JPH01299553A - 超音波ハイパーサーミア装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、がんの温熱治療を行う超音波ハイパーサーミ
ア装置に関するものである。

従来の技術 最近、ハイパーサーミア装置は、がんの治療法の１つと
して、他の療法と併用することにより治療効果を上げて
おシ、注目されている。この従来のハイパーサーミア装
置は、電磁波を利用し、若しくは超音波を利用してがん
組織部分を４３Ｃ以上で選択的に加温することにより、
がん組織を死滅させることができる。従来の超音波を利
用した超音波ハイパーサーミア装置としては、例えば、
特開昭６１−１３９５６号公報に記載されている構成が
知られている。以下、上記従来の超音波ハイパーサーミ
ア装置について図面を参照しながら説明する。第５図に
おいて、５１はＢモード用（断層画像用）プローブ、５
２は加温用プローブであり、水袋５３に内包されている
。５４はＢモード用プローブ５１と加温用プローブ５２
の両方の位置関係を調整制御する位置制御装置、５５は
Ｂモード用超音波プローブ５１に接続されたＢモードシ
ステム、５６はクロックパルス発生器、５７は連続波発
生器、詔はバースト波発生器であり、スイッチ５９を介
して加温用プローブ５２に接続されている。６０はホッ
トスポット検出回路、６１はミキサー、６２は画像処理
装置、６３はＣＲＴである。

次に上記従来例の動作について説明する。

生体６４に水袋５３を接触させ、Ｂモードシステム５５
によりＢモード用プローブ５１を駆動して生体６４に向
って超音波を発射する。生体６４からの反射信号をＢモ
ード用プローブ５１により受信し、この受信信号をＢモ
ードシステム５５を介して画像処理装置６２へ送シ、画
像を作成するのに必要な処理を施し、ＣＲＴ６３上にＢ
モード像を表示する。

このＢモード像よシがん組織６５を確認することができ
る。一方、クロックパルス発生器５６からの制御信号に
よシ、スイッチ５９を介して連続波発生器５７とバース
ト波発生器５８を切シ替え、加温用プローブ５２から生
体６４のがん組織６５へ送信する超音波出力を制御して
がん組織６５を加温する。そして、加温されるがん組織
６５の部位の温度上昇をホットスポット検出回路６０に
よって検出し、ミキサー６１によってＢモード像上に表
示する。このとき、加温用超音波信号が最も強いところ
、すなわち、最も温度上昇の大きいところで生体６４の
非線形現象に伴う高周波発生が最大になるので、これを
利用するため、ホットスポット検出回ｗ！ｒ、６０は加
温用プローブ５２からバースト波の超音波が発射された
ときにＢモード用プローブ５１の出力から検出される高
周波成分が最大振幅を与えるタイミングでホットスポッ
ト信号６６をミキサー６１へ与えて混合する。このよう
な超音波ハイパーサーミア装置を用いることにより、加
温されたがん組Ｒ６５の部位の最大温度上昇点、すなわ
ち、ホントスポットを検出できる可能性がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来例の構成では、ホット
スポット点の温度が何度になっているか不明であり、加
温したかん組織６５の部位の温度を測定するためには温
度計を別に必要とする。このような温度計としては、生
体６４内に刺入する侵襲型のものが実用化されている。

また、マイクロ波ラジオメトリーや超音波ＣＴを用いて
生体６４内の温度分布を測定する方式も提案されている
が、まだ実用化されていない。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
で、加温するべき場所を確認しつつ超音波加温し、超音
波加温されている部分の温度分布を測定することができ
、加温部分を容易に所定の温度で加温することができ、
また、小型化を図り、操作性を向上させることができる
ようにした超音波ハイパーサーミア装置を提供し、また
、加温の効率を向上させることができるようにした超音
波ハイパーサーミア装置を提供し、また、加温部位を体
表面近傍から深さ方向に任意に選択することができ、汎
用性を得ることができるようにした超音波ハイパーサー
ミア装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、生体内に超音波を
送信し、反射信号を用いてＢモード像を得るためのＢモ
ード用プローブと、生体内に超音波を送信して生体内部
を加温する加温用プローブと、生体内の超音波の音響特
性□を測定し、音響特性の変化から温度分布を得る手段
とを備え、上記Ｂモード用プローブと加温用プローブの
少なくとも一方を測温用プローブとして兼用させ、Ｂモ
ード用および加温用と測温用として時間分割して用いる
ものである。

また、第２の加温用プローブを付加したものである。

そして、上記断層画像用プローブと加温用プローブを中
心部と外周部に配置し、第２の加温用プロープを上記加
温用プローブの外周に同心円状に配置するのが好ましい
。

作用 本発明は、上記構成によ９次のような作用を有する。

すなわち、Ｂ−２−ド用プローブでＢモード像を得て加
温すべき部分を確認した後、加温用プローブで加温すべ
き部位を加温する。そして、Ｂモード用プローブと加温
用プローブの少なくとも一方を測温用プローブとして用
い、生体内の超音波の音響特性を測定し、音響特性の変
化から加温後の温度上昇を得る。このようにＢモード像
、加温、測温の動作を時間分割して行う。

また、第２の加温用プローブを加温動作に加える。

そして、各プローブを同心円状に配列することにより、
加温部分を体表面近傍から深さ方向に任意に選択するこ
とができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における超音波ハイパー
サーミア装置を示す構成図である。第１図において、ｌ
はＢモード用（断層画像用）プローブ、２は加温用プロ
ーブであり、これらＢモード用プローブ１と加温用プロ
ーブ２は中心部と外周部にアニューラアレイ状に配置さ
れ、測温用プローブとして兼用されるものであり、水袋
３に内包されている。４はＢモード用プローブ１と加温
用プローブ２の走査機構、５はＢモード用プローブ２を
駆動するプローブ波駆動部、６は加温用プローブ２を駆
動するポンプ波駆動部、７は位相制御部であり、プロー
ブ波駆動部５とポンプ波駆動部６に接続され、後述する
ようにＢモード用プローブ１と加温用プローブ２から生
体２１内に超音波パルスを送出する場合のパルス重畳の
位相関係を制御する。８はＢモード用プローブ１の受信
信号が送られる受信部、９は音響特性測定部であり、受
信部８の出力から周波数分析などの処理を行ない、超音
波吸収係数などの音響特性を測定する。１０は音響特性
測定部９から温度情報を抽出する測温信号処理部、１１
は測温信号処理部１０から出力された温度情報によ多温
度分布像を表示する温度分布像表示部である。１２は受
信部８の出力を信号処理するＢモード信号処理部、１３
はＢモード信号処理部！２による処理に基づきＢモード
像を表示するＢモード像表示部である。１４は加温制御
部、１５は全体制御部であり、走査機構４、位相制御部
７、音響特性測定部９、断層画像表示部１３、加温制御
部１４を制御する。

以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。

まず、プローブ波駆動部５によυＢモード用プローブ１
を駆動し、例えば、中心周波数３ＭＨｚの超音波パルス
を生体２１内に向けて送波して生体２１内からの反射波
を受信し、かつ、走査機構４による断層像用プローブ１
の走査を行う。そして、受信信号を受信部８からＢモー
ド信号処理部１２に導いて信号処理することによシ、Ｂ
モード像表示部１３にＢモード像を表示する。Ｂモード
像内では、例えば、生体２１内のがん組織ｎの部分の音
響特性が周囲と異なり、明るく表示されたりするため、
加温すべきがん組織ｎの部位を容易に確認することがで
きる。

次に、測温用プローブであるＢモード用プローブ１と加
温用プローブ２を駆動して加温前の温度測定部位の音響
特性を求める。例えば、ポンプ波駆動部６によシ加温用
プローブ２を駆動して０．３ＭＨｚの中心周波数を有す
る超音波パルスを発生させ、Ｂモード用プローブ１から
出射される超音波パルスを第２図（ａ）、（ｂ）に示す
ような位相関係で重畳させ、生体２１内に進行させるよ
うに位相制御部７で位相制御を行う。この場合、生体２
１内では、低周波の強い加温用プローブ波からの超音波
パルスがポンプ波パルスとなり、生体２１の周波数依存
超音波減衰と非線形効果によって高周波の断層画像用パ
ルスは変調される。この変調度合は周波数依存超音波減
衰特性と、非線形係数を反映し、しかも、第２図（ａ）
、ω）の位相関係によって異なった影響を受ける。この
変調された断層画像用パルスを音響特性測定部９で周波
数分析などの信号処理を行うことにより、超音波の伝搬
方向の音響特性の分布を測定することができる。このよ
うにパルスを重畳した方式を用いることにより、生体２
１の複雑な散乱特性を除去して高精度に超音波吸収係数
を求めることができ、更に、非線形係数を求めることが
できることも発明者らの研究によシ判明している。した
がって、測温用プローブであるＢモード用プローブ１と
加温用プローブ２を走査機構４により走査することによ
り、Ｂモード像と同様の音響特性の分布像を得ることも
でき、これらの測定値を測温信号処理部ｌＯに一旦、蓄
積する。

次に、加温動作に移るが、この場合、加温制御部１４か
らの制御信号によりポンプ波駆動部６が連続発振を行い
、加温用プローブ２から強い連続波超音波を生体２１内
に照射する。生体２１内では、超音波は生体組織に吸収
されつつ進行するため、加温用プローブ２を加温動作さ
せるとき、あらかじめＢモード像で確認した所定のかん
組織部に焦点距離を合わせるようにすると、そのがん組
織部の部位が選択的に加温されることになる。なお、こ
の場合、Ｂモード用プローブ１は休止させておいてもよ
いが、走査機構４を少し走査して断層画像を得ることに
より、加温されている場所の断層画像での変化を確認し
てもよく、更によく知られているＭモード像として加温
用超音波が照射されている方向の経時変化を記録しても
よい。また、受信信号を周波数分析し、音響特性の変化
を記録し、おおまかな温度情報を得てもよい。更に、Ｂ
モード用プローブ１をも加温に用いることもできる。

次に、所定時間加温した後、再度、測温用プローブであ
るＢモード用プローブ１と加温用プローブ２を上記のよ
うに測温動作させ、加温前に得た音響特性と同じ場所の
加温後の音響特性を測定する。この測定値を測温信号処
理部１０へ入力し、蓄積されていた加温前の音響特性と
の差を求める。

この測温信号処理部１１にあらかじめ生体２１の音響特
性の温度依存係数、例えば、肝臓では超音波吸収係数の
温度依存性、約２％／Ｃ１音速、０，２％／Ｃなどの情
報をデータベースとして用意しておき、このデータベー
スとの参照により、加温されたことによる温度上昇分の
２次元分布像を得ることができ、この２次元分布像を温
度分布表示部１１に表示する。この場合、Ｂモード像表
示部１３と温度分布表示部１１を同じＣＲＴとすること
により、あらかじめ得ていたＢモード像上に温度分布像
をカラーで表示したり、Ｂモード像と温度分布像を並べ
て表示することが可能であシ、加温状態の確認が一層容
易となる。加温が十分でない場合には、再度、上記加温
動作と測温動作を操り返し、所定の加温状態にする。

なお、上記実施例では、測温用プローブとして、Ｂモー
ド用プローブｌと加温用プローブ２を組み合わせて用い
、かつ周波数の大きく異なる２種類の超音波パルスを重
畳して測温する場合について説明したが、Ｂモード用プ
ローブ１と加温用プローブ２のいずれか一方を用いて１
つの周波数の超音波パルスを生体２１へ送出し、例えば
、周波数依存減衰係数を求め、この温度変化量を測定し
て温度情報を求めるようにすることもできる。この場合
、加温用プローブ２とＢモード用プローブ１は同じ周波
数にし、アニューラアレイ状の配置における外周部の大
面積部分を加温用に、中心部の小面積部分をＢモード用
に用い、このＢモード用プローブｌを測温用プローブと
して兼用することができる。

このような構成により、加温すべき場所の確認を容易に
行うことができ、また加温による温度上昇を測定し、温
度分布像を見ながら加温状態を制御することが可能にな
シ、また、装置の小型化を図ることができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第３図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。

本実施例においては、上記第１の実施例と同一部分につ
いては同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成
について説明する。第３図において、１６は第２の加温
用プローブ、１７は加温制御部１４により制御され、第
２の加温用プローブ１６を駆動する加温用駆動部、１８
は制御部１５により制御され、第２の加温用プローブ１
６を走査する第２の走査機構である。

以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。

Ｂモード像を得る動作および加温前後の音響特性を得て
温度を測定する動作については上記第１の実施例と同じ
であるので、加動動作についてのみ説明する。Ｂモード
像で確認した加温部位であ乞がん組織ｎに対し、第２の
走査機構１８を用い、第２の加温用プローブ１６を走査
する。次に、全体制御部１５からの加温動作を選択した
信号によって加温制御部１４が動作し、上記第１の実施
例と同様、ポンプ駆動部６を連続波動作して第１の加温
用プローブ２から連続波超音波を生体２１へ照射すると
共に、加温用駆動部１７を連続波動させて第２の加温用
プローブ１６から強力超音波を生体２１へ照射する。第
２の加温用プローブ１６として、第１の加温用プローブ
２と同じ超音波周波数のものを利用してもよく、また、
例えば、０．５〜ＩＭＨｚの周波数の異なるものを用い
てもよい。これらの周波数は加温するがん組織乙の部位
の生体２１の表面からの深さ方向の位置によって適宜選
択するのが望ましい。

なお、第２の加温用プローブ１６を複数個用いることも
可能であり、また、この第２の加温用プローブ１６を用
いる際、上記第１の実施例と同様、Ｂモード像で加温す
べき場所を確認することができ、温度上昇を測定しなが
ら加温することが可能であり、更に加温効率を高めるこ
とが可能になる。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第４図（ａ）、ら）は本発明の第３の実施例における超
音波ハイパーサーミア装置を示し、同図（ａ）は要部の
断面図、同図（ｂ）は要部の底面図である。

本実施例においては、第４図（ａ）、（ｂ）に示すよう
に第２の加温用プローブ１６を中心に断層画像用プロー
ブ１と、外周の加温用プローブ２からなるアニューラア
レイ状の測温用プローブの外周に円心円状に配置するこ
とによシ、加温部位を体表部近傍から深さ方向に任意に
選択することができ、より効率的な加温を行うことがで
きるようにしだものである。この場合、第２の加温プロ
ーブ１６は第１の加温用プローブ２と同じ周波数でも、
異なる周波数でもよい。その他の構成は上記第１の実施
例と同様である。

発明の効果 以上述べたよ、うに本発明によれば、Ｂモード用プロー
ブでＢモード像を得て加温すべき部位を確認した後、加
温用プローブで加温すべき部位を加温する。そして、Ｂ
モード用プローブと加温用プローブの少なくとも一方を
測温用プローブとして用い、生体内の超音波の音響特性
を測定し、音響特性の変化から加温後の温度上昇を得る
ようにしているので、加温部分を容易に所定の温度に加
温することができる。また、上記のようにＢモード像、
加温、測温動作を時間分割して行うので、プローブの数
を少なくして装置全体の小型化を図り、操作性を向上さ
せることができる。

また、第２の加温用プローブを用いることにより、加温
の効率を向上させることができる。

そして、各プローブを同心円状に配列することにより加
温部位を体表面近くから深さ方向に任意に選択すること
ができ、汎用性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における超音波ハイパー
サーミア装置を示す構成図、第２図（ａ）、（ｂ）は上
記第１の実施例における温度を測定するだめの超音波パ
ルスの位相関係を示す図、第３図は本発明の第２の実施
例における超音波ハイパーサーミア装置を示す構成図、
第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の第３の実施例における
超音波ハイパーサーミア装置を示し、同図（ａ）は断面
図、同図（ｂ）は底面図、第５図は従来の超音波ハイパ
ーサーミア装置を示す構成図である。 １・・・Ｂモード用プローブ、２・・・加温用プローブ
、５・・・プローブ波駆動部、６・・・ポンプ波駆動部
、７・・・位相制御部、８・・・受信部、９・・・音響
特性測定部、１０・・・測温信号処理部、１１・・・温
度分布像表示部、１２・・・Ｂモード信号処理部、１３
・・・Ｂモード像表示部、１４・・・加温制御部、１５
・・・全体制御部、１６・・・第２の加温州プローブ、
１７・・・加温用駆動部、２１・・・生体。 特許出願人　工業技術院長　　飯　塚　幸　三第２図 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　生体内に超音波を送信し、反射信号を用いてＢ
   モード像を得るためのＢモード用プローブと、生体内に
   超音波を送信して生体内部を加温する加温用プローブと
   、生体内の超音波の音響特性を測定し、音響特性の変化
   から温度分布を得る手段とを備え、上記Ｂモード用プロ
   ーブと加温用プローブの少なくとも一方を測温用プロー
   ブとして兼用させ、Ｂモード用および加温用と測温用と
   して時間分割して用いることを特徴とする超音波ハイパ
   ーサーミア装置。
2. （２）　Ｂモード用プローブと加温用プローブを測温用
   プローブとして兼用させ、測温用プローブとして使用さ
   れる際にＢモード用プローブが高周波のプローブ波パル
   スを発生し、加温用プローブが低周波のポンプ波パルス
   を発生する請求項１記載の超音波ハイパーサーミア装置
   。
3. （３）　第２の加温用プローブを付加した請求項１記載
   の超音波ハイパーサーミア装置。
4. （４）　断層画像用プローブと加温用プローブを中心部
   と外周部に配置し、第２の加温用プローブを上記加温用
   プローブの外周に同心円状に配置した請求項３記載の超
   音波ハイパーサーミア装置。