JPH06105851A - Ultrasonic therapeutic apparatus - Google Patents

Ultrasonic therapeutic apparatus

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JPH06105851A
JPH06105851A JP4261420A JP26142092A JPH06105851A JP H06105851 A JPH06105851 A JP H06105851A JP 4261420 A JP4261420 A JP 4261420A JP 26142092 A JP26142092 A JP 26142092A JP H06105851 A JPH06105851 A JP H06105851A
Authority
JP
Japan
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ultrasonic
focus
position information
wave
piezo
Prior art date
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Pending
Application number
JP4261420A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Aida
聡 相田
Yoshiharu Ishibashi
義治 石橋
Katsuhiko Fujimoto
克彦 藤本
Mariko Shibata
真理子 柴田
Takuji Suzuki
琢治 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4261420A priority Critical patent/JPH06105851A/en
Publication of JPH06105851A publication Critical patent/JPH06105851A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To detect the position of a therapeutic target in real time and to follow it at the focus position by making a constitution wherein a positional information of an irradiated object is detected by irradiating an ultrasonic wave for searching in a plurality of regions in the neighborhood of the object to be irradiated and the focus position or a plurality of piezoelectric elements is controlled based on this. CONSTITUTION:An applicator 1 consists of n pieces of piezoelectric elements 1a, 1b,... and driving circuits 2a, 2b,... being independent from them are each brought into contact with them. Strengths of the driving circuits 2a, 2b,... are determined by the voltage of an electric source 3 and a voltage pulse is each applied on the piezoelectric elements 1a, 1b,... in accordance with delayed values from delayed circuits 4a, 4b,.... The electric voltage is changable between high voltage and low voltage by means of a control circuit 5. In addition, to detect the position, the moving velocity etc., of a concrement 7, echo signals of a plurality of focus in the neighborhood of the concrement are received and reflective strength of each echo focus position is obtd. by a simultaneous receiving method in parallel.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、体内の結石を破砕する超音波
治療装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic therapeutic apparatus for irradiating a shock wave from outside the body using a piezo element to crush stones inside the body.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、体内の結石を手術によることなく
除去する方法として、体内の結石部位に体外より強力超
音波を集束させて結石を破砕する方法が提案され広く用
いられるようになってきた。同様に、体内の腫瘍に対し
て体外から強力超音波を集束させて腫瘍を治療する方法
も検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a method for removing calculi in the body without surgery, a method of crushing calculi by focusing intense ultrasonic waves on the calculus site inside the body from outside the body has been proposed and widely used. . Similarly, a method for treating a tumor inside the body by focusing intense ultrasonic waves from outside the body is also being studied.

【0003】このように医学の分野において強力超音波
は広く応用されているが、例えば腎臓結石破砕治療のよ
うに、治療目標が腹部にある場合には呼吸により治療目
標が移動する。一般に、治療用超音波の焦点は固定され
ているが、治療目標が焦点から移動しても治療用超音波
を照射し続けていたため、治療目標の周囲の正常な組織
に損傷を与えてしまう等の欠点があった。
As described above, high-intensity ultrasonic waves are widely applied in the medical field, but when the treatment target is in the abdomen, such as in the treatment of lithotripsy, the treatment target is moved by breathing. Generally, the focus of the therapeutic ultrasonic wave is fixed, but even if the therapeutic target moves from the focal point, the therapeutic ultrasonic wave continues to be emitted, which damages normal tissue around the therapeutic target. There was a drawback.

【0004】そこで、探査用の微弱な超音波を照射して
治療目標からの反射信号の大きさを解析することによ
り、治療用超音波の焦点と治療目標の一致及び不一致を
検出し、焦点と治療目標とが一致した場合のみ治療用超
音波を照射し、治療目標以外での誤照射を避ける技術が
知られている(特開昭63−5736号公報)。
Therefore, by irradiating a weak ultrasonic wave for exploration and analyzing the magnitude of the reflected signal from the treatment target, the coincidence and non-coincidence of the focus of the treatment ultrasonic wave with the treatment target are detected, and There is known a technique of irradiating therapeutic ultrasonic waves only when the treatment target coincides with the treatment target to avoid erroneous irradiation other than the treatment target (Japanese Patent Laid-Open No. 63-5736).

【0005】しかしながら、不一致の場合には衝撃波は
照射しないので、その分単位時間あたりの衝撃波照射回
数が少なくなり、時間的な治療効率が悪くなってしま
う。さらに、結石の実際の位置に対して衝撃波焦点がず
れてしまうと大きな反射波が返ってこなくなるので衝撃
波を全く照射しなくなるため、そのような場合には操作
者が再度位置決めを行って反射波が大きく返ってくる位
置を探す必要があり、さらに治療時間が長くなってしま
う。
However, in the case of a mismatch, the shock wave is not irradiated, so that the number of shock wave irradiations per unit time is reduced, and the temporal treatment efficiency is deteriorated. Furthermore, if the shock wave focus is deviated from the actual position of the calculus, a large reflected wave will not be returned and the shock wave will not be emitted at all.In such a case, the operator will re-position and the reflected wave It is necessary to search for a large returning position, which further increases the treatment time.

【0006】また、治療目標の位置の検出に関しては、
従来より放射線画像を基準にして座標計算を行ったり、
超音波画像を見ながら焦点位置に治療目標を一致させた
りしていた。しかし、このように画像を見ながら治療目
標の位置を探す方法では、治療目標の検出までに時間が
かかるという欠点があった。
Regarding the detection of the position of the treatment target,
Conventionally, coordinate calculation based on radiation image,
While looking at the ultrasonic image, the treatment target was matched with the focus position. However, the method of searching the position of the treatment target while observing the image as described above has a drawback that it takes time to detect the treatment target.

【0007】さらに、このような治療目標の位置の検出
に関する問題に対して、超音波アプリケータを機械的に
走査することにより治療目標の位置を検出する方法が知
られている(特開昭63−29634号公報)が、広い
範囲を機械的に操作する場合には、治療目標の位置検出
までに時間がかかる等の問題があった。
Further, in order to solve such a problem regarding the detection of the position of the treatment target, there is known a method of detecting the position of the treatment target by mechanically scanning an ultrasonic applicator (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-63). However, when mechanically operating a wide range, there is a problem that it takes time to detect the position of the treatment target.

【0008】そこで、2次元的に配列された複数のピエ
ゾ素子を用いる方法では、それぞれの素子の駆動タイミ
ングを制御することで、衝撃波の焦点位置を3次元的に
変化させる方法についても提案されている(米国登録特
許第4,526,168号)。これを用いると、治療部
位に焦点を一致させる際に、治療ヘッド全体を機械的に
移動させる必要がないので、装置の操作性を飛躍的に向
上させることができる。
Therefore, in the method of using a plurality of piezo elements arranged two-dimensionally, a method of three-dimensionally changing the focal position of the shock wave by controlling the drive timing of each element has been proposed. (US registered patent No. 4,526,168). When this is used, it is not necessary to mechanically move the entire treatment head when focusing on the treatment site, so the operability of the device can be dramatically improved.

【0009】しかしながら、かかる方法では、操作性は
向上するものの、多くのピエゾ素子それぞれを独立した
タイミングで駆動する必要がある。従って、たとえ個々
の駆動回路が2つ以上のピエゾ素子を駆動できる能力が
あったとしても、必ずピエゾ素子数分の独立した駆動回
路を準備する必要があり、回路規模が膨大となるという
問題があった。さらには、回路規模を小さくするために
ピエゾ素子数を減らした場合には、量子化誤差が大きく
なるため、焦点位置を大きく変化させると焦点での出力
が小さくなってしまうという問題があった。
However, although such a method improves operability, it is necessary to drive many piezo elements at independent timings. Therefore, even if each drive circuit has the ability to drive two or more piezo elements, it is necessary to prepare independent drive circuits for the number of piezo elements, which causes a problem of enormous circuit scale. there were. Furthermore, when the number of piezo elements is reduced to reduce the circuit scale, the quantization error increases, so there is a problem that the output at the focus decreases when the focus position is changed significantly.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の超音波治療装置においては、以下のような問題があ
った。すなわち、 (1)治療目標が幾何焦点位置に一致しているか否かの
みを判断する方法では一致していない場合には衝撃波を
照射しないので周囲の生体組織への損傷は最小限に抑え
ることが可能となるが、その分単位時間あたりの衝撃波
照射回数が少なくなり、時間的な治療効率が悪くなって
しまう。さらに、結石の実際の位置に対して衝撃波焦点
がずれてしまうと大きな反射波が返ってこなくなるので
衝撃波を全く照射しなくなるため、そのような場合には
操作者が再度位置決めを行って反射波が大きく返ってく
る位置を探す必要があり、さらに治療時間が長くなって
しまう。その結果、治療自体のスループットが悪くなっ
てしまうという問題点があった。
As described above, the conventional ultrasonic therapeutic apparatus has the following problems. That is, (1) In the case where the treatment target does not match only the geometrical focus position by the method of determining whether or not it matches, the shock wave is not emitted, so that the damage to the surrounding living tissue can be minimized. Although it is possible, the number of shock wave irradiations per unit time is reduced accordingly, and the temporal treatment efficiency deteriorates. Furthermore, if the shock wave focus is deviated from the actual position of the calculus, a large reflected wave will not be returned and the shock wave will not be emitted at all.In such a case, the operator will re-position and the reflected wave It is necessary to search for a large returning position, which further increases the treatment time. As a result, there is a problem that the throughput of the treatment itself is deteriorated.

【0011】(2)治療目標の移動に伴う診断上の問題
点として、超音波画像などで治療目標をモニタする場合
には、治療目標が超音波画像面に対して垂直方向に移動
すると超音波画面上から消滅してしまい、治療目標の正
確かつ迅速な診断が困難になるという問題点があった。
(2) As a diagnostic problem associated with the movement of the treatment target, when the treatment target is monitored by an ultrasonic image or the like, when the treatment target moves in the direction perpendicular to the ultrasonic image plane, the ultrasonic wave is generated. There is a problem in that it disappears from the screen, making it difficult to accurately and promptly diagnose a treatment target.

【0012】(3)治療目標が幾何焦点位置に一致して
いるか否かのみを判断する方法では、治療目標が幾何焦
点位置以外に移動した場合には治療目標の位置が全く不
明になってしまうため、治療目標の位置検出法としては
使用することができなかった。また、アプリケータの機
械的走査による治療目標の位置検出法では、広い範囲を
機械的に走査する結果治療目標の位置検出までに時間が
かかるなどの問題点があった。
(3) In the method of judging only whether or not the treatment target coincides with the geometric focus position, the position of the treatment target becomes completely unknown when the treatment target moves to a position other than the geometric focus position. Therefore, it cannot be used as a method for detecting the position of a treatment target. In addition, the method of detecting the position of the treatment target by mechanical scanning of the applicator has a problem that it takes time to detect the position of the treatment target as a result of mechanically scanning a wide range.

【0013】(4)2次元的に配列された複数のピエゾ
素子を用いて駆動タイミングを制御することによって焦
点位置を変化させる方法では、ピエゾ素子数分の独立し
た駆動回路を準備する必要があり、回路規模が膨大とな
るという問題があった。さらには、回路規模を小さくす
るためにピエゾ素子数を減らした場合には、量子化誤差
が大きくなるため、焦点位置を大きく変化させると焦点
での出力が小さくなってしまうという問題があった。
(4) In the method of changing the focus position by controlling the drive timing using a plurality of two-dimensionally arranged piezo elements, it is necessary to prepare independent drive circuits for the number of piezo elements. However, there is a problem that the circuit scale becomes huge. Furthermore, when the number of piezo elements is reduced to reduce the circuit scale, the quantization error increases, so there is a problem that the output at the focus decreases when the focus position is changed significantly.

【0014】そこで、本発明は、超音波を用いて治療目
標の位置を検出し、さらに治療目標が移動した場合でも
治療目標の位置をリアルタイムで検出して焦点位置を追
従するように制御可能とする結石破砕装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、構成されているピエ
ゾ素子数に対して少ない駆動回路で焦点位置の電子制御
を可能とする超音波治療装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, according to the present invention, the position of the treatment target can be detected using ultrasonic waves, and even if the treatment target moves, the position of the treatment target can be detected in real time and the focus position can be tracked. An object of the present invention is to provide a calculus breaking device. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic therapy apparatus that enables electronic control of the focus position with a drive circuit that is smaller than the number of piezo elements configured.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するために、複数のピエゾ素子から発生する衝撃
波を被検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波
治療装置において、前記被検体内における被照射物近傍
の複数の領域に探査用超音波を照射して、その反射波を
受信する手段と、この手段により受信された複数の反射
波に基づいて反射強度分布の重心位置を算出し、被照射
物の位置情報を検出する手段と、この手段により検出さ
れた位置情報に基づいて前記複数のピエゾ素子の焦点位
置を制御する手段とからなる超音波治療装置を提供す
る。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides an ultrasonic therapeutic apparatus for irradiating an object within a subject with a shock wave generated from a plurality of piezoelectric elements for crush treatment. , Means for irradiating a plurality of regions near the irradiation object in the subject with ultrasonic waves for exploration and receiving the reflected wave, and a reflection intensity distribution based on the plurality of reflected waves received by this means Provided is an ultrasonic therapy apparatus comprising: a unit for calculating the position of the center of gravity and detecting the position information of an irradiation target; and a unit for controlling the focus positions of the plurality of piezo elements based on the position information detected by this unit. To do.

【0016】また、複数のピエゾ素子から発生する衝撃
波を被検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波
治療装置において、前記被検体の所望位置のプレーン投
射画像を取得するX線撮像手段と、このX線撮像手段に
よって得られたプレーン投射画像に基づいて超音波断層
面を決定し、この超音波断層面に対応する超音波断層像
を取得する超音波画像撮像手段と、この超音波画像撮像
手段によって得られた超音波断層像に基づいて被照射物
の位置情報を算出する位置情報算出手段と、この位置情
報算出手段によって得られた位置情報に基づいて前記各
ピエゾ素子印加タイミングを制御するタイミング制御手
段とからなる超音波治療装置を提供する。
Further, in an ultrasonic therapy apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements for crush treatment, X-ray imaging for obtaining a plane projection image of a desired position of the subject. And an ultrasonic image capturing means for determining an ultrasonic tomographic plane based on the plane projection image obtained by the X-ray imaging means and acquiring an ultrasonic tomographic image corresponding to the ultrasonic tomographic plane. Position information calculating means for calculating the position information of the irradiation object based on the ultrasonic tomographic image obtained by the ultrasonic image capturing means, and the respective piezoelectric element application timings based on the position information obtained by this position information calculating means There is provided an ultrasonic therapy device comprising a timing control means for controlling the.

【0017】さらに、複数のピエゾ素子から発生する衝
撃波を被検体内の被照射物に照射して被照射物を破砕治
療する超音波治療装置において、前記複数のピエゾ素子
に印加する駆動電圧を低電圧と高電圧とに切替える切替
手段と、前記駆動電圧を低電圧にしたときに発生する衝
撃波が被検体内で反射された反射波に応じて、各ピエゾ
素子から出力される反射波信号をピエゾ素子群が実質的
に衝撃波発生時の焦点と同じ位置に焦点を有するように
遅延して受信する受信手段と、前記駆動電圧が低電圧の
場合に指定した領域内で焦点位置をスキャン可能に制御
する制御手段と、前記スキャン領域の各位置における反
射波強度分布から被照射物の位置情報を算出する位置情
報算出手段と、この位置情報算出手段によって得られた
位置情報に基づいて前記各ピエゾ素子印加タイミングを
制御するタイミング制御手段とからなる超音波治療装置
を提供する。
Further, in an ultrasonic therapy apparatus for irradiating an object to be irradiated in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements to treat the object to be crushed, the driving voltage applied to the plurality of piezo elements is lowered. A switching means for switching between a high voltage and a high voltage, and a shock wave generated when the driving voltage is set to a low voltage, a piezo reflected wave signal output from each piezo element according to a reflected wave reflected in the subject. Receiving means for delaying reception so that the element group has a focus at the same position as the focus when a shock wave is generated, and controlling the focus position so that the focus position can be scanned within a specified area when the drive voltage is a low voltage. Based on the position information obtained by the position information calculation means for calculating the position information of the irradiation target from the reflected wave intensity distribution at each position of the scan area It said to provide an ultrasonic therapy apparatus comprising a timing control means for controlling each piezoelectric element application timing.

【0018】また、複数のピエゾ素子から発生する衝撃
波を被検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波
治療装置において、前記被検体内における被照射物に探
査用超音波を照射する手段と、この手段によって照射さ
れた被照射物からの反射波を受信する少なくとも異なる
3点に空間的に配置された探査用超音波受信手段と、前
記探査用超音波が照射された時間から前記反射波を受信
するまでの時間を計測する手段と、この手段により計測
された時間に基づいて被照射物の位置情報を算出する手
段と、この手段により算出された位置情報に基づいて前
記複数のピエゾ素子の焦点位置を制御する手段とからな
る超音波治療装置を提供する。
Further, in an ultrasonic therapy apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements to treat crushing, the irradiation object in the subject is irradiated with a search ultrasonic wave. Means, ultrasonic wave receiving means for exploration spatially arranged at at least three different points for receiving reflected waves from the object irradiated by this means, and the time from the time when the ultrasonic wave for exploration is applied Means for measuring the time until the reflected wave is received, means for calculating the position information of the irradiated object based on the time measured by this means, and a plurality of the plurality of units based on the position information calculated by this means Provided is an ultrasonic therapy device comprising means for controlling the focus position of a piezo element.

【0019】また、複数のピエゾ素子から発生する衝撃
波を被検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波
治療装置において、点対称に配置された複数のピエゾ素
子対と、前記ピエゾ素子対を電気的に結合させる切替手
段と、この切替手段により電気的に結合された該ピエゾ
素子対と前記他のピエゾ素子対との焦点位置を制御する
手段とからなる超音波治療装置を提供する。
Further, in an ultrasonic treatment apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements for crush treatment, a plurality of piezo element pairs arranged in point symmetry and the piezo elements. Provided is an ultrasonic therapy device comprising switching means for electrically coupling a pair and means for controlling a focal position of the piezo element pair and the other piezo element pair electrically coupled by the switching means. .

【0020】[0020]

【作用】本発明によれば、その位置に焦点を合わせて強
力超音波を照射することで被検体の移動に追従し、常に
焦点に被検体が存在することになり、被検体以外の組織
への誤照射を低減できる。また従来のように、対象が焦
点から移動した場合にでも照射しなくなることがなく治
療効率を向上させることができる。
According to the present invention, by focusing on that position and irradiating strong ultrasonic waves, the movement of the subject is tracked, and the subject is always present at the focus. False irradiation can be reduced. Further, unlike the conventional case, the treatment efficiency can be improved without stopping irradiation even when the object moves from the focus.

【0021】また、X線画像診断装置と超音波診断装置
の併用又は超音波診断装置単独での使用で、超音波Bモ
ード上に結石を描出する。この際、X線画像上で結石の
呼吸性移動の方向を検出することで、常に超音波画像上
に結石が描出されるような角度に超音波プローブをセッ
トし、その走査方向と深さ方向の超音波反射強度をリア
ルタイムで表示する。それと同時に、前記2方向におけ
る反射波強度の重心から結石の位置を算出し、機械的又
は電子的に焦点を走査して衝撃波焦点を結石に一致さ
せ、衝撃波を照射する。2方向の反射波強度の取得はイ
ンナーの超音波プローブによって行ってもよいし、衝撃
波を発生する同じピエゾ素子を弱い電圧で駆動して超音
波を発生させ、その焦点領域からの反射波を同じピエゾ
素子で受信して行うことも可能である。後者の場合に
は、焦点位置を結石が表示されているBモード像面内を
2次元的にスキャンする機能が必要とされる。
Further, by using the X-ray image diagnostic apparatus and the ultrasonic diagnostic apparatus together or by using the ultrasonic diagnostic apparatus alone, the calculi are visualized on the ultrasonic B mode. At this time, by detecting the respiratory movement direction of the calculi on the X-ray image, the ultrasonic probe is set at an angle such that the calculi are always drawn on the ultrasonic image, and the scanning direction and the depth direction thereof are set. The ultrasonic reflection intensity of is displayed in real time. At the same time, the position of the calculus is calculated from the center of gravity of the reflected wave intensity in the two directions, the focal point is mechanically or electronically scanned to make the shock wave focus coincide with the calculus, and the shock wave is irradiated. The reflected wave intensities in the two directions may be acquired by an inner ultrasonic probe, or the same piezo element that generates a shock wave is driven by a weak voltage to generate an ultrasonic wave, and the reflected wave from the focal area is the same. It is also possible to perform reception by using a piezo element. In the latter case, a function of two-dimensionally scanning the focus position in the B-mode image plane where the calculus is displayed is required.

【0022】ここで、Bモード像上では呼吸移動に関わ
らず結石が常に描出されるようなプレーンを切るように
なっているので、結石の位置及び呼吸移動範囲をトラッ
クボール等の指示装置でセットしてその範囲内のみでの
反射波強度最大点を検出することで周囲のガスなどによ
る誤動作を防止し、より安全かつ効果的な治療が可能と
なる。また、結石の自動追尾が可能となり、治療時間の
短縮及びスループットの向上が期待できる。次に点対称
に配置されたビエゾ素子対の作用について説明する。
Here, since the plane on which the calculus is always drawn is cut regardless of the respiratory movement on the B-mode image, the position of the calculus and the respiratory movement range are set by an indicator such as a trackball. Then, by detecting the maximum point of the reflected wave intensity only within that range, malfunction due to surrounding gas can be prevented, and more safe and effective treatment can be performed. Further, it becomes possible to automatically track calculi, and it can be expected that treatment time will be shortened and throughput will be improved. Next, the operation of the pair of piezo elements arranged point-symmetrically will be described.

【0023】複数のピエゾ素子の駆動タイミングの制御
による焦点移動はフェーズドアレイ技術と呼ばれてい
る。ある点から各ピエゾ素子までの距離と音速から伝搬
時間を求め、各ピエゾ素子から発せられた超音波がちょ
うどその点に同時に到達するように各駆動のタイミング
を調整すると、該点が圧力最大点、すなわち焦点になる
ことが知られている。従って伝搬距離が等しいピエゾ素
子は同一のタイミングで駆動すればよく、駆動回路の電
気的容量が十分であれば一つの駆動回路で伝搬距離の等
しい複数のピエゾ素子を駆動することが可能になる。
Focus movement by controlling the drive timing of a plurality of piezo elements is called a phased array technique. The propagation time is calculated from the distance from each point to each piezo element and the speed of sound, and the timing of each drive is adjusted so that the ultrasonic waves emitted from each piezo element reach that point at the same time. It is known to be the focus. Therefore, piezoelectric elements having the same propagation distance may be driven at the same timing, and if the electric capacity of the driving circuit is sufficient, one driving circuit can drive a plurality of piezoelectric elements having the same propagation distance.

【0024】この動作を図24を用いて説明する。図2
4(a)に示すように球殻状のアプリケータ1がa〜x
の24個のピエゾ素子から構成されている場合、ピエゾ
素子の配置は241〜246の各軸に対し対称形にな
る。焦点Fを形成する場合、図24(b)に示すように
焦点2がアプリケータの中心軸24と軸24を含む平面
24上にあるならば、軸24に対し対称の位置にあるa
とl、bとkなどの12組のピエゾ素子は焦点までの距
離が等しくなるため、同一のタイミングで駆動が可能と
なり、2個のピエゾ素子を駆動できる容量があれば一組
のピエゾ素子を電気的に結合させ同一の駆動回路で駆動
できる。従ってピエゾ素子数の2分の1の個数の駆動回
路で可能となる。次に焦点Fを3次元的に移動させる場
合は、電気的に結合させる組を変えればよい。すなわ
ち、焦点Fと中心軸24を通る平面が24が軸24を通
るならば、ピエゾ素子の組をaとb、cとlのように変
更する。以上の動作により駆動回路数を従来の半分にで
きる。ここで、厳密には対称軸間のθ度内は焦点の設定
が不可能であるが、θを小さくしたり焦点サイズを拡大
することで実用化できる。
This operation will be described with reference to FIG. Figure 2
As shown in FIG. 4 (a), the spherical shell-shaped applicator 1 is a to x.
When the piezo element is composed of 24 piezo elements, the piezo elements are arranged symmetrically with respect to the axes 241 to 246. When forming the focal point F, if the focal point 2 is on the plane 24 including the central axis 24 and the axis 24 of the applicator, as shown in FIG.
Since 12 sets of piezo elements such as 1 and b and k have the same distance to the focal point, they can be driven at the same timing, and if there is a capacity to drive two piezo elements, one set of piezo elements can be used. They can be electrically coupled and driven by the same drive circuit. Therefore, the number of drive circuits that is half the number of piezoelectric elements is possible. Next, when the focus F is moved three-dimensionally, the set to be electrically coupled may be changed. That is, if a plane 24 passing through the focal point F and the central axis 24 passes through the axis 24, the set of piezo elements is changed to a and b and c and l. With the above operation, the number of drive circuits can be reduced to half that of the conventional one. Here, strictly speaking, it is impossible to set the focus within θ degrees between the axes of symmetry, but it can be put to practical use by reducing θ or enlarging the focus size.

【0025】さらに、この変形例を図25を用いて説明
する。本構成では複数のピエゾ素子は一つの対称軸25
に対してのみ対称である。従ってアプリケータ1の中心
軸と対称軸25を含む面上のみ焦点の移動ができる。こ
れにアプリケータ1全体の回転移動(最少180度)を
加えると全治療空間にわたり焦点を自由に設定できる。
従ってこの場合も前記発明と同様駆動回路数を従来の半
分にできる。ただ異なるのは、常に同一のピエゾ素子を
組として用いるため電気的結合を変更する手段は不要と
なる。
Further, this modification will be described with reference to FIG. In this configuration, a plurality of piezo elements have one symmetry axis 25.
Is symmetric only with respect to. Therefore, the focus can be moved only on the plane including the central axis of the applicator 1 and the axis of symmetry 25. When the rotational movement of the entire applicator 1 (minimum 180 degrees) is added thereto, the focus can be freely set over the entire treatment space.
Therefore, also in this case, the number of drive circuits can be halved as compared with the conventional case as in the above-mentioned invention. The only difference is that the same piezo element is always used as a set, so that means for changing the electrical coupling is unnecessary.

【0026】ところで第一の構成において治療対象が極
めて小さく焦点を大きくできなかったり、ピエゾ素子数
の限界などからθを小さくできない場合、焦点設定不能
領域θが問題となることが考えられる。また上述の変形
例のように180度もの回転は機構が大型化するため困
難な場合もある。そこで、θを大きくしたまま、アプリ
ケータ全体の回転をθだけ可能とすることで全治療領域
の焦点設定が可能となり、駆動回路数は半減することが
できる。
In the first configuration, if the treatment target is extremely small and the focus cannot be increased, or if θ cannot be reduced due to the limit of the number of piezo elements, the focus non-settable region θ may be a problem. Further, as in the case of the modification described above, it may be difficult to rotate as much as 180 degrees because the mechanism becomes large. Therefore, the focus can be set in the entire treatment region by allowing the rotation of the entire applicator by θ while keeping θ large, and the number of drive circuits can be reduced by half.

【0027】[0027]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。 [第1発明]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First invention]

【0028】図1は本発明の一実施例に係る超音波治療
装置の構成を示す図である。図1において、アプリケー
タ1は、空間的に配置されたn個のピエゾ素子1a,1
b,…からなり、このピエゾ素子1a,1b,…には、
独立した駆動回路2a,2b,…がそれぞれ接続されて
いる。駆動回路2a,2b,…は、電源3の電位により
強度が決定され、遅延回路4a,4b,…からの遅延値
に応じてピエゾ素子1a,1b,…に電圧パルスを印加
する。ここで、電源3は、微弱な超音波と結石を破砕し
得る程度の強力な超音波を発生するために、高電圧と低
電圧との間を変化できるものとする。この電圧の変化
は、制御回路5によって制御される。上記のように構成
された超音波治療装置は、カップリング材(図示せず)
を介して被検体6に当接され、結石7に強力超音波を照
射する。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an applicator 1 includes n piezoelectric elements 1a, 1 spatially arranged.
., and the piezo elements 1a, 1b ,.
Independent drive circuits 2a, 2b, ... Are connected to each other. The strength of each of the drive circuits 2a, 2b, ... Is determined by the potential of the power supply 3, and a voltage pulse is applied to the piezo elements 1a, 1b, ... In accordance with the delay value from the delay circuits 4a, 4b ,. Here, it is assumed that the power source 3 can change between a high voltage and a low voltage in order to generate a weak ultrasonic wave and a strong ultrasonic wave capable of crushing stones. This change in voltage is controlled by the control circuit 5. The ultrasonic treatment apparatus configured as described above has a coupling material (not shown).
The calculus 7 is brought into contact with the subject 6 through the and the strong ultrasonic wave is applied.

【0029】本実施例では、結石7の位置及び移動速度
等を検出するため、結石近傍の複数の焦点のエコー信号
を受信している。これら複数の焦点は、図2に示すよう
な結石中心位置7aを中心として、予測される結石移動
範囲を含むように、例えば円筒形内に3次元的に配置さ
れ、それぞれの焦点位置の反射強度を並列同時受信方法
によって得ている。ここで、並列同時受信方法について
説明する。
In this embodiment, echo signals at a plurality of focal points near the calculus are received in order to detect the position, the moving speed, etc. of the calculus 7. The plurality of focal points are three-dimensionally arranged in, for example, a cylinder so as to include the predicted calculus movement range around the calculus center position 7a as shown in FIG. Is obtained by the parallel simultaneous reception method. Here, the parallel simultaneous reception method will be described.

【0030】従来、図3(a)に示すように超音波を送
受信ともに幾何学的焦点に集束させ、1回の送受信で1
カ所に焦点を有する1つの焦点領域d0 の情報しか得ら
れなかったものに対し、1回の送信で複数焦点のライン
の情報が得られるようにしたものである。図3(b)
は、並列同時受信方法の原理図を示す図である。まず、
ピエゾ素子群の中から選択された任意のピエゾ素子1x
から球面波状の超音波を送信する。次に、被検体内のあ
らゆる点で反射した超音波エコー信号を各ピエゾ素子群
で受信する。このとき、これらの受信波形の位相をある
位置に対して同相になるようにシフトして加算すること
によって、換言すれば、あたかもその点に焦点があるよ
うに位相をシフトして加算すれば、その焦点以外では波
形が打ち消し合い、焦点でのみ振幅が大きくなり、焦点
での反射強度を得ることができるようになる。このよう
に、1回の送受信により各ピエゾ素子群で得られた全波
形データのそれぞれをメモリに記録し、例えば複数の焦
点d1 〜d4 に対し位相をシフトして加算することで、
一度に複数の焦点についての情報を同時に得ることがで
きる。次に、本発明に係る超音波治療装置を使用方法に
ついて説明する。図4は、本発明に係る超音波治療装置
の動作の流れを示す図である。
Conventionally, as shown in FIG. 3 (a), ultrasonic waves are focused on a geometrical focus for both transmission and reception, and one transmission and reception results in 1
In contrast to the case where only the information of one focal area d0 having a focal point at a position can be obtained, the information of a plurality of focal lines can be obtained by one transmission. Figure 3 (b)
FIG. 4 is a diagram showing a principle diagram of a parallel simultaneous reception method. First,
Any piezo element 1x selected from the piezo element group
To transmit spherical ultrasonic waves. Next, the ultrasonic echo signals reflected at all points in the subject are received by each piezo element group. At this time, the phases of these received waveforms are shifted and added so as to be in phase with respect to a certain position, in other words, if the phases are shifted and added so that the point is focused, The waveforms cancel each other out of the focus, the amplitude increases only at the focus, and the reflection intensity at the focus can be obtained. In this way, by recording each of all the waveform data obtained by each piezo element group by one transmission / reception in the memory, for example, by shifting the phase with respect to a plurality of focal points d1 to d4 and adding,
Information about multiple focal points can be obtained at the same time. Next, a method of using the ultrasonic therapy device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a flow of operations of the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention.

【0031】まず、図1におけるアプリケータ1の中央
付近に位置するピエゾ素子1aから微弱な球面状超音波
を送信する(S1 )。この球面状超音波は、結石6で音
響インピーダンスの違いから反射を起こし、そのエコー
信号波形は各ピエゾ素子にて受信される(S2 )。この
受信されたエコー信号波形は、電気信号に変換され、A
/Dコンバータ8a,8b,…によってデジタル・サン
プリングされ(S3 )、制御回路5に入力される。制御
回路5は、まず設定された各焦点について、各ピエゾ素
子で受信された波形を、焦点と素子間との仮想的な距離
が等しくなるように、つまり同相になるように遅延値を
加算する(S4 )。この加算は、感度向上のために伝導
距離に応じて重み付け加算するものであってもかまわな
い。今、図5に示すような加算波形が得られたとき、所
望の焦点域d1,d2に対応した時間範囲T1,T2だけ切り出
して、その範囲における波形のパワー(積分値)、或い
はピークを検出し、これを各焦点領域内の反射強度とす
る(S5 )。同様の手順ですべての焦点でのデータを収
集する。こうして得られた反射強度の空間的な分布から
その信号強度の重心を計算し、それを結石の空間的位置
とする。
First, a weak spherical ultrasonic wave is transmitted from the piezo element 1a located near the center of the applicator 1 in FIG. 1 (S1). This spherical ultrasonic wave is reflected by the stone 6 due to the difference in acoustic impedance, and the echo signal waveform is received by each piezo element (S2). The received echo signal waveform is converted into an electric signal,
The signals are digitally sampled by the / D converters 8a, 8b, ... (S3) and input to the control circuit 5. First, the control circuit 5 adds delay values to waveforms received by each piezo element for each set focus so that virtual distances between the focus and the elements become equal, that is, in-phase. (S4). This addition may be a weighted addition depending on the conduction distance in order to improve the sensitivity. Now, when the added waveform as shown in FIG. 5 is obtained, only the time ranges T1 and T2 corresponding to the desired focal ranges d1 and d2 are cut out, and the power (integrated value) or peak of the waveform in the range is detected. Then, let this be the reflection intensity in each focal region (S5). Collect data at all focal points with similar steps. The center of gravity of the signal intensity is calculated from the spatial distribution of the reflection intensity obtained in this way, and it is set as the spatial position of the stone.

【0032】ここで、重心の計算方法について説明す
る。本実施例では、x,y,z軸の各々に強度情報を加
算して投影する(S6 )。これは、図6(a)に示すよ
うに、x軸への投影は、まず3次元分布をx−y平面の
各点においてz軸方向について加算し、2次元に写像
し、さらにこの2次元データをx軸上の各点においてy
軸方向について加算することで得られる。そして、それ
ぞれの重心を計算し、得られた座標を重心の座標とする
(S7 )。この得られた重心座標データは、メモリ9に
記憶される。また、前回の位置検出で得られた位置座標
と今回得られた座標との差をとることで、前回と今回の
送信間の移動ベクトルが得られる(S8 )。それを送信
間の時間Δtで割ることで結石の移動速度ベクトルが得
られる(S9)。これらは、結石情報として超音波画像
診断装置10で得られた像をDSC11で重ね合わされ
CRT12上に表示される。これらの情報に基づいて、
ライトペン、キーボード等で、或いはフィードバックル
ープで次の強力超音波の照射焦点位置を決める(S1
0)。そして、その位置に向けて制御回路5で遅延回路
4a,4b,…を受信時と同様にコントロールし、電源
3から高電圧を各ピエゾ素子に供給し強力な治療用の強
力超音波を照射する(S11)。
Here, a method of calculating the center of gravity will be described. In this embodiment, intensity information is added to each of the x, y and z axes for projection (S6). This is because, as shown in FIG. 6A, in the projection onto the x-axis, first the three-dimensional distribution is added in the z-axis direction at each point on the xy plane, and the two-dimensional mapping is performed. The data is y at each point on the x-axis
It is obtained by adding in the axial direction. Then, the center of gravity of each is calculated, and the obtained coordinates are used as the coordinates of the center of gravity (S7). The obtained barycentric coordinate data is stored in the memory 9. Further, the difference between the position coordinates obtained by the previous position detection and the coordinates obtained this time is obtained, so that the movement vector between the previous transmission and the current transmission can be obtained (S8). By dividing it by the time Δt between transmissions, the moving velocity vector of the calculus can be obtained (S9). These are displayed as the calculus information on the CRT 12 by superimposing the images obtained by the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 10 by the DSC 11. Based on this information,
Determine the focus position of the next strong ultrasonic wave with a light pen, keyboard, etc., or with a feedback loop (S1
0). Then, the control circuit 5 controls the delay circuits 4a, 4b, ... To that position in the same manner as when receiving, and supplies a high voltage from the power source 3 to each piezo element to irradiate a powerful ultrasonic wave for treatment. (S11).

【0033】微弱超音波と強力超音波との時間間隔は、
結石の移動に対し極めて小さいので、強力超音波の照射
位置は微弱超音波で推定された重心位置として、さらに
次の微弱超音波の焦点分布の中心焦点位置は、前回の強
力超音波照射位置を中心にして微弱超音波を照射するこ
とができる。図7は、微弱超音波と強力超音波の送信の
組み合わせの例を示す図である。図7(a)において強
力超音波a4 の焦点位置と微弱超音波a5 の焦点分布の
中心焦点位置を同じにする。微弱超音波の焦点分布位置
は固定でも良いが、その場合は微弱表音波の焦点分布の
範囲は結石の移動可能範囲を十分含むぐらい広くとる必
要がある。
The time interval between weak ultrasonic waves and strong ultrasonic waves is
Since it is extremely small for the movement of stones, the irradiation position of strong ultrasonic waves is the position of the center of gravity estimated by weak ultrasonic waves, and the central focal position of the focus distribution of the next weak ultrasonic waves is the same as the previous strong ultrasonic irradiation position. A weak ultrasonic wave can be applied to the center. FIG. 7 is a diagram showing an example of a combination of transmission of weak ultrasonic waves and strong ultrasonic waves. In FIG. 7A, the focal position of the strong ultrasonic wave a4 and the central focal position of the focal distribution of the weak ultrasonic wave a5 are made the same. The focus distribution position of the weak ultrasonic waves may be fixed, but in that case, the range of the focus distribution of the weak ultrasonic waves needs to be wide enough to include the movable range of the calculi.

【0034】またこのような微弱、強力超音波の送信位
置は制御回路上で予測することも可能である。この予測
は、例えば測定した位置から測定した速度ベクトルの方
向に次の強力超音波の照射までの時間に等速度で移動す
ると考え、図7(b)のように次の照射位置を推定す
る。この操作を図7(b)に示すように繰り返し治療を
行い、その都度位置、速度検出用の設定焦点分布は前回
予測した結石位置を中心として設定する。本実施例で
は、b1 ,b3 の位置からb4 の位置を推定し、b5 の
位置はb4 と同じにしている。また、図7(c)のよう
に強力超音波及び微弱超音波の中心焦点位置を予測して
常に焦点を移動してもかまわない。この場合は、例え
ば、c1 及びc3 の位置からc4 及びc5 の位置を推定
する。
It is also possible to predict the transmission position of such weak and strong ultrasonic waves on the control circuit. This prediction is considered to move at a constant speed from the measured position in the direction of the measured velocity vector until the irradiation of the next strong ultrasonic wave, and the next irradiation position is estimated as shown in FIG. 7B. This operation is repeatedly performed as shown in FIG. 7B, and the set focus distribution for position and speed detection is set centered on the previously predicted stone position each time. In this embodiment, the position of b4 is estimated from the positions of b1 and b3, and the position of b5 is the same as that of b4. Further, as shown in FIG. 7C, the focal points of the strong ultrasonic waves and the weak ultrasonic waves may be predicted to constantly move the focal points. In this case, for example, the positions of c4 and c5 are estimated from the positions of c1 and c3.

【0035】治療の経過は超音波画像診断装置9でリア
ルタイムに観察され、操作者の意志で治療が完了し次
第、自由に装置を止められる。ここで、上述した自動追
尾により焦点が超音波画像診断装置9の画像プレーンか
ら外れる場合が予想されるが、焦点位置座標は把握され
ているため、該画像プレーンを微弱超音波の並列同時受
信方法で得られた結石の3次元的位置を常に含むように
回転させれば、結石を画像上から見失わず治療を続ける
ことができる。あるいは3次元的な画像情報を収集する
タイプの超音波診断装置を用いれば常に見失うことはな
い。
The progress of the treatment is observed in real time by the ultrasonic image diagnostic apparatus 9, and the apparatus can be freely stopped as soon as the operator completes the treatment. Here, it is expected that the focus will be out of the image plane of the ultrasonic image diagnostic apparatus 9 due to the above-described automatic tracking, but since the focus position coordinates are known, the image plane is simultaneously received in parallel with weak ultrasonic waves. If the stone is rotated so as to always include the three-dimensional position of the stone, the treatment can be continued without losing the stone on the image. Alternatively, if an ultrasonic diagnostic apparatus of the type that collects three-dimensional image information is used, it will never be lost.

【0036】複数焦点の分布の設定範囲から結石がはず
れてしまった場合の誤照射を防止するため、重心の強度
があらかじめ設定した閾値を越えたときだけ照射するこ
ととし、越えなかった場合は治療を中断し、超音波プロ
ーブ9で得られる超音波画像でもう一度結石を探し焦点
の設定位置を変更する。以上の構成によって、常に結石
の位置を認識し、自動的に追尾をしてその位置に対して
治療を行うことができる。なお、上記実施例に限るもの
ではなく、(a)〜(e)のように適宜変形することも
可能である。
In order to prevent erroneous irradiation when stones deviate from the set range of the distribution of multiple focal points, irradiation is performed only when the intensity of the center of gravity exceeds a preset threshold value, and if not, treatment is performed. Then, the calculus is searched for again in the ultrasonic image obtained by the ultrasonic probe 9, and the focus setting position is changed. With the above configuration, it is possible to always recognize the position of the calculus, automatically track the position, and perform treatment on the position. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately modified as in (a) to (e).

【0037】(a)本実施例では、アプリケータに球面
状のものを用いたが、平面状のアプリケータアレイでも
同様に使用できる。また、電子的焦点移動のアプリケー
タアレイとしたが機械式に焦点移動のできるものでも構
わない。その際は位相遅延回路は必要なく、代わりにア
プリケータの移動制御回路が必要となる。
(A) In this embodiment, a spherical applicator was used, but a planar applicator array can be used as well. Further, although the electronic focus movement applicator array is used, a mechanical focus movement may be used. In that case, a phase delay circuit is not required, but a movement control circuit for the applicator is required instead.

【0038】(b)本実施例では、複数焦点の情報を並
列同時受信によって一度の照射で得ようとしたが、従来
例のように一度の送信で1焦点の強度データしか得ない
場合でも、設定した各焦点にきわめて高速にこれをスキ
ャンすることにより同様の効果を得ることができる。ま
た、複数焦点をいくつかに分割して、それぞれについて
エコー信号を並列同時受信で得て、結果を組み合わせて
もよい。
(B) In the present embodiment, the information of a plurality of focal points is obtained by the simultaneous simultaneous reception by the simultaneous irradiation. However, even when only the intensity data of one focal point is obtained by a single transmission as in the conventional example, A similar effect can be obtained by scanning this at each set focal point very quickly. It is also possible to divide the plural focal points into several parts, obtain echo signals for each of them by parallel simultaneous reception, and combine the results.

【0039】(c)本実施例では、微弱超音波による位
置、速度検出と強力超音波による治療を各一回ずつ行っ
ているが、位置、速度検出、及び強力超音波照射を複数
回まとめて行っても構わない。
(C) In the present embodiment, the position and speed detection by weak ultrasonic waves and the treatment by strong ultrasonic waves are performed once, respectively, but the position and speed detection and strong ultrasonic wave irradiation are collectively performed a plurality of times. You can go.

【0040】(d)本実施例では、強力超音波を照射す
る際、遅延回路を通じて位相制御を行っているが、制御
回路上で受信時と同様に位相を計算し、制御回路から直
接そのタイミングでトリガを並列に駆動回路に出力して
も構わない。 (e)本実施例では、照射位置予測方法は先に述べた限
りでなく、過去何点かの位置データから線形予測モデル
等を構築してもよいし、この限りでもない。 以上結石破砕装置につき述べてきたが、治療対象が音響
的に強い反射体であれば他の治療対象でも良い。 [第2発明]
(D) In the present embodiment, when the intense ultrasonic wave is emitted, the phase is controlled through the delay circuit. However, the phase is calculated on the control circuit in the same manner as at the time of reception, and the timing is directly output from the control circuit. The triggers may be output in parallel to the drive circuit with. (E) In the present embodiment, the irradiation position prediction method is not limited to the one described above, and a linear prediction model or the like may be constructed from the position data of some past points, and is not limited to this. Although the calculus crushing device has been described above, other treatment targets may be used as long as the treatment target is an acoustically strong reflector. [Second invention]

【0041】図8は、本発明に係る超音波治療装置の構
成を示す図である。図8において、アプリケータ1は、
衝撃波源であるリング状ピエゾ素子1a,1b,…が同
心円状に複数配列されており、カップリング材により被
検体6に当接されている。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention. In FIG. 8, the applicator 1 is
A plurality of ring-shaped piezoelectric elements 1a, 1b, ..., Which are shock wave sources, are arranged concentrically and are in contact with the subject 6 by a coupling material.

【0042】このピエゾ素子群の各々には、駆動回路が
それぞれ接続されている。駆動回路2は、電圧を任意に
切り替え可能な電源3に接続され、例えば焦点を電子走
査しても焦点圧力が一定になるように制御される。ま
た、駆動回路2には、駆動位相用遅延回路4が接続され
ている。駆動位相用遅延回路4は、論理レベルのパルス
を遅延できるような、例えば、シフトレジスタやディレ
ーラインを用いて構成され、制御回路5により遅延量が
コントロールされて駆動回路2の各々に所定のタイミン
グでトリガパルスを供給し、ピエゾ素子に対する駆動電
圧の印加タイミングを制御する。
A drive circuit is connected to each of the piezoelectric element groups. The drive circuit 2 is connected to a power source 3 whose voltage can be arbitrarily switched, and is controlled so that the focal pressure becomes constant even if the focal point is electronically scanned, for example. A drive phase delay circuit 4 is connected to the drive circuit 2. The drive phase delay circuit 4 is configured by using, for example, a shift register or a delay line capable of delaying a pulse of a logic level, the control circuit 5 controls the delay amount, and each drive circuit 2 has a predetermined timing. The trigger pulse is supplied with to control the application timing of the drive voltage to the piezo element.

【0043】ここで、駆動位相用遅延回路4の遅延量
は、ピエゾ素子群が衝撃波発生時に補助入力装置13
(例えば、ライトペン、キーボード、トラックボール、
マウス等)で指定した位置に実質的に焦点を持つように
使用者が設定するようにしても、後述するように、画像
より各振動子の駆動位相を算出して自動的に焦点位置
(深さ)を変えるように制御するようにしてもよい。
The delay amount of the drive phase delay circuit 4 is determined by the auxiliary input device 13 when the piezo element group generates a shock wave.
(For example, light pen, keyboard, trackball,
Even if the user sets so that the focus is substantially at the position specified by the mouse, etc., the drive phase of each transducer is calculated from the image and the focus position (depth) is automatically calculated as described later. May be controlled so as to change

【0044】アプリケータ1の中央には、超音波プロー
ブ14及びX線管15がパルスモータ16によって機械
的に移動・交換可能なように水密に保持されている。超
音波プローブ14及びX線管15のアプリケータ軸方向
への移動や両者を交換するための水平移動、超音波プロ
ーブ14の回転・移動は、制御回路57からの命令に従
って、パルスモータコントローラ17が各パルスモータ
のコントロールを行う。
At the center of the applicator 1, an ultrasonic probe 14 and an X-ray tube 15 are held in a watertight manner so that they can be mechanically moved and replaced by a pulse motor 16. The movement of the ultrasonic probe 14 and the X-ray tube 15 in the axial direction of the applicator, the horizontal movement for exchanging the two, and the rotation / movement of the ultrasonic probe 14 are performed by the pulse motor controller 17 according to a command from the control circuit 57. Controls each pulse motor.

【0045】超音波画像診断装置10は、超音波プロー
ブ14により送受信された信号を超音波Bモード像とし
て得るためのものであり、また、X線画像診断装置18
は、X線管15及びX線撮像管19により取得された信
号をプレーンX線像として得るためのものである。これ
らの画像は、DSC11を介してCRT12上に同時又
は個々に表示される。次に、本実施例に係る超音波治療
装置の動作について説明する。
The ultrasonic image diagnostic apparatus 10 is for obtaining a signal transmitted and received by the ultrasonic probe 14 as an ultrasonic B-mode image, and the X-ray image diagnostic apparatus 18 is also provided.
Is for obtaining the signals acquired by the X-ray tube 15 and the X-ray imaging tube 19 as a plane X-ray image. These images are displayed simultaneously or individually on the CRT 12 via the DSC 11. Next, the operation of the ultrasonic therapy apparatus according to this embodiment will be described.

【0046】まず、図9(a)に示すように初期状態と
してX線管15がアプリケータ1の中心に来るようにパ
ルスモータコントローラ17を制御して、患者のX線透
視像を撮像する。図9(b)は、CRT12上に表示さ
れたX線画像を示す図である。このリアルタイムX線画
像を観測することにより、結石の位置及び結石の呼吸に
よる移動方向がわかるので、操作者は補助入力装置13
によって位置情報を与える。X線画像上で結石(すなわ
ち、骨以外でX線透過量の少ない塊)が認識できれば、
リアルタイムX線画像上で2次元の速度(X線透過量の
変化の方向)を抽出することが可能である。すなわち、
時刻の微妙に異なる2画面の時間的に後の画面から前の
画面の差分画像を求めることで、図10に示すように低
輝度信号部分の重心から高輝度信号部分の重心へのベク
トルとして結石の呼吸移動方向を簡単に求めることがで
きる。これによって、結石の位置と移動方向がわかるの
で結石を常に描出可能な断面を得ることができる。従っ
て、アプリケータ全体を機械的に移動させることで、結
石の呼吸移動経路がX線画像上の中心を通るように設定
できる(図9(c))。次に、X線管15をアプリケー
タ1の中心軸より水平方向にずらして、超音波プローブ
14を被検体6の体表に密着するようにパルスモータコ
ントローラ17によりパルスモータ16を制御する。さ
らに、X線像上から求めた結石の呼吸性移動方向に超音
波Bモード像のプレーンが一致するようにプローブを回
転制御して、結石が常に超音波Bモード像上に描出され
るように設定する(図9(d))。
First, as shown in FIG. 9A, the pulse motor controller 17 is controlled so that the X-ray tube 15 comes to the center of the applicator 1 in the initial state, and an X-ray fluoroscopic image of the patient is taken. FIG. 9B is a diagram showing an X-ray image displayed on the CRT 12. By observing the real-time X-ray image, the position of the calculus and the moving direction of the calculus due to respiration can be known.
Give location information by. If stones (that is, lumps with a small amount of X-ray transmission other than bone) can be recognized on the X-ray image,
It is possible to extract a two-dimensional velocity (direction of change in X-ray transmission amount) on a real-time X-ray image. That is,
By obtaining the difference image of the previous screen from the temporally later screen of two screens with slightly different times, as a vector from the center of gravity of the low luminance signal portion to the center of gravity of the high luminance signal portion as shown in FIG. The respiratory movement direction of can be easily obtained. As a result, the position and the moving direction of the calculus can be known, so that it is possible to obtain a cross section capable of always depicting the calculus. Therefore, by mechanically moving the entire applicator, the respiratory movement path of the stone can be set so as to pass through the center on the X-ray image (FIG. 9C). Next, the X-ray tube 15 is horizontally displaced from the central axis of the applicator 1, and the pulse motor controller 17 controls the pulse motor 16 so that the ultrasonic probe 14 is brought into close contact with the body surface of the subject 6. Further, the probe is rotationally controlled so that the plane of the ultrasonic B-mode image matches the respiratory movement direction of the stone obtained from the X-ray image, so that the stone is always depicted on the ultrasonic B-mode image. Set (FIG. 9 (d)).

【0047】このとき、CRT11には、図11に示す
ような超音波画像が表示されており、超音波走査方向の
超音波反射強度111及び深さ方向の超音波反射強度1
12が下端及び左端にそれぞれ表示されている。次に、
このBモード像からの結石位置検出の流れについて、図
12に従って説明する。
At this time, an ultrasonic image as shown in FIG. 11 is displayed on the CRT 11, and the ultrasonic reflection intensity 111 in the ultrasonic scanning direction and the ultrasonic reflection intensity 1 in the depth direction 1 are displayed.
12 are displayed at the lower end and the left end, respectively. next,
The flow of stone position detection from this B-mode image will be described with reference to FIG.

【0048】Bモード像は、超音波Aモードを扇型にス
キャンして反射の角度と伝搬時間からプローブ先端から
の位置を計算し、その位置に対応する反射波強度を8b
itの画像データとして画像上に表示される。この画像
データは位置情報とともに超音波診断装置内部の画像メ
モリ(VRAM)にストアされる。このメモリ上で最大
の輝度信号を持つ座標を輝度信号比較回路121で算出
し、その座標を通る走査方向及び深さ方向の反射波信号
強度の1次元分布をそれぞれ深さ方向・横方向Aモード
データ取得回路122,123により取得し、DSC1
1を介してCRT12上の111,112として表示す
る。このとき、最大輝度信号を持つ位置に焦点を電子走
査・アプリケータを機械的に移動して衝撃波を照射する
ように制御することも可能であるが、結石自体は、ある
程度のマトリックスを持っているので111,112に
表示された反射波信号強度分布より各方向の強度の重心
位置を求めることでより正確な結石位置の検出が可能と
なる。従ってこの方法により衝撃波焦点を結石に自動的
に追従させることが可能となる。
In the B mode image, the ultrasonic A mode is fan-shaped scanned, the position from the probe tip is calculated from the angle of reflection and the propagation time, and the reflected wave intensity corresponding to that position is 8b.
It is displayed on the image as image data of it. This image data is stored in an image memory (VRAM) inside the ultrasonic diagnostic apparatus together with position information. A coordinate having the maximum luminance signal on this memory is calculated by the luminance signal comparison circuit 121, and the one-dimensional distribution of the reflected wave signal intensity in the scanning direction and the depth direction passing through the coordinate is respectively depth-direction / horizontal-direction A mode. Data is acquired by the data acquisition circuits 122 and 123, and DSC1
Display as 111, 112 on the CRT 12 via 1. At this time, it is possible to control the electronic scanning / applicator mechanically to move the focal point to the position having the maximum luminance signal so as to irradiate the shock wave, but the calculus itself has a certain matrix. Therefore, it is possible to detect the calculus position more accurately by obtaining the barycentric position of the intensity in each direction from the reflected wave signal intensity distribution displayed on 111 and 112. Therefore, this method allows the shock wave focus to automatically follow the calculus.

【0049】アニュラアレイタイプの振動子では深さ方
向の1次元の焦点移動しかできないので水平方向の移動
は機械的に行う必要があるが、水平方向の機械的移動を
行わなくても中心軸上に結石が来たときのみ衝撃波を照
射するように制御することも可能である。
Since the annular array type transducer can move only one-dimensional focus in the depth direction, it is necessary to mechanically move in the horizontal direction. However, even if the mechanical movement in the horizontal direction is not performed, the movement on the central axis is possible. It is also possible to control so that the shock wave is emitted only when a calculus comes.

【0050】また、この際、腸管ガス等による誤認を防
止するために、図11で示したように使用者が結石の呼
吸移動範囲113を補助入力装置13で指示することに
よって、指示した範囲内、即ちVRAM内の所定座標域
における反射波強度の分布を求めることも可能であり、
これによってより正確な結石位置の判定ができる。
At this time, in order to prevent misidentification due to intestinal gas or the like, the user instructs the respiratory movement range 113 of the stone with the auxiliary input device 13 as shown in FIG. That is, it is also possible to obtain the distribution of the intensity of the reflected wave in a predetermined coordinate area in the VRAM,
This allows more accurate stone position determination.

【0051】上記実施例では画面上の高輝度部分を通過
する2軸の反射波強度を表示したが、ある幅を持った帯
状の部分の積分値を反射波強度として表示することも可
能である。さらに、上記で使用者が指示した結石の呼吸
移動範囲113内の反射波強度データを走査方向・深さ
方向にそれぞれ積分した値を表示することも可能であ
る。
In the above-mentioned embodiment, the intensity of the biaxial reflected wave passing through the high-brightness portion on the screen is displayed, but it is also possible to display the integrated value of the band-shaped portion having a certain width as the reflected wave intensity. . Further, it is also possible to display the values obtained by integrating the reflected wave intensity data in the respiratory movement range 113 of the stone instructed by the user in the scanning direction and the depth direction.

【0052】上記実施例ではアニュラアレイタイプの振
動子を使用したが、2次元アレイタイプの振動子を使用
することで3次元的に焦点を走査することができるの
で、アプリケータ自体の機械的な移動を行う必要がなく
なる。
Although the annular array type oscillator is used in the above-mentioned embodiment, the use of the two-dimensional array type oscillator allows the focus to be scanned three-dimensionally. Eliminates the need to move.

【0053】上記実施例では超音波診断装置として通常
の2次元Bモード診断装置を使用したが、3次元スキャ
ン又はボリュームスキャンが可能な超音波診断装置を用
いることで3次元的な結石の抽出ができるため、3次元
的な焦点追従が可能になる。次に、本発明の第2の実施
例に係る超音波治療装置について説明する。
In the above-described embodiment, a normal two-dimensional B-mode diagnostic apparatus is used as the ultrasonic diagnostic apparatus, but three-dimensional stone extraction can be performed by using the ultrasonic diagnostic apparatus capable of three-dimensional scanning or volume scanning. Since it is possible, three-dimensional focus tracking becomes possible. Next, an ultrasonic therapeutic apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.

【0054】図13は、本発明の他の実施例に係る超音
波治療装置の構成を示す図である。超音波プローブ14
及びX線管15の移動・回転動作と超音波画像診断装置
10とX線画像診断装置18等による画像データ取得及
び表示に関してはアニュラアレイタイプのものと同じで
あるが、結石位置の検出については、インナーの超音波
プローブ14を使用せず、衝撃波発生用のピエゾ素子群
1a,1b,…を弱い電圧で駆動したときの反射波を同
じピエゾ素子群1a,1b,…で受信することで実現す
る。ここで、ピエゾ素子群1a,1b,…は2次元アレ
イタイプの振動子であり、駆動位相を制御することで焦
点を3次元的に走査することができる。この動作を簡単
に説明すると、上記第1の実施例と同様の方法で超音波
Bモード像上に常に結石が描出されるように設定した
後、まず切替スイッチ131を低電圧電源3b側に切替
える。操作者が治療スタートスイッチ(図示せず)を操
作すると、駆動位相用遅延回路4からのトリガパルスに
より駆動回路2が起動される。これにより、ピエゾ素子
群1a,1b,…は、低電圧でパルス的に駆動され、衝
撃波にならない程度の弱い圧力の超音波パルスを発射す
る。この超音波パルスは、カップリング材内の伝搬媒質
を介して被検体6の体内に照射され、駆動位相用遅延回
路4の遅延時間により設定された焦点領域に集束され
る。ここで、探査超音波の焦点位置を描出された画面内
で水平にスキャンするように遅延回路4の遅延量を制御
回路5より制御する。遅延量は、より迅速な焦点移動を
可能とするためにメモリ9に予め記憶された遅延情報に
従って決定される。
FIG. 13 is a view showing the arrangement of an ultrasonic therapeutic apparatus according to another embodiment of the present invention. Ultrasonic probe 14
The movement / rotation operation of the X-ray tube 15 and the image data acquisition and display by the ultrasonic image diagnostic apparatus 10, the X-ray image diagnostic apparatus 18, etc. are the same as those of the annular array type. Realized by receiving reflected waves when the piezoelectric element groups 1a, 1b for shock wave generation are driven with a weak voltage without using the inner ultrasonic probe 14 and by the same piezoelectric element groups 1a, 1b ,. To do. Here, the piezoelectric element groups 1a, 1b, ... Are two-dimensional array type vibrators, and the focus can be three-dimensionally scanned by controlling the drive phase. This operation will be briefly described. After setting so that stones are always drawn on the ultrasonic B-mode image by the same method as in the first embodiment, first, the changeover switch 131 is changed over to the low voltage power source 3b side. . When the operator operates the treatment start switch (not shown), the drive circuit 2 is activated by the trigger pulse from the drive phase delay circuit 4. As a result, the piezo element groups 1a, 1b, ... Are driven in a pulsed manner at a low voltage and emit ultrasonic pulses with a weak pressure that does not cause a shock wave. This ultrasonic pulse is irradiated into the body of the subject 6 via the propagation medium in the coupling material, and is focused on the focal region set by the delay time of the drive phase delay circuit 4. Here, the delay amount of the delay circuit 4 is controlled by the control circuit 5 so that the focus position of the search ultrasonic wave is horizontally scanned within the drawn screen. The delay amount is determined according to the delay information stored in advance in the memory 9 in order to enable a faster focus movement.

【0055】体内に照射された超音波パルスは、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
ピエゾ素子群1で受信され、得られた反射波信号のうち
受信遅延回路4により設定された焦点領域、すなわち、
駆動位相用遅延回路4により設定された焦点領域と同じ
領域からの信号が加算回路132に供給される。これは
制御回路5から受信用遅延回路4’に対して、駆動回路
2が低電圧パルスを発生したタイミングによりピエゾ素
子群1a,1b,…と焦点との間の超音波の往復時間後
にサンプリングゲートをかけるようなゲート信号を供給
することにより達成できる。受信遅延回路4’で位相を
揃えて検出された焦点領域からの反射波信号は、直接制
御回路5に送られる。
The ultrasonic pulse applied to the inside of the body is reflected by the portions having different acoustic impedances. This reflected wave is received by the piezo element group 1, and in the obtained reflected wave signal, the focus region set by the reception delay circuit 4, that is,
A signal from the same area as the focus area set by the drive phase delay circuit 4 is supplied to the adding circuit 132. This is because the control circuit 5 causes the receiving delay circuit 4'to have a sampling gate after the ultrasonic wave reciprocating time between the piezo element groups 1a, 1b, ... And the focus at the timing when the drive circuit 2 generates a low voltage pulse. This can be achieved by supplying a gate signal that applies a signal. The reflected wave signal from the focal region, which is detected by the reception delay circuit 4 ′ with the same phase, is directly sent to the control circuit 5.

【0056】この際、水平方向の焦点移動範囲は予めX
線画像等で決定されるので、深さ方向に関して例えば結
石が存在する範囲をプリセット値として持っていて、そ
れにより決定される範囲内をスキャンするか、あるいは
補助入力装置13で操作者が指定した深さ(すなわち、
結石の存在する深さ)のみを水平方向にスキャンする等
によって水平方向の反射波強度分布を測定し、CRT1
2上の超音波画像下端に表示する。さらに、下端に表示
された反射波強度表示111の最大位置若しくは重心位
置を通過する方向に弱超音波焦点をスキャンし、深さ方
向で同様の反射波強度分布112を求め、同様にCRT
12上に表示する。
At this time, the focus moving range in the horizontal direction is previously set to X.
Since it is determined by a line image or the like, for example, a range in which a calculus exists in the depth direction is set as a preset value, and the range determined by the preset value is scanned, or the operator specifies it with the auxiliary input device 13. Depth (ie
The horizontal distribution of the reflected wave intensity is measured by scanning only the depth where the calculus exists), and CRT1
It is displayed at the lower end of the ultrasonic image above 2. Further, the weak ultrasonic focus is scanned in a direction passing through the maximum position or the center of gravity of the reflected wave intensity display 111 displayed at the lower end, and a similar reflected wave intensity distribution 112 is obtained in the depth direction, and the CRT is also used.
12 Display on top.

【0057】これにより求めたそれぞれの重心位置で決
定される位置に焦点を一致させるように駆動位相遅延回
路4からの信号を制御し、切替スイッチ131を高電圧
電源3a側に切り替えて、衝撃波を照射する。
The signal from the drive phase delay circuit 4 is controlled so that the focal point coincides with the position determined by each barycentric position thus obtained, and the changeover switch 131 is switched to the high voltage power source 3a side to generate a shock wave. Irradiate.

【0058】これまでの例では、2方向の反射波強度分
布の重心位置によって結石の位置を判定していたが、こ
れに限らずスキャンした範囲に於ける反射波最大強度の
位置を結石の位置とすることも可能である。また、ある
閾値以上の反射波が返ってきている場所に結石が存在し
ているとして、結石の2次元的な分布を計測・表示し、
その範囲をスキャンしながら衝撃波照射・治療を行うこ
とも可能である。図14は遅延時間補償回路の構成を示
す図である。
In the above examples, the position of the calculus is determined by the barycentric position of the reflected wave intensity distribution in two directions. However, the position of the reflected wave maximum intensity in the scanned range is not limited to this, and the position of the calculus is determined. It is also possible to In addition, assuming that there is a stone in the place where the reflected wave above a certain threshold is returned, measure and display the two-dimensional distribution of the stone,
It is also possible to perform shock wave irradiation / treatment while scanning the area. FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the delay time compensation circuit.

【0059】遅延時間補償回路は、駆動回路2の内部及
び駆動パルスの伝送系において、伝送時間にバラツキが
生じるために使用者が要求した位置で全ての振動子の駆
動位相を正確に合わせることが困難なため、焦点位置で
要求されるピーク圧力が得られないことがあった。この
ような伝送時間のバラツキを全ての駆動回路で一定にな
るように調整することは非常に困難であり、実質上不可
能であると考えられる。従って、このような問題点を解
決するために、遅延時間を設定時間に対して補償する回
路が必要になると考えられる。
The delay time compensating circuit can accurately match the driving phases of all the transducers at the position requested by the user because the transmission time varies in the driving circuit 2 and in the driving pulse transmission system. Due to the difficulty, the peak pressure required at the focus position may not be obtained. It is extremely difficult to adjust such variations in transmission time to be constant in all drive circuits, and it is considered impossible in practice. Therefore, in order to solve such a problem, it is considered necessary to provide a circuit for compensating the delay time with respect to the set time.

【0060】図14において、まず、切替スイッチ13
1を低電圧電源3b側にした状態で、制御回路5から各
チャンネルの駆動位相用遅延回路4に向けて指示された
位置に焦点を結ぶように遅延データが送られる。次に、
制御回路5より初期駆動パルスAを発生させる。この初
期駆動パルスAは、駆動位相用遅延回路4に入力される
とともにカウンタ141にトリガを与える。その時点よ
りカウンタ141は、クロック142の時間(回数)の
カウントを始める。駆動位相用遅延回路4は設定した遅
延を入力のパルスに対して与え、駆動回路2にトリガB
をかけ、ピエゾ素子群1を駆動するとともに、駆動回路
2の出力電圧Cは比較回路143に送られ、電圧閾値T
Hと比較される。そして、出力電C圧がTHよりも初め
て大きくなったときにパルスDをカウンタ141へ送
り、カウンタゲートを閉じる。そして上記カウンタゲー
ト間に何回のクロックパルスが入るかで実際の遅延値を
測定し、遅延値比較回路144へその遅延値を与える。
遅延値比較回路144はメモリ9上の設定遅延値と実際
の遅延値との比較を行い、制御回路5により駆動位相遅
延回路6を実際の遅延時間と設定時間とが一致するよう
に再度設定し直す。これによって使用者が要求した位置
で正確に全ての振動子の位相を合わせることが可能とな
る。このとき、実際の遅延時間と設定時間との差はメモ
リ9上に保存され、以降の治療では計算上の設定時間に
対して、差分を補償した値で遅延量の設定が行われる。
In FIG. 14, first, the changeover switch 13
With 1 being on the side of the low voltage power supply 3b, the delay data is sent from the control circuit 5 toward the drive phase delay circuit 4 of each channel so as to focus on the designated position. next,
The control circuit 5 generates an initial drive pulse A. The initial drive pulse A is input to the drive phase delay circuit 4 and triggers the counter 141. From that point, the counter 141 starts counting the time (number of times) of the clock 142. The drive phase delay circuit 4 gives the set delay to the input pulse and causes the drive circuit 2 to trigger B.
To drive the piezo element group 1, the output voltage C of the drive circuit 2 is sent to the comparison circuit 143, and the voltage threshold T
Compared to H. Then, when the output voltage C becomes larger than TH for the first time, the pulse D is sent to the counter 141 to close the counter gate. Then, the actual delay value is measured depending on how many clock pulses are input between the counter gates, and the delay value comparison circuit 144 is provided with the delay value.
The delay value comparison circuit 144 compares the set delay value on the memory 9 with the actual delay value, and the control circuit 5 resets the drive phase delay circuit 6 again so that the actual delay time and the set time match. cure. This enables the phases of all the vibrators to be accurately matched at the position requested by the user. At this time, the difference between the actual delay time and the set time is stored in the memory 9, and in the subsequent treatment, the delay amount is set with a value that compensates for the difference with respect to the calculated set time.

【0061】上記実施例では遅延値の補償について述べ
たが、例えば実際の遅延値が設定値±ΔTの範囲内の時
には駆動位相遅延回路4は正常に動作しているとして遅
延値の補償を行うが、前記範囲を超えた場合には駆動位
相用遅延回路4の故障とみなしてCRT(図示せず)上
にその旨を表示したり、鳴音等で使用者に知らせる、或
いは治療を不可能にするため装置の動作を停止するよう
に制御することも可能である。 [第3発明]
In the above embodiment, the compensation of the delay value has been described. For example, when the actual delay value is within the set value ± ΔT, it is assumed that the drive phase delay circuit 4 is operating normally and the delay value is compensated. However, if it exceeds the above range, it is considered as a failure of the drive phase delay circuit 4 and a message to that effect is displayed on the CRT (not shown), or the user is notified by a sound or the treatment is impossible. It is also possible to control so that the operation of the device is stopped in order to make [Third invention]

【0062】図15は、本発明の一実施例に係る超音波
治療装置を示す図である。同図において、超音波アプリ
ケータ1は球面状に配置された複数のピエゾ素子によっ
て構成され、アプリケータ1の中心にはイメージング用
の超音波プローブ15が設けられている。このアプリケ
ータ1は、被検体6内の結石7を破砕治療すべく、音響
的エネルギーの伝播媒質( 例えば水または超音波用ゼリ
ーなど) を介して被検体6に当接される。
FIG. 15 is a diagram showing an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the ultrasonic applicator 1 is composed of a plurality of piezoelectric elements arranged in a spherical shape, and an ultrasonic probe 15 for imaging is provided at the center of the applicator 1. The applicator 1 is brought into contact with the subject 6 through a propagation medium of acoustic energy (for example, water or ultrasonic jelly) in order to crush and treat the calculi 7 in the subject 6.

【0063】ピエゾ素子1a,1b,…は、それぞれ独
立して駆動可能となっており、切替装置20を介して駆
動回路2a,2b,…、探査用駆動電圧源21及び受信
信号バッファ22に接続されている。駆動回路2a,2
b,…は、遅延回路4に接続されており、制御回路5に
よって所望の焦点位置を得るような遅延値を発生し、2
次元アレイ焦点移動装置を構成する。
The piezoelectric elements 1a, 1b, ... Can be driven independently of each other, and are connected to the drive circuits 2a, 2b ,. Has been done. Drive circuits 2a, 2
b, ... Are connected to the delay circuit 4, and the control circuit 5 generates a delay value for obtaining a desired focus position.
A dimensional array focus moving device is constructed.

【0064】まず、治療目標を探査する際の動作につい
て説明する。ピエゾ素子1a,1b,…の中から任意に
選択された1つのピエゾ素子は探査用駆動電圧源21に
接続されて探査用ピエゾ素子として用いられ、また、任
意の3つのピエゾ素子は、受信信号バッファ22に接続
されて受信用ピエゾ素子は、制御装置10によって制御
される切替装置20によって適時選択可能となってい
る。すなわち、骨等の障害物により良好な受信信号が得
られないときには、探査用ピエゾ素子及び受信用ピエゾ
素子を変更して良好な受信信号が得られるように制御装
置10によって制御される。受信信号バッファ22は制
御回路5に接続されており、制御回路5は探査用超音波
信号の送信から受信までにかかった時間から治療目標ま
での距離を算出する。
First, the operation when searching for a treatment target will be described. One piezo element arbitrarily selected from the piezo elements 1a, 1b, ... Is connected to the exploration drive voltage source 21 and used as a piezo element for exploration, and any three piezo elements are reception signals. The receiving piezo element connected to the buffer 22 can be appropriately selected by the switching device 20 controlled by the control device 10. That is, when a good reception signal cannot be obtained due to an obstacle such as a bone, the control device 10 controls so that a good reception signal is obtained by changing the search piezo element and the reception piezo element. The reception signal buffer 22 is connected to the control circuit 5, and the control circuit 5 calculates the distance from the time taken from transmission to reception of the probe ultrasonic signal to the treatment target.

【0065】図16は、治療目標の位置検出の原理を説
明するための図である。今、ピエゾ素子1a,1b,…
の中から選択された探査用ピエゾ素子161から超音波
が放射され、結石7に反射して受信用ピエゾ素子162
〜164で受信される。このとき距離b,c,dがそれ
ぞれ異なるとすると、送信超音波及び受信超音波のタイ
ミングは図17に示すようになる。このとき、図中矢印
で示す遅れ時間は、距離a+b,a+c,a+dをそれ
ぞれ音速で除した値になる。よって、遅れ時間を測定す
ることにより距離a+b,a+c,a+dを算出でき
る。すなわち、探査用ピエゾ素子161と各受信用超音
波ピエゾ素子162〜164を焦点とする楕円体面上に
治療目標が存在することになる。上述の場合、楕円体は
3つある。これらの3つの楕円体は1点で交わるので、
3つの楕円体についての連立方程式を解くことによっ
て、3次元的に治療目標の位置が算出される。治療用超
音波の照射の間に探査用超音波を照射すればほぼリアル
タイムに治療目標の位置を算出することができる。
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of position detection of the treatment target. Now, the piezo elements 1a, 1b, ...
Ultrasonic waves are radiated from the exploration piezo element 161 selected from among the above, reflected by the calculus 7, and received by the piezo element 162.
~ 164 received. At this time, assuming that the distances b, c, and d are different, the timings of the transmission ultrasonic wave and the reception ultrasonic wave are as shown in FIG. At this time, the delay time indicated by the arrow in the figure is a value obtained by dividing the distances a + b, a + c, and a + d by the sound velocity. Therefore, the distances a + b, a + c, and a + d can be calculated by measuring the delay time. In other words, the treatment target exists on the ellipsoidal surface having the exploration piezo element 161 and the receiving ultrasonic piezo elements 162 to 164 as the focal points. In the above case, there are three ellipsoids. Since these three ellipsoids intersect at one point,
The position of the treatment target is calculated three-dimensionally by solving the simultaneous equations for the three ellipsoids. If the ultrasonic waves for exploration are applied during the irradiation of the therapeutic ultrasonic waves, the position of the therapeutic target can be calculated in almost real time.

【0066】ところで、図15においては、超音波プロ
ーブ14は超音波プローブ移動機構23に接続されてい
る。上述のように、治療目標の位置をリアルタイムに算
出できるので、治療目標が超音波画像のスライス面から
外れた場合には超音波プローブ移動機構23によって超
音波プローブ3を機械的に移動(例えば、回転)させ
て、常に治療目標を超音波画像に描出するようにする。
次に、治療目標の追尾方法について、結石破砕を例に詳
しく説明する。
By the way, in FIG. 15, the ultrasonic probe 14 is connected to the ultrasonic probe moving mechanism 23. As described above, since the position of the treatment target can be calculated in real time, when the treatment target deviates from the slice plane of the ultrasonic image, the ultrasonic probe moving mechanism 23 mechanically moves the ultrasonic probe 3 (for example, Rotation) so that the treatment target is always visualized on the ultrasound image.
Next, a method of tracking a treatment target will be described in detail by taking calculus breaking as an example.

【0067】各ピエゾ素子は、結石破砕用衝撃波を放射
する。治療目標の移動の検出の際には、上述したように
1つの任意のピエゾ素子が結石探査用の駆動パルスで駆
動され、他のピエゾ素子は駆動されない。今、超音波画
像や放射線画像及びその他の手段を用いて焦点位置と結
石を一致させたとする。探査用ピエゾ素子から超音波パ
ルスを放射し、結石に反射した反射信号を少なくとも3
つ以上の振動子で受信する。このとき、最初に結石を焦
点位置に一致させているので、受信に際し時間ゲートを
設けることにより、骨やその他の超音波反射体からの反
射信号と結石からの反射信号とを区別することができ
る。結石が呼吸等の原因で移動した場合には、骨やその
他の超音波反射体からの反射信号と区別するために、測
定間隔内に結石が移動する範囲内で各ピエゾ素子の受信
タイミングを制限する。このような条件下で探査用超音
波を照射し、治療目標からの反射信号を受信するまでの
時間を測定して、上述した方法により治療目標の位置を
算出する。その際、測定時刻とともに治療目標の位置を
制御回路5内のメモリ(図示せず)に記憶する。この動
作を所定回数繰り返すことによって、任意の時刻におけ
る結石の位置の系列ができる。従って、ある時刻におけ
る結石の位置及び次の時刻における結石の位置から、単
位時間の結石の移動量、移動方向及び移動速度を制御回
路5によって算出することができるので、任意の時刻に
おける結石の位置情報、移動方向及び移動速度をリアル
タイムでモニタすることができる。従って、これらのデ
ータから、超音波断層画像上に表示されている結石が移
動により画面上から消滅してしまう場合には、超音波プ
ローブ15を超音波プローブ移動機構23によって移動
させ、超音波画面を結石の移動方向に合わせることによ
り、結石を超音波断層画像上に常に描出することが可能
になる。
Each piezo element radiates a shock wave for calculus breaking. When the movement of the treatment target is detected, as described above, one arbitrary piezo element is driven by the drive pulse for calculus search and the other piezo elements are not driven. Now, it is assumed that the focal position and the calculus are matched with each other by using an ultrasonic image, a radiation image, and other means. An ultrasonic pulse is emitted from the piezo element for exploration, and at least 3 reflection signals reflected by the calculus are emitted.
Received by one or more transducers. At this time, since the calculus is first matched with the focal position, a reflection signal from the bone or other ultrasonic reflector and a reflection signal from the calculus can be distinguished by providing a time gate for reception. . When a stone moves due to breathing, etc., the reception timing of each piezo element is limited within the range in which the stone moves within the measurement interval in order to distinguish it from the reflected signal from the bone or other ultrasonic reflectors. To do. Under such conditions, ultrasonic waves for exploration are emitted, the time until the reflection signal from the treatment target is received is measured, and the position of the treatment target is calculated by the above-described method. At that time, the position of the treatment target is stored in a memory (not shown) in the control circuit 5 together with the measurement time. By repeating this operation a predetermined number of times, a series of calculus positions at arbitrary times can be created. Therefore, since the control circuit 5 can calculate the moving amount, moving direction, and moving speed of the calculus per unit time from the position of the calculus at a certain time and the position of the calculus at the next time, the position of the calculus at any time. Information, moving direction and moving speed can be monitored in real time. Therefore, from these data, when the calculus displayed on the ultrasonic tomographic image disappears from the screen due to the movement, the ultrasonic probe 15 is moved by the ultrasonic probe moving mechanism 23, and the ultrasonic screen is displayed. By aligning the direction of the stone with the moving direction of the stone, it becomes possible to always visualize the stone on the ultrasonic tomographic image.

【0068】上述のように、結石位置、移動方向及び移
動速度を検出した後、それらのデータに基づいて遅延回
路4に設定すべき遅延値を制御回路5によって算出し、
2次元アレイを用いて電子的に焦点位置を移動して衝撃
波を照射する。以上の動作を繰り返すことによって、治
療目標を超音波断層画像上に常に描出することが可能と
なる。また、上述の測定されたデータ及び治療用超音波
焦点位置は、操作者用のモニタ上にリアルタイムで表示
されており、数値データによりただちに結石位置と焦点
位置の一致及び不一致を判定できる。そして、不一致の
場合は衝撃波を照射しない。本発明の他の実施例を以下
に説明する。
As described above, after detecting the calculus position, the moving direction and the moving speed, the control circuit 5 calculates the delay value to be set in the delay circuit 4 based on these data,
A two-dimensional array is used to electronically move the focal position to irradiate a shock wave. By repeating the above operation, it becomes possible to always draw the treatment target on the ultrasonic tomographic image. Further, the measured data and the therapeutic ultrasonic focus position are displayed in real time on the operator's monitor, and the numerical data can be used to immediately determine whether the calculus position and the focus position are the same or not. If they do not match, the shock wave is not emitted. Another embodiment of the present invention will be described below.

【0069】図18は、本発明に係る超音波治療装置の
一実施例を示す図である。第2の実施例は、3つの探査
用超音波発生源(ピエゾ素子でなくても良い)181〜
183の発生超音波周波数がそれぞれ異なっており、こ
の探査用超音波発生源181〜183を受信にも兼用す
る点を除いては、第1の実施例と同じ構成である。これ
ら探査用超音波発生源181〜183は、3種類以上の
周波数を発生する探査用駆動電圧発生源23及び受信信
号バッファ22に接続されている。受信信号バッファ2
2は、共振周波数が可変または固定の共振回路を含み、
任意の周波数信号を選択できる。ここで、治療目標( 結
石) の位置の検出の原理を図19に従って説明する。図
19において、探査用超音波発生源181〜183は、
それぞれ発生周波数が異なる超音波発生源であり、反射
信号の受信も併せて行う。いま、各振動子から発生した
超音波が図19に示すように発生源と同じ振動子で受信
されたとする。各振動子から超音波を放射した時刻を基
準にして受信までの時間を計測すると各振動子から結石
までの距離を2倍して音速で除した値に等しくなる。結
石位置は、各振動子から前述の遅れ時間を半径とする球
面を描き、それらが交わる位置になる。よって、3つの
振動子があれば3次元的に結石位置の特定が出来る。さ
らに、結石の個数が複数であってもその位置が他の結石
と同一でないならば、超音波の放射及び受信のタイムチ
ャートは例えば結石が2個の場合は図20で示すように
なるので、これらの遅れ時間及び境界条件( ピエゾ素子
群の球殻の内側) を満足する連立方程式の解を求めれば
個々の結石の位置を特定できる。また、このような多周
波数の探査用超音波を使う他の利点は、治療用衝撃波の
周波数と探査用超音波周波数を異なるようにすれば治療
用超音波の照射中でも探査用超音波の放射及び受信が常
に可能であり、よってより正確な結石位置のリアルタイ
ムモニタリングが可能となることである。ここで、一例
として計算結果を示す。
FIG. 18 is a diagram showing an embodiment of the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention. In the second embodiment, three ultrasonic wave generation sources for exploration (not necessarily piezoelectric elements) 181-
The generated ultrasonic frequencies of 183 are different from each other, and the structure is the same as that of the first embodiment except that the ultrasonic wave generating sources 181 to 183 for exploration are also used for reception. These search ultrasonic wave generation sources 181 to 183 are connected to a search drive voltage generation source 23 and a reception signal buffer 22 that generate three or more types of frequencies. Received signal buffer 2
2 includes a resonance circuit whose resonance frequency is variable or fixed,
Any frequency signal can be selected. Here, the principle of detecting the position of the treatment target (calculus) will be described with reference to FIG. In FIG. 19, the ultrasonic wave sources 181 to 183 for exploration are
These are ultrasonic wave generation sources having different generation frequencies, and also receive a reflected signal. Now, it is assumed that the ultrasonic wave generated from each transducer is received by the same transducer as the generation source as shown in FIG. When the time until reception is measured based on the time when the ultrasonic wave is emitted from each vibrator, it is equal to the value obtained by doubling the distance from each vibrator to the calculus and dividing by the speed of sound. The calculus position is a position where each oscillator draws a spherical surface having a radius of the above-mentioned delay time and intersects them. Therefore, if there are three transducers, the stone position can be specified three-dimensionally. Furthermore, even if the number of calculi is plural, if the position is not the same as other calculi, the time chart of ultrasonic wave emission and reception becomes as shown in FIG. 20 when there are two calculi, for example. The position of each calculus can be specified by solving the simultaneous equations that satisfy these delay times and boundary conditions (inside the spherical shell of the piezo element group). Further, another advantage of using such a multi-frequency probe ultrasonic wave is that if the frequency of the therapeutic shock wave and the probe ultrasonic frequency are made different, the emission of the probe ultrasonic wave during irradiation of the therapeutic ultrasonic wave and Receiving is always possible, and thus more accurate real-time monitoring of calculus position is possible. Here, the calculation result is shown as an example.

【0070】3つの探査用超音波振動子を図21に示す
ように配置したとき(図中、原点は幾何焦点位置、単位
はミリメートル)、例えば(3,2,−5)の位置に結
石が存在していたとすると、水中及び生体中の音速を1
500m/sとして、各探査用超音波振動子で受信され
るまでの遅れ時間が、表1に示すようになる。また、そ
のときのタイムチャートを図21に示す。
When the three ultrasonic transducers for exploration are arranged as shown in FIG. 21 (in the figure, the origin is the geometrical focus position and the unit is millimeters), for example, a calculus is present at the position (3, 2, −5). If it exists, the speed of sound in water and in the living body is 1
Table 1 shows the delay time until the ultrasonic wave transducers are received at 500 m / s. Further, a time chart at that time is shown in FIG.

【0071】[0071]

【表1】 [Table 1]

【0072】従って、表1に示す遅れ時間から結石位置
を計算すると、(3.0,2.0,−5.0)になる。
ここで、治療目標が例えば結石であれば、結石の大きさ
は普通数mmから十数mmであるので、位置探査の精度
は0.5mmであれば十分である。よって、音速が15
00m/sであることを考えれば遅れ時間は、0.1μ
sの桁まで測定できれば十分である。なお、音速は温度
によって変化するため、アプリケータ内の水温及び被検
体の体温を計測して音速を計算するか、音速を直接測定
しておくとよい。
Therefore, the calculus position calculated from the delay times shown in Table 1 is (3.0, 2.0, -5.0).
Here, if the treatment target is, for example, a calculus, the size of the calculus is usually several millimeters to ten and several millimeters, so the accuracy of the position search is sufficient to be 0.5 mm. Therefore, the speed of sound is 15
Considering that it is 00m / s, the delay time is 0.1μ
It is sufficient to measure up to the s digit. Since the speed of sound changes with temperature, it is advisable to calculate the speed of sound by measuring the water temperature in the applicator and the body temperature of the subject, or to directly measure the speed of sound.

【0073】以上述べた3つ周波数による複数個の結石
位置の特定方法の他に、単一周波数且つ3つの超音波発
生源及び3つの受信用超音波振動子を用い、反射信号が
受信できる時間以上の間隔でそれぞれの振動子から探査
用超音波を放射すれば、上述の3周波数による位置の計
算と同様の方法で複数個の結石位置の特定が可能であ
る。但し、その場合、結石位置のモニタリングの時間分
解能が低下する。なお、結石破砕装置を例にとって説明
したが、治療目標が超音波の高反射体であれば、本発明
は結石破砕装置以外の超音波治療装置にも応用可能であ
る。 [第4発明]
In addition to the method of identifying a plurality of calculus positions by the three frequencies described above, a time period in which a reflected signal can be received using a single frequency and three ultrasonic wave generators and three receiving ultrasonic vibrators. If ultrasonic waves for exploration are emitted from each transducer at the above intervals, it is possible to specify a plurality of calculus positions by the same method as the above-described calculation of position by three frequencies. However, in that case, the time resolution of the stone position monitoring decreases. Although the calculus crushing device has been described as an example, the present invention can be applied to ultrasonic treatment devices other than the calculus crushing device as long as the treatment target is a high-reflector of ultrasonic waves. [Fourth Invention]

【0074】図23は、本発明の一実施例に係る超音波
治療装置を示す図である。アプリケータ1は、図24に
示すように、36個のピエゾ素子が球殻状回転対称に配
置されており、径方向及び周方向に分割された形状にな
っている。従って、9個の対称軸を有し、各軸間の角度
θ=20度となる。また、アプリケータ1の中心には、
治療中の治療対象の状況を観察するための超音波プロー
ブ14が設けられており、超音波画像診断装置10によ
り超音波断層像として表示可能となっている。また、超
音波プローブ15は、プローブ移動機構23により前後
・回転等の動作によってアプリケータ1との相対位置を
変更できる。なお、この場合の回転動作は、連続的では
なく、対象軸と一致する位置のみ離散的に設定できるも
のとする。アプリケータ1の表面は、十分に超音波を透
過する柔軟な膜(図示せず)により密閉されており、被
検体とのカップリング用の液体(図示せず)が充填され
ている。さらに、アプリケータ1は、アプリケータ移動
機構24により保持され、3次元的に位置制御される。
ピエゾ素子1a,1b,…は、各々切替スイッチ21に
接続され、この切替装置20は、制御回路5からの信号
に基づいて、任意の2つのピエゾ素子を電気的に結合し
て、さらに駆動回路2a,2b,…に接続する。この切
替スイッチ21は、具体的には、機械的リレーや固体ス
イッチング素子の集合により構成されている。そして、
駆動回路2a,2b,…は、それぞれ遅延回路4a,4
b,…を介して、制御回路5より送られるトリガ信号の
タイミングにより高電圧パルスを送信する。次に、本実
施例に係る超音波治療装置の操作手順について説明す
る。
FIG. 23 is a diagram showing an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 24, the applicator 1 has 36 piezo elements arranged in a spherical shell rotational symmetry, and has a shape divided in the radial direction and the circumferential direction. Therefore, it has nine symmetry axes and the angle θ between the axes is 20 degrees. Also, in the center of the applicator 1,
An ultrasonic probe 14 for observing the condition of the treatment target during treatment is provided, and can be displayed as an ultrasonic tomographic image by the ultrasonic image diagnostic apparatus 10. Further, the ultrasonic probe 15 can change the relative position with respect to the applicator 1 by the movement of the probe moving mechanism 23 such as back and forth and rotation. It should be noted that the rotation operation in this case is not continuous but can be set discretely only at the position that coincides with the target axis. The surface of the applicator 1 is sealed with a flexible film (not shown) that sufficiently transmits ultrasonic waves, and is filled with a liquid (not shown) for coupling with a subject. Further, the applicator 1 is held by the applicator moving mechanism 24 and its position is three-dimensionally controlled.
The piezo elements 1a, 1b, ... Are each connected to a changeover switch 21, and this changeover device 20 electrically connects any two piezo elements based on a signal from the control circuit 5, and further drives the drive circuit. 2a, 2b, ... The changeover switch 21 is specifically composed of a set of mechanical relays and solid-state switching elements. And
The drive circuits 2a, 2b, ... Include delay circuits 4a, 4 respectively.
The high voltage pulse is transmitted at the timing of the trigger signal sent from the control circuit 5 via b, .... Next, an operation procedure of the ultrasonic therapy apparatus according to the present embodiment will be described.

【0075】操作者は、キーボード及びジョイスティッ
ク等により構成される補助入力装置13を操作すること
によって、カップリング用ゼリー(図示せず)を用いて
アプリケータ1を被検体表に接触させる。そして、アプ
リケータ1の位置を変えながら、超音波画像診断装置1
0によってCRT12上に治療対象である結石を描出す
る。次に、操作者は、ライトペン等のポインティングデ
ィバイスでCRT12上の結石を指示すると、制御回路
5が超音波プローブ移動機構23から超音波プローブ1
4が向いている方向を読み取って、超音波プローブ14
の角度と一致する対称軸に対し対称の位置にあるピエゾ
素子を電気的に結合するように切替装置20を制御す
る。そして、焦点Fをライトペンによって指示された座
標に一致させるために必要な各ピエゾ素子対の遅延値を
算出し、遅延回路4に送る。そして、遅延回路4の遅延
値に従い駆動回路2が各々駆動され切替装置20を介し
てピエゾ素子を駆動する。これにより、各ピエゾ素子対
からは、位相の異なった超音波が発射され、焦点Fを形
成する。
The operator operates the auxiliary input device 13 including a keyboard and a joystick to bring the applicator 1 into contact with the subject surface by using a coupling jelly (not shown). Then, while changing the position of the applicator 1, the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1
The stone to be treated is imaged on the CRT 12 by 0. Next, when the operator instructs a stone on the CRT 12 with a pointing device such as a light pen, the control circuit 5 causes the ultrasonic probe moving mechanism 23 to move the ultrasonic probe 1 to the calculus.
The ultrasonic probe 14 reads the direction in which 4 is facing.
The switching device 20 is controlled so as to electrically couple the piezo elements located symmetrically with respect to the axis of symmetry that coincides with the angle. Then, the delay value of each piezo element pair required to match the focus F with the coordinates designated by the light pen is calculated and sent to the delay circuit 4. Then, the drive circuits 2 are respectively driven according to the delay value of the delay circuit 4 to drive the piezo elements via the switching device 20. As a result, ultrasonic waves having different phases are emitted from each piezoelectric element pair to form the focal point F.

【0076】対称軸が離散的で回転方向についてはθ角
度毎にしか設定できないので、この間に結石があった場
合は焦点Fを設定できないが、超音波プローブの角度が
対称軸に合っているため、アプリケータの僅かな機械的
振動で超音波断層像上、すなわち、焦点設定可能面上に
治療対象を一致させることが可能である。或いは、アプ
リケータ移動機構24がアプリケータ1の中心軸を中心
とする最小θ角度の回転移動を可能とするなら、超音波
プローブ15の回転角度が連続的に可変であっても、上
述したように、全ての点に対して焦点Fを一致させるこ
とができる。すなわち、前述したように、アプリケータ
1の位置を変えながらCRT12上に結石を描出し、ラ
イトペンでCRT上の結石を指示すると、制御回路5が
プローブ移動機構23から超音波プローブ14の向いて
いる方向を読み取る。ここで、制御回路5は、超音波プ
ローブ14の角度と最も近いアプリケータ1の対称軸を
選定し、アプリケータ移動機構24を介してアプリケー
タ1を回転させ、この対称軸と超音波プローブ14の角
度を一致させる。そして、同様に、遅延値が設定されて
超音波が発射される。次に、本発明の他の実施例につい
て説明する。
Since the axis of symmetry is discrete and the rotational direction can be set only for each θ angle, the focus F cannot be set if there is a calculus in between, but the angle of the ultrasonic probe is aligned with the axis of symmetry. With a slight mechanical vibration of the applicator, it is possible to match the treatment target on the ultrasonic tomographic image, that is, on the focusable surface. Alternatively, if the applicator moving mechanism 24 enables the rotational movement of the minimum θ angle about the central axis of the applicator 1, even if the rotational angle of the ultrasonic probe 15 is continuously variable, as described above. In addition, the focus F can be matched to all points. That is, as described above, when the calculus is drawn on the CRT 12 while changing the position of the applicator 1 and the calculus on the CRT is instructed by the light pen, the control circuit 5 causes the probe moving mechanism 23 to face the ultrasonic probe 14. Read the direction. Here, the control circuit 5 selects the axis of symmetry of the applicator 1 that is closest to the angle of the ultrasonic probe 14, rotates the applicator 1 via the applicator moving mechanism 24, and the axis of symmetry and the ultrasonic probe 14 are selected. Match the angles of. Then, similarly, a delay value is set and ultrasonic waves are emitted. Next, another embodiment of the present invention will be described.

【0077】本発明においては、第1の実施例でピエゾ
素子と駆動回路4を結合していた切替装置がなく、各駆
動回路4は、予め定めて置いた対称軸に対して対称の位
置にあるピエゾ素子組と固定で結合されている。操作者
は、第1の実施例と同様にキーボード及びジョイスティ
ックにより構成される補助入力装置13を操作し、カッ
プリング用ゼリー(図示せず)を用いてアプリケータ1
を被検体表に接触させる。そしてアプリケータ1の位置
を変えながら超音波画像診断装置10のCRT上に治療
対象である結石を描出する。次に操作者はライトペン等
のポイティングデバイスでCRT上の結石を指示する
と、制御回路5がプローブ移動機構23とアプリケータ
移動機構11を制御し、プローブ14の角度はそのまま
で、アプリケータ1全体を中心軸A−A´を中心に回転
させ、唯一の対称軸とプローブ14の回転角度を一致さ
せる。そして焦点Fをライトペンによって指示された座
標に一致させるために必要な各ピエゾ素子組の遅延値を
算出し遅延回路4に送る。そして該遅延回路4の遅延値
に従い駆動回路2がそれぞれ駆動されたピエゾ素子組を
駆動する。
In the present invention, there is no switching device in which the piezo element and the drive circuit 4 are connected in the first embodiment, and each drive circuit 4 is placed at a symmetrical position with respect to a predetermined axis of symmetry. It is fixedly connected to a set of piezo elements. The operator operates the auxiliary input device 13 including a keyboard and a joystick as in the first embodiment, and uses the coupling jelly (not shown) to apply the applicator 1
To the subject surface. Then, while changing the position of the applicator 1, the stone to be treated is drawn on the CRT of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 10. Next, when the operator instructs a stone on the CRT with a pointing device such as a light pen, the control circuit 5 controls the probe moving mechanism 23 and the applicator moving mechanism 11, and the angle of the probe 14 remains unchanged, and the applicator 1 The whole is rotated around the central axis AA ′, and the rotation axis of the probe 14 is made to coincide with the unique axis of symmetry. Then, the delay value of each piezo element set required to match the focus F with the coordinates designated by the light pen is calculated and sent to the delay circuit 4. Then, according to the delay value of the delay circuit 4, the drive circuit 2 drives each driven piezo element set.

【0078】上記実施例は結石破砕装置について記述し
たが、これに限定するものではなく、例えば連続波ある
いはバースト駆動によるハイパーサーミア装置などの複
数の音響出力素子を有する治療装置に適応できる。
Although the above embodiment describes the calculus breaking device, the present invention is not limited to this and can be applied to a treatment device having a plurality of acoustic output elements such as a hyperthermia device by continuous wave or burst drive.

【0079】また上記実施例では治療部位の位置確認に
超音波診断装置を用いたが、これ以外にもX−CTやM
RIのように治療部位を3次元的に決定できる手段であ
ればかまわない。
In the above embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus was used to confirm the position of the treatment site, but other than this, X-CT and M
Any means can be used as long as it can determine the treatment site three-dimensionally like RI.

【0080】上記実施例では治療用の超音波を発射るす
機能のみであったが、特開昭63−5736に記された
ように、治療対象と治療用超音波の焦点との一致を確認
するために、強力超音波発射直前に微弱な超音波を送受
信する手段を合わせて有することも可能である。
In the above embodiment, only the function of emitting a therapeutic ultrasonic wave was used, but as described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-5736, it is confirmed that the object to be treated and the focal point of the therapeutic ultrasonic wave coincide. In order to do so, it is possible to additionally have a means for transmitting and receiving a weak ultrasonic wave immediately before the strong ultrasonic wave is emitted.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明によれば、超音波を用いて治療目
標の位置を検出し、さらに治療目標が移動した場合でも
治療目標の位置をリアルタイムで検出して焦点位置を追
従することができるようになる。また、本発明によれ
ば、構成されたピエゾ素子数に対して少ない駆動回路
で、焦点位置の電子制御ができるようになる。
According to the present invention, the position of the treatment target can be detected using ultrasonic waves, and even if the treatment target moves, the position of the treatment target can be detected in real time to follow the focal position. Like Further, according to the present invention, it becomes possible to electronically control the focus position with a small number of drive circuits with respect to the number of configured piezoelectric elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る超音波治療装置の構成
を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1における微弱超音波の受信時の複数焦点の
配置の一例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an arrangement of a plurality of focal points when receiving weak ultrasonic waves in FIG.

【図3】並列同時受信方法を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a parallel simultaneous reception method.

【図4】本発明に係る超音波治療装置の動作の流れを示
す図。
FIG. 4 is a diagram showing a flow of operations of the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention.

【図5】加算波形の区切り方を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining how to divide an added waveform.

【図6】各焦点の反射強度の3次元的分布から各軸への
投影方法の一例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a method of projecting from the three-dimensional distribution of the reflection intensity of each focus on each axis.

【図7】焦点位置の予測例を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining a prediction example of a focus position.

【図8】本発明の一実施例に係る超音波治療装置の構成
を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図9】本実施例に係る超音波治療装置の動作を説明す
るための図。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present embodiment.

【図10】図1における超音波プローブ及びX線管の移
動・回転制御に関する動作例を示す図。
10 is a diagram showing an operation example regarding movement / rotation control of the ultrasonic probe and the X-ray tube in FIG.

【図11】図10における結石移動方向の検出方法の一
例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a method for detecting a calculus movement direction in FIG.

【図12】図8におけるCRTディスプレイ上の表示例
を示す図。
12 is a diagram showing a display example on the CRT display in FIG.

【図13】本発明の他の実施例に係る超音波治療装置の
構成を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図14】遅延時間補償回路の構成を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a delay time compensation circuit.

【図15】本発明の一実施例に係る超音波治療装置の構
成を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図16】本発明による治療目標の位置検出の原理を説
明するための図。
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of position detection of a treatment target according to the present invention.

【図17】送信超音波及び受信超音波のタイムチャート
を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a time chart of a transmission ultrasonic wave and a reception ultrasonic wave.

【図18】本発明の他の実施例に係る超音波治療装置を
示す図。
FIG. 18 is a diagram showing an ultrasonic therapeutic apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図19】本発明による治療目標の位置検出の原理を説
明するための図。
FIG. 19 is a diagram for explaining the principle of position detection of a treatment target according to the present invention.

【図20】送信超音波及び受信超音波のタイムチャート
を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing a time chart of a transmission ultrasonic wave and a reception ultrasonic wave.

【図21】本発明の計算結果の一例を説明するための
図。
FIG. 21 is a diagram for explaining an example of the calculation result of the present invention.

【図22】図21における送信超音波及び受信超音波の
タイムチャートを示す図。
22 is a diagram showing a time chart of transmission ultrasonic waves and reception ultrasonic waves in FIG. 21. FIG.

【図23】本発明の一実施例に係る超音波治療装置の構
成を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図24】本発明の一実施例に係る超音波治療装置の動
作原理を説明するための図。
FIG. 24 is a view for explaining the operation principle of the ultrasonic therapeutic apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図25】本発明の他の実施例に係る超音波治療装置の
動作原理を説明するための図。
FIG. 25 is a view for explaining the operation principle of the ultrasonic therapeutic apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図26】本発明の一実施例に係る超音波治療装置の構
成を示す図。
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アプリケータ 1a,1b,… ピエゾ素子 2a,2b,… 駆動回路 3 電源 4 遅延回路 5 制御回路 6 被検体 7 結石 8a,8b,… A/Dコンバータ 9 メモリ 10 超音波画像診断装置 11 DSC 12 CRT 13 補助入力装置 14 超音波プローブ 15 X線管 16 パルスモータ 17 パルスモータコントローラ 18 X線画像診断装置 19 X線撮像管 20 切替装置 21 探査用駆動電圧源 22 受信信号バッファ 23 超音波プローブ移動機構 24 アプリケータ移動機構 1 Applicator 1a, 1b, ... Piezo element 2a, 2b, ... Drive circuit 3 Power supply 4 Delay circuit 5 Control circuit 6 Subject 7 Stone 7a, 8b, ... A / D converter 9 Memory 10 Ultrasound image diagnostic device 11 DSC 12 CRT 13 Auxiliary input device 14 Ultrasonic probe 15 X-ray tube 16 Pulse motor 17 Pulse motor controller 18 X-ray image diagnostic device 19 X-ray image pickup tube 20 Switching device 21 Search drive voltage source 22 Received signal buffer 23 Ultrasonic probe moving mechanism 24 Applicator movement mechanism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 真理子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 鈴木 琢治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mariko Shibata No. 1, Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research Institute Co., Ltd. No. 1 Incorporated company Toshiba Research Institute

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のピエゾ素子から発生する衝撃波を被
検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波治療装
置において、 前記被検体内における被照射物近傍の複数の領域に探査
用超音波を照射して、その反射波を受信する手段と、 この手段により受信された複数の反射波に基づいて反射
強度分布の重心位置を算出し、被照射物の位置情報を検
出する手段と、 この手段により検出された位置情報に基づいて前記複数
のピエゾ素子の焦点位置を制御する手段とからなること
を特徴とする超音波治療装置。
1. An ultrasonic therapy apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezoelectric elements for fragmentation treatment, comprising: Means for irradiating ultrasonic waves and receiving the reflected waves, and means for calculating the barycentric position of the reflection intensity distribution based on the plurality of reflected waves received by the means, and detecting position information of the irradiated object. An ultrasonic treatment apparatus comprising: a means for controlling the focus positions of the plurality of piezoelectric elements based on the position information detected by the means.
【請求項2】複数のピエゾ素子から発生する衝撃波を被
検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波治療装
置において、 前記被検体の所望位置のプレーン投射画像を取得するX
線撮像手段と、 このX線撮像手段によって得られたプレーン投射画像に
基づいて超音波断層面を決定し、この超音波断層面に対
応する超音波断層像を取得する超音波画像撮像手段と、 この超音波画像撮像手段によって得られた超音波断層像
に基づいて被照射物の位置情報を算出する位置情報算出
手段と、 この位置情報算出手段によって得られた位置情報に基づ
いて前記各ピエゾ素子印加タイミングを制御するタイミ
ング制御手段とからなることを特徴とする超音波治療装
置。
2. An ultrasonic therapy apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements to treat crushing, wherein a plane projection image of a desired position of the subject is acquired.
Line image pickup means, an ultrasonic image pickup means for determining an ultrasonic tomographic plane based on the plane projection image obtained by the X-ray image pickup means, and acquiring an ultrasonic tomographic image corresponding to the ultrasonic tomographic plane, Position information calculating means for calculating the position information of the irradiation object based on the ultrasonic tomographic image obtained by the ultrasonic image capturing means, and each of the piezo elements based on the position information obtained by the position information calculating means. An ultrasonic therapy apparatus comprising: a timing control unit that controls an application timing.
【請求項3】複数のピエゾ素子から発生する衝撃波を被
検体内の被照射物に照射して被照射物を破砕治療する超
音波治療装置において、 前記複数のピエゾ素子に印加する駆動電圧を低電圧と高
電圧とに切替える切替手段と、 前記駆動電圧を低電圧にした時に発生する衝撃波が、被
検体内で反射された反射波に応じて、各ピエゾ素子から
出力される反射波信号をピエゾ素子群が実質的に衝撃波
発生時の焦点と同じ位置に焦点を有するように遅延して
受信する受信手段と、 前記駆動電圧が低電圧の場合に指定した領域内で焦点位
置をスキャン可能に制御する制御手段と、 前記スキャン領域の各位置における反射波強度分布から
被照射物の位置情報を算出する位置情報算出手段と、 この位置情報算出手段によって得られた位置情報に基づ
いて前記各ピエゾ素子印加タイミングを制御するタイミ
ング制御手段とからなることを特徴とする超音波治療装
置。
3. An ultrasonic therapy apparatus for irradiating an irradiation target in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezoelectric elements to treat the irradiation target by fragmentation, wherein a driving voltage applied to the plurality of piezoelectric elements is low. A switching means for switching between a high voltage and a high voltage, and a shock wave generated when the driving voltage is set to a low voltage, a piezo reflected wave signal output from each piezo element in accordance with a reflected wave reflected in the subject. Receiving means for delaying reception so that the element group has a focus at the same position as the focus when a shock wave is generated, and controlling the focus position so that the focus position can be scanned within a specified region when the drive voltage is a low voltage. Controlling means, position information calculating means for calculating the position information of the irradiated object from the reflected wave intensity distribution at each position of the scan area, and based on the position information obtained by this position information calculating means It is comprised of a timing control means for controlling the respective piezoelectric elements application timing ultrasonic therapeutic apparatus according to claim.
【請求項4】複数のピエゾ素子から発生する衝撃波を被
検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波治療装
置において、 前記被検体内における被照射物に探査用超音波を照射す
る手段と、 この手段によって照射された被照射物からの反射波を受
信する少なくとも異なる3点に空間的に配置された探査
用超音波受信手段と、 前記探査用超音波が照射された時間から前記反射波を受
信するまでの時間を計測する手段と、 この手段により計測された時間に基づいて被照射物の位
置情報を算出する手段と、 この手段により算出された位置情報に基づいて前記複数
のピエゾ素子の焦点位置を制御する手段とからなること
を特徴とする超音波治療装置。
4. An ultrasonic therapy apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements for crush treatment, wherein the irradiation object in the subject is irradiated with a search ultrasonic wave. Means, ultrasonic wave receiving means for exploration spatially arranged at at least three different points for receiving the reflected waves from the irradiation object irradiated by this means, and from the time when the ultrasonic wave for exploration is irradiated, Means for measuring the time until the reflected wave is received, means for calculating the position information of the object to be irradiated based on the time measured by this means, and a plurality of means for calculating the position information of the irradiation object based on the position information calculated by this means. An ultrasonic therapy device comprising: a means for controlling the focus position of a piezo element.
【請求項5】複数のピエゾ素子から発生する衝撃波を被
検体内の被照射物に照射して破砕治療する超音波治療装
置において、 点対称に配置された複数のピエゾ素子対と、 前記ピエゾ素子対を電気的に結合させる切替手段と、 この切替手段により電気的に結合された該ピエゾ素子対
と前記他のピエゾ素子対との焦点位置を制御する手段と
からなることを特徴とする超音波治療装置。
5. An ultrasonic treatment apparatus for irradiating an irradiation object in a subject with a shock wave generated from a plurality of piezo elements for fragmentation treatment, and a plurality of piezo element pairs arranged in point symmetry, and the piezo elements. An ultrasonic wave characterized by comprising switching means for electrically coupling the pair, and means for controlling the focal position of the piezo element pair and the other piezo element pair electrically coupled by the switching means. Treatment device.
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