JP4807778B2 - 超音波薬剤装置及び医用画像診断装置 - Google Patents
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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。
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、架台2が設けられている。この気密加圧容器1は、当該容器内の圧力が静圧に保たれる。この気密加圧容器1は、分子イメージング診断機器によって後述する被検体6のターゲット領域への薬剤の導入を確認可能な素材により形成されている。例えばPET又は蛍光イメージャー等の分子イメージング機器であれば、気密加圧容器1は、蛍光イメージングを可能とする光透過性を有する素材により形成される。例えば核医学装置、X線、光、MRI等の分子イメージング診断機器であれば、気密加圧容器1は、放射線又はX線に対して透過性を有する素材により形成される。すなわち、気密加圧容器1は、分子イメージング診断機器に合わせた素材を選択し、例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入効率を確実に把握しながら当該遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を実現することを可能とする。
アプリケータ4には、ハウジング8が設けられている。このハウジング8の底部には、超音波振動子9が設けられている。この超音波振動子9は、例えば数百kHz乃至数MHzの周波数を有する超音波Uを発する。この超音波振動子9は、例えば球殻状の集音タイプの音源であり、当該超音波振動子9から発せられた超音波Uは、焦点領域Sに収束する。又、ハウジング8内には、超音波伝搬媒体としての例えば水10、ソノゼリー等が満たされている。なお、超音波伝搬媒体は、例えば水を満たした容器又は水袋を超音波振動子9の前面に設置してもよい。
気密加圧容器1には、圧力センサ13が設けられている。この圧力センサ13は、気密加圧容器1の外部に設けられ、気密加圧容器1内の圧力を検出し、圧力検出信号を出力する。
コントローラ18は、気密加圧容器1内の圧力を静圧に保っている状態に、ドライバ17に対して駆動制御信号を送出し、超音波振動子9を例えば数百kHz乃至数MHzの周波数で駆動して超音波Uを発生させる。
コントローラ18は、弁16に対して開閉制御信号を送出し、弁16を開閉制御する。
コントローラ18は、医用画像診断装置19から転送される被検体6の例えばPET画像、MRI画像、又はX線CT画像等を受信し、被検体6の画像診断情報や被検体6内部への例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入の状態をディスプレイ20に表示する。このコントローラ18は、入力デバイス21からの操作指示を受けて例えば超音波振動子9からの超音波Uの発振、又は停止等の指令をドライバ17に発する。
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。
コントローラ18は、弁16に対して開閉制御信号を送出し、弁16を開放する。この弁16の開放により水供給回路14は、水供給管15を通してハウジング8内又は水袋内に水10を給水する。ハウジング8内又は水袋内が水10により満たされると、コントローラ18は、弁16に対して開閉制御信号を送出し、弁16を閉じる。これにより、ハウジング8又は水袋から水供給回路14への水の逆流が防止される。
超音波振動子9は、超音波Uを焦点領域Sに収束するので、被検体6中の任意のターゲット領域に超音波Uを照射でき、これにより、被検体6の生体局所への例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を確実に達成できる。
図4は超音波薬剤導入装置の構成図を示す。気密加圧容器30は、円筒状に形成されている。この気密加圧容器30の上部には、蓋31が開閉可能に設けられている。気密加圧容器30は、蓋31を閉じることにより気密状態になる。
この気密加圧容器30の円筒状の内側壁には、当該内側壁の円周方向に沿って複数の超音波振動子32(超音波振動子群)が所定間隔毎に配置されている。すなわち、気密加圧容器30に複数の超音波振動子32を一体化して設けている。これら超音波振動子32は、それぞれ例えば同一サイズの長方形に形成されている。これら超音波振動子32の配置間隔やサイズは、それぞれ被検体34のサイズ等に応じて変更可能である。これら超音波振動子32は、それぞれ例えば数百kHz乃至数MHzの周波数を有する超音波を発する。
この気密加圧容器30内には、例えば細胞懸濁液にマイクロバブルを混濁した溶液33を収容し、この溶液33内に例えば摘出した移植臓器や小動物などの被検体(導入試料)34を浸してある。
気密加圧容器30には、圧力センサ37が設けられている。この圧力センサ37は、気密加圧容器30の外部に設けられ、気密加圧容器30内の圧力を検出し、圧力検出信号を出力する。
コントローラ39は、気密加圧容器30内の圧力を静圧に保っている状態に、各ドライバ38に対してそれぞれ各駆動制御信号を送出し、各超音波振動子32を例えば数百kHz乃至数MHzの周波数で駆動して超音波Uを発生させる。このコントローラ39は、被検体34の全体に対して均一な超音波照射を行うための各駆動制御信号、例えば各超音波振動子32の発振タイミング、発振周波数、位相、各超音波振動子32を発振動作させるときの波形等を制御する各駆動制御信号を各ドライバ38に送出する。図5は気密加圧容器30内の被検体34に加えられる超音波の焦点領域S1を示す。超音波は、被検体34の全体に対して均一に照射されていることが分かる。
コントローラ39は、例えば各超音波振動子32の発振タイミング、発振周波数、位相、各超音波振動子32を発振動作させるときの波形等を制御することにより超音波Uの焦点領域、例えば図5に示すように焦点領域S2を被検体34の所望のターゲット領域に移動制御可能である。また、ターゲット領域が焦点領域S2より大きな場合には、S2を移動して満遍なく照射することも可能である。
気密加圧容器30内には、例えば細胞懸濁液にマイクロバブルを混濁した溶液33を収容し、この溶液33内に例えば摘出した移植臓器や小動物などの被検体(導入試料)34を浸してある。
図6は超音波薬剤導入装置の構成図を示す。本装置は、例えば細胞懸濁液や移植血管等の微小な被検体40への遺伝子導入を可能とするための小型の被検体40へのin vitro薬剤導入のための簡易加圧下薬剤導入システムである。小型容器3として例えば標準容器が用いられる。この標準容器3は、上述したように標準的に試験管内(in vitro)での実験等に使用されるもので、例えば15ml greinerを有する。この標準容器3は、アプリケータ4に保持される。
コントローラ18は、標準容器3内の圧力を静圧に保っている状態に、ドライバ17に対して駆動制御信号を送出し、超音波振動子9を例えば数百kHz乃至数MHzの周波数で駆動して超音波Uを発生させる。
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。
コントローラ45は、弁16に対して開閉制御信号を送出し、弁16を開放する。これにより、水供給回路14は、水供給管15を通してハウジング8内又は水袋内に水10を給水する。ハウジング8内又は水袋内が水10により満たされると、コントローラ45は、弁16に対して開閉制御信号を送出し、弁16を閉じる。これにより、ハウジング8又は水袋から水供給回路14への水の逆流が防止される。
例えば、上記第2及び第3の実施の形態においても、被検体6への例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入を終了した後、図4に示す気密加圧容器30や図6に示す標準容器3を分子イメージング機器として例えばPET、蛍光イメージャー、核医学装置、X線CT、又はMRI等の医用画像診断装置19に移動し、この医用画像診断装置19によって被検体34、40の例えばPET画像、蛍光イメージ、X線CT画像、又はMRI画像を取得する。そして、これら画像から被検体34、40内部への例えば遺伝子やタンパク質、薬剤等の導入の状態を確認する。
Claims (21)
- 被検体に静圧を付加する静圧加圧部と、
前記静圧加圧部により前記被検体に静圧を付加している状態で、前記被検体に超音波を付加し、前記被検体に薬剤を導入させる超音波付加部と、
を具備することを特徴とする超音波薬剤導入装置。 - 前記静圧加圧部は、前記被検体に対して一定の正圧値を有する前記静圧を付加することを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記静圧加圧部は、前記被検体に対して1.05気圧乃至3気圧を有する前記静圧を付加することを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記静圧加圧部は、前記被検体を収容する加圧容器と、
前記加圧容器内を加圧して前記被検体に前記静圧を付加する加圧機構と、
前記加圧容器内に付加される圧力を検出する圧力センサと、
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装置。 - 前記加圧機構は、自動又は手動により前記加圧容器内を前記静圧に加圧することを特徴とする請求項4記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記加圧機構は、加圧ポンプ又はシリンジ加圧器を有することを特徴とする請求項4記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記超音波付加部は、連続波の前記超音波を発することを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記超音波付加部は、前記超音波を発する少なくとも1つの超音波振動子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装置。
- 少なくとも1つの超音波振動子と、
前記加圧容器外に設けられ、前記少なくとも1つの超音波振動子を駆動する駆動部と、
を有し、
前記加圧容器と前記駆動部とは、気密ケーブルにより接続される、
ことを特徴とする請求項4記載の超音波薬剤導入装置。 - 前記被検体を収容し、前記被検体に対して前記超音波を照射するための標準容器を備え、
前記超音波付加部は、前記超音波を発する超音波振動子を有し、
前記超音波振動子が設けられ、かつ前記超音波振動子と前記標準容器との間の音響的な結合を行う音響媒体を収容し、前記超音波振動子から発せられた前記超音波の照射焦点領域に前記標準容器を一致させて保持する保持部材を有する、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。 - 前記被検体を収容する円筒状に形成された加圧容器を備え、
前記超音波付加部は、前記超音波を発する複数の超音波振動子を有し、
前記複数の超音波振動子は、少なくとも前記加圧容器における円筒状の内側壁に配置された、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。 - 前記複数の超音波振動子は、それぞれ前記超音波を発することにより前記被検体全体に対して均一な超音波照射を行うことを特徴とする請求項11記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記複数の超音波振動子に対して少なくとも位相制御を行って駆動制御する駆動制御部を有することを特徴とする請求項11記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記被検体を収容し、前記被検体に対して前記超音波を照射するための標準容器と、
前記標準容器内を加圧して前記被検体に前記静圧を付加するシリンダ加圧器である加圧機構と、
を備え、
前記超音波付加部は、前記超音波を発する超音波振動子を有し、
前記標準容器の外部から前記被検体に前記超音波を付加する、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。 - 前記被検体を収容する加圧容器を備え、
前記加圧容器は、前記被検体への前記薬剤の導入を分子イメージング機器によって確認可能な素材により形成されることを特徴とする請求項1記載の超音波薬剤導入装置。 - 前記加圧容器を形成する前記素材は、蛍光イメージングを可能とする光透過性を有する前記素材により形成されることを特徴とする請求項15記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記加圧容器は、放射線又はX線に対して透過性を有する前記素材により形成されることを特徴とする請求項15記載の超音波薬剤導入装置。
- 前記加圧容器は、磁気共鳴による撮影を可能とする前記素材により形成されることを特徴とする請求項15記載の超音波薬剤導入装置。
- 請求項1乃至18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。
- 前記被検体の超音波画像を取得するための超音波振動子を別途前記加圧容器内に設け、
前記静圧の付加と前記超音波の付加とによる前記被検体への前記薬剤の導入と共に、前記被検体の前記超音波画像を表示出力する、
ことを特徴とする請求項19記載の医用画像診断装置。 - PET、MRI又はX線CTを有することを特徴とする請求項19記載の医用画像診断装置。
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