JPWO2008081556A1 - 超音波装置 - Google Patents

Abstract

ドラッグデリバリ治療において、生体内に導入された標的化微小カプセルを超音波の照射によって破壊し、該カプセルに封入された薬剤の放出制御を行うための超音波装置において、生体に対して超音波の送受信を行う超音波プローブ１１と、該超音波プローブ１１で受信されたエコー信号に基づいて生体内部の情報を画像化する手段１３，１５と、複数種類の標的化微小カプセルに応じた音圧条件を記憶する手段２０と、治療に使用する標的化微小カプセルの種類をユーザが指定するための手段１９と、前記カプセルの破壊・非破壊をユーザが指示するための手段１９と、送信超音波の音圧設定を該カプセルの種類及びユーザによるカプセルの破壊／非破壊の指示に応じた適切な音圧に変更する手段１４とを設ける。これにより、音圧設定の変更に係るユーザの操作負担を軽減し、標的化微小カプセルを利用したドラッグデリバリ治療を簡便に行うことが可能となる。

Description

本発明は、超音波装置に関し、特に微小カプセルを用いたドラッグデリバリ治療に用いられる超音波装置に関する。

近年、薬剤等を目的部位（臓器・組織・細胞など）のみで有効に作用させることにより、薬物治療の効果を高め、副作用を低減するドラッグデリバリ（薬物送達）技術が注目されている。このようなドラッグデリバリ技術の一つに、微小カプセルを用いた薬剤放出制御技術がある。これは、薬剤等を封入した微小カプセル（マイクロカプセル）を患者の体内に導入し、超音波の照射によって該微小カプセルを破壊して薬剤を放出させるものであり、これにより、超音波を照射した領域のみに薬剤を作用させることができる。このような超音波を利用したドラッグデリバリ治療は、例えば、薬剤により癌細胞を死滅させたり、血栓を溶解させたりする目的などに利用される。

また、近年では、目的部位に特異的に結合するリガンドや抗体を微小カプセルに結合させることにより微小カプセルを目的部位に局在化させる技術も開発されており（例えば特許文献１を参照）、このような標的化微小カプセルをドラッグデリバリ治療に利用することで、一層の薬効向上及び副作用の低減が可能になるものと期待されている。

このような標的化微小カプセルを用いたドラッグデリバリ治療は、例えば、以下のような手順により実施される。

まず、診断によって特定された患者の病名や病変部の位置等の情報に基づいて、医師が治療に適切な薬剤及び標的化微小カプセルの種類を決定する。次に、前記薬剤の封入された標的化微小カプセルを静脈注射等によって患者の体内に導入する。該カプセルは病変部のみに結合するよう標的化されているため、患者の体内に導入された標的化微小カプセルは血流に乗って患部付近を通過する際に該病変部に捕捉される。

続いて、超音波診断装置を用いて患部周辺の超音波画像を撮像する。このとき、超音波診断装置の音響出力は、前記標的化微小カプセルを破壊しないレベルに設定する。なお、微小カプセルの音響インピーダンスは、体内組織や血液成分の音響インピーダンスと異なるため、該カプセルが存在する領域では強いエコー信号が得られる（即ち、造影剤と同様の効果を発揮する）。医師は、前記超音波画像によって標的化微小カプセルが病変部に十分に捕捉されたことを確認した後、前記超音波診断装置の音圧設定を該標的化微小カプセルを破壊するレベルに変更し、カプセルを破裂させて薬剤を病変部に放出させる。

その後、所定の時間が経過した時点で、再び患部周辺の超音波画像を撮像して薬剤の効果を判定する。例えば、血管の詰まりを解消する目的で治療を行っている場合は、該薬剤の作用によって血流が回復したか否かを超音波診断装置のドプラ機能等を利用して確認する。なお、ドプラ機能で確認することができない微小血流を確認する場合には、微小気泡等から成る超音波造影剤を患者に投与して血流情報を増強する。また、がん治療の場合は、腫瘍内部の血流が無くなったか否かで治療効果を判定することができるが、この場合も、必要に応じて超音波造影剤を使用する。このように造影剤を利用して超音波画像を撮像する場合は、超音波診断装置の音圧設定を該造影剤を破壊しないレベルに設定する必要がある。

上記により撮像された薬物放出後の患部周辺の超音波画像に基づいて、十分な治療効果が得られたかどうかを医師が判定する。治療効果が十分でないと判断した場合には、再び標的化微小カプセルを患者に導入し、上記の工程を繰り返し行う。

特表2002-501535号公報

従来の超音波診断装置を用いて上記のようなドラッグデリバリ治療を行う場合、医師等のユーザが、送信超音波の音圧設定を上記治療工程に応じて微小カプセルを破壊する音圧又は破壊しない音圧に適宜変更する必要がある。また、上記のように、治療効果を判定するための超音波撮像において超音波造影剤を使用する場合には、更に上記音圧設定を該造影剤を破壊しない音圧に変更してから造影剤を導入する必要がある。しかしながら、標的化カプセル又は超音波造影剤が破裂する音圧は、それらの種類によって異なるため、上記音圧設定の変更を行う際には、使用する標的化微小カプセル又は造影剤の破裂音圧を確認した上で、それらの破壊／非破壊に応じた適切な音圧値をその都度ユーザが指定する必要があり、非常に面倒であった。

すなわち、本発明が解決しようとする課題は、音圧設定の変更に係るユーザの操作負担を軽減し、標的化微小カプセルを利用したドラッグデリバリ治療を簡便に行うことのできる超音波装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る超音波装置は、
ドラッグデリバリ治療において生体内に導入された標的化微小カプセルを超音波の照射によって破壊し、該微小カプセルに封入された薬剤等の放出を制御するために用いられる超音波装置であって、
a) 生体に対して超音波の送受信を行う超音波探触子と、
b) 該超音波探触子で受信されたエコー信号に基づいて生体内部の情報を画像化する画像生成手段と、
c) １種類以上の標的化微小カプセルに応じた音圧条件を記憶する記憶手段と、
d) 治療に使用する標的化微小カプセルをユーザが指定するための指定手段と、
e) 前記標的化微小カプセルの破壊又は非破壊をユーザが指示するための指示手段と、
f) 前記指定手段で指定された標的化微小カプセルに応じた音圧条件を前記記憶手段から読み出し、前記指示手段での指示に応じて超音波の音圧設定を該カプセルを破壊する音圧又は破壊しない音圧に変更する音圧制御手段と、
を有することを特徴としている。

なお、上記本発明に係る超音波装置においては、上記音圧条件として、例えば、各種標的化微小カプセルを破壊する音圧及び破壊しない音圧の値をそれぞれ記憶させておき、音圧制御手段では、前記指示手段からの破壊／非破壊の指示に応じて、これらの音圧値のいずれかを選択して設定する構成とすることができる。またあるいは、上記音圧条件として各種標的化微小カプセルの破裂音圧を記憶させておき、音圧制御手段では、前記指示手段からの破壊／非破壊の指示に応じて、該破裂音圧を上回る音圧又は下回る音圧となるよう送信超音波の音圧を設定するようにしてもよい。

また、本発明に係る超音波装置は、上記構成に加えて更に、
g) １種類以上の超音波造影剤に応じた音圧条件を記憶する第２の記憶手段と、
h) 撮像に使用する超音波造影剤の種類をユーザが指定するための第２の指定手段と、
i) 前記超音波造影剤の破壊又は非破壊をユーザが指示するための第２の指示手段と、
j) 前記第２の指定手段で指定された超音波造影剤に応じた音圧条件を前記第２の記憶手段から読み出し、前記第２の指示手段での指示に応じて超音波の音圧設定を該造影剤を破壊する音圧又は破壊しない音圧に変更する第２の音圧制御手段と、
を有するものとすることもできる。

更にまた、本発明に係る超音波装置は、上記構成に加えて、
k) 標的化微小カプセル及び／又は超音波造影剤を生体に投与するための送液装置と通信を行う通信手段と、
l) 該通信手段を介して前記送液装置による標的化微小カプセル及び／又は造影剤の投与を制御する送液制御手段と、
を有する構成とするとより好ましい。

上記構成を有する本発明の超音波装置によれば、ユーザが、ドラッグデリバリ治療の開始前に予め治療に用いる標的化微小カプセルの種類を上記指定手段で指定しておき、その後、治療の各工程に応じて上記指示手段で標的化微小カプセルの破壊又は非破壊を指示するだけで、送信超音波の音圧設定を該カプセルの種類及びその破壊／非破壊に応じた適切な音圧に変更することができる。従って、ユーザによる煩雑な音圧設定変更操作が不要となり、標的化微小カプセルを用いたドラッグデリバリ治療を大幅に省力化することができる。

また、更に、上記のように１種類以上の超音波造影剤に応じた音圧条件を記憶する第２の記憶手段、及び撮像に使用する造影剤の種類をユーザが指定するための第２の指定手段等を備えた構成とした場合、送信超音波の音圧設定を該造影剤の種類及びユーザによる造影剤の破壊／非破壊の指示に応じた適切な音圧に容易に変更することができる。従って、造影剤を用いた治療効果の判定等を簡便に実施することが可能となる。

また、上記標的化微小カプセルや超音波造影剤を生体に導入するための送液装置と通信可能な構成とした場合、生体への標的化微小カプセル及び／又は造影剤の導入と、超音波装置の動作とを連動させることが可能となり、標的化微小カプセルを用いたドラッグデリバリ治療を一層効率的且つ確実に行うことが可能となる。

本発明の一実施例に係る超音波装置の概略構成を示すブロック図。 同実施例の超音波装置を用いたドラッグデリバリ治療の手順の一例を示すフローチャート。 上記ドラッグデリバリ治療における病変部周辺の様子を示す模式図。 同実施例の超音波装置において音圧設定切替用のボタンを表示した状態を示す図。 同実施例の超音波装置を用いたドラッグデリバリ治療の手順の別の例を示すフローチャート。 上記ドラッグデリバリ治療における病変部周辺の様子を示す模式図。 本発明の他の実施例に係る超音波装置の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１０…超音波装置
１１…超音波プローブ
１２…送信部
１３…受信部
１４…送信制御部
１５…信号処理部
１６…表示処理部
１７…モニタ
１８…中央制御部
１９…入力部
２０…音圧条件記憶部
２１…設定記憶部
２２…送液制御部
２３…通信部
３１…標的化微小カプセル
３１ａ…薬剤
３２…超音波造影剤
３３…病変部
５１、５２…送液ポンプ

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る超音波装置の概略構成を示すブロック図である。超音波プローブ（超音波探触子）１１は、患者の身体に当接させて超音波の送受波を行うものであり、送信部１２によって印加される駆動パルスに基づいて患者に超音波を送波すると共に、患者の体内で反射された超音波を受波して電気信号に変換する。送信制御部１４は、送信部１２から出力される駆動電圧をコントロールするものであり、これにより送信超音波の音圧が調節される。プローブ１１から出力されたエコー信号は、受信部１３によって増幅され、信号処理部１５で所定の処理を受けることにより断層画像やカラーフローマッピング画像、流速スペクトルなどが生成される。表示処理部１６は、上記信号処理部１５から出力された画像データ等に基づいて、モニタ１７に超音波画像等を表示させるための処理を行う。

上記各部の動作は中央制御部１８によって制御され、該中央制御部１８にはトラックボール等のポインティングデバイスや入力パネル等から成る入力部１９によってユーザからの指示が入力される。音圧条件記憶部２０は複数種類の標的化微小カプセル及び超音波造影剤について、名称（例えば商品名）及びそれらを破壊する音圧と破壊しない音圧等の音圧条件を記憶するものである。なお、これらの音圧条件は製品出荷前に予め装置に記憶させておくほかに、入力部１９でユーザが所定の操作を行うことにより新たな音圧条件を登録できるようにしてもよい。設定記憶部２１は、超音波装置の動作に関する各種設定を記憶するものである。

次に、本実施例の超音波装置を用いたドラッグデリバリ治療の一例について図２及び図３を用いて説明する。図２は、前記ドラッグデリバリ治療の手順を示すフローチャートであり、図３は、該ドラッグデリバリ治療の各ステップにおける病変部周辺の様子を示す模式図である。まず、ユーザが入力部１９で所定の操作を行うことにより、音圧条件記憶部２０に登録されている各種標的化微小カプセルの名称をモニタ１７の画面上に一覧表示させる。ユーザは、更に、入力部１９を操作して該一覧の中から適当なものを選択する（ステップＳ１１）。これにより、ユーザが選択した標的化微小カプセルを破壊させる音圧の値が音圧条件記憶部２０から読み出され、カプセル破壊用の音圧設定として設定記憶部２１に記憶される。続いて、上記と同様にして音圧条件記憶部２０に登録されている造影剤の一覧を表示させ、その中から治療効果の判定時に使用する造影剤を選択する（ステップＳ１１）。これにより、該造影剤を破壊する音圧の値が音圧条件記憶部２０から読み出され、造影剤破壊用の音圧設定として設定記憶部２１に記憶される。また、このとき、通常撮像用の音圧設定として、上記標的化微小カプセルと造影剤のいずれも破壊しない音圧値（例えば、標的化微小カプセルを破壊しない音圧と造影剤を破壊しない音圧のうち、より低い方の音圧値）が設定記憶部２１に登録される。

次に、超音波プローブ１１を患者の体表の所定位置に当接させ、入力部１９から所定の操作を行って超音波撮像の開始を指示する（ステップＳ１２）。これにより、病変部３３周辺の断層画像が生成され、モニタ１７の画面上に表示される。なお、前記超音波撮像の開始指示により、上記通常撮像用の音圧設定（即ち、造影剤及び標的化微小カプセルのいずれも破壊しない音圧値）が設定記憶部２１から読み出され、該音圧設定に従って送信制御部１４が制御される。

続いて、上記標的化微小カプセル３１を静脈注射により患者の体内に導入し（ステップＳ１３，図３(a)）、モニタ１７上に表示される超音波画像を観察して標的化微小カプセル３１の分布を確認する（ステップＳ１４）。該カプセル３１が病変部３３に十分捕捉されている（図３(b)）ことが確認できたら、ユーザが、入力部１９を用いて標的化微小カプセル３１の破壊を指示する（ステップＳ１５）。

上記カプセル３１の破壊指示は、例えば、次のような手順で行われる。まず、ユーザが入力部１９で所定の操作を行い、超音波画像４４を表示したモニタ１７の画面上に、図４に示すような各種音圧設定の切替用ボタン４１〜４３を表示させる。ユーザが入力部１９を操作して「標的化微小カプセルの破壊」ボタン４２を押下することにより、設定記憶部２１からカプセル破壊用の音圧設定が読み出されて送信制御部１４の音圧設定が変更される。その結果、プローブ１１から送波された超音波により標的化微小カプセル３１が破壊され（図３(c)）、該カプセル３１に封入された薬剤３１ａが放出されて病変部３３に作用する（図３(d)、(e)）。

上記ステップＳ１５から所定の時間が経過した後、ユーザが上記と同様の操作を行って音圧設定切替用ボタン４１〜４３をモニタ１７上に表示させ、「通常撮像」ボタン４１を押下して、通常撮像用の音圧設定（即ち、造影剤及び標的化微小カプセルを破壊しない音圧設定）に切り替える（ステップＳ１６）。その後、静脈注射等により患者の体内に造影剤３２を導入し（ステップＳ１７，図３(f)）、病変部３３周辺の超音波画像を観察する。該超音波画像に基づいてユーザが薬剤３１ａによる治療効果を判定し（ステップＳ１８）、十分な治療効果が得られたと判断した場合は、超音波装置による治療を終了する。一方、治療効果が十分でないと判断した場合には、再び標的化微小カプセルを患者に導入し、ステップＳ１４〜Ｓ１８を繰り返し実行する。

なお、上記造影剤を用いた治療判定の際に、前記造影剤３２を破裂させてより強いエコー信号を発生させる、いわゆるフラッシュエコーイメージング法による撮像を行うことも可能である。この場合、ステップＳ１７において、患者に投与した造影剤３２が病変部３３の周辺に到達したことを確認した後、上記と同様の操作により音圧設定切替用ボタン４１〜４３をモニタ１７上に表示させ、「造影剤の破壊」ボタン４３を押下することによって、造影剤破壊用の音圧設定への切り替えを行う。

また更に、上記標的化微小カプセルと造影剤の破裂音圧が大きく異なっていて選択的な破壊が可能であり、なお且つ標的化微小カプセルの破裂音圧が造影剤の破裂音圧よりも小さい場合には、両者を略同時に患者に導入し、薬剤放出による治療効果をリアルタイムで観察することも可能である。このような場合の治療手順を図５のフローチャート及び図６の模式図を用いて説明する。まず、上記と同様にして治療及び判定に用いる標的化微小カプセルと造影剤の種類を指定した後（ステップＳ２１）、病変部３３周辺の超音波撮像の開始を指示する（ステップＳ２２）。このとき、送信超音波の音圧は、通常撮像用の音圧（即ち、標的化微小カプセル３１と造影剤３２のいずれも破裂させない音圧）に自動的に設定される。その後、標的化微小カプセル３１と造影剤３２をほぼ同時に患者に導入し（ステップＳ２３，図６(a)）、モニタ１７に表示される超音波画像を参照して該カプセル３１の分布を確認する（ステップＳ２４）。なお、このとき、標的化微小カプセル３１は、病変部３３に捕捉されるが、造影剤３２は血流に乗って流れていく（図６(b)）。ユーザは、標的化微小カプセル３１が病変部３３に十分に捕捉されたことを確認した後、上記と同様にして該カプセルの破壊を指示する（ステップＳ２５）。これにより、送信超音波の音圧設定が標的化微小カプセル３１を破壊する音圧条件に切り替わり（図６(c)）、標的化微小カプセル３１が破壊されて薬剤３１ａが病変部３３に放出される（図６(d)）。一方、造影剤３２の破裂音圧は、前記標的化微小カプセル３１を破壊する音圧よりも大きいため、造影剤３２は破壊されずに残る（図６(e)）。そのため、引き続き血流成分が増強された超音波画像を得ることができ、薬剤３１ａの効果をリアルタイムで観察しながら治療効果の判定（ステップＳ２６）を行うことができる。

なお、本発明の超音波装置は、更に、標的化微小カプセル又は造影剤を患者の体内に導入するための送液装置を制御する機能を備えた構成としてもよい。このような超音波装置の一例を図７に示す。なお、図１と同一又は対応する構成については同一符号を付し、適宜説明を省略する。本実施例に係る超音波装置は、上述の構成に加えて、装置外部に設けられた標的化微小カプセル導入用の送液ポンプ５１及び造影剤導入用の送液ポンプ５２を制御するための制御信号を生成する送液制御部２２と、該制御信号を送液ポンプ５１，５２に送出するための通信部２３を有している。これにより、例えば、標的化微小カプセルを破裂させない音圧条件となってから標的化微小カプセルの導入を開始する、造影剤が破裂しない音圧条件となってから造影剤を投入するといったように、標的化微小カプセルの導入及び造影剤の導入を超音波装置の動作と容易に連携させることができ、標的化微小カプセルを用いたドラッグデリバリ治療を更に省力化することが可能となる。

Claims (3)

1. ドラッグデリバリ治療において生体内に導入された標的化微小カプセルを超音波の照射によって破壊し、該微小カプセルに封入された薬剤等の放出を制御するために用いられる超音波装置であって、
   a) 生体に対して超音波の送受信を行う超音波探触子と、
   b) 該超音波探触子で受信されたエコー信号に基づいて生体内部の情報を画像化する画像生成手段と、
   c) １種類以上の標的化微小カプセルに応じた音圧条件を記憶する記憶手段と、
   d) 治療に使用する標的化微小カプセルをユーザが指定するための指定手段と、
   e) 前記標的化微小カプセルの破壊又は非破壊をユーザが指示するための指示手段と、
   f) 前記指定手段で指定された標的化微小カプセルに応じた音圧条件を前記記憶手段から読み出し、前記指示手段での指示に応じて超音波の音圧設定を該カプセルを破壊する音圧又は破壊しない音圧に変更する音圧制御手段と、
   を有することを特徴とする超音波装置。
2. 更に、
   g) １種類以上の超音波造影剤に応じた音圧条件を記憶する第２の記憶手段と、
   h) 撮像に使用する超音波造影剤の種類をユーザが指定するための第２の指定手段と、
   i) 前記超音波造影剤の破壊又は非破壊をユーザが指示するための第２の指示手段と、
   j) 前記第２の指定手段で指定された超音波造影剤に応じた音圧条件を前記第２の記憶手段から読み出し、前記第２の指示手段での指示に応じて超音波の音圧設定を該造影剤を破壊する音圧又は破壊しない音圧に変更する第２の音圧制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波装置。
3. 更に、
   k) 標的化微小カプセル及び／又は超音波造影剤を生体に投与するための送液装置と通信を行う通信手段と、
   l) 該通信手段を介して前記送液装置による標的化微小カプセル及び／又は造影剤の投与を制御する送液制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波装置。

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