JP3224824B2 - 超音波治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いて治療を
行う超音波治療装置に係り、特に治療状況の確認を行う
超音波治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、主として腎臓内などの尿路または
胆嚢内の結石の治療において、衝撃波を用いて体外から
無侵襲的に治療する方法が広く用いられるようになって
きた。衝撃波源としては水中放電、電磁誘導、ピエゾ素
子等を用いる方法があり、それぞれ特徴を有している。
衝撃波の集束位置に結石を位置合わせし、さらに破砕状
況を確認する方法も、様々な方式が用いられている。

【０００３】位置合わせと破砕状況確認に初期に多く用
いられていたのは、２方向のＸ線テレビを用いた方法で
あり（例えば特開昭６２−９４１４４）、これは誰にで
も比較的に容易に位置決めができるという利点があっ
た。しかし、この方法は患者及び操作者のＸ線被爆があ
る事と、そのため連続的なモニタができないという問題
点があった。

【０００４】これに対して、最近多く用いられるように
なったのが超音波画像装置を使った方式である（例えば
特開昭６０−１４５１３１）。これは、超音波プローブ
の設置場所が衝撃波源の内外というようなバリエーショ
ンはあるものの、被爆がなく連続モニタが可能であるた
め、大いに注目されている。

【０００５】特に連続モニタに関しては、超音波画像装
置が準リアルタイムであり、結石の状況がそのまま監視
できる為、結石が呼吸性移動や患者の体動等により衝撃
波の集束位置から外れても直ちにそれを確認でき、その
ような場合には衝撃波の照射を停止したり、位置決めを
やり直すなどの対応をとる事が可能となる。

【０００６】

【０００７】

【０００８】発明者らによる水中での破砕実験によれ
ば、衝撃波照射により結石の破砕が進み、細かい破片が
出来始めると、衝撃波の照射に同期してその破片が飛び
跳ねる現象（これをストーンダンスという）が観測され
ている。実際の人体中でも同様の現象が観測されてい
る。従って、このストーンダンスは結石の破砕状況を示
す有効な情報となり得る。しかし、ストーンダンスは動
きの速い現象であるため、遅いフレームレートでは超音
波画像上で観測することは困難であった。

【０００９】一方、この種の結石破砕装置において、衝
撃波の照射は１回でよい場合はほとんどなく、通常多数
回にわたって繰り返し照射が行われる。破砕を完了させ
るための照射回数は結石の種類、患者の体型、体表から
結石部位までの深さおよび衝撃波のエネルギー等により
変化する。このため、数多く治療経験を記録保存してお
くことが、衝撃波の照射回数を適切に設定する上で有効
である。また、治療中においても治療状態を治療トレン
ドとして把握しておくことは、治療効率向上および安全
性の面で不可欠である。

【００１０】さらに、治療方法に関しても、単発または
連続的に衝撃波を照射するだけでなく、結石以外の組織
にダメージを与えないようにするための誤照射防止治療
モードが採用され始めている。誤照射防止治療モード
は、特開昭６０−１９１２５０号、特開昭６１−１４９
５６２号等に記載されているように、例えば衝撃波とし
て圧電素子を用いた場合、衝撃波の集束領域からの反射
波を圧電素子で受信できることを利用して、強力な衝撃
波を発射する直前に圧電素子で弱い超音波を送受し、強
い反射波が返ってきた場合は衝撃波の集束領域と結石と
が一致していると判断して衝撃波を照射するモードであ
る。但し、全ての患者において結石から強い反射波が返
ってくるとは限らない。そのような場合には、最初連続
的に衝撃波を照射する治療モードで破砕し得る程度まで
破砕が進み、強い反射波が返ってくるようになったら、
誤照射防止治療モードに変更すればよい。

【００１１】衝撃波源が水中放電や微小爆発タイプの場
合にも、破砕治療の方法として単発または連続的に衝撃
波を照射するだけでなく、結石以外の組織にダメージを
与えないように呼吸の吸気終末期間にのみ衝撃波を照射
する方法や、心電図に同期させて衝撃波を照射する方法
がある。このような場合にも、１回の破砕治療の間に破
砕治療モードが変更されることがある。

【００１２】また、破砕レートについては、レートが高
い方が当然時間的に早く治療が終わる。但し、破砕レー
トを高くすると、患者が痛みを感じたり、キャビテーシ
ョン等による破砕圧力の低下が起こるため、医者の判断
によりレートの設定を最適に変える必要がある。

【００１３】このように破砕エネルギー量（具体的には
圧電素子等の衝撃波源の駆動電圧値や、衝撃波圧力）だ
けでなく、破砕治療モード、破砕レートも治療効率や安
全性の面で重要なファクターである。しかしながら、従
来の結石破砕装置における治療トレンドは、破砕エネル
ギーの推移（横軸は照射回数）と患者データ（氏名・年
齢・患者ＩＤ・疾患名など）のみであり、治療効率の評
価および安全性の把握の上で不十分であった。

【００１４】

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】 治療トレンドとして破
砕エネルギーの推移と患者データのみを表示する従来の
結石破砕装置では、治療効率の評価や安全性の確認を行
う上で不十分であった。本発明の目的は、治療効率を適
確に評価でき、また安全性を確認できるような治療トレ
ンドを表示できる超音波治療装置を提供することにあ
る。

【００１６】 （１）本発明による超音波治療装置は、超音波を治療部
位に照射して治療する超 音波治療装置において、前記超音波の所定数の照射毎
に、治療エネルギ量データと共に、前記超音波の毎秒あ
たりの照射回数を表す照射レート及び治療モードの少な
くとも一方のデータを収集するデータ収集手段と、この
データ収集手段により収集されたデータを基に前記超音
波の照射回数に対する治療エネルギ量の経時変化と共
に、前記照射回数に対する照射レート及び治療モードの
少なくとも一方を表示する表示手段と、を具備するもの
である。 （２）本発明による超音波治療装置は、（１）に記載の
装置において、前記被検体の名前、及び識別コードの少
なくとも一方を含む患者データを入力する手段をさらに
具備するものである。 （３）本発明による超音波治療装置は、（１）、または
（２）に記載の装置において、前記治療部位の超音波画
像を表示する可変フレームレートの超音波画像装置と、
この超音波画像装置のフレームレートを、前記治療用超
音波の照射時と非照射時とで異ならせる制御手段とをさ
らに具備するものである。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【作用】 超音波の照射回数に対する治療エネルギ量の経
時変化と共に、前記照射回数に対する照射レート及び治
療モードの少なくとも一方を表示することによって、 操
作者に対して現在の治療状態に関する情報を知らせるこ
とができる。これにより、治療状態、治療効果の適確な
把握による治療効率の向上と、安全性の向上が図られ、
治療後の患者のフォローアップの評価にも有効となる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による超音波治
療装置の実施例について説明する。図１は超音波治療装
置の第１実施例としての結石破砕装置の構成図である。

【００２３】衝撃波源１は球面上に配置され全体として
球殻状に構成された圧電素子群からなり、パルサ８から
の高電圧パルスにより駆動されて衝撃波を発生する。こ
の衝撃波は、球殻の幾何学的中心である焦点Ｆに集束す
る。この焦点Ｆの近傍の領域を集束領域という。衝撃波
源１の中心には結石２を描出し、位置決めを行うための
超音波画像用プローブ３が設置されている。このプロー
ブ３は、前後方向へのスライドと回転移動が可能に構成
され、超音波画像装置４に結合されている。

【００２４】超音波画像装置４は、例えば東芝製ＳＳＡ
−２７０Ａであり、プローブ３を介して超音波を送受信
することで焦点Ｆを含む平面の超音波画像を描出する。
この例ではプローブ３として電子セクタ走査用のプロー
ブを使用し、超音波画像装置４は超音波の送信時または
受信時あるいは送受信時における電子フォーカスの焦点
数の増減を行えるように構成されている。具体的には超
音波画像装置は例えば４段の送信多段フォーカスが可能
となっており、その状態では画像全域で最高の分解能が
得られる。

【００２５】位置検出器５は、衝撃波源１とプローブ３
との相対位置を測定する。この位置検出器５は例えば衝
撃波１に対して固定されプローブ３の前後動に連動する
ポテンショメータが用いられ、位置情報を電気信号とし
て出力する。この位置検出器５の出力信号は、システム
コントローラ６を経由して超音波画像装置４に送られ
る。超音波画像装置４では、この位置検出器５からの信
号に基づき、超音波画像上で焦点Ｆの位置を示すマーカ
を画面上にスーパーインポーズ表示する。

【００２６】図２は、超音波画像用プローブ３と超音波
画像装置４の構成を示す図であり、プローブ３は複数の
超音波振動子１１を配列して構成される。各振動子１１
には送信回路１２および受信回路１３が接続され、送信
回路１２はシステムコントローラ６からのトリガパルス
が送信遅延回路１４を介して供給されることにより、振
動子１１をパルス駆動する。これにより振動子１１から
発射された超音波パルスは患者体内に照射され、結石等
の反射体で反射される。反射波は振動子１１で受信さ
れ、受信回路１３によって増幅された後、受信遅延回路
１５を介して加算回路１６に供給され、加算される。加
算回路１６の出力信号は検波回路１７で検波された後、
Ａ／Ｄ変換器、ディジタル画像メモリおよびＤ／Ａ変換
器等により構成されたＤＳＣ（ディジタルスキャンコン
バータ）１８に入力される。ＤＳＣ１８で得られた画像
データはＣＲＴディスプレイ１９に供給され、このディ
スプレイ１９上で超音波画像として患者体内のＢモード
断層像が表示される。

【００２７】ここで、送信遅延回路１３および受信遅延
回路１４の遅延時間は、システムコントローラ６によっ
て制御される。すなわち、振動子１１は相対的な遅延時
間差をもって送信回路１２によって駆動され、また受信
時には受信回路１３から出力される反射波信号が送信時
と同様の遅延時間差をもって加算回路１６に供給される
ことによって、超音波ビームの集束が行われる。このよ
うな遅延時間の制御による超音波ビームの集束作用は、
電子フォーカスと呼ばれる。

【００２８】この場合、送信遅延回路１３または受信遅
延回路１４の遅延時間の制御や、駆動する振動子の素子
数または受信に用いられる振動子の素子数の増減によ
り、電子フォーカスの焦点を変え、フレームレート内で
複数の焦点を形成することができる。この操作は多段フ
ォーカスまたはダイナミックフォーカスなどの呼称で、
よく知られている。本実施例では、この多段フォーカス
の段数、つまり焦点数の増減によってフレームレートを
衝撃波照射時は上げ、非照射時には下げるようにシステ
ムコントローラ６で制御する。多段フォーカスは、送信
時のみでも実用上は十分である。

【００２９】図３は、この様子を模式的に示したもので
ある。この例では、多段フォーカスの段数は図３（ａ）
に示されるように最高で４段であり、ｆ１〜ｆ４の４つ
の焦点が形成される。図３（ｂ）は、焦点をｆ２，ｆ３
の２つにした状態である。

【００３０】実際の治療時、操作者は超音波画面を見な
がら衝撃波源１の図示しない位置決め機構を用い、焦点
Ｆと結石２とを超音波画像上で一致させる。この位置決
めに際して、システムコントローラ６は超音波映像装置
４を多段フォーカスモード、すなわち図３（ａ）に示さ
れるように４つの焦点ｆ１〜ｆ４が形成される状態に制
御する。

【００３１】この位置決めが終了すると、操作者はシス
テムコントローラ６に取り付けられた治療開始／終了ス
イッチ７を押して、衝撃波の照射開始を指示する。シス
テムコントローラ６は、この指示に従ってパルサ８にト
リガを送り、パルサ８は衝撃波源１の圧電素子群を高電
圧で駆動する。この時、システムコントローラ６は同時
に超音波画像装置４に治療開始情報を送る。以降、治療
を停止するまで、システムコントローラ６は超音波画像
装置４の焦点が、衝撃波源１の焦点Ｆの近傍のみに、例
えば図３（ｂ）に示されるように焦点Ｆの前後２個所の
みにｆ２，ｆ３のごとく形成されるように超音波画像装
置４を制御する。この結果、超音波画像装置のフレーム
レートは、多段フォーカス時の２倍となる。治療途中に
プローブ３を前後動させた場合は、移動した焦点Ｆの深
さに追従して超音波画像装置４の焦点位置を変更する必
要があることはいうまでもない。

【００３２】結石が破砕され治療が終了するか、または
結石の移動に対して位置決めをやり直す場合は、治療開
始／終了スイッチ７を再び押して治療を停止する。この
時は上記の動作と逆に、システムコントローラ６から超
音波画像装置４とパルサ８に治療停止情報が送られ、衝
撃波源１の駆動を停止すると同時に、初期の多段フォー
カス条件、つまり図３（ａ）の状態に復帰される。

【００３３】上記実施例ではフレームレートを上げるた
めに可変フォーカスの段数を減少させたが、このような
結石破砕装置での位置決めに使用される超音波画像装置
４の走査方式が一般に電子セクタ方式であることに着目
して、超音波画像のセクタ走査角を減少させても同様の
効果が得られる。セクタ走査方式の超音波画像装置でセ
クタ走査角を変更する技術は、当業者において周知であ
る。従って、例えば治療前と同じ多段フォーカスであっ
ても、セクタ角を２分の１にすればフレームレートを２
倍に上げる事が可能である。但し、衝撃波照射時におい
てセクタ走査角を狭くする場合、少なくとも衝撃波の集
束領域を走査範囲がカバーするようにセクタ走査角を設
定することが必要である。上記実施例では、ピエゾ素子
を用いた衝撃波源を用いたが、水中放電型、電磁誘導型
等の他の方式にも適用できる。

【００３４】また、上記実施例では電子セクタ走査方式
の超音波画像装置を用いたが、多段フォーカスで分解能
を上げるとフレームレートが下がるような超音波画像装
置、例えばアニュラーアレイ振動子を用いたメカニカル
セクタ型でも構わない。さらに、上記実施例では超音波
画像用プローブ３が衝撃波源１の内部に設置されていた
が、外部であっても構わない。

【００３５】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
４は、本発明に係る超音波治療装置の他の実施例として
の結石破砕装置の構成図であり、衝撃波源として圧電素
子を用いた場合の例を示している。衝撃波源としての圧
電素子２１は超音波の伝搬媒体である水を収容したカッ
プリング容器２２を介して患者２３に装着されている。
圧電素子２１は駆動回路２４に接続され、駆動回路２４
によって高電圧パルスが印加されて衝撃波を発生する。
この衝撃波は圧電素子２１の焦点に位置決めされている
結石２５に照射され、結石２５を破砕治療する。

【００３６】この実施例の結石破砕装置は、更に患者デ
ータ入力装置２６、破砕電圧設定器２７、破砕レート設
定器２８、破砕治療モード設定器２９、システムコント
ローラ３０、駆動用電源３１、発信器３２、メモリコン
トローラ３３、破砕指示スイッチ３４、記憶装置３６、
表示開始スイッチ３７、表示コントローラ３８およびＣ
ＲＴディスプレイ３９を備えている。

【００３７】以下、この実施例の動作を説明する。破砕
治療の開始に際しては、まず患者データ入力装置２６に
より例えば患者氏名、患者ＩＤ（患者識別コード）、医
師等によるコメントその他の患者データがシステムコン
トローラ３０に入力される、また、破砕電圧設定器２７
により破砕電圧、破砕レート設定器２８により破砕レー
ト（例えば１Ｈｚ）、破砕治療モード設定器２９により
治療モード（例えば連続照射モード）がそれぞれ設定さ
れ、これら破砕電圧、破砕レートおよび治療モードの各
データがシステムコントローラ３０に入力される。シス
テムコントローラ３０は、破砕電圧データを駆動用電源
３１に、破砕レートデータを発信器３２にそれぞれセッ
トし、さらに破砕電圧データと破砕レートデータおよび
治療モードデータをメモリコントローラ３３にセットす
る。

【００３８】次に、破砕治療を開始するため、操作者が
破砕指示スイッチ３４を押すと、システムコントローラ
３０は破砕開始パルス３５を発信器３２に出力して、破
砕開始を指示する。この指示に従い、発信器３０は設定
された破砕レートで照射パルスを出力し、駆動回路２４
を起動する。駆動回路２４は、設定された破砕電圧で圧
電素子２１を駆動する。これにより、圧電素子２１から
結石２５に向けて衝撃波が照射される。

【００３９】一方、この衝撃波照射と同時に、発信器３
０からの照射パルスによりメモリコントローラ３３が起
動される。メモリコントローラ３３は、マルチプレクサ
やカウンタで構成され、照射パルスで起動される毎に破
砕電圧、破砕レートおよび破砕治療モードの各データを
順次記憶装置３６に入力する。これにより、記憶装置３
６内には、これらのデータが治療記録として記憶される
ことになる。

【００４０】次に、操作者が表示指示スイッチ３７を押
すことにより、システムコントローラ３０はグラフィッ
クディスプレイコントローラやキャラクタディスプレイ
コントローラなどで構成される表示コントローラ３８を
起動し、記憶装置３６内のデータを基にして、図５に示
すような治療記録をＣＲＴディスプレイ３９上に表示す
る。

【００４１】以上の一連の動作は、操作者が破砕指示ス
イッチ３４をオフにするまで続けられ、破砕電圧設定器
２７、破砕レート設定器２８、破砕治療モード設定器２
９の設定を変更すると、その変更内容が治療記録として
記憶される。また、ＣＲＴディスプレイ３９に表示され
た治療記録のデータは、治療期間中逐次更新される。従
って、操作者はこの治療記録の表示を見ることで、状況
を確実に把握しながら治療を続けることができる。

【００４２】図５に示した治療記録の表示例において、
患者データ５０（この例では、患者ＩＤ、治療日および
コメント）は患者データ入力装置２６でキー入力された
ものである。横軸は衝撃波（破砕エネルギー波）の照射
回数である。左側の縦軸は破砕電圧（破砕エネルギー
量）でグラフ５１に対応し、右側の縦軸は破砕レートで
グラフ５２に対応している。また、下側のパターン表示
５３が破砕治療モードを示している。このように衝撃波
の照射回数に対応して、破砕電圧、破砕レートおよび治
療モードの経時的変化を一つの画面で表示し、操作者は
この表示を見て治療経過を容易に確認することができ
る。図６は、治療記録の他の表示例であり、破砕治療モ
ードの表示を図５のパターン表示５３からキャラクタ表
示５４に変更した点以外、図５と同様である。

【００４３】上記実施例では、プリント出力を考えて白
黒表示を基本にしたが、カラー表示で各々のデータをこ
となる色で区別して表示するようにしてもよい。また、
図６ではキャラクタ表示を破砕治療モードの表示に用い
たが、破砕レートの表示にキャラクタ表示を使用し、縦
軸を破砕治療モードにすることも可能である。衝撃波源
については、圧電素子以外に水中放電や、微小爆発タイ
プ、電磁誘導タイプ等であってもよい。

【００４４】

【００４５】

【発明の効果】 本発明によれば、治療を把握するに有効
な表示・記録を行うことができるため、治療効率の向
上、経験を基にした安全性の向上を図ることができ、治
療後の患者のフォローアップの評価に役立つという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波治療装置の第１実施例の構
成を示す図。

【図２】図１における画像用超音波プローブおよび超音
波画像装置の詳細な構成を示す図。

【図３】第１実施例における多段フォーカス段数の切換
によるフレームレート制御を説明するための図。

【図４】本発明による超音波治療装置の第２実施例の構
成を示す図。

【図５】第２実施例における治療記録の表示の一例を示
す図。

【図６】第２実施例における治療記録の表示の他の例を
示す図。

【符号の説明】

１…衝撃波源 ２…結石 ３…超音波画像用プローブ ４…超音波画像装置 ５…位置検出器 ６…システムコント
ローラ ７…治療開始／終了スイッチ ８…パルス １１…超音波振動子 １２…送信回路 １３…受信回路 １４…送信遅延回路 １５…受信遅延回路 １６…加算回路 １７…検波回路 １８…ディジタルス
キャンコンバータ １９…ＣＲＴディスプレイ ２１…圧電素子 ２２…カップリング
容器 ２３…患者 ２４…駆動回路 ２５…結石 ２６…患者データ入
力装置 ２７…破砕電圧設定回路 ２８…破砕レート設
定器 ２９…破砕治療モード設定器 ３０…システムコン
トローラ ３１…駆動用電源 ３２…発信器 ３３…メモリコントローラ ３４…破砕指示スイ
ッチ ３５…破砕開始パルス ３６…記憶装置 ３７…表示指示スイッチ ３８…表示コントロ
ーラ ３９…ＣＲＴディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−77548（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−126848（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 17/22 A61B 18/00 A61N 7/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を治療部位に照射して治療する超
   音波治療装置において、 前記超音波の所定数の照射毎に、治療エネルギ量データ
   と共に、前記超音波の毎秒あたりの照射回数を表す照射
   レート及び治療モードの少なくとも一方のデータを収集
   するデータ収集手段と、 このデータ収集手段により収集されたデータを基に前記
   超音波の照射回数に対する治療エネルギ量の経時変化と
   共に、前記照射回数に対する照射レート及び治療モード
   の少なくとも一方を表示する表示手段と、 を具備することを特徴とする超音波治療装置。
2. 【請求項２】 前記被検体の名前、及び識別コードの少
   なくとも一方を含む患者データを入力する手段をさらに
   具備することを特徴とする請求項１記載の超音波治療装
   置。
3. 【請求項３】 前記治療部位の超音波画像を表示する可
   変フレームレートの超音波画像装置と、 この超音波画像装置のフレームレートを、前記治療用超
   音波の照射時と非照射時とで異ならせる制御手段とをさ
   らに具備することを特徴とする請求項１、または請求項
   ２記載の超音波治療装置。