JP3322649B2 - 超音波治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波を使用し生体
内の腫瘍などを治療する超音波治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、結石症の治療に体外から強力超音
波を照射し、無侵襲的に結石を破砕する結石破砕装置が
実用化され、注目されている。強力超音波源には、水中
放電方式、電磁誘導方式、微小爆発方式、ピエゾ素子を
用いる方式等が考えられ、それぞれ短所と長所を持って
いる。ピエゾ素子を用いる方法は、強力超音波焦点の圧
力が小さいという短所はあるが、小焦点、消耗品がな
い、強力超音波強度を任意にコントロールできる、複数
のピエゾ素子にかける駆動波形を位相制御することによ
り焦点位置をコントロールできる等、優れた長所がある
（特開昭６０−１４５１３１，ＵＳＰ−４５２６１６
８）。また、駆動波形を位相制御することにより、焦点
の形状を変化させることもできる（特開昭６２−４２７
７３）。

【０００３】一方、悪性新生物、いわゆる癌の治療技術
の一つとして、温熱治療法（ハイパーサーミア）が注目
されるようになってきた。これは、腫瘍組織が正常組織
と比べて温度感受性が高く、４２．５℃以上に加温され
ると死滅することを利用したものであり、腫瘍部位を局
所的に加温する方法が特に有効である。

【０００４】加温の方法としては、マイクロ波等の電磁
波を用いる方法が先行しているが、これは、生体の電気
的特性により深部の腫瘍を選択的に加温することは難し
く、治療成績の良好な例は表在性（深さ５cm以内）の腫
瘍の場合に限られている。

【０００５】そこで、深部腫瘍の治療には超音波の様な
音響エネルギーを利用する方法が考えられている。これ
は、超音波ビームの集束性と、到達深度が深いという特
徴を利用するものである。また、上記の加温治療法を進
めて、腫瘍部分を８０℃以上に加熱し、腫瘍組織を焼き
殺すという治療法も報告されている（特願平３−３０６
１０６号）。

【０００６】超音波による加温方法には、球面状の超音
波放射面を持つ複数個の超音波振動子を組み合わせた超
音波トランスデューサ、あるいはリング型の超音波振動
子を同心円状に配置したアニュラーアレイ超音波トラン
スデューサを用いるものが提案されている。特に、アニ
ュラーアレイ超音波トランスデューサを用いると、焦点
の深さを可変することができる。

【０００７】更に、一歩進めて、焦点を３次元的に変化
させることのできるフェーズドアレイも、提案されてい
る（ＵＳＰ−４５２６１６８）。また、結石破砕装置と
加温・加熱装置を一体化して構成した物も提案されてい
る（特願平３−３０６１０６）。

【０００８】以上のような、加温・加熱装置について
は、ピエゾ方式の特徴である小焦点を利用して、患部を
万遍なく加温・加熱する方法も提案されている（特開昭
６１−２０９６４３）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
治療装置は、超音波の焦点を連続的に移動させながら隣
あった領域に超音波を照射するものであり、離れた２点
に交互に照射したり、骨などの障害物を避けて照射した
りというような自由な治療計画は立てられず、腫瘍組織
と共に正常な組織にもダメージを与える危険もある。

【００１０】また、ある位置に連続した強力超音波を照
射する場合、照射開始直後のエネルギーは妨害を受けず
に目標位置まで到達するが、間もなく強力超音波により
引き起こされたキャビテーションにより焦点やその手前
に発生した気泡が強力超音波を反射するようになり、焦
点に到達するエネルギーは減衰してくる。これは、焦点
を移動させながら強力超音波を照射する場合でも、移動
速度が遅ければ同様である。

【００１１】キャビテーションとは、強力超音波が水中
を通るときに強力超音波に付随する負圧の影響で水中に
非常に大きな引っ張り力が働き、水が引きちぎられて気
泡（空洞）が発生するという現象であり、この気泡は強
力超音波の反射体として作用する。よって強力超音波を
照射した点付近にキャビテーションによる大量な気泡が
浮遊していると、その直後に隣に照射される強力超音波
のエネルギーが弱まり充分な治療効果を得ることができ
ない。

【００１２】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、被検体の所定部位に焦点を移動させながら連
続的に超音波を照射する場合でも、正常組織にダメージ
を与えることがなく、また、前波によるキャビテーショ
ンの影響で後波の超音波エネルギーが減衰して治療に支
障をきたす不都合を防止することができるような超音波
治療装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波治療
装置は、上述の課題を解決するための手段として、被検
体に照射する超音波を発生する超音波発生手段と、前記
超音波発生手段からの超音波を被検体の複数領域に順次
照射する照射領域変更手段と、先に照射した前記超音波
に起因する焦点位置でのエネルギー損失の影響を受けな
い程度に距離を空けるよう、次に照射される超音波の焦
点位置を制御する信号を前記照射領域変更手段に与える
焦点位置移動制御手段とを有する。

【００１４】

【００１５】これにより、超音波発生手段から被検体内
に集束された超音波の焦点位置を、前記分割領域に基づ
いて制御することができる、キャビテーションの影響が
ないように超音波の焦点の移動位置を制御することがで
きる。このため、超音波の照射位置に関する自由な治療
計画が可能になる。また、前波によるキャビテーション
の発生により、後波の超音波の超音波エネルギーが損失
する不都合を防止することができ、無駄なエネルギーを
使うことなく、効率の良い加温・加熱治療を可能とする
ことができ、治療に要する時間も短縮化することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波治療装
置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１７】〔第１の実施の形態〕まず、図１は本発明
の第１の実施の形態となる超音波治療装置のブロック図
である。この図１において、当該超音波治療装置は、
「超音波治療部」及び「位置決め用のＣＴ部」を有して
いる。

【００１８】超音波治療部は、治療用強力超音波を照射
する１つまたは複数が組み合わされた球面形状の超音波
振動子２と、強力超音波を患者３まで導くカップリング
液４と、該カップリング液４を密閉保持する水袋５より
なる超音波アプリケータ１を有する。

【００１９】治療の際には、この超音波アプリケータ１
を体表に乗せ、水袋５を図示しない超音波ゼリー等で患
者３の皮膚に接触させる。そして焦点６を腫瘍７に一致
させてから駆動回路８で超音波振動子２を駆動して強力
超音波を照射し、焦点６と一致した治療部位を高温にし
て治療する。

【００２０】当該第１の実施の形態の超音波治療装置で
は、位置決め用のＣＴ部としてＭＲＩを用いている。こ
のＭＲＩでは、患者３は電動テーブル８上に仰臥位にセ
ットされ、静磁場コイル９と勾配磁場用コイル１０と送
受信用ＲＦコイル１１が内蔵されている撮像用のガント
リ（図示せず）内に送り込まれる。この時、制御回路１
２のコントロールによりテーブル移動装置１３はテーブ
ル８を移動させ、患者３を所定位置（Ａポジション）に
固定する。

【００２１】次に制御回路１２は勾配磁場電源１４、送
受信回路１５をコンソール１６より指示した所定のシー
ケンス（例えばＴ２強調撮像法）に則り起動し、患者３
体内のマルチプレーンの画像情報を、図示しないメモリ
内に記憶する。この３次元情報は制御回路１２によりＣ
ＲＴ１７上に例えばワイヤーフレームを用いた疑似３次
元表示のような任意の形で表示し、これをフリーズして
おく。

【００２２】ここで操作者は治療部位である腫瘍７を含
む体内の画像を見ながら、コンソール１６より治療計画
を入力する。ここで、治療計画とは焦点６の走査方法や
超音波の照射強度・時間・インターバルなどを言う。

【００２３】そして治療開始をコンソール１６から指示
すると、制御回路１２はテーブル８を移動させ患者３を
治療ポジション（Ｂポジション）に移動する。移動が完
了すると、制御回路１２がメカニカルアーム１８を制御
し治療位置までアプリケータ１を移動させる。

【００２４】この時強力超音波の焦点６の体内での位置
は、メカニカルアーム１８の各所に取り付けられたポテ
ンショメータ（図示せず）等から構成されるアプリケー
タ位置検出装置１９からの信号と、予め計測しておいた
ＭＲＩ装置とメカニカルアーム１８との取付け位置の情
報より制御回路１２が計算し、ＣＲＴ１７のＭＲＩ画像
上に表示する。

【００２５】また、単に焦点だけでなく、超音波の入射
経路を併せて表示することもでき、途中の骨などの影響
を考慮した治療計画を立てる上でも有用と考えられる。
焦点６の位置と当初決定した治療計画の焦点位置との一
致状態をチェックし制御回路１２が超音波照射の開始を
駆動回路８に指示し、治療が開始される。

【００２６】次に、治療の中間・あるいは終了と思われ
る時点で超音波の照射を停止し、アプリケータ１を患者
３から取り除き、患者をＡポジションに移動させ治療の
進行状況を観察する。これは、前記動作と同様に行なわ
れ、腫瘍７周囲のＭＲＩ画像を撮像し、生体の変化を調
べる。

【００２７】ここで、治療前にメモリ上に記憶しておい
たＴ２強調画像のデータと今回のデータをサブトラクシ
ョンすると熱変性領域が明瞭に確認でき、治療が十分に
行なわれたのか、あるいは不十分で再治療が必要かを判
断できる。またこれは当初から治療計画に盛り込んで、
所定治療時間おきに自動的に撮像することも可能であ
る。

【００２８】当初の治療計画が終了し、しかもＭＲＩに
よる治療効果判定で十分治療が完了したと判断できる状
況になったら、操作者は治療を終了する。この時制御回
路１２は治療条件の履歴をメモリから呼び出し、治療記
録をＣＲＴ１７あるいはプリンタ２０から出力できる。

【００２９】また、特開昭６１−１５４６６７号公報に
も記載されているように、温度変化又は熱変性により超
音波画像上に変化が表れることは実験で確認されてお
り、これを用いた治療効果判定も可能である。

【００３０】このようにして、第１の実施の形態では、
３次元情報より腫瘍形状を正確に認識しながら、鋭く集
束された強力超音波により腫瘍を高温にできるため、患
者にとって低侵襲でかつ効果的に腫瘍を高温変性により
壊死させ得る。また変性領域を認識しながら治療できる
ため、腫瘍全体をくまなく治療でき、治療漏れによる再
発や転移等のリスクを低減できる。更に、生体や体腔内
プローブへ過剰な強さの強力超音波をかけたり、過剰に
加湿したりすることによる損傷を防ぎ、安全な治療を行
うことができる。

【００３１】また、ＭＲＩによって撮影された腫瘍組織
の３次元形状を認識しながら超音波治療を行なえるの
で、容易かつ正確な治療が可能になる。また、治療後の
状態をＭＲＩに撮影すれば、治療効果を即時に知ること
ができる。なお、この例では３次元画像形成装置として
ＭＲＩを用いたが、Ｘ線ＣＴスキャナを用いてもよい。

【００３２】〔第２の実施の形態〕図２は本発明の第２
の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の
形態では治療用の強力超音波の発射源としてフェーズド
アレイを用いた。

【００３３】アプリケータ１ａは図３に示すように円形
平板の超音波振動子を径方向・周方向に分割した形状を
有し、中央には超音波断層像撮像用の超音波プローブ２
０１が前後・回転移動可能に取り付けてある。駆動回路
群８ａは分割した超音波振動子の個数のチャンネルに分
かれており、制御回路１２からの信号により位相制御回
路２０４で遅延を与えられた独立のタイミング信号によ
り駆動される。これにより超音波の焦点は図３の６ａ，
６ｂに示すように３次元的に任意の場所に設定できる。

【００３４】なお、この遅延時間制御による焦点位置の
移動操作は、「ＵＳＰ−４５２６１６８」に詳述されて
いる。この際、アプリケータ位置検出装置１９は単にア
プリケータ１ａの全体の位置だけでなく超音波プローブ
２０１の相対位置を検出し制御回路１２と超音波画像装
置２０２にデータ送る。また制御回路１２からも超音波
画像装置２０２にフェーズドアレイによる設定焦点位置
の情報が送られる。このため超音波画像装置２０２には
治療中もリアルタイムで治療部位である腫瘍７の状況と
焦点６の位置を表示することが可能である。

【００３５】またＣＲＴ１７上には図４に示すように、
アプリケータ１ａ装着前のＭＲＩのフリーズイメージ４
０１上に、現在超音波プローブ２０１で走査している断
層位置４０２と治療用超音波の焦点領域４０３と治療用
超音波の入射経路４０４とを重ねて表示することができ
る。

【００３６】また本実施の形態ではＭＲＩの静磁場コイ
ル９と勾配磁場用コイル１０をヘルムホルツ形状とし中
央に作業孔２０３を設けた。また、アプリケータ１は非
磁性体で構成されている。従って送受信用ＲＦコイル１
１の向きを調整すれば、上方（または下方）から患者３
の位置を変えることなく、直接アプリケータ１を装着す
ることが可能である。これにより前記第１の実施の形態
で行なっているような患者３の出し入れをする必要がな
く、治療と観察の時間ズレやその間での患者３の動きの
リスクを少なくできる。

【００３７】更に、３次元情報により体内の患部の形状
を正確に認識し、あらかじめ治療計画を立てることがで
きるため、障害物の影響等を考慮でき、治療漏れや危険
な箇所への衝撃波照射を避けることができるうえ、衝撃
波照射が治療計画に従って行われているかを監視しなが
ら治療を進めることができ、誤照射等の危険を低減する
ことができる。

【００３８】〔第３の実施の形態〕次に、図５は本発明
の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。

【００３９】同図において、超音波発生源３１は、複数
のピエゾ素子を凹面をなすように球殻状に配列してお
り、水袋３２を介して患者３３とカップリングされる。
超音波発生源３１の中心には、腫瘍３４の超音波画像を
描出するための超音波プローブ３６が付設されている。
この超音波プローブ３６は、前後方向へのスライドと回
転移動が可能に構成され、超音波画像診断装置３８に接
続されている。

【００４０】駆動回路４０は、ピエゾ素子を駆動して患
者３３の体内の腫瘍３４に超音波を照射させるものであ
る。

【００４１】この例では、前記第２の実施の形態と同様
にフェーズドアレイタイプのピエゾ素子を用いて所望す
る部位に超音波を照射している。従って、複数の駆動回
路４０の駆動タイミングを複数のディレイ回路４３によ
って制御することにより、アプリケータを移動させずに
焦点位置や音場、加温・加熱領域を操作することができ
る。

【００４２】駆動回路４０および駆動用トリガパルス発
生回路４４は、制御回路４２によって制御される。すな
わち、加温・加熱時は、一定電圧のバースト信号を連続
的に出力させる。このとき電源回路４１により駆動回路
に電源を供給する。なお、駆動回路４０および駆動用ト
リガパルス発生回路４４の構成については「特願平３−
３０６１０６」に詳説されている。

【００４３】また、制御回路４２は任意位置におかれた
焦点３５、音場領域および加温・加熱領域を求め、これ
らの情報をディジタルスキャンコンバータ３９（以下、
ＤＳＣ３９）に出力する。

【００４４】ＤＳＣ３９は、超音波画像診断装置３８で
生成された超音波画像上に治療モード情報やフェーズド
アレイにおける仮想焦点３５、音場領域および加温・加
熱領域を重畳するものであり、重畳された画像は、ＣＲ
Ｔ３７に表示される。また、加温領域、加熱領域は、焦
点位置や形状等を流体方程式や生体の熱吸収係数等によ
り、近似的に計算できる。

【００４５】ＣＲＴ３７には、超音波画像からの情報に
より患者の体内の腫瘍の３次元像４６を計算により合成
し表示してもよい。これらの計算は、制御回路４２によ
り行われる。また、体内の腫瘍の３次元画像は、ＭＲＩ
やＸ線ＣＴスキャナを用いて撮影しても良い。

【００４６】図６は、ＣＲＴ３７に表示される画面の一
例であり、患者の体内の腫瘍の３次元像を示している。
腫瘍は、例えば図６（ａ）のような等間隔の断面をＣＲ
Ｔ３７上に映し、図６（ｂ）のように画像上の腫瘍３４
の輪郭の情報を画像データ入力装置４５に読み込ませ、
制御回路４２における積分計算により合成した３次元像
を再びＣＲＴ３７上に表示させる。この方法は、「特開
昭６１−２０９６４３」に詳説されている。また、腫瘍
の輪郭の情報は、ライトペン４９を用いてＣＲＴ３７上
から入力してもよい。

【００４７】３次元像４６上には、制御回路４２によっ
て計算された、照射によって加熱・加温された箇所４８
が明示される。この時、結石破砕時と加温時及び加熱時
の色はそれぞれ異なる。このため、過剰に加熱・加温す
るという誤操作を引き起こすことはない。

【００４８】さらに、腫瘍と超音波プローブの位置関係
を明確にするため、３次元画像上にはＸＹＺ軸４７が表
示される。また、３次元像作成のために、図７のように
ＣＲＴ３７上に表示された腫瘍の縦、横、高さのそれぞ
れの最大径を画像データ入力装置４５により入力し、腫
瘍とほぼ同様な大きさの楕円体を制御回路４２により積
分計算し、３次元像としてＣＲＴ３７に表示させてもよ
い。

【００４９】図８，９は、キャビテーションの影響によ
るエネルギーの損失が少なくなるように加温・加熱時の
連続照射の際のそれぞれの焦点位置をなるべく離したと
きの照射位置の順番を示している。

【００５０】まず、図８（ａ），（ｂ）のように腫瘍を
縦方向、横方向にそれぞれΔｄ１、Δｄ２の厚さで区切
る。この厚さは超音波が集束された時に十分に加熱・加
温できる範囲で焦点サイズや生体の熱吸収係数を考慮し
た計算により決められる。

【００５１】次に、各エリアに図９（ｃ）に示す順番で
照射していく。集束位置は、制御回路によってコントロ
ールされる。この場合、焦点の動く範囲は図のような、
焦点サイズより小さい８つの正方形からなる長方形で、
腫瘍の輪郭が全くかからない部分は照射しない。このよ
うにすれば、正常な組織を破壊することが少なくなる。

【００５２】このように、本発明の第３の実施の形態で
は、焦点位置をエリアに基づき、必ずしも連続でなく自
由に移動させることにより、照射位置に関する自由な治
療計画が可能になる。また、キャビテーションにより発
生する気泡が強力超音波を反射することによる、強力超
音波の焦点でのエネルギーの損失が少なくなるように焦
点を移動制御することにより、無駄なエネルギーを使う
ことなく、効率よく加温・加熱でき、治療に要する時間
も短くすることができる。また、上記の超音波画像上に
照射によって加熱・加温された箇所が明示されるため、
過剰に加熱・加温するという誤操作を引き起こすことは
ない。

【００５３】従って、照射位置に関する自由な治療計画
が可能になるので、安全で正確な治療が図れる。また、
キャビテーションの影響による強力超音波の焦点でのエ
ネルギーの損失が少なくなり、無駄なエネルギーを使う
ことなく、効率よく加温・加熱でき、治療に要する時間
も短くなるので、患者に対する負担の軽減が図れるよう
になる。なお、焦点の移動は、超音波振動子を機械的に
動かす事によっても可能である。

【００５４】〔第４の実施の形態〕次に、本発明に係る
第４の実施の形態について説明する。この例では、ＭＲ
Ｉ装置のＲＦコイルとして体腔内コイルを用いる。この
例では静磁場コイル９（図２参照）をヘルムホルツ型、
勾配磁場用コイル１０をアンダーソン（Ｇx ，Ｇy）＆
マクスウェル（Ｇz ）とし、中央に作業孔２０３を設け
た。従って、図１０に示すように、体腔内コイル１１ａ
を患者体内に挿入すれば上方（又は下方）から患者３の
位置を変えることなく、アプリケータ１をメカニカルア
ーム１８（図２）により上下させるだけで直接装着する
ことが可能である。これにより患者３をガントリから出
し入れする必要がなく、治療と観察の時間ズレやその間
での患者３の動きのリスクを少なくできる。

【００５５】当初の治療計画が終了し、しかもＭＲＩに
よる治療効果判定で十分治療が完了したと判断できる状
況になったら、操作者は治療を終了する。この時制御回
路１２（図２）は治療条件の履歴をメモリから呼び出
し、治療記録をＣＲＴ１７あるいはプリンタ２０から出
力できる。

【００５６】図１１は、体腔内プローブの説明図であ
る。この例では、前立腺癌の治療のために直腸にプロー
ブを挿入した場合を示している。体腔内プローブ２７
は、内部の体腔内コイル１１ａと、側面に複数個の強力
超音波の強度センサ６１、温度センサ６０と、プローブ
２７の本体の周りを液体で満たす水袋６４と、プローブ
２７からの情報を制御回路１２に伝えるケーブル６３
と、水袋６４に液体を出し入れする注水ホース６２とか
ら構成される。

【００５７】まず、体腔内プローブ２７を患者体内の腫
瘍７（前立腺癌）の近傍で、強力超音波の通過する位置
にあるように、患者３の直腸内に挿入する。次に、プロ
ーブ２７の表面を覆っている伸縮性に富む素材の水袋６
４に水回路６６の制御により液体（水）６５を満たし、
強力超音波の通過する位置に気体が入らないようにす
る。本実施の形態では複数個の強力超音波の強度センサ
６１（例えばＰＶＤＦ膜）と温度センサ６０（例えば熱
電対）は、水袋６４の表面に装着してあり、液体６５に
接触することはなく、腸壁２８に密着する構造になって
いる。また、複数のセンサ６０，６１はプローブ２７の
側面に均等に装着されているため、挿入時に特にプロー
ブの向きを考える必要はない。

【００５８】腫瘍７にアプリケータから強力超音波が照
射されると、複数の強力超音波強度センサ６１と温度セ
ンサ６０が、それぞれの位置での強力超音波強度と温度
を計測する。この情報は制御回路１２に送られる。制御
回路１２はあらかじめ記憶させてある最適値と複数のセ
ンサからの情報の最大値との差を計算し、強力超音波の
照射条件を変えることによりその差がなくなるように、
位相制御回路２０４をコントロールする。

【００５９】治療中、水袋６４内の液体６５は水回路６
６の制御により循環し、加熱による腸壁の損傷を防止す
るための冷却剤として働く。ここでは、前立腺癌の治療
について説明したが、膀胱や子宮等の腫瘍についても同
様に適用できる。

【００６０】なお、この第４の実施の形態では、体腔内
プローブを使用する例を図２に示した実施の形態を適用
させて説明したが、これを図１に示す実施の形態に適用
することも可能である。 また、図１，２に示す静磁場
コイル９と勾配磁場コイル１０は、図１２に示す静磁場
コイル９ａと勾配磁場コイル１０ａのように配置しても
よい。

【００６１】なお、この例では癌治療について説明した
が、結石破砕にも用いられることは明らかである。ま
た、ＣＲＴ１７上には図４に示すように、アプリケータ
１装着前のＭＲＩのフリーズイメージ４０１上に、現在
超音波プローブ２１で走査している断層位置４０２と治
療用超音波の焦点領域４０３と治療用超音波の入射経路
４０４とを重ねて表示することができる。

【００６２】〔第５の実施の形態〕次に、本発明の第５
の実施の形態について説明する。この実施の形態ではＭ
ＲＩ装置によって被検体の３次元画像を得、治療部位の
断層像を超音波画像として得るとともに、前記３次元画
像からＭＲ２次元画像を再構成する。そして、両画像を
参照して診断に供するものである。なお、装置は図２に
示したものと同一であるので、同図に基づいて説明す
る。

【００６３】図２において、患者３は電動テーブル上に
仰臥位置にセットされ、静磁場コイル９と勾配磁場用コ
イル１０とＲＦコイル１１が内蔵されている撮像用のガ
ントリ（図示せず）内に制御回路１２に制御されたテー
ブル移動装置１３により送り込まれる。

【００６４】次に制御回路１２は勾配磁場電源１４、送
受信回路１５をコンソール１６より指示した所定のシー
ケンス（例えばＴ２強調撮像法）により起動し、患者３
体内の３次元の画像情報を、図示しないメモリ内に記憶
する。この３次元情報は制御回路１２により図１３
（ａ）に示すように、ＣＲＴ１７上に例えばワイヤーフ
レームを用いた疑似３次元表示のような任意の形で表示
することもできる。

【００６５】次に操作者は治療部位である腫瘍７を含む
体内のＭＲＩ画像７１を見ながら、コンソール１６より
治療計画を入力する。

【００６６】ここで、治療計画とは焦点の走査方法・走
査範囲や超音波の照射強度・時間・インターバルなどを
いう。また、ＣＲＴ１７上には、単に焦点だけでなく、
現在超音波プローブ２０１で走査している断層位置７３
と治療用超音波の焦点領域７５と治療用超音波の入射経
路７４が表示でき、途中の骨などの影響を考慮した治療
計画を立てる上でも有用と考えられる。更に、治療計画
上の焦点の走査範囲７２を図示したり、超音波の照射強
度・時間・インターバル等も画面上に表示したりでき
る。治療中には、治療の進行状況が一目で分かるよう
に、超音波が照射された箇所の色が変化する。

【００６７】図１３（ｂ）は、超音波断層像とＭＲＩの
３次元画像データから現在の超音波と同じ断層像を再構
成した像７１ａを並べて表示したものを示している。

【００６８】ここで超音波プローブ２０１を動かしても
再構成像７１ａが追従して表示されるため、術前に治療
計画を立てた時に用いた画像データに対し、現在観察し
ている超音波像の位置関係を正しく把握することができ
る。

【００６９】また逆に、両画面間に大きな差異が現れた
場合は、治療途中での患者の体の動きなどが予想される
ため、再位置決めを行うことになる。これらの像にも、
現在の焦点だけでなく、現在超音波プローブ２０１で走
査している断層位置７３と治療用超音波の焦点領域７５
と治療用超音波の入射経路７４と、断層で見た場合の治
療計画上の焦点の走査範囲７２ａや超音波の照射強度・
時間・インターバル等を画面上に表示できる。

【００７０】また、再構成した像は、超音波断層像と同
スケールであるが、拡大、縮小も可能である。図１３
（ａ），（ｂ）の画像を同時に表示することもできる。
超音波画像及びＭＲＩ画像は必要に応じて色をつけた
り、色を変えたりすることができる。これらの操作は、
制御回路１２での計算によって行われる。

【００７１】焦点６の位置と当初決定した治療計画の焦
点位置との一致状態をアプリケータ位置検出装置１９と
制御回路１２がチェックし、制御回路１２が超音波照射
の開始を駆動回路８ａに指示し、治療が開始される。

【００７２】治療はあらかじめ決めておいた治療計画に
従って、制御回路１２の制御のもとで、自動的に行われ
るが、手動でも可能である。手動で治療を行っている際
に治療計画からはずれると警告音、画面表示等（図示せ
ず）で知らされる。ただし、術者が必要と判断した際に
は、制御回路１２に記憶された治療計画をコンソール１
６又は、ライトペン（不図示）からの入力により変更す
ることができる。

【００７３】また本実施の形態ではＭＲＩのガントリの
中央に作業孔２０３が設けられているので、送受信用Ｒ
Ｆコイル１１の向きを調節すれば、上方（又は下方）か
ら患者３の位置を変えることなく、直接アプリケータ１
をメカニカルアーム１８により上下させるだけで直接装
着することが可能である。これにより患者３をガントリ
から出し入れする必要がなく、治療と観察の時間ズレや
その間での患者３の動きのリスクを少なくできる。ま
た、ＭＲＩ撮像部と強力超音波による治療部を分け、テ
ーブル移動装置１３によって患者を移動させてもよい。

【００７４】当初の治療計画の中間・あるいは終了と思
われる時点で超音波の照射を停止し、アプリケータ１を
患者３から取り除き、治療の進行状況を観察する。これ
は、前記動作と同様に行われ、腫瘍７周囲のＭＲＩ画像
を撮像し、生体の変化を調べる。ここで前記「作用」で
も説明したように治療前にメモリ上に記憶しておいたＴ
２強調画像のデータと今回のデータをサブトラクション
すると熱変性領域が明瞭に確認でき、治療が十分に行わ
れたのか、あるいは不十分で再治療が必要かを判断でき
る。またこれは当初から治療計画に盛り込んで、所定治
療時間おきに自動的に撮像することも可能である。

【００７５】ＭＲＩによる治療効果判定で十分治療が完
了したと判断できる状況になったら、操作者は治療を終
了する。この時制御回路１２は治療条件の履歴をメモリ
から呼び出し、治療記録をＣＲＴ１７から出力できる。

【００７６】ここで、送受信用ＲＦコイルとして体腔内
コイルを使用してもよい。また、超音波振動子にフェイ
ズドアレイを用いたが、これはアニュラーアレイでもよ
いし、アプリケータを機械的に動かして焦点を移動させ
てもよい。

【００７７】また、ＭＲＩ装置の代わりにＸ線ＣＴを用
いてもよい。本実施の形態では腫瘍の治療について説明
したが、これは、体内の結石を強力超音波で破砕治療す
る装置においても同様に適応できる。

【００７８】

【発明の効果】本発明に係る超音波治療装置は、所定の
距離をおいて超音波の焦点移動を図ることができる。こ
のため、連続的に超音波を照射することで正常組織にダ
メージを与える不都合を防止することができる。

【００７９】また、所定の距離をおいて超音波の焦点移
動を図ることができるため、前波により発生したキャビ
テーションを避けて後波の照射を行うことができ、該前
波によるキャビテーションの影響で後波の超音波エネル
ギーが減衰して治療に支障をきたす不都合を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波治療装置の
ブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】第２の実施の形態におけるアプリケータの模式
図である。

【図４】ＣＲＴの表示例を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】計算によって作成された生体内の腫瘍の３次元
画像を示す説明図である。

【図７】生体内の腫瘍の３次元画像の作成方法の１例を
示す説明図である。

【図８】腫瘍画像の分割方法を示す説明図である。

【図９】超音波の照射順序を示す説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る腫瘍部及び
その周辺を示す説明図である。

【図１１】体腔内プローブとその周辺に付設された器具
を示す説明図である。

【図１２】患者のＭＲＩ装置の各コイルの位置関係を示
す説明図である。

【図１３】ＭＲＩ画像と超音波画像の撮影領域を模式的
に示す説明図である。

【符号の説明】

１ アプリケータ ２ 超音波振動子 ３ 患者 ４ カップリング液 ５ 水袋 ６ 焦点 ７ 腫瘍 ８ 駆動回路 ９ 静磁場コイル １０ 勾配磁場コイル １１ ＲＦコイル １２ 制御回路 １３ テーブル移動装置 １４ 勾配磁場電源 １５ 送受信回路 １６ コンソール １７ ＣＲＴ １８ メカニカルアーム １９ アプリケータ位置検出装置 ２０ プリンタ ２７ 体腔内プローブ ２８ 腸壁 ３１ 強力超音波発生源 ３２ 水袋 ３３ 患者 ３４ 腫瘍 ３５ 焦点 ３６ 超音波プローブ ３７ ＣＲＴ ３８ 超音波画像診断装置 ３９ ディジタルスキャンコンバータ ４０ 駆動回路 ４１ 電源回路 ４２ 制御回路 ４３ ディレイ回路 ４４ 駆動用トリガパルス発生回路 ４５ 画像データ入力装置 ４６ 生体内の腫瘍の３次元画像 ４７ ＸＹＺ軸 ４８ 加熱・加温された箇所 ４９ ライトペン ６０ 温度センサ ６１ 超音波強度センサ ６４ 水袋 ６５ 水 ７１ ＭＲＩ画像 ７２ 走査範囲 ７３ 断層位置 ７５ 焦点領域 ２０１ 超音波プローブ ２０２ 超音波画像装置 ２０３ 作業孔 ２０４ 位相制御回路 ４０１ イメージ ４０２ 断層位置 ４０３ 焦点領域 ４０４ 入射経路

フロントページの続き (72)発明者 石橋 義治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 鈴木 琢治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 佐藤 幸三 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 伊藤 阿耶雄 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会 社東芝 本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭63−288148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−79649（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 17/22 330 A61B 5/055 A61B 8/00 A61B 18/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に照射する超音波を発生する超音
   波発生手段と、前記超音波発生手段からの超音波を被検
   体の複数領域に順次照射する照射領域変更手段と、先に
   照射した前記超音波に起因する焦点位置でのエネルギー
   損失の影響を受けない程度に距離を空けるよう、次に照
   射される超音波の焦点位置を制御する信号を前記照射領
   域変更手段に与える焦点位置移動制御手段とを有するこ
   とを特徴とする超音波治療装置。
2. 【請求項２】 被検体内の超音波断層像を撮像する断層
   像撮像手段を有し、前記照射領域変更手段は、前記断層
   像撮像手段により撮像された断層像上における超音波の
   照射領域を、該照射領域の中心を通る互いに直交する２
   本の直線で４等分割して第１〜第４の中分割領域を形成
   すると共に、該各中分割領域を前記超音波の焦点が移動
   する小分割領域に分割し、前記焦点位置移動制御手段
   は、超音波の焦点が、超音波の各照射毎に異なる中分割
   領域内の異なる小分割領域に移動するように、該超音波
   の焦点を移動制御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】 前記超音波発生手段は、フェーズドアレ
   イタイプのピエゾ素子により形成されていることを特徴
   とする請求項１又は請求項２記載の超音波治療装置。