JPH067834B2 - 結石破砕装置 - Google Patents

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６３−２６７３４７号
公報）。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、単に超音波断層像などから結石位置を求
め、それに応じて焦点位置を設定するだけでは、位置検
出から破砕エネルギー発生の間の時間に結石が移動して
しまい、破砕エネルギーを、その発生時点での結石位置
に正確に集束させることができないという問題がある。 この発明は、結石が移動する場合、検出した位置から結
石破砕のためのエネルギー発生までに移動することをも
考慮して、破砕エネルギーを、その発生時点での結石位
置に正確に集束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、結石の位置を検出する
生体内画像データ収集手段と、該生体内画像データ収集
手段を用いて結石位置をその運動の１周期以上にわたり
あらかじめ検出して時相ごとの結石の位置データを得て
おいて、破砕エネルギーの発生前に生体内画像データ収
集手段を用いて検出した結石位置から、上記の時相ごと
の結石位置データを用いて上記の破砕エネルギー発生時
点での予測される結石位置を算出し、この予測位置に上
記の集束位置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する。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
ことができる。 一方、生体内画像データ収集手段を用いることにより生
体内の画像データが収集され、この画像データから結石
の位置が検出される。 ところが、この位置検出から破砕エネルギー発生までに
は所定の時間がかかることが避けられない。 そこで、上記の生体内画像データ収集手段を用いること
により、あらかじめ、周期運動する結石の１周期以上に
わたり結石の位置を検出し、時相ごとの結石の位置デー
タを求めておく。そして破砕エネルギーを発生する際に
は、その前に、生体内画像データ収集手段を用いて結石
位置を検出し、この時点の結石位置に基づき、上記の時
相ごとの結石位置データを用いて、破砕エネルギー発生
時点での予測される結石位置を算出する。そして、この
予測位置に破砕エネルギー集束点が制御された上で、破
砕エネルギーの発生が行われる。 したがって、結石位置検出から破砕エネルギー発生まで
の時間遅れにもかかわらず、破砕エネルギー発生時点で
の結石位置に正確に集束点を定めて、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１
２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プ
ローブ３も取り付けられている。この超音波断層プロー
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
装置９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、まず超音波診
断プローブ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を求める。ここでは、軌道１２が、たとえば支
持板２１に平行な断面Ｐ付近にあるものとして断面Ｐで
の断層像を、結石１１の移動の１周期以上にわたって所
定の時間間隔で順次、多数枚得るものとする。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を送受信回路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
送る。このとき超音波断層プローブ３がメカニカルセク
タスキャン方式のものである場合は、その扇形に回転さ
せるタイミングを衝撃波の発生タイミングに同期させる
ことが好ましい。また、設定された焦点位置にプローブ
３の受波指向性を合わせるようにする。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
い電圧の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。順次得られる多数
枚のこの画像はそれぞれフレームメモリ８１に記憶され
る。この各画像において、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。この多数枚の面Ｐ上の反射波強度分布像から求めた
結石１１の位置より、時刻に対応した結石１１の位置デ
ータを得る。この位置データを連続させると第２図に示
すような結石１１の軌道１２となる。 このようにして時刻ごとの結石１１の位置データが得ら
れた後、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。その強い衝撃波発生の１回ごとに、そ
れに先だって、上記と同様の弱い衝撃波による断面Ｐの
走査を行って断面Ｐでの画像を求めて、主制御回路１０
でその画像中のエコー信号ピーク位置から結石１１の位
置を求める。そして、上記の時刻ごとの結石１１の位置
データを用い、求めた位置が第２図のＡ点であったとす
るなら、強い衝撃波を発生するまでの間に結石１１は軌
道１２上のＢ点にまで移動しているはずであるから、衝
撃波発生時点での結石１１の位置Ｂを算出する。この計
算は主制御回路１０により行うことができ、求めた予測
位置Ｂ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、結石１１の位置を検出した時点より強い衝
撃波を発生するまでの時間に結石１１が移動しても、そ
の位置を予測して衝撃波を集束させることができ、効率
的な結石破砕治療を行うことができる。 もしも、検出した結石１１の位置が第３図のＡ点のよう
に軌道１２上にないときは、その軌道１２と並進する点
線で示すような軌道上に移動するものと考えることがで
きるので、Ａ点に最も近い軌道１２上のＡ′点を求め、
このＡ′点にある結石１１は衝撃波発生時点ではＢ′点
に動いているので、Ｂ′点を求めるとともに、そのＢ′
点をＡ′−Ａと同距離だけ平行移動させたＢ点を求め
て、これを予測位置とすることもできる。 これらの場合、強い衝撃波を繰り返し発生するたびに、
それに先だって断面Ｐでの画像を求めているので、２回
目以降に画像を得る時点での結石１１の位置も予測でき
る。そこで、第４図に示すようにその予測位置近辺の領
域１３のみをスキャンしてその領域のみの画像を得て、
結石１１の位置Ａを検出することとする。すると、スキ
ャン領域１３が狭いため、スキャンに時間がかからず非
常に短い時間で画像を得、位置Ａの検出ができることに
なる。そのため、強い衝撃波発生までの時間を短縮で
き、その短い間に移動した後の結石１１の位置Ｂの予測
精度を向上させることができる。 また、フレームメモリ８１のデータは随時更新するよう
にすれば、患者の体全体の動きがあったときにも、それ
に対応させることができる。

【発明の効果】

この発明の結石破砕装置によれば、結石位置をその運動
の１周期以上にわたりあらかじめ検出して時相ごとの結
石の位置データを得ておいて、これに基づき破砕エネル
ギーの発生前に検出した結石位置からエネルギー発生時
点での結石位置を予測しているので、結石破砕エネルギ
ーの集束点を生体内で移動する結石に追従して移動させ
ながら破砕エネルギーを発生することができる。その結
果、移動する結石に対して常に焦点を合わせて破砕エネ
ルギーを発射することができて、結石破砕の治療効果が
向上し、正常組織に対する損傷も最小限に抑えることが
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、第
３図及び第４図は結石の移動軌道、検出位置及び予測位
置を説明するための図である。 １…生体、１１…結石、１２…軌道、１３…スキャン領
域、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、８１…多数枚分のフレームメ
モリ、９…ＣＲＴ表示装置、１０…主制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、結石の位置を検出する
   生体内画像データ収集手段と、該生体内画像データ収集
   手段を用いて結石位置をその運動の１周期以上にわたり
   あらかじめ検出して時相ごとの結石の位置データを得て
   おいて、破砕エネルギーの発生前に生体内画像データ収
   集手段を用いて検出した結石位置から、上記の時相ごと
   の結石位置データを用いて破砕エネルギー発生時点での
   予測される結石位置を算出し、この予測位置に上記の集
   束位置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。