JPH03280941A

JPH03280941A - 結石破砕装置

Info

Publication number: JPH03280941A
Application number: JP2078819A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Aida; 聡相田; Nobuyuki Iwama; 信行岩間; Naomasa Ioriya; 庵谷　尚正
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明はピエゾ素子を用いて体外から衝撃波を照射し
、体内の結石を破砕治療する装置に関するものである。

（従来の技術）近年、腎結石の治療において、衝撃波を用いて体外から
無侵襲的に結石を破砕治療する方法が広く用いられるよ
うになってきた。この衝撃波源としでは、水中放電、電
磁誘導、微小爆発、ピエゾ素子を用いる方法などが提案
されている。とくにピエゾ素子を用いる方法は、消耗品
かない、衝撃波強度を任意にコントロールできるなど優
れた特徴を有している（特開昭８０−１４５１３１　）
。さらにピエゾ素子を用いると焦点領域からの反射波を
受信することも可能となる。特開昭６０−１９１２５０
、特開昭６０−１４９５６２に記載される通り、これを
利用して強力な衝撃波を発射する直前に弱い超音波を送
受信し、強い反射波が帰ってきた場合は焦点と結石が一
致していると判断して破砕用衝撃波に切り替える。これ
により結石以外の正常組織に誤って衝撃波を照射するこ
と無く治療か行われるため、副作用の低減と破砕効率の
向上が得られる。

（発明が解決しようとする課題）結石の体内での深さは個体差が太い。深い位置の結石に
焦点を一致させた場合、存在確認用超音波の生体内での
伝搬距離は長くなり、たとえば結石の反射係数が浅いも
のと同じだとしても、組織の減衰が有するため、結果的
に受信される反射波は小さくなってしまう。上記従来例
である特願昭６１−１４９５６２の構成では、弱い超音
波の送信出力、受信感度アンプのゲイン）及び装置の値
は一定か又は手動で調節するようになっている。したが
って操作者は位置決め用超音波画像より結石の深さを読
取り減衰分を換算して、上記それぞれのパラメータを調
節しなければならず繁雑であるという問題が有った。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）体外のピエゾ素子で発生させた衝撃波を体内の結石に照
射して破砕治療する結石破砕装置において、患者体表面
と焦点との距離を計測する手段と、該ピエゾ素子の駆動
電圧を切り替える手段と、弱い駆動電圧時の反射波を受
信する手段と、前記測定された体表面と焦点との距離に
応じて受信感度を変える手段と、前記受信信号の内、焦
点領域からの反射信号のピーク値（振幅最大値）を検出
する手段と、該検出されたピーク値と設定値とを比較す
る手段と、該比較した結果により前記駆動電圧を切り替
える手段を制御する手段を有することを特徴とする。

（作用）始めピエゾ素子の駆動回路は弱い電圧に切り替えられて
おり、弱い超音波を送信し反射波信号を受信している。

ここで体表はピエゾ素子からでた超音波か水中を伝搬し
て最初に出会う反射体であり、その距離は反射波のファ
ーストビークの時間を測定する等で容易に測定できる。

また焦点の位置は幾何学的に決まっているため、体表面
と焦点との距離が計算される。この算出された距離によ
り、深い場合は感度が大きくなるよう受信感度を調節す
る。調節された受信信号の内、焦点領域からの反射信号
のピーク値（振幅最大値）を検出し、これが予め設定し
た値より大きい場合は結石と焦点が一致したと判断し、
駆動回路を高電圧に切り替え破砕用の強力な衝撃波を照
射する。これにより、結石の深さによらず、繁雑な調節
無しで安定した誤照射防止機能か動作する。

（実施例）以下図面を参照しながらこの発明の一実施例について説
明する。

第１図はこの実施例の構成図を示す。

衝撃波源であるピエゾ素子１は水袋２により患者３にカ
ップリングされている。ピエゾ素子１は駆動回路４に結
合されており、初めは低電圧Ｖ。

で駆動され、衝撃波に成らない程度の弱い超音波を照射
する。体内に照射された超音波は音響インピーダンスの
異なる部分で反射される。この反射波は送信に用いたも
のと同じピエゾ素子１で受信される。この受信されたＲ
Ｆ倍信号実験などで決定された初期値ＣＯに増幅率を設
定されたアンプ５で増幅され、受信回路６に検波される
。この検波された信号を第２図の（１）に示す。ここで
ａは超音波が発射された時間であり、ｂが患者３の体表
面で反射された信号である。体表までは水袋２内の水が
あるだけなため、ａ、ｂ間には信号は無い。距離検出回
路７は、まずこの検波された反射波から、第２図（１）
のａ、ｂ間の時間１．を検出する。これは周知の技術で
あるファーストビークの検出により実現される。次に事
前に分かつている焦点までの往復の伝搬時間Ｔ（ピエゾ
素子１の曲率Ｒと音速Ｃにより２Ｒ／Ｃで求まる。）と
ｔｌから、体表と焦点の距離りを次式で求める。

Ｄ＝Ｃ（Ｔ　　ｔ　＋　）　／　２さらに距離検出回路７は求めた距離りに基づきアンプ５
のゲインＧを変更する。この時、例えば次式のように設
定する。

Ｇ＝Ｇｏ　ＸＥＸＰ　（ａＸ　ｆ　ｘ２Ｄ）ここでαは
生体内の減衰係数で一般に−０、５ｄＢ／ＭＨ２，ｃｍ
と言われている。またＦは超音波の周波数で、本誌のよ
うにパルス波を用いる場合は中心周波数を用いても大き
な誤差は無い。またＤの単位は印になる。

したがって、最初の反射波だけはＧＯだが、２波目以降
は変更されたゲインＧて増幅され、受信回路６に検波さ
れ判定回路８に入る。判定回路８では検波された信号（
第２図（１））のうち第２の　（２）に示すように焦点
近傍の部分だけを抽出し、この中でのピーク値Ｐを求め
、キーボード９などから設定された設定値との大小比較
を行い、ピーク値及び設定値をＣＲＴＩＯに表示する。

もしピーク値Ｐの方か設定値より小さければ焦点に結石
は無いと判断し上記動作をそのまま繰返し、逆にピーク
値Ｐの方が大きければ焦点と結石が一致していると判断
し、駆動回路４を高電圧に切り替える。

ピエゾ素子１からは強力な衝撃波が照射され、焦点の結
石が破砕される。

本実施例では受信回路の前段のアンプのゲインを可変に
したが、後段に可変用アンプを入れても良い。

第２の実施例を第３図に示す。第１図と同じ番号のブロ
ックは同じ動作・を行う。第１の実施例とほぼ同じ動作
を行うが、距離検出回路７の出力りによりアンプ５のゲ
インを変化させるのではなく、駆動電圧Ｖを例えば次式
のように可変にする。

Ｖ−Ｖｏ　ＸＥＸＰ　（（ＺＸ　ｆ　Ｘ２Ｄ）これによ
り結果的に反射波信号の強度が調節されることになる。

第３の実施例を第４図に示す。ピエゾ素子１の中心に、
結石と衝撃波焦点との位置決めのための超音波プローブ
１１が入っている。該プローブ１１は前後に移動可能に
ピエゾ素子１に取り付けられており、ポテンションメー
タを用いた位置検出回路１２によりプローブ１１のピエ
ゾ素子１及び焦点との相対位置が求められる。超音波プ
ローブ１１は超音波画像装置１３に結合されており、患
者３体内め超音波画像を表示する。超音波画像の中心の
１ラインのＡモード信号を取り出すのは、超音波画像装
置関連の技術者にとって公知の技術であるが、本実施例
においても超音波画像装置１３から前記Ａモード信号を
取り出しスタンドオフ検出回路１４に送る。スタンドオ
フ検出回路１４では、第１の実施例で体表までの距離を
測定したのと同じ方法でプローブ１１表面から体表まで
の距離ｄを求める。距離検出回路１５では位置検出回路
１２よりのプローブ１１と焦点との相対位置情報および
スタンドオフ検出回路１４からのプローブ１１表面から
体表までの距離ｄの情報より体表面から焦点までの距離
りを算出する。このＤ値より第１の実施例と同様にアン
プ５の感度を調節する。また第２の実施例と同様に駆動
回路４の駆動電圧を調節しても良い。

上記実施例ではゲインの調節を増幅器の感度または送信
電圧で行っているが、逆に深さ情報りを用いて判定回路
の設定値を下げるように調節しても良い。

また要旨を逸脱しないかぎり、実施例に変更を加えても
良い。

［発明の効果コこの発明によれば、結石の深さが違っても繁雑な調節に
よらず、結石と焦点の一致を検出でき、副作用が少なく
破砕効率の高い結石破砕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の実施例の構成図を示す。施例の構成図を示す。１・・・ピエゾ素子　　　　２・・・水袋３・・・患者
　　　　　　　４・・・駆動回路５・・・アンプ　　　
　　　６・・・受信回路７．１．５・・・距離検出回路８・・・判定回路９・・・キーボード　　　　１０・・・ＣＲＴｌｌ・・
・超音波プローブ　１２・・・位置検出回路１３・・・
超音波画像装置１４・・・スタンドオフ検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）体外のピエゾ素子で発生させた衝撃波を体内の結
石に照射して破砕治療する結石破砕装置において、患者
体表面と焦点との距離を計測する手段と、該ピエゾ素子
の駆動電圧を切り替える手段と、弱い駆動電圧時の反射
波を受信する手段と、前記測定された体表面と焦点との
距離に応じて受信感度を変える手段と、前記受信信号の
内、焦点領域からの反射信号のピーク値（振幅最大値）
を検出する手段と、該検出されたピーク値と設定値とを
比較する手段と、該比較した結果により前記駆動電圧を
切り替える手段を制御する手段を有することを特徴とす
る結石破砕装置。
（２）前記患者体表面と焦点との距離を計測する手段が
、弱い駆動電圧時の反射波の受信信号を用いる事を特徴
とする請求項１記載の結石破砕装置。
（３）前記患者体表面と焦点との距離を計測する手段が
、超音波画像描出用のＡモード信号を用いる事を特徴と
する請求項１記載の結石破砕装置。
（４）前記測定された体表面と焦点との距離に応じて受
信感度を変える手段が、増幅率が可変の増幅器であるこ
とを特徴とする請求項１記載の結石破砕装置。
（５）前記測定された体表面と焦点との距離に応じて受
信感度を変える手段が、駆動回路の駆動電圧を可変する
手段であることを特徴とする請求項１記載の結石破砕装
置。