JPH03170144A - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、衝撃波などのピークが非常に大きくて波形
が鋭いパルス状の音波（振動）エネルギーを生体外で発
生し、これを生体内に生じた結石を破砕するエネルギー
としてその結石に集束することによりその結石を破砕す
る、結石破砕装置に関する。

【従来の技術】

結石破砕装置では、破砕エネルギーを正確に結石に集束
させる必要がある。他方、結石は人体の呼吸運動などに
よって移動する。 そこで、従来より、超音波診断装置などで結石位置をつ
ねに監視して、結石位置に追従して焦点位置を移動させ
ることが考えられている（特開昭６３−２６７３４７号
公報〉。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、単に超音波断層像などがら結石位置を求
め、それに応じて焦点位置を設定するだけでは、位置検
出から破砕エネルギー発生の間の時間に結石が移動して
しまい、破砕エネルギーを、その発生時点での結石位置
に正確に集束させることができないという問題がある。 この発明は、結石が移動する場合、検出した位置から結
石破砕のためのエネルギー発生までに移動ずることをも
考慮して、破砕エネルギーを、その発生時点での結石位
置に正確に集束させることができる、結石破砕装置を提
供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明による結石破砕装置
においては、複数の破砕エネルギー発生手段と、これら
複数の破砕エネルギー発生手段からのエネルギーの発生
タイミングをそれぞれ調整してエネルギー集束点の位置
を設定する集束位置設定手段と、結石の位置を検出する
生体内画像データ収集手段と、検出した結石位置から、
あらかじめ測定しておいた結石の時刻に応じた位置デー
タを用いて上記の破砕エネルギー発生時点での予測され
る結石位置を算出し、この予測位置に上記の集束位置が
設定されるように上記集束位置設定手段を制御する制御
手段とが備えられることが特徴となっている．

【作　　用】 破砕エネルギー発生手段は複数備えられており、これら
から発生させられる破砕エネルギーの発生タイミングを
それぞれ調整することにより、ある工点でそれら破砕エ
ネルギーの位相を同位相とすることができ、破砕エネル
ギーはその位置に集束することになる。各発生タイミン
グを変更すれば、他の位置にエネルギーが集束する。こ
のように各破砕エネルギー発生手段でのエネルギー発生
タイミング、を調整することによって任意の集束点を定
めることができる。 一方、生体内画像データ収集手段を用いることにより生
体内の画像データが収集され、この画像データから結石
の位置が検出される。 ところが、この位置検出から破砕エネルギー発生までに
は所定の時間がかかることが避けられない。 そこで、上記の生体内画像データ収集手段などを用いる
ことにより、あらかじめ結石の時刻に応じた位置データ
を求めておく。そしてこのデータに基づき、上記の検出
位置より、破砕エネルギー発生時点での予測される結石
位置を算出する。この予測位置に破砕エネルギー集束点
が制御された上で、破砕エネルギーの発生が行われる。 したがって、結石位置検出から破砕エネルギー発生まで
の時間遅れにもかかわらず、破砕エネルギー発生時点で
の結石位置に正確に集束点を定めて、破砕エネルギーの
生体への入射を行うことができる。

【実　施　例】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図において、生体１には結石１１が存在
しており、この結石ｌ１は呼吸運動にともなって軌道１
２に沿って移動を繰り返しているものとする．この結石
１１に衝撃波が集束するように衝撃波発生源２が配置さ
れる。衝撃波発生源２は具体的には超音波パルスを発生
する圧電素子などからなり、支持板２１に多数配列され
ている。この支持板２１と生体１の表面との間には水袋
２２に満たされた音響インピーダンスマッチング用の水
が介在させられる。 多数の衝撃波発生源２のそれぞれには高電圧パルス回路
４が接続される。この高電圧パルス回路４は、主制御回
路１０からの制御信号により制御され、遅延回路５を経
たトリガ信号のタイミングに応じて高電圧パルスを発生
する。この高電圧パルスは衝撃波発生源２に駆動パルス
として送られる．こうして駆動される衝撃波発生源２か
ら発生した衝撃波は水袋２２を介して生体１内に入射さ
せられる。 他方、衝撃波発生源２を支持している支持板２１には、
生体１内の結石１１の位置を求めるための超音波断層プ
ローブ３も取り付けられている。 この超音波断層プローブ３は送受信回路６に接続され、
超音波ビームの生体１内への送受を行うとともに所定の
断面でその超音波ビームの走査を行う．受波したエコー
信号は送受信回路６からＡ／Ｄコンバータ７に送られて
デジタル信号に変換された後デジタルスキャンコンバー
タ８に送られる。 このデジタルスキャンコンバータ８は、送受信回路６か
ら得られるエコーデータが超音波ビームのスキャン方式
に基づいたものであるので、これをＣＲＴ表示装置９の
表示方式に変換するためのものである。こうしてＣＲＴ
表示装Ｗ９によって生体１の所定の断面における超音波
断層像が表示される。上記の超音波断層ブローブ３は回
転駆動装置３１により回転させられるようになっており
、断層像を得る平面を回転させることができるようにな
っている。主制御回路１０から回転方向制御回路３２を
経て信号が送られることによりこの回転の制御が行われ
る。 結石１１を破砕する治療を行うに際して、まず超音波断
層プローブ３、送受信回Ｊ￥８６等を用いて超音波断層
像を撮影し、この画像に基づき支持板２１と生体１との
位置関係を調整するなどして結石１ｌの位置に対する衝
撃波焦点位置のおおまかな設定を行う。そして結石工１
を破砕する強い衝撃波を入射する前に、結石１１が移動
する軌道１２を求める。ここでは、軌道１２が、たとえ
ば支持板２１に平行な断面Ｐ付近にあるものとして断面
Ｐでの断層像を、結石１１の移動の１周期以上にわたっ
て所定の時間間隔で順次、多数枚得るものとする。その
ため、たとえば主制御回路１０から遅延回路５に送る遅
延データを変更しながら、多数の衝撃波発生源２から衝
撃波を繰り返し生じさせ、その各々で衝撃波の焦点が断
面Ｐ上のあらゆる点となるように焦点位置を面Ｐ上でス
キャンさせる。そして，反射波を超音波断層ブローブ３
で受波し、その受波されたエコー信号を送受信回路６、
Ａ／Ｄコンバータ７を経てデジタルスキャンコンバータ
８に送る。このとき超音波断層プローブ３がメカニカル
セクタスキャン方式のものである場合は、その扇形に回
転させるタイミングを衝撃波の発生タイミングに同期さ
せることが好ましい。また、設定された焦点位置にプロ
ーブ３の受波指向性を合わせるようにする。高電圧パル
ス回路４は主制御回路１０からの制御信号によって比較
的低い電圧のパルスを生じるように制御されており、衝
撃波発生源２から比較的弱い衝撃波が生じるようにされ
ている。こうして焦点を面Ｐ上で１回スキャンさせるご
とに面Ｐ上の反射波強度分布像がデジタルスキャンコン
バータ８において形戒されることになる。順次得られる
多数枚のこの画像はそれぞれフレームメモリ８１に記憶
される。 この各画像において、結石１１の位置では反射波強度が
大きくなっているので、主制御回路１０でその最大値を
自動抽出するかあるいは人間が観察して手動により抽出
することにより結石１１の位置を求めることができる。 この多数枚の面Ｐ上の反射波強度分布像から求めた結石
１１の位置より、時刻に対応した結石ｌ１の位置データ
を得る。この位置データを連続させると第２図に示すよ
うな結石１ｌの軌道ｌ２となる。 このようにして時刻ごとの結石１１の位置データが得ら
れた後、強い衝撃波を生体１に入射して結石１１を破砕
する治療を行う．その強い衝撃波発生の１回ごとに、そ
れに先だって、上記と同様の弱い衝撃波による断面Ｐの
走査を行って断面Ｐでの画像を求めて、主制御回路１０
でその画像中のエコー信号ピーク位置から結石１ｌの位
置を求める．そして、上記の時刻ごとの結石１１の位置
データを用い、求めた位置が第２図のＡ点であったとす
るなら、強い｛ＴＴ撃波を発生するまでの間に結石１１
は軌道１２上のＢ点にまで移動しているはずであるから
、衝撃波発生時点での結石１１の位ｉｉｆｆｉＢを算出
する。この計算は主制御回路１０により行うことができ
、求めた予測位置Ｂに焦点が位置するように遅延データ
を算出してこれを各遅延回路５に送る。こうして焦点の
位置決めが終了した後、制御信号を高電圧パルス回路４
に送って強い衝撃波を発生するに足りる大きなピークの
パルスを発生するよう制御した上で、トリガ信号を遅延
回路５を経て各高電圧パルス回路４に送り、多数の衝撃
波発生源２より強い衝撃波を発生させる． したがって、結石１１の位置を検出した時点より強い衝
撃波を発生するまでの時間に結石１ｌが移動しても、そ
の位置を予測して衝撃波を集束させることができ、効率
的な結石破砕治療を行うことができる。 もしも、検出した結石１１の位置が第３図のＡ点のよう
に軌道１２上にないときは、その軌道１２と並進する点
線で示すような軌道上に移動するものと考えることがで
きるので、Ａ点に最も近い軌道１２上の八゛点を求め、
この人゛点にある結石工１は衝撃波発生時点ではＢ′点
に動いているので、Ｂ゛点を求めるとともに、そのＢ゛
点をＡ’−Ａと同距離だけ平行移動させたＢ点を求めて
、これを予測位置とすることもできる。 これらの場合、強い衝撃波を繰り返し発生するたびに、
それに先だって断面Ｐでの画像を求めているので、２回
目以降に画像を得る時点での結石１１の位置も予測でき
る。そこで、第４図に示すようにその予測位置近辺の領
域１３のみをスキャンしてその領域のみの画像を得て、
結石１１の位置Ａを検出することとする。すると、スキ
ャン領域１３が狭いため、スキャンに時間ががからす非
常に短い時間で画像を得、位置Ａの検出ができることに
なる。そのため、強い衝撃波発生までの時間を短縮でき
、その短い間に移動した後の結石１ｌの位置Ｂの予測精
度を向上させることができる。 また、フレームメモリ８１のデータは随時更新するよう
にすれば、患者の体全体の動きがあったときにも、それ
に対応させることができる。

【発明の効果】

この発明の結石破砕装置によれば、移動する結石に追従
して、結石破砕のためのエネルギー集束点を正確に移動
させながら、破砕エネルギーの生体への入射を行うこと
ができる。その結果、結石破砕の治療効果が向上するば
かりでなく、正常組織の損傷も軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図、第
３図及び第４図は結石の移動軌道、検出位置及び予測位
置を説明するための図である。 １・・・生体、１１・・・結石、１２・・・軌道、１３
・・・スキャン領域、２・・・衝撃波発生源、２］・・
・支持板、２２・・・水袋、３・・・超音波断層プロー
ブ、３１・・・回転駆動装置、３２・・・回転方向制御
回路、４・・・高電圧パルス回路、５・・・遅延回路、
６・・・送受信回路、７・・・Ａ／Ｄコンバータ、８・
・・デジタルスキャンコンバータ、８１・・・多数枚分
のフレームメモリ、９・・・ＣＲＴ表示装置、 １ Ｏ・・・主制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の破砕エネルギー発生手段と、これら複数の
   破砕エネルギー発生手段からのエネルギーの発生タイミ
   ングをそれぞれ調整してエネルギー集束点の位置を設定
   する集束位置設定手段と、結石の位置を検出する生体内
   画像データ収集手段と、検出した結石位置から、あらか
   じめ測定しておいた結石の時刻に応じた位置データを用
   いて上記の破砕エネルギー発生時点での予測される結石
   位置を算出し、この予測位置に上記の集束位置が設定さ
   れるように上記集束位置設定手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする結石破砕装置。