JP2008022956A - Ultrasonic tumor therapy apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波により腫瘍を治療する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for treating a tumor with ultrasound.
近代医学において、癌細胞等の腫瘍細胞の熱に対する耐性は正常細胞よりも弱いことが発見された。腫瘍細胞は大体42.5℃〜45℃の加熱により12時間以内に死滅し、60℃の加熱では約3秒間以内に死滅し、100℃の場合は約0.1秒間で死滅すると言われる。 In modern medicine, it has been discovered that tumor cells such as cancer cells are less resistant to heat than normal cells. It is said that tumor cells generally die within 12 hours by heating at 42.5 ° C to 45 ° C, die within about 3 seconds when heated at 60 ° C, and die in about 0.1 seconds at 100 ° C.
近年、この加熱による腫瘍の治療を超音波の照射により行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。超音波は生体内で良好な方向性、集束性、エネルギー貯留性等があり、エネルギーの貯留がある量を超えると、生体組織との反応が起こり、生体組織内では高温反応、キャビテーション反応等が生じる。超音波はこのような反応、現象を生体外から生起させることができるので、低侵襲ないし非侵襲で治療をすることができるという特徴がある。 In recent years, it has been proposed to treat a tumor by heating with irradiation of ultrasonic waves (see, for example, Patent Document 1). Ultrasound has good directivity, convergence, energy storage, etc. in the living body. When the amount of stored energy exceeds a certain amount, reaction with the living tissue occurs, and high-temperature reaction, cavitation reaction, etc. occur in the living tissue. Arise. Since ultrasonic waves can cause such reactions and phenomena from outside the living body, there is a feature that treatment can be performed with minimal or no invasiveness.
従来の超音波腫瘍治療装置は、患者が乗るテーブルの中央部に患者の体表に臨む穴が設けられ、水面が患者の体表に接するように脱気水が満たされた水袋が上記穴の直下に設けられ、この水袋内の脱気水を通して超音波を患者に照射するプローブが水袋に取り付けられ、プローブが移動機構に支持された構成とされる。移動機構を駆動してプローブを患者に対向させ、プローブから水袋内の脱気水を通して超音波を患者に照射し、患者の体内に発生した腫瘍を治療しようというものである。 In the conventional ultrasonic tumor treatment apparatus, a hole facing the patient's body surface is provided at the center of the table on which the patient rides, and a water bag filled with deaerated water is provided so that the water surface contacts the patient's body surface. The probe that irradiates the patient with ultrasonic waves through the deaerated water in the water bag is attached to the water bag, and the probe is supported by the moving mechanism. The moving mechanism is driven so that the probe faces the patient, and the patient is irradiated with ultrasonic waves through deaerated water in the water bag to treat the tumor generated in the patient's body.
ところが、従来の超音波腫瘍治療装置は、水袋にプローブを取り付けた構造であるから、プローブを患者の患部に正対させる作業が面倒であり、不正確になりやすい。プローブの位置決めが不正確であると、腫瘍に対する治療も不十分、不適切となる。このため、プローブの位置決めには熟練が必要とされるという問題がある。また、プローブの位置決めにMRI装置を利用することも試みられているが、そのような装置を組み込むとすると超音波腫瘍治療装置が極めて高価となり、構造も複雑化するという問題がある。 However, since the conventional ultrasonic tumor treatment apparatus has a structure in which a probe is attached to a water bag, the work of directly facing the probe to the affected area of the patient is troublesome and tends to be inaccurate. Inaccurate probe positioning results in poor and inappropriate treatment of the tumor. For this reason, there is a problem that skill is required for positioning the probe. In addition, attempts have been made to use an MRI apparatus for positioning the probe. However, if such an apparatus is incorporated, there is a problem that the ultrasonic tumor treatment apparatus becomes extremely expensive and the structure becomes complicated.
したがって、本発明は上記問題点を解決することができる超音波腫瘍治療装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic tumor treatment apparatus that can solve the above-described problems.
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
すなわち、請求項1に係る発明は、患者(A)が乗るテーブル(1)の中央部に患者(A)の体表に臨む穴(6)が設けられ、上記穴(6)を通して患者(A)の体表に接するように脱気水(2)が満たされた貯留体(3)が上記穴(6)の直下に設けられ、この貯留体(3)内の脱気水(2)を通して超音波を患者に照射するプローブ(4)が移動機構(5)を介して設けられた超音波腫瘍治療装置において、上記貯留体(3)内には水中カメラ(15)が設置され、上記穴(6)から覗く患者(A)の体表をこの水中カメラ(15)で撮像しつつ上記移動機構(5)を駆動して上記プローブ(4)を患者(A)の体表の所望位置に対向させるようにしたことを特徴とする。
That is, in the invention according to
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の超音波腫瘍治療装置において、上記貯留体(3)が箱であり、この箱内に上記プローブ(4)が上記移動機構(5)と共に収納されていることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の超音波腫瘍治療装置において、上記プローブ(4)と上記水中カメラ(15)とが一定の位置関係に固定されていることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、水中カメラを使用することによりプローブを患者(A)の腫瘍(a)に簡易かつ正確に対向させ、当初から適正な治療を行うことができる。 According to the present invention, by using an underwater camera, the probe can be easily and accurately opposed to the tumor (a) of the patient (A), and appropriate treatment can be performed from the beginning.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、この超音波腫瘍治療装置は、患者Aが乗るテーブル1と、脱気水2で満たされた貯留体3と、プローブ4と、プローブ4の移動機構5とを構成部分として含む。
As shown in FIG. 1, this ultrasonic tumor treatment apparatus includes a table 1 on which a patient A rides, a
テーブル1は、患者Aが俯いた体位等の所望の体位で乗ることができる大きさを有し、略水平に設置される。テーブル1の中央部には、患者Aの体表に臨む穴6が設けられる。穴6は四角形、円形等所望の形状に設けられる。 The table 1 has a size that allows the patient A to ride in a desired posture such as the posture in which the patient A is crooked, and is installed substantially horizontally. A hole 6 facing the body surface of the patient A is provided at the center of the table 1. The hole 6 is provided in a desired shape such as a square or a circle.
貯留体3は、テーブル1の下方に設置される水槽状の箱として形成される。貯留体3内に満たされた脱気水2はテーブル1の穴6から覗く患者Aの体表に接触する。
The
貯留体3には、脱気水2の供給を受けるために水供給部7が導水管7aを介して接続される。水供給部7は真空ポンプを備え、この真空ポンプにより水を脱気処理して貯留体3に供給するようになっている。
In order to receive the supply of
プローブ4は上記貯留体3内に入れられ、脱気水2内に没している。プローブ4は、Bモードの診断用超音波発生部4aと、治療用超音波発生部4bとを備える。
The probe 4 is placed in the
プローブ4は移動機構5により、図2に示す如く、X、Y、Z、θの四方向に移動可能である。プローブ4はX、Y、Z、θの四方向に移動することにより、患者Aの腫瘍aに対して適正な向きにセッティングされる。
The probe 4 can be moved in four directions of X, Y, Z, and θ by a
X方向は図1中紙面の左右の方向であり、プローブ4を患者Aの体長方向に沿って移動させる方向である。Y方向は、図1中紙面の上下方向であり、プローブ4を上記穴6の中心軸上で移動させて患者Aの体表に対し接近又は離反させる方向である。Z方向は、図1中紙面に垂直な方向であり、プローブ4を患者Aの下方で患者Aの左右方向に移動させる方向である。 The X direction is the left-right direction in FIG. 1 and is the direction in which the probe 4 is moved along the body length direction of the patient A. The Y direction is the vertical direction of the paper surface in FIG. 1 and is a direction in which the probe 4 is moved on the central axis of the hole 6 to approach or separate from the body surface of the patient A. The Z direction is a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and is a direction in which the probe 4 is moved in the left-right direction of the patient A below the patient A.
移動機構5は、貯留体3内に没する円弧状に湾曲したアーム8を有し、このアーム8にプローブ4が支持棒9を介して保持される。そして、アーム8は貯留体3外から貯留体3内へと伸びる支持部材10により貯留体3内に浮遊状態で支持される。この支持部材10が貯留体3外に設置される図示しない三種類のサーボモータによりX、Y、Zの三方向にそれぞれ駆動されることにより、プローブ4はアーム8に支持されつつ所望の位置へと移動する。
The
上記支持部材10は上記三種類のサーボモータと共に図示しないXYZテーブルに取り付けられるが、XYZテーブルは公知であるから、その詳細な説明は省略する。
The
θ方向は、プローブ4が支持棒9上でY軸に平行な軸の回りを旋回する方向である。θ方向の移動機構は回転シリンダ装置14であり、エア供給源11からの圧空によりプローブ4を例えば90°の角度範囲内で往復旋回運動させる。
The θ direction is a direction in which the probe 4 turns on an axis parallel to the Y axis on the
上記貯留体3内には貯留された脱気水2下に没する水中カメラ15が設置される。水中カメラ15は防水性CCDカメラであり、上記アーム8に連結具8aを介して固定される。これにより、プローブ4と水中カメラ15とが一定の位置関係に固定される。水中カメラ15は上記穴6から覗く患者Aの体表を撮像可能にセッティングされており、プローブ4の位置及び姿勢の如何を問わず患者Aの体表を撮像可能である。
An
上記水供給部7、プローブ4、プローブの移動機構5等は、図3に示すように、コンピュータ16により一元的に制御されるようになっている。
The
このコンピュータ16は、CPU17と、CPU17が動作するための制御プログラム等を予め読み出し可能に記憶するROM18と、制御に必要なデータ等を一時的に読み出し可能に格納するRAM19と、コンピュータ16内の各構成部を接続するバス20と、コンピュータ16と外部の構成部とを接続する入出力インターフェース21と、バス20及び入出力インターフェース21による各構成部の接続を制御するコントローラ22とを具備する。
The
コンピュータ16により制御される外部の構成部としては、水供給部7と、水中カメラ15と、プローブ4の診断用超音波発生部4aと、プローブ4の治療用超音波発生部4bと、モニタ23と、外部ROMカード24と、外部周辺スイッチ25と、X方向駆動モータ28と、Y方向駆動モータ26と、Z方向駆動モータ27と、θ方向シリンダ駆動部29とが設けられる。XYZ方向駆動モータ28,26,27は具体的には上述したサーボモータであり、θ方向シリンダ駆動部29は具体的にはエア供給源11からの圧空を断続するための図示しない電磁弁である。
The external components controlled by the
水供給部7は、図示しない水源からポンプで貯留体3内に脱気水を供給するようになっている。上記テーブル1の穴6から覗く患者Aの体表に水面が接する程度に脱気水2が溜まると、これを作業者が目視で確認しポンプを停止させる。
The
水中カメラ15は、上記穴6から覗く患者Aの体表を撮像し、コンピュータ16はその画像をモニタ23に表示させる。患者Aの体表における超音波を照射する位置には、例えばマトリックス状のマークがマーキングされているが、このマークが水中カメラ15により撮像される。コンピュータ16はこの体表のマークとプローブ4との位置関係を演算し、演算結果に基づいて移動機構5を駆動し、プローブ4をマークに対向する位置及び姿勢に制御する。また、医師等はモニタ23の画像から、患者Aの体表に気泡が発生しているか否か、超音波の照射により火傷が発生していないかどうか等について確認することができる。
The
プローブ4の診断用超音波発生部4aは、所定の強度の超音波を上記穴6を通して患者Aに照射するもので、この超音波のエコーによりBモードの断層像がモニタ23に表示される。この断層像により患者Aの腫瘍の状態、位置等が把握可能となる。
The diagnostic
プローブ4の治療用超音波発生部4bは、高周波電源による0.8〜1.7MHzの主振動器信号とパルス信号の印加によりパルスパワー超音波を発する。高周波電源部の周波数等の制御は、コンピュータ16により行われ、患者Aの症状、腫瘍aの性状等に応じて調整される。
The therapeutic
外部ROMカード24は、プローブ4の治療用超音波発生部4bからの超音波で腫瘍aを治療した後、その治療結果等を記録するためのメモリである。
The external ROM card 24 is a memory for recording the treatment result and the like after treating the tumor a with the ultrasonic waves from the therapeutic ultrasonic
外部周辺スイッチ25は、この超音波腫瘍治療装置の各部をON・OFF等するための各種スイッチを含んでいる。
The external
X、Y、Zの各方向駆動モータ28,26,27、θ方向シリンダ駆動部29は、図示しないエンコーダ等のセンサからの信号に基づき制御される。
The X, Y, and Z direction drive
次に、上記構成の超音波腫瘍治療装置の作用について図4のフローチャートを用いて説明する。 Next, the operation of the ultrasonic tumor treatment apparatus having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
水供給部7により脱気水2を生成し、必要に応じて25℃前後に加温したうえで貯留体3内に注水する。脱気水2はテーブル1の穴6を通してテーブル1上の患者Aの体表に接触するまで注水される(ステップS1、S2)。
The
水中カメラ15によりテーブル1の穴6から覗く患者Aの体表を撮像する。また、プローブ4の診断用超音波発生部4aからBモードの超音波を患者Aに照射する。医師等はモニタ23に映し出される水中カメラ15の映像と、Bモードの断層像からテーブル1上の患者Aの位置と体位を調整して固定する(ステップS3、S4)。
The body surface of the patient A looking through the hole 6 of the table 1 is imaged by the
移動機構5を駆動し、プローブ4をX、Y、Z、θの各種方向に移動させ、腫瘍aにプローブ4の照準を合わせる(ステップS5)。
The moving
プローブ4の治療用超音波発生部4bを駆動し(ステップS6)、腫瘍aに向かって治療用超音波を照射する(ステップS7)。
The
医師等が水中カメラ15の映像をモニタ23を見ながら患者Aの体位、治療状況をリアルタイムで観察する(ステップS8)。 A doctor or the like observes the posture of the patient A and the treatment status in real time while watching the video of the underwater camera 15 (step S8).
観察中に患者Aの体位が変わったりずれたりして、不良反応が発生した場合は、医師等の作業者が停止ボタン25を押して、治療を中止する(ステップS9)。
If the patient A's position changes or shifts during observation and a poor reaction occurs, an operator such as a doctor presses the
また、モニタ23に表示される腫瘍aの熱反応の変化を観察し、治療効果を判定する(ステップS10)。治療効果が良好であれば、データを作成し外部ROMカード24等に書き込み(ステップS11)、治療を終了する。治療効果が不十分であれば、治療効果が十分達成されるまで治療用超音波の照射を繰り返す(ステップS7)。 Further, the change in the thermal response of the tumor a displayed on the monitor 23 is observed to determine the therapeutic effect (step S10). If the therapeutic effect is good, data is created and written to the external ROM card 24 or the like (step S11), and the treatment is terminated. If the therapeutic effect is insufficient, irradiation with therapeutic ultrasonic waves is repeated until the therapeutic effect is sufficiently achieved (step S7).
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内において種々変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、X、Y、Zの各方向の駆動装置としてサーボモータを使用したが、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等他の手段を使用することができ、また、θの各方向の駆動装置として回転シリンダ装置を使用したが、サーボモータ等他の手段を使用することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the servo motor is used as the driving device in each direction of X, Y, and Z. However, other means such as a hydraulic cylinder device and a pneumatic cylinder device can be used, and θ Although the rotating cylinder device is used as the driving device in each direction, other means such as a servo motor can be used.
A…患者
a…腫瘍
1…テーブル
2…脱気水
3…貯留体
4…プローブ
5…移動機構
6…穴
15…水中カメラ
A ... Patient a ...
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006196696A JP2008022956A (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Ultrasonic tumor therapy apparatus |
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2006
- 2006-07-19 JP JP2006196696A patent/JP2008022956A/en active Pending
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