JPH01317431A - 衝撃波治療装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、生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で破壊して治療する衝撃波治
療装置に関する。

（従来の技術） 生体内の結石を破砕する装置として、特開昭６２−０４
９８４３に開示されたものがある。第１１図はこの装置
の超音波アプリケータの断面を示している。

同図に示す超音波アプリケータ１は、中央部に所定形状
の扱孔を有し、且つ、直径１０ｃｍの曲率を有して形成
された凹面振動子２と、この凹面撮動子２の背面に一様
に接着したバッキング材３とを有してなる。超音波プロ
ーブ４は、送受波面（超音波アレイ）４ａが凹面撮動子
２の超音波送受波面と同一曲面あるいはその面より後退
させた位置となるように配置されている。尚、５は氷袋
であり、６は生体である。

しかしながら、このような装置では、破砕用衝撃波を振
動子２によって発生するようにしているため、該衝撃波
のエネルギが小さいという欠点がある。

また、圧電素子ではなく、平面型の電［ｆｉ誘導型音源
により衝撃波を発生するようにしたものがある。この平
面型の電磁誘導型音源の開発は、１９６０年頃より進め
られており、この音源を用いた従来装置では、断面円形
状の線材を巻回して衝撃波電流供給用のコイルを形成し
、このコイルに近接配置された平面形状金属膜より強力
な超音波を発生し、これを音響レンズで集束することで
、生体内結石破砕用の衝撃波を１琴でいる。

しかしながら、音響レンズを用いているため、この音響
レンズによる音波の減衰や散乱が無視し得るものではな
い。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように電磁誘導型音源を用いた従来装置におい
ては、音響レンズによる音波の減衰や散乱のために衝撃
波の焦点がぼやけ、生体内結石等の効果的な破砕が困難
である。また、電磁誘導型音源を用いた従来装置におい
ては音源の効率が割合に低く、このため、強力な衝撃波
を得るにはコイルに大電力を供給しなければならず、電
源部の小型化が困難である。更に、音源の効率が低いの
を、音波放射面積を大ぎくすることで補わなければなら
ないため、音源自体の小型化が困難である。

そこで、本発明は上記の欠点を除去するもので、その目
的とするところは、電１誘導型音源及びこの音源に電力
を供給する電源部の小型化が図れ、しかも、生体内被破
砕物の効果的な破砕が可能となる衝撃波治療装置を提供
することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、衝撃波電流供給用のコイルに絶縁膜を介して
金属膜を積層して成る電磁誘導型音源の振動面を、所定
の曲率を有して凹面状に形成することにより、該振動面
より送波された音波を生体内で集束させるようにした衝
撃波治療装置であって、断面四角形状の線材を巻回する
ことによって前記コイルを形成したものである。

また、音波伝達媒体を充填して成り且つ前記電磁誘導型
音源の前記生体内での焦点位置移動を可能とする焦点位
置移動手段を前記電磁誘導型音源の振動面側に設けてい
る。

更に、前記電１ａ誘導型音源と、前記焦点位置移動手段
とを有して衝撃波発生手段を形成し、超音波送受により
前記焦点位置を含む所定の生体内領域の画像情報を収集
する画像情報収集手段を、前記衝撃波発生手段の中央部
に配置している。

（作　用） 上記のように断面四角形状の線材を巻回して前記コイル
を形成することにより、コイルと金属膜との等距離有効
面積を大きくすることができ、これにより、従来の断面
円形状線材によるコイルの場合に比して音源の効率を大
幅に向上できる。

このため、従来よりも小型の音源でありながら、従来と
同一の衝撃波エネルギが１ｑられ、また、電源の小型化
も容易である。

ここで、音響レンズを用いた音源における衝撃波集束度
が衝撃波電流供給用のコイルの機械的精度と音響レンズ
の精度とに依存し、更に該音響レンズ透過による反射、
散乱があるのに対して、凹面状に形成された振動面を有
する音源での集束度はコイルの機械的精度のみに依存す
る。それ故に、上記のように凹面状に形成された振動面
を有する電磁誘導型音源によれば、衝撃波の焦点位置の
分解能を上げることができる。

更に、上記の焦点位置移動手段を設けることにより、生
体内被破砕物への焦点位置決めを適確に行い得る。また
、上記のように画像情報収集手段を衝撃波発生手段の中
央部に設けることにより、被破砕物の画像を画面の中央
に位置させることができるので、被破砕物の確認が容易
となる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図（ａ）は本発明に係る衝撃波治療装置の一実施例
を示している。

同図に示すように本実施例装置は、生体内で集束する破
砕用衝撃波を発生する衝撃波発生手段１５と、この衝撃
波発生手段１５の中央部に配置され超音波送受により前
記衝撃波の焦点を含む所定の生体内領域の画像情報を収
集する画像情報収集手段１６とを有する。この衝撃波発
生手段１５と画像情報収集手段１６とを有して衝撃波ア
プリケータ１７が構成されている。

更に本実施例装置は、前記！ｉ撃撃発発生手段５に対し
て衝撃波信号（パルス信＠）を送出するパルサ１８と、
前記画像情報収集手段１６を介して超音波の送受信を行
う送受信回路１９と、この送受信回路１９の出力信号の
振幅検波及びＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換等の
信＠処理を行う信号処理回路２０と、この信号処理回路
２０の出力信号を表示系の信号形式に変換する信号変換
系２１と、本実施例装置全体の動作制御を司るＣＰＵ　
（中央処理装置）２２と、このＣＰｔＪ２２の制御下で
前記送受信回路１９．信号処理回路２０、パルサ１８に
おけるパルス信号の送信タイミング、振幅１周波数等を
制御するコントローラ２３と、前記信号変換系２１の出
力信号を基に画像情報収集手段１６による扇状の音場領
域２５゜被検体の体表像、腎臓像、腎結石像等及び衝撃
波発生手段１５の衝撃波送波領域、焦点マーカ２６等を
表示する表示手段２７とを有する。また、生体の一部、
例えば手足等に接触可能に形成され、生体の心拍等を示
す生体信号を検出してそれを前記ＣＰＵ２２に送る生体
信号検出素子２８と、前記パルサ１８から衝撃波発生手
段１５に送出されるパルス信号の発生タイミングを設定
すべくＣＰＵ２２に接続され、第１．第２のスイッチ（
図示しない）を備えたパルス発生スイッチ２９と、前記
衝撃波発生手段１５に対する画像情報収集手段１６の相
対的位置関係を調整する位置コントローラ３０とを備え
ている。

次に、前記衝撃波アプリケータ１７の詳細な構成につい
て説明する。

第１図（ｂ）は衝撃波アプリケータの外観斜視図であり
、第１図（ｃ）は同図（ｂ＞のＡ−Ａ’断面図である。

同図に示すように衝撃波アプリケータ１７は、生体３２
内に破砕用衝撃波の焦点４１ａを形成する衝撃波発生手
段１５と、この衝撃波発生手段１５の衝撃波送波面１５
ａ側に設けられた焦点位置移動手段３３と、前記衝撃波
発生手段１５の衝撃波送波面１５ａから焦点４１ａに至
る衝撃波送゛波領域４１内に配置され、且つ、生体３２
の表面に超音波送受波面１６ａを当接した状態で前記焦
点４１ａを含む音場領域４２を形成し該生体３２の画像
データを収集する画像情報収集手段１６とを有して構成
されている。

前記衝撃波発生手段１５は、所定の曲率を有して円形状
に形成され、且つ、前記画像情報収集手段］６の配置箇
所を中心として渦状に巻回されたコイル１５ｂと、この
コイル１５ｂに絶縁部材１５Ｇを介して積層された金属
膜１５ｄとを有する。この衝撃波発生手段１５の衝撃波
送波面（振動面）１５ａは凹面形状をなし、これにより
、生体３２に向けて送波された音波が生体３２内で集束
し、衝撃波になる。前記コイル１５ｂ及び前記金属膜１
５ｄの平面図をそれぞれ第２図及び第３図に示す。断面
四角形状の線材により渦状に巻回されたコイル１５ｂの
両端末１５ｅ、１５ｆは前記パルナ１８（第１図（ａ）
参照〉の出力端に電気的に接続されており、このパルソ
ー１８よりコイル１５ｂに衝撃波発生信号が供給される
。コイル１５ｂに衝撃波発生信号が供給されると、電μ
ｍ誘導作用により金属膜１５ｄに逆電流が生じ、コイル
１５ｂと金属膜１５ｄとの間で相反する方向に生ずる磁
気力によって金属膜１５ｄが突き離され、これによって
強力な音波が発生する。すなわら、コイル１５ｂ、絶縁
部材１５ｃ及び金属１１１１５ｄを有して電ｍ誘導型音
源が形成されている。本実施例装置において衝撃波発生
手段１５はこの単一の電１誘導型音源を有して構成され
ている。

第４図はコイルと金属膜との等距離有効面積と、焦点音
圧との関係を示している。同図に示すように、等距離有
効面積が大きいほど、音源の効率が向上し、焦点音圧が
高くなる。ここで、第５図（ａ＞に示すように断面円形
状の線材５１によりコイルを形成した場合と、同図（ｂ
）に示すように断面長方形状の線材５２によりコイルを
形成した場合と、同図（Ｃ）に示すように断面台形状の
線材５３によりコイルを形成した場合とを比較してみる
と、第４図において５１Ａ、５２Ａ。

５３Ａで示すように、等距離有効面積に差異がおる。つ
まり、第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）の順に等距鯉１有
効面積が人ぎくなり、音源の効率が高くなる。従って、
効率の点より第５図（Ｃ）に示す断面台形状の線材５３
を用いて第１図（Ｃ）及び第２図のコイル１５ｂを形成
するのが最も好ましい。

ここで、断面台形状の線材５３は次のようにして安価に
製造することができる。

第６図は線材５３の製造工程を示し、第７図は第６図の
Ｂ−８’線断面を示している。

治具５５によって、所定の温度勾配を有する流通路を形
成し、この流通路中に溶融銅５４を流す。

流通路は第７図に示すにうに台形状をなし、ここを通る
溶融銅は断面台形状に形成されて徐々に硬化する。そし
てこの硬化により得られた線材５３は、巻上げ機５５に
よって巻上げられる。

また、第１図（Ｃ）の衝撃波発生手段１５の中央部に設
けられた画像情報収集手段１６としては、複数の超音波
撮動子を配列して成り超音波のセクタスキャンにより生
体３２内領域の画像情報（Ｂモード情報）を得る超音波
プローブが適用されている。この画像情報収集手段１６
は支持駆動部３６を介して矢印Ｂ方向に移動可能に取付
（ブられている。

この支持駆動部３６は位置コントローラ３０からの制御
信号に基づき矢印Ｂ方向で任意に移動。

停止が行える機構及びその駆動源を備えて成る。

本実施例装置においては、画像情報収集手段１６の側面
にラック部材を固定し、このラックと噛み合うピニオン
ギヤを駆動軸に取り付けたモータとを備えており、前記
位置コントローラ３０からモータの回転量あるいは回転
角を制御することで衝撃波発生手段１５と画像情報収集
手段１６との相対的な位置関係を調整するようにしてい
る。尚、この支持駆動部３６は他の任意の構成としたも
のでもよく、また必ずしも設ける必要はない。すなわら
、画像情報収集手段１６は衝撃波発生手段１５の中央部
に固定してもよく、あるいは一定の力を矢印Ｂ方向に加
えた場合に手動で同方向で移動できる機構としてもよい
。

また、焦点位置移動手段３３としては、衝撃波伝達媒体
例えば水を満たした氷袋が適用されている。

図示した水袋３３は、衝撃波発生手段１５の外径寸法値
とほぼ等しい略有底円筒状または円錐台状からなるもの
である。そしてその側面には矢印Ｂ方向に伸縮可能な蛇
腹部３３ａが形成されており、また、その底部３７には
水とほぼ等しい音響インピーダンスからなる薄膜が適用
されている。

その詳細を第８図に示す。

同図に示すように氷袋の底部３７の中央には、画像情報
収集手段１６の超音波送受波面１６ａの側面形状に対応
して切欠部３７ａが形成されており、本実施例装置にお
いては、この切欠部３７ａと画像情報収集手段１６の超
音波送受波面１６ａの側面とが溶着あるいは接着されて
固定されている。従って、画像情報収集手段１６の移動
に従って上記薄膜は変形できるようになっている。又、
この構成から超音波送受波面１６ａは薄膜と共に生体表
面に直接接触する。尚、本実施例においては蛇腹部３３
ａ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。これは例えば蛇腹部３３ａを
構成する材質を適宜設定するか補助具を設けるなどで容
易に実用できる。

また、第９図に示す氷袋を用いてもよい。

同図に示す水袋４４は側面に蛇腹部３３ａを形成した点
では上記のものと共通するが、底部４６の中央に形成し
た切欠部４６ａと同形状の筒状部材４５を形成している
点で異なる。すなわち、切欠部４６ａの外径寸法値と同
寸法値の筒状部材４５を該底部４６から側面上端４４ａ
あたりまで形成し、その上端部４５ａを切欠部４３周囲
に接着するようにしている。このようにすると、画像情
報収集手段１６自体に特別の防水処理を施さずに済むと
いう利点がある。

次に、以上のように構成された実施例装置の作用につい
て、主に第１図（Ｃ）に示す腎臓３８内の腎結石３９を
破砕する場合を想定して説明する。

まず衝撃波アプリケータ１７に設けられている水袋３３
を生体３２上に載置し、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を制御して表示手段
２７の画面上に生体の断層像を表示する。この場合画像
情報収集手段１６の超音波送受波面１６ａが直接生体表
面に当接するので、氷袋底部、水等の影響を排除して鮮
明な断層像を得ることができる。

そして腎臓像３８が表示された段階でその中に存在する
腎結石像３９を探す。

この場合、表示手段２７上には、ＣＰＵ２２１ら信号変
換系２１に送受信される信号に基づいて電ｖｉｉ誘導型
音源（撮動面）の位置、衝撃波送波領Ｉｆｃ４１及び焦
点マーカ２６がそれぞれ固定された位置に表示される。

そして、リアルタイムで表示される生体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位が
変化する。この場合、画作収集手段１６の超音波送受波
面１６ａか、衝撃波発生手段１５の金属１！　１５　ａ
より集束点に至る衝撃波送波領域に配置されるので、被
破砕物の表示位置を画面の中央に位置させることができ
る。従って、被破砕物の確認が容易となる。

腎結石像３９が断層像内に描写された段階で更に衝撃波
アプリケータ１７を微調整して、その腎結石像３９が前
記焦点マーカ２６内に位置するように設定し、この状態
で衝撃波アプリケータ１７を固定する。この場合、蛇腹
部３３ａは、設定された姿勢を保持するので衝撃波アプ
リケータ１７の固定が容易である。

次にオペレータはパルス発生スイッチ２９の第１のスイ
ッチを操作しＣＰＵ２２．コントローラ２３を介してパ
ルサ１８に制御信号を送出する。

これによりパルサ１８から衝撃波発生手段１５に衝撃波
信号が送信され、衝撃波発生手段１５は強力なエネルギ
の衝撃波を、焦点マーカ２６に相当する位置に存在する
腎結石３９に向けて送波する。

口のような衝撃波送波を何度か必要なだけ繰り返すこと
により、腎結石３９の全体を破壊することができる。

尚、生体は心拍動や呼吸等のためわずかに動いているこ
とから、予め生体信号検出素子２８を被検体の手１足や
胸部、鼻等に接触しておき、この生体信号検出素子２８
から得られる生体信号と前記パルススイッチ２９からの
信号とをＣＰＵ２２により同期させてパルサ１８からの
パルス信号の送出タイミングを制御するようにすればよ
り効果的である。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば上記実施例では衝撃波発生手段１７として単一の
電１ａ誘導型音源を適用したものについて説明したが、
複数の電磁誘導型音源を適用してもよい。第１０図１７
Ａはこの場合の衝撃波アプリケータを示している。この
アプリケータ１７Ａは、画像情報収集手段１６の配置箇
所を中心に、４個の電磁誘導型音源５０ａ、５０ｂ、５
０ｃ。

５０ｄを配置して成る。各音源５０ａ、５０ｂ。

５０Ｇ、５０ｄは、上記実施例の場合と同様に、断面四
角形状の線材により渦状に巻回されたコイルと、このコ
イルに絶縁物を介して積層された金属膜とを有して成る
。各音源より発せられた音波は、生体内で集束し、衝撃
波となる。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

請求項１記載の衝撃波治療装置によれば、断面四角形状
の線材を巻回して衝撃波電流供給用のコイルを形成する
ことにより、該コイルと金属膜との等距離有効面積を増
大し、音源の効率を向上させているので、音源及びこの
音源に電力を供給する電源部の小型化が図れる。また、
音源の撮動面を凹面状にすることにより衝撃波の焦点位
置の分解能を上げることができ、生体内被破砕物の効果
的な破砕が可能となる。

更に、請求項２記載の衝撃波治療装置によれば、焦装置
移動手段を設けることにより、生体内被破砕物への焦点
位置決めを適確に行い得る。

そして、請求項３記載の衝撃波治療装置によれば、画像
情報収集手段を衝撃波発生手段の中央部に設けることに
より、被破砕物の画像を画面中央に位置させることがで
き、被破砕物の確認が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る衝撃波治療装置の一実施例
を示すブロック図、第１図（ｂ）は同図（ａ）における
衝撃波アプリケータ斜視図、第１図（Ｃ）は同図（ｂ）
のＡ−Ａ’拡大断面図、第２図及び第３図は衝撃波発生
手段におけるコイル及び金属膜の平面図、第４図はコイ
ルと金属膜との等距離有効面積と焦点音圧との関係を示
す特性図、第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はコイル形成
用各種線材を示す断面図、第６図は断面台形状線材の製
造工程説明図、第７図は第６図のＢ−Ｂ′断面図、第８
図、第９図は衝撃波アプリケータの主要部の一部切欠斜
視図、第１０図は他の実施例における衝撃波アプリケー
タの平面図、第１１図は従来例装置の説明図である。 １５・・・？Ｅ撃撃発発生手段　１５ｂ・・・コイル、
１５Ｇ・・・絶縁部材、　　　１５（ｊ・・・金属膜、
１６・・・画像情報収集手段、 １７．１７Ａ・・・衝撃波アプリケータ、３３・・・焦
点位置移動手段、 ３９・・・腎結石（被破砕物）。 第　　１　　図 ６ａ 第３図 第４図 第５図 第８図 第９図 色０゜ 第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）衝撃波電流供給用のコイルに絶縁膜を介して金属
   膜を積層して成る電磁誘導型音源の振動面を、所定の曲
   率を有して凹面状に形成することにより、該振動面より
   送波された音波を生体内で集束させるようにした衝撃波
   治療装置であって、断面四角形状の線材を巻回すること
   によつて前記コイルを形成したことを特徴とする衝撃波
   治療装置。
2. （２）音波伝達媒体を充填して成り且つ前記電磁誘導型
   音源の前記生体内での焦点位置移動を可能とする焦点位
   置移動手段を前記電磁誘導型音源の振動面側に設けた請
   求項１記載の衝撃波治療装置。
3. （３）前記電磁誘導型音源と、前記焦点位置移動手段と
   を有して衝撃波発生手段を形成し、超音波送受により前
   記焦点位置を含む所定の生体内領域の画像情報を収集す
   る画像情報収集手段を、前記衝撃波発生手段の中央部に
   配置した請求項２記載の衝撃波治療装置。