JPH08164135A - 強力超音波ビーム照射方法及びその方法に使用する超音波照射治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 照射する超音波のビームを集束して正常細胞
には損傷を与えずに病変部のみにそのエネルギを集中さ
せ、病変部の細胞を破壊、死滅させることを可能とす
る。 【構成】 撮像用トランスジューサ１により生体内部に
超音波を送受信し、得られた生体内部の組織分布及び患
部の断層像１２を表示部１３に表示し、この表示された
断層像１２上で関心領域１４を設定して表示し、さらに
強力超音波ビームを生体内部の患部に照射する集束型ト
ランスジューサ４による強力超音波ビームのエネルギ密
度分布画像信号を演算により求め表示部１３に表示し、
表示された断層像上の患部１１′の位置に、関心領域１
４を合致させると共にエネルギ密度分布画像信号のうち
高エネルギ密度領域を重ね合わせ、且つその周辺の他の
高エネルギ密度領域が生体内部の正常組織に重ならない
ようにした後、トランスジューサ４から強力超音波ビー
ムを生体内の患部に照準して照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腎臓又は胆のう等に多
く発生する結石や生体内の至る所に発生する腫瘍などの
病変部に高エネルギの超音波を照射して治療する際に、
その超音波のビームを集束して正常細胞には損傷を与え
ずに上記病変部のみにそのエネルギを集中させ、該病変
部の細胞を破壊又は死滅させることができる強力超音波
ビーム照射方法及びその方法に使用する超音波照射治療
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の超音波照射治療装置とし
ては、衝撃波による結石破砕装置や、連続波又はバース
ト波によるハイパーサーミアなど、強力超音波を用いた
治療装置がある。このような治療装置では、対象の生体
の刻々の動きに追従して、生体内部の正常組織には損傷
を与えず病変部の組織にのみ超音波のエネルギを集中さ
せること、即ち超音波照射の照準精度の向上が要求され
る。

【０００３】ここで、従来の超音波照射における照準方
法としては、第一に、例えば特開昭60-145131号公報に
記載されているように、超音波撮像装置を用いて超音波
断層像により治療対象をモニタし、治療用トランスジュ
ーサの位置決めを行う方法があり、第二に、病変部に超
音波トランスポンダ等のエコー増強装置を挿入し、その
断層像中に病変部を高エコー部としてマーカー表示する
方法があり、第三に、例えば特開昭63-5736号公報に記
載されているように、治療用トランスジューサから大振
幅超音波を発生する直前に微小なパルス超音波を発生さ
せ、そのエコーレベルが所定値であることを確認したら
照準が定まったとする、いわゆる誤照射防止機能を用い
る方法がある。これらの方法において、強力超音波ビー
ムを集束するとエネルギが集中して焦点を形成し、その
焦点位置を制御して生体内部の病変部に合わせると照準
が合うようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波照射における照準方法においては、強力超音
波ビームのピークエネルギを示す焦点の位置を病変部に
合わせることはできるが、それ以外の点において生体組
織に影響を与える程度について検討しつつ照準を定める
ことはできなかった。すなわち、強力超音波ビームのピ
ークエネルギを示す焦点位置を病変部に合わせると、必
然的にその焦点の周辺の領域に集中の度合いの低いエネ
ルギの超音波が伝播するが、そのエネルギが正常組織の
細胞を損傷しない程度であるとの保証はなかった。ま
た、上記焦点の周辺の領域には、サイドローブやグレー
ティングローブによるホットスポット（強いエネルギの
部分）が生ずる場合もあった。従って、これらの場合、
そのエネルギの集中の度合いによっては、正常組織の細
胞が損傷することがあった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、病変部に高エネルギの超音波を照射して治療する
際に、その超音波のビームを集中して正常細胞には損傷
を与えずに上記病変部のみにそのエネルギを集中させ、
該病変部の細胞を破壊又は死滅させることができる強力
超音波ビーム照射方法及びその方法に使用する超音波照
射治療装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による強力超音波ビーム照射方法は、超音波
撮像装置の撮像用トランスジューサにより生体内部に超
音波を送受信し、得られた生体内部の組織分布及び患部
の断層像を上記超音波撮像装置の表示部に表示し、この
表示された断層像上で関心領域を設定して表示し、さら
に強力超音波ビームを上記生体内部の患部に照射する集
束型トランスジューサによる強力超音波ビームのエネル
ギ密度分布画像信号を演算により求め上記超音波撮像装
置の表示部に表示し、上記表示された断層像上の患部の
位置に、関心領域を合致させると共にエネルギ密度分布
画像信号のうち高エネルギ密度領域を重ね合わせ、且つ
その周辺の他の高エネルギ密度領域が生体内部の正常組
織に重ならないようにした後、上記集束型トランスジュ
ーサから強力超音波ビームを生体内の患部に照準して照
射するものである。

【０００７】また、上記強力超音波ビーム照射方法の実
施に使用する超音波照射治療装置は、生体内部に超音波
を送受信し組織分布及び患部の断層像を得るための撮像
用トランスジューサと、この撮像用トランスジューサを
制御して超音波ビームを走査し生体内部の組織分布及び
患部の断層像を映像化して表示部に表示する超音波撮像
装置と、この超音波撮像装置の表示部に表示された断層
像上で関心領域を設定する関心領域設定回路と、生体内
部の患部に強力超音波ビームを照射する集束型トランス
ジューサと、上記撮像用トランスジューサに取り付けら
れ該撮像用トランスジューサと上記集束型トランスジュ
ーサの相対的位置関係を制御するためのアクチュエータ
と、このアクチュエータを駆動し上記撮像用トランスジ
ューサによる超音波の走査面の位置を制御してその走査
面位置信号を発生するアクチュエータ制御回路と、上記
集束型トランスジューサを駆動して強力超音波ビームの
発射を制御しその焦点を３次元的に走査する強力超音波
ビーム制御回路と、この強力超音波ビーム制御回路の制
御により発射される強力超音波ビームのエネルギ密度分
布画像信号を演算して上記超音波撮像装置へ送るエネル
ギ密度分布演算回路とを備え、上記超音波撮像装置の表
示部に表示された断層像上の患部の位置に、関心領域を
合致させると共にエネルギ密度分布画像信号のうち高エ
ネルギ密度領域を重ね合わせ、且つその周辺の他の高エ
ネルギ密度領域が生体内部の正常組織に重ならないよう
にした後、上記集束型トランスジューサから強力超音波
ビームを生体内の患部に照準して照射するようにしたも
のである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による強力超音波ビーム
照射方法を説明するための概要図であり、図２は上記強
力超音波ビーム照射方法の実施に使用する超音波照射治
療装置の構成を示すブロック図である。この強力超音波
ビーム照射方法は、腎臓又は胆のう等に多く発生する結
石や生体内の至る所に発生する腫瘍などの病変部に高エ
ネルギの超音波を照射して治療する際に、その超音波の
ビームを集束して正常細胞には損傷を与えずに上記病変
部のみにそのエネルギを集中させるもので、以下に図１
を参照してその概要を説明する。

【０００９】まず、図２に示す超音波撮像装置２の撮像
用トランスジューサ１により、治療対象としての生体９
の内部に超音波ビーム１０を送信すると共に受信し、得
られた生体９内部の組織分布及び患部（病変部）１１の
断層像１２を上記超音波撮像装置２の表示部１３に表示
する（図１(ａ)参照）。なお、図１（ａ）において、符
号１１′は患部１１の断層像１２上の位置を示してい
る。次に、図２に示す関心領域設定回路３の動作によ
り、上記表示された断層像１２上で関心領域１４を設定
して表示する。さらに、図２に示すエネルギ密度分布演
算回路８の動作により、強力超音波ビームを上記生体９
内部の患部１１に照射する集束型トランスジューサ４に
よる強力超音波ビームのエネルギ密度分布画像信号を演
算により求め、図１（ａ）に破線のカーブで示すよう
に、エネルギ密度分布画像１５，１５を超音波撮像装置
２の表示部１３に表示する。

【００１０】次に、この状態で、図２では図示省略して
あるが、超音波撮像装置２に接続されたトラックボール
又はジョイスティック等の入力装置を用いて、図１
（ｂ）に示すように、表示部１３に表示された断層像１
２上の患部１１′の位置に関心領域１４を合致させる。
さらに、上記入力装置を用いて、図１（ｃ）に示すよう
に、上記表示された断層像１２上の患部１１′の位置に
エネルギ密度分布画像信号のうち高エネルギ密度領域を
重ね合わせる。すなわち、図１（ｃ）に示すエネルギ密
度分布画像１５，１５のうち最も細くくびれている部分
を患部１１′の位置に合わせる。これにより、患部１
１′の位置に関心領域１４及び強力超音波ビーム（１
５）の高エネルギ密度領域が共に合致することとなる。
このとき、上記エネルギ密度分布画像１５，１５のう
ち、最も細くくびれている部分の周辺の他の高エネルギ
密度領域が生体内部の正常組織に重ならないようにす
る。

【００１１】次に、この状態で、図２に示す強力超音波
ビーム制御回路７の動作により、前記集束型トランスジ
ューサ４から強力超音波ビームを生体９内の患部１１に
照準して照射する。これにより、図１（ｃ）に示すよう
に、生体９内の患部１１に強力超音波ビーム（１５）の
高エネルギ密度領域が正しく照準されることとなり、照
射された強力超音波ビーム（１５）のエネルギの集中に
より、上記患部１１の細胞を破壊又は死滅させることが
できる。

【００１２】次に、上記のような強力超音波ビーム照射
方法の実施に使用する超音波照射治療装置について、図
２を参照して説明する。この超音波照射治療装置は、生
体内部の患部（病変部）に高エネルギの超音波を照射し
その患部の細胞を破壊又は死滅させて治療するもので、
図２に示すように、撮像用トランスジューサ１と、超音
波撮像装置２と、関心領域設定回路３と、集束型トラン
スジューサ４と、アクチュエータ５と、アクチュエータ
制御回路６と、強力超音波ビーム制御回路７と、エネル
ギ密度分布演算回路８とを備えて成る。

【００１３】上記撮像用トランスジューサ１は、生体９
の内部に超音波を送信すると共に受信し生体内部の組織
分布及び患部１１の断層像を得るためのもので、その内
部には電気信号と機械的振動とを相互に変換する超音波
振動子を有している。超音波撮像装置２は、上記撮像用
トランスジューサ１を制御して超音波ビーム１０を走査
し生体９内部の組織分布及び患部１１の断層像１２を映
像化して表示部１３に表示するもので、この制御により
上記撮像用トランスジューサ１からは超音波ビーム１
０，１０が例えば扇形の走査範囲で打ち出される。

【００１４】関心領域設定回路３は、上記超音波撮像装
置２の表示部１３に表示された断層像１２上で関心領域
（図１の符号１４参照）を設定するもので、後述の集束
型トランスジューサ４により超音波ビームのエネルギを
集束させたい領域又は逆に集束させたくない領域を設定
するようになっている。そして、集束型トランスジュー
サ４は、生体９内部の患部１１に強力超音波ビームを照
射するもので、例えば凹面鏡のように形成されると共
に、この凹面鏡を構成する多数のセグメントからの超音
波発生のタイミングをずらすことにより、その焦点が変
化できるようになっている。

【００１５】アクチュエータ５は、前記撮像用トランス
ジューサ１の基端部に取り付けられ、該撮像用トランス
ジューサ１から送信される超音波ビーム１０を３次元的
に走査すると共に、上記集束型トランスジューサ４との
相対的位置関係を制御するためのもので、該集束型トラ
ンスジューサ４との間はアーム１６，１６で連結されて
いる。また、アクチュエータ制御回路６は、上記アクチ
ュエータ５を駆動し前記撮像用トランスジューサ１によ
る超音波ビーム１０の走査面の位置を制御してその走査
面位置信号を発生するもので、この走査面位置信号が超
音波撮像装置２及びエネルギ密度分布演算回路８へ送出
されるようになっている。

【００１６】強力超音波ビーム制御回路７は、上記集束
型トランスジューサ４を駆動して強力超音波ビーム（１
５）の発射を制御しその焦点を３次元的に走査するもの
で、強力超音波ビーム（１５）の発射制御による焦点走
査の情報がエネルギ密度分布演算回路８へ送出されるよ
うになっている。さらに、このエネルギ密度分布演算回
路８は、上記強力超音波ビーム制御回路７の制御により
発射される強力超音波ビーム（１５）のエネルギ密度分
布画像信号を演算して前記超音波撮像装置２へ送出する
ものである。これにより、超音波撮像装置２の表示部１
３には、図１に示すように、生体９の内部の患部１１′
を含む断層像１２と、エネルギ密度分布画像１５とが表
示される。

【００１７】図３は前述の撮像用トランスジューサ１と
集束型トランスジューサ４の配置例を示す斜視説明図で
ある。この配置例では、多数のセグメントを組み合わせ
て凹面鏡状に構成された集束型トランスジューサ４の中
心部に孔１７があけられており、この孔１７内に撮像用
トランスジューサ１の超音波発射面を位置合わせして配
置してある。ここで、上記撮像用トランスジューサ１が
例えばセクタ走査型のように細長い筒形のケースに収納
されている場合は、該撮像用トランスジューサ１の基端
部に取り付けられたアクチュエータ５を駆動して矢印Ａ
のように回転させることによって、その撮像用トランス
ジューサ１から打ち出される超音波ビーム１０，１０で
形成される扇形の走査範囲は矢印Ｂのように回転して、
３次元的に超音波画像情報を収集することができる。こ
のような状態で集束型トランスジューサ４から強力超音
波ビーム（１５）が発射されるが、患部１１へ指向する
焦点は、各セグメントからの超音波発生のタイミングを
ずらすことによって３次元的に走査したり、該集束型ト
ランスジューサ４の位置を前後移動させたりして調整す
る。集束型トランスジューサ４の位置を前後移動させる
には、例えば図２に示すアーム１６，１６に前進、後退
の移動機構を設ければよい。

【００１８】次に、このように構成された超音波照射治
療装置の使用及び動作について説明する。まず、図２に
おいて、治療対象の生体９と撮像用トランスジューサ
１，集束型トランスジューサ４との間の位置関係を決め
る。次に、超音波撮像装置２で撮像用トランスジューサ
１を駆動及び制御して、図１（ａ）に示すように、表示
部１３に患部１１′を含む断層像１２を表示する。次
に、図２に示す関心領域設定回路３の動作により、上記
表示された断層像１２上で関心領域１４を設定して表示
する。さらに、図２に示すエネルギ密度分布演算回路８
の動作により、集束型トランスジューサ４による強力超
音波ビームのエネルギ密度分布画像信号を演算により求
め、図１（ａ）に破線のカーブで示すように、エネルギ
密度分布画像１５，１５を超音波撮像装置２の表示部１
３に表示する。

【００１９】以後、前述の図１（ｂ）,（ｃ）を参照し
て説明したのと同様に動作が進み、最終的に図１（ｃ）
に示すように、上記表示された断層像１２上の患部１
１′の位置にエネルギ密度分布画像信号のうち高エネル
ギ密度領域を重ね合わせる。すなわち、図１（ｃ）に示
すエネルギ密度分布画像１５，１５のうち最も細くくび
れている部分を患部１１′の位置に合わせる。これによ
り、患部１１′の位置に関心領域１４及び強力超音波ビ
ーム（１５）の高エネルギ密度領域が共に合致すること
となる。この状態で図２に示す強力超音波ビーム制御回
路７の動作により、前記集束型トランスジューサ４から
強力超音波ビームを生体９内の患部１１に照準して照射
する。これにより、図１（ｃ）に示すように、生体９内
の患部１１に強力超音波ビーム（１５）の高エネルギ密
度領域が正しく照準されることとなり、照射された強力
超音波ビーム（１５）のエネルギの集中により、上記患
部１１の細胞を破壊又は死滅させることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
生体内部の組織分布及び患部を示す断層像を表示した状
態で、上記患部の位置に関心領域及び強力超音波ビーム
の高エネルギ密度領域を共に合致させて表示し、この表
示を見て集束型トランスジューサからの強力超音波ビー
ムの生体内部の患部に対する照準を確認することができ
る。そして、この照準状態が、強力超音波ビームの高エ
ネルギ密度領域が生体内部の患部に合致していると共
に、その周辺の他の高エネルギ密度領域が正常組織に重
なっていないことを確認しながら、強力超音波ビームを
生体内部の患部に照射することができる。従って、腎臓
又は胆のう等に多く発生する結石や生体内の至る所に発
生する腫瘍などの病変部（患部）に高エネルギの超音波
を照射して治療する際に、その超音波のビームを集束し
て正常細胞には損傷を与えずに上記病変部のみにそのエ
ネルギを集中させ、該病変部の細胞を破壊又は死滅させ
ることができる。このことから、超音波照射による治療
の安全性と治療効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による強力超音波ビーム照射方法を説明
するための概要図である。

【図２】上記強力超音波ビーム照射方法の実施に使用す
る超音波照射治療装置の構成を示すブロック図である。

【図３】上記超音波照射治療装置における撮像用トラン
スジューサと集束型トランスジューサの配置例を示す斜
視説明図である。

【符号の説明】

１…撮像用トランスジューサ ２…超音波撮像装置 ３…関心領域設定回路 ４…集束型トランスジューサ ５…アクチュエータ ６…アクチュエータ制御回路 ７…強力超音波ビーム制御回路 ８…エネルギ密度分布演算回路 ９…生体 １１…患部 １１′…断層像上の患部の位置 １２…断層像 １３…表示部 １４…関心領域 １５…エネルギ密度分布画像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波撮像装置の撮像用トランスジュー
   サにより生体内部に超音波を送受信し、得られた生体内
   部の組織分布及び患部の断層像を上記超音波撮像装置の
   表示部に表示し、この表示された断層像上で関心領域を
   設定して表示し、さらに強力超音波ビームを上記生体内
   部の患部に照射する集束型トランスジューサによる強力
   超音波ビームのエネルギ密度分布画像信号を演算により
   求め上記超音波撮像装置の表示部に表示し、上記表示さ
   れた断層像上の患部の位置に、関心領域を合致させると
   共にエネルギ密度分布画像信号のうち高エネルギ密度領
   域を重ね合わせ、且つその周辺の他の高エネルギ密度領
   域が生体内部の正常組織に重ならないようにした後、上
   記集束型トランスジューサから強力超音波ビームを生体
   内の患部に照準して照射することを特徴とする強力超音
   波ビーム照射方法。
2. 【請求項２】 生体内部に超音波を送受信し組織分布及
   び患部の断層像を得るための撮像用トランスジューサ
   と、この撮像用トランスジューサを制御して超音波ビー
   ムを走査し生体内部の組織分布及び患部の断層像を映像
   化して表示部に表示する超音波撮像装置と、この超音波
   撮像装置の表示部に表示された断層像上で関心領域を設
   定する関心領域設定回路と、生体内部の患部に強力超音
   波ビームを照射する集束型トランスジューサと、上記撮
   像用トランスジューサに取り付けられ該撮像用トランス
   ジューサと上記集束型トランスジューサの相対的位置関
   係を制御するためのアクチュエータと、このアクチュエ
   ータを駆動し上記撮像用トランスジューサによる超音波
   の走査面の位置を制御してその走査面位置信号を発生す
   るアクチュエータ制御回路と、上記集束型トランスジュ
   ーサを駆動して強力超音波ビームの発射を制御しその焦
   点を３次元的に走査する強力超音波ビーム制御回路と、
   この強力超音波ビーム制御回路の制御により発射される
   強力超音波ビームのエネルギ密度分布画像信号を演算し
   て上記超音波撮像装置へ送るエネルギ密度分布演算回路
   とを備え、上記超音波撮像装置の表示部に表示された断
   層像上の患部の位置に、関心領域を合致させると共にエ
   ネルギ密度分布画像信号のうち高エネルギ密度領域を重
   ね合わせ、且つその周辺の他の高エネルギ密度領域が生
   体内部の正常組織に重ならないようにした後、上記集束
   型トランスジューサから強力超音波ビームを生体内の患
   部に照準して照射するようにしたことを特徴とする超音
   波照射治療装置。