JPH06217986A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、呼吸等により結石が焦点から
外れたときの無駄な時間を無くし、健全部位への誤照射
の問題を無くすることが可能な衝撃波結石破砕治療装置
の如き超音波治療装置を提供することにある。 【構成】焦点位置に収束される衝撃波を発生する衝撃波
発生部１００と、異なる位置の複数の超音波断層像を実
質的に同時に取得する超音波画像取得部３００と、この
超音波画像取得部３００より取得された前記超音波断層
像の所定の特徴を抽出し該特徴の前記複数の超音波断層
像間での移動量を算出し、該算出された前記特徴の移動
量に対応して前記焦点を移動させる移動部１３０とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衝撃波結石破砕治療装
置や連続波温熱治療装置の如き超音波治療装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波治療装置として、腎臓結石
や胆石を体外から衝撃波を集束させて破砕治療する衝撃
波結石破砕治療装置が一般に普及してきている。この装
置による衝撃波を用いる治療方法は、外科的手術なしで
治療を行なえることから、外来治療としても実施され始
めている。また、超音波治療装置として、癌組織を体外
から連続波を集束させて温熱治療する連続波温熱治療装
置も使用されるに至っている。

【０００３】しかし、このような超音波治療装置、とり
わけ衝撃波結石破砕治療装置は、手軽に治療が行なえる
反面、生体に与える副作用も問題となっており、これを
解決するためにいくつかの工夫がなされている。以下、
図面を参照し、衝撃波結石破砕治療装置を例にして説明
する。

【０００４】図１１は、従来の衝撃波結石破砕治療装置
の例を示す構成図である。図１１において、球形の破砕
用ピエゾ素子部１に接続されたパルサ１３に、切替スイ
ッチ２４を介して高電圧電源１４を接続し、該ピエゾ素
子部１に高電圧パルスを加えることにより、球形の破砕
用ピエゾ素子部１において幾何学的に定まる焦点１０
に、衝撃波を発生し、該焦点１０に位置している結石Ｃ
Ａを破砕する。

【０００５】一方、ピエゾ素子部１に低圧電源１５が接
続されたときには、弱い超音波パルスがピエゾ素子部１
から照射され、焦点１０の付近からの反射波が再びピエ
ゾ素子部１で受信され、レシーバ１６へ送られる。この
場合、結石ＣＡは、周囲の軟部組織と比べ、音響インピ
ーダンスが高いため、強い反射波が受信される。これを
利用し、エコーレベル判定回路１７は、強い反射波が受
信されたときのみ焦点１０に結石ＣＡがあると判断し、
切替スイッチ２４を高圧電源１４に切替え、衝撃波パル
スを発生し、結石ＣＡを破砕するものである。なお、符
号３は、超音波イメージング用のセクタプローブであ
り、該セクタプローブ３は、断層像検出回路１８により
送受信駆動されると共に断層像を収集し、これをＣＲＴ
ディスプレイ２３に表示する。

【０００６】しかしながら、結石ＣＡは、呼吸すること
により約３ｃｍ移動してしまい、数ｍｍの衝撃波焦点１
０の大きさから外れてしまう。最も長く停止している呼
気終末ときの位置に結石ＣＡを一致させても、約５０％
の時間は結石ＣＡから焦点１０が外れている。従って、
５０％の時間は、無駄な時間として費やされ、効率の良
い治療が行なえなかった。また、健全部位への誤照射の
問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、呼吸等により患部が焦点から外れたときの無駄な時
間を無くし、健全部位への誤照射の問題を無くすること
が可能な超音波治療装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の超音波治療装置は、焦点位置に収束される治療
のための超音波を発生する超音波発生手段と、異なる位
置の複数の超音波断層像を実質的に同時に取得する超音
波画像取得手段と、この超音波画像取得手段により取得
された前記超音波断層像の所定の特徴を抽出し該特徴の
前記複数の超音波断層像間での移動量を算出し該算出さ
れた前記特徴の移動量に対応して前記焦点を移動させる
移動手段とを具備してなる。

【０００９】また、本発明の超音波治療装置は、被検体
の患部に超音波を照射することにより該患部を治療する
超音波治療装置において、実質的に同時に少なくとも３
つの超音波画像を収集するための超音波プローブを具備
する。

【００１０】

【作用】上記の如く構成された本発明の超音波治療装置
によれば、異なる位置の複数の超音波断層像を実質的に
同時に取得することができるので、患部の移動を適格に
把握し得、これにより移動手段は、焦点を患部に一致す
るように動かすことができ、患部の追尾動作が実現さ
れ、呼吸等により患部が焦点から外れたときの無駄な時
間を無くし、健全部位への誤照射の問題を無くすること
が可能なる。

【００１１】

【実施例】以下に図面を参照し、本発明の実施例を衝撃
波結石破砕治療装置を例に詳細に説明する。

【００１２】図１に示すように、本実施例の衝撃波結石
破砕治療装置は、アプリケータ１００と、治療系２００
と、イメージング系３００とからなる。すなわち、アプ
リケータ１００においては、球形の破砕用ピエゾ素子部
１１０の略中央部に棒状のイメージングプローブ１２０
が設けられている。アプリケータ１００は、アプリケー
タ移動機構１３０により図示しない生体に対して移動可
能であり、またイメージングプローブ１２０は、プロー
ブ移動機構１４０により球形の破砕用ピエゾ素子部１１
０に対して移動可能である。アプリケータ移動機構１３
０及びプローブ移動機構１４０は、イメージング系３０
０の後述する制御系３４０により制御される。

【００１３】治療系２００は、パルサ２１０と、切替ス
イッチ２２０と、高圧電源２３０と、低圧電源２４０
と、レーシバ２５０と、エコーレベル判定回路２６０と
からなる。すなわち、ピエゾ素子部１１０へ電圧パルス
を供給するパルサ２１０は、切替スイッチ２２０によ
り、高圧電源２３０又は低圧電源２４０に切替接続され
得る。ここで、ピエゾ素子部１１０が高圧電源２３０に
接続されたときは、破砕用の高電圧パルスをピエゾ素子
部１１０に加え、衝撃波を焦点に発生する。また、ピエ
ゾ素子部１１０が低電圧電源２４０に接続されたときに
は、衝撃波にはならない程度の弱い超音波パルスが焦点
に発生する。結石は、周囲の軟部組織と比べ音響インピ
ーダンスが大きいため、その表面での反射が大きい。従
って、焦点に結石が一致している場合には、弱い超音波
パルスを照射したとき、結石から軟部組織と比べて大き
な反射波が返ってくる。この反射波を検出することによ
りその大きさから結石が焦点に一致しているかどうかを
判断することができる。なお、この治療系２００は、公
知のエコートリガ法を実施することができる。このエコ
ートリガ法は、パルサ２１０を低圧電源２４０により駆
動することにより、ピエゾ素子部１１０から探索超音波
を生体に照射し、その反射波をピエゾ素子部１１０によ
り受波し、その反射波の強度により結石が焦点領域に存
在するか否かを知り、存在する場合には高圧電源２３０
によりパルサ２１０を駆動し、ピエゾ素子部１１０から
強力超音波を照射し、存在しない場合には照射停止する
ものである。

【００１４】レシーバ２５０は、弱い超音波を照射した
ときの焦点付近からの反射波を検出し、エコーレベル判
定回路２６０により、焦点付近から反射された反射波が
結石の反射であるか否かを判定する。この場合、反射波
が、結石からの反射であると判定した場合には切替スイ
ッチ２２０を高圧電源２３０に接続し、反射波が、結石
からの反射でないと判断した場合には、切替スイッチ２
２０は、低圧電源２４０に接続されたままとする。切替
スイッチ２２０は、通常は低圧電源２４０に接続されて
おり、弱い超音波パルスを照射し、焦点に結石が一致し
て大きな反射波が返ってきた場合にエコーレベル判定回
路２６０の切替信号で高圧電源に接続される。

【００１５】弱い超音波パルスは、１０回毎秒程度の比
較的速い周期で照射され、結石の焦点一致の有無を判定
する。これに対し、破砕用の衝撃波パルスは、１秒間に
１回程度の周期で照射し、結石を破砕する。弱い超音波
パルスの周期と、衝撃波パルスの周期とは同期されるこ
とにより、切替スイッチ２２０の切替タイミングが制御
されている。

【００１６】イメーシジンゲ系３００は、送受信部３１
０と、画像処理部３２０と、モニタ３３０と、制御系３
４０とからなる。送受信部３１０は、イメージングプロ
ーブ１２０からの情報により生体内の断層像を検出し、
複数枚の画像を記憶できる容量を持つ画像メモリ３２０
Ａを有する画像処理部３２０へ送る。モニタ３３０は画
像処理部３２０の画像メモリ３２０Ａの内容、つまり実
質的に同時に取得した異なる位置の複数の画像を一括表
示する。画像処理部３２０の画像メモリ３２０Ａは、複
数の画像を記憶でき、イメージングプローブ３のスキャ
ン位置に対して記憶されている。ここで、イメージング
プローブ１２０の詳細について、図２及び図３を参照し
て説明する。すなわち、図２に示すように、プローブ１
２０の先端部に、第１の振動子部１２０Ａ1 ，第２の振
動子部１２０Ａ2 ，第３の振動子部１２０Ａ3 が、僅か
の距離を置き配置されている。各振動子部は、多数の電
気音響変換素子を１次元配列した構成となっている。ま
た各振動子部は、同時又は実質的に同時に電子走査によ
る送受信駆動されるようになっている。なお、各振動子
部の送受信駆動のための構成は、図４に一例が示され、
図５に他の例が示されており、これらについては後述す
る。図２に示すプローブ１２０は、各振動子部が同時又
は実質的に同時に電子走査による送受信駆動がなされる
ことにより、同時刻又は実質的に同時刻の異なる位置の
断層像ＵＩ11，ＵＩ12，ＵＩ13が得られる。

【００１７】一方、図３に示すように、プローブ１２０
-1は、その先端部に、マトリックス配列振動子部１２０
Ｂが配置されている。このマトリックス配列振動子部１
２０Ｂは、１次元配列振動子部を多数列配置したものと
等価であり、マトリックス・アレー・プローブと称され
るものである。このような構成のプローブ１２０-1によ
っても図２に示したプローブ１２０と同様に、各列の振
動子部は、同時又は実質的に同時に電子走査による送受
信駆動され得る。そして、各振動子部の送受信駆動のた
めの構成は、図４及び図５に示されるものを採用するこ
とができる。この図３に示すプローブ１２０-1は、各振
動子部が同時又は実質的に同時に電子走査による送受信
駆動がなされることにより、同時刻又は実質的に同時刻
の異なる位置の断層像ＵＩ21，ＵＩ22，ＵＩ23が得られ
る。

【００１８】次に、図４及び図５を参照して図２又は図
３に示された各振動子部の送受信駆動のための構成につ
いて説明する。すなわち、図４に示される各振動子部の
送受信駆動のための構成においては、プローブ１２０に
接続される送受信部３１０を、第１の振動子部１２０Ａ
1 に接続される第１の送受信部３１０Ａ1 と、第２の振
動子部１２０Ａ2 に接続される第２の送受信部３１０Ａ
2 と、第３の振動子部１２０Ａ3 に接続される第３の送
受信部３１０Ａ3 とから構成する。この構成は、振動子
部毎に送受信部を設けるものである。これに対し、図４
に示される各振動子部の送受信駆動のための構成におい
ては、振動子部毎に送受信部を設けることはしないで、
一つの送受信部３１０を設け、マルチプレクサ３１０Ｂ
により、第１の振動子部１２０Ａ1 又は第２の振動子部
１２０Ａ2 又は第３の振動子部１２０Ａ3 を選択的に送
受信部３１０に接続するものである。この構成において
は、異なる一の３枚の断層像は、物理的に同一時刻のも
のではなく、実質的に同一時刻のものになり得る。

【００１９】次に、図６及び図７を参照し、本実施例の
モニタ３３０における表示例を説明する。すなわち、図
６に示すように、モニタ３３０の画面３３０Ａには、上
段には時刻ｔ1 における同時又は実質的に同時に取得し
た３枚の断層像ＴＩ11，ＴＩ12，ＴＩ13が横一列に表示
され、中断には時刻ｔ2 における３枚の断層像ＴＩ21，
ＴＩ22，ＴＩ23が横一列に表示され、下段には時刻ｔ3
における３枚の断層像ＴＩ31，ＴＩ32，ＴＩ33が表示さ
れる。従って、画面３３０Ａの横方向には、異なる位置
の画像が表示され、また縦方向には異なる時間の画像が
表示される。そして、関心領域ＲＯＩの時間変化に伴う
移動を追尾することができる。

【００２０】また、図７に示すように、モニタ３３０の
画面３３０Ａに、同時又は実質的に同時に取得した３枚
の断層像ＴＩをほぼ同一位置に表示し、関心領域ＲＯＩ
の移動を確認するようにしても良い。

【００２１】画像処理部３２０は、画像メモリ３２０Ａ
の画像情報の関心領域を各スキャン面毎に前の画像と順
次比較し、移動方向を算出する。対象となる結石は表面
の強いエコーと、後方のシャドーで特徴的に抽出される
ため、この強いエコーとシャドーとのパターン認識によ
り結石がどの方向に移動したかを検出できる。最初の位
置合わせときに、結石の吸収性移動の方向がイメージン
グプローブ１２０のスキャン面と一致するようにイメー
ジングプローブ１２０を回転させておくことにより、比
較対象画像の数が制限され、高速なスキャンが可能とな
る。また、スキャン面が一致したら、イメージングプロ
ーブ１２０の揺動回転角度を小さくする又は停止するこ
とによりさらに高速なスキャンが可能となる。移動方向
の検出結果に基づき、アプリケータ移動機構１３０によ
りアプリケータをＸ・Ｙ・Ｚに移動させて、焦点位置に
結石が一致するよう制御する。画像を取り込み、これら
画像を順次比較して、アプリケータ１００を移動させる
ことにより、結石が吸収で動いた場所に焦点を、所定の
手順に従い追尾移動できる。

【００２２】この追尾動作の一例について図８を参照し
て説明する。すなわち、図８において、ステップ４０１
として、結石が焦点位置に一致するように、アプリケー
タ１００特にアプリケータ移動機構１３０を調整する。
これは、モニタ３３０の画面３３０Ａに表示された、例
えば、図２に示す画像ＵＩ11，ＵＩ12，，ＵＩ13のいず
れかに、結石が描出されるように設定する。

【００２３】次に、ステップ４０２として、医師等の操
作により画面３３０Ａに表示された画像上で、結石の座
標Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を指定する。この結石座標の指定
は、医師等が自身で座標データをキー入力するしても良
いし、画面上にカーソルを設定することにより座標デー
タを自動入力するようにしても良い。また、装置にパタ
ーン認識のためのソフトウェアを装備して、当該ソフト
ウェアにより結石位置を自動指定するようにしても良
い。このステップ４０２にて、自動追尾治療ルーチンを
起動するためのスイッチをＯＮする。このスイッチがオ
ンすることにより、以下に述べる自動追尾治療ルーチン
がスタートする。

【００２４】ステップ４０３として、エコートリガ法を
実施する。このエコートリガ法は、既述したように、図
１におけるパルサ２１０を低圧電源２４０により駆動す
ることにより、ピエゾ素子部１１０から探索超音波を生
体に照射し、その反射波をピエゾ素子部１１０により受
波し、その反射波の強度により結石が焦点領域に存在す
るか否かを知り、存在する場合には高圧電源２３０によ
りパルサ２１０を駆動し、ピエゾ素子部１１０から強力
超音波を照射し、存在しない場合には照射停止するもの
である。

【００２５】次に、ステップ４０４として、当初の時刻
からΔｔ（約３０msec）経過後の３枚の画像を表示し、
ステップ４０５として、このときの結石の位置座標Ｐ´
（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ，Ｚ＋ΔＹ）を計測する。

【００２６】次に、ステップ４０６として、アプリケー
タ移動機構１３０によりアプリケータをΔ´Ｘ分（ΔＸ
とΔＺとから計算され、平行移動と回転移動とが合成さ
れた移動分）移動し、その後にΔＹ分移動する。

【００２７】次に、ステップ４０７として、複数の素子
からなるピエゾ素子部１１０に関し、Δ´Ｚ分（ΔＸと
ΔＺとから計算される。）分、各素子の励振に係る遅延
時間を変更して、衝撃波焦点について電子走査する。ま
た焦域マーカである関心領域ＲＯＩも移動する。

【００２８】次に、ステップ４０８として、衝撃波の照
射に関し、予め定めている照射数を超えているか否かを
チェックし、その後に、ステップ４０９として、衝撃波
照射停止信号をチェックし、このルーチンを終える。

【００２９】次に、図９及び図１０を参照して本発明の
結石治療装置に使用するイメージングプローブの他の例
を説明する。すなわち、図９に示すように、平坦面と、
この平坦面利の両側に第１傾斜面及び第２傾斜面とを形
成したプローブ棒１２０-1があり、前記平坦面、第１傾
斜面、第２傾斜面にそれぞれ２次元配列振動子部１２Ｃ
1 、２次元配列振動子部１２Ｃ2 、２次元配列振動子部
１２Ｃ3 をそれぞれ配置する。このような構成のイメー
ジングプローブによれば、図１０に示すように、中心の
画像ＵＩ31に対して所定角度θだけ傾いた画像ＵＩ32、
ＵＩ33を得ることができ、同時に３枚の異なる位置の断
層像を得ることができる。

【００３０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、上記実施例における強力超音波パルスを発生する
手段に代えて連続波超音波を発生する手段を具備する連
続波温熱治療装置にも適用可能である。この他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できるもの
である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の超音波治療装置
は、治療のための超音波を発生する超音波発生手段と、
異なる位置の複数の超音波断層像を実質的に同時に取得
する超音波画像取得手段と、この超音波画像取得手段に
より取得された前記超音波断層像の所定の特徴を抽出し
該特徴の前記複数の超音波断層像間での移動量を算出し
該算出された前記特徴の移動量に対応して前記焦点を移
動させる移動手段とを具備し、また、被検体の患部に超
音波を照射することにより該患部を治療する超音波治療
装置において、実質的に同時に少なくとも３つの超音波
画像を収集するための超音波プローブを具備する。

【００３２】このように構成された本発明の超音波治療
装置によれば、異なる位置の複数の超音波断層像を実質
的に同時に取得することができるので、患部の移動を適
格に把握し得、これにより移動手段は、焦点を患部に一
致するように動かすことができ、患部の追尾動作が実現
される。

【００３３】よって、本発明によれば、呼吸等により患
部が焦点から外れたときの無駄な時間を無くし、健全部
位への誤照射の問題を無くすることが可能な超音波治療
装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による衝撃波結石破砕治療装置の一実施
例を示すブロック図。

【図２】同実施例におけるイメージングプローブの一例
の部分斜視図。

【図３】同実施例におけるイメージングプローブの他の
例の部分斜視図。

【図４】同実施例における振動子部及び送受信部の一例
の詳細なブロック図。

【図５】同実施例における振動子部及び送受信部の他の
例の詳細なブロック図。

【図６】同実施例における表示の一例を示す図。

【図７】同実施例における表示の他の例を示す図。

【図８】同実施例における追尾シーケンスの一例を示す
流れ図。

【図９】本発明の他の実施例のイメージングプローブの
部分斜視図。

【図１０】図９における側面図。

【図１１】従来の衝撃波結石破砕治療装置を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１００…アプリケータ、１１０…ピエゾ素子部、１２０
…イメージングプローブ、１３０…アプリケータ移動機
構、１４０…プローブ移動機構、２００…治療系、２１
０…パルサ、２２０…切替スイッチ、２３０…高圧電
源、２４０…低圧電源、２５０…レシーバ、２６０…エ
コーレベル判定回路、３００…イメージング系、３１０
…送受信部、３２０…画像処理部、３２０Ａ…メモリ、
３３０…モニタ、３４０…制御系、３４１…自動追尾制
御部、３４２…走査制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焦点位置に収束される治療のための超音波
   を発生する超音波発生手段と、異なる位置の複数の超音
   波断層像を実質的に同時に取得する超音波画像取得手段
   と、この超音波画像取得手段により取得された前記超音
   波断層像の所定の特徴を抽出し該特徴の前記複数の超音
   波断層像間での移動量を算出し該算出された前記特徴の
   移動量に対応して前記焦点を移動させる移動手段とを具
   備してなる超音波治療装置。
2. 【請求項２】被検体の患部に超音波を照射することによ
   り該患部を治療する超音波治療装置において、実質的に
   同時に少なくとも３つの超音波画像を収集するための超
   音波プローブを具備する超音波治療装置。