JPH08336541A - 音波源を有する治療装置 - Google Patents

音波源を有する治療装置

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JPH08336541A
JPH08336541A JP8143246A JP14324696A JPH08336541A JP H08336541 A JPH08336541 A JP H08336541A JP 8143246 A JP8143246 A JP 8143246A JP 14324696 A JP14324696 A JP 14324696A JP H08336541 A JPH08336541 A JP H08336541A
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ultrasonic
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source
sheet
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Manfred Ing Grad Rattner
ラットナー マンフレート
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    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/899Combination of imaging systems with ancillary equipment

Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線位置決め装置と超音波位置決め装置と
を同時に駆動することができ、超音波位置決め装置の診
断超音波変換器が音源の音波の伝播経路には存在しない
ようにする。 【解決手段】 治療装置には、超音波位置決め装置(2
7、31、32、33)のX線透過性診断超音波変換器
が収容されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音波源を有する治
療装置に関し、この治療装置はX線透過領域を有し、超
音波位置決め装置に所属する診断超音波変換器を有す
る。
【0002】
【従来の技術】X線位置決め装置により駆動するために
設けられたこの種の治療装置は、例えばEP04001
96A1に記載されている。この種の治療装置では有利
には、小型の構成が可能である。さらに、 X線位置決
め装置のビーム路が音波源のX線透明領域を通って延在
する場合には、音波の伝播路中の障害物を特に容易にX
線位置決め装置の画像に識別することができる。さら
に、X線透過領域に超音波位置決め装置の診断超音波変
換器を導入することができる。これにより、治療領域を
超音波を使用して位置決めすることができる。いずれに
しろ、音波源のX線透過領域を通って延在すれX線位置
決めのビーム路により、超音波位置決めとX線位置決め
とを同時に行うことは不可能である。
【0003】ここでの手助けのために、例えばDE39
16092C2から、超音波位置決め装置の診断超音波
変換器をX線透過領域の外で、固定的に音波源に配置す
ることが公知である。すなわちこれにより、X線位置決
め装置と超音波位置決め装置とを同時に駆動することが
できる。しかしX線位置決め装置の“焦点方向”と超音
波位置決め装置の“焦点方向”とは若干または大きく相
互に異なる。さらに診断超音波変換器は音波の通過する
領域内にあり、そのため変換器が音波の伝播を妨害す
る。場合によっては診断超音波変換器を、音波源の音波
による損傷から保護するための手段を採らなければなら
ないこともある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の治療装置を次のように構成することであ
る。すなわち、X線位置決め装置と超音波位置決め装置
とを同時に駆動することができ、超音波位置決め装置の
診断超音波変換器が音源の音波の伝播経路には存在しな
いようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、解決される。
【0006】X線透過性診断超音波変換器を使用するこ
とによって、この変換器を本発明の治療装置の場合でも
音源のX線透過領域に配置することができ、そこにX線
位置決め装置の動作中にも留まることができる。したが
って、X線位置決め装置と超音波位置決め装置とを同時
に駆動することができ、その際に超音波位置決め装置の
診断超音波変換器を音波の通過する領域には存在しな
い。さらに、X線位置決めと超音波位置決めとは実質的
に同じ“視線方向”で行われる。
【0007】X線透過性診断超音波変換器として、本発
明の特に有利な実施例では、圧電性ポリマーシート、例
えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)製が設けられ
る。この種のポリマーシートは例えばDE424116
1A1から公知であり、これを反射された衝撃波を受信
するために用いる圧力センサとして使用することが記載
されている。ポリマーシートはX線位置決め装置のX線
ビームを実質的に減衰せず、X線位置決め装置の画像品
質に不利な影響を与えない。ポリマーシートを超音波位
置決め装置の電子回路と接続するために必要な電気接触
接続はX線位置決め装置の画像品質の点からはなんら問
題はない。これはポリマーシートに、電気接触接続のた
めの本発明の変形実施例によりシート状の金属電極が設
けられている場合でも問題とならない。
【0008】本発明の実施例によれば、超音波位置決め
装置はAモードおよび/またはBスキャンモードで共に
動作する。前者の場合では、それぞれ治療すべき領域で
反射された診断超音波の伝搬時間測定だけが行われる。
これにより、治療領域と音波源との距離検出が行われ
る。後者の場合では、診断超音波の通過する身体領域の
断層画像が形成される。この断層画像は、治療領域が診
断超音波の通過する身体領域にあれば、その位置に関す
る画像情報を提供する。
【0009】X線透過性診断超音波変換器として、シー
ト状の金属電極を有する圧電性ポリマーシートが設けら
れる場合、本発明の実施例では、シート状の金属電極は
次のように配置される。すなわち、圧電性ポリマーシー
トが位相アレイ制御可能な多数の変換素子の形態(変換
素子を位相をずらして制御する構成)に分割配置され
る。これにより、それぞれの治療領域を診断超音波を用
いて、所望の超音波断層画像を形成するためにそれぞれ
所要のように走査することができ、その際に診断超音波
変換器を機械的に移動させる必要がない。さらに、診断
超音波をいわば電子的にフォーカシングすることができ
る。位相アレイは、環状アレイ(リング状の構成)また
は線形アレイ(線形構成)とすることができる。
【0010】
【実施例】図1に示された治療装置は、全体で10の付
されたフォーカシングされる音波の音源を有する。この
音源はホルダ11を介して、概略的にしか示されていな
い調整ユニット12に取り付けられている。この調整ユ
ニットにより、音源10を図1の空間座量x,y,zで
示した軸方向に調整することができる。調整ユニット1
2には、走査給電ユニット3が接続されており、このユ
ニットは音源10を駆動するために必要なすべての機器
を有しており、治療装置を操作するためのキーボードが
設けられている。音源10は、後で詳しく説明する中央
X線治療領域を有し、図示しないX線位置決め装置に対
して相対的に次のように配向されている。すなわち、図
1に一点鎖線で示した音源の中央ビームZがX線透過領
域を通過するように配向されている。音源10はX線透
過性の結合クッション14と共に患者Pの身体表面に当
接している。これは、治療装置の駆動時に形成される音
波を、例えば腎臓Nに疾患のある患者Pの身体へ導入す
ることができるようにするためである。
【0011】図1からわかるように、フォーカシングさ
れる音波の音源10は詳細に図示しない電磁的圧力衝撃
パルス源16と、17の付された音響集音レンズを有す
る。集音レンズ17は、圧力衝撃パルス源16から発し
た圧力衝撃パルスを焦点Fにフォーカシングする。この
焦点は実際には空間的焦点ゾーンである。焦点Fは音源
10の音響軸A上にあり、この音響軸は音源10の中央
軸Mに相当し、この中央軸に対して御共軸は回転対称に
形成される。圧力衝撃パルス源16と集音レンズ17と
は1つのケーシング18に収容されている。ケーシング
は圧力衝撃パルス源16の反対側では柔軟でフレキシブ
ルな結合クッション14によって液体が漏れないように
閉鎖されている。圧力衝撃パルス源16は例えば、電磁
的な圧力衝撃パルス源であり、その構成および機能はE
P−A−0188750およびEP−A−030136
0に記載されている。圧力衝撃パルス源16を駆動する
ために必要な高電圧パルス発生器は、操作給電ユニット
13の構成部材であり、このユニットと圧力衝撃パルス
源16とは相応の線路を介して接続されている。
【0012】圧力衝撃パルス源16に隣接する方の側に
は、ケーシングは取り付けフランジ19を有し、このフ
ランジは音源10を支持体11の取り付けリング20に
ねじを用いて固定するために用いる。ここで図1には2
つのねじの中央線のみが鎖線で示されている。
【0013】圧力衝撃パルス源16と集音レンズ17と
の間の空間、並びに集音レンズ17と結合クッション1
4との間の空間はそれぞれ音響伝播媒体によって満たさ
れている。前記の実施例の場合、2つの空間は同じ音響
伝播媒体、すなわち水23と24を有する。水23と2
4の満たされた2つの空間は前記の実施例の場合、集音
レンズ17によって相互に分離されている。しかしこれ
らの空間は、特に同じ音響伝播媒体を含む場合には、相
互に接続することもできる。
【0014】集音レンズ17が両面で凹状に形成された
固体レンズであれば、このレンズは例えばポリスチロー
ルから作製される。この集音レンズ内での音波伝播速度
は、音響伝播媒体として設けられた水23と24内の音
響伝播速度よりも大きい。
【0015】ケーシング18のシリンダ管状の内壁21
にはコップ状のチューブ22が挿入されている。このチ
ューブはX線透過性材料、例えばプレキシグラスからな
る。チューブ22は内壁21の孔部に回転可能、軸方向
に摺動可能、かつ液体が漏れないように収容されてい
る。ここでは場合により、図1には図示しないパッキン
手段を設けることもできる。
【0016】内壁21内に存在する音源10の領域は、
すでに述べたX線透過性領域である。ここからは画像品
質に対する負の影響を回避するためチューブ22を用い
て排水する。このために図1に示した患者Pの身体表面
に適用される音源10では、チューブ22が内壁21の
孔部に次のように挿入されている。すなわち、チューブ
の底部25結合クッション14を中間に介在して患者P
の身体表面に当接するまで挿入されている。
【0017】治療装置とX線位置決め装置とは相対的相
互に次のように配列される。すなわち、X線診断装置の
中央ビームZが治療装置の音響軸Aと一致するように配
列される。ここで後者は同時にX線透過領域の中央軸で
もある。
【0018】チューブ22にはその底部25から少し間
隔をおいてX線非透過性のマークがはめ込まれている。
このマークには音響軸AおよびX線位置決め装置の中央
ビームZが重なる。このマークは前記の実施例の場合、
2つの鉛ワイヤから形成される鉛十字26であり、2つ
の鉛ワイヤは音響軸A上にある点で交差する。
【0019】チューブ22の底部25の外側にはX線透
過性の診断超音波変換器が配置されている。この変換器
には全体で27が付されている。
【0020】X線透過性診断超音波変換器27は、図2
では圧電性PVDFシート28である。このシートには
同じように図2からわかるように、多数のシート状の金
属電極29から29が設けられており、したがって
変換素子に分割されている。このシートは図示の実施例
の場合、線形アレイに構成されている。金属電極29
〜29は相応の導体路41〜41およびハンダ穴
42〜42を介して多芯シールドケーブル30に接
続されている。このケーブルは図1ではチューブ22の
内壁に沿って敷設されており、診断超音波変換器27を
それ自体公知のように構成された超音波機器31と接続
する。PVDFシートの裏側には通常1つの大面積のブ
ロック電極43が配置されている。このブロック電極は
図2には破線で示されている。このブロック電極に金属
電極29〜29が重なって配置されている。ブロッ
ク電極43は導体路44とハンダ穴(両方とも図2には
破線で示されている)を介してケーブル30および超音
波機器31と接続されている。
【0021】超音波機器31と超音波変換器27はAモ
ードでもBスキャンモードでも共働する。
【0022】Aモードでは、超音波機器31が超音波変
換器27を、これが超音波衝撃パルスを発射するように
制御する。引き続き、患者の身体で反射された超音波衝
撃パルスの成分が、これが診断超音波変換器27に到達
する限りこれによって相応の電気信号に変換され、この
電気信号は超音波機器31に供給される。超音波機器は
この信号の振幅経過をモニタ32に表示する。
【0023】モニタ32の画像には、超音波機器31が
線形マークF’をスーパーインポーズする。この線形マ
ークは、表示された振幅経過のうち、フォーカスされた
音波の焦点F位置に相応する個所をマークするものであ
る。
【0024】前記の例では、超音波パルスの送信と相応
の反射の受信とが、モニタ32に静止画像が得られるよ
うに繰り返される。
【0025】Aモードでは基本的に、PVDFシート2
8の変換素子を例えば並列回路で同時に超音波パルスを
形成するために制御することができる。しかし前記の実
施例の場合、PVDFシート28の個々の変換素子は位
相アレイの形式で超音波機器31により、形成された超
音波パルスが音源10の焦点Fにフォーカシングされる
よう位相をずらされて制御される。有利には同じずれ方
で、形成された超音波パルスの反射成分を受信する際に
も動作する。このようにして位置決めの際に、音源10
の焦点を取り囲む重要領域での感度を最大にすることが
できる。
【0026】同じように位相アレイの形式ではPVDF
シート28の変換素子の制御が、著音波位置決め装置が
Bスキャンモードで動作する場合にも行われる。この場
合、位相シフト制御はそれ自体公知のように次のように
行われる。すなわち、形成された診断超音波がフォーカ
スされた音波の焦点Fを含む患者の身体層を走査し、超
音波機器31が超音波変換器27によって受信された反
射に相応する、超音波変換器27の出力信号に基づいて
走査身体層の断層画像を形成するように行われる。断層
画像はモニタ33に表示され、モニタの画像には超音波
機器31がマークF”をスーパーインポーズする。この
マークは、フォーカスされた音波の、走査身体層上の焦
点Fの位置に相応する。
【0027】前記の実施例の場合、Bスキャンモードで
走査される身体層は焦点Fだけでなく、音響軸Aも含
む。身体層の走査はこの実施例の場合、セクタスキャン
の形態で行われる。走査された円形セクタの横限界線は
図1に破線で示されており、Sと付されている。しかし
基本的に、PVDFシート28の変換素子を並列スキャ
ンするように制御することもできる。
【0028】Bスキャンモードで、PVDFシート28
の変換素子が個々にではなく、変換素子群として位相ア
レイの形態で制御されるなら、この群に関しては前にA
モードと関連して説明したように、音源10の焦点Fに
フォーカシングすることができる。これは、この領域に
おいて超音波画像の解像度を向上させるためである。
【0029】超音波変換器27を結合クッション14を
中間に介在して、良好な超音波画像品質を得るために必
要なように、患者Pの身体表面にしっかりと当接するこ
とを保証するため、別の調整装置34が設けられてい
る。この調整装置によってチューブ22が軸方向に調整
可能である。調整装置34は、ピニオンの設けられた電
動機35を有し、この電動機はチューブ22に設けられ
たラック36と共働する。調整装置34には位置センサ
37が配属されている。この位置センサはチューブ22
の軸方向位置に相応する信号を超音波機器31に送出す
る。この超音波機器は、マークF’とF”を、チューブ
22および超音波変換器27の瞬時位置を考慮して、モ
ニタ32と33の画像に挿入する。診断超音波変換器を
用いて形成された超音波パルスのフォーカシングの際に
も位置センサ40の信号が考慮される。
【0030】音響軸Aを含む種々の層を超音波変換器2
7によって走査することができるようにするため、チュ
ーブ22を調整装置38を用いて音響軸Aを中心に回転
することができる。調整装置38はピニオンの設けられ
た電動機39を有し、この電動機は輪歯車40の設けら
れた構成部材と共働する。この構成部材は回転可能にケ
ーシング18に収容されており、構成部材の溝に係合す
るラック36を介して回転しないようにチューブ22に
結合されている。
【0031】調整装置34と38の電動機35と39は
相応の線路を介して操作給電ユニット13と接続されて
いる。
【0032】患者Pを治療するため、患者はまず図示し
ない治療台の適切な位置におかれる。その際、腎臓結石
Nに冒されている腎臓が、X線位置決め装置の中央ビー
ムZないし音源10の音響軸Aの領域にほぼ存在するよ
うにする。次にX線位置決め装置を作動する。音源10
は音響軸Aおよび中央ビームZに対して横方向に、患者
Pに対して相対的にx方向および/またはz方向に次の
ように調整される。すなわち、X線位置決め装置によっ
て形成されるX線画像内で、鉛十字26の結像が腎臓結
石Nの結像と重なるように調整される。このことは、腎
臓結石Nが音響軸A上にあることを意味する。X線位置
決め装置では有利には、X線診断装置にX線画像増幅器
と後置接続されたビデオ装置が設けられている。これに
より、形成されたX線画像を相応のモニタに表示するこ
とができる。患者Pを不必要にX線ビームに曝さないよ
うにするた、X線位置決め装置がまず遮断される。
【0033】音源10は音響軸Aと中央ビームZの方
向、すなわちy軸方向に、音源10が結合クッション1
4と共に患者Pの身体表面にしっかりと当接するまで下
方に調整される。チューブ22は、これが結合クッショ
ン14を中間に介在してかんじゃPの身体表面にしっか
りと当接するまで患者P方向に調整される。
【0034】上記のように調整されたなら、X線位置決
め装置が新たに作動され、相応のX線画像に基づいて新
たに、鉛十字26の結像がまだ腎臓結石Nの結像と重な
っているか否か監視する。前記の結合過程によってずれ
が生じたならば、これを音源10のx軸およびy軸方向
の調整によって補正する。X線位置決め装置は次に再び
遮断される。
【0035】次に超音波位置決め装置が作動される。音
源10は超音波位置決め装置を用いて容易に次のように
位置決めすることができる。すなわち、それぞれ治療す
べき領域、つまり腎臓結石Nが前記の実施例の場合では
圧力衝撃パルスの焦点Fに存在するように位置決めする
ことができる。
【0036】超音波位置決め装置がBスキャンモードで
動作する場合には、音源10がy方向に、図1に示した
ように超音波画像中の腎臓結石Nの結像N’がマーク
F”と重なるように調整する。
【0037】超音波位置決め装置がAモードで動作する
場合には、音源10はy方向に次のように調整される。
すなわち図1に示したように、超音波変換器27により
照射された超音波パルスの反射によって腎臓結石Nに発
生する振幅の最大値がマークF’と重なるように調整さ
れる。
【0038】超音波位置決め装置の両方の動作モードは
必ずしも択一的に適用しなければならないものではない
ことがわかる。正確な位置決めのためには超音波位置決
め方法の両方の動作モードを同時に使用することができ
る。これは例えば、超音波画像がAモードとBモードと
で交互に形成されるようにして行われる。
【0039】鉛十字26は次の場合には必ずしも必要で
はない。すなわち、X線画像に電子的にそれ自体公知の
ように、中央ビームZないし音響軸Aの位置を表すマー
クがスーパーインポーズされるか、またはX線位置決め
装置の画面に適切な個所で例えば接着により適切なマー
クが設けられている場合には必要でない。
【0040】前記の実施例では、音源が患者Pに対して
相対的に調整される。しかし音源10を固定して、患者
Pを音源に対して相対的に調整することも、患者が適切
に調整可能な患者寝台装置にいればもちろん可能であ
る。さらに、音源10と患者Pとの必要な調整を相対的
相互に、音源10も患者Pも調整されるようにして達成
することも可能である。
【0041】集音レンズ17は、前記の実施例の場合、
固定焦点距離を有する。しかしバリオレンズ、すなわち
可変焦点距離のレンズを使用することも可能である。こ
の場合適切な手段によって、マークF’とF”のスーパ
ーインポーズがバリオレンズのそれぞれ調整された焦点
距離を考慮して行われるようにしなければならない。
【0042】前記の実施例の場合、超音波位置決め装置
はAモードでもBスキャンモードでも動作させることが
できる。しかし本発明の枠内で、これら2つのモードの
1つだけ行うか、ないし択一的にまたはこれに加えて他
の超音波位置決め方法を行うようにもできる。さらに、
例えば診断超音波パルスを診断超音波変換器27を用い
ずに、低減された出力で動作する音源10を用いて形成
し、相応する反射を診断超音波変換器27を用いて受信
することもできる。
【0043】前記の実施例では、音源10は電磁的圧力
衝撃パルス源である。しかし本発明の治療装置は他の圧
力衝撃パルス源、例えば圧電式圧力衝撃パルス源を有す
ることもできる。さらに、圧力衝撃パルス源の代わりに
他の音響波源、例えば超音波を持続波、超音波バースト
または超音波パルスの形で形成する超音波源を設けるこ
ともできる。この場合は治療装置を温熱治療法に対して
使用することもできる。同時に、本発明により構成され
た治療装置は、実施例と関連して説明した砕石術に使用
できるだけでなく、他の医学目的にも使用することがで
きる。
【0044】金属電極29〜29およびブロック電
極43、導体路41〜41および44並びにハンダ
穴42〜42および45を形成する金属シートの厚
さは、これがX線位置決め装置の画像をどんな場合でも
妨害しないような厚さに選択される。ハンダ穴はPVD
Fシートの縁部領域に配置される。これは、X線位置決
め装置の画像がケーブル30の心線によって障害を受け
ることをできるだけ小さくするためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の治療装置の一部断面図と、一部ブロッ
クで示した概略図である。
【図2】図1の治療装置の診断超音波変換器の概略図で
ある。
【符号の説明】
10 音源 11 ホルダ 12 調整ユニット 13 操作給電ユニット 14 結合クッション

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音波源を有する治療装置であって、前記
    音波源はX線透過性領域を有する形式のものにおいて、 当該治療装置には、超音波位置決め装置(27、31、
    32、33)のX線透過性診断超音波変換器が収容され
    ている、ことを特徴とする、音波源を有する治療装置。
  2. 【請求項2】 X線透過性診断超音波変換器として圧電
    式ポリマーシート(27)を有する、請求項1記載の治
    療装置。
  3. 【請求項3】 圧電式ポリマーシート(27)には、シ
    ート状の金属電極(29〜29)が設けられてい
    る、請求項2記載の治療装置。
  4. 【請求項4】 超音波閾値気装置(27、31、32、
    33)はAモードで動作する、請求項1から3までのい
    ずれか1項記載の治療装置。
  5. 【請求項5】 超音波位置決め装置(27、31、3
    2、33)はBスキャンモードで動作する、請求項1か
    ら3までのいずれか1項記載の治療装置。
  6. 【請求項6】 シート状の金属電極(29〜29
    は、圧電式ポリマーシート(27)が位相アレイの形式
    で制御可能な多数の変換素子に分割されるように配置さ
    れている、請求項3から5までのいずれか1項記載の治
    療装置。
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