JPH0257244A - 結石破砕装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、腎臓結石、尿管結石、胆石などの体内の結
石を超音波の集束照射によって破砕する結石破砕装置に
関する。

Ｂ、従来技術 従来の結石破砕装置の概略構成を第６図に示し、以下に
説明する。

支持部１に球面状の凹所２が形成され、この球面状凹所
２の内底面に多数の圧電素子３がモザイク状るこ（球面
に沿って二次元的に）取り付けられている。球面状凹所
２には、人体の軟＆１ｌｉｔと同等な音響インピーダン
スを有する水（好ましくは脱気水）４が充満状態で収容
され、表面が膜５で覆われている。

パルス発生器６から出力された高周波のパルスが各増幅
器７を介して各圧電素子３に入力され、各圧電素子３で
圧電変換された超音波ＵＳが焦点Ｆに向けて照射される
ように構成されている。各圧電素子３から照射される超
音波ＵＳは凹所２を形成する球面の中心に集束し、この
中心が焦点Ｆとなるが、焦点Ｆが膜５の外部上方に位置
するように球面状凹所２の大きさが定められている。

脱気水４を覆っている膜５に患者Ｍの体表が接するよう
に患者Ｍを仰臥させ、患者Ｍの体内の結石Ｓが圧電素子
３の焦点Ｆに位置するように調整する。そして、パルス
発生器６を起動して、多数の圧電素子３から超音波ＵＳ
を焦点Ｆにある結石Ｓに向けて集中的に照射し、その超
音波振動によって結石Ｓを破砕する。破砕された微細結
石は、臓器から出ている管（腎臓結石の場合は尿管）を
通して体外に排出される。

Ｃ８発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の従来の結石破砕装置においては、
超音波照射中、焦点Ｆの位置が一定不変であるため、呼
吸等による働者Ｍの体動に伴って結石Ｓの位置が変動す
ると、焦点Ｆに集束した超音波ＵＳの高エネルギーが結
石Ｓには照射されずに結石５ｒＷＩ辺の組織にまで及び
、その周辺組織を損傷してしまうおそれがあった。

また、集中照射が良好に行われないと、結石Ｓが微細に
破砕されずに大きく割れた状態となって、その大きな割
れ結石が尿管等に詰まる可能性があり、そうなると、患
者Ｍに激烈な痛みを与えるため、緊急に手術を施さなけ
ればならないといった重大な問題もあった。

また、そのような重大事故に至らないまでも、体動に伴
う結石Ｓの変位のために、焦点Ｆに集束された高エネル
ギーが結石Ｓに照射される確率がへ低くなってしまい、
所定の微細な結石破砕が完了するまでに長い時間を要し
、その分、患者Ｍに苦痛を与える回数が増えるとともに
、治療のスループットが低下し、また、エネルギー消費
量が不必要に増加するという問題があった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、体動に伴って変位する結石をリアルタイムで追尾
し、結石位置の変動にもかかわらず、常に超音波エネル
ギーを結石に集束させることを目的とする。

０６課題を解決するための手段 この発明は、このような目的を達成するために、次のよ
うな構成をとる。

すなわち、この発明の結石破砕装置は、単一の焦点に向
かうように配置された複数の圧電素子と、体動等に伴っ
て変位する結石の位置データをリアルタイムで検出する
手段と、各圧電素子から照射される超音波がその時の結
石の位置で同時的に集束するように前記結石位置データ
に基づいて各圧電素子からの超音波照射タイミングを制
御する手段とを備えていることを特徴とするものである
。

８１作用 この発明の構成による作用は、次のとおりである。

すなわち、変位する結石位置をリアルタイムで検出し、
結石から遠い圧電素子はど早めに超音波を照射し、近い
圧電素子はど遅めに超音波を照射することで、すべての
圧電素子からの超音波エネルギーを常に結石に対して同
時的に集中照射する。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１回は結石破砕装置の概略構成図である。第１図にお
いて、従来例に係る第６図に示した符号と同一の符号は
、本実施例においても、その符号が示す部品１部分等と
同様のものを指す。また、特記しない限り、配置、接続
関係等についても本実施例と従来例とは同様の構成を有
している。本実施例において、従来例と異なっている構
成は、次のとおりである。

支持部ｌに形成された球面状凹所２の内底面の中央に、
結石Ｓの現在位置を検出するための診断用超音波撮影装
置８が装着されている。この超音波撮影装置８は、第２
図に示すように、第１．第２の超音波プローブ８ａ、８
ｂを備えている。

第１の超音波プローブ８ａは、患者Ｍの体軸方向に沿っ
た第１の鉛直面Ｐｌ内で首振り動作しながら超音波ＵＳ
を照射し、体内の各組織からの反射波をピンクアップす
ることにより、第１の鉛直面Ｐ１において各照射角度と
その照射方向に沿った距離とで決められる各点の輝＋？
データを収集する。また、第２の超音波プローブ８ｂは
、前記第１の鉛直面Ｐ１に対して直交する第２の鉛直面
Ｐ２内で同様に動作して、第２の鉛直面Ｐ２において各
照射角度とその照射方向に沿った距離とで決められる各
点の輝度データを収集する。

結石Ｓは正常組織に比べて反射率が高いので、結石Ｓの
部分は高輝度となる。

パルス発生器６と個々の増幅器７との間にそれぞれ遅延
回路９が介挿されている。個々の遅延回路９ば、遅延デ
ータ発生用ＲＯＭｌ０から送られてくる遅延データによ
って、その遅延時間がセットされるように構成されてい
る。

遅延データ発生用ＲＯＭｌ０には、予め計算によって求
められた遅延データが格納されている。すなわち、結石
Ｓが圧電素子３の焦点Ｆに位置するときには各圧電素子
３から結石Ｓまでの距離は互いに等しく、すべての圧電
素子３の超音波照射タイミングは同時刻でよい。

しかし、例えば、第３図に示すように、体動のために結
石Ｓが圧電素子３の焦点Ｆからずれた位置にあるさき、
各圧電素子３から結石Ｓまでの距離は互いに相違するか
ら、すべての圧電素子３からのパルス状の超音波エネル
ギーを同時刻において結石Ｓに照射するためには、結石
Ｓから遠い圧電素子３は、結石Ｓに近い圧電素子３より
も早い時点で超音波を照射する必要がある。

個々の圧電素子３の照射タイミングは、圧電素子３と結
石Ｓとの間の距離ひいては結石Ｓの座標位置の関数とし
て；にめることができる。

そこで、この遅延データ発生用ＲＯＭｌ０を結石位置デ
ータに基づいて制御するために、結石位置計算回路１１
が設けられている。この結石位置計算回路１１とその周
辺回路を第４図に示し、以下に説明する。

結石位置計算回路１１は、超音波撮影装置８によって得
られた１フイ一ルド分の画像データ（各点の輝度データ
）を記憶しておくフィールドメモリ１２と、このフィー
ルドメモリ１２に対してアドレスデータを与えるアドレ
ス発生回路１３と、フィールドメモリ１２に記憶されて
いるｌフィール１分の画像データのうちからピーク値を
判定するピーク値判定回路１４と、現在のピーク値をも
つ画像データについてのアドレスデータをアドレス発生
回路１３から入力してラッチするピーク値アドレスラッ
チ回路１５とから構成されている。

なお、工６は、フィールドメモリ１２から出力されたデ
ジタルの画像データをアナログ画像信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、１７は、そのアナログ画像信号に重畳する水
平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤとを発生する同期信
号発生回路、１８は画像データ表示用のモニタデイスプ
レィである。

前記ピーク値判定回路１４およびピーク値アドレスラッ
チ回路１５は１．第５図のように構成されている。

ピーク値判定回路１４は、比較回路１９と、ゲート回路
２０と、１画素ごとに順次フィールドメモリＩ２から送
られてきた画像データのうち現在最大の値をもっている
画素データをラッチする第１のランチ回路Ｌｌとから構
成されている。

比較回路１９においてフィールドメモリ踵から現在人力
した画素データとラッチ回路Ｌ１にラッチされている現
在の最大値画素データとが比較され、現在入力データが
ラッチデータよりも大きいときには、比較回路１９から
“■１”信号を出力してゲート回路２０を開き、現在入
力データをスルーさせて、これを最大値画素データとし
てラッチ回路Ｌ１に先のデータと入れ替えてランチする
。現在入力データがラッチデータ以下であるときには、
比較回路１９ば“ｒ、′信号を出力してゲート回路２０
を閉し、現在の最大値画素データをラッチ回路Ｌ１にラ
ッチさせた状態を維持する。

ピーク値アドレスラッチ回路１５は、マルチプレクサ２
１と、第１のランチ回路Ｌ１にランチされている現在の
最大値画素データに対応したアドレスデータをラッチす
る第２のランチ回路Ｌ２と、同期信号発生回路１７から
の垂直同期信号ＶＤによってアクティブにされる第３の
ラッチ回路Ｌ３とから構成されている。

マルチプレクサ２１は、ピーク値判定回路１４における
比較回路１９からＨ”信号が出力されたときには、第４
図に示すアドレス発生回路１３側に切り換えられ、現在
入力している画素データに対応したアドレスデータを第
２のランチ回路Ｌ２に先のアドレスデータと入れ替えて
ラッチさせる。また、比較回路１９から“Ｌ”信号が出
力されたときには、第２のラッチ回路Ｉ、２側に切り換
えられ、現在ランチされているアドレスデータを引き続
きラッチさせる。

１フイ一ルド分の全画素データについて以上のピーク値
判定が終了すると、第２のランチ回路Ｌ２には、その１
フイールドにおける最大値画素データに対応したアドレ
スデータがラッチされていることになる。そして、垂直
同期信号ＶＤによって第３のラッチ回路Ｌ３がアクティ
ブにされ、第２のラッチ回路Ｌ２内の最大値画素データ
（現在の１フイ一ルド分の全画素データのうちの最大値
画素データ）に対応したアドレスデータを受は取ってラ
ッチし、これを結石位置データＰＤとして第１図に示す
遅延データ発生用ＲＯＭｌ０に送出する。

遅延データ発生用ＲＯＭｌ０は、第３のラッチ回路Ｌ３
から結石位置データＰＤを受は取り、この結石位置デー
タＰＤに対応して各圧電素子３ごとに予め決められてい
る遅延データを各遅延回路９に個別的に送出する。すな
わち、結石Ｓから遠い位置にある圧電素子３の遅延回路
９はど早めにタイムアツプし、近い位置にある圧電素子
３の遅延回路９はど遅めにタイムアツプするように遅延
時間を設定する。そして、それらのタイミングは、第３
図で説明したように、すべての圧電素子３からの超音波
ＵＳが結石Ｓにおいて同時に重なるようなタイミングで
ある。

なお、圧電素子３からの超音波ＵＳの照射タイミングの
制御は、ｌフィールド分遅れたものとなるが、その遅れ
時間はｌ／６０秒（′−１１６．７ミリ秒）で、きわめ
て短い時間であるので問題とはならない。

したがって、呼吸等による患者Ｍの体動に伴って結石Ｓ
の位置が変動しても、これをリアルタイムで追尾する状
態で、常に、すべての圧電素子３からの超音波ＵＳのエ
ネルギーを結石Ｓに対して同時的に集束させ、結石Ｓを
効率良く破砕することができる。

焦点Ｆを固定とし、体・助信号を検出して、結石Ｓが予
め定められた一定の位置に復帰するごとに超音波を照射
する方式も考えられるが、この場合だと照射の時間間隔
が長くなり過ぎる。ところが、この発明の場合には、追
尾しながらの連続照射（ただし、パルス的な）であれば
、きわめて短い周期で超音波を照射することができる。

その結果として、所定の結石破砕の完了までに要する時
間が短時間ですみ、患者Ｍに与える苦痛を軽減できると
ともに、治療のスループントも向上でき、エネルギー消
費を節約できる。

また、結石Ｓが大きく割れて流れ出すといったことがな
く、６育実に微細な状態に破砕できるので、緊急手術の
可能性もなくなる。もちろん、結石Ｓの周辺の組織を損
傷する度合いを大幅に軽減することができる。

なお、第１．第２の鉛直面Ｐｉ、Ｐ２における画像はモ
ニタデイスプレィ１８によって映し出され、オペレータ
は、結石Ｓの位置および超音波ＵＳの照射による結石破
砕の状況を確認することができる。

結石Ｓの近くに腸管のように結石Ｓと同様に高輝度とな
る組織が存在する場合には、その腸管等を結石Ｓと間違
うおそれがあるが、その場合には、モニタデイスプレィ
１日の監視に基づいて腸管を除いた結石Ｓを含む領域を
指定し、その所定領域内でフィールドメモリ踵をスキャ
ンすれば、腸管に超音波ＵＳを照射するといった誤診療
を回避することができる。

上記実施例では、結石Ｓの位置変動を検出するのに、超
音波画像データを用いたが、これに代えてＸ線画像デー
タなどの他の診断画像データを利用してもよい。

Ｇ１発明の効果 この発明によれば、次の効果が発揮される。

すなわち、体動等に伴って変位する結石の位置データを
リアルタイムで検出し、各圧電素子から照射される超音
波がその時の結石の位置で同時的に集束するようにその
結石位置データに基づいて各圧電素子からの超音波照射
タイミングを制御するように構成しであるから、すべて
の圧電素子からの超音波エネルギーを常に結石に対して
同時的に集束照射することができ、結石の破砕を非常に
効率良く行うことができるとともに、治療のスループン
トも向上でき、さらに、患者に与える苦痛を軽減し、エ
ネルギー消費を節約することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の一実施例に係り、第１
図は結石破砕装置の概略構成図、第２図は結石位置デー
タの採取面を示す概略斜視図、第３図は変位した結石に
対する超音波エネルギー同時照射の説明図、第４図は結
石位置計算回路とその周辺回路を示す回路図、第５図は
ピーク値判定回路およびピーク値アドレスランチ回路を
示す回路図である。 また、第６図は従来の結石破砕装置の概略構成図である
。 ２・・・球面状凹所 ３・・・圧電素子 ６・・・パルス発生器 ８・・・超音波撮影装置 ９・・・遅延回路 １０・・・遅延データ発生用ＲＯＭ １１・・・結石位置計算回路 第１図 １２・・・フィールドメモリ １３・・・アドレス発生回路 １４・・・ピーク値判定回路 １５・・・ピーク値アドレスラ Ｆ・・・焦点 Ｍ・・・患者 Ｓ・・・結石 ＵＳ・・・超音波 ＰＤ・・・結石位置データ ンチ回路 第６ ｑ〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）単一の焦点に向かうように配置された複数の圧電
   素子と、体動等に伴って変位する結石の位置データをリ
   アルタイムで検出する手段と、各圧電素子から照射され
   る超音波がその時の結石の位置で同時的に集束するよう
   に前記結石位置データに基づいて各圧電素子からの超音
   波照射タイミングを制御する手段とを備えていることを
   特徴とする結石破砕装置。