JPH08131452A

JPH08131452A - 超音波治療装置及びこの出力評価を行うためのモデル結石及び該モデル結石を用いた衝撃波出力評価装置

Info

Publication number: JPH08131452A
Application number: JP6276502A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Okazaki; 清岡崎; Hideki Kosaku; 秀樹小作
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波治療装置による破砕力の評価を正確に
行うことのできるモデル結石及びこれを用いた衝撃波出
力評価装置を提供することを目的とする。【構成】超音波治療装置から出力される衝撃波を照射
し、照射回数及び破砕状況に基づいて当該超音波治療装
置の破砕力を評価するモデル結石において、該モデル結
石は、脱気度が所定値以下となるように制御されること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に存在する結
石に対外から衝撃波を照射して破砕し、治療に供する超
音波治療装置に係り、特に、該超音波治療装置による破
砕力を評価するために用いられるモデル結石及びこれを
用いた衝撃波出力評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医用診断装置の開発が進められる
中で、超音波治療装置が実用に供されつつある。超音波
治療装置は、被検体内に存在する尿路系結石、胆石・す
い石等の消化器系結石、唾石等の結石疾患を超音波、Ｘ
線、Ｘ線ＣＴ等のイメージング装置で位置決めし、衝撃
波を照射して結石を破砕して治療するものである。

【０００３】衝撃波を照射する際は、該超音波治療装置
に備えられた複数の圧電素子に駆動電圧を供給し、各圧
電素子にて発生した超音波を収束させて患部に照射す
る。従って、この超音波強度及び照射する回数が適切で
ないと、結石が破砕されず完全に治療することができな
くなることや、反対に超音波強度が強すぎて不必要な部
位に超音波を照射してしまうことがある。

【０００４】そこで従来より、ハイドロホンと称する計
測器に超音波を照射し、超音波圧力の時間波形や超音波
の空間分布である音場等のパラメータを測定して衝撃波
出力の評価を行っている。

【０００５】ところが、このハイドロホンを用いる方法
はそのハイドロホンの性能が向上すればする程、衝撃波
によりハイドロホンが簡単に破壊されてしまうことや、
音場を測るためには精密なハイドロホン移動機構が必要
であるために、メーカの工場での出荷前にのみしか厳密
な測定ができないでいた。また、衝撃波の基礎研究がま
だまだ不十分であるために例え衝撃波の時間波形や音場
が測れたとしても結石の破砕力と上記パラメータとの間
の関係が不明である。このため、この超音波治療装置の
基本性能である衝撃波出力の測定は（１）特開平１−３
１７４３２号公報や（２）特開平５−２４５１５０号公
報のようなモデル結石を用いる方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例（１）では、適
当な編み目状の網の中に構成不明のモデル結石（試供
体）を入れてその破砕度を調べていた。ところが、その
モデル結石の化学的組成や構造も不明でモデル結石の重
量または径も不明のモデルを使用する事は何等標準には
ならないという欠点を有していた。また、従来例（２）
は、図６に示すように、筐体１で、可とう性膜２で囲繞
された衝撃波出力評価装置３内に水を充填し、内部にモ
デル結石５を保持体４にて保持する。そして、モデル結
石５を衝撃波出力評価装置３内の中央部に配置する。こ
のような従来例（２）では、モデル結石の材料は活性ア
ルミナであると限定しているが、その結石の脱気度につ
いては何も言っていない。また、その直径または重量に
ついても何も述べていない。そこでは、特に使用する水
槽の脱気度に注意して測定をするようにと言う観点であ
る。このように、上記２つの方法ではモデル結石の大き
さまたは重量に関する情報及びモデル結石中に存在する
気泡については何も規定していないので、計測値が大き
くばらつき、とても製品の品質保証として、その使用に
耐えるものではないという欠点があった。

【０００７】更に、従来における超音波治療装置におい
ては、被検体内に存在する結石に対してどの程度のエネ
ルギーを与えればよいか、即ち、衝撃波を何回照射すれ
ばよいかについて正確な数値を知ることはできず、結石
の破砕の状況を確認しながら衝撃波の照射を行ってい
た。従って、照射回数を間違えることがあり、これによ
って完全に結石が破砕されないことや、必要以上に衝撃
波を照射し正常組織を破壊するという欠点があった。

【０００８】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その第１の目的は、超音波治
療装置による破砕力の評価を正確に行うことのできるモ
デル結石およびこれを用いた衝撃波出力評価装置を提供
することである。

【０００９】また、第２の目的は結石に照射する衝撃波
の回数を正確に求め、治療の精度を向上させることので
きる超音波治療装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１のモデル結石は、超音波治療装置から
出力される強力超音波を照射し、照射回数及び破砕状況
に基づいて当該超音波治療装置の破砕力を評価するモデ
ル結石において、該モデル結石は、使用する際に脱気度
が所定値以下となるように制御されることが特徴であ
る。

【００１１】また、本発明の第２のモデル結石は、超音
波治療装置から出力される衝撃波を照射し、照射回数及
び破砕状況に基づいて当該超音波治療装置の破砕力を評
価するモデル結石において、該モデル結石は、重量、体
積、径のうちの１つをＭとした際に、破砕完了衝撃波照
射回数Ｎ_swは、Ｎ_sw＝Ａ・ｅｘｐ（Ｂ・Ｍ） …（１）Ａ，Ｂは超音波治療装置の固有パラメータで示されるこ
とを用いて出力評価対象となる衝撃波破砕装置に応じた
重量、体積、径のうち少なくとも１つが決定されること
を特徴とする。

【００１２】また、本発明の第１の衝撃波出力評価装置
は、前記第１のモデル結石又は第２のモデル結石と、該
モデル結石を載置するメッシュ状の載置部材と、前記モ
デル結石、載置部材を収容すると共に内部に水が充填さ
れる水槽と、から構成されることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の第２の衝撃波出力評価装置
は、前記第１のモデル結石又は第２のモデル結石と、該
モデル結石を収納するゴム膜と、前記モデル結石、ゴム
膜を収容すると共に内部に水が充填される水槽と、から
構成されることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の超音波治療装置は、被検体
内に存在する結石に衝撃波を照射して破砕し、治療する
超音波治療装置において、前記結石の重量、体積、径の
うち少なくとも１つを測定する手段と、この測定結果に
応じて破砕完了衝撃波照射回数を求める手段と、この回
数だけ前記結石に衝撃波を照射すべく制御する制御手段
と、を有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】上述の如く構成された本発明のモデル結石によ
れば、その脱気度が制御される。例えば、モデル結石を
水浸させた状態で約１日真空脱気し、その後、大気圧下
で約１週間もしくはそれ以上放置することにより、脱気
度が低下し、衝撃波を照射して評価を行うときのばらつ
きがなくなり、評価の精度が著しく向上する。

【００１６】また，Ｎ_sw＝Ａ・ｅｘｐ（Ｂ・Ｍ）で示さ
れる（１）式に基づいて、重量、体積、径（Ｍで示され
る）のうち少なくとも１つと、破砕完了衝撃波照射回数
Ｎ_swとの関係を知ることができるので、この式を用い
て、Ｍを既知とし、パラメータＡ，Ｂを求めれば、評価
対象となる超音波治療装置の基本性能を知ることができ
るようになる。

【００１７】更に、本発明の超音波治療装置によれば、
治療対象となる結石の重量、体積、径のうち少なくとも
１つを求め、この値に基づき破砕完了衝撃波照射回数を
求める手段を有している。従って、治療を行う際の衝撃
波照射回数を知ることができ、高精度な治療を行うこと
ができるようになる。また、衝撃波照射回数がこの回数
を越えた場合には警報を出力することにより、安全性を
向上させることができるようになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する、図１は本発明のモデル結石、及び衝撃波出力評価
装置を用いて破砕力の評価を行う超音波治療装置の構成
を示すブロック図である。同図に示す衝撃波振動子１３
は、アプリケータ１１に搭載されるものであり、該衝撃
波振動子１３に衝撃波送信回路１８から駆動電圧を供給
することによって超音波焦点に衝撃波を照射する。ま
た、アプリケータ１１は移動制御部１９の制御下で動作
する移動機構１４により所望の方向に制御することがで
きるようになっている。この移動制御により、治療部位
に超音波焦点を合わせる。

【００１９】一方、治療部位の周辺の画像を撮影するた
めに、撮影用の超音波振動子１２と、この超音波振動子
１２にパルスを供給する超音波送信回路１５と、該超音
波送信回路１５を駆動させる遅延駆動回路２０と、超音
波振動子１２にて収集された超音波エコーを受信する超
音波受信回路１６と、この超音波エコーを処理して超音
波画像を作成するディジタルスキャンコンバータ（ＤＳ
Ｃ）２１と、各回路にトリガ信号を与えるトリガ回路２
３と、ＣＰＵ２５と、モニタ２４と、警報回路２６と、
操作盤２７とを有している。

【００２０】更に、破砕力の評価を行うために、破砕力
情報記憶部１７と、比較判定回路２２とを有している。
破砕力情報記憶手段１７は、後述する本発明による破砕
力の評価を行った際にこの評価結果を記憶するものであ
る。また、比較判定回路２２は、この破砕力情報に基づ
き実際に破砕しようとする結石に、どの程度の駆動電圧
を衝撃波振動子１３に印加すればよいかを判定するもの
である。

【００２１】次に、本発明に係るモデル結石を作成する
手順について説明する。

【００２２】図２はモデル結石３１の脱気装置を示す説
明図であり、水密された密閉容器３３内にモデル結石３
１を置き、水浸して真空ポンプ３２を用いて、１日真空
脱気する。次に１気圧に戻し、この水浸したモデル結石
３１を少なくとも１週間そのまま放置する。こうするこ
とにより、モデル結石３１中に残存する気泡はなくな
り、完全な水浸モデル結石になる。モデル結石３１の材
質としては、活性アルミナ、石膏、プラスチックビー
ズ、セメント、ガラスビーズ、自然石等がある。このモ
デル結石３１を例えば図３に示す如くの所定の編み目、
例えば１ｍｍ×１ｍｍのメッシュの網に入れ、衝撃波を
照射し、そのモデル結石３１が破砕され、破砕片が完全
に編み目の下に落ちるまでの総衝撃波照射発数を破砕完
了衝撃波照射発数と定義する。また、ゴム袋の中にモデ
ル結石３１を入れて破砕試験を行なう場合には、肉眼ま
たは超音波、Ｘ線、ＭＲＩなどのイメージング装置で破
砕の様子を観測し、その破砕完了までの衝撃波照射発数
を破砕完了衝撃波発数と定義する。この破砕力指標の逆
数、即ち破砕完了衝撃波照射発数、の水浸時間依存性を
示したのが図４である。この図から明らかなように、そ
の破砕完了衝撃波照射発数は、真空脱気直後には使用す
るモデル結石毎に大きくばらついてしまっていた。これ
は破砕実験中にモデル結石から気泡が発生するという事
からも、残存する気泡がこのばらつきの原因であると推
測されている。ところが、約１週間水浸したモデル結石
の場合には気泡の発生も観測されずモデル結石間でのば
らつきも小さくなり、常に安定したデータが得られるよ
うになった。

【００２３】このようにして、本実施例では、モデル結
石３１を水浸した状態で約１日間真空脱気し、その後大
気圧下で約１週間もしくはそれ以上水浸させて脱気する
という条件で、脱気度を低下させており、これによって
図４に示すように安定した性能のモデル結石３１を作成
することができる。

【００２４】一方、これまでの超音波治療装置による臨
床において、結石の大きさが大きくなればなる程、破砕
治療が完了するまでの衝撃波照射発数は大きくなってい
ることが定性的に理解されていた。しかしながら、基礎
研究が遅れていたため、結石の大きさと破砕力の逆数、
即ち破砕完了衝撃波照射発数、の具体的実験式の提案が
なかった。今回、我々はモデル結石の破砕完了衝撃波照
射発数の重量、体積、直径依存性及び装置のエネルギ、
ピーク圧力依存性を測定した結果、以下の様な実験式で
説明できる事を明らかにした。

【００２５】

【数１】１／Ｄ_is＝Ｎ_sw＝Ａ・ｅｘｐ（Ｂ・Ｍ） …（１）ここで、Ｄ_isは破砕力の指標、Ｎ_swはモデル結石の破砕
完了衝撃波照射数、Ｍはモデル結石の重量，体積または
径、Ａ及びＢはそれぞれ超音波治療装置の出力エネルギ
及びピーク圧力で規定される装置固有パラメータであ
る。この（１）式は照射する衝撃波が結石の後面で反射
され、そこで位相が反転して圧縮力が引っ張り力又は引
っ張りエネルギになることにより破砕されるという結石
の破砕機序で良く説明できる。これは結石の破砕特性は
圧縮力よりも引っ張り力により約２分の１の大きさで破
壊の閾値が存在しているという事実により説明されてい
る。また、この破砕機構は発生するキャビテーション説
を否定するものではないし、我々は結石の破砕機序の中
に２つの方式が並立しているのではないかと推定してい
る。

【００２６】そこで、この破砕力評価法に使用するモデ
ル結石の重量または体積または球形モデルであればその
直径を規定するという条件が必要になる。

【００２７】その一例を図５に示している。同図から明
らかなように結石の重量，直径に対して衝撃波照射回数
が指数関数的に変化している。従って、（１）式に示し
たようにきれいに破砕完了衝撃波照射発数のモデル結石
重量依存性が示されている。

【００２８】そして、このような情報を図１に示す破砕
力情報記憶部１７に記憶させ、治療を行なう際には、結
石の大きさが決まれば衝撃波の照射回数を決定すること
ができる。

【００２９】また、衝撃波の照射回数が評価された照射
回数よりも多くなった際には、人体に危険を及ぼすと判
断し、図１に示す警報回路２６により操作者に警報を通
知するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモデル結
石およびこれを用いた衝撃波出力評価装置を使用すれ
ば、超音波治療装置の基本性能を精度良く評価すること
ができるため、該超音波治療装置を工場から出荷する際
や、病院に据付時、保守点検時などにおいて、この超音
波治療装置の基本性能である衝撃波出力能力を定量的に
評価することができる。従って、故障が発生すれば直ち
にこれを知ることができ、即座に修理・点検を行えるの
で常時適切な治療を行うことができるようになるという
効果が得られる。

【００３１】また、本発明による超音波治療装置では、
被検体内に存在する結石の大きさ、体積、径の少なくと
も１つを測定することができれば衝撃波の照射回数を求
めることができるので、治療の精度が著しく向上すると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波治療装置の概略的な構成を
示すブロック図である。

【図２】モデル結石を脱気する脱気装置の構成図であ
る。

【図３】モデル結石を載置するメッシュを示す説明図で
ある。

【図４】モデル結石の脱気日数と該モデル結石を破砕す
るまでの衝撃波照射回数との関係を示す説明図である。

【図５】モデル結石の重量と該モデル結石を破砕するま
での衝撃波照射回数との関係を示す説明図である。

【図６】従来のおける衝撃波出力評価装置の構成を示す
説明図である。

【符号の説明】

１筐体２可撓性膜３衝撃波出力評価装置
４保持部５モデル結石１１アプリケータ１２超音
波振動子１３衝撃波振動子１７破砕力情報記憶部２２比較判定回路２３トリガ回路２５Ｃ
ＰＵ２６警報回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波治療装置から出力される衝撃波を
照射し、照射回数及び破砕状況に基づいて当該超音波治
療装置の破砕力を評価するモデル結石において、該モデル結石の脱気度を所定値以下としたことを特徴と
するモデル結石。
【請求項２】前記モデル結石の脱気度の値は、当該モ
デル結石を水浸させた状態で約１日真空脱気し、その後
大気圧下で約１週間もしくはそれ以上放置することで得
られる値であることを特徴とする請求項１記載のモデル
結石。
【請求項３】超音波治療装置から出力される衝撃波を
照射し、照射回数及び破砕状況に基づいて当該超音波治
療装置の破砕力を評価するモデル結石において、該モデル結石は、重量、体積、径のうちの１つをＭとし
た際に、破砕完了衝撃波照射回数Ｎ_swは、Ｎ_sw＝Ａ・ｅｘｐ（Ｂ・Ｍ）Ａ，Ｂは超音波治療装置の固有パラメータで示されることを用いて出力評価対象となる衝撃波破砕
装置に応じた重量、体積、径のうち少なくとも１つが決
定されることを特徴とするモデル結石。
【請求項４】前記請求項１乃至３いずれか１項記載の
モデル結石において、その材質は、活性アルミナ、石
膏、プラスチックビーズ、セメント，ガラスビーズまた
は自然石のうち少なくとも１つから成ることを特徴とす
るモデル結石。
【請求項５】前記請求項１乃至３いずれか１項記載の
モデル結石と、該モデル結石を載置するメッシュ状の載
置部材と、前記モデル結石、載置部材を収容すると共に
内部に水が充填される水槽と、から構成されることを特
徴とする衝撃波出力評価装置。
【請求項６】前記請求項１乃至３いずれか１項記載の
モデル結石と、該モデル結石を収納するゴム膜と、前記
モデル結石、ゴム膜を収容すると共に内部に水が充填さ
れる水槽と、から構成されることを特徴とする衝撃波出
力評価装置。
【請求項７】被検体内に存在する結石に衝撃波を照射
して破砕し、治療する超音波治療装置において、前記結石の重量、体積、径のうち少なくとも１つを測定
する手段と、この測定結果に応じて破砕完了衝撃波照射回数を求める
手段と、この回数だけ前記結石に衝撃波を照射すべく制御する制
御手段と、を有することを特徴とする超音波治療装置。
【請求項８】衝撃波の照射回数が前記破砕完了衝撃波
照射回数を越えた際に、警報を出力する警報手段を具備
したことを特徴とする請求項７記載の超音波治療装置。