JPH0576852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体の例えば癌細胞、結石等の被
破砕物を衝撃波の集束エネルギーで破砕して治療
する衝撃波治療装置に関する。

（従来の技術） 一般に、この種の衝撃波治療装置は、超音波ト
ランスデユーサにより超音波を送受波して断層像
情報を収集し、この収集した断層情報に対応した
音場領域画像（いわゆるＢモード像）を画面上に
表示し、画面上に映し出された音場領域画像の中
のどこに被破砕物が存在するかを特定した後、被
破砕物の特定部位に衝撃波の焦域を形成されるよ
うに衝撃波トランスデユーサにより衝撃波を送波
する。これにより衝撃波の焦域は、高音圧の衝撃
波が集束せしめられるため、被破砕物と生体組織
との音響インピーダンスの相違により、被破砕物
と生体組織との境界で衝撃波の反射が起り、これ
にともなつて被破砕物の内部応力が大きくなり、
被破砕物が破砕されるようにするものである。

しかし、実際には被検体に動きが生じたり、被
検体の呼吸動作等により被破砕物の位置が変動さ
れるため、折角特定した被破砕物の領域が衝撃波
の焦域から相対的にずれてしまう場合が多々生じ
る。そして、そのずれが生じた場合には、衝撃波
を発生させても、対象となる被破砕物に対しては
破砕が行なわれない。この際、通常生体組織は衝
撃波の焦域程度の微小領域では一様であり大きな
反射を生じないことから、永続的な副作用が生じ
ないと考えられている。ところが、実際には毛細
血管の破損による出血等が生じることも多く、従
つて、被破砕物の領域と衝撃波の焦域がずれてい
る状態で衝撃波を印加する事態となることは極力
避けるべきであ。また、衝撃波の焦域円に音響イ
ンピーダンスの大きな例えば骨等の部分が含まれ
ていればその部分を破損してしまう危険性すらあ
る。

そこで、従来のこの種の衝撃波治療装置におい
ても、上記したような危険をともなう衝撃波の無
駄な照射を回避するため、例えば心拍同期あるい
は呼吸同期で結石等被破砕物の位置変動を推測し
て、その被破砕物の領域を特定し、この領域に対
応させて、衝撃波の焦域を設定して衝撃波の照射
をすることが行われた。また、被破砕物の領域と
衝撃波の焦域との位置関係を確認し得るように、
音場領域画像上に、衝撃波の焦域の頂点位置を示
す焦点マーカを表示することも行われた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のように心拍同期あるいは
呼吸同期による被破砕物の領域の位置変動調整
は、単なる推測にもとずくものであり、無駄な衝
撃波照射を回避するための確実な方法ではない。

すなわち、予期しない動きを被検体がとること
がありうるからである。

また、単なる焦点マーカの表示によつては、実
際にどれだけ衝撃波の焦域と被破砕物の領域が重
なり合つているかを操作者が短時間のうちに判断
することは困難である。

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
のであり、無駄な衝撃波照射を確実に回避と、安
全に治療を行うことが可能な衝撃波治療装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の第１発明
は、超音波トランスデユーサにより超音波を送受
波して収集した断層像情報を基に被破砕物の領域
を抽出する手段と、衝撃波トランスデユーサによ
り衝撃波を送波して衝撃波の焦域を形成する手段
とを有する衝撃波治療装置において、 前記被破砕物の領域に対応させて前記衝撃波の
焦域を設定した際、その重なり度を演算により求
める重なり度判別手段と、この重なり度判別手段
の演算結果が示す前記被破砕物の領域及び前記衝
撃波の焦域の重なり度を画面上に表示する重なり
度表示手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の第２発明は、超音波トランスデ
ユーサにより超音波を送受波して収集した断層情
報を基に被破砕物の領域を抽出する手段と、衝撃
波トランスデユーサにより衝撃波を送波して衝撃
波の焦域を形成する手段とを有する衝撃波治療装
置において、 前記被破砕物の領域に対応させて前記衝撃波の
焦域を設定した際、その重なり度を演算により求
める重なり度判別手段と、この重なり度判別手段
の演算結果が示す前記被破砕物の領域及び前記衝
撃波の焦域の重なり度について設定値未満である
ことを認識したとき、衝撃波発生を停止とする制
御を行う衝撃波発生制御手段と、を具備すること
を特徴とする。

（作用） 本発明の第１発明の構成であれば、重なり判別
手段の演算結果が示す被破砕物の領域及び衝撃波
の焦域の重なり度が重なり度表示手段によつて画
面上に定量的に表示されるから、術者がその画面
上の重なり度を定量的に視認して無駄な衝撃波照
射を確実に回避する処理を行える。

また、その第２発明の構成であれば、重なり度
判別手段の演算結果が示す被破砕物の領域及び衝
撃波の焦域の重なり度について所定の値未満であ
ることを衝撃波発生制御手段で認識したとき、こ
の衝撃波発生手段は、衝撃波発生を停止とする制
御を行うから、自動的に無駄な衝撃波照射を確実
に回避し得る状態を得ることができる。

（実施例） 第１図は、本発明が適用された衝撃波治療装置
の第１実施例のシステム構成を示す機能ブロツク
図である。

この第１実施例の衝撃波治療装置は、システム
全体の制御中枢として中央情報装置（CPU）１
を備えており、このCPU１の制御下にコントロ
ーラ２、信号処理回路３、信号変換系４、画像メ
モリ５、TVモニタ６、被破砕物描出回路７、重
なり度判別回路８を置いている。

そして、コントローラ２は、送受信回路９及び
パルサ１０を制御動作させ、これにより超音波ト
ランスデユーサ１１及び衝撃波トランスデユーサ
１２からなる衝撃波アプリケータ１３を駆動する
一方、衝撃波トランスデユーサ１２に対する超音
波トランスデユーサ１１の相対位置関係を調整す
る位置コントローラ１４を制御下に置いている。

このようなコントローラ２により制御動作され
た送受信回路９は、超音波トランスデユーサ１１
により超音波を送受信し、受波信号を信号処理回
路３へ送出する。信号処理回路３は、受けた受波
信号に振幅検波を施してデイジタルビデオ信号に
変換し、このデイジタルビデオ信号を信号変換系
４へ送出する。信号変換系４は受けたデイジタル
ビデオ信号をフレームメモリ、ラインメモリ等に
より信号変換処理を行ない、この処理後のデイジ
タルビデオ信号を画像メモリ５に書込む。画像メ
モリ５は、Ｂモード画像メモリ５ａ、焦域マーカ
メモリ５ｂ、被破砕物領域マーカメモリ５ｃの各
メモリエリアを有している。

一方、システム全体の制御中枢として機能する
CPU１は、画像メモリ５のＢモード画像メモリ
５ａより転送されたＢ画像データを被破砕物描出
回路７へ渡し、この被破砕物描出回路７により被
破砕物の領域を得る演算を行わせ、この演算結果
を示す被破砕物領域マーカデータを画像メモリ５
の被破砕物領域マーカメモリ５ｃに書込む。また
コントローラ２により制御動作されるパルサ１０
によつて衝撃波トランスデユーサ１１により衝撃
波を送波して得られる焦域がＢモード像のどの位
置に存在するかを認識し得るようにするため、焦
域マーカ発生手段１ａとしての機能を与え、この
機能で得られた焦域マーカデータを画像メモリ５
の焦域マーカメモリ５ｂに書込む。この書き込み
時に、位置コントローラ１４によつて被破砕物の
領域に対応させて焦域の設定がなされていれば、
被破砕物領域マーカデータと焦域マーカデータと
を重なり度判別回路８に渡し、この重なり度判別
回路８により被破砕物の領域及び衝撃波の焦域の
重なり度を得る演算を行わせ、この演算結果に対
応させて焦域マーカデータを画像メモリ５へ転送
する制御を行える。また、重なり度判別回路８で
得た被破砕物の領域及び衝撃波の焦の重なり度が
設定値未満であることを認識したとき、コントロ
ーラ２に対し衝撃波発生を停止とする制御を行う
衝撃波発生制御手段１ｂとしての機能を与えてい
る。なお、この衝撃波発生制御手段１ｂは、パル
ス発生スイツチ１５により起動される。

このようなことから、被破砕物描出回路７で得
られた被破砕物領域データが画像メモリ５に書込
まれると、TVモニタ６においてＢモード像６ａ
上に被破砕物領域６ｂが表示される。また、被破
砕物領域６ｂに対応させて衝撃波の焦域が設定さ
れると、重なり度判別回路８で得られた被破砕物
領域及び衝撃波焦域の重なり度に対応した焦域マ
ーカーデータが画像メモリ５に書込まれ、これに
より、TVモニタ６において被破砕物領域６ｂに
対し焦域マーカ６ｃが重なり度が視認し得るよう
重ねて表示される。更に、上記の被破砕物領域及
び衝撃波焦域の重なり度が設定値未満であれば、
パルス発生スイツチ１５がONされても、衝撃波
トランスデユーサ１２からの衝撃発生を停止する
ことになる。

前述した如く機能動作される本実施例では、衝
撃アプリケータ１３の好適な一例として第２図か
ら第４図に示すものを採用することができる。

即ち、この衝撃波アプリケータ１３は、超音波
を送受波する超音波トランスデユーサ１１を軸中
心として同軸状に衝撃波を送波する衝撃波トラン
スデユーサ１２を備えているものである。そし
て、衝撃トランスデユーサ１２は、一定の曲率で
振動子が配列された凹面振動子部１６と、この凹
面振動子部１６の衝撃送波面１６ａ側に配列した
ベロース構造の水袋部１７とにより構築されてい
る。更に、超音波超音波トランスデユーサ１１を
矢印Ｂ方向に任意に移動及び停止が行えるように
駆動機構、駆動源、位置センサ等を備えたトラン
スデユーサ支持駆動部１８を備えている。なお、
衝撃波トランスデユーサ１２の水袋部１７には衝
撃波伝達液として水が充填されている。また、そ
の水袋部１７の底部１７ａは水とほぼ等しい音響
インピーダンスとして薄膜構造としている。第３
図は水袋部１７の内部構造を示しており、底部１
７ａの中央には、超音波トランスデユーサ１１の
寸法に対応させた切欠部１７ｂが形成されてお
り、またベローズ部１７の存在により伸縮自在に
変化させることが可能なものである。なお、第４
図は衝撃波アプリケータ１３の外観を示す斜視図
である。

従つて、第２図のように被検体Ｐの表面PSに
当接させた状態で超音波トランスデユーサ１１に
より超音波を送受波し、これにより装置本体側で
被検体Ｐについての断層像情報（Ｂモード像）を
得ることができ、また断層像情報を基に腎結石Ｘ
の領域を抽出することができる。また、上記した
位置コントローラ１４による制御動作で腎結石Ｘ
の領域に対応させて衝撃波の焦域Ｙの位置を設定
した状態で、衝撃波トランスデユーサ１２により
衝撃波の焦域Ｙを形成するためのパスを定めるこ
とができる。

次に、第２図に示した被検体Ｐ内の腎結石Ｘを
破砕治療する場合についてその作用を説明する。

まず、衝撃波アプリケータ１３の水袋部１７を
被検体Ｐの表面PS上に載置し、この状態で送受
信回路９、信号処理回路３、信号変換系４を制御
して超音波トランスデユーサ１１を駆動し、TV
モニタ６の画面上にＢモード画像を表示させる。

この際、トランスデユーサ支持駆動部１８で検
知した超音波トランスデユーサ１１のＢ方向変位
情報が位置コントローラ１４、コントローラ２を
介してCPU１に加わり、CPU１の焦域マーカ発
生手段１ａにおいて、上記Ｂ方向変位情報を基
に、リアルタイムでTVモニタ６の画面上での焦
域マーカ６ｃの位置を計算し、この結果に応じて
画像メモリ５の焦域マーカメモリ５ｂのデータ行
進がなされ、これに対応するようにTVモニタ６
の画面上で焦域マーカ６ｃが表示される。

一方、Ｂモード画像の表示状態で腎結石Ｘは高
い音響インピーダンスを有するものであるから何
らの処理をしなくても、TVモニタ６の画面上に
周囲の生体組織に比べ相対的に白く表示される。
本実施例ではＢモード画像メモリ５からCPU１
に転送し、被破砕物抽出回路７で腎結石Ｘの領域
を描出するための演算処理がなされるから、被破
砕物のため腎結石Ｘの領出描出が確実に行える。

すなわち、この被破砕物抽出回路７において
は、一定の値以上の明度情報を有する画素のみを
抽出するものであり、それらの画素が鮮やかな白
色で表示されるように、CPU１を通じ、被破砕
物領域マーカメモリ５ｃ内のデータ更新を行う。

被破砕物抽出回路７はデイジタルコンパレータ
を有しており、前記画素の抽出はこのデイジタル
コンパレータを用いて行われる。

また、重なり度判別回路８ではCPU１から情
報の供給を受け、このようにして抽出された画素
のうち、焦域マーカ６ｃにも含されるものの数を
計数し、その画素を被破砕物抽出回路７で抽出さ
れた被破砕物の画素数で除した値として、重なり
度を演算するものである。

上記のようにして作成された画像メモリ内画像
情報をもをにTVモニタ６上に画像が表示され
る。

リアルタイムで表示される被検体Ｐの断層像は
衝撃波アプリケータ１３の移動に伴つてその表示
部が変化する。

そして、腎結石Ｘに対応した被破砕物像６ｂが
Ｂモード画像内に描写された段階でさらに衝撃波
アプリケータ１３を微調整して、その被破砕物像
６ｂに前記焦域マーカ６ｃが一致するように設定
し、この状態で衝撃波アプリケータ１３を固定す
る。

そしてオペレータはTVモニタ６上表示画像を
見、被破砕物像６ｂと焦域マーカ６ｃが一致して
おり、したがつて腎結石Ｘが焦域Ｙ内にあると判
断する場合には、パルス発生スイツチ１５を押
し、パルス発生を要求する。

しかし、上記オペレータの判断時とパルス発生
スイツチ１５の操作時とには時間的な隔たりがあ
り、その間に被検体が移動し、また、判断の誤ま
つており、実際には腎結石Ｘが焦域Ｙ内に存在し
ないこともしくは重なりの十分でないこともあ
る。

このような場合、次に述べる処置がとられ無駄
な衝撃波の照射が回避される。

すなわち、パルス発生要求がなされた時点にお
ける前記重なり度がCPU１のパルサ制御手段１
ｂにおいて所定の基準値、本実施例にあつては10
％と比較され、基準値未満と判定される場合に
は、このパルサ制御手段１ｂによりパルサ１０で
のパルスの発生は行われないように制御される。

一方、パルサ制御手段１ｂにおいて重なり度が
基準値以上と判定される場合には、パルス発生可
能状況として、パルス発生要求は実行され、パル
サ１０から衝撃波トランスデユーサ１２にパルス
信号が送信され、実際に焦域Ｙ内にある腎結石Ｘ
は強い衝撃波を受け破砕されることとなる。

このように本実施例にあつては、リアルタイム
で被破砕物が焦域内に有効に含まれているかどう
かを判定し、その結果にもとづきパルス発生要求
に対する制御を行うので、確実な衝撃波照射が可
能となり、無駄で有害な衝撃波照射を避けること
ができる。

第５図は、本発明が適用されが衝撃波治療装置
の第２実施例のシステム構成を示す機能ブロツク
図である。

この第２実施例の衝撃波治療装置は、CPU１
には、重なり度変動グラフを表示するための所定
のプログラムを備えた重なり度変動グラフ発生手
段１ｃの機能を付加した。また画像メモリ５には
重なり度メモリ５ｄのエリアを設け、その代りに
被破砕物領域マーカメモリのエリアを削除した。
更に、被破砕物描出回路の不使用とし、またコン
トローラ２にはトリガパルス発生手段の機能を付
加した。なお、第１図と同一符号で示す他の部分
は対応する部分を示している。

本実施例にあつては、重なり度判別回路８が重
なり度を焦域マーカ６ｃに含まれるＢモード画像
の画素の明度の積分値として演算する。

すなわち、位置コントローラ１４の行つた制御
の履歴情報から第２図のＢ方向変位が求められ、
それをもとにＢモード画像上の焦域マーカ６ｃの
位置が計算される。こうして求められた焦域マー
カ６ｃの位置をもとに、焦域マーカ６ｃの画素と
重なるＢモード画像の画素の明度をＢモード画像
メモリ５ａから読み出し、それらの総和を求め、
その値を前記重なり度とする。

このように、本実施例にあつては重なり度を簡
単な構成で簡便に求めるものであり、高速な信号
処理が可能となる。

重なり度変動グラフ発生手段１ｃは重なり度判
別回路８からCPU１に継続的に送られてくる重
なり度の現在の値から典型的には５秒前までの値
を第６図のようにTVモニタ６の画面上に重なり
度変動クラブ１８として表示するものである。こ
の表示は、逐次前記重なり度変動グラフ発生手段
１ｃが重なり度変動メモリ５ｄ内データを更新す
ることによつてなされる。

第７図のａに示されるのは主に患者の呼吸作用
によつて重なり度が基準値αの上下にほぼ周期的
に変化している場合である。なお、本実施例にあ
つても重なり度の基準値は10％に設定されてい
る。

このように重なり度の時間的変動の態様が画面
上に表示されるので、操作者は結石と焦域との重
なり状態を的確に判断することができ、また現時
点以後の重なり度変化を予測することも可能とな
るものである。これらのことは、Ｂモード画像上
に焦点マーカのみを表示する場合には非常に困難
なことであり、本実施例のように重なり度変動グ
ラフを表示することによつて始めて容易に行うこ
とが可能となるものである。

操作者が発ルス発生スイツチ１５をオンすれ
ば、CPU１のパルサ制御手段１ｂがその時点の
重なり度が基準値αを越えているかどうかを判定
する。越えていると判定される場合のみパルサ制
御手段１ｂはコントローラ２を介しトリガパルス
がコントローラ２からパルサ１８に入力されたと
きパルスの照射が行われるようにパルサ１８の制
御を行う。

第６図のｂに示すのはトリガパルス発生手段で
１秒間当り５個のトリガパルスの発生が行われる
場合である。この頻度は１秒当り２ないし10個程
度に可変に設定することができる。

重なり度が第７図のａのように変動すると同図
のｃのトリガパルスに対して衝撃波の発生が行わ
れる。

一連のパルス照射で結石の破壊されたことを画
面を見ながら確認し操作者がパルス発生スイツチ
２９をオフすればパルス照射は直に停止させられ
る。

また、本実施例にあつては衝撃波発生制御手段
等を設け、重なり度が標準値を越えていないとき
は衝撃波の照射がなされないように構成されたが
衝撃波発生制御手段を省いて構成しても、重なり
度判別回路、重なり度変動情報表示手段等を設
け、重なり度の時間的変動グラフを表示するよう
に構成すれば相応の効果が得られる。すなわちそ
の場合にも、操作者は重なり度時間的変動態様の
表示から容易にまた正確に被破砕物と焦域との重
なり具合を判断もしくは予測できるからである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の第１発明によれ
ば、画面上に被破砕物の領域及び衝撃波の焦域の
重なり度を定量的に表示することができるから、
術者によつてその重なり度を定量的に視認するこ
とができる。従つて、上記の重なり度が所定値よ
りも低い場合に無駄な衝撃波照射を確実に回避し
て安全に治療を行うことができる。更に、第２発
明によれば、上記の重なり度が設定値未満であれ
ば自動的に衝撃波発生を停止とする処置がとられ
るため、無駄な衝撃波照射をより確実に回避して
安全に治療を行うことができるとともに、治療時
間の短縮化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された衝撃波治療装置の
第１実施例のシステム構成を示す機能ブロツク
図、第２図は衝撃波アプリケータの詳細構造とそ
の使用状態とを示す図、第３図は衝撃波アプリケ
ータの水袋の構成説明図、第４図は衝撃波アプリ
ケータの斜視図、第５図は本発明が適用された衝
撃波治療装置の第２実施例のシステム構成を示す
機能ブロツク図、第６図は本発明の第２実施例に
おける表示態様を示す図、第７図は本発明の第２
実施例における衝撃波発生のタイミングを示すタ
イミングチヤートである。 （符号の説明） １…CPU、２…コントロー
ラ、３…信号処理回路、４…信号変換系、５…画
像メモリ、６…TVモニタ、７…被破砕物描出回
路、８…重なり度判別回路、９…送受信回路、１
０…パルサ、１１…超音波トランスデユーサ、１
２…衝撃波トランスデユーサ、１３…衝撃波アプ
リケータ、１４…位置コントローラ、１５…パル
ス発生スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波トランスデユーサにより超音波を送受
   波して収集した断層像情報を基に被破砕物の領域
   を抽出する手段と、衝撃波トランスデユーサによ
   り衝撃波を送波して衝撃波の焦域を形成する手段
   とを有する衝撃波治療装置において、 前記被破砕物の領域に対応させて前記衝撃波の
   焦域を設定した際、その重なり度を演算により求
   める重なり度判別手段と、この重なり度判別手段
   の演算結果が示す前記被破砕物の領域及び前記衝
   撃波の焦域の重なり度を画面上に表示する重なり
   度表示手段と、を具備することを特徴とする衝撃
   波治療装置。 ２ 超音波トランスデユーサにより超音波を送受
   波して収集した断層情報を基に被破砕物の領域を
   抽出する手段と、衝撃波トランスデユーサにより
   衝撃波を送波して衝撃波の焦域を形成する手段と
   を有する衝撃波治療装置において、 前記被破砕物の領域に対応させて前記衝撃波の
   焦域を設定した際、その重なり度を演算により求
   める重なり度判別手段と、この重なり度判別手段
   の演算結果が示す前記被破砕物の治療及び前記衝
   撃波の焦域の重なり度について設定値未満である
   ことを認識したとき、衝撃波発生を停止とする制
   御を行う衝撃波発生制御手段と、を具備すること
   を特徴とする衝撃波治療装置。