JPH11276497A - 超音波治療装置及び超音波治療方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価・簡単・小型な構成で、被験者の他の生
体組織を損傷することなく、被験者の体内にある結石や
胆石等を効果的に破砕する。 【解決手段】 開示される超音波治療装置は、供給され
る探索信号及び治療信号に基づき探索用超音波及び治療
用超音波を被験者の体内に照射すると共に、結石からの
エコーを受信して探索受信信号を出力するセル９₁〜９
₆₄と、セル９_nから探索用超音波を照射して結石からの
エコーをセル９_mによって受信して検出した６４×６４
個のデジタル探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）をフーリエ変換し
て得た６４×６４個のデジタル探索受信信号Ｓ_mn（ω）
に関する方程式を成立させる実数値λ_p及びそれに対応
する関数Ψ_p（ω）を算出し、関数Ψ_p（ω）に基づき治
療信号を生成してセル９₁〜９₆₄に供給する信号発生器
１１₁〜１１₆₄，増幅器１３₁〜１３₆₄，波形整形器１４
₁〜１４₆₄，Ａ／Ｄ変換器１５₁〜１５₆₄，ＣＰＵ１８と
を備えてなる。

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、超音波治療装置
及び超音波治療方法に係り、詳しくは、外部から被験者
の体内にある結石や胆石等に超音波の収束エネルギを照
射して破砕する超音波治療装置及び超音波治療方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超音波治療装置として、例え
ば、特開昭６２−４９８４３号公報に開示されたものが
あった。この超音波治療装置は、１つの超音波トランス
デューサから被験者の体内にある結石等の周辺に弱い超
音波を照射しそのエコー信号に基づいて結石等の周辺の
断層像を表示することにより、オペレータがその断層像
を見ながら装置を操作して、もう１つの超音波トランス
デューサから結石等に強い超音波を照射させて結石等を
破砕するものである。しかし、上記公報に開示された超
音波治療装置においては、強い超音波の焦点サイズが固
定されているため、結石等のサイズが右焦点サイズより
大きい場合には、何回も結石等に強い超音波を照射しな
ければ完全に破砕できず治療効率が悪いし、逆に結石等
のサイズが右焦点サイズより小さい場合には、結石等の
周辺の正常な組織を損傷してしまうという欠点があっ
た。

【０００３】また、特開平７−４７０７号公報には、以
下に示す超音波治療装置が開示されている。まず、磁気
共鳴映像装置（ＭＲＩ；Magnetic Resonance Imaging）
やコンピュータ断層撮影装置（Ｘ−ＣＴ；X-ray Comput
ed Tomography）等の画像診断装置を用いて患部及びそ
の近傍を３次元的に撮像し、得られた３次元画像を装置
本体のメモリに記憶する。次に、超音波治療装置は、得
られた３次元画像と、オペレータがコンソールを用いて
入力した各骨や臓器等の組織の物理特性値（例えば、加
温に対する温度上昇特性、音響インピーダンスなど）の
データとに基づいて、時間変化を含んだ３次元的な疑似
生体モデルを作成して表示する。これにより、オペレー
タが３次元画像を見ながら、骨や臓器等の障害物に妨げ
られることなく超音波が患部に照射されるように、複数
の超音波振動子を有する超音波アプリケータを被験者に
装着する。次に、この状態において、超音波治療装置
は、各組織間の音響インピーダンスの違いから起こる超
音波の屈折、反射を計算すると共に、超音波アプリケー
タから患部に至る超音波の照射経路（音場）をシミュレ
ートする。この際、骨や臓器等の障害物が照射経路上に
存在する場合には、障害物にぶつかることになる超音波
を発生する超音波振動子を駆動せず、それ以外の超音波
振動子を駆動して、患部だけに一定のエネルギが印加さ
れるように、電源を制御するための条件を決定する。そ
して、オペレータは、３次元画像を見ながら、治療領
域、治療順序など治療プロトコルを決定した後、右治療
プロトコルに従い、順に超音波振動子の焦点を移動させ
ながら患部に超音波を照射して治療を行う。このような
構成によれば、事前に超音波の照射位置のずれや照射経
路を評価でき、正確で安全確実な治療を行うことができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開平
７−４７０７号公報に開示された従来の超音波治療装置
においては、ＭＲＩやＸ−ＣＴ等の画像診断装置を用い
ているため、装置が複雑・大型であり、高価になってし
まうという欠点があった。また、疑似生体モデルを作成
する際に用いられる骨や臓器等の組織の物理特性値は、
被験者の組織について実測した値ではなく、オペレータ
がコンソールを用いて入力した統計的ないし平均的な値
であるので、当該被験者の治療に最適な音場がシミュレ
ートできないという問題があった。したがって、被験者
の他の生体組織を損傷することなく、結石等を効果的に
破砕することができないという欠点があった。

【０００５】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、安価・簡単・小型な構成で、治療に最適な超音
波を生成でき、被験者の他の生体組織を損傷することな
く、被験者の体内にある結石や胆石等を効果的に破砕す
ることができる超音波治療装置及び超音波治療方法を提
供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明に係る超音波治療装置は、２次
元的に任意に配置され、供給される被験者の体内の少な
くとも患部の位置を探索するための探索信号に基づいて
探索用超音波を、供給される上記患部を治療するための
治療信号に基づいて治療用超音波をそれぞれ上記被験者
の体内に照射すると共に、少なくとも患部からのエコー
を受信して少なくとも探索受信信号を出力するＮ個（Ｎ
は２以上の自然数）の超音波変換要素と、上記Ｎ個の超
音波変換要素のうち、第ｎ番目（ｎ＝１，２，……，
Ｎ）の超音波変換要素に所定周波数範囲内の探索信号を
供給し、それに基づく少なくとも患部からのエコーを第
ｍ番目（ｍ＝１，２，……，Ｎ）の超音波変換要素によ
って受信させる処理を上記Ｎ個の超音波変換要素につい
て行うことにより上記Ｎ個の超音波変換要素から出力さ
れる（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出する
探索受信信号検出手段と、上記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信
信号Ｓ_mn（ｔ）を（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ
_mn（ω）にフーリエ変換するフーリエ変換手段と、上記
（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ω）に関する式
（９）の方程式を成立させる実数値λ₁，λ₂，……，λ
_Nのうち、絶対値の大きい方から数えて、単数又は複数
の実数値λ_p（１≦ｐ≦Ｎ）を求めると共に、上記単数
又は複数の実数値λ_p（１≦ｐ≦Ｎ）に対応する単数又
は複数の関数Ψ_p（１≦ｐ≦Ｎ）（ω）を算出する算出
手段と、上記単数又は複数の関数Ψ_p（１≦ｐ≦Ｎ）
（ω）に基づいて、少なくとも１個の治療信号を生成し
て少なくとも１個の超音波変換要素に供給する治療信号
生成手段とを備えてなることを特徴としている。

【数９】 式（９）において、Ψ^* _m（ω）はΨ_m（ω）の複素共役
である。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の超音波治療装置に係り、上記探索受信信号検出手段
は、上記Ｎ個の超音波変換要素から照射可能な超音波の
周波数帯域内の任意波形の探索信号を生成し、上記Ｎ個
の超音波変換要素は、上記探索信号に基づいて、自己の
周波数帯域内の任意波形の探索用超音波を上記被験者の
体内に照射することを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の超音波治療装置に係り、上記治療信号生成手
段は、上記単数又は複数の関数Ψ_pを逆フーリエ変換し
て得られた信号Ψ_p（ｔ）を、アナログ変換することで
上記少なくとも１個の治療信号とすることを特徴として
いる。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、請求項１又
は２記載の超音波治療装置に係り、上記治療信号生成手
段は、上記単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に角周波数毎
に重み関数Ａ_p（ω）を掛けたものを逆フーリエ変換し
て得られた信号をアナログ変換し、必要に応じて、振幅
を増幅して上記少なくとも１個の治療信号とすることを
特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項１又
は２記載の超音波治療装置に係り、上記Ｎ個の超音波変
換要素に対応して、対応する超音波変換要素と合わせた
送受信特性が直線位相変化特性を有し、対応する超音波
変換要素と上記探索受信信号検出手段及び上記治療信号
生成手段との間で、エネルギの損失なしに信号の授受が
なされるように、インピーダンスの整合を行うＮ個の整
合回路を備え、上記治療信号生成手段は、上記単数又は
複数の関数Ψ_p（ω）を逆フーリエ変換して得られた信
号Ψ_p（ｔ）に基づいて、任意の時刻に任意の振幅を有
するパルス状の少なくとも１個の治療信号を生成するこ
とを特徴としている。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、請求項１又
は２記載の超音波治療装置に係り、上記Ｎ個の超音波変
換要素に対応して、対応する超音波変換要素と合わせた
送受信特性が直線位相変化特性を有し、対応する超音波
変換要素と上記探索受信信号検出手段及び上記治療信号
生成手段との間で、エネルギの損失なしに信号の授受が
なされるように、インピーダンスの整合を行うＮ個の整
合回路を備え、上記治療信号生成手段は、上記単数又は
複数の関数Ψ_p（ω）に角周波数毎に重み関数Ａ_p（ω）
を掛けたものを逆フーリエ変換して得られた信号に基づ
いて、任意の時刻に任意の振幅を有するパルス状の少な
くとも１個の治療信号を生成することを特徴としてい
る。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、請求項４又
は６記載の超音波治療装置に係り、上記重み関数Ａ
_p（ω）が、上記治療用超音波のエネルギを患部に集中
させるべく上記治療信号のピーク電圧を変化させる関数
であることを特徴としている。

【００１３】また、請求項８記載の発明は、請求項１乃
至７のいずれか１に記載の超音波治療装置に係り、上記
算出手段が、上記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ
_mn（ω）から作成される（Ｎ×Ｎ）の複素対称行列であ
り、式（１０）で表される散乱行列Ｓ（ω）から、式
（１１）で表される（２Ｎ×２Ｎ）の実対称行列Ｓ'
（ω）を求め、上記実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問題
を処理して固有値及びそれに対する固有ベクトルを求
め、上記固有値のうち、絶対値の大きい方から数えて、
単数又は複数の固有値を上記単数又は複数の実数値λ_p
とすると共に、上記単数又は複数の固有値に対する単数
又は複数の固有ベクトルを上記単数又は複数の実数値λ
_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）とすることを
特徴としている。

【数１０】 式（１０）において、Ｓ_mn（ω）は、第ｎ番目の超音波
変換要素（ｎ＝１，２，……，Ｎ）から探索用超音波を
照射した時の少なくとも患部からのエコーを第ｍ番目の
超音波変換要素（ｍ＝１，２，……，Ｎ）が受信すると
きの時間の関数たる探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）に対応して
いる。

【数１１】 式（１１）において、Ｒｅ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ
（ω）の実部、Ｉｍ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ（ω）の
虚部である。

【００１４】また、請求項９記載の発明は、請求項１乃
至８のいずれか１に記載の超音波治療装置に係り、上記
所定周波数範囲に対応する角周波数範囲及び上記Ｎ個の
超音波変換要素について、上記単数又は複数の実数値λ
_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）から音場の関
数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を求め、上記音場の関数φ
_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を逆フーリエ変換して得られた関
数φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）から時刻ｔ＝０での音場の関
数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）（＝φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）（ｔ＝
０））を求め、該音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）及び上
記単数又は複数の実数値λ_pに基づいて少なくとも患部
を画像化する画像化処理手段を備えてなることを特徴と
している。

【００１５】また、請求項１０記載の発明は、請求項９
記載の超音波治療装置に係り、上記フーリエ変換手段
が、上記治療用超音波照射時に、少なくとも患部からの
エコーを受信した上記Ｎ個の超音波変換要素から出力さ
れるＮ個の治療受信信号をフーリエ変換し、上記算出手
段は、フーリエ変換されたＮ個の治療受信信号に基づい
て、上記単数又は複数の実数値λ_p及びそれらに対応す
る単数又は複数の関数Ψ _p（ω）を算出し、かつ、上記
画像化手段は、上記単数又は複数の実数値λ_p及びそれ
らに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に基づい
て、少なくとも治療中の患部を画像化することを特徴と
している。

【００１６】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
乃至１０のいずれか１に記載の超音波治療装置に係り、
少なくとも患部からの１次反射波信号のみを抽出するた
めのゲート関数ｇ（ｔ）と、上記探索受信信号Ｓ
_mn（ｔ）とを乗算するゲート処理手段を備えてなること
を特徴としている。

【００１７】また、請求項１２記載の発明は、請求項１
１記載の超音波治療装置に係り、上記ゲート関数ｇ
（ｔ）が、上記探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）のうち、上記１
次反射波信号と推定される部分で振幅が略１で、その他
の部分で振幅が略０の矩形窓を示す関数、又は式（１
２）で示される正規関数であることを特徴としている。

【数１２】

【００１８】また、請求項１３記載の発明は、請求項１
乃至１２のいずれか１に記載の超音波治療装置に係り、
上記探索受信信号検出手段が、上記所定周波数範囲内に
おいて、上記超音波変換要素から照射された探索用超音
波が上記患部まで伝搬される最長時間をＴとした場合の
（１／８Ｔ）より十分小さい周波数間隔で上記探索用超
音波の周波数を変更して周波数毎の上記（Ｎ×Ｎ）個の
探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出することを特徴としてい
る。

【００１９】また、請求項１４記載の発明は、請求項１
乃至１３のいずれか１に記載の超音波治療装置に係り、
上記算出手段が、上記単数又は複数の実数値λ_pから又
は上記単数又は複数の実数値λ_pに所定の比例定数を乗
じて、少なくとも患部の反射率を求めることを特徴とし
ている。

【００２０】また、請求項１５記載の発明に係る超音波
治療方法は、２次元的に任意に配置され、供給される被
験者の体内の少なくとも患部の位置を探索するための探
索信号に基づいて探索用超音波を、供給される上記患部
を治療するための治療信号に基づいて治療用超音波をそ
れぞれ上記被験者の体内に照射すると共に、少なくとも
患部からのエコーを受信して少なくとも探索受信信号を
出力するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の超音波変換要素
を備え、上記Ｎ個の超音波変換要素のうち、第ｎ番目
（ｎ＝１，２，……，Ｎ）の超音波変換要素に所定周波
数範囲内の探索信号を供給し、それに基づく少なくとも
患部からのエコーを第ｍ番目（ｍ＝１，２，……，Ｎ）
の超音波変換要素によって受信させる処理を上記Ｎ個の
超音波変換要素について行うことにより上記Ｎ個の超音
波変換要素から出力される（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号
Ｓ_mn（ｔ）を検出する第１の処理と、上記（Ｎ×Ｎ）個
の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信
号Ｓ_mn（ω）にフーリエ変換する第２の処理と、上記
（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ω）に関する式（１
３）の方程式を成立させる実数値λ₁，λ₂，……，λ_N
のうち、絶対値の大きい方から数えて、単数又は複数の
実数値λ_p（１≦ｐ≦Ｎ）を求めると共に、上記単数又
は複数の実数値λ_pに対応する単数又は複数の関数Ψ
_p（ω）を算出する第３の処理と、上記単数又は複数の
関数Ψ_p（ω）に基づいて、少なくとも１個の治療信号
を生成して少なくとも１個の超音波変換要素に供給する
第４の処理とを備えてなることを特徴としている。

【数１３】 式（１３）において、Ψ^* _m（ω）はΨ_m（ω）の複素共
役である。

【００２１】また、請求項１６記載の発明は、請求項１
５記載の超音波治療方法に係り、上記第１の処理では、
上記Ｎ個の超音波変換要素から照射可能な超音波の周波
数帯域内の任意波形の探索信号を生成することを特徴と
している。

【００２２】また、請求項１７記載の発明は、請求項１
５又は１６記載の超音波治療方法に係り、上記第４の処
理では、上記単数又は複数の関数Ψ_p（ω）を逆フーリ
エ変換して得られた信号Ψ_p（ｔ）をアナログ変換して
上記少なくとも１個の治療信号とすることを特徴として
いる。

【００２３】また、請求項１８記載の発明は、請求項１
５又は１６記載の超音波治療方法に係り、上記第４の処
理では、上記単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に角周波数
毎に重み関数Ａ_p（ω）を掛けたものを逆フーリエ変換
し、得られた信号を必要に応じて振幅を増幅して上記少
なくとも１個の治療信号とすることを特徴としている。

【００２４】また、請求項１９記載の発明は、請求項１
５又は１６記載の超音波治療方法に係り、上記Ｎ個の超
音波変換要素に対応して、対応する超音波変換要素と合
わせた送受信特性が直線位相変化特性を有し、対応する
超音波変換要素と上記探索受信信号検出手段及び上記治
療信号生成手段との間で、エネルギの損失なしに信号の
授受がなされるように、インピーダンスの整合を行うＮ
個の整合回路を備え、上記第４の処理では、上記単数又
は複数の関数Ψ_p（ω）を逆フーリエ変換して得られた
信号Ψ_p（ｔ）に基づいて、任意の時刻に任意の振幅を
有するパルス状の少なくとも１個の治療信号を生成する
ことを特徴としている。

【００２５】また、請求項２０記載の発明は、請求項１
５又は１６記載の超音波治療方法に係り、上記Ｎ個の超
音波変換要素に対応して、対応する超音波変換要素と合
わせた送受信特性が直線位相変化特性を有し、対応する
超音波変換要素と上記探索受信信号検出手段及び上記治
療信号生成手段との間で、エネルギの損失なしに信号の
授受がなされるように、インピーダンスの整合を行うＮ
個の整合回路を備え、上記第４の処理では、上記単数又
は複数の関数Ψ_p（ω）に角周波数毎に重み関数Ａ
_p（ω）を掛けたものを逆フーリエ変換して得られた信
号に基づいて、任意の時刻に任意の振幅を有するパルス
状の少なくとも１個の治療信号を生成することを特徴と
している。

【００２６】請求項２１記載の発明は、請求項１８又は
２０記載の超音波治療方法に係り、上記重み関数Ａ
_p（ω）は、上記治療用超音波のエネルギを患部に集中
させるべく上記治療信号のピーク電圧を変化させる関数
であることを特徴としている。

【００２７】請求項２２記載の発明は、請求項１５乃至
２１のいずれか１に記載の超音波治療方法に係り、上記
第３の処理では、上記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn
（ω）から作成される（Ｎ×Ｎ）の複素対称行列であ
り、式（１４）で表される散乱行列Ｓ（ω）から、式
（１５）で表される（２Ｎ×２Ｎ）の実対称行列Ｓ'
（ω）を求め、上記実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問題
を処理して固有値及びそれに対する固有ベクトルを求
め、上記固有値のうち、絶対値の大きい方から数えて、
単数又は複数の固有値を上記単数又は複数の実数値λ_p
とすると共に、上記単数又は複数の固有値に対する単数
又は複数の固有ベクトルを上記単数又は複数の実数値λ
_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）とすることを
特徴としている。

【数１４】 式（１４）において、Ｓ_mn（ω）は、第ｎ番目の超音波
変換要素（ｎ＝１，２，……，Ｎ）から探索用超音波を
照射した時の少なくとも患部からのエコーを第ｍ番目の
超音波変換要素（ｍ＝１，２，……，Ｎ）が受信すると
きの時間の関数たる探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）に対応して
いる。

【数１５】 式（１５）において、Ｒｅ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ
（ω）の実部、Ｉｍ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ（ω）の
虚部である。

【００２８】また、請求項２３記載の発明は、請求項１
５乃至２２のいずれか１に記載の超音波治療方法に係
り、上記所定周波数範囲に対応する角周波数範囲及び上
記Ｎ個の超音波変換要素について、上記単数又は複数の
実数値λ_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）から
音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を求め、上記音場の
関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を逆フーリエ変換して得ら
れた関数φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）から時刻ｔ＝０での音
場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）（＝φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）
（ｔ＝０））を求め、該音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）
及び上記単数又は複数の実数値λ_pに基づいて少なくと
も患部を画像化する第５の処理を備えてなることを特徴
としている。

【００２９】また、請求項２４記載の発明は、請求項２
３記載の超音波治療方法に係り、上記第２の処理では、
上記治療用超音波照射時に、少なくとも患部からのエコ
ーを受信した上記Ｎ個の超音波変換要素から出力される
Ｎ個の治療受信信号をフーリエ変換し、上記第３の処理
では、フーリエ変換されたＮ個の治療受信信号に基づい
て、上記単数又は複数の実数値λ_p及びそれらに対応す
る単数又は複数の関数Ψ_p（ω）を算出し、上記第５の
処理では、上記単数又は複数の実数値λ_p及びそれらに
対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に基づいて、少
なくとも治療中の患部を画像化することを特徴としてい
る。

【００３０】また、請求項２５記載の発明は、請求項１
５乃至２４のいずれか１に記載の超音波治療方法に係
り、上記第２の処理の前に、少なくとも患部からの１次
反射波信号のみを抽出するためのゲート関数ｇ（ｔ）
と、上記探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）とを乗算する第６の処
理を行うことを特徴としている。

【００３１】また、請求項２６記載の発明は、請求項２
５記載の超音波治療方法に係り、上記ゲート関数ｇ
（ｔ）が、上記探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）のうち、上記１
次反射波信号と推定される部分で振幅が略１で、その他
の部分で振幅が略０の矩形窓を示す関数、又は式（１
６）で示される正規関数であることを特徴としている。

【数１６】

【００３２】また、請求項２７記載の発明は、請求項１
５乃至２６のいずれか１に記載の超音波治療方法に係
り、上記第１の処理では、上記所定周波数範囲内におい
て、上記超音波変換要素から照射された探索用超音波が
上記患部まで伝搬される最長時間をＴとした場合の（１
／８Ｔ）より十分小さい周波数間隔で上記探索用超音波
の周波数を変更して周波数毎の上記（Ｎ×Ｎ）個の探索
受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出することを特徴としている。

【００３３】また、請求項２８記載の発明は、請求項１
５乃至２７のいずれか１に記載の超音波治療方法に係
り、上記第３の処理では、上記単数又は複数の実数値λ
_pから又は上記単数又は複数の実数値λ_pに所定の比例定
数を乗じて、少なくとも患部の反射率を求めることを特
徴としている。

【００３４】

【作用】この発明の構成によれば、安価・簡単・小型な
構成で、治療に最適な超音波を生成でき、被験者の他の
生体組織を損傷することなく、被験者の体内にある結石
や胆石等を効果的に破砕することができる。また、請求
項１１，１２，２５及び２６記載の発明の構成によれ
ば、超音波変換要素の最初の残響や少なくとも患部と超
音波変換要素との間の多重反射等に関するノイズが除去
され、少なくとも患部からの１次反射波信号のみが抽出
されるので、患部の精確な位置が探索できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 Ａ．第１の実施例 まず、この発明の第１の実施例について説明する。図１
は、この発明の第１の実施例である超音波治療装置の電
気的構成を示すブロック図、図２は、同装置の外観図、
図３は、同装置の使用状態を示す模式図である。この例
の超音波治療装置は、図１〜図３に示すように、アプリ
ケータ１と、装置本体２と、アプリケータ１と装置本体
２とを接続するケーブル３とから概略構成されている。
アプリケータ１は、装置本体２からケーブル３を介して
供給される、例えば、被験者４の腎臓５内に形成されて
いる結石の位置を探索するための振幅の小さい探索信号
を探索用超音波に、結石や胆石等を破砕するための振幅
の大きい治療信号を治療用超音波にそれぞれ変換して結
石等に照射すると共に、結石等からのエコーを探索受信
信号及び治療受信信号に変換する。装置本体２は、ケー
ブル３を介してアプリケータ１に探索信号を供給するこ
とによりアプリケータ１から供給される探索受信信号に
ついてデジタル解析処理を行って、結石等を破砕するの
に最適な治療信号を生成してアプリケータ１にケーブル
３を介して供給すると共に、結石等を画像表示する。ま
た、装置本体２は、アプリケータ１からケーブル３を介
して供給される治療受信信号についてデジタル解析処理
を行って、破砕中の結石等を画像表示する。

【００３６】アプリケータ１は、図４に示すように、超
音波トランスデューサユニット６と、超音波遅延スペー
サ７と、ウォータバッグ８とから概略構成されている。
超音波トランスデューサユニット６は、図５に示すよう
に、超音波変換要素（エレメント）である超音波トラン
スデューサセル（以下、単にセルという）９₁〜９
₆₄が、支持円板１０上に、約４０ｍｍのピッチで、縦に
８個、横に８個、合計６４個配列されて構成されてい
る。各セル９₁〜９₆₄は、チタンジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）等からなる約３６ｍｍ角の厚み振動型圧電素子の両
面に電極層が形成されて構成されている。超音波遅延ス
ペーサ７は、アクリルバルク等からなり、超音波トラン
スデューサユニット６の送受信面６ａに固着され、超音
波照射による残響等の影響を除去すると共に、上記送受
信面６ａから照射された超音波を集束させるために、所
定の焦点距離を有する。超音波遅延スペーサ７におい
て、各セル９₁〜９₆₄が固着される面に相対向する端面
は、図４に示すように、凹型湾曲形状をなしている。ウ
ォータバッグ８は、図４に示すように、ゴム製の袋状容
器８ａの中に水８ｂが充填されて変形自在であり、袋状
容器８ａの開口部端縁と超音波遅延スペーサ７の下端面
７ａの端縁とが接合された状態で、超音波遅延スペーサ
７に取り付けられている。

【００３７】図１において、装置本体２は、信号発生器
１１₁〜１１₆₄と、整合回路１２ ₁〜１２₆₄と、増幅器１
３₁〜１３₆₄と、波形整形器１４₁〜１４₆₄と、Ａ／Ｄ変
換器１５₁〜１５₆₄と、ＲＯＭ１６と、ＲＡＭ１７と、
ＣＰＵ（中央処理装置）１８と、ディスプレイ１９とか
ら構成されている。信号発生器１１₁〜１１₆₄は、それ
ぞれセル９₁〜９₆₄から照射される超音波の周波数帯域
内の任意波形の探索信号を生成する。この実施例では、
信号発生器１１₁〜１１₆₄は、それぞれ周波数範囲０．
５４〜１．６２ＭＨｚのパルス状の探索信号を所定の周
期（例えば、１ｍｓ）で３６０Ｈｚずつステップさせな
がら繰り返し生成する。また、信号発生器１１₁〜１１
₆₄は、Ｄ／Ａ変換器を有しており、ＣＰＵ１８から供給
されるデジタル治療信号をアナログ変換し、それに基づ
いて結石等を破砕するのに最適な治療信号を生成する。
整合回路１２₁〜１２₆₄は、ケーブル３を介して、セル
９₁〜９₆₄と１対１に接続され、信号発生器１１₁〜１１
₆₄からの探索信号及び治療信号をセル９₁〜９₆₄に供給
すると共に、セル９₁〜９₆₄からの探索受信信号及び治
療受信信号を増幅器１３₁〜１３₆₄に供給する。整合回
路１２₁〜１２₆₄は、セル９₁〜９₆₄と装置本体２との間
で、エネルギの損失なしに信号の授受がなされるよう
に、インピーダンスの整合を行う。増幅器１３₁〜１３
₆₄は、整合回路１２₁〜１２₆₄を介して供給される探索
受信信号及び治療受信信号を所定の増幅度で増幅した
後、波形整形器１４₁〜１４₆₄に供給する。波形整形器
１４₁〜１４₆₄は、ＬＣ構成のバンドパスフィルタから
なり、増幅器１３₁〜１３₆₄によって増幅された探索受
信信号及び治療受信信号を線形に波形整形した後、Ａ／
Ｄ変換器１５₁〜１５₆₄に供給する。Ａ／Ｄ変換器１５₁
〜１５₆₄は、図示せぬサンプルホールド回路、高速サン
プリングメモリ等を備え、ＣＰＵ１８のサンプリング開
始要求に従って、波形整形器１４₁〜１４₆₄から供給さ
れる波形整形されたアナログの探索受信信号及び治療受
信信号を所定の周波数（例えば、１２ＭＨｚ）でサンプ
リングしてデジタル探索受信信号及びデジタル治療受信
信号に変換し、一旦高速サンプリングメモリに格納した
後、ＣＰＵ１８に供給する。

【００３８】ＲＯＭ１６は、ＣＰＵ１８に結石等の治療
を実行させるための処理プログラムを格納する。この処
理プログラムは、デジタル探索受信信号検出処理サブプ
ログラムと、ゲート処理サブプログラムと、フーリエ変
換処理サブプログラムと、固有値問題処理サブプログラ
ムと、画像化処理サブプログラムと、デジタル治療信号
生成処理サブプログラムと、デジタル治療受信信号検出
処理サブプログラムなどとを有して構成されている。な
お、各種処理の内容については、後述する動作説明にお
いて詳述する。ＲＡＭ１７は、ＣＰＵ１８の作業領域が
設定されるワーキングエリアと、各種データを一時記憶
するデータエリアとを有し、例えば、デジタル探索受信
信号やデジタル治療受信信号等もデータエリア内に一時
記憶される。ＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１６に格納されてい
る上述の処理プログラムをＲＡＭ１７を用いて実行する
ことにより、信号発生器１１₁〜１１₆₄、Ａ／Ｄ変換器
１５₁〜１５₆₄等の装置各部の制御、デジタル探索受信
信号検出処理、ゲート処理、フーリエ変換処理、固有値
問題処理、破砕前及び破砕中の結石等の形状の３次元画
像化処理、デジタル治療信号生成処理、デジタル治療受
信信号検出処理等を実行する。なお、各種処理の内容に
ついては、後述する動作説明において詳述する。ディス
プレイ１９は、ＣＲＴディスプレイ又は液晶ディスプレ
イ等からなり、ＣＰＵ１８の制御により、破砕前及び破
砕中の結石等の形状の３次元画像表示等が行われる。な
お、装置本体２には、図示しないが、電源スイッチ、被
験者の体内の結石等の探索開始を指示する探索開始スイ
ッチ、右結石等の治療開始を指示する治療開始スイッ
チ、右結石等の治療終了を指示する治療終了スイッチ等
の各種スイッチや、各種の治療条件を設定するためのボ
タン等が設けられている。

【００３９】次に、図１、図３及び図６を参照して、被
験者４の腎臓５内に形成されている結石を破砕する超音
波治療装置の動作（処理の流れ）について説明する。ま
ず、超音波治療装置本体２の電源スイッチが押下される
と、ＣＰＵ１８は、装置各部のプリセット、カウンタや
各種レジスタ、各種フラグの初期設定を行った後、図６
に示すステップＳＰ１の処理へ進み、探索開始スイッチ
が押下されたか否かを判断する。この判断結果が「Ｎ
Ｏ」の場合には、同判断を繰り返す。そして、図３に示
すように、オペレータが、治療台２０の上に仰向けに横
たわっている被験者４の超音波ゲルが塗布された腹部に
アプリケータ１を載置して手で支持した後、探索開始ス
イッチを押下すると、ステップＳＰ１の判断結果が「Ｙ
ＥＳ」となり、ＣＰＵ１８は、ステップＳＰ２へ進む。

【００４０】ステップＳＰ２では、ＣＰＵ１８は、結石
に探索用超音波を照射してその位置を検出する探索処理
を実行する。ＣＰＵ１８は、まず、デジタル探索受信信
号検出処理サブプログラムの制御により、１個のセル９
からの探索用超音波の照射及び６４個のセルによる結石
からのエコーの受信を、探索用超音波の周波数をステッ
プさせながら６４個のセル９すべてについて繰り返すデ
ジタル探索受信信号検出処理を実行する。すなわち、第
ｎ番目のセル９_n（ｎ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６４）
から周波数範囲０．５４〜１．６２ＭＨｚの探索用超音
波を所定の周期（例えば、１ｍｓ）で３６０Ｈｚずつス
テップさせながら繰り返し照射することにより、すべて
のセル９₁〜９ ₆₄によって、結石からのエコーが各周波
数毎に受信され、各増幅器１３₁〜１３₆₄、波形整形器
１４₁〜１４₆₄及びＡ／Ｄ変換器１５₁〜１５₆₄に入力さ
れ、ＣＰＵ１８に取り込まれる。このようにして、第ｎ
番目のセル９_nから探索用超音波を照射し、このときの
結石からのエコーを第ｍ番目のセル９_m（ｍ＝１，２，
……，Ｎ；Ｎ＝６４）が受信するときの時間ｔの関数た
るデジタル探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出することが第
１番目のセル９₁から第６４番目のセル９₆₄について行
われる。なお、周波数変化のステップを３６０Ｈｚに設
定した理由については、後述する。

【００４１】次に、ＣＰＵ１８は、ゲート処理サブプロ
グラムの制御により、得られたデジタル探索受信信号Ｓ
_mn（ｔ）をゲートにかけるゲート処理を実行する。すな
わち、ＣＰＵ１８は、セル９の最初の残響や結石からの
エコーの結石とセル９との間における多重反射等に関す
るノイズを除去し、結石からの１次反射波信号のみを抽
出するために、得られたデジタル探索受信信号Ｓ
_mn（ｔ）をゲートにかける。具体的には、デジタル探索
受信信号Ｓ_mn（ｔ）において最大振幅となるところを結
石からの１次反射波信号と推定し、それのみを抽出する
ためのゲート関数ｇ（ｔ）と、デジタル探索受信信号Ｓ
_mn（ｔ）とを乗算してデジタル探索受信信号Ｓ
_gmn（ｔ）を算出する。ゲート関数ｇ（ｔ）としては、
上記１次反射波信号と推定される部分で振幅が略１で、
その他の部分で振幅が略０の矩形窓を示す関数や、式
（１７）で示される正規関数が考えられる。

【００４２】

【数１７】

【００４３】式（１７）において、ｔ₀はデジタル探索
受信信号Ｓ_mn（ｔ）が最大振幅になる時間、τは３５０
μｓである。

【００４４】次に、ＣＰＵ１８は、フーリエ変換処理サ
ブプログラムの制御により、ゲート処理により得られた
デジタル探索受信信号Ｓ_gmn（ｔ）をデジタル探索受信
信号Ｓ_gmn（ω）にフーリエ変換した後、Ｎ×Ｎの複素
対称行列である散乱行列Ｓ（ω）を作成するフーリエ変
換処理を実行する。散乱行列Ｓ（ω）は、式（１８）で
表される。式（１８）において、Ｓ_mn（ω）は、第ｎ番
目のセル９_n（ｎ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６４）から
探索用超音波を照射した時の結石からのエコーを第ｍ番
目のセル９_m（ｍ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６４）が受
信するときの時間ｔの関数たるデジタル探索受信信号Ｓ
_mn（ｔ）に対応している。

【００４５】

【数１８】

【００４６】次に、ＣＰＵ１８は、固有値問題処理サブ
プログラムの制御により、散乱行列Ｓ（ω）から式（１
９）に示す（２Ｎ×２Ｎ）の実対称行列Ｓ'（ω）を求
め、この実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問題を処理し
て、固有値及びそれに対する固有ベクトルを求める固有
値問題処理を実行する。以下、固有値問題処理につい
て、図７を参照して説明する。

【００４７】

【数１９】

【００４８】式（１９）において、Ｒｅ（Ｓ（ω））は
散乱行列Ｓ（ω）の実部、Ｉｍ（Ｓ（ω））は散乱行列
Ｓ（ω）の虚部である。

【００４９】いま、図７に示すように、反射体Πを囲む
閉曲面上に観測面Γ₀を設ける。この観測面Γ₀には無数
のセルが配置されており、反射体Πへ向かって任意の波
動（探索用超音波）を照射できるようになっている。い
ま、ｔ＜０で、観測面Γ₀から波動が照射され、ｔ＝−
０で、反射体Πの表面Γ_rに沿った波面を形成したとす
る。反射体Πの垂直反射率λは、角周波数ωによらず一
定（実数）であるとし、反射体Πと観測面Γ₀との間の
媒質Ω内では波動の減衰がないものとすると、媒質Ω内
では、式（２０）に示す関係式が成立する。

【００５０】

【数２０】

【００５１】式（２０）において、φ_inは反射体Πに向
かう探索用超音波（入射波）の波動関数、φ_SCは反射体
Πから戻ってくるエコー（散乱波）の波動関数、ｘは観
測面Γ₀上の位置座標である。

【００５２】式（２０）の両辺に、ｅｘｐ（−ｊωｔ）
（ｊは虚数単位、以下同様）を掛けて、時間（ｔ＝−∞
〜∞）で積分すると、

【００５３】

【数２１】

【００５４】

【数２２】

【００５５】式（２２）において、＊はそれが付されて
いない関数の複素共役を意味する。以下同様である。次
に、式（２１）及び式（２２）から式（２３）を得る。

【００５６】

【数２３】

【００５７】また、一般的に、散乱波と入射波との間に
は、式（２４）に示すような関係式も成立する。

【００５８】

【数２４】

【００５９】式（２４）において、σ（ω,ｘ,ｘ’）
は、位置座標ｘ’上の波源（セル）から照射された波動
（探索用超音波）が、反射体Πの表面Γ_rで散乱され
て、位置座標ｘ上に作る音場であり、散乱パラメータと
称される。式（２３）及び式（２４）から、式（２５）
が導かれる。

【００６０】

【数２５】

【００６１】次に、式（２５）を離散化処理するため、
観測面Γ₀を小さなメッシュΔ_i，Δ_j（ｉ＝１，２，
…，Ｎ；ｊ＝１，２，…，Ｎ）に分割する。ここで、メ
ッシュΔ_i，Δ_jは微小セルのそれぞれの広がり（面積）
に相当する。メッシュΔ_i，Δ_j内では、入射波φ_in及び
散乱波φ_scの変化が無視できるとすると、式（２５）
は、式（２６）の形で表される。

【００６２】

【数２６】

【００６３】式（２６）の両辺に√Δ_i（ｉ＝１，２，
…，Ｎ）を掛けて変形すると、式（２７）が得られる。

【００６４】

【数２７】

【００６５】式（２７）は、式（２８）〜式（３０）を
用いて、式（３１）と表される。

【００６６】

【数２８】

【００６７】

【数２９】

【００６８】

【数３０】

【００６９】

【数３１】

【００７０】これらの式において、Ｓ（ω,ｉ,ｊ）は、
離散化された散乱パラメータであり、第ｊ番目のメッシ
ュΔ_jから照射された波動（探索用超音波）が、反射体
Πの表面Γ_rで散乱され、第ｉ番目のメッシュΔ_iがその
散乱波を受信するときのデジタル探索受信信号を意味す
る。また、Ψ_SC（ω,ｉ）は、Ｎ個のすべてのメッシュ
（セル）から照射された単位波動（探索用超音波）が、
反射体Πの表面Γ _rで散乱され、第ｉ番目のメッシュ
（セル）がその散乱波を受信するときのデジタル探索受
信信号を意味する。

【００７１】式（３１）を行列形式で表現すると、式
（３２）〜式（３４）となる。

【００７２】

【数３２】

【００７３】

【数３３】

【００７４】

【数３４】

【００７５】式（３２）に示す散乱行列Ｓ（ω）は、式
（１８）に示す散乱行列Ｓ（ω）と同様、Ｎ×Ｎの複素
対称行列であり、測定により得られるものである。式
（３４）を実部と虚部とに分けて表現すると、式（３
５）及び式（３６）が得られる。

【００７６】

【数３５】

【００７７】

【数３６】

【００７８】式（３６）の両辺に−１を掛け、それと式
（３５）とをまとめて行列形式で表現すると、式（３
７）が得られ、式（３７）は、式（３８）と表現でき
る。

【００７９】

【数３７】

【００８０】

【数３８】

【００８１】ここで、散乱行列Ｓ（ω）はＮ×Ｎの複素
対称行列であるから、式（３７）及び式（３８）は、
（２Ｎ×２Ｎ）の実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問題を
処理すること、すなわち、実対称行列Ｓ'（ω）の固有
値及びそれに対する固有ベクトルを決定することによ
り、反射体Πの垂直反射率λが固有値として求められ、
反射体Πに向かう探索用超音波（入射波）の波動関数が
固有ベクトルとして求められることを示している。した
がって、λは、常に実数である。

【００８２】

【数３９】

【００８３】

【数４０】

【００８４】

【数４１】

【００８５】したがって、実対称行列Ｓ'（ω）の固有
値は、Ｎ個（Ｎ＝６４）の正の固有値λ_p（ｐ＝１，
２，…，Ｎ）と、Ｎ個の負の固有値−λ_p（ｐ＝１，
２，…，Ｎ）とが存在する。この場合、各固有値λの添
字ｐは、固有値の絶対値が大きい順に付すものとする。

【００８６】以上の説明は、図７に示す反射体Πを囲む
閉曲面上に観測面Γ₀を設け、この観測面Γ₀に無数のセ
ルを配置して反射体Πへ向かって任意の波動を照射する
場合についてのものであり、図３に示すように、結石に
対向する位置に設けられた複数のセルから結石へ向かっ
て探索用超音波を照射する場合とは実際上は異なるが、
基本的な考え方は応用できる。ところで、実際には、セ
ルの周波数特性等のため、固有値λは、結石の反射率に
比例したものとして得られる。そこで、この例では、反
射率が既知の物体についても上記したデジタル探索受信
信号検出処理、ゲート処理、フーリエ変換処理及び固有
値問題処理を行い、固有値及びそれに対する固有ベクト
ルを算出し、得られた固有値で対応する固有値λを除算
して比例定数を得ることにする。

【００８７】次に、ＣＰＵ１８は、正の固有値λ_pに対
する固有ベクトルより、式（４２）で表される複素ベク
トルＶΨ_p（ω）を求める。

【００８８】

【数４２】 ＶΨ_p（ω）＝Ｒｅ（ＶΨ_p（ω））＋ｊＩｍ（ＶΨ_p（ω））……（４２）

【００８９】ステップＳＰ３では、ＣＰＵ１８は、画像
化処理サブプログラムの制御により、ディスプレイ１９
の画面に、結石の形状を３次元画像（図２参照）として
表示する画像化処理を実行する。この処理では、まず、
第ｐ番目の固有値λ_pに対する複素ベクトルＶΨ_p（ω）
から音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を求める処理を
すべての角周波数及びすべてのセル９₁〜９₆₄について
行う。次に、得られた音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，
ｚ）を逆フーリエ変換して得られた関数φ_p（ｔ，ｘ，
ｙ，ｚ）から時刻ｔ＝０での音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，
ｚ）（＝φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）（ｔ＝０））を求め
る。これにより、音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）は、結
石の表面に沿った波面を形成するので、その波面を結石
の表面と対応させ、固有値λ_pを結石の反射率に対応さ
せることにより、画像化する。この場合、反射率が異な
る領域があれば、反射率毎に画像化される。

【００９０】まず、前提として、固有値λの符号は既知
であるとし、例えば、第ｐ番目の固有値λ_pは当該符号
をとるものとする。多くの場合、結石の音響インピーダ
ンスは生体の軟組織の音響インピーダンスより大きいの
で、このように仮定できる。また、固有値λ_pに対する
複素ベクトルＶΨ_p（ω）は規格化されているとする。
すなわち、複素ベクトルＶΨ_p（ω）の大きさは１であ
るとする。ここで、複素ベクトルＶΨ_p（ω）の大きさ
が１であるとは、複素ベクトルＶΨ_p（ω）が式（４
３）を満足することを意味する。

【００９１】

【数４３】 式（４３）において、Ψ_pn（ω）は、複素ベクトルＶΨ
_p（ω）の第ｎ成分である。

【００９２】複素ベクトルＶΨ_p（ω）は、上記した固
有値問題処理において角周波数ω毎に求められている
が、図８（ａ）に示すように、１つの角周波数ωにおい
て、向きが１８０゜異なるものも存在し、かつ、対応す
る固有値λ_pは、固有値（−λ _p）とペアをなし、固有値
（−λ_p）に対する複素ベクトルは固有値λ_pに対する複
素ベクトルと位相が９０゜回転したものに対応する。す
なわち、絶対値が｜λ_p｜である固有値（±λ_p）に対す
る複素ベクトルは、同一の角周波数ωについて４個存在
する。したがって、固有値λ_pに対する複素ベクトルＶ
Ψ_p（ω）を角周波数の変化に従って追跡する場合、隣
接する複素ベクトルのなす角θが４５゜より大きいと、
複素ベクトルを正しく追跡できなくなってしまう。図８
（ｂ）の例では、固有値λ_pに対する角周波数ω₀の複素
ベクトルに隣接する角周波数（ω＋Δω）の複素ベクト
ルを追跡する際、θが４５゜より大きいと、誤って固有
値（−λ_p）に対する角周波数（ω₀＋Δω）の複素ベク
トルを選択してしまう。これにより、誤った画像をディ
スプレイ１９に表示してしまうことになる。

【００９３】そこで、上記したデジタル探索受信信号検
出処理において、探索用超音波を３６０Ｈｚずつステッ
プさせながら照射すると共に、この画像化処理におい
て、複素ベクトルＶΨ_p（ω）の向きを周波数で連続さ
せる。まず、周波数変化のステップを３６０Ｈｚに設定
した理由について説明する。上記のように、隣接する複
素ベクトルのなす角θ、すなわち、角周波数間隔Δωと
セルから照射された探索用超音波が結石まで伝搬される
最長時間Ｔとの積（ΔωＴ）が（π／４）より小さくな
ければならない。すなわち、

【００９４】

【数４４】ΔωＴ≦π／４…（４４）

【００９５】角周波数ωは２πｆと表させるから、式
（４４）は式（４５）となる。

【００９６】

【数４５】Δｆ≦１／８Ｔ…（４５）

【００９７】この例において、超音波トランスデューサ
ユニット６から結石までの距離を７０ｍｍとすると、最
長伝搬時間Ｔは４６．６μｓとなるので、式（４８）よ
りΔｆは約２．６８ｋＨｚ以下であれば良い。そこで、
この例では、余裕をみて、周波数変化のステップを３６
０Ｈｚに設定したのである。

【００９８】次に、複素ベクトルＶΨ_p（ω）の向きを
周波数で連続させる処理について説明する。複素ベクト
ルＶΨ_p（ω）を算出すべき角周波数範囲内（最小角周
波数ω₀〜最大角周波数ω_(Q-1)）において、最小角周波
数ω₀からｑ番目の角周波数をω_q（ｑ＝０，１，……，
（Ｑ−１））とすると、ｑが１以上の時は、次のアルゴ
リズムに従って、順次複素ベクトルＶΨ_p（ω_q）を決定
する。

【００９９】

【数４６】

【０１００】以上の処理により、複素ベクトルＶΨ
_p（ω）の符号が統一され、その向きが複素ベクトルＶ
Ψ_p（ω₀）から複素ベクトルＶΨ_p（ω_Q-1）まで連続的
に変化するものになる。

【０１０１】次に、式（４７）に基づいて、第ｐ番目
（ｐ＝１，２，……，Ｎ）の固有値λ _pに対する複素ベ
クトルＶΨ_p（ω）から音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，
ｚ）を求める処理をすべての角周波数（ω₀〜ω_Q-1）及
びすべてのセル９_n（ｎ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６
４）について行う。

【０１０２】

【数４７】

【０１０３】式（４７）において、Ｇ_n（ω，ｘ，ｙ，
ｚ）は、その中心座標が座標（ｘ_n，ｙ_n，ｚ_n）である
第ｎ番目のセル９_nに角周波数ω及び振幅１の探索信号
を印加した場合にセル９_nから照射される探索用超音波
により座標（ｘ，ｙ，ｚ）に形成される複素音場の関数
である。 ［１］ セル９_nが点音源とみなせる場合には、関数Ｇ_n
（ω，ｘ，ｙ，ｚ）は、式（４８）で与えられる。

【０１０４】

【数４８】

【０１０５】式（４８）において、Ａ_Pは周波数依存の
比例定数、ｋ＝ω／ｃ、ｃは媒体中の音速であり、既知
とする。例えば、軟組織の場合、水と同じ１５００ｍ／
ｓとして良い。また、ｒは、式（４９）で与えられる。

【０１０６】

【数４９】

【０１０７】［２］ セル９_nが、平面剛体壁に囲まれ
た円形ピストン振動音源と見なせる場合には、関数Ｇ_n
（ω，ｘ，ｙ，ｚ）は、式（５０）で表される。

【０１０８】

【数５０】

【０１０９】式（５０）において、Ａ_Rは比例定数、Ｊ₁
は１次のベッセル関数、ａ_Rは音源の半径である。ま
た、ｓｉｎθは式（５１）で表される。

【０１１０】

【数５１】

【０１１１】式（５１）において、（ｎｘ，ｎｙ，ｎ
ｚ）は音源の大きさ１の法線ベクトル、×はベクトル積
を表す。なお、式（５１）の他の記号の意味は［１］の
点音源の場合と略同様である。

【０１１２】［３］ セル９_nが剛壁に囲まれた矩形音
源と見なせる場合には、関数Ｇ_n（ω，ｘ，ｙ，ｚ）
は、式（５２）で与えられる。

【０１１３】

【数５２】

【０１１４】式（５２）において、２ａ_Sは矩形のｘ軸
方向の長さ、２ｂ_Sは矩形のｙ軸方向の長さ、α及びβ
はそれぞれベクトル（ｘ−ｘ_n，ｙ−ｙ_n，ｚ−ｚ_n）と
ｘ軸及びｙ軸とのなす角である。また、ｓｉｎｃ（Ｄ）
は、Ｄについて式（５３）を意味する。なお、式（５
２）の他の記号の意味は［１］の点音源の場合と略同様
である。

【０１１５】

【数５３】

【０１１６】なお、［２］及び［３］の詳細について
は、「超音波基礎工学」（山本美明著、日刊工業新聞社
刊、第５６ページ〜第５８ページ）を参照されたい。

【０１１７】次に、得られた音場の関数φ_p（ω，ｘ，
ｙ，ｚ）を逆フーリエ変換して得られた関数φ_p（ｔ，
ｘ，ｙ，ｚ）から時刻ｔ＝０での音場の関数φ_p（ｘ，
ｙ，ｚ）（＝φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）（ｔ＝０））を求
める。これにより、音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）は、
結石の表面に沿った波面を形成するので、その波面を結
石の表面と対応させ、固有値λ_pを結石の反射率に対応
させることにより画像化し、図２に示すように、ディス
プレイ１９に画像表示する。この場合、反射率が異なる
領域があれば、反射率毎に画像化する。また、すべての
音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）について画像化するので
はなく、音場の大きさが所定の大きさ以上の場所につい
てだけ濃淡をつけ、それと共に、固有値λ_pに先に求め
た比例定数を乗算した結果である反射率の位置情報をそ
の濃淡に関連付けても良い。

【０１１８】ステップＳＰ４では、ＣＰＵ１８は、再び
探索開始スイッチが押下されたか否かを判断する。この
判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、オペレータ
が、ディスプレイ１９に表示された結石の画像を見て、
超音波の焦点位置と結石の位置とが合致していないた
め、超音波の焦点位置を結石の位置に合致させるべく被
験者４の腹部に載置したアプリケータ１の位置を移動さ
せた後、再び探索開始スイッチを押下した場合には、Ｃ
ＰＵ１８は、ステップＳＰ２へ戻り、再びステップＳＰ
２の探索処理及びステップＳＰ３の画像化処理を実行す
る。一方、ステップＳＰ４の判断結果が「ＮＯ」の場
合、すなわち、超音波の焦点位置と結石の位置とが合致
しているため、あるいは未だオペレータが探索開始スイ
ッチを押下しない場合には、ＣＰＵ１８は、ステップＳ
Ｐ５へ進む。ステップＳＰ５では、ＣＰＵ１８は、治療
開始スイッチが押下されたか否かを判断する。この判断
結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳＰ４へ戻る。一
方、ステップＳＰ５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、す
なわち、超音波の焦点位置と結石の位置とが合致してお
り、オペレータが結石の破砕を開始すべく治療開始スイ
ッチを押下した場合には、ＣＰＵ１８は、ステップＳＰ
６へ進む。

【０１１９】ステップＳＰ６では、ＣＰＵ１８は、結石
に治療用超音波を照射してそれを破砕するデジタル治療
信号生成治療処理を実行する。ＣＰＵ１８は、まず、デ
ジタル治療信号生成処理サブプログラムの制御により、
式（５４）に基づいて、第ｐ番目（ｐ＝１，２，……，
Ｎ）の固有値λ_pに対する複素ベクトルＶΨ_p（ω）か
ら、第ｎ番目（ｎ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６４）のセ
ル９_nに印加すべき治療信号生成の基礎となるデジタル
治療信号Ｂ_pn（ｔ）を求めるデジタル治療信号生成処理
をすべての角周波数（ω₀〜ω_Q-1）及びすべてのセル９
_n（ｎ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６４）について行う。

【０１２０】

【数５４】

【０１２１】すなわち、デジタル治療信号Ｂ_pn（ｔ）
は、式（５４）に示すように、複素ベクトルＶΨ
_p（ω）に角周波数毎に適当な重み関数Ａ_p（ω）を掛け
たものを逆フーリエ変換する、すなわち、ｅｘｐ（ｊω
ｔ）を掛けて角周波数（ω＝−∞〜∞）で積分すること
により得られる。重み関数Ａ_p（ω）は、結石を効率よ
く破砕するために、治療用超音波のエネルギが結石に集
中するようにデジタル治療信号Ｂ_np（ｔ）のピーク電圧
を変化させる役割を果たす関数である。なお、積分は、
原理的には（−∞〜∞）の範囲の角周波数について行わ
れるが、実際上はセル９の角周波数帯域内で積分すれば
充分である。また、負の角周波数領域については、積分
を行う代わりに正の角周波数領域のみの積分を行った
後、その計算結果の実部を負の角周波数領域についての
積分としても良い。なお、積分は、当然ながらデジタル
的な和で求められる。

【０１２２】そして、ＣＰＵ１８は、信号発生器１１₁
〜１１₆₄に対して対応するデジタル治療信号Ｂ_p1（ｔ）
〜Ｂ_p64（ｔ）を供給して、セル９₁〜９₆₄に印加すべき
治療信号の生成を指示する。これにより、各信号発生器
１１₁〜１１₆₄は、供給されたデジタル治療信号Ｂ
_p1（ｔ）〜Ｂ_p64（ｔ）をアナログ変換し、そのままの
振幅で、あるいは必要に応じて、結石を破砕するのに必
要なエネルギを得るために振幅を増幅して、治療信号と
して、対応する整合回路１２₁〜１２₆₄及びケーブル３
を介してセル９₁〜９₆₄に供給する。したがって、各セ
ル９₁〜９₆₄から照射された治療用超音波が超音波遅延
スペーサ７によって焦点位置に収束され、焦点位置にあ
る結石の破砕が開始される。

【０１２３】ステップＳＰ７では、ＣＰＵ１８は、ディ
スプレイ１９の画面に、破砕中の結石の形状を３次元画
像として表示する画像化処理を実行する。この画像化処
理は、デジタル治療受信信号検出処理サブプログラム、
ゲート処理サブプログラム、フーリエ変換処理サブプロ
グラム、固有値問題処理サブプログラム及び画像化処理
サブプログラムの制御により実行される。ステップＳＰ
２の探索処理及びステップＳＰ３の画像化処理において
は、探索用超音波を１個のセル９から周波数をステップ
させながら照射して得られた（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信
号Ｓ_mn（ｔ）について上記各種の処理がなされたのに対
して、この画像化処理においては、治療用超音波を６４
個のセル９₁〜９₆₄から同時に照射して得られたＮ個の
治療受信信号について上記各種の処理がなされる点が異
なるが、その他の点は上記したステップＳＰ２及びステ
ップＳＰ３における処理と略同様であるので、その説明
を省略する。このような処理を経て破砕中の結石が画像
化され、ディスプレイ１９に画像表示される。

【０１２４】ステップＳＰ８では、ＣＰＵ１８は、治療
終了スイッチが押下されたか否かを判断する。この判断
結果が「ＮＯ」の場合、すなわち、オペレータが、ディ
スプレイ１９に表示された結石の画像を見て、結石が完
全に破砕されていないと判断し、治療終了スイッチを押
下しなかった場合には、ＣＰＵ１８は、ステップＳＰ４
へ戻り、探索再開ないし治療再開されるか否かを判断す
る。一方、ステップＳＰ８の判断結果が「ＹＥＳ」の場
合、すなわち、オペレータが、ディスプレイ１９に表示
された結石の画像を見て、結石が完全に破砕されたと判
断し、治療終了スイッチを押下した場合には、ＣＰＵ１
８は、一連の作業を終了する。

【０１２５】このように、この例の構成によれば、結石
等を探索する探索用超音波と、結石等を破砕する治療用
超音波とは同一のセル９から照射されているので、従来
のように、探索用の弱い超音波のみを照射する超音波ト
ランスデューサを別個に設けたり、ＭＲＩやＸ−ＣＴ等
の大型の画像診断装置を設ける必要がない。したがっ
て、装置を安価・簡単・小型に構成できる。また、この
例の構成によれば、従来のように、オペレータが入力し
た統計的ないし平均的な骨や臓器等の組織の物理特性値
ではなく、探索用超音波に対する結石からのエコーをセ
ル９で受信して得られたデジタル探索受信信号をデジタ
ル解析処理することにより、結石を破砕するのに最適な
治療信号を生成している。したがって、被験者の他の生
体組織を損傷することなく、被験者の体内にある結石や
胆石等を効果的に破砕することができる。

【０１２６】Ｂ．第２の実施例 次に、この発明の第２の実施例について説明する。図９
は、この発明の第２の実施例である超音波治療装置の電
気的構成を示すブロック図である。この図において、図
１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説
明を省略する。この図に示す超音波治療装置において
は、図１に示すアプリケータ１及び装置本体２に代え
て、アプリケータ２１及び装置本体２２が新たに設けら
れている。アプリケータ２１が図１に示すアプリケータ
１と異なる点は、セル９₁〜９_{6 4}とケーブル３との間
に、セル９₁〜９₆₄に対応して整合回路２３₁〜２３_{6 4}が
新たに設けられている点である。整合回路２３₁〜２３
₆₄は、セル９₁〜９₆₄と装置本体２との間で、エネルギ
の損失なしに信号の授受がなされるように、インピーダ
ンスの整合を行う。各整合回路２３₁〜２３₆₄には、対
応する各セル９₁〜９₆₄と合わせた回路の送受信特性が
直線位相変化特性となるようなものを用いる。ここで、
直線位相特性とは、回路の位相特性が直線で表されるこ
とをいう。すなわち、回路が直線位相特性を有すると
は、この実施例の場合、整合回路２３とセル９とからな
る回路に図１０に示すインパルス状の電気信号を入力す
ると、セル９から、図１１（１）に示す左右対称の波形
を有する超音波又は図１２（１）に示す点対称の波形を
有する超音波が出力され、これらの波形を高速フーリエ
変換（ＦＦＴ；Fast Fourier Transform）することによ
り、振幅特性がそれぞれ図１１（２）又は図１２（２）
に示すものとなると共に、位相特性がそれぞれ図１１
（３）又は図１２（３）に示すように、直線で表される
ことをいう。

【０１２７】また、装置本体２２が図１に示す装置本体
２と異なる点は、信号発生器１１₁〜１１₆₄に代えて、
パルス発生器２４₁〜２４₆₄が新たに設けられている点
である。パルス発生器２４₁〜２４₆₄は、図１に示す信
号発生器１１₁〜１１ ₆₄とは異なり、Ｄ／Ａ変換器を有
していない。パルス発生器２４₁〜２４₆₄は、それぞれ
周波数範囲０．５４〜１．６２ＭＨｚのパルス状の探索
信号を所定の周期（例えば、１ｍｓ）で３６０Ｈｚずつ
ステップさせながら繰り返し生成する点については、信
号発生器１１₁〜１１₆₄と同様である。また、パルス発
生器２４₁〜２４₆₄は、ＣＰＵ１８から供給されるデジ
タル治療信号に基づいて、任意の時刻に任意の振幅を有
するパルス状の治療信号を生成する。

【０１２８】次に、図９、図３及び図１３を参照して、
被験者４の腎臓５内に形成されている結石を破砕する超
音波治療装置の動作（処理の流れ）について説明する。
なお、以下に説明するステップＳＰ１１〜ＳＰ１８の処
理（図９参照）のうち、上記したステップＳＰ１〜ＳＰ
８の処理（図６参照）と略同様である部分については、
詳細な説明はしない。まず、超音波治療装置本体２２の
電源スイッチが押下されると、ＣＰＵ１８は、初期設定
を行った後、図１３に示すステップＳＰ１１の処理へ進
み、探索開始スイッチが押下されたか否かを判断する。
この判断結果が「ＮＯ」の場合には、同判断を繰り返
す。そして、図３に示すように、オペレータが、治療台
２０の上に仰向けに横たわっている被験者４の超音波ゲ
ルが塗布された腹部にアプリケータ１を載置して手で支
持した後、探索開始スイッチを押下すると、ステップＳ
Ｐ１１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ＣＰＵ１８は、
ステップＳＰ１２へ進む。

【０１２９】ステップＳＰ１２では、ＣＰＵ１８は、結
石に探索用超音波を照射してその位置を検出する探索処
理を実行する。ＣＰＵ１８は、まず、デジタル探索受信
信号検出処理サブプログラムの制御により、第１番目の
セル９₁から第６４番目のセル９₆₄についてデジタル探
索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出した後、ゲート処理サブプ
ログラムの制御により、得られたデジタル探索受信信号
Ｓ_mn（ｔ）をゲートにかけてデジタル探索受信信号Ｓ
_gmn（ｔ）を得る。次に、ＣＰＵ１８は、フーリエ変換
処理サブプログラムの制御により、得られたデジタル探
索受信信号Ｓ_gmn（ｔ）をデジタル探索受信信号Ｓ
_gmn（ω）にフーリエ変換した後、Ｎ×Ｎの複素対称行
列である散乱行列Ｓ（ω）を作成する。この実施例にお
いては、整合回路２３₁〜２３₆₄と対応するセル９₁〜９
₆₄とを合わせた回路の送受信特性が直線位相変化特性を
有しているので、探索超音波の反射特性に周波数依存性
がない場合には、得られた散乱行列Ｓ（ω）の特性も直
線位相変化特性を有すると考えられる。もっとも、ほと
んどの場合、探索超音波の反射特性に周波数依存性はな
いと考えられる。次に、ＣＰＵ１８は、固有値問題処理
サブプログラムの制御により、散乱行列Ｓ（ω）から式
（１９）に示す（２Ｎ×２Ｎ）の実対称行列Ｓ'（ω）
を求め、この実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問題を処理
して、Ｎ個（Ｎ＝６４）の正の固有値λ_p（ｐ＝１，
２，…，Ｎ）とそれぞれに対するＮ個の固有ベクトルを
求める。次に、ＣＰＵ１８は、正の固有値λ_pに対する
固有ベクトルより、式（４２）で表される複素ベクトル
ＶΨ_p（ω）を求める。

【０１３０】ステップＳＰ１３では、ＣＰＵ１８は、画
像化処理サブプログラムの制御により、ディスプレイ１
９の画面に、結石の形状を３次元画像（図２参照）とし
て表示する。この処理では、まず、第ｐ番目の固有値λ
_pに対する複素ベクトルＶΨ_p（ω）から音場の関数φ_p
（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を求める処理をすべての角周波数及
びすべてのセル９₁〜９₆₄について行う。次に、得られ
た音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を逆フーリエ変換
して得られた関数φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）から時刻ｔ＝
０での音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）（＝φ_p（ｔ，ｘ，
ｙ，ｚ）（ｔ＝０））を求める。これにより、音場の関
数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）は、結石の表面に沿った波面を形
成するので、その波面を結石の表面と対応させ、固有値
λ_pを結石の反射率に対応させることにより、画像化す
る。この場合、反射率が異なる領域があれば、反射率毎
に画像化される。

【０１３１】ステップＳＰ１４では、ＣＰＵ１８は、再
び探索開始スイッチが押下されたか否かを判断する。こ
の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、オペレータ
が、ディスプレイ１９に表示された結石の画像を見て、
超音波の焦点位置と結石の位置とが合致していないた
め、超音波の焦点位置を結石の位置に合致させるべく被
験者４の腹部に載置したアプリケータ１の位置を移動さ
せた後、再び探索開始スイッチを押下した場合には、Ｃ
ＰＵ１８は、ステップＳＰ１２へ戻り、再びステップＳ
Ｐ１２の探索処理及びステップＳＰ１３の画像化処理を
実行する。一方、ステップＳＰ１４の判断結果が「Ｎ
Ｏ」の場合、すなわち、超音波の焦点位置と結石の位置
とが合致しているため、あるいは未だオペレータが探索
開始スイッチを押下しない場合には、ＣＰＵ１８は、ス
テップＳＰ１５へ進む。ステップＳＰ１５では、ＣＰＵ
１８は、治療開始スイッチが押下されたか否かを判断す
る。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳＰ
１４へ戻る。一方、ステップＳＰ１５の判断結果が「Ｙ
ＥＳ」の場合、すなわち、超音波の焦点位置と結石の位
置とが合致しており、オペレータが結石の破砕を開始す
べく治療開始スイッチを押下した場合には、ＣＰＵ１８
は、ステップＳＰ１６へ進む。

【０１３２】ステップＳＰ１６では、ＣＰＵ１８は、結
石に治療用超音波を照射してそれを破砕するデジタル治
療信号生成治療処理を実行する。ＣＰＵ１８は、まず、
デジタル治療信号生成処理サブプログラムの制御によ
り、式（５７）に基づいて、第ｐ番目（ｐ＝１，２，…
…，Ｎ）の固有値λ_pに対する複素ベクトルＶΨ_p（ω）
から、第ｎ番目（ｎ＝１，２，……，Ｎ；Ｎ＝６４）の
セル９_nに印加すべき治療信号生成の基礎となるデジタ
ル治療信号Ｂ_pn（ｔ）を求める処理をすべての角周波数
（ω₀〜ω_Q-1）及びすべてのセル９ _n（ｎ＝１，２，…
…，Ｎ；Ｎ＝６４）について行う。この実施例において
は、整合回路２３₁〜２３₆₄と対応するセル９₁〜９₆₄と
を合わせた回路の送受信特性が直線位相変化特性を有し
ているので、探索超音波の反射特性に周波数依存性がな
い場合には、上記のように、散乱行列Ｓ（ω）の特性も
直線位相変化特性を有すると考えられ、デジタル治療信
号Ｂ_pn（ｔ）も直線位相変化特性を有する、すなわち、
左右対称又は点対称な波形を有すると考えられる。もっ
とも、ほとんどの場合、探索超音波の反射特性に周波数
依存性はないと考えられる。そして、ＣＰＵ１８は、パ
ルス発生器２４₁〜２４₆₄に対して対応するデジタル治
療信号Ｂ_p1（ｔ）〜Ｂ_p64（ｔ）を供給して、セル９₁〜
９₆₄に印加すべき治療信号の生成を指示する。これによ
り、各パルス発生器２４₁〜２４₆₄は、供給されたデジ
タル治療信号Ｂ_p1（ｔ）〜Ｂ_p64（ｔ）の波形のある時
刻（例えば、立ち上がり時刻）に、デジタル治療信号Ｂ
_p1（ｔ）〜Ｂ_p64（ｔ）の振幅に比例した大きな振幅を
有するパルス治療信号（図１０参照）を、対応する整合
回路１２₁〜１２_{6 4}、ケーブル３及び整合回路２３₁〜２
３₆₄を介してセル９₁〜９₆₄に供給する。したがって、
各セル９₁〜９₆₄から照射された治療用超音波が超音波
遅延スペーサ７によって焦点位置に収束され、焦点位置
にある結石の破砕が開始される。何故ならば、上記した
ように、デジタル治療信号Ｂ_p1（ｔ）〜Ｂ_p64（ｔ）が
直線位相変化特性を有するので、治療用超音波の放射時
刻と振幅とを指定するだけで、各セル９₁〜９₆₄からデ
ジタル治療信号Ｂ_p1（ｔ）〜Ｂ_p64（ｔ）に比例する左
右対称又は点対称な波形を有する治療用超音波（図１１
（ａ）及び図１２（ａ）参照）が照射されるからであ
る。

【０１３３】ステップＳＰ１７では、ＣＰＵ１８は、デ
ィスプレイ１９の画面に、破砕中の結石の形状を３次元
画像として表示する画像化処理を実行する。ステップＳ
Ｐ１８では、ＣＰＵ１８は、治療終了スイッチが押下さ
れたか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場
合、すなわち、オペレータが、ディスプレイ１９に表示
された結石の画像を見て、結石が完全に破砕されていな
いと判断し、治療終了スイッチを押下しなかった場合に
は、ＣＰＵ１８は、ステップＳＰ１４へ戻り、探索再開
ないし治療再開されるか否かを判断する。一方、ステッ
プＳＰ１８の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち、
オペレータが、ディスプレイ１９に表示された結石の画
像を見て、結石が完全に破砕されたと判断し、治療終了
スイッチを押下した場合には、ＣＰＵ１８は、一連の作
業を終了する。

【０１３４】このように、この例の構成によれば、各整
合回路２３₁〜２３₆₄に対応する各セル９₁〜９₆₄と合わ
せた回路の送受信特性が直線位相変化特性となるような
ものを用いているので、上記した第１の実施例のよう
に、治療信号を生成するのに高価なＤ／Ａ変換器を用い
る必要はない。したがって、上記した第１の実施例で得
られる効果の他、装置を比較的安価に構成できる。

【０１３５】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の各実施例においては、説明を簡単にするために、結石
のみを画像表示する例を示したが、これに限定されな
い。上述の各実施例によれば、反射率毎に画像化できる
ので、結石だけでなく、骨や臓器も画像表示できる。こ
れは、従来では、反射エネルギ（反射率×大きさ）の表
示であったが、この構成では、反射率そのものを表示で
きるので、従来ノイズの中に埋もれてしまったような微
小な「しこり」でも表示されるからである。したがっ
て、上記したステップＳＰ３及びＳＰ１３の画像化処理
において結石と共に骨や臓器も画像表示した時に、骨や
臓器等の障害物が治療用超音波の照射経路上に存在する
場合には、特開平７−４７０７号公報に開示されている
ように、障害物にぶつかることになる超音波を発生する
セル９に治療信号を供給せず、それ以外のセル９に治療
信号を供給して、結石だけに治療用超音波が照射される
ように、オペレータが装置本体２に設けられている各種
ボタンにより指示するように構成したり、ＣＰＵ１８が
得られた反射率に基づいて制御するように構成しても良
い。

【０１３６】また、上述の各実施例においては、デジタ
ル探索受信信号検出処理において、１つのセル９から周
波数範囲０．５４〜１．６２ＭＨｚの探索用超音波を３
６０Ｈｚずつステップさせながら繰り返し照射する例を
示したが、これに限定されず、同一周波数の探索用超音
波を各セル９から順次照射する処理を周波数範囲０．５
４〜１．６２ＭＨｚについて３６０Ｈｚずつステップさ
せながら繰り返すようにしても良い。さらに、上述の各
実施例においては、ステップＳＰ３及びＳＰ１３の画像
化処理において、Ｎ個すべての固有値λ_pについて音場
の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）を求める例を示したが、これ
に限定されず、画像化に有効なＮ個より少ない個数の固
有値λ_pについて音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）を求める
ようにしても良い。この場合には、演算処理時間がその
分短縮できる。また、上述の各実施例においては、フー
リエ変換処理において、ゲート処理により得られたデジ
タル探索受信信号Ｓ_gmn（ｔ）をフーリエ変換した後、
散乱行列Ｓ（ω）を作成する例を示したが、これに限定
されず、散乱行列Ｓ（ω）を作成後それをフーリエ変換
してももちろん良い。

【０１３７】さらに、上述の各実施例においては、反射
率を求めるのに、反射率が既知の物体についても、デジ
タル探索受信信号検出処理、ゲート処理、フーリエ変換
処理及び固有値問題処理を行い、固有値及びそれに対す
る固有ベクトルを算出し、得られた固有値で対応する固
有値λを除算して比例定数を得る例を示したが、これに
限定されない。要するに、デジタル探索受信信号Ｓ_gmn
（ω）に関する実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問題を処
理して得られた固有値λに比例する量を反射率の絶対値
とすれば良い。また、上述の各実施例においては、反射
率を求めるのに、固有値問題処理において、実対称行列
Ｓ'（ω）の固有値問題を処理して、固有値及び固有ベ
クトルを求める例を示したが、これに限定されない。要
するに、式（５５）を満足する十分絶対値が大きなＮ個
以下の実数値λ_p及び関数Ψ_p（ω）（１≦ｐ≦Ｎ）を求
め、実数値λ_pに比例する量を反射率の絶対値とすれば
良い。

【０１３８】

【数５５】

【０１３９】式（５５）において、Ｓ_mn（ω）は散乱行
列Ｓ（ω）の成分、Ψ_n（ω）は第ｎ番目のセルから照
射される探索用超音波、Ψ^* _m（ω）はΨ_m（ω）の複素
共役である。また、上述の各実施例においては、信号発
生器１１又はパルス発生器２４を６４個設けた例を示し
たが、これに限定されず、それぞれ１個のみ設けると共
に、切替器を設け、ＣＰＵ１８の制御により、その出力
を順次整合回路１２₁〜１２ ₆₄及び／又は整合回路２３₁
〜２３₆₄を介してセル９₁〜９₆₄に供給するようにして
も良い。また、セル９は、厚み振動型に限らず、撓み振
動型でも良い。セル９の個数も６４個に限定されるもの
ではなく、必要に応じて、増減できる。さらに、図５に
示すように所定のピッチでセル９を配列する必要はな
く、任意で良い。

【０１４０】さらに、上述の各実施例において、アプリ
ケータ１にウォータバッグ８を上下方向に伸縮させるこ
とにより探索用超音波及び治療用超音波の焦点位置を結
石の位置に合致させる焦点位置調整機構を設けると共
に、超音波トランスデューサユニット６の送受信面６ａ
から探索用超音波が発射された後、結石からのエコーが
送受信面６ａに戻ってくるまでのエコー到達時間に基づ
いて、超音波遅延スペーサ７の凹面７ａから結石の表面
までの距離を算出し、右距離と超音波遅延スペーサ７の
焦点距離が合致するように、焦点位置調整機構を制御す
るように構成しても良い。このような構成によれば、結
石に治療用超音波を集中させることができるので、より
正確、より効率よく結石を破砕することができる。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の超音波
治療装置によれば、安価・簡単・小型な構成で、治療に
最適な超音波が生成できる。したがって、被験者の他の
生体組織を損傷することなく、被験者の体内にある結石
や胆石等を効果的に破砕することができる。また、請求
項１１，１２，２５及び２６記載の発明の構成によれ
ば、超音波変換要素の最初の残響や少なくとも患部と超
音波変換要素との間の多重反射等に関するノイズが除去
され、少なくとも患部からの１次反射波信号のみが抽出
されるので、患部の精確な位置が探索できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例である超音波治療装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】同治療装置の外観図である。

【図３】同治療装置の使用状態を示す模式図である。

【図４】同治療装置で使用されるアプリケータの構成を
示す断面図である。

【図５】同治療装置で使用される超音波トランスデュー
サユニットの構成を示す斜視図である。

【図６】同治療装置の動作処理手順を示すフローチャー
トである。

【図７】同治療装置の動作処理の１つである固有値問題
処理について説明するための図である。

【図８】同治療装置の動作処理の１つである画像化処理
について説明するための図である。

【図９】この発明の第２の実施例である超音波治療装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図１０】インパルス信号の波形の一例を示す図であ
る。

【図１１】回路の直線位相特性を説明するための図であ
り、（ａ）は回路の出力信号の一例を示し、（ｂ）は
（ａ）に示す信号を高速フーリエ変換した場合の振幅特
性の一例を示し、（ｃ）は（ａ）に示す信号を高速フー
リエ変換した場合の位相特性の一例を示す。

【図１２】回路の直線位相特性を説明するための図であ
り、（ａ）は回路の出力信号の一例を示し、（ｂ）は
（ａ）に示す信号を高速フーリエ変換した場合の振幅特
性の一例を示し、（ｃ）は（ａ）に示す信号を高速フー
リエ変換した場合の位相特性の一例を示す。

【図１３】同治療装置の動作処理手順を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

６ 超音波トランスデューサユニット ９₁〜９₆₄ セル（超音波変換要素） １１₁〜１１₆₄ 信号発生器（探索受信信号検出手段、
治療信号生成手段） １３₁〜１３₆₄ 増幅器（探索受信信号検出手段） １４₁〜１４₆₄ 波形整形器（探索受信信号検出手段） １５₁〜１５₆₄ Ａ／Ｄ変換器（探索受信信号検出手
段） １６ ＲＯＭ １７ ＲＡＭ １８ ＣＰＵ（探索受信信号検出手段、ゲート処
理手段、フーリエ変換手段、画像化処理手段、治療信号
生成手段） １９ ディスプレイ ２３₁〜２３₆₄ 整合回路（整合手段） ２４₁〜２４₆₄ パルス発生器（探索受信信号検出手
段、治療信号生成手段）

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元的に任意に配置され、供給される
   被験者の体内の少なくとも患部の位置を探索するための
   探索信号に基づいて探索用超音波を、供給される前記患
   部を治療するための治療信号に基づいて治療用超音波を
   それぞれ前記被験者の体内に照射すると共に、少なくと
   も患部からのエコーを受信して少なくとも探索受信信号
   を出力するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の超音波変換要
   素と、前記Ｎ個の超音波変換要素のうち、第ｎ番目（ｎ
   ＝１，２，……，Ｎ）の超音波変換要素に所定周波数範
   囲内の探索信号を供給し、それに基づく少なくとも患部
   からのエコーを第ｍ番目（ｍ＝１，２，……，Ｎ）の超
   音波変換要素によって受信させる処理を前記Ｎ個の超音
   波変換要素について行うことにより前記Ｎ個の超音波変
   換要素から出力される（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn
   （ｔ）を検出する探索受信信号検出手段と、 前記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を（Ｎ×
   Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ω）にフーリエ変換するフ
   ーリエ変換手段と、 前記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ω）に関する式
   （１）の方程式を成立させる実数値λ₁，λ₂，……，λ
   _Nのうち、絶対値の大きい方から数えて、単数又は複数
   の実数値λ_p（１≦ｐ≦Ｎ）を求めると共に、前記単数
   又は複数の実数値λ_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p
   （ω）を算出する算出手段と、 前記単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に基づいて、少なく
   とも１個の治療信号を生成して少なくとも１個の超音波
   変換要素に供給する治療信号生成手段とを備えてなるこ
   とを特徴とする超音波治療装置。 【数１】 式（１）において、Ψ^* _m（ω）はΨ_m（ω）の複素共役
   である。
2. 【請求項２】 前記探索受信信号検出手段は、前記Ｎ個
   の超音波変換要素から照射可能な超音波の周波数帯域内
   の任意波形の探索信号を生成し、前記Ｎ個の超音波変換
   要素は、前記探索信号に基づいて、自己の周波数帯域内
   の任意波形の探索用超音波を前記被験者の体内に照射す
   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】 前記治療信号生成手段は、前記単数又は
   複数の関数Ψ_p（ω）を逆フーリエ変換して得られた信
   号Ψ_p（ｔ）を、アナログ変換することで前記少なくと
   も１個の治療信号とすることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の超音波治療装置。
4. 【請求項４】 前記治療信号生成手段は、前記単数又は
   複数の関数Ψ_p（ω）に角周波数毎に重み関数Ａ_p（ω）
   を掛けたものを逆フーリエ変換して得られた信号をアナ
   ログ変換し、必要に応じて、振幅を増幅して前記少なく
   とも１個の治療信号とすることを特徴とする請求項１又
   は２記載の超音波治療装置。
5. 【請求項５】 前記Ｎ個の超音波変換要素に対応して、
   対応する超音波変換要素と合わせた送受信特性が直線位
   相変化特性を有し、対応する超音波変換要素と前記探索
   受信信号検出手段及び前記治療信号生成手段との間で、
   エネルギの損失なしに信号の授受がなされるように、イ
   ンピーダンスの整合を行うＮ個の整合回路を備え、 前記治療信号生成手段は、前記単数又は複数の関数Ψ_p
   （ω）を逆フーリエ変換して得られた信号Ψ_p（ｔ）に
   基づいて、任意の時刻に任意の振幅を有するパルス状の
   少なくとも１個の治療信号を生成することを特徴とする
   請求項１又は２記載の超音波治療装置。
6. 【請求項６】 前記Ｎ個の超音波変換要素に対応して、
   対応する超音波変換要素と合わせた送受信特性が直線位
   相変化特性を有し、対応する超音波変換要素と前記探索
   受信信号検出手段及び前記治療信号生成手段との間で、
   エネルギの損失なしに信号の授受がなされるように、イ
   ンピーダンスの整合を行うＮ個の整合回路を備え、 前記治療信号生成手段は、前記単数又は複数の関数Ψ_p
   （ω）に角周波数毎に重み関数Ａ_p（ω）を掛けたもの
   を逆フーリエ変換して得られた信号に基づいて、任意の
   時刻に任意の振幅を有するパルス状の少なくとも１個の
   治療信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記
   載の超音波治療装置。
7. 【請求項７】 前記重み関数Ａ_p（ω）は、前記治療用
   超音波のエネルギを患部に集中させるべく前記治療信号
   のピーク電圧を変化させる関数であることを特徴とする
   請求項４又は６記載の超音波治療装置。
8. 【請求項８】 前記算出手段は、前記（Ｎ×Ｎ）個の探
   索受信信号Ｓ_mn（ω）から作成される（Ｎ×Ｎ）の複素
   対称行列であり、式（２）で表される散乱行列Ｓ（ω）
   から、式（３）で表される（２Ｎ×２Ｎ）の実対称行列
   Ｓ'（ω）を求め、前記実対称行列Ｓ'（ω）の固有値問
   題を処理して固有値及びそれに対する固有ベクトルを求
   め、前記固有値のうち、絶対値の大きい方から数えて、
   単数又は複数の固有値を前記単数又は複数の実数値λ_p
   とすると共に、前記単数又は複数の固有値に対する単数
   又は複数の固有ベクトルを前記単数又は複数の実数値λ
   _pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）とすることを
   特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の超音波
   治療装置。 【数２】 式（２）において、Ｓ_mn（ω）は、第ｎ番目の超音波変
   換要素（ｎ＝１，２，……，Ｎ）から探索用超音波を照
   射した時の少なくとも患部からのエコーを第ｍ番目の超
   音波変換要素（ｍ＝１，２，……，Ｎ）が受信するとき
   の時間の関数たる探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）に対応してい
   る。 【数３】 式（３）において、Ｒｅ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ
   （ω）の実部、Ｉｍ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ（ω）の
   虚部である。
9. 【請求項９】 前記所定周波数範囲に対応する角周波数
   範囲及び前記Ｎ個の超音波変換要素について、前記単数
   又は複数の実数値λ_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p
   （ω）から音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を求め、
   前記音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を逆フーリエ変
   換して得られた関数φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）から時刻ｔ
   ＝０での音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）（＝φ_p（ｔ，
   ｘ，ｙ，ｚ）（ｔ＝０））を求め、該音場の関数φ
   _p（ｘ，ｙ，ｚ）及び前記単数又は複数の実数値λ_pに基
   づいて少なくとも患部を画像化する画像化処理手段を備
   えてなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１
   に記載の超音波治療装置。
10. 【請求項１０】 前記フーリエ変換手段は、前記治療用
    超音波照射時に、少なくとも患部からのエコーを受信し
    た前記Ｎ個の超音波変換要素から出力されるＮ個の治療
    受信信号をフーリエ変換し、 前記算出手段は、フーリエ変換されたＮ個の治療受信信
    号に基づいて、前記単数又は複数の実数値λ_p及びそれ
    らに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）を算出し、
    かつ、 前記画像化手段は、前記単数又は複数の実数値λ_p及び
    それらに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に基づ
    いて、少なくとも治療中の患部を画像化することを特徴
    とする請求項９記載の超音波治療装置。
11. 【請求項１１】 少なくとも患部からの１次反射波信号
    のみを抽出するためのゲート関数ｇ（ｔ）と、前記探索
    受信信号Ｓ_mn（ｔ）とを乗算するゲート処理手段を備え
    てなることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１
    に記載の超音波治療装置。
12. 【請求項１２】 前記ゲート関数ｇ（ｔ）は、前記探索
    受信信号Ｓ_mn（ｔ）のうち、前記１次反射波信号と推定
    される部分で振幅が略１で、その他の部分で振幅が略０
    の矩形窓を示す関数、又は式（４）で示される正規関数
    であることを特徴とする請求項１１記載の超音波治療装
    置。 【数４】
13. 【請求項１３】 前記探索受信信号検出手段は、前記所
    定周波数範囲内において、前記超音波変換要素から照射
    された探索用超音波が前記患部まで伝搬される最長時間
    をＴとした場合の（１／８Ｔ）より十分小さい周波数間
    隔で前記探索用超音波の周波数を変更して周波数毎の前
    記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出するこ
    とを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の
    超音波治療装置。
14. 【請求項１４】 前記算出手段は、前記単数又は複数の
    実数値λ_pから又は前記単数又は複数の実数値λ_pに所定
    の比例定数を乗じて、少なくとも患部の反射率を求める
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１に記載
    の超音波治療装置。
15. 【請求項１５】 ２次元的に任意に配置され、供給され
    る被験者の体内の少なくとも患部の位置を探索するため
    の探索信号に基づいて探索用超音波を、供給される前記
    患部を治療するための治療信号に基づいて治療用超音波
    をそれぞれ前記被験者の体内に照射すると共に、少なく
    とも患部からのエコーを受信して少なくとも探索受信信
    号を出力するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の超音波変換
    要素を備え、 前記Ｎ個の超音波変換要素のうち、第ｎ番目（ｎ＝１，
    ２，……，Ｎ）の超音波変換要素に所定周波数範囲内の
    探索信号を供給し、それに基づく少なくとも患部からの
    エコーを第ｍ番目（ｍ＝１，２，……，Ｎ）の超音波変
    換要素によって受信させる処理を前記Ｎ個の超音波変換
    要素について行うことにより前記Ｎ個の超音波変換要素
    から出力される（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）
    を検出する第１の処理と、 前記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を（Ｎ×
    Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ω）にフーリエ変換する第
    ２の処理と、 前記（Ｎ×Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ω）に関する式
    （５）の方程式を成立させる実数値λ₁，λ₂，……，λ
    _Nのうち、絶対値の大きい方から数えて、単数又は複数
    の実数値λ_p（１≦ｐ≦Ｎ）を求めると共に、前記単数
    又は複数の実数値λ_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p
    （ω）を算出する第３の処理と、 前記単数又は複数の関数Ψ_p（ω）に基づいて、少なく
    とも１個の治療信号を生成して少なくとも１個の超音波
    変換要素に供給する第４の処理とを備えてなることを特
    徴とする超音波治療方法。 【数５】 式（５）において、Ψ^* _m（ω）はΨ_m（ω）の複素共役
    である。
16. 【請求項１６】 前記第１の処理では、前記Ｎ個の超音
    波変換要素から照射可能な超音波の周波数帯域内の任意
    波形の探索信号を生成することを特徴とする請求項１５
    記載の超音波治療方法。
17. 【請求項１７】 前記第４の処理では、前記単数又は複
    数の関数Ψ_p（ω）を逆フーリエ変換して得られた信号
    Ψ_p（ｔ）をアナログ変換して、前記少なくとも１個の
    治療信号とすることを特徴とする請求項１５又は１６記
    載の超音波治療方法。
18. 【請求項１８】 前記第４の処理では、前記単数又は複
    数の関数Ψ_p（ω）に角周波数毎に重み関数Ａ_p（ω）を
    掛けたものを逆フーリエ変換し、得られた信号を必要に
    応じて振幅を増幅して前記少なくとも１個の治療信号と
    することを特徴とする請求項１５又は１６記載の超音波
    治療方法。
19. 【請求項１９】 前記Ｎ個の超音波変換要素に対応し
    て、対応する超音波変換要素と合わせた送受信特性が直
    線位相変化特性を有し、対応する超音波変換要素と前記
    探索受信信号検出手段及び前記治療信号生成手段との間
    で、エネルギの損失なしに信号の授受がなされるよう
    に、インピーダンスの整合を行うＮ個の整合回路を備
    え、 前記第４の処理では、前記単数又は複数の関数Ψ
    _p（ω）を逆フーリエ変換して得られた信号Ψ_p（ｔ）に
    基づいて、任意の時刻に任意の振幅を有するパルス状の
    少なくとも１個の治療信号を生成することを特徴とする
    請求項１５又は１６記載の超音波治療方法。
20. 【請求項２０】 前記Ｎ個の超音波変換要素に対応し
    て、対応する超音波変換要素と合わせた送受信特性が直
    線位相変化特性を有し、対応する超音波変換要素と前記
    探索受信信号検出手段及び前記治療信号生成手段との間
    で、エネルギの損失なしに信号の授受がなされるよう
    に、インピーダンスの整合を行うＮ個の整合回路を備
    え、 前記第４の処理では、前記単数又は複数の関数Ψ
    _p（ω）に角周波数毎に重み関数Ａ_p（ω）を掛けたもの
    を逆フーリエ変換して得られた信号に基づいて、任意の
    時刻に任意の振幅を有するパルス状の少なくとも１個の
    治療信号を生成することを特徴とする請求項１５又は１
    ６記載の超音波治療方法。
21. 【請求項２１】 前記重み関数Ａ_p（ω）は、前記治療
    用超音波のエネルギを患部に集中させるべく前記治療信
    号のピーク電圧を変化させる関数であることを特徴とす
    る請求項１８又は２０記載の超音波治療方法。
22. 【請求項２２】 前記第３の処理では、前記（Ｎ×Ｎ）
    個の探索受信信号Ｓ _mn（ω）から作成される（Ｎ×Ｎ）
    の複素対称行列であり、式（６）で表される散乱行列Ｓ
    （ω）から、式（７）で表される（２Ｎ×２Ｎ）の実対
    称行列Ｓ'（ω）を求め、前記実対称行列Ｓ'（ω）の固
    有値問題を処理して固有値及びそれに対する固有ベクト
    ルを求め、前記固有値のうち、絶対値の大きい方から数
    えて、単数又は複数の固有値を前記単数又は複数の実数
    値λ_pとすると共に、前記単数又は複数の固有値に対す
    る単数又は複数の固有ベクトルを前記単数又は複数の実
    数値λ_pに対応する単数又は複数の関数Ψ_p（ω）とする
    ことを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか１に記
    載の超音波治療方法。 【数６】 式（６）において、Ｓ_mn（ω）は、第ｎ番目の超音波変
    換要素（ｎ＝１，２，……，Ｎ）から探索用超音波を照
    射した時の少なくとも患部からのエコーを第ｍ番目の超
    音波変換要素（ｍ＝１，２，……，Ｎ）が受信するとき
    の時間の関数たる探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）に対応してい
    る。 【数７】 式（７）において、Ｒｅ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ
    （ω）の実部、Ｉｍ（Ｓ（ω））は散乱行列Ｓ（ω）の
    虚部である。
23. 【請求項２３】 前記所定周波数範囲に対応する角周波
    数範囲及び前記Ｎ個の超音波変換要素について、前記単
    数又は複数の実数値λ_pに対応する単数又は複数の関数
    Ψ_p（ω）から音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を求
    め、前記音場の関数φ_p（ω，ｘ，ｙ，ｚ）を逆フーリ
    エ変換して得られた関数φ_p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）から時
    刻ｔ＝０での音場の関数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）（＝φ
    _p（ｔ，ｘ，ｙ，ｚ）（ｔ＝０））を求め、該音場の関
    数φ_p（ｘ，ｙ，ｚ）及び前記単数又は複数の実数値λ_p
    に基づいて少なくとも患部を画像化する第５の処理を備
    えてなることを特徴とする請求項１５乃至２２のいずれ
    か１に記載の超音波治療方法。
24. 【請求項２４】 前記第２の処理では、前記治療用超音
    波照射時に、少なくとも患部からのエコーを受信した前
    記Ｎ個の超音波変換要素から出力されるＮ個の治療受信
    信号をフーリエ変換し、前記第３の処理では、フーリエ
    変換されたＮ個の治療受信信号に基づいて、前記単数又
    は複数の実数値λ_p及びそれらに対応する単数又は複数
    の関数Ψ_p（ω）を算出し、前記第５の処理では、前記
    単数又は複数の実数値λ_p及びそれらに対応する単数又
    は複数の関数Ψ_p（ω）に基づいて、少なくとも治療中
    の患部を画像化することを特徴とする請求項２３記載の
    超音波治療方法。
25. 【請求項２５】 前記第２の処理の前に、少なくとも患
    部からの１次反射波信号のみを抽出するためのゲート関
    数ｇ（ｔ）と、前記探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）とを乗算す
    る第６の処理を行うことを特徴とする請求項１５乃至２
    ４のいずれか１に記載の超音波治療方法。
26. 【請求項２６】 前記ゲート関数ｇ（ｔ）は、前記探索
    受信信号Ｓ_mn（ｔ）のうち、前記１次反射波信号と推定
    される部分で振幅が略１で、その他の部分で振幅が略０
    の矩形窓を示す関数、又は式（８）で示される正規関数
    であることを特徴とする請求項２５記載の超音波治療方
    法。 【数８】
27. 【請求項２７】 前記第１の処理では、前記所定周波数
    範囲内において、前記超音波変換要素から照射された探
    索用超音波が前記患部まで伝搬される最長時間をＴとし
    た場合の（１／８Ｔ）より十分小さい周波数間隔で前記
    探索用超音波の周波数を変更して周波数毎の前記（Ｎ×
    Ｎ）個の探索受信信号Ｓ_mn（ｔ）を検出することを特徴
    とする請求項１５乃至２６のいずれか１に記載の超音波
    治療方法。
28. 【請求項２８】 前記第３の処理では、前記単数又は複
    数の実数値λから又は前記単数又は複数の実数値λ_pに
    所定の比例定数を乗じて、少なくとも患部の反射率を求
    めることを特徴とする請求項１５乃至２７のいずれか１
    に記載の超音波治療方法。