JP4138968B2 - 女性胸部の超音波治療装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、女性胸部の超音波治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、発病した、例えば癌に侵された組織を、健康な組織を傷つけることがなく或いはその創傷を最小にした、新しい治療方法を開発することに、一部において大いなる努力がなされている。このような方法の利点は、処置中の合併症の危険が少ないこと、また皮膚の創傷を癒す必要がないから、治癒経過が比較的速いことにある。この関連において、病巣組織に集束された高強度の超音波（ＨＩＦＵ）を照射し、それにより発生する熱で処置域における癌細胞を破壊する、超音波治療装置もまた研究され、さらに開発されてきた。このＨＩＦＵを利用する治療方法においては超音波を集束することにより非常に高い音響エネルギーを、例えば数ミリメートル直径の狭い目標領域に伝達することができる。この場合、焦点範囲に８０℃或いはそれ以上の高い温度が得られるが、これに対してその周囲の組織及び超音波が焦点範囲までに通過する範囲にはなんらの実質的な温度上昇をもたらさないようにすることができる。これにより健康な組織を損傷することなく、身体内部の病巣組織を捕捉し、治療することができる。しかしながら、この方法の前提は、勿論、目標領域までの超音波の通路に骨及び／又は気泡が存在しないことである。これらは超音波の伝搬を阻害し、それにより効果的な集束を不可能にするからである。研究室での、そしてまた診療所での最初の研究は人間の脳、眼、前立腺及びまた女性の胸部について行われた。
【０００３】
「ラジオロジィ」、１９９５年３月号、第７３１乃至７３７頁には、超音波変換器により腹這い状態にある被検者の胸部を下から上に向かって（被検者の内部身体面に対して垂直に）超音波を照射する、女性胸部の超音波治療装置が記載されている。この超音波変換器は、その中に水が充填され、隔離箔で密封されている容器に配置されている。被検者はこの隔離箔の直ぐ上に位置する。この隔離箔と胸部との間の超音波結合に関してはこの文献には何らの言及もなされていない。例えば、この目的のために、これに似た応用として前立腺の処置のための超音波治療方法において、「オイル・ウロル」、１９３３年、第２３巻（補遺）、第２９乃至３３頁に記載されているゲル結合が挙げられる。処置中の温度経過を監視するために被検者は超音波治療装置と共にＭＲ装置内に位置する。
【０００４】
前記刊行物「オイル・ウロル」、１９３３年、第２３巻（補遺）、第１２乃至１６頁には筋肉もしくは腫瘍組織に集束した高密度超音波で生体状態で処置する方法を記載している。処置域の温度は同様にＭＲ診断で監視される。しかしながら、この検査の対象は、この場合、女性胸部ではなく、生きているウサギの組織である。この場合も、このウサギは直接超音波変換器の上に置かれるので、上に向かって放射される超音波により正面で照射される。
【０００５】
前述の従来の技術により公知の超音波治療装置においては超音波による照射は対象物の面に対してそれぞれ正面で行われる。その場合、治療される組織の背後に骨があるかも知れないということは考慮されていない。骨は柔らかな筋肉或いは脂肪組織に較べて約４０倍程の高い音の吸収を示すので、この構成においては、意図に反して超音波が誤って集束される場合に著しい加熱により骨が破壊されたり或いは少なくとも損傷されたりする危険がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、超音波を適切に導くことによって胸部の背後にある胸郭の骨構造を危険に曝すことを排除し、同時に良好な音響結合を達成する女性胸部の超音波治療装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、この発明によれば、少なくとも液体で充填され胸部を納めるための容器と、この容器内に胸部を機械的に固定するための超音波透過性の固定膜と、超音波の主伝搬方向が被検者の身体面とで５０°或いはそれ以下の角度を形成するように配置されかつ形成されている超音波変換器とを備え、胸部の少なくとも一部分を超音波透過性固定膜に対して押しつけるクッションが設けられていることによって解決される。
【０００８】
この発明は、その場合、以前より公知の超音波診断と比較して、超音波治療においては集束した高強度の超音波を利用することにより新しいかつ付加的な観点が考慮されるという認識に基づいている。これに関連して、就中、人体はその種々の部分において非常に大きく異なる音吸収係数を持っているということが決定的な役割を果しているということが認識された。同一の音響強度でも、例えば柔らかな組織においては殆ど温度上昇を来すことはないが、４０倍も強く音響吸収する骨においてはその著しい加熱と永続的な損傷とをもたらす。この観点に、正に女性胸部の超音波治療においては、胸郭を備えた柔らかな胸部組織には特に骨分量の多い身体部分が接しているので特別な意義が認められる。
【０００９】
この発明による装置は、女性胸部の超音波治療の際に、超音波を身体面に対して垂直ではなく、寧ろ身体面に対して平行に或いは高々身体面に関して±５０°の角度範囲で胸部に照射することにより、簡単に胸郭骨部分の危険を排除する。このような超音波照射の上述の有利な角度範囲により胸郭の近くの処置域においてすら誤った集束による骨もしくは骨膜の大きな危険は発生しない。他方、この発明のような横方向からの照射方法によってまた原則的に胸部の全ての範囲を捕捉し、従って治療することができる。この発明のように胸部を液体、例えば水の中に納めることにより、ゲルによる場合より良い音響結合が得られる。ゲル結合は、特に女性胸部のように結合面積が大きいときには、気泡を含む危険及び比較的長い治療期間の際に乾燥による変質の危険を常に孕んでいる。この発明による装置は、従って、被検者の内部の安全性（骨の危害）及び有効性（音響結合）の点に関して利点がある。
【００１０】
この発明による装置の有利な改良例及び構成例はそれぞれ係属する請求項から明らかである。
【００１１】
即ち、１つの有利な構成例においては、胸部は処置される範囲が処置期間の経過においてその局部的な位置を変えることがないように機械的に固定される。さらに他の有利な実施態様においては、この目的のために、胸部と超音波変換器との間に超音波透過性の固定膜が挿入される。胸部の少なくとも一部分がこの超音波透過性の固定膜に対して良好に押しつけられるときには、処置期間中固定した位置取りを達成することができる。胸部の解剖学的特性により良く適合させるために、固定膜は複数部分が湾曲して及び／又は弾性的に構成される。特に固定膜に対する加圧力は容器の中に配置されるクッションにより与えるのがよい。その場合、クッションは、胸部を固定膜への作用方向にだけでなく、他の空間方向に対しても、特にこれに対して垂直な２つの空間方向に対しても固定するように配置することができる。
【００１２】
超音波変換器と胸部とは、この発明による装置においては、容器の異なる部分に或いは２つの別々の容器に配置することができる。良好な音響結合を達成するために、これらの容器部分或いは別々の両容器はそれぞれ第一及び第二の液体、好ましくは、特に脱気され、消イオン化した水が充填される。衛生的見地から、超音波変換器と胸部とは同一の液体の中には存在しないようにするのが好ましい。このために、例えば、液体不透過性、しかしながら超音波透過性の隔膜が超音波変換器と胸部との間に配置される。
【００１３】
さらに異なる良好な実施態様においては、超音波変換器とは反対側の胸部側において少なくとも温度が検出される。さらにこれに付加して或いはこの代わりにそこにおいて音響エネルギーを検出することも可能である。このようなその他の構成は、容器内の任意の好ましい位置に設置されるその他のセンサを備える。超音波治療においては、音響エネルギーのどれだけの分量が処置される胸部組織で吸収されたかが決定的に重要である。２つの検出された測定量、即ち温度と超音波強度とから胸部に吸収されたエネルギー並びにこれから導かれるその他の量、例えば病巣組織の破壊度が演繹される。より多くのセンサが設置されればされる程、それだけ正確にこの判断が行える。
【００１４】
超音波変換器の調整機構は好ましくは２つの部分に構成される。超音波変換器は、先ず手動により予備的に位置決めされ、これに続いて電気的に、好ましくは油圧駆動機構により、補正もしくは微細な位置決めが行われるようにすることができる。この２段階の調整により、油圧駆動のために費やされねばならない経費を制限することが可能である。駆動機構は、その調整範囲が大きければ大きい程、それだけコストが集中する。手動により予備的に位置決めすることにより超音波変換器は既に大まかにその目標領域に向けられる。その集束方向を正確に病巣組織に向けるために、油圧機構はその場合僅かな位置決め変動を行えばよい。油圧駆動機構は、即ち調整範囲が小さくてすみ、従ってコスト的に有利に形成できる。
【００１５】
超音波変換器が２次元アレーとして構成され、その集束位置が全ての３次元の空間方向に電子的に制御されるときには、電気油圧による位置決めを完全に省略することができる。この場合調整機構は従って１段である。この場合この機構はただ手動による予備位置決めを内容とする。有利な実施態様においては、電子的に制御される２次元アレーの集束は、アレーの機械的な位置の変更を行う必要なく、全体の胸部範囲において位置決めされる。この場合、特別の調整機構を完全に省略することができる。
【００１６】
有利な構成変形例としてこの発明による超音波治療装置はＭＲ診断と一緒に使用される。ＭＲをベースとする温度監視から得られたデータにより超音波治療装置の種々の調整量、例えば超音波伝搬方向及び集束化、集束位置及び集束量並びに超音波強度を補正制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施例を図面を参照して詳しく説明する。図面において、図１は女性胸部の超音波治療装置の断面を、図２はＭＲ装置の構成要素としての超音波治療装置をそれぞれ模式的に示している。なお、これらの図において互いに対応する部分は同一の符号を備えている。
【００１８】
図１において、女性胸部１０の超音波治療装置６は縦断面で示されている。この超音波治療装置６は胸部１０が収容される容器２０と超音波変換器２８とを有している。超音波変換器２８の照射方向は変えることができるので、放射された音波４５の焦点を胸部１０に任意の位置を持つ治療される組織範囲９に設定することができる。この方向を明示するために、図１及び２には座標軸Ｘ及びＹを持つ座標系が示されている。超音波変換器２８は胸部１０を、被検者の身体内部の面内における１つの方向、即ち図１において座標軸Ｘで表される方向に対してほぼ平行に照射する。超音波変換器２８の機械的な調整範囲は、超音波の照射が座標軸Ｘに関して±５０°の角度範囲において行われるように設定されている。
【００１９】
胸部１０はクッション１１によって固定膜１５に押圧され、従って少なくとも座標軸Ｘの方向に固定されている。座標軸Ｙの方向及びまたその他の方向には胸部１０は場合によっては図示されてない別のクッションによって固定することができる。それ故、胸部１０は超音波処置の経過中常に同一位置に保持される。超音波透過性の固定膜１５はこの場合同時に照射される超音波の通過窓としても機能している。クッション１１は好ましくは水が充填され、この充填量を変えることによりその体積を変えることができる。できるだけ接触感覚を良くするために、クッション１１は皮膚に馴染み易い材料、この実施例ではラテックスから作られている。
【００２０】
クッション１１には温度センサ３１及び音響強度センサ３２が配置されている。検出された温度及び音響強度により胸部１０において吸収される音響エネルギー及びそれから導かれるその他の量、例えば組織の破壊度が演繹される。
【００２１】
超音波変換器２８は、音響透過性の第一の隔膜１６を介して容器２０の第一の部分、即ち胸部が治療処置中収容されている部分に結合されている容器２０の第二の部分に配置される。第一の隔膜１６は液体に対して不透過性に形成されている。音響結合をよくするために、容器２０の第一の部分は液体２２が、この実施例では脱気化され消イオン化された水が、容器２０の第二の部分は同様に第二の液体２７、即ち脱気化され消イオン化された水が充填されている。液体を透過しない第一の隔膜１６はこの場合両液体２２及び２７が混ざり合うのを阻止している。このことは衛生的見地からも望ましい。第一の隔膜１６は７５μｍの厚さのマイラー箔からなる。固定膜１５は同様にマイラーからなる孔開き箔として形成されている。第一の隔膜１６も固定膜１５も音響透過性であり、超音波の集束には何ら影響しない。超音波変換器２８により病巣組織部分９に集束して放射される超音波４５は第一の隔膜１６及び固定膜１５を通過する際に全く或いは殆ど影響を受けない。
【００２２】
病巣組織部分に超音波の照射方向を向けるために、容器２０の第三の部分には超音波変換器２８の調整機構４０が設けられている。この調整機構４０は、手動により、或いはまた電気油圧により超音波変換器２８の位置を変化させる手段を備えている。大まかなもしくは予備的な位置決めは手動により、微細な位置決めは電気的油圧駆動装置により行われる。調整軸４１はこの場合調整機構４０と超音波変換器２０との間の力伝達の作用をする。容器２０の第三の部分は、液体の透過しないラテックスからなる第二の隔膜１７によって第二の部分から隔離されている。
【００２３】
図２の実施例では超音波治療装置６はＭＲ装置３５の構成要素として、これと一緒に使用されることが示されている。病巣の胸部組織を超音波治療する際、ＭＲ診断は処置されている組織部分の温度を監視するための特に優れた手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】女性胸部の超音波治療装置の縦断面図。
【図２】超音波治療装置を構成要素として備えたＭＲ装置の概略図。
【符号の説明】
６ 超音波治療装置
９ 病巣組織
１０ 胸部
１１ クッション
１５ 固定膜
１６ 第一の隔膜
１７ 第二の隔膜
２０ 容器
２２ 液体
２７ 第二の液体
２８ 超音波変換器
３１ 温度センサ
３２ 超音波強度センサ
３５ ＭＲ装置
４０ 調整機構
４１ 調整軸
４５ 超音波照射通路
Ｘ，Ｙ 座標軸

Claims (6)

1. 少なくとも液体（２２）が充填され胸部（１０）を収容するための容器（２０）と、この容器（２０）内に胸部（１０）を機械的に固定するための超音波透過性の固定膜（１５）と、超音波の主伝搬方向が被検者の身体面とで５０°或いはそれ以下の角度を形成するように配置されかつ形成されている超音波変換器（２８）とを備え、胸部（１０）の少なくとも一部分を超音波透過性固定膜（１５）に対して押しつけるクッション（１１）が設けられていることを特徴とする女性胸部の超音波治療装置。
2. 胸部（１０）と超音波変換器（２８）とが少なくとも固定膜（１５）によって空間的に隔離されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 液体（２２）を超音波変換器（２８）から隔離する、超音波透過性及び液体不透過性の第一の隔膜（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 温度及び音響エネルギーの少なくとも１つのための少なくとも１つのセンサが胸部（１０）の超音波変換器（２８）の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の装置。
5. 超音波変換器（２８）が手動及び、油圧駆動装置（４０）を介して電気的に位置決め可能であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の装置。
6. ＭＲ用の構成要素として設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の装置。

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