JP6161447B2 - 超音波治療装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、集束超音波を照射する集束超音波振動子と、該集束超音波が通過する生体組織に対して計測用超音波を照射してその強度の計測を行う探触子と、該探触子により照射された計測用超音波が通過する2つの計測点間の距離と該計測点間を通過したことによる計測用超音波の強度変化量とに基づいて前記集束超音波振動子が照射する集束超音波の出力強度を制御する制御部と、前記探触子により計測された計測用超音波の強度情報から画像を形成する画像形成部と、前記画像における前記生体組織の深さ方向に隣り合う画素の階調値の差が閾値を超え、かつ、前記探触子を通過する任意の直線上に間隔をあけて配列された2つの計測点を選択する階調値勾配検出部とを備える超音波治療装置を提供する。
α:減衰係数
X1:探触子から近い計測点までの距離
X2:探触子から遠い計測点までの距離
P1:探触子から近い計測点の計測用超音波の強度
P2:探触子から遠い計測点の計測用超音波の強度
である。
I:集束超音波振動子の集束超音波の出力強度
I0:集束超音波振動子から単位距離における集束超音波の出力強度
X:集束超音波振動子からの距離
である。
このようにすることで、演算式により算出された強度の集束超音波を所望の距離Xに位置する生体組織に与えることができる。
このようにすることで、集束超音波の出力強度を算出する為に必要な探触子からの距離が異なる2つの計測点として、ユーザが、画像表示部に表示されている画像上の任意の2つの計測点を手動で選択することにより、画像上の座標や探触子からの距離を入力しなくても、所望の計測点を指定することができる。
このようにすることで、探触子が計測点として焦点を自動的に用いるため、ユーザが他方の計測点を任意に指定すれば、2箇所の計測点を指定する手間を省略することができる。
このようにすることで、探触子は、計測用超音波を照射し、生体組織内の各部に反射されて戻ってきた計測用超音波を広範囲で計測することができる。これにより、患部および生体組織の位置を容易に特定することができる。
本実施形態に係る超音波治療装置1は、図1に示されるように、集束超音波を照射する集束超音波振動子2と、計測用超音波を照射および受信する探触子3と、これらに接続された処理部100とを備えている。
探触子3は、平面上に圧電素子10をアレイ状に配列して構成されている。
圧電素子10は、電圧が印加されると該電圧値に応じた強度の計測用超音波を発生する一方、受けた計測用超音波の強度に応じた電圧を発生するようになっている。
具体的には、演算部8は、入力された2つの計測点の座標から両計測点間の相対距離を算出するとともに、入力された2つの計測点における計測用超音波の強度の比を算出し、これらに基づいて2つの計測点間に存在する物質の減衰係数を算出するようになっている。
本実施形態に係る超音波治療装置1を用いて生体組織C内部に存在する患部Dの治療を行うには、図1に示されるように、探触子3および集束超音波振動子2を人体や動物等の生体組織Cの表面に配置する。
ここで、
α:減衰係数
X1:探触子3から近い計測点O,Qまでの距離
X2:探触子3から遠い計測点O,Qまでの距離
P1:探触子3から近い計測点O,Qの計測用超音波の強度
P2:探触子3から遠い計測点O,Qの計測用超音波の強度
である。
ここで、
I:集束超音波振動子2の集束超音波の出力強度
I0:集束超音波振動子2から単位距離における集束超音波の出力強度
X:集束超音波振動子2からの距離
である。
この場合において、算出した生体組織Cの減衰係数を精度よく算出することができ、減衰係数に基づいて演算を行う集束超音波の出力強度も必然的に精度よく算出することができる。したがって、超音波治療装置1が、患部Dの治療に必要な発熱エネルギを安定して供給することができ、患部Dを適正に治療することができる。
このようにすることで、探触子3が計測点Oとして集束超音波振動子2の焦点Sを自動的に用いるため、ユーザが他方の計測点Qを任意に指定すれば、2箇所の計測点O,Qを指定する手間を省略することができる。
本実施形態の説明において、上述した第1の参考実施形態に係る超音波治療装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る超音波治療装置12は、図6に示されるように、超音波振動子2と、一端に開口端13を有し、内部に陰圧が供給される筒状のシース部14と、該シース部14内の開口端13近傍に、該シース部14の軸線に直交する方向に所定の距離をあけて対向配置される計測用超音波の照射用素子15および計測用素子16を備えている探触子3と、処理部103とを備えている。
照射用素子15は、圧電素子10で構成されており、計測用素子16に向かって計測用超音波を照射するようになっている。
処理部103は、照射用素子15から照射された計測用超音波が通過する2つの素子15,16間の距離と、照射用素子15において発生させた計測用超音波の強度および計測用素子16において受信された計測用超音波の強度とに基づいて集束超音波振動子2が発生する集束超音波の出力強度を制御する制御部9を備えている。
また、処理部103は、照射用素子15から照射された計測用超音波が通過する2つの素子15,16間の距離と該素子15,16間を通過した計測用超音波の強度変化量とを用いて、予め設定されている演算式に基づいて演算を行って集束超音波の出力強度を求める演算部8を備えている。
本実施形態に係る超音波治療装置12によれば、シース部14の開口端13を生体組織Cの表面によって閉塞し、2つの素子15,16間の距離が開いて固定された状態で、シース部14内に陰圧が供給されることにより、生体組織Cがシース部14内に陰圧により吸引される。吸引された生体組織Cは、シース部14内の開口端13付近に配置されている2つの素子15,16の間まで引き込まれ、陰圧によりその状態が保持される。
この場合において、2つの素子15,16間の距離が開いた状態で陰圧によってシース部14内に生体組織Cを吸引し、シース部14内に生体組織Cが吸引されると、体外からの操作により距離可変部17を操作し、2つの素子15,16間の距離を狭めて生体組織Cを挟持する。これにより、各素子15,16と生体組織Cとを密着させることができ、2つの素子15,16間の距離および計測用超音波の強度の計測精度を向上させることができる。
この場合において、画像用素子18により得られた計測用超音波の強度情報を画像形成部4で画像を形成し、画像を画像表示部5により表示することにより、集束超音波により治療を行う患部Dの位置を特定することができる。
2 集束超音波振動子
3 探触子
4 画像形成部
5 ディスプレイ(画像表示部)
6 選択部
7 時間計測部
8 演算部
9 制御部
10 圧電素子
13 開口端
14 シース部
15 照射用素子
16 計測用素子
62 階調値勾配検出部
100,101,103 処理部
O,Q 計測点
S 焦点
C 生体組織
D 患部
Claims (5)
- 集束超音波を照射する集束超音波振動子と、
該集束超音波が通過する生体組織に対して計測用超音波を照射してその強度の計測を行う探触子と、
該探触子により照射された計測用超音波が通過する2つの計測点間の距離と該計測点間を通過したことによる計測用超音波の強度変化量とに基づいて前記集束超音波振動子が照射する集束超音波の出力強度を制御する制御部と、
前記探触子により計測された計測用超音波の強度情報から画像を形成する画像形成部と、
前記画像における前記生体組織の深さ方向に隣り合う画素の階調値の差が閾値を超え、かつ、前記探触子を通過する任意の直線上に間隔をあけて配列された2つの計測点を選択する階調値勾配検出部とを備える超音波治療装置。 - 前記探触子が計測用超音波を照射してから計測用超音波を受信するまでの時間を計測する時間計測部と、
該時間計測部により計測された時間に基づいて前記探触子からの距離が異なる2つの計測点の相対距離を算出する演算部とを備える請求項1に記載の超音波治療装置。 - 前記演算部が、以下の演算式により生体組織の減衰係数を算出し、前記制御部が、前記演算部により算出された前記減衰係数に基づいて前記集束超音波振動子が照射する集束超音波の出力強度を制御する請求項2に記載の超音波治療装置。
ここで、
α:減衰係数
X1:探触子から近い計測点までの距離
X2:探触子から遠い計測点までの距離
P1:探触子から近い計測点の計測用超音波の強度
P2:探触子から遠い計測点の計測用超音波の強度
である。 - 前記演算部が、以下の演算式により前記生体組織における集束超音波の強度を算出し、前記制御部が、前記演算部により算出された前記集束超音波の強度に基づいて前記集束超音波振動子が照射する集束超音波の出力強度を制御する請求項3に記載の超音波治療装置。
I:集束超音波振動子の集束超音波の強度
I0:集束超音波振動子から単位距離における集束超音波の強度
X:集束超音波振動子からの距離
である。 - 前記探触子が、アレイ状に配列された圧電素子である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の超音波治療装置。
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