JP7301426B1 - HIFU irradiation equipment - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、HIFU照射装置について、治療用超音波の伝搬状態に与える超音波イメージングプローブの影響を抑制することを目的とする。【解決手段】上側に凹んだ凹面に配置された複数の超音波振動子2と、超音波イメージングプローブ10と、プローブ駆動部8とを備えている。超音波イメージングプローブ10は凹面を貫通し、凹面の中心軸に沿って延びており、下端にプローブ先端部32を有している。プローブ駆動部8は、超音波イメージングプローブ10を中心軸に沿って移動させる。プローブ先端部32は、複数の超音波振動子2についての焦点から、中心軸に対して対称に凹面に向かう一対の法線に沿った一対の側面を有する。【選択図】図1Kind Code: A1 An object of the present invention is to suppress the influence of an ultrasonic imaging probe on the propagation state of therapeutic ultrasonic waves in a HIFU irradiation apparatus. A plurality of ultrasonic transducers (2) arranged on a concave surface recessed upward, an ultrasonic imaging probe (10), and a probe driver (8) are provided. The ultrasound imaging probe 10 extends through the concave surface along the central axis of the concave surface and has a probe tip 32 at its lower end. The probe driving section 8 moves the ultrasonic imaging probe 10 along the central axis. The probe tip portion 32 has a pair of side surfaces along a pair of normal lines extending from the focal point of the plurality of ultrasonic transducers 2 toward the concave surface symmetrically with respect to the central axis. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、超音波イメージングプローブを備えるHIFU照射装置に関し、特に、超音波イメージングプローブの改良に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a HIFU irradiation device with an ultrasonic imaging probe, and more particularly to improvements in the ultrasonic imaging probe.

強力集束超音波(High Intensity Focused Ultrasound)を用いた治療装置が広く用いられている。この治療装置は、HIFU照射装置あるいはHIFU照射システムと称され、治療部位に集束超音波を照射して生体組織を壊死させる。 Treatment devices using High Intensity Focused Ultrasound are widely used. This treatment apparatus is called a HIFU irradiation apparatus or HIFU irradiation system, and irradiates a treatment site with focused ultrasonic waves to necrotize living tissue.

一般に、HIFU照射装置は、凹面上に配置された複数の超音波振動子を備えている。複数の超音波振動子は、それぞれから発せられた超音波が一点に照射され焦点を形成するように配置されている。治療の際には、超音波診断装置のガイド下で焦点の位置が治療部位に合わせられ超音波が照射される。照射位置の確認方法の一つとして、超音波画像上に焦点を表す超音波診断装置を用いる方法がある。 Generally, a HIFU irradiation device has a plurality of ultrasonic transducers arranged on a concave surface. The plurality of ultrasonic transducers are arranged so that the ultrasonic waves emitted from each are irradiated to one point to form a focal point. At the time of treatment, ultrasonic waves are emitted with the focus position adjusted to the treatment site under the guidance of an ultrasonic diagnostic apparatus. As one method for confirming the irradiation position, there is a method using an ultrasonic diagnostic apparatus that represents a focal point on an ultrasonic image.

以下の特許文献1には、Bモード画像(断層画像)を表示する超音波診断装置を用いて焦点の位置を観測する超音波治療装置が記載されている。この装置では、組織に影響のない弱いレベルの超音波が治療用の超音波振動子から発せられると共に、超音波イメージングプローブによる超音波の送受信によって断層画像が表示される。被検体の組織の音響特性は組織の温度変化に応じて変化するため、断層画像には焦点の位置が輝度の強弱によって示される。また、特許文献2および3には、本願発明に関連する技術として、超音波イメージングプローブの構造に関する記載がある。 Patent Literature 1 below describes an ultrasonic therapeutic apparatus that observes the position of a focal point using an ultrasonic diagnostic apparatus that displays a B-mode image (tomographic image). In this device, ultrasonic waves of a weak level that do not affect tissues are emitted from a therapeutic ultrasonic transducer, and a tomographic image is displayed by transmission and reception of ultrasonic waves by an ultrasonic imaging probe. Since the acoustic properties of the tissue of the subject change according to the temperature change of the tissue, the tomographic image shows the position of the focal point by the strength of the luminance. Further, Patent Documents 2 and 3 describe the structure of an ultrasonic imaging probe as a technology related to the present invention.

特開平8-71069号公報JP-A-8-71069 特開2012-135427号公報JP 2012-135427 A 特開2008-581号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-581

一般に、超音波診断装置によるガイド下での強力集束超音波による治療法では、超音波イメージングプローブによる超音波の送受信によってBモード画像が取得され、患者の生体組織の観察や治療対象への位置決めが行われる。治療やその準備の際には、治療用の超音波振動子から超音波が発せられると共に、超音波イメージングプローブによる超音波の送受信が行われる。しかし、治療用超音波振動子と超音波イメージングプローブの位置関係や、超音波イメージングプローブの形状や構造によっては、超音波イメージングプローブが、治療用超音波の伝搬を妨げたり、反射、散乱により意図しない部位に治療用超音波を照射したりする問題が起こる場合がある。 In general, in treatment using strong focused ultrasound under the guidance of an ultrasound diagnostic device, B-mode images are acquired by transmitting and receiving ultrasound waves with an ultrasound imaging probe, enabling observation of the patient's biological tissue and positioning of the treatment target. done. During treatment and preparation, ultrasonic waves are emitted from a therapeutic ultrasonic transducer and transmitted and received by an ultrasonic imaging probe. However, depending on the positional relationship between the therapeutic ultrasound transducer and the ultrasound imaging probe, and the shape and structure of the ultrasound imaging probe, the ultrasound imaging probe may interfere with the propagation of the therapeutic ultrasound or cause reflection and scattering. Problems such as irradiating therapeutic ultrasound to areas that should not be treated may occur.

本発明は、HIFU照射装置について、治療用超音波の伝搬状態に与える超音波イメージングプローブの影響を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the influence of an ultrasonic imaging probe on the propagation state of therapeutic ultrasonic waves in a HIFU irradiation apparatus.

本発明は、上側に凹んだ凹面上に配置された複数の超音波振動子と、前記凹面を貫通し、前記凹面の中心軸に沿って延びる超音波イメージングプローブであって、複数の前記超音波振動子についての焦点に向けられたプローブ先端部を有する超音波イメージングプローブと、前記超音波イメージングプローブを、前記中心軸に沿って移動させるプローブ駆動部と、を備え、前記プローブ先端部は、複数の前記超音波振動子についての焦点から、前記中心軸に対して対称に前記凹面に向かう所定の一対の法線に沿った方向に平坦に広がる一対の長軸方向側面を有し、前記一対の長軸方向側面は、前記プローブ先端部の下端から上方に向かうに従って対向間隔が広がり、駆動可能な範囲における最下の位置に、前記超音波イメージングプローブがあるときに、前記一対の長軸方向側面は、前記一対の法線に接することを特徴とする。 The present invention provides a plurality of ultrasonic transducers arranged on a concave surface recessed upward, and an ultrasonic imaging probe penetrating the concave surface and extending along the central axis of the concave surface, wherein the ultrasonic waves are an ultrasound imaging probe having a probe tip directed to a focal point for a transducer; and a probe driver for moving the ultrasound imaging probe along the central axis, the probe tips having a plurality of has a pair of long-axis direction side surfaces that spread flatly in a direction along a pair of predetermined normal lines toward the concave surface symmetrically with respect to the central axis from the focal point of the ultrasonic transducer of the pair of When the ultrasonic imaging probe is located at the lowest position in the drivable range, the pair of longitudinal side surfaces are tangent to the pair of normals .

望ましくは、前記プローブ先端部の少なくとも一部は、超音波を吸収する材料で形成されている。 Desirably, at least part of the probe tip is made of a material that absorbs ultrasonic waves.

望ましくは、前記プローブ先端部の少なくとも一部は、超音波を吸収する層と熱伝導層の少なくとも2層を有する。 Desirably, at least part of the probe tip has at least two layers, an ultrasonic wave absorbing layer and a heat conducting layer.

望ましくは、前記プローブ先端部の短軸方向側面は、長軸方向に突出した突出領域を有する。 Desirably, the short axis direction side surface of the probe tip has a protruding region protruding in the long axis direction.

本発明によれば、HIFU照射装置について、治療用超音波の伝搬状態に与える超音波イメージングプローブの影響を抑制することができる。 According to the present invention, the HIFU irradiation apparatus can suppress the influence of the ultrasonic imaging probe on the propagation state of therapeutic ultrasonic waves.

HIFU照射システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a HIFU irradiation system. HIFU振動子ユニットのxy平面に平行な断面と、超音波プローブをz軸負方向に眺めた図である。FIG. 2 is a view of a cross section of the HIFU transducer unit parallel to the xy plane and an ultrasound probe viewed in the negative z-axis direction; HIFU振動子ユニットのxy平面に平行な断面と、超音波プローブをz軸正負方向に眺めた図である。FIG. 2 is a view of a cross section of the HIFU transducer unit parallel to the xy plane and an ultrasound probe viewed in the positive and negative z-axis directions; HIFU振動子ユニットのyz平面に平行な断面と、超音波プローブをx軸正方向に眺めた図である。FIG. 2 is a view of a cross section of the HIFU transducer unit parallel to the yz plane and an ultrasound probe viewed in the positive direction of the x axis;

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。また、本明細書における上下左右等の用語は、図面における方向を示す。これらの方向を示す用語は説明の便宜上のものであり、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to each drawing. The same reference numerals are attached to the same components shown in a plurality of drawings, and the description thereof is omitted. Terms such as up, down, left, and right in this specification indicate directions in the drawings. These directional terms are for convenience of explanation, and do not limit the posture when arranging each component.

図1には、本発明の実施形態に係るHIFU照射システム1の構成が示されている。HIFU照射システム1は、プローブ駆動部8、超音波イメージングプローブ10(以下、超音波プローブ10という)、HIFU振動子ユニット12、カップリング袋14、ロボットアーム18、コントローラ22および表示装置24を備えている。図1では、患者30においてBモード画像等の超音波画像が観測されるべき面(観測対象面)がyz座標平面に平行な面とされ、yz座標平面に垂直な座標軸がx軸とされている。 FIG. 1 shows the configuration of a HIFU irradiation system 1 according to an embodiment of the invention. The HIFU irradiation system 1 includes a probe driving unit 8, an ultrasonic imaging probe 10 (hereinafter referred to as the ultrasonic probe 10), a HIFU transducer unit 12, a coupling bag 14, a robot arm 18, a controller 22 and a display device 24. there is In FIG. 1, a plane (observation target plane) on which an ultrasonic image such as a B-mode image is to be observed in the patient 30 is a plane parallel to the yz coordinate plane, and a coordinate axis perpendicular to the yz coordinate plane is the x axis. there is

HIFU振動子ユニット12は、振動子筐体16と、振動子筐体16に固定された複数の超音波振動子2を備えている。振動子筐体16は、上側に凹んだ凹面上に複数の超音波振動子2を配置する。ここで、凹面は、複数の超音波振動子2が配置される仮想的な面であってよい。すなわち、振動子筐体16は、凹面状の表面を必ずしも有していなくてもよく、複数の超音波振動子2を凹面上に配置する構造を有していればよい。 The HIFU transducer unit 12 includes a transducer housing 16 and a plurality of ultrasonic transducers 2 fixed to the transducer housing 16 . The transducer housing 16 has a plurality of ultrasonic transducers 2 arranged on a concave surface that is recessed upward. Here, the concave surface may be a virtual surface on which the plurality of ultrasonic transducers 2 are arranged. That is, the transducer housing 16 does not necessarily have a concave surface, and may have a structure in which the plurality of ultrasonic transducers 2 are arranged on the concave surface.

凹面は錐体の側面形状であってよい。また、凹面は、錐体の周囲を囲む切り取り線によって錐体の頂点側が切り取られた形状であってもよい。この場合凹面は、切り取り線を内側の周縁とする枠状またはリング状の形状であってもよい。そして、切り取り線の外側の凹面に配置された超音波振動子だけを選択的に駆動させて、超音波を発生および集束させてもよい。ここで、錐体とは、空間内の1点から底面に延びる直線の集合によって形成される立体形状をいう。各超音波振動子2は、各超音波振動子2が超音波を発したときに、振動子筐体16の下方の治療基準点Pで、超音波の強度が強められるように振動子筐体16に固定されている。すなわち、各超音波振動子2は、治療基準点Pに焦点を形成するように振動子筐体16に固定されている。 The concave surface may be in the shape of a side surface of a cone. Also, the concave surface may have a shape in which the apex side of the pyramid is cut off by a cutting line that surrounds the circumference of the pyramid. In this case, the concave surface may have a frame-like or ring-like shape with the perforation line as the inner periphery. Then, only the ultrasonic transducers arranged on the concave surface outside the cut line may be selectively driven to generate and focus ultrasonic waves. Here, a cone refers to a three-dimensional shape formed by a collection of straight lines extending from one point in space to the bottom surface. Each ultrasonic transducer 2 is arranged in a transducer housing such that when each ultrasonic transducer 2 emits an ultrasonic wave, the intensity of the ultrasonic wave is increased at the treatment reference point P below the transducer housing 16. 16 is fixed. That is, each ultrasonic transducer 2 is fixed to the transducer housing 16 so as to form a focal point on the treatment reference point P. As shown in FIG.

超音波プローブ10は、振動子筐体16の下方、かつ、治療基準点Pの上方の位置で超音波が送受信されるように、振動子筐体16に取り付けられている。本実施形態では、振動子筐体16の中心部を超音波プローブ10が上下方向に貫通し、超音波を送受信するプローブ先端部32が下方に向けられている。超音波プローブ10には方向性があり、超音波プローブ10の構造に応じた方向に面する観測面で、超音波が送受信される。本実施形態では、プローブ先端部32は、z軸方向に長軸方向が向けられ、x軸方向に短軸方向が向けられており、観測面は長軸方向に広がる。後述するように、超音波プローブ10の支持部34はプローブ駆動部8によって駆動され、上下方向に移動する。また、超音波プローブ10は、長手方向の軸を中心に回転自在であってもよい。 The ultrasonic probe 10 is attached to the transducer housing 16 so that ultrasonic waves are transmitted and received at a position below the transducer housing 16 and above the treatment reference point P. FIG. In this embodiment, the ultrasonic probe 10 vertically penetrates through the center portion of the transducer housing 16, and the probe distal end portion 32 for transmitting and receiving ultrasonic waves faces downward. The ultrasonic probe 10 has directionality, and ultrasonic waves are transmitted and received on an observation surface facing a direction according to the structure of the ultrasonic probe 10 . In this embodiment, the probe tip 32 has its long axis directed in the z-axis direction and its short axis directed in the x-axis direction, so that the observation surface extends in the long axis direction. As will be described later, the support portion 34 of the ultrasonic probe 10 is driven by the probe driving portion 8 to move vertically. Also, the ultrasound probe 10 may be rotatable about its longitudinal axis.

HIFU振動子ユニット12の下方には、各超音波振動子2および超音波プローブ10と、患者30との間に、超音波に対する良好な伝搬媒体である脱気水等の液体を保持するカップリング袋14が設けられている。カップリング袋14は、脱気水等の液体が充填された袋であってもよい。カップリング袋14は、光を透過する材料で形成されてよく、透明または半透明であってよい。すなわち、カップリング袋14の外側からは、超音波プローブ10が見通されてもよい。 Below the HIFU transducer unit 12, there are couplings for holding liquid such as degassed water, which is a good propagation medium for ultrasound waves, between each of the ultrasound transducers 2 and the ultrasound probe 10 and the patient 30. A bag 14 is provided. The coupling bag 14 may be a bag filled with liquid such as degassed water. The coupling bag 14 may be made of a material that transmits light, and may be transparent or translucent. That is, the ultrasonic probe 10 may be seen through from the outside of the coupling bag 14 .

超音波プローブ10、HIFU振動子ユニット12、およびカップリング袋14は、搬送機構としてのロボットアーム18の先端部に取り付けられている。ロボットアーム18は、関節18bによって接続された複数のアーム18aから構成されており、関節18bを介してコントローラ22の筐体に取り付けられている。各アーム18aが関節18bを回転軸として揺動することで、ロボットアーム18は、プローブ駆動部8、超音波プローブ10、HIFU振動子ユニット12およびカップリング袋14を含む可動体20を、x軸、y軸およびz軸の3方向に搬送する。 The ultrasonic probe 10, HIFU transducer unit 12, and coupling bag 14 are attached to the tip of a robot arm 18 as a transport mechanism. The robot arm 18 is composed of a plurality of arms 18a connected by joints 18b, and is attached to the housing of the controller 22 via the joints 18b. By swinging each arm 18a around the joint 18b as a rotation axis, the robot arm 18 moves the movable body 20 including the probe driving section 8, the ultrasonic probe 10, the HIFU transducer unit 12 and the coupling bag 14 along the x-axis. , y-axis and z-axis.

コントローラ22は、HIFU制御部26およびロボット制御部28を備えている。HIFU制御部26は、コンピュータ、プローブ駆動部8を制御する電気回路、超音波プローブ10を制御する電気回路、およびHIFU振動子ユニット12を制御する電気回路を備えている。HIFU制御部26が備えるコンピュータは、業務用コンピュータ、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ等であってよい。コンピュータはプログラムを実行することで、各画像を生成する処理や、各画像を表示する処理を実行する。HIFU制御部26には、ユーザがHIFU照射システム1を操作するための操作機器(図示せず)が接続されている。操作機器は、マウス、表示装置24と一体化されたタッチパネル、スイッチ、キーボード等を含んでよい。 The controller 22 has a HIFU control section 26 and a robot control section 28 . The HIFU control section 26 includes a computer, an electric circuit for controlling the probe driving section 8 , an electric circuit for controlling the ultrasonic probe 10 , and an electric circuit for controlling the HIFU transducer unit 12 . The computer included in the HIFU control unit 26 may be a computer for business use, a personal computer, a tablet computer, or the like. By executing the program, the computer executes processing for generating each image and processing for displaying each image. The HIFU control unit 26 is connected with an operation device (not shown) for the user to operate the HIFU irradiation system 1 . The operating device may include a mouse, a touch panel integrated with the display device 24, a switch, a keyboard, and the like.

HIFU制御部26は、プローブ駆動部8、超音波プローブ10およびHIFU振動子ユニット12を動作させるための処理を実行する。例えば、HIFU制御部26はプローブ駆動部8を制御する。プローブ駆動部8は、HIFU制御部26の制御に従って超音波プローブ10を上下方向に駆動させる。また、HIFU制御部26は、超音波プローブ10に超音波を送受信させ、超音波プローブ10で受信された超音波に基づく受信信号に基づいて、Bモード画像データを生成し、表示装置24にBモード画像を表示させる。HIFU制御部26は、さらに、HIFU振動子ユニット12が備える各超音波振動子2に治療用の超音波を送信させる。 The HIFU control section 26 executes processing for operating the probe driving section 8, the ultrasonic probe 10 and the HIFU transducer unit 12. FIG. For example, the HIFU controller 26 controls the probe driver 8 . The probe drive unit 8 drives the ultrasonic probe 10 vertically under the control of the HIFU control unit 26 . In addition, the HIFU control unit 26 causes the ultrasonic probe 10 to transmit and receive ultrasonic waves, generates B-mode image data based on the received signal based on the ultrasonic waves received by the ultrasonic probe 10, and displays the B-mode image data on the display device 24. Display the mode image. The HIFU control unit 26 further causes each ultrasonic transducer 2 included in the HIFU transducer unit 12 to transmit therapeutic ultrasonic waves.

ロボット制御部28は、HIFU制御部26の制御に応じてロボットアーム18を制御し、ロボットアーム18に可動体20を搬送させてよい。また、ロボット制御部28は操作機器を備えてもよい。この場合、ロボット制御部28は、ユーザによる操作機器の操作に応じてロボットアーム18を制御してもよい。 The robot control section 28 may control the robot arm 18 according to the control of the HIFU control section 26 to cause the robot arm 18 to transport the movable body 20 . Also, the robot control section 28 may be provided with an operating device. In this case, the robot control section 28 may control the robot arm 18 according to the user's operation of the operating device.

治療用の超音波がHIFU振動子ユニット12から患者30に照射される前には、以下のような位置決め処理が実行されてよい。HIFU制御部26は、各超音波振動子2に、治療時よりも強度が小さい超音波を送信させる。超音波プローブ10の位置および姿勢は、超音波プローブ10の観測面が、患者30の観測対象面に一致する位置および姿勢に設定される。HIFU制御部26は、患者30の観測対象面で超音波プローブ10に超音波ビームを走査させBモード画像データを取得する。HIFU制御部26は、Bモード画像を表示装置24に表示させる。施術者としてのユーザは、表示装置24に表示されたBモード画像を参照して、HIFU振動子ユニット12から送信される超音波の焦点と患部の位置との相違を確認する。 Before therapeutic ultrasound is emitted from the HIFU transducer unit 12 to the patient 30, the following positioning process may be performed. The HIFU control unit 26 causes each ultrasonic transducer 2 to transmit ultrasonic waves with a lower intensity than during treatment. The position and orientation of the ultrasonic probe 10 are set such that the observation plane of the ultrasonic probe 10 matches the observation target plane of the patient 30 . The HIFU control unit 26 causes the ultrasonic probe 10 to scan the observation target plane of the patient 30 with an ultrasonic beam to obtain B-mode image data. The HIFU control unit 26 causes the display device 24 to display the B-mode image. A user as a practitioner refers to the B-mode image displayed on the display device 24 to confirm the difference between the focus of the ultrasonic waves transmitted from the HIFU transducer unit 12 and the position of the affected area.

ユーザは、焦点の位置と患部の位置との相違が許容範囲内でないときは、ロボットアーム18およびプローブ駆動部8を動作させて超音波プローブ10およびHIFU振動子ユニット12の位置または姿勢を変更する。ユーザは、焦点の位置と患部の位置とが一致していることを確認した後に、HIFU制御部26に対して治療のための操作を行う。HIFU制御部26は、ユーザによる操作に応じて、治療に必要な強度を有する治療用超音波を各超音波振動子2に送信させる。これによって、焦点において生体組織が焼灼され、治療が施される。 The user operates the robot arm 18 and the probe driving section 8 to change the positions or postures of the ultrasonic probe 10 and the HIFU transducer unit 12 when the difference between the focus position and the affected part position is not within the allowable range. . After confirming that the position of the focus and the position of the affected area match, the user operates the HIFU control unit 26 for treatment. The HIFU control unit 26 causes each ultrasonic transducer 2 to transmit therapeutic ultrasonic waves having an intensity necessary for treatment according to user's operation. This causes the living tissue to be cauterized and treated at the focal point.

図2には、HIFU振動子ユニット12のxy平面に平行な断面と、超音波プローブ10をz軸負方向に眺めた図が示されている。この図には、超音波プローブ10が、最下の位置にある状態が示されている。また、プローブ先端部32の短軸方向側面が現れている。 FIG. 2 shows a cross section of the HIFU transducer unit 12 parallel to the xy plane and a diagram of the ultrasonic probe 10 viewed in the negative z-axis direction. This figure shows the ultrasonic probe 10 in the lowest position. Also, the short-axis direction side surface of the probe tip portion 32 is exposed.

超音波プローブ10は、y軸方向を長手方向とする支持部34と、支持部34の下端に設けられたプローブ先端部32を備えている。支持部34はプローブ駆動部8に取り付けられている。プローブ先端部32は、プローブ先端部32の下端から上方に向かうに従って対向間隔が広がる一対の長軸方向側面44を有している。一対の長軸方向側面44は、治療基準点P(焦点)から凹面40に向けて延びる一対の法線42に沿って、表面が広がった一対の側面である。超音波プローブ10が、最下の位置にある状態において、各長軸方向側面44は、各法線42に沿って接してよい。ここで、一対の法線42は、xy平面に平行な平面内で、凹面40の中心軸48に対して対称に、治療基準点Pから凹面40に向かって延びている。 The ultrasonic probe 10 includes a support portion 34 whose longitudinal direction is the y-axis direction, and a probe distal end portion 32 provided at the lower end of the support portion 34 . The support portion 34 is attached to the probe driving portion 8 . The probe distal end portion 32 has a pair of longitudinal side surfaces 44 whose facing distance increases upward from the lower end of the probe distal end portion 32 . A pair of longitudinal side surfaces 44 are a pair of side surfaces whose surfaces extend along a pair of normal lines 42 extending from the treatment reference point P (focus) toward the concave surface 40 . With the ultrasound probe 10 in its lowest position, each longitudinal side 44 may meet along each normal 42 . Here, the pair of normal lines 42 extend from the treatment reference point P toward the concave surface 40 within a plane parallel to the xy plane and symmetrical with respect to the central axis 48 of the concave surface 40 .

プローブ先端部32の先端面36(下端面)のx軸方向の幅は、例えば、14mmである。また、先端面36から治療基準点Pまでのy軸方向に沿った距離は、例えば30mmである。 The width of the tip surface 36 (lower end surface) of the probe tip portion 32 in the x-axis direction is, for example, 14 mm. Moreover, the distance along the y-axis direction from the distal end surface 36 to the treatment reference point P is, for example, 30 mm.

なお、一対の長軸方向側面44は、超音波プローブ10が最下の位置にある状態で、一対の法線42よりも内側で、一対の法線42に沿って表面が広がっていてもよい。 The pair of long-axis direction side surfaces 44 may extend inside the pair of normal lines 42 along the pair of normal lines 42 when the ultrasonic probe 10 is at the lowest position. .

このような超音波プローブ10の構造によれば、法線42と凹面40との交点を通り、中心軸48に垂直な基準円46よりも外側にある超音波振動子2から発せられた外側超音波が、治療基準点Pでの治療に寄与する。外側超音波は、超音波プローブ10によって伝搬状態が乱され難い。プローブ先端部32の構造を、一対の法線42に沿って一対の長軸方向側面44が広がった構造とすることで基準円46が小さくなり、超音波プローブ10が治療用超音波の伝搬状態に与える影響が抑制される。 According to the structure of the ultrasonic probe 10 as described above, an outer ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer 2 located outside the reference circle 46 passing through the intersection of the normal 42 and the concave surface 40 and perpendicular to the central axis 48 is detected. Acoustic waves contribute to treatment at the treatment reference point P. The propagation state of the outer ultrasonic wave is not easily disturbed by the ultrasonic probe 10 . By making the structure of the probe distal end portion 32 a structure in which a pair of longitudinal side surfaces 44 are widened along a pair of normal lines 42, the reference circle 46 becomes smaller, and the ultrasonic probe 10 is in a propagation state of therapeutic ultrasonic waves. impact on

また、超音波プローブ10の支持部34のx軸方向への厚みが、プローブ先端部32のx軸方向への厚みよりも大きくなり、超音波プローブ10の機械的強度が高まる。さらに、超音波プローブ10内に様々な部品を配置することが容易となる。 In addition, the thickness of the support portion 34 of the ultrasonic probe 10 in the x-axis direction becomes larger than the thickness of the probe distal end portion 32 in the x-axis direction, and the mechanical strength of the ultrasonic probe 10 increases. Furthermore, it becomes easier to arrange various components within the ultrasound probe 10 .

図3には、HIFU振動子ユニット12のxy平面に平行な断面と、超音波プローブ10をz軸正負方向に眺めた図が示されている。この図には、超音波プローブ10が、最下の位置よりも上方にある状態が示されている。図3に示される状態では、一対の長軸方向側面44は、一対の法線42よりも内側にある。そのため、治療基準点Pでの治療に寄与する超音波振動子2の個数は、図2に示される状態よりも大きい。したがって、超音波プローブ10が、最下の位置よりも上方にある状態では、最下の位置にある状態に比べて、超音波プローブ10が治療用超音波の伝搬状態に与える影響が小さい。 FIG. 3 shows a cross section of the HIFU transducer unit 12 parallel to the xy plane and a view of the ultrasonic probe 10 in the positive and negative directions of the z axis. This figure shows a state in which the ultrasonic probe 10 is above the lowest position. In the state shown in FIG. 3 , the pair of longitudinal side surfaces 44 are inside the pair of normal lines 42 . Therefore, the number of ultrasonic transducers 2 contributing to treatment at the treatment reference point P is greater than the state shown in FIG. Therefore, when the ultrasonic probe 10 is above the lowest position, the ultrasonic probe 10 exerts less influence on the propagation state of therapeutic ultrasonic waves than when it is at the lowest position.

図4には、HIFU振動子ユニット12のyz平面に平行な断面と、超音波プローブ10をx軸正方向に眺めた図が示されている。この図には、プローブ先端部32の長軸方向側面が現れている。図4に示されているように、プローブ先端部32の右側の短軸方向側面50には、z軸正方向に突出した突出領域52が形成され、左側の短軸方向側面50には、z軸負方向に突出した突出領域52が形成されている。ここで、突出領域52の凸面の曲率半径Rpは、Rp≦Rf-Lgを満足してよい。ただし、Rfは凹面の曲率半径、Lgは、超音波プローブ10が上記の最下位置にある場合における、突出領域52と前記凹面との間の距離である。また、プローブ先端部32は、突出領域52の凸面に対する曲率半径の条件を満足した複数の突出部が配列された形状を有してもよい。このようにすれば、複数の超音波振動子2から発せられた治療用超音波のうちの一部は、突出領域52であらゆる方向に散乱する。これによって、プローブ先端部32で反射した超音波が、患者30の体内で局所的に集束して照射されることが回避される。そのため、超音波プローブ10が治療の状態に与える影響が抑制される。 FIG. 4 shows a cross section of the HIFU transducer unit 12 parallel to the yz plane and a diagram of the ultrasonic probe 10 viewed in the positive x-axis direction. This view shows the longitudinal side of the probe tip 32 . As shown in FIG. 4, the short axis direction side surface 50 on the right side of the probe tip portion 32 is formed with a projecting region 52 projecting in the positive z-axis direction, and the short axis direction side surface 50 on the left side is formed with a z A projecting region 52 projecting in the negative axial direction is formed. Here, the radius of curvature Rp of the convex surface of the projecting region 52 may satisfy Rp≦Rf−Lg. However, Rf is the radius of curvature of the concave surface, and Lg is the distance between the projecting region 52 and the concave surface when the ultrasonic probe 10 is at the lowest position. Further, the probe tip portion 32 may have a shape in which a plurality of projecting portions that satisfy the condition of the curvature radius with respect to the convex surface of the projecting region 52 are arranged. In this way, some of the therapeutic ultrasound waves emitted from the plurality of ultrasound transducers 2 are scattered in all directions by the projecting region 52 . As a result, the ultrasonic waves reflected by the probe distal end portion 32 are prevented from being locally focused and irradiated within the body of the patient 30 . Therefore, the influence of the ultrasonic probe 10 on the state of treatment is suppressed.

なお、プローブ先端部32の表面の少なくとも一部は、吸音材で構成されてもよい。吸音材には、例えば、固有音響インピーダンスが約1.5×10kg/m/secである脱気水が、超音波伝搬媒体として用いられる場合は、その音響特性に近い材料が用いられてよい。このような材料としては、シリコンゴム、天然ゴム、ポリウレタン等のエラストマー、または低密度のプラスチック材またはそれらの多孔質材や発泡材がある。また、吸音材には、一般のゴム材またはプラスチック材等の基材に金属粒子、金属酸化物粒子または気体を内包したマイクロバルーン等を混合した複合材が用いられてもよい。このような複合材によって、音響インピーダンスおよび吸収係数の調整が容易となる。これによって、超音波振動子2から発せられ、プローブ先端部32のうち吸音材で形成された部分に入射した超音波は、吸音材に吸収される。そのため、超音波プローブ10が治療用超音波の伝搬状態に与える影響が抑制される。 At least part of the surface of the probe distal end portion 32 may be made of a sound absorbing material. For the sound absorbing material, for example, when degassed water having a specific acoustic impedance of about 1.5×10 6 kg/m 2 /sec is used as the ultrasonic propagation medium, a material having acoustic properties close to that is used. you can Such materials include elastomers such as silicone rubber, natural rubber, polyurethane, or low density plastic materials or their porous or foamed materials. Also, the sound absorbing material may be a composite material in which metal particles, metal oxide particles, gas-encapsulated microballoons, or the like are mixed into a base material such as general rubber material or plastic material. Such composites facilitate tuning acoustic impedance and absorption coefficients. As a result, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transducer 2 and incident on the portion of the probe distal end portion 32 formed of the sound absorbing material are absorbed by the sound absorbing material. Therefore, the influence of the ultrasonic probe 10 on the propagation state of therapeutic ultrasonic waves is suppressed.

さらに、プローブ先端部32の少なくとも一部は、超音波を吸収する層と熱伝導層の少なくとも2層を有してよい。例えば、プローブ先端部32の表面の少なくとも一部は、前記吸音材の層と、その内側に設けられた熱伝導層による2層で構成されてもよい。この熱伝導層は、熱伝導の良好な材質で形成し、前記吸音材の局部で超音波吸収によって生じた熱を拡散、放熱する。熱伝導層は、例えば、銅、アルミニウム等の金属板、または箔、金属酸化物の燒結体、または金属粒子や金属酸化物粒子を含む複合材やグリースで形成されてよい。これによって、超音波の吸収に伴った温度上昇による吸音層の音響特性の変化や劣化を防ぎ、超音波プローブ10が治療用超音波の伝搬状態に与える影響が抑制されるという効果が安定的に得られる。 Further, at least a portion of the probe tip 32 may have at least two layers, an ultrasound absorbing layer and a heat conducting layer. For example, at least part of the surface of the probe distal end portion 32 may be composed of two layers, the layer of the sound absorbing material and the heat conductive layer provided inside thereof. The heat-conducting layer is made of a material having good heat conductivity, and diffuses and dissipates heat generated by the absorption of ultrasonic waves locally in the sound-absorbing material. The heat-conducting layer may be formed of, for example, a metal plate such as copper or aluminum, or a foil, a metal oxide sintered body, or a composite material or grease containing metal particles or metal oxide particles. As a result, the acoustic characteristics of the sound absorbing layer are prevented from being changed or deteriorated due to the temperature rise accompanying the absorption of the ultrasonic waves, and the effect of suppressing the influence of the ultrasonic probe 10 on the propagation state of the therapeutic ultrasonic waves is stably achieved. can get.

1 HIFU照射システム、2 超音波振動子、8 プローブ駆動部、10 超音波イメージングプローブ、12 HIFU振動子ユニット、14 カップリング袋、16 振動子筐体、18 ロボットアーム、18a アーム、18b 関節、20 可動体、22 コントローラ、24 表示装置、26 HIFU制御部、28 ロボット制御部、30 患者、32 プローブ先端部、34 支持部、36 先端面(下端面)、40 凹面、42 法線、44 長軸方向側面、46 基準円、48 中心軸、50 短軸方向側面、52 突出領域。
1 HIFU irradiation system, 2 ultrasonic transducer, 8 probe drive unit, 10 ultrasonic imaging probe, 12 HIFU transducer unit, 14 coupling bag, 16 transducer housing, 18 robot arm, 18a arm, 18b joint, 20 Movable body 22 Controller 24 Display device 26 HIFU control section 28 Robot control section 30 Patient 32 Probe tip section 34 Support section 36 Tip surface (lower end surface) 40 Concave surface 42 Normal line 44 Long axis directional side, 46 reference circle, 48 central axis, 50 short axis direction side, 52 projecting area.

Claims (4)

凹面上に配置された複数の超音波振動子と、
前記凹面を貫通し、前記凹面の中心軸に沿って延びる超音波イメージングプローブであって、複数の前記超音波振動子についての焦点に向けられたプローブ先端部を有する超音波イメージングプローブと、
前記超音波イメージングプローブを、前記中心軸に沿って移動させるプローブ駆動部と、を備え、
前記プローブ先端部は、
複数の前記超音波振動子についての焦点から、前記中心軸に対して対称に前記凹面に向かう所定の一対の法線に沿った方向に平坦に広がる一対の長軸方向側面を有し、
前記一対の長軸方向側面は、前記プローブ先端部の下端から上方に向かうに従って対向間隔が広がり、
駆動可能な範囲における最下の位置に、前記超音波イメージングプローブがあるときに、前記一対の長軸方向側面は、前記一対の法線に接することを特徴とするHIFU照射装置。
a plurality of ultrasonic transducers arranged on the concave surface;
an ultrasound imaging probe extending through the concave surface and along a central axis of the concave surface, the ultrasound imaging probe having a probe tip directed to a focal point for the plurality of ultrasound transducers;
a probe driving unit that moves the ultrasonic imaging probe along the central axis;
The probe tip is
having a pair of long-axis direction side surfaces that extend flatly in a direction along a pair of predetermined normal lines toward the concave surface symmetrically with respect to the central axis from the focal point of the plurality of ultrasonic transducers;
The pair of longitudinal side surfaces are spaced apart from each other as they go upward from the lower end of the probe tip,
The HIFU irradiation apparatus, wherein the pair of longitudinal side surfaces are in contact with the pair of normal lines when the ultrasonic imaging probe is at the lowest position in a drivable range.
請求項1に記載のHIFU照射装置において、
前記プローブ先端部の少なくとも一部は、超音波を吸収する材料で形成されていることを特徴とするHIFU照射装置。
In the HIFU irradiation device according to claim 1 ,
A HIFU irradiation apparatus, wherein at least part of the probe tip is made of a material that absorbs ultrasonic waves.
請求項1または請求項2に記載のHIFU照射装置において、
前記プローブ先端部の少なくとも一部は、超音波を吸収する層と熱伝導層の少なくとも2層を有することを特徴とするHIFU照射装置。
In the HIFU irradiation device according to claim 1 or claim 2 ,
A HIFU irradiation apparatus, wherein at least part of the probe tip portion has at least two layers of an ultrasonic wave absorbing layer and a heat conductive layer.
請求項1または請求項2に記載のHIFU照射装置において、
前記プローブ先端部の短軸方向側面は、
長軸方向に突出した突出領域を有することを特徴とするHIFU照射装置。
In the HIFU irradiation device according to claim 1 or claim 2 ,
The short-axis direction side surface of the probe tip is
A HIFU irradiation device characterized by having a projecting region projecting in a longitudinal direction.
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