JPH0226551A - 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］ この発明は、超音波治療装置、詳しくは体内の腫瘍等の
患部に強い超音波エネルギを照射し、同患部を加熱治療
する超音波治療装置に関するものである。

［従来の技術］ 生体内に生じた腫瘍や癌等を治療する手段の一つとして
加熱治療法がある。この治療法は、癌細胞等は熱に弱く
、例えば４２．３’　Ｃの温度に達すると癌細胞は死ん
でしまうということを利用し、その患部位置に向けて体
外で発生させた超音波または高周波あるいはマイクロ波
等の強力なエネルギを照射し、これによって患部を加熱
するようにしたものである。そして、この治療装置の一
つに、ハイパーサーミアと呼ばれる超音波加温器である
超音波治療装置が用いられる。

次にこの超音波治療装置の構成の概略を第１２図によっ
て説明すると、この超音波治療装置は、体内の患部位置
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、超音波振動子駆動手
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
内の腫瘍等の患部１の位置を検出する超音波観４−１装
置２と、この装置からの検出信号による、１部位置をＣ
ＲＴなどの画面上に表示するデイスプレィ装置３とで構
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ｆ
ｉｆ３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超音波送波器６の焦点位置
がくるように、焦点移動手段７へ制御信号を出力する。

即ち、この位置決め信号発生手段４では位置検出された
患部の画像処理をするものであって、医師等の術者が、
表示された患部の大きさや深さを認識し、最も効果的に
処置する信号をライトペン等によってデイスプレィ３の
画面上で指示して、その処理順序等を記憶させ、治療時
にはこの位置決め信号を焦点移動手段７１；供給するも
のである。

上記焦点移動手段７は、ウォータバッグ５と超音波送波
器６とを数値制御ロボット等により上記位置決め信号に
従って移動させて超音波を患部に集束させる。上記超音
波送波器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、前面の超音波発生
面が人体１０に向けて配置されるようになっており、こ
の超音波送波器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内には水等の超音波伝達
液が満たされている。

このように構成された超音波治療装置は、超音波送波器
６の焦点位置に患部を合致させたのち、超音波振動子８
から超音波を発生させると、その焦点、即ち患部位置に
は非常に強い超音波音場が形成され、これによって患部
が加熱され、また細胞が破壊され治療が行なわれる。ま
た、上記超音波送波器は音響レンズを用いて超音波を集
束させるように構成したものもある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、超音波振動子で発生したエネルギは、振動子
内または伝播媒質中でも熱になるので、全体的な温度上
昇が起り効率が悪い。また上記超音波治療装置において
は、超音波は水や人体の筋肉層等では、あまり減衰がな
いので発熱は少ないが、大きな超音波エネルギを得よう
とすると高パワーの入力が必要となるため、矢張り熱損
失は増え、発熱効率は悪くなる。

しかし、ここで注目すべき超音波は、その減衰が大きな
物質中では大きな発熱が起こるという事実である。そこ
で、腫瘍等の加熱を必要とする治療部位に、超音波の減
衰の大きい物質を配置するようにすれば、低出力の超音
波であっても治療部位のみを選択的に加温が可能になる
。

従って、本発明の目的は、低パワーの入力であっても局
部的に集束点で充分に発熱し、加温治療が施せる超音波
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用］本発明では、
上記目的を達成するために、超音波振動子を多数個、各
振動子で発生した超音波が集束するように配設してなる
超音波送波器を有し、同超音波送波器によって体外で発
生させた超音波を体内の治療部位へ向けて集束させて、
同治療部位を加熱、または破壊して治療する超音波治療
装置において、 上記治療部位の超音波の集束点に超音波の減衰の大きい
発熱部材を、経内視鏡的に挿入するようにしたことを特
徴とする。

［実　施　例］ 以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示したものであって、
人体１０内の、例えば腫瘍等のできている患部位置Ｐに
、超音波の減衰の大きい物質であるプラスチックで形成
された発熱部材１２を、経内視鏡的に挿入して、これを
留置する。しかるのち、この発熱部材１２に超音波治療
装置の超音波送波器６の焦点位置を合致させ、超音波を
発生させれば、発生超音波は上記発熱部材１２に集束し
、ここに大きな減衰を生じて強く発熱する。従って、こ
の発熱により患部は加熱治療される。この場合、治療装
置の超音波振動子８（第１２図参照）への駆動電力は低
パワーの入力でよい。また上記留置する物質としての発
熱部材１２は、腫瘍等の大きさ、その発生部位に応じて
成形した各種のプラスチック材を用いればよく、各種プ
ラスチック材は例えば食道用、大腸用、胆管用等のもの
を揃えておけばよい。

また、上記実施例では患部位置Ｐに発熱部材１２を留置
するようにしたが、これは第２図に示す如く、内視鏡１
３の体腔内挿入部１３ａの先端部、あるいは体腔内に挿
入されるカテーテル（図示されず）の先端部に、プラス
チック材からなる発熱部材１２Ａを装着し、これを内視
鏡１３あるいはカテーテルの体腔内への挿入によって患
部位置に配置し、この挿入された発熱部材１２Ａに超音
波送波器の焦点を合致させて超音波を照射してもよく、
更に第３図に示すように、周知のバルーンカテーテル１
４を用い、このバルーンカテーテル１４の先端部に取り
付けられている伸縮性のゴムからなるバルーン１５を、
超音波減衰の大きい発熱部材とし、これを患部位置に挿
入して同バルーン１５に超音波を集束させるようにして
も充分に発熱加温することかできる。またこのバルーン
１５を用いた場合には、バルーン１５を膨らませてこれ
を管腔壁にできている患部に密着させることができるた
め、加温効率を更に向上させることができる。

第４図は、本発明の第２実施例を示したものである。こ
の実施例では超音波減衰の大きいゲル状の物質を発熱部
材１２Ｂとして用い、これを人体１０内の体腔内の患部
位置Ｐに経内視鏡的に注入して充満させる。そして、こ
れに超音波送波器６により超音波を照射するのであるが
、この際、超音波送波器６を矢印の方向にスィーブさせ
るようにする。すると、これによって広範囲に亘って加
温することができるので、治療部位の広い場合には効果
的な治療を行なうことができる。また、治療後は、吸引
装置にてゲル状の発熱部材１２Ｂを体外に回収すればよ
い。

第５図は、本発明の第３実施例を示したものである。こ
の実施例は、前記第１実施例（第１図参照）と同様にし
て経内視鏡的に挿入せられて体内の患部位置に留置する
プラスチック材からなる発熱部材１２Ｃに工夫を加え、
同発熱部材１２Ｃの一部に金属または空気層によるマー
キング１６を設けるようにしたものである。

このようにすれば、超音波観測装置２によって観測用超
音波を発射した際、その超音波による断層像の中に、上
記マーキング１６の検出により留置されている発熱部材
１２Ｃの位置が描出されるため、発熱部材１２Ｃの留置
位置が患部位置からズしているか否かを検知することが
できる。

また、上記各実施例で説明したように、患部を加熱治療
するようにした場合には、その患部を加温する発熱部材
１２，１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの発熱温度を知る必要が
ある。放射した超音波で発熱した体内深部の温度を計測
する場合には、音速の変化等を演算して温度を算出する
複雑な手段があるが、本発明においては上記発熱部材を
利用して簡単に計測するようにしである。

即ち、上記発熱部材１２，１２Ａ、１２Ｃ等を形状記憶
プラスチック材等の形状記憶部材で形成し、この部材の
温度変化による形状変化を、体外から超音波プローブ等
の検出装置で検出して温度を知るようになっている。

第６図は、上記温度検出手段の一例を示したものであっ
て、例えば体温（３６℃）では長円形状を呈しており、
超音波が集束されて発熱したときの温度が４３℃では三
角形状に変形する発熱部材１２　ａ　１　、また４２℃
では球形状に変形する発熱部材１２ａ２、更に４０℃で
は四角形状に変形する発熱部材１２ａ３等を形状記憶プ
ラスチック材で形成しておき、これを人体１０の患部位
置に配設し、加熱治療を行なう。そして、発熱によって
変形した上記発熱部材１２ａ１（１２ａ。

１２ａ３）の形状変化を、超音波プローブ１７ａを有す
る超音波観？１１１装置１７で体外から検出すれば、そ
の形状変化によって患部の加熱温度を知ることができる
。また上記形状変化を検出する装置は超音波でなくＸ線
等でも検出することができること勿論である。

また、上記発熱部材１２ａ　　〜１２ａ３を構成■ する形状記憶部材を線材で形成するようにすれば、その
形状変化を容易に検出することができる。

第７図は、線材に形成された形状記憶部材によって発熱
部材１２Ｂ　　〜１２Ｂ３を構成したちのである。発熱
部材１２Ｂ１は、例えば３９℃においては４つのコイル
部１２ｂ　　〜１２ｂ４が形成され、発熱部材１２Ｂ２
は、４１℃になるとコイル部１２ｂ１が直線状に変形し
た形状を呈し、また発熱部材１２Ｂ３は、４３℃に上昇
するとコイル部１２ｂ２が直線状に変形するように形状
記憶がなされている。

また、第８図に示す如く、線状に形成されていて、反応
温度の異なる形状記憶部材を、支持部材１８間に直列に
接続して発熱部材１２ｃを構成するようにしてもよい。

この発熱部材１２ｃにおいては、例えば常温では右端に
コイル部１２ｃ４が形成され、３８℃では右端から２番
目の形状記憶部材がコイル部１２Ｃ３を形成し、４０℃
では左端から２番目の形状記憶部材がコイル部１２Ｃ２
を形成し、更に４２℃では左端の形状記憶部材がコイル
部１２Ｃ１を形成するように形状記憶がなされている。

このように反応する温度の異なる材質毎に変化する形状
を変えておけば、微細な温度も検出することができる。

次に、本発明に係る超音波治療装置等においては、超音
波送波器６から放射される超音波はパルス状に発射され
るようになっているが、発熱部材または患部位置に集束
された超音波による発熱温度は何らかの手段により制御
しなければならない。

本発明においては、加温部の発熱温度の制御を発熱部の
温度変化を検出し、その検出信号により超音波振動子駆
動回路を制御することによって行なうようになっている
。

第９図は、その制御系統をブロック図で示したものであ
る。即ち、加温部の発熱温度を温度センサ１９により検
出し、その検出温度と設定温度とを比較した信号を温度
検出器２０から超音波振動子駆動回路２１にネガティブ
フィードバックする。

そして、この駆動回路２１の超音波送波Ｓ６の超音波振
動子８を駆動する出力電圧値を変化させるか、またはパ
ルス駆動電圧のデユーティ比を変化させて制御する。ま
た、上記温度センサ１９は超音波の送信中はノイズの混
入防止のためにオフするスイッチ２２を介して温度検出
器２０に接続されており、このスイッチ２２と上記駆動
回路２１はタイミングパルス発生器２３によって、その
作動が制御されるようになっている。

このように構成された温度制御手段によれば、加温部の
発熱温度を所望の設定温度に安定に制御することができ
る。

また、本発明においては上記超音波振動子駆動回路２１
から超音波振動子８に印加される駆動回路出力に工夫が
加えられていて、何らかのトラブルが生じてもパルス出
力が過大とならないように防止されるようになっている
。即ち、第１０図に示すように、発振器２４の出力が加
えられてパルス駆動電圧を超音波振動子８に加える超音
波振動子駆動回路２１の出力を、直流カット用コンデン
サＣを介して振動子８に印加するようにする。つまり、
駆動回路出力の直流カット用コンデンサＣにより最大出
力パルス数を決定するようにする。

このようにすると、駆動周波数における超音波振動子（
圧電素子）の抵抗値をＲとすると、第１１図（Ａ）に示
す如く、制御系のトラブルによりパルる。従って、駆動
回路の過大出力は防止される。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、低パワー人力でも集
束点で充分に発熱し好適な加温治療が行なえる超音波治
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
おける発熱動作図、 第２図は、発熱部材の体腔内挿入手段の一例を示す斜視
図、 第３図は、発熱部材の他の例を示す斜視図、ＴＳ４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発
熱動作図、 第５図は、本発明の第３実施例を示す超音波治療装置に
おける発熱部材の観測状態図、第６図は、発熱部材の温
度検出手段の一例を示す説明図、 第７図は、発熱部材の別の例を示す構成線図、第８図は
、発熱部材の更に他の例を示す構成線図、 第９図は、加温部の発熱温度の制御手段の一例を示す系
統線図、 第１０図は、駆動出力パルスの過大出力防止手段の一例
を示す回路図、 第１１図（Ａ）　、　（Ｂ）は、上記第１０図の回路出
力の各波形図、 第１２図は、超音波治療装置の全体的な構成を示す概略
図である。 ６・・・・・・・・・超音波送波器 ８・・・・・・・・・超音波振動子 １２、１２Ａ、　１２Ｂ、　１２ｃ、　１２ａ　　−１
２ａ３゜１２Ｂ　　〜１２Ｂａ　、１２ｃ、　１５・・
・・・・発熱部材■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波振動子を多数個、各振動子で発生した超音
   波が集束するように配設してなる超音波送波器を有し、
   同超音波送波器によって体外で発生させた超音波を体内
   の治療部位へ向けて集束させて、同治療部位を加熱、ま
   たは破壊して治療する超音波治療装置において、 上記治療部位の超音波の集束点に超音波の減衰の大きい
   発熱部材を、経内視鏡的に挿入するようにしたことを特
   徴とする超音波治療装置。