JP2007181568A - 超音波薬剤導入方法及びその装置並びに医用画像診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低周波振動子9から被検体3に付加される低周波超音波による圧力が所定の正圧値以上の正圧になったときに高周波振動子10からの高周波超音波を被検体3に付加する。
【選択図】図1
Description
本来、超音波の連続照射によりキャビテーションとよばれる微小気泡が発生し、これによっても同様の現象が起こる。超音波遺伝子導入技術による方法は、より効率を高めるために人為的に気泡(造影剤)を注入し、その併用により導入効率を高める手法が一般的に知られる様になってきている。この超音波遺伝子導入技術による方法は、例えば特許文献1乃至特許文献4、非特許文献1乃至非特許文献3に開示されている。
本発明の第2局面における超音波薬剤導入装置は、被検体に低周波の超音波を付加する低周波加圧部と、被検体のターゲット領域に高周波の超音波を付加する高周波加圧部と、被検体への低周波の超音波の付加タイミングと被検体への高周波の超音波の付加タイミングとを調整するタイミング調整部とを具備し、ターゲット領域に対する低周波の超音波と高周波の超音波との付加によりターゲット領域に薬剤を導入する。
図1は超音波薬剤導入装置を備えた医用画像診断装置の全体構成図を示す。気密加圧容器1内には、寝台2が移動可能に設けられている。この寝台2上には、患者等の被検体3が載置される。気密加圧容器1には、医用画像診断装置4が接続されている。この医用画像診断装置4は、例えばPET、MRI又はX線CTを有する。この医用画像診断装置4は、被検体3の例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像を取得すると共に、被検体3の画像診断情報、被検体3内部における特定部位、例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を行うターゲット領域5の情報等を得る。この医用画像診断装置4は、ネットワーク6を介してシステムコントローラ7に接続されている。
高周波振動子10には、高周波駆動回路12が接続され、これら高周波振動子10と高周波駆動回路12とにより被検体3のターゲット領域5に高周波の超音波を付加する高周波加圧部が形成されている。高周波振動子10は、被検体3のターゲット領域5に対して高周波の超音波(以下、高周波超音波と省略する)を集束して照射するもので、いわゆる集束タイプの音源である。この高周波振動子10は、例えば球面片の形状、換言すれば球殻状に形成されている。高周波振動子10は、高周波超音波の導入焦点Pに当該高周波超音波のエネルギーを集束せさ、局所への遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を促進する薬剤導入用の振動子として使用される。この高周波振動子10から発せられる高周波超音波は、例えば数百kHz乃至数MHzを有する。高周波駆動回路12は、高周波振動子10から例えば数百kHz乃至数MHzの高周波超音波を発せさせるための高周波駆動信号を高周波振動子10に供給する。
駆動タイミング調整回路13は、低周波駆動回路11と高周波駆動回路12とにそれぞれ各タイミング調整信号を送出し、被検体3への低周波超音波の付加タイミングと被検体3への高周波超音波の付加タイミングとを調整する。具体的に駆動タイミング調整回路13は、被検体3に付加される低周波超音波による圧力が所定の正圧値以上、例えば1.05気圧以上の正圧になったときに高周波超音波を被検体3に付加するタイミングの各タイミング調整信号を低周波駆動回路11と高周波駆動回路12とに送出する。
このシステムコントローラ7は、ネットワーク6を介して医用画像診断装置4から転送される被検体3の例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像を受信してCRTディスプレイ15に表示し、かつ被検体3の画像診断情報や、被検体3内部における特定部位、例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を行うターゲット領域5の情報等を受信してCRTディスプレイ15に表示する。
次に、上記の如く構成された装置における薬剤等の導入の促進の動作について説明する。
医用画像診断装置4は、被検体3の医用画像として例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像を取得すると共に、被検体3の画像診断情報、被検体3内部における特定部位、例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を行うターゲット領域5の情報等を取得し、これら情報をネットワーク6を介してシステムコントローラ7に送信する。
このシステムコントローラ7は、医用画像診断装置4から送信されてきた例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像等の医用画像や被検体3の画像診断情報等をCRTディスプレイ15に表示する。
CRTディスプレイ15の表示画面上には、システムコントローラ7によって例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像と共に、高周波の超音波の導入焦点Pを示すマーカが重ねて表示されている。従って、術者は、被検体3のターゲット領域5にマーカが位置するようにアプリケータ8と寝台2とをそれぞれ位置制御する操作指示を行う。これにより、アプリケータ8は、例えば被検体3に対して接触し、高周波超音波の導入焦点Pと被検体3のターゲット領域5との正確な位置決めが行われる。
次に、術者は、CRTディスプレイ15の表示画面上に表示されている例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像を観察し、入力デバイス16を操作する。これにより、システムコントローラ7は、駆動タイミング調整回路13を介して低周波駆動回路11と高周波駆動回路12とを動作させ、低周波振動子9から低周波超音波を発生させ、被検体3のターゲット領域5にマイクロバルブや薬剤等が十分到達していることを確認の上、高周波振動子10から導入用の高周波超音波の照射を実施する。
このように被検体3のターゲット領域5に低周波超音波が加わっている状態で、かつ低周波超音波の正気圧が例えば1.05気圧に達している期間中に、高周波振動子10は、被検体3のターゲット領域5に対して例えば数百kHz乃至数MHzを有する薬剤導入用の高周波超音波を集束して照射する。これにより、正気圧となっている期間中の低周波超音波上に薬剤導入用の高周波超音波が重畳され、当該超音波が被検体3のターゲット領域5に照射される。
高周波振動子10は、球殻状の集音タイプの音源を用いたが、これに限らず、例えば2次元アレイ状に複数の振動子を配列したフェーズドアレイ音源を用いてもよい。このフェーズドアレイ音源を用いれば、複数の振動子を位相差駆動することにより、高周波超音波の集束や焦点位置の電子的な走査を行うことが可能である。この場合、例えばシステムコントローラ7によって複数の振動子の各駆動位相に基づいて高周波超音波の集束の変更や電子的に走査された高周波超音波の焦点位置を算出し、当該高周波超音波の焦点位置等のマークをCRTディスプレイ15に表示される被検体3の例えばPET画像、MRI画像又はX線CT画像の上に重ねて表示する。
低周波振動子9と高周波振動子10とを同一の音源中に配置した構成にしてもよい。
図3は超音波薬剤導入装置を備えた医用画像診断装置の全体構成図を示す。アプリケケータ8には、広帯域又は複数の周波数で振動可能な高周波・低周波複合振動子(以下、複合振動子と省略する)20が設けられている。この複合振動子20は、例えば数kHz程度の低周波超音波と例えば数百kHz乃至数MHzの高周波超音波との多周波で振動し、これら低周波超音波と高周波超音波とを重畳して発生する。この複合振動子20は、被検体3に対して低周波超音波を非集束で照射し、かつ被検体3のターゲット領域5に対して高周波超音波を集束して照射する。
この結果、マイクロバブルとの相互作用を促進することが可能となり、マイクロバブルの崩壊時に発生するマイクロジェットの発生(sonoporation現象)によりターゲット領域(患部)5への例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入が促進される。
超音波での薬剤導入において使用するマイクロバブルは、超音波診断装置において非常に検出感度が高い物質である。高周波振動子10や低周波振動子9を設けたアプリケータ8内に超音波診断用プローブを予め設けておくと、被検体3のターゲット領域5でのマイクロバブルの濃度や到達度を確認した上で、例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入用の高周波超音波の照射を行い、さらに当該薬剤等の導入効果を超音波診断装置により確認する等の使い方をすることが可能である。
Claims (22)
- 被検体に低周波の超音波を付加すると共に、前記被検体のターゲット領域に高周波の超音波を付加し、前記ターゲット領域に薬剤を導入することを特徴とする超音波薬剤導入方法。
- 前記高周波の超音波の付加は、前記低周波の超音波による圧力が正圧のときに行うことを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入方法。
- 前記高周波の超音波の付加は、前記低周波の超音波による圧力が所定の正圧値以上になったときに行うことを特徴とする請求項2記載の超音波薬剤導入方法。
- 前記高周波の超音波の付加は、前記低周波の超音波による圧力が1.05気圧以上の正圧になったときに行うことを特徴とする請求項3記載の超音波薬剤導入方法。
- 前記低周波の超音波は数kHzを有し、前記高周波の超音波は数百kHz乃至数MHzを有することを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入方法。
- 被検体に低周波の超音波を付加する低周波加圧部と、
前記被検体のターゲット領域に高周波の超音波を付加する高周波加圧部と、
前記被検体への前記低周波の超音波の付加タイミングと前記被検体への前記高周波の超音波の付加タイミングとを調整するタイミング調整部とを具備し、
前記ターゲット領域に対する前記低周波の超音波と前記高周波の超音波との付加により前記ターゲット領域に薬剤を導入することを特徴とする超音波薬剤導入装置。 - 広帯域又は複数の周波数の超音波を被検体に付加することを可能とする超音波加圧部と、
前記被検体への前記低周波の超音波の付加タイミングと前記被検体への前記高周波の超音波の付加タイミングとを調整するタイミング調整部とを具備し、
前記ターゲット領域に対する前記低周波の超音波と前記高周波の超音波との付加により前記ターゲット領域に薬剤を導入することを特徴とする超音波薬剤導入装置。 - 前記タイミング調整部は、前記高周波の超音波の付加を前記低周波の超音波による圧力が正圧のときに行うことを特徴とする請求項6又は7記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記タイミング調整部は、前記低周波の超音波による圧力が所定の正圧値以上になったときに前記高周波の超音波を付加することを特徴とする請求項8記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記タイミング調整部は、前記低周波の超音波による圧力が1.05気圧以上の正圧になったときに前記高周波の超音波を付加することを特徴とする請求項9記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記低周波の超音波は、数kHzを有することを特徴とする請求項6又は7記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記低周波加圧部は、前記低周波の超音波を前記被検体の広領域に付加する非集束タイプの低周波振動子を有することを特徴とする請求項6記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記高周波の超音波は、数百kHz乃至数MHzを有することを特徴とする請求項6又は7記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記高周波加圧部は、前記高周波の超音波を集束して前記被検体に付加する集束タイプの高周波振動子を有することを特徴とする請求項6記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記高周波振動子は、球面片の形状を有することを特徴とする請求項14記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記超音波加圧部は、被検体に低周波の超音波を付加すると共に、前記被検体のターゲット領域に高周波の超音波を付加することを特徴とする請求項7記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記超音波加圧部は、前記被検体に前記低周波の超音波を非集束で付加すると共に、前記被検体のターゲット領域に前記高周波の超音波を集束して付加することを特徴とする請求項7記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記超音波加圧部は、多周波で振動可能な複合振動子を有することを特徴とする請求項17記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記超音波加圧部は、前記低周波の駆動信号の波形の正サイクル期間に前記高周波の駆動信号の波形を重畳し、当該重畳された前記駆動信号を前記複合振動子に供給することを特徴とする請求項18記載の超音波薬剤導入装置。
- 請求項6乃至19のうちいずれか1項記載の超音波薬剤導入装置を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
- PET、MRI又はX線CTを有することを特徴とする請求項20記載の医用画像診断装置。
- 少なくとも前記ターゲット領域に対する前記低周波の超音波の付加の位置決めと、前記ターゲット領域に対する前記高周波の超音波の付加の位置決めと、前記ターゲット領域への前記薬剤の導入状況とを確認するための前記被検体の医用画像を表示することを特徴とする請求項20記載の医用画像診断装置。
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