JPH0747078A - Ultrasonic therapeutic system - Google Patents

Ultrasonic therapeutic system

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JPH0747078A
JPH0747078A JP5194359A JP19435993A JPH0747078A JP H0747078 A JPH0747078 A JP H0747078A JP 5194359 A JP5194359 A JP 5194359A JP 19435993 A JP19435993 A JP 19435993A JP H0747078 A JPH0747078 A JP H0747078A
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聡 相田
Katsuhiko Fujimoto
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Yoshiharu Ishibashi
義治 石橋
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真理子 柴田
Takuji Suzuki
琢治 鈴木
Shiro Saito
史郎 斉藤
Mamoru Izumi
守 泉
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Abstract

PURPOSE:To reduce noises included in an ultrasonic image for diagnosis from the therapeutic ultrasonic waves and generate a high picture quality by furnishing a means to reduce the therapeutic ultrasonic wave component to be included in an ultrasonic imaging system only in the period when irradiation is made with the therapeutic ultrasonic waves. CONSTITUTION:The focus F of an ultrasonic vibrator 1 is located in a lesion 11 inside of a patient 10, and the vibrator 1 is driven by a therapeutic ultrasonic wave driving device 6. An ultrasonic probe 2 observes a CT image of the inside of the patient body using an ultrasonic imaging device 5, and a system control device 7 makes synthesized control of a position control device 4 and the devices 5, 6. When the emitted ultrasonic waves are reflected in the inside of vital organism and generated signals are received by the probe 2, they disturb the image as noises. As the countermeasure thereto, for example, the ultrasonic imaging device 5 is equipped with a means which increases the transmitting power of the imaging device only at the time of irradiation with the therapeutic ultrasonic waves so as to compensate the S/N ratio of the image signal.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被検体外から強力超音
波を集中照射して治療を行う超音波治療装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic therapeutic apparatus for performing intensive irradiation of intense ultrasonic waves from outside a subject for treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、医療の世界では患者への障害・負
担を最小限にとどめながら十分な治療効果を目指すMI
T(Minimally Invasive Trea
tment:最小侵襲治療)の考え方が重視されてお
り、今後の医療機器にとって趨勢となると思われる。
2. Description of the Related Art In recent years, in the world of medical treatment, MI aims to achieve a sufficient therapeutic effect while minimizing the injuries and burdens on patients.
T (Minimally Invasive Trea)
Tent: Minimally invasive treatment) is emphasized, and it is expected to become a trend for future medical devices.

【0003】このMITの代表として、特公平4−48
457号公報に示されるような体外から衝撃波を照射し
て結石を破砕治療する治療法Extracorpore
alShock Wave Lithotripsy
(ESWL)が挙げられる。本治療法は今や尿路系結石
における治療の第一選択であり、現在では胆石も含めて
保険治療が行われている。
As a representative of this MIT, Japanese Patent Publication No. 4-48
Extracorpore treatment for crushing and treating stones by irradiating shock waves from outside the body as disclosed in Japanese Patent No. 457.
alShock Wave Lithotripsy
(ESWL). This treatment method is now the first treatment of choice for urinary tract stones, and at present, gallstones are also used for insurance treatment.

【0004】中でも強力超音波源に圧電素子を用いる方
法は、小焦点、消耗品がない、強力超音波強度を任意に
コントロールできる、複数の圧電素子にかける駆動波形
を位相制御することにより焦点位置をコントロールでき
る等、優れた長所がある(特開昭60−145131号
公報,USP−4526168参照)。また、駆動波形
を位相制御することにより、焦点の形状を変化させるこ
ともできる(特開昭62−42773号公報参照)。
Among them, the method of using a piezoelectric element for a powerful ultrasonic source is a focus position by controlling the phase of a driving waveform applied to a plurality of piezoelectric elements, which has a small focal point, no consumables, can control the strength of a powerful ultrasonic wave arbitrarily. It has excellent advantages such as control of the temperature (see JP-A-60-145131, USP-4526168). Further, the shape of the focus can be changed by controlling the phase of the drive waveform (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-42773).

【0005】また、この様な強力な音響エネルギを用い
た治療には、他にも特開昭61−13956号公報に示
されるように、連続的な強力超音波照射により患部の温
度を43℃程度まで上昇させて癌を治療する、加温治療
法(ハイパーサーミア)が注目されるようになってき
た。これは、42.5℃を境界として癌細胞の生存率が
大幅に低下して正常細胞の生存率には大きな変化のない
ことが確認されたことと、癌細胞のような新生細胞中で
は正常細胞に比較して血流が少ないため血流による冷却
効果の小さいことから癌細胞は正常細胞に比較して、よ
り加温されやすい性質を持つということを利用したもの
である。腫瘍部位を局所的に加温する方法が特に有効で
ある。
Further, in the treatment using such strong acoustic energy, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-13956, the temperature of the affected area is kept at 43 ° C. by continuous strong ultrasonic irradiation. Hyperthermia, which treats cancer by elevating it to a certain degree, has been receiving attention. It was confirmed that the survival rate of cancer cells was significantly decreased at 42.5 ° C as a boundary and the survival rate of normal cells was not significantly changed, and that it was normal in neoplastic cells such as cancer cells. This is because cancer cells have the property of being more easily heated than normal cells because they have less blood flow than cells and have a smaller cooling effect due to blood flow. A method of locally heating the tumor site is particularly effective.

【0006】また、上記の加温治療法を進めて、文献
「G. Vallancien etal., Pro
gress in Urology, (1991)
pp84−88」に示されるように、腫瘍部分を80
℃以上に加熱し、腫瘍組織をタンパク変性させるという
治療法も報告されており、特開昭61−13955号公
報や特願平3−306106号に示されるように、体外
で発生させた強力な超音波を体内の治療部位に集束さ
せ、組織の超音波エネルギの吸収による発熱で癌を温熱
治療する装置が開発されている。
[0006] Further, the above-mentioned hyperthermia treatment method is advanced, and the method described in the document “G. Vallancien et al., Pro.
press in Urology, 1 (1991)
as shown in pp.
It has been reported that the tumor tissue is denatured by heating it to a temperature of not lower than 0 ° C, and as shown in JP-A-61-1955 and Japanese Patent Application No. 3-306106, a strong treatment is performed outside the body. An apparatus has been developed in which ultrasonic waves are focused on a treatment site in a body and heat is generated by absorption of ultrasonic energy of a tissue to heat-treat cancer.

【0007】また超音波による発熱ではなく、結石を破
砕するような強力なパルス状の強力超音波を癌に照射
し、その機械的な力で細胞を壊死させる治療法も研究さ
れている。(Hoshi, S. et al.:
J. Urology,Vol.146:439,19
91.) 強力超音波を用いて結石破砕治療及び腫瘍治療を行う場
合は、これらの専用装置を別個に用意しなければなら
ず、装置の設置スペースやコストの負担が大きくなると
いう欠点があった。この問題点に対し、特願平3−30
6106号公報で記載されているように、結石破砕装置
と加温・加熱治療装置を一体化し、さらに使用法を誤ら
ないように画像上に治療モードを明確に表示した超音波
治療装置が知られている。
[0007] Further, a therapeutic method of irradiating a cancer with a powerful pulsed ultrasonic wave for crushing stones rather than heat generation by ultrasonic waves and necrosis of cells by its mechanical force has also been studied. (Hoshi, S. et al .:
J. Urology, Vol. 146: 439, 19
91. ) When performing lithotripsy treatment and tumor treatment using high-intensity ultrasound, these dedicated devices must be prepared separately, and there is a drawback that the installation space of the device and the cost burden increase. To solve this problem, Japanese Patent Application No. 3-30
As described in Japanese Patent No. 6106, there is known an ultrasonic treatment device in which a calculus crushing device and a heating / heating treatment device are integrated, and a treatment mode is clearly displayed on an image so that the usage is not mistaken. ing.

【0008】ところで、加熱治療超音波は1MHz程度
の周波数が使われ、数秒以下のバーストで照射される。
1回の焼灼領域は焦点近傍の数mm大で患部領域を全て
治療するために焦点位置を移動させ、照射を繰り返す。
治療の際は、患部に対する焦点の位置合わせ、及び、被
治療領域を観察する手段が必要となる。その手段として
超音波画像がリアルタイム性の点で有利であり、周辺部
への誤照射などを防止しながら確実に治療進行を監視で
きる。
By the way, the heat treatment ultrasonic waves have a frequency of about 1 MHz and are irradiated in bursts of several seconds or less.
A single ablation area is several mm in the vicinity of the focus, and the focus position is moved to treat the entire affected area, and irradiation is repeated.
At the time of treatment, it is necessary to align the focus with the affected area and observe the treated area. As a means for that, ultrasonic images are advantageous in terms of real-time properties, and it is possible to reliably monitor the progress of treatment while preventing erroneous irradiation of the peripheral portion.

【0009】また、体外から超音波を集束させる超音波
治療装置において最も重要な技術は、治療用超音波の焦
点と患部を正しく一致させる位置合わせ技術である。従
来は特公平4−48457号公報に示されるように、治
療用超音波を放射するアプリケータの中心部に画像撮像
用超音波プローブを取り付け、これにより得られる超音
波断層像から患部の位置を判定し、アプリケータの機械
的位置を制御して焦点位置をコントロールしている。こ
こで、このアプリケータの位置コントロールは、アプリ
ケータが大型であることにもよるが、メカニカルな位置
制御をしている。理論的にはX,Y,Zの3軸の制御で
一意に位置を一致させられるが実際上はさらに2軸の回
転を与え5軸で制御している。
Further, the most important technique in an ultrasonic treatment apparatus for focusing ultrasonic waves from outside the body is a positioning technique for correctly aligning the focal point of therapeutic ultrasonic waves with the affected area. Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-48457, an ultrasonic probe for image capturing is attached to the center of an applicator that emits therapeutic ultrasonic waves, and the position of the affected area is determined from the ultrasonic tomographic image obtained thereby. It is judged and the mechanical position of the applicator is controlled to control the focus position. Here, the position control of the applicator is mechanical position control, although it depends on the size of the applicator. Theoretically, the positions can be uniquely matched by controlling the three axes of X, Y, and Z, but in reality, the rotation of two axes is given and the axes are controlled by five axes.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように生体
内に局所的に強力超音波を照射し数秒間高温に保持する
ことにより、癌などの悪性腫瘍を破壊する超音波治療装
置においては、治療用超音波発生素子と被治療領域を観
察する手段が必要となる。その手段として超音波画像が
リアルタイム性の点で有利であり、周辺部への誤照射な
どを防止しながら確実に治療進行を監視できる。しかし
治療用超音波照射中にこの治療超音波の影響を受け、超
音波画像にノイズがはいり治療進行の監視ができないと
いう問題があった。これを解決するために、従来から治
療用超音波を間欠的に照射して、照射していない時間を
診断用超音波の送受信時間とする方法が行われたりして
いるが、リアルタイム性が損なわれ、体動や呼吸性移動
により正確に被治療領域に強力超音波を照射することが
できなかった。
As described above, in the ultrasonic treatment apparatus for destroying a malignant tumor such as cancer by irradiating the living body with strong ultrasonic waves locally and maintaining it at a high temperature for several seconds, A therapeutic ultrasonic wave generating element and means for observing the treated area are required. As a means for that, ultrasonic images are advantageous in terms of real-time properties, and it is possible to reliably monitor the progress of treatment while preventing erroneous irradiation of the peripheral portion. However, there is a problem in that the ultrasonic wave image is affected by the therapeutic ultrasonic wave during the irradiation of the therapeutic ultrasonic wave, and the progress of the medical treatment cannot be monitored because of noise in the ultrasonic image. In order to solve this, there has been a conventional method of intermittently irradiating therapeutic ultrasonic waves and using the time during which the ultrasonic waves are not irradiated as the transmission / reception time of diagnostic ultrasonic waves, but the real-time property is impaired. Therefore, it was not possible to accurately irradiate the treated area with strong ultrasonic waves due to body movements and respiratory movements.

【0011】そこで本発明では、治療用超音波の影響に
より診断用超音波画像に混入するノイズを低減し、治療
進行中にリアルタイムの高画質超音波像が得られる超音
波治療装置を実現することを目的とする。
Therefore, the present invention realizes an ultrasonic treatment apparatus capable of reducing the noise mixed in the diagnostic ultrasonic image due to the influence of the therapeutic ultrasonic wave and obtaining a real-time high-quality ultrasonic image during the progress of the treatment. With the goal.

【0012】前述の治療装置において、術者は治療前
に、小型の超音波プローブを手動で自由自在に駆使して
良好な超音波断層像を得て治療計画を練る。しかし、治
療を開始すると、機械操作によるアプリケータのコント
ロールでは患部を描出させる際の感覚が、超音波診断装
置の感覚とは大きく異なってしまうため、位置合わせの
使い勝手が良いとは言えず、大きな問題となっていた。
[0012] In the above-mentioned treatment apparatus, before the treatment, the operator manually makes full use of a small ultrasonic probe to obtain a good ultrasonic tomographic image and prepare a treatment plan. However, when the treatment is started, the sensation when the affected area is visualized by the control of the applicator by machine operation is very different from the sensation of the ultrasonic diagnostic apparatus. It was a problem.

【0013】また特に、開腹や開頭して癌などを超音波
治療する場合(術中照射)などでは、小型のアプリケー
タを腹腔内に潜り込ませて微妙な位置調整を行わなけれ
ばならないため、機械制御時の操作性の悪さが問題とな
っていた。さらに、前述のような術中照射では特に患者
への感染、或いは患者間の感染が大きな問題となるた
め、アプリケータ部の滅菌が重要となるが、電気・給排
水などの長いケーブルがついておりしかも材質などの点
からアプリケータ全体を毎回滅菌することは非常に煩雑
であった。また治療部位が体表から極めて浅い場合は、
治療用超音波の焦点とアプリケータ前面のカップリング
膜との距離が非常に近くなってしまうため、該超音波エ
ネルギにより膜が損傷を受け、アプリケータ内部のカッ
プリング液体が漏れ出す恐れがあった。このため該カッ
プリング液及びその給排水系全体を常に滅菌する必要が
あったが、それは事実上困難であった。
Further, in particular, when ultrasonic treatment of cancer or the like is performed by laparotomy or craniotomy (intraoperative irradiation), a small applicator must be submerged in the abdominal cavity to perform delicate position adjustment. Poor operability at the time was a problem. Furthermore, in the case of intraoperative irradiation as described above, sterilization of the applicator part is important because infection to patients or infection between patients becomes a big problem, but long cables such as electricity and water supply and drainage are attached, and the material is Therefore, it is very complicated to sterilize the entire applicator every time. If the treatment area is extremely shallow from the body surface,
Since the distance between the focal point of the therapeutic ultrasonic waves and the coupling film on the front surface of the applicator becomes very close, the ultrasonic energy may damage the film and the coupling liquid inside the applicator may leak out. It was For this reason, it was necessary to constantly sterilize the coupling liquid and the entire water supply / drainage system, but it was practically difficult.

【0014】強力超音波により、生体内を加温しようと
するとき、アプリケータと生体表面のカップリング部
に、気泡等の音響特性が生体と明らかに違う物質が存在
すると、その部分が異常に発熱し、生体表面を損傷する
恐れがある。また、生体表面に存在する角質層と生体内
部の音響特性の違いによっても同様な発熱が起こること
が予想される。
When the inside of a living body is heated by high-intensity ultrasonic waves, if there is a substance such as air bubbles that is clearly different in acoustic characteristics from the living body in the coupling portion between the applicator and the living body surface, that portion becomes abnormal. It may generate heat and damage the surface of the living body. Further, it is expected that similar heat generation will occur due to the difference in acoustic characteristics between the stratum corneum existing on the surface of the living body and the inside of the living body.

【0015】そこで、本発明では、この異常な発熱によ
る生体表面の損傷を未然に防ぐために、生体表面の温度
変化を常に観測し、異常な発熱が見られる場合には、強
力超音波の照射を弱めたり、停止したりすることを特徴
とする超音波治療装置を提案する。
Therefore, in the present invention, in order to prevent damage to the surface of the living body due to this abnormal heat generation, the temperature change on the surface of the living body is always observed, and when abnormal heat generation is observed, irradiation with strong ultrasonic waves is performed. We propose an ultrasonic therapy device characterized by weakening and stopping.

【0016】通常の物質表面の温度変化の測定には、白
金測温抵抗体温度計、熱電対温度計、サーミスタ温度計
等の接触型の温度計と、非接触型の放射温度計の使用が
考えられるが、強力超音波を用いた加熱温中の測定で
は、生体表面に音響特性の異なる金属性の感温部を接触
させていることは難しく、非接触型の温度計を用いる方
が好ましい。
For the usual measurement of the temperature change on the surface of a substance, use of a contact type thermometer such as a platinum resistance thermometer, a thermocouple thermometer, a thermistor thermometer and a non-contact type radiation thermometer is required. It is conceivable that it is difficult to contact metallic temperature sensitive parts with different acoustic characteristics on the surface of the living body in the measurement during heating temperature using strong ultrasonic waves, and it is preferable to use a non-contact type thermometer. .

【0017】強力超音波を応用した治療装置として、体
外衝撃波結石破砕装置と加温・加熱治療装置を一体化し
た超音波治療装置が提案されているが、結石破砕用の超
音波基本周波数と加温・加熱治療用の超音波基本周波数
が大きく異なるため、同一の超音波振動子で上述の2種
の治療を行おうとするとエネルギロスが大きくなり非経
済的であるばかりでなく、振動子やパルサユニットなど
が大きくなるという問題点があった。
As a therapeutic device applying strong ultrasonic waves, an ultrasonic therapeutic device in which an extracorporeal shock wave calculus crushing device and a heating / heating treatment device are integrated has been proposed. Since the fundamental frequencies of ultrasonic waves for hot / heat treatment are greatly different, not only is it uneconomical to use the same ultrasonic transducer to perform the above-mentioned two types of treatments, it is also uneconomical. There was a problem that the unit etc. became large.

【0018】また、加温・加熱治療用の超音波と診断用
超音波の周波数が接近しているため、加温・加熱治療中
は診断用超音波による生体内イメージング像がノイズに
うもれてしまい、治療中の生体内情報がリアルタイムで
得られないという問題点があった。
Further, since the frequencies of the ultrasonic waves for heating / heat treatment and the ultrasonic waves for diagnosis are close to each other, the in-vivo imaging image by the ultrasonic waves for diagnosis is covered with noise during the heating / heat treatment. However, there is a problem that in-vivo information during treatment cannot be obtained in real time.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本願第1の発明において、被検体への超音波の
照射により被検体内の焦点近傍の微小領域を短時間で加
温し、腫瘍等の病変域を焼灼治療する治療用超音波発生
装置と、少なくとも腫瘍等の組織と治療超音波焦点の位
置合わせや治療状態の監視等に用いる超音波イメージン
グ装置とを備え、治療中も常に超音波イメージング装置
による患部監視を続ける超音波治療装置において、治療
用超音波が照射されている時間のみ、超音波イメージン
グ装置に混入される治療用超音波成分を低減させる手段
を設ける。その具体的手段は、次の3つの手段がある。
その手段の第1は超音波イメージング装置の送信パワー
を増加させる手段。第2は超音波イメージング装置の受
信信号に対してバースト駆動される治療用超音波の占有
周波数帯域の主要成分を減衰させるフィルタ処理を行っ
た後の信号で画像化する手段。第3は超音波イメージン
グ装置の受信信号に対して、あらかじめ治療超音波照射
時に受信状態に設定した超音波イメージング装置で受信
し、記録しておいた治療超音波の信号成分をキャンセル
処理した後の信号で画像化する手段である。
In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention of the present application, a minute region in the vicinity of the focal point in the subject is heated in a short time by irradiating the subject with ultrasonic waves. , Including a therapeutic ultrasonic wave generator for cauterizing a lesion area such as a tumor, and an ultrasonic imaging apparatus used for at least aligning a therapeutic ultrasonic focus with a tissue such as a tumor and monitoring a therapeutic state, and during treatment. In an ultrasonic therapy apparatus that constantly monitors an affected area by the ultrasonic imaging apparatus, a means for reducing the therapeutic ultrasonic component mixed in the ultrasonic imaging apparatus is provided only during the time when the therapeutic ultrasonic waves are being irradiated. There are the following three specific means.
The first of the means is means for increasing the transmission power of the ultrasonic imaging apparatus. The second is a means for imaging with a signal after performing a filtering process for attenuating the main component of the occupied frequency band of therapeutic ultrasonic waves which are burst-driven with respect to the received signal of the ultrasonic imaging apparatus. Thirdly, the received signal of the ultrasonic imaging apparatus is received by the ultrasonic imaging apparatus set to the receiving state at the time of irradiation of the therapeutic ultrasonic wave in advance, and after the recorded signal component of the therapeutic ultrasonic wave is canceled. It is a means of imaging with a signal.

【0020】本願第2の発明においては、治療用超音波
発生手段と診断用超音波発生手段の両者が圧電体であ
り、少なくとも一方に厚み縦振動の基本共振に加えて2
次高調波を発生する手段を具備したことを特徴とする。
具体的には圧電体を積層構成にする。さらに具体的には
以下に述べる方法で2層構成にすることが好ましい。そ
の方法は2つあり、まず第1の方法は図7,8に示した
ように電極を両面に形成した圧電体の一方の面に音響イ
ンピーダンスのほぼ等しい板を接合して、駆動電圧は電
極で挟まれた圧電体に印加する。なお接合する板は好ま
しくは同じ圧電体とする。接合方法は接着(図7)や一
体焼成(図8)などがあり特に方法には拘らないが、接
合部の音響インピーダンスのミスマッチの影響ができる
だけ小さくなるようにする。第2の方法は2層の厚さが
異なり、かつ電界方向と分極方向が逆になるように積層
する。具体的には音響的、電気的ともに直列構成とし分
極方向を逆になるようにする方法(図9)と、音響的に
は直列で電気的には並列になるようにし分極方向が同じ
になるようにする方法(第10)がある。電気的に直列
になるようにするには、図9に示したように電極を2層
圧電体の両端面に形成する。また電気的に並列になるよ
うにするには、図10に示したように両端面に形成した
電極を側面で接続し、かつ両圧電体に挟まれた内部電極
からリードを引き出して1対の電気端子とする。
In the second invention of the present application, both of the therapeutic ultrasonic wave generating means and the diagnostic ultrasonic wave generating means are piezoelectric bodies, and at least one of them has a basic resonance of thickness longitudinal vibration, and
It is characterized in that it is provided with a means for generating a second harmonic.
Specifically, the piezoelectric body has a laminated structure. More specifically, it is preferable to have a two-layer structure by the method described below. There are two methods. First, as shown in FIGS. 7 and 8, the first method is to bond a plate having substantially the same acoustic impedance to one surface of a piezoelectric body on which electrodes are formed on both sides, and drive voltage is applied to the electrodes. It is applied to the piezoelectric body sandwiched by. The plates to be joined are preferably the same piezoelectric material. The joining method may be adhesion (FIG. 7) or integral firing (FIG. 8), and the method is not particularly limited, but the influence of acoustic impedance mismatch at the joint should be minimized. In the second method, the two layers have different thicknesses and are laminated so that the electric field direction and the polarization direction are opposite. Specifically, a method in which the polarization directions are reversed by acoustically and electrically in series configuration (FIG. 9) and a method in which the polarization directions are the same acoustically in series and electrically parallel to each other are the same. There is a method (No. 10). In order to be electrically connected in series, electrodes are formed on both end faces of the two-layer piezoelectric body as shown in FIG. Further, in order to make them electrically parallel, a pair of electrodes formed on both end faces are connected on the side faces as shown in FIG. 10, and leads are pulled out from the internal electrodes sandwiched between the two piezoelectric bodies to form a pair of electrodes. Use as an electric terminal.

【0021】本発明の好ましい周波数設定の1つとして
少なくとも診断用超音波を基本共振と2次高調波が発生
できるようにし、治療用超音波周波数を診断用超音波の
基本共振と2次高調波のほぼ中間となるようにする。
As one of the preferred frequency settings of the present invention, at least the diagnostic ultrasonic wave is made to generate the fundamental resonance and the second harmonic, and the therapeutic ultrasonic frequency is set to the fundamental resonance and the second harmonic of the diagnostic ultrasonic wave. So that it is almost in the middle.

【0022】さらに超音波治療装置には次の2つの特徴
も備えている。一つは、強力超音波を用いて体内の患部
を治療する超音波治療装置において、治療用強力超音波
を発射する超音波振動子と体内の画像を得る超音波プロ
ーブとから構成されるアプリケータと、該アプリケータ
に対して突出してなる把持部と、該アプリケータ並びに
把持部の重量を垂直方向に概略相殺する保持部を有する
ことを特徴とする。
Further, the ultrasonic treatment apparatus also has the following two features. One is an ultrasonic treatment apparatus for treating an affected part in the body using high-intensity ultrasonic waves, an applicator including an ultrasonic transducer that emits high-intensity therapeutic ultrasonic waves and an ultrasonic probe that obtains an image of the inside of the body. And a holding portion projecting with respect to the applicator, and a holding portion for substantially offsetting the weights of the applicator and the holding portion in the vertical direction.

【0023】また該把持部はアプリケータに対し回転可
能かつ治療用超音波照射軸に対し角度可変で固定されて
いることを特徴とする。また該アプリケータに対し電気
的エネルギの供給並びに給排水を行うケーブル或いはホ
ースがアプリケータ部で着脱可能に構成されていること
を特徴とする。
Further, the grip portion is characterized by being rotatable with respect to the applicator and being fixed at a variable angle with respect to the therapeutic ultrasonic irradiation axis. Further, a cable or hose for supplying and draining electric energy to and from the applicator is configured to be detachable at the applicator portion.

【0024】また、本発明では前記アプリケータの少な
くとも超音波照射部を覆い、かつその内部に脱気・滅菌
した液体またはゲルを保有する2重構造を成すカップリ
ング体を、該アプリケータに対し着脱可能に取り付けた
ことを特徴とする。
Further, in the present invention, a coupling body having a double structure which covers at least the ultrasonic wave irradiation portion of the applicator and which holds a degassed / sterilized liquid or gel is provided to the applicator. It is characterized by being detachably attached.

【0025】もう一つは、強力な超音波を集束させて治
療を行う超音波治療装置において、治療対象の表面の温
度変化を検出する手段と、該検出された温度変化のデー
タにより前記強力超音波の照射条件を制御する手段を有
することを特徴とし、また、表面の温度変化を検出する
手段は、生体表面に塗布された化学物質の感熱性または
感圧性の呈色反応による呈色を検出する手段であること
を特徴とする。
[0025] The other is an ultrasonic treatment apparatus for focusing a powerful ultrasonic wave for treatment, and a means for detecting a temperature change on the surface of the object to be treated, and the strong ultrasonic wave based on the detected temperature change data. It is characterized by having a means for controlling the irradiation conditions of sound waves, and means for detecting a temperature change on the surface detects coloration due to a thermosensitive or pressure-sensitive color reaction of a chemical substance applied to the surface of a living body. It is a means to do.

【0026】または、治療対象の表面温度の変化を検出
する手段は、放射温度計を用いることであることを特徴
とする。さらに患者体内の治療対象に局所的に超音波を
照射する超音波発生源が、結石破砕用の衝撃波を発生す
る圧電素子群と、それらと異なる周波数の加温・加熱用
の超音波を発生する圧電素子群で構成されており、結石
破砕用の圧電素子群を高電圧駆動する駆動手段及び低電
圧駆動する駆動手段と、その切り替え手段と、結石破砕
用圧電素子群を低電圧で駆動したときに前記圧電素子群
で発生した超音波が治療対象で反射し、この反射した超
音波を前記圧電素子を介して反射信号として処理する反
射波処理回路と、前記反射波処理回路からのデータによ
って超音波の発生を制御する制御装置と、前記加温・加
熱用超音波用の圧電素子群を駆動する駆動手段と、結石
破砕モードと加温・加熱モードを切り替える手段と、生
体内画像イメージング用超音波プローブと、生体内画像
再構成装置とからなる。
Alternatively, the means for detecting the change in the surface temperature of the treatment target is to use a radiation thermometer. Furthermore, an ultrasonic wave generation source that locally irradiates ultrasonic waves to the treatment target inside the patient's body generates a piezoelectric element group that generates a shock wave for calculus crushing and a heating and heating ultrasonic wave of a frequency different from those. When the calculus crushing piezoelectric element group is driven at a low voltage, it is composed of a piezoelectric element group, and driving means for driving the calculus breaking piezoelectric element group at high voltage and low voltage The ultrasonic wave generated in the piezoelectric element group is reflected by the treatment target, and the reflected wave processing circuit that processes the reflected ultrasonic wave as a reflected signal via the piezoelectric element, and the ultrasonic wave is generated by the data from the reflected wave processing circuit. A control device for controlling the generation of sound waves, a driving means for driving the piezoelectric element group for heating and heating ultrasonic waves, a means for switching between a calculus breaking mode and a heating and heating mode, and an in-vivo image imaging super-device. And wave probe, and a-vivo image reconstructor.

【0027】[0027]

【作用】本願第1の発明の作用を以下に示す。超音波イ
メージング装置から発生するイメージング用の超音波の
占有周波数帯域幅は中心周波数に対して100%程度で
あるため低周波側の受信感度は中心周波数の1/2の周
波数までで、それ以下の周波数に対してはほとんど感度
を有さない。治療用超音波発生装置はバースト駆動され
るためその主要周波数帯域は狭帯域となり、占有周波数
幅は狭い。従ってイメージング用超音波の中心周波数に
対して治療用超音波の周波数を1/2以下に設定すれば
超音波イメージング装置の受信信号への治療用超音波の
主要周波数成分の混入は防げる。それぞれの周波数差は
広いほど効果的であるが、2から3倍程度の周波数差で
使われることが多い。治療用超音波はバースト駆動であ
るため主要周波数帯域は狭帯域であるが、レベルの低い
副帯域が広い周波数帯にわたり存在する。治療用超音波
は数百Wとハイパワー駆動されるため、これら低レベル
の成分も超音波イメージング装置の画像のノイズとなり
問題となることがある。そのような場合は、治療用超音
波を照射している時間のみ、ノイズを低減する必要があ
る。超音波イメージング装置の送信パワーを増加するこ
とは治療時のノイズの増分を画像信号成分を増加させる
ことで補償することになり、ノイズの影響を軽減でき
る。また、超音波イメージング装置の画像に大きく影響
しない低周波領域の成分をハイパスフィルタ処理するこ
とも効果的である。ノイズを含んだ画像信号をFFT変
換した後にノイズ周波数域の信号をゼロにするデジタル
処理を施し、場合によってはカットした成分を補間処理
した後に逆FFT変換して画像処理するとより効果的で
ある。さらには、あらかじめ治療超音波による混入ノイ
ズ成分を測定記録しておき、イメージング装置の受信信
号に対してキャンセル処理すればなお効果的である。
The operation of the first invention of the present application will be described below. Since the occupied frequency bandwidth of the ultrasonic waves for imaging generated from the ultrasonic imaging apparatus is about 100% with respect to the center frequency, the reception sensitivity on the low frequency side is up to 1/2 the frequency of the center frequency. It has little sensitivity to frequency. Since the therapeutic ultrasonic generator is driven in burst, its main frequency band is narrow and its occupied frequency width is narrow. Therefore, if the frequency of the therapeutic ultrasonic wave is set to 1/2 or less of the center frequency of the ultrasonic wave for imaging, it is possible to prevent the main frequency component of the therapeutic ultrasonic wave from being mixed in the reception signal of the ultrasonic imaging apparatus. The wider the frequency difference between the two, the more effective it is. However, the frequency difference of about 2 to 3 times is often used. Since therapeutic ultrasonic waves are burst driven, the main frequency band is a narrow band, but a low level sub-band exists over a wide frequency band. Since therapeutic ultrasonic waves are driven at a high power of several hundred W, these low-level components may become noise in the image of the ultrasonic imaging apparatus and become a problem. In such a case, it is necessary to reduce noise only during the irradiation of therapeutic ultrasonic waves. Increasing the transmission power of the ultrasonic imaging apparatus compensates for the increment of noise during treatment by increasing the image signal component, and the influence of noise can be reduced. It is also effective to perform high-pass filter processing on components in the low frequency region that do not significantly affect the image of the ultrasonic imaging apparatus. It is more effective to perform the FFT conversion of the image signal containing noise and then perform digital processing to make the signal in the noise frequency range zero, and in some cases perform interpolation processing of the cut component and then perform inverse FFT conversion to perform image processing. Furthermore, it is still more effective if the mixed noise component due to the therapeutic ultrasonic wave is measured and recorded in advance and the cancellation processing is performed on the received signal of the imaging device.

【0028】本願第2の発明によれば、上記図7〜10
のような構成にすると基本共振に加えて2次高調波の発
生が可能になる。超音波画像へのノイズは、治療用の超
音波の周波数と診断用の超音波の周波数が近接している
ときに起こりやすい。本発明では治療用超音波発生手段
と診断用超音波プローブの少なくとも一方が基本共振に
加えて2次高調波を発生できる。したがって治療を行う
前にノイズの有無を確認して、最もノイズの少ない周波
数の組み合わせを選ぶことができる。従来方法では治療
用周波数と診断用周波数の組み合わせが1種類であった
のに対し、本発明では最大4種類になる。また被治療領
域の体表からの深さにより周波数を選択できるので安全
で効率の良い治療を行うことができる。具体的には生体
の超音波減衰を考慮して深い所は低い周波数で、浅い所
は高い周波数で設定したりできる。さらに後述のように
超音波周波数は2層の全体の厚さで決まり、各層の厚さ
の比を変えることにより、基本共振と2次高調波の電気
機械変換効率の相対値を制御できるので装置の設計に反
映することができる。
According to the second invention of the present application, FIGS.
With such a configuration, it is possible to generate the second harmonic in addition to the fundamental resonance. Noise on the ultrasonic image is likely to occur when the frequency of the therapeutic ultrasonic wave and the frequency of the diagnostic ultrasonic wave are close to each other. In the present invention, at least one of the therapeutic ultrasonic wave generation means and the diagnostic ultrasonic wave probe can generate the second harmonic in addition to the fundamental resonance. Therefore, it is possible to confirm the presence of noise before the treatment and select the combination of frequencies with the least noise. In the conventional method, there is one combination of the therapeutic frequency and the diagnostic frequency, but in the present invention, there are four combinations at maximum. Further, since the frequency can be selected according to the depth of the treated region from the body surface, safe and efficient treatment can be performed. Specifically, considering the ultrasonic attenuation of the living body, it is possible to set a low frequency at a deep place and a high frequency at a shallow place. Further, as will be described later, the ultrasonic frequency is determined by the total thickness of the two layers, and the relative value of the electromechanical conversion efficiency of the fundamental resonance and the second harmonic can be controlled by changing the ratio of the thickness of each layer. Can be reflected in the design of.

【0029】以下に2次高調波の発生原理について述べ
るが考え方は同じなので1つの場合についてのみ記す。
構造は図9に示した厚さが異なる2層圧電体で分極方向
が逆になるように積層し、電気的に直列構成したものと
する。両端面の電極に電圧を印加すると、圧電体内には
粗密波が伝搬する。今、一方の圧電体31の界面Aから
外部に粗波が放射されたとすると圧電体31の内部には
反作用で密波(1) 伝搬する。同時に2つの圧電体31,
33の界面Bでは、それぞれの層の電界方向と分極方向
の関係が逆なので、一方の圧電体が伸びると他方が縮む
ことになり、粗密波が発生する。すなわち圧電体31に
は密波(2) 、圧電体32には粗波(3) 伝搬する。一方圧
電体32の界面Bと反対側の面Cでは、圧電体31と電
界方向と分極方向の関係が逆なので圧電体32の内部に
粗波(4) 伝搬する。したがって界面Aからは(1) 〜(4)
よる波が減衰するまで放射される。なお界面Cに波が到
達すると外部との音響インピーダンスの大小関係から極
性が反転する。これと2層の厚さが異なるということを
考慮すると、界面Aから放射される粗波と密波の時間間
隔が一定にならない。すなわちこのことは、放射される
波は2層圧電体の全体の厚さが半波長の周波数を基本周
波数とするフーリエ級数て表わされ、かつ偶数次の高調
波が存在することを意味する。したがって基本周波に加
えて2次高調波の励振が可能になる。
The principle of generation of the second harmonic will be described below, but since the idea is the same, only one case will be described.
As for the structure, it is assumed that two-layer piezoelectric bodies having different thicknesses shown in FIG. 9 are laminated so as to have opposite polarization directions and are electrically connected in series. When a voltage is applied to the electrodes on both end faces, a compressional wave propagates in the piezoelectric body. If a rough wave is radiated from the interface A of the one piezoelectric body 31 to the outside, the dense wave (1) propagates inside the piezoelectric body 31 by a reaction. Two piezoelectric bodies 31,
At the interface B of 33, since the relationship between the electric field direction and the polarization direction of each layer is opposite, when one piezoelectric body expands, the other contracts, and a compression wave is generated. That is, the dense wave (2) propagates to the piezoelectric body 31, and the coarse wave (3) propagates to the piezoelectric body 32. On the other hand, on the surface C of the piezoelectric body 32 on the side opposite to the interface B, since the relationship between the electric field direction and the polarization direction is opposite to that of the piezoelectric body 31, the rough wave (4) propagates inside the piezoelectric body 32. Therefore, from interface A (1) to (4)
The wave is emitted until it decays. When the wave reaches the interface C, the polarity is inverted due to the size of the acoustic impedance with the outside. Considering that this is different from the thickness of the two layers, the time interval between the rough wave and the dense wave emitted from the interface A is not constant. That is, this means that the radiated wave is represented by a Fourier series whose fundamental frequency is the frequency of the half-wavelength of the entire thickness of the two-layer piezoelectric body, and there are even harmonics. Therefore, it becomes possible to excite the second harmonic in addition to the fundamental frequency.

【0030】ところで診断用超音波において基本共振と
2次高調波が発生できるようにすると図14に示したよ
うに、その伝達関数(インパルス応答の周波数スペクト
ラム)は、基本共振と2次高調波の間に急峻な谷間が形
成される。したがってその谷間に治療用超音波周波数を
設定すると、超音波画像へのノイズ混入が低減される。
By the way, when it is made possible to generate the fundamental resonance and the second harmonic in the diagnostic ultrasonic wave, as shown in FIG. 14, the transfer function (frequency spectrum of the impulse response) of the fundamental resonance and the second harmonic is obtained. A steep valley is formed between them. Therefore, when the therapeutic ultrasonic frequency is set in the valley, noise inclusion in the ultrasonic image is reduced.

【0031】さらに備えた2つの特徴の内一つは、アプ
リケータの重量が概略相殺されることにより、操作者は
アプリケータの位置を機械力に頼ることなく手動で制御
することが可能となる。さらにこのとき操作者はアプリ
ケータに取り付けられた把持部を把持することにより位
置制御が確実となる。
One of the two additional features is that the weights of the applicators are approximately offset, allowing the operator to manually control the position of the applicator without resorting to mechanical force. . Further, at this time, the operator grips the gripping part attached to the applicator to ensure the position control.

【0032】この構造により操作者はアプリケータをあ
たかも超音波プローブであるかのように扱えるため、術
前に超音波プローブで患部を確認した場合と同様の画質
で患部を描出することができ、超音波焦点を正確にター
ゲットに一致させることが可能となる。
With this structure, the operator can handle the applicator as if it were an ultrasonic probe, so the affected area can be visualized with the same image quality as when the affected area was confirmed with the ultrasonic probe before surgery. It is possible to accurately match the ultrasonic focus to the target.

【0033】また患者がアプリケータの重さをそのまま
感じることがないため、不快感が少なくなる。さらに本
発明では、該把持部の角度が可変であるため、例えば肝
臓上部の腫瘍を治療しようとする場合、把持部を治療超
音波の照射軸から大きく傾けることにより、開腹した狭
い腹腔内にも肋弓下からアプリケータを挿入し、患部に
装着することが可能となる。さらに把持部が回転できる
ため把持部の角度と独立にアプリケータ内部の超音波プ
ローブの断層面角度を変更できる。
Further, since the patient does not feel the weight of the applicator as it is, the discomfort is reduced. Further, in the present invention, since the angle of the grip portion is variable, for example, when treating a tumor in the upper part of the liver, by tilting the grip portion largely from the irradiation axis of therapeutic ultrasonic waves, even in a narrow abdominal cavity where the abdomen is opened. It is possible to insert the applicator from under the costal arch and attach it to the affected area. Further, since the grip portion can rotate, the slice plane angle of the ultrasonic probe inside the applicator can be changed independently of the angle of the grip portion.

【0034】さらに給電並びに給排水用のケーブル並び
に・ホースがアプリケータ部で着脱できるため、アプリ
ケータの外部を滅菌する際、長いケーブル並びにホース
を滅菌する必要がなく、作業が簡単になる。
Furthermore, since cables and hoses for power supply and water supply / drainage can be attached and detached at the applicator portion, it is not necessary to sterilize long cables and hoses when sterilizing the outside of the applicator, and the work is simplified.

【0035】さらにこの発明では、該カップリング体を
着脱可能にしているため、各患者毎に該カップリング体
を交換することが容易であり、滅菌が困難であるアプリ
ケータを毎回滅菌する必要がなくなる。また該カップリ
ング体が内部に滅菌水を入れた構造になっているため、
もし仮に、治療用超音波のエネルギにより焦点近傍側の
膜に微小な孔が開いたとしても患者には感染の恐れはな
い。このためアプリケータ内部のカップリング液体も滅
菌する必要がない。また患者の血液などが直接アプリケ
ータ側に達することもないためアプリケータを滅菌する
必要がない。
Further, in the present invention, since the coupling body is detachable, it is easy to exchange the coupling body for each patient, and it is necessary to sterilize the applicator which is difficult to sterilize every time. Disappear. Also, since the coupling body has a structure in which sterile water is put inside,
Even if microscopic holes are formed in the film near the focal point by the energy of the therapeutic ultrasonic waves, there is no risk of infection of the patient. Therefore, it is not necessary to sterilize the coupling liquid inside the applicator. Moreover, since the patient's blood does not reach the applicator side directly, it is not necessary to sterilize the applicator.

【0036】もう一つは、強力な超音波を集束させて治
療を行う際に、患者の体表の温度変化を検出する手段
と、該検出された温度変化のデータにより、強力超音波
の照射条件を制御する手段により、患者の体表における
異常な発熱を防ぐことができ、患者の皮膚に損傷を与え
ることがない、安全な治療ができる。
The other is a means for detecting a temperature change on the body surface of the patient when the treatment is performed by focusing a strong ultrasonic wave, and the irradiation of the strong ultrasonic wave is based on the detected temperature change data. By the means for controlling the conditions, it is possible to prevent abnormal fever on the body surface of the patient, and to perform safe treatment without damaging the skin of the patient.

【0037】さらに、結石破砕用衝撃波を発生する圧電
素子群とそれらとは周波数が異なる加温・加熱用超音波
を発生する圧電素子群を同一のアプリケータに収納して
あるので、どちらの治療に対してもエネルギ使用効率の
高い治療を可能とする。また、両圧電素子群を組み合わ
せることによって、焦点性状を変化させることが可能と
なる。さらに、結石破砕用の圧電素子群を生体内探査用
超音波発生源として使用すれば、診断用超音波が使用で
きない加温・加熱治療中でもリアルタイムに焦点近傍の
情報を得ることができる。
Further, since the piezoelectric element group for generating a shock wave for calculus crushing and the piezoelectric element group for generating ultrasonic waves for heating / heating having different frequencies are housed in the same applicator, whichever treatment is used. It also enables treatment with high energy efficiency. Further, by combining both piezoelectric element groups, it becomes possible to change the focus property. Furthermore, if the piezoelectric element group for calculus breaking is used as an ultrasonic generation source for in-vivo exploration, information near the focus can be obtained in real time even during heating / heating treatment in which diagnostic ultrasonic waves cannot be used.

【0038】[0038]

【実施例】図1に、本願第1の発明の超音波治療装置の
構成概略図を示す。集束超音波を発生する凹面形状の圧
電素子からなる超音波振動子1は、その焦点Fを患者1
0の内部の病変部11に位置合わせして、治療超音波駆
動装置6により駆動される。1秒程度で焦点Fの数mm
の領域を70〜90℃に加熱し病変組織を壊死させる。
超音波プローブ2は、超音波イメージング装置5で人体
内部の断層像を観察するもので焦点Fと病変部の位置合
わせや、治療状況の観察に使われる。マニピュレータ3
は位置制御装置4により超音波振動子1の焦点Fを画像
の病変部に位置合わせするものである。これは焦点Fを
徐々に病変部11内で移動させ、病変部全体を壊死させ
るためにある。システム制御装置7は位置制御装置4、
超音波イメージング装置5、治療超音波駆動装置6の統
括的な制御を行う。水袋8は超音波の伝搬媒体9を保持
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of the configuration of an ultrasonic therapeutic apparatus according to the first invention of the present application. An ultrasonic transducer 1 including a concave piezoelectric element that generates a focused ultrasonic wave has its focus F on the patient 1 side.
It is aligned with the lesion area 11 inside 0 and driven by the therapeutic ultrasonic drive device 6. A few mm of focus F in about 1 second
The region is heated to 70 to 90 ° C to necrot the diseased tissue.
The ultrasonic probe 2 is used for observing a tomographic image inside the human body with the ultrasonic imaging device 5, and is used for aligning the focal point F with a lesion and for observing a treatment situation. Manipulator 3
The position controller 4 aligns the focal point F of the ultrasonic transducer 1 with the lesion area of the image. This is for gradually moving the focal point F within the lesioned part 11 and necrosis of the entire lesioned part. The system controller 7 is the position controller 4,
The ultrasonic imaging apparatus 5 and the therapeutic ultrasonic drive apparatus 6 are controlled in a centralized manner. The water bag 8 holds an ultrasonic wave propagation medium 9.

【0039】超音波プローブ2は超音波パルスを送信
し、生体内部組織からの反射波を受信して断層像を表示
するためのものである。超音波振動子1が駆動され、放
射超音波が生体内部で反射し、超音波プローブ2に受信
されると、その信号はノイズとして画像を乱す。見にく
い時には治療用の信号のみとなり断層像が全く表示され
なくなる。図2に超音波プローブ2の周波数特性例を示
す。占有周波数帯域幅△fとその中心周波数f0の比は
送受波器の構成で異なるが100〜150%程度であ
る。100%とすると感度を有する周波数は0.5×f
0から1.5×f0程度となる。治療用超音波照射によ
る生体組織からの反射波の周波数成分がイメージング装
置の周波数帯域内に含まれない状態に設定できれば超音
波画像へのノイズの混入を防ぐことができる。治療超音
波はバースト駆動され、1MHz程度の周波数で1秒程
度駆動されるためその周波数特性例は図3に示すような
狭帯域なものとなる。したがって治療超音波周波数をイ
メージング装置の中心周波数の1/2以下に設定すれば
治療超音波の主要周波数成分はイメージング装置の感度
帯域外となり、ノイズ影響の無い画像が得られる。しか
しながら、上述したイメージング装置の感度帯域以外の
周波数では全く感度が無いわけではなく、治療超音波も
バースト駆動ゆえに低レベルではあるが周波数の広がり
を有する。治療超音波は数百Wというハイパワー駆動さ
れ、通常無視できるような低レベルの成分でもイメージ
ング装置の画像に影響することがある。したがってそれ
ぞれの周波数比は大きなほど望ましい。
The ultrasonic probe 2 is for transmitting ultrasonic pulses, receiving reflected waves from internal tissues of a living body, and displaying a tomographic image. When the ultrasonic transducer 1 is driven and the emitted ultrasonic waves are reflected inside the living body and received by the ultrasonic probe 2, the signal disturbs the image as noise. When it is difficult to see, only the therapeutic signal is displayed and the tomographic image is not displayed at all. FIG. 2 shows an example of frequency characteristics of the ultrasonic probe 2. The ratio between the occupied frequency bandwidth Δf and its center frequency f0 is about 100 to 150%, although it varies depending on the configuration of the transceiver. Assuming 100%, the frequency with sensitivity is 0.5 × f
It is about 0 to 1.5 × f0. If the frequency component of the reflected wave from the living tissue caused by the irradiation of therapeutic ultrasonic waves can be set so as not to be included in the frequency band of the imaging apparatus, it is possible to prevent noise from being mixed into the ultrasonic image. The therapeutic ultrasonic waves are burst-driven and driven at a frequency of about 1 MHz for about 1 second, so that the frequency characteristic example has a narrow band as shown in FIG. Therefore, if the therapeutic ultrasonic frequency is set to ½ or less of the center frequency of the imaging device, the main frequency component of the therapeutic ultrasonic wave is outside the sensitivity band of the imaging device, and an image without noise influence can be obtained. However, it does not mean that there is no sensitivity at frequencies other than the sensitivity band of the above-described imaging apparatus, and therapeutic ultrasonic waves also have a wide range of frequencies due to burst driving, although at a low level. Therapeutic ultrasound is driven with high power of hundreds of watts, and even low level components, which are usually negligible, may affect the image of the imaging device. Therefore, the larger the respective frequency ratios, the more desirable.

【0040】実用的な超音波治療装置の超音波イメージ
ング装置の中心周波数は3〜5MHzが使われ、治療周
波数は1〜2MHz程度と考えられる。治療周波数とイ
メージング周波数比が2から3倍では上述したように治
療超音波のパワーが大きいがゆえに画像へのノイズ混入
が無視できない場合がある。この対策としてはノイズが
混入するのは治療超音波照射時のみであることから、こ
の時間のみノイズを低減する手段をイメージング装置に
持たせれば良いことになる。
The center frequency of the ultrasonic imaging apparatus of the practical ultrasonic treatment apparatus is 3 to 5 MHz, and the treatment frequency is considered to be about 1 to 2 MHz. When the ratio of the treatment frequency to the imaging frequency is 2 to 3 times, the power of the treatment ultrasonic waves is large as described above, and thus noise may not be mixed in the image in some cases. As a countermeasure against this, noise is mixed only during the irradiation of therapeutic ultrasonic waves, so that it is sufficient to provide the imaging apparatus with means for reducing noise only during this period.

【0041】ノイズ低減の第1の手段は、超音波イメー
ジング装置の画像のS/N比を一定に保たせることであ
る。超音波イメージング装置5の中に治療超音波の照射
によるノイズの増加分に合わせ、治療超音波照射時のみ
超音波イメージング装置の送信パワーを増加させ画像信
号のS/N比を補償する手段を設ければ良い。そのと
き、超音波イメージング用超音波のパワーが正常な人体
組織に悪影響を与えない範囲に制限されることは言うま
でもない。
The first means of noise reduction is to keep the S / N ratio of the image of the ultrasonic imaging apparatus constant. Provided in the ultrasonic imaging device 5 is a means for increasing the transmission power of the ultrasonic imaging device and compensating for the S / N ratio of the image signal only when the therapeutic ultrasonic wave is irradiated in accordance with the increase in noise due to the irradiation of the therapeutic ultrasonic wave. Just go. At that time, needless to say, the power of ultrasonic waves for ultrasonic imaging is limited to a range that does not adversely affect normal human tissues.

【0042】ノイズ低減の第2の手段は、超音波イメー
ジング装置の受信信号を画像化する前に画像への影響の
少ない程度にカットオフ周波数を設定したハイパスフィ
ルタ処理を行うことである。例えば治療用超音波のパワ
ーがあまりにも大きいために図2に示す超音波プローブ
の周波数帯域より低い周波数成分がノイズとして混入し
画像に影響を与えた場合、送受波器の周波数帯域以下を
カットするハイパスフィルタ処理することでノイズの混
入を除去できる。またノイズ成分が送受波器の周波数帯
域内の低周波領域をわずかに含む場合でも、図4のよう
に超音波プローブの中心周波数f0の0.7倍程度の周
波数以下をカットするようにハイパスフィルタ処理して
も画像に与える影響は小さく、治療状況を観察すること
が可能である。画像の影響が小さければ超音波イメージ
ング装置5の中にフィルタ処理手段を常設しても良い
が、画像の劣化が大きいときは治療超音波が照射されて
いる時間のみ超音波イメージング装置の受信信号をフィ
ルタ処理する手段を設ければ良い。
The second means of noise reduction is to perform a high-pass filter process in which the cutoff frequency is set to such an extent that there is little influence on the image before the received signal of the ultrasonic imaging apparatus is imaged. For example, when the power of the therapeutic ultrasonic wave is too large and a frequency component lower than the frequency band of the ultrasonic probe shown in FIG. 2 is mixed as noise and affects the image, the frequency band of the transducer is cut off. By performing the high-pass filter processing, it is possible to remove the mixing of noise. Further, even when the noise component slightly includes a low frequency region within the frequency band of the transmitter / receiver, a high pass filter is used to cut a frequency equal to or lower than about 0.7 times the center frequency f0 of the ultrasonic probe as shown in FIG. Even if processed, the influence on the image is small, and the treatment situation can be observed. If the influence of the image is small, filter processing means may be permanently provided in the ultrasonic imaging device 5, but when the image deterioration is large, the reception signal of the ultrasonic imaging device is received only during the time when the therapeutic ultrasonic wave is being irradiated. Means for filtering may be provided.

【0043】フィルタ処理の方法としてノイズを含んだ
画像信号をFFT変換した後にノイズ周波数域の信号を
ゼロにするデジタル処理を施し、再び逆FFT変換する
方法もある。アナログフィルタよりもシャープに除去で
き、除去した画像信号成分を補間することも可能であ
る。ノイズを含んだ画像信号をFFT変換した周波数成
分が図5(a)のようになったとする。これをf1の周
波数以下をデジタル処理でカットし図5(b)のように
する。これを逆FFT変換して画像信号とすればノイズ
の除去された画像が得られる。カットされた画像信号成
分が大きい場合は、デジタル処理により図5(c)のよ
うにある関数を持ってカットされた斜線の成分を補間す
る処理を行えば画像信号の乱れを軽減できより効果的で
ある。このようなフィルタ処理手段を超音波イメージン
グ装置に常設すれば、超音波治療装置の駆動に同期させ
て制御する必要はなく、同期制御手段が必要なくなりシ
ステムが簡略化できる。
As a filter processing method, there is also a method of performing FFT conversion of an image signal containing noise, then performing digital processing to make a signal in the noise frequency range zero, and again performing inverse FFT conversion. It can be removed sharper than an analog filter, and the removed image signal component can be interpolated. It is assumed that the frequency component obtained by FFT-transforming the image signal containing noise is as shown in FIG. This is cut by digital processing below the frequency of f1 as shown in FIG. 5 (b). If this is subjected to inverse FFT conversion to form an image signal, an image from which noise has been removed can be obtained. When the cut image signal component is large, it is more effective to reduce the disturbance of the image signal by performing a process of interpolating the cut diagonal line component with a certain function by digital processing as shown in FIG. 5C. Is. If such a filtering means is permanently installed in the ultrasonic imaging apparatus, it is not necessary to control the ultrasonic therapy apparatus in synchronization with the drive of the ultrasonic therapy apparatus, and the synchronization control means is not necessary, and the system can be simplified.

【0044】ノイズ低減の第3の手段は、あらかじめノ
イズだけの周波数成分を記録しておき、ノイズの混入さ
れた受信信号から引き算処理によりノイズ成分を除去す
ることである。超音波プローブの周波数帯域内の広い領
域をノイズの周波数成分が占める場合に効果的である。
治療超音波を照射したときに超音波プローブに受信され
る治療超音波成分だけを瞬間的に記録し、治療超音波を
照射しているときだけ、イメージング用の受信信号から
記録したノイズ周波数成分を除去する処理を行って画像
化する手段を超音波イメージング装置5に設ければ、ノ
イズの除去された画像が得られる。
The third means of noise reduction is to record the frequency component of only noise in advance and remove the noise component from the received signal in which the noise is mixed by subtraction processing. This is effective when the noise frequency component occupies a wide area within the frequency band of the ultrasonic probe.
Only the therapeutic ultrasonic wave component received by the ultrasonic probe when the therapeutic ultrasonic wave is radiated is recorded instantaneously, and the noise frequency component recorded from the received signal for imaging is recorded only when the therapeutic ultrasonic wave is radiated. When the ultrasonic imaging apparatus 5 is provided with a means for performing a removal process and imaging, an image from which noise is removed can be obtained.

【0045】本願第2の発明の一実施例を説明する。治
療用、診断用とも2次高調波の励振が可能なように構成
した。一例として治療用周波数は1MHzと2MHz、
診断用周波数は2.5MHzと5MHzとした。用いた
圧電体は両者ともジルコン・チタン酸鉛(PZT)系圧
電セラミックで、圧電体の構成は図7,9に示したよう
に治療用は同じ厚さの圧電体を接着積層したもの、診断
用は厚さが異なり分極方向が逆の圧電体を積層して両端
面に電極を形成したものとした。本発明の基本構成を図
6に示す。超音波振動子1は例えば直径15cm、曲率
15cmの球殻をしており、その中心部に電子セクタプ
ローブ2が設置してある。超音波振動子1は例えば凹面
に加工して電極を形成しておいた厚さ1mmのPZT圧
電セラミックの凸部に、同じ種類で同じ厚さの圧電セラ
ミックをエポキシ系接着剤により接着して2層構成とし
た。一方超音波プローブ2の圧電セラミックの作製にお
いては、グリーンシートに内部電極として白金ペースト
をスクリーン印刷し、これにグリーンシートを積層して
脱脂後、一体焼成した。焼成後圧電体層の厚さを調整し
400μmと200μmになるようにした。これに、銀
ペーストを印刷、焼付けして外部電極とした。その後分
極処理を行い、方向が逆になるようにして図9に示した
2層圧電体を作製した。プローブ作製では厚い400μ
m側が超音波放射面となるようにして、マッチング層、
バッキング材などを形成した。
An embodiment of the second invention of the present application will be described. It was constructed so that the second harmonic could be excited for both therapeutic and diagnostic purposes. As an example, the therapeutic frequencies are 1MHz and 2MHz,
The diagnostic frequencies were 2.5 MHz and 5 MHz. The piezoelectric bodies used were both zircon / lead titanate (PZT) -based piezoelectric ceramics, and the piezoelectric bodies were composed of piezoelectric bodies of the same thickness for treatment as shown in FIGS. For use, piezoelectric materials having different thicknesses and opposite polarization directions were laminated to form electrodes on both end surfaces. The basic configuration of the present invention is shown in FIG. The ultrasonic transducer 1 is, for example, a spherical shell having a diameter of 15 cm and a curvature of 15 cm, and the electronic sector probe 2 is installed at the center thereof. The ultrasonic vibrator 1 is formed by bonding a piezoelectric ceramic of the same type and the same thickness with an epoxy adhesive to the convex portion of a PZT piezoelectric ceramic having a thickness of 1 mm which is processed into a concave surface to form an electrode. Layered. On the other hand, in the production of the piezoelectric ceramic of the ultrasonic probe 2, platinum paste was screen-printed on the green sheet as an internal electrode, the green sheet was laminated on the green paste, degreased, and integrally fired. After firing, the thickness of the piezoelectric layer was adjusted to 400 μm and 200 μm. Silver paste was printed and baked on this to form external electrodes. After that, polarization treatment was performed so that the directions were reversed, and the two-layer piezoelectric body shown in FIG. 9 was manufactured. 400μ thick for probe fabrication
Matching layer so that the m side becomes the ultrasonic wave emitting surface,
Backing material etc. were formed.

【0046】アプリケータ12は駆動回路群15、超音
波プローブ2は送信回路13を介してシステム制御装置
7に接続されており、適切な周波数設定がなされる。超
音波プローブ2で送信された診断用超音波は体内で反射
され超音波プローブ2で受信される。この反射信号を受
信回路14で増幅・検波した後、A/D変換器16でデ
ジタル信号に変換され画像メモリ17に取り込まれる。
公知技術であるため詳細は省略するが該画像メモリ17
では表示用にデータを処理した後、D/A変換器18を
通してCRT19に断層像を表示する。これらの制御は
全てシステム制御装置7により制御される。本実施例に
おいては、生体の超音波減衰を考慮すると10cm以上
の深さでは治療用周波数は1MHz、診断用周波数は
2.5MHzが好ましく、10cmより浅いところでは
それぞれ2MHz、5MHzが好ましい。ただこれに拘
る必要はなく、その場に応じて適宜選択できる。また治
療用超音波の被治療領域への焦点合わせについては、ア
プリケータ12の位置を機械的に変更させて一致させ
る。このとき深さ方向への調整の際は、アプリケータ1
2内の水量を調整して患者10との接触を確保すること
になる。またアプリケータ12の振動子に図12を示す
ような同心円型や図13に示したような2次元配列型を
用い、それぞれ分割された振動子に異なる位相の駆動信
号を与えることで焦点位置を電子的に制御できる。また
アプリケータ12と超音波プローブ2の位置関係も図6
のようにアプリケータ12の中心に超音波プローブ2を
設置する必要はなく、図11に示したように超音波プロ
ーブ2をアプリケータ12の横に設置しても良い。また
治療用超音波周波数と診断用超音波周波数の大小関係も
本実施例と同じでなく、前者が後者よりも大きくなって
も良い。また治療用周波数を診断用周波数である2.5
MHzと5MHzの中間の3.75MHzに設定すると
前述のように超音波画像へのノイズ混入が低減される。
The applicator 12 is connected to the system control device 7 via the drive circuit group 15 and the ultrasonic probe 2 via the transmission circuit 13, and an appropriate frequency is set. The diagnostic ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic probe 2 is reflected in the body and received by the ultrasonic probe 2. After this reflected signal is amplified and detected by the receiving circuit 14, it is converted into a digital signal by the A / D converter 16 and taken into the image memory 17.
The image memory 17 is not described in detail because it is a known technique.
Then, after processing the data for display, a tomographic image is displayed on the CRT 19 through the D / A converter 18. All of these controls are controlled by the system controller 7. In the present embodiment, considering the ultrasonic attenuation of the living body, the treatment frequency is preferably 1 MHz and the diagnosis frequency is 2.5 MHz at a depth of 10 cm or more, and 2 MHz and 5 MHz are preferable at a depth of less than 10 cm. However, there is no need to be concerned with this, and it can be appropriately selected depending on the situation. Further, regarding the focusing of the therapeutic ultrasonic waves to the treated region, the position of the applicator 12 is mechanically changed to match. At this time, when adjusting in the depth direction, the applicator 1
The amount of water in 2 will be adjusted to ensure contact with the patient 10. Further, the vibrator of the applicator 12 uses a concentric circle type as shown in FIG. 12 or a two-dimensional array type as shown in FIG. 13, and the driving signals of different phases are given to the divided vibrators to change the focus position. It can be controlled electronically. The positional relationship between the applicator 12 and the ultrasonic probe 2 is also shown in FIG.
It is not necessary to install the ultrasonic probe 2 at the center of the applicator 12 as described above, but the ultrasonic probe 2 may be installed beside the applicator 12 as shown in FIG. Further, the magnitude relationship between the therapeutic ultrasonic frequency and the diagnostic ultrasonic frequency is not the same as that of the present embodiment, and the former may be larger than the latter. Also, the therapeutic frequency is 2.5 which is the diagnostic frequency.
When the frequency is set to 3.75 MHz, which is an intermediate between 5 MHz and 5 MHz, noise mixing in the ultrasonic image is reduced as described above.

【0047】以下に本願第3の発明の実施例を図を用い
て説明する。図15に本発明の第一の実施例の構成を示
す。アプリケータ12は特公平4−48457号公報に
示される通り、内部に治療用超音波を発生させるための
超音波振動子ならびに体内の超音波断層像を構成するた
めの超音波プローブが水密状態に構成されている。ここ
で該治療用超音波振動子を駆動する駆動回路と超音波プ
ローブと結合されて断層像を再構成表示する超音波画像
装置ならびに各々を結合するケーブルやホースは図示し
ていない。そして該アプリケータ12は2本のケーブル
41で懸吊され、アーム42で保持されている。該アー
ム42はスタンド44に揺動ならびに回転可能に取り付
けられており、アプリケータ12と反対側の端にはアプ
リケータ12と重量的にほぼ釣り合い、僅かに重いカウ
ンターバランス43が取り付けられている。ここでアー
ム42とスタンド44をつなぐ関節部45は揺動ならび
に回転可能になっているだけではなく、適度な抵抗感が
あり、本実施例のように取り付けられた部品の重量バラ
ンスがほぼ取れている状況では、外力が加わったときの
み動き、外力が取れた状態ではアプリケータ12をやや
持ち上げた位置に維持するように作られている。またス
タンド44の根元は水平方向に移動可能な構造になって
いる。このため操作者がアプリケータ12に取り付けら
れた把持部46を持って位置を変えようとするとアプリ
ケータ12の慣性力と関節部45の抵抗ならびにスタン
ド44の水平移動時の抵抗の3種類の力に対抗するだけ
で任意の位置に位置合わせが可能であり、しかも移動さ
せた後では極めて僅かな力でその位置を保持できる。ま
たカウンターバランス43がやや重いため、操作者が意
図的に患者に装着しない限りアプリケータ12は患者か
ら退避することになる。このためフェールセーフ状況と
なり非常に安全である。
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 15 shows the configuration of the first embodiment of the present invention. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-48457, the applicator 12 has an ultrasonic transducer for generating therapeutic ultrasonic waves inside and an ultrasonic probe for forming an ultrasonic tomographic image in the body in a watertight state. It is configured. Here, an ultrasonic image device for reconstructing and displaying a tomographic image by connecting with a drive circuit for driving the therapeutic ultrasonic transducer and an ultrasonic probe, and a cable and a hose for connecting them are not shown. The applicator 12 is suspended by two cables 41 and held by an arm 42. The arm 42 is swingably and rotatably attached to a stand 44, and a counterbalance 43, which is approximately in weight balance with the applicator 12 and is slightly heavy, is attached to the end opposite to the applicator 12. Here, the joint portion 45 connecting the arm 42 and the stand 44 is not only swingable and rotatable, but also has a suitable resistance feeling, and the weight balance of the components attached as in the present embodiment can be almost balanced. In the situation where the external force is applied, it moves only when the external force is applied, and the applicator 12 is maintained in a slightly raised position when the external force is removed. The base of the stand 44 has a structure that can be moved in the horizontal direction. Therefore, when the operator tries to change the position by holding the grip portion 46 attached to the applicator 12, three kinds of force, that is, the inertial force of the applicator 12 and the resistance of the joint portion 45 and the resistance when the stand 44 is moved horizontally are used. The position can be adjusted to an arbitrary position simply by countering, and the position can be held with an extremely small force after the movement. Further, since the counter balance 43 is slightly heavy, the applicator 12 is retracted from the patient unless the operator intentionally wears it on the patient. Therefore, it is in a fail-safe situation and is very safe.

【0048】図16に本実施例のアプリケータ12の詳
細な構造を示す。図16(a)はアプリケータ12に取
り付けられた把持部47がアプリケータ12に対して垂
直な状況を示す。把持部47の角度変更の軸48に対し
て左右2本の前記懸吊ケーブル41が固定されている。
FIG. 16 shows the detailed structure of the applicator 12 of this embodiment. FIG. 16A shows a state in which the grip portion 47 attached to the applicator 12 is perpendicular to the applicator 12. Two left and right suspension cables 41 are fixed to a shaft 48 for changing the angle of the grip portion 47.

【0049】そして把持部47の内部を通して治療用超
音波を放射するための電気エネルギを供給するためのケ
ーブル49やカップリング用の水を給排水するためのホ
ース50が取り付けられている。そしてアプリケータ1
2の上面には後ほど述べるカップリング体を取り付ける
ための4つの突起部51が構成されている。また把持部
47には治療用超音波の照射をコントロールするスイッ
チ52が取り付けられている。そして図16(b)は把
持部47がアプリケータ12に対して角度を付けて固定
されている状況を示す。該把持部47の関節部の構造は
当該業者にとって公知の技術であるため説明を省略する
が、軸48を中心に所定の角度毎に軽く固定されクリッ
ク感を与えるような機構になっている。
A cable 49 for supplying electric energy for radiating therapeutic ultrasonic waves through the inside of the grip portion 47 and a hose 50 for supplying / draining water for coupling are attached. And applicator 1
On the upper surface of 2, there are formed four protrusions 51 for attaching a coupling body, which will be described later. A switch 52 for controlling the irradiation of therapeutic ultrasonic waves is attached to the grip portion 47. 16B shows a state in which the gripping portion 47 is fixed to the applicator 12 at an angle. The structure of the joint portion of the gripping portion 47 is a technique known to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted. However, the mechanism is such that it is lightly fixed at a predetermined angle around the shaft 48 to give a click feeling.

【0050】次に図17(a)に本発明のカップリング
体53を示す。上部に、弾力を有ししかも取り付け穴の
開いた取り付け部54が例えば4カ所構成されている。
図17(b)はその断面を見たもので本体部55は治療
用超音波が十分に透過する薄い膜になっている。しかも
2重構造になっており内部には脱気した滅菌水56が封
入されている。該カップリング体を前記アプリケータ1
2に取り付けた状態を断面で示したのが図17(c)で
ある。アプリケータ12の膜とカップリング体の内側と
の接触面は、取り付け時に流し込んだ脱気水(この場合
は必ずしも滅菌水である必要はない)または超音波ゼリ
ーのために空気が入らないようになっている。そして取
り付け部54は操作者により十分に引っ張って延びた状
態で突起部51に引っかけられる。このため該カップリ
ング体53の取り替えは非常に簡単になっている。最近
では体液・血液等を媒体とした感染症が増えてきてお
り、通常このようなカップリング体53は患者毎に使い
捨てになる。したがって該カップリング体53全体を滅
菌したままパックしたものを作ることによって、使い捨
ての手術手袋の感覚で使用することが可能となる。
Next, FIG. 17A shows a coupling body 53 of the present invention. For example, four mounting portions 54 having elasticity and having mounting holes are formed on the upper portion.
FIG. 17B shows the cross section, and the main body 55 is a thin film through which therapeutic ultrasonic waves are sufficiently transmitted. Moreover, it has a double structure and deaerated sterilized water 56 is enclosed inside. The coupling body is the applicator 1
FIG. 17C shows a cross section of the state of being attached to No. 2. The contact surface between the membrane of the applicator 12 and the inner side of the coupling body should be protected from air due to degassed water (which does not necessarily have to be sterile water in this case) or ultrasonic jelly poured at the time of mounting. Has become. Then, the attachment portion 54 is hooked on the protrusion 51 in a state where the attachment portion 54 is sufficiently pulled and extended. Therefore, the replacement of the coupling body 53 is very easy. Recently, the number of infectious diseases using body fluid, blood, etc. as a medium has been increasing, and normally such a coupling body 53 is disposable for each patient. Therefore, it is possible to use it as if it is a disposable surgical glove by making a packaged sterilized whole of the coupling body 53.

【0051】図18に他のアプリケータの実施例を示
す。本アプリケータ57には、治療用超音波を照射する
ための電気エネルギを供給するケーブルと、内部の水を
給排水するためのホースと、内部の超音波プローブとの
信号をやり取りするためのケーブルとをつなぐためのコ
ネクタ群58が構成されており、アプリケータの滅菌時
ならびにアプリケータの交換時にケーブル・ホース毎取
り外す必要がない。
FIG. 18 shows another embodiment of the applicator. The applicator 57 includes a cable for supplying electric energy for irradiating therapeutic ultrasonic waves, a hose for supplying / draining internal water, and a cable for exchanging signals with the internal ultrasonic probe. Since the connector group 58 for connecting the cables is constructed, it is not necessary to remove each cable and hose when sterilizing the applicator and when exchanging the applicator.

【0052】本発明は要旨を逸脱しない限り、様々な変
更が可能である。例えば前記実施例ではアプリケータ1
2を支える機構部に懸吊ケーブルを用いたカウンターバ
ランス方式を用いたが、これ以外にもバネによりバラン
スを取った多関節アーム方式やセンサとモータ系とを組
み合わせた電動方式でも可能である。またその他具体的
な設計法に関しても同様である。
The present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention. For example, in the above embodiment, the applicator 1
Although the counter balance method using the suspension cable in the mechanism portion supporting 2 is used, other than this, an articulated arm method in which a spring is balanced or an electric method combining a sensor and a motor system is also possible. The same applies to other specific design methods.

【0053】以下に本願第4の発明の実施例について図
を用いて述べる。図19に本実施例の一構成図を示す。
まず、超音波治療部を説明する。アプリケータ12は、
治療用強力超音波を照射する超音波振動子1と、強力超
音波を患者10まで導く超音波伝搬媒体9と、該超音波
伝搬媒体9を密閉する水袋8よりなる。アプリケータ1
2は図20に示すように円形平板の超音波振動子1を径
方向・周方向に分割した形状を有している。治療する際
はアプリケータ12を体表に乗せ、水袋8を超音波ゼリ
ー等59を介して患者10の皮膚に接触させる。焦点F
を病変部11に一致させてから駆動回路群15で超音波
振動子1を駆動して強力超音波を照射し、焦点Fと一致
した治療部位を高温に維持して治療する。
An embodiment of the fourth invention of the present application will be described below with reference to the drawings. FIG. 19 shows a block diagram of this embodiment.
First, the ultrasonic treatment section will be described. Applicator 12 is
It comprises an ultrasonic transducer 1 for irradiating therapeutic strong ultrasonic waves, an ultrasonic wave propagation medium 9 for guiding the strong ultrasonic waves to the patient 10, and a water bag 8 for sealing the ultrasonic wave propagation medium 9. Applicator 1
As shown in FIG. 20, the reference numeral 2 has a shape obtained by dividing the circular flat plate ultrasonic transducer 1 in the radial and circumferential directions. At the time of treatment, the applicator 12 is placed on the body surface, and the water bag 8 is brought into contact with the skin of the patient 10 via the ultrasonic jelly 59 or the like. Focus F
After matching with the lesioned part 11, the ultrasonic transducer 1 is driven by the drive circuit group 15 to irradiate a strong ultrasonic wave, and the treatment site corresponding to the focus F is maintained at a high temperature for treatment.

【0054】本実施例では、強力超音波発生源としてフ
ェーズドアレイを用いた。従って、駆動回路群15の駆
動タイミングを位相制御回路群60によって制御するこ
とにより、アプリケータ12を移動させずに焦点位置や
音場、加温・加熱領域を操作することができる。駆動回
路群15は分割した超音波振動子1の個数のチャンネル
に分かれており、システム制御装置7からの信号により
位相制御回路群60で遅延を与えられた独立のタイミン
グ信号により駆動される。これにより超音波の焦点F,
F′は3次元的に任意の場所に設定できる。この遅延時
間制御による焦点位置の移動操作は、USP4,52
6,168公報に詳述されている。
In this example, a phased array was used as a strong ultrasonic wave generation source. Therefore, by controlling the drive timing of the drive circuit group 15 by the phase control circuit group 60, the focus position, the sound field, and the heating / heating area can be operated without moving the applicator 12. The drive circuit group 15 is divided into the same number of channels as the divided ultrasonic transducers 1, and is driven by an independent timing signal delayed by the phase control circuit group 60 by a signal from the system controller 7. As a result, the ultrasonic focus F,
F'can be set three-dimensionally at any place. The operation of moving the focus position by this delay time control is performed in USP 4,52
This is described in detail in Japanese Patent No. 6,168.

【0055】次に位置決めとMRI像の撮像部について
説明する。まず、患者10は治療台61上にセットさ
れ、RFコイル62と静磁場コイル63と勾配磁場用コ
イル64が内蔵されている撮像用のガントリ内(図示せ
ず)にシステム制御装置7の制御により、テーブル移動
装置69により送り込まれる。
Next, the positioning and MRI image pickup section will be described. First, the patient 10 is set on the treatment table 61, and the system controller 7 controls the imaging gantry (not shown) in which the RF coil 62, the static magnetic field coil 63, and the gradient magnetic field coil 64 are built. , And is sent by the table moving device 69.

【0056】次にシステム制御装置7は勾配磁場電源6
5、送受信回路66を入力手段67より指示した所定の
シーケンス(例えばT2強調撮像法)により起動し、患
者10体内の3次元の画像情報を、図示しないメモリ内
に記憶する。
Next, the system controller 7 operates the gradient magnetic field power source 6
5. The transmission / reception circuit 66 is activated by a predetermined sequence (for example, T2 weighted imaging method) instructed by the input means 67, and the three-dimensional image information of the inside of the patient 10 is stored in a memory (not shown).

【0057】ここで、患者10体内のMRI画像に基づ
き、あらかじめ治療計画を立てることが可能である。こ
のMRI像のCRTへの表示の方法及び、治療計画の方
法は特願平4−43603号に述べられている。
Here, it is possible to make a treatment plan in advance based on the MRI image inside the patient 10. The method of displaying the MRI image on the CRT and the method of treatment planning are described in Japanese Patent Application No. 4-43603.

【0058】MRI画像が得られると、システム制御装
置7がマニピュレータ3を制御し、患者10にアプリケ
ータ12が取り付けられる。このとき、強力超音波の焦
点Fの体内での位置は、マニピュレータ3の各所に取り
付けられたポテンショメータ(図示せず)等から構成さ
れる位置制御装置4からの信号と、あらかじめ計測して
おいたMRI装置とマニピュレータ3との取付位置の情
報よりシステム制御装置7が計算し、これを記憶する。
焦点位置Fは、CRT19のMRI画像上に表示され
る。また、CRT19のMRI画像上には単に焦点Fだ
けでなく、超音波の入射経路68を併せて表示すること
もできる。
When the MRI image is obtained, the system controller 7 controls the manipulator 3 and the applicator 12 is attached to the patient 10. At this time, the position of the focal point F of the strong ultrasonic wave in the body was measured in advance with a signal from the position control device 4 including a potentiometer (not shown) attached to each part of the manipulator 3. The system control device 7 calculates from the information on the attachment position of the MRI device and the manipulator 3 and stores it.
The focus position F is displayed on the MRI image of the CRT 19. Further, not only the focus F but also the incident path 68 of the ultrasonic wave can be displayed together on the MRI image of the CRT 19.

【0059】システム制御装置7に記憶された焦点Fの
位置と病変部11の位置との一致状態をチェックし、シ
ステム制御装置7が超音波照射の開始を駆動回路群15
に指示し、治療が開始される。
The coincidence between the position of the focus F and the position of the lesion 11 stored in the system controller 7 is checked, and the system controller 7 starts the ultrasonic wave irradiation to drive circuit group 15
, And treatment is started.

【0060】ここで、アプリケータ12と患者10の体
表とのカップリング部の異常な発熱部70の検出につい
て説明する。まず、可逆性の熱変色性を示す化学物質の
結晶粒子を音響インピーダンスが生体に近いゲル状の媒
体を用いて、アプリケータ12の水袋8と患者10の体
表の間に超音波ゼリー59として塗布する。可逆性の熱
変色性を示す物質は、スピロピラン類やビアントロン、
ジキサンチレン等の縮合芳香環の置換したエチレン誘導
体などが考えられるが、これらの内、50〜60℃の生
体が損傷を受ける前の温度で呈色反応を示すような物質
を用いる。
Here, the detection of the abnormal heat generating portion 70 in the coupling portion between the applicator 12 and the body surface of the patient 10 will be described. First, by using crystalline gel particles of a chemical substance exhibiting reversible thermochromism between the water bag 8 of the applicator 12 and the body surface of the patient 10, an ultrasonic jelly 59 is used by using a gel medium having an acoustic impedance close to that of a living body. Apply as. Reversible thermochromic substances are spiropyrans, biantrons,
Condensed aromatic ring-substituted ethylene derivatives such as dixanthylene are conceivable. Among them, a substance that exhibits a color reaction at a temperature of 50 to 60 ° C. before damage to a living body is used.

【0061】加温中、患者の体表に異常な発熱部70が
発生し、例えば、60℃に達したときにその部分の熱変
色性粒子が赤色に発色すると、振動子12の中央部に取
り付けられ、常に水袋8と体表の接触面を監視している
光学カメラ71がその発色を感知する。
During heating, an abnormal heat-generating portion 70 is generated on the surface of the patient's body, and, for example, when the thermochromic particles in that portion develop red color when the temperature reaches 60 ° C., the central portion of the vibrator 12 is affected. An optical camera 71 that is attached and constantly monitors the contact surface between the water bag 8 and the body surface detects the color development.

【0062】ここで、光学カメラ71がとらえるリアル
タイムの画像は常にCRT19に送られ、システム制御
装置7は、CRT19上のリアルタイムの画像上に赤色
を示している画素(図示せず)があるかどうかまた、赤
色光の輝度を判断し、赤色を示す画素がある場合には、
駆動回路群15に信号を送り、輝度に応じて強力超音波
の強度を減少させる等のエネルギーのコントロールを行
うか、照射の停止を行う。 本実施例では、可逆性の熱
変色性を示すエチレン誘導体を用いたが、これは、可逆
性示温塗料のうちの展色剤のラッカー・ビニル系ワニ
ス、顔料で結晶転移による変色を示す、水銀などのハロ
ゲン化物及びその錯塩、複塩を用いてもよい。また、不
可逆性示温塗料の顔料であり、脱水反応による変色をす
る、CoCl2 ・2(CH264 ・10H2 O、N
iBr2 ・2(CH264 ・10H2 OなどのC
o、Niの錯塩、複塩や、感熱紙に用いられるような、
無色のロイコクリスタルバイオレットとビスフェノール
類の熱呈色反応や、マスクロカプセル中の着色微粒子の
熱破壊呈色反応でもよい。
Here, the real-time image captured by the optical camera 71 is always sent to the CRT 19, and the system controller 7 determines whether the real-time image on the CRT 19 has a red pixel (not shown). In addition, judging the brightness of red light, if there is a pixel showing red,
A signal is sent to the drive circuit group 15 to control the energy such as reducing the intensity of the intense ultrasonic waves according to the brightness, or to stop the irradiation. In this example, an ethylene derivative having a reversible thermochromic property was used, which is a lacquer / vinyl varnish as a color-developing agent in a reversible thermochromic paint, and a mercury that shows a discoloration due to a crystal transition in a pigment. Halides such as, and complex salts and double salts thereof may be used. In addition, it is a pigment of irreversible temperature-inhibiting paint, which changes color due to dehydration reaction, CoCl 2 .2 (CH 2 ) 6 N 4 .10H 2 O, N
C such as iBr 2 · 2 (CH 2 ) 6 N 4 · 10H 2 O
o, Ni complex salts, double salts, as used in thermal paper,
A colorless color reaction of leuco crystal violet and bisphenols or a thermal destruction color reaction of colored fine particles in the maskrocapsules may be used.

【0063】また、ゲル状の媒体に混入して用いる代わ
りに、可能な物であれば熱変色性物質自体を膜状にして
用いてもよい。また、熱変色物質を用いる代わりに、感
温性の液晶の膜を用いてもよい。
Further, instead of being mixed with a gel medium and used, the thermochromic substance itself may be used in a film form if possible. Further, instead of using the thermochromic substance, a temperature-sensitive liquid crystal film may be used.

【0064】当初の治療計画の中間あるいは終了と思わ
れる時点で超音波の照射を停止し、治療の進行状況を観
察する。これは、前記動作と同様に行われ、病変部11
周囲のMRI画像を撮像し、生体の変化を調べる。この
間も、アプリケータ12は患者10につけたままであ
る。ここで治療前にメモリ上に記憶しておいたT2強調
画像のデータと今回のデータをサブトラクションすると
熱変性領域が明瞭に確認でき、治療が十分に行われたの
か、あるいは不十分で再治療が必要かを判断できる。ま
たこれは当初から治療計画に盛り込んで、所定治療時間
おきに自動的に撮像することも可能である。
The irradiation of ultrasonic waves is stopped at the time when it is considered to be in the middle or at the end of the initial treatment plan, and the progress of treatment is observed. This is performed in the same manner as the above operation, and the lesion part 11
MRI images of the surroundings are taken to examine changes in the living body. During this time, the applicator 12 is still attached to the patient 10. By subtracting the T2 weighted image data stored on the memory before the treatment and the present data, the heat-denatured region can be clearly confirmed, and whether the treatment was sufficiently performed or insufficient treatment required retreatment. Can determine if it is necessary. It is also possible to incorporate this into the treatment plan from the beginning and automatically take an image at every predetermined treatment time.

【0065】MRIによる治療効果判定で十分治療が完
了したと判断できる状況になったら、操作者は治療を終
了する。この時システム制御回路7は治療条件の履歴を
メモリから呼び出し、治療記録をCRT19から出力で
きる。
When it is judged by the MRI treatment effect that the treatment is completed, the operator finishes the treatment. At this time, the system control circuit 7 can retrieve the history of treatment conditions from the memory and output the treatment record from the CRT 19.

【0066】ここで、送受信用RFコイルとして体腔内
コイルを使用してもよい。また、超音波振動子1にフェ
イズドアレイを用いたが、これはアニュラーアレイでも
よいし、アプリケータを機械的に動かして焦点を移動さ
せてもよい。
Here, a coil in the body cavity may be used as the RF coil for transmission and reception. Further, although the phased array is used for the ultrasonic transducer 1, this may be an annular array or the focus may be moved by mechanically moving the applicator.

【0067】また、図21の第2の実施例に示すよう
に、超音波振動子1は、中央に超音波イメージング装置
5につながった超音波プローブ2を取り付けられ、リア
ルタイムに体内の超音波像を観察できるものでもよい。
この超音波プローブ2は前後方向のスライドと回転移動
が可能に構成されている。超音波断層像を得る超音波プ
ローブ2と治療用超音波の焦点Fとの相対位置を求める
手段を設けることで、超音波画像上に焦点位置Fを表示
したり、さらにMRIで得られた2次元または3次元の
体内画像上にその時表示している超音波断層像の位置を
示し、先に立てた治療計画にそって超音波断層像を利用
することができる。
Further, as shown in the second embodiment of FIG. 21, the ultrasonic transducer 1 is attached with an ultrasonic probe 2 connected to an ultrasonic imaging apparatus 5 at the center, and an ultrasonic image inside the body is real-time. You may be able to observe.
The ultrasonic probe 2 is configured to be able to slide and rotate in the front-rear direction. By providing a means for obtaining the relative position between the ultrasonic probe 2 for obtaining the ultrasonic tomographic image and the focal point F of the therapeutic ultrasonic wave, the focal position F can be displayed on the ultrasonic image and further obtained by MRI. The position of the ultrasonic tomographic image that is being displayed at that time is displayed on the three-dimensional or three-dimensional in-vivo image, and the ultrasonic tomographic image can be used in accordance with the previously established treatment plan.

【0068】これらの方法は、特願平4−242886
号に詳しく述べられている。また、アプリケータ12は
本実施例のような上方アプローチだけでなく、マニピュ
レータ3で移動させることにより、下方アプローチでも
用いることができる。
These methods are described in Japanese Patent Application No. 4-242886.
The issue is detailed. Further, the applicator 12 can be used not only in the upper approach as in the present embodiment but also in the lower approach by moving the manipulator 3.

【0069】この実施例では、患者10の体表の異常な
発熱部70を、振動子2の中央に取り付けられた放射温
度計72により検出する。放射温度計72が例えば、普
通体温(例えば40℃とする)と相対的に20℃の温度
上昇を示したとき、この情報はシステム制御装置7に送
信され、システム制御装置7は駆動回路群15を制御
し、強力超音波の照射エネルギーを弱めたり、照射を停
止させたりする。
In this embodiment, the abnormal heat generating portion 70 on the body surface of the patient 10 is detected by the radiation thermometer 72 attached to the center of the vibrator 2. When the radiation thermometer 72 shows, for example, a temperature increase of 20 ° C. relative to the normal body temperature (for example, 40 ° C.), this information is transmitted to the system controller 7, and the system controller 7 drives the drive circuit group 15. Control, weaken the irradiation energy of strong ultrasonic waves, or stop the irradiation.

【0070】以上の実施例では超音波加熱による腫瘍の
治療について述べたが、これは強力超音波による結石の
治療についても同様である。但し、この際は発熱よりも
患者10の体表に高圧力部ができるほうが問題であるた
め、感圧性の呈色反応を光学カメラ72で検出する。
In the above embodiments, the treatment of tumor by ultrasonic heating was described, but the same applies to the treatment of stones by high intensity ultrasonic waves. However, in this case, it is more important to form a high-pressure portion on the body surface of the patient 10 than to generate heat, and therefore the pressure-sensitive color reaction is detected by the optical camera 72.

【0071】以下に本願第5の発明の一実施例を図面に
したがって説明する。図22は、本発明に係わる超音波
治療装置の一実施例を示すものである。同図において、
超音波アプリケータ12は複数の圧電素子を球殻上に配
置した超音波振動子1A及び1Bと、この超音波振動子
の中心に挿入配置されたイメージング用の超音波プロー
ブ2と可撓性の水袋8によって構成されている。アプリ
ケータ12は同図に示すように患者10の体内の病変部
11を治療すべく、音響インピーダンスが生体に近い物
質でできた音響的エネルギの伝搬媒体9(例えば水な
ど)を介して患者10に当接される。
An embodiment of the fifth invention of the present application will be described below with reference to the drawings. FIG. 22 shows an embodiment of the ultrasonic therapeutic apparatus according to the present invention. In the figure,
The ultrasonic applicator 12 is flexible with the ultrasonic transducers 1A and 1B in which a plurality of piezoelectric elements are arranged on a spherical shell, and the ultrasonic probe 2 for imaging inserted and arranged in the center of the ultrasonic transducer. It is composed of a water bag 8. As shown in the figure, the applicator 12 treats the lesioned part 11 in the body of the patient 10 via the acoustic energy propagation medium 9 (for example, water) made of a substance having an acoustic impedance close to that of the living body. Abutted against.

【0072】超音波振動子1A及び1Bはそれぞれ共振
周波数が異なる圧電素子によって構成されており、独立
して駆動可能となっている。例えば、超音波振動子1A
は共振周波数が250kHzであり結石破砕用に用いら
れる。また、超音波振動子1Bは共振周波数1.5MH
zであり加温・加熱用に使用される。本実施例では超音
波振動子1Aを級殻上内側に配置し、超音波振動子1B
を外側に配置しているが、このように配置すると加温・
加熱用の強力超音波の焦点サイズは内側に配置されるよ
りも小さくなり、より限定した範囲により高い圧力(高
温)の領域を作ることができる。
The ultrasonic transducers 1A and 1B are composed of piezoelectric elements having different resonance frequencies, and can be driven independently. For example, ultrasonic transducer 1A
Has a resonance frequency of 250 kHz and is used for calculus breaking. Also, the ultrasonic transducer 1B has a resonance frequency of 1.5 MHz.
z is used for heating and heating. In this embodiment, the ultrasonic transducer 1A is arranged inside the class shell, and the ultrasonic transducer 1B is provided.
Is placed outside, but if you place it like this,
The focal size of the intense ultrasonic waves for heating is smaller than that located inside, and a higher pressure (high temperature) region can be created in a more limited range.

【0073】超音波振動子1A及び1Bはそれぞれの共
振周波数に調整された駆動回路群15A及び15Bによ
って駆動される。駆動回路群15Aは切り替え手段73
を介して高電圧源74Aまたは低電圧源75に接続され
ている。高電圧源74Aは治療用強力超音波発生用の電
力源であり、低電圧源75は特開昭第63−5376号
公報で記載されているごとく病変部11を探査する微弱
な超音波パルス発生用の電力源である。駆動回路群15
Bは高電圧源74Bに接続されており、治療用超音波を
出力する。駆動回路群15Aには位相制御回路群60A
が駆動回路群15Bには位相制御回路群60Bが接続さ
れており、治療モードに対してある決まった長さの方形
波を出力する。なお、位相制御回路群60A,60B、
低電圧源75、高電圧源74A,74Bはシステム制御
装置7に接続されており、動作状態が制御される。
The ultrasonic transducers 1A and 1B are driven by the drive circuit groups 15A and 15B adjusted to the respective resonance frequencies. The drive circuit group 15A has a switching means 73.
Via a high voltage source 74A or a low voltage source 75. The high voltage source 74A is a power source for generating a therapeutic strong ultrasonic wave, and the low voltage source 75 generates a weak ultrasonic pulse for searching the lesion 11 as described in JP-A-63-5376. Is a power source for. Drive circuit group 15
B is connected to a high voltage source 74B and outputs therapeutic ultrasonic waves. The drive circuit group 15A includes a phase control circuit group 60A.
The phase control circuit group 60B is connected to the drive circuit group 15B and outputs a square wave of a certain length for the treatment mode. The phase control circuit groups 60A, 60B,
The low voltage source 75 and the high voltage sources 74A and 74B are connected to the system controller 7 and their operating states are controlled.

【0074】超音波振動子1Aには反射波処理回路77
が接続されている。特開昭第63−5736号公報で記
載されているように、超音波振動子1Aから微弱な超音
波パルスを病変部11に向けて照射し、病変部11が結
石などの超音波高反射体であれば、焦点と病変部11が
一致したときのみ探査波は効率よく反射され、その信号
は超音波振動子1Aで受信される。超音波振動子1Aで
取得された反射信号は反射波処理回路77で処理され、
結果はシステム制御装置7及びデジタルスキャンコンバ
ータ78(以下、DSCという)に送られる。DSC7
8では、上述の反射信号の他に超音波画像イメージング
装置5からの生体内超音波画像や治療状況などの情報が
処理され、結果をCRT19上に表示する。
A reflected wave processing circuit 77 is provided in the ultrasonic transducer 1A.
Are connected. As described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-5736, an ultrasonic transducer 1A irradiates a weak ultrasonic pulse toward a lesion portion 11, and the lesion portion 11 is an ultrasonic high reflector such as a stone. If so, the exploration wave is efficiently reflected only when the focal point and the lesioned part 11 match, and the signal is received by the ultrasonic transducer 1A. The reflected signal acquired by the ultrasonic transducer 1A is processed by the reflected wave processing circuit 77,
The result is sent to the system controller 7 and the digital scan converter 78 (hereinafter referred to as DSC). DSC7
In 8, in addition to the above-described reflection signal, information such as the in-vivo ultrasonic image from the ultrasonic image imaging device 5 and the treatment status is processed, and the result is displayed on the CRT 19.

【0075】アプリケータ12内に挿入配置された超音
波プローブ2は超音波イメージング装置5に接続されて
おり、超音波イメージング装置5では生体内画像が再構
成される。
The ultrasonic probe 2 inserted and arranged in the applicator 12 is connected to the ultrasonic imaging apparatus 5, and the in-vivo image is reconstructed in the ultrasonic imaging apparatus 5.

【0076】システム制御装置7は治療モード選択の他
にモード確認、警告、DSC78の制御、入力手段67
から指示された命令の処理などを行う。ここで、入力手
段67は、例えばキーボードやマウスやライトペンとい
った入力機器である。
In addition to the treatment mode selection, the system controller 7 confirms the mode, issues a warning, controls the DSC 78, and inputs means 67.
It processes the commands instructed by Here, the input unit 67 is an input device such as a keyboard, a mouse, or a light pen.

【0077】次に、本発明の動作について図22にした
がって説明する。まず始めに、病変部11が腎結石や胆
石である場合を説明する。操作者は図23に示す画面で
入力手段67(例えばマウスやライトペンなど)を利用
して治療モードを選択する。治療モードの情報はシステ
ム制御装置7に送られ、DSC78を介し治療モードの
表示をするとともに音声処理回路79を介し音声により
スピーカ80から操作者に知らせる。次に操作者は照射
モードと照射エルネギを入力し、治療準備が完了する。
結石破砕モードでは、通常、超音波振動子1Aのみ動作
するが、焦点圧力を大きくしたい場合は超音波振動子1
Bも同時に動作する。超音波振動子1Bからは基本周波
数1.5MHzの強力超音波が出力され、超音波振動子
1Aからの250kHzの強力超音波とともに焦点に向
けて集束する。その際、焦点近傍では衝撃波の形成が起
こるが、超音波振動子1A及び1Bからの超音波の割合
によりピーク圧力と焦点サイズを変化させることができ
る。操作者は希望の焦点ピーク圧力や焦点サイズを入力
手段67によって入力し、システム制御装置7がメモリ
76を参照して高電圧源74A及び74Bの出力と出力
タイミングを調整する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. First, the case where the lesioned part 11 is a kidney stone or a gallstone will be described. The operator uses the input means 67 (for example, a mouse or a light pen) on the screen shown in FIG. 23 to select the treatment mode. The information on the treatment mode is sent to the system control device 7, the treatment mode is displayed via the DSC 78, and the operator is notified by voice from the speaker 80 via the voice processing circuit 79. Next, the operator inputs the irradiation mode and the irradiation energy, and the treatment preparation is completed.
In the calculus breaking mode, normally only the ultrasonic transducer 1A operates, but when it is desired to increase the focal pressure, the ultrasonic transducer 1A is operated.
B also operates at the same time. An intense ultrasonic wave having a fundamental frequency of 1.5 MHz is output from the ultrasonic oscillator 1B, and is focused toward a focus together with the intense ultrasonic wave of 250 kHz from the ultrasonic oscillator 1A. At that time, a shock wave is formed in the vicinity of the focus, but the peak pressure and the focus size can be changed by the ratio of the ultrasonic waves from the ultrasonic transducers 1A and 1B. The operator inputs desired focus peak pressure and focus size by the input means 67, and the system controller 7 refers to the memory 76 to adjust the output and output timing of the high voltage sources 74A and 74B.

【0078】次に、加温・加熱モードについて説明す
る。操作者は入力手段67を介して治療モードを入力す
る。ここで、図24に示すように、加温・加熱モードが
選択されたとする。この情報はシステム制御装置7によ
って、DSC78を介してCRT19上に表示されると
ともに、スピーカ80から音声処理回路79を介し音声
によって操作者に知らせる。次に操作者は照射エネル
ギ、バースト長及び繰り返し周波数を入力し、治療準備
が完了する。
Next, the heating / heating mode will be described. The operator inputs the treatment mode via the input means 67. Here, it is assumed that the heating / heating mode is selected as shown in FIG. This information is displayed by the system controller 7 on the CRT 19 via the DSC 78, and at the same time, the operator is notified by voice from the speaker 80 via the voice processing circuit 79. Next, the operator inputs the irradiation energy, burst length and repetition frequency, and the preparation for treatment is completed.

【0079】治療はおもに、超音波振動子1Bを用いて
行われる。ただし、この場合も結石破壊と同様に、超音
波振動子1Aも同時に制御し焦点ピーク圧力や焦点サイ
ズを任意に設定することができる。その設定の仕方は結
石破砕治療の場合と同様である。さらに、位相制御回路
群60A及び60Bの時間ゲート幅を制御してバースト
波の長さを変えることができる。
The treatment is mainly performed by using the ultrasonic transducer 1B. However, also in this case, similarly to the calculus destruction, the ultrasonic transducer 1A can be controlled at the same time to set the focal peak pressure and the focal size arbitrarily. The setting method is the same as in the case of lithotripsy treatment. Further, the length of the burst wave can be changed by controlling the time gate width of the phase control circuit groups 60A and 60B.

【0080】さて、超音波振動子1Bのみを治療用強力
超音波発生源として使用した場合、超音波振動子1Aを
探査用超音波発生源として使用することができる。加温
・加熱用超音波の周波数は通常数MHz(本実施例では
1.5MHz)であり、イメージング用の超音波周波数
(3.75MHz)に近くなっている。そのため、加温
・加熱治療中はイメージング用超音波による生体内像は
ノイズに埋もれてしまいリアルタイムモニタリングが困
難である。そこで、超音波周波数250kHzの探査用
超音波を用い、生体内情報の一部分を取得する。一例を
次に述べる。
Now, when only the ultrasonic transducer 1B is used as a strong ultrasonic source for treatment, the ultrasonic transducer 1A can be used as an ultrasonic source for exploration. The frequency of the ultrasonic waves for heating / heating is usually several MHz (1.5 MHz in this embodiment), which is close to the ultrasonic frequency for imaging (3.75 MHz). Therefore, during heating / heat treatment, the in-vivo image by the ultrasonic waves for imaging is buried in noise, and real-time monitoring is difficult. Therefore, a part of the in-vivo information is acquired by using the search ultrasonic waves having the ultrasonic frequency of 250 kHz. An example will be described below.

【0081】加熱治療が進行し、焦点近傍の組織の熱変
性が進行してくると、その部位での音響インピーダンス
が大きく変化する。よって、加温・加熱治療中に探査用
超音波を焦点に向けて照射しておけば、その反射波の大
きさを解析することによって、組織の熱変性による音響
インピーダンスの変化をリアルタイムに知ることがで
き、加温・加熱治療超音波の照射制御に利用できる。
As the heat treatment progresses and the thermal denaturation of the tissue near the focus progresses, the acoustic impedance at that site changes greatly. Therefore, if ultrasonic waves for exploration are directed toward the focal point during heating / heating treatment, the change in acoustic impedance due to thermal denaturation of tissue can be known in real time by analyzing the magnitude of the reflected wave. It can be used for heating and heating treatment ultrasonic wave irradiation control.

【0082】また、焦点近傍に生じたキャビテーション
に関する情報を知ることもできる。強力超音波が水中を
伝播すると水中にキャビテーションが生じることが知ら
れている。このキャビテーション内部は低圧力の気体で
充満しており、超音波はキャビテーションによって吸
収、散乱及び反射される。加温・加熱用強力超音波が焦
点に集束すると、焦点手前から焦点にわたってキャビテ
ーションが発生する。このため、超音波のエネルギは焦
点手前のキャビテーションの影響を受け、焦点手前も大
きな熱変性を受けることになる。これを避けるため、超
音波振動子1Aから探査用超音波を加温・加熱治療中に
パルス的に照射し、キャビテーションによる反射波を受
信する時間が早くなってきたらキャビテーション生成が
焦点手前に成長してきたと判断して加温・加熱用超音波
の送信をストップする。
It is also possible to know information on cavitation generated near the focal point. It is known that when strong ultrasonic waves propagate in water, cavitation occurs in the water. The inside of the cavitation is filled with a low-pressure gas, and the ultrasonic waves are absorbed, scattered and reflected by the cavitation. When intense ultrasonic waves for heating and heating are focused on the focal point, cavitation occurs from before the focal point to the focal point. For this reason, the energy of the ultrasonic waves is affected by cavitation before focusing, and is also largely heat-denatured before focusing. In order to avoid this, cavitation generation grows in front of the focus when the ultrasonic wave for ultrasonic probe 1A is applied in pulses during heating / heating treatment and the time to receive the reflected wave due to cavitation becomes early. If so, the ultrasonic wave for heating / heating is stopped.

【0083】また、体表の変化についての情報を得るこ
ともできる。加温・加熱治療では体表面における温度上
昇が問題になる。強力超音波を生体内に向けて照射する
場合、体表面における透過エネルギ密度が大きいと体表
の温度が上昇し、ときには熱変性を起こすことがある。
これを避けるため、超音波振動子1Aから放射した探査
用超音波を利用する。あらかじめ超音波振動子と体表と
の距離を計測し、体表における探査波の反射強度を測定
しておく。体表が加熱により変化し始めると体表におけ
る探査波の反射強度は大きくなるので体表の変化を知る
ことができる。より具体的には、体表の信号が受信でき
るように反射波処理回路77の受信ゲート時間を調節し
ておけば、体表における反射波を選択して取得すること
が可能となるので、反射波の大きさがある一定の闘値以
上になったら加温・加熱用超音波の照射を止め警告を表
示する。なお、以上の動作は、治療用超音波の照射休止
時におけるイメージング用超音波によっても可能であ
り、体表においてエコーが高くなってきたら警告を発
し、治療用超音波を照射しないようにしてもよい。
It is also possible to obtain information on changes in the body surface. Temperature rise on the body surface becomes a problem in heating and heating treatment. When intense ultrasonic waves are directed toward the inside of a living body, if the transmitted energy density on the body surface is large, the temperature of the body surface rises, and sometimes heat denaturation occurs.
In order to avoid this, the search ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transducer 1A are used. The distance between the ultrasonic transducer and the body surface is measured in advance, and the reflection intensity of the exploration wave on the body surface is measured in advance. When the body surface begins to change due to heating, the reflection intensity of the exploration wave on the body surface increases, so the change in the body surface can be known. More specifically, if the reception gate time of the reflected wave processing circuit 77 is adjusted so that the signal on the body surface can be received, the reflected wave on the body surface can be selected and acquired. When the size of the wave exceeds a certain threshold, the irradiation of heating / heating ultrasonic waves is stopped and a warning is displayed. The above operation can also be performed by ultrasonic waves for imaging when the irradiation of therapeutic ultrasonic waves is stopped, and even if the echo becomes high on the body surface, a warning is issued and even if the therapeutic ultrasonic waves are not emitted. Good.

【0084】その他、キャビテーションを積極利用する
方法も考えられる。超音波振動子1A及び1Bをそれぞ
れ高電圧源74A及び74Bに接続する。図25に示す
ように、超音波振動子1Aにパルス高電圧を印加し衝撃
波を焦点に集束させる。超音波振動子1Aよりも適当に
遅れて超音波振動子1Bを駆動すれば、焦点に衝撃波が
到達しキャビテーションが焦点近傍に生成したとき超音
波振動子1Bからの治療用強力超音波が焦点に到達す
る。その際、文献「K. Hynynen.,Ultr
a. Med. Biol. 17(1991) p
p.157−169」で報告されているように、キャビ
テーションに治療用超音波のエネルギが吸収され、その
領域で生体はキャビテーションがない場合よりも高温に
加熱される。以上のような照射シーケンスで治療用強力
超音波を照射することにより治療効率を向上させること
ができる。
In addition, a method of positively utilizing cavitation can be considered. The ultrasonic transducers 1A and 1B are connected to high voltage sources 74A and 74B, respectively. As shown in FIG. 25, a pulse high voltage is applied to the ultrasonic transducer 1A to focus the shock wave on the focal point. If the ultrasonic oscillator 1B is driven with an appropriate delay relative to the ultrasonic oscillator 1A, when the shock wave reaches the focal point and cavitation is generated near the focal point, the powerful ultrasonic wave for treatment from the ultrasonic oscillator 1B is focused on the focal point. To reach. At that time, the document “K. Hynynen., Ultr.
a. Med. Biol. 17 (1991) p
p. 157-169 ", the energy of therapeutic ultrasound is absorbed in the cavitation, where the living body is heated to a higher temperature than it would be without cavitation. By irradiating the therapeutic high-intensity ultrasonic waves in the irradiation sequence as described above, the treatment efficiency can be improved.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上述べたように、本願第1の発明にお
いて、超音波イメージング装置の受信信号への治療用の
超音波の主要周波数成分の混入の防止は、治療超音波を
照射している時間のみ、超音波イメージング装置に治療
用超音波の信号成分を低減する手段を設ければより効果
的である。具体的には治療時のノイズの増分に合わせ、
超音波イメージング装置の送信パワーを増加させ、画像
信号のS/Nを補償する手段、超音波イメージング装置
の画像に大きく影響しない低周波領域の成分をカットす
るフィルタ処理手段、あらかじめ記録したノイズ成分を
受信信号に対してキャンセル処理する手段などを設ける
ことで、治療中も解像度の高い断層像が得られる。
As described above, in the first invention of the present application, the treatment ultrasonic waves are irradiated to prevent the mixing of the main frequency component of the ultrasonic waves for treatment into the reception signal of the ultrasonic imaging apparatus. It is more effective to provide the ultrasonic imaging apparatus with means for reducing the signal component of the therapeutic ultrasonic wave only for the time. Specifically, according to the increase in noise during treatment,
A means for increasing the transmission power of the ultrasonic imaging apparatus to compensate for the S / N of the image signal, a filter processing means for cutting low frequency components that do not significantly affect the image of the ultrasonic imaging apparatus, and a prerecorded noise component By providing means for canceling the received signal, a high-resolution tomographic image can be obtained even during treatment.

【0086】以上述べたように本願第2の発明によれ
ば、超音波送受信用として用いる圧電体を積層構成とす
ることにより、基本周波数に加えて2次高調波を励振す
ることが可能になるので、治療用超音波の周波数と診断
用超音波の周波数の組み合わせを変えることができ、診
断用超音波画像にノイズの影響の少ない組み合わせを設
定することができる。
As described above, according to the second invention of the present application, by forming the piezoelectric body used for ultrasonic transmission / reception in a laminated structure, it becomes possible to excite the second harmonic in addition to the fundamental frequency. Therefore, it is possible to change the combination of the frequency of the therapeutic ultrasonic wave and the frequency of the diagnostic ultrasonic wave, and it is possible to set the combination that is less affected by noise in the diagnostic ultrasonic image.

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

【図1】 本願第1の発明の超音波治療装置の一構成概
念図。
FIG. 1 is a structural conceptual diagram of an ultrasonic treatment apparatus of the first invention of the present application.

【図2】 超音波イメージング装置用送受波器の感度帯
域。
FIG. 2 is a sensitivity band of a transmitter / receiver for an ultrasonic imaging apparatus.

【図3】 照射される治療用超音波の周波数帯域。FIG. 3 is a frequency band of therapeutic ultrasonic waves to be irradiated.

【図4】 本願第1の発明のハイパスフィルタ処理後の
感度帯域を示した図。
FIG. 4 is a diagram showing a sensitivity band after the high-pass filter processing of the first invention of the present application.

【図5】 本願第1の発明のデジタルフィルタ処理の説
明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a digital filter process of the first invention of the present application.

【図6】 本願第2の発明に係る超音波治療装置を示す
ブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing an ultrasonic therapeutic apparatus according to the second invention of the present application.

【図7】 2次高調波を励振可能な圧電体の一構成を示
した図。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric body capable of exciting a second harmonic.

【図8】 2次高調波を励振可能な圧電体の一構成を示
した図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric body capable of exciting a second harmonic.

【図9】 2次高調波を励振可能な圧電体の一構成を示
した図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric body capable of exciting a second harmonic.

【図10】 2次高調波を励振可能な圧電体の一構成を
示した図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric body capable of exciting a second harmonic.

【図11】 本願第2の発明のアプリケータと超音波プ
ローブの他の配置図。
FIG. 11 is another layout diagram of the applicator and the ultrasonic probe of the second invention of the present application.

【図12】 本願第2の発明の他の実施例を示すアプリ
ケータの電極分割構造。
FIG. 12 is an electrode division structure of an applicator showing another embodiment of the second invention of the present application.

【図13】 本願第2の発明の他の実施例を示すアプリ
ケータの電極分割構造。
FIG. 13 is an electrode division structure for an applicator showing another embodiment of the second invention of the present application.

【図14】 本願第2の発明に係る超音波プローブのイ
ンパルス応答の周波数スペクトラム。
FIG. 14 is a frequency spectrum of an impulse response of the ultrasonic probe according to the second invention of the present application.

【図15】 本願第3の発明の一実施例に係る構成図。FIG. 15 is a configuration diagram according to an embodiment of the third invention of the present application.

【図16】 本願第3の発明の一実施例のアプリケータ
を示す概略図。
FIG. 16 is a schematic view showing an applicator according to an embodiment of the third invention of the present application.

【図17】 本願第3図の発明の一実施例のカップリン
グ体を示す概略図。
FIG. 17 is a schematic view showing a coupling body according to an embodiment of the invention of FIG. 3 of the present application.

【図18】 本願第3図の発明の第二の実施例における
アプリケータを示す概略図。
FIG. 18 is a schematic view showing an applicator in a second embodiment of the invention of FIG. 3 of the present application.

【図19】 本願第4の発明の第1の実施例の構成図。FIG. 19 is a configuration diagram of a first embodiment of the fourth invention of the present application.

【図20】 実施例の超音波アプリケータの一模式図。FIG. 20 is a schematic diagram of an ultrasonic applicator of an example.

【図21】 本願第4の発明の第2の実施例の構成図。FIG. 21 is a configuration diagram of a second embodiment of the fourth invention of the present application.

【図22】 本願第5の発明の実施例を示すブロック
図。
FIG. 22 is a block diagram showing an embodiment of the fifth invention of the present application.

【図23】 結石破砕モードにおけるCRT表示例。FIG. 23 is a CRT display example in the calculus breaking mode.

【図24】 加温・加熱治療におけるCRT表示例。FIG. 24 shows a CRT display example in heating / heating treatment.

【図25】 圧電素子群を駆動するタイムチャート。FIG. 25 is a time chart for driving the piezoelectric element group.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波振動子、 2…超音波プローブ、 3…マニ
ピュレータ、 4…位置制御装置、 5…超音波イメー
ジング装置、 6…治療超音波駆動装置、7…システム
制御装置、 8…水袋、 9…超音波伝搬媒体、 10
…患者、11…病変部、 F…焦点、 △f…イメージ
ング用超音波送受波器の占有帯域幅、f0…イメージン
グ用超音波送受波器の中心周波数、 12…アプリケー
タ、 13…送信回路、 14…受信回路、 15…駆
動回路群、 16…A/D変換器、 17…画像メモ
リ、 18…D/A変換器、 19…CRT、20…接
着層、 21,23,26,28,30,32,34,
36,38…電極、 22,27,29,31,33,
37,39…圧電体、 35,40…分極方向、 25
…背面接合板、 41…ケーブル、 42…アーム、4
3…カウンターバランス、 44…スタンド、 45…
関節部、46,47…把持部、 48…軸、 49…ケ
ーブル、 50…ホース、51…突起部、 52…スイ
ッチ、 53…カップリング体、 54…取り付け部、
55…本体部、 56…滅菌水、 57…アプリケー
タ、 58…コネクタ群、 59…超音波ゼリー、 6
0…位相制御回路群、61…治療台、62…RFコイ
ル、 63…静磁場コイル、 64…勾配磁場用コイ
ル、65…勾配磁場電源、 66…送受信回路、 67
…入力手段、 68…超音波入射経路、 69…テーブ
ル移動装置、 70…異常な発熱部、71…光学カメ
ラ、 72…放射温度計、 1A,1B…圧電素子群、
15A,15B…駆動回路、 73…低電圧源と高電圧
源の切り替え手段、74A,74B…高電圧源、 75
…低電圧源、 60A…位相制御回路群、60B…位相
制御回路群、 76…メモリ、 77…反射波処理回
路、78…デジタルスキャンコンバータ(DSC)、
79…音声処理回路、80…スピーカ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic vibrator, 2 ... Ultrasonic probe, 3 ... Manipulator, 4 ... Position control device, 5 ... Ultrasonic imaging device, 6 ... Treatment ultrasonic drive device, 7 ... System control device, 8 ... Water bag, 9 ... Ultrasonic propagation medium, 10
... Patient, 11 ... Lesion, F ... Focus, Δf ... Occupied bandwidth of ultrasonic transducer for imaging, f0 ... Center frequency of ultrasonic transducer for imaging, 12 ... Applicator, 13 ... Transmission circuit, 14 ... Receiving circuit, 15 ... Driving circuit group, 16 ... A / D converter, 17 ... Image memory, 18 ... D / A converter, 19 ... CRT, 20 ... Adhesive layer, 21, 23, 26, 28, 30 , 32, 34,
36, 38 ... Electrodes, 22, 27, 29, 31, 33,
37, 39 ... Piezoelectric body, 35, 40 ... Polarization direction, 25
… Rear joining plate, 41… Cable, 42… Arm, 4
3 ... Counter balance, 44 ... Stand, 45 ...
Joint parts, 46, 47 ... Gripping part, 48 ... Shaft, 49 ... Cable, 50 ... Hose, 51 ... Projection part, 52 ... Switch, 53 ... Coupling body, 54 ... Mounting part,
55 ... Main body part, 56 ... Sterilized water, 57 ... Applicator, 58 ... Connector group, 59 ... Ultrasonic jelly, 6
0 ... Phase control circuit group, 61 ... Treatment table, 62 ... RF coil, 63 ... Static magnetic field coil, 64 ... Gradient magnetic field coil, 65 ... Gradient magnetic field power supply, 66 ... Transceiver circuit, 67
... Input means, 68 ... Ultrasonic wave incident path, 69 ... Table moving device, 70 ... Abnormal heating section, 71 ... Optical camera, 72 ... Radiation thermometer, 1A, 1B ... Piezoelectric element group,
15A, 15B ... Drive circuit, 73 ... Switching means for low voltage source and high voltage source, 74A, 74B ... High voltage source, 75
... low voltage source, 60A ... Phase control circuit group, 60B ... Phase control circuit group, 76 ... Memory, 77 ... Reflected wave processing circuit, 78 ... Digital scan converter (DSC),
79 ... Voice processing circuit, 80 ... Speaker.

───────────────────────────────────────────────────── 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 式会社東芝研究開発センター内 (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 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 斉藤 史郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 泉 守 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mariko Shibata No. 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within the Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation (72) Takuji Suzuki Komukai-Toshiba, Kouki-ku, Kawasaki, Kanagawa Town No. 1 Incorporated company Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Shiro Saito Komukai Toshiba Town No. 1, Komukai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Incorporated Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Mori Izumi Kawasaki, Kanagawa Prefecture Komukai-Toshiba-cho 1-ku, Toshiba Research & Development Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検体の治療部位に治療用超音波を照射す
る治療用超音波発生装置と、前記被検体の治療部位近傍
の画像情報を収集するためのイメージング用超音波を照
射している時に、前記治療超音波発生装置から前記治療
用超音波を照射して前記治療部位近傍の画像を生成する
超音波イメージング装置とを備えた超音波治療装置にお
いて、 前記超音波イメージング装置は、収集した画像情報を予
め前記治療用超音波発生装置から前記治療用超音波を照
射した時の画像情報を収集して、前記画像情報から得ら
れる前記治療用超音波の信号成分情報に基づいて前記超
音波イメージング装置からイメージング用超音波を照射
して得られた画像情報を処理する情報処理手段を備えた
ことを特徴とする超音波治療装置。
1. A therapeutic ultrasonic wave generator for irradiating a therapeutic region of a subject with a therapeutic ultrasonic wave, and an ultrasonic wave for imaging for collecting image information in the vicinity of the treated region of the subject. Occasionally, in an ultrasonic treatment apparatus comprising an ultrasonic imaging apparatus for irradiating the therapeutic ultrasonic waves from the therapeutic ultrasonic generator and generating an image of the vicinity of the treatment site, the ultrasonic imaging apparatus collects Image information is collected in advance when the therapeutic ultrasonic wave is irradiated from the therapeutic ultrasonic wave generating device, and the ultrasonic wave is obtained based on the signal component information of the therapeutic ultrasonic wave obtained from the image information. An ultrasonic therapy apparatus comprising: an information processing unit that processes image information obtained by irradiating an ultrasonic wave for imaging from the imaging apparatus.
【請求項2】情報処理手段は、前記収集した画像情報か
ら前記治療用超音波の信号成分情報をフィルタ処理する
ことを特徴とする請求項1記載の超音波治療装置。
2. The ultrasonic therapeutic apparatus according to claim 1, wherein the information processing means filters the signal component information of the therapeutic ultrasonic wave from the collected image information.
【請求項3】超音波イメージング装置は、予め前記治療
用超音波発生装置から前記治療用超音波を照射した時の
画像情報を収集して、前記画像情報から得られる前記治
療用超音波の信号成分情報を記憶させる記憶手段を備え
たことを特徴とする請求項1記載の超音波治療装置。
3. An ultrasonic imaging apparatus collects image information when the therapeutic ultrasonic wave is irradiated from the therapeutic ultrasonic wave generator in advance, and obtains the therapeutic ultrasonic wave signal obtained from the image information. The ultrasonic treatment apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit that stores the component information.
【請求項4】被検体の治療部位に治療用超音波を照射す
る治療用超音波発生手段と、前記被検体の治療部位近傍
の画像情報を収集するためのイメージング用超音波を照
射するイメージング用超音波発生手段とを備えた超音波
治療装置において、 前記治療用超音波発生手段と前記イメージング用超音波
発生手段は、圧電体で構成され、前記治療用超音波発生
手段と前記イメージング用超音波発生手段の少なくとも
一方は、前記圧電体の厚みに対する縦振動の基本共振に
加え2次高調波を発生する2次高調波発生手段を備えた
ことを特徴とする超音波治療装置。
4. A therapeutic ultrasonic wave generation means for irradiating a therapeutic region of a subject with a therapeutic ultrasonic wave, and an imaging ultrasonic wave irradiating for collecting image information in the vicinity of the treated region of the subject. In an ultrasonic treatment apparatus including an ultrasonic wave generation means, the therapeutic ultrasonic wave generation means and the imaging ultrasonic wave generation means are made of a piezoelectric material, and the therapeutic ultrasonic wave generation means and the imaging ultrasonic wave are used. At least one of the generating means is provided with a second harmonic generating means for generating a second harmonic in addition to the fundamental resonance of the longitudinal vibration with respect to the thickness of the piezoelectric body.
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