JPS63183049A - 結石破砕装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は生体内の結石と破砕する結石破砕装置に関す
る。

（従来技術） 衝撃波エネルギーを利用した生体内の結石を破砕するよ
うにした装置が実用化されている。この装置は、水中に
て回転楕円形の第１焦点にて発生した衝撃波ｔ−第２焦
点に県東し破砕するものであり、その位置決めはＸ線透
視による結石の表示ｔしながら行なわれる。

！極による衝′＄彼の代わりに凹面振動子により超音波
を発生させ、凹面振動子の焦点に県東させ結石を破砕す
る装置も提案（特開６Ｏ−１４５１３１）さ１れて８り
この場＆位置決めはその中心油を一致され九超音波断１
袋賞？用いて漬方立置を表示するようにしてＡる。

ところで、生体内にある結石？これらの装！で破砕する
には衝撃波を数百回から数千回までのかなりの対照回数
を要し、電極による衝撃波の発生による破砕では心１図
のＥＬｖトリガにより１心拍に対し、１回のみ照射で実
際の治療１寺間は約１時間？要する。またｐＡ音反断層
壕を得るためには。

１画面につき約６０回種度のパルス放射を行って走査服
を構成することが必要で、このため１／１゜秒程度？要
する。特に超音波による破砕では照射回数は衝撃波より
は多く必要となるので、これらの奴砕用圧力波発生の周
期の長い場合は治療時間の延長になり、患者自身の肉体
的な負荷になるとともに、１日で治療できる患者数も少
なくなり。

装置の効率より利用ができない、を之、凹面振動子を用
いｔｄ超音波よる破砕では、板枠とする超音波パルス反
の駆動に先だって弱い（出力の小さい）超音波パルスを
発し％破砕しようとする結石からの反射波を受信してそ
の部幅で結石の存在を断層した後、破砕をする超音波パ
ルスを放射する方法もあるがこの場合も、結石が存在す
るかのチェックを行なうパルスは破砕には不十分なパル
スであり、破砕可能な超音波パルスのひん度と減じてｆ
６り治療時間の延長になる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の結石の破砕では、衝啄波又は超音波パルスの放射
が数百回から数千回を要し、その放射は心拍周期や、結
石立置確認パルスの銑で行なわれるので、その周期が長
く治療時間が延長され患者の肉体的な負担が大きいばか
りでなく、左置が１日に処理できる患者数も少ないとい
う間１岨があった。

本発明の目的は１人当ジの、叡者の治療に髪する時間を
短縮し、患者が治療により受ける苦痛（肉体的１桁神的
な負荷）ｒ少なくシ、装置が処理できる患者数上槽７１
０させることのできる結石ぼ枠装置を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（間嘔点と解決するための手段） 本発明には、結石の空間的な位置関係と把握するｔめの
超音波パルスを得る手段と、結石ｌｔ被破砕るｔめの強
力な圧力波すなわち超音波パルス？放射する手段と、こ
の放射パルスへ焦点附近からの反射波？受信する手段と
、この受信波の波高１？傭別する手段と、この識別によ
り、上記断ｆｉ！　澹と得る手段と超音波パルス放射手
段とを制−する手段とから構成されていて、制一手段は
、超音波パルスの反射波が得られないときは、断鳴１象
手段が超音波パルスの焦点位置と体内の断＃壕を衆示し
１反射波が得られるときは超音波パルスの放射くり返し
つづけるようなシーケンスに制御する。

（作用） 本発明の断層１１！？得る手段は、治療開始時に７端石
を超音波パルスの焦点に位１させるｔめに利用される。

垣音反断鳴裏宜が表示する折重画面に超音波パルスの焦
点が一致するように配置するとともに５画面上に焦曳位
鑵も同時に表示するように構成しであるので１体内の結
石？さがすときと。

発見しｔ結石が焦点に一致するようにｉｆ波パルス放射
器を移動又は患者を９動させるときに利用される。まｔ
後述する別個手段の作用により、結石へ超音波パルスが
到達していないと、成層さｎ之とき、この断層慮を得る
手段は選択ＩＩ儲し、結石と焦点との位置関係を表示す
るので治療？行なう医師や技師にすみやかに結石の破砕
が確実（Ｃ行なわれていない状況ｒ明示することができ
る。

超音波パルス放射手段は、断層像の１フレームのスキャ
ン毎に１パルス放射する定周期モードと反射波の彼高直
による結石検出が識別さｒＬ、ｔときにくり返し放射す
る同期モードの二つのモードがある。定周期モードでは
、ｉ’ｌ？層（象の１フレームのスキャンは通常のＩｆ
ｒｅ去と同様で１／３０〜１／１０秒の周期で行なわれ
るので、・坦音匝パルスの放射は１／３０〜１７１０秒
毎に放射されるが、このモードでの超音波パルスは結石
に影ａＪｔ与えない放射状態にあることは後述で述べる
。同期モードでは反射波による識別により、超音波パル
スが結石に効果的に照射されているとみなされて２反射
板の受信で超音彼パルス放射テトリガーするシングアラ
ウンド動作？するので体表より９０ｆｆｌ程度の深さに
ある結石では約０．１２ｍ５ｅｃの周期で放射され。

従来のものより高ひん度で超音波パルスは放射される。

波高直の識別の手段は超音波パルスの焦点附近に結１石
が存在するとき結石よりの反射波は大きく放射器に受信
されその波高直は大きな値を示す。

また焦点に結石のないときは反射波は小さいので波高匝
は小さな直を示す。この二つの直の間の特定の（ＩＬ　
ｋ開直として識別し、焦点に結石が有る無しを４＆別し
、その判別信号により、制御手段は定周期モードのシー
ケンス又は同期モードのシーケンスを発生する。制一手
段により焦点附近に結石がない場合は折重像表示がなさ
れ、超音波パルス放射のひん度も漬しく少なくする。そ
して患者の体動等で再び焦点附近に結石か移動した場合
又は医師が指示して患者体位が変えられて焦点附近に結
石が位置しｆ：、場合には、前述の識別手段の出力によ
り制一手段が同期モードのシーケンスを発生し、超音波
パルスの高ひん度発生により短時間に有効な超音波パル
スが多数結石に到達する。これにより治療時間も短縮さ
れる。

（実施例） 第１図は本発明の実Ｉｉａ列を示す、アプリケータ１に
は超音波パルスを放射する凹面撮動子２と断ＩＩ滓用グ
ローブ３とが凹面撮動子２の焦点４を断１断面５の内に
含むように固定結合され配置されている。ここで１析層
１象用グローブ３と凹面振動子２とは、断１懺弔グロー
ブ３の厚み方向の高分解能部と凹面振動子２の焦点とが
一致するよう互に固定して設けられている０通常、凹面
撮動子２の曲率半径は１体内の結石位１１を考慮し、１
００ｍｍ以上に設定されるので、断＠懺用も、その前前
に設けられる焦点深さをそれに応じて設定すれば高分解
能部位と凹面振動子２の焦点とを一致させることができ
る。アプリケータ保持ｔｃｄ６は。

アクリケータ１を所定の方向に固定医持するｔめのｔｉ
＝［ｔで通常アーム（図示せず、）よりなされる、　凹
面撮動子２は、［音波パルス駆動装置１１により高成圧
の革活パルス又はバースト波で駆動される。超音波パル
ス１０は生体の焦点４に集中するように放射される。結
石が存在するときは放射された超音波パルス１０のうち
結石内に透過しｔものはこれを破砕をし、一部反射して
再び凹面１辰動子２に受信される。受信された反射波は
波高直を識別する判別装置１２より送られ結石の有無が
判定される。判別笈直１２には、治療開始時に結石が焦
点に有る時の波高［Ａと結石が焦点に無い時の波高１直
Ｃと判別の閾匝Ｂがセットされている。このセットにつ
いては後述する。Ｂ１直は例えば次の様な関係で決定す
るがこの籠については治療を実施する医師、技師が任意
に決定することも可能である。

閾ｆ［Ｂ以上の彼高１！全受信しｔ時、判別装置１２よ
りの出力は、制−装置２０の同期モードのシーケンスを
選択する。同期モードは第２図に示すタイムチャートの
様なシーケンスなっている。すなわち、駆動波形ａで示
す超音波パルス１０が放射され、結石７で反射され受信
された受信波形すは結石の深さ１９ｃｍ（適度とすると
ａ　　ｔＩＩＬ２０μｓｅｃの時間で生じる。この波高
［Ｃはその大きさ？、懺別し、閾［Ｂ以上であれば出力
ｄ１を生じ、これが制−装置２０からの駆動装置１１の
トリガ信号ｅを発生する０反射波受信後各処理の遅延時
間２　ｔ。

中３０μｓｅｃとすれば、駆動裂・崖１１からの駆ｊＪ
ｈ彼形の周期はｔ、＝ｔ、−１−ｔ、中１５０　ｐ　ｓ
ｅｃとなＶ１１彼高１直閾値８以上である限り、前記の
周期で超音仮パルス１０ｖＩ−放射し結石ｒ破砕しつづ
ける。この放射ひん度は毎秒６０００回程度Ｌｉり結石
の破砕は短時間に行なわれる。次に患者が体位を変え之
ジ呼吸等で結石位置がずれた場合、結石よりの反射波の
受信波は小さくなり、その波高直が閾［Ｂ以下になれば
、！ＩＪ１１１１ｔｃｌｉｉｅ２０は定周期モードのシ
ーケンスを選択する。定周期モードは第３図に示すタイ
ムチャートの様なシーケンスになっている。

すなわち１反射波受信波形ｂ′の波高直出力Ｃ′は断層
慮のスキャン上行なう信号ｆｉ生じ、断暢潅ｆｅ（ｔ１
３を動作させて生体内の析１慮？１スキャンして表示製
置１４に１画面？災示する。この表示製置は１スキヤン
に要する時間は残峰機能がある。通常の断層鷹！ｔ１３
の１スキヤンは約１／３０秒（ｔｓ）で行なわれるので
、このモードでの駆動周期ｔ　ｏ　／は部」句の遅延時
間ｔｄも含め約５０ｍ５ｅｃとなって前述の同期モード
より著しぐ放射ひん度が少なくなっている。しかし、放
射パルスが患者の移動などで結石に点射され反射パルス
が大きくなれば、同期モードに選択さル１．％ひん変数
対が行なわれる。

なＳ前記実権例では凹面振動子２の中央に断１１象用グ
ローブ３茫配濾しｔものｒ示しｔが、側面にありても前
述の焦点４と断面５の１関係を満足する４合の効果は同
じである。まｔ祈１慮用グローブ３にあっては、を子走
査、機械走査など断層像Ｌ［ることのできるどの様な走
査法であっても本発明の効果ｒ得られる。

第４図はｆｒｒ層喉用グローブ３七凹面逗切子２の側面
に配置し九場合の列？示す。まｔこの列では断１＠用グ
ローブ３としては機械（メカニカル）セクタ走査方式？
示している。メカニカル走をでは図に示すように固定焦
点？待つグローブ３の首振り運動により断９渫を得るｔ
め、平面方向。

厚み方向ともにその固定焦点部がもつとも分解能が高く
なる。しｔがって焦点距離の円弧上が高分解馳部となる
。この高分解能部金はずれるに従い。

破砕効率の低下や、破砕状況の識別困難が起き得る。従
りてこの実施例に８いても上記円弧上の高分解馳部と凹
面振動子２の焦点３が一致するような配置で組み合わさ
れている。な２円弧上でも。

グローブ我面の窓の影響があるため中央部の方が良いと
考えられる。

このように増１＠（線用のグローブ３の高分解馳部と凹
面振動子２の焦点を一致させることは以下の理由から重
要である。すなわち超音波断１−隊でに一千面を規定し
その中での２次元立ｄｋ求める事により、一枚のｆ！ｆ
ｒｌｉ１１２で３次元情報？得る事が出来る。

しかし、ここで問題となるのは超音ｅ、ｒ！Ｒ＊峡の厚
み方向である。平面といっても厚みがあり、しかもそれ
は部位により異なる。それに対し、通常衝撃波の焦点は
非常にシャープなｔめ、もし断り鷹の厚みの大きさ部位
で立α合せをしｔ場合、２次元的には合致していても厚
み方向でずれがあり、所足の破砕効果？得る事が出来な
くなる可能性がある。この断層面の状Ｂｋ模式的に示し
２つが（５図である。同図（ａ）は・ａ子走査型のリニ
ア方式；（ｂ）は電子走査型のセクタ一方式のビームパ
ターン？そルぞル示している。電子走査型では折面方向
に関してはグローブ５１の各素子の遅延時間と駆１助す
る素子数の除重で各点でほぼ同様の分解能？得る事が可
能であるが、断面の厚み方向に関してに音響レンズ５２
で決めらｔ″Ｌ之固足固定焦点るため音響レンズの焦点
深さの綴上にもりとも厚みの薄い部位５３が出来る。こ
れはセクタ方式では円弧上であり、リニア方式では直Ｉ
濠上になる。まｔセクタ方式のうち機１戒（メカニカル
）走査方式では同図（Ｃ）に示すように固定焦点を初つ
単板凹面振動子５４の首振り運動により＠ｊ遺憬ｒ得る
ｔめ。

平面方向厚み方向ともに重板Ｉ辰動子の固定焦点部がも
つとも分解能が高くなる。しｔがって焦点距離の円弧５
５土の厚みが薄くなる。

このように一枚の超音波析＠橡に３いて厚み方向に高い
分解能？得られる部位は限られて２す。

それ？はずれるに従い超音反析１罎１象の厚み方向の分
解Ｕ目が低下し、エネルギー収束点の立置ずれによる破
砕効率の低下や、＠砕状況の識別困誰が起き得る。

これに対して上記のように、祈１１象用グローブの１ま
しくけ最も分解能の高い部位（８５図の５３．５５）と
凹面振動子の焦点（エネルギーの収束点）？一致させて
固定して３けば、破砕エネルギーの収束点は常に渥音反
断ｊｉＩ慮厚み方向の最も分解能の高い部位に一致する
之め、最良の立直汗せ、破砕確認が０Ｔ能となる。

な３凹面４ａ勧子ｒ用いる代わりに回転楕円板反射鏡の
焦点位置に放′這ｔｆｆｌｒ配置しスパークにより結石
破砕用の衝撃ｖｋ発生する装置？用いることもできる。

〔発明の効果〕

かくして１本発明では放射超音波パルスが結石に照射さ
れ大きな反射がある時には高ひん度でパルス？放射し、
有効な調音ｅ１．ＶＬ砕のエネルギを集中して照射する
ので短時間に破砕が可能となる。

まｔ患者の体動１本位変換などで結石位はがずれれば、
ただちに断＃Ｊ憬瑛ホによるスキャンが表示されそのず
れを把掴できる。また治療を行なう医師・技師は、この
断層ｌ象のぺ示状況から結石のずれを修正すれば表示が
消えるので、設定の良否をすばやく判断できるので、さ
らに時間短縮できて。

患者の負担を少なくするのに効果がある。

【図面の簡単な説明】

＄１図は本発明の実施列を示す図、第２図は本発明の制
御装置が同期モードを選択し之ときのタイムチャート、
第３図は本発明の制−装置が定周期モードを選択しｔと
きのタイムチャート、第４図は本発明の池の実施例によ
る凹面振動子と断１曽渫用グローブとの位置関係を示す
図、第５図は断層像用グローブの４音波ビ一ムパターン
ヲ示ス図である。 １・・・アプリケータ、２・・・凹面振動子、３・・・
断層像用グローブ、４・・・焦点、５・・・断９！Ｆ？
面、６・・・保持装置、７・・・結石、８・・・臓器、
９・・・体表、１０・・・超音波パルス、１１・・・駆
＠装置、１２・・判別装置。 １３・・・断ｉｉ！懺装置、１４・・・断層表示装置、
２０・・・制ａ装置、ａ・・・駆ｅ彼彫、ｂ・・・反射
及受信波形。 Ｃ・・・波高値、ｄ・・・判別出力、ｅ・・・トリガ、
ｆ・・・スキャン波形。 代理人　弁理士　　則　近　憑　右 同　　　　　　　　竹　　花　　搭久男第１図 第２図 ｔ□′＝ｔ□＋ｔｓ＋ｔ（１：５０ｙｎ、ｓｅ（￥、３
図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を集束照射する手段と、該集束点を断層画
   面内に含むように前記超音波照射手段に固定された断層
   像を得る手段と、前記超音波照射手段より放射された超
   音波の該集束点附近からの反射波を得る手段と、該反射
   波の振幅を識別する手段と、該識別の結果にもとづいて
   、超音波の放射と断層像の表示と制御する手段とを具備
   し、前記制御手段は前記反射波の振幅が閾値以上のとき
   は超音波の放射の起動が反射板の受信信号により行なわ
   れるよう制御するとともに、前記振幅が閾値以下のとき
   は所定の周期で断層像のスキャンと超音波パルス放射が
   交互に行なわれるよう制御することを特徴とする結石破
   砕装置。
2. （２）反射波の振幅が閾値以上のとき、超音波放射がシ
   ングアラウンドとなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の結石破砕装置。
3. （３）断層像を得る手段の厚み方向の分解能が所定以上
   の部位と超音波の集束点とが一致するよう断層像を得る
   手段と超音波を集束照射する手段とが固定されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の結石破砕装
   置。