JPH0871069A - 超音波治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目的治療部位以外に強い超音波を照射するの
を防止することが可能な超音波治療装置を提供する。 【構成】 位置決め用の弱い超音波を超音波振動子３に
出力させる位置決め用アンプ７と、加熱治療用の強い超
音波を超音波振動子３に出力させる加熱用パワーアンプ
９と、位置決め用アンプ７と加熱用パワーアンプ９を制
御するコントローラ１１と、超音波イメージングプロー
ブ５と、超音波イメージングプローブ５により得られた
反射信号を基に超音波振動子３の焦点付近の反射波信号
の変化を求める演算部２５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、体外から強力な超音波
を収束させて焦点付近の治療部位を加熱治療する超音波
治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、強力な超音波を収束させ
て焦点付近の治療部位を加熱治療する超音波治療装置を
用い、癌組織を４３℃付近に加熱することにより、正常
組織にダメージを与えることなく癌組織を壊死させるハ
イパーサーミアが臨床で使われるようになってきた。超
音波を用いたハイパーサーミアは、収束性、深部到達性
に優れているため深部の局在した部位を治療できるとい
う特徴がある。また近年、超音波を用いたハイパーサー
ミアを応用し、温度をさらに上昇させて癌組織を熱変性
壊死させる収束強力超音波治療の研究が行われてきてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波治療装置では、加熱治療を行う部位の位置合わせ
は加熱用振動子に連結された超音波イメージングプロー
ブにより行われており、正体内の脂肪や筋肉等の屈折を
起こし易い層によって加熱用超音波振動子の焦点位置が
ずれることがある。このため目的とする治療部位以外、
例えば血管やガスのある腸等に長時間強力超音波が照射
されると重篤な副作用を及ぼしかねない。

【０００４】また、生体とのカップリングのため、水袋
（以下カップリング膜と記す）を用いるが、生体とカッ
プリング膜の接触が完全に行われているか否かは超音波
イメージングプローブにより得られる二次元画像によっ
て確認するしかなく、その画像の線上では接触していて
も、他の線上では接触が不十分となる場合がある。この
ような場合、強力超音波が生体に入っていかないばかり
か体表面が高温になり火傷をするなどの影響がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、その目的は、目的治療部位以外に強い超音波を照
射するのを防止することが可能な超音波治療装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、超音波振動子から照射される超音波の強
度を位置合わせ用の弱いものと治療用の強いものに切り
替える制御手段と、超音波振動子の焦点付近を含む断層
像を得る超音波イメージング装置と、前記超音波イメー
ジング装置により得られた反射信号を基に前記超音波振
動子の焦点付近の反射波信号の変化を検出する手段とを
備えたことを特徴としている。

【０００７】また、前記検出手段は、前記超音波イメー
ジング装置により得られた反射信号を輝度情報に変換し
た値を基に、前記超音波振動子の焦点付近の指定領域の
輝度値の変化量から前記超音波振動子の焦点付近の反射
波信号の変化を検出する、もしくは、前記超音波イメー
ジング装置により得られた反射信号を周波数解析し、反
射信号の周波数成分のピーク値の変化量から前記超音波
振動子の焦点付近の反射波信号の変化を検出する。さら
に、前記検出手段により得られた前記超音波振動子の焦
点付近の反射波信号の経時変化を画面状に表示する表示
手段を備える。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、制御手段は、超音波振動子
から照射される超音波の強度を位置合わせ用の弱いもの
と治療用の強いものに切り替え、検出手段は、超音波イ
メージング装置により得られた反射信号を基に前記超音
波振動子の焦点付近の反射波信号の変化を検出する。ま
た、表示手段は前記検出手段により得られた前記超音波
振動子の焦点付近の反射波信号の経時変化を画面状に表
示する。このため、弱い超音波を治療部位に照射し、熱
変性を反射波信号の変化から検出することで実際の超音
波の焦点が目的とする部位と一致しているか否かが確認
でき、目的治療部位以外に強い超音波を照射するのを防
止する。また、治療用の強い超音波を治療部位に照射
し、熱変性を反射波信号の変化から検出することで治療
の程度が判断でき、不完全な治療を防止する。

【０００９】

【実施例】本発明に係る超音波治療装置は、弱い超音波
を治療部位（生態組織）に照射したときの超音波振動子
の焦点付近の反射波の輝度の変化を検出し、実際の超音
波の焦点が目的とする部位と一致していることを確認す
るものである。生態組織は、加熱することにより熱変性
し、加熱が進むと組織はやがて壊死する。しかし、弱い
超音波を短時間照射した場合、生体組織は一時的に熱変
性を起こすが、一過性で照射を停止すると元に戻る。そ
こで、弱い超音波を治療部位に照射して一時的な熱変性
を検出し、実際の超音波の焦点が目的とする部位と一致
していることを確認する。ここで、生態組織は熱変性に
より音響特性が変化し、超音波イメージングプローブで
見ると輝度が高くなって見える。このため、輝度の変化
を検出すれば熱変性の有無を検出することができる。

【００１０】図１は、本発明に係る超音波治療装置の一
実施例を示すブロック図である。図１に示すように本実
施例の超音波治療装置１は、凹面状の超音波振動子３
と、その中央部に設けられた超音波イメージングプロー
ブ５と、位置決め用アンプ７と、加熱用パワーアンプ９
と、コントローラ１１と、モード選択スイッチ１３と、
送受信部１５と、画像構成部１７と、フレームメモリ１
９と、表示部２１と、領域指定部２３と、演算部２５
と、閾値設定部２７と、比較部２９とを備えている。

【００１１】位置決め用アンプ７は、実際の超音波焦点
が確実に超音波振動子３の凹面焦点と一致しているか否
かを確認する位置合わせモード用の弱い超音波を超音波
振動子３に出力させるための電圧を超音波振動子３に供
給する。

【００１２】加熱用パワーアンプ９は、加熱治療を行う
治療モード用の強い超音波を超音波振動子３に出力させ
るための電圧を超音波振動子３に供給する。コントロー
ラ１１は、位置決め用アンプ７と加熱用パワーアンプ９
を制御するとともに、位置決め用アンプ７と加熱用パワ
ーアンプ９のいずれを用いるかを操作者により選択可能
なモード切り替えスイッチ１３または比較部２９の結果
に基づいて制御する。

【００１３】送受信部１５は、超音波イメージングプロ
ーブ５から超音波を出力させるとともに、超音波イメー
ジングプローブ５により電気信号に変換された反射波信
号を受信する。

【００１４】画像構成部１７は、送受信部１５により受
信された反射波信号を輝度変調し、画像を構成してフレ
ームメモリ１９に記憶させる。表示部２１は、フレーム
メモリ１９に記憶された輝度情報をディスプレイ（図示
せず）上に表示する。また、平均輝度の経時変化をディ
スプレイ上に表示する。

【００１５】演算部２５は、マウス等のポインティング
デバイス（図示せず）を備えた領域指定部２３により指
定された領域の輝度の平均を求める。また、求められた
平均輝度の経時変化を表示部２１のディスプレイ上に表
示させる。

【００１６】比較部２９は、演算部２５により求められ
た指定領域の平均輝度が閾値設定部２７に予め設定され
ている閾値以上である場合、コントローラ１１に対し、
位置合わせモードから治療モードに切り替えさせる。

【００１７】次に、本実施例の超音波治療装置１の作用
を図２〜図４を中心に説明する。なお、予め閾値設定部
２７に位置合わせモードから治療モードに切り替える閾
値を設定しておく。

【００１８】まず、超音波イメージングプローブ５によ
り走査し、得られた断層像上で超音波振動子３の凹面焦
点を示すマーカに被検体の治療部位（腫瘍）が位置する
ように超音波振動子３を移動させ、位置合わせを行う。

【００１９】この状態で操作者はコントローラ１１を動
作させる。これによりコントローラ１１は、位置決め用
アンプ７を用いて超音波振動子３に電圧を印加する。こ
れにより超音波振動子３から位置合わせ用の弱い超音波
が治療部位（腫瘍）に出力される。

【００２０】このとき送受信部１５では、超音波イメー
ジングプローブ５から超音波を出力させており、この超
音波の反射波信号を受信し続けている。また、画像構成
部１７は、送受信部１５により受信された反射波信号を
継続して輝度変調し、画像を構成してフレームメモリ１
９に記憶させている。このため、表示部２１のディスプ
レイ上には図２に示すように治療部位（腫瘍）を含む断
層像がリアルタイムに表示される。

【００２１】また、表示部２１のディスプレイ上には、
超音波断層像に重ねて図２に示すように超音波振動子３
の凹面焦点を示すマーカが表示されている。このとき図
３に示すように前記凹面焦点付近の領域の周囲を領域指
定部２３のポインティングデバイスを用いて指定する
と、演算部２５により指定領域の平均輝度が演算され、
表示部２１のディスプレイ上に図４に示すように所定の
時間間隔で指定領域の平均輝度変化が表示される。この
ため、操作者はこの平均輝度の経時変化を確認すること
により、位置合わせが確実に行われたか否かを知ること
ができる。

【００２２】またこのとき、比較部２９は、演算部２５
により求められた指定領域の平均輝度と、閾値設定部２
７に予め設定されている閾値とを継続して比較してお
り、演算部２５により求められた指定領域の平均輝度が
閾値設定部２７に予め設定されている閾値以上となった
場合、コントローラ１１に対し、動作モードを位置合わ
せモードから治療モードに切り替えさせる。これにより
加熱治療が開始される。

【００２３】なおここでは、位置合わせモードから治療
モードへの切り替えはコントローラ１１により自動に行
われるが、操作者がモード選択スイッチ１３を用いて手
動で切り替えるようにしても良い。

【００２４】また、演算部２５により求められた指定領
域の平均輝度が閾値設定部２７に予め設定されている閾
値以上にならない場合、位置合わせが不十分であると判
断され、加熱治療は行われない。なおこのとき、所定時
間経過しても閾値以上にならない場合、比較部２９によ
り表示部２１のディスプレイ上にその旨を表示させるよ
うにしても良い。

【００２５】ここで、超音波振動子３を被検体に接触さ
せるカップリング膜の接触が不十分であったり、超音波
入射経路にガスや骨等があり、焦点に有効なエネルギー
が到達しない場合、また脂肪層や堅い筋肉層で屈折し、
ディスプレイ上に表示した超音波振動子３の凹面焦点
（マーカ）から実際の超音波焦点がずれている場合には
加熱治療に移行できない。このため、目的治療部位以外
に強い超音波を照射するのを防止することができる。

【００２６】また、比較的大きな部位を加熱治療する場
合には超音波焦点を深い位置から順次走査させて全体を
治療する。熱変性壊死した組織は音響特性が変化して超
音波はその後方へ到達しなくなる。従って、位置合わせ
モードの弱い超音波も到達しなくなるため、一度熱変性
した部位に焦点を合わせても輝度変化はなく、余計なエ
ネルギーを注入することがない。

【００２７】このように本実施例の超音波治療装置１で
は、指定領域の平均輝度と、閾値設定部２７に予め設定
されている閾値とを比較し、演算部２５により求められ
た指定領域の平均輝度が閾値設定部２７に予め設定され
ている閾値以上となった場合、コントローラ１１に対
し、動作モードを位置合わせモードから治療モードに切
り替えさせるようにしているので、実際の超音波焦点が
超音波振動子３の凹面焦点と一致しているか否かの確認
ができ、目的治療部位以外に強い超音波を照射するのを
防止することができる。

【００２８】ここで、一か所に照射する超音波が弱いと
細胞が完全に熱変性壊死しないことがあり、悪性腫瘍を
治療部位とした場合、再発の危険性もある。これを回避
するため、治療モード時も指定領域の平均輝度を演算部
２５により求めさせるようにする。そして比較部２９
は、平均輝度が所定値以上となってから所定時間経過
後、コントローラ１１に対してその治療部位の超音波照
射を終了させる。これにより不完全な治療を防止するこ
とができる。なお、前記所定時間経過させるのは治療部
位全体を完全に熱変性壊死させるためである。またこの
場合、前記所定値を閾値設定部２７に設定しておく。

【００２９】このとき、図４に示す位置合わせモード時
の指定領域の平均輝度変化と同様に、治療モード時も指
定領域の平均輝度変化を表示部２１のディスプレイ上に
表示させる。これにより操作者は、治療程度の判断を行
うことができる。

【００３０】また、図５に示すように熱変性の前（ｆ1
）と後（ｆ2 ）では周波数成分のピーク値が変化する
ため（Δｆ）、反射波の周波数解析を行い、周波数成分
のピーク値の変化からも熱変性の程度を検出することが
できる。なお、この場合、周波数解析を行う手段を新た
に設ける、若しくは、送受信部１５に周波数解析を行う
手段を設けるようにする。

【００３１】なお、本実施例の超音波治療装置１では、
領域の指定は領域指定部２３のポインティングデバイス
用いて領域の周囲を指定することにより行われるが、こ
れに限らず、前記ポインティングデバイス用いて一点の
みを指定するようにしても良い。この場合、演算部２５
は前記指定された点を中心に予め決められた所定の広さ
の領域の平均輝度を求める。またこのとき、平均輝度で
はなく輝度加算値を求めるようにし、比較部２９は輝度
加算値を基に閾値との比較を行うようにしても良い。な
おこの場合、閾値設定部２７にも輝度加算値の閾値を設
定しておく。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
出手段により検出された反射波信号の変化（焦点付近の
指定領域の輝度値の変化量または焦点付近の反射信号の
周波数成分のピーク値の変化量）を基に前記超音波の出
力強度の切り替えと超音波出力の停止を行うようにして
いるので、実際の超音波焦点が超音波振動子の焦点と一
致しているか否かの確認ができ、このため目的治療部位
以外に強い超音波を照射するのを防止することができ
る。

【００３３】また、検出手段により検出された反射波信
号の変化（焦点付近の指定領域の輝度値の変化量または
焦点付近の反射信号の周波数成分のピーク値の変化量）
所定値以上となった場合に治療部位の超音波照射を終了
させるようにしているので、不完全な治療を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波治療装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】治療部位（腫瘍）を含む断層像を示す説明図で
ある。

【図３】図２に示す断層像を基に領域を指定した場合を
示す説明図である。

【図４】治療部位を含む断層像の下に指定領域の平均輝
度変化を表示した場合の説明図である。

【図５】熱変性の前と後の周波数成分のピーク値の変化
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 超音波治療装置 ３ 超音波振動子 ５ 超音波イメージングプローブ ７ 位置決め用アンプ ９ 加熱用パワーアンプ １１ コントローラ １３ モード選択スイッチ １５ 送受信部 １７ 画像構成部 １９ フレームメモリ ２１ 表示部 ２３ 領域指定部 ２５ 演算部 ２７ 閾値設定部 ２９ 比較部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強力な超音波を超音波振動子により収束
   させて照射し焦点付近の治療部位を熱変性壊死させる超
   音波治療装置において、 前記超音波振動子から照射される超音波の強度を位置合
   わせ用の弱いものと治療用の強いものに切り替える制御
   手段と、前記超音波振動子の焦点付近を含む断層像を得
   る超音波イメージング装置と、前記超音波イメージング
   装置により得られた反射信号を基に前記超音波振動子の
   焦点付近の反射波信号の変化を検出する手段とを備え、
   前記検出手段により検出された反射波信号の変化を基に
   前記超音波の出力強度の切り替えと超音波出力の停止を
   行うことを特徴とする超音波治療装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、前記超音波イメージン
   グ装置により得られた反射信号を輝度情報に変換した値
   を基に、前記超音波振動子の焦点付近の指定領域の輝度
   値の変化量から前記超音波振動子の焦点付近の反射波信
   号の変化を検出することを特徴とする請求項１記載の超
   音波治療装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段は、前記超音波イメージン
   グ装置により得られた反射信号を周波数解析し、反射信
   号の周波数成分のピーク値の変化量から前記超音波振動
   子の焦点付近の反射波信号の変化を検出することを特徴
   とする請求項１記載の超音波治療装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段により得られた前記超音波
   振動子の焦点付近の反射波信号の経時変化を画面上に表
   示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至
   ３いずれか１項記載の超音波治療装置。