JPH01181857A - 衝撃波の集束点位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、生体内に存在する被破砕物例えばガン細胞、
結石等を衝撃波の集束エネルギで破壊して治療する際の
衝撃波の集束点位置決め方法に関する。

（従来の技術） 生体内の結石を破砕する装置として、特開昭６２−０４
９８４３に開示されたものがある。第７図はこの装置の
超音波アプリケータの断面を示している。

同図に示す超音波アプリケータ１は、中央部に所定形状
の抜孔を有し、且つ、直径１００Ｎの曲率を有して形成
された凹面振動子２と、この凹面振動子２の背面に一様
に接着したバッキング材３とを有してなる。超音波プロ
ーブ４は、送受波面（超音波アレイ）４ａが凹面振動子
２の超音波送受波面と同一曲面あるいはその面より後退
させた位置となるように配置されている。尚、５は氷袋
であり、６は生体である。

ところで、上記装置を用いて生体内の結石を破砕する場
合には、衝撃波の集束点位置を結石に合わせる必要があ
り、これを集束点位置決めと称する。この集束点位置決
めは、表示手段上に生体のＢモード像（断層像）と共に
集束点位置を示すマーカを表示し、この集束点マーカと
結石とを表示画面上で一致させることによって行うこと
が考えられる。ここでマーカは衝撃波発生手段によって
幾何学的に定まる集束点位置を示している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、衝撃波の伝播経路が生体組織であり衝撃
波の伝播速度（音速）及び散乱体が不均一であるために
、実際に送波された衝撃波の集束点が幾何学的集束点に
必ずしも合致するとは限らず、両者間にずれを生ずる場
合がある。かかる場合、当該衝撃波によっては結石を効
果的に破砕することができないから、結果的に結石破砕
に長時間を要することになる。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、破砕用衝撃波の集束点位置決めを容易
に、しかも適確に行うことができる、衝撃波の集束点位
置決め方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、生体内で集束する破砕用衝撃波を発生する衝
撃波発生手段と、超音波送受により前記衝撃波の集束点
を含む所定の生体内領域の画像情報を収集する画像情報
収集手段と、収集された画像情報を表示する表示手段と
を有して成る装置を用いて生体内に存在する被破砕物を
破砕する際の衝撃波の集束点位置決め方法において、前
記衝撃波発生手段によって衝撃波を送波した際の前記表
示手段の表示画像上の変化域と被破砕物とを該表示画像
上で合致させるべく前記衝撃波の集束点位置を調整する
ものである。

（作　用） 前記衝撃波発生手段の振動面直後の音圧波形は例えば第
８図において５１で示すようになるが、集束点領域では
、媒質との相互作用が非線形であるために同図５２で示
すように音圧が急激に変圧し衝撃波となる。

衝撃波が生体に送波されると、超音波Ｂモード像（断層
像）は、通常の画像とは異なるものとなる。つまり、衝
撃波には音圧の不連続があるために急激な圧縮が生じ、
それが超音波Ｂモード像上に表現されるために、超音波
Ｂモード像の一部（集束点域）に変化を生ずる。

ここで、このときの超音波Ｂモード像をモニタすること
で、衝撃波の集束点位置を視覚的に認識することができ
、当該超音波Ｂモード上の被破砕物との位置関係から衝
撃波の集束点位置決めが可能となる。本方法においては
、実際に生体に向けて送波された衝撃波の集束点を超音
波Ｂモード像上で把握できるため、集束点位置決めを容
易にしかも適確に行うことができる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図（ａ）は本発明の実施に用いられる衝撃波治療装
置の一例を示している。

同図に示すように本装置は、生体内で集束する被破砕用
衝撃波を発生する衝撃波発生手段１５と、この衝撃波発
生手段１５の中央部に配置され超音波送受により前記衝
撃波の集束点を含む所定の生体内領域の画像情報を収集
する画像情報収集手段１６とを有する。この衝撃波発生
手段１５と画像情報収集手段１６とを有して衝撃波アプ
リケータ１７が構成されている。

更に本装置は、前記衝撃波発生手段１５に対して衝撃波
信号（パルス信号）を送出するパルサ１８と、前記画像
情報収集手段１６を介して超音波の送受信を行う送受信
回路１９と、この送受信回路１９の出力信号の振幅検波
及びＡ／Ｄ　（アナログ・ディジタル）変換等の信号処
理を行う信号処理回路２０と、この信号処理回路２０の
出力信号を表示系の信号形式に変換する信号変換系２１
と、本実施例装置全体の動作制御を司るＣＰＵ（中央処
理装置）２２と、このＣＰＵ２２の制御下で前記送受信
回路１９．信号処理回路２０．パルサ１８におけるパル
ス信号の送受信タイミング。

振幅２周波数等を制御するコントローラ２３と、前記信
号変換系２１の出力信号を基に画像情報収集手段１６に
よる扇状の音場領域２５．被検体の体表像、腎臓像、腎
結石像等及び衝撃波発生手段１５の衝撃波送波領域、集
束点マーカ２６等を表示するＴＶモニタ等を含む表示手
段２７と、生体の一部、例えば手足等に接触可能に形成
され、生体の心拍等を示す生体信号を検出してそれを前
記ＣＰｔ、１２２に送る生体信号検出素子２８と、前記
バルサ１８から衝撃波発生手段１５に送出されるパルス
信号の発生タイミングを設定すべくＣＰＵ２２に接続さ
れ、第１．第２のスイッチ（図示しない）を備えたパル
ス発生スイッチ２９と、前記衝撃波発生手段１５に対す
る画像情報収集手段１６の相対的位置関係を調整する位
置コントローラ３０とを有して構成されている。

次に、前記衝撃波アプリケータ１７の詳細な構成につい
て説明する。

第１図（ｂ）は衝撃波アプリケータの外観斜視図であり
、第１図（Ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’拡大断面図であ
る。

同図に示すように衝撃波アプリケータ１７は、生体３２
内に破砕用衝撃波の集束点４１ａを形成する衝撃波発生
手段１５と、この衝撃波発生手段１５の衝撃波送波面１
５ａ側に設けられた衝撃波伝達手段３３と、前記衝撃波
発生手段１５の衝撃波送波面１５ａから集束点４１ａに
至る衝撃波送波領域４１内に配置され、且つ、生体３２
の表面に超音波送受波面１６ａを当接した状態で前記集
束点４１ａを含む音場領域４２を形成し該生体３２の画
像データを収集する画像情報収集手段１６とを有して構
成されている。

前記衝撃波発生手段１５は、所定の曲率を有して球面形
状に形成され、且つ、前記画像情報収集手段１６の配置
箇所を中心として渦状に巻回されたコイル１５ｂと、こ
のコイル１５ｂに絶縁部材１５ｃを介して積層された金
属膜１５ｄとを有する。この衝撃波発生手段１５の衝撃
波送波面（振動面）１５ａは凹面形状をなし、これによ
り、生体３２に向けて送波された音波が生体３２内で集
束し、衝撃波になる。前記コイル１５ｂ及び前記金属膜
１５ｄの平面図をそれぞれ第２図及び第３図に示す。渦
状に巻回されたコイル１５ｂの両端末１５ｅ、１５ｆは
前記パ／Ｌ１１８（第１図（ａ）参照）の出力端に電気
的に接続されており、このパルサ１８よりコイル１５ｂ
に衝撃波信号が供給される。ここで、コイル１５ｂに衝
撃波信号が供給されると、電磁誘導作用により金属膜１
５ｄに逆電流が生じ、コイル１５ｂと金属膜１５ｄとの
間で相反する方向に生ずる磁気力によって金属膜１５ｄ
が突き離され、これによって音波が発生する。すなわち
、コイル１５ｂ、絶縁部材１５ｃ及び金属膜１５ｄを有
して所謂電磁誘導型音源が形成されている。本装置にお
いて衝撃波発生手段１５はこの単一の電磁誘導型音源を
有して構成されている。

そしてこの衝撃波発生手段１５の中央部には画像情報収
集手段１６が設けられている。この画像情報収集手段１
６としては、複数の超音波振動子を配列して成り超音波
のセクタスキャンにより生体３２内領域の画像情報（Ｂ
モード情報）を得る超音波プローブが適用されている。

そしてこの画像情報収集手段１６は支持駆動部３６を介
して矢印Ｂ方向に移動可能に取付けられている。

この支持駆動部３６は位置コントローラ３０からの制御
信号に基づき矢印Ｂ方向で任意に移動。

停止が行える機構及びその駆動源を備えて成る。

本装置においては、画像情報収集手段１６の側面にラッ
ク部材を固定し、このラックと噛み合うピニオンギヤを
駆動軸に取り付けたモータとを備えており、前記位置コ
ントローラ３０からモータの回転量あるいは回転角を制
御することで衝撃波発生手段１５と画像情報収集手段１
６との相対的な位置関係を調整するようにしている。尚
、この支持駆動部３６は他の任意の構成としたものでも
よく、また必ずしも設ける必要はない。すなわち、画像
情報収集手段１６は衝撃波発生手段１５の中央部に固定
してもよく、あるいは一定の力を矢印Ｂ方向に加えた場
合に手動で同方向で移動できる機構としてもよい。

また、衝撃波伝達手段３３としては、衝撃波伝達媒体例
えば水を満たした氷袋が適用されている。

図示した水袋３３は、衝撃波発生手段１５の外径寸法値
とほぼ等しい略有底円筒状または円錐状からなるもので
ある。そしてその側面には矢印Ｂ方向に伸縮可能な蛇腹
部３３ａが形成されており、また、その底部３７には水
とほぼ等しい音響インピーダンスからなる薄膜が適用さ
れている。その詳細を第４図に示す。

同図に示すように氷袋の底部３７の中央には、画像情報
収集手段１６の超音波送受波面１６ａの側面形状に対応
して切欠部３７ａが形成されており、本装置においては
、この切欠部３７ａと画像情報収集手段１６の超音波送
受波面１６ａの側面とが溶着おるいは接着されて固定さ
れている。従って、画像情報収集手段１６の移動に従っ
て上記薄膜は変形できるようになっている。又、この構
成から超音波送受波面１６ａは薄膜と共に生体表面に直
接接触し得る。尚、蛇腹部３３ａは外部から力を作用し
ない場合にはその姿勢を保持できるよう（形成している
。これは例えば蛇腹部３３ａを構成する材質を適宜設定
するか補助具を設けるなどで容易に実現できる。

また、第５図に示す氷袋を用いてもよい。

同図に示す水袋４４は側面に蛇腹部３３ａを形成した点
では上記のものと共通するが、底部４６の中央に形成し
た切欠部４６ａと同形状の筒状部材４５を形成している
点で異なる。すなわち、切欠部４６ａの外径寸法値と同
寸法値の筒状部材４５を該底部４６から側面上端４４ａ
あたりまで形成し、その上端部４５ａを切欠部４３周囲
に接着するようにしている。このようにすると、画像情
報収集手段１６自体に特別の防水処理を施さずに済むと
いう利点がある。

次に、以上のように構成された装置を用いて、主に第１
図（Ｃ）に示す腎臓３８内の腎結石３つを破砕する場合
について説明する。

まず衝撃波アプリケータ１７に設けられている水袋３３
を生体３２上に載置し、この状態で送受信回路１９．信
号処理回路２０及び信号変換系２１を制御して表示手段
２７の画面上に生体の断層像を表示する。この場合、画
像情報収集手段１６の超音波送受波面１６ａが直接生体
表面に当接するので、氷袋底部、水等の影響を排除して
鮮明な断層像を得ることができる。

そして腎臓像３８が表示された段階でその中に存在する
腎結石像３９を探す。

この場合、表示手段２７上には、ＣＰｔＪ２２から信号
変換系２１に送受信される信号に基づいて電磁誘導型音
源（振動面）の位置、衝撃波送波領域４１及び集束点マ
ーカ２６がそれぞれ固定された位置に表示、される。そ
して、リアルタイムで表示される生体３２の断層像は衝
撃波アプリケータ１７の移動に伴ってその表示部位が変
化する。この場合、画像収集手段１６の超音波送受波面
１６ａが、衝撃波発生手段１５の金属膜１５ａより集束
点に至る衝撃波送波領域に配置されるので、被破砕物を
画面の中央に位置させることができる。

従って、被破砕物の確認が容易となる。

腎結石像３９が断層像内に描写された段階で更に衝撃波
アプリケータ１７を調整して、その腎結石像３９が前記
集束点マーカ２６内に位置するように設定し、この状態
で衝撃波アプリケータ１７を固定する。この場合、蛇腹
部３３ａは、設定された姿勢を保持するので衝撃波アプ
リケータ１７の固定が容易である。

次にオペレータはパルス発生゛スイッチ２９の第１のス
イッチを操作しＣＰｔＪ２２．コントローラ２３を介し
てパルサ１８に制御信号を送出する。

これによりパルサ１８から衝撃波発生手段１５に衝撃波
信号が送信され、衝撃波発生手段１５は強力なエネルギ
の衝撃波を、集束点マーカ２６に相当する位置に向けて
送波する。

ここで、この衝撃波の送波により、表示画像上の衝撃波
集束点域（第１図（Ｃ）において４１ｂで示す領域）の
画像状態が変化する。この変化は、既述したように衝撃
波音圧の不連続性に起因するもので、これにより、オペ
レータは、衝撃波の実際の集束点位置を視覚的に認識す
ることができる。

そして集束点マーカ２６の表示位置にかかわらず表示画
像上の変化′１１Ｊ、（集束点域）４１ｂと腎結石３９
とがずれていると判断したなら、このずれを修正すべく
オペレータは衝撃波アプリケータ１７を微調整して上記
変化域４１ｂと腎結石３９とを合致させる。これにより
、集束点位置決めが完了する。

この状態で上記の衝撃波送波を何度か必要なだけ繰り返
すことにより、腎結石３９の全体を破壊することができ
る。

尚、生体は心拍動や呼吸等のためわずかに動いているこ
とから、予め生体信号検出素子２８を被検体の手２足や
胸部、鼻等に接触しておき、この生体信号検出素子２８
から得られる生体信号と前記パルススイッチ２９からの
信号とをＣＰＵ２２により同期させてパルサ１８からの
パルス信号の送出タイミングを制御するようにすればよ
り効果的である。

このように本実施例においては、実際に生体３２に向け
て送波された衝撃波の集束点を超音波Ｂモード像（断層
像）上で把握できるため、集束点位置決めを容易に、し
かも適確に行うことができる。このため、生体内結石を
効果的に破砕することが可能となり、結石破砕に要する
時間が短縮される。

尚、本発明の実施に用いられる装置は上記のものに限定
されない。

例えば上記実施例では衝撃波発生手段１７として単一の
電磁誘導型音源を適用したものについて説明したが、複
数の電磁誘導型以外を適用してもよい。第６図１７Ａは
この場合の衝撃波アプリク。

−夕を示している。このアプリケータ１７Ａは、画像情
報収集手段１６の配置箇所を中心に、４個の電磁誘導型
音源５０ａ、５０ｂ、５０ｃ。

５０ｄを配置して成る。各音源５０ａ、５０ｂ。

５０ｃ、５０ｄは、上記装置の場合と同様に渦状に巻回
されたコイルと、このコイルに絶縁物を介して積層され
た金属膜とを有して成る。各音源より発せられた音波は
、生体内で集束し、衝撃波となる。

また、衝撃波発生手段として、電磁誘導型以外の音源を
適用できる。例えば第７図に示すように凹面撮動子２を
有して成るものをも適用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、破砕用衝撃波の集
束点位置決めを容易に、しかも適確に行うことができる
、衝撃波集束点位置決め方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施に使用される衝撃波治療装
置の一例を示すブロック図、第１図（ｂ）は同図（ａ＞
における衝撃波アプリケータ斜視図、第１図（Ｃ）は同
図（ｂ）のＡ−Ａ’拡大断面図、第２図乃至第５図は前
記衝撃波アプリケータの主要部の平面図及び一部切欠斜
視図、第６図は他の衝撃波アプリケータの平面図、第７
図は従来例装置の説明図、第８図は衝撃波発生の原理説
明のための波形図である。 １５・・・衝撃波発生手段、 １６・・・画像情報収集手段、 ２７・・・表示手段、　３９・・・腎結石（被破砕物）
。 代理人　弁理士　則　　近　　憲　　缶周　　　　　近
　　藤　　　　　　猛 第　　１　　図 （Ｃ） 第１図 第２図 第３図 第４図 佃 第５図 ５０Ｃ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生体内で集束する破砕用衝撃波を発生する衝撃波発生手
   段と、超音波送受により前記衝撃波の集束点を含む所定
   の生体内領域の画像情報を収集する画像情報収集手段と
   、収集された画像情報を表示する表示手段とを有して成
   る装置を用いて生体内に存在する被破砕物を破砕する際
   の衝撃波の集束点位置決め方法において、前記衝撃波発
   生手段によつて衝撃波を送波した際の前記表示手段の表
   示画像上の変化域と被破砕物とを該表示画像上で合致さ
   せるべく前記衝撃波の集束点位置を調整することを特徴
   とする、衝撃波の集束点位置決め方法。