JPH06327691A - 結石破砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、少なくとも衝撃波が送波され
て実際の治療が開始された以後は実際に超音波が集束す
る焦点位置を示すことのできる結石破砕装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】本発明は主超音波発生源１からの治療用超音波
を焦点で集束しその衝撃力で結石を破砕すると共に主超
音波発生源１に取り付けられたプローブ２から超音波を
送受信することにより焦点付近の像を生成する結石破砕
装置において、治療用超音波を発生する以前は主超音波
発生源１とプローブ２との位置関係に基づいて前記像に
前記焦点の位置を表すマーカ像を重畳して表示し、一
方、治療用超音波を発生した以後は衝撃力により所定の
速度で移動される移動体だけをドプラ処理により画像化
し前記像に重畳して表示することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、治療用超音波発生源か
らの治療用超音波を焦点で集束しその衝撃力で結石を破
砕する結石破砕装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の結石破砕装置は、超音波
発生源を２つ備えているものが一般的である。一方の超
音波発生源は、多数の高出力振動子を球殻状に配置し、
全振動子を高いエネルギレベル（例えば１．５ＫＶ）の
パルスで一斉に駆動し、各振動子からの超音波を球殻の
焦点で集束させ、当該焦点に存在する被治療体を治療す
る治療用の超音波発生源（以下「主超音波発生源」とい
う）である。また他方の超音波発生源は、複数の微小な
振動子を一次元に配列してなるＢモード用の超音波発生
源（以下「補助超音波発生源」という）であり、被破砕
体と焦点との位置合せや治療効果の確認に用いられる。

【０００３】ところで、主超音波発生源は上記球殻の湾
曲率等の幾何的条件によって焦点の位置が一義的に決定
される。また、補助超音波発生源は主超音波発生源に対
する相対位置が固定、または検出可能になっているの
で、補助超音波発生源で収集したＢモード像における焦
点の位置が算出可能である。

【０００４】治療前の段階において、補助超音波発生源
を駆動させて得られたＢモード像に、上記算出結果に基
づいて当該焦点の位置を表すマーカを重ねて表示し、被
破砕体と焦点との位置合せができるようになっている。

【０００５】しかし、このような従来の結石破砕装置に
は次のような問題がある。すなわち、被検体に送波され
た超音波は、音響インピーダンスの境界面で屈折する。
したがって、上記球殻の湾曲率等の幾何的条件によって
算出した焦点の位置は、実際の焦点の位置に対しずれが
生じてしまう。さらに、この屈折により変化する伝搬経
路は、被検体毎に、被検体に対する超音波の入射角度に
よって相違するため、全く予測不可能である。この結
果、超音波は被破砕体からずれた位置に集束され、予定
した治療効果が得られないばかりか、被破砕体周囲の健
常部に悪影響を与えてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するべくなされたもので、その目的は、少な
くとも衝撃波が送波されて実際の治療が開始された以後
は実際に超音波が集束する焦点位置を示すことのできる
結石破砕装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、治療用超音波
発生源からの治療用超音波を焦点で集束しその衝撃力で
結石を破砕すると共に、前記治療用超音波発生源に取り
付けられた診断用超音波発生源から超音波を送受信する
ことにより前記焦点付近の像を生成する結石破砕装置に
おいて、前記治療用超音波発生源から治療用超音波を発
生する以前は前記治療用超音波発生源と前記診断用超音
波発生源との位置関係に基づいて前記像に前記焦点の位
置を表すマーカ像を重畳して表示し、一方、前記治療用
超音波発生源から治療用超音波を発生した以後は前記衝
撃力により所定の速度で移動される移動体だけをドプラ
処理により画像化し前記像に重畳して表示することを特
徴とする。

【０００８】

【作用】本発明による結石破砕装置によれば、治療用超
音波を発生する以前は計算結果に基づき焦点の位置を示
すマーカ像を像に重畳して表示し、一方、治療用超音波
を発生されて実際の治療が開始された以後はドプラ処理
により画像化された移動体の像を表示することができ
る。

【０００９】したがって、治療用超音波を発生する以前
はマーカ像と像中の結石の位置との相対的な位置関係に
基づいて位置合わせを行うことができ、また、治療用超
音波を発生されて実際の治療が開始された以後は衝撃波
により移動された移動体がドプラ処理により画像化され
て表示されるので実際に超音波が集束する焦点位置を示
すことができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による結石破砕
装置の一実施例を説明する。図１は本実施例装置の構成
を示すブロック図である。図１において１は多数の高出
力振動子を球殻状に配置し、各振動子からの超音波を球
殻の焦点で集束させ、当該焦点に存在する被治療体を治
療するための治療用の超音波発生源（以下「主超音波発
生源」という）である。

【００１１】この主超音波発生源１の略中央部は切り抜
かれ、そこに補助超音波発生源（以下単に「プローブ」
という）２が上下移動および回転自在に装着されてい
る。プローブ２は、複数の微小な振動子を一次元に配列
してなり、例えばセクタスキャンによって主超音波発生
源１の焦点付近の超音波組織像を収集するためのプロー
ブである。

【００１２】このプローブ２の主超音波発生源１への遊
着付近には位置検出センサ３が配置される。位置検出セ
ンサ３は、プローブ２の主超音波発生源１に対する上下
位置および回転角度を検出する。この上下位置および回
転角度を以下単に「プローブ２の位置」、また上下位置
および回転角度に相当する情報を以下単に「位置情報」
という。位置検出センサ３にはプローブ位置読取手段４
が接続される。プローブ位置読取手段４は、位置検出セ
ンサ３で検出した位置情報に基づいて、プローブ２で収
集される超音波画像の範囲（走査範囲）上の主超音波発
生源１の焦点の位置を計算する。プローブ位置読取手段
４にはマーカ書込手段５が接続される。マーカ書込手段
５は、後述のディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）
１４の２次元メモリエリアの中のプローブ位置読取手段
４で計算された位置にマーカのグラフィックデータを書
き込む。

【００１３】主超音波発生源１の各振動子には、パルサ
６が接続される。パルサ６は、照射タイミング発生部７
からの照射信号を受けたタイミングで主超音波発生源１
の各振動子に高いエネルギレベル（例えば１．５ＫＶ）
のパルスを一斉に印加して、ハイエネルギの超音波を被
検体内に送波させる。

【００１４】照射タイミング発生部７は、オペレータが
後述する位置合せモードや、治療モードの開始を入力す
るための入力装置であると共に、各モードに固有のパル
スシーケンスで装置全体を動作させるための制御手段で
もある。なお、これらのパルスシーケンスについては後
述する。

【００１５】照射タイミング発生部７には、ディレイ設
定部８が接続される。ディレイ設定部８は、照射タイミ
ング発生部７の制御のもとで、衝撃波照射のタイミング
とプローブ２のスキャン開始の遅延時間とを設定して、
２系列の送受信制御部９，１０に選択的に供給する。こ
の２系列の送受信制御部９，１０は共にプローブ２に接
続される。

【００１６】一方の送受信制御部９は、Ｂモード専用の
送受信制御部である。他方の送受信制御部１０はカラー
フローマッピング（ＣＦＭ）専用の送受信制御部であ
る。送受信制御部９と送受信制御部１０は、実際には単
一の送受信制御部であり、Ｂモードの送受信とカラーフ
ローマッピングの送受信とを一元的に制御するが、ここ
では説明の便宜上あえて別々に記載するものとする。

【００１７】送受信制御部９，１０は、ディレイ設定部
８からの遅延線に基づいてプローブ２の各振動子に送信
パルスを供給すると共に、プローブ２の各振動子が受信
したエコー信号に送信時とは逆の逆遅延を与えて出力す
る。

【００１８】送受信制御部９には、Ｂモード画像処理回
路１１が接続される。Ｂモード画像処理回路１１は、図
示していないが対数増幅器、包絡線検波回路等を備えて
いて、プローブ２で受信したエコー信号を送受信制御部
９を介して入力し、これに対数増幅処理、および包絡線
検波処理を行ってＢモード画像を生成する。

【００１９】送受信制御部１０には、ＣＦＭ画像処理回
路１２が接続される。ＣＦＭ画像処理回路１２は、図示
していないが位相検波回路、Ａ／Ｄ変換器、ＭＴＩ（Mo
ving-Target-Indicator ）フィルタ、自己相関器、演算
部等を備えていて、プローブ２の各振動子で受信したエ
コー信号を、送受信制御部１０を介して入力し、ＣＦＭ
画像作成条件設定手段１３で設定されたＣＦＭ画像作成
条件（偏移周波数）に応じた速度で移動する移動体だけ
を画像化するドプラ信号処理装置である。ここでＣＦＭ
画像作成条件設定手段１３で最適なＣＦＭ画像作成条件
が設定されると、実際の焦点位置に存在する組織（結石
を含む）からのエコー信号だけが抽出される。なぜな
ら、主超音波発生源１からハイパワーの治療用超音波が
被検体内に送信され、焦点で集束されると、そこに所定
強度の衝撃力（音圧）が発生する。当該焦点の位置に存
在する組織や結石は、当該焦点で生じた衝撃力によっ
て、破砕され、および所定の速度で移動される。この所
定速度に相当する偏移周波数を持つエコー信号を画像化
することで、結果的に実際の焦点が画像化される。

【００２０】マーカ書込手段５、Ｂモード画像処理回路
１１およびＣＦＭ画像処理回路１２には、ディジタルス
キャンコンバータ１４が接続される。ディジタルスキャ
ンコンバータ１４は、マーカ書込手段５からのマーカ
像、Ｂモード画像処理回路１１からのＢモード画像、Ｃ
ＦＭ画像処理回路１２からのＣＦＭ画像を適当に合成し
て、それを順次走査で出力する。ディジタルスキャンコ
ンバータ１４にはモニタ１５が接続され、ディジタルス
キャンコンバータ１４からの出力像がこのモニタ１５に
表示される。

【００２１】次に本実施例の動作を説明する。まず、衝
撃波を照射して実際に治療を開始する以前には、従来の
結石破砕装置と同様に、被治療体としての結石と、主超
音波発生源１の焦点との位置合わせが行われる。

【００２２】このときオペレータによって照射タイミン
グ発生部７の入力装置から位置合せモードが入力され
る。この位置合せモードによる装置動作は従来の結石破
砕装置と同じである。

【００２３】位置合せモード下では、Ｂモード画像が生
成される。まず、照射タイミング発生部７からディレイ
設定部８へ当該モード動作のトリガ信号が送られる。す
ると、ディレイ設定部８から送受信制御部９へ遅延情報
が供給される。送受信制御部９はこの遅延情報に応じて
プローブ２の各振動子毎に送信パルス（Ｂモードパル
ス）を生成し、これをプローブ２の各振動子に印加す
る。このＢモードパルスは、プローブ２の各振動子から
の超音波ビームが時間経過と共に様々な深度で集束し、
またその反射波が時間経過と共に様々な受信角度でプロ
ーブ２の同一振動子で受信されるように、送受信制御部
１０で調整され、例えば振り角±３０°の範囲でセクタ
スキャンが実行される。

【００２４】プローブ２の各振動子で受信されたエコー
信号は送受信制御部９で送信時とは逆の逆遅延を掛けら
れた後、Ｂモード画像処理回路１１に供給される。Ｂモ
ード画像処理回路１１は、プローブ２の各振動子で受信
されたエコー信号に対数増幅処理、および包絡線検波処
理等を行ってＢモード画像を生成する。このＢモード画
像はディジタルスキャンコンバータ１４に供給される。

【００２５】このとき、主超音波発生源１に対するプロ
ーブ２の位置情報が位置検出センサ３によって検出さ
れ、プローブ位置読取手段４に送られる。プローブ位置
読取手段４では、プローブ２で収集されるＢモード画像
範囲における主超音波発生源１の焦点の位置が、位置検
出センサ３で検出したプローブ２の位置情報、およびあ
らかじめ与えられている主超音波発生源１の球殻の湾曲
率等の幾何的条件に基づいて計算される。この焦点位置
を、以下特に「計算により求めた焦点位置」と称して、
ドプラ処理による焦点位置と区別する。

【００２６】マーカ書込手段５では、マーカのグラフィ
ックデータを作成し、このマーカデータをディジタルス
キャンコンバータ１４の２次元メモリエリアにおける上
記計算で求めた焦点位置に相当するアドレス位置に書き
込む。したがって、このマーカ像がＢモード画像（超音
波組織像）に重畳される。

【００２７】ディジタルスキャンコンバータ１４に保持
されたマーカ像を含むＢモード画像は、モニタ１５に送
られ、そこで図２（ａ）に示すように、表示される。図
２（ａ）において、Ｍはマーカ像、Ｑは被治療体像であ
る。

【００２８】オペレータは、この表示画面を参照しなが
ら、マーカ像Ｍと被治療体像Ｑとを一致させるように、
主超音波発生源１を移動する。マーカ像Ｍと被治療体像
Ｑとが一致すると、位置合わせ処理が終了される。

【００２９】この位置合わせ処理が終了すると、オペレ
ータによって適当なタイミングで治療用超音波の照射開
始指示が照射タイミング発生部７の入力装置から入力さ
れる。このとき照射タイミング発生部７によって本結石
破砕装置の動作モードは治療モードに切り換えられる。

【００３０】図３は治療モード時のパルスシーケンスを
示すタイミング図である。図３において主パルスはパル
サ６から主超音波発生源１の各振動子に供給される送信
パルスである。図中、ＢはＢモード画像生成用の送信パ
ルスを示し、ＣＦＭはＣＦＭＣＦＭ画像生成用の送信パ
ルスを示す。

【００３１】パルサ６から主超音波発生源１の各振動子
に高いエネルギレベル（例えば１．５ＫＶ）の主パルス
が印加されると、主超音波発生源１の各振動子がこの主
パルスの高周波に共振して超音波を発生する。各超音波
は、被検体表面や体内の音響インピーダンスの境界部分
で屈折しながら、ある位置（実際の焦点位置）で集束
し、そこで所定の衝撃力（音圧）を発生する。当該実際
の焦点位置に存在する組織または結石は、この衝撃力に
より破砕されると共に一方向に移動され、この主パルス
停止後、元の位置に戻るよう所定の速度で逆移動を開始
する。

【００３２】主パルスの印加が停止してから、時間τ後
に、送受信制御部１０からプローブ２の各振動子へＢモ
ード画像生成用の送信パルスが印加され、プローブ２か
らラスタａの方向に超音波ビームが送信される。この時
間τは、主超音波発生源１の各振動子から送波された超
音波が実際の焦点位置に到達するのに要する時間より少
なくとも長く設定されている。したがって、主パルスに
よる超音波とＣＦＭパルスによる超音波は互いに影響し
ない。また、この時間τをディレイ設定部８を操作して
適当に設定することにより、焦点に存在するるものの質
診断、例えば結石か又は組織かの質診断をすることが可
能である。なぜなら、焦点に存在する結石又は組織は衝
撃波により音圧を受けた時点から減衰振動を行う。この
減衰振動の減衰定数は、そのものの質（重さや音響イン
ピーダンス）によって相違する。つまり、主パルスの印
加が停止してから時間τ経過時の変位方向は、焦点に存
在するものが結石の場合にはプローブ２に近付く方向に
なり、焦点に存在するものが組織の場合にはプローブ２
から遠ざかる方向になる。したがって、主パルスの印加
が停止してから時間τ経過時の変位方向によって、焦点
に存在するるものが結石であるか、又は組織であるかを
区別することができる。

【００３３】プローブ２からラスタａの方向に超音波ビ
ームが送信された後に、ＣＦＭ画像生成用の送信パルス
が複数回（例えば）印加され、同じラスタａの方向に超
音波ビームが複数回繰り返し送信される。プローブ２の
各振動子で受信されたエコー信号は、送受信制御部１０
で送信時とは逆の逆遅延を掛けられた後、ＣＦＭ画像処
理回路１２に送られる。

【００３４】ＣＦＭ画像処理回路１２では、ドプラ信号
処理により、ＣＦＭ画像作成条件設定手段１３からのＣ
ＦＭ画像作成条件（偏移周波数等）に基づいて、主パル
ス停止後、元の位置に戻るよう所定の速度で逆移動する
当該実際の焦点位置に存在する組織または結石だけを画
像化し、当該逆移動する組織または結石のＣＦＭ画像、
換言すると焦点のＣＦＭ画像を生成する。このＣＦＭ画
像は、ディジタルスキャンコンバータ１４に送られ、そ
こに一定期間保持される。

【００３５】上記主パルスが印加されてから上述のＣＦ
Ｍパルスがプローブ２に印加された以後の任意の期間
に、例えば振り角±３０°のセクタスキャンを実行する
べくＢモードパルスが送受信制御部９からプローブ２の
各振動子に印加される。プローブ２の各振動子で重心さ
れたエコー信号は、Ｂモード画像処理回路１１で対数増
幅処理、および包絡線検波処理を適用され、Ｂモード画
像が生成される。このＢモード画像はディジタルスキャ
ンコンバータ１４に供給され、そこで上記ＣＦＭ画像と
合成される。

【００３６】この合成像はモニタ１５に出力され、図２
（ｂ）に示すように表示される。なお、このとき位置合
わせモードのときと同様にマーカを合成像に重ねてもよ
い。したがって、オペレータは、ＣＦＭ画像上に表示さ
れる実際の焦点が、Ｂモード画像に写る被治療体（結
石）に一致しているかどうかを確認することができる。

【００３７】このＢモード画像の生成処理は、治療期間
中、繰り返し行うことが望ましい。この場合、ディジタ
ルスキャンコンバータ１４にリアルタイムで送られてく
るＢモード画像は、ここに保持されているＣＦＭ画像と
次々と合成され、リアルタイムで表示される。したがっ
て、オペレータは実際の焦点と被治療体（結石）の位置
関係や治療効果をリアルタイムで確認することができ
る。

【００３８】以上のようにしてこの実施例によれば、衝
撃波を照射する以前においては計算により求めた焦点が
超音波組織像に重畳して表示されるので、位置合わせを
行うことができる。また、衝撃波を照射して実際に治療
開始する以後においては、ＣＦＭにより衝撃波により実
際に移動（減衰振動）する実際の焦点を表示することに
より、実際の焦点と被治療体とが一致しているか否かを
確認することができる。さらにＢモード画像を繰り返し
収集し、リアルタイム表示することで、実際の焦点と被
治療体の位置関係や治療効果をリアルタイムで確認する
ことができる。本発明は上述した実施例に限定されるこ
となく、種々変形して実施可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明による結石破
砕装置によれば、治療用超音波を発生する以前は計算結
果に基づき焦点の位置を示すマーカ像を像に重畳して表
示し、一方、治療用超音波を発生されて実際の治療が開
始された以後はドプラ処理により画像化された移動体の
像を表示することができ、したがって、治療用超音波を
発生する以前はマーカ像と像中の結石の位置との相対的
な位置関係に基づいて位置合わせを行うことができ、ま
た、治療用超音波を発生されて実際の治療が開始された
以後は衝撃波により移動された移動体がドプラ処理によ
り画像化されて表示されるので実際に超音波が集束する
焦点位置を示すことができる結石破砕装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による結石破砕装置の一実施例の構成を
示すブロック図。

【図２】位置合せモード時と治療モード時の各表示画面
の一例を示す図。

【図３】治療モード時のパルスシーケンスを説明するタ
イミング図。

【符号の説明】

１…主超音波発生源、２…プローブ、３…位置検出セン
サ、４…プローブ位置読取手段、５…マーカ書込手段、
６…パルサ、７…照射タイミング発生部、８…ディレイ
設定部、９，１０…送受信制御部、１１…Ｂモード画像
処理回路、１２…ＣＦＭ画像処理回路、１３…ＣＦＭ画
像作成条件設定手段、１４…ディジタルスキャンコンバ
ータ、１５…モニタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 治療用超音波発生源からの治療用超音波
   を焦点で集束しその衝撃力で結石を破砕すると共に、前
   記治療用超音波発生源に取り付けられた診断用超音波発
   生源から超音波を送受信することにより前記焦点付近の
   像を生成する結石破砕装置において、 前記治療用超音波発生源から治療用超音波を発生する以
   前は前記治療用超音波発生源と前記診断用超音波発生源
   との位置関係に基づいて前記像に前記焦点の位置を表す
   マーカ像を重畳して表示し、一方、前記治療用超音波発
   生源から治療用超音波を発生した以後は前記衝撃力によ
   り所定の速度で移動される移動体だけをドプラ処理によ
   り画像化し前記像に重畳して表示することを特徴とする
   結石破砕装置。
2. 【請求項２】 前記治療用超音波発生源から治療用超音
   波を発生した以後における前記診断用超音波発生源から
   の超音波の送受信を開始するタイミングは、前記治療用
   超音波が前記治療用超音波発生源から送波されてから所
   定の時間経過後であることを特徴とする請求項１記載の
   結石破砕装置。