JPH11262501A - 超音波ハイパーサーミアの温度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波ハイパーサーミア装置による温熱治療
に際して、正常な組織に影響を与えないために非常に狭
い範囲に設定されていた温度コントロール範囲を大幅に
緩和する手段を備えた温度計測装置を提供する。 【解決手段】 超音波ハイパーサーミア装置の被治療患
部の温度を測定する温度計測装置の刺入針に、超音波造
影剤を注入する手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を用いて
癌等の悪性腫瘍や前立腺肥大症のような良性腫瘍を加温
して治療する超音波ハイパーサーミア装置に必要な生体
内部の被治療患部の温度を浸襲的に測定する温度計測装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば特開昭６１−２８８８５
８号公報に示すように、癌等の悪性腫瘍や前立腺肥大症
等の良性腫瘍という生体の異常な細胞組織で構成される
患部を治療するための一治療法として、患部を４３℃付
近で所定時間加温することによって治療する温熱治療
（ハイパーサーミア）が有効であることがよく知られて
いる。

【０００３】このようなハイパーサーミア装置で患部の
温度を上げる一手段として、超音波を利用した治療装置
がある。この超音波治療装置は、電気音響変換素子を半
球状に配置したアプリケータから、超音波を被治療患
部、例えば癌組織等の腫瘍に集束照射し、この被治療患
部を特定の温度まで加温し、それを一定時間維持するこ
とにより、この被治療患部を治療しようとするものであ
る。

【０００４】第２図は超音波を利用した従来のハイパー
サーミア装置の一例を示すものである。図示のように、
生体１の体表面に接してハウジング２が設けられ、この
ハウジング２の中に加温用の電気音響変換素子、すなわ
ち超音波振動子３が半球状に配置されている。ハウジン
グ２は膜４によって密封され、その内部は適当な音響イ
ンピーダンスを有する液体（たとえば水）５で満たされ
ている。ハウジング２を生体１の体表面に密着させるこ
とにより、超音波エネルギーを生体１の内部に照射する
ことが可能になる。加温用超音波振動子３はケーブルを
介して駆動回路６に接続され、この駆動回路６を駆動す
ることで超音波振動子から超音波を発射し、生体内部の
加温目標である被治療患部（例えば癌等の悪性腫瘍）７
に超音波を集束照射することによって患部の温度が上昇
し、４３℃付近の温度で所定時間加温することによって
温熱治療が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ハイパーサーミア装置
による温熱治療において、生体内部の加温目標である被
治療患部だけを治療し、その周辺にある正常な組織に影
響を与えないためには、被治療患部の温度を正確に測定
し、コントロールすることが必要である。

【０００６】被治療患部の温度測定方法の一例として、
例えば特開平２−３０９９３６号公報には、第２図に示
すような感温素子の組み込まれている刺入針８を生体内
に刺して温度を測定する浸襲的方法が示されている。

【０００７】刺入針８の中の感温素子から出力される温
度に応じた電気信号は、温度計９で温度に変換され、そ
の温度は駆動回路コントローラ１０に送られる。駆動回
路コントローラ１０では、測定された温度があらかじめ
設定された下限設定値以下のときには、駆動回路６を駆
動して超音波振動子３から生体内に超音波を発射し、被
治療患部７を加温する。一方、被治療患部７の温度が上
限設定値を越えたときには、駆動回路６を停止させ、生
体内への超音波の発射を止めることによって、被治療患
部７の温度を設定範囲内に維持する。

【０００８】しかしながら、被治療患部だけを治療し、
その周辺にある正常な組織に影響を与えないようにする
ためには、例えば温度の上限設定値は４３．０℃、下限
設定値は４２．５℃というように、非常に狭い範囲内に
被治療患部の温度をコントロールする必要があり、その
ために例えば第２図に示す温度計９や駆動回路コントロ
ーラ１０などの装置が大規模かつ高価になるという問題
があった。

【０００９】本発明は上記の欠点を解決するためになさ
れたもので、その目的は、超音波ハイパーサーミア装置
による温熱治療に際して、被治療患部については十分な
加温効果を確保しながら、正常な組織に影響を与えない
ようにするための温度コントロールの範囲を大幅に緩和
する手段を備えた温度計測装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するためになされたもので、超音波ハイパーサーミ
ア装置の被治療患部の温度を測定する温度計測装置の刺
入針に、超音波造影剤を注入する手段を備えたことを特
徴とする、超音波ハイパーサーミアの温度計測装置であ
る。

【００１１】従来、超音波造影剤は電気音響変換器、す
なわち超音波振動子を介して生体内に入射させた超音波
が、体組織や体液の界面で反射／吸収されることにより
生じる超音波画像診断の画像のコントラストを増強する
ために使用されている。

【００１２】一方、超音波造影剤には超音波画像診断に
おける画像のコントラストを増強するという機能の他
に、超音波照射による生体組織の温度上昇が低減すると
いう機能もある。

【００１３】第３図は上記の機能を説明するために、擬
似生体組織（ファントム）の表面に超音波を照射し、フ
ァントムを加温したときの温度上昇を調べた実験結果を
示す。実線１１はファントムの表面に塩化ビニリデンで
コーティングされ、内部に空気を含有する造影剤を適量
注入したときのファントムの温度上昇を示している。一
方、実線１２は造影剤を注入しないときのファントムの
温度上昇を示している。第３図から明らかに造影剤を注
入したときの方が温度上昇が小さく、造影剤が超音波照
射による温度上昇を低減する機能を有していることがわ
かる。

【００１４】これは、造影剤の内部に含まれる空気の熱
伝導率が小さいために、超音波照射により生じた熱がフ
ァントム表面に効率よく伝わらないことに起因してい
る。また、照射された超音波が造影剤によって反射、散
乱されるために、ファントムまで透過するエネルギーが
小さくなることも起因している。

【００１５】

【作用】本発明による温度計測装置によれば、刺入針を
通して被治療患部に注入された造影剤は超音波を加温の
ために患部に集束照射することによって、その大きな音
圧により破壊されるので、造影剤の存在が温熱治療を妨
げることはなく、患部の温度は温熱治療に必要な温度ま
で上昇する。一方、被治療患部の周辺にある正常な組織
に注入された造影剤にも超音波が照射されるが、超音波
の集束の焦点が被治療患部上に合わされていることか
ら、造影剤に照射される音圧は小さく、一部分の造影剤
は破壊される可能性があるものの、大部分の造影剤は破
壊されずに残る。このとき、造影剤の内部に含まれる気
体の熱伝導率が小さいために、超音波照射により生じた
熱は正常な組織に伝わりにくい。また、照射された超音
波の一部は造影剤によって反射、散乱され、その結果、
正常な組織まで透過するエネルギーが小さくなることか
ら、正常な組織の温度は大きく上昇しない。したがっ
て、従来、正常な組織に影響を与えないために非常に狭
い範囲に設定されていた温度範囲を大幅に緩和すること
ができ、そのために従来使われてきた温度計測装置を簡
素化することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。第１図は超音波を利用したハイパーサ
ーミア装置の構成を示すもので、生体１の体表面に接し
てハウジング２が設けられ、このハウジング２の中には
加温用の電気音響変換素子、すなわち超音波振動子３が
半球状に配置されている。ハウジング２は膜４によって
密封され、その内部は適当な音響インピーダンスを有す
る液体（たとえば水）５で満たされている。ハウジング
２を生体１の体表面に密着させることにより、超音波エ
ネルギーを生体１の内部に照射することが可能になる。

【００１７】駆動回路６にケーブルを介して接続された
加温用超音波振動子３を駆動して、生体内部の加温目標
である被治療患部７、例えば癌等の悪性腫瘍や前立腺肥
大症等の良性腫瘍に超音波を集束照射させるまえに、患
部の温度を測定するための刺入針８を生体内に刺し込
み、その中に備えられた超音波造影剤を注入する手段を
通して、超音波造影剤１３を被治療患部７とその周辺の
正常組織に適量を注入する。

【００１８】第４図に刺入針の一例を示すように、刺入
針８には被治療患部の温度に応じた電気信号を出力する
感温素子１４が備えられている一方で、弾力性のある材
料からなる細いパイプ１５も備えられている。そのパイ
プの中に超音波造影剤１３を封入し、圧入部１６に外か
ら力を加えて、造影剤を生体内に押し出してやることに
より、被治療患部及びその周辺の正常組織に適量の造影
剤を注入する。

【００１９】該超音波造影剤はエマルジョン、固体粒状
物、水溶性化合物、遊離気泡、様々な型の封入気体含有
系および気体発生系で構成され、その内部に気体を含有
し、その気体は熱伝導率の小さい気体で構成されてい
る。気体として例えば、空気、窒素、希ガス、例えばヘ
リウム、ネオン、アルゴンまたはクリプトン、水素、二
酸化炭素、酸素またはこれらの混合物が挙げられる。

【００２０】被治療患部に注入された造影剤は、、超音
波を加温のために患部に集束照射することによって、そ
の大きな音圧により破壊されるので、造影剤が温熱治療
を妨げることはなく、患部の温度は温熱治療に必要な温
度まで上昇する。一方、被治療患部の周辺にある正常な
組織に注入された造影剤にも超音波が照射されるが、超
音波の集束の焦点が被治療患部上に合わされていること
から、造影剤に照射される音圧は小さく、造影剤の一部
分は破壊される可能性があるものの、その大部分は破壊
されずに残る。このとき、造影剤の内部に含まれる気体
の熱伝導率が小さいために、超音波照射により生じた熱
は正常な組織に伝わりにくい。また、照射された超音波
の一部は反射、散乱され、その結果、透過するエネルギ
ーも小さくなることから、正常組織の温度は大きく上昇
せず、正常組織は過度の加温による破壊からまぬがれ
る。

【００２１】したがって、本発明により従来、正常な組
織の破壊を防ぐために非常に狭い範囲に設定されていた
温度範囲を大幅に緩和することができ、そのために従来
の温度計測装置に必要とされた大規模かつ高価な装置を
大幅に簡素化することができる。

【００２２】また、本発明によれば、超音波照射による
正常組織の温度上昇を低減することができるので、従
来、温熱治療として４３℃付近の温度にコントロールし
ていた被治療患部の温度をさらに上昇させることができ
る。それによって、癌等の悪性腫瘍や前立腺肥大症等の
良性腫瘍の治療効果の改善も期待できる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、ハ
イパーサーミア装置による温熱治療に際して、被治療患
部の温度を測定する温度計測装置の刺入針に備えた超音
波造影剤を注入する手段によって、被治療患部及びその
周辺の正常な組織に適量の超音波造影剤を注入するとい
う簡単な方法で、超音波照射による正常な組織の温度上
昇を低減することができる。これによって従来、温熱治
療の際の過度の加温による患部周辺の正常な組織の破壊
を防ぐために、患部の温度コントロールの範囲として非
常に狭い範囲に設定されていた温度範囲を大幅に緩和す
ることができる。そのため、従来の大規模かつ高価だっ
た被治療患部の温度を測定する温度計測装置を簡素化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波ハイパーサーミアの温度計測装
置の実施例の概略的な構成図

【図２】従来の超音波ハイパーサーミア装置の一例の概
略的構成図

【図３】本発明の超音波照射に対する造影剤の反射、散
乱効果を示す実験図

【図４】本発明の超音波造影剤を注入する手段を備えた
温度計測装置の刺入針

【符号の説明】

１ 生体 ２ ハウジング ３ 超音波振動子 ４ 膜 ５ 液体 ６ 駆動回路 ７ 被治療患部 ８ 刺入針 ９ 温度計 １０ 駆動回路コントローラ １１ ファントムの表面に造影剤を適量注入したときの
ファントムの温度上昇を示す実験データ １２ 造影剤を注入しないときのファントムの温度上昇
を示す実験データ １３ 超音波造影剤 １４ 感温素子 １５ パイプ １６ 圧入部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波ハイパーサーミア装置の被治療患部
   の温度を測定する温度計測装置の刺入針に、超音波造影
   剤を注入する手段を備えたことを特徴とする、超音波ハ
   イパーサーミア装置の温度計測装置。