JP5145242B2 - 切断肢による出血を制御するために集束超音波を誘導及び施用する方法並びに装置 - Google Patents

Description

本発明は、医学診断上及び治療上の超音波システムに関し、特に、集束超音波を用いて切断された血管からの出血を制御する方法及び装置に関する。

肢の基部切断を含む戦場外傷は、戦争において一般的である。切断肢は、自動車事故及び労働災害においても、並びに、他の原因からも起こりうる。これらの場合における死亡の主な原因は、それぞれ腕又は足の主要な動脈である上腕動脈及び大腿動脈からの急な失血である。粗く切断された動脈の末端部は攣縮性閉塞せず、肢内に引っ込み、末端部を押しつける方法を難しく又は不可能にするので、これらの傷は、緊急を要する環境で扱うのが非常に難しい。最小限に訓練された救急救命士により負傷現場で使用される方法及び装置が所望されている。

低ＭＨｚ周波数範囲での集束超音波（ＨＩＦＵ）の施用は、動脈壁及び血液それ自体を加熱する効果を介して、より小さな動脈及び上記の大きな動脈管よりも遅い速度にもかかわらず、穴の開いた動脈並びに切りつけられた動脈における出血を減少及び除去すると示してきた。従って、緊急事態において、いかなる末梢管からの出血も直ちに及び効果的に処置するために使用することができる装置及び方法を有することが望ましい。

本発明の原理に従って、影響を受けた肢の断端に当てられる完全又は部分的なカフを使用する、フローセンシングトランスデューサ及び集束超音波トランスデューサを含んだ治療装置が記述される。その２つのトランスデューサは、フローセンシングトランスデューサにより位置づけ又は追跡された血流のデータを使用して、その血流に対して集束超音波の施用を誘導できるように、互いに既知の関係にある。トランスデューサのための補助電子器機並びに単純な表示機構を、カフ上、又は、カフに取り付けられた器具内に置くことができる。その表示装置は、検出されたフロー領域（標的血管）に接近した、カフのオペレーターによるすばやい整列を可能にしている。フローセンシングトランスデューサに接続されたフロープロセッサにより、カフと標的血管との間の距離が自動的に決定される。集束超音波トランスデューサは、環状の又は直線のアレイでありえ、１若しくは複数の集束超音波（ＨＩＦＵ）のスポット又はＨＩＦＵ線ビームを、適切であるようフロープロセッサにより決定された深さで血管に沿って集束させて、送信する。

以下に記述される例では、複数のドップラー及びＨＩＦＵフェーズドアレイを使用して、そのシステムによる内用のために高流速の血管の位置的及び機能的データを自動的に入手し、さらに、血管をその長さの部分に沿って加熱するために、適合したＨＩＦＵビームを送信する。血管の長手方向に沿ってＨＩＦＵのエネルギーを送達することは、切断された血管において血液の凝固作用が成功するかどうかに重要でありうる。

肢に対するカフトランスデューサの音響カップリングは、インピーダンス整合パッド又は液体充満格納装置により提供することができる。カフを、カップリングゲルと共に皮膚上で使用して、広範囲の領域上で、必要とされる望ましい超音波カップリングをすばやく達成することができる。

従って、緊急事態において、いかなる末梢管からの出血も直ちに及び効果的に処置するために使用することができる装置及び方法を有することが望ましい。

本発明は、超音波加熱により末梢血管の血流を減少させる超音波診断治療システムに関し：
少なくとも１つの診断トランスデューサ及び少なくとも１つの治療トランスデューサを含み、肢へ取り付けるために設計されたトランスデューサカフ；
前記診断トランスデューサによる超音波の送信を制御し、送信された超音波に応答した血流からのエコー信号を受信するために前記診断トランスデューサに結合されたフロートランシーバ；
血流の位置を特定するために、前記フロートランシーバに結合され、前記エコー信号に反応するフロープロセッサ；
特定された位置のための治療制御信号を生じるために、血流の位置の特定に反応する治療プロセッサ；及び
前記治療トランスデューサに結合され、該治療トランスデューサに血流の前記特定された位置へ集束超音波を送達させるよう操作可能な治療送信機；
を含む。

第一に、図１を参照すると、切断された血管の処置のために本発明の原理に従い構築された超音波診断治療システムが、ブロック図の形で示されている。出血する血管の周辺において切断肢と接触するトランスデューサカフ１０は、診断トランスデューサ１２及び治療トランスデューサ１４を含んでいる。診断トランスデューサは、好ましくは血液の流れをドップラー検出することにより、血管の位置を突き止める。診断トランスデューサは、システムの診断部分２０に結合される。診断トランスデューサは、診断部分のうち、トランスデューサを作動させ、血管からエコー信号を受信するフロートランシーバ２２により制御される。エコー信号の情報は、診断部分のうち、血管の位置、さらに、以下で記述される例においては、血流の量（速度）も決定するフロープロセッサ２４につながれる。この血流情報は、システムの治療部分１３０における治療プロセッサ１３２につながれる。治療プロセッサ１３２は、治療部分の治療送信機１３４の制御を介して血流への超音波治療の送達を制御するために、その情報を利用する。高強度の超音波が、診断トランスデューサにより提供された位置的情報及びフロー情報の使用を介して、血管の血液に集束させられる。血管の血液が十分に凝固され血液の流れを止めるまで、処置は続く。トランスデューサカフ１０に置かれて示されているが、診断又は治療部分を含む器具上にも代わりに置くことができる表示インジケータ１６は、流れている血管に接近したトランスデューサカフの配置において、使用者に可視の誘導を提供し、さらに、いつ処置が続き、及び、終結したかを示すこともできる。可視のインジケータの代わりに、又は、それに加えて、可聴の指示をそのシステムにより生じて、使用者を誘導することができる。

使用中、トランスデューサカフ１０は、切断肢の末端部の上に、又は、巻きつけるようにして配置される。巻きつけるカフが使用される場合、そのカフは、患者の皮膚上で、及び、切断された血管の上方で、適切な音響的位置及び固定された位置になるよう膨張されるか、又は、きつく締められる。診断トランスデューサは、好ましくは、トランスデューサ下の最も速い流速をドップラー感知することにより、血管の位置を突き止める。血流のドップラー速度と同様に、血管の位置はコンピュータで計算される。この情報は、治療送信機を制御して、血管の横向きの位置及び深さで集束させられた高強度の超音波を送信する治療プロセッサに供給される。診断トランスデューサは、処置中、その管をモニターする。このモニタリングは、治療トランスデューサを血管の適切な領域に集束させ続けるために血管の位置を継続的に追跡し、いつ凝固が起こり、血液の流れが止まり、処置を終了するかを決定するためにその流れを継続的にモニターすることを含むことができる。所望であれば、診断情報も、強制ではないが、表示することができる。以下に記述される一例において、血液を凝固させるために、血管に沿って熱線を送ることにより1本の血管が処置中加熱される。別の例において、血液のボーラス（ｂｏｌｕｓ ｏｆ ｂｌｏｏｄ）が治療トランスデューサの下に位置する血管を通り移動する際に、高強度の超音波のスポットがこの血液のボーラスに集束し、同じ血液のボーラスを継続的に加熱するために血流と共に移動する。これらの技術は、切断された血管から、及びその血管を通って熱を運ぶ高速度の血流による、血管における熱の断続的な消散を克服するのに有用である。広範囲な領域の動脈に渡るＨＩＦＵエネルギーの施用により、介在組織における許容しうる温熱量を超えることなく、凝固を促進するのに十分な温度まで血液が熱せられる。

本発明のシステムにおける数多くの例が、以下に例示及び記述される。一例において、円筒アレイを有する部分的なカフがＨＩＦＵ源として使用されるので、直線集束された超音波ビームのＸ−Ｙ位置は、そのカフを皮膚表面に移動させる使用者により設定される。使用者は、簡単なユーザーフェース（例えば、速度計、又は、着色したＬＥＤのアレイ）により誘導され、そのユーザーフェースは最速の流れが検出される皮膚の位置を指示する。ＨＩＦＵアレイの両端の、及び／又は、ＨＩＦＵアレイと並んだ、複数の診断検出アレイにより、処置される血管に接近したカフの整列が可能になる。ＨＩＦＵビームの焦点深度は、複数の検出システムにおいて検出された最大のドップラー信号の範囲に基づいて、円筒治療アレイを駆動する送信機回路により自動的に設定される。この例は、１つの大きな円筒アレイを使用して、血管に沿った広範囲の領域に渡り凝固を提供するのに十分なエネルギーを送る。

別の例において、複数のフェーズドアレイのトランスデューサカフが肢に施用されるので、全容積は、電子ビーム操縦装置により調べられる。１又は複数の治療ＨＩＦＵアレイが血管に平行して置かれるように、カフは誘導及び配置される。凝固のための治療ビーム位置は、高流速により決定される。毛細血管床の抵抗により血流速が和らげられる場合にあるべき流速よりも速い高流速は、切断された血管を示す。漏れ口周辺における、及び、漏れが流れる辺りの血液プールにおけるドップラー信号の異常もある。この場合、凝固を可能にするのに十分な出力を送ることは、治療用発電のための複数のトランスデューサを使用することにより達成される。

図２は、本発明のトランスデューサカフ３０の一例である。ここでは断面図で示されているカフ３０は、血圧測定に使用されるカフに類似した可膨張性の嚢状スリーブである。カフは、腕又は足に使用するために、種々のサイズ（直径）で作製することができる。腕に使用するのに適切なカフにおいて、トランスデューサは、カフの周囲に完全に、又は、９０°から１３５°の弧を限定するトランスデューサの弧等、カフのうち一部の弧にのみ広がることができる。図２の図示された例は、１３５°の弧を限定するトランスデューサを使用している。足用に適した弧は、約９ｃｍ×９ｃｍである。腕用には、適切な弧は、約６ｃｍ×６ｃｍである。カフ３０は、患者の肢に接触するインナー表面３２、及び、アウター表面３４を有している。これらの表面間のスペースを、膨張ポンプ３６で膨張させることができる。カフの膨張により、３つの目的が実現される：カフの膨張は、トランスデューサが患者の肢と正しく音響的に接触するように、トランスデューサをカフの内側に押しつける；カフの膨張は、下にある血管に対して静止した位置でトランスデューサを固定する；さらに、カフの膨張は、肢の周囲に止血帯の力を与え、血液の流れを止めるのに寄与する。止血帯機能は血液の流れを遅くすることができるので、より長い時間を、トランスデューサの範囲内で血液のボーラスを診断及び処置するために利用できる。より遅い流速により、より少ない量の音響エネルギーで効果的に処置することもできる。カフ３０は、診断及び治療トランスデューサを制御する治療診断送達システム１００に結合される。トランスデューサは、カフのインナー表面に取り付けられる。２つの円筒形に曲がったアレイ治療ＨＩＦＵトランスデューサ４２及び４４が、インナー表面に置かれている。この例において、ＨＩＦＵトランスデューサの両端及びその間に置かれた空間は、３つの二次元フェーズドアレイトランスデューサ５２、５４、及び５６である。トランスデューサの全てが、カフ中で患者の肢に音響的に良く結合されるように取り付けられている。音響カップリングを提供する１つの方法は、トランスデューサを液体充満コンパートメント内に置くことである。この例において、点線３８はウレタン膜を表し、その膜３８は、カフ３０のインナー表面３２との間の液体充満コンパートメント内にトランスデューサを閉じこめる。音響カップリングを提供する別の方法は、トランスデューサの放出面と患者の皮膚との間に置かれる音響カップリングパッドを用いることである。この例において、音響カップリングパッド４６、４８、５１、５３、及び５５が、トランスデューサ４２、４４、５２、５４、及び５６の放出面上に示されている。別々のパッド、又は、１つの切れずに続いたパッドを使用することができる。音響カップリングパッドは、固体のシスポリブタジエン隔離材料、又は、Ｋｉｔｅｃｋｏ隔離パッド等のゲル材料から作製することができる。

二次元フェーズドアレイトランスデューサ５２、５４、及び５６は、さいの目に切られた圧電材料から作製される。ＨＩＦＵトランスデューサ要素は、曲げられたＨＩＦＵアレイを所望の弧状に曲げることを可能にする圧電磁器とエポキシ樹脂の合成物、又は、固体の圧電材料から形成することができる。アレイの二次元により、ドップラー効果を利用して、アレイの下にある容積を調べることが可能になるので、アレイは、肢内の高流速の位置を組織的に探すことができる。治療ビームが、血管が位置している皮膚表面下の選択された焦点深度に集束できるように、ＨＩＦＵトランスデューサ４２及び４４は、その縦軸方向の次元（矢印Ｌにより示されている）でさいの目に切られている。ＨＩＦＵトランスデューサ４２；４４は、血管が位置している選択されたビーム角での治療ビームの操縦及び集束を可能にするために、さらに、血管を通る血液のボーラスの流れを追跡するために、方位方向（Ｅで示されている図の面に向かって）でもさいの目に切ることができる。ＨＩＦＵトランスデューサは、裏側の相当な加熱を減らすために、ある程度空気を後ろにおいていることが好ましい。熱的に伝導性のある整合層、及び、低インピーダンス中間層で覆われた支持枠を、ＨＩＦＵトランスデューサのための機械的支持、及び、隔離パッドへの適切な熱伝達に使用することができる。トランスデューサは、トランスデューサの作用を制御し、トランスデューサ要素を直接駆動することによる駆動回路とトランスデューサ要素との間の重大なエネルギー損失を防ぐために、フリップチップマイクロビームフォーマを後ろに取り付けているのが好ましい。一般に、適切なマイクロビームフォーマ及びマイクロビーム形成技術は、米国特許第６、３７５、６１７号（フレイザー（Ｆｒａｓｅｒ））、米国特許第５、９９７、４７９号（サボード（Ｓａｖｏｒｄ））、及び、米国特許第６、１２６、６０２号（サボード（Ｓａｖｏｒｄ））に記載されている。

治療トランスデューサ４２、４４は、例えば、２．５から４ＭＨｚというより低いＭＨｚの範囲で作動される。１．０から１．５ＭＨｚというさらに低い周波数も、非常に深い動脈血管用に好まれることがある。診断トランスデューサ５２、５４、５６は、この範囲で、又は、それ以上で作動され、その周波数は所望の作動深度の範囲に応じている。より低い周波数は、より深い足の深度に好まれ、より高い周波数は、より浅い腕の深度に好まれる。診断トランスデューサは、一般的に、アレイの要素の群において、フルアパーチャで作動され、治療トランスデューサは、フルアパーチャ、又は、サブアパーチャで作動される。ＨＩＦＵトランスデューサ用駆動パルスは、改善された能率に調節されたパルス幅である。

図３は、本発明のトランスデューサカフ６０における第２の例を斜視図で示している。この例では、カフのインナー表面３２上のトランスデューサアレイを可視化するために、カフのアウター表面３４は除去されている。この例におけるＨＩＦＵアレイ６２及び６４は、カフの中心軸Ａに平行するその縦軸（矢印Ｌにより示されている）に整列している。治療アレイのこの位置は、切断された肢の末端部に延びる血管、特に、足並びに腕のより大きな大腿動脈及び上腕動脈に合わせてアレイを整列させる傾向がある。２Ｄのドップラーアレイ７１、７２、７３、７４、及び７５は、治療アレイの端、治療アレイの間、又は、図３の例に示されているように、その両方に置かれる。治療アレイ６２及び６４は、全域の治療ビーム集束及び操縦のため、縦次元Ｌにも上昇次元Ｅ（矢印Ｅにより示されている）にもさいの目に切られている。トランスデューサアレイは、上記のように、作製及び音響結合される。任意選択で、カフ６０は、１又は複数の、カフのインナー表面３２に取り付けられる力覚センサ又は圧覚センサ８２、８４、及び８６を含むことができる。これらのセンサは、肢に対するカフのインナー表面の力又は圧力を感知する圧電要素又はひずみゲージでありうる。これらのセンサにより生じる信号が所定の範囲を下回る場合、センサは、カフが肢に十分しっかりと取り付けられていない、又は、ゆるんでいるという指示を表示し、結果、トランスデューサアレイと患者との間に音響カップリングの混乱が引き起こされる。その状態は、カフ６０を再膨張することにより解決することができる。

図４は、治療診断送達システムの診断及び治療部分がより詳細に示されている、本発明の原理に従う別の例である。治療制御器１６０は、器具のどちらの態様も制御する。治療制御器１６０はイメージドライブ１２０に結合され、カフ１０の診断トランスデューサアレイ１２のための駆動信号を生じるようイメージドライブに要求する。イメージングは本発明の実施において必要ではないので、「イメージ」という用語は、超音波イメージが形成されることを示唆するようここでは意味しているのではない。正しくは、ここでいうその用語は、診断アレイにより送られた超音波エネルギーが、診断イメージングに使用される出力領域内、及び、治療エネルギー領域より下であることを意味している。駆動信号は、送信／受信制御装置１２２に提供される。送信／受信制御装置は、次に、マイクロビームフォーマ１２４を制御して、診断アレイ１２にその下にある容積を整然と走査させ、高強度の又は高速のドップラー応答を探す。送信／受信制御装置１２２により受信したエコー信号は、ＦＦＴ処理によるように、ドップラーが送信及び受信されたビームからのエコー信号を処理するドップラープロセッサにつながれる。切断された血管が診断アレイのうち１つの範囲内にある場合、強い又は高速のドップラー信号が、肢における血管内の特定の箇所に位置した試料容積から受信される。この指示を、「フロー検出」信号としてドップラープロセッサ２４により治療制御装置１６０に伝えることができ、その事象において、治療制御装置は、「フロー」ＬＥＤ１６４を表示装置１６２上で光らせる。ドップラービーム方向の角度、及び、ドップラー信号が応答される領域（深さ）から、血管の中心のｘ、ｙ、ｚ座標を決定することができる。強い又は高速のドップラー信号が応答される、隣接する試料容積の数、又は、容積流量の算定数値は、血管のサイズを示している。この情報、サイズ、速度（ｖ）、及び位置（ｘ、ｙ、ｚ）は、治療プラナー１５０につながれる。他のエコー信号は、血管とアレイとの間の組織に関する他の情報を提供することができる。他の情報とは、榴散弾又はガラス等の異物の存在、並びに、その血管の下にある、骨又は神経等の処置に対して敏感でありうる組織等である。治療プラナーは、治療用制御信号を発生するためにこの情報を使用し、さらに、フロー源の位置が突き止められた、及び、治療を開始することができると、治療制御装置１６０に信号で伝える。

治療制御装置は、表示装置１６２上の「治療」ＬＥＤ１６４を点灯することにより、この情報に応答する。治療制御装置は、治療駆動装置１４２に、操作を開始して治療を始めるよう要求する。治療駆動装置１４２は、治療ビームフォーマ１４４に駆動信号を与える。駆動信号は、治療プラナー１５０によって提供された情報により決定された出力レベルで、治療ビームを治療アレイ１４により送らせる。出力レベルは、一般的に、血管のサイズ（血管が大きいほど、より出力が必要である）及び流速（流速が速いほど、より出力が必要である）の関数になる。治療プラナー１５０は、（流れが最大である）血管の中心のｘ、ｙ、ｚ位置を提供し、その位置は、治療ビームを正しい方向に導くため、及び、ビームを血管の中心で集束するために、治療駆動装置１４２及び治療ビームフォーマ１４４により使用される。時間信号ｔは、治療ビームが血管内の指示された位置で集束されることになる時間の長さを提供する時間変化を知らせる。

定期的に、治療制御装置１６０は治療を中断し、血管の中心が予め決定された位置から移動していないか確かめるために、再び治療領域を調べるよう診断トランスデューサアレイに要求する。血流の速度及び方向により、時間的に前に発見された血液のボーラスが、時間的に後に見つかると予測される位置が示される。この予測された位置の周囲の領域は、診断トランスデューサにより走査され、最速及び／又は最強度のドップラー信号に１番近い試料容積が、予め加熱された血液のボーラスを時間的に後で（この時点では現在）見つけることができる位置として特定される。治療駆動装置１４２及びビームフォーマ１４４のための制御パラメータを適切に調節することにより、治療プラナー１５０は応答する。この方法で、血液のボーラスがアレイの範囲内に入ってくる時に初めに加熱し、さらに、切断された血管の末端部まで流れる間、その血管のボーラスを追跡し、加熱し続けることができる。この血液のボーラスは、固定された焦点の治療アレイを通り抜ける血液のボーラスよりも高い温度になり、従って、血液を凝固させる傾向が強い。この方法で、血液の流れによる熱の消散が取り組まれる。このプロセスに関与する生理学的現象を研究してきた他の研究者は、加熱により血管は縮まり、流れを遅め、さらに、切断された末端部周囲の血液のプールは凝固して封となるものを形成すると提案している。

図５は、どのようにしてこの手順が、図２のトランスデューサカフの使用を介して発生しうるかを示している。膨張したカフ３０の内側には、患者の切断肢があり、大腿骨２００等の骨が肢の中心に示されている。大腿動脈２０２等の血管が、大腿骨２００を包囲する組織の容積内に位置している。診断トランスデューサ５４は、大腿動脈２０２内の血流の位置を、トランスデューサアレイ５４から大腿動脈に延びている点線のビーム方向で突き止めている。このビームの領域（深度）及び方向的情報を、治療アレイ４２のアパーチャ又はサブアパーチャを導くために使用して、治療アレイ４２から大腿動脈２０２に延びている実線により示されているように、高強度の超音波エネルギーを大腿動脈で集束している。治療エネルギーは皮膚表面の広範囲に渡る長さのアレイから生じるため、エネルギー密度は、治療アレイ４２と大腿動脈２０２との間の組織に損害を引き起こすには十分ではない。エネルギー密度が、切断された血管２０２内の血液の加熱、及び、意図された凝固を引き起こすのに十分高くなるのは、このエネルギーが血管の内部に集束する場合のみである。

図６は、血液のボーラスが動脈２０２の部分をその切断された末端部２０４まで移動する間、どのようにしてトランスデューサカフ３０のトランスデューサアレイが、そのボーラスを追跡及び加熱するかを示している。血管２０２の血流が、焦点Ｆ１の範囲内に入る際、初めに検出される。曲げられた２Ｄアレイ４２の区分により、初めに点線２、２’で示されている焦点Ｆ１で治療ビームを導き集束するのが可能になっている。速度情報は、血液のボーラスが血管２０２を通り抜け、血管を通り抜ける間追跡及び加熱される速度を示している。後に、ボーラスは焦点Ｆ２に到達し、診断アレイ５２、５４から延びている点線５、５’により示されているように、診断アレイにより特定される。診断によって決定された焦点Ｆ２の範囲及び位置情報を使用して、点線４、４’により示されているように、治療アレイ４２をこの時焦点Ｆ２で集束させる。最終的に、同じ血液のボーラスはトランスデューサの範囲、血管、又は、焦点Ｆ３に示されているようにその両方の極端に到達する。点線６、６’により示されているように、治療ビームはこの時、点Ｆ３で導き及び集束される。このように、同じ血液のボーラスは、血管２０２の長手方向に沿って進む間、追跡され、繰り返し又は継続的に加熱される。この例では、診断アレイのビームが血管２０２の領域で交差するように、診断アレイが互いの方へ向けられているのが見られる。この向きにおいて、診断アレイ５２、５４を、各アレイがエコーを送信し、次に、その独自の送信からエコーを受信するパルス反射モードで、又は、超音波が診断アレイの１つにより送信され、結果として生じるエコーが他の診断アレイによりドップラー処理のために受信される、専用の送信及び受信モードで作動させることができる。従って、持続波技術をこの形態に使用することができる。

図７は、本発明の原理による図３のカフ６０を使用するための１つの技術を示している。図示された向きにおいて、カフの位置は、「フロー」インジケータが、血管が診断アレイ７１、７２の下に位置していると示すまで調節される。次に、治療アレイ６２が、中心線Ｃにより示されている血管の軸に合わせて整列させられる。治療アレイ６２が、上昇次元Ｅで区分された二次元アレイである場合、治療アレイ６２に沿って、治療アレイ６２から血管２０２の中心Ｃまでビームを集束することができる。治療アレイ６２下の長さに沿った血管の正確な中心は、治療アレイの片側又は両側上にある診断アレイ（図示せず）を使用することにより、又は、治療アレイ下の領域に向けて診断アレイ７１、７２を傾けることにより決定できる。例えば、各診断アレイ７１、７２が、治療アレイのその末端からアレイの中心までスキャンインすることができる。治療アレイ６２の下にある血管２０２の中心Ｃをこの方法で見つけ、アレイ下の血管の長手方向に沿って加熱することができる。これは、切断された血管２０２を通る血液の流れによる熱消散に取り組む第２の方法である。

図８は、この例では治療トランスデューサ６２の要素のサブグループが、図７で行われているような上昇方向ではなく、方位の（縦の）方向で集束されていることを除いて、図７に類似している。アレイに沿った治療トランスデューサ要素の連続した異なるサブグループが、点線４〜４’間でビームを集束しているアレイの一方の末端のサブグループから、点線２〜２’間でビームを集束しているアレイのもう一方の末端のサブグループまで、血管２０２の中心線Ｃで集束されている。

図９は、血液のボーラスが切断された血管２０２の末端部２０４まで流れる間、そのボーラスを追跡し、さらに繰り返し加熱するための図３のトランスデューサカフの使用を示している。血液のボーラスは、治療アレイ６２の基部で診断アレイ７２により位置を突き止められた時に、初めに加熱される。そのボーラスが切断された血管２０２の末端部まで流れるに従い、治療要素のうち活性化されたサブグループ６３が、流れる血液の速度でアレイ６２に沿って追跡方向Ｔに移動する。それによって、同じ血液のボーラスが治療アレイ６２下の血管部分を横切る際に、そのボーラスを繰り返し加熱している。血管の血流は、治療アレイ６２の縦の端に置かれた診断アレイ７１、７２により、及び／又は、治療アレイ６２の片側若しくは両側上に置かれた診断アレイ（図示せず）により、血管の長さを通して追跡される。

図１０は、本発明の原理に従い構築された部分的なカフ３００を示している。図１０において断面図で示されている部分的なカフ３００は、トランスデューサアレイ４２〜５６が接続されたインナー表面３０４、及び、トランスデューサアレイの包囲を完全にしているアウター表面３０２を有している。その表面間のスペースは、トランスデューサの音響カップリングのために液体で充満することができ、及び／又は、前記のように、音響カップリングパッドをインナー表面３０４に提供することができる。部分的なアレイは、部分的なカフの各末端でインナー表面３０４から延びているストラップ３０６、３０８により、患者の肢に取り付けることができる。そのストラップを、締め金若しくはクリップ、又は他の締め具で共に締めることができる。図９の例において、ストラップ３０６、３０８は補足的なＶｅｌｃｒｏ（Ｒ）表面３１０及び３１２を含み、そのストラップが、直ちに及びしっかりと患者の肢の周囲にきつく固定され、従って、直ちに外す及び取り除くのを可能にしている。

図１１は、表示装置を有する本発明の診断治療送達システムの例を示し、その表示装置は、使用者がトランスデューサカフの位置決めに成功するよう誘導するのに寄与している。この例において、カフ１０は、図１に関連して記述されているように、少なくとも１つの診断アレイ、及び、少なくとも１つの治療アレイ１４を含んでいる。この例で、カフは、治療アレイ１４と共に、傷ついた肢の血管に平行して、及び、直接その上で取り付けられるよう意図している。その平行の向きは、治療アレイ１４の向きがトランスデューサカフの軸に平行であるという長所により、容易に実現される。治療アレイを直接血管の上に整列することは、インジケータ１６の列、この例ではＬＥＤの列により可能になる。カフが初めに肢との音響接触で配置された後に、診断トランスデューサ１２がカフ内の容積を整然と走査し、強い及び／又は高速のドップラー信号を探す。そのような血流の位置が突き止められた場合、その流れへのドップラービームの外側角は、カフを移動させて血管の上に直接治療アレイ１４を置かなければならないその方向を示している。例えば、血管が整列した診断及び治療トランスデューサの左側にある場合、ドップラービームは、血管内の試料容積に向けられると左側に曲がることになる。次に、簡単な幾何学により、血管の上に直接アレイを持ってくるためにカフが移動されなければならない距離が算定され、このポイントで、ドップラービームは、試料容積に向けられるとトランスデューサの放出面に直交して延びる。正確な距離はこの場合必要ではなく、カフが左に移動されなければならないという、すなわち、ビームの傾きにおける左／右方向の情報だけ必要である。図１１の例において、ＬＥＤの列１６は、治療アレイ１４の左右に横へ延びている。左方向の血管の横の距離が、黒くされたＬＥＤにより示されているＬＥＤの列の中心から最も左側のＬＥＤ１８までの横の距離よりも長い場合、ＬＥＤ１８は照らされる。使用者は、この時点で、カフは左側に移動されなければならないと知る。カフが移動され、ドップラービームの角度が診断アレイに対して直交に近づくに従い、治療アレイの中心は血管の位置に近づくであろう。さらに、治療アレイの中心が血管の位置に近づくに従い、より内側のＬＥＤが点灯する。最終的に、血管が治療アレイ下の中央に置かれた場合、真ん中のＬＥＤが照らされる。このように、照らされたＬＥＤの変化が、最も効果的及び能率的な加熱並びに凝固のためにアレイを血管上に正確に位置決めすることにおいて、使用者を敏速に誘導する。

ＬＥＤ表示１６は、「カフを右側に移動させる」又は「カフを左側に移動させる」、及び、カフが血管上に正確に置かれた場合に「停止」と使用者に指示するシステムからの可聴プロンプトを用いて改良できる、又は、可聴プロンプトで置き換えることさえできることが理解されるであろう。

上記のシステム及び技術の変更は、本発明の範囲内である。例えば、米国特許第５、９８４、８８１号（イシバシ等）に記述されているように、加熱された血液のボーラスを、加熱されたボーラスから生じる高調波を診断トランスデューサで受信することにより追跡することができる。血流追跡は、受診モードで治療トランスデューサを作動させることにより行うことができる。他の変更が当業者には容易に浮かぶであろう。

切断された血管の処置のために本発明の原理に従い構築された超音波診断治療システムを、ブロック図の形で示している。 本発明の原理に従い構築されたトランスデューサカフの一例を示している。 本発明の原理に従い構築されたトランスデューサカフの第２の例を示している。 本発明の原理に従い構築された超音波診断治療器具の信号プロセッシング及び制御システムの詳細なブロック図である。 位置を突き止められた血管の血液を加熱するために図２のトランスデューサカフを使用する一方法を示している。 位置を突き止められた血管の血液を加熱するために図２のトランスデューサカフを使用する第２の方法を示している。 位置を突き止められた血管の血液を加熱するために図３のトランスデューサカフを使用する第１の方法を示している。 位置を突き止められた血管の血液を加熱するために図３のトランスデューサカフを使用する第２の方法を示している。 位置を突き止められた血管の血液を加熱するために図３のトランスデューサカフを使用する第３の方法を示している。 本発明の原理に従い構築されたトランスデューサカフの第３の例を示している。 血管に近接したトランスデューサカフの配置において使用者を誘導するための可視のインジケータの列を有する、本発明のシステムの例を示している。

Claims (16)

1. 超音波加熱により末梢血管の血流を減少させる超音波診断治療システムであって：
   少なくとも１つの診断トランスデューサ及び少なくとも１つの治療トランスデューサを含み、肢へ取り付けるために設計されたトランスデューサカフ；
   前記診断トランスデューサによる超音波の送信を制御し、送信された超音波に応答した血流からのエコー信号を受信するために前記診断トランスデューサに結合されたフロートランシーバ；
   血流の位置を特定するために、前記フロートランシーバに結合され、前記エコー信号に反応するフロープロセッサ；
   特定された位置のための治療制御信号を生じるために、血流の位置の特定に反応する治療プロセッサ；及び
   前記治療トランスデューサに結合され、該治療トランスデューサに血流の前記特定された位置へ集束超音波を送達させるよう操作可能な治療送信機；
   を含み、
   前記治療送信機が、前記血流の特定された位置にて加熱を生じる強さのレベルの集束超音波を送達させるよう操作可能であり、
   前記治療プロセッサが治療制御装置を含み、前記フロープロセッサにより決定された前記管の流速が受け入れられるレベルに落ちるまで、前記治療トランスデューサが血管内に熱を生じるよう前記治療制御装置が作用し、
   前記診療トランスデューサがフローエコー情報を入手している間、前記治療トランスデューサによる集束超音波の送達を一時停止するよう前記治療制御装置が作用する、
   超音波診断治療システム。
2. 前記フロープロセッサが、血液移動の位置を特定するために、ドップラーエコー信号の受信に反応するドップラープロセッサを含む、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
3. 前記ドップラープロセッサが、流速の見積りを出す、請求項２に記載の超音波診断治療システム。
4. 前記フロートランシーバが、前記診断トランスデューサによる前記超音波の送信が診断イメージ出力制限内にあるように制御する、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
5. 前記フロープロセッサが、三次元の空間で血流の位置を特定するよう作動する、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
6. 前記治療プロセッサが、前記フロープロセッサからの、管サイズ、前記管の流速、及び、前記管のフロー位置を示す信号に反応する、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
7. 前記治療プロセッサが、前記治療トランスデューサにより送達される出力、前記治療トランスデューサの作動時間、及び、送達された集束超音波の焦点を制御する制御信号を生じる、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
8. 前記トランスデューサカフが、前記トランスデューサの前記肢への接触を制御するよう作用する制御可能な圧力を示す、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
9. 前記トランスデューサカフが、前記肢の血管を通る血流を制限するよう作用する制御可能な高い圧力を示す、請求項８に記載の超音波診断治療システム。
10. 前記トランスデューサカフが、前記トランスデューサと前記肢との間の音響カップリングを増加するよう作用する制御可能な高い圧力を示す、請求項８に記載の超音波診断治療システム。
11. 前記トランスデューサカフが、前記肢内の血管に対して、前記トランスデューサの位置を固定化するよう作用する制御可能な高い圧力を示す、請求項８に記載の超音波診断治療システム。
12. 血流の位置が特定されたことを示すよう作動する前記フロープロセッサに反応する表示装置をさらに含む、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
13. 前記表示装置が１又は複数の発光素子を含む、請求項１２に記載の超音波診断治療システム。
14. 前記表示装置が２又は３次元イメージ表示装置を含む、請求項１３に記載の超音波診断治療システム。
15. 血流の位置が特定されたことを示すよう作動する前記フロープロセッサに反応する可聴エミッタをさらに含む、請求項１に記載の超音波診断治療システム。
16. 前記可聴エミッタが、前記トランスデューサカフの配置を誘導するために前記フロープロセッサにさらに反応する、請求項１５に記載の超音波診断治療システム。

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