JP2004223175A - Tumor treatment apparatus - Google Patents

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JP2004223175A
JP2004223175A JP2003018052A JP2003018052A JP2004223175A JP 2004223175 A JP2004223175 A JP 2004223175A JP 2003018052 A JP2003018052 A JP 2003018052A JP 2003018052 A JP2003018052 A JP 2003018052A JP 2004223175 A JP2004223175 A JP 2004223175A
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tumor treatment
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Akihiko Uchiyama
明彦 内山
Hiroko Sato
裕子 佐藤
Hiromasa Nagao
洋昌 長尾
Gen Ogura
玄 小倉
Shigero Kimura
茂郎 木村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tumor treatment apparatus for performing medical treatment for a tumor more safely. <P>SOLUTION: This tumor treatment apparatus is adapted to kill at least some of tumor cells constituting a tumor by breaking bubbles existing in the tumor or the surface thereof. The tumor treatment apparatus 1 has an apparatus body 2 including a control part 21, an ultrasonic probe 3 for observation including an ultrasonic vibrator 31 for observation, and an ultrasonic probe 4 for medical treatment including an ultrasonic vibrator 41 for medical treatment. The ultrasonic vibrator 31 for observation has a function of oscillating an ultrasonic wave for observation to confirm the existence of bubbles supplied in an organism and receiving a reflected wave (reflection echo) of an ultrasonic wave for observation reflected by the organism or the bubbles. The ultrasonic vibrator 41 for medical treatment has a function of oscillating an ultrasonic wave for medical treatment for breaking the bubbles. The control part 21 controls oscillation of an ultrasonic wave for medical treatment according to the information obtained from the reflected wave of the ultrasonic wave for observation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腫瘍治療装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、固形腫瘍、血液腫瘍等の腫瘍(ガン)に対して行われている治療方法としては、例えば、化学療法、放射線療法、外科療法等が代表的なものである。
【0003】
これらの治療方法では、腫瘍細胞だけでなく、正常細胞も殺傷してしまったり、侵襲が大きく、患者のQOL(Quality of Life)を著しく損なってしまうという問題がある。
【0004】
近年、患者のQOLの向上という観点から、超音波を用いた治療方法も用いられるようになってきている。この治療方法は、例えば、特許文献1に記載の装置を用いて、集束超音波(High−Intensity Focused Ultrasound:HIFU)を腫瘍(治療部位)に照射し、腫瘍の温度を80°〜100°に上昇させ、この熱により腫瘍細胞を凝固壊死させるというものである。
【0005】
ところが、かかる治療方法では、人体のような不均一な媒質を介して超音波を集束させる部位を、正確にコントロールするのは非常に困難であるという問題や、熱拡散が大きい血管近傍部の組織では、凝固不完全部位が残存してしまうという問題がある。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−216145号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、より安全に腫瘍の治療を行うことができる腫瘍治療装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(19)の本発明により達成される。
【0009】
(1) 腫瘍内またはその表面に存在する気泡を破泡させることにより、前記腫瘍を構成する腫瘍細胞の少なくとも一部を死滅させる腫瘍治療装置であって、
生体内に投与された前記気泡の存在を確認するための第1の超音波を発振する第1の超音波振動子と、
前記気泡を破泡させるための第2の超音波を発振する第2の超音波振動子と、
前記第1の超音波の発振と、前記第2の超音波の発振とを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第2の超音波の発振を制御することを特徴とする腫瘍治療装置。
【0010】
(2) 前記第1の超音波振動子は、前記第1の超音波の反射波を受信する機能を有する上記(1)に記載の腫瘍治療装置。
【0011】
(3) 前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子とが一体的に設けられている上記(1)または(2)に記載の腫瘍治療装置。
【0012】
(4) 腫瘍内またはその表面に存在する気泡を破泡させることにより、前記腫瘍を構成する腫瘍細胞の少なくとも一部を死滅させる腫瘍治療装置であって、
生体内に投与された前記気泡の存在を確認するための第1の超音波と、前記気泡を破泡させるための第2の超音波とを発振する超音波振動子と、
前記第1の超音波の発振と、前記第2の超音波の発振とを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第1の超音波の発振と、前記第2の超音波の発振とを制御することを特徴とする腫瘍治療装置。
【0013】
(5) 前記超音波振動子は、前記第1の超音波の反射波を受信する機能を有する上記(4)に記載の腫瘍治療装置。
【0014】
(6) 前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第1の超音波の発振を停止し、前記第2の超音波の発振を開始するよう制御する上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0015】
(7) 前記制御手段は、前記第2の超音波の発振を間欠的に行うとともに、前記第2の超音波の発振を行っている期間は、前記第1の超音波の発振を行わないよう制御する上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0016】
(8) 1回の前記第2の超音波の発振を行っている期間は、0.1〜60秒である上記(7)に記載の腫瘍治療装置。
【0017】
(9) 前記制御手段は、前記第1の超音波の発振と前記第2の超音波の発振とを交互に行うよう制御する上記(7)または(8)に記載の腫瘍治療装置。
【0018】
(10) 前記制御手段は、前記第2の超音波の発振を停止した後、所定時間経過後、前記第1の超音波の発振を開始するよう制御する上記(7)ないし(9)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0019】
(11) 前記所定時間は、0.0001〜1秒である上記(10)に記載の腫瘍治療装置。
【0020】
(12) 前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第2の超音波の発振を停止するよう制御する上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0021】
(13) 前記第1の超音波の反射波から得られる情報は、前記第1の超音波の反射波の強度である上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0022】
(14) 前記第1の超音波と前記第2の超音波とは、それらの出力および/または周波数が異なる上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0023】
(15) 前記第2の超音波の出力は、0.1〜30W/cmである上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0024】
(16) 前記第2の超音波の周波数は、100kHz〜10MHzである上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0025】
(17) 前記気泡の平均粒径は、0.05〜10μmである上記(1)ないし(16)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0026】
(18) 前記気泡の表面には、前記腫瘍細胞に特異的に結合する抗体またはその断片が固相化されている上記(1)ないし(17)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0027】
(19) 前記気泡は、抗腫瘍剤を含むものである上記(1)ないし(18)のいずれかに記載の腫瘍治療装置。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の腫瘍治療装置は、腫瘍内またはその表面に存在する気泡を破泡させることにより、腫瘍を構成する腫瘍細胞の少なくとも一部を死滅(壊死)させるものである。
【0029】
ここで、本発明で用いられる気泡は、その内部に、生体に投与されたとき、生体の温度(37℃付近)においてガス状(気体状)となる物質が封入されてなるものである。
【0030】
このような物質(封入ガス)としては、例えば、空気、窒素、酸素、二酸化炭素、水素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンのような不活性ガス、六フッ化硫黄、十フッ化二硫黄、トリフルオロメチル硫黄ペンタフルオリドのようなフッ化硫黄、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、エチレン、プロピレン、プロパジエン、ブテン、アセチレン、プロピンのような低分子量炭化水素類またはこれらのハロゲン化物、ジメチルエーテルのようなエーテル類、ケトン類、エステル類等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、六フッ化硫黄、パーフルオロプロパン、パーフルオロブタン、パーフルオロペンタンが好適である。かかる気泡は、生体中での高い安定性を発揮する。
【0031】
また、気泡の膜(外殻)を構成する材料としては、例えば、アルブミンのようなタンパク質、ポリカチオン性脂質、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチダルエタノールアミンのようなリン脂質、パルミチン酸、ステアリン酸のような高級脂肪酸、ガラクトースのような糖類、コレステロール、シトステロールのようなステロール類、界面活性剤、天然または合成分子等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0032】
気泡の平均粒径は、特に限定されないが、0.05〜10μm程度であるのが好ましく、2〜7μm程度であるのがより好ましい。これにより、気泡の腫瘍への集積量をより増大させることができる。
【0033】
また、気泡には、その表面に、腫瘍細胞に特異的に結合する抗体(IgG)またはその断片(IgGのFab断片)が固相化されたものを用いることができる。なお、固相化の方法としては、例えば、吸着、または、ビオチン−アビジン結合のようなリガンド−抗リガンド結合等の方法を用いることができる。 かかる気泡を用いることにより、目的とする腫瘍に効率よく気泡を到達(集積)させることができる。その結果、腫瘍治療の際には、腫瘍以外の正常細胞にダメージを与えるのを、防止または抑制することができる。
【0034】
また、かかる気泡を用いることにより、血管内に投与して血流により腫瘍に到達させる場合にも、目的とする腫瘍に効率よく気泡を到達(集積)させることができるという効果が得られる。
【0035】
さらに、このような気泡には、抗腫瘍剤(抗がん剤)を含むもの、すなわち、その内部に抗腫瘍剤が封入されたものや、気泡を構成する膜に抗腫瘍剤が含有または吸着したもの等を用いることができる。これにより、腫瘍を物理的に死滅させる効果に加えて、腫瘍を化学的に死滅させることもでき、腫瘍の治療効果をより増大させることができる。
【0036】
この抗腫瘍剤としては、例えば、シクロフォスファミド、イホスファミド、ダカルバジン、ブスルファン、メルファランのようなアルキル化剤、エピルビシン、ダウノビシン、ドキソルビシン、ミトキサントロン、アクチノマイシン、アクラルビシン、ピラルビシン、エピルビシン、ペプロマイシン、ブレオマイシン、マイトマイシンCのような抗癌性抗生物質、エノシタビン、カルモフール、シタラビン、テガフール、フルオロウラシル、メルカプトプリン、メトトレキサートのような代謝拮抗剤、ビンアルカロイド、エトポシドのような植物性アルカロイド、クエン酸タモキシフェン、酢酸メドロキシプロゲステロンのようなホルモン剤、シスプラチン、カルボプラチンのような白金化合物、カルムスチン、ロムスチン、ストレプトゾトシンのようなニトロソウレア化合物、インターフェロン、インターロイキン、レンチナン、レバミゾール、ピシバニール、クレスチンのような免疫調整剤等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を、腫瘍の種類に応じて適宜組み合わせて用いることができる。
【0037】
以下、本発明の腫瘍治療装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0038】
<第1実施形態>
まず、本発明の腫瘍治療装置の第1実施形態について説明する。
【0039】
図1は、本発明の腫瘍治療装置の第1実施形態を模式的に示す全体構成図、図2は、図1に示す腫瘍治療装置の回路構成例を示すブロック図、図3は、図1に示す腫瘍治療装置における超音波発振のタイミングチャートである。
【0040】
図1に示す腫瘍治療装置1は、装置本体2と、この装置本体2に接続された観察用(確認用)超音波プローブ3、治療用超音波プローブ4とを有している。また、図2に示すように、装置本体2は、制御部(制御手段)21と、送受信ユニット22と、送信ユニット23と、演算部24と、表示部(表示手段)25と、操作部(入力部)26とを有している。
【0041】
以下、各構成要素について、順次説明する。
観察用超音波プローブ3(以下、「観察用プローブ3」と略す。)は、その内部に、観察用超音波振動子(第1の振動子)31を有している。
【0042】
この観察用超音波振動子31(以下、「観察用振動子31」と略す。)は、生体内に投与された気泡の存在を確認するための観察用超音波(第1の超音波)を発振するとともに、生体や気泡で反射された観察用超音波の反射波(反射エコー)を受信する機能を有している。
【0043】
観察用振動子31には、送受信ユニット22が電気的に接続されている。送受信ユニット22は、観察用振動子31を駆動して、観察用超音波を発振させるとともに、観察用振動子31で受信し、電気信号に変換されたエコー信号を増幅する。
【0044】
また、治療用超音波プローブ4(以下、「治療用プローブ4」と略す。)は、その内部に、治療用超音波振動子(第2の振動子)41を有している。
【0045】
この治療用超音波振動子41(以下、「治療用振動子41」と略す。)は、前記気泡を破泡させるための治療用超音波(第2の超音波)を発振する機能を有している。
【0046】
治療用振動子41には、送信ユニット23が電気的に接続されている。送信ユニット23は、治療用振動子41を駆動して、治療用超音波を発振させる。
【0047】
ここで、治療用超音波には、例えば、その出力および周波数の一方または双方が、観察用超音波のそれと異なるものが使用される。
【0048】
具体的には、治療用超音波の出力は、0.1〜30W/cm程度であるのが好ましく、0.5〜15W/cm程度であるのがより好ましい。治療用超音波の出力を前記範囲とすることにより、気泡をより確実に破泡させることができる。また、この治療用超音波の出力は、従来のHIFUで用いられる超音波の出力が1000W/cmであるのに対して低いものである。このため、腫瘍周辺の正常細胞へダメージを与えることも防止することができ、患者の安全性が高い。
【0049】
一方、治療用超音波の周波数と観察用超音波の周波数とを異ならせる場合、治療用超音波の周波数は、気泡の構成等によっても異なるが、気泡の共振周波数に近い周波数が好ましい。
【0050】
具体的には、治療用超音波の周波数は、100kHz〜10MHz程度であるのが好ましく、700kHz〜1MHz程度であるのがより好ましい。治療用超音波の周波数を前記範囲とすることにより、気泡をより低い音圧で確実に破泡させることができる。
【0051】
送受信ユニット22および送信ユニット23は、それぞれ、制御部21に電気的に接続されている。
【0052】
制御部21は、例えば、マイクロコンピュータ等で構成されており、制御部21には、図示しない記憶部(記録部)等が内蔵されている。また、制御部21には、演算部24、表示部25および操作部26が電気的に接続されている。
【0053】
この制御部21は、送受信ユニット22を介して観察用振動子31による観察用超音波の発振と、送信ユニット23を介して治療用振動子41による治療用超音波の発振とを制御するとともに、腫瘍治療装置1の各部(演算部24、表示部25)の作動を制御する。
【0054】
演算部24には、エコー信号データが、制御部21を介して入力される。演算部24では、エコー信号データに所定の加工・処理が施され、画像信号として処理される。
【0055】
この画像信号は、制御部21を介して表示部(モニタ)25に送信され、表示部25において、超音波画像として表示される。
【0056】
操作部26は、例えば、タッチパネル、操作キー等で構成されており、腫瘍治療装置1のON/OFFや、超音波の発振のタイミングの設定、超音波の強度、超音波の出力時間、超音波の発振の自動・手動の切り替え等の各種情報の入力を行うことができる。
【0057】
次に、腫瘍治療装置1の作用(使用方法)の一例について、図1〜図3を参照しつつ説明する。
【0058】
[1] まず、操作部26を操作して腫瘍治療装置1をONする。これにより、腫瘍治療装置1を使用可能な状態(作動状態)とする。
【0059】
[2] 次に、前述したような気泡を含む液(薬液)を、例えば、患者の静脈(血管)内に投与する。
【0060】
[3] 次に、操作部26を操作して治療開始の指示を入力するとともに、観察用プローブ3を、患者の表皮(腫瘍が存在する治療対象臓器に対応する部位)に当接させる。
【0061】
[4] 制御部21は、送受信ユニット22を介して観察用振動子31を駆動する。これにより、観察用振動子31は、観察用超音波を、治療対象臓器側に発振する。この観察用超音波は、生体内の音響インピーダンスの異なる面で反射され、観察用振動子31に反射波(反射エコー)として入射する。観察用振動子31は、反射エコーを電気信号に変換してエコー信号を出力する。
【0062】
このエコー信号データは、制御部21を介して、演算部24に入力され、所定の加工・処理が施された後、表示部(モニタ)25に、超音波画像として表示される。例えば、生体内の各部からの反射エコーの強度(観察用超音波の反射波から得られる情報)の違いは、表示部25に輝度の違いとして表示される。
【0063】
そして、腫瘍の表面には、時間の経過とともに、気泡が集積していく。気泡は、生体よりも音響インピーダンスが高いため、気泡が集積した部位(腫瘍部位)における反射エコーの強度が上昇していく。すなわち、表示部25における超音波画像上では、腫瘍部位の輝度が上昇していく。これにより、腫瘍の位置の特定を容易に行うことができる。
【0064】
このとき、腫瘍細胞に特異的に結合するIgGまたはその断片が固相化された気泡を用いることにより、腫瘍への気泡の集積率をより向上させることができる。
【0065】
[5] 次に、観察用プローブ3の近傍(腫瘍のほぼ直上となる位置)に治療用プローブ4を位置させ、この位置において、患者の表皮に治療用プローブ4を当接させる。
【0066】
[6] 次に、制御部21は、観察用超音波の反射波から得られる情報に基づいて、観察用超音波の発振を停止し、治療用超音波の発振を開始するよう制御する。
【0067】
具体的には、制御部21は、腫瘍部位における反射エコーの強度が所定値(図3中、Iで示す。)に到達すると、図3に示すように、観察用振動子31の駆動を停止して、観察用超音波の発振を停止する。
【0068】
これとほぼ同時に、制御部21は、送信ユニット23を介して治療用振動子41を駆動する。これにより、治療用振動子41は、治療対象臓器側への治療用超音波の発振を開始する。
【0069】
この所定値Iは、腫瘍部位に十分な量の気泡が集積した際に得られる反射エコーの強度であり、予め測定された反射エコーの強度(例えば、腫瘍部位における反射エコーの強度の平均値や分布等)である。
【0070】
この治療用超音波が照射されることにより、腫瘍の表面において気泡が破泡する。この気泡の破泡(崩壊)する際のエネルギーにより、腫瘍細胞の細胞膜が破壊され、腫瘍細胞が死滅する。すなわち、腫瘍の治療がなされる。
【0071】
なお、抗腫瘍剤を含む気泡を用いることにより、腫瘍の治療効果をより向上させることができる。
【0072】
[7] 次に、制御部21は、治療用超音波の発振を、所定時間(図3中、Ttで示す。)行った後、治療用超音波の発振を停止(休止)するとともに、再度、観察用超音波を所定時間(図3中、Tsで示す。)発振する。
【0073】
このとき得られる腫瘍部位における反射エコーの強度は、前記[6]において、治療用超音波の照射により気泡が破泡され、腫瘍の表面に存在する気泡の数が減少しているため、前記[6]直前のそれより低下している。超音波画像上では、腫瘍部位における輝度が低下している。
【0074】
そして、制御部21は、得られた腫瘍部位での反射エコーの強度が所定値(図3中、Iで示す。)にまで低下していない場合、すなわち、腫瘍部位に存在する気泡が十分に破泡されていない場合、観察用超音波の発振を停止(休止)し、再度、治療用超音波の発振を開始する。
【0075】
このように、腫瘍治療装置1では、制御部21が、観察用超音波の発振と治療用超音波の発振とを交互に行うよう制御する。これにより、治療の経過をリアルタイムに把握することができる。
【0076】
また、制御部21が、観察用超音波の発振と治療用超音波の発振とを交互に行うよう制御すること、すなわち、治療用超音波の発振を間欠的に行うとともに、治療用超音波の発振を行っている期間(Tt)は、観察用超音波の発振を行わないよう制御することにより、超音波画像に治療用超音波の反射エコーによるノイズの混入を防止することができる。
【0077】
なお、かかる観点からは、図3に示すように、制御部21は、治療用超音波の発振を停止(休止)した後、所定時間(図3中、Tkで示す)経過後、観察用超音波の発振を開始するよう制御するのが好ましい。これにより、超音波画像に治療用超音波の反射エコーによるノイズの混入をより確実に防止することができる。
【0078】
前記時間(期間)Tt、Ts、Tkは、それぞれ、例えば次のように設定することができる。
【0079】
時間Tt(1回の治療用超音波の発振を行っている期間)は、特に限定されないが、0.1〜60秒程度であるのが好ましく、1〜5秒程度であるのがより好ましい。これにより、効果的にかつ、無駄な出力が抑えられるという効果が得られる。
【0080】
時間Tsは、反射エコーを受信するのに十分な時間に設定すればよく、特に限定されないが、0.001〜1秒程度であるのが好ましく、0.01〜0.05秒程度であるのがより好ましい。
【0081】
また、時間Tkは、特に限定されないが、0.0001〜1秒程度であるのが好ましく、0.005〜0.5秒程度であるのがより好ましい。
【0082】
[8] 次に、制御部21は、観察用超音波の反射波から得られる情報に基づいて、治療用超音波の発振を停止するよう制御する。具体的には、制御部21は、腫瘍部位における反射エコーの強度が所定値Iにまで低下すると、図3に示すように、治療用振動子41の駆動を停止して、治療用超音波の発振を停止する。
【0083】
この所定値Iは、腫瘍部位自体から得られる反射エコーの強度をI[dB]としたとき、1.01×I〜1.1×I[dB]程度であるのが好ましく、1.03×I〜1.07×I[dB]程度であるのがより好ましい。これにより、腫瘍の十分な治療を行うことができる。
【0084】
治療用超音波の発振と観察用超音波の発振とを、以上のように制御することにより、治療用超音波が、必要以上に、生体へ照射されるのを防止することができ、患者の安全性が高い。
【0085】
なお、図示の構成では、異なるプローブにそれぞれ、観察用超音波振動子31と、治療用超音波振動子41とが設けられた構成であったが、これらの超音波振動子は、同一のプローブに、すなわち、一体的に設けられたような構成であってもよい。これにより、腫瘍治療装置1の構成が複雑となるのを防止することができるとともに、プローブの取り扱いが容易になる。
【0086】
<第2実施形態>
次に、本発明の腫瘍治療装置の第2実施形態について説明する。
【0087】
図4は、本発明の腫瘍治療装置の第2実施形態の回路構成例を示すブロック図である。
【0088】
以下、第2実施形態の腫瘍治療装置1について説明するが、前期第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【0089】
第2実施形態の腫瘍治療装置1では、1つの超音波振動子51を有する超音波プローブ5と、超音波振動子51を駆動する送受信ユニット27を有し、それ以外は、前記第1実施形態の腫瘍治療装置1と同様である。
【0090】
すなわち、第2実施形態の超音波振動子51は、超音波振動子51が、前記第1実施形態における観察用超音波振動子(第1の超音波振動子)31と、治療用超音波振動子(第2の超音波振動子)41との双方の機能を有している。
【0091】
制御部21は、送受信ユニット27を介して超音波振動子51を駆動する。これにより、超音波振動子51は、生体内に投与された気泡の存在を確認するための観察用超音波(第1の超音波)と、気泡を破泡させるための治療用超音波(第2の超音波)とを発振する。また、超音波振動子51は、観察用超音波の反射波(反射エコー)を受信する。
【0092】
第2実施形態の腫瘍治療装置1も、前記第1実施形態の腫瘍治療装置1と同様にして使用することができる。
【0093】
このような第2実施形態の腫瘍治療装置においても、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0094】
以上、本発明の腫瘍治療装置について、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができる。また、他の構成が付加されていてもよい。
【0095】
また、各前記実施形態では、第1の超音波の反射波から得られる情報として、反射波の強度を用いる場合を代表にして説明したが、前記情報としては、例えば、反射波の所定成分の周波数や、反射波の強度に基づいて算出された輝度データ等を用いることもできる。
【0096】
また、各前記実施形態では、制御手段は、第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、第1の超音波の発振を停止し、第2の超音波の発振を開始するよう制御する場合について説明したが、第1の超音波が連続して発振されており、第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、第2の超音波を適宜発振するよう制御してもよい。
【0097】
また、各前記実施形態では、第1の超音波を発振する超音波振動子が、その反射波を受信する機能を有するものについて説明したが、第1の超音波の反射波を受信する受信手段(受信部)を、別途設けるようにしてもよい。
【0098】
また、各前記実施形態では、気泡を血管内に投与して血流により、腫瘍に到達させる場合について説明したが、気泡は、腫瘍内に直接注入するようにしてもよい。
【0099】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、より安全に腫瘍の治療を行うことができる。
【0100】
また、制御手段が、第1の超音波の発振と第2の超音波の発振とを交互に行うよう制御することにより、治療の経過をリアルタイムに把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の腫瘍治療装置の第1実施形態を模式的に示す全体構成図である。
【図2】図1に示す腫瘍治療装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図3】図1に示す腫瘍治療装置における超音波発振のタイミングチャートである。
【図4】本発明の腫瘍治療装置の第2実施形態の回路構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 腫瘍治療装置
2 装置本体
21 制御部
22 送受信ユニット
23 送信ユニット
24 演算部
25 表示部
26 操作部
27 送受信ユニット
3 観察用超音波プローブ
31 観察用超音波振動子
4 治療用超音波プローブ
41 治療用超音波振動子
5 超音波プローブ
51 超音波振動子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tumor treatment device.
[0002]
[Prior art]
At present, typical treatment methods for tumors (cancer) such as solid tumors and hematological tumors include chemotherapy, radiation therapy, surgery and the like.
[0003]
In these treatment methods, there is a problem that not only tumor cells but also normal cells are killed or the invasion is large, and the QOL (Quality of Life) of a patient is significantly impaired.
[0004]
In recent years, therapeutic methods using ultrasound have been used from the viewpoint of improving the quality of life of patients. This treatment method uses, for example, an apparatus described in Patent Literature 1 to irradiate a tumor (treatment site) with focused ultrasound (High-Intensity Focused Ultrasound) to raise the temperature of the tumor to 80 ° to 100 °. And the heat causes coagulation and necrosis of the tumor cells.
[0005]
However, such a treatment method has a problem that it is very difficult to accurately control a portion where an ultrasonic wave is focused through a non-uniform medium such as a human body, and a tissue near a blood vessel where heat diffusion is large. Then, there is a problem that an incompletely coagulated portion remains.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 10-216145 A
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a tumor treatment device that can treat a tumor more safely.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (19).
[0009]
(1) A tumor treatment device for killing at least a part of tumor cells constituting the tumor by breaking bubbles existing in or on the surface of the tumor,
A first ultrasonic vibrator that oscillates a first ultrasonic wave for confirming the presence of the air bubble administered in a living body,
A second ultrasonic oscillator that oscillates a second ultrasonic wave for breaking the air bubbles,
Control means for controlling the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave,
The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave.
[0010]
(2) The tumor treatment apparatus according to (1), wherein the first ultrasonic transducer has a function of receiving a reflected wave of the first ultrasonic wave.
[0011]
(3) The tumor treatment apparatus according to (1) or (2), wherein the first ultrasonic vibrator and the second ultrasonic vibrator are provided integrally.
[0012]
(4) A tumor treatment device for killing at least a part of tumor cells constituting the tumor by breaking bubbles existing in or on the surface of the tumor,
An ultrasonic oscillator that oscillates a first ultrasonic wave for confirming the presence of the air bubble administered in a living body and a second ultrasonic wave for breaking the air bubble,
Control means for controlling the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave,
The control unit controls the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave, wherein Treatment device.
[0013]
(5) The tumor treatment apparatus according to (4), wherein the ultrasonic transducer has a function of receiving a reflected wave of the first ultrasonic wave.
[0014]
(6) The control means controls to stop the oscillation of the first ultrasonic wave and start the oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave. The tumor treatment apparatus according to any one of the above (1) to (5).
[0015]
(7) The control unit intermittently oscillates the second ultrasonic wave and does not oscillate the first ultrasonic wave during the period of oscillating the second ultrasonic wave. The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (6), which is controlled.
[0016]
(8) The tumor treatment apparatus according to (7), wherein a period during which the second ultrasonic wave is oscillated once is 0.1 to 60 seconds.
[0017]
(9) The tumor treatment apparatus according to (7) or (8), wherein the control unit controls the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave alternately.
[0018]
(10) Any one of the above (7) to (9), wherein the control means controls to start the oscillation of the first ultrasonic wave after a predetermined time has elapsed after stopping the oscillation of the second ultrasonic wave. A tumor treatment apparatus according to any one of the above.
[0019]
(11) The tumor treatment apparatus according to (10), wherein the predetermined time is 0.0001 to 1 second.
[0020]
(12) The control unit according to any one of (1) to (11), wherein the control unit controls to stop oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave. The tumor treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4.
[0021]
(13) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (12), wherein the information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave is the intensity of the reflected wave of the first ultrasonic wave.
[0022]
(14) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (13), wherein the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave have different outputs and / or frequencies.
[0023]
(15) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (14), wherein an output of the second ultrasonic wave is 0.1 to 30 W / cm 2 .
[0024]
(16) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (15), wherein the frequency of the second ultrasonic wave is 100 kHz to 10 MHz.
[0025]
(17) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (16), wherein the bubble has an average particle size of 0.05 to 10 μm.
[0026]
(18) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (17), wherein an antibody or a fragment thereof that specifically binds to the tumor cell is immobilized on a surface of the bubble.
[0027]
(19) The tumor treatment apparatus according to any one of (1) to (18), wherein the bubble contains an antitumor agent.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The tumor treatment apparatus of the present invention kills (necroses) at least a part of tumor cells constituting a tumor by breaking bubbles existing in or on the surface of the tumor.
[0029]
Here, the air bubble used in the present invention is formed by enclosing a gaseous substance (gas state) at the temperature of the living body (around 37 ° C.) when administered to the living body.
[0030]
Examples of such a substance (filled gas) include air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, hydrogen, helium, argon, xenon, krypton, and other inert gases, sulfur hexafluoride, disulfur defluoride, and trisulfur. Low molecular weight hydrocarbons such as sulfur fluorides such as fluoromethyl sulfur pentafluoride, methane, ethane, propane, butane, pentane, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, ethylene, propylene, propadiene, butene, acetylene, propyne Or halides thereof, ethers such as dimethyl ether, ketones, esters and the like. One or more of these can be used in combination. Fluoropropane, perfluorobutane and perfluoropentane are preferred. . Such bubbles exhibit high stability in a living body.
[0031]
Examples of the material constituting the membrane (outer shell) of the bubble include proteins such as albumin, polycationic lipids, phosphatidylcholine, phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine, phospholipids such as phosphatidylethanolamine, and palmitin. Acids, higher fatty acids such as stearic acid, sugars such as galactose, cholesterol, sterols such as sitosterol, surfactants, natural or synthetic molecules, etc., and one or more of these are combined. Can be used.
[0032]
The average particle size of the bubbles is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 10 μm, and more preferably about 2 to 7 μm. This makes it possible to further increase the amount of bubbles accumulated in the tumor.
[0033]
Further, as the bubbles, those having an antibody (IgG) or a fragment thereof (IbG Fab fragment) immobilized on the surface thereof, which specifically binds to tumor cells, can be used. In addition, as a method of immobilization, for example, a method such as adsorption or ligand-antiligand binding such as biotin-avidin binding can be used. By using such bubbles, the bubbles can efficiently reach (accumulate) the target tumor. As a result, it is possible to prevent or suppress damage to normal cells other than the tumor when treating the tumor.
[0034]
In addition, by using such bubbles, an effect that bubbles can efficiently reach (accumulate) a target tumor even when the tumor is administered into a blood vessel and reaches the tumor by blood flow can be obtained.
[0035]
Further, such bubbles contain an anti-tumor agent (anti-cancer agent), that is, those in which an anti-tumor agent is encapsulated, or an anti-tumor agent is contained or adsorbed on a film constituting bubbles. Can be used. Thereby, in addition to the effect of physically killing the tumor, the tumor can also be chemically killed, and the therapeutic effect on the tumor can be further increased.
[0036]
Examples of the antitumor agent include cyclophosphamide, ifosfamide, dacarbazine, busulfan, alkylating agents such as melphalan, epirubicin, daunovicin, doxorubicin, mitoxantrone, actinomycin, aclarubicin, pirarubicin, epirubicin, peplomycin, Anticancer antibiotics such as bleomycin and mitomycin C, antimetabolites such as enocitabine, carmofur, cytarabine, tegafur, fluorouracil, mercaptopurine, methotrexate, plant alkaloids such as vin alkaloids, etoposide, tamoxifen citrate, acetic acid Hormonal agents such as medroxyprogesterone, platinum compounds such as cisplatin and carboplatin, carmustine, lomustine, streptozoto Nitrosoureas such as nitrosourine compounds, interferon, interleukin, lentinan, levamisole, picibanil, krestin, and other immunomodulators. One or more of these may be appropriately used depending on the type of tumor. They can be used in combination.
[0037]
Hereinafter, a tumor treatment apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0038]
<First embodiment>
First, a first embodiment of the tumor treatment apparatus of the present invention will be described.
[0039]
FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing a first embodiment of the tumor treatment apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration example of the tumor treatment apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a timing chart of ultrasonic oscillation in the tumor treatment apparatus shown in FIG.
[0040]
The tumor treatment device 1 shown in FIG. 1 includes a device main body 2, an observation (confirmation) ultrasonic probe 3 and a treatment ultrasonic probe 4 connected to the device main body 2. As shown in FIG. 2, the apparatus main body 2 includes a control unit (control unit) 21, a transmission / reception unit 22, a transmission unit 23, a calculation unit 24, a display unit (display unit) 25, and an operation unit ( (Input unit) 26.
[0041]
Hereinafter, each component will be sequentially described.
The observation ultrasonic probe 3 (hereinafter abbreviated as “observation probe 3”) has an observation ultrasonic vibrator (first vibrator) 31 therein.
[0042]
The observation ultrasonic vibrator 31 (hereinafter, abbreviated as “observation vibrator 31”) transmits observation ultrasonic waves (first ultrasonic waves) for confirming the presence of air bubbles administered into a living body. It has a function of oscillating and receiving a reflected wave (reflection echo) of the observation ultrasonic wave reflected by a living body or a bubble.
[0043]
The transmission / reception unit 22 is electrically connected to the observation transducer 31. The transmission / reception unit 22 drives the observation vibrator 31 to oscillate observation ultrasonic waves, and amplifies an echo signal received by the observation vibrator 31 and converted into an electric signal.
[0044]
The therapeutic ultrasound probe 4 (hereinafter, abbreviated as “therapeutic probe 4”) has a therapeutic ultrasound transducer (second transducer) 41 therein.
[0045]
The therapeutic ultrasonic transducer 41 (hereinafter, abbreviated as “the therapeutic transducer 41”) has a function of oscillating therapeutic ultrasonic waves (second ultrasonic waves) for breaking the bubbles. ing.
[0046]
The transmitting unit 23 is electrically connected to the treatment oscillator 41. The transmission unit 23 drives the treatment transducer 41 to oscillate treatment ultrasound.
[0047]
Here, as the treatment ultrasonic wave, for example, one whose output and / or frequency is different from that of the observation ultrasonic wave is used.
[0048]
Specifically, the output of the therapeutic ultrasound, is preferably in the range of about 0.1~30W / cm 2, more preferably about 0.5~15W / cm 2. By setting the output of the therapeutic ultrasonic wave within the above range, the bubbles can be more reliably broken. Further, the output of this therapeutic ultrasonic wave is lower than the output of the ultrasonic wave used in the conventional HIFU being 1000 W / cm 2 . For this reason, it is also possible to prevent damage to normal cells around the tumor, and the safety of the patient is high.
[0049]
On the other hand, when the frequency of the therapeutic ultrasonic waves and the frequency of the observation ultrasonic waves are made different, the frequency of the therapeutic ultrasonic waves varies depending on the structure of the bubbles and the like, but is preferably a frequency close to the resonance frequency of the bubbles.
[0050]
Specifically, the frequency of the therapeutic ultrasound is preferably about 100 kHz to 10 MHz, and more preferably about 700 kHz to 1 MHz. By setting the frequency of the therapeutic ultrasonic wave in the above range, it is possible to surely break bubbles at a lower sound pressure.
[0051]
The transmission / reception unit 22 and the transmission unit 23 are each electrically connected to the control unit 21.
[0052]
The control unit 21 includes, for example, a microcomputer or the like, and the control unit 21 includes a storage unit (recording unit) (not shown) or the like. Further, the control unit 21 is electrically connected to the calculation unit 24, the display unit 25, and the operation unit 26.
[0053]
The control unit 21 controls the oscillation of the observation ultrasonic wave by the observation transducer 31 via the transmission / reception unit 22 and the oscillation of the treatment ultrasonic wave by the treatment transducer 41 via the transmission unit 23, The operation of each unit (the calculation unit 24 and the display unit 25) of the tumor treatment device 1 is controlled.
[0054]
Echo signal data is input to the arithmetic unit 24 via the control unit 21. The arithmetic unit 24 performs predetermined processing and processing on the echo signal data, and processes the echo signal data as an image signal.
[0055]
This image signal is transmitted to the display unit (monitor) 25 via the control unit 21 and displayed on the display unit 25 as an ultrasonic image.
[0056]
The operation unit 26 includes, for example, a touch panel, operation keys, and the like, and sets ON / OFF of the tumor treatment apparatus 1, setting of ultrasonic oscillation timing, ultrasonic intensity, ultrasonic output time, and ultrasonic wave. Input of various information such as automatic / manual switching of the oscillation of the device.
[0057]
Next, an example of the operation (use method) of the tumor treatment device 1 will be described with reference to FIGS.
[0058]
[1] First, the operation unit 26 is operated to turn on the tumor treatment apparatus 1. As a result, the tumor treatment device 1 is brought into a usable state (operating state).
[0059]
[2] Next, a liquid (medicine solution) containing air bubbles as described above is administered, for example, into a vein (blood vessel) of a patient.
[0060]
[3] Next, the operation section 26 is operated to input an instruction to start treatment, and the observation probe 3 is brought into contact with the epidermis of the patient (a site corresponding to the organ to be treated where the tumor is present).
[0061]
[4] The control unit 21 drives the observation vibrator 31 via the transmission / reception unit 22. Thereby, the observation transducer 31 oscillates the observation ultrasonic wave toward the organ to be treated. The observation ultrasonic waves are reflected by surfaces of the living body having different acoustic impedances, and enter the observation vibrator 31 as reflected waves (reflection echoes). The observation transducer 31 converts the reflected echo into an electric signal and outputs an echo signal.
[0062]
The echo signal data is input to the calculation unit 24 via the control unit 21, subjected to predetermined processing and processing, and displayed on the display unit (monitor) 25 as an ultrasonic image. For example, a difference in the intensity of the reflected echo from each part in the living body (information obtained from a reflected wave of the observation ultrasonic wave) is displayed on the display unit 25 as a difference in luminance.
[0063]
Then, air bubbles accumulate on the surface of the tumor over time. Since the air bubbles have higher acoustic impedance than the living body, the intensity of the reflected echo at the site where the air bubbles are accumulated (tumor site) increases. That is, on the ultrasonic image on the display unit 25, the brightness of the tumor site increases. Thereby, the position of the tumor can be easily specified.
[0064]
At this time, the use of bubbles to which IgG or a fragment thereof that specifically binds to the tumor cells is immobilized can further improve the rate of accumulation of bubbles in the tumor.
[0065]
[5] Next, the therapeutic probe 4 is positioned in the vicinity of the observation probe 3 (at a position almost directly above the tumor), and at this position, the therapeutic probe 4 is brought into contact with the epidermis of the patient.
[0066]
[6] Next, the control unit 21 controls to stop the oscillation of the observation ultrasonic wave and start the oscillation of the therapeutic ultrasonic wave based on the information obtained from the reflected wave of the observation ultrasonic wave.
[0067]
Specifically, the control unit 21, the intensity of the reflected echoes at the tumor site is the predetermined value (in FIG. 3 shows. In I 1) is reached, as shown in FIG. 3, the driving of the observation oscillator 31 Stop and stop the oscillation of the observation ultrasonic wave.
[0068]
At substantially the same time, the control unit 21 drives the treatment transducer 41 via the transmission unit 23. Thus, the treatment transducer 41 starts oscillating the treatment ultrasonic wave toward the treatment target organ.
[0069]
The predetermined value I 1 is the intensity of the reflected echoes obtained when bubbles sufficient to tumor sites were integrated, pre-measured reflected echo intensity (for example, the average value of the echo intensity at the tumor site And distribution).
[0070]
The irradiation of the therapeutic ultrasonic waves breaks bubbles on the surface of the tumor. The cell membrane of the tumor cells is destroyed by the energy of the bubble breaking (collapse), and the tumor cells die. That is, treatment of the tumor is performed.
[0071]
Note that the use of bubbles containing an antitumor agent can further improve the effect of treating a tumor.
[0072]
[7] Next, after performing the oscillation of the therapeutic ultrasonic wave for a predetermined time (indicated by Tt in FIG. 3), the control unit 21 stops (pauses) the oscillation of the therapeutic ultrasonic wave and again. The observation ultrasonic wave is oscillated for a predetermined time (indicated by Ts in FIG. 3).
[0073]
The intensity of the reflected echo at the tumor site obtained at this time is as described in [6] because, in the above [6], the number of bubbles existing on the surface of the tumor is reduced due to the bubbles being broken by the irradiation of the therapeutic ultrasonic waves. 6] It is lower than that immediately before. On the ultrasound image, the brightness at the tumor site is reduced.
[0074]
Then, the control unit 21 (in FIG. 3,. Indicated by I 2) a predetermined value echo intensity is obtained in the tumor site if not reduced to, i.e., it bubbles present at the tumor site is sufficiently If the bubble is not broken, the oscillation of the observation ultrasonic wave is stopped (paused), and the oscillation of the therapeutic ultrasonic wave is started again.
[0075]
As described above, in the tumor treatment apparatus 1, the control unit 21 controls the oscillation of the observation ultrasonic waves and the oscillation of the treatment ultrasonic waves alternately. Thereby, the progress of the treatment can be grasped in real time.
[0076]
In addition, the control unit 21 controls the oscillation of the observation ultrasonic waves and the oscillation of the therapeutic ultrasonic waves alternately, that is, while intermittently performing the oscillation of the therapeutic ultrasonic waves, By controlling not to oscillate the observation ultrasonic wave during the oscillation period (Tt), it is possible to prevent noise from being mixed into the ultrasonic image due to the reflection echo of the therapeutic ultrasonic wave.
[0077]
In addition, from this viewpoint, as shown in FIG. 3, the control unit 21 stops (pauses) the oscillation of the therapeutic ultrasonic wave, and after a predetermined time (indicated by Tk in FIG. 3) elapses, the control unit 21 performs the operation. It is preferable to control so as to start the oscillation of the sound wave. This makes it possible to more reliably prevent noise from being mixed into the ultrasonic image due to the reflection echo of the therapeutic ultrasonic wave.
[0078]
The times (periods) Tt, Ts, and Tk can be respectively set as follows, for example.
[0079]
The time Tt (period during which one treatment ultrasonic oscillation is performed) is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 60 seconds, and more preferably about 1 to 5 seconds. As a result, an effect is obtained that the useless output is effectively suppressed.
[0080]
The time Ts may be set to a time sufficient to receive the reflected echo, and is not particularly limited, but is preferably about 0.001 to 1 second, and is about 0.01 to 0.05 second. Is more preferred.
[0081]
The time Tk is not particularly limited, but is preferably about 0.0001 to 1 second, and more preferably about 0.005 to 0.5 second.
[0082]
[8] Next, the control unit 21 controls to stop the oscillation of the therapeutic ultrasonic wave based on information obtained from the reflected wave of the observation ultrasonic wave. Specifically, the control unit 21, the echo intensity at the tumor site decreases to a predetermined value I 2, as shown in FIG. 3, to stop the driving of the therapeutic transducer 41, the therapeutic ultrasound Stop oscillation.
[0083]
The predetermined value I 2, when the echo intensity obtained from the tumor site itself was I 0 [dB], is preferably from 1.01 × I 0 ~1.1 × I 0 [dB] or so, More preferably, it is about 1.03 × I 0 to 1.07 × I 0 [dB]. Thereby, sufficient treatment of the tumor can be performed.
[0084]
By controlling the oscillation of the therapeutic ultrasound and the oscillation of the observation ultrasound as described above, the therapeutic ultrasound can be prevented from being unnecessarily irradiated to the living body, and the patient's High safety.
[0085]
In the illustrated configuration, the different ultrasonic probe is provided with the observation ultrasonic transducer 31 and the treatment ultrasonic transducer 41, respectively. However, these ultrasonic transducers are the same probe. In other words, the configuration may be such that it is provided integrally. This can prevent the configuration of the tumor treatment apparatus 1 from being complicated, and facilitate handling of the probe.
[0086]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the tumor treatment apparatus of the present invention will be described.
[0087]
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration example of a second embodiment of the tumor treatment apparatus of the present invention.
[0088]
Hereinafter, the tumor treatment apparatus 1 according to the second embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment, and description of the same items will be omitted.
[0089]
The tumor treatment apparatus 1 according to the second embodiment includes the ultrasonic probe 5 having one ultrasonic transducer 51 and the transmission / reception unit 27 for driving the ultrasonic transducer 51. Is the same as that of the tumor treatment apparatus 1.
[0090]
That is, in the ultrasonic transducer 51 of the second embodiment, the ultrasonic transducer 51 is the same as the observation ultrasonic transducer (first ultrasonic transducer) 31 in the first embodiment and the ultrasonic vibration for treatment. It has both functions with the element (second ultrasonic transducer) 41.
[0091]
The control unit 21 drives the ultrasonic transducer 51 via the transmission / reception unit 27. As a result, the ultrasonic vibrator 51 uses the observation ultrasonic wave (first ultrasonic wave) for confirming the presence of the air bubble administered into the living body and the treatment ultrasonic wave (second ultrasonic wave) for breaking the air bubble. 2 ultrasonic waves). The ultrasonic transducer 51 receives a reflected wave (reflected echo) of the observation ultrasonic wave.
[0092]
The tumor treatment device 1 of the second embodiment can be used in the same manner as the tumor treatment device 1 of the first embodiment.
[0093]
In the tumor treatment apparatus according to the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0094]
As described above, the tumor treatment apparatus of the present invention has been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these, and the configuration of each unit may be any configuration that exhibits the same function. Can be replaced by something. Further, another configuration may be added.
[0095]
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the intensity of the reflected wave is used as the information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave has been described as a representative, but the information includes, for example, a predetermined component of the reflected wave. Brightness data or the like calculated based on the frequency or the intensity of the reflected wave can also be used.
[0096]
In each of the above-described embodiments, the control unit may stop the oscillation of the first ultrasonic wave and start the oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave. Although the case where the control is performed has been described, the first ultrasonic wave is continuously oscillated, and the control is performed such that the second ultrasonic wave is appropriately oscillated based on information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave. You may.
[0097]
Also, in each of the above embodiments, the ultrasonic transducer that oscillates the first ultrasonic wave has the function of receiving the reflected wave. However, the receiving unit that receives the reflected wave of the first ultrasonic wave is described. (Receiving unit) may be provided separately.
[0098]
Further, in each of the above-described embodiments, a case has been described in which bubbles are administered into blood vessels to reach the tumor by blood flow. However, bubbles may be directly injected into the tumor.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, tumor treatment can be performed more safely.
[0100]
In addition, the control means controls the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave alternately, whereby the progress of the treatment can be grasped in real time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing a first embodiment of a tumor treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration example of the tumor treatment apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a timing chart of ultrasonic oscillation in the tumor treatment apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration example of a second embodiment of the tumor treatment apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 tumor treatment device 2 device main body 21 control unit 22 transmission / reception unit 23 transmission unit 24 calculation unit 25 display unit 26 operation unit 27 transmission / reception unit 3 observation ultrasonic probe 31 observation ultrasonic transducer 4 treatment ultrasonic probe 41 treatment Ultrasonic transducer 5 Ultrasonic probe 51 Ultrasonic transducer

Claims (19)

腫瘍内またはその表面に存在する気泡を破泡させることにより、前記腫瘍を構成する腫瘍細胞の少なくとも一部を死滅させる腫瘍治療装置であって、
生体内に投与された前記気泡の存在を確認するための第1の超音波を発振する第1の超音波振動子と、
前記気泡を破泡させるための第2の超音波を発振する第2の超音波振動子と、
前記第1の超音波の発振と、前記第2の超音波の発振とを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第2の超音波の発振を制御することを特徴とする腫瘍治療装置。
A tumor treatment device that kills at least a part of tumor cells constituting the tumor by breaking bubbles existing in or on the surface of the tumor,
A first ultrasonic vibrator that oscillates a first ultrasonic wave for confirming the presence of the air bubble administered in a living body,
A second ultrasonic oscillator that oscillates a second ultrasonic wave for breaking the air bubbles,
Control means for controlling the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave,
The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave.
前記第1の超音波振動子は、前記第1の超音波の反射波を受信する機能を有する請求項1に記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein the first ultrasonic transducer has a function of receiving a reflected wave of the first ultrasonic wave. 前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子とが一体的に設けられている請求項1または2に記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein the first ultrasonic vibrator and the second ultrasonic vibrator are provided integrally. 腫瘍内またはその表面に存在する気泡を破泡させることにより、前記腫瘍を構成する腫瘍細胞の少なくとも一部を死滅させる腫瘍治療装置であって、
生体内に投与された前記気泡の存在を確認するための第1の超音波と、前記気泡を破泡させるための第2の超音波とを発振する超音波振動子と、
前記第1の超音波の発振と、前記第2の超音波の発振とを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第1の超音波の発振と、前記第2の超音波の発振とを制御することを特徴とする腫瘍治療装置。
A tumor treatment device that kills at least a part of tumor cells constituting the tumor by breaking bubbles existing in or on the surface of the tumor,
An ultrasonic oscillator that oscillates a first ultrasonic wave for confirming the presence of the air bubble administered in a living body and a second ultrasonic wave for breaking the air bubble,
Control means for controlling the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave,
The control unit controls the oscillation of the first ultrasonic wave and the oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave, wherein Treatment device.
前記超音波振動子は、前記第1の超音波の反射波を受信する機能を有する請求項4に記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment device according to claim 4, wherein the ultrasonic transducer has a function of receiving a reflected wave of the first ultrasonic wave. 前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第1の超音波の発振を停止し、前記第2の超音波の発振を開始するよう制御する請求項1ないし5のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The control means controls the oscillation of the first ultrasonic wave to be stopped and the oscillation of the second ultrasonic wave to be started based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave. 6. The tumor treatment device according to any one of 1 to 5. 前記制御手段は、前記第2の超音波の発振を間欠的に行うとともに、前記第2の超音波の発振を行っている期間は、前記第1の超音波の発振を行わないよう制御する請求項1ないし6のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The control means controls intermittently to oscillate the second ultrasonic wave and not to oscillate the first ultrasonic wave during a period during which the second ultrasonic wave is oscillated. Item 7. The tumor treatment device according to any one of Items 1 to 6. 1回の前記第2の超音波の発振を行っている期間は、0.1〜60秒である請求項7に記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to claim 7, wherein a period during which the second ultrasonic wave is oscillated once is 0.1 to 60 seconds. 前記制御手段は、前記第1の超音波の発振と前記第2の超音波の発振とを交互に行うよう制御する請求項7または8に記載の腫瘍治療装置。9. The tumor treatment apparatus according to claim 7, wherein the control unit performs control such that oscillation of the first ultrasonic wave and oscillation of the second ultrasonic wave are performed alternately. 10. 前記制御手段は、前記第2の超音波の発振を停止した後、所定時間経過後、前記第1の超音波の発振を開始するよう制御する請求項7ないし9のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment according to any one of claims 7 to 9, wherein the control unit controls to start the oscillation of the first ultrasonic wave after a predetermined time has elapsed after stopping the oscillation of the second ultrasonic wave. apparatus. 前記所定時間は、0.0001〜1秒である請求項10に記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment device according to claim 10, wherein the predetermined time is 0.0001 to 1 second. 前記制御手段は、前記第1の超音波の反射波から得られる情報に基づいて、前記第2の超音波の発振を停止するよう制御する請求項1ないし11のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the control unit controls to stop oscillation of the second ultrasonic wave based on information obtained from a reflected wave of the first ultrasonic wave. . 前記第1の超音波の反射波から得られる情報は、前記第1の超音波の反射波の強度である請求項1ないし12のいずれかに記載の腫瘍治療装置。13. The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein the information obtained from the reflected wave of the first ultrasonic wave is the intensity of the reflected wave of the first ultrasonic wave. 前記第1の超音波と前記第2の超音波とは、それらの出力および/または周波数が異なる請求項1ないし13のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave have different outputs and / or frequencies. 前記第2の超音波の出力は、0.1〜30W/cmである請求項1ないし14のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein an output of the second ultrasonic wave is 0.1 to 30 W / cm 2 . 前記第2の超音波の周波数は、100kHz〜10MHzである請求項1ないし15のいずれかに記載の腫瘍治療装置。16. The tumor treatment apparatus according to claim 1, wherein the frequency of the second ultrasonic wave is 100 kHz to 10 MHz. 前記気泡の平均粒径は、0.05〜10μmである請求項1ないし16のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment apparatus according to any one of claims 1 to 16, wherein the bubble has an average particle diameter of 0.05 to 10 m. 前記気泡の表面には、前記腫瘍細胞に特異的に結合する抗体またはその断片が固相化されている請求項1ないし17のいずれかに記載の腫瘍治療装置。The tumor treatment device according to any one of claims 1 to 17, wherein an antibody or a fragment thereof that specifically binds to the tumor cell is immobilized on a surface of the bubble. 前記気泡は、抗腫瘍剤を含むものである請求項1ないし18のいずれかに記載の腫瘍治療装置。19. The tumor treatment device according to claim 1, wherein the bubble contains an antitumor agent.
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