JPH0588140B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0588140B2 JPH0588140B2 JP13608485A JP13608485A JPH0588140B2 JP H0588140 B2 JPH0588140 B2 JP H0588140B2 JP 13608485 A JP13608485 A JP 13608485A JP 13608485 A JP13608485 A JP 13608485A JP H0588140 B2 JPH0588140 B2 JP H0588140B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- annular
- ring
- ultrasonic
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、超音波によつて局所を加温する超
音波加温治療装置のアプリケータに関する。
音波加温治療装置のアプリケータに関する。
癌の治療法には、患部に放射線を照射する放射
線療法や抗ガン剤など薬物による化学療法が従来
より行なわれている。最近これらの方法に加え
て、癌組織を体温より高い42〜45℃に加温するこ
とにより、治療する加温治療法（ハイパサーミ
ア）が行なわれることもある。この治療法は、腫
瘍組織が正常組織と比較して、温度感受性が高
く、42.5℃以上でガン細胞が死滅する作用がある
ことを利用したもので、腫瘍を42.5℃以上に加
温、維持することがこの治療の重要な点である。
体内の患部（腫瘍）を加温する方法として、ラジ
オ周波（RF）やマイクロ波（MW）の高周波電
流、電磁エネルギーにより加温する方法と、超音
波周波による機械エネルギーを利用し加温する方
法とがある。RFやMWによる加温では、生体の
電気的特性から深い部分の局所を選択的に加温す
ることは比較的困難であるが、超音波による加温
では超音波ビームの集束や、到達深度が深くでき
る点などから深い部分の局所を選択的に加温でき
る方法として注目されている。
線療法や抗ガン剤など薬物による化学療法が従来
より行なわれている。最近これらの方法に加え
て、癌組織を体温より高い42〜45℃に加温するこ
とにより、治療する加温治療法（ハイパサーミ
ア）が行なわれることもある。この治療法は、腫
瘍組織が正常組織と比較して、温度感受性が高
く、42.5℃以上でガン細胞が死滅する作用がある
ことを利用したもので、腫瘍を42.5℃以上に加
温、維持することがこの治療の重要な点である。
体内の患部（腫瘍）を加温する方法として、ラジ
オ周波（RF）やマイクロ波（MW）の高周波電
流、電磁エネルギーにより加温する方法と、超音
波周波による機械エネルギーを利用し加温する方
法とがある。RFやMWによる加温では、生体の
電気的特性から深い部分の局所を選択的に加温す
ることは比較的困難であるが、超音波による加温
では超音波ビームの集束や、到達深度が深くでき
る点などから深い部分の局所を選択的に加温でき
る方法として注目されている。
超音波による加温に使用されるアプリケータで
は、単一の振動子を用いる場合もあるが、この場
合、このアプリケータにより発せられる超音波音
場は固定のものとなり、種々の腫瘍に対して最適
な音場、すなわち、加温パターンに制御できない
ので、振動子を半径の異なる同心円のリング状に
分割し、各リングの駆動位相を少しずらして、一
番外側のリング振動子の駆動に対して、内側ほど
遅く駆動し、中心の円板振動子が最後に駆動され
るような駆動位相遅延を与えれば、各リング振動
子からの超音波波面の合成波は、凹面単一振動子
で発せられた超音波波面と同じになつて集束する
音場を呈す。この駆動遅延時間を種々に変化させ
ると、集束点（焦点）の位置や集束度が変化する
ので、任意の音場、すなわち加温パターンを作る
ことができることは知られており、アニユラー・
アレー・アプリケータと呼ばれる。一般に第５図
はこのアニユラーアレー・アプリケータを示すも
ので、リング振動子３２，３３と中心円板振動子
３１により構成されており、各リング振動子３
２，３３と中心円板振動子３１の駆動位相を制御
することにより、各振動子からの合成波面が集束
特性を示す。超音波によるハイパーサーミアで
は、集束度が大きくなるようにできるだけ大きな
口径の超音波振動子から集束させて、直径数mmの
範囲に超音波エネルギーを集束させるような振動
子で行なわれ、直径30〜50mmの振動子が使用され
る。この様な直径の振動子でアニユラー・アレ
ー・アプリケータを構成すると、その各リングの
長さ（円周）は約90〜150mm程度となり、各リン
グに沿つたたわみ振動が生じる。
は、単一の振動子を用いる場合もあるが、この場
合、このアプリケータにより発せられる超音波音
場は固定のものとなり、種々の腫瘍に対して最適
な音場、すなわち、加温パターンに制御できない
ので、振動子を半径の異なる同心円のリング状に
分割し、各リングの駆動位相を少しずらして、一
番外側のリング振動子の駆動に対して、内側ほど
遅く駆動し、中心の円板振動子が最後に駆動され
るような駆動位相遅延を与えれば、各リング振動
子からの超音波波面の合成波は、凹面単一振動子
で発せられた超音波波面と同じになつて集束する
音場を呈す。この駆動遅延時間を種々に変化させ
ると、集束点（焦点）の位置や集束度が変化する
ので、任意の音場、すなわち加温パターンを作る
ことができることは知られており、アニユラー・
アレー・アプリケータと呼ばれる。一般に第５図
はこのアニユラーアレー・アプリケータを示すも
ので、リング振動子３２，３３と中心円板振動子
３１により構成されており、各リング振動子３
２，３３と中心円板振動子３１の駆動位相を制御
することにより、各振動子からの合成波面が集束
特性を示す。超音波によるハイパーサーミアで
は、集束度が大きくなるようにできるだけ大きな
口径の超音波振動子から集束させて、直径数mmの
範囲に超音波エネルギーを集束させるような振動
子で行なわれ、直径30〜50mmの振動子が使用され
る。この様な直径の振動子でアニユラー・アレ
ー・アプリケータを構成すると、その各リングの
長さ（円周）は約90〜150mm程度となり、各リン
グに沿つたたわみ振動が生じる。
第６図はアニユラー・アレーを構成する１つの
リングを取り出したものであるが、その周方向に
振動するたわみ振動波FDが生じる。これはこの
周を整数に分割する波長で、超音波振動として使
用する。このリングの厚さ幅による振動周波数の
数百ＫHz以上の振動に比べて低い周波数で数十Ｋ
Hzである。この振動で各リングの表面はその波長
の周期で上下に変動するため、アニユラー・アレ
ーとして構成し、その振動素前面のある距離に焦
点を結像するように各リングを位相制御して駆動
しても、周方向の低い振動数の振動による変位の
ために位相差が生じ、これらの振動を無視したシ
ミユレーシヨンでの設計とは異なる焦点のボケ
や、サイドローブの増大などとの接着とも関係し
た複雑な振動を程し、この振動を考慮したシミユ
レーシヨンを実施するのははなはだ困難である。
従来振動子の直径が比較的小さいアニューラー・
アレーではこれらの誤差はその周波数も高く、振
幅（変位）も小さく無視できるが、圧電振動子の
製造技術の向上にともない大口径振動子が作られ
るようになれば、この周方向振動は無視できなく
なり、予期せぬサイドローブの発生となることが
しばしば生じ、特に加温治療においては、目的腫
瘍以外にホツトスポツトを生じて、正常組織に障
害を与えることになる欠点があつた。
リングを取り出したものであるが、その周方向に
振動するたわみ振動波FDが生じる。これはこの
周を整数に分割する波長で、超音波振動として使
用する。このリングの厚さ幅による振動周波数の
数百ＫHz以上の振動に比べて低い周波数で数十Ｋ
Hzである。この振動で各リングの表面はその波長
の周期で上下に変動するため、アニユラー・アレ
ーとして構成し、その振動素前面のある距離に焦
点を結像するように各リングを位相制御して駆動
しても、周方向の低い振動数の振動による変位の
ために位相差が生じ、これらの振動を無視したシ
ミユレーシヨンでの設計とは異なる焦点のボケ
や、サイドローブの増大などとの接着とも関係し
た複雑な振動を程し、この振動を考慮したシミユ
レーシヨンを実施するのははなはだ困難である。
従来振動子の直径が比較的小さいアニューラー・
アレーではこれらの誤差はその周波数も高く、振
幅（変位）も小さく無視できるが、圧電振動子の
製造技術の向上にともない大口径振動子が作られ
るようになれば、この周方向振動は無視できなく
なり、予期せぬサイドローブの発生となることが
しばしば生じ、特に加温治療においては、目的腫
瘍以外にホツトスポツトを生じて、正常組織に障
害を与えることになる欠点があつた。
この発明は上述した周方向の低い振動を生じに
くく改良したもので、焦点ボケやサイドローブの
発生を抑えた加温装置のアプリケータを提供する
ことを目的とする。
くく改良したもので、焦点ボケやサイドローブの
発生を抑えた加温装置のアプリケータを提供する
ことを目的とする。
この発明は、周方向の低い振動を生じないよう
に又は生じても、その振動の強さが小さく、位相
誤差を生じない程度にその振動を抑えるようにす
るもので、周方向に長い棒状の振動体ができない
ように振動体を分割加工して、周方向へ振動が生
じないようにするものである。
に又は生じても、その振動の強さが小さく、位相
誤差を生じない程度にその振動を抑えるようにす
るもので、周方向に長い棒状の振動体ができない
ように振動体を分割加工して、周方向へ振動が生
じないようにするものである。
この発明によれば、各リングを構成している振
動子は平板振動子に近い形状となつて、その厚み
によつて決定される厚み方向振動でのみ振動し、
焦点ボケや不用のサイドローブの増大なしの目的
とする腫瘍部分のみに集中する超音波加温が可能
となる。
動子は平板振動子に近い形状となつて、その厚み
によつて決定される厚み方向振動でのみ振動し、
焦点ボケや不用のサイドローブの増大なしの目的
とする腫瘍部分のみに集中する超音波加温が可能
となる。
第１図は本発明の実施例で、背面材２の上にア
ニュラー・アレーの最外リングを構成する分割さ
れたＮ個の振動子群１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…
…、その内側のリングを構成する同じく分割され
たＭ個の振動子群１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……お
よび中心の円板１１が配置されている。振動子群
１３ａ，１３ｂ，１３ｃは同じ駆動電源で駆動さ
れるので、電気的な導通をとる短絡子１４にて結
合されている。振動子群１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
……についても同様に短絡子１４に結合され同時
に駆動される振動子として動作させる。本発明に
よれば各振動子の基本的な形状は、第２図に示す
ような、平板振動子４０となり、その基本振動は
厚みとその圧電材料の周波数定数によつて決まる
厚み振動となる。
ニュラー・アレーの最外リングを構成する分割さ
れたＮ個の振動子群１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…
…、その内側のリングを構成する同じく分割され
たＭ個の振動子群１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……お
よび中心の円板１１が配置されている。振動子群
１３ａ，１３ｂ，１３ｃは同じ駆動電源で駆動さ
れるので、電気的な導通をとる短絡子１４にて結
合されている。振動子群１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
……についても同様に短絡子１４に結合され同時
に駆動される振動子として動作させる。本発明に
よれば各振動子の基本的な形状は、第２図に示す
ような、平板振動子４０となり、その基本振動は
厚みとその圧電材料の周波数定数によつて決まる
厚み振動となる。
第３図は、本発明の実施例のアニュラー・アレ
ー・アプリケータを駆動して焦点５５に焦点像を
結ぶ駆動回路の例を示すもので、駆動信号発生回
路５２からの駆動信号を駆動位相制御回路５１で
決定された遅延時間になるように遅延回路５３
ａ，５３ｂ，５３ｃを制御し、パワー増幅回路５
４ａ，５４ｂ，５４ｃを通じて振動子群１２，１
３および中心円板振動子１４が駆動される。あら
かじめ各遅延時間は各振動子からの合成波面が焦
点５５で最大になるように決められているので焦
点５５に集中し、この部分にある生体組織が超音
波加熱される。本発明に示すように振動子群１
２，１３が分割されていると、同じ振動子群では
その振動面は同位相で振動するので、サイドロー
ブの増大しない駆動ができる。
ー・アプリケータを駆動して焦点５５に焦点像を
結ぶ駆動回路の例を示すもので、駆動信号発生回
路５２からの駆動信号を駆動位相制御回路５１で
決定された遅延時間になるように遅延回路５３
ａ，５３ｂ，５３ｃを制御し、パワー増幅回路５
４ａ，５４ｂ，５４ｃを通じて振動子群１２，１
３および中心円板振動子１４が駆動される。あら
かじめ各遅延時間は各振動子からの合成波面が焦
点５５で最大になるように決められているので焦
点５５に集中し、この部分にある生体組織が超音
波加熱される。本発明に示すように振動子群１
２，１３が分割されていると、同じ振動子群では
その振動面は同位相で振動するので、サイドロー
ブの増大しない駆動ができる。
これまで、第２図の振動子４０に示すように完
全に分割んることで説明したが、第４図に示すよ
うに、完全に切断しなくても各リング振動子の周
方向に生じる低い周波数の振動を抑えることも可
能で振動子６０は分割のための切り込み６１が深
さ60〜85％入れてある。その切り込み６１により
周方向の振動は抑制されて、その振動の強度は小
さくなり先にのべたのと同等の効果が得られる。
全に分割んることで説明したが、第４図に示すよ
うに、完全に切断しなくても各リング振動子の周
方向に生じる低い周波数の振動を抑えることも可
能で振動子６０は分割のための切り込み６１が深
さ60〜85％入れてある。その切り込み６１により
周方向の振動は抑制されて、その振動の強度は小
さくなり先にのべたのと同等の効果が得られる。
第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２
図は、本発明で分割された１つの基本となる振動
子の形状を示す図、第３図は本発明によるアニュ
ラー・アレ・アプリケータの使用例を示す図、第
４図は本発明の他の実施例を一部分を示す図、第
５図は従来例での１つの円環振動子が周方向に振
動している様子を示す図、第６図は従来のアニュ
ラー・アレー・アプリケータを示す図である。 ２……背面材、３，４……振動子カツト、５…
…円環振動子間のカツト、１１，３１……中心の
円板振動子、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……円環振
動子を構成する振動子、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
……円環振動子を構成する振動子、１４……短絡
子、２０……周方向の振動を伴つている円環振動
子、３２，３３……従来の円環振動子、３４，３
５……円環を分離するカツト、４０……本発明の
振動子の基本形状、５１……駆動位相制御回路、
５２……駆動信号発生回路、５３ａ，５３ｂ，５
３ｃ……遅延回路、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ……
パワー増幅回路、５５……焦点、６０……他の実
施例の円環振動子の一部、６１……切り込み。
図は、本発明で分割された１つの基本となる振動
子の形状を示す図、第３図は本発明によるアニュ
ラー・アレ・アプリケータの使用例を示す図、第
４図は本発明の他の実施例を一部分を示す図、第
５図は従来例での１つの円環振動子が周方向に振
動している様子を示す図、第６図は従来のアニュ
ラー・アレー・アプリケータを示す図である。 ２……背面材、３，４……振動子カツト、５…
…円環振動子間のカツト、１１，３１……中心の
円板振動子、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……円環振
動子を構成する振動子、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
……円環振動子を構成する振動子、１４……短絡
子、２０……周方向の振動を伴つている円環振動
子、３２，３３……従来の円環振動子、３４，３
５……円環を分離するカツト、４０……本発明の
振動子の基本形状、５１……駆動位相制御回路、
５２……駆動信号発生回路、５３ａ，５３ｂ，５
３ｃ……遅延回路、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ……
パワー増幅回路、５５……焦点、６０……他の実
施例の円環振動子の一部、６１……切り込み。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中心を共有するように配列された複数個の円
環状振動子からなる超音波振動子において、その
円環状振動子が円周方向に複数個に分割された振
動子で構成され、電気的には導通をとるために電
極間を短絡子で互いに結合されて円環状を呈して
いることを特徴とする超音波アプリケータ。 ２ 中心を共有するように配列された複数個の円
環状振動子からなる超音波振動子において、その
円環状振動子が円周方向に複数本の切り込みが入
つた振動子であつて、切り込みが入つている面で
は、電気的に導通をとるための電極間を短絡子で
互い結合されて、円環状を呈していることを特徴
とする超音波アプリケータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13608485A JPS61293455A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 超音波アプリケ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13608485A JPS61293455A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 超音波アプリケ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61293455A JPS61293455A (ja) | 1986-12-24 |
| JPH0588140B2 true JPH0588140B2 (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15166874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13608485A Granted JPS61293455A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 超音波アプリケ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61293455A (ja) |
-
1985
- 1985-06-24 JP JP13608485A patent/JPS61293455A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61293455A (ja) | 1986-12-24 |
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