JPH0341941A - 衝撃波破砕治療装置および連続波温熱治療装置 - 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、癌組織や結石等の被治療物を、超音波送波等
によって得られる衝撃波により破砕することにより治療
する衝撃波破砕治療装置および超音波の連続波（連続超
音波）の集束エネルギーによる温熱作用で癌組織等を破
壊することにより治療する連続波温熱治療装置に関する
。

（従来の技術） この種の衝撃波破砕治療装置として、衝撃波の発生を超
音波送波によって得るものがある。また、この超音波に
よる衝撃波破砕治療装置には、衝撃波発生源としての超
音波振動子を高電圧で駆動して生体内の被治療物を衝撃
波により破砕する衝撃波パルスの発生前に、前記衝撃波
発生源としての超音波振動子を低電圧で駆動して受波情
報（包路線波形）を得る超音波パルスを送波し、さらに
前述のものとは異なる超音波振動子群を断層像生成のた
め所ｆｌ’Ｊ　Ｂモード駆動して断層像（Ｂモード像情
報）を得ることができようにしているものがある。この
ような装置では、前記被治療物と前記衝撃波焦点位置と
の一致度を、前記受波情報及び前記断層像で知ることが
できる。

以上の説明は、超音波振動子から衝撃波を発生するもの
、つまり衝撃波破砕治療装置の例であるが、その駆動回
路を連続超音波を発生できるものに代えると温熱治療を
行なえるもの、つまり連続波温熱治療装置として構成さ
れる。以下の説明では断りがない場合は衝撃波破砕治療
装置について説明する。

第４図は、従来の衝撃波破砕治療装置の主要部をなすア
プリケータと患者との関係を図示したものであり、アプ
リケータ１００は、容器１０．第１の超音波振動子群２
０、及び棒状プローブ３０からなる。ここで、容器１０
は、凹面体１１．蛇腹１２．及び薄膜１３からなる。そ
して、容器１０内には、衝撃波及び超音波伝搬物質の一
つである水１４が収容されている。第１の超音波振動子
群２０は、凹面体１１の容器内側に設けられ、超音波に
よる衝撃波を発生させ且つ超音波エコーによる包路線波
形を得るためのものである。また、棒状プローブ３０の
容器内側の端部には、超音波エコーによる断層像を得る
ための第２の超音波振動子群３１を設けている。

このようなアプリケータ１００を患者２００の体表にセ
ットした状態で、第１の超音波振動子群２０を図示しな
い駆動回路により高電圧駆動すると、衝撃波を発生させ
得、一方、低電圧駆動すると、包絡線波形情報を得るた
めの弱い超音波を発生させ得る。

この場合、いずれの波においても、その焦点位置４０は
、凹面体１１の曲率で定まる焦点位置で固定化されてお
り、また、第２の超音波振動子群３１による断層像を得
るための超音波走査領域（画像表示領域）４１は、棒状
プローブ３０の端部位置を基準にして定まっている。そ
して、断層像と包路線波形とを観察して焦点位置４０を
被治療部位４２に一致させなければならない。

（発明が解決しようとする課８） 生体内の被治療物を衝撃波により破砕する原理は、例え
ば超音波ビームの集束エネルギーによる物理的破砕によ
るものである。そして、被治療物である癌組織や結石等
に衝撃波が作用されるならば、治療となり得るが、被治
療物でない正常組織等に衝撃波が作用されると、生体損
傷につながる。そこで、位置決めが重要な課題となって
いる。

上述した、断層像と包絡線波形とを観察することにより
焦点位置を被治療部位に一致させる手法は、次のように
して行われる。すなわち、患者とアプリケータとの相対
距離を変えるべく容器ｌ。

内の水１４を増減しつつ包路線波形のピーク値を調べ、
そのピーク値が最大値のときが、焦点位置と被治療部位
との一致がなされたものとしている。

これは、結石である被治療部位からのエコーが他の部位
からのものよりも大きいことを利用したものである。

しかし乍、例えば、被治療部位である結石が骨の近くに
在るような場合には、エコー強度による上述の手法では
、結石と骨とを正しく認識できないことがある。そこで
断層像の観察により結石と骨とを識別した上でエコー強
度によって焦点位置と被治療部位との一致度を確認する
ようにしている。

これを具体的に説明する。すなわち、棒状プローブ３０
の容器１０内での位置を検出し、該検出値に基づき断層
像上に焦点位置マーカを表示する。

つまり、凹面体１１の曲率で定まる位置で固定化されて
いる焦点の位置が、位置変化し得る棒状プローブ３０の
端部（等価音源位置）からどれだけ離れた位置に在るか
を計算により求める。そして、その計算上の位置に焦点
位置マーカを表示する。

上述の場合、焦点の位置は、凹面体１１の曲率で定まる
位置で固定化されているとしているが、これは、凹面体
１１と焦点位置の位置との間に在る媒質が均一のもので
ある場合を想定している。

しかし乍、凹面体１１と焦点の位置との間に在る媒質は
、実際は、容器１０内の水１４及び患者２００であり、
明らかに非均−な媒質となっている。従って、水１４の
屈折率と患者２００の屈折率との相違分だけ、断層像上
に表示されている焦点位置マーカの位置は実際の位置に
対して誤差を含んだものとなっている。この誤差は、本
発明者らの研究によれば、水１４の温度に大きく影響さ
れるものであって、十ミリ以上にも及ぶ場合がある。

このような大きな誤差があるため、高精度な位置決めを
行うにはその誤差分を考慮した上で位置決め作業を行わ
なければならず、このため、非常に手間がかかるという
問題があった。

そこで本発明の目的は、被治療部位と衝撃波焦点位置と
の高精度な位置決めを容易に行えるようにした衝撃波破
砕治療装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、被治療部位と連続波焦点位
置との高精度な位置決めを容易に行えるようにした連続
波温熱治療装置を提供することに本発明は上記課題を解
決し且つ目的を達成するために次のような構成としてい
る。請求項１の発明は、衝撃波及び超音波伝搬物質を収
容してなる容器に衝撃波発生源を設けると共に超音波断
層像イメージングのためのプローブを前記容器内に置い
てなるアプリケータを備えた衝、撃波破砕治療装置にお
いて、前記プローブにより得られる超音波断層像上で表
示される焦点位置マーカの画像上での位置を、前記衝撃
波発生源から発生される衝撃波の生体上での焦点の位置
に一致させるための補正手段を具備したことを特徴とす
る 請求項２の発明は、連続波及び超音波伝搬物質を収容し
てなる容器に連続波発生源を設けると共に超音波断層像
イメージングのためのプローブを前記容器内に置いてな
るアプリケータを備えた連続波温熱治療装置において、
前記プローブにより得られる超音波断層像上で表示され
る焦点位置マーカの画像上での位置を、前記連続波発生
源から発生される連続波の生体上での焦点の位置に一致
させるための補正手段を具備したことを特徴とする。

（作用） 請求項１の発明によれば、補正手段により、焦点位置マ
ーカの超音波断層像上での位置を、生体上での衝撃波焦
点の位置に一致させることができるので、従来のように
誤差を考慮する等の付随作業がなくして、高精度な位置
決めを行うことができる。

請求項２の発明によれば、補正手段により、焦点位置マ
ーカの超音波断層像上での位置を、生体上での連続波焦
点の位置に一致させることができるので、従来のように
誤差を考慮する等の付随作業がなくして、高精度な位置
決めを行うことができる。

（実施例） 以下本発明にかかる衝撃波破砕治療装置の一実施例を、
第４図と同一部分には同一符号を付した第１図を参照し
て説明する。

第１図に示すように、アプリケータ１００には、棒状プ
ローブ３０の位置決めｍ構５０が付設されている。この
位置決め機構５０は、位置制御器５１により所望の位置
に在る棒状プローブ３ｏの端部位置を検出することがで
き、また、棒状プローブ３０を上昇／下降させ得る。た
だし、棒状プローブ３０の上昇／下降は、一般には、容
器ｌ。

内の水１４の出し入れにより上昇／下降する薄膜１３に
従動することによってもなされる。

また、アプリケータ１００には、容器ｌｏ内の水１４の
出し入れを行う水設備として、ポンプ。

切換え配管、加熱冷却器等からなる水駆動器６０゜この
水駆動器６０を制御する水制御器６１が付設されている
。

さらに、アプリケータ１００に備わる容器１゜の第１の
超音ｆｊＬ振動子群２ｏは、駆動回路７ｏにより衝撃波
発生のための高電圧駆動、又は包絡線波形を得るための
低電圧駆動がなされる。低電圧駆動による受信信号は、
信号処理回路７２にて包絡線検波される。また、アプリ
ケータ１００に備わる棒状プローブ３０の第２の超音波
振動子群３１は、例えばセクタ走査による断層像作成の
ために送受信回路７３により駆動され、その受信信号は
信号処理回路７４にて包路線検波され、信号変換回路７
５にて例えば標準テレビジョンスキャンに変換される。

そして、前記包路線波形を得るための包路線検波信号と
、断層像を得るための信号は、メモリ７６にて合成され
、その後、デイスプレィ７７にて、図示のように断層像
Ｂｌ、包路線波形像のピーク振幅値の時間変化図Ｅｌと
して表示される。ここで、包路線波形像のピーク振幅値
の時間変化図Ｅｌは、焦点位置・被治療部位一致度グラ
フとも称される。また、断層像ＢＩ上には、第１の超音
波振動子群２０の焦点位置を断層像上で示す焦点位置マ
ーカＦＰとして例えば“マ２が表示される。

そして、信号処理回路７２．信号処理回路７４゜信号変
換回路７５及びメモリ７６は、コントローラ７８により
制御される。また、位置制御器５１゜水制御器６１、駆
動回路７０．受信回路７２．送受信回路７３及びコント
ローラ７８は、ＣＰＵ７９により制御される。ＣＰＵ７
９には、操作卓８０が接続され、必要な各種操作・設定
がオペレータの所望によりなされる。

操作卓８０には、断層像作成のための操作部８１、包絡
線波形作成のための操作部８２．衝撃波発生のための操
作部８３．水１４の出し入れのための操作部８４．水１
４の温度調整のため操作部８５．棒状プローブ３０の上
昇／下降のための操作部８６．焦点位置補正に用いるデ
ータの呼出しのための操作部８７、焦点位置補正に用い
るデータの設定のための操作部８８等が備わっている。

なお、焦点位置補正に用いるデータの呼出しのための操
作部８７は、例えばＣＰＵ７９内に予め保持された位置
補正に用いるデータを呼出して、断層像上の焦点位置マ
ーカＦＰ“マ”と患者２００上の焦点位置とを断層像上
で一致させ得るものであり、焦点位置補正に用いるデー
タの設定のための操作部８８は、前述の操作で一致させ
た位置補正に用いるデータを固定設定するものである。

上述の一致手順を詳細に説明する。先ず、水１４の出し
入れによって焦点の位置を変化させつつ焦点位置・被治
療部位一致度グラフを観察する。

そのとき、被治療部位に焦点が一致したとき、すなわち
、グラフの縦軸で示されるピーク振幅値が最大となると
ころをもって焦点位置を固定、つまり、水１４の出し入
れを停止する。ここでの一致は、患者２００上で被治療
部位と焦点とが一致しているものである。そして、次に
、断層像上に現れている焦点位置マーカＦＰ’マ“が、
断層像上に現れている被治療部位に一致するように、焦
点位置補正用データを遣択し、これを固定化する。

この手順を実行することにより、以降においては、患者
２００上での焦点位置と断層像上での焦点位置マーカＦ
Ｐ“マ″の位置とは、一致したものとなる。

次に、前述した補正用データの算出法について説明する
。第２図は患者２００上の焦点位置を示す図、第３図は
断層像上の焦点位置を示す図である。

第２図及び第３図において、Ｚ、は患者２００上での棒
状プローブ３０の端面から凹面体１１の曲率で定まる焦
点位置までの距離であり、Ｚ２は患者２００上での棒状
プローブ３０の端面から実際の焦点位置までの距離であ
り、Ｚ、は断層像上での棒状プローブ３０の端面から焦
点位置までの距離であり、また、Ｒは患者２００上での
凹面体１１の曲率基準面から凹面体１１の曲率で定まる
焦点位置までの距離であり、Ｍは患者２００上での凹面
体１１の曲率基準面から棒状プローブ３０の端面までの
距離であり、θ１は水１４から患者２００への超音波入
射角（最大見込み角）であり、θ２は水１４から患者２
００への超音波出射角であり、Ｃ７は水１４における音
速であり、Ｃ２は患者２００における音速であり、ａは
凹面体１１の曲率基準開口径である。

Ｚ、−Ｒ−Ｍ θ１嘗５ｉｎ−”　− Ｒ すなわち、本実施例における一致手順は、焦点位置マー
カＦＰ　“マ”の断層像上での位置が、補正前はＺ、で
あったものを、補正によりｚ２とするものであり、ここ
で、ｚ２は、Ｚ、、ａ、Ｒは既知であり、また、Ｃ１，
Ｃ２は計測できるので、容易に算出できる。つまり、２
．と２２との換算をすることが、焦点の位置を補正する
ことに他ならない。そして、Ｚｌと２２との換算データ
を、補正用データとして用意するものである。

なお、補正用データは、ＣＩ、Ｃ２の組合せ毎のものを
予め用意しておくことが必要であるが、これに代えて、
典型的なＣＩ、Ｃ２の組合せとして例えばＣ，−１５２
３ｍ／ｓｅｅ　　＜３５＠Ｃ）。

Ｃ，ｍｌ　５６０ｍ／ｓｅｅ　　（３６，５”　Ｃ）に
ついてのみの補正用データを持つようにしてもよい（た
だし、補正精度の低下が生じる。）。

また、水１４の温度調整のため操作部８５を操作するこ
とにより水駆動器６０のポンプ及び加熱冷却器を動作さ
せ、アプリケータ１００内の水１４を加熱又は冷却する
ことにより、ＣＩを、前述の典型例に近付けるようにし
てもよい。これにより、高精度な補正がなされる。

上記においては、実際に患者治療に先立って焦点位置の
補正を行うものと説明しているが、ファントムを用いて
補正するようにしても良い。また、補正データの選定及
び設定の形態を特定するものではない。例えば、全ての
２２．２１換算データを用意する形態（ルックアップテ
ーブル方式）、ｚ１データを用意しておき、該当するＺ
ｌに補正係数を乗除算してｚ２を算出する形態、ｚｌデ
ータを用意しておき、該当するＺｌに補正量を加威算し
てＺ２を算出する形態等の各種の態様を採用することが
できる。

また、第１の超音波振動子群２０を低電圧駆動し、その
超音波送受波による包路線検波を行う方法に代えて、プ
ローブ３０で得られる超音波画像と、該画像の焦点マー
カ領域内から得られる焦点位置・被治療部位一致度グラ
フとを用いて焦点マーカの位置修正を行うこともできる
。

以上のように本実施例によれば、被治療部位と衝撃波焦
点位置との高精度な位置決めを容易に行うことができる
。

また、駆動回路７０を連続超音波を発生できるもの代え
ると、被治療部位と連続波焦点位置との高精度な位置決
めを容易に行うことができる。

この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できるものである。

［発明の効果］ 以上のように請求項１の発明は、プローブにより得られ
る超音波断層像上で表示される焦点位置マーカの画像上
での位置を１衝撃波発生源から発生される衝撃波の生体
上での焦点の位置に一致させるための補正手段を具備し
たことにより、位置マーカの超音波断層像上での位置を
、生体上での衝撃波焦点の位置に一致させることができ
るので、従来のように誤差を考慮する等の付随作業がな
くして、高精度な位置決めを行うことができる。

よって本発明によれば、被治療部位と衝撃波焦点位置と
の高精度な位置決めを容易に行えるようにした衝撃波破
砕治療装置を・提供できる。

また、請求項２の発明は、プローブにより得られる超音
波断層像上で表示される焦点位置マーカの画像上での位
置を、連続波発生源から発生される連続波の生体上での
焦点の位置に一致させるための補正手段を具備したこと
により、位置マーカの超音波断層像上での位置を、生体
上での連続波焦点の位置に一致させることができるので
、従来のように誤差を考慮する等の付随作業がなくして
、高精度な位置決めを行うことができる。

よって本発明によれば、被治療部位と連続波焦点位置と
の高精度な位置決めを容易に行えるようにした連続波温
熱治療装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる衝撃波破砕治療装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は患者上の焦点位置を示す図
、第３図は断層像上の焦点位置を示す図、第４図は従来
例を示す図である。 １００・・・アプリケータ、１０・・・容器、１１・・
・凹面体１１．１２・・・蛇腹、１３・・・薄膜、１４
・・・水、２０・・・第１の超音波振動子群、３０・・
・棒状プローブ、３１・・・第２の超音波振動子群、５
０・・・位置決め機構、５１・・・位置制御器、６０・
・・水駆動器、６１・・・水制御器、７０・・・駆動器
、７１・・・受信回路、７２・・・信号処理器、７３・
・・送受信回路、７４・・・信号処理回路、７５・・・
信号変換回路、７６・・・メモリ、７７・・・デイスプ
レィ、７８・・・コントローラ、７９・・・ＣＰＵ、８
０・・・操作卓、８１・・・断層像作成のための操作部
、８２・・・包絡線波形作成のための操作部、８３・・
・衝撃波発生のための操作部、８４・・・水出し入れの
ための操作部、８５・・・水の温度調整のため操作部、
８６・・・棒状プローブの上昇／下降のための操作部、
８７・・・黒点位置補正に用いるデータの呼出しのため
の操作部、８８・・・焦点位置抽圧に用いるデータの設
定のための操作部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）衝撃波及び超音波伝搬物質を収容してなる容器に
   衝撃波発生源を設けると共に超音波断層像イメージング
   のためのプローブを前記容器内に置いてなるアプリケー
   タを備えた衝撃波破砕治療装置において、前記プローブ
   により得られる超音波断層像上で表示される焦点位置マ
   ーカの画像上での位置を、前記衝撃波発生源から発生さ
   れる衝撃波の生体上での焦点の位置に一致させるための
   補正手段を具備したことを特徴とする衝撃波破砕治療装
   置。
2. （２）連続波及び超音波伝搬物質を収容してなる容器に
   連続波発生源を設けると共に超音波断層像イメージング
   のためのプローブを前記容器内に置いてなるアプリケー
   タを備えた連続波温熱治療装置において、前記プローブ
   により得られる超音波断層像上で表示される焦点位置マ
   ーカの画像上での位置を、前記連続波発生源から発生さ
   れる連続波の生体上での焦点の位置に一致させるための
   補正手段を具備したことを特徴とする連続波温熱治療装
   置。