JPH0747079A - Ultrasonic therapeutic system - Google Patents

Ultrasonic therapeutic system

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JPH0747079A
JPH0747079A JP5194360A JP19436093A JPH0747079A JP H0747079 A JPH0747079 A JP H0747079A JP 5194360 A JP5194360 A JP 5194360A JP 19436093 A JP19436093 A JP 19436093A JP H0747079 A JPH0747079 A JP H0747079A
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JP
Japan
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ultrasonic
treatment
irradiation
image
focus
Prior art date
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Pending
Application number
JP5194360A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuji Suzuki
琢治 鈴木
Satoshi Aida
聡 相田
Katsuhiko Fujimoto
克彦 藤本
Yoshiharu Ishibashi
義治 石橋
Mariko Shibata
真理子 柴田
Shiro Saito
史郎 斉藤
Mamoru Izumi
守 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/209,528 priority patent/US5553618A/en
Priority to DE69431741T priority patent/DE69431741T2/en
Priority to EP94103913A priority patent/EP0627206B1/en
Publication of JPH0747079A publication Critical patent/JPH0747079A/en
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Abstract

PURPOSE:To make accurate and safe therapy in the irradiation position and/or on irradiating path by reproducing simulatively the part near the lesion on the basis of three-dimensional information continued on the time axis, determining the conditions pertaining to ultrasonic irradiation, and performing ultrasonic irradiation of the lesion on the basis of the determined conditions. CONSTITUTION:The lesion of an examinee 3 and the situation around the lesion are sensed, and the corresponding image is stored in a memory 328. The data of physical properties of the structure of organ, bone, etc., is entered to this image from a console 14 so that a three-dimensional pseudo model of vital organism is prepared which includes changes along the time axis, and the prepared model is displayed on a display 15. Then the position where irradiation can be made with the least risk of being of being obstructed by any bone, organ, etc., is sought from the image, and the region which accepts therapy is identified through calculation. For each of such regions, the irradiating path of ultrasonic waves from an ultrasonic wave applicator 16 is simulated, when that of the vibrators which generates the wave colliding with the obstacle should be stopped. The therapeutic protocol including the region to be treated, the sequence, etc., are decided from the three-dimensional still image, and necessary treatments take place.

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超音波を照
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 irradiating ultrasonic waves from outside a subject for treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MIT(Minimally Invasive Tre
atment)と呼ばれる最少侵襲治療の流れが医療の各分野
で注目を集めており、QOL(Quality of Life )を考
慮した低侵襲の治療法(装置)の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art Recently, MIT (Minimally Invasive Tre)
The flow of minimally invasive treatment called “atment” is attracting attention in various fields of medicine, and the development of a minimally invasive treatment method (device) in consideration of QOL (Quality of Life) is desired.

【0003】泌尿器科領域における結石症の治療に関し
て、体外から強力超音波(衝撃波)を照射し、無侵襲的
に結石を破砕する結石破砕装置から実用化され、注目さ
れている。衝撃波発生源として、水中放電方式,電磁誘
導方式,微小爆薬方式及びピエゾ方式があるが、強力超
音波源にピエゾ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
数のピエゾ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,USP4,52
6,168公報)。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)。
Regarding the treatment of calculus in the urological field, it has been put to practical use with a calculus crushing device that non-invasively crushes calculi by irradiating strong ultrasonic waves (shock waves) from the outside of the body and is drawing attention. There are underwater discharge method, electromagnetic induction method, micro explosive method and piezo method as shock wave source, but the method of using a piezo element as a powerful ultrasonic source is a small focus, no consumables, strong ultrasonic intensity It has excellent advantages such as controllability and control of the focus position by phase control of drive waveforms applied to a plurality of piezo elements (JP-A-60-145131, USP 4,52).
6,168). Further, the shape of the focus can be changed by controlling the phase of the drive waveform (Japanese Patent Laid-Open No. 62-42773).

【0004】他方、腫瘍の治療に関しては、外科的,内
視鏡的,放射線,温熱療法など様々な治療法が用いられ
ているが、どれも問題点を持ち、未だ決定的な治療法は
確立されていない。最も確実なのは外科的手術である
が、開腹することによる患者への負担が大きいという問
題を有する。内視鏡的手法は管腔臓器の表在性の腫瘍に
対しては効果が大きいが、浸潤性の腫瘍についてはモニ
タが不十分で、十分な治療が施せない。その他放射線、
温熱療法については確実で十分な治療効果が得られない
という問題がある。
On the other hand, regarding the treatment of tumors, various treatment methods such as surgical, endoscopic, radiation and hyperthermia are used, but all have problems and a definitive treatment method is still established. It has not been. The most reliable method is a surgical operation, but it has a problem that the laparotomy places a heavy burden on the patient. The endoscopic method is effective for superficial tumors of luminal organs, but for infiltrative tumors, it is insufficiently monitored and cannot be adequately treated. Other radiation,
There is a problem with hyperthermia in that a reliable and sufficient therapeutic effect cannot be obtained.

【0005】侵襲度の低い、腫瘍の治療技術の一つとし
て、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、腫瘍組織と正常組織の熱感受性
の違いを利用して、患部を42.5℃以上に加温・維持
することで癌細胞のみを選択的に死滅させる治療法であ
る。加温の方法としては、マイクロ波等の電磁波を用い
る方法が先行しているが、これは、生体の電気的特性に
より深部の腫瘍を選択的に加温することは難しく、治療
成績の良好な例は浅在性(深さ5cm以内)の腫瘍の場
合に限られている。そこで、深部腫瘍の治療には超音波
のような音響エネルギを利用する方法が考えられてい
る。これは、超音波の集束性と深達度が高いという特徴
を利用するものである。これらの技術に関しては、特開
昭61−13955号公報に示されるように、体外で発
生させた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。
As one of the treatment techniques for tumors having a low degree of invasiveness, a hyperthermia treatment method has attracted attention. This is a therapeutic method that selectively kills cancer cells only by heating and maintaining the affected area at 42.5 ° C. or higher by utilizing the difference in heat sensitivity between tumor tissue and normal tissue. As a heating method, a method using an electromagnetic wave such as a microwave has been preceded. However, it is difficult to selectively heat a deep tumor due to the electrical characteristics of the living body, and the treatment result is good. Examples are limited to superficial (within 5 cm depth) tumors. Therefore, a method using acoustic energy such as ultrasonic waves has been considered for the treatment of deep tumors. This utilizes the characteristics of ultrasonic focusing and high depth of penetration. Regarding these techniques, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-13955, ultrasonic waves generated outside the body are focused on a treatment site inside the body, and cancer is hyperthermically treated by heat generated by absorption of ultrasonic energy of tissues. A device that does this is being developed.

【0006】また、上記の加温治療法を進めて、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いる。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(1991)pp439) これらの治療法は開腹する必要がない為、患者に係る負
担を軽減できるが、直接患部を目視することができない
ために、治療に際し体内の必要な情報及び治療目標の位
置等を得るための手段が必要となる。
[0006] Further, there is also reported a treatment method in which the above-mentioned warming treatment method is advanced to heat the tumor portion to 80 ° C or higher to denature the tumor tissue. In addition, instead of heat generated by ultrasonic waves, a therapeutic method of irradiating cancer with powerful pulsed ultrasonic waves that break stones and necrosis of cells by its mechanical force is also being studied. (Hoshi, S. et al.:
J. Urology, Vol.146 (1991) pp439) These treatments do not require laparotomy, so the burden on the patient can be reduced, but since the affected area cannot be seen directly, it is necessary for treatment inside the body. Means for obtaining information and the position of the treatment target are required.

【0007】前記腫瘍治療装置では焦点を位置決めする
際、超音波断層像を用いているが、治療対象である腫瘍
は3次元的に複雑な形状を呈することが多く、2次元画
像では腫瘍全体を万遍なく治療することは非常に困難で
ある。そこで、特開昭61−209643号公報に開示
されているように超音波を用いた3次元画像との組合せ
も提案されているが、超音波では骨や肺などの含気臓器
の後方が見えず、超音波情報をもとにしても正確な3次
元画像は得られなかった。また従来例では単に焦点と治
療部位の相対位置を確認するだけであり、治療の効果を
判定する手段がなく、数週間から数ヵ月後にならないと
治療の継続・終了の決定が出来なかった。そこで超音波
治療装置と、生体内の3次元情報を収集し体内の画像を
表示するMRIあるいはX線CTと組み合わせて用いる
方法が考えられる。特開平02−161434号公報で
はMRI画像に基づき穿刺等の治療を行う装置が述べら
れている。
In the tumor treatment apparatus, an ultrasonic tomographic image is used when the focus is positioned, but the tumor to be treated often has a three-dimensionally complicated shape, and the two-dimensional image shows the entire tumor. It is very difficult to treat everywhere. Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-209643, a combination with a three-dimensional image using ultrasonic waves has been proposed. However, ultrasonic waves show the back of aerated organs such as bones and lungs. No accurate three-dimensional image could be obtained based on ultrasonic information. Further, in the conventional example, the relative position between the focus and the treatment site is simply confirmed, there is no means for determining the effect of the treatment, and it is impossible to determine whether to continue or terminate the treatment until after several weeks to several months. Therefore, a method of combining the ultrasonic treatment apparatus with an MRI or X-ray CT that collects three-dimensional information in the living body and displays an image inside the body can be considered. Japanese Unexamined Patent Publication No. 02-161434 describes an apparatus that performs treatment such as puncture based on an MRI image.

【0008】また、強力超音波を利用した腫瘍治療法で
は、焦点近傍の限局した領域に非常に強い強度の超音波
が投入されるために、従来のハイパーサーミアとは異な
り腫瘍の存在する領域を焦点スキャンしながら万遍なく
照射する必要がある。特に数千W/cm2 という強力超
音波を照射する際には、照射にともなって発生するキャ
ピテーションや患部の熱変性による音響特性の変化が大
きな問題となると考えられ、時には副作用の原因となる
可能性もあるが、この問題点を解決するための強力超音
波照射法については我々はすでに提案済みである。
In addition, in a tumor treatment method using high-intensity ultrasonic waves, ultrasonic waves of extremely high intensity are applied to a localized area near the focal point, so that the area where a tumor exists is focused unlike conventional hyperthermia. It is necessary to uniformly irradiate while scanning. Especially when irradiating with a powerful ultrasonic wave of several thousand W / cm 2 , it is considered that the change in the acoustic characteristics due to the thermal denaturation of the affected area and the cavitation caused by the irradiation becomes a serious problem, and sometimes causes the side effect. Although there is a possibility, we have already proposed a powerful ultrasonic irradiation method to solve this problem.

【0009】ところで、上記のような治療法の欠点とし
ては、非常に限局した領域にエネルギーが集中するため
に、例えば呼吸移動や体動等で患部がズレてしまい、正
常組織に焦点が合ってしまえば、そのまま正常組織が障
害を受けてしまう点が挙げらられる。このため、実際の
治療の際には高分解能かつリアルタイムの治療モニタが
必須であると考えられる。また、呼吸移動等による患部
の移動のために、焦点での温度が充分に上昇しきらず、
腫瘍細胞の充分な壊死が得られなかった結果、癌が再発
してしまう可能性もある。
By the way, a drawback of the above-mentioned treatment methods is that the energy is concentrated in a very localized area, so that the affected part is displaced due to, for example, respiratory movements or body movements, and normal tissue is focused. The point is that normal tissues will be damaged as they are. Therefore, it is considered that a high-resolution and real-time treatment monitor is essential for the actual treatment. Also, due to the movement of the affected area due to respiratory movement, etc., the temperature at the focus does not rise sufficiently,
The cancer may recur as a result of insufficient necrosis of the tumor cells.

【0010】これに対し、結石破砕治療の場合、特開昭
62−049843号公報に詳述されているように、強
力超音波発生源にピエゾ素子を用いて生体に害を与えな
いような微弱な超音波を該ピエゾ素子から焦点に向けて
照射し、その反射波の強度から焦点と結石部位との合致
状態を判定し、焦点と結石部位が合致している時にのみ
強力超音波を照射する技術が知られている。
On the other hand, in the case of lithotripsy treatment, as described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-049843, a piezo element is used as a strong ultrasonic wave generation source so as not to damage the living body. The ultrasonic wave is emitted from the piezo element toward the focal point, the matching state between the focal point and the stone portion is judged from the intensity of the reflected wave, and the strong ultrasonic wave is emitted only when the focal point and the stone portion match. The technology is known.

【0011】このように医学の分野において強力超音波
は広く応用されているが、短時間で高い治療効果を得た
い場合、単に投入エネルギを大きくすることで対応して
おり、投入エネルギに対する治療効率の改善は考えられ
ていなかった。言い替えれば、焦点圧力、サイス、焦点
領域に含まれるトータルエネルギなどを投入エネルギに
対して調整していなかった。例えば、強力超音波の焦点
サイズは固定されており、広範囲の患部に対し焦点サイ
ズが不必要に小さすぎ治療効率が悪くなったり、逆に狭
い範囲の患部に対して焦点サイズが大きすぎ患部の周り
の正常組織までも損傷してしまうなどの欠点があった。
以上の問題点に対しては、球殻状アプリケータを用いた
超音波治療装置において、治療用超音波発生素子毎の駆
動タイミングを調節することにより等価的に球面精度を
低下させ、治療対象の大きさに対応した焦点サイズの強
力超音波を患部に照射する技術が知られている。
As described above, the high-intensity ultrasonic waves are widely applied in the field of medicine, but when a high therapeutic effect is desired in a short time, it is possible to deal with it by simply increasing the applied energy, and the therapeutic efficiency with respect to the applied energy. Improvement was not considered. In other words, the focal pressure, the size, the total energy contained in the focal region, etc. were not adjusted with respect to the input energy. For example, the focus size of high-intensity ultrasound is fixed, and the focus size is unnecessarily small for a wide range of affected areas, resulting in poor treatment efficiency, or conversely, the focus size is too large for a narrow range of affected areas. There was a defect that even the surrounding normal tissue was damaged.
For the above problems, in the ultrasonic therapy device using a spherical shell-shaped applicator, spherical accuracy is reduced equivalently by adjusting the drive timing of each therapeutic ultrasonic wave generation element, and A technique of irradiating an affected area with strong ultrasonic waves having a focal size corresponding to the size is known.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきた様に強
力超音波を利用した治療装置においては、患部のみに照
射を行い正常部には影響を及ぼさないことが重要であ
る。しかし、超音波の照射経路に音響インピーダンスの
異なる組織が存在すると、そこで屈折、反射が起きて焦
点が理論上の予定位置からずれたり、骨,肺,空隙(腸
管ガス)など著しく音響インピーダンスの異なる物質が
存在すると反射によりこれより後方に超音波は伝搬せ
ず、その面でのエネルギーの吸収による加熱が起こり、
予定していない部位の変性が起こる恐れがあった。
As described above, in the treatment apparatus utilizing high intensity ultrasonic waves, it is important to irradiate only the affected area and not affect the normal area. However, if tissues with different acoustic impedances exist in the ultrasonic wave irradiation path, refraction and reflection occur there, causing the focal point to deviate from the theoretically planned position, and the acoustic impedances such as bones, lungs, and voids (intestinal gas) remarkably differ. When a substance is present, ultrasonic waves do not propagate behind it due to reflection, and heating due to absorption of energy on that surface occurs,
There was a risk of unplanned degeneration.

【0013】また、腫瘍の内部においては正常組織に比
べて血管が多く存在するので、このような部分に瞬間的
に強力なエネルギーを照射し加熱すると、組織が脱落を
起こし、大出血を起こしてしまう恐れがあった。
Further, since there are more blood vessels inside the tumor than in normal tissue, if such a portion is irradiated with intense energy instantaneously and heated, the tissue will fall off and cause major bleeding. I was afraid.

【0014】さらに、強力超音波の照射により熱変性し
た組織の音響特性の変化を、従来の超音波治療装置では
考慮していなかった。即ち、我々の行った基礎実験の結
果から、強力超音波の照射により熱変性した部位の超音
波減衰は周囲の通常組織に比べて超音波減衰が大きくな
り、また、超音波画像上で変性部位がハイエコーとなっ
て確認できる事から、周囲組織に対する音響インピーダ
ンス差も大きくなって超音波の反射が大きくなる事も明
らかになった。このため、熱変性を起こしていない部位
への短時間の照射ではほぼ焦点位置に十分な熱変性を起
こす事が可能であるが、照射しようとする部位より手前
側に既に熱変性を起こした部位があるような場合には既
変性部位で超音波が散乱されて狙った部位に十分なエネ
ルギーが届かず、同時に既変性部位の前方で大きく発熱
してしまう恐れがあった。更に、同一部位への長時間の
照射では焦点領域の組織が熱変性した後にその熱変性部
位前方で超音波の強い散乱・減衰が起こり、熱変性領域
が焦点手前側に向かって大きく広がってしまう現象が観
察された。従って、このような現象が治療中に起これ
ば、正常組織を大きく損傷してしまい重篤な副作用を引
き起こす恐れがあった。
Furthermore, changes in the acoustic characteristics of tissues that have been heat-denatured by the irradiation of intense ultrasonic waves have not been taken into consideration in the conventional ultrasonic therapeutic apparatus. That is, from the results of the basic experiments conducted by us, the ultrasonic attenuation of the site thermally denatured by the irradiation of strong ultrasonic waves is larger than that of the surrounding normal tissue, and the degenerated site on the ultrasonic image is Since it can be confirmed as a high echo, it was also clarified that the difference in the acoustic impedance with respect to the surrounding tissue becomes large and the reflection of ultrasonic waves becomes large. For this reason, it is possible to cause sufficient thermal denaturation at almost the focal position by irradiation for a short time to a site that has not undergone thermal denaturation, but a site that has already undergone thermal denaturation in front of the site to be irradiated. In such a case, ultrasonic waves are scattered at the degenerated site and sufficient energy does not reach the targeted site, and at the same time, there is a possibility that a large amount of heat is generated in front of the degenerated site. Furthermore, when the same region is irradiated for a long time, the tissue in the focal region is thermally denatured, and then strong ultrasonic wave scattering / attenuation occurs in front of the thermally denatured region, causing the thermal denatured region to widen toward the front side of the focus. A phenomenon was observed. Therefore, if such a phenomenon occurs during the treatment, there is a risk that the normal tissue will be seriously damaged and serious side effects will be caused.

【0015】さらに、超音波高反射体でないような患
部、すなわち腫瘍などが呼吸等の移動で動く場合には、
特開昭62−049843号公報で考案された誤照射防
止機能は適用できず、狙った部位を確実かつ効果的に治
療することが困難であった。また、焦点のズレによって
腫瘍細胞の十分な壊死が得られない可能性があった。
Further, when an affected part which is not a high-reflector of ultrasonic waves, that is, a tumor or the like moves due to movement such as respiration,
The erroneous irradiation prevention function devised in Japanese Patent Laid-Open No. 62-049843 cannot be applied, and it has been difficult to reliably and effectively treat the targeted site. Moreover, there was a possibility that sufficient necrosis of the tumor cells could not be obtained due to the focus shift.

【0016】そこで、本願発明は、上記問題点を解決す
るために成されたもので、安全かつ効率的な治療を行う
超音波治療装置を提供することを目的とするものであ
る。更に、治療中、強力超音波の照射により患者が強烈
な痛みや熱さ等を感じたり、その他何らかの原因で急激
に動いた場合は、強力超音波焦点が所定の位置からはず
れるという問題もあった。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic treatment apparatus for performing safe and efficient treatment. Further, during treatment, when the patient feels intense pain, heat, or the like due to the irradiation of intense ultrasonic waves, or when the patient moves abruptly for some other reason, there is also a problem that the intense ultrasonic wave focus deviates from a predetermined position.

【0017】以上、超音波照射経路及び焦点と生体組織
の関係について述べてきたが、超音波治療装置において
は焦点性状の問題もある。即ち、上述したような焦点サ
イズ制御方法では、専ら治療対象の大きさのみを考慮し
て焦点サイズの大きさを制御している。しかしながら、
治療効果に注目すると、例えば、結石破砕治療の場合、
B.Granzらの報告(What makes a shock wave eff
icient in lithotripsy.J. stone disease, 4 (1992) p
p123) にあるように、結石の破砕量は焦点圧力よりも焦
点領域に含まれるトータルエネルギに強く依存すること
がわかっている。但し、破砕が開始される焦点ピーク圧
力の閾値が存在し、その圧力以下では結石は破砕されれ
ない。他方、M.Ioritaniらの報告(Renal tis
sue damigeindused by focused shock waves. Proc. 18
th Inter. sympo. Shock waves andshock tubes, 1990)
にあるように、生体損傷はヒーク圧力が高いほど強く現
れることもわかっている。よって、結石を破砕できる圧
力値以上で、かつ、生体損傷を極力抑えるようなるべく
低い圧力で、必要量のエネルギを結石に照射することが
重要になってくる。同様の効果が結石破砕治療以外に
も、例えば超音波高温癌治療などにも考えられる。これ
らを考慮しないでただ単に投入エネルギを大きくするだ
けでは、焦点の圧力分布は近似的に相似形を保ったまま
ピーク圧力が大きくなるのみであり、治療可能領域が焦
点中心近傍のみに限定され効果的でないばかりでなく、
ピーク圧力が大きい故に、副作用が増加するという問題
点があった。また、単に焦点サイズの制御を治療対象の
サイズのみに対応させるだけでは、焦点サイズを拡大し
た分だけピーク圧力が低下してしまうので、投入エネル
ギが小さい場合に治療に必要な圧力閾値以上にならない
という問題点があった。
Although the relationship between the ultrasonic wave irradiation path and the focal point and the living tissue has been described above, the ultrasonic wave treatment apparatus also has a problem of focus characteristics. That is, in the focus size control method as described above, the size of the focus size is controlled by considering only the size of the treatment target. However,
Focusing on the therapeutic effect, for example, in the case of lithotripsy treatment,
B. Report by Granz et al. (What makes a shock wave eff
icient in lithotripsy.J.stone disease, 4 (1992) p
As shown in p123), it is known that the amount of calculus fracture depends more strongly on the total energy contained in the focal region than on the focal pressure. However, there is a threshold of the focal peak pressure at which crushing starts, and below that pressure, the calculus is not crushed. On the other hand, M. Report of Ioritani et al. (Renal tis
sue damigeindused by focused shock waves. Proc. 18
th Inter.sympo. Shock waves and shock tubes, 1990)
It is also known that the biological damage is more intense as the heating pressure is higher, as shown in. Therefore, it is important to irradiate the calculus with a necessary amount of energy at a pressure value that can crush the calculus and at a pressure that is as low as possible so as to suppress living body damage as much as possible. Similar effects can be considered not only for the treatment of lithotripsy but also for treatment of ultrasonic high-temperature cancer. Without taking these into consideration, simply increasing the input energy only increases the peak pressure while keeping the pressure distribution of the focus approximately similar, and the therapeutic area is limited to the vicinity of the focus center. Not only not
Since the peak pressure is large, there is a problem that side effects increase. In addition, if the focus size control is made to correspond only to the size of the treatment target, the peak pressure will be reduced by the amount of enlargement of the focus size, so if the input energy is small, it will not exceed the pressure threshold required for treatment. There was a problem.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、時間的に連続した被検体の治療部位近
傍の三次元情報を収集する手段と、三次元情報に基づい
て、被検体の治療部位近傍を模擬的に再現させる手段
と、この手段により再現された前記治療部位近傍と超音
波照射に係わる情報を用いて、超音波照射に関する条件
を求める超音波照射条件設定手段と、この求められた超
音波照射に関する条件に基づいて、被検体の治療部位に
超音波照射を行う超音波照射手段を備えたことを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, means for collecting three-dimensional information in the vicinity of a treatment region of a subject that is temporally continuous, and means for collecting the three-dimensional information based on the three-dimensional information. Means for simulated reproduction of the vicinity of the treatment site of the specimen, ultrasonic irradiation condition setting means for obtaining conditions regarding ultrasonic irradiation by using the information regarding the vicinity of the treatment site and ultrasonic irradiation reproduced by this means, It is characterized in that it is provided with an ultrasonic wave irradiation means for performing ultrasonic wave irradiation to the treatment site of the subject based on the obtained conditions concerning the ultrasonic wave irradiation.

【0019】具体的には、患部の血管画像を取得する手
段と、患部を治療する手段とを備え、前記手段にて得ら
れた画像と血管画像に基づき治療する手段を制御したり
している。
Specifically, it is provided with a means for acquiring a blood vessel image of the affected area and a means for treating the affected area, and controls the means for treating based on the image and blood vessel image obtained by the means. .

【0020】被検体内の治療部位近傍の時間的に連続し
た三次元情報を収集する手段と、三次元情報に基づいて
被検体の治療部位近傍を複数の領域に分割する手段と、
この分割された複数の領域に対して優先度を設定する手
段と、超音波を任意の焦点に集束させる超音波発生手段
と、超音波発生手段から優先度に応じて前記分割された
各領域に順次前記超音波の焦点が集束するように制御す
る制御手段を備えたことを特徴とする。
Means for collecting temporally consecutive three-dimensional information in the vicinity of the treatment region in the subject, and means for dividing the treatment region of the subject in the vicinity of a plurality of regions based on the three-dimensional information,
A means for setting a priority for a plurality of the divided areas, an ultrasonic wave generating means for focusing the ultrasonic waves at an arbitrary focus, and an ultrasonic wave generating means for dividing each area into the divided areas according to the priority. It is characterized by further comprising control means for controlling so that the focal points of the ultrasonic waves are sequentially focused.

【0021】また、超音波を集束させて体内の腫瘍を治
療する超音波治療装置に於いて、超音波を発生させて体
内の所定部位に集束させる超音波源と、該超音波源を駆
動する超音波振動子駆動手段と、患部の断層像もしくは
3次元画像を取得する画像診断装置と、上記超音波振動
子の投入電力・駆動周波数・電気音響変換効率および該
画像診断装置から算出した体表からの焦点深さ・生体組
織の超音波減衰率より焦点位置における超音波強度を算
出する手段と、上記算出された焦点超音波強度に従って
患部への超音波照射時間もしくは照射位置を制御する手
段とを有する。
Further, in an ultrasonic treatment apparatus for focusing an ultrasonic wave to treat a tumor in a body, an ultrasonic wave source for generating an ultrasonic wave and focusing it on a predetermined site in the body, and driving the ultrasonic source. Ultrasonic transducer driving means, an image diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image or a three-dimensional image of a diseased part, input power / driving frequency / electroacoustic conversion efficiency of the ultrasonic transducer, and a body surface calculated from the image diagnostic apparatus Means for calculating the ultrasonic intensity at the focal position from the focal depth from the ultrasonic attenuation factor of the biological tissue, and means for controlling the ultrasonic irradiation time or the irradiation position to the affected area according to the calculated focal ultrasonic intensity Have.

【0022】更に、超音波を集束させて体内の腫瘍を治
療する超音波治療装置において、超音波を発生させて体
内の所定の部位に集束させる超音波源と、該超音波源に
よる超音波焦点を移動させる手段と、生体内の2次元も
しくは3次元情報を収集し体内の画像を表示する第1の
CT装置と、生体内の2次元もしくは3次元の温度依存
パラメータを収集し、表示する第2のCT装置と、上記
二つのCT装置による情報を3次元画像上に重ねて表示
する手段とを有することを特徴とする。
Further, in an ultrasonic treatment apparatus for focusing ultrasonic waves to treat a tumor in the body, an ultrasonic source for generating ultrasonic waves and focusing the ultrasonic waves at a predetermined site in the body, and an ultrasonic focus by the ultrasonic source. Means for moving the body, a first CT device for collecting two-dimensional or three-dimensional information in the living body and displaying an image inside the body, and a first CT device for collecting and displaying two-dimensional or three-dimensional temperature-dependent parameters in the living body It is characterized by having two CT devices and means for displaying information by the above two CT devices in an overlapping manner on a three-dimensional image.

【0023】また、上記第2のCT装置により収集され
た2次元もしくは3次元の温度依存パラメータの分布よ
り最大温度上昇点の絶対座標及び温度を算出し、その座
標に強力超音波焦点が常に一致するように焦点を移動さ
せるように制御することを特徴とする。
Further, the absolute coordinates and temperature of the maximum temperature rising point are calculated from the distribution of the two-dimensional or three-dimensional temperature-dependent parameters collected by the second CT apparatus, and the strong ultrasonic focus always coincides with the coordinates. It is characterized in that the focus is controlled so as to move.

【0024】[0024]

【作用】第1の発明においては、事前に患部付近の3次
元的な構造と、その時間的な変化を画像診断装置によっ
て得て、それぞれの組織固有の音響パラメータ、加温特
性等を入力することで、生体モデルが作成できる。超音
波アプリケータから腫瘍に向けて超音波を照射する際に
通過する経路に含まれる様々な組織による屈折、反射を
計算し、どの位置にどれぐらいの強度の超音波が印加さ
れ、どの程度変性が起きるかを予測することができる。
超音波を透過しないようなものに対してはこの経路に照
射する振動子を停止させ、不要な加熱を防ぐことができ
る。
In the first aspect of the invention, the three-dimensional structure in the vicinity of the affected area and its temporal change are obtained in advance by the image diagnostic apparatus, and the acoustic parameters, heating characteristics and the like peculiar to each tissue are input. By doing so, a biological model can be created. By calculating the refraction and reflection by various tissues contained in the path that passes when the ultrasonic wave is applied from the ultrasonic applicator to the tumor, the ultrasonic wave with which intensity is applied at which position and how much is degenerated Can predict what will happen.
For those that do not transmit ultrasonic waves, the vibrator irradiating this path can be stopped to prevent unnecessary heating.

【0025】また、強力超音波による腫瘍治療におい
て、血管の存在位置に関する情報をもとに、血管の走行
位置では照射パワーを下げる、治療を避ける等の制御を
行うことで、血管の脱落を防ぎ、得にパワーを下げて照
射時間をのばすことで線維化を促し、血管周囲の腫瘍細
胞も死滅させながら、血管脱落を防ぐことが出来る。
Further, in the treatment of a tumor by high-intensity ultrasound, the dropout of the blood vessel is prevented by controlling the irradiation power at the running position of the blood vessel, avoiding the treatment, etc. based on the information on the existing position of the blood vessel. By lowering the power and extending the irradiation time, it is possible to prevent fibrosis and to prevent the loss of blood vessels while killing tumor cells around blood vessels.

【0026】更に、腫瘍の3次元的な形状を計測した後
に、治療対象部位において体表より深い位置から強力超
音波を照射することで、狙った焦点位置に十分な発熱が
得られ、かつ、不要な部位での発熱を抑えることが可能
となる。また同時に、熱変性部位後方には、超音波が非
常に届きにくくなることを逆に利用して、まず腫瘍塊の
奥の方をすべて治療することで、それ以降の照射では腫
瘍後方への超音波の影響を気にすることなく治療ができ
る。
Furthermore, after measuring the three-dimensional shape of the tumor, by irradiating the treatment target site with strong ultrasonic waves from a position deeper than the body surface, sufficient heat can be obtained at the targeted focal position, and It is possible to suppress heat generation in unnecessary parts. At the same time, by making use of the fact that ultrasonic waves are very difficult to reach the back of the heat-denatured site, the entire back of the tumor mass is treated first, and the irradiation to the back of the tumor makes it extremely Can be treated without worrying about the influence of sound waves.

【0027】投入パワー・駆動周波数・焦点超音波強度
等の値によって強力超音波照射時間を制御し、照射近傍
の限局した領域のみを治療可能で、焦点前方への影響を
抑えた安全な超音波治療装置を提供できる。
The powerful ultrasonic wave irradiation time is controlled by the values of input power, driving frequency, focal ultrasonic wave intensity, etc., and it is possible to treat only a limited area near the irradiation, and a safe ultrasonic wave with less influence on the front of the focal point. A treatment device can be provided.

【0028】生体内リアルタイムの温度分布を確認しな
がら治療可能となるばかりでなく、最大発熱点に常に強
力超音波焦点を一致させて、より速く、効果的に加熱を
行うことが可能となる。さらに、呼吸移動や体動等によ
る患部の移動にもリアルタイム追従可能となる。
Not only the treatment can be performed while confirming the real-time temperature distribution in the living body, but also the intense ultrasonic focus is always made to coincide with the maximum exothermic point, so that the heating can be performed more quickly and effectively. Furthermore, it becomes possible to follow the movement of the affected part due to breathing movements or body movements in real time.

【0029】[0029]

【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1に本実施例の一構成図を示す。本実
施例では、画像診断装置として一例となる磁気共鳴映像
装置(MRI)を用いた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of this embodiment. In this example, a magnetic resonance imaging apparatus (MRI), which is an example, was used as an image diagnostic apparatus.

【0030】図1において、静磁場磁石1は励磁用電源
2により励磁され、被検体3にz方向の一様な静磁場を
印加する。勾配磁場コイル4は静磁場磁石内に配置さ
れ、シーケンスコントローラ5によって制御される勾配
磁場コイル4の勾配磁場電源6により駆動され、寝台7
上の患者である被検体3に対して、直交するx,y,z
の3方向にそれぞれ磁場強度が直線的に変化する勾配磁
場Gx,Gy,Gzを印加する。高周波コイル8は送受
信兼用コイルで、勾配磁場コイル4内に配置される。シ
ーケンスコントローラ5による制御下で、送信部9から
の高周波信号がデュプレクサ10を介して高周波コイル
8に印加され、これにより発生する高周波磁場が、寝台
7上の高周波コイル8の中の被検体3に印加される。高
周波コイル8には、被検体3の画像化すべき領域に均一
な高周波磁場を発生できるもので、例えば鞍型コイル、
分布定数型コイル、あるいはこれらを用いて構成される
クォードラチャ送信コイルが使用される。ただ治療対象
が限定され、さらに高いS/N比が望まれるときには、
送受信、あるいは受信用に表面コイルを用いてもよい。
受信用に表面コイルを使用する場合は一様コイルを送信
用として用いる。
In FIG. 1, the static magnetic field magnet 1 is excited by the excitation power source 2 and applies a uniform static magnetic field in the z direction to the subject 3. The gradient magnetic field coil 4 is arranged in a static magnetic field magnet, and is driven by a gradient magnetic field power source 6 of the gradient magnetic field coil 4 controlled by a sequence controller 5, and the bed 7
X, y, z orthogonal to the subject 3 which is the upper patient
Gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz whose magnetic field strength changes linearly in the three directions are applied. The high frequency coil 8 is a transmission / reception coil and is arranged in the gradient magnetic field coil 4. Under the control of the sequence controller 5, the high frequency signal from the transmitter 9 is applied to the high frequency coil 8 via the duplexer 10, and the high frequency magnetic field generated thereby is applied to the subject 3 in the high frequency coil 8 on the bed 7. Is applied. The high-frequency coil 8 is capable of generating a uniform high-frequency magnetic field in the region of the subject 3 to be imaged. For example, a saddle type coil,
A distributed constant type coil or a quadrature transmission coil configured by using these is used. However, when the treatment target is limited and a higher S / N ratio is desired,
A surface coil may be used for transmission / reception or reception.
When a surface coil is used for reception, a uniform coil is used for transmission.

【0031】高周波コイル8により、被検体3からの磁
気共鳴信号を受信し、デュプレクサ10を介して受信信
号は受信部11へ送られる。デュプレクサ10は、高周
波コイル8を送信と受信に切り替えて使用するためのも
のであり、送信時には送信部9からの高周波信号を高周
波コイル8に伝達し、受信時には高周波コイル8からの
受信信号を受信部11に導く働きをする。受信信号は検
波と、ローパスフィルタによる帯域制限を受けたあと、
シーケンスコントローラ5による制御下で、データ収集
部12に送られる。データ収集部12では、受信信号の
収集と、そのA/D変換を行い、画像再構成用データと
して制御回路13へ送られる。
The high frequency coil 8 receives the magnetic resonance signal from the subject 3, and the received signal is sent to the receiving unit 11 via the duplexer 10. The duplexer 10 is used for switching the high frequency coil 8 between transmission and reception, and transmits the high frequency signal from the transmission unit 9 to the high frequency coil 8 during transmission, and receives the reception signal from the high frequency coil 8 during reception. It works to lead to the section 11. The received signal is detected and band-limited by the low-pass filter,
It is sent to the data collection unit 12 under the control of the sequence controller 5. The data collection unit 12 collects the received signals, performs A / D conversion of the received signals, and sends the signals to the control circuit 13 as image reconstruction data.

【0032】制御回路13はコンソール14により制御
され、受信部11から入力された画像再構成用データに
ついて2次元フーリエ変換を含む画像再構成処理を行
う。またシーケンスコントローラ5の制御も行う。制御
回路13により得られた画像データは画像ディスプレイ
15に供給され、画像が表示される。
The control circuit 13 is controlled by the console 14 and performs an image reconstruction process including a two-dimensional Fourier transform on the image reconstruction data input from the reception unit 11. It also controls the sequence controller 5. The image data obtained by the control circuit 13 is supplied to the image display 15 and an image is displayed.

【0033】一方超音波アプリケータ16には集束超音
波を発生できるピエゾ素子群からなる超音波振動子群が
配置され可撓性の水袋で被検体3に装着される。それぞ
れの素子には、独立した駆動回路群17と、そのそれぞ
れに位相制御回路群18が結合されている。駆動回路群
17は電源19により強度が決定され、位相制御回路群
18からのトリガに応じて各ピエゾ素子に電圧パルスを
印加する。電源19、位相制御回路群18は、制御回路
13にてコントロールされる。超音波振動子を用いて、
超音波を送信する際に各素子の位相を制御することでそ
の焦点の位置を3次元的に電子的に移動できることはよ
く知られている(U.S.P.4,526,168号公
報参照)。これにより焦点を治療部位に合わせるよう遅
延パルスを発生させることでアプリケータを移動するこ
となく治療部位を順に治療していくことが可能となる。
On the other hand, the ultrasonic applicator 16 is provided with an ultrasonic transducer group consisting of a piezoelectric element group capable of generating focused ultrasonic waves, and is attached to the subject 3 with a flexible water bag. An independent drive circuit group 17 and a phase control circuit group 18 are coupled to each element. The strength of the drive circuit group 17 is determined by the power supply 19, and a voltage pulse is applied to each piezo element in response to a trigger from the phase control circuit group 18. The power supply 19 and the phase control circuit group 18 are controlled by the control circuit 13. With an ultrasonic transducer,
It is well known that the focal position can be electronically moved three-dimensionally by controlling the phase of each element when transmitting an ultrasonic wave (USP 4,526,168). reference). This makes it possible to sequentially treat the treatment areas without moving the applicator by generating a delayed pulse so that the focus is on the treatment area.

【0034】ここでは焦点移動を電子制御としたが、機
械的に動かしても構わない。次に、シミュレーションを
含んだ治療について説明する。まず、事前検査として、
被検体3の患部腫瘍、及び患部周辺の状況の位置の検出
を行う。例えば図2に示すように、患部23の大きさ・
形状・性質、および他の内蔵22・骨21・血管・神経
等の周囲状況の時間変化(図2(a)から(c)にかけ
て時間的に変化している画像を示す)を、MRIやX−
CT等の画像診断装置を用いて3次元的、高速に撮像
し、各組織を判別し、それぞれの抽出を行い、画像を図
1のメモリ328に記憶させる。特に呼吸移動等周期的
な動きに関しては1周期以上の画像を取得する。その際
の空間分解能は腫瘍と他組織の判別が可能な程度は必要
で、時間分解能は呼吸周期に対して十分な細かさ(例え
ば1秒以下)が必要である。
Although the focus movement is electronically controlled here, it may be mechanically moved. Next, the treatment including the simulation will be described. First, as a preliminary inspection,
The position of the affected part tumor of the subject 3 and the situation around the affected part is detected. For example, as shown in FIG.
MRI and X are used to determine the shape / property and temporal changes in the surrounding conditions of the other internal organs 22, bone 21, blood vessels, nerves, etc. (showing images that change with time from FIG. 2 (a) to (c)). −
A three-dimensional, high-speed image is taken using an image diagnostic apparatus such as CT, each tissue is discriminated, each is extracted, and the image is stored in the memory 328 of FIG. Especially for periodical movements such as respiratory movements, images of one cycle or more are acquired. The spatial resolution at that time needs to be such that tumors and other tissues can be distinguished, and the temporal resolution needs to be sufficiently fine (for example, 1 second or less) with respect to the respiratory cycle.

【0035】次に、上記のMRI画像やX−CT画像に
各臓器や骨等の組織の物理特性値(例えば加温に対する
温度上昇特性、音響インピーダンスなど)のデータをコ
ンソール14より入力し、時間変化を含んだ3次元的な
疑似生体モデルを作成する。これを表示するときは、そ
れぞれの組織は独立に表示することができ、これらを重
ねて表示することもできる。これらの選択はコンソール
から入力することで行える。表示手段は3次元を2次元
に投影して平面のディスプレイに表示ていもよいが、こ
の場合はその向きや大きさをコンソールから自由に設定
できる。あるいはホログラフィを用いて立体表示した
り、空間走査型立体表示ディスプレイを用いて実際に3
次元で表示してもよい。
Next, data of physical characteristic values of tissues such as organs and bones (for example, temperature rising characteristic with respect to heating, acoustic impedance, etc.) is input from the console 14 to the MRI image and the X-CT image, and the time is input. A three-dimensional pseudo biological model including changes is created. When displaying this, each organization can be displayed independently, and these can also be displayed in an overlapping manner. These selections can be made by entering from the console. The display means may project three dimensions into two dimensions and display it on a flat display, but in this case, its direction and size can be freely set from the console. Alternatively, stereoscopic display using holography, or 3D display using a spatial scanning type stereoscopic display
You may display by dimension.

【0036】次にこれに対して、超音波アプリケータ1
6の一構成であるカップリグ液24の入った水袋20の
装着位置を決める。例えば腫瘍の領域(患部23)が図
3斜線部のように呼吸により周期的に移動しているとす
ると、このそれぞれの時間での患部23に対して、最も
骨21や臓器22等の障害物がないように照射できる位
置を画像から探せばよい。
Next, on the other hand, the ultrasonic applicator 1
The mounting position of the water bag 20 containing the cup rig liquid 24, which is one of the configurations of No. 6, is determined. For example, if the tumor area (affected area 23) is periodically moved by breathing as shown by the shaded area in FIG. 3, the obstacles such as bones 21 and organs 22 are most affected by the affected area 23 at each time. It suffices to search the image for a position that can be irradiated so that there is no light.

【0037】そして次にこの状態で治療できる領域を計
算する。各組織間の音響インピーダンスの違いから起こ
る屈折、反射を計算し、腫瘍領域の各々の位置に対して
超音波アプリケータからの超音波の照射経路をシミュレ
ートし、このとき骨や管腔臓器、肺野等超音波の障害物
が経路に存在するときは、障害物にぶつかる超音波を発
生する振動子は駆動を停止し、反射面での不要な加熱を
防止し、それ以外の振動子を駆動して焦点領域で一定の
エネルギーを印加できるよう電源を制御し駆動パワーを
制御するように駆動条件を決める。例えば図4のように
患部23と超音波アプリケータ16と障害物25が存在
するとき、矢印で示したように経路が計算され、超音波
アプリケータの斜線部のみを駆動することで、障害物へ
の照射を防いでいる。電源側のパワーには限界があるの
と、位相制御による焦点移動の焦点のパワーの高い領域
はアプリケータの幾何焦点まわりのある程度に限られて
いるので、この条件と振動子の選択結果から治療できる
領域は決定できる。
Then, the area that can be treated in this condition is calculated. The refraction and reflection caused by the difference in acoustic impedance between tissues are calculated, and the irradiation path of ultrasonic waves from the ultrasonic applicator is simulated for each position of the tumor area. When ultrasonic obstacles such as lung fields are present in the path, the transducer that generates ultrasonic waves that hit the obstacle stops driving, prevents unnecessary heating on the reflective surface, and prevents the other transducers. The driving condition is determined so that the power source is controlled and the driving power is controlled so as to drive and apply constant energy in the focal region. For example, when the affected part 23, the ultrasonic applicator 16 and the obstacle 25 are present as shown in FIG. 4, the path is calculated as shown by the arrow, and only the diagonally shaded part of the ultrasonic applicator is driven, so that the obstacle is blocked. To prevent the irradiation of light. Since there is a limit to the power on the power supply side and the high focus power area of focus movement by phase control is limited to some extent around the geometric focus of the applicator, treatment is performed from this condition and the selection result of the oscillator. The possible area can be determined.

【0038】次に実際の治療時には、まず得られた3次
元静止画像から操作者(医者)により治療領域、治療順
序など治療プロトコルが決定される。このとき装置側か
らの治療順序に対する条件、例えば治療はアプリケータ
から見て遠い領域から行う(変性領域の奥には超音波は
届かない)というような条件も満たすよう決定される。
次にこのプロトコルに従い、順に焦点を移動させながら
治療を行う。そのときの治療対象とその周辺の位置関係
は照射直前に得られた画像から呼吸移動のどの位相にあ
るかを判定し、この位相の照射条件で照射を行う。ある
いは呼吸モニタを用い、画像と呼吸モニタの出力を予め
対応づけて得ておくと、治療時には呼吸モニタの出力を
観測することで呼吸のどの位相にあるかを判定できる。
Next, at the time of actual treatment, the operator (doctor) first determines a treatment protocol such as a treatment area and a treatment order from the obtained three-dimensional still image. At this time, it is determined to satisfy the condition for the treatment order from the device side, for example, the condition that the treatment is performed from a region far from the applicator (the ultrasonic wave does not reach the depth of the degeneration region).
Next, according to this protocol, treatment is performed while moving the focus in order. At that time, the positional relationship between the treatment target and its periphery is determined from the image obtained immediately before irradiation in which phase of respiratory movement, and irradiation is performed under the irradiation conditions of this phase. Alternatively, if a breathing monitor is used and the image and the output of the breathing monitor are associated with each other in advance, the phase of respiration can be determined by observing the output of the breathing monitor during treatment.

【0039】このときのフローチャートを図5に示した
呼吸モニタを使用した場合と、図6に示したMRI画像
より位相検出を行う場合とに分けて説明する。またこの
ような疑似生体モデルを用いることにより、位相制御に
よる疑似焦点の、組織間の屈折、反射などによるズレを
シミュレートすることができる。ズレの大きい場合に
は、各位相制御回路の位相を微調整し焦点が設定焦点に
合うようにコントロールする。またズレによる焦点圧力
の低下が起きている場合には十分な治療効果が得られる
ように電源のパワーをコントロールする。
The flow chart at this time will be described separately for the case where the respiration monitor shown in FIG. 5 is used and the case where phase detection is performed from the MRI image shown in FIG. Further, by using such a pseudo biological model, it is possible to simulate the deviation of the pseudo focus due to phase control due to refraction between tissues, reflection and the like. If the deviation is large, the phase of each phase control circuit is finely adjusted to control the focus so that it matches the set focus. When the focal pressure is reduced due to the shift, the power of the power supply is controlled so that a sufficient therapeutic effect can be obtained.

【0040】以上は、シミュレーションでアプリケータ
からみた照射経路を評価したが、予め設定した治療順序
(焦点位置の設定)をもとに、各焦点に対する最適照射
条件を順次決定してもよい。この場合、一連の治療操作
を時間的に順次シミュレートできるので、アニメーショ
ンで表示すると治療を仮想的に実行することができ、治
療手順の安全性再確認や、治療効果の予測が可能で、ま
た治療の流れが一目で捉えられるので患者に対してこれ
を示しインフォームコンセントをとることもできて有効
である。
In the above, the irradiation path viewed from the applicator was evaluated by simulation, but the optimum irradiation condition for each focus may be sequentially determined based on the preset treatment sequence (setting of the focus position). In this case, since a series of treatment operations can be simulated sequentially in time, it is possible to virtually execute the treatment by displaying it in animation, it is possible to reconfirm the safety of the treatment procedure and predict the treatment effect. Since the flow of treatment can be grasped at a glance, this can be indicated to the patient and informed consent can be obtained, which is effective.

【0041】具体的な手順としては、簡単に言うとまず
治療順序をきめ、その時設定した各焦点に対して、呼吸
の各フェーズでの照射条件を前述と同様に照射経路を計
算することで(この場合は治療対象は患部全体でなく一
点であるが)決定する。そのなかで最適な(なるべくた
くさんの振動子を使用できる、あるいは経路に障害物や
照射すると危険な領域をなるべく含まない)フェーズを
決定する。
As a concrete procedure, simply speaking, the treatment order is first determined, and the irradiation condition in each phase of respiration is calculated for each focus set at that time in the same manner as described above ( In this case, the treatment target is not the whole affected area but one point). Among them, the optimum phase (as many oscillators as possible can be used, or obstacles in the path or a dangerous area when irradiated is not included as much as possible) is determined.

【0042】この作業を各焦点について行う。そして治
療時には決められた順で焦点を設定して、それぞれ最適
なフェーズが来たときに照射を行う。詳細な手順として
は、図5に示した通り、MRIやMRA等を用いて3次
元の時間的に連続した画像を複数枚撮像する(ステップ
700)。この撮像された画像は、シミュレーション処
理と治療計画処理に入力される。シミュレーション処理
では、まずこれらの画像が各臓器、組織を抽出する(ス
テップ701)。そして、これらの情報に基づいて骨,
血管,神経,各臓器モデルを作成する(ステップ70
2)。これらのモデルに生体特性値をあてはめるために
これらの値を入力する(ステップ703)。そして、ア
プリケータの位置を決め(ステップ704)、呼吸の各
フェーズの治療可能領域を計算して(ステップ70
5)、この結果を呼吸モニター処理の方に出力する。
This work is performed for each focus. Then, during the treatment, the focus is set in a determined order, and the irradiation is performed when the optimum phase comes. As a detailed procedure, as shown in FIG. 5, a plurality of three-dimensional temporally continuous images are picked up using MRI, MRA or the like (step 700). The captured image is input to the simulation process and the treatment planning process. In the simulation process, first, these images extract each organ and tissue (step 701). And, based on these information, bones,
Create blood vessel, nerve, and organ models (step 70)
2). These values are input in order to fit the biological characteristic values to these models (step 703). Then, the position of the applicator is determined (step 704), and the treatable area of each phase of breathing is calculated (step 70).
5), this result is output to the respiratory monitor processing.

【0043】一方治療計画の方では、N個の焦点を設定
して治療プロトコルを決定する(ステップ707)。ま
ず、治療にあたっては、N個の焦点の内1番目の情報を
セットする(ステップ708)。そして、呼吸モニター
として位相を検出し(ステップ706)、シミュレーシ
ョン画像を参照しながら1番目の焦点を設定する(ステ
ップ709)。次に、1番目の焦点にあうように焦点調
整を行う(ステップ710)。そして、この焦点に超音
波を照射する(ステップ711)。次に、1番目という
情報を順次セットアップさせ(ステップ712)、N番
目の焦点になるまで継続して超音波を照射して治療を終
了させる。
On the other hand, for the treatment plan, N focus points are set to determine the treatment protocol (step 707). First, in the treatment, the first information of the N focal points is set (step 708). Then, the phase is detected as a respiration monitor (step 706), and the first focus is set with reference to the simulation image (step 709). Next, focus adjustment is performed so as to match the first focus (step 710). Then, ultrasonic waves are applied to this focus (step 711). Next, the first information is sequentially set up (step 712), and ultrasonic waves are continuously emitted until the Nth focal point is reached, thus ending the treatment.

【0044】MRI画像により位相検出を行う場合のフ
ローチャートは図6のようになる。図5では位相検出に
呼吸モニターを利用したのに対し、図6ではMRI連続
画像(ステップ714)が入っている点だけが図5と異
っている。
FIG. 6 is a flow chart when the phase is detected by the MRI image. 5 differs from FIG. 5 only in that the MRI continuous image (step 714) is included in FIG. 6, whereas the respiratory monitor is used for phase detection in FIG.

【0045】また、治療手順がすべて決められた後で、
治療順序に従い治療を仮想的に実行して、治療効果(変
性領域)を合成する。そして治療漏れや、誤照射、不要
な加熱などがないかチェックすることができる。
Also, after all treatment procedures have been decided,
The treatment is virtually executed according to the treatment order, and the treatment effect (degeneration region) is synthesized. You can then check for treatment leaks, erroneous irradiation, and unnecessary heating.

【0046】ここでは一回の治療エネルギーの照射時間
は呼吸周期に対し十分短いとしているが、パワーを下げ
て照射時間を長く設定する場合には、腫瘍内部の設定焦
点に対し照射中はいつも同じ点を照射していると効率よ
く照射できるので、疑似生体モデルの時間変化画像をも
とに呼吸移動に合わせた焦点移動のために位相を呼吸移
動に合わせて変化させるように設定する。そのときの照
射経路も前述と同様に障害物は避けるように設定する。
Here, it is assumed that the irradiation time of one treatment energy is sufficiently short with respect to the respiratory cycle. However, when the irradiation time is set to be long by lowering the power, it is always the same during irradiation to the set focus inside the tumor. Since it is possible to efficiently irradiate the points, it is set based on the time-varying image of the pseudo biological model so that the phase is changed in accordance with the respiratory movement in order to move the focus in accordance with the respiratory movement. The irradiation route at that time is also set so as to avoid obstacles as described above.

【0047】ここまでは障害物としては事前の検査で得
られるものを対象としたが、実際治療時には腸管ガスな
ど治療時に突然現れるものも考えられる。このようなも
のに対しては治療に入る前、あるいは照射直前に画像を
取得し、このような領域を経路が避けるように再度設定
し直す。
Up to this point, obstacles that have been obtained by a prior examination have been targeted, but in reality, intestinal gas such as gas during treatment may suddenly appear during treatment. For such a thing, an image is acquired before starting treatment or immediately before irradiation, and the area is reset so as to avoid such a path.

【0048】治療の前に改めて画像を取り直した場合に
は取り直した画像を用いてもう一度シミュレーションを
行うか、あるいは変化分のみを事前に行ったシミュレー
ションに付加すればよい。
When the image is retaken again before the treatment, the retaken image may be used to perform the simulation again, or only the change may be added to the previously performed simulation.

【0049】実際の治療中、照射直前に画像を得る場合
には、その画像から疑似生体モデルを作成しなおし、予
定照射経路を計算しなおす。そして事前のシミュレーシ
ョン時に設定した焦点とのズレを補正し、新たに経路に
含まれた腸管ガスなどの障害物に超音波を当てないよう
に振動子を選択し直す。
When an image is obtained immediately before irradiation during the actual treatment, a pseudo biological model is recreated from the image and the planned irradiation path is recalculated. Then, the deviation from the focus set at the time of the simulation in advance is corrected, and the transducer is selected again so that ultrasonic waves are not applied to obstacles such as intestinal gas newly included in the path.

【0050】このような補正を行うためには、事前の治
療シミュレーション時に得た疑似生体モデルの3次元画
像と、直前に得られた画像との対応を取る必要がある。
そのためには、治療に入る前に画像を取得し、これがシ
ミュレーションの画像と一致するよう被検体の位置,体
位,アプリケータの位置,角度等を調整する。最も一致
の良い状態で被検体を固定することでそこからのずれを
低減できる。
In order to perform such a correction, it is necessary to make correspondence between the three-dimensional image of the pseudo biological model obtained during the treatment simulation in advance and the image obtained immediately before.
For that purpose, an image is acquired before starting the treatment, and the position of the subject, the body position, the position of the applicator, the angle, etc. are adjusted so that this image matches the image of the simulation. By fixing the subject in the best matching condition, the deviation from it can be reduced.

【0051】それでも治療中に体動等により多少のずれ
が発生する恐れがあるので、常に直前に得た画像とその
呼吸フェーズにあったシミュレーション画像を比較し、
その残差を計算しておく。例えばその値の合計がある値
以上の時には、治療を停止し、シミュレーション側の画
像を最もズレの少なくなるよう座標変換を行い、そのと
きのアプリケータからの照射経路をもう一度計算し直
す。あるいは被検体とアプリケータの位置を調整し直
す。
Even so, there is a possibility that some displacement may occur due to body movement during treatment, so always compare the image obtained immediately before with the simulation image in the breathing phase,
Calculate the residual. For example, when the sum of the values is more than a certain value, the treatment is stopped, the image on the simulation side is subjected to coordinate transformation so as to minimize the deviation, and the irradiation path from the applicator at that time is calculated again. Alternatively, readjust the positions of the subject and the applicator.

【0052】このような被検体の位置調整の手段とし
て、寝台の位置、角度を外部から調整できる手段を用い
ることで、その都度ガントリから被検体を出して調整す
る手間とその移動自体によるズレの低減が図れる。
As such means for adjusting the position of the subject, by using means for adjusting the position and angle of the bed from the outside, it is necessary to take out the subject from the gantry each time and adjust by the movement itself. It can be reduced.

【0053】上述した方法を具体化した手順が図7に示
されている。まず、MRIとMRAで3次元の時間的連
続画像を撮像する(ステップ800)。これらの撮像さ
れた画像は、疑似生体モデル特性処理のステップと治療
計画のステップに出力される。疑似生体モデル作成処理
のステップでは、各臓器と組織抽出を行う(ステップ8
01)。次に、この情報に基づいて骨や血管や神経,各
臓器モデルを作成する(ステップ802)。そして、こ
のモデルに生体特性値を入力する(ステップ803)。
これらの情報に基づいてアプリケータの位置を決定する
(ステップ804)。この決定された情報は、治療計画
のステップと治療時のステップにおくられる。治療計画
のステップへの情報は、もし治療中に被検体のずれが発
生しても被検体とアプリケータとの位置を調整したり、
治療を停止させるために使われる。 一方治療計画のス
テップの方では、まず、N個分の焦点を設定して治療プ
ロトコルを決定する(ステップ805)。次にnを1に
セットする(ステップ806)。そして、まず1番目の
焦点を設定して(ステップ807)、駆動電圧や駆動振
動子等を決定するための呼吸の各フェーズの治療可能経
路を計算して求める(ステップ808)。次にnを1セ
ットアップ(ステップ809)、n番目の焦点までの治
療可能経路を計算させ(ステップ810)、これが終了
すれば治療時のステップへと移る。治療時のステップで
は、疑似生体モデル作成のステップを受けてMRIの連
続画像を撮像して位相検出を行い(ステップ811)、
n番目の焦点設定のステップに出力する。一方、治療計
画のステップを受けて、まずnを1にセットする(ステ
ップ812)。そして、まず最初に1番目の焦点を設定
する(ステップ813)。この1番目の焦点設定に伴
い、この焦点に調整を行う(ステップ814)。この調
整が終れば超音波を照射する(ステップ815)。そし
て、nを1セットアップさせて(ステップ816)順次
n番目の焦点まで超音波の照射を行う(ステップ81
7)。
A procedure embodying the above method is shown in FIG. First, a three-dimensional temporal continuous image is captured by MRI and MRA (step 800). These captured images are output to the pseudo biological model characteristic processing step and the treatment planning step. In the step of the pseudo biological model creation processing, each organ and tissue are extracted (step 8).
01). Next, bone, blood vessel, nerve, and organ models are created based on this information (step 802). Then, the biological characteristic value is input to this model (step 803).
The position of the applicator is determined based on this information (step 804). This determined information is sent to the treatment planning step and the treatment step. Information to the steps of the treatment plan is to adjust the position of the subject and the applicator even if the subject shifts during treatment,
Used to stop treatment. On the other hand, in the step of the treatment plan, first, N focal points are set to determine the treatment protocol (step 805). Next, n is set to 1 (step 806). Then, first, the first focus is set (step 807), and the treatable path of each phase of respiration for determining the drive voltage, the drive oscillator, etc. is calculated and obtained (step 808). Next, n is set up to 1 (step 809), a treatable path to the n-th focus is calculated (step 810), and when this is completed, the process proceeds to the treatment step. In the step of treatment, in response to the step of creating a pseudo biological model, continuous images of MRI are captured and phase detection is performed (step 811),
Output to the nth focus setting step. On the other hand, in response to the treatment planning step, n is first set to 1 (step 812). Then, first, the first focus is set (step 813). With this first focus setting, the focus is adjusted (step 814). When this adjustment is completed, ultrasonic waves are emitted (step 815). Then, n is set up to 1 (step 816) and ultrasonic waves are sequentially irradiated to the nth focus (step 81).
7).

【0054】ここでは、生体モデルをコンピュータグラ
フィックとしたが、これは、実際に水や寒天等、物理的
特性が生体組織に近い物質で、実際に作製したものでも
よい。
Here, the biological model is a computer graphic, but it may be a substance such as water or agar whose physical characteristics are close to those of the biological tissue, and may be actually produced.

【0055】また、ここでは超音波による腫瘍治療につ
いて述べたが、超音波を用いた結石破砕装置に対しても
同様に用いることができる。例えば、超音波の経路に肺
野が含まれることも多く、これらを含まないように振動
子を選択することで肺野での余分な加熱を防ぐことがで
きる。
Although the tumor treatment using ultrasonic waves has been described here, the same can be applied to a calculus breaking device using ultrasonic waves. For example, the lung field is often included in the path of ultrasonic waves, and excessive heating in the lung field can be prevented by selecting a vibrator so as not to include these fields.

【0056】またここでは画像モニタにはMRI、X−
CTなど主にガントリタイプを使用したが、従来の結石
破砕装置のように、インナータイプの超音波プローブを
使用、または併用することも考えられる。またCTでな
く通常のX線画像を用いることも考えられる。このよう
な場合、画像用超音波、あるいはX線の経路に骨などの
障害物が存在するとその後方を画像化することができな
くなる。よって治療用超音波のと同様にこれらの経路を
シミュレートしておくことで、障害物の影響を受けな
い、あるいは受けにくいところに超音波プローブを配置
したり、X線を照射できる。
Further, here, the image monitor is provided with MRI, X-.
Although a gantry type such as CT is mainly used, an inner type ultrasonic probe may be used or used in combination as in a conventional calculus breaking device. It is also possible to use a normal X-ray image instead of CT. In such a case, if there is an obstacle such as a bone in the path of the ultrasonic waves for imaging or the X-ray, the area behind it cannot be imaged. Therefore, by simulating these paths similarly to the case of the therapeutic ultrasonic waves, it is possible to arrange the ultrasonic probe or to irradiate the X-rays in a place that is not affected by the obstacle or is less susceptible to the obstacle.

【0057】次に、第2の発明について説明する。第2
の発明における装置の構成は、図1と同じである。血管
像取得手段としてはMRアンギオグラフィ(MRA)を
用いる。撮像手段としてはTime of Flight, Phase Cont
rast, MTC を利用したもの等がありどれを用いても構わ
ない。
Next, the second invention will be described. Second
The configuration of the device in the invention of 1 is the same as that in FIG. MR angiography (MRA) is used as the blood vessel image acquisition means. Time of Flight, Phase Cont
There are some that use rast, MTC, etc., and any one can be used.

【0058】治療時には、まず治療計画を立てるため、
同じ画像化領域で磁気共鳴画像、及び磁気共鳴血管画像
を撮像し、この画像から治療対象を抽出し、そこに含ま
れる血管の画像を取得する。例えば図8のように3次元
的な画像化領域221を表示し、その内部に患部23、
血管部223を重ねて表示する。そして図9に示すよう
に、患部23をまんべんなく治療できるように治療用集
束超音波の焦点224の位置を設定し、それぞれの設定
焦点について、治療領域(斜線部)が血管に重なる場合
には血管の脱落を起こさないように照射パワーを下げ、
血管周囲の腫瘍細胞については線維化を起こさせるよう
な照射を行う。例えば図10のように照射位置A,B,
C,Dを設定した場合、Aのように血管部223から離
れている場合にはパワーを上げて非血管部の治療効果を
上げ、血管部223付近では線維化を起こさせるように
設定する。そして全体としては線維化以上の十分な治療
ができ、さらに血管部での脱落を防ぐように各焦点のパ
ワーを調整する。
At the time of treatment, in order to make a treatment plan,
A magnetic resonance image and a magnetic resonance blood vessel image are captured in the same imaging region, a treatment target is extracted from this image, and an image of the blood vessel contained therein is acquired. For example, as shown in FIG. 8, a three-dimensional imaged area 221 is displayed, and the affected area 23,
The blood vessel portion 223 is overlaid and displayed. Then, as shown in FIG. 9, the position of the focal point 224 of the focused ultrasound for treatment is set so that the affected area 23 can be treated evenly, and if the treatment area (hatched portion) overlaps the blood vessel for each set focal point, Lower the irradiation power to prevent the dropout of
The tumor cells surrounding the blood vessel are irradiated so as to cause fibrosis. For example, as shown in FIG. 10, irradiation positions A, B,
When C and D are set, the power is increased to increase the therapeutic effect on the non-vascular part when it is distant from the blood vessel part 223 like A, and fibrosis is caused near the blood vessel part 223. Then, as a whole, sufficient treatment beyond fibrosis can be performed, and the power of each focus is adjusted so as to prevent dropout in the blood vessel.

【0059】具体的な治療手順としては、まず図11の
ような流れがある。まず照射条件を決定する際に照射条
件に基づく温度分布を理論的に計算するか、もしくは実
験的に得られた照射条件に対する温度分布をメモリに保
存しておいて、それを照射条件に応じて呼び出すこと
で、その近傍の血管組織の温度を得て、その血管に脱落
を起こさせない範囲に照射パワーを上げるように条件を
決定する。そして腫瘍組織はすべて治療されるよう各設
定焦点ごとの照射条件を決めていく。この際、焦点位置
と照射パワー両方を変化させて血管に多大なパワーが加
わらないように最適化してもよい。そしてそのように決
められた計画に従いながら実験の治療を遂行していく。
MRIにおいては拡散やプロトン化学シフト等のパラメ
ータの温度依存性を用いると非侵襲な体内温度分布計測
が可能である(特開昭59−196431号公報、特開
昭62−81538号公報、特開昭61−8040号公
報)ので、治療の際にこれをリアルタイムで行い、加熱
時の温度分布を測定し、血管部が加熱されすぎないよう
にモニタすることにより、血管の脱落を防ぐことも出来
る。
As a concrete treatment procedure, there is a flow as shown in FIG. First, when deciding the irradiation condition, the temperature distribution based on the irradiation condition is theoretically calculated, or the temperature distribution for the irradiation condition obtained experimentally is stored in the memory and it is stored according to the irradiation condition. By calling, the temperature of the blood vessel tissue in the vicinity thereof is obtained, and the condition is determined so as to increase the irradiation power within a range in which the blood vessel is not dropped. Then, the irradiation conditions for each set focus are determined so that all tumor tissues are treated. At this time, both the focus position and the irradiation power may be changed to optimize so that a large amount of power is not applied to the blood vessel. Then, the experimental treatment is carried out according to the plan thus decided.
In MRI, non-invasive body temperature distribution measurement can be performed by using temperature dependence of parameters such as diffusion and proton chemical shift (JP-A-59-196431 and JP-A-62-81538, JP-A-62-81538). As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-8040), this can be prevented in real time by performing this in real time during treatment, measuring the temperature distribution during heating, and monitoring the blood vessel so that it is not overheated. .

【0060】まず、治療対象付近のMRI画像を取得す
る(ステップ900)。このMRI画像により腫瘍を抽
出する(ステップ901)。次にMRAにより腫瘍内血
管を抽出する(ステップ902)。これらの情報により
照射位置を設定し(ステップ903)治療計画が終了し
た時は治療のステップへ移る。計画が終了していない時
は治療領域に血管が含まれているか否か判断させ(ステ
ップ905)血管があれば、照射時間を長くしてパワー
レベルを低げる(ステップ906)。血管が含まれてい
なければ、照射時間を短くしてパワーレベルを高くする
(ステップ907)。計画が終了すれば、照射位置を設
定し(ステップ908)照射を行う(ステップ90
9)。
First, an MRI image near the treatment target is acquired (step 900). A tumor is extracted from this MRI image (step 901). Next, blood vessels in the tumor are extracted by MRA (step 902). The irradiation position is set based on these pieces of information (step 903), and when the treatment plan is completed, the process moves to the treatment step. When the planning is not completed, it is judged whether or not the treatment area includes blood vessels (step 905). If there are blood vessels, the irradiation time is lengthened to lower the power level (step 906). If the blood vessel is not included, the irradiation time is shortened and the power level is increased (step 907). When the plan is completed, the irradiation position is set (step 908) and irradiation is performed (step 90).
9).

【0061】またはこのようなMRIによる温度計測手
順を用いた場合、図12に示したように照射条件までの
細かい治療計画は立てずに、腫瘍部に照射部位を設定
し、照射を開始し、リアルタイムに温度分布を得なが
ら、その中の血管部の温度がある設定されたしきい値を
越えない範囲でパワーを上げていき、しきい値を越えた
ところでその照射部位についての照射を終了し、別の照
射部位に焦点を調整し、同様に治療を繰り返し、治療予
定範囲を治療していってもよい。
Alternatively, when such a temperature measurement procedure by MRI is used, as shown in FIG. 12, a detailed treatment plan up to the irradiation condition is not established, the irradiation site is set in the tumor part, and irradiation is started. While obtaining the temperature distribution in real time, increase the power within the range where the temperature of the blood vessel part within it does not exceed the set threshold value, and when the threshold value is exceeded, the irradiation of the irradiation site is terminated. Alternatively, the focus may be adjusted to another irradiation site, the treatment may be repeated in the same manner, and the planned treatment range may be treated.

【0062】図12の手順を以下に説明する。まず治療
対象付近のMRI画像を取得する(ステップ910)。
次に取得されたMRI画像より腫瘍を抽出する(ステッ
プ911)。次にMRAにより腫瘍内血管を抽出する
(ステップ912)。これらの情報に基づいて照射位置
を設定し(ステップ913)、治療を継続するか判断さ
せ(ステップ914)治療を終了させないのであれば、
超音波を照射させ(ステップ915)、MRIを用いて
温度計測を行う(ステップ916)。測定の結果、血管
部の温度とある所定のしきい値とを比較する(ステップ
917)。しきい値の方が血管部の温度よりも大きけれ
ば、パワーを上昇させ(ステップ919)反対であれ
ば、照射を終了させる(ステップ918)。
The procedure of FIG. 12 will be described below. First, an MRI image near the treatment target is acquired (step 910).
Next, a tumor is extracted from the acquired MRI image (step 911). Next, intratumoral blood vessels are extracted by MRA (step 912). The irradiation position is set based on these pieces of information (step 913), and it is determined whether or not to continue the treatment (step 914).
Ultrasonic waves are emitted (step 915) and temperature measurement is performed using MRI (step 916). As a result of the measurement, the temperature of the blood vessel is compared with a predetermined threshold value (step 917). If the threshold value is higher than the temperature of the blood vessel portion, the power is increased (step 919), and if the threshold value is the opposite, irradiation is terminated (step 918).

【0063】特に主要な太い血管については治療計画の
際、避けて照射するように設定しても良い。実際の治療
時には、通常の磁気共鳴画像を連続的に得ておいて、ア
ンギオグラフィによる血管画像はその磁気共鳴画像との
相対位置関係を治療計画時に得ておけば、連続撮像され
た像に重ねて表示することで、動きなどによる位置ズレ
は補正することが出来る。ただ磁気共鳴血管像の撮像を
リアルタイムに行うことができれば、治療前に順次治療
領域の血管を確認しつつ治療エネルギーの照射が可能と
なる。
In particular, it may be set so as to avoid irradiation for a major thick blood vessel during treatment planning. During the actual treatment, ordinary magnetic resonance images are continuously acquired, and the blood vessel image obtained by angiography can be superimposed on the continuously imaged images if the relative positional relationship with the magnetic resonance image is acquired at the time of treatment planning. By displaying it as, it is possible to correct the positional deviation due to movement or the like. However, if the magnetic resonance blood vessel image can be taken in real time, it is possible to irradiate the therapeutic energy while sequentially confirming the blood vessels in the treatment area before the treatment.

【0064】またGd−DTPAを用いパーフュージョ
ン(灌流)の画像を得ることによって毛細血管の血流を
画像化することもできるので、同様に特に毛細血管の集
まっているところには照射パワーを下げるようコントロ
ールすることで大出血を避けられる。
Further, since the blood flow in the capillaries can be imaged by obtaining an image of perfusion (perfusion) using Gd-DTPA, similarly, the irradiation power is lowered particularly in the place where the capillaries are gathered. You can avoid major bleeding by controlling so.

【0065】現在の腫瘍治療においても、腫瘍への栄養
の供給を栄養血管を塞栓することで断ち、腫瘍部を壊死
させる治療法がある。血管からの大出血を防ぐという意
味では、治療前に腫瘍部への栄養血管の血管塞栓をし
て、出血を防ぎつつ加熱治療を行うことで、さらに安全
性を高めることができる。
Also in the current tumor treatment, there is a treatment method in which the supply of nutrients to the tumor is stopped by embolizing the feeding blood vessels, and the tumor site is necrotic. In terms of preventing major bleeding from blood vessels, the safety can be further enhanced by performing embolization of feeding blood vessels to the tumor site before treatment and performing heat treatment while preventing bleeding.

【0066】以上説明した中で、血管造影は3次元的に
血管位置の把握できるものであればX線アンギオでも、
超音波によるものでも構わない。また治療計画、及びモ
ニタリングのための画像診断装置としては、X線CTで
も、超音波でも、またこれらおよびMRIの組み合わせ
でも構わない。また治療手段としては、体内の治療部に
集約的にエネルギーを供給するような治療装置であれば
良く、放射線治療でも、光ファイバー組織内穿刺のレー
ザー加熱治療でも構わない。
In the above description, the angiography can be performed by X-ray angiography as long as the blood vessel position can be grasped three-dimensionally.
It may be ultrasonic waves. An image diagnostic apparatus for treatment planning and monitoring may be X-ray CT, ultrasound, or a combination of these and MRI. Further, the treatment means may be any treatment device capable of intensively supplying energy to the treatment part in the body, and may be radiation treatment or laser heating treatment of puncture in the optical fiber tissue.

【0067】次に、第3の発明に関する実施例を図面に
基づいて説明する。図13は本発明の一実施例の構成を
示すブロック図である。治療用超音波を照射する1つま
たは複数のピエゾ素子群35は水袋20を介して患者3
にカップリングしている。ピエゾ素子群35は駆動回路
群17により駆動され、水袋中のカップリング液24を
介して患者体内の患部23内に強力超音波の焦点224
を形成する。
Next, an embodiment relating to the third invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. One or a plurality of piezo element groups 35 for irradiating therapeutic ultrasonic waves are provided through the water bag 20 to the patient 3
Is coupled to. The piezo element group 35 is driven by the drive circuit group 17, and a focal point 224 of strong ultrasonic waves is generated in the affected part 23 in the patient's body via the coupling liquid 24 in the water bag.
To form.

【0068】治療中の状態及びピエゾ素子と患者との位
置関係はピエゾ素子の幾何学的焦点を通過する面の断層
像が得られるようにアプリケータに固定された超音波プ
ローブ36からの信号を超音波診断装置37によって画
像ディスプレイ15に表示することでモニタする。
The state during treatment and the positional relationship between the piezo element and the patient are determined by the signal from the ultrasonic probe 36 fixed to the applicator so that a tomographic image of the plane passing through the geometrical focus of the piezo element can be obtained. The ultrasonic diagnostic device 37 monitors the image by displaying it on the image display 15.

【0069】次に位置決め・治療計画用のCT部につい
て説明する。本実施例ではMRIを使用する。患者3は
電動テーブル310部に仰臥位にセットされ、静磁場磁
石1と勾配磁場コイル4及び高周波コイル8が内蔵され
ている撮像用のガントリ内に送り込まれる。電動テーブ
ル310の移動は制御回路13のコントロールによって
テーブル移動装置311が行う。次に制御回路13は勾
配磁場電源6、送受信回路316をコンソール14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3体内のマルチプレーンの画像情報
を、メモリ内に記憶する。この3次元情報は制御回路1
3により画像ディスプレイ15上に疑似3次元表示さ
れ、ここで操作者が患部23を含む体内の画像を見なが
ら、コンソール14より治療計画を入力する。ここで、
治療計画とは焦点224での超音波の照射強度・照射時
間・インターバルなどのことである。そして治療開始を
コンソール14より指示すると、制御回路13がメカニ
カルアーム318を制御し、治療位置まで治療ヘッドを
移動させる。この時、強力超音波の焦点224の位置
は、メカニカルアーム318の各所に取り付けられたポ
テンシオメータ等から構成されるアプリケータ位置検出
装置319からの信号と、予め計測しておいたMRI装
置とメカニカルアーム318との取り付け位置情報より
制御回路13が計算し、画像ディスプレイ15のMRI
画像上に表示する。この表示は焦点だけに限らず、予想
される発熱領域(例えば、周波数・投入電力・超音波焦
点の深さ等により算出される70℃以上の発熱領域)の
表示を行うこともできる。
Next, the CT unit for positioning / treatment planning will be described. In this embodiment, MRI is used. The patient 3 is set in a supine position on the electric table 310 and is sent into an imaging gantry in which the static magnetic field magnet 1, the gradient magnetic field coil 4 and the high frequency coil 8 are built. The table moving device 311 moves the electric table 310 under the control of the control circuit 13. Next, the control circuit 13 activates the gradient magnetic field power supply 6 and the transmission / reception circuit 316 by a predetermined sequence (for example, T2 weighted imaging method) instructed from the console 14, and stores image information of the multi-plane inside the patient 3 in the memory. . This three-dimensional information is the control circuit 1
3 is displayed on the image display 15 in a pseudo three-dimensional manner, and the operator inputs a treatment plan from the console 14 while viewing the image of the inside of the body including the affected area 23. here,
The treatment plan is the irradiation intensity, irradiation time, interval, etc. of ultrasonic waves at the focus 224. When the console 14 gives an instruction to start treatment, the control circuit 13 controls the mechanical arm 318 to move the treatment head to the treatment position. At this time, the position of the focal point 224 of the strong ultrasonic wave is determined by a signal from an applicator position detection device 319 including a potentiometer attached to each position of the mechanical arm 318, the MRI device and the mechanical force measured in advance. The control circuit 13 calculates from the attachment position information with the arm 318, and the MRI of the image display 15 is calculated.
Display on the image. This display is not limited to the focus, but it is also possible to display an expected heat generation area (for example, a heat generation area of 70 ° C. or higher calculated by frequency, input power, depth of ultrasonic focus, etc.).

【0070】ここで、本発明における腫瘍組織への超音
波照射制御法の詳細に付いて述べる。図14は本照射制
御法の照射手順(画面上での照射順序)の一例である。
我々は既に、超音波加熱により熱変性した部位が正常組
織に比べて超音波の減衰・散乱が大きくなることを実験
的に確認している。このため、熱変性部位が既に存在し
ている場合にその部位よりも深い位置の腫瘍細胞を加熱
治療することは、 (1) 熱変性部位での超音波の遮蔽により、それより深い
位置に十分なエネルギーが届かない (2) 既にある熱変性部位での超音波減衰が大きいため
に、その前方の組織で発熱・熱変性を起こしてしまい、
予期しない副作用につながる恐れがある 等の理由により、臨床上好ましくない。このような現象
が起こるのを防ぐには、腫瘍の空間的分布を予め画像上
で測定した後に、超音波入射方向に対して最も深い位置
から順に浅い位置へと治療を進めていくのがよいと考え
られる。この図では、ピエゾ素子群35の中心軸に対し
て垂直な方向に患部をスライスし、図中の深いスライス
側から順に矢印の方(=体表方向)に向かって治療を進
めていくように、制御回路13により位相制御回路群1
8を制御し、駆動回路群17を遅延駆動する。同一スラ
イス内での照射順序に関しては、特開平04−0436
03号公報に記載のようにキャビテーションの影響を受
けにくくするため、離れたボクセル323から順に照射
するような手法を取ることが出来る。
Here, details of the ultrasonic irradiation control method for tumor tissue in the present invention will be described. FIG. 14 is an example of the irradiation procedure (irradiation order on the screen) of this irradiation control method.
We have already confirmed experimentally that the heat-denatured site of ultrasonic heating has greater attenuation and scattering of ultrasonic waves than normal tissue. For this reason, if a heat-denatured site already exists, heat-treating tumor cells at a position deeper than that site is (1) sufficiently shielded by ultrasonic waves at the heat-denatured site. Energy does not reach (2) The ultrasonic attenuation at the existing heat degeneration site is large, causing heat generation and heat degeneration in the tissue in front of it,
It is not clinically preferable because it may lead to unexpected side effects. To prevent such a phenomenon from occurring, it is better to measure the spatial distribution of the tumor on the image in advance and then proceed with the treatment from the deepest position to the shallower position in the ultrasonic wave incident direction. it is conceivable that. In this figure, the affected area is sliced in a direction perpendicular to the central axis of the piezo element group 35, and the treatment is advanced from the deep slice side in the figure in the direction of the arrow (= body surface direction). , The phase control circuit group 1 by the control circuit 13
8 is controlled to delay drive the drive circuit group 17. Regarding the irradiation order within the same slice, Japanese Patent Laid-Open No. 04-0436
In order to reduce the influence of cavitation as described in Japanese Patent Publication No. 03, it is possible to adopt a method of sequentially irradiating from voxels 323 that are distant from each other.

【0071】また、図15は本照射制御法の照射手順の
別の一例である。(a)はCT画像上での例、(b)は
超音波画像上での例である。この例では、腫瘍の超音波
入射方向の反対側にあるボクセル323からまず順に照
射していくことで、安全かつ確実な治療を実現する。更
に、予め腫瘍の奥の方から殻状に熱変性を実現しておく
ことで、以降は腫瘍の奥の正常組織へは超音波が届きに
くくなり、正常組織への副作用を抑えることが可能であ
る。
FIG. 15 shows another example of the irradiation procedure of this irradiation control method. (A) is an example on a CT image, and (b) is an example on an ultrasonic image. In this example, the voxels 323 located on the opposite side of the ultrasonic wave incident direction of the tumor are sequentially irradiated first to realize safe and reliable treatment. Furthermore, by realizing heat denaturation from the back of the tumor in a shell shape, it becomes difficult for ultrasound to reach the normal tissue in the back of the tumor, and side effects on the normal tissue can be suppressed. is there.

【0072】このような治療法は超音波Bモード等の2
次元画面上においても可能である。上記実施例では、M
RI装置とメカニカルアームとの初期の取り付け位置情
報を予め計測しておき、その情報を元に画像と強力超音
波焦点との位置関係を計算したが、3次元画像内にピエ
ゾ素子群35も同時に取得することで、画像上からピエ
ゾ素子群35の幾何学的位置情報を算出し、この値と各
素子に与えられた時間遅延値とから焦点位置を算出して
3次元画像上に重ねて表示することも可能である。この
時、ピエゾ素子群35に与える遅延の基点(基準)とな
る位置にアプリケータ基点マーカ322を付けておくこ
とでアプリケータの向きを画像上より容易に判別でき、
焦点位置の算出が簡便に行える。この場合には、アプリ
ケータ位置検出装置319は不要であり、メカニカルア
ームも治療ヘッド(=ピエゾ素子群35+水袋20+超
音波プローブ36)の保持だけで十分となるため、より
自由な操作か可能になる。
Such a treatment method can be used in the ultrasonic B mode or the like.
It is also possible on a three-dimensional screen. In the above embodiment, M
The initial mounting position information of the RI device and the mechanical arm was measured in advance, and the positional relationship between the image and the intense ultrasonic focus was calculated based on that information. However, the piezo element group 35 was also included in the three-dimensional image at the same time. By acquiring, the geometrical position information of the piezo element group 35 is calculated from the image, and the focal position is calculated from this value and the time delay value given to each element, and the focal position is displayed on the three-dimensional image. It is also possible to do so. At this time, by attaching the applicator base point marker 322 to a position serving as a base point (reference) of the delay given to the piezo element group 35, the direction of the applicator can be easily discriminated from the image,
The focus position can be easily calculated. In this case, the applicator position detection device 319 is not necessary, and it is sufficient to hold the treatment head (= piezo element group 35 + water bag 20 + ultrasonic probe 36) for the mechanical arm as well, so more free operation is possible. become.

【0073】上記実施例では表示及び治療ポイントの指
示を疑似3次元画像上でコンソールから入力を行うこと
で行ったが、ヴァーチュアル・リアリティを利用した仮
想3次元空間上での3Dマウス等による入力により行う
ことも可能である。さらには、正常組織部と腫瘍組織部
との信号強度の差より、腫瘍組織を輪郭抽出し自動的に
治療領域の分割を行うこともできる。
In the above embodiment, the display and the indication of the treatment point were performed by inputting from the console on the pseudo three-dimensional image. However, by inputting with a 3D mouse or the like in a virtual three-dimensional space using virtual reality. It is also possible to do so. Furthermore, the contour of the tumor tissue can be extracted from the difference in signal intensity between the normal tissue portion and the tumor tissue portion to automatically divide the treatment region.

【0074】次に、図16に第4の発明に関する実施例
の構成を表すブロック図を示す。以下、本発明の実施例
を図面に基づいて説明する。治療用超音波を照射する1
つまたは複数のピエゾ素子群35は水袋20を介して患
者3体表にカップリングしている。ピエゾ素子群35は
駆動回路群17により駆動され、水袋中のカップリング
液を介して患者体内の患部23内に強力超音波の焦点2
24を形成する。
Next, FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of an embodiment according to the fourth invention. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Irradiate therapeutic ultrasonic waves 1
One or a plurality of piezo element groups 35 are coupled to the surface of the three patients through the water bag 20. The piezo element group 35 is driven by the drive circuit group 17, and the focal point 2 of the intense ultrasonic waves is generated in the affected part 23 in the patient's body through the coupling liquid in the water bag.
24 is formed.

【0075】本実施例での治療中の状態及びピエゾ素子
と患者との位置関係はピエゾ素子の幾何学的焦点を通過
する面の断層像が得られるようにアプリケータに固定さ
れた超音波プローブ36からの信号を超音波診断装置3
7によって画像ディスプレイ15に表示することでモニ
タしている。また、画像上に超音波焦点・超音波通過経
路・マーカー等はDSC326を通じて重畳させて表示
する。
In the present embodiment, the state during treatment and the positional relationship between the piezo element and the patient are the ultrasonic probe fixed to the applicator so that a tomographic image of the plane passing through the geometrical focus of the piezo element can be obtained. The ultrasonic diagnostic device 3 receives the signal from 36.
The image is displayed on the image display 15 by the monitor 7. Further, the ultrasonic focus, the ultrasonic passage path, the marker, etc. are displayed on the image by being superimposed through the DSC 326.

【0076】次に、焦点超音波強度の制御方法について
説明する。媒体を伝搬する超音波はその媒体の減衰によ
って圧力・強度が低下していく。一般に減衰は超音波の
周波数及び媒体中での超音波の伝搬距離に比例する事が
知られている。水中での減衰はほとんど無視できるが生
体中での減衰は無視できないので、患部23が体表より
深くなるほど、また、ピエゾ素子より発生される超音波
の周波数が高いほど減衰は大きくなり、超音波強度が低
下していく。更に、ピエゾ素子群35の駆動タイミング
を制御して焦点位置を電子走査させる場合には、駆動電
圧一定では焦点を結ぶ位置によって超音波の強度が変わ
ってしまう。
Next, a method of controlling the intensity of focused ultrasonic waves will be described. The ultrasonic waves propagating through the medium are reduced in pressure and strength due to the attenuation of the medium. It is generally known that the attenuation is proportional to the frequency of the ultrasonic wave and the propagation distance of the ultrasonic wave in the medium. The attenuation in water can be almost ignored, but the attenuation in the living body cannot be ignored. Therefore, the deeper the affected area 23 is and the higher the frequency of the ultrasonic wave generated by the piezo element is, the larger the attenuation becomes. The strength decreases. Furthermore, when the drive timing of the piezo element group 35 is controlled to electronically scan the focus position, the strength of the ultrasonic wave changes depending on the focus position when the drive voltage is constant.

【0077】本例では、画像ディスプレイ15上でライ
トペン329等の補助入力装置を使用して体表位置及び
患部23をマークし、この間の距離をメモリ328上の
ドット数との対応から制御回路13にて算出する。ま
た、位相制御回路群18を介して焦点位置を制御する際
に、制御回路13により各素子に与えられたディレイ値
を使用して伝搬距離による減衰を算出する。減衰は治療
部位によって異なるため、予め部位に応じた適当な値を
メモリ328内にテーブルとして持っておく。その選択
は例えば治療部位選択スイッチを画面上に表示してお
き、ライトペン329等で選択することで行う(図1
7)。これらの値と駆動周波数により、制御回路13で
電源19の投入電力に対する焦点強度曲線を算出してこ
の値をメモリ328に記憶し、これに従って焦点での超
音波強度が常に設定した値になるよう制御する。
In this example, an auxiliary input device such as a light pen 329 is used on the image display 15 to mark the body surface position and the affected area 23, and the distance between them is controlled by the control circuit from the correspondence with the number of dots in the memory 328. Calculated in 13. Further, when controlling the focus position via the phase control circuit group 18, the delay value given to each element by the control circuit 13 is used to calculate the attenuation due to the propagation distance. Since the attenuation differs depending on the treatment site, an appropriate value according to the site is stored in the memory 328 as a table in advance. The selection is performed, for example, by displaying a treatment site selection switch on the screen and selecting with a light pen 329 or the like (see FIG. 1).
7). Based on these values and the driving frequency, the control circuit 13 calculates a focus intensity curve with respect to the input power of the power source 19, stores this value in the memory 328, and accordingly, the ultrasonic intensity at the focus is always the set value. Control.

【0078】上記実施例では、駆動電圧を制御して焦点
での超音波強度を一定にするようにしていたが、超音波
強度・周波数・減衰・熱伝導に対する焦点での時間−温
度上昇曲線を算出し、駆動時間を制御することで温度上
昇を制御することも可能である。
In the above embodiment, the driving voltage was controlled to keep the ultrasonic intensity at the focus constant, but the time-temperature rise curve at the focal point for ultrasonic intensity, frequency, attenuation, and heat conduction was calculated. It is also possible to control the temperature rise by calculating and controlling the driving time.

【0079】但し、この温度上昇は、予めメモリ328
に記憶していた値を使用することも可能である。また我
々の実験では、長時間の照射で焦点前方に発熱領域が広
がり、熱変性部位が拡大するような現象が観察された
が、これに対応するために焦点強度に対する最大照射可
能時間(安全照射時間=ある超音波強度において焦点領
域のみを変性させ得る照射時間)をメモリ内に記憶して
おき、この値に従って制御回路13により駆動用トリガ
パルス発生装置325の駆動時間を制御し、安全な治療
を確保する。
However, this temperature increase is previously stored in the memory 328.
It is also possible to use the value stored in. In addition, in our experiment, we observed a phenomenon in which the heat-generating region expands in front of the focus and the heat-denatured region expands with long-time irradiation, but in order to respond to this, the maximum irradiation time for the focus intensity (safe irradiation (Time = irradiation time that can modify only the focal region at a certain ultrasonic intensity) is stored in the memory, and the drive time of the drive trigger pulse generator 325 is controlled by the control circuit 13 according to this value to ensure safe treatment. Secure.

【0080】更に駆動電力によっては、ある基準時間内
に例えば50℃の温度上昇を得られないような場合もあ
ると考えられるので、このような場合には所定の照射時
間内に最大何度の温度上昇を得られるかを画像ディスプ
レイ15に表示し、焦点強度不足等のの警告を出す(表
示・鳴音等)・照射をできないよう制御回路13により
トリガパルスの発生をdisable にさせる等の処理を行
う。
Further, depending on the driving power, there may be a case where the temperature rise of, for example, 50 ° C. cannot be obtained within a certain reference time, and in such a case, the maximum number of times is increased within a predetermined irradiation time. A process such as displaying on the image display 15 whether the temperature rise can be obtained, issuing a warning such as insufficient focus intensity (display, ringing, etc.), and disabling the generation of a trigger pulse by the control circuit 13 so that irradiation cannot be performed. I do.

【0081】上記実施例では、ライトペン等によって体
表及び患部等を指示し深さ等を求めていたが、水袋内の
水と体表面(=膜の位置)以降では信号強度が異なるの
で、画像メモリ上で体表のハイエコー部分を抽出し、焦
点までの深さを自動的に算出することも可能である。
In the above embodiment, the surface of the body, the affected area, etc. are indicated by the light pen or the like to determine the depth. It is also possible to extract the high echo part of the body surface on the image memory and automatically calculate the depth to the focus.

【0082】次に、第5の発明に関する実施例を図13
に基づいて説明する。一方、従来よりハイパーサーミア
等の分野では生体内部の温度分布を非侵襲に計測する手
法の開発が強く望まれており、超音波やマイクロ波、X
線等を使用した生体深部の温度計測法が報告されてい
る。
Next, an embodiment relating to the fifth invention will be described with reference to FIG.
It will be described based on. On the other hand, conventionally, in fields such as hyperthermia, it has been strongly desired to develop a method for non-invasively measuring the temperature distribution inside a living body, such as ultrasonic waves, microwaves, and X-rays.
A method for measuring the temperature of a deep part of a living body using a line has been reported.

【0083】近年、MRIの分野でもNMR信号の温度
依存パラメータを用いた温度分布計測の試みが広くなさ
れている。中でも水素結合したOH基の化学シフトに温
度依存性があることに注目し、生体内の温度分布を高速
・高精度に測定する手法についても報告されている。以
下、生体内の温度分布測定を利用した患部への焦点自動
追尾の手法に関して説明する(ここでは、MRIによる
温度分布測定を例にとって説明する)。
In recent years, in the field of MRI as well, attempts have been made to measure temperature distribution using temperature-dependent parameters of NMR signals. Of these, attention has been paid to the fact that the chemical shift of hydrogen-bonded OH groups has temperature dependence, and a method for measuring the temperature distribution in a living body at high speed and with high accuracy has also been reported. Hereinafter, a method for automatically tracking the focus on the affected area using the temperature distribution measurement in the living body will be described (here, the temperature distribution measurement by MRI will be described as an example).

【0084】焦点自動追尾の制御法の詳細を図18に示
す。まず、腫瘍を高精細かつコントラスト良く抽出する
ためにT2強調画像取得用のシーケンスS1にて勾配磁
場用電源6及び送受信回路316を起動し、患者体内の
3次元情報D0をメモリ328上に記憶し、同時に画像
ディスプレイ15上に表示する。そして体内温度分布測
定用シーケンスS2を起動して、強力超音波照射前の3
次元温度分布D1を測定し、同様にメモリ上に記憶す
る。ここで各シーケンスはメモリ328上に記憶された
シーケンスデータS1,S2,S3…をシーケンスコン
トローラ5が読み出して起動される。次に、制御回路1
3からの信号により駆動回路17を低出力で駆動して、
患者体内を45℃以下の短時間の照射では生体に影響を
及ぼさない程度の音響出力で温め、3次元温度分布D2
を取得する。そしてD2とD1の差を取りD0に重ねて
表示することで温度が上昇した位置、すなわち焦点位置
が3次元画像D0上のどの位置に一致しているのかを正
確に知ることができる(焦点位置合わせモード)。これ
により、腫瘍部分に的確に焦点を一致させて、安全な治
療を行うことが可能となる。
The details of the control method of the automatic focus tracking are shown in FIG. First, in order to extract a tumor with high definition and high contrast, the gradient magnetic field power source 6 and the transmission / reception circuit 316 are activated in the sequence S1 for acquiring a T2-weighted image, and the three-dimensional information D0 in the patient's body is stored in the memory 328. , At the same time, display on the image display 15. Then, the internal temperature distribution measurement sequence S2 is activated to perform 3 before the intense ultrasonic wave irradiation.
The dimensional temperature distribution D1 is measured and similarly stored in the memory. Here, each sequence is activated by the sequence controller 5 reading out the sequence data S1, S2, S3 ... Stored in the memory 328. Next, the control circuit 1
The drive circuit 17 is driven at a low output by the signal from 3,
The patient's body is warmed with an acoustic output that does not affect the living body by short-time irradiation of 45 ° C or less, and the three-dimensional temperature distribution D2
To get. Then, by taking the difference between D2 and D1 and displaying it on D0, it is possible to accurately know the position where the temperature has risen, that is, the position on the three-dimensional image D0 at which the focus position matches (the focus position. Matching mode). This makes it possible to accurately focus on the tumor portion and perform safe treatment.

【0085】このように温度上昇点を測定することによ
って、現在の超音波照射ポイントを知ることができるこ
とを利用し、強力超音波照射中にリアルタイムに温度上
昇点を追跡することで、強力超音波焦点を患部に追従さ
せることが可能になる。本焦点追従シーケンスを図19
に示す。まず、図19(a)はショートバースト照射方
式によるシーケンスであり、上述の焦点位置合わせモー
ドに従って患部23に焦点を合わせた後に、強力超音波
のバースト照射を開始する。1回のショートバースト照
射が終わり、次のショートバースト照射が始まる直前に
また温度上昇分布D3を取得する。このD3のデータよ
り最大の温度上昇点の座標を算出する。もしくは、温度
上昇分布の重心位置を焦点座標としても良い。そして、
D2より求めた焦点位置の最初の座標からD3より求め
た座標(=次のショートバーストをかける位置)のズレ
を算出して、制御回路13によってピエゾ素子群35を
駆動する駆動位相を計算し、位相制御回路群18に位相
情報を送る。駆動回路13は位相制御回路群18より送
られた位相情報に従ってピエゾ素子群35を駆動する。
同様にして、各照射の直前に温度上昇分布D4,D5,
D6…を取得し、これらの値に従って常に最大の温度上
昇位置に強力超音波焦点を一致させるように制御するこ
とで、呼吸移動等で移動する患部に常に焦点を一致させ
続けることが可能となる。これにより、焦点がずれるこ
とで十分な温度上昇が得られなかったり、狙っていない
部位に傷害を及ぼしたりといったことを避けることがで
きる。
By measuring the temperature rising point in this way, it is possible to know the current ultrasonic irradiation point, and by tracking the temperature rising point in real time during strong ultrasonic irradiation, it is possible to obtain strong ultrasonic waves. It becomes possible to make the focus follow the affected area. This focal point tracking sequence is shown in FIG.
Shown in. First, FIG. 19A is a sequence according to the short burst irradiation method. After focusing on the affected area 23 according to the above-described focus position adjusting mode, burst irradiation of intense ultrasonic waves is started. The temperature rise distribution D3 is acquired again immediately before one short burst irradiation ends and the next short burst irradiation starts. The coordinates of the maximum temperature rise point are calculated from the data of D3. Alternatively, the center of gravity of the temperature rise distribution may be used as the focus coordinates. And
From the first coordinate of the focus position obtained from D2, the deviation of the coordinate obtained from D3 (= the position to which the next short burst is applied) is calculated, and the drive phase for driving the piezo element group 35 is calculated by the control circuit 13, The phase information is sent to the phase control circuit group 18. The drive circuit 13 drives the piezo element group 35 according to the phase information sent from the phase control circuit group 18.
Similarly, immediately before each irradiation, the temperature rise distributions D4, D5,
By obtaining D6 ... and controlling the strong ultrasonic focus to always match the maximum temperature rise position according to these values, it is possible to always keep the focus consistent with the affected area that moves due to respiratory movement or the like. . As a result, it is possible to avoid that a sufficient temperature rise cannot be obtained due to defocusing, or that an unintended part is injured.

【0086】上記実施例ではショートバースト照射を行
いながら焦点位置を患部に一致させる方式だったが、図
19(b)のように連続照射しながらの焦点移動・追従
制御も可能である。またこの際、設定した時間間隔ごと
に取得した温度上昇分布D2,D3,D4…より温度上
昇の最大点を計測し、画像データより算出した最大点に
常に焦点が一致するように制御する。
In the above-mentioned embodiment, the focus position is made to coincide with the affected area while performing the short burst irradiation. However, as shown in FIG. 19B, the focus movement / following control during continuous irradiation is also possible. Further, at this time, the maximum point of temperature rise is measured from the temperature rise distributions D2, D3, D4 ... Acquired at each set time interval, and the focus is controlled so as to always match the maximum point calculated from the image data.

【0087】また、上記の方法では焦点移動制御は離散
的になるが、例えばD2,D3の2つの値からD3〜D
4間の値を補間して、連続的に焦点移動制御を行った
り、3点の値を使用して次の点までの焦点移動経路をよ
り正確に予測・補間して追従制御を行うことも可能であ
る。
Although the focus movement control is discrete in the above method, for example, from the two values of D2 and D3, D3 to D
It is also possible to interpolate the values between 4 and perform continuous focus movement control, or use the values of 3 points to more accurately predict and interpolate the focus movement path to the next point for follow-up control. It is possible.

【0088】上記実施例では温度上昇分布の測定につい
てしか述べなかったが、同時に画像データも取得し表示
を行うことで更に正確な治療が可能になる。また、温度
分布の測定にはNMRパラメータを用いたが、これに限
らず例えば超音波画像上の音速の変化や、X線CT画像
上の組織CT値の温度変化を利用することも可能であ
る。
In the above-mentioned embodiment, only the measurement of the temperature rise distribution is described, but more accurate treatment can be performed by simultaneously acquiring and displaying the image data. Further, although the NMR parameter is used for measuring the temperature distribution, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use, for example, a change in sound velocity on an ultrasonic image or a temperature change in a tissue CT value on an X-ray CT image. .

【0089】以上の治療過程は図20に示すように画像
ディスプレイ15上に画像データ及び温度上昇データと
共に表示され、かつ、最大温度上昇点の温度変化も同時
にモニタされる。そして、例えばピークの温度上昇が7
0℃以上に達したときに強力超音波の照射を停止し、次
の照射ポイントの照射に移行する。
The above treatment process is displayed on the image display 15 together with the image data and the temperature rise data as shown in FIG. 20, and the temperature change at the maximum temperature rise point is also monitored at the same time. And, for example, the peak temperature rise is 7
When the temperature reaches 0 ° C. or higher, the irradiation of intense ultrasonic waves is stopped and the irradiation of the next irradiation point is started.

【0090】上記実施例では、実際に測定した温度分布
に対して焦点を追従させる方法をとったが、シミュレー
ションにより温度上昇分布を算出し、実際の画像上に表
示することも可能である。
In the above embodiment, the focus is made to follow the actually measured temperature distribution, but it is also possible to calculate the temperature increase distribution by simulation and display it on the actual image.

【0091】次に、第6の発明について図21を用いて
説明する。図21は、MRI装置がないこと、及び超音
波アプリケータ16内のカップリング液24の内圧を計
測する圧力センサ513が付加されたことを除いて、第
3,4の発明と装置の構成が同じである。
Next, the sixth invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 shows the third and fourth inventions and the configuration of the apparatus except that there is no MRI apparatus and that a pressure sensor 513 for measuring the internal pressure of the coupling liquid 24 in the ultrasonic applicator 16 is added. Is the same.

【0092】治療中、患者3が強烈な痛み、熱等を感じ
たり、その他何らかの原因で、急激に動いた場合、強力
超音波焦点224が所定の位置からはずれ、正常組織へ
の誤照射等の危険がある。そこで、水袋20中のカップ
リング液24に患者3の動きによる急激な圧力変化が生
じた際は、圧力センサ513が感知し、制御回路13に
情報を送る。制御回路13は、駆動回路群17に直接命
令を送り、強力超音波照射を直ちに中止する。
During the treatment, when the patient 3 feels intense pain, heat, etc., or moves suddenly for some other reason, the strong ultrasonic focus 224 is deviated from the predetermined position, and normal tissue is erroneously irradiated. There is danger. Therefore, when a rapid pressure change occurs in the coupling liquid 24 in the water bag 20 due to the movement of the patient 3, the pressure sensor 513 detects the pressure and sends the information to the control circuit 13. The control circuit 13 directly sends a command to the drive circuit group 17 to immediately stop the intense ultrasonic wave irradiation.

【0093】また、強度の高い強力超音波照射の場合、
患者3が痛みを感じることがある。この時の患者3の痛
みによる‘反射的な動き’による、カップリング液24
の圧力変化を圧力センサ513が制御回路13に伝え、
制御回路13は駆動回路17に次の照射時の照射強度を
1段階または、数段階、下げるよう指示を出す。
Further, in the case of high-intensity ultrasonic irradiation,
Patient 3 may feel pain. The coupling liquid 24 due to the'reflexive movement 'caused by the pain of the patient 3 at this time
Pressure change is transmitted to the control circuit 13 by the pressure sensor 513,
The control circuit 13 instructs the drive circuit 17 to decrease the irradiation intensity at the next irradiation by one step or several steps.

【0094】患者3は強力超音波照射に慣れるに従い、
強い強度の照射でも痛みを感じなくなる。そこで、制御
回路13は、低い強度での照射を所定の回数行った後、
照射強度を1段階または、数段階上げるように駆動回路
群17に指示を出す。ここで再び患者の‘反射的な動
き’を圧力センサ513が感知した場合は、照射強度を
1段階下げる。
As the patient 3 becomes accustomed to intense ultrasonic irradiation,
No pain even with high intensity irradiation. Therefore, the control circuit 13 performs irradiation with low intensity a predetermined number of times,
The drive circuit group 17 is instructed to increase the irradiation intensity by one step or several steps. Here, when the pressure sensor 513 again senses the "reflexive movement" of the patient, the irradiation intensity is lowered by one step.

【0095】これらの設定は、予めコンソール14より
入力することができる。ここでは、カップリング液中の
圧力変化を圧力センサを用いて測定することで、患者3
の動きを感知したが、治療中の画像ディスプレイ15上
の画像の大きな変化を制御回路13が感知するものでも
よい。この時、治療前に、画像ディスプレイ15上に体
内のリアルタイムの超音波画像を表示し、制御回路13
にこの時のの超音波画像上に示されている、治療部位の
位置や定期的な動き(例えば、臓器の呼吸移動)を‘基
本形’として記憶しておく。治療中、患者の急激な動き
により、超音波画像が所定の許容範囲を越えて記憶した
状態と異なった場合、制御回路13は上記と同様に駆動
回路群17に照射を停止させる。また、超音波画像の基
本形とリアルタイム像のズレから患者3の痛みによる反
射的な動きを感知し、上記と同様に照射強度をコントロ
ールする。
These settings can be input from the console 14 in advance. Here, by measuring the pressure change in the coupling liquid using a pressure sensor, the patient 3
However, the control circuit 13 may detect a large change in the image on the image display 15 during the treatment. At this time, before treatment, a real-time ultrasonic image of the inside of the body is displayed on the image display 15, and the control circuit 13
The position of the treatment site and the periodic movement (for example, respiratory movement of the organ) shown on the ultrasonic image at this time are stored as a'basic form '. During the treatment, when the ultrasonic image exceeds the predetermined allowable range and is different from the stored state due to the rapid movement of the patient, the control circuit 13 causes the drive circuit group 17 to stop the irradiation in the same manner as described above. In addition, the reflexive movement due to the pain of the patient 3 is detected from the difference between the basic shape of the ultrasonic image and the real-time image, and the irradiation intensity is controlled in the same manner as above.

【0096】また、痛み、熱感により患者に起きるショ
ックを図示しない脳波または、心電図または、体内電流
等で感知し、強力超音波照射の停止や照射強度のコント
ロールを行ってもよい。
Further, shock generated in a patient due to pain or heat may be detected by an electroencephalogram (not shown), an electrocardiogram, an internal current, or the like to stop the irradiation of intense ultrasonic waves and control the irradiation intensity.

【0097】また、患者の痛みや、熱感、治療装置の故
障による人体への危険性等が術者に感知されないという
危険を避けるために、患者に術者を呼び出す手段(図示
せず)、あるいは治療装置を緊急停止させる手段を持た
せても良い。
Further, in order to avoid the risk that the operator's pain, heat sensation, danger to the human body due to failure of the treatment device, etc. are not perceived by the operator, means (not shown) for calling the operator to the patient, Alternatively, the treatment device may be provided with a means for making an emergency stop.

【0098】本実施例では腫瘍の治療について説明した
が、これは、体内の結石を強力超音波で破砕治療する装
置においても同様に適応できる。次に、第7の発明につ
いて、図23に従って説明する。
Although the treatment of the tumor has been described in the present embodiment, the same can be applied to the device for crushing and treating the calculi in the body with high-intensity ultrasonic waves. Next, the seventh invention will be described with reference to FIG.

【0099】同図において、超音波アプリケータ16
は、通常動作(遅延時間を与えない)の場合の発生超音
波の波面が凹面をなすように全体として球面上に配置し
た圧電素子群35と、この圧電素子群の中心に挿入配置
されたイメージング用の超音波プローブ36と、水袋2
0によって構成されている。この超音波アプリケータ1
6は上記水袋20を介して患者3に当接され、治療対象
に向けて治療用超音波が照射される。
In the figure, the ultrasonic applicator 16
Is a piezoelectric element group 35 arranged on a spherical surface as a whole so that the wavefront of the generated ultrasonic wave in a normal operation (without giving a delay time) is concave, and an imaging element inserted and arranged at the center of this piezoelectric element group. Ultrasonic probe 36 and water bag 2
It is composed of 0s. This ultrasonic applicator 1
6 is brought into contact with the patient 3 via the water bag 20 and a therapeutic ultrasonic wave is emitted toward the treatment target.

【0100】圧電素子群35は、それぞれ別個の駆動回
路群17に接続されており、それぞれ独立して駆動でき
るようになっている。駆動回路群17は電源19及び位
相制御回路群18に接続されており、電源19から所定
の電力エネルギが供給され、位相制御回路群18からの
信号で決定されるタイミングで電力パルスを発生する。
結石サイズ計測手段612は、特願平3−199695
号に記載されているように、結石の破砕治療の進行状況
を監視するものであり、治療前の結石の大きさ及び治療
中後の結石破砕片の大きさ及び広がりを計測し、結果を
制御回路13に出力する。制御回路13は、結石サイズ
計測手段612からのデータやコンソール14から入力
された情報をもとに、メモリ328を参照しながら電源
19の出力と位相制御回路群18の遅延値を決定すると
ともに、超音波画像診断装置37上に表示されている焦
点マークの大きさを変化させる。これらの制御は治療中
リアルタイムに行うことができるる。メモリ328に
は、圧電素子群35の駆動エネルギと駆動タイミングを
変化させたときの、焦点圧力、焦点サイズ及び焦点エネ
ルギの値の情報があらかじめ記憶されている。
The piezoelectric element groups 35 are connected to separate drive circuit groups 17 and can be independently driven. The drive circuit group 17 is connected to a power source 19 and a phase control circuit group 18, is supplied with predetermined power energy from the power source 19, and generates a power pulse at a timing determined by a signal from the phase control circuit group 18.
The calculus size measuring means 612 is Japanese Patent Application No. 3-199695.
As described in the issue, it monitors the progress of calculus fragmentation treatment, measures the size of the calculus before treatment and the size and spread of calculus fragments after treatment, and controls the result. Output to the circuit 13. The control circuit 13 determines the output of the power supply 19 and the delay value of the phase control circuit group 18 while referring to the memory 328 based on the data from the stone size measuring means 612 and the information input from the console 14, and The size of the focus mark displayed on the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 37 is changed. These controls can be done in real time during treatment. The memory 328 stores in advance information on the values of the focus pressure, the focus size, and the focus energy when the drive energy and the drive timing of the piezoelectric element group 35 are changed.

【0101】次に、本実施例の動作について、結石破砕
治療を例にとって説明する。いま、患者3内の結石23
に治療用の強力超音波を照射して破砕治療を行うとす
る。通常、患者が痛みに慣れて痛みを感じなくなるまで
は低いエネルギの超音波を照射し、徐々に超音波のエネ
ルギを増加させていくという治療方法をとるのが一般的
であるので、以上の方法に則って説明を行う。
Next, the operation of this embodiment will be described by taking calculus breaking treatment as an example. Stone 23 in patient 3
Suppose that crush treatment is performed by irradiating the patient with intense ultrasonic waves for treatment. Generally, it is common practice to irradiate the patient with low-energy ultrasonic waves and gradually increase the ultrasonic energy until the patient becomes accustomed to the pain and no longer feels the pain. Follow the instructions below.

【0102】超音波出力を増加する際、振動子の駆動エ
ネルギを単に直線的に増加していくだけでは、焦点のピ
ーク圧力が不必要に増加し、そのエネルギが有効に破砕
に寄与しない。その様子を図24に示す。図中、点線は
破砕に必要な圧力の閾値であり、この圧力以上で破砕が
起こることを示している。(A)は投入エネルギが小さ
い場合であり、破砕可能領域は(a)で示す範囲内のみ
である。今、駆動電圧を増加すると焦点圧力分布は近似
的に相似形を保ったまま増加し、図24(B)に示すよ
うに、破砕に有効な圧力領域は(b)で示す範囲にな
る。通常、結石のサイズは数mm〜十数mmの間であ
り、(b)は2〜3mm程度であるので、焦点圧力が大
きい割には投入エネルギに対して破砕が有効に起こらな
いことになる。発明が解決しようとする課題の項でも述
べたように、結石破砕を行うための最低圧力が存在する
(図24中破線)とともに、破砕量はエネルギに依存す
ることがわかっている。よって、圧力を閾値以上に保ち
ながら焦点サイズを拡大または波形を時間的に長くして
焦点エネルギを増加することにより、投入エネルギに対
して破砕を効率よく行うことができるようになる。本実
施例では、以上の制御を制御回路13が自動的に行う。
すなわち、照射超音波の駆動エネルギが設定される度
に、結石サイズ計測装置612または超音波画像診断装
置37からの情報を基に焦点サイズが結石サイズ以上に
ならないように注意しながら、メモリ328の内容を参
照して、電源19の出力及び位相制御回路群18の遅延
値を制御し焦点エネルギ及び焦点ピーク圧力を調整す
る。このとき、超音波診断画面上に表示されている焦点
マークの大きさも焦点サイズに対応して変化させる。な
お、メモリ328の内容を参照するかわりに、制御回路
13が計算しても、またはコンソール14から情報を入
力しても良い。
When the ultrasonic wave output is increased, the peak pressure of the focal point is unnecessarily increased and the energy does not contribute effectively to the crushing by merely linearly increasing the driving energy of the vibrator. This is shown in FIG. In the figure, the dotted line is the threshold value of the pressure required for crushing, and indicates that crushing occurs above this pressure. (A) is a case where the input energy is small, and the crushable area is only within the range shown in (a). Now, when the drive voltage is increased, the focus pressure distribution increases while maintaining an approximately similar shape, and as shown in FIG. 24 (B), the effective pressure region for crushing is in the range shown in (b). Usually, the size of the calculus is between a few mm and a dozen and a few mm, and (b) is about 2 to 3 mm, so the crushing does not effectively occur with respect to the input energy despite the large focal pressure. . As described in the section of the problem to be solved by the invention, it is known that the minimum pressure for crushing calculi exists (broken line in FIG. 24) and the crushing amount depends on energy. Therefore, by increasing the focus size by increasing the focus size or lengthening the waveform temporally while keeping the pressure at or above the threshold value, it becomes possible to efficiently perform fragmentation with respect to the input energy. In this embodiment, the control circuit 13 automatically performs the above control.
That is, each time the drive energy of the irradiation ultrasonic wave is set, the focus size does not exceed the calculus size based on the information from the calculus size measuring device 612 or the ultrasonic image diagnostic device 37, and the memory 328 of the memory 328 is selected. With reference to the contents, the output of the power supply 19 and the delay value of the phase control circuit group 18 are controlled to adjust the focus energy and the focus peak pressure. At this time, the size of the focus mark displayed on the ultrasonic diagnostic screen is also changed according to the focus size. Instead of referring to the contents of the memory 328, the control circuit 13 may perform calculation or information may be input from the console 14.

【0103】焦点圧力及びサイズの制御方法としては、
特願平4−253553号に記載されているような電子
的に球面精度を低下させ波形のゼロクロス周波数を低く
する方法などを用いれば良い。
As the control method of the focal pressure and the size,
A method of electronically lowering the spherical surface accuracy and lowering the zero-cross frequency of the waveform as described in Japanese Patent Application No. 4-2535353 may be used.

【0104】本実施例を応用すれば、例えば治療開始直
後に治療用超音波出力が高く設定されていたとしても、
照射直後の超音波エネルギを低くしておき、照射回数が
多くなるに従って超音波エネルギを増加するとともに各
超音波振動子の駆動タイミングを制御して自動的に焦点
サイズを拡大し、かつ焦点圧力を一定にするようなシス
テムを構築できる。
If this embodiment is applied, for example, even if the therapeutic ultrasonic wave output is set high immediately after the start of treatment,
The ultrasonic energy immediately after irradiation is lowered, the ultrasonic energy is increased as the number of times of irradiation increases, and the drive timing of each ultrasonic transducer is controlled to automatically enlarge the focus size and increase the focus pressure. You can build a system that keeps it constant.

【0105】次に、第7の発明に関して、第2の実施例
について説明する。第2の実施例のシステム構成は図2
3と同じであるが、フェーズドアレイを用いた焦点位置
可変型のアプリケータを治療用超音波発生源として使用
する。
Next, a second embodiment of the seventh invention will be described. The system configuration of the second embodiment is shown in FIG.
Same as No. 3, but a variable focus position applicator using a phased array is used as a therapeutic ultrasonic wave generation source.

【0106】フェーズドアレイなどを用いて焦点位置を
幾何学的な中心点から電子的に移動させる場合、移動後
の焦点におけるピーク圧力及び焦点サイズが変化するこ
とが知られている。特に、焦点位置を幾内学的中心点か
らアプリケータ側に移動する場合、焦点圧力が増加し、
焦点サイズが狭くなるような焦点位置が存在する。この
場合、生体損傷に影響を与えるほど圧力が大きくなるこ
とも考えられる。
It is known that when the focal position is electronically moved from the geometrical center point using a phased array or the like, the peak pressure and the focal size at the focal point after the movement change. Especially when the focus position is moved from the internal center point to the applicator side, the focus pressure increases,
There are focal positions where the focal spot size becomes narrow. In this case, it is possible that the pressure becomes large enough to affect the biological damage.

【0107】本実施例では、焦点位置及び投入エネルギ
に対する焦点圧力や焦点サイズの情報をメモリ328な
どにあらかじめ記録させておき、制御回路13がそれら
の情報を基にして焦点位置ごとに適正化された駆動エネ
ルギ情報と遅延情報を出力する。電源19及び位相制御
回路群18は制御回路13からの信号により、適正化さ
れた駆動エネルギ及び遅延パルスを出力する。超音波診
断画面上では、焦点位置及び焦点サイズに対応した位置
及び大きさの焦点マークが表示される。なお、焦点位置
情報、駆動電圧及び遅延値などの情報は、メモリからそ
れらを読み出す代わりに計算により算出しても良い。ま
た、それらの情報はコンソールから随時変更することが
できる。
In the present embodiment, information on the focal pressure and the focal size with respect to the focal position and the input energy is recorded in advance in the memory 328 or the like, and the control circuit 13 optimizes it for each focal position based on the information. And outputs drive energy information and delay information. The power supply 19 and the phase control circuit group 18 output optimized drive energy and delay pulse according to the signal from the control circuit 13. On the ultrasonic diagnostic screen, focus marks of positions and sizes corresponding to the focus position and the focus size are displayed. Note that information such as the focus position information, the drive voltage, and the delay value may be calculated by calculation instead of reading them from the memory. The information can be changed from the console at any time.

【0108】以上は全て電子的に行われるので、治療中
リアルタイムに焦点エネルギと焦点圧力の制御が可能で
ある。また、特開昭62−49843号公報に記載され
ているような誤照射防止機能を用いて治療対象と焦点の
一致(不一致)を検出する場合にも、本発明を利用する
ことにより、どの焦点位置においてもその圧力またはサ
イズを一定にすることにより安定した反射信号を得るこ
とができ、誤照射防止機能を焦点移動時にも安定して使
用することができる。
Since all of the above are performed electronically, focus energy and focus pressure can be controlled in real time during treatment. Further, even when the coincidence (mismatch) between the treatment target and the focus is detected by using the erroneous irradiation prevention function described in JP-A-62-49843, by using the present invention, which focus A stable reflection signal can be obtained by making the pressure or size constant at the position, and the erroneous irradiation prevention function can be stably used even when the focus is moved.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明によれ
ば、画像ガイド下超音波治療装置において、事前に得ら
れた画像と、生体特性値を用いたシミュレーションによ
り、事前に照射位置のずれや照射経路を評価でき、正確
で安全確実な治療を行うことができる。
As described above in detail, according to the present invention, in the image guided ultrasonic treatment apparatus, the irradiation position can be determined in advance by the simulation using the image obtained in advance and the biological characteristic value. Displacement and irradiation route can be evaluated, and accurate and safe treatment can be performed.

【0110】また、画像による治療モニタリングを行う
腫瘍治療装置において、治療エネルギー照射の条件を血
管画像に応じて制御することにより、血管への誤照射を
防ぎ安全確実な治療の行うことのできる治療装置を提供
できる。
Further, in a tumor treatment apparatus for performing treatment monitoring by images, by controlling the conditions of treatment energy irradiation according to the blood vessel image, it is possible to prevent erroneous irradiation of blood vessels and perform safe and reliable treatment. Can be provided.

【0111】次に、腫瘍の3次元的な形状及び治療済み
の熱変性領域に基づいて強力超音波を照射できるので、
狙った焦点位置に十分な発熱が得られ、かつ、不要な部
位での発熱を抑えることが可能となる。更に、焦点近傍
の限局した領域のみを治療可能で、焦点前方への影響を
抑えた安全な超音波治療装置を提供できる。
Next, since strong ultrasonic waves can be emitted based on the three-dimensional shape of the tumor and the treated heat-denatured region,
Sufficient heat generation can be obtained at the aimed focus position, and heat generation at unnecessary portions can be suppressed. Further, it is possible to provide a safe ultrasonic treatment apparatus capable of treating only a localized area near the focus and suppressing the influence on the front of the focus.

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

【図1】 第1,2の発明の実施例の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the first and second inventions.

【図2】 第1の発明における患部付近の3次元画像の
時間変化を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a time change of a three-dimensional image in the vicinity of an affected area in the first invention.

【図3】 第1の発明における患部に対する超音波アプ
リケータの配置例を示す一模式図。
FIG. 3 is a schematic view showing an arrangement example of an ultrasonic applicator for an affected area in the first invention.

【図4】 第1の発明において、計算から設定した超音
波アプリケータ駆動方法と超音波経路を示す模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an ultrasonic applicator driving method and an ultrasonic path set by calculation in the first invention.

【図5】 第1の発明に関し、アプリケータからの治療
可能領域計算に基づく治療シミュレーションの流れ図
(呼吸モニタを使用した場合)。
FIG. 5 is a flowchart of a treatment simulation based on calculation of a treatable area from an applicator (when a respiratory monitor is used) according to the first invention.

【図6】 第1の発明に関し、アプリケータからの治療
可能領域計算に基づく治療シミュレーションの流れ図
(MRIの実時間像より呼吸位相を検出する場合)。
FIG. 6 is a flow chart of treatment simulation based on calculation of a treatable area from an applicator (when detecting a respiratory phase from a real-time image of MRI) according to the first invention.

【図7】 第1の発明に関し、各焦点の最適照射条件を
順次決定する場合の治療シミュレーションの流れ図。
FIG. 7 is a flow chart of treatment simulation in the case of sequentially determining the optimum irradiation condition of each focus according to the first invention.

【図8】 第2の発明に関し、治療対象とその内部の血
管像を重ねて表示した治療計画用表示例。
FIG. 8 is a display example for a treatment plan in which a treatment target and a blood vessel image inside the treatment target are overlapped and displayed according to the second invention.

【図9】 第2の発明に関し、治療対象と超音波照射予
定位置を示す模式図。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a treatment target and a planned ultrasonic irradiation position in the second invention.

【図10】 第2の発明に関し、温度分布と超音波照射
位置を示した図。
FIG. 10 is a diagram showing a temperature distribution and an ultrasonic wave irradiation position in the second invention.

【図11】 第2の発明に関し、治療計画を行いその後
治療を行う治療手順流れ図。
FIG. 11 is a flowchart of a treatment procedure in which a treatment plan is performed and then treatment is performed in the second invention.

【図12】 第2の発明に関し、MRIによる温度分布
測定を用いた治療手順例の流れ図。
FIG. 12 is a flow chart of an example of a treatment procedure using temperature distribution measurement by MRI according to the second invention.

【図13】 第3,5の発明に関する実施例の構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of an embodiment relating to third and fifth inventions.

【図14】 第3の発明に関し、CT画像上での強力超
音波照射手順を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a procedure for irradiating an intense ultrasonic wave on a CT image according to the third invention.

【図15】 第3の発明に関し、CT画像上及び超音波
画像上での別の照射手順を示した図。
FIG. 15 is a diagram showing another irradiation procedure on the CT image and the ultrasonic image in the third invention.

【図16】 第4の発明に関する実施例の構成図。FIG. 16 is a configuration diagram of an embodiment according to the fourth invention.

【図17】 第4の発明に関し、断層像上の構成図と体
表位置の設定。
FIG. 17 relates to the fourth aspect of the present invention, showing a configuration diagram on a tomographic image and setting of a body surface position.

【図18】 第4の発明に関し、焦点移動制御の詳細
図。
FIG. 18 is a detailed view of focus movement control according to the fourth invention.

【図19】 第4の発明に関し、治療シーケンスの例。FIG. 19 is an example of a treatment sequence according to the fourth invention.

【図20】 第4の発明に関し、治療中のCRT表示の
例。
FIG. 20 is an example of CRT display during treatment according to the fourth invention.

【図21】 第6の発明に関する実施例の構成図。FIG. 21 is a configuration diagram of an embodiment according to the sixth invention.

【図22】 第6の発明に関する超音波アプリケータの
模式図。
FIG. 22 is a schematic view of an ultrasonic applicator according to a sixth aspect of the invention.

【図23】 第7の発明に関する実施例の構成図。FIG. 23 is a block diagram of an embodiment according to the seventh invention.

【図24】 第7の発明に関し、焦点圧力の大きさと治
療効果が現れる閾値の関係。
FIG. 24 is a relation between the magnitude of the focal pressure and the threshold value at which the therapeutic effect appears in the seventh invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…静磁場磁石 2…励磁用電源 3…患者(被検体) 4…勾配磁場コイ
ル 5…シーケンスコントローラ 6…勾配磁場電源 7…寝台 8…高周波コイル 9…送信部 10…デュプレク
サ 11…受信部 12…データ収集
部 13…制御回路 14…コンソール 15…画像ディスプレイ 16…超音波アプ
リケータ 17…駆動回路群 18…位相制御回
路群 19…電源(パルス発生用) 20…水袋 21…骨 22…臓器 23…患部 24…カップリン
グ液 25…障害物 35…ピエゾ素子
群 36…超音波プローブ 37…超音波診断
装置 221…画像化領域 223…血管 224…焦点 310…電動ケー
ブル 311…テーブル移動装置 316…送信回路 318…メカニカルアーム 319…アプリケ
ータ位置検出装置 322…アプリケータ起点マーカ 323…強力超音
波照射ボクセル 325…駆動用トリガパルス発生装置 326…デジタルスキャンコンバータ(DSC) 328…画像メモリ 329…ライトペ
ン 330…治療部位選択スイッチ 513…圧力セン
サ 612…結石サイズ測定手段 616…超音波出
力設定切り替え手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Static magnetic field magnet 2 ... Excitation power supply 3 ... Patient (subject) 4 ... Gradient magnetic field coil 5 ... Sequence controller 6 ... Gradient magnetic field power supply 7 ... Bed 8 ... High frequency coil 9 ... Transmitter 10 ... Duplexer 11 ... Receiver 12 Data collection unit 13 Control circuit 14 Console 15 Image display 16 Ultrasonic applicator 17 Drive circuit group 18 Phase control circuit group 19 Power supply (for pulse generation) 20 Water bag 21 Bone 22 Organ 23 ... Affected part 24 ... Coupling liquid 25 ... Obstacle 35 ... Piezo element group 36 ... Ultrasonic probe 37 ... Ultrasonic diagnostic device 221 ... Imaging area 223 ... Blood vessel 224 ... Focus 310 ... Electric cable 311 ... Table moving device 316 ... Transmission circuit 318 ... Mechanical arm 319 ... Applicator position detection device 322 ... Applicator origin marker 323 ... Powerful ultrasonic irradiation voxel 325 ... Drive trigger pulse generator 326 ... Digital scan converter (DSC) 328 ... Image memory 329 ... Light pen 330 ... Treatment site selection switch 513 ... Pressure sensor 612 ... Stone size measuring means 616 ... Super Sound wave output setting switching means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 義治 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 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 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 the front page (72) Inventor Yoshiharu Ishibashi 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Mariko Shibata Toshiba, Komukai-shi, Kawasaki-shi, 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】 時間的に連続した被検体の治療部位近傍
の三次元情報を収集する手段と、 前記三次元情報に基づいて、前記被検体の治療部位近傍
を模擬的再現させる手段と、 この手段により再現された前記治療部位近傍と超音波照
射に係わる情報を用いて、前記超音波照射に関する条件
を求める超音波照射条件設定手段と、 この求められた前記超音波照射に関する条件に基づい
て、前記被検体の治療部位に前記超音波照射を行う超音
波照射手段を備えたこと特徴とする超音波治療装置。
1. A means for collecting three-dimensional information in the vicinity of a treatment site of a subject that is temporally continuous, and a means for simulating the vicinity of the treatment site of the subject based on the three-dimensional information. Using the information related to the ultrasonic irradiation and the vicinity of the treatment site reproduced by means, based on the ultrasonic irradiation condition setting means for obtaining the conditions for the ultrasonic irradiation, and the obtained conditions for the ultrasonic irradiation, An ultrasonic treatment apparatus comprising an ultrasonic wave irradiation means for performing the ultrasonic wave irradiation to a treatment site of the subject.
【請求項2】 超音波照射条件設定手段は、前記被検体
の治療部位近傍の三次元情報から得られた血管に係わる
情報と前記超音波照射に係わる情報を用いて、前記超音
波照射の条件を求め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 wave irradiation condition setting means uses the information concerning the blood vessel and the information concerning the ultrasonic wave irradiation obtained from the three-dimensional information in the vicinity of the treated region of the subject, and the condition for the ultrasonic wave irradiation. The ultrasonic therapy device according to claim 1, wherein
【請求項3】 超音波照射条件設定手段は、超音波の照
射位置や照射時間を前記超音波照射の条件として求める
ことを特徴とする請求項1記載の超音波治療装置。
3. The ultrasonic treatment apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic wave irradiation condition setting means obtains an ultrasonic wave irradiation position and irradiation time as the ultrasonic wave irradiation conditions.
【請求項4】 被検体内の治療部位近傍の時間的に連続
した三次元情報を収集する手段と、 前記三次元情報に基づいて前記被検体の治療部位近傍を
複数の領域に分割する手段と、 この分割された複数の領域に対して優先度を設定する手
段と、 超音波を任意の焦点に集束させる超音波発生手段と、 前記超音波発生手段から前記優先度に応じて前記分割さ
れた各領域に順次前記超音波の焦点が集束するように制
御する制御手段を備えたことを特徴とする超音波治療装
置。
4. A means for collecting temporally continuous three-dimensional information in the vicinity of a treatment site in a subject, and a means for dividing the vicinity of the treatment site in the subject into a plurality of regions based on the three-dimensional information. , Means for setting priorities for the plurality of divided regions, ultrasonic wave generating means for focusing the ultrasonic waves to an arbitrary focus, and the ultrasonic wave generating means for dividing the ultrasonic waves according to the priority. An ultrasonic treatment apparatus comprising control means for controlling the focal point of the ultrasonic wave to sequentially focus on each area.
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