JPH06233777A - 衝撃波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ア−ムを用いることなく検出プロ−ブの位置・
姿勢の検出を高精度に行うことが可能な衝撃波治療装置
を提供することにある。 【構成】治療に先立ちハンドプロ−ブ１０を移動させて
非破砕物を検知し、ハンドプロ−ブの位置・姿勢に合わ
せて衝撃波発振部５を位置決めする衝撃波治療装置１に
おいて、ハンドプロ−ブ１０と一体に移動する少なくと
も三つの位置送信用の超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ と、これ
ら位置送信用の超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ から発せられた
超音波を一定の位置で受信する少なくとも三つ以上の受
信体ｂ₁ 〜ｂ₃ とを備え、位置送信用の超音波発振体ａ
₁ 〜ａ₃ から発せられた超音波を基にしてハンドプロ−
ブ１０の位置・姿勢を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、生体内の被破
砕物に衝撃波を照射してこの被破砕物を破砕する衝撃波
治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、生体内に存在する結石等の被破
砕物を破砕するために衝撃波治療装置が利用されること
がある。このような衝撃波治療装置が示された文献とし
て、例えば、特開昭６０−１１０６２８号公報、特開昭
６１−３１１４０号公報、特開平１−１２９８４５号公
報、特願平１−２１０８４６号明細書、及び、同じく特
願平３−４７８４号明細書等が在る。

【０００３】また、これらの文献に示されたものの他
に、衝撃波発振部と超音波プロ−ブ（インナプロ−ブ）
とを一体に組合せ、超音波画像を見ながらジョイスティ
ックを操作し、衝撃波発振部を患部に誘導するタイプの
ものも在る。

【０００４】さらに、衝撃波発振部を位置決めするため
にハンドプロ−ブ（アウタプロ−ブ）を手で患部に誘導
し、このハンドプロ−ブの位置や姿勢を、磁気を利用し
て検出するタイプの衝撃波治療装置も提案されている。
このタイプの装置においては、検出されたハンドプロ−
ブの位置・姿勢に基づいて、衝撃波発振部の向きが自動
的に調節される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭６０
−１１０６２８号公報には、多関節のア−ムにハンドプ
ロ−ブを取付け、各関節の変位量を基にしてハンドプロ
−ブの位置・姿勢を算出する技術が開示されている。し
かし、ア−ムを用いた場合には、ア−ムの設置スペ−ス
を確保しなければならないこと、ハンドプロ−ブの動き
がア−ムの自由度によって制限されること、及び、ア−
ムがア−ムの下に横たわった患者に威圧感を与えてしま
うこと等の不具合が生じる。

【０００６】また、ハンドプロ−ブの位置・姿勢の検出
に磁気を利用した場合には、使用環境に金属が存在する
場合には検出精度が悪影響を受けること、及び、磁気的
ノイズの影響が大きいこと等の不具合がある。本発明の
目的とするところは、ア−ムを用いることなく検出プロ
−ブの位置・姿勢の検出を高精度に行うことが可能な衝
撃波治療装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために請求項１の発明は、治療に先立ち検出プロ
−ブによって被破砕物を検知し、検出プロ−ブの位置に
合わせて衝撃波発振部を位置決めする衝撃波治療装置に
おいて、検出プロ−ブと一体に移動する位置検出用の超
音波発振体と、この位置検出用の超音波発振体とは分離
して設けられ且つ前記超音波発振体から発せられた超音
波を受信する受信体とを備え、位置検出用の超音波発振
体から発せられた超音波を基にして検出プロ−ブの位置
を求める。

【０００８】また、請求項３の発明は、治療に先立ち検
出プロ−ブによって被破砕物を検知し、検出プロ−ブの
姿勢に合わせて衝撃波発振部の向きを設定する衝撃波治
療装置において、検出プロ−ブと一体に移動する少なく
とも一つの角速度センサと、この角速度センサの検出結
果に基づいて検出プロ−ブの姿勢を求める姿勢演算部と
を備えた。

【０００９】そして、請求項１の発明は、ア−ムを用い
ることなく検出プロ−ブの位置・姿勢の検出を高精度に
行えるようにした。また、請求項２の発明は、ア−ムを
用いることなく、且つ、外乱の影響を受けずに、検出プ
ロ−ブの姿勢の検出を高精度に行えるようにした。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示すもの
で、図１中の符号１は衝撃波治療装置（以下、治療装置
と称する）である。この治療装置１は、治療部２、制御
部３、及び、寝台４を備えている。

【００１１】これらのうち治療部２は衝撃波発振部５を
備えており、衝撃波発振部５はア−ム式の保持機構６に
よって保持されている。そして、この衝撃波発振部５
は、治療部２に内蔵されたモ−タ（図示しない）によっ
て、前後・左右・上下方向に任意に動かされる。また、
衝撃波発振部５は図３中に示すように、互いに直交する
三軸を中心として任意に回動変位する（α、β、γ方
向）。

【００１２】なお、本実施例においてはア−ム式の保持
機構６が用いられているが、例えば寝台４の下から延出
されたタイプの保持機構のように、一般的な種々の保持
機構を採用できる。

【００１３】衝撃波発振部５は、図４に示すように衝撃
波発振体８を有しており、焦点１０へ衝撃波１１を発振
する。ここで、衝撃波発振部５やこの衝撃波発振部５を
動かす機構等に、従来の種々の技術を採用することが可
能である。また、衝撃波発振部５にも一般的な種々のも
のを採用できる。

【００１４】前記制御部３は寝台４を挟んで治療部２の
逆側に配置されている。さらに、制御部３にはモニタ１
２、１３やキ−ボ−ド１４等が備えられており、制御部
３は寝台４の傍らに座った医師等の操作者（図示しな
い）によって操作される。

【００１５】制御部３には検出プロ−ブとしてのハンド
プロ−ブ（アウタプロ−ブ）１５が備えられている。こ
のハンドプロ−ブ１５は制御部３に可撓性のケ−ブル１
６を介して接続されており、医師によって、患者の身体
の任意の位置に誘導される。さらに、ハンドプロ−ブ１
５は患部検出用の超音波発振体（図示しない）を内蔵し
ており、この超音波発振体によって形成された断層面の
画像が制御部３に表示される。

【００１６】さらに、図２に示すように、ハンドプロ−
ブ１５には、三つの位置送信用の超音波発振体ａ₁ 〜ａ
₃ が備えられている。各超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ はＬ字
型の保持体１７に組込まれており、保持体１７はハンド
プロ−ブ１５の側面に固定されている。さらに、超音波
発振体ａ₁ 〜ａ₃ は保持体１７の両端部と中央の折曲部
に配置されている。そして、超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ 等
のためのコ−ド１８がケ−ブル１６の中を通って制御部
３に導かれている。

【００１７】また、図１中に符号ｂ₁ 〜ｂ₃ で示すのは
受信体である。この受信体ｂ₁ 〜ｂ₃ はア−ム状の保持
体１９に組込まれており、保持体１９は治療部２の本体
２０から略水平方向に突設されている。保持体１９は途
中の二箇所を略直角に折曲されており、保持体１９の先
端は寝台４の上に達している。そして、受信体ｂ₁ 〜ｂ
₃ は、保持体１９の二つの折曲部と先端とに配置されて
いる。ここで、図３中では、保持体１９が省略されてい
る。

【００１８】つぎに、上述の治療装置１の作用を説明す
る。まず、医師が治療を行う前に、ハンドプロ−ブ１５
が握持されて、ハンドプロ−ブ１５の位置・姿勢が、衝
撃波を照射するべき位置に合わせられる。そして、ハン
ドプロ−ブ１５の位置・姿勢が決まったことが制御部３
に知らされる。

【００１９】位置送信用の超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ がそ
れぞれ超音波パルスを発し、超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ か
ら発せられた超音波は受信体ｂ₁ 〜ｂ₃ によって受信さ
る。例えば、ｔ＝０の時に一つの発振体ａ₁ から超音波
が出力され、この超音波が各受信体ｂ₁ 〜ｂ₃ によって
受信された場合、各受信体ｂ₁ 〜ｂ₃ が受信した時間を
それぞれｔ₁ 〜ｔ₃ とすると、発振体ａ₁ の位置は、超
音波の伝播速度（音速）ｃとの関係とによって求められ
る。

【００２０】つまり、受信体ａ₁ の位置は、各受信体ｂ
₁ 〜ｂ₃ の位置を中心とする半径ｃｔ₁ 〜ｃｔ₃ の三つ
の球の交点に一致する。超音波の伝播速度は予め分かっ
ているので、発振から受信までの時間を検出すれば、発
振体ａ₁ の位置を計算することができる。

【００２１】こののち、同様にして発振体ａ₂ 及びａ₃
の位置が順次求められる。三つの発振体ａ₁ 〜ａ₃ は保
持体１７に組込まれており、相対的な位置関係を一定に
保ったまま変位するので、三つの発振体ａ₁ 〜ａ₃ の幾
何学的位置関係を基にしてハンドプロ−ブ１５の位置・
姿勢が計算される。そして、ハンドプロ−ブ１５の位置
・姿勢を基に患部の位置が計算され、衝撃波発振部５が
自動的に位置決めされる。

【００２２】すなわち、上述のような治療装置１におい
ては、ハンドプロ−ブ１５が可撓性のケ−ブル１６を介
して制御部３に接続されている。さらに、ハンドプロ−
ブ１５に三つの超音波発振体ａ₁ 〜ａ₃ が備えられ、各
発振体ａ₁ 〜ａ₃ から出力される超音波を基にしてハン
ドプロ−ブ１５に位置・姿勢が計算される。したがっ
て、ア−ムを用いることなくハンドプロ−ブ１５の位置
・姿勢の検出を行うことができる。そして、ハンドプロ
−ブ１５の動きは、ア−ムによって制限されずに自由で
あるので、ハンドプロ−ブ１５の使い勝手が良い。

【００２３】さらに、ハンドプロ−ブ１５の位置検出に
超音波が利用されているので、磁気を利用した場合のよ
うに、検出精度が使用環境に存在する金属に影響される
ことや、磁気的ノイズの影響を受けることがない。した
がって、ハンドプロ−ブ１５の位置・姿勢を高精度に検
出することができる。

【００２４】つぎに、本発明の第２実施例を図５〜図９
に基づいて説明する。なお、第１実施例と重複する部分
には同一番号を付し、その説明は省略する。図５は第２
実施例の衝撃波治療装置３１を示しており、図６はこの
治療装置３１に備えられた検出プロ−ブとしてのハンド
プロ−ブ３２を示している。このハンドプロ−ブ３２に
は、第１〜第３の角速度センサ３３〜３５が内蔵されて
おり、これらの角速度センサ３３〜３５の向きは、互い
に直交するｘ、ｙ、ｚ方向にそれぞれ設定されている。
角速度センサ３３〜３５の検出信号は、ケ−ブル１６に
配設された信号伝送用のコ−ド１８によって制御部３６
へ送られる。

【００２５】ここで、角速度センサ３３〜３５には、一
般的な種々のものを採用することが可能である。本実施
例では角速度センサ３３〜３５として、ジャイロスコ−
プを利用したものが採用されている。また、ハンドプロ
−ブ３２の操作性が害されないよう、角速度センサ３３
〜３５には充分に小型且つ軽量なものが採用されてい
る。

【００２６】図７中に示すように、制御部３６の筐体３
７にはハンドプロ−ブホルダ３８が設けられている。こ
のハンドプロ−ブホルダ３８にはハンドプロ−ブ３２が
差込まれ、ハンドプロ−ブ３２は非使用時に一定の姿勢
で保持される。

【００２７】制御部３６には、図８に示すような姿勢演
算部３９が備えられている。この姿勢演算部３９は、三
つのスイッチング部４０〜４２、第１〜第３の変位量算
出部４３〜４５、姿勢変化量算出部４６、及び、姿勢算
出部４７を有している。各変位量算出部４３〜４５はス
イッチング部４０〜４２を介して角速度センサ３３〜３
５に接続されている。そして、角速度センサ３３〜３５
の検出結果は、微小な周期ｄｔで、対応する変位量算出
部４３〜４５へ入力される。信号入力周期ｄｔは、スイ
ッチング部４０〜４２によって設定される。

【００２８】変位量算出部４３〜４５は、微小周期ｄｔ
毎に入力される角速度ω_x 、ω_y 、ω_z を時間積分す
る。変位量算出部４３〜４５の算出結果は姿勢変化量算
出部４５に入力され、各時点ｔ（＝ｎ・ｄｔ（ｎ＝１、
２、３、…））におけるハンドプロ−ブ３２の姿勢の変
化量Ｒ_n （３×３行列）が算出される。さらに、姿勢変
化量算出部４５の算出結果は姿勢算出部４７に入力さ
れ、ｔ秒後のハンドプロ−ブ３２の姿勢Ｒ（３×３行
列）が算出される。

【００２９】つぎに、本実施例の衝撃波治療装置３１の
作用を説明する。まず、ハンドプロ−ブホルダ３８によ
って保持されたハンドプロ−ブ３２が、操作者によって
ハンドプロ−ブホルダ３８から取出され、衝撃波を照射
すべき位置に移動させられる。ホルダ３８によって保持
されている時のハンドプロ−ブ３２の姿勢が初期姿勢Ｒ
_O （３×３行列）に設定される。

【００３０】ハンドプロ−ブ３２が移動している間、角
速度センサ３３〜３５の出力が微小周期ｄｔ毎に変位量
算出部４２〜４４へ送られ、ｄｔ毎の微小変位量ｄθ
_x 、ｄθ_y 、ｄθ_z が求められる。そして、これらの変
位量は姿勢変化量算出部４６へ送られ、微小周期毎のハ
ンドプロ−ブ３２の姿勢の変化量Ｒ_n が求められる。

【００３１】つまり、操作者がハンドプロ−ブ３２を動
かし始めてからｔ＝ｎ・ｄｔ（ｎ＝１、２、３、…）秒
後の角速度を、（ω_x ⁿ 、ω_y ⁿ 、ω_z ⁿ ）とすると、
ｔ＝（ｎ−１）ｄｔ〜ｎ・ｄｔの間のハンドプロ−ブ３
２の姿勢の変化量は以下の(1)式で表される。

【００３２】

【数１】 そして、ｔ＝ｍ・ｄｔの時のハンドプロ−ブ３２の姿勢
Ｒは、以下の (2)式のように、姿勢変化量Ｒ_n の積によ
って表される。

【００３３】

【数２】

【００３４】この後、図９（ｂ）で示すように、ハンド
プロ−ブ３２の姿勢に基づいて衝撃波発振部５の姿勢が
自動制御され、衝撃波発振部５が所望の位置に向けられ
る。上述のような衝撃波治療装置３１においては、ハン
ドプロ−ブ３２が可撓性のケ−ブル１６を介して制御部
３６に接続されている。さらに、ハンドプロ−ブ３２に
備えられた角速度センサ３３〜３５を利用してハンドプ
ロ−ブ３２の姿勢が検出される。したがって、第１実施
例と同様に、ア−ムを用いることなくハンドプロ−ブ３
２の姿勢の検出を行うことができる。

【００３５】さらに、ハンドプロ−ブ３２の姿勢検出に
ハンドプロ−ブ３２の移送の際の角速度が利用されてい
るので、磁気を利用した場合のように、検出精度が使用
環境に存在する金属に影響されることや、磁気的ノイズ
の影響を受けることがない。したがって、ハンドプロ−
ブ３２の姿勢を、外乱に影響されずに、ばらつきなく、
高精度に検出することができる。

【００３６】なお、本発明は、要旨を逸脱しない範囲で
種々に変更することが可能である。例えば、第２実施例
では、三つの角速度センサ３３〜３５が用いられている
が、ハンドプロ−ブ３２のＺ軸まわりの回転についての
み角速度センサを用い、他の二軸について傾斜センサを
用いても、ハンドプロ−ブ３２の姿勢を検出することが
可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
治療に先立ち検出プロ−ブによって被破砕物を検知し、
検出プロ−ブの位置に合わせて衝撃波発振部を位置決め
する衝撃波治療装置において、検出プロ−ブと一体に移
動する位置検出用の超音波発振体と、この位置検出用の
超音波発振体とは分離して設けられ且つ前記超音波発振
体から発せられた超音波を受信する受信体とを備え、位
置検出用の超音波発振体から発せられた超音波を基にし
て検出プロ−ブの位置を求める。

【００３８】したがって、請求項１の発明は、ア−ムを
用いることなく検出プロ−ブの位置・姿勢の検出を高精
度に行えるという効果がある。また、請求項３の発明
は、治療に先立ち検出プロ−ブによって被破砕物を検知
し、検出プロ−ブの姿勢に合わせて衝撃波発振部の向き
を設定する衝撃波治療装置において、検出プロ−ブと一
体に移動する少なくとも一つの角速度センサと、この角
速度センサの検出結果に基づいて検出プロ−ブの姿勢を
求める姿勢演算部とを備えた。したがって、請求項３の
発明は、ア−ムを用いることなく、且つ、外乱の影響を
受けずに、検出プロ−ブの姿勢の検出を高精度に行える
とう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の衝撃波治療装置の全体を
概略的に示す斜視図。

【図２】ハンドプロ−ブを示す拡大図。

【図３】治療部を示す斜視図。

【図４】衝撃波発振部を示す説明図。

【図５】本発明の第２実施例の衝撃波治療装置の全体を
概略的に示す斜視図。

【図６】ハンドプロ−ブを一部透視して示す斜視図。

【図７】ハンドプロ−ブの作用を示す説明図。

【図８】姿勢演算部を示すブロック図。

【図９】ハンドプロ−ブを用いた衝撃波発振部の姿勢制
御を示す説明図。

【符号の説明】

１…衝撃波治療装置、５…衝撃波発振部、１０…ハンド
プロ−ブ（検出プロ−ブ）、ａ1 〜ａ3 …位置送信用の
超音波発振体、ｂ1 〜ｂ3 …受信体、３１…衝撃波治療
装置、３２…ハンドプロ−ブ（検出プロ−ブ）、３３〜
３５…角速度センサ、３９…姿勢演算部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】治療に先立ち検出プロ−ブによって被破砕
   物を検知し、上記検出プロ−ブの位置に合わせて衝撃波
   発振部を位置決めする衝撃波治療装置において、上記検
   出プロ−ブと一体に移動する位置検出用の超音波発振体
   と、この位置検出用の超音波発振体とは分離して設けら
   れ且つ前記超音波発振体から発せられた超音波を受信す
   る受信体とを備え、上記位置検出用の超音波発振体から
   発せられた超音波を基にして上記検出プロ−ブの位置を
   求めることを特徴とする衝撃波治療装置。
2. 【請求項２】前記超音波発振体は少なくとも三つ設けら
   れ、前記検出プロ−ブの位置及び姿勢を求めることを特
   徴とする請求項１記載の衝撃波治療装置。
3. 【請求項３】治療に先立ち検出プロ−ブによって被破砕
   物を検知し、上記検出プロ−ブの姿勢に合わせて衝撃波
   発振部の向きを設定する衝撃波治療装置において、上記
   検出プロ−ブと一体に移動する少なくとも一つの角速度
   センサと、この角速度センサの検出結果に基づいて上記
   検出プロ−ブの姿勢を求める姿勢演算部とを備えたこと
   を特徴とする衝撃波治療装置。
4. 【請求項４】前記角速度センサは、ジャイロスコ−プで
   あることを特徴とする請求項３記載の衝撃波治療装置。
5. 【請求項５】前記角速度センサは、不使用時は所定の位
   置に一定の姿勢で保持され、この位置を基準として姿勢
   を求めることを特徴とする請求項３記載の衝撃波治療装
   置。