JPS6113956A - 超音波温熱治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、超音波による局所加温によって腫瘍を治療
する超音波温熱治療装置に関する。

（発明の技術的背景、とその問題点） 悪性新生物、いわゆる癌に対する治療法については、従
来より外科療法、科学療法、放射線療法。

免疫療法が東学的療法という名のちとに実施されている
が、これらの療法に加えて最近注目されてきたのが、温
熱療法（ハイパサーミア）である。

この治療法は腫瘍細胞の致死温度が正常細胞に比べて低
いことを利用して加温により治療を行なうもので、非観
血的な方法であるため、切除不可能な病巣の治療に対し
て極めて有効と考えられている。温熱治療法は全身加温
１局部加温および局所加温に分類されるが、これらのう
ちで特に超音波を深部腫瘍に集束・照射することにより
、腫瘍部位を選択的に加温して治療を行なう局所加温法
が有望視されている。

しかしながら、局所加温法に゛よる温熱治療は従来、腫
瘍が選択的に加温されていることが確認されていない状
態で実施されていため、治療が効果的に行なわれず、そ
の効果の判定も明確でないという問題があった。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、超音波による加温部位を確認しなが
ら治療を行なうことができる超音波温熱治療装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

この発明は上記の目的を達成するため、生体内の断層像
を得るための超音波の送受を行なう画像用超音波プロー
ブと、生体内の所望部位に超音波を集束・照射してその
部位を加温する加温用超音波プローブと、この加温用超
音波プローブに対して連続波およびバースト波の駆動信
号を交互に供給する駆動手段と、前記加温用超音波プロ
ーブから前記バースト波の駆動信号によって発射される
バースト波の超音波に対応する曲記画像用超音波プロー
ブの出力から前記加温用超音波プローブによる加温部位
を検出する手段と、この手段により検出された加温部位
の位置を示す情報を前記画像用超音波プローブからの信
号によって得られた断層像上に表示する手段とを備えた
ことを特徴とする。

すなわち、加温用超音波プローブから発射される超音波
のうち連続波の超音波によって生体内の腫瘍部位が加温
される。そして、バースト波の超音波の発射は、画像用
超音波プローブの出力から　　　　下加温用超音波プロ
ーブによる加温部位を２次元的な位置情報として検出で
きるようにするために行なわれる。この場合、加温用超
音波プローブによる加温部位の検出は、より具体的には
画像用超音波プローブの出力から、加温用超音波プロー
ブによって発射される超音波の高調波成分、あるいは所
定振幅値以上の信号成分を、加温用超音波プローブから
のバースト波の超音波の発射に同期して検出することに
よって行なうことが可能である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、生体内の断層像上で加温用超音波に
よる加温部位を確認しながら温熱治療を行なうことがで
きる。従って、加温用超音波を正しく腫瘍の部位に集束
させた状態で適確な治療を行なうことが可能であり、治
療効果の判定も容易となる。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例に係る超音波温熱治療装置の構成を
第１図に示す。゛生体１の体表に！妾してウォーターバ
ス２が設けられており、このウォーターバス２内に画像
用超音波プローブ３と加温用超音波プローブ４が配設さ
れている。ウォーターバス２は超音波プローブ３．４と
生体１との音響インピーダンスのマツチングと、生体１
の表面の温度上昇を抑えるためのものである。

画像用超音波プローブ３および加温用超音波プローブ４
は、プローブ位置制御装置５によって支持されるととも
に、その位置状態、例えば生体１の体表に対する角度等
が制御される。プローブ位置制御装置５には位置検出器
６が連結されている。

位置検出器６は例えば各超音波プローブ３，４の動きに
連動するポテンショメータによって構成され、各プロー
ブ３．４のそれぞれの位置と、互いの位置関係（相対位
置）を検出する。

画像用超音波プローブ３はＢモードシステム７と共に、
セクタ型電子走査を行なって、生体１内の断層像情報を
得るためのものである。セクタ型電子走査は超音波診断
装置で既に良く知られている走査法であるから詳しい説
明は省略するが、例えば画像用超音波プローブ３がアレ
イ振動子で構成されている場合、Ｂモードシステム７は
具体的には、各振動子を遅延回路を介して駆動すること
によって超音波の集束と偏向走査を行なう走査回路と、
プローブ３の各振動子からの信号を上記遅延回路を介し
て取出した後、増幅、検波等の処理を施してＢモード像
の画像信号（断層像信号）８を得る信号処理回路によっ
て構成される。

一方、加温用超音波プローブ４は例えば先端に音響レン
ズが取付けられるか、または凹型の先端形状を有してお
り、その位置状態によって発射する超音波の集束点が決
まるようになっている。そして、加温用超音波プローブ
°４はクロックパルス発生器９により制御されるスイッ
チ１０を介して連続波発生器１１およびバースト波発生
器１２からの駆動信号が交互に供給されることにより、
比較的エネルギーの大きい連続波の超音波とバースト波
の超音波を生体１内の所望部位、つまり腫瘍部位に集束
して照射する。

クロックパルス発生器９はホットスポット検出回路１３
の制御も行なう。ホットスポット検出回路１０は入力と
して画像用超音波プローブ３からの信号が与えられてお
り、生体１内のホットスポット、すなわち加温用超音波
の集束点く加温部位）を検出する。このホットスポラ］
−の検出は、例えば加温用超音波プローブ４により発射
される超音波の高調波成分を、画像用超音波プローブ３
の出力から検出することにより行なわれる。

一般に、超音波は媒質（例えば生体内組織）を伝搬する
際、その音圧が大きくなるほど波形に歪を生ずることが
知られている。これは媒質中の音速か音圧の大きさに依
存するためであり、微小音圧振幅を持った音波の音速を
Ｇｏ　、粒子速度をＶとすれば、有限音圧振幅を持った
音波の音速ＣはＣ＝Ｃ口　＋β■ で示される。すなわち、■〉ＯではＣ＞ＣＤ　となり、
またｖ＜ＱではＣｏｃｏである。従って超音波プローブ
から放射される超音波は媒質中を伝搬すると歪を起し、
高調波成分が生じる。ハイパサーミアにおいて加温部位
は強力な超音波が照射さ　　　　　　２・れるため、こ
のような非線形現象が生じ易い状態にある。ホットスポ
ット検出回路１３はこのような超音波の性質を利用して
、高調波成分を検出することで加温部位、すなわちホッ
トスポットを検出する。

第２図はクロックパルス発生器９が発生するタイミング
パルスと、加温用超音波プローブ４に供給される駆動信
号、およびホットスポット検出回路１３の動作状態の関
係を示すタイムチャートである。第２図において（ａ）
はタイミングパルスの波形であり、立上り時点で被制御
回路を動作させる。（ｂ）は加温用超音波プローブ４へ
の駆動信号であり、ｔｌの期間にバースト波２３．ｔ２
の期間に連続波２４となる。（Ｃ）はホットスポット検
出回路１３の動作状態であり、図に示すように間欠的に
オン、オフを行なう。

まず、１個目のタイミングパルス２１が発生されると、
このパルスの立上がりでホットスポット検出回路１３が
オンとなる。そして、時間Δｔの後にバースト波の駆動
信号２３がスイッチ１０を介して加温用超音波プローブ
４に供給され、このプローブ４からバースト波の超音波
が発射される。

加温用超音波プローブ４は予め生体内の腫瘍部近傍に超
音波が集束するように、その位置がプローブ位置制御装
置５によって設定されているので、このバースト波の超
音波が生体内の腫瘍部に照射されることによって、前述
のように高調波が発生する。従って、この高調波を画像
用超音波プローブ３で受信した後、ホットスポット検出
回路１３で検出することにより、その高調波成分の振幅
最大点をホットスポットとして検出することができる。

次に、２個目のタイミングパルス２２の立上りでホット
スポット検出回路１３はオフとなり、また連続波の駆動
信号２４がスイッチ１０を介して加温用超音波プローブ
４に供給され、このプローブ４から腫瘍部の加温に寄与
する連続波の超音波が発射される。以下、タイミングパ
ルス２１．２２が発生される毎に上記の動作が繰返され
る。

このように、連続波の超音波によって腫瘍部の加温が行
なわれ、バースト波の超音波の放射と、その際に発生さ
れる高調波の検出によってホットスポラ１〜の検出が行
なわれる。ホットスポットの検出のためにバースト波の
超音波を使用する理由は、連続波の超音波の照射時には
高調波も連続的に画像用超音波プローブ３に入射するた
め、高調波等を検出してもホラＩ・スポットの２次元的
な位置決定は不可能であるためである。

ホットスポット検出回路１３は上述のようにして、バー
スト波の超音波が加温用超音波プローブ４から発射され
たときに画像用超音波プローブ３の出力から検出される
高調波成分が最大振幅を与えるタイミングでホットスポ
ット検出信号１４を出力する。このホットスポット検出
信号１４は加算器１５に供給され、Ｂモードシステム７
からの断層像信号８と合成される。加算器１５の出力信
号は、例えばディジタルスキャンコンバータを用いた画
像処理装置１６によりテレビジョンビデオ信号に変換さ
れた後、ＣＲＴディスプレイ（テレビモニタ）１７に供
給される。画像処理装置１６は位置検出器６からの画像
用および加温用の超音波プローブ３．４の位置情報が供
給されており、これによってホットスポットの像と腫瘍
部の像の画面構成、すなわち断層像上における両画像の
相対位置が決定される。この結果、ＣＲ’Ｔディスプレ
イ１７の画面上には、第３図（ａ）が通常の断層像であ
るとすると、同図（ｂ）に示すように例えば腫瘍部の像
３１を含んだ断層像と共に、ホットスポットの像３２が
表示される。ホットスポットの像３２は例えば通常の像
より明るい輝点か、特別な色あるいは特別なパターン等
によって表示されるとよい。

以上のようにして、この発明によれば断層像上にホット
スポット、すなわち加温用超音波の集束点の位置を示す
情報が表示される。従って、加温部位を確認しながら温
熱治療を行なうことが可能となり、治療効果を著しく上
げることができる。

また、この発明では画像用超音波プローブの出力からホ
ットスポットの検出を行なうので、僅かな体動・“６°
１超音１屈折ＩＥ！Ｉｔｌ１６影ｔｉｔ’　　　　　。

で加温用超音波プローブと生体内の腫瘍部位との相対位
置がずれたような場合でも、これらの影響によらず実際
の加温用超音波の集束点、すなわち真のホットスポット
を検出でき、加温部位の表示の信頼性を非常に高めるこ
とができる。

ざらに、この発明によれば加温用超音波プローブから加
温用の連続波の超音波とは別にバースト波の超音波を発
射し、このバースト波の超音波に対応する画像用超音波
プローブの出力から、高調波成分等の信号成分を検出す
ることでホットスポットの検出を行なうため、ホットネ
ポットの２次元的な位置決定が容易であるという利点が
ある。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば実施例ではホットスポットを検出するのに画像用超音
波プローブの出力から、加温用超音波プローブによって
発射されるバースト波の超音波の発射に同期して高調波
成分を検出したが、加湿用超音波プローブから発射され
る超音波のパワーは大きく、従ってその反射波の振幅も
大きいので、画像用超音波プローブの出力から所定振幅
値以上の成分を同様にバースト波の超音波の発射に同期
して検出することによって、ホットスポットを検出する
ことも可能である。また、実施例では断層像を得るのに
セクタ型電子走査を用いたが、リニア型電子走査、ある
いは機械的走査等の他の走査方式を用いてもよい。さら
に、加温用超音波プローブからの超音波の集束法につい
ても音響レンズ等を用いる方法以外の方法を用いてもよ
い。

その他、この発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形実
施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る超音波温熱治療装置
の構成を示す図、第２図は同実施例の動作を説明するた
めのタイムチャート、第３図（ａ）（ｂ）は同実施例に
おけるディスプレイ上の表示例を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体内の断層像を得るための超音波の送受を行な
   う画像用超音波プローブと、生体内の所望部位に超音波
   を集束・照射してその部位を加温する加温用超音波プロ
   ーブと、この加温用超音波プローブに対して連続波およ
   びバースト波の駆動信号を交互に供給する駆動手段と、
   前記加温用超音波プローブから前記バースト波の駆動信
   号によって発射されるバースト波の超音波に対応する前
   記画像用超音波プローブの出力から前記加温用超音波プ
   ローブ加温部位を検出する手段と、この手段により検出
   された加温部位の位置を示す情報を前記画像用超音波プ
   ローブからの信号によって得られた断層像上に表示する
   手段とを備えたことを特徴とする超音波温熱治療装置。
2. （２）加温用超音波プローブによる加温部位を検出する
   手段は、画像用超音波プローブの出力から加温用超音波
   プローブによって発射される超音波の高調波成分を、加
   温用超音波プローブからのバースト波の超音波の発射に
   同期して検出するものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の超音波温熱治療装置。
3. （３）加温用超音波プローブによる加温部位を検出する
   手段は、画像用超音波プローブの出力から所定振幅値以
   上の信号成分を、加温用超音波プローブからのバースト
   波の超音波の発射に同期して検出するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波温熱治療
   装置。