JPH11512323A - 身体組織の処置用ならびに組織の結石粉砕用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １．−音波を発生させる音波発生ユニットと、−必要に応じて、音波のための下流集束ユニットと、−媒体が前記音波を身体に導通させる前記音発生ユニットにより発生された前記音波の伝達媒体と、を用いて、音響エネルギー、例えば衝撃、圧力もしくは超音波による身体組織処置および／または身体結石粉砕用の装置を開示する。本発明は伝達媒体と身体の間の界面における界面の形状および／または条件が前記音発生ユニットから身体へ入るエネルギーの伝達が所望の伝達方向から重大な偏向なく起こるように設定されることにより区別される。

Description

【発明の詳細な説明】 身体組織の処置用ならびに組織の結石粉砕用装置 技術分野 本発明は請求の範囲における請求項１の上位概念部分による、例として衝撃、 圧力もしくは超音波による音響エネルギーを用いる身体組織の処置および／また は身体結合の粉砕用の装置に関するものである。 背景技術 請求項１の上位概念部分による装置は、欧州特許第Ａ−０，３６９，１７７号 で公知である。その中で言及された新規性調査報告書の公知資料の現行技術を含 む例証が本明細書でより詳細に記述もしくは説明されていないあらゆる細部の説 明に関して明快になされているこの特許公報が体外の粉石器として利用できる装 置を説明している。 この種の公知の装置は、伝達媒体内に平面、円筒状、ほぼ球状もしくはすでに 集中された音波の場を発生させる音発生ユニットを設けている。前記発生音場が 所望の集中した「集束」をもたない場合、音響波を集束するユニットは音発生ユ ニットの下流に配置される。この集束ユニットは音響発生ユニットの設計いかん により放物線もしくは楕円断面状の衝撃波チューブおよび／または音響レンズな どを備えたレフレクターであって差支えない。 体外で誘導される粉石術もしくは超音波温熱療法の公知の方法では、前記音発 生ユニットと、必要に応じて配設された集束ユニットが人の身体の外側、すなわ ち体外に配置される。行われようとする処置手順により、間断のないパルスもし くは繰返し音波場（圧力、衝撃、パルスまたはアンパルス超音波場）が身体の外 部で発生させられ、注入面を介して身体に注入され、そして身体内の目標部位に 集中される。 現在市販の粉石器では、音波が水中で発生させられ、その後身体に水クッショ ンを介するか、あるいは開放水浴に入れた身体に注入される。完全注入にとって 、水は伝達媒体として極めて基準に近く、身体組織と水が同様の音響インピーダ ン スを備えていることが想定できるので推奨できる点が多々ある。この方法で、音 響エネルギーが身体に重大な反射損失もなく伝達される。水はさらに取扱いが容 易であるのでそれを推奨できる点も多々ある。これが現在誰もが知っている砕石 器と超音波温熱療法装置が伝達媒体としての水で動作する理由である。 その実施には次のことが考えられる： 前記音響インピーダンスＺにより密度と音伝達速度ｃの積が決まる。前記伝達 媒体のインピーダンスＺは身体組織のインピーダンスと同一もしくは少くとも略 同一である場合、低損失エネルギー注入が保証される。この目標も、密度と音速 の値が、前記２つの媒体のそれぞれの値の積だけが少くともほぼ同一である限り 、前記２つの媒体で明白に異なる場合でも達成される。 発明の開示 本発明は次の理解に基づくものである： 圧力、衝撃もしくは超音波の治療効果として、注入エネルギーの量が相当なも のであるだけでなく、むしろエネルギーの濃度が実際の処置面積にとって重要で ある。身体に届き得る集中エネルギー密度は波動が妨害なく伝達できるか、ある は波動が所期の伝達方向から障害物により偏向、すなわち屈折、分散もしくは屈 曲されるかどうかにより決定的に影響される。所望の伝達方向からの偏向は極め て大きいので、さらにそれらが作用帯域の前に発生する。 真っ直ぐの伝達方向からの偏向が発生する障害物は、例えば反射と屈折が伝達 速度の変化のため起こる器官の界面である。例として、腎臓内もしくは肝臓内の 超音波伝達速度は水中におけるより５０ｍ／ｓ以上部分的に異なる。 本発明の構成要件は、この効果が例えば砕石術で無視されるべきでないことが 理解されていたことである。 注目すべきことは、この効果は結果として患者と結石の位置に左右されるが、 約±５ｍｍであり得る集中領域と別々に治療領域の横方向の延長をもたらす。こ の大きさの集中領域の延長が治療焦点におけるエネルギーの著しい低下に繋がる 。この点、試験室の実験との比較で実証されたように、所望の治療効果は、この 場合は成功した粉砕であるが明白に低下した。 これらの偏向は個々の解剖学的構造と伝達方向の複雑な釣合いにより完全に補 正のみできるが、本発明の構成要件は、音波が発生させられる媒体と、身体組織 の間の第１の界面でさえも病巣内の達成可能のエネルギー密度に決定的に影響す ることが理解されたことである。 音波の入口面、すなわち患者の皮膚は、従ってそれが身体の内側の集中領域か ら最も遠位にあるので、特別の影響があって、前記集中領域への途上での真っ直 ぐな伝達方向からの僅かな偏向が結果としてかなりの横方向の偏向をもたらすの である。さらに皮膚に直接隣接する脂肪性組織は水の音波伝達速度と明白に異な る伝達速度を有するので、主要な屈折効果がこの界面で予期されるべきである。 脂肪性組織での伝達速度は１３５０〜１４８０ｍ／ｓであるのに対し、約２０ ℃乃至５０℃の温度における水中では１４８０ｍ／ｓ〜１５５０ｍ／ｓである。 従って、本発明の目的は、伝達媒体から身体への通路における真っ直ぐな、あ るいは予め決められた音波の伝達の偏向を最小限にすることにより集中音波で動 作する治療装置の有効性と別々に性能を増大させることである。 この目的に対する本発明の解決方法は、請求の範囲の請求項１に説明されてい る。さらなる実施例は請求項２とこれに後続する請求項の主題である。 本発明の構成要件は、界面の形と別々に、伝達媒体と身体の間の界面における 条件が、音発生ユニトから身体に入るエネルギーの伝達が重大な偏向なく所望の 伝達で起こるような方法で設定されることである。 界面における条件の設定は、例えば屈折率、もしくは換言すれば伝達速度に関 して、人の身体の表面組織層に可能な限りよく整合した音波伝達用の材料を用い ることができるところに置かれ、従って指数の整合は次のように行われる。 表面に近い前記脂肪性組織が約１３５０〜１４００ｍ／ｓの音波伝達速度をも っと想定できるが、３２℃の温度における水がほぼ１５２０ｍ／ｓ、そしてさら に高い温度でさらに高い値さえも考慮に入れる必要がある。その上今まで用いら れてきたインピーダンスの適応が不必要な反射損失の発生を防ぐために可能な限 りうまく整合させるべきである。特に、屈折率が可能な限り接近するよう、すな わち音波の屈折が身体に入る通路で起き、そのため集中領域が音の「通例の」通 路と比較して横方向に拡がらないよう注意を払う必要がある。 十分に接近させた「指数の整合」の条件を充足させる媒体は、例えば１４００ ｍ／ｓの伝達速度をもつ、例えば特定の油類である。具体例を挙げるならばパラ フィン油である。適用の領域ならびに解剖の条件により、他の油類、他の液体あ るいは固体でさえも詳述すれば「適応層」として利用できる。このような形態の 材料の混合物も用いることができる。懸濁液を用いる場合は、懸濁粒子が音を散 乱させないよう注意を払うことが肝要である。 音波がすでに整合ずみ屈折率をもつ媒体に発生させられている場合、もしくは 患者の身体と接触するようになる伝達媒体の層だけが整合されている場合、それ は概ね問題ではない。 また、伝達媒体が身体と直接接触している場合、もしくは１つまたは多界面層 、例えばカップラークッション（ｃｏｕｐｌｅｒ ｃｕｓｈｉｏｎ）、中間シー ト材料もしくは同種の他のものが直接接触を防ぐ場合もそれはほとんど取るに足 らない。これらの中間層が相対的に薄い限り真っ直ぐの伝達方向からの著しい偏 向は、音波がこれらの層を対角線方向に通過する場合でも起こらない。 真っ直ぐの、あるいは予め決められた音波の伝達方向からの好ましくない偏向 の発生を防ぐさらなる、替わりのあるいは追加の可能性のある方法は界面の大き さ形状を偏向が起こらないか、起こっても制御された仕方で起こるよう形成する ことである。 これは、注入面が制御された仕方で変わるという点で、現在共通して用いられ ている超音波温熱療法用の砕石器と装置を用いる方法と例えば異なる方法で起こ ることがある。例えば、対応形成されたアプリケーターの加圧で平面、球面もし くは他の方法で規則的に形成された界面を制御された方法でそれぞれ形成させて 生成させると、音波の伝達方向に及ぼす影響が選択的に考慮に入れることができ る。この方法でも、高エネルギー密度を有する処置領域が身体内部に発生させら れて理想的な伝達方向からの好ましくない偏向の発生が大いに防ぎ得る。 いずれにしても、本発明は集中音波で作動する通常型の治療装置と比較して有 効性が高められる装置を提供する。この有効性の増大は発明の方法の結果であっ て、そのため、音波が伝達媒体から患者の身体に通る時、「理想的な通路」から 波動の屈折が偏向することを最小限に止めることができる。この方法で、より小 さい焦点が達成でき、従って処置領域の密度の増大も達成される。 図面の簡単な説明 本発明は下に示す図面を参照して好ましい実施例を用いる下記の説明で一層明 らかにされるであろう： 図１は本発明の装置の断面図である。 図２ａ乃至２ｃは本発明を説明する概略図である。 好ましい実施形態の説明 図１は実施例として制限する意図は全くなく、欧州特許第Ａ−０，３６９，１ ７７号に記述されている衝撃波による身体組織の処置および／または身体結石の 粉砕用の装置を示す。もちろん、本発明は例として前述の特許公報にある現行技 術として利用され、また他の構成の音源を配設されたもののような他の装置にも 適用できる。 図１に示された装置は音源として隔膜２により囲繞された円筒状コイル１を、 音発生ユニットとしては別々に配設する。前記音源は円筒状音場を放射し、それ をリフレクター３が「小領域Ｆに理想的に集中させる」。前記リフレクター３は 回転放物線の形を備える。「集中点」Ｆに腎臓５内の石４があり、６は人の身体 の外部輪郭を表す。 図示された好ましい実施例では、前記リフレクター３は前記音発生ユニットに より発生させられた音波の伝達媒体を充満させた密閉室７を形成するシート材料 の膜８により密封される。前記伝達媒体は音波９を身体６に導通させる。１０は 伝達媒体が前記室７へのポンプによる導入と排出とをそれぞれ行い得る管路を表 す。１１は音源内に配置され、また軸線の方向に移動できる超音波定位ユニット を表す。 この範囲まで図１に示された装置は欧州特許第Ａ−０，３６９，１７７号で公 知のことである。この公知の装置では、室７に配置された伝達媒体は水であって 、身体組織と異なる屈折指数をもっている。 図１に示されたのと同一の図面参照番号が図２にも用いられているので、改め ての説明は省略する。 図２ａは定常音伝達により生じた条件を示す。「真っ直ぐの」グリッドは超音 波の伝達を表す。図２ａが示すように、超音波は領域Ｆに集中され、横方向の延 長部がほとんどない。 図２ｂは音伝達が指数の整合が欠けているため妨害された時に生じた条件を示 す。「波形」のグリッドは超音波の妨害伝達を表す。図２ｂが示すように、超音 波は大きい横方向の延長部で干渉する領域で集中される。 本発明の構成要件は、この干渉が前記室７における伝達媒体を屈折率に関して 、あるいは換言すれば身体の表面組織層までのその伝達速度で整合するというこ とで少くとも減少される。このため、音波伝達速度が１３５０〜１４００ｍ／ｓ の範囲内の液体が伝達媒体として選ばれる。適切な液体は例として油であり、詳 述すればパラフィン油である。 第２の可能性は、注入面の大きさ形状が制御された方法で設計、例えば平面、 球面もしくは非球面として形成され、音波の伝達面に及ぼす影響が公知のもので あり、また集中位置の測定に反映されるものである。このため、在来の装置のカ ップラー・クッション（ｃｏｕｐｌｅｒ ｃｕｓｈｉｏｎ）と併用されるシート 材料の隔膜８は、身体に対して比較的に高い圧力で、かつ人の身体６と前記装置 の音の出口面の間に形成される界面大きさと形状が生ずるように押圧されるアプ リケーターと置き換えられる。しかしながら、現行技術では、界面の大きさ形状 は身体の輪郭に左右されて生じる。 非回転対称型界面が用いられる場合、器官、例えば肝臓での散乱により生じる ような集中点の拡大の発生が防げる。これは、人の身体内の実際の状態を腎臓と 肝臓Ｌで示す図２ｃの線図で示される。 別の例として、室７も図示のように隔膜を通る線で形成された形状または選択 的に変更できる形状をもたせた２つの室に分割でき、そのうちの音源１を囲繞す る室は水を充満させ、また身体６に隣接する室７″は整合屈折率をもつ液体を充 満させる。 いずれの場合にも、身体組織処置用ならびに身体結石粉砕用の本発明の装置を 用いて、高エネルギー密度の圧力、衝撃もしくは超音波が身体内部に発生させる ことができる。装置の作用領域の所望の効果の種類とは関係なく、本発明の装置 により、範囲を限定された作用もしくは集中領域に加えられた音響エネルギーの 効果は予め決められた領域でのさらに集中した処置と周囲組織の同時割愛が達成 される従来の方法と比較してこの領域上のエネルギーの濃度を改善することによ り高められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． −音波を発生させる音発生ユニットと、 −必要に応じて、音波のための下流集束ユニットと、 −媒体が前記音波を身体に導通させる前記音発生ユニットにより発生した前記音 波の伝達媒体と、 を用いる衝撃、圧力もしくは超音波のような音響エネルギーによる身体組織の処 置用および／または身体結石の粉砕用の装置において、前記伝達媒体と身体の間 の界面における界面の形状および／または条件が、前記音発生ユニットから身体 に入るエネルギーの伝達が所望の伝達方向からの重大な偏向なしに起こるよう設 定されることを特徴とする装置。 ２．前記伝達媒体の屈折率と伝達速度が表面体組織と整合することを特徴とす る請求項１記載の装置。 ３．前記伝達媒体に１３５０乃至１４００ｍ／ｓの範囲内にある音波伝達速度 を付与することを特徴とする請求項１もしくは２記載の装置。 ４．前記伝達媒体が油であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項 記載の装置。 ５．前記伝達媒体がパラフィン油であることを特徴とする請求項４記載の装置 。 ６．音透過材料により形成され、また前記界面のカップラー面を形成する音出 口面を設けられた密閉容器が前記伝達媒体のために設けられることを特徴とする 請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。 ７．前記容器は範囲を限定した音の通路面で分離された２室を設け、前記音発 生ユニットと、必要に応じて設けられる音波の集束ユニットが内側室に設けられ 、外側室は身体に対する界面を形成する音出口面からシールされることを特徴と する請求項６記載の装置。 ８．整合伝達速度を備える媒体が前記外側室にのみ配置されることを特徴とす る請求項７記載の装置。 ９．前記内側室に水が入っていることを特徴とする請求項９記載の装置。 １０．前記音の通路面の形状を変えることができることを特徴とする請求項７ 乃至９のいずれか１項記載の装置。 １１．前記音出口面が隔膜であることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれ か１項記載の装置。 １２．前記人の身体に対して押圧できるアプリケーターが前記音出口面を形成 することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項記載の装置。 １３．前記音出口面すなわち注入面の形状が人の身体に制御されて整合される ことを特徴とする請求項１２記載の装置。 １４．前記注入面が実質的に平面であることを特徴とする請求項１３記載の装 置。 １５．前記注入面が実質的に球面であることを特徴とする請求項１３記載の装 置。 １６．前記注入面が実質的に非球面であることを特徴とする請求項１３記載の 装置。 １７．インピーダンス整合がさらに生ずることを特徴とする請求項１乃至１６ のいずれか１項記載の装置。 １８．薄手順応層および／または薄手シート材料が設けられていることを特徴 とする請求項１乃至１７のいずれか１項記載の装置。