JPH01299545A

JPH01299545A - 衝撃波治療装置

Info

Publication number: JPH01299545A
Application number: JP63129731A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Okazaki; 岡崎　清
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1989-12-04
Also published as: JPH0576852B2

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）本発明は被検体内にある被破砕物、例えばガン細胞、結
石等を衝撃波の集束エネルギーで破砕して治療する衝撃
波治療装置に関する。

（従来の技術）従来、衝撃波治療装置としては、被検体の被破砕物の破
砕用の衝撃波焦域（以後、焦域と略す）を形成覆る衝撃
波トランスデユーサと、前記被検体の断層像情報を収集
する超音波トランスデユーサと断層像表示部とを備えた
ものが用いられている。

衝撃波トランスデユーサ、超音波トランスデユーサの構
成、およびそれらと焦域との位置関係を第２図に示す。

同図は本発明の実施例に対するものであるが、それは従
来公知の構造の衝撃波トランスデユーサ１５、超音波ト
ランスデユーサ１６等を有し、焦域２６を形成する。

また、表示部は超音波トランスデユーサにより収集され
た画像情報にもとすき、音場領域画像をいわゆるＢモー
ドにて表示する。

このような構成の衝撃波治療装置において、前記焦域内
に結石等の被破砕物が収まるように設定し、衝撃波トラ
ンスデユーサ１５により衝撃波を発生し、焦域２６内に
高音圧の衝撃波を集束せしめれば、被破砕物と生体組織
との音響インピーダンスの違いにより被破砕物と生体組
織との境界で衝撃波の反射が起り、これにより生じる被
破砕物内部応力により被破砕物の破砕が行われるもので
ある。

このように、焦域内に被破砕物が入っていることが破砕
のために必要であるが、ある時点で焦域内に被破砕物が
入るように正しく設定されていても、その後実際に衝撃
波を印加しようとする時点では、被検体の運動もしくは
呼吸等により被破砕物が移動し、もはや焦域内に正しく
入っていないという事態が生じる。

このような場合に、衝撃波を発生させても、目的とする
被破砕物の破砕は行われないばかりか、通常生体組織は
焦域程度の微小領域では一様であり大きな反射を生ぜず
、したがって永続的な副作用はないと考えられてはいる
が、それにしてもそれは避けられるべきことであり、実
際毛細血管の破損による出血等は頻繁に生じている。ま
た、もし焦域内に音響インピーダンスの大きな部分、例
えば骨等が含まれていればそのような部分を破損する恐
れがある。

従来の衝撃波治療装置にあってはこのような危険を伴う
衝撃波の無駄な照射を避けるため、例えば心拍または呼
吸に同期させて結石等被破砕物の位置変動を推測し、衝
撃波の照射を行っていた。

あるいは、被破砕物が焦域内に入っていることを確認す
るために、音場領域画像上に、焦域の頂点位置を示す焦
点マーカを表示していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来技術は、単なる推測にも
とすくものであり、無駄な衝撃波照射を回避するための
確実な方法ではない。

すなわち、予期しない動きを被検体がとることがありう
るからである。

また、単なる焦点マーカの表示によっては、実際にどれ
だけ焦域と被破砕物が重なり合っているかを操作者が短
時間のうちに判断することは困難である。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり
、無駄な衝撃波照射を確実に回避し、安全に治療を行う
ことが可能な衝撃波治療装置を提供することを目的とす
る。

「発明の構成」（課題を解決するための手段）上述の課題を解決するため、本発明の衝撃波治療装置は
、焦域マーカ表示手段を有し、および／または、衝撃波
焦域と被破砕物との重なり度を演算する重なり度判別手
段と、この重なり度判別手段により得られる重なり度Ｉ
Ｉ粋結果を用い、表示部に重なり度の時間的変動の態様
を表示する重なり度変動情報表示手段とを有し、および
／または、衝撃波焦域と被破砕物との重なり度を演算す
る重なり度判別手段と、この重なり度判別手段により得
られる重なり度演算結果を用い、重なり度演算結果が所
定の値未満であれば衝撃波の発生が行われないように衝
撃波発生に対し制御を行う、Ｗｉ撃撃発発生制御手段を
有するものである。

（作用）このような構成を有する本発明の衝撃波治療装置は、容
易に被破砕物と焦域との重なり状態を判断できるように
表示部において音場領域画像とともに焦域マーカ、およ
び／または、重なり度の時間的変動の態様を表示する。

また、！ｌｉ撃波の焦域内に有効に被破砕物が含まれて
いるかどうかを自動的に判定し、その結果にもとづきパ
ルス発生要求の実行を制御する。焦域内に有効に被破砕
物が含まれていない場合には、衝撃波の照射は行われな
い。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明を
行う。

第１図は第１の実施例の衝撃波治療装置のブロック構成
図である。

同図において衝撃波治療装置は、後に詳述する被検体の
被破砕物の破砕用ｖｆＩ撃波の焦域を形成する衝撃波ト
ランスデユーサ１５、超音波を送受信し、超音波断層像
情報を収集する超音波トランスデユーサ１６を含んで構
成された衝撃波アプリケータ１７と、衝撃波トランスデ
ユーサ１５に対し　−パルス信号を送出するバルサ１８
と、コントローラ２３に制御されて前記超音波トランス
デユーサ１６にパルスを送出し、該超音波トランスデユ
ーサ１６が例えば４段フォーカスのかかったセクタスキ
ャンを行うように励撮し、また各セクタスキャンにもと
ずく超音波トランスデユーサ１６からのエコー信号を受
信する送受信回路１９と、この送受信回路１９の出力信
号を入力してこれに振幅検波を施してディジタルビデオ
信号として信号変換系２１に送出する信号処理回路２０
と、装置各部の制御を行う中央情報処理装置（ＣＰＵ）
２２と、このＣＰＵ２２に制御され前記送受信回路１９
、信号処理回路２０、バルサ１８におけるパルス信号の
送受信タイミング、振幅、周波数等を制御づるコントロ
ーラ２３と、前記ＣＰＵ２２により制御され信号処理回
路２０の出力信号に対し信号変換処理等を行うフレーム
メモリ、ラインメモリ等を有しで構成される信号変換系
２１と、この信号変換系２１の出力信号をもとに超音波
トランスデユーサ１６によるセクタ状の音場領域画像２
５ａ、被検体の腎臓像、腎結石像３９ａ等とともに、衝
撃波トランスデユーサ１５から送波される破砕用衝撃波
の焦域を示す焦域マーカ２６ａを表示するＴＶモニタ２
７と、画像メモリ２８と、前記バルサ１８からＷＥ′！
ｊ１波トランスアトランスデューサ１５るパルス信号の
発生タイミングを設定ずべくＣＰＵ２２に接続され、パ
ルスの送信開始を指示するパルス発生スイッチ２つと、
前記衝撃波トランスデユーサ１５に対する超音波トラン
スデユーサ１６の相対的位置関係を調整する位置コント
ローラ３０と、被破砕物抽出回路３１と、重なり度判別
回路３３等を有して構成される。画像メモリ２８はＢモ
ード画像メモリ２８ａ、焦域マーカメモリ２８ｂおよび
被破砕物領域マーカメモリ２８ｃ等より構成される。

また、ＣＰＵ２２内には、音場領域画像上焦域に対応し
た位置に焦域マーカ２６ａを表示するための所定のプロ
グラムを備えた焦域マーカ発生部２２ａと、前記型なり
度判別回路３３から送られてくる重なり度と設定値とを
比較するための所定のプログラムをそなえコントローラ
２３を介して衝撃波バルサ１８の動作を制御するバルサ
制御手段２２ｂとが含まれている。

本実施例にあっては、被破砕物抽出回路３１と、重なり
度判別回路３３とが、特許請求の範囲で述べた重なり度
判別手段を構成し、バルサ制御手段２２ｂが衝撃波発生
制御手段に相当する。

次に前記衝撃波アプリケータ１７について第２図ないし
第４図を参照して詳述する。

まず第２図において衝撃波アプリケータ１７は、被検体
３２内に被破砕物例えば腎結石３９を破砕する破砕用衝
撃波（例えば強力なエネルギの超音波パルス）の焦域２
６を形成する衝撃波トランスデユーサ１５の超音波送波
面１５ａ側に設けられた水槽４３と、前記衝撃波トラン
スデユーサ１５の＊＊波送送波面１５ａら焦域２６に至
る衝撃液送波頭域４１内に配置され、かつ被検体表面３
２Ｓに超音波送受波面１６ａを当接した状態で前記焦域
２６を含む音場領域２５を形成し該被検体３２の断層像
情報を収集する超音波トランスデユーサ１６とを有して
構成されている。

前記衝撃波トランスデユーサ１５は、一定の曲率からな
る凹面振動子と、この背面に一様に接着したバッキング
材（いずれも図示しない）とを備えてなるものである。

そしてこの衝撃波トランスデユーサ１５の中央には超音
波トランスデユーサ１６がトランスデユーサ支持駆動部
３６を介し矢印Ｂ方向で移動可能に取り付けられている
。

このトランスデユーサ支持駆動部３６は前述した位置コ
ントローラ３０からの制御信号にもとずき矢印Ｂ方向で
任意に移動、停止が行える機構及びその駆動源ざらに、
超音波トランスデユーサ１６のＢ方向位置を検出する位
置センサを協えたものである。

ところで、衝撃波トランスデユーサ１５の超音波送波面
１５ａ側には、前述したように内部に衝撃波伝達液とし
て水を満した水槽４３が設けられている。

図示水槽４３は、衝撃波トランスデユーサ１５の外径寸
法値とほぼ等しい略有底円筒状又は円鍾台状からなるも
のである。そしてその側面には矢印Ｂ方向あるいはその
方向と所定角度内で伸縮できる蛇腹４３ａが形成されて
おり、また、その底部４７は水とほぼ等しい１１インピ
ーダンスからなる薄膜としている。このような水槽４３
の詳細を第３図に示す。

同図に示すようにその底部４７の中央には、超音波トラ
ンスデユーサ１６の超音波送受波面１６ａの側面形状に
対応して形成した切欠部４７ａが形成されており、本実
施例においてはこの切欠部４７ａと超音波トランスデユ
ーサ１６の超音波送受波面１６ａの側面とは溶着あるい
接着されて固定されている。また、この構成から超音波
送受波面１６ａＧ、を薄膜とともに被検体表面３２８と
直接接触する。尚、本実施例においては蛇腹４３ａは外
部から力を作用しない場合にはその姿勢を保持できるよ
うに形成している。これは例えば蛇腹４３ａを構成する
材質あるいは補助具等を適宜設定するなどすればよい。

尚、第４図は第２図に示す衝撃波アプリケータ１７の外
観斜視図である。

以上のように構成された衝撃波治療装置の作用、効果に
ついて、第２図に３８で示した腎臓内の腎結石３９を破
砕治療づる場合を想定して説明する。

まずＷ１撃波アプリケータ１７に設けられている水槽４
３を被検体３２の表面３２８に載置し、この状態で送受
信回路１９、信号処理回路２０及び信号変換系２１を制
御して超音波トランスデユーサ１６を駆動し、モニタ２
７の画面上に被検体の断層像を表示させる。

この場合、モニタ２７上には焦域マーカ発生手段２２ａ
がトランスデユーサ支持駆動部３６からの超音波トラン
スデ、ユーサ１６のＢ方向変位情報をもとに、リアルタ
イムで現在の焦域マーカ２６ａの画面上の位置を計算し
、この結果により焦域マーカ表示用の焦域マーカメモリ
２８ｂのデータを逐次更新することによって焦域マーカ
２６ａが表示される。

また信号変換系２１により得られる音場領域画像（Ｂモ
ード画像）２５ａはその上に、被破砕物像を表示するも
のであるが、被破砕物は高い音響インピーダンスを有す
るものであるから強く超音波を反射し、被破砕物抽出回
路３１を介さない場合であってもすでに、音場領域画＠
２５ａにおいて回りの生体組織に比べ相対的に白く表示
されるものである。

本実施例にあっては、この音場領域画像情報を被破砕物
抽出回路３１に入力し、被破砕物領域を抽出、明確化し
、またその結果を後の重なり度判別において用いるもの
である。

すなわち、この被破砕物抽出回路３１にＪ３いては、一
定の値以上の明度情報を有する画素のみを抽出するもの
であり、それらの画素が鮮やかな白色で表示されるよう
に、ＣＰＵ　２２を通じ、被破砕物領域マーカメモリ２
８ｃ内データ更新を行う。

被破砕物抽出回路３１はディジタルコンパレータを有し
ており、前記画素の抽出はこのディジタルコンパレータ
を用いて行われる。

また、重なり度判別回路３３ではＣＰＵ２２から情報の
供給を受け、このようにして抽出された画素のうち、焦
域マーカ２６ａにも含まれるものの数を計数し、その画
素数を被破砕物抽出回路３１で抽出された被破砕物の画
素数で除した値として、重なり度を演算するものである
。

上記のようにして作成された画像メモリ内画像情報をも
とにモニタ２７上に画像が表示される。

リアルタイムで表示される被検体３２の断層像は衝撃波
アプリケータ１７の移動に伴ってその表示部が変化する
。

そして、腎結石像３９ａが断層像内に描写された段階で
さらに衝撃波アプリケータ１７を微調整して、その腎結
石＠３９ａに前記焦域マーカ２６ａが一致するように設
定し、この状態で衝撃波アプリケータ１７を固定する。

そしてオペレータはモニタ２７上表示画像を見、腎結石
像３９ａと焦域マーカ２６ａが一致しており、したがっ
て腎結石３９が焦域２６内にあると判断する場合には、
パルス発生スイッチ２９を押し、パルス発生を要求する
。

しかし、上記オペレータの判断時とパルス発生スイッチ
２９の操作時とには時間的な隔たりがあり、その間に被
検体が移動し、また、判断の誤まっており、実際には腎
結石３９が焦域２６内に存在しないこともしくは重なり
の十分でないこともある。

このような場合、次に述べる処置がとられ無駄な衝撃波
の照射が回避される。

すなわち、パルス発生要求がなされた時点における前記
型なり度がＣＰｔＪ２２内バルサ制御手段２２ｂにおい
て所定の基準値、本実施例にあうでは１０％と比較され
、基準値未満と判定される場合には、このバルサ制御手
段２２ｂによりパルサ１８でのパルスの発生は行われな
いように制御される。

一方、バルサ制御手段２２ｂにおいて重なり度が基準値
以上と判定される場合には、パルス発生可能状況としで
、パルス発生要求は実行され、バルサ１８から衝撃波ト
ランスデユーサ１５にパルス信号が送信され、実際に焦
域２６内にある被破砕物３９は強い衝撃波を受は破砕さ
れることとなる。

このように本実施例にあっては、リアルタイムで被破砕
物が焦域内に有効に含まれているかどうかを判定し、そ
の結果にもとずきパルス発生要求に対する制御を行うの
で、確実な衝撃波照射が可能となり、無駄で有害な衝撃
波照射を避けることができる。

本実施例にあっては、被破砕物抽出回路、重なり度判別
回路、バルサ制御手段等を設け、前記型なり度が設定値
未満のときは衝撃波が照射されないように構成されたが
、これら各回路ないし手段を省いて構成しても、焦域マ
ーカ発生部を設は焦域マーカを表示するように構成すれ
ば、一定の効果が得られる。すなわち、その場合にも、
操作者もしくは６５２察者は被破砕物像と焦域マーカと
の重なり状態から容易に、実際の被破砕物と焦域との位
置関係を判断しうるからである。

次に本発明の第２の実施例の衝撃波治療装置について述
べる。

第５図に本実施例の衝撃波治療装置において表示部上に
なされる表示の態様例を示す。本実施例の衝撃波治療装
置は前記第１の衝撃波治療装置とほぼ同一の基本的溝底
を有するが、さらにＣＰＵ２２内に重なり度変動グラフ
を表示するための所定のプログラムを備えた重なり度変
動グラフ発生部２２Ｃを有し、画像メモリ２８内におい
て前記被破砕物領域マーカメモリ２８ｃの代わりに重な
り度変動メモリ２９ｄを有し、一方被破砕物抽出回路３
１を有さない点が異なる。また、コントローラ２３内に
トリガパルス発生手段を有する。なお、本実施例の説明
において前記第１の実施例と同一の要素には同一の番号
を付して参照する。

重なり度変動グラフ発生部２２ｃおよび重なり度変動メ
モリ２８ｄ等が特許請求の範囲で述べた重なり度変動情
報表示手段に相当する。

本実施例の内視鏡装置では、重なり度判別回路３３が重
なり度を焦域マーカ２６ａに含まれるＢモード画像の画
素の明度の積分値として演算する。

すなわち、位置コントローラ３０の行った制御の履歴情
報から第２図のＢ方向変位が求められ、それをもとにＢ
モード画像上の焦域マーカ２６ａの位置が計算される。

こうして求められた焦域マーカ２６ａの位置をもとに、
焦域マーカ２６ａの画素と重なるＢモード画像の画素の
明度をＢモード画像メモリ２８ａから読み出し、それら
の総和を求め、その値を前記型なり度とする。

このように、本実施例にあっては重なり度を簡単な構成
で簡便に求めるものであり、高速な信号処理が可能とな
る。

重なり度変動グラフ発生部２２Ｃは重なり度判別回路３
３からＣＰＵ２２に継続的に送られてくる重なり度の現
在の値から典型的には５秒前までの値を表示部２７上に
重なり度変動グラフ３とし゛Ｃ表示するものである。こ
の表示は、逐次前記型なり度変動グラフ発生部２２ｃが
重なり度変動メモリ２８ｄ内データを更新することによ
ってなされる。

第６図の（ａ）に示されるのは主に患者の叶吸作用によ
って重なり度が基準値αの上下にほぼ周期的に変化して
いる場合である。なお、本実施例にあっても重なり度の
基準値は１０％に設定されている。

このように重なり度の時間的変動の態様が画面上に表示
されるので、操作者は結石と焦域との重なり状態を的確
に判断することができ、また現時点以後の重なり度変化
を予測することも可能となるものである。これらのこと
は、Ｂモード画像上に焦点マーカのみ表示する場合には
非常に困難なことであり、本実施例のように重なり度変
動グラフを表示することによって始めて容易に行うこと
が可能となるものである。

操作者がパルス発生スイッチ２９をオンすれば、ＣＰＵ
２２内バルサ制御手段２２ｂがその時点の重なり度が基
準値αを越えているかどうかを判定する。越えていると
判定される場合のみバルサ制御手段２２ｂはコントロー
ラ２３を介しトリガパルスがコントローラ２３からパル
サ１８に入力されたときパルスの照射が行われるように
バルサ１Ｂの制御を行う。

第６図の（ｂ）に示すのはトリガパルス発生手段で１秒
間当り５個のトリガパルスの発生が行われる場合である
。この頻度は１秒当り２ないし１０個程度に可変に設定
することができる。

重なり度が第６図の（ａ）のように変動すると同図の（
Ｃ）のトリガパルスに対して衝撃波の発生が行われる。

一連のパルス照射で結石の破壊されたことを画面を見な
がら確認し操作者がパルス発生スイッチ２９をオフすれ
ばパルス照射は直に停止させられる。

また、本実施例にあっては衝撃波発生制御手段等を設け
、重なり度が標準値を越えていないときは衝撃波の照射
がなされないように構成されたが衝撃波発生制御手段を
省いて構成しても、重なり度判別回路、重なり度変動情
報表示手段等を設け、重なり度の時間的変動グラフを表
示するように構成すれば相応の効果が得られる。すなわ
ちその場合にも、操作者は重なり度時間的変動態様の表
示から容易にまた正確に被破砕物と焦域との重なり具合
を判断もしくは予測できるからである。

［発明の効果］上述してきたところから明らかなように、本発明の衝撃
波治療装置は次のような効果を有する。

すなわち、焦域マーカが音場領域画像上に表示されおよ
び／または、重なり度変動の態様が表示されるので容易
に被破砕物と焦域との重なり状態ないしは位置関係を判
断することができ、無駄な衝撃波照射を回避し、確実か
つ安全な治療を行うことができる。

また、衝撃波の焦域内に有効に被破砕物が含まれている
かどうかを判定し、その結果にもとすきパルス発生要求
の実行を制御し、焦域内に有効に被破砕物が含まれてい
ない場合には、衝撃波の照射を行わないように構成する
ので、無駄なＶｆ１撃波照射を回避し、確実かつ安全な
治療を行うことができひいては治療時間の短縮化がなさ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の衝撃波治療装置の構成
ブロック図、第２図は第１図に示す超音波アプリケータ
の断面とその使用状態を示す説明図、第３図は水槽の一
実施例を示す一部断面を含む斜視図、第４図は第１図に
示す超音波アプリケータの外観斜視図、第５図は第２の
実施例における表示の態様を示す図、第６図は第２の実
施例における衝撃波発生のタイミングを示１図である。１５・・・衝撃波トランスデユーサ１６・・・超音波トランスデユーサ１７・・・衝撃波アプリケータ２２ａ・・・焦域マーカ発生部２５・・・音場領域２６・・・焦域２８ａ・・・Ｂモード画像メモリ２８ｂ・・・焦域マーカメモリ２８ｃ・・・被破砕物領域マーカメモリ２２ｂ・・・バ
ルケ制御手段２７・・・表示部３１・・・被破砕物抽出回路３３・・・重なり度判別回路３６・・・トランスデユーサ支持駆動部４１・・・衝撃
波走波頭域

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体の被破砕物の破砕用衝撃波の焦域を形成す
る衝撃波トランスデューサと、前記被検体の断層像情報
を収集する超音波トランスデューサと、断層像の表示を
行う表示部とを有する衝撃波治療装置であって、前記表示部において焦域マーカを表示するための焦域マ
ーカ表示手段を有することを特徴とする衝撃波治療装置
。
（２）被検体の被破砕物の破砕用衝撃波の焦域を形成す
る衝撃波トランスデューサと、前記被検体の断層像情報
を収集する超音波トランスデューサと、断層像の表示を
行う表示部とを有する衝撃波治療装置であつて、衝撃波焦域と被破砕物との重なり度を演算する重なり度
判別手段と、この重なり度判別手段により得られる重な
り度演算結果を用い、表示部に重なり度の時間的変動の
態様を表示する重なり度変動情報表示手段とを有するこ
とを特徴とする衝撃波治療装置。
（３）被検体の被破砕物の破砕用衝撃波の焦域を形成す
る衝撃波トランスデューサと、前記被検体の断層像情報
を収集する超音波トランスデューサと、断層像の表示を
行う表示部とを有する衝撃波治療装置であつて、衝撃波焦域と被破砕物との重なり度を演算する重なり度
判別手段と、この重なり度判別手段により得られる重な
り度演算結果を用い、重なり度演算結果が所定の値未満
であれば衝撃波の発生が行われないように衝撃波発生に
対し制御を行う、衝撃波発生制御手段とを有することを
特徴とする衝撃波治療装置。