JPH0531420B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、超音波による局所加温によつて腫
瘍を治療する超音波温熱治療装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

悪性新生物、いわゆる癌に対する治療法につい
ては、従来より外科療法，科学療法，放射線療
法，免疫療法が集学的療法という名のもとに実施
されているが、これらの療法に加えて最近注目さ
れてきたのが、温熱療法（ハイパサーミア）であ
る。この治療法は腫瘍細胞の致死温度が正常細胞
に比べて低いことを利用して加温により治療を行
なうもので、非観血的な方法であるため、切除不
可能な病巣の治療に対して極めて有効と考えられ
ている。温熱治療法は全身加温，局部加温および
局所加温に分類されるが、これらのうちで特に超
音波を深部腫瘍に集束・照射することにより、腫
瘍部位を選択的に加温して治療を行なう局所加温
法が有望視されている。

しかしながら、局所加温法による温熱治療は従
来、腫瘍が選択的に加温されていることが確認さ
れていない状態で実施されていため、治療が効果
的に行なわれず、その効果の判定も明確でないと
いう問題があつた。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、超音波による加温部位を確
認しながら治療を行なうことができる超音波温熱
治療装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は上記の目的を達成するため、生体内
の断層像を得るための超音波の送受を行なう画像
用超音波プローブと、生体内の所望部位に超音波
を集束・照射してその部位を加温する加温用超音
波プローブと、この加温用超音波プローブに対し
て連続波およびバースト波の駆動信号を交互に供
給する駆動手段と、前記加温用超音波プローブか
ら前記バースト波の駆動信号によつて発射される
バースト波の超音波に対応する前記画像用超音波
プローブの出力から前記加温用超音波プローブに
よる加温部位を検出する手段と、この手段により
検出された加温部位の位置を示す情報を前記画像
用超音波プローブからの信号によつて得られた断
層像上に表示する手段とを備えたことを特徴とす
る。

すなわち、加温用超音波プローブから発射され
る超音波のうち連続波の超音波によつて生体内の
腫瘍部位が加温される。そして、バースト波の超
音波の発射は、画像用超音波プローブの出力から
加温用超音波プローブによる加温部位を２次元的
な位置情報として検出できるようにするために行
なわれる。この場合、加温用超音波プローブによ
る加温部位の検出は、より具体的には画像用超音
波プローブの出力から、加温用超音波プローブに
よつて発射される超音波の高調波成分、あるいは
所定振幅値以上の信号成分を、加温用超音波プロ
ーブからのバースト波の超音波の発射に同期して
検出することによつて行なうことが可能である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、生体内の断層像上で加温用
超音波による加温部位を確認しながら温熱治療を
行なうことができる。従つて、加温用超音波を正
しく腫瘍の部位に集束させた状態で適確な治療を
行なうことが可能であり、治療効果の判定も容易
となる。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例に係る超音波温熱治療装置
の構成を第１図に示す。生体１の体表に接してウ
オーターバス２が設けられており、このウオータ
ーバス２内に画像用超音波プローブ３と加温用超
音波プローブ４が配設されている。ウオーターバ
ス２は超音波プローブ３，４と生体１との音響イ
ンピーダンスのマツチングと、生体１の表面の温
度上昇を抑えるためのものである。

画像用超音波プローブ３および加温用超音波プ
ローブ４は、プローブ位置制御装置５によつて支
持されるとともに、その位置状態、例えば生体１
の体表に対する角度等が制御される。プローブ位
置制御装置５には位置検出器６が連結されてい
る。位置検出器６は例えば各超音波プローブ３，
４の動きに連動するポテンシヨメータによつて構
成され、各プローブ３，４のそれぞれの位置と、
互いの位置関係（相対位置）を検出する。

画像用超音波プローブ３はＢモードシステム７
と共に、セクタ型電子走査を行なつて、生体１内
の断層像情報を得るためのものである。セクタ型
電子走査は超音波診断装置で既に良く知られてい
る走査法であるから詳しい説明は省略するが、例
えば画像用超音波プローブ３がアレイ振動子で構
成されている場合、Ｂモードシステム７は具体的
には、各振動子を遅延回路を介して駆動すること
によつて超音波の集束と偏向走査を行なう走査回
路と、プローブ３の各振動子からの信号を上記遅
延回路を介して取出した後、増幅，検波等の処理
を施してＢモード像の画像信号（断層像信号）８
を得る信号処理回路によつて構成される。

一方、加温用超音波プローブ４は例えば先端に
音響レンズが取付けられるか、または凹型の先端
形状を有しており、その位置状態によつて発射す
る超音波の集束点が決まるようになつている。そ
して、加温用超音波プローブ４はクロツクパルス
発生器９により制御されるスイツチ１０を介して
連続波発生器１１およびバースト波発生器１２か
らの駆動信号が交互に供給されることにより、比
較的エネルギーの大きい連続波の超音波とバース
ト波の超音波を生体１内の所望部位、つまり腫瘍
部位に集束して照射する。

クロツクパルス発生器９はホツトスポツト検出
回路１３の制御も行なう。ホツトスポツト検出回
路１０は入力として画像用超音波プローブ３から
の信号が与えられており、生体１内のホツトスポ
ツト、すなわち加温用超音波の集束点（加温部
位）を検出する。このホツトスポツトの検出は、
例えば加温用超音波プローブ４により発射される
超音波の高調波成分を、画像用超音波プローブ３
の出力から検出することにより行なわれる。

一般に、超音波は媒質（例えば生体内組織）を
伝搬する際、その音圧が大きくなるほど波形に歪
を生ずることが知られている。これは媒質中の音
速が音圧の大きさに依存するためであり、微小音
圧振幅を持つた音波の音速をC₀，粒子速度をＶ
とすれば、有限音圧振幅を持つた音波の音速Ｃは Ｃ＝C₀＋βV で示される。すなわち、Ｖ＞０ではＣ＞C₀とな
り、またＶ＜０ではＣ＜C₀である。従つて超音
波プローブから放射される超音波は媒質中を伝搬
すると歪を起し、高調波成分が生じる。ハイパサ
ーミアにおいて加温部位は強力な超音波が照射さ
れるため、このような非線形現象が生じ易い状態
にある。ホツトスポツト検出回路１３はこのよう
な超音波の性質を利用して、高調波成分を検出す
ることで加温部位、すなわちホツトスポツトを検
出する。

第２図はクロツクパルス発生器９が発生するタ
イミングパルスと、加温用超音波プローブ４に供
給される駆動信号、およびホツトスポツト検出回
路１３の動作状態の関係を示すタイムチヤートで
ある。第２図においてａはタイミングパルスの波
形であり、立上り時点で被制御回路を動作させ
る。ｂは加温用超音波プローブ４への駆動信号で
あり、t₁の期間にバースト波２３，t₂の期間に連
続波２４となる。ｃはホツトスポツト検出回路１
３の動作状態であり、図に示すように間欠的にオ
ン，オフを行なう。

まず、１個目のタイミングパルス２１が発生さ
れると、このパルスの立上がりでホツトスポツト
検出回路１３がオンとなる。そして、時間△ｔの
後にバースト波の駆動信号２３がスイツチ１０を
介して加温用超音波プローブ４に供給され、この
プローブ４からバースト波の超音波が発射され
る。加温用超音波プローブ４は予め生体内の腫瘍
部近傍に超音波が集束するように、その位置がプ
ローブ位置制御装置５によつて設定されているの
で、このバースト波の超音波が生体内の腫瘍部に
照射されることによつて、前述のように高調波が
発生する。従つて、この高調波を画像用超音波プ
ローブ３で受信した後、ホツトスポツト検出回路
１３で検出することにより、その高調波成分の振
幅最大点をホツトスポツトとして検出することが
できる。

次に、２個目のタイミングパルス２２の立上り
でホツトスポツト検出回路１３はオフとなり、ま
た連続波の駆動信号２４がスイツチ１０を介して
加温用超音波プローブ４に供給され、このプロー
ブ４から腫瘍部の加温に寄与する連続波の超音波
が発射される。以下、タイミングパルス２１，２
２が発生される毎に上記の動作が繰返される。

このように、連続波の超音波によつて腫瘍部の
加温が行なわれ、バースト波の超音波の放射と、
その際に発生される高調波の検出によつてホツト
スポツトの検出が行なわれる。ホツトスポツトの
検出のためにバースト波の超音波を使用する理由
は、連続波の照射時には高調波も連続的に画像用
超音波プローブ３に入射するため、高調波等を検
出してもホツトスポツトの２次元的な位置決定は
不可能であるためである。

ホツトスポツト検出回路１３は上述のようにし
て、バースト波の超音波が加温用超音波プローブ
４から発射されたときに画像用超音波プローブ３
の出力から検出される高調波成分が最大振幅を与
えるタイミングでホツトスポツト検出信号１４を
出力する。このホツトスポツト信号１４は加算器
１５に供給され、Ｂモードシステム７からの断層
像信号８と合成される。加算器１５の出力信号
は、例えばデイジタルスキヤンコンバータを用い
た画像処理装置１６によりテレビジヨンビデオ信
号に変換された後、CRTデイスプレイ（テレビ
モニタ）１７に供給される。画像処理装置１６は
位置検出器６からの画像用および加温用の超音波
プローブ３，４の位置情報が供給されており、こ
れによつてホツトスポツトの像と腫瘍部の像の画
面構成、すなわち断層像上における両画像の相対
位置が決定される。この結果、CRTデイスプレ
イ１７の画面上には、第３図ａが通常の断層像で
あるとすると、同図ｂに示すように例えば腫瘍部
の像３１を含んだ断層像と共に、ホツトスポツト
像３２が表示される。ホツトスポツトの像３２は
例えば通常の像より明るい輝点か、特別な色ある
いは特別なパターン等によつて表示されるとよ
い。

以上のようにして、この発明によれば断層像上
にホツトスポツト、すなわち加温用超音波の集束
点の位置を示す情報が表示される。従つて、加温
部位を確認しながら温熱治療を行なうことが可能
となり、治療効果を著しく上げることができる。

また、この発明では画像用超音波プローブの出
力からホツトスポツトの検出を行なうので、僅か
ら体動、あるいは超音波の屈折や反射による影響
で加温用超音波プローブと生体内の腫瘍部位との
相対位置がずれたような場合でも、これらの影響
によらず実際の加温用超音波の集束点、すなわち
真のホツトスポツトを検出でき、加温部位の表示
の信頼性を非常に高めることができる。

さらに、この発明によれば加温用超音波プロー
ブから加温用の連続波の超音波とは別にバースト
波の超音波を発射し、このバースト波の超音波に
対応する画像用超音波プローブの出力から、高調
波成分等の信号成分を検出することでホツトスポ
ツトの検出を行なうため、ホツトスポツトの２次
元的な位置決定が容易であるという利点がある。

この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例ではホツトスポツトを検出する
のに画像用超音波プローブの出力から、加温用超
音波プローブによつて発射されるバースト波の超
音波の発射に同期して高調波成分を検出したが、
加温用超音波プローブから発射される超音波のパ
ワーは大きく、従つてその反射波の振幅も大きい
ので、画像用超音波プローブの出力から所定振幅
値以上の成分を同様にバースト波の超音波の発射
に同期して検出することによつて、ホツトスポツ
トを検出することも可能である。また、実施例で
は断層像を得るのにセクタ型電子走査を用いた
が、リニア型電子走査、あるいは機械的走査等の
他の走査方式を用いてもよい。さらに、加温用超
音波プローブからの超音波の集束法についても音
響レンズ等を用いる方法以外の方法を用いてもよ
い。その他、この発明は要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る超音波温熱
治療装置の構成を示す図、第２図は同実施例の動
作を説明するためのタイムチヤート、第３図ａ，
ｂは同実施例におけるデイスプレイ上の表示例を
示す図である。 １……生体、２……ウオーターバス、３……画
像用超音波プローブ、４……加温用超音波プロー
ブ、５……プローブ位置制御装置、６……位置検
出器、７……Ｂモードシステム、８……断層像信
号、９……クロツクパルス発生器、１０……スイ
ツチ、１１……連続波発生器、１２……バースト
波発生器、１３……ホツトスポツト検出回路（加
温用超音波の集束点検出手段）、１４……ホツト
スポツト検出信号、１５……加算器、１６……画
像処理装置、１７……CRTデイスプレイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生体内の断層像を得るための超音波の送受を
   行なう画像用超音波プローブと、生体内の所望部
   位に超音波を集束・照射してその部位を加温する
   加温用超音波プローブと、この加温用超音波プロ
   ーブに対して連続波およびバースト波の駆動信号
   を交互に供給する駆動手段と、前記加温用超音波
   プローブから前記バースト波の駆動信号によつて
   発射されるバースト波の超音波に対応する前記画
   像用超音波プローブの出力から前記加温用超音波
   プローブ加温部位を検出する手段と、この手段に
   より検出された加温部位の位置を示す情報を前記
   画像用超音波プローブからの信号によつて得られ
   た断層像上に表示する手段とを備えたことを特徴
   とする超音波温熱治療装置。 ２ 加温用超音波プローブによる加温部位を検出
   する手段は、画像用超音波プローブの出力から加
   温用超音波プローブによつて発射される超音波の
   高周波成分を、加温用超音波プローブからのバー
   スト波の超音波の発射に同期して検出するもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の超音波温熱治療装置。 ３ 加温用超音波プローブによる加温部位をする
   手段は、画像用超音波プローブの出力から所定振
   幅値以上の信号成分を、加温用超音波プローブか
   らのバースト波の超音波の発射に同期して検出す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の超音波温熱治療装置。