JPH10511477A - 集束超音波による対象治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、多数の超音波変換素子（５₁〜５_n）から成る超音波変換器（５）を具備し、更に前記超音波変換器（５）を制御する制御装置を具備する。この制御装置は、それぞれの超音波変換素子（５₁〜５_n）に対してメモリ（１６₁〜１６_n）を有し、前記メモリ（１６₁〜１６_n）の中には作動の際に、超音波の焦点（Ｆ）の所望の位置に対応するビットパターンを記憶し、前記制御装置は制御ユニット（２０）を更に有し、前記制御ユニット（２０）は個々の前記メモリ（１６₁〜１６_n）を並列に周期的にアドレス指定して、前記メモリ（１６₁〜１６_n）の出力側から前記焦点（Ｆ）の所望位置に対応して時間的にずれている電気信号を取出し、前記電気信号をそれぞれの超音波変換器素子（５₁〜５_n）に供給する、集束超音波による対象治療装置。

Description

【発明の詳細な説明】 集束超音波による対象治療装置 本発明は、多数の超音波変換素子から成る超音波変換器を具備し、更に超音波 変換器を制御する制御装置を具備し、制御装置は、超音波変換器の超音波変換素 子に、焦点の所望位置に対応して時間的に相互にずれている電気信号を供給する 、集束超音波による対象治療装置に関する。 この形式の装置は例えば病理的組織変化の治療に使用される。病理組織は、治 療音響波としてとして放射され集束される超音波により加熱される。発生温度が ４５℃より低い限り、細胞の新陳代謝は障害を受け、これにより腫瘍の場合には 腫瘍の増殖の緩慢化又は後退さえ発生する。この治療方法は局所的温熱療法（ハ イパーサーミア）として知られている。温度が４５℃を越えると細胞タンパク質 が凝固し、これにより組織の壊死が発生する。後者の治療方法はサーモテラピー と称される。 治療音響波は連続音波又はパルス化された連続音波として放射される。 冒頭に記載の形式の治療装置は、結石症の治療（砕石術）及び骨疾患の治療（ 骨修復）において使用される。この場合、治療音響波は衝撃波の形で放射される 。 音響波の焦点を移動する方法が用いられ、これにより、治療する対象の領域内 での焦点の移動が可能となり、しかもその際、超音波変換器と治療する対象とを 相対的に移動させることは不要である。 冒頭に記載の形式の装置は例えばドイツ特許第４３０２５３８号明細書から公 知である。この装置では焦点の移動は、超音波変換素子のそれぞれに、遅延時間 が調整可能なそれぞれ１つの遅延素子を設けることにより実現されている。遅延 素子は、超音波発生用のただ１つの発振器から超音波変換素子に供給される信号 を相対的に相互に遅延するか又は信号の位相位置を変化するために用いられ、こ の相対的遅延又は位相位置の変化は、その都度所望の焦点位置が得られるように 行われる。遅延素子の遅延時間は制御ユニットにより調整される。従って技術的 費用が非常に大きく、相応してコストも高くなる。更に、電子装置の大規模な構 造は、大きいスペースを必要とする。 ドイツ特許第４３０２５３８号明細書の場合にはすべての超音波変換素子に対 して１つの共通の発振器が、超音波発生に必要な信号を供給するのに対して、米 国特許第５０６５７４１号明細書から公知の装置の場合にはそれぞれの超音波変 換素子にそれぞれ１つの制御スイッチ回路が設けられ、制御スイッチ回路はそれ ぞれの超音波変換素子に、超音波発生に必要な信号を 供給し、制御スイッチ回路を作動する時点は、超音波位置測定装置による評価に 依存して形成される超音波画像を用いて計算機により調整され、計算機にはメモ リが設けられている。 米国特許第５１５８０７１号明細書に開示されている装置においても、それぞ れの超音波変換素子にそれぞれ１つの制御スイッチ回路が割当てられ、制御スイ ッチ回路は、超音波発生に必要な信号をそれぞれの超音波変換素子のために供給 し、制御スイッチ回路を作動する時点は、その都度の所望の焦点位置に依存して 調整される。 ドイツ特許出願公開第３０４８５２７号公報に開示されている診断超音波アプ リケータでは１つの共通の発振器が、超音波発生に必要な信号を超音波変換素子 の複数の群のために供給する。この場合、発振器の信号は個々の群に、相応する 制御スイッチを介して供給され、スイッチはディジタル制御素子、例えば８ｂｉ ｔＤレジスタにより作動される。 ドイツ特許出願公開第３２３６２１８号公報に開示されている診断超音波アプ リケータではデマルリプレクサ／送信ユニットが、超音波発生に必要な信号を超 音波変換素子に供給する。この場合、これらの信号は超音波変換素子に、メモリ に記憶されている遅延時間に依存して供給される。 本発明の課題は、冒頭に記載の装置を改善して、音 響波の焦点の移動を技術的に簡単であまりコストのかからない方法で可能にする ことにある。 上記課題は本発明により、 多数の超音波変換素子から成る超音波変換器を具備し、 更に超音波変換器を制御する制御装置を具備し、制御装置はそれぞれの超音波 変換素子に対してメモリを有し、メモリの中には作動の際に、超音波の焦点の所 望の位置に対応するビットパターンを記憶し、制御装置は制御ユニットを有し、 制御ユニットは個々のメモリを並列に周期的にアドレス指定して、メモリの出力 側から焦点の所望位置に対応して時間的に相互にずれている電気信号を取出し、 前記電気信号をそれぞれの超音波変換器素子に供給する、集束超音波による対象 治療装置により解決される。 本発明の装置の場合、超音波変換素子に、超音波発生に用いられる信号として 、発振器等の出力信号が供給されるのではない。すなわち、超音波変換素子に、 メモリのデータ出力側から取出される信号が、超音波発生に用いられる信号とし て供給される。すなわち、焦点の移動を実現するために、本発明の装置の場合に は、超音波変換素子の数に対応する数のメモリと、メモリをアドレス指定する制 御ユニットとしか必要としない。メモリと、制御ユニットの主要な構成素子とは 、小さいコストで集積回路の形で得られる半導体素子 であり、従って従来の装置に比してより簡単であり安価であり部品の空間的寸法 も小さい。これに関連して、従来の技術とは異なり遅延時間の調整を行うことが 不要となるメリットがある、何故ならば信号の相互の位相位置はビットパターン により前もって定められているからである。 本発明の１つの特別に有利な実施の形態では、本発明の装置はメモリとして書 込み／読出しメモリを具備し、書込み／読出しメモリの中に制御ユニットが、焦 点の所望位置に対応するビットパターンを書込む。このようにして、焦点を種々 の位置に調整することが可能となり、しかもその際、メモリを交換することは不 要である。これに関連して本発明の１つの変形実施の形態では、制御ユニットが 、焦点の所望の位置に対応するビットパターンを計算し、メモリの中に書込む。 しかし本発明の１つの特に有利な実施の形態では、制御ユニットがデータメモリ を有し、データメモリの中には種々の焦点の位置に対するビットパターンを記憶 し、制御ユニットは、焦点のその都度に所望の位置に対応するビットパターンを メモリの中に書込む。このようにして、最初に記載の方法に比して簡単化された 構成の制御ユニットが得られる、何故ならばビットパターンの計算が不要である からである。焦点の位置のビットパターンに関連して焦点の位置の数が記憶され 、実際の上でデータメモリの容量によってしか制限さ れない。有利には、データメモリに記憶されているビットパターンに対する焦点 の種々の位置が、２次元又は３次元でマトリクス状で配置されている。 本発明の１つの実施の形態では、制御ユニットに対して、焦点の所望の位置を 入力する入力手段を設ける。有利には本発明の装置は位置測定装置を具備し、位 置測定装置により、治療する対象の少なくとも１つの領域の画像が形成可能であ り、入力手段は、焦点のその都度に所望の位置を画像の中で選択可能に形成する 。制御ユニットが、相応するビットパターンの所望の位置を計算するように形成 されていない場合、制御ユニットは、データメモリの中に記憶されている次のよ うなビットパターンをメモリに書込む、すなわちこれらのビットパターンは、入 力手段により指示された焦点の所望の位置に最も近く位置する焦点位置に対応す る。 基本的にレントゲンベースでも動作する位置測定装置も使用可能であるにもか かわらず、本発明の１つの実施の形態では、超音波位置測定装置が設けられてい る。超音波位置測定装置が、治療する対象の少なくとも１つの領域の断面画像を 形成する場合、本発明の１つの特別に有利な実施の形態では、データメモリの中 に記憶されている焦点の種々の位置が、治療する対象の断面画像の中に描かれて いる領域を含む１つの平面の中に位置する。このようにして、焦点の調整可能な 位置が実際に、超音波位置測定装置により形成された超音波画像の中に表示され ることが保証され、従って誤って焦点が、実際には治療を行わない位置に移動さ れる危険は僅かである。 治療に用いられる超音波の発生に設けられている超音波変換器が、超音波位置 測定装置の構成部分でもあると有利である、何故ならばこの場合には位置測定の ために１つの別個の超音波変換器を設けることが不要であるからである。これに 関連して、超音波変換器が超音波変換素子の線形配置すなわちリニアアレイを有 すると特に有利である、何故ならばこの場合には、治療する対象を、超音波断面 画像の形成のために公知の方法で純粋に電子的方法で線形走査（リニアスキャン ）で走査できるからである。 本発明の１つの変形実施例では、メモリのデータ出力側と対応する超音波変換 素子との間に挿入接続されている信号変形手段を有し、信号変形手段は、メモリ のデータ出力側から取出される方形波信号を少なくとも実質的に正弦波状の信号 に変換する。従って、超音波変換器に供給される電気信号がデイジタル的に形成 されるにもかかわらず、少なくとも実質的に正弦波状の超音波により治療するこ とが可能となる。超音波変換素子に供給される電気信号の正弦波信号からの僅か なずれは重要でない、何故ならば線形効果に起因して元々超音波の歪が、その都 度に治療する領域への伝搬 路で発生するからである。 信号変形手段は、ＬＣ回路網を有する場合には特別簡単かつ低コストで実現で きる。 前述の説明から、個々の超音波変換素子に割当てられているメモリに対して１ ｂｉｔの１つのメモリ深度で充分であることが明白である。必要なメモリ長は、 焦点の位置をどの程度移動したいかに依存する。本発明の１つの変形実施例では メモリはそれぞれ１６ｂｉｔのメモリ長を有する。このようにして焦点の位置は 、尿生殖領域内とりわけ前立腺の治療のために充分な程度で移動できる。 本発明の装置の最適な機能を保証するために、制御ユニットがメモリをアドレ ス指定する際のクロック周波数が、メモリ長と超音波周波数との積に等しい。 高い強度の超音波も発生できるように本発明の１つの実施例では、メモリのデ ータ出力側と対応する超音波変換素子との間にドライバ段が設けられている。本 発明の１つの特別に有利な実施例では、ドライバ段を給電装置に接続し、前記給 電装置の出力電圧は制御ユニットにより調整可能である。従って、超音波変換素 子に供給される電気信号の振幅と、ひいては発生超音波の振幅とを、その都度の 要求に応じて調整することが可能となる。 患者の安全のために、超音波の振幅がその都度に所望の程度を越えないように するために、本発明の１つ の変形実施例では、監視手段を具備し、監視手段は、ドライバ段の出力側及び／ 又は信号変形手段の出力側及び／又は給電装置の出力側における電圧及び／又は 電流を測定し、１つ又は複数の対応する基準値と比較する。 同様に患者の安全のために本発明の１つの実施例では、制御ユニットが、超音 波変換器の端縁の領域内に位置する超音波変換素子に対応するメモリの中に、そ の他のメモリのビットパターンとは次のように、すなわち、超音波変換器の端縁 の領域内に位置する超音波変換素子から放射する超音波が、その他の超音波変換 素子から放射する超音波に比してより低い強度を有するように異なるビットパタ ーンを書込む。このようにして、望ましくない副焦点を形成することもある干渉 現象が回避される。制御ユニットが、超音波変換器の端縁の領域内に位置しない 超音波変換素子に対応するメモリには、それぞれ直接順次連続するセットされた １つのビット列を有するビットパターンを書込む場合、前記超音波変換器の端縁 の領域内の強度を低減することは簡単に実現できる、すなわちこれは、超音波変 換器の端縁の領域内に位置する超音波変換素子に対応するメモリの中には、少な い数の順次連続するセットされたビットを有するビットパターンを書込むことに より簡単に実現できる。 次に本発明を、図面に示されている良性前立腺肥大 の治療のための本発明の装置を例にして詳細に説明する。 図１は電気音響変換器を有し本発明の装置に所属するハンドピースの斜視図、 図２はハンドピースの中に収容されている超音波変換器の斜視図、図３は本発明 の装置のブロック回路図、図４は本発明の装置の異なる超音波変換器を制御する 電気信号の線図である。 図１は、良性前立腺肥大を治療する本発明の装置のうちの、１により示されて おり直腸アプリケーションのためのハンドピース１を示す。ハンドピース１はほ ぼスプーン形状を有し、ほぼ楕円形で平たいアプリケーション端部２を有し、ア プリケーション端部２にグリップ３が取付けられている。約１５ｍｍの厚さ、約 ３０ｍｍの幅及び約６０ｍｍの長さを有するアプリケーション端部は、治療する 患者の直腸の中に導入するために設けられ、直腸からはハンドピース１のグリッ プ３が突出する。ハンドピース１は接続チャネル４を介して、本発明の装置の図 ３に示されている残りの部分に接続されている。 ハンドピース１は、ハンドピース１の音響伝搬媒体例えば水を充填されている アプリケーション端部の中に電気音響変換器として、図２に詳細に示されている 超音波変換器５を有する。ハンドピース１のグリップ３の領域内にはキー６が設 けられ、キー６により、治療する医者は本発明の装置を位置測定モードから治療 モードに切換えることができ、治療モードはキー６を押すことによりスイッチオ ンされ、これに対して、キー６が作動されない場合には位置測定モードがスイッ チオンされている。 位置測定モードでは超音波変換器５は、１／２周期の数倍の長さを有する短い 超音波パルスの形の診断音響波を発生する。治療モードでは超音波変換器５は、 超音波の形の付加的に集束されている治療音響波を発生する。治療超音波は連続 音波か又はそれぞれ短時間にわたり治療超音波放射のために中断されるパルス化 されている連続音波である。 図２では超音波変換器５はいわゆるリニアアレイとして形成されている、すな わち超音波５は複数の超音波変換素子５₁，５₂．．．５_nに分割されている。こ の分割は、超音波変換素子５₁〜５_nのそれぞれを、適切な電極信号の供給により 個々に超音波発生のために駆動することが基本的に可能であるように実現されて いる。位置測定モードで必要な方法で、診断超音波の治療される生物の体内で反 射された成分の受信により発生する電気信号を、個々の超音波変換素子５₁〜５_n に対して別個に取出すことも可能である。 判り易くするために、図２に示されている超音波変換器は、僅かな数のすなわ ち１０個の超音波素子に分割されている。実際の上では超音波変換器５は例えば １２８、１９２又は２５６個の超音波変換素子に分割 されている。超音波変換器は公知のように、一定層厚の本来の圧電材料７が、同 様に一定の厚さを有する適切な音響インピーダンスを有する担体８の上に装着さ れるように形成されている。圧電材料層７と担体８との接続は、図示されていな い方法で、層７の厚さに比して薄い厚さの金属層により行われる。層７の担体８ とは反対側に位置する面も、薄肉の図示されていない層が設けられている。前述 の金属層は、超音波変換素子５₁〜５_nの電子コンタクトのための電極として用い られる。 互いに無関係に制御可能であり出力信号が互いに無関係に検出できる超音波変 換素子５₁〜５_nを得るために、担体８に接続されている圧電層７は、超音波変換 器５の長手軸線に対して横方向に走行し図２に９により１つが示されている複数 の狭幅切込みにより、個々の超音波変換素子５₁〜５_nに分割されている。超音波 変換素子５₁〜５_nを機械的に互いに減結合するために切込み９は、圧電層９の厚 さより大幅に深い深さを有する。 個々の超音波変換素子５₁〜５_nを適切に制御することにより、超音波変換器５ から放射された超音波を集束ゾーンに集束し、超音波の集束ゾーンを移動するこ とが可能である。公知のように、この方法では集束又は走査運動の実行は超音波 変換器５又はリニアアレイの長手軸線の方向でのみ可能である。集束を前述の 方向に対して横方向でも行うことができるように超音波変換器５は、図２に示さ れており米国特許第４１５９４６２号明細書から診断超音波変換器に関連して公 知の方法で、超音波変換器の長手軸線に平行に走行する軸線を中心に円筒形に湾 曲され、これにより、すべての超音波変換器５₁〜５_nを同時に制御することによ り、図２にＦＬにより示されており超音波変換器又はリニアアレイの長手軸線に 対して平行に走行している線焦点への集束が得られる。超音波変換器５を、公知 の診断超音波装置１３（図３参照）によりフェーズドアレイの形式で制御するこ とにより、例えば治療する生物の方形の体層を位置測定のために走査可能である 。対応する方形は図１に、Ｒにて示されている。治療モードでは、その都度に調 整されている集束ゾーンの図１にＦにより示されている中心は、方形層の中央面 の中で移動できる。 超音波変換器５₁〜５_nの制御がいかに行われるかを次に図３に基づいて詳細に 説明する。図３には超音波変換素子５₁〜５_nのうち例として超音波変換素子５₁ 〜５₃及び５_n-1〜５_nが示されている。これらはそれぞれ接続ケーブル４の線４₁ 〜４_nを介してスイッチ１０₁〜１０_nに接続されている。有利には電子スイッチ であるスイッチ１０₁〜１０_nは制御段１２により、すべてのスイッチ１０₁〜１ ０_nがそれぞれ同一の切換え位置をとるように作動される。これは 図３に、スイッチ１０₁〜１０_nが破線により互いに連結されていることにより示 されている。 スイッチ１０₁〜１０_nが、図３に示されていない位置測定モードに対応するそ れらの切換え位置をとると、超音波変換素子５₁〜５_nは診断超音波装置１３に接 続され、診断超音波装置１３は超音波変換器５と公知のように共働する、すなわ ちこの共働により、リニアスキャンにより、治療する患者の超音波変換器５の長 手軸線及び線焦点ＦＬを含む体層の画像が形成されモニター１７に表示される。 超音波装置１３にはジョイスティック１８が接続され、ジョイスティック１８ により、モニター１７に表示されている超音波画像の中に挿入表示されているマ ークＦ′をスライドすることが可能である。バス１９を介して、相応するデータ 又は信号が制御ユニット２０に到達し、制御ユニット２０は電子制御及び画像形 成装置１１の構成部分であり、電子制御及び画像形成装置１１は、超音波変換素 子５₁〜５_nから治療モードで発信する治療超音波が次のような集束ゾーンに集束 されることを保証する、すなわちこの集束ゾーンの中心Ｆは、治療する生物の体 内の、マークＦ′により超音波画像の中にマーキングされている個所に相当する 個所に位置する。 治療超音波は連続音波又はパルス化された連続音波である。治療超音波は、前 述のようにキー６を作動す ることによりスイッチオンされる治療モードで周期的に短時間中断され、これに より治療モードの間でも超音波画像が更新される。これを実現するために、電子 制御及び画像装置１１に所属する制御ユニット２０は制御段１２を制御し、スイ ッチ１０₁〜１０_nを、超音波を発生するために必要な時間にわたり、位置測定モ ードに相応する位置に切換える。次いでスイッチは、後続の超音波画像を作成す るまで、治療モードに相応する切換え位置に戻る。超音波画像は位置測定モード では例えば２５Ｈｚの繰返し周波数により形成されるのに対して、繰返し周波数 は治療モードでは例えば０．１〜１Ｈｚである。超音波スキャンを形成するため に必要な時間は非常に短い（１ミリ秒より大幅に短い）ので、治療超音波のパル ス持続時間は、無視できる程に短い休止期間にわたり中断でき、これによりパル ス状の診断超音波を発生できる。治療超音波のパルス持続時間は最大約１〜１０ 秒である。それより短いパルス持続時間に調整することも可能である。 これに対してスイッチ１０₁〜１０_nが、図３の治療モードに相応する切換位置 をとると、超音波変換素子５の超音波変換素子５₁〜５_nは、超音波変換器５を制 御する制御装置に接続される。この制御装置はそれぞれの超音波変換素子５₁〜 ５_nに対してそれぞれ１つのメモリ１６₁〜１６_nを有し、メモリ１６₁〜１６_nの データ出力側Ｄ_outに後置接続されている ドライバ段１５₁〜１５_nを有し、ドライバ段１５₁〜１５_nと超音波変換素子５₁ 〜５_nとの間に挿入接続され信号変形手段を形成するＬＣ回路網１４₁〜１４_nを 有する。メモリは書込み／読込みメモリ（ＲＡＭ）である。電子制御及び画像形 成装置１１も、少なくとも部分的には、超音波変換素子５を制御する制御装置の 構成部分である。 メモリ１６₁〜１６_nのアドレス入力側ＡＤＲ及びデータ入力側Ｄ_inは、アドレ スバス２１及びデータ線２２を介して電子制御及び画像形成装置１１に接続され 、電子制御及び画像形成装置１１は、本発明の装置を操作するために用いられる キーボード２３を有する。 焦点ゾーンの所望の位置がジョイスティック１８により選択されると直ちに電 子制御及び画像形成装置１２はメモリ１６₁〜１６_nを、メモリ１６₁〜１６_nの書 込みイネーブル入力側につながる線２４を介して書込みモードに切換え、メモリ １６₁〜１６_nに、焦点の所望の位置に対応するビットパターンを書込む。メモリ １６₁〜１６_nはこの書込み動作の間に順次にアドレス指定され、１ｂｉｔのそれ ぞれ１つのメモリ深度を有するので、すべてのメモリ１６₁〜１６_nのデータ入力 側を電子制御及び画像形成装置１１に接続するただ１つのデータ線２２だけで充 分である。前述の書込み動作は順次に、メモリ１６₁〜１６_nのうち のその都度ただ１つのメモリが、バス２５に対応するイネーブル線２５₁〜２５_n によりイネーブルにされて行われる。イネーブル線２５₁〜２５_nはメモリ１６₁ 〜１６_nのチップセレクト入力側に接続されている。 メモリ１６₁〜１６_nのうちのそれぞれの中に、焦点の所望の位置に対応するビ ットパターンが書込まれ、装置が、キー６を作動することにより治療モードに切 換えられると、電子制御及び画像形成装置１１はすべてのメモリ１６₁〜１６_nを 、線２４を介して読出しモードに切換え、すべてのメモリ１６₁〜１６_nを並列か つ周期的にアドレス指定し、これによりメモリ１６₁〜１６_nのデータ出力側から 方形信号が取出され、これらの方形信号は、焦点の所望の位置に対応して時間的 に互いにずれている。並列アドレス指定とはこの場合、所与の時点においてすべ てのメモリ１６₁〜１６_nにおいてそれぞれ同一のメモリセルがアドレス指定され ることである。周期的アドレス指定とは、増加方向及び減少方向で順次に続いて メモリ１６₁〜１６_nのすべてのメモリセルがアドレス指定され、この動作が常に 繰返され、この繰返しは、装置が治療モードに切換えられるまで続くことである 。この場合、前述のように時々、更新された超音波画像を作成するために短い中 断が設けられている。ビットパターンの中で、周期的アドレス指定が増加方向で 行われるか、 減少方向で行われるかが考慮されなければならないことは自明である。 メモリ１６₁〜１６_nのデータ出力側から取出される方形信号は、メモリ１６₁ 〜１６_nの周期的アドレス指定が行われるクロック周波数と、メモリ長との商に 相当する周波数を有し、クロック周波数及びメモリ長は、前述の実施の形態の場 合には４０ＭＨｚ及び１６ｂｉｔである。これにより、前述の実施の形態の場合 には２．５ＭＨｚの方形波信号周波数が得られる。 方形波信号はドライバ段１５₁〜１５_nを通過してＬＣ回路網を通過すると正弦 波信号に変形され、正弦波信号の周波数は方形信号の周波数に相当する。 従って超音波変換器５の超音波変換素子５₁〜５_nは、公知のフェーズドアレイ の形式で正弦波信号により制御され、これらの正弦波信号は互いに位相がずれて おり、この位相のずれは、超音波変換器５により発生された超音波が、その都度 の所望の位置をとる焦点に集束されるように実現される。 ビットパターンをメモリ１６₁〜１６_nの中に書込むために又はビットパターン をメモリ１６₁〜１６_nから読出すために必要なアドレス指定信号及び制御信号は アドレス信号及びクロック信号発生器２６により発生し、アドレス信号及びクロ ック信号発生器２６にはアドレスバス２１、データ線２２、線２４及びバス２５ が接続されている。アドレス信号及びクロック信 号発生器２６は制御ユニット２０により制御され、制御ユニット２０にアドレス 信号及びクロック信号発生器２６はバス１９を介して接続されている。 キーボード２３により設定可能な第１の作動モードで制御ユニット２０は、そ の都度にジョイスティック１８により選択された焦点位置に所属するビットパタ ーンを計算する。次いで、相応するデータがバス１９を介して制御ユニット２０ に到達し、次いで制御ユニット２０からメモリ１６₁〜１６_nに到達する。 同様にキーボード２３により選択可能な第２の作動モードではアドレス信号及 びクロック信号発生器２６は、ジョイスティック１８により選択された焦点位置 に所属するビットパターンを、有利には不揮発性メモリとして形成されているデ ータメモリ、前述の実施の形態ではＥＰＲＯＭ２８から取出し、このビットパタ ーンをメモリ１６₁〜１６_nに書込む。ＥＰＲＯＭ２８は、マトリクス状に１つの 平面の中に配置されている複数の焦点位置に対するビットパターンを記憶し、こ の平面は、超音波装置１３により発生される超音波画像の中に描かれている体内 層の中に含まれている。 焦点位置のマトリクス状配置を基準として、ＥＰＲＯＭ２８の中にビットパタ ーンが記憶されており、この焦点位置のマトリクス状配置は、焦点寸法を考慮し て（実際の上で点状焦点は発生されず、焦点ゾーンが発生される）、患者の体内 領域が少なくとも実質的に 間隙無しに処理されることが可能であるように選択されている。焦点の拡がりと していわゆる３ｄｂゾーンが採用される、すなわち、３ｄｂゾーンの領域の中で は、超音波の音圧がピーク音圧の少なくとも５０％である。 ジョイスティック１８により、ビットパターンがＥＰＲＯＭ２８の中に記憶さ れていない焦点位置が選択されると、制御ユニット２０とアドレス信号及びクロ ック信号発生器２６は、次のようなビットパターンをＥＰＲＯＭ２８からメモリ １６₁〜１６_nの中に伝送する、すなわちこれらのビットパターンは、ビットパタ ーンがＥＰＲＯＭ２８の中に記憶されている位置であり焦点の選択された位置に 最も近くに位置する位置に相当する。 ドライバ段１５₁〜１５_nは供給線２９を介して、電子制御及び画像形成装置１ １に所属する給電装置３０に接続されている。給電装置３０はバス１９を介して 制御ユニット２０に接続され、給電装置３０は、その出力電圧が調整可能である ように形成されている。この場合の構成は、前述の実施の形態ではキーボード２ ３を介しての入力により給電装置３０の出力電圧が調整可能であるように実現さ れている。ドライバ段１５₁〜１５_nは、それらの出力側から取出される方形波信 号の振幅が、給電線２９を介して供給される給電電圧に比例するように形成され ている。従って、超音 波変換器５により発生される治療超音波の振幅をその都度の治療ケースに整合さ せることが可能となる。 構造的に最も簡単なので、前述の実施の形態の場合にはすべてののドライバ段 １５₁〜１５_nは同一の電圧が供給される。しかし、副焦点の形成を阻止するため に、超音波変換器５の端縁の領域内に位置する超音波変換素子、例えば超音波変 換素子５₁及び５₂及び５_n-1及び５_nが、低減された強度の超音波を放射すると好 適である。 これは前述の実施の形態の場合、制御ユニット２０が、超音波変換器５の端縁 の領域内に位置する超音波変換素子に所属するメモリ、例えば１６₁及び１６₂及 び１６_n-1及び１６_nが、対応する超音波が低減した強度を有するようにその他の メモリとは異なってビットパターンを書込むことにより達成される。 図４は、いくつかの超音波変換素子（上から下へ：超音波変換素子５₁及び５_n 、超音波変換素子５₂及び５_n-1、中央と端縁の間に位置する超音波変換素子、中 央の変換素子）に対して、対応するメモリの中に記憶されているビットパターン と、対応するメモリのデータ入力側に入力される方形波信号とを示す。図４から 分かるように、超音波変換器の端縁から離れている超音波変換素子の場合にはそ れぞれ４つの順次のビットがセットされ、これに対して端縁側の超音波変換素子 の場合にはより小さい数の順次のビットがセッ トされている。これにより、メモリの出力側から取出される方形波信号が正弦波 信号に変換された後に、端縁側の超音波変換素子に所属する正弦波信号は、小さ い振幅を有する。 治療モードで患者の安全のために、過剰に大きい振幅の治療超音波が発生され るのを防止するために、監視回路３１が設けられ、監視回路３１は、略示されて いる測定線３２と同様に略示されている測定バス３３及び３４とを介して、給電 装置３０の出力側、ドライバ回路１５₁及び１５_nの出力側及びＬＣ回路網１４₁ 及び１４_nの出力側から取出される電圧と、これらの個所に流れる電流とを測定 し、対応する閾値と比較する。複数の閾値のうちの１つを越えると、監視回路３ １はこれを、監視回路３１にバス１９を介して接続されている制御ユニット２０ に伝達する。これに次いで制御ユニット２０は、給電装置３０から供給される給 電電圧を低減し、この低減は、閾値を越えることがすべて解消するまで行われる 。 治療を実行するために、ハンドピース１のアプリケーション端部２が患者の直 腸の中に導入されることが行われる。この場合、まず初めにキー６の作動は行わ れない。従って装置は位置測定モードにある。ハンドピース１は、治療される対 象が超音波画像の中に現れるように配向される。次いで治療する医者はジョイス ティック１８によりマークＦを、治療するゾーンにセ ットする。次いで医者は、グリップ３に設けられているキー６を押し、これによ り治療モードに切換えられる。これにより治療超音波が放射され、治療超音波の 作用ゾーンは、治療される対象の中で、作用ゾーンの中心Ｆが、マークＦ′の設 定された位置に相当する個所の位置をとる。治療の間に前述の方法で常に短時間 にわたり位置測定モードに切換えられるので使用者は、実時間表示の印象を得、 常に治療の成功に関して知らされる。超音波変換器５はハンドピース１の中に位 置するので、治療の間に作用ゾーンを移動することが可能である、何故ならば、 超音波画像の中に挿入表示されるマークに基づいて何時でも作用ゾーンの位置が 検出可能であるからである。 治療モードは、キー６を再び開放することにより解除される。これによりこの 装置は自動的に位置測定モードにて動作する。 別の１つの作動モードでは、図３に示されているライトペン３５（又はジョイ スティック１８を介して移動可能なマーク）により、モニターに表示されている 超音波画像の中で、治療する領域を全体的にマークする。これにより焦点位置は 、その都度に必要なビットパターンがメモリ１６₁〜１６_nの中に書込まれるよう に制御する制御ユニット２０により徐々に、ライトペンによりマーキングされる 領域の中に位置する体内領域全体が治療超音波により治療されるまで移動され る。この作動モードでは、ハンドピース１を固定する手段、例えば図示されてい ない台架が設けられていると好適である、即ちこれによりハンドピース１が患者 の体に対してずれる危険を最小化できる。 治療モードで発生される治療超音波の周波数は有利には、位置測定モードで発 生される診断超音波の周波数に比して低い。従って、超音波画像を形成する際に 高い場所分解能が達成され、従って治療するゾーンを高い精度で位置測定し、作 用ゾーンをより高い精度で、治療ゾーンの中で位置決めすることができる。同時 に、治療超音波が不必要に減衰されないことが保証される。 とりわけ、超音波装置１３により、位置測定ためにリニアスキャンだけでなく セクタスキャンも行う場合、超音波変換素子５₁〜５_nの幅ｂを選択する際、幅ｂ がそれぞれの音響伝搬媒体例えばハンドピース１の中に収容されている伝搬媒体 又は治療する生体の生体組織の中の診断超音波の波長の１／２に比して短く選択 すると好適である。これにより、診断超音波の放射が無指向性で行われることが 保証され、これは、前述の方法で、治療する生物のセクタ状生体層を走査できる ための前提条件である。 これにより、治療超音波を発生するためには、治療超音波のより長い波長に起 因してそれ自体として過剰に大きい数の超音波変換素子が必要となることがある ので、治療超音波を発生するためにそれぞれある数の超音波変換素子を１つの超 音波変換素子群に統合されることもある。前述の実施の形態ではこれは、超音波 変換素子群に所属するメモリの中にそれぞれ同一のビットパターンが書込まれる ことにより行われる。 １つの超音波変換素子群に所属する超音波変換素子の数は、設けられている超 音波変換素子全部の数と、メモリ長との商に相応する。超音波変換素子群の全幅 が、その都度の音響伝搬媒体の中の治療超音波の波長の１／２に比して短いこと が保証されなければならないことは自明である。この場合、治療超音波の放射は 無指向性で行われ、これは、作用ゾーンを前述のように移動できるための前提条 件である。 前述の説明で１つの超音波変換素子について説明した場合、実際に狭義のただ １つの超音波変換素子であることもある。しかしドイツ特許第４３０２５３８号 明細書から公知のように超音波変換素子を、複数の並列に接続されている超音波 変換（部分）素子を形成し、これらの超音波変換（部分）素子は１つの共通のＬ Ｃ回路網及び１つの共通のドライバ段を介して１つの共通のメモリに接続されて いることもある。すなわち例えば２５６の超音波変換（部分）素子が１６の超音 波変換素子に統合され、これらの超音波変換素子のそれぞれが、それぞれ１つの 超音波変換（部分）素子を有することもある。この場合、それぞれ１６の超音波 変換（部分）素子から形成されているそれぞれの超音波変換素子に対して１つの ＬＣ回路網、１つのドライバ段及び１つのメモリが必要である。この場合にも、 １つの超音波変換素子に統合されている超音波変換（部分）素子の数は、その結 果の超音波変換素子の幅が、その都度の音響伝搬媒体の中の治療超音波の波長の １／２に比して短いように選択されなければならない。 治療超音波の周波数と診断超音波の周波数とは、ドイツ特許第４３０２５３８ 号明細書から公知の方法で、超音波変換装置５の超音波変換素子５₁〜５_nが治療 モードでも位置測定モードでも共振条件で作動する（基本波／調波）ように選択 される。 治療モード及び位置測定モードで良性前立腺肥大の治療のために適する周波数 は前述のドイツ特許第４３０２５３８号明細書に開示されている。 超音波変換素子５₁〜５_nの幅ｂ及び厚さに関しても前述のドイツ特許第４３０ ２５３８号明細書に開示されている。 前述の実施の形態の場合、メモリ１６₁〜１６_nの中に書込まれるビットパター ンを選択的にＥＰＲＯＭ２８から取出すか又は制御ユニット２０により計算させ ることが可能である。しかし、どちらか一方の方法のみしか使用しない実施の形 態も可能である。 前述の実施の形態の場合の超音波変換器５は超音波 変換素子５₁〜５_nの１次元アレイである。この場合、発生超音波の焦点は２次元 であり、１つの平面の中で移動できる。超音波変換器として超音波変換素子の２ 次元アレイを使用することも可能である。この場合、発生治療超音波の焦点は３ 次元で移動できる。超音波変換素子の２次元アレイは例えばマトリクス状に１つ の平面の中に配置されている多数の超音波変換素子を有することもある。患者の 体に対して（例えばハンドピース１の中で）超音波変換器５を相対的に移動する 駆動手段を設けて、焦点の移動を可能にすることもできる。 前述の実施の形態は、直腸に適用され、すなわち部分侵襲的に使用され、良性 前立腺肥大の治療のために設けられている装置に関する。しかし、体外的すなわ ち非侵襲的に適用される及び／又はその他の疾患の治療のために用いられる別の 装置を本発明により形成することも可能である。 前述の実施の形態の場合、メモリのデータ出力側と超音波変換素子との間にＬ Ｃ回路網及びドライバ段が挿入接続されている。これらＬＣ回路網及びドライバ 段は、メモリのデータ出力側と超音波変換素子との間の直接的接続のために除去 できる場合がある、すなわち、メモリのデータ出力側が充分に大きい電流を供給 できる場合である。この場合、メモリのデータ出力側から取出される信号は、超 音波変換素子に直接的に超 音波発生のために供給される。 フェーズドアレイとは、多数の超音波変換素子の時間遅延される制御により電 子的に集束可能な装置のことである。リニアアレイは、多数の超音波変換素子の 線形配置装置である。スキャンとは、超音波照射による例えば線形（リニアスキ ャン）又はセクタ状（セクタスキャン）走査のことである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多数の超音波変換素子（５₁〜５_n）から成る超音波変換器（５）を具備し 、 更に前記超音波変換器（５）を制御する制御装置を具備し、前記制御装置はそ れぞれの超音波変換素子（５₁〜５n）に対してメモリ（１６₁〜１６_n）を有し、 前記メモリ（１６₁〜１６_n）の中には作動の際に、超音波の焦点（Ｆ）の所望の 位置に対応するビットパターンを記憶し、前記制御装置は制御ユニット（２０） を有し、前記制御ユニット（２０）は個々の前記メモリ（１６₁〜１６_n）を並列 に周期的にアドレス指定して、前記メモリ（１６₁〜１６_n）の出力側から前記焦 点（Ｆ）の所望位置に対応して時間的に相互にずれている電気信号を取出し、前 記電気信号をそれぞれの超音波変換器素子（５₁〜５_n）に供給することを特徴と する集束超音波による対象治療装置。 ２．メモリ（１６₁〜１６_n）として書込み／読出しメモリを具備し、前記書込 み／読出しメモリの中に制御ユニット（２０）が、焦点（Ｆ）の所望位置に対応 するビットパターンを書込むことを特徴とする請求項１に記載の集束超音波によ る対象治療装置。 ３．制御ユニット（２０）が、焦点（Ｆ）の所望の位置に対応するビットパタ ーンを計算し、メモリ（１６₁〜１６_n）の中に書込むことを特徴とする請求項 １又は請求項２に記載の集束超音波による対象治療装置。 ４．制御ユニット（２０）がデータメモリ（２８）を有し、前記データメモリ （２８）の中には焦点（Ｆ）の種々の位置に対するビットパターンを記憶し、前 記制御ユニット（２０）は、焦点（Ｆ）のその都度に所望の位置に対応するビッ トパターンをメモリ（１６₁〜１６_n）の中に書込むことを特徴とする請求項１か ら請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の集束超音波による対象治療装 置。 ５．データメモリ（２８）の中に、焦点（Ｆ）の２次元又は３次元でマトリク ス状に配置されている種々の位置に対するビットパターンを記憶することを特徴 とする請求項４に記載の集束超音波による対象治療装置。 ６．制御ユニット（２０）に対して、焦点（Ｆ）の所望の位置を入力する入力 手段（１８，３５）が対応して設けられていることを特徴とする請求項１から請 求項５のうちのいずれか１つの請求項に記載の集束超音波による対象治療装置。 ７．位置測定装置を具備し、前記位置測定装置により、治療する対象の少なく とも１つの領域の画像が形成可能であり、入力手段（１８，３５）は、焦点（Ｆ ）のその都度に所望の位置を画像の中で選択可能に形成することを特徴とする請 求項６に記載の集束超音波 による対象治療装置。 ８．位置測定装置として超音波位置測定装置（５，１３，１７）を具備するこ とを特徴とする請求項７に記載の集束超音波による対象治療装置。 ９．超音波位置測定装置（５，１３，１７）が、治療する対象の少なくとも１ つの領域の断面画像を形成し、データメモリ（２８）の中に記憶されている焦点 （Ｆ）の種々の位置が、治療する対象の前記断面画像の中に描かれている領域を 含む１つの平面の中に位置することを特徴とする請求項８に記載の集束超音波に よる対象治療装置。 10． 超音波変換器（５）が超音波位置測定装置（５，１３，１７）の構成部 分であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の集束超音波による対象 治療装置。 11． 超音波変換器（５）が超音波変換素子（５₁〜５_n）の線形配置すなわち リニアアレイを有することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれ か１つの請求項に記載の集束超音波による対象治療装置。 12． 超音波変換器（５）により、治療する対象を、線形走査すなわちリニア スキャンで超音波断面画像を形成するために走査することを特徴とする請求項１ ０又は請求項１１に記載の集束超音波による対象治療装置。 13． メモリ（１６₁〜１６_n）のデータ出力側と対応する超音波変換素子（１ ６₁〜１６_n）との間に挿入接続されている信号変形手段を有し、前記信号変形手 段は、前記メモリ（１６₁〜１６_n）のデータ出力側から取出される方形波信号を 少なくとも実質的に正弦波状信号に変換することを特徴とする請求項１から請求 項１２のうちのいずれか１つの請求項に記載の集束超音波による対象治療装置。 14． 信号変形手段がＬＣ回路網（１４₁〜１４_n）を有することを特徴とする 請求項１３に記載の集束超音波による対象治療装置。 15． メモリ（１６₁〜１６_n）がそれぞれ１ｂｉｔのメモリ深度を有すること を特徴とする請求項１から請求項１４のうちのいずれか１つの請求項に記載の集 束超音波による対象治療装置。 16． メモリ （１６₁〜１６_n）がそれぞれ１６ｂｉｔのメモリ長を有するこ とを特徴とする請求項１から請求項１５のうちのいずれか１つの請求項に記載の 集束超音波による対象治療装置。 17． 制御ユニット（２０）がメモリ（１６₁〜１６_n）をアドレス指定する際 のクロック周波数が、メモリ長と超音波周波数との積に等しいことを特徴とする 請求項１から請求項１６のうちのいずれか１つの請求項に記載の集束超音波によ る対象治療装置。 18． メモリ（１６₁〜１６_n）のデータ出力側と 対応する超音波変換素子（５₁〜５_n）との間に挿入接続されているドライバ段（ １５₁〜１５_n）を具備することを特徴とする請求項１から請求項１７のうちのい ずれか１つの請求項に記載の集束超音波による対象治療装置。 19． ドライバ段（１５₁〜１５_n）を給電装置（３０）に接続し、前記給電装 置（３０）の出力電圧は制御ユニット（２０）により調整可能であることを特徴 とする請求項１８に記載の集束超音波による対象治療装置。 20． 監視手段を具備し、前記監視手段は、ドライバ段（１５₁〜１５_n）の出 力側及び／又は信号変形手段の出力側及び／又は給電装置（３０）の出力側にお ける電圧及び／又は電流を測定し、１つ又は複数の対応する基準値と比較するこ とを特徴とする請求項１から請求項１９のうちのいずれか１つの請求項に記載の 集束超音波による対象治療装置。 21． 制御ユニット（２０）が、超音波変換器（５）の端縁の領域内に位置す る超音波変換素子（５₁及び５₂，５_n-1及び５_n）に対応するメモリ（１６₁及び １６₂，１６_n-1及び１６_n）の中に、その他のメモリのビットパターンとは次の ように、すなわち、超音波変換器（５）の端縁の領域内に位置する超音波変換素 子（５₁及び５₂，５_n-1及び５_n）から放射する超音波が、その他の超音波変換素 子から放射す る超音波に比してより低い強度を有するように異なるビットパターンを書込むこ とを特徴とする請求項１から請求項２０のうちのいずれか１つの請求項に記載の 集束超音波による対象治療装置。 22． 制御ユニット（２０）が、超音波変換器（５）の端縁の領域内に位置し ない超音波変換素子に対応するメモリには、それぞれ直接順次連続するセットさ れた１つのビット列を有するビットパターンを書込み、前記超音波変換器（５） の端縁の領域内に位置する超音波変換素子（５₁及び５₂，５_n-1及び５_n）に対応 するメモリ（１６₁及び１６₂，１６_n-1及び１６_n）の中には、少ない数の順次連 続するセットされたビットを有するビットパターンを書込むことを特徴とする請 求項２１に記載の集束超音波による対象治療装置。