JP2004321823A - 超音波治療装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波源102からの超音波を被検体内の治療対象部位に集束させて照射するアプリケータ10と、被検体内の3次元画像情報を取得するMRI装置と、3次元画像情報からの治療対象部位の3次元領域を所定の厚さの複数のセクションに分割する手段と、セクションを所定のサイズの複数の部分領域に分割する手段と、複数の部分領域に対して照射手段から治療用超音波を所定の手順で照射させる制御を行う照射制御手段とを具備し、照射制御手段は、超音波源に対してより遠いセクションに属する部分領域から順に前記超音波を照射するという条件とともに、時間的に連続または近接する超音波照射対象の部分領域間の距離を所定距離以上離すという条件または空間的に連続または近接する超音波照射対象の部分領域間の時間間隔を所定時間以上空けるという条件を満たすよう制御する。
【選択図】 図1
Description
(1)第1の発明においては、治療用超音波の照射の際の位置・時間制御が最適化されるため、予期しない部位への副作用や熱変性領域の拡大が抑制され、かつ狙った部位に正確に熱変性を惹起できる。これにより治療の安全性、確実性が向上する。
(実施例1)
図1は、第1の発明に係る一実施例の構成を示すブロック図である。治療用のアプリケータ101は強力超音波を発生するピエゾ素子(群)102、強力超音波を患者103に導くカップリング溶液104およびカップリング膜105から構成されている。ピエゾ素子群102は、治療用強力超音波を治療部位に照射する複数のピエゾ素子を例えばアニュラアレイあるいはリニアアレイとして構成したものである。なお、単一の球殻状ピエゾ素子を用いて治療用の強力超音波を治療部位に照射するようにしてもよい。カップリング溶液104には通常、脱気水が用いられる。
また、これに限らず連続照射可能な距離以下の領域間は全て時間tだけインターバルを入れて照射を行うことも可能である。ただし、この場合は全治療時間がやや長くなる。
図5は、第1の発明に係る他の実施例の構成を示すブロック図である。治療用のアプリケータ101は強力超音波を発生するピエゾ素子群102、強力超音波を患者103に導くカップリング溶液104、カップリング膜105のほか、患部の画像を取得する超音波プローブ8及び超音波プローブの位置を移動・回転させるためのZθステージ113およびXθステージ114から構成されている。ピエゾ素子群2は治療用強力超音波を照射する1つまたは複数の素子から成る。治療時にはアプリケータ110を患者103の体表に乗せ、カップリング膜105を図示しない超音波ゼリー等を使用して皮膚に接触させる。そして、強力超音波の焦点106を患部107に一致させた後に、駆動回路109でピエゾ素子群102を駆動し、強力超音波を焦点6に向けて照射する。
図8は、第1の発明に係るもう一つの実施例の構成を示すブロック図であり、ピエゾ素子群102を2次元アレイ構成とした以外は実施例2と同様である。本実施例では、例えばUSP−4,526,168と同様にピエゾ素子群102の各素子の駆動位相を制御することで焦点位置を走査する。本実施例によっても、前述と同様に超音波プローブ108を移動・回転させることなく、強力超音波の焦点106の位置を移動させることが可能となる。
図10は、第2の発明の一実施例に係る構成を示すブロック図である。本実施例では、画像診断装置には磁気共鳴映像装置(MRI)を用い、また治療装置には超音波治療装置を用いている。
h(x)=σ(x−a) *は畳み込み積分、σ(x)はデルタ関数を表す。
∴H(kx)=G(kx)/F(kx) (3)
となり、伝達関数H(kx)の逆フーリエ変換であるインパルス応答h(x)は簡単に計算できる。具体的な伝達関数の計算には、単純な各周波数毎の割算のほか、ウィーナフィルタ、適応フィルタ、最適フィルタなどを用いる。
このような周波数領域での処理の場合、画像の端での不連続性による影響を低減するため、ウィンドウをかけることも必要である。ここでは簡単のため1次元で説明したが、2次元あるいは3次元でも同様に、収集された空間周波数データから動きベクトルを計算することができる。
次に、第3の発明の実施例について説明する。本実施例の装置としての基本構成は図10に示した実施例4と同様である。
次に、第4の発明の実施例について説明する。本実施例の装置としての基本構成は図10に示した実施例4と同様である。
MRIモニタによるハンドプローブタイプの超音波治療アプリケータの構成図を図30に示す。ここではオープンタイプのMRIマグネット300を用いている。エンコーダ301,302,303は回転検出型エンコーダ、またエンコーダ304,305,306は並進検出型エンコーダであり、これらにより回転、並進計6自由度の移動を可能とする。把握部307を操作者が握り、患部に対して位置合わせをすると、それぞれのエンコーダ301〜306からの信号を計算機に送り、アプリケータ216の位置、角度を常に計算して把握することができる。これらの位置、角度データをMRIの撮像条件にフィードバックし、照射軸を含む線、あるいは面のデータを収集する。線のデータ収集の場合は、図27のようなパルスシーケンスを用い、面の場合は通常のMRIの2次元撮像用のパルスシーケンスを用いる。
図33は、第5の発明に係る一実施例の構成を示す図である。同図において、超音波アプリケータ401はピエゾ素子402と、その中心に挿入配置されたイメージング用の超音波プローブ40および可撓性の水袋404によって構成されている。アプリケータ401は、図に示すように患者405の体内の治療対象406を治療すべく、音響インピーダンスが生体に近い物質で作られた音響的エネルギの伝播媒質407(例えば水など)を介して患者405に当接される。
図35は、第5の発明に係る他の実施例の構成を示す図である。なお、図35においては図33中に示したイメージング用超音波プローブ403、超音波診断装置413、デジタルスキャンコンバータ411及びCRTディスプレイ415を省略して示している。
図37は、第5の発明に係る別の実施例の構成を示す図であり、反射波信号検出の際に用いる駆動信号を他の発振器によって作成する例である。この実施例では、駆動回路408の出力の大きさ及び位相に対応するように、発振器420の出力及び位相が制御回路409により制御される。この発振器420の出力と受信信号との差分をとることを除いては、実施例7と同じである。
図38は、第5の発明に係るさらに別の実施例の構成を示す図である。この実施例ではアプリケータ401にアニュラーアレイ型超音波発生源402a〜402fを用いている。アニュラーアレイ型超音波発生源402a〜402fは、複数のピエゾ素子群により構成され、同心円状の複数のリングの組に分かれて構成されている。各リングはそれぞれ独立して駆動可能であり、駆動タイミングも独立に制御できるようになっている。
図39は、第6の発明の一実施例に係るアプリケータの構成を示す図である。体腔内挿入用の支持体501としては、フレキシブルでしかもある程度の強度を有する筒を用いている。このため、操作者がアプリケータの手元で先端部の傾きを自由に調整することが可能である。
図43は、第6の発明の一実施例に係る超音波治療装置の構成図であり、特に腹腔鏡と共に用いるのに適したアプリケータと装置本体の構成を示している。
図46は、第7の発明に係る一実施例の構成図である。まず、図46中のアプリケータ601の構成を図47により説明する。図47に示すように、アプリケータ601は治療用強力超音波を照射する超音波振動子602と、強力超音波を患者603まで導くカップリング液604と、該カップリング液604を密閉する水袋605と、これらを収納するハウジング633よりなる。
図51は、第7の発明に係る他の実施例の構成図である。まず、図51中のアプリケータ631の構成を図52により説明する。本実施例では、超音波振動子632は焦点固定で、機械的に焦点を動かすタイプを用いられる(特開昭63−992343参照)。アプリケータ631は、治療用強力超音波を照射する超音波振動子632と、強力超音波を患者603まで導くカップリング液604と、該カップリング液604を密閉する水袋605と、これらを収納するハウジング633よりなる。ハウジング633には、複数のアプリケータ側基準点(ここでは2点で説明する)638A,638Bが付けられている。これらのアプリケータ側基準点638A,638Bは、アプリケータ631を複数の被検体側基準点(ここでは2点で説明する)639A,639Bと正確に一致させるためのもので、例えば図53に示すようにアプリケータ側基準点638A,638Bを凹型形状とし、これらに凸型の被検体側基準点639A,639Bを嵌め込むようにしてもよい。また、他の構成として図54に示すように、凹型の被検体側基準点640A,640Bに凸型のアプリケータ基準点641A,641Bを嵌め込むようにしてもよい。
105…カップリング膜 106…強力超音波焦点 107…患部(腫瘍) 108…超音波プローブ 109…駆動回路 110…アプリケータ位置検出装置 111…メカニカルアーム 112…ステージコントローラ 113…Zθステージ 114…Xθステージ 115…超音波画像診断装置 116…デジタルスキャンコンバータ 117…CRT 118…補助入力装置 119…システムコントローラ 110…コンソール 121…水処理回路 122…XYZステージ 123…Zθφステージ 124…指示カーソル 125…加熱点 126…超音波Bモード画像 127…超音波加算Cモード画像 128…超音波3D画像 129…治療ブロック立体拡大像 121…静磁場コイル 122…勾配磁場電源 123…送受信回路 124…テーブル移動装置 125…作業孔 126…位相制御回路 201…静磁場磁石 202…励磁用電源 203…被検体 204…勾配磁場コイル 205…シーケンスコントローラ 206…勾配磁場コイル駆動回路 207…寝台 208…高周波コイル 209…送信部 210…デュプレクサ 211…受信部 212…データ収集部 213…電子計算機 214…コンソール 215…画像ディスプレイ 216…超音波アプリケータ 217…駆動回路群 218…位相制御回路群 219…電源(パルス発生用) 221…温度分布表示ウィンドウ 222…温度分布表示ウィンドウ 223…超音波振動子の位置表示 224…設定焦点 301〜303…回転検出型エンコーダ 304〜306…並進検出型エンコーダ 307…把握部 401…超音波アプリケータ 402…ピエゾ素子 403…イメージング用超音波プローブ 404…可撓性の水袋 405…患者 406…治療対象 407…超音波伝搬媒質
408…駆動回路 409…制御回路 410…受信波検出回路 411…レベル検出回路 412…位相ずれ検出回路 413…超音波診断装置 414…DSC 415…CRTディスプレイ 416…入力部 418…A/Dコンバータ 419…メモリ 420…発振器 501…支持体 502…超音波振動子 503…回転軸 504…可撓性膜 505…開口部 506…焦点 507…回転移動機構 511…支持体 512…アングル機構 513…超音波振動子 514…駆動回路群 515…制御回路 516…遅延回路群 517…焦点 518…画像用超音波振動子 519…超音波診断装置 520…CRTディスプレイ 521…水制御回路 531…支持体 532…超音波振動子 533…支柱 534…移動溝 535…焦点 601…アプリケータ 602…超音波振動子 603…患者 604…カップリング液 605…水袋 606…腫瘍 607…焦点 608A〜608C…基準点 609…加熱治療装置制御回路 610…位相制御回路郡 611…駆動回路群 612…CRT 613…テーブル移動装置 614…MRI制御回路 615…送受信回路 616…勾配磁場電源 617…静磁場コイル 618…勾配磁場コイル 619…RFコイル 620…治療台 621…コンソール 622…MRI画像 623…入力装置 624…超音波入射経路 625…アプリケータ座標 626…MRI座標 627…超音波振動子 628…超音波プローブ 629…プローブ挿入孔 630…超音波診断装置 631…アプリケータ 632…超音波振動子 633…ハウジング 634…支持棒 635…振動子位置制御回路 636…駆動回路 637…ベアリング 638A,638B…アプリケータ側基準点 639A,639B…被検体側基準点 640A,640B…被検体側基準点 641A,641B…アプリケータ側基準点
Claims (1)
- 超音波源を有し、該超音波源からの超音波を被検体内の治療対象部位に集束させて照射する照射手段と、
前記被検体内の3次元画像情報を取得する手段と、
前記3次元画像情報から前記治療対象部位の3次元領域を抽出する手段と、
前記3次元領域を所定の厚さの複数のセクションに分割する手段と、
前記セクションを所定のサイズの複数の部分領域に分割する手段と、
前記複数の部分領域に対して前記照射手段から前記治療用超音波を所定の手順で照射させる制御を行う照射制御手段とを具備し、
前記照射制御手段は、前記超音波源に対してより遠いセクションに属する部分領域から順に前記超音波を照射するという条件とともに、時間的に連続または近接する超音波照射対象の部分領域間の距離を所定距離以上離すという条件または空間的に連続または近接する超音波照射対象の部分領域間の時間間隔を所定時間以上空けるという条件を満たすよう制御することを特徴とする治療装置。
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