JPH0622499B2 - 衝撃波治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、生体内に存在する被破砕物例えばガン細胞，
結石等を衝撃波の集束エネルギで破壊して治療する衝撃
波治療装置に関する。

（従来の技術） 生体内の結石を破砕する装置として、特開昭６２−０４
９８４３に開示されたものがある。第１２図はこの装置
の超音波アプリケータの断面を示している。

同図に示す超音波アプリケータ１は、中央部に所定形状
の抜孔を有し、且つ、直径１０cmの曲率を有して形成さ
れた凹面振動子２と、この凹面振動子２の背面に一様に
接着したバッキング材３とを有している。超音波プロー
ブ４は、送受波面（超音波アレイ）４ａが凹面振動子２
の超音波送受波面と同一曲面あるいはその面より後退さ
せた位置となるように配置されている。尚、５は水袋で
あり、６は生体である。

ところで、上記装置を用いて生体内の結石を破砕する場
合には、衝撃波の集束点位置を結石に合わせる必要があ
り、これを集束点位置決めと称する。この集束点位置決
めは、表示手段上に生体のＢモード像（断層像）と共に
集束点位置を示すマーカを表示し、この集束点マーカと
結石とを表示画面上で一致させることによって行うこと
が考えられる。ここでマーカは衝撃波発生手段によって
幾何学的に定まる集束点位置を示している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、衝撃波の集束点位置を結石に合わせるこ
とは現実に容易ではなく、実際に送波された衝撃波の集
束点位置が結石位置に完全に合わない場合がある。かか
る場合、当該衝撃波によっては結石を効果的に破砕する
ことができないから、結石破砕に長時間を要することに
なる。

そこで本発明は、上記の欠点を除去するもので、その目
的とするところは、生体内に存在する被破砕物の位置決
めから破砕までに要する時間の短縮を図った衝撃波治療
装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、生体内で集束する破砕用衝撃波を発生する衝
撃波発生手段及びこの衝撃波発生手段の中央部に配置さ
れ生体内断面の画像情報を収集し得る画像情報収集手段
を有して成る衝撃波アプリケータと、衝撃波の前記生体
内での集束点位置を移動可能に前記衝撃波アプリケータ
を支持するアプリケータ支持手段とを具備し、前記アプ
リケータ支持手段は前記アプリケータを互いに異なる少
なくとも２つの軸について回動自在に支持することを特
徴とするものである。

（作 用） 本発明では、互いに交差する生体内断面の画像情報に基
づいて前記衝撃波アプリケータの位置を決定し、これに
より適確な集束点位置決めを可能としている。この集束
点位置決めにより集束点位置を被破砕物位置に合致させ
ることができ、被破砕物の効果的な破砕が可能となり、
破砕時間の短縮を図ることができる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図（ａ）は本発明に係る衝撃波治療装置の一実施例
を示している。

同図に示すように本実施例装置は、生体内で集束する破
砕用衝撃波を発生する衝撃波発生手段１５と、この衝撃
波発生手段１５の中央部に配置され超音波送受により前
記衝撃波の集束点を含む所定の生体内領域の画像情報を
収集する画像情報収集手段１６とを有する。この衝撃波
発生手段１５と画像情報収集手段１６とを有して衝撃波
アプリケータ１７が構成されている。

更に本実施例装置は、前記衝撃波発生手段１５に対して
衝撃波信号（パルス信号）を送出するパルサ１８と、前
記画像情収集報手段１６を介して超音波の送受信を行う
送受信回路１９と、この送受信回路１９の出力信号の振
幅検波及びＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換等の信
号処理を行う信号処理回路２０と、この信号処理回路２
０の出力信号を表示系の信号形式に変換する信号変換系
２１と、本実施例装置全体の動作制御を司るＣＰＵ（中
央処理装置）２２と、このＣＰＵ２２の制御下で前記送
受信回路１９，信号処理回路２０，パルサ１８における
パルサ信号の送受信タイミング，振幅，周波数等を制御
するコントローラ２３と、前記信号変換系２１の出力信
号を基に画像情報収集手段１６による扇状の音場領域２
５，被検体の体表像，腎臓像，腎結石像等及び衝撃波発
生手段１５の衝撃波領域，集束点マーカ２６等を表示す
るＴＶモニタ等を含む表示手段２７と、生体の一部、例
えば手足等に接触可能に形成され、生体の心拍等を示す
生体信号を検出してそれを前記ＣＰＵ２２に送る生体信
号検出素子２８と、前記パルサ１８から衝撃波発生手段
１５に送出されるパルス信号の発生タイミングを設定す
べくＣＰＵ２２に接続され、第１，第２のスイッチ（図
示しない）を備えたパルス発生スイッチ２９と、前記衝
撃波発生手段１５に対する画像情報収集手段１６の相対
的位置関係を調整する位置コントローラ３０とを有して
構成されている。

次に、前記衝撃波アプリケータ１７の詳細な構成につい
て説明する。

第１図（ｂ）は衝撃波アプリケータの外観斜視図であ
り、第１図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ′断面図であ
る。

同図に示すように衝撃波アプリケータ１７は、生体３２
内に破砕用衝撃波の集束点４１ａを形成する衝撃波発生
手段１５と、この衝撃波発生手段１５の衝撃波送波面１
５ａ側に設けられた衝撃波伝達手段３３と、前記衝撃波
発生手段１５の衝撃波送波面１５ａから集束点４１ａに
至る衝撃被送波領域４１内に配置され、且つ、生体３２
の表面に超音波送受波面１６ａを当接した状態で前記集
束点４１ａを含む音場領域４２を形成し該生体３２の画
像情報を収集する画像情報収集手段１６とを有して構成
されている。

前記衝撃波発生手段１５は、所定の曲率を有して球面状
に形成され、且つ、前記画像情報収集手段１６の配置箇
所を中心として渦状に巻回されたコイル１５ｂと、この
コイル１５ｂに絶縁部材１５ｃを介して積層された金属
膜１５ｄとを有する。この衝撃波発生手段１５の衝撃波
送波面（振動面）１５ａは凹面形状をなし、これによ
り、生体３２に向けて送波された音波が生体３２内で集
束し、衝撃波になる。前記コイル１５ｂ及び前記金属膜
１５ｄの平面図をそれぞれ第２図及び第３図に示す。渦
状に巻回されたコイル１５ｂの両端末１５ｅ，１５ｆは
前記パルサ１８（第１図（ａ）参照）の出力端に電気的
に接続されており、このパルサ１８よりコイル１５ｂに
衝撃波信号が供給される。ここで、コイル１５ｂに衝撃
波信号が供給されると、電磁誘導作用により金属膜１５
ｄに逆電流が生じ、コイル１５ｂと金属膜１５ｄとの間
で中心から外の方向に生ずる磁気力とによるローレンツ
力によって金属膜１５ｄが突き離され、これによって音
波が発生する。すなわち、コイル１５ｂ，絶縁部材１５
ｃ及び金属膜１５ｄを有して所謂電磁誘導型音源が形成
されている。本実施例装置において衝撃波発生手段１７
はこの単一の電磁誘導型音源を有して構成されている。

そしてこの衝撃波発生手段１５の中央部には画像情報収
集手段１６が設けられている。この画像情報収集手段１
６としては、複数の超音波振動子を配列して成り超音波
のセクタスキャンにより生体３２内領域の画像情報（Ｂ
モード情報）を得る超音波プローブが適用されている。
そしてこの画像情報収集手段１６は支持駆動部３６を介
して矢印５９方向に移動可能に且つ矢印６０方向に回転
可能に取付けられている。

また、衝撃波伝達手段３３としては、衝撃波伝達媒体例
えば水を満たした水袋が適用されている。

図示した水袋３３は、衝撃波発生手段１５の外径寸法値
とほぼ等しい略有底円筒状または円錐台状からなるもの
である。そしてその側面には矢印Ｂ方向に伸縮可能な蛇
腹部３３ａが形成されており、また、その底部３７には
水とほぼ等しい音響インピーダンスからなる薄膜が適用
されている。その詳細を第４図に示す。

同図に示すように水袋の底部３７の中央には、画像情報
収集手段１６の超音波送受波面１６ａの側面形状に対応
して切欠部３７ａが形成されており、本実施例装置にお
いては、この切欠部３７ａと画像情報収集手段１６の超
音波送受波面１６ａの側面とが溶着あるいは接着されて
固定されている。この構成から超音波送受波面１６ａは
薄膜と共に生体表面に直接接触する。尚、本実施例にお
いて蛇腹部３３ａは、外部から力を作用しない場合にそ
の姿勢を保持できるように形成されている。これは例え
ば蛇腹部３３ａを構成する材質を適宜設定するか補助具
を設けるなどで容易に実現できる。

また、第５図に示す水袋を用いてもよい。

同図に示す水袋４４は側面に蛇腹部３３ａを形成した点
では上記のものと共通するが、底部４６の中央に形成し
た切欠部４６ａと同形状の筒状部材４５を形成している
点で異なる。すなわち、切欠部４６ａの外径寸法値と同
寸法値の筒状部材４５を該底部４６から側面上端４４ａ
あたりまで形成し、その上端部４５ａを切欠部４３周囲
に接着するようにしている。このようにすると、画像情
報処理手段１６自体に特別の防水処理を施さずに済むと
いう利点がある。

上記構成の破砕用アプリケータ１７は、第６図に示すよ
うにアプリケータ支持手段４７によって支持されてい
る。このアプリケータ支持手段４７は、前記画像情報収
集手段１６の先端部（ここでは超音波プローブの送受波
面）を中心とする前記アプリケータ１７の回動、及び前
記衝撃波発生手段１５と被破砕物（ここでは生体Ｐの腎
臓３８内に存在する腎結石を意味する）との間隔調整を
可能に支持するものである。第７図は衝撃波アプリケー
タ１７及びアプリケータ支持手段４７を上方から見たも
のである支柱４９に第１のアーム５１が取付けられ、こ
の第１のアーム５１の他端に第２のアーム５２の一端が
回動自在に支持されている。そして円弧状に湾曲形成さ
れた第３のアーム５３の中央部が、矢印５４で示す方向
に回動自在に第２のアーム５２の他端に支持され、この
第３のアーム５３の両端部において前記破砕用アプリケ
ータ１７が、矢印５５で示す方向に回動自在に支持され
ている。

次に、以上のように構成された実施例装置の作用につい
て、主に第１図（ｃ）に示す腎臓３８内の腎結石３９を
破砕する場合を想定して説明する。

先ず、衝撃波の集束点位置決めの手順について第１０図
のフローチャートを基に説明する。

衝撃波アプリケータ１７を生体Ｐに装着するに際して、
先ず衝撃波アプリケータ１７のアプローチ方向を決定し
（Ｓ１）、画像情報収集手段１６のスキャン方向を決定
する（Ｓ２）。ここでこのスキャン方向の決定は、生体
Ｐの体軸に対する縦断面をスキャンするかあるいは横断
面をスキャンするかの決定であり、オペレータの恣意に
委ねられる。このスキャン方向の決定により特定される
断面を第１の断面とする。

次に、衝撃波アプリケータ１７を生体Ｐの体表面に密着
させる（Ｓ３）。そして、コントローラ２３の制御下で
画像情報収集手段１６により生体Ｐの画像情報を収集す
る。収集された画像情報は表示手段２７で可視化され
る。この表示画像を見ながらオペレータは、衝撃波アプ
リケータ１７を第１の角度で振り、当該第１の断面で腎
結石３９が最も鮮明に映し出される角度で衝撃波アプリ
ケータ１７を仮固定する（Ｓ４）。衝撃波アプリケータ
１７の第１の角度での振りは、画像情報収集手段１６の
先端部（超音波送受波面１６ａ）を中心として該アプリ
ケータ１７を矢印５４方向に回動し、第２のアーム５２
を押すか引くことで行われる（第７図，第８図参照）。
この回動により、生体Ｐの第１の断面での互いに異なる
複数のＢモード像（断層像）５７が表示手段２７に連続
切換表示されるため、腎結石３９が最も鮮明に映し出さ
れる角度での衝撃波アプリケータ１７の仮固定は容易に
行い得る。

そしてこの状態で今度は衝撃波アプリケータ１７を第２
の角度で振り、腎結石３９の像が第１の断面の中央に位
置する角度で該アプリケータ１７を仮固定する（Ｓ
５）。この衝撃波アプリケータ１７の第２の角度での振
りは、画像情報収集手段１６の先端部を中心として該ア
プリケータ１７を矢印５５方向に回動し、第１のアーム
５１を押すか引くことで行われる（第７図参照）。

次に、画像情報収集手段１６のみを９０度回転させ（第
１図（ｃ）参照）、第１の断面に垂直な複数の第２の断
面画像５８（第９図参照）を得る。尚、生体Ｐは体動を
伴っているので前記ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４を数回繰
返して微調整する（Ｓ７）。前記ステップＳ５の仮固定
が適切であれば、第１，第２の断面での画像とも腎結石
は表示画像の中央に映し出されるはずである。

表示手段２７には、衝撃波発生手段１５より送波される
衝撃波の幾何学的な集束点を示す集束点マーカ２６が表
示されており、オペレータは、表示手段２７の表示画像
を見ながら、衝撃波アプリケータ１７を上下（矢印５９
方向）に移動させることで衝撃波発生手段１５と腎結石
３９との間隔を調整し、集束点マーカ２６と腎結石３９
とを合致させる。尚、このとき、画像情報収集手段１６
は移動させずに固定しておく。

これにより、衝撃波の集束点位置決めが完了する。

次に、オペレータはパルス発生スイッチ２９の第１のス
イッチを操作しＣＰＵ２２，コントローラ２３を介して
パルサ１８に制御信号を送出する。これによりパルサ１
８から衝撃波発生手段１５に衝撃波信号が送信され、衝
撃波発生手段１５は強力なエネルギの衝撃波を、集束点
マーカ２６に相当する位置に存在する腎結石３９に向け
て送波する。

このような衝撃波送波を何度か必要なだけ繰り返すこと
により、腎結石３９の全体を破壊することができる。

尚、生体は心拍動や呼吸等のためわずかに動いているこ
とから、予め生体信号検出素子２８を被検体の手，足や
胸部，鼻等に接触しておき、この生体信号検出素子２８
から得られる生体信号と前記パルススイッチ２９からの
信号とをＣＰＵ２２により同期させてパルサ１８からの
パルサ信号の送出タイミングを制御するようにすればよ
り効果的である。

このように本実施例装置においては、互いに交差する生
体内断面（第１，第２の断面）の画像情報に基づいて衝
撃波アプリケータ１７の位置を決定することで、適確な
集束点位置決めを可能としている。従って、被破砕物た
る腎結石の効果的な破砕が可能となり、破砕時間の短縮
を図ることができる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば上記実施例では衝撃波発生手段１７として単一の
電磁誘導型音源を適用したものについて説明したが、複
数の電磁誘導型音源を適用してもよい。第１１図１７Ａ
はこの場合の衝撃波アプリケータを示している。このア
プリケータ１７Ａは、画像情報収集手段１６の配置箇所
を中心に、４個の電磁誘導型音源５０ａ，５０ｂ，５０
ｃ，５０ｄを配置して成る。各音源５０ａ，５０ｂ，５
０ｃ，５０ｄは、上記実施例の場合と同様に渦状に巻回
されたコイルと、このコイルに絶縁物を介して積層され
た金属膜とを有して成る。各音源より発せられた音波
は、生体内で集束し、衝撃波となる。

また、衝撃波発生手段として、電磁誘導型以外の音源を
適用できる。例えば第７図に示すように凹面超音波振動
子２を有して成るものをも適用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、適確な集束点位置
決めを可能とすることにより生体内に存在する被破砕物
の破砕に要する時間の短縮を図った衝撃波治療装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る衝撃波治療装置の一実施例
を示すブロック図、第１図（ｂ）は同図（ａ）における
衝撃波アプリケータ斜視図、第１図（ｃ）は同図（ｂ）
のＡ−Ａ′拡大断面図、第２図乃至第５図は前記衝撃波
アプリケータの主要部の平面図及び一部切欠斜視図、第
６図及び第７図はアプリケータ支持手段の構成説明図、
第８図及び第９図は衝撃波の集束点位置決め説明図、第
１０図は衝撃波の集束点位置決めのフローチャート、第
１１図は他の実施例における衝撃波アプリケータの平面
図、第１２図は従来例装置の説明図である。 １５……衝撃波発生手段、 １６……画像情報収集手段、 １７，１７Ａ……衝撃波アプリケータ、 ３９……腎結石（被破砕物）、 ４７……アプリケータ支持手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体内で集束する破砕用衝撃波を発生する
   衝撃波発生手段及びこの衝撃波発生手段の中央部に配置
   され生体内断面の画像情報を収集し得る画像情報収集手
   段を有して成る衝撃波アプリケータと、衝撃波の前記生
   体内での集束点位置を移動可能に前記衝撃波アプリケー
   タを支持するアプリケータ支持手段とを具備し、前記ア
   プリケータ支持手段は前記アプリケータを互いに異なる
   少なくとも２つの軸について回動自在に支持することを
   特徴とする衝撃波治療装置。
2. 【請求項２】前記衝撃波アプリケータは、互いに交差す
   る生体内断面の画像情報を収集し得る画像情報収集手段
   を有する請求項１記載の衝撃波治療装置。
3. 【請求項３】前記アプリケータ支持手段は、前記画像情
   報収集手段の先端部を中心とする前記衝撃波アプリケー
   タの回動、及び前記衝撃波発生手段と被破砕物との間隔
   調整を可能に前記衝撃波アプリケータを支持する請求項
   １記載の衝撃波治療装置。