JPH03170145A

JPH03170145A - 結石破砕装置

Info

Publication number: JPH03170145A
Application number: JP1312173A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Takayama; 高山　直彦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-23

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】【産業上の利用分野】

この発明は、衝撃波などのピークが非常に大きくて波形
が鋭いパルス状の音波（振動）エネルギーを生体外で発
生し、これを生体内に生じた結石を破砕するエネルギー
としてその結石に集束することによりその結石を破砕す
る、結石破砕装置に関する。

【従来の技術】

結石破砕装置では、破砕エネルギーを正確に結石に集束
させる必要がある。他方、結石は人体の呼吸運動などに
よって移動する。そこで、従来より、超音波診断装置などで結石位置をつ
ねに監視して、結石位置に追従して焦点位置を移動させ
ることが考えられている（特開昭６３−２６０５４６号
公報）。すなわち、結石は３次元的に移動するため、超
音波診断装置で断層像を得る断面を移動させて多数の断
層像を得てそれらから３次元的な全ボリュームで結石位
置を検出し、それに基づいて焦点位置を確定し、移動す
る結石に焦点を追従させるのである。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のように３次元的な全ボリュームで
結石を検出するには、非常に時間がかかり、その間に結
石が移動してしまい、破砕エネルギーを発生する時点で
の正確な結石位置を求めることができないという問題が
ある。すなわち、従来では、超音波ビームをセクタスキャンす
る平面を回転させて各角度ごとに断層像を得ており、多
数の断層像を得るために少なくとも０．５秒程度の時間
がかかることは避けられない。たとえば腎臓結石の場合
には呼吸性の移動でその移動距離は２〜３ｃｙｎであり
、呼吸数が毎分３０回程度とすると、往復運動と考えて
、結石の移動速度は１０〜２　０　ｍｍ／ｓｅｃとなる
。そのため、上記のように焦点位置を確定するのに０．
５秒かがるとすれば、その間に結石は少なくとも５ＩＩ
ＩＩＩ１は動くことになる。ところが、破砕エネルギー
の半値幅は５ＩｌｌＪ＋１以下であるから、上記のよう
な０．５秒の遅れは無視できないものとなる。この発明は、結石が移動する場合、その移動に追従して
結石破砕のためのエネルギー集束点を正確に移動させる
ことができる、結石破砕装置を提供することを目的とす
る．

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明による結石破砕装置
においては、複数の破砕エネルギー発生手段と、これら
複数の破砕エネルギー発生手段からのエネルギーの発生
タイミングをそれぞれ調整してエネルギー集束点の位置
を設定する集束位置設定手段と、結石の移動軌跡が実質
的に含まれる面での断層像を得るようにセットされた超
音波断層手段と、該面での断層像から結石位置を判別し
、その位置に集束点が設定されるように上記集束位置設
定手段を制御する制御手段とが備えられることが特徴と
なっている。

【作　　用】

破砕エネルギー発生手段は複数備えられており、これら
から発生させられる破砕エネルギーの発生タイミングを
それぞれ調整することにより、ある１点でそれら破砕エ
ネルギーの位相を同位相とすることができ、破砕エネル
ギーはその位置に集束することになる。各発生タイミン
グを変更すれば、他の位置にエネルギーが集束し、この
ように各破砕エネルギー発生手段でのエネルギー発生タ
イミングを調整することによって任意の集束点を定める
ことかできる。一方、超音波断層手段は、結石の軌跡が実質的に含まれ
るような平面の断層像を撮影するようにセットされてい
る。そのため、１枚の断層像を撮影するだけで結石位置
を把握することが可能となり、非常に短時間（たとえば
３　０　ｍｓｅｃ）で結石位置の検出ができる。この検出した結石位置に、破砕エネルギー集束点が合致
するように、集束点の制御が行われるので、結石位置検
出からの時間遅れがほとんどない状態で集束位置を定め
て破砕エネルギー発生が可能となる。したがって、移動する結石に追従して結石破砕のための
エネルギー集束点を正確に移動させながら、破砕エネル
ギーの生体への入射を行うことができる。

【実　施　例】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図において、生体１には結石１１−が存
在しており、この結石１１は呼吸運動にともなって軌道
１２に沿って移動を繰り返しているものとする。この結
石１１に衝撃波が集束するように衝撃波発生源２が配置
される。衝撃波発生源２は具体的には超音波パルスを発
生する圧電素子などからなり、支持板２１に多数配列さ
れている。この支持板２１と生体１の表面との間には水
袋２２に満たされた音響インピーダンスマッチング用の
水が介在させられる。多数の衝撃波発生源２のそれぞれには高電圧パルス回路
４が接続される。この高電圧パルス回路４は、主制御回
路１０からの制御信号により制御され、遅延回路５を経
たトリガ信号のタイミングに応じて高電圧パルスを発生
する。この高電圧パルスは衝撃波発生源２に駆動パルス
として送られる。こうして駆動される衝撃波発生源２か
ら発生した衝撃波は水袋２２を介して生体１内に入射さ
せられる。他方、衝撃波発生源２を支持している支持板２１には、
生体１内の結石１１の位置を求めるための超音波断層ブ
ローブ３も取り付けられている。この超音波断層ブローブ３は送受信回路６に接続され、
超音波ビームの生体１内への送受を行うとともに所定の
断面でその超音波ビームの走査を行う。受波したエコー
信号は送受信回路６からＡ／Ｄコンバータ７に送られて
デジタル信号に変換された後デジタルスキャンコンバー
タ８に送られる。このデジタルスキャンコンバータ８は、送受信回路６か
ら得られるエコーデータが超音波ビームのスキャン方式
に基づいたものであるので、これをＣＲＴ表示装置９の
表示方式に変換するためのものである。こうしてＣＲＴ
表示装Ｗ９によって生体１の所定の断面における超音波
断層像が表示される。上記の超音波断層プローブ３は回
転駆動装置３１により回転させられるようになっており
、断層像を得る平面を回転させることができるようにな
っている。主制御回路１０から回転方向制御回路３２を
経て信号が送られることによりこの回転の制御が行われ
る．結石１１を破砕する治療を行うに際して、まず超音波断
層ブローブ３、送受信回路６等を用いて超音波断層像を
撮影し、この画像に基づき支持板２１と生体１との位置
関係を調整するなどして結石１１の位置に対する衝撃波
焦点位置のおおまかな設定を行う。そして結石１１を破
砕する強い衝撃波を入射する前に、結石１１が移動する
軌道１２を求め、その軌道１２が実質的に含まれる平面
での断層像が得られるように超音波断層プローブ３を回
転させて断層面の設定を行う。軌道１２が含まれる平面
に断層面を設定するため、たとえば次のような操作を行
う。まず支持板２１に平行な断面Ｐでの断層像を時間的
に次々に得て、それらの画像から結石１１の断面Ｐへの
投影像を求める．そのため、たとえば主制御回路１０か
ら遅延回路５に送る遅延データを変更しながら、多数の
衝撃波発生源２から衝撃波を繰り返し生じさせ、その各
々で衝撃波の焦点が断面Ｐ上のあらゆる点となるように
焦点位置を面Ｐ上でスキャンさせる．そして反射波を超
音波断層プローブ３で受波し、その受波されたエコー信
号は送受信回路６、Ａ／Ｄコンバータ７を経てデジタル
スキャンコンバータ８におくられる。このとき高電圧パ
ルス回路４は主制御回路１０からの制御信号によって比
較的低いパルスを生じるように制御されており、衝撃波
発生源２から比較的弱い衝撃波が生じるようにされてい
る。こうして焦点を面Ｐ上で１回スキャンさせるごとに
面Ｐ上の反射波強度分布像がデジタルスキャンコンバー
タ８において形成されることになる。この画像において
、結石１１の位置では反射波強度が大きくなっているの
で、主制御回路１０でその最大値を自動抽出するかある
いは人間が観察して手動により抽出することにより結石
１１の位置を求めることができる。この面Ｐ上の反射波
強度分布像を多数枚得ることにより、第２図に示すよう
に結石１１の移動軌道１２の面Ｐ上への投影像１３が得
られる．この投影像１３は主制御回路１０によって自動
抽出するようにしてもよいし、手動で抽出してもよい。こうして軌道１２のＰ面上への投影像１３が求められ、
それが直線状になっていれば、その直線状投影像１３が
含まれるように、回転方向制御回路３２及び回転駆動回
路３１を用いて超音波断層プローブ３を回転させること
により、断層像を撮影する断面Ｑを設定する。投影像１
３が直線状でない場合でも断面Ｑに含まれるものと近似
できればそのような断面の設定を行う。投影像１３が近
似的な形態にせよどのような断面Ｑにも含ませるように
することができないときは支持板２１の生体１に対する
位置を変えて、投影像１３を含むような断面Ｑを求める
ことになる。さらにこのような追求にもかかわらず投影
像１３がどのような断面Ｑにも納まらないときは、結石
１１の投影像が最も時間的に長く存在する面に超音波断
層面Ｑを設定する．このようにして超音波断層プローブ
３によって断層撮影する断面Ｑを設定すると、第２図に
示すように結石１１の軌道１２がその断面Ｑに含まれる
ことになるので、この断面Ｑでの断層像を撮影すること
により、いつの時点で撮影してもその１枚の断層像上に
エコー信号強度の高い結石１１の像が写っていることに
なり、結石１１の位置をつねに捉えることができる。そこで、このような超音波断層ブローブ３による断層撮
影面Ｑの設定が終了したとき、強い衝撃波を生体１に入
射して結石１１を破砕する治療を行う。超音波断層ブロ
ーブ３、送受信回路６、Ａ／Ｄコンバータ７、デジタル
スキャンコンバータ８、ＣＲＴ表示装Ｗ９などを用いて
、上記の断面での超音波断層像を撮影し、主制御回路１
０でその画像中のエコー信号ピーク位置から結石１１の
位置を求め、その位置に焦点が位置するように遅延デー
タを算出してこれを各遅延回路５に送る。こうして焦点の位置決めが終了した後、制御信号を高電
圧パルス回路４に送って強い衝撃波を発生するに足りる
大きなピークのパルスを発生するよう制御した上で、ト
リガ信号を遅延回路５を経て各高電圧パルス回路４に送
り、多数の衝撃波発生源２より強い衝撃波を発生させる
。したがって、この１枚の超音波断層像から主制御回路１
０が結石１１の位置を検出することができ、それに応じ
て遅延回路５に与える遅延データを変更することによっ
て、結石１１の位置に衝撃波を集束させることができる
。そして衝撃波発射の直前に１枚の超音波断層像を撮影
すればよく、１枚の超音波断層像の撮影には３　０　ｍ
ｓｅｃ程度しかかからないため、超音波断層像の撮影か
ら焦点位置制御までの間の時間遅れがなくなり、撮影し
た時点での結石１１の位置と衝撃波発生時点での結石１
１の位置とがずれるという不都合がない。こうして結石１１の位置を検出し、その位置に集束する
ように制御しながら衝撃波を生体１に入射して行くとき
、生体１の予期しない動きにより結石１１の軌道１２自
体がずれることもある。このようなとき、超音波断層像
のなかに結石ｌ１の画像が写らなくなるため、エコー信
号強度検出を行っている主制御回路１０でそのことを自
動認識することが可能である。そこで、このときは、ふ
たたび軌道１２が含まれるような超音波断層面Ｑの設定
をやり直す。なお、上記の実施例において、結石１１の移動軌道１２
が含まれるように超音波断層面Ｑの設定を行うために衝
撃波発生源２を利用して得た断面Ｐでの画像を用いてい
るが、他の超音波断層装置などを用いて、断面Ｐでの画
像や他の面での画像などの、超音波断層面Ｑの設定に役
立つ画像を得ることもできる。

【発明の効果】

この発明の結石破砕装置によれば、移動する結石に追従
して、結石破砕のためのエネルギー集束点を正確に移動
させながら、破砕エネルギーの生体への入射を行うこと
ができる。その結果、結石破砕の治療効果が向上するば
かりでなく、正常組織の損傷も軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は超
音波断層像を得る断面の位置関係を説明するための模式
的な斜視図である。１・・・生体、１１・・・結石、１２・・・軌道、１３
・・・Ｐ面上への軌道の投影像、２・・・衝撃波発生源
、２１・・・支持板、２２・・・水袋、３・・・超音波
断層プローブ、３１・・・回転駆動装置、３２・・・回
転方向制御回路、４・・・高電圧パルス回路、５・・・
遅延回路、６・・・送受信回路、７・・・Ａ／Ｄコンバ
ータ、８・・・デジタルスキャンコンバータ、９・・・
ＣＲＴ表示装置、１０・・・主制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の破砕エネルギー発生手段と、これら複数の
破砕エネルギー発生手段からのエネルギーの発生タイミ
ングをそれぞれ調整してエネルギー集束点の位置を設定
する集束位置設定手段と、結石の移動軌跡が実質的に含
まれる面での断層像を得るようにセットされた超音波断
層手段と、該面での断層像から結石位置を判別し、その
位置に集束点が設定されるように上記集束位置設定手段
を制御する制御手段とを備えることを特徴とする結石破
砕装置。