JPH01314555A

JPH01314555A - 超音波治療装置

Info

Publication number: JPH01314555A
Application number: JP63149037A
Authority: JP
Inventors: Naoki Uchiyama; 直樹内山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1989-12-19
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JP2572817B2

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、超音波治療装置、更に詳しくは、体内に生じ
た結石等の治療対象物に対して、超音波振動子によって
発生させた超き波衝撃波を体外から集束させ、結石等を
破砕して治療する超音波治療装置に関する。

［従来の技術］従来、超音波による衝撃波を体外で発生させ、これを体
内に生じた結石に集束させて同結石を破壊するようにし
た超音波治療装置は、特開昭６０−１４５１３１号公報
、および本出願人が先に提案した特願昭６２−９４９７
３号、特願昭６２−６７５１９号等によって既に周知で
ある。

この種の超音波治療装置は、一般に圧電素子からなる超
音波振動子を多数、球面状にモザイク状に並べて配設し
て形成された超音波衝撃波発生体を、水等の超音波伝播
液が充填されたウォータバッグを介して人体表面に接触
させ、腎臓、膀胱。

胆嚢、胆管内等に生じた結石に向けて超音波衝撃波を集
束させて、これを破砕するように構成されている。上記
超音波衝撃波は、超音波振動子にパルス状電圧を印加す
ることにより発生されるようになっており、また、結石
の位置は超音波観、１−１装置等で確認されるようにな
っている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、上述したような従来のこの種超ぎ波治療装置
においては、超音波を集束させて治療を行なっているた
めに、その超音波の集束点において、正圧と共に負圧が
生じる。即ち、超音波の集束点に位置する生体中に、所
謂キャビテーション（空洞現象）が発生する。このキャ
ビテーションは治療のための超音波の大きな出力を集束
点において発生させようとすると、正圧が大きくなるに
伴って負圧も大きくなり、正常な生体組織を破壊する恐
れを有していた。

従って、本発明の目的は、上述したような従来の超音波
治療装置における問題点を解消するために、負圧の上昇
を抑制し、正圧のみを上昇させ、集束度の高い強力な超
音波衝撃波を発生させ、生体への安全性が高く、かつ変
換効率が高く、効率良く適確な治療が行なえる超音波治
療装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作Ｊｉ　］本発明は
、上記目的を達成するために、超音波治療装置において
、超音波振動子を有する超音波衝撃波発生体を、同心円
状に配設した複数の超音波振動子列で構成すると共に、
該超音波振動子列ごとに、独立に駆動周波数、出力およ
び位相を可変する制御手段を有することを特徴とするも
のである。

［実　施　例］先ず、本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明の適用
される超音波治療装置の全体の構成を、第７図によって
説明する。この超音波治療装置は、体内の結石位置を検
出する観測手段（位置検出手段）と、位置決め信号発生
手段４と、焦点移動手段７と、結石１を砕石する衝撃波
発生手段１１とを具備して構成されている。

上記観測手段は、人体１０に対して超音波を放射して体
内の結石１の位置を検出する超音波観測装置２と、この
装置からの検出信号による結石位置をＣＲＴなどの画面
上に表示するデイスプレィ装置３等によって構成されて
いる。

上記位置決め信号発生手段４は、上記デイスプレィ装置
３の画面上の狙うポイントに指示マーカー等を設け、こ
の指示マーカーの位置に砕石用衝撃波の焦点がくるよう
に、焦点移動手段７へ制御信号を出力する。

上記焦点移動手段７は、ウォータバッグ５と次に述べる
超音波衝撃波発生体６とを数値制御ロボット等により上
記位置決め信号に従って移動させて砕石用衝撃波を結石
に集束させる。上記衝撃波発生体６は、圧電素子からな
る超音波振動子８を、球面形状に形成された取付板９の
前面に多数モザイク状に並べて固定されてなるものであ
って、前面の衝撃波発生面が人体１０に向けて配置され
るようになっており、この超音波衝撃波発生体６と人体
１０との間には、液体注入および圧力制御手段を有する
軟性樹脂等からなるウォータバッグ５が配設され、同バ
ッグ５内には水等の衝撃波伝達液が満たされている。

上記衝撃波発生手段１１は、周知の超音波パルス電圧発
生回路で、同回路は前記各超音波振動子８を駆動するよ
うになっている。

以上が超音波治療装置の全体の構成である。

第１図は、本発明の一実施例を示す超音波治療装置にお
ける超音波による衝撃波発生体の正面図である。なお、
本実施例における超音波治療装置も全体構成としては、
上記第７図のに超音波治療装置とほぼ同様に構成されて
いる。

この超音波治療装置における衝撃波発生体よ旦は、球殻
形状に形成された取付板９の前面に圧電素子からなる円
板状の超音波振動子８が同心円状に、例えば４列に並列
して配設されている。即ち、−谷内側の超音波振動子列
１３には、超音波振動子が２４個、その外側の超音波振
動子列１４には３０個、その次の外側の超音波振動子列
１５には３６個、一番外側の超音波振動子列１６には４
２個が同心円状に並列されて配置されている。そして、
上記超音波振動子８からなる超音波振動子列１３．１４
，１５．１６には、第２図に示すように、それぞれの超
音波振動子列１３．１４，１５゜１６毎に遅延回路１３
ａ、１４ａ、１５ａ、ｌｅａを介して衝撃波発生手段で
あるパルス発生′ｒｉ１３ｂ。

１．４ｂ、１５ｂ、１６ｂが接続されている。なお、第
２図においては、煩雑を避は説明を簡＋１１にするため
に、上記超音波振動子からなるそれぞれの振動子列１３
，１４，１５．１６は一次元的に配列されているように
しであるが、それぞれの振動子列１３，１４，１５．１
６は各振動子列毎に遅延回路１３ａ、１４ａ、１５ａ、
１６ａにより超音波振動子から発生する超音波の位相を
制御することができ、また各振動子列ごとにパルス発生
器１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂによって、超音波振
動子の駆動周波数および振幅を制御できるようになって
いる。なお、第２図において、上記第７図中に示された
超音波観測装置２は省略しである。

このように構成された上記衝撃波発生体１２において、
上記振動子列１３〜１６をそれぞれ駆動する駆動周波数
は、それぞれの内側の振動子列の駆動周波数の２倍の関
係になるようにしである。

つまり、振動子列１３の外側の振動子列１４の駆動周波
数を上記列１３の周波数の２倍とし、また上記列１４の
外側振動子列１５の駆動周波数を列１４の周波数の約２
倍にし、更に上記列１５の外側の振動子列１６の駆動周
波数を列１５の周波数の約２倍にして駆動するようにし
である。そして、このとき各振動子列１３〜１６の各超
音波振動子から発生した超音波が一点に集束する集束点
における超音波の音圧の時間的変化を考察すると、この
場合、それぞれの振動子列１３〜１６から発生する超音
波の音圧の最大点で同一点に集束するように遅延回路１
３ａ〜１６ａにより、その位相が制御されるようになっ
ている。

このように構成され、制御される各振動子列１３〜１６
の超音波振動子８から発生した超ざ波の一点に集束する
集束点における状態を横軸に時間、縦軸に音圧として示
すと、第３図に示すようになる。即ち、第３図において
波形１３ｃは振動子・列１３より発生した超音波の音圧
の時間的変化を表わし、波形１４ｃは振動子列１４、波
形１５ｃは振動子列１５、そして波形１６ｃは振動子列
１６から発生した超音波の音圧の時間的変化を表わして
いる。ここでは音圧の最大点で位相が合うように制御さ
れている。この結果、集束点において合成された超音波
の音圧の時間的変化は第４図に示すようになる。つまり
、第３図に示すように、各振動子列１３〜１６から発生
した超き波の波形１３ｃ〜１６ｃは音圧に正圧および負
圧成分がほぼ等しく発生しているが、集束点における合
成された超音波１７は、第４図に示すように、音圧の正
圧に対する負圧が抑制されたものとなっている。

従って、治療効率を高めるために、大きな出力を集束点
に発生するようにしても、正圧のみが大きくなり負圧は
大きくならないので、上述したようなキャビテーション
（空洞現象）は発生せず、正常な生体組織を破壊する恐
れもなく、安全に効率良く治療を行なうことができる。

また、更に上記合成された合成超音波の負圧は、上記パ
ルス発生器１３ｂ〜１６ｂにより、それぞれの振動子列
１３〜１６から発生する超音波の音圧を制御することに
よっても更に小さいものとすることができる。

また、上記各振動子列１３〜１６を構成する個々の超音
波振動子には、特別の処置は何笠必要とせず、そのまま
用いることができるので、変換効率が高い状態で使用で
きるという効果も得られる。

上記実施例の超音波治療装置における衝撃波発生体１２
は、球殻体の取付板９内の内面に多数の圧電素子８を同
心円状に４列並列するように配置したが、これは第５図
に示すように圧電素子８を円板状の平面取付板９Ａの内
面に同様に同心円状に並列する各振動子列１３〜１６と
しても構成することができる。この場合の衝撃波発生体
１２Ａは各列から発生する超音波の集束手段として、各
振動子８の位相を制御して超音波を一点に集束させるか
、或いは前面に集束用音響レンズを配設するようにして
も良い。またパルス発生器１３ｂ〜１６ｂ１遅延回路１
３ａ〜１６ａ等は上記実施例と全く同様に構成され、そ
の作用効果にも変る所はない。

また上記実施例の衝撃波発生体１２．１２Ａは、複数の
超音波振動子８からなる振動子列１３〜１６を、第１図
に示すように、同心円状に配置するようにしたが、これ
は第６図に示すように、円環形状に形成された超音波振
動子を、複数個、同心円状に配設して構成するようにし
ても良い。この場合、超音波振動子１８〜２３にはそれ
ぞれ独立に、相対するパルス発生器や遅延回路（何れも
図示されず）が上記実施例の場合と全く同様に接続され
ることは言う迄もない。このように構成された衝撃波発
生体１７の作用も上記第１図の衝撃波発生体１２の場合
と全く同様であり、その効果に変る所がない。

また、超音波振動子には共振周波数があり、限られた駆
動周波数に効率良く駆動されるが、これはダンピング層
等を設けることによってその駆動周波数を広帯域化、ま
たはＰＶＤＦ　（ポリフッ化ビニリデン）のような広帯
域の振動子を用いて駆動周波数を上記第１図の実施例で
述べたように駆動しても良いし、振動子の共振周波数を
本発明の効果が得られるように選んで配設するようにし
ても良い。

なお、本発明は、治療の目的が結石除去に限定されるも
のでなく、超音波を対象物に集束させて治療する装置全
てに適用できることは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、治療効率を上げる
ために出力を上げても負圧が小さく抑制され、正圧のみ
を上昇させることができるので、集束点におけるキャビ
テーションの発生によって生体中の正常な組織が破壊さ
れる恐れがなく、生体への安全性が確保され、且つ変換
効率が高く、効率良く治療できる超音波治療装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す超音波治療装置にお
ける衝撃波発生体の一例を示す正面図、第２図は、上記
第１図の衝撃波発生体の断面図、第３図は、上記第１図
の衝撃波発生体の各超音波振動子列から発生された超音
波の波形をそれぞれ示す波形図、第４図は、上記第３図の各超音波の合成された合成波の
波形図、第５図は、衝撃波発生体の他の例を示す断面図、第６図
は、衝撃波発生体の更に他の例を示す正面図、第７図は、超音波治療装置の全体の構成を示す概略図で
ある。８・・・・・・・・・超音波振動子１２．１２Ａ、１７・・・・・・超音波衝撃波発生体１
３．１４，１５．１６・・・・・・超音波振動子列１３
ａ、　１４ａ、　１５ａ、　１８ａ−・・遅延回路（制
御手段）１８〜２３・・・・・・円環状超音波振動子（
超音波振動子列）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波振動子を有する超音波衝撃波発生体によっ
て、体外で発生させた超音波を体内の治療部位に向けて
集束させて治療する超音波治療装置において、上記超音波衝撃波発生体を、同心円状に配設した複数の
超音波振動子列で構成すると共に、該超音波振動子列ご
とに、独立に駆動周波数、出力および位相を可変する制
御手段を有することを特徴とする超音波治療装置。