析。更详细的内容如下面那样。超声波接收部114接收从焦点920方向来的声波。超声波接收部114尤其是接收源自空化气泡群的声波。超声波接收部114将接收到的信号输出到低频信号检测部120的低频滤波器122。

在低频信号检测部120中，低频滤波器122抽出从超声波接收部114输入的信号中的期望的频率以下的频率的接收信号(低频信号)。低频滤波器122将所抽出的低频信号输出到峰值成分检测部124。峰值成分检测部124对通过了低频滤波器122的低频信号进行FFT分析，在每个规定的时刻计算每个频率的信号强度、尤其是取得峰值的频率及其强度，并输出到比较部126。

在本实施方式中，作为例子，由低频滤波器122抽出频率f/4以下的低频信号并对其进行分析，由此判断空化气泡群的产生。因此，低频滤波器122设为使频率f/4以下的低频信号透过的低通滤波器。此外，低频滤波器122的截止频率不限于此，只要小于f/2即可。但是，低频滤波器122的截止频率优选为f/5以上。

图4以及图5A、图5B及图5C示出超声波接收部114所接收的声波中的从空化气泡群发出的声波的频率和强度的时间变化的一例。图4将照射开始后的经过时间、频率以及强度的关系表现在三维曲线图中，图5A、图5B以及图5C按每个照射时间将频率与强度的关系表现在二维曲线图中。在此，聚焦超声波的频率、即驱动频率为f。照射时间为将聚焦超声波的照射开始时刻设为t0，将之后设为时间经过t1、t2、t3、t4。图5A表示在时刻t0的频率与强度的关系，图5B表示在时刻t1和t2的频率与强度的关系，图5C表示在时刻t3和t4的频率与强度的关系。

在聚焦超声波的照射开始时(时刻t0)，由超声波接收部114仅检测出与驱动频率f对应的峰值。在从聚焦超声波的照射开始起经过了一段时间的时刻t1，除了驱动频率f的成分以外，还在驱动频率的大约1/6倍的频率f/6附近观察到第一峰值P。第一峰值P的产生是由于空化气泡群的产生而引起的。在又经过了一段时间的时刻t2时，第一峰值P的强度变得高于时刻t1时的强度，可知空化气泡群成长了。

再经过一段时间(时刻t3和时刻t4)时，第一峰值P的频率逐渐下降。例如当持续照射数十秒的超声波时，第一峰值P的频率从f/6附近下降至f/8附近。这样，第一峰值P的频率随着时间的经过连续地下降。这样的第一峰值P的频率的下降是由于空化气泡群的气泡的大小变大引起的。因此，第一峰值P的频率与空化气泡群的成长之间具有强相关。此外，当聚焦超声波的照射时间增加时，在频率f/2附近也观察到峰值。该频率f/2的峰值相当于驱动频率f的亚谐波SH。此外，频率f/2附近的峰值、即亚谐波SH的强度低于第一峰值P的强度。

图6示出第一峰值P的强度的时间变化。如该图所示，在产生空化时的时刻t2，强度一度变高之后下降。在该下降之后，第一峰值P的强度高高低低地变化，但是其基线如图6中虚线所示那样逐渐变高。

在步骤S104中，低频信号检测部120的比较部126根据获取到的低频信号来判断是否产生了空化气泡群。更详细的内容如下面那样。例如图5A、图5B以及图5C所示那样事先在比较部126中设定阈值Th1。在由峰值成分检测部124检测出的低频信号的第一峰值P的强度、即频率f/6附近的峰值的强度高于阈值Th1时，比较部126判断为产生了空化气泡群。在此，阈值Th1被设定为与噪声水平相比足够高的值。例如，阈值Th1能够设为噪声水平的2倍等。

此外，在图4以及图5A、图5B及图5C中，还示出了驱动频率f的峰值、作为其亚谐波的频率f/2的峰值，但是在低频信号检测部120中的处理中，由于低频滤波器122阻断了例如频率f/4以上的信号。即，使低频滤波器122的截止频率小于f/2，由此能够防止驱动频率f的信号、作为其亚谐波的频率f/2的信号被输入到峰值成分检测部124。

如果通过步骤S104的判断而判断为没有产生空化气泡群，则处理返回步骤S102，超声波照射装置100不变更照射条件而继续照射聚焦超声波。另一方面，如果通过步骤S104的判断而判断为产生了空化气泡群，则在步骤S105中，超声波照射装置100停止照射聚焦超声波。更详细的内容如下。将产生了空化气泡群的信息从比较部126输入到照射条件变更部130。接收到该信息的照射条件变更部130向驱动信号设定部140输出指示以停止从超声波射出部112射出聚焦超声波。驱动信号设定部140根据来自照射条件变更部130的指示，停止向驱动部150输出驱动信号。其结果，超声波射出部112停止聚焦超声波的射出。此时，驱动信号设定部140使显示部160显示停止聚焦超声波的射出的意思。之后，超声波照射装置100结束处理。

根据本实施方式，超声波照射装置100通过低频信号检测部120对由超声波接收部114接收到的声波进行解析，能够检测比焦点920更靠近超声波输入输出部110侧的区域940中的空化气泡群的产生。如果检测到空化气泡群的产生，则超声波照射装置100停止聚焦超声波的照射。通过停止该聚焦超声波的照射，不再向比焦点920更靠近超声波输入输出部110侧的区域940照射聚焦超声波。因此，能够防止目标位置以外的组织、例如本来不应该被加热凝固的组织产生损伤。

[第一实施方式的变形例]

关于第一实施方式的变形例进行说明。在此，说明与第一实施方式的不同点，关于相同的部分，附加相同的附图标记并省略其说明。在本变形例中，当检测到空化气泡群的产生时变更聚焦超声波的照射条件，之后当检测到空化气泡群的成长时停止聚焦超声波的照射。

图7示出表示本变形例所涉及的处理的一例的流程图。本变形例的步骤S201～步骤S203与参照图2说明的第一实施方式的步骤S101～步骤S103分别相同。即，在步骤S201中，驱动信号设定部140例如从输入部170获取用户指示信息。然后，根据该用户指示信息，设定从超声波照射装置100射出的聚焦超声波的照射参数的种类和初始值。在步骤S202中，驱动信号设定部140向驱动部150输出驱动信号，使超声波射出部112射出聚焦超声波。在步骤S203中，超声波接收部114接收声波，低频信号检测部120对其接收信号进行解析。

在步骤S204中，低频信号检测部120的比较部126根据获取到的低频信号，判断是否产生了空化气泡群。更详细的内容如下。例如与第一实施方式同样地事先在比较部126中设定阈值Th1。在由峰值成分检测部124检测出的低频信号的第一峰值、即频率f/6附近的第一峰值的强度高于阈值Th1时，比较部126判断为产生了空化气泡群。

如果通过步骤S204的判断而判断为没有产生空化气泡群，则处理返回步骤S202，超声波照射装置100不变更照射条件而继续射出聚焦超声波。另一方面，如果通过步骤S204的判断而判断为产生了空化气泡群，则在步骤S205中，驱动信号设定部140变更聚焦超声波的照射条件。更详细的内容如下。

照射条件变更部130根据从低频信号检测部120输入的比较结果，来变更照射条件。具体地说，变更照射参数的种类、照射参数的数值来计算驱动信号的变更值。照射条件变更部130将所计算出的驱动信号的变更值输出到驱动信号设定部140，并且向驱动信号设定部140输出指示以根据该变更值变更驱动信号。例如，照射条件变更部130向驱动信号设定部140输出驱动信号的变更值以降低聚焦超声波的强度。在此，照射条件变更部130可以决定变更值以使聚焦超声波的强度为预先设定的强度，也可以决定变更值以设为基于由峰值成分检测部124检测出的第一峰值的强度的强度。

驱动信号设定部140根据从照射条件变更部130输入的变更值，生成变更后的驱动信号。驱动信号设定部140将变更后的驱动信号输出到驱动部150。驱动部150根据变更后的驱动信号来驱动超声波射出部112。其结果，超声波射出部112射出变更后的例如强度下降了的聚焦超声波。此外，此时，驱动信号设定部140使显示部160显示变更内容，并将该内容通知给用户。

在步骤S206中，低频信号检测部120的比较部126根据获取到的低频信号，判断空化气泡群是否成长了。更详细的内容如下。图8示出第一峰值的频率的时间变化的例子。如上所述，由空化气泡群引起的低频信号的第一峰值在频率f/6附近被检测出之后，随着时间的经过逐渐下降。在步骤S206中，比较部126根据第一峰值的频率的下降来检测空化气泡群的成长。例如，关于第一峰值的频率设定阈值Th2，在第一峰值的频率低于阈值Th2时判断为空化气泡群成长了。在此，阈值Th2例如图8所示那样能够设为频率f/8。

如果通过步骤S206的判断而判断为空化气泡群没有成长，则处理返回步骤S202。其结果，依照在步骤S205中变更后的照射条件，在步骤S202中，超声波射出部112射出聚焦超声波。另一方面，如果通过步骤S206的判断而判断为空化气泡群成长了，则处理进行到步骤S207。在步骤S207中，照射条件变更部130与第一实施方式的步骤S105同样地，对驱动信号设定部140进行指示以停止聚焦超声波的照射。其结果，超声波照射装置100停止聚焦超声波的射出。之后，一系列的处理结束。

在频率f/6附近检测出第一峰值的空化气泡群的产生有时也不会立即对目标位置以外的组织、例如本来不应该被加热凝固的组织产生不良影响。在这种情况下，根据本变形例，在从空化气泡群的产生开始不久的期间、即聚焦超声波的照射具有效果的期间且聚焦超声波的照射不会对目标位置以外的组织产生不良影响的期间，能够继续聚焦超声波的照射。之后，由低频信号检测部120检查第一峰值的频率的变化，由此检测出空化气泡群成长而变为对目标位置以外的组织产生不良影响的状况的情形，并传递至照射条件变更部130。其结果，照射条件变更部130能够对驱动信号设定部140进行指示来使聚焦超声波的射出停止。

另外，在本变形例中，在步骤S206的判断中判断为在第一峰值的频率低于阈值Th2时空化气泡群成长了。另外也可以是，在步骤S206中，在例如图8所示的第一峰值的频率变化ΔF大于规定的阈值Th3时，判断为空化气泡群成长了。

另外，在步骤S206的判断中，也可以不是在低频信号的频率的变化时而是在从检测出空化气泡群的产生起经过规定的时间之后停止聚焦超声波的射出。在此，规定的时间能够设为例如1秒左右。

另外，如图6中虚线所示那样，第一峰值的强度逐渐增加。因此，在步骤S206的判断中，也可以以规定的时间间隔获取第一峰值的强度的时间平均值，在该时间平均强度为规定的阈值以上时，停止聚焦超声波的射出。

无论利用以上哪种方法，都能够不是在空化气泡群的产生之后而是在空化气泡群成长并对目标位置以外的组织产生不良影响之前停止聚焦超声波的照射。另外，也可以利用上述的多个判断条件中的任一个，在满足了预先决定的一个条件时降低聚焦超声波的强度，在满足了预先决定的其它条件时停止聚焦超声波的射出。这些判断条件的组合能够根据超声波照射装置100的设计、使用条件适当地选择。

[第二实施方式]

关于第二实施方式进行说明。在此，关于与第一实施方式的不同点进行说明，关于相同的部分，附加相同的附图标记并省略其说明。在本实施方式中，将叠加有两个不同频率的驱动信号施加到超声波射出部112。在本实施方式中，作为一例，将两个驱动频率设为f1=4.64MHz、f2=9.28MHz。在驱动信号设定部140中分别生成了两种频率的信号之后，通过将它们合成来生成驱动信号，通过驱动部150施加到超声波射出部112。

图9示出本实施方式所涉及的驱动信号设定部140周边的结构。如该图所示，驱动信号设定部140具有f1生成电路141、f2生成电路142以及加法器143。f1生成电路141生成频率f1的信号并输出。f2生成电路142生成频率f2的信号并输出。从f1生成电路141输出的频率f1的信号和从f2生成电路142输出的频率f2的信号被输入到加法器143。加法器143将从f1生成电路141输出的信号与从f2生成电路142输出的信号进行叠加。在加法器143中叠加后的驱动信号被输出到驱动部150。驱动部150与第一实施方式的情况同样地根据从驱动信号设定部140输入的驱动信号来驱动超声波射出部112。

图10示出超声波接收部114所接收的声波中的从空化气泡群发出的声波的频率和强度的时间变化的一例。图10利用三维曲线图示出了照射开始后的经过时间、频率以及强度的关系。此外，在本实施方式中，频率f1、f2是驱动频率，同时还是由超声波接收部114接收到的声波的频率。在聚焦超声波的照射开始时(时刻t0)，由超声波接收部114仅检测出与驱动频率f1和驱动频率f2对应的声波的峰值。在从超声波照射开始起经过了一段时间的时刻t1，除了驱动频率f1和驱动频率f2的峰值以外，在驱动频率f2的大约1/6倍的频率f2/6处还观察到第一峰值P1。该第一峰值P1的产生是由于空化气泡群的产生而引起的。此外，时刻t1是相当于第一实施方式(参照图4)中的时刻t2的定时。

并且，在经过了一段时间的时刻t2时，第一峰值P1的强度变低。在该时刻t2，除了第一峰值P1以外，还在频率f1/6附近检测出第二峰值P2。该第二峰值P2的声波成分也是由于空化气泡群的产生而引起的。当时间经过而为时刻t3、t4、t5时，第二峰值P2的强度逐渐变高，频率逐渐降低。另一方面，第一峰值P1的频率几乎不发生变化，强度稍稍上升。

图11示出第一峰值P1和第二峰值P2的强度的时间变化。如该图所示，在产生空化时的时刻t1，在第一峰值P1处确认出高的强度，第一峰值P1的强度之后变低。再之后，第一峰值P1的强度平缓地变高。另一方面，第二峰值P2的强度在时刻t1以后逐渐变高最终饱和。

这些第一峰值P1和第二峰值P2不仅与空化气泡群的大小相关，还与其运动状态相关联。即，通过监视第一峰值P1和第二峰值P2这样的不同的两个低频信号，不仅能够判断空化气泡群的产生，还能够判断其状态。例如，在设想对超声波照射对象物900进行局部的组织粉碎的治疗的情况下，需要特意产生空化气泡群。在此，只要监视不同的两个低频成分，就能够判断所产生的空化气泡群的状态对于实施的处置上是否合适。即，能够安全有效地利用空化气泡群。

图12示出本实施方式所涉及的処理的一例的流程图。本实施方式的步骤S301～步骤S305与参照图7说明的第一实施方式的变形例的步骤S201～步骤S205分别相同。即，在步骤S301中，驱动信号设定部140例如从输入部170获取用户的指示，根据该指示来设定聚焦超声波的频率、强度等照射参数的种类以及它们的初始值。在步骤S302中，驱动信号设定部140向驱动部150输出驱动信号，来射出聚焦超声波。在步骤S303中，超声波接收部114接收声波，低频信号检测部120对其接收信号进行解析。

在步骤S304中，低频信号检测部120的比较部126根据获取到的低频信号，判断是否产生了空化气泡群。更详细的内容如下。例如在比较部126中与第一实施方式同样地事先设定阈值Th1。在由峰值成分检测部124检测出的低频信号的第一峰值P1、即频率f2/6附近的第一峰值P1的强度高于阈值Th1时，比较部126判断为产生了空化气泡群。

如果通过步骤S304的判断而判断为没有产生空化气泡群，则处理返回步骤S302，超声波照射装置100继续聚焦超声波的照射。另一方面，如果通过步骤S304的判断而判断为产生了空化气泡群，则在步骤S305中，驱动信号设定部140根据照射条件变更部130的设定来变更聚焦超声波的条件。

在步骤S306中，低频信号检测部120的比较部126根据获取到的低频信号，判断空化气泡群的运动状态是否偏离了期望的运动状态。更详细地说，例如在检测出频率f1/6附近的第二峰值P2时，判断为空化气泡群的运动状态偏离了期望的运动状态。或者，在第二峰值P2的频率低于在f1/8附近设定的阈值Th2时，判断为空化气泡群的运动状态偏离了期望的运动状态。

如果通过步骤S306的判断而判断为空化气泡群的运动状态没有偏离期望的运动状态，则处理返回步骤S302。其结果，依照在步骤S305中变更后的照射条件，在步骤S302中，超声波射出部112射出聚焦超声波。另一方面，如果通过步骤S306的判断而判断为空化气泡群的运动状态偏离了期望的运动状态，则在步骤S307中，照射条件变更部130对驱动信号设定部140进行指示以停止聚焦超声波的照射。其结果，超声波照射装置100停止聚焦超声波的射出。之后，一系列的处理结束。

例如，图13示出第一峰值P1与第二峰值P2的频率的时间变化。如上所述，首先，在频率f2/6附近检测由于空化气泡群引起的第一峰值P1。在步骤S304中，根据有无检测出该第一峰值P1来判断有无空化气泡群的产生。之后，第一峰值的频率随着时间经过而逐渐下降。另外，在检测出第一峰值P1之后不久，在低于第一峰值P1的频率处检测出第二峰值P2。第二峰值P2的频率也随着时间经过而逐渐下降。在此，第二峰值P2的频率下降的比例大于第一峰值P1的频率下降的比例。在步骤S306中，比较部126根据有无检测出第二峰值P2来判断空化气泡群的运动状态是否偏离了期望的运动状态。或者，比较部126根据第二峰值P2的频率是否低于阈值Th2来判断空化气泡群的运动状态是否偏离了期望的运动状态。

此外也可以是，在步骤S306的判断中，在第二峰值P2的频率的下降为规定的值以上时，判断为空化气泡群的运动状态偏离了期望的运动状态。另外，也可以在从检测出第一峰值P1或第二峰值P2起经过了规定的时间时，判断为空化气泡群的运动状态偏离了期望的运动状态。另外，也可以在第一峰值P1和/或第二峰值P2的强度为规定值以上时，判断为空化气泡群的运动状态偏离了期望的运动状态。另外，在使用超声波照射装置100时想要更安全地设定照射条件的情况下，也可以构成为在检测出第一峰值P1超过阈值Th1的时刻停止聚焦超声波的射出。

在本实施方式中，作为不同的两个驱动频率f1和f2的组合，以具有f2=2×f1的关系的情况为例进行说明，但是驱动频率f1和f2的组合能够设为任意的组合。在此，低频滤波器122的通过频带只要设为两个驱动频率中的较高一方的亚谐波的频率以下即可。即，低频滤波器122的截止频率只要设为f2/2以下即可。

通过本实施方式也能够获得与第一实施方式或其变形例相同的效果。并且，通过监视第一峰值P1和第二峰值P2这样的不同的两个低频信号，由此不仅能够判断产生空化气泡群，还能够判断其状态。因而，能够安全有效地利用所产生的空化气泡群。

[第二实施方式的变形例]

关于第二实施方式的变形例进行说明。在此，说明与第二实施方式的不同点，关于相同的部分，附加相同的附图标记并省略其说明。在第二实施方式中，从一个超声波射出部112射出叠加有驱动频率f1和驱动频率f2的聚焦超声波。对于此，在本变形例中，超声波输入输出部110具有射出频率f1的聚焦超声波的第一超声波射出部1121以及射出频率f2的聚焦超声波的第二超声波射出部1122。

图14示出本变形例所涉及的超声波照射装置100的驱动信号设定部140周边的结构。如该图所示，驱动信号设定部140具有f1生成电路141以及f2生成电路142。驱动部150具有第一放大器151和第二放大器152。另外，超声波输入输出部110具有第一超声波射出部1121和第二超声波射出部1122。

具有由f1生成电路141生成的驱动频率f1的驱动信号被输入到第一放大器151。对第一放大器151输入并放大后的具有驱动频率f1的驱动信号被输入到第一超声波射出部1121。其结果，第一超声波射出部1121射出具有驱动频率f1的聚焦超声波。具有由f2生成电路142生成的驱动频率f2的驱动信号被输入到第二放大器152。对第二放大器152输入并放大后的具有驱动频率f2的驱动信号被输入到第二超声波射出部1122。其结果，第二超声波射出部1122射出具有驱动频率f2的聚焦超声波。

第一超声波射出部1121和第二超声波射出部1122被配置成从第一超声波射出部1121射出的聚焦超声波与从第二超声波射出部1122射出的聚焦超声波在焦点920处相交叉。因而，在焦点920处，频率f1的聚焦超声波与频率f2的聚焦超声波相叠加。其结果，在频率f1的信号与频率f2的信号相叠加的焦点920处能够获得与第二实施方式相同的效果。

通过如上所述的本变形例的结构也能够与第二实施方式同样地进行动作并获得相同的效果。

[第三实施方式]

关于第三实施方式进行说明。在此，说明与第一实施方式的不同点，关于相同的部分，附加相同的附图标记并省略其说明。在本实施方式中，超声波输入输出部110配置在软性内窥镜的前端，并且在该软性内窥镜中具备用于向超声波照射对象区域(相当于图1的超声波照射对象物900)投放超声波造影剂Sonazoid(注册商标)的机构。已知Sonazoid(注册商标)虽然具有某种程度的粒径分布，但是在大约4.2～4.8MHz附近具有谐振频率。

图15示出本实施方式所涉及的超声波治疗装置的结构图。如该图所示，本实施方式所涉及的超声波治疗装置具有注入单元。在软性的内窥镜190的经口插入的前端部配置有超声波输入输出部110。超声波输入输出部110具有超声波射出部112和超声波接收部114。与超声波射出部112相连接的驱动部150和与超声波接收部114相连接的低频信号检测部120配置在内窥镜190的基端侧。超声波射出部112和驱动部150通过穿通于内窥镜190的布线进行连接，另外，超声波接收部114和低频信号检测部120也通过穿通于内窥镜190的布线进行连接。与第一实施方式同样地，低频信号检测部120连接有照射条件变更部130，照射条件变更部130连接有驱动信号设定部140，驱动信号设定部140连接有驱动部150。另外，驱动信号设定部140连接有显示部160和输入部170。

在内窥镜190的前端的超声波输入输出部110附近还配置有穿刺部180。该穿刺部180连接有配置于内窥镜190的基端侧的加压部185。穿刺部180能够向超声波射出部112所射出的聚焦超声波的焦点920附近投放从加压部185供给的超声波造影剂等。这样，穿刺部180和加压部185作为将使超声波反射或散射的微小物质注入到对象部位的注入部发挥功能。其它结构与第一实施方式的情况相同。此时，期望所照射的超声波的频率f设定为Sonazoid(注册商标)的谐振频率或其高次频率。此外，期望由穿刺部180进行的超声波造影剂等的投放位置和聚焦超声波的焦点位置相对于声源设为治疗对象区域的中心的后方。通过设为这样的位置关系，能够减少造影剂等所产生的遮挡效果，并且能够获得高的治疗效果。

根据本实施方式，能够例如隔着消化管向例如胰腺、胆囊照射聚焦超声波。并且，由于能够通过穿刺部180仅向该聚焦超声波的焦点920附近投放超声波造影剂等，因此可以预计微局部处的利用超声波照射的加热增强效果。此时，通过如第一实施方式、第二实施方式那样驱动超声波照射装置，能够获得与第一实施方式、第二实施方式相同的效果。

此外，也可以与第二实施方式同样地以驱动频率f1和驱动频率f2驱动超声波射出部112。另外，内窥镜190不限于软性内窥镜，也可与使用硬性镜。另外，注入的药液不限定于超声波造影剂，也可以是纳米气泡、金属等的微粒子之类的反射超声波的物质。当投放反射超声波的物质时，容易在该部分产生空化，因此能够进一步有效地利用反射超声波。超声波造影剂等也能够通过静脉注射等投放。

此外，本发明不限定于上述实施方式的样子，在实施阶段，在不脱离其宗旨的范围内能够将结构要素变形来进行具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明。例如在即使从实施方式所示的所有结构要素中删除几个结构要素也能够解决发明要解决的问题一栏中所记述的问题且能够获得发明效果的情况下，删除了该结构要素后的结构也能够取出形成发明。并且，也可以将不同的实施方式中的结构适当地进行组合。

Claims (16)

1.一种超声波照射装置(100)，其特征在于，具备：

超声波射出部(112；1121、1122)，其根据超声波设定值，朝向对象部位射出包含频率为f的第一频率成分的第一超声波，其中，f为正的实数；

超声波接收部(114)，其接收从上述对象部位的方向来的第二超声波；

低频信号检测部(120)，其检测上述第二超声波中包含的频率为f/r以下的低频信号，其中，r为大于2的实数；以及

条件变更部(130)，其根据上述低频信号变更上述超声波设定值。

2.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

上述超声波设定值的变更是使上述第一超声波的射出停止的变更。

3.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

上述超声波设定值的变更是使上述第一超声波的强度下降的变更。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

当上述低频信号检测部(120)检测出具有规定的阈值以上的强度的上述低频信号时，上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

当从上述低频信号检测部(120)检测出具有规定的阈值以上的强度的上述低频信号起经过了规定的时间时，上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

当上述低频信号检测部(120)检测出具有规定的阈值以上的强度的上述低频信号并检测出该低频信号的频率下降了规定的值时，上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

当上述低频信号检测部(120)检测出具有规定的阈值以上的强度的上述低频信号并检测出该低频信号的频率变为规定值以下时，上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值。

8.根据权利要求1～3中的任一项所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

当上述低频信号检测部(120)检测出具有规定的阈值以上的强度的上述低频信号并检测出该低频信号的强度变化了规定的值时，上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值。

9.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

上述r为4。

10.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

上述第一超声波包含频率为上述f的上述第一频率成分和频率为f′的第二频率成分，其中，f′为小于f的正的实数。

11.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

上述第一超声波包含频率为上述f的上述第一频率成分和频率为f′的第二频率成分，其中，f′为小于f的正的实数，

当上述低频信号检测部(120)检测出具有低于f/r的频率并具有规定的阈值以上的强度的第一低频信号和与该第一低频信号不同的具有低于f′/r的频率并具有规定的阈值以上的强度的第二低频信号这两个上述低频信号时，上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值。

12.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

上述第一超声波包含频率为上述f的上述第一频率成分和频率为f′的第二频率成分，其中，f′为小于f的正的实数，

当上述低频信号检测部(120)检测出具有低于f/r的频率并具有规定的阈值以上的强度的第一低频信号时，上述条件变更部(130)降低上述第一超声波的强度，

当上述低频信号检测部(120)检测出与上述第一低频信号不同的具有低于f′/r的频率并具有规定的阈值以上的强度的第二低频信号时，或者当检测出该第二低频率信号发生了规定的变化时，上述条件变更部(130)使上述第一超声波的射出停止。

13.根据权利要求10～12中的任一项所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

f=2×f′。

14.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

还具备通知部(160)，该通知部(160)向用户通知上述条件变更部(130)变更上述超声波设定值的情形。

15.根据权利要求1所述的超声波照射装置(100)，其特征在于，

还具备注入部(180、185)，该注入部(180、185)向上述对象部位注入使上述超声波反射或散射的微小物质。

16.一种超声波的照射方法，使用了具备射出超声波的超声波射出部(112；1121、1122)以及接收超声波的超声波接收部(114)的超声波照射装置(100)，该超声波的照射方法包括以下步骤：

设定包含频率设定值的超声波设定值(S101；S201；S301)，该频率设定值用于设定从上述超声波射出部(112；1121、1122)朝向对象部位射出的第一超声波应该包含的第一频率f，其中，f为实数；

根据上述超声波设定值，使上述超声波射出部(112；1121、1122)射出上述第一超声波(S102；S202；S302)；

使上述超声波接收部(114)接收从上述对象部位的方向来的第二超声波(S103；S203；S303)；

抽出上述第二超声波中包含的频率为f/r以下的低频信号(S103；S203；S303)，其中，r为大于2的实数；

获取上述低频信号的峰值和示出该峰值的峰值频率(S103；S203；S303)；

通过将上述峰值和上述峰值频率与预先设定的阈值进行比较，来判断比上述对象部位更靠近上述超声波射出部侧的区域中的空化的产生状态(S104；S204、S206；S304、S306)；以及

根据上述判断的结果，变更上述超声波设定值(S105；S205、S207；S305、S307)。

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