JPH02215453A - 超音波治療装置 - 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］ 本発明は超音波治療装置、更に詳しくは単一の超音波振
動子を有する超音波発生体によって、体外で発生させた
超音波を体内の腫瘍、結石等の治療対象物に向けて集束
させて加温治療または結石の溶解治療あるいは薬剤反応
の促進等を施す超音波治療装置に関する。

［従来の技術］ 従来、超音波を照射して体内の腫瘍等の治療部を加温し
て治療する超音波治療装置は、特開昭６２−７８８１９
号公報や特開昭６３−２４２’ｉｌ！５０号公報等に示
されるように公知である。

この種の超音波治療装置は、例えば圧電素子からなる超
音波振動子で形成した超音波発生体を、音響整合層ある
いは水等の超音波伝搬媒質を充填したウォータバッグを
介して、治療部位に相対する人体表面に接触させ、体内
に存在する腫瘍、若しくは胆嚢や胆管等に生じた結石に
、上記超音波振動子からの超音波を集束させ、これによ
って加温や結石溶解剤の反応促進等の治療を行なうよう
にしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来のこの種の超音波振動子を用いた治療用
超音波送波手段においては、超音波を目的とする一点に
集束させるために、超音波振動子に音響レンズを設ける
、球殻体内面に複数の超音波振動子を取り付ける、ある
いは平面上に取り付けた複数の超音波振動子を位相駆動
する等の集束手段が用いられていた。

ところが、このような超音波送波手段では、超音波を目
的とする一点に集束させるため、局部的な治療しかでき
ず、超音波を実際的な加温治療もしくは薬剤反応促進等
に即した、成る程度拡散した集束状態にして、広い治療
領域を得ることは困難であった。

また、複数の超音波振動子を移相駆動する際の移相量を
変化させて、治療領域を制御するようにしたものもある
が、その手段およびその装置が極めて複雑で大がすなも
のとなってしまう。そこで、単一の超音波振動子によっ
て広い治療領域の制御を行なう場合には、超音波振動子
を機械的に揺動させたり、回転させたりして超音波ビー
ムを走査させる手段等が採られていたが、この場合も、
その装置が大がかりものとなってしまうという問題点を
有していた。

本発明は、上述したような従来の超音波治療装置におけ
る問題点に着目してなされたものであって、その目的と
する所は単一の超音波振動子を用いた場合でも、これを
機械的に移動させる手段は全く不要で、簡便に超音波集
束状態、即ち治療領域を好適に制御できる、小型で治療
効率の勝れた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用］本発明は、上
記目的を達成するために、単一の超音波振動子を有する
超音波発生体によって、体外で発生させた超音波を体内
の腫瘍等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、超音波放射面が円形凹面形状であっ
て、半径方向に厚味の異なるように形成された超音波振
動子を有する超音波発生体と、上記超音波振動子を、周
波数等の異なる種々の信号で駆動する手段と、を具備し
たことを特徴とするものである。

［実　施　例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す超音波治療装置に
おける超音波発生体を形成する超音波振動子の断面図で
ある。この超音波振動子１は、圧電素子からなり図示の
ように、中心より円周方向に向けて厚さが連続的に増加
する円形凹面形状に形成されている。そして、上記超音
波振動子１には、任意の信号を発生する関数発生器３か
らの信号が広帯域電力増幅器２によって増幅されて印加
されるようになっており、上記関数発生器３は、その作
動がデータバスラを介してＣＰＵ４によって制御される
ようになっている。また、本実施例における超音波発生
体である超音波振動子１には、図示されないがバッキン
グ材が設けられており、水等の超音波伝搬媒体を満たし
たつす一タバッグを介して超音波を人体の治療部位に照
射するようになっている。なお、第１図において符号６
は円形凹面形状超音波振動子１の幾何学的焦点を示して
いる。

このように構成された本実施例における超音波発生体に
おいては、超音波振動子１の振動振幅の分布は、その厚
さが一定でなく、中央部が薄く周辺に行くにつれて連続
して厚くなっているので、関数発生器３によって生成さ
れる駆動信号周波数による音響放射面の振動振幅値と最
大振幅を示す位置が変化する。即ち、第２図（Ａ）に示
すように、超音波振動子１の中心部付近の厚みｔｌに応
じた高い周波数の信号９を関数発生器３によって生成し
、同超音波振動子１を駆動すると、その音響放射面は中
心部で最大となるような振動振幅分布１０をもって振動
し、中心部分より高い周波数の超音波を放射する。

一方、第２図（Ｂ）に示すように、超音波振動子１の円
周部に近い所の厚みｔ２に応じた低い周波数の信号１１
をもって超音波振動子１を駆動すると、その音響放射面
は周辺部が最大になる振動振幅分布１２をもって振動し
、周辺より低い周波数の超音波を放射する。また、同一
曲率の放射面から放射される超音波は、その周波数が高
い程良く集束し、周波数が低い程、緩やかに集束状態と
なる。

従って、超音波振動子１に印加する駆動信号周波数を変
化させることによって、超音波振動子放射面において、
第１図における破線７．８で示すように、超音波放射位
置と共にその超音波の集束度も変化することになる。

このように、本実施例における超音波治療装置によれば
、関数発生器３の信号周波数を適宜に変えることによっ
て、超音波集束領域、即ち治療゛領域を好適に制御する
ことができ、狭い範囲から広い範囲まで、治療領域に応
じた極めて効率的な治療を行なうことができる。また、
腫瘍に対する加温治療等においては、従来の技術では超
音波振動子をトーンバースト駆動して、その波形パラメ
ータを制御するか駆動電圧を制御する等して治療部位を
目的とする温度に一定に保っていたが、本実施例の超音
波治療装置によれば、超音波振動子の駆動信号の周波数
を変えるだけで治療領域と共に治療態様のルリ御も同時
に行なうことができる等、極めて効率的な治療を行なう
ことができる。

第３図は、本発明の第２実施例を示す超音波治療装置に
おける超音波発生体を構成する超音波振動子の断面図で
ある。上記第１実施例においては、超音波振動子１が比
較的広範囲の治療領域と治療状態の場合に好適なもので
あったが、治療対象によっては、比較的狭い範囲での治
療領域制御と柔軟な治療状態の制御が求められる場合も
生ずる。

本実施例の超音波治療装置は、このような場合に適した
もので、超音波発生体を構成する超音波振動子１３は、
上記第１図の超音波振動子１とは逆に中央部が厚く円周
方向にゆくにつれて薄くなるように形成されている。

このように形成された超音波振動子１３に、上記第１実
施例の場合と同様に関数発生器３より、広帯域電力増幅
器２を介して高い周波数の駆動信号を印加すると、円周
部に近い円環状の振動面から超音波１４が放射されるこ
とになり、大きな放射面、大きな超音波ビーム交叉角と
なると共に、周波数に伴なう高集束率と相俟って小範囲
に放射エネルギーが集中する。また、同超音波振動子１
３には低い周波数の駆動信号を印加すると中央部に集束
度の小さい円柱状の超音波１５が放射される。

従って、本実施例における超音波治療装置によれば、超
音波振動子１３を駆動する信号周波数を変えることによ
って、比較的狭い範囲の治療領域を好適に制御できると
共に、極めて高度の治療効率のもとて治療状態を制御す
ることが可能となるとＮ）う効果を得ることができる。

また、上記両実施例における超音波治療装置においては
、何れも超音波振動子１．１３に印加する駆動信号周波
数を段階的に変化させることによって、治療領域および
治療状態を制御するようにしたものであるが、上記超音
波振動子に印加する駆動信号周波数を連続的に変化させ
ることも、あるいは複数の周波数成分を持つ信号によっ
て駆動することも可能で、同様の効果を得ることができ
る。

第４図（Ａ）は、上述したような超音波振動子に印加す
る駆動信号周波数を連続的に変化させる例を示したもの
で、例えば、ＦＭ変調波を上記超き波振動子１．１３（
第１．第３図参照）に印加すると、放射される超音波が
形成するビームは時間と共に連続的に変化する。即ち、
周波数掃引幅によって治療領域を好適に制御することが
できる。

また、第４図（Ｂ）に示すように、バーストが繰り返さ
れる度に、その信号周波数が変化するようなトーンバー
スト信号による駆動によっても同様な作用、効果を得る
ことができる。また、何れの場合にも、その必要に応じ
て信号振幅を独立に変化させてやることにより、治療状
態を独自に制御することも可能となる。

更にまた、上述した超音波振動子１，１３は複数の共振
を示すため、複数の周波数成分を有する信号による駆動
も可能である。第４図（Ｃ）　、　（Ｄ）は、このよう
な駆動信号の例を示すものである。これらの２周波信号
の積、若しくは和となる信号で上述した超音波振動子１
．１３を駆動すると、複数の超音波ビームが同一の超音
波振動子によって得られる。即ち２周波信号の振幅およ
び周波数を独立に変化させてやることにより、広範囲の
治療を高能率で行なうことができる。また、ＦＭ変調さ
れた２つの信号の積や和によって駆動すると、その周波
数掃引幅の選択により、更に柔軟な治療領域制御と治療
状態制御を行なうことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、単一の超音波振動
子を用いた場合でも、これを機械的に移動させる手段は
同等必要なく、駆動信号により容易に治療領域と治療状
態を制御することができ、治療対象に応じた効率的な治
療が可能となると共に、装置の小型化およびコストの低
減を図ることができる等の顕著な効果を有する超音波治
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、本発明の第１実施例を示す超音波治療装置に
おける超音波振動子の断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は
、上記第１図の超音波振動子の高周波および低周波印加
時の音響放射面上の振動分布をそれぞれ示す図、 第３図は、本発明の第２実施例を示す超音波治療装置に
おける超音波振動子の断面図、第４図（＾）　、　（Ｂ
）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）は、本発明の超音波治療装
置における超音波振動子を駆動する駆動信号の例をそれ
ぞれ示す図である。 １．１３・・・・・・超音波振動子（超音波発生体）２
・・・・・・・・・・・・・・・広帯域電力増幅器（超
音波振動子駆動手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）単一の超音波振動子を有する超音波発生体によっ
   て、体外で発生させた超音波を体内の腫瘍等の治療部位
   に向けて集束させて治療する超音波治療装置において、 超音波放射面が円形凹面形状であって、半径方向に厚味
   が異なるように形成された超音波振動子を有する超音波
   発生体と、 上記超音波振動子を、周波数等の異なる種々の信号で駆
   動する手段と、 を具備したことを特徴とする超音波治療装置。