JPH0566138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、超音波治療装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

悪性新生物、いわゆる癌に対する治療法につい
ては、従来より種々の方法が実施されてきている
が、最近では温熱治療法（ハイパサーミア）であ
る。この治療法は腫瘍組織が正常組織と比較し、
温度に対して敏感な性質があることを利用して、
加温により腫瘍組織の細胞のみを破壊するという
ものであり、非観血的な方法であるため、切除不
可能な病巣の治療に対して極めて有効と考えられ
ている。

この温熱治療法は全身加温、局部加温および局
所加温に分類されるが、これらのうちで特に超音
波を深部腫瘍に集束・照射することにより、腫瘍
部位を選択的に加温して治療を行なう局所加温法
が有望視されている。

しかしながら、従来の局所加温法による温熱治
療法では、腫瘍部に対する超音波の選択的な照射
を正確に行なうことの重要性について認識されな
がら実際にはそれを実現するための具体的手段が
なく、従つて腫瘍部周囲の正常組織も同時に破壊
させてしまうという危険性を有していた。例えば
超音波を用いたハイパサーミアにおいては、まず
超音波診断法によつて腫瘍の位置、大きさ等の計
測が行なわれることもあるが、検査・治療中の体
動等を考慮すると、位置の計測は治療と同時に行
なわれない限り加温部位の正確な位置設定は不可
能である。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、治療部位を確認しながら治
療を行なうことができる超音波治療装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

この発明は上記の目的を達成するため、生体内
の断層像を得るための超音波の送受を行なう画像
用超音波プローブと、生体内の所望部位に超音波
を集束・照射する治療用超音波プローブと、前記
画像用超音波プローブの出力信号から前記治療用
超音波プローブが発射する超音波の高調波成分を
検出することによつて前記治療用超音波プローブ
による治療部位を検出する検出手段と、この検出
手段により検出された前記治療部位の位置を示す
情報を前記画像用超音波プローブの出力信号に基
いて得られた断層像上に表示する手段とを備えた
ことを特徴とする。

〔発明の効果〕

この発明によれば、生体内の断層像上で加温部
位を確認しながら温熱治療を行なうことができ
る。従つて、加温用超音波を正しく腫瘍の部位に
集束させた状態で適確な治療を行なうことが可能
であり、治療効果の判定も容易となる。

また、治療前に加温用超音波プローブの幾何学
的焦点と生体内の腫瘍部位との位置合せが正しく
行なわれても、僅かな体動、あるいは超音波の屈
折や反射による影響で両者の相対位置がずれるこ
とが考えられるが、この発明によればこれらの影
響によらず本質的な加温用超音波の集束点、すな
わち真のホツトスポツトを検出できるという利点
がある。従つて、このことからも加温部位の位置
表示の信頼性は非常に高い。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例に係る超音波温熱治療装置
の構成を第１図に示す。生体１の体表に接してウ
オーターバス２が設けられており、このウオータ
ーバス２内に画像用超音波プローブ３と加温用超
音波プローブ４が配設されている。ウオーターバ
ス２は超音波プローブ３，４と生体１との音響イ
ンピーダンスのマツチングと、生体１の表面の温
度上昇を抑えるためのものである。

画像用超音波プローブ３および加温用超音波プ
ローブ４は、プローブ位置制御装置５によつて支
持されるとともに、その位置状態、例えば生体１
の体表に対する角度等が制御される。プローブ位
置制御装置５には位置検出器６が連結されてい
る。位置検出器６は例えば各超音波プローブ３，
４の動きに連動するポテンシヨメータによつて構
成され、各プローブ３，４のそれぞれの位置と、
互いの位置関係（相対位置）を検出する。

画像用超音波プローブ３はこの例では回転体の
周囲に３個の超音波トランスデユーサ３ａ〜３ｃ
を取付けて構成され、これらのトランスデユーサ
３ａ〜３ｃのうち生体１内部の方向に向けられて
いる１個のトランスデユーサ（図の例では３ａ）
が、スイツチ回路（図示せず）を介して供給され
るパルサ７からの電気パルスにより駆動され、パ
ルス状の超音波を生体１内に発射する。パルサ７
はレートパルス発生器８からのレートパルスによ
り一定周期で間欠的に駆動される。こうして超音
波トランスデユーサ３ａによつて発射され生体１
内で反射された超音波は、同じトランスデユーサ
３ａで受信されて電気信号に変換され、増幅器９
および検波器１０を介して断層像信号１１として
取出される。超音波トランスデユーサ３ａはそれ
ぞれ−θ〜θの範囲を回転する間に数百回の超音
波の送受信を行ない、それによつて扇状の断層像
１枚に対応した断層像信号１１が得られることに
なる。超音波トランスデユーサ３ａの回転がθを
越すと、次にトランスデユーサ３ｂが前記のスイ
ツチ回路により選択され、トランスデユーサ３ａ
の場合と同様な動作が行なわれる。こうして各超
音波トランスデユーサ３ａ〜３ｃが順次１個ずつ
選択されて、超音波の送受信が行なわれることに
より、断層像信号１１が連続的に得られる。

一方、加温用超音波プローブ４は例えば先端に
音響レンズが取付けられるか、または凹型の先端
形状を有しており、その位置状態によつて発射す
る超音波の集束点が決まるようになつている。そ
して、加温用超音波プローブ４は駆動回路１３に
よつて駆動される。駆動回路１３は加温に必要な
パワーの電気信号を加温用超音波プローブ４に供
給するためのものであり、その出力はバースト波
あるいは連続波である。バースト波を出力する場
合、駆動回路１３はレートパルス発生器８からの
レートパルスが遅延回路１２を介して供給される
ことにより、パルサ７に送られたレートパルスよ
り一定時間τだけ遅れてトリガされる。こうして
加温用超音波プローブ４から発射された超音波は
生体１内の所望部位、つまり腫瘍部位に集束して
照射される。遅延回路１２は加温用超音波プロー
ブ４からのバースト波の超音波が、画像用超音波
プローブ３からの超音波と同じタイミングで生体
内の腫瘍部位に照射されるようにするためのもの
であり、その遅延回路τはτ＝（l₁−l₂）Ｃとなる
ように、位置検出器６からの情報に基いて設定さ
れる。l₁，l₂はそれぞれ画像用および加温用の各
超音波プローブ３，４と、これら各プローブ３，
４からの超音波の中心線の交点との間の距離であ
り、これらは位置検出器６においてプローブ３の
中心位置（X₁，Y₁）と角度θ₁、およびプローブ
４の中心位置（X₂，Y₂）と角度θ₂、さらにプロ
ーブ３における超音波ビームの偏向角θsから算出
することができる。また、Ｃは生体中の音速であ
る。なお、これはl₁≧l₂の場合であり、l₁≦l₂の場
合は遅延回路１２をパルサ７とレートパルス発生
器８との間に挿入する必要がある。

加温用超音波プローブ４からの超音波の集束点
（ホツトスポツト）を検出するため、画像用超音
波プローブ３から得られた受信信号は高調波検出
回路１４にも供給される。高調波検出回路１４は
例えばバンドパスフイルタによつて構成され、加
温用超音波プローブ４により発射される超音波の
高調波成分を画像用超音波プローブ３の出力信号
から検出することにより、ホツトスポツトの検出
を行なう。

一般に、超音波は媒質（例えば生体内組織）を
伝搬する際、その音圧が大きくなるほど波形に歪
を生ずることが知られている。これは媒質中の音
速が音圧の大きさに依存するためであり、微小音
圧振幅を持つた音波の音速をCo、粒子速度をＶ
とすれば、有限音圧振幅を持つた音波の音速Ｃは Ｃ＝Co＋βv で示される。すなわち、ｖ＞ＯではＣ＞Coとな
り、またｖ＜ＯではＣ＜Coである。従つて、第
２図に示すように超音波プローブから放射される
超音波波形(a)は媒質中を伝搬すると(b)のように歪
を起し、高調波成分が生じる。ハイパサーミアに
おいて加温部位は強力な超音波が集束して照射さ
れるため、このような非線形現象が生じ易い状態
にある。

そこで、この実施例では超音波のこのような性
質を利用して、高調波成分を検出することで加温
部位、すなわちホツトスポツトを検出する。この
場合、厳密には高調波成分の振幅最大点がホツト
スポツトに対応する。高調波検出回路１４の出力
は波形整形回路１５により矩形波に変換され、ホ
ツトスポツト信号１６として加算器１７に供給さ
れ、前述のようにして得られた断層像信号１１と
合成される。加算器１７の出力信号はデイジタル
スキヤンコンバータ１８によりテレビジヨンビデ
オ信号に変換された後、CRTデイスプレイ（テ
レビモニタ）１９に供給される。デイジタルスキ
ヤンコンバータ１８は位置検出器６からの画像用
および加温用の超音波プローブ３，４の位置情報
が供給されており、これによつてホツトスポツト
の像と腫瘍部の像と画面構成、すなわち断層像上
における両画像の相対位置が決定される。この結
果、CRTデイスプレイ１９の画面上には、第３
図ａが通常の断層像であるとすると、同図ｂに示
すように例えば腫瘍部の像３１を含んだ断層像と
共に、ホツトスポツトの像３２が表示される。ホ
ツトスポツトの像３２は例えば通常の像より明る
い輝点か、特別な色あるいは特別なパターン等に
よつて表示されるとよい。

以上のようにして、この発明によれば断層像上
にホツトスポツト、すなわち加温用超音波の集束
点の位置を示す情報が表示される。従つて、加温
部位を確認しながら温熱治療を行なうことが可能
となり、治療効果を著しく上げることができる。

なお、上記実施例では高調波検出回路１４を特
別に設けたが、場合によつては省略することも可
能である。すなわち、画像用超音波プローブ３の
トランスデユーサは一般に良質な断層像を得るた
めに、その共振周波数が3MHz以上のものが使用
され、一方、加温用超音波プローブ４は高効率の
加温を行なうために1MHz以下の超音波を照射す
るものが望ましい。このような場合、加温用超音
波プローブ４から発射された超音波が画像用超音
波プローブ３に到達しても、その基本波あるいは
低次の高調波成分は実質的に検出されず、加温部
位からの高調波成分のみが受信される。このよう
に画像用超音波プローブ３のフイルタ機能を利用
して高調波成分を検出することにより、ホツトス
ポツトの検出を行なうこともできる。

なお、この発明の実施例では便宜上、加温用超
音波の集束点が加温部位（ホツトスポツト）とな
るように説明したが、生体内での超音波の減衰や
屈折等によりこの両者必ずしも一致しないことが
ある。このような場合でも、本発明によれば常に
真の加温部位が検出・表示されるため、正確なハ
イパサーミアを行なうことができる。

この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例では画像用超音波プローブ３と
加温用超音波プローブ４とが生体１の体表上で離
れた位置に設けられているが、両プローブを一体
的に形成してもよく、その場合には遅延回路１２
は不要となる。また、実施例では断層像を得るの
に機械的な手段（画像用超音波プローブのトラン
スデユーサを回転させること）によるセクタ型走
査を用いたが、電子走査によるセクタ型走査ある
いはリニア型走査を用いてもよい。また、加温用
超音波プローブからの超音波の集束法について
も、音響レンズ等を用いる方法以外の方法を用い
てもよい。その他、この発明は要旨を逸脱しない
範囲で種々変形実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る超音波温熱
治療装置の構成を示す図、第２図は有限振幅超音
波が媒質中を伝搬するとき生ずる非線形現象を説
明するための図、第３図ａ，ｂは同実施例におけ
るデイスプレイ上の表示例を示す図である。 １…生体、２…ウオーターバス、３…画像用超
音波プローブ、４…加温用超音波プローブ、５…
プローブ位置制御装置、６…位置検出器、７…パ
ルサ、８…レートパルス発生器、９…増幅器、１
０…検波器、１１…断層像信号、１２…遅延回
路、１３…加温用超音波プローブ駆動回路、１４
…高調波検出回路、１５…波形整形回路、１６…
ホツトスポツト信号、１７…加算器、１８…デイ
ジタルスキヤンコンバータ、１９…CRTデイス
プレイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生体内の断層像を得るための超音波の送受を
   行なう画像用超音波プローブと、 生体内の所望部位に超音波を集束・照射する治
   療用超音波プローブと、 前記画像用超音波プローブの出力信号から前記
   治療用超音波プローブが発射する超音波の高調波
   成分を検出することによつて前記治療用超音波プ
   ローブによる治療部位を検出する検出手段と、 この検出手段により検出された前記治療部位の
   位置を示す情報を前記画像用超音波プローブの出
   力信号に基いて得られた断層像上に表示する手段
   とを備えたことを特徴とする超音波治療装置。