JP2005507751A - 焦点超音波源 - Google Patents
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Abstract
本発明は、超音波を放射するエミッタ、及び放射した超音波を焦点合せする焦点合せ手段を備えた焦点超音波源を提供する。前記放射した超音波は、焦点合せ手段によって焦点合せした後、概ね球面波の形で焦点に送られる。一方、外径の２つのポートと焦点との間の角度は５０°〜１２０°である。試験によれば、本発明による超音波源の焦点合せ能力は、周知の小さい開口角の超音波源よりも明らかに優れており、焦点超音波が焦点で十分に高い音波強度及び温度になるようにし、生きた組織球を死滅させることができ、透過経路内の人体への損傷を回避又は低減することもできる。それによって患者の痛みを軽減し、十分な効果をもたらす。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療装置で使用する手段に関し、特に、高強度焦点超音波（ＨＩＦＵ）治療器で使用する超音波源に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、既存の体外ＨＩＦＵ治療器には一般に以下の手段が含まれる。ＨＩＦＵ源並びにＨＩＦＵを生成するためのＨＩＦＵ駆動回路；（Ｂ−モード超音波スコープなどの）医療用撮像システム；ベッド面などの患者を搬送する搬送デバイス、並びに超音波源に対して搬送装置の空間的移動を行う変位システムを含む、治療すべき対象を探索しその対象を超音波振動子の焦点に移動させる位置決めシステム；高強度超音波（ＨＩＵ）発信器、及び透過媒体の処理システムなどである。ＨＩＦＵに用いられる超音波は、（無炭酸水など）特別な透過媒体を介して患者の身体内を透過させなければならないため、ＨＩＦＵ源の放射面の前にある透過媒体を受ける（水タンク又は水袋など）容器手段、及び透過媒体を充填し、排出し、処理する手段が必要である。
【０００３】
体外ＨＩＦＵ治療器の上述手段の中では、ＨＩＦＵ源が最も重要である。（レンズの屈折焦点合せ、曲面の反射焦点合せ、及び凹球面の自己焦点合せなどの）焦点合せ態様に関わらず、焦点超音波源によって放射された超音波は常に、音波が焦点合せされた後に、球面波と同様に焦点に送られる。本明細書では、焦点超音波源の放射面の外周径を「口径」、焦点と外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度を「開口角」と呼ぶ。
【０００４】
安全性と有効性の間の矛盾は、この医療装置の分野で解決すべき第１の問題である。ＨＩＦＵ治療器に関する多くの研究及び実施によって、ＨＩＦＵによって焦点で得られる十分に高い音強度及び温度によって組織を死滅させることが難しくないことが判明した。しかし、この場合、超音波の透過経路における人体内の他の組織への損傷を回避し、又は減少することが難しい。ＨＩＦＵ治療が成功するか否かは、上記の問題によって決まる。ＨＩＵ源の焦点合せ性能を向上させることが、上記の問題を解決する主な方法であり、開口角は超音波源の焦点合せ性能に関する主なパラメータである。
【０００５】
大抵の既存のＨＩＦＵ治療器の超音波源は、開口角が６０°であり、一部の超音波源は、開口角がそれよりも小さい（５０°未満）。現行の実施によれば、こうした開口角を持つ超音波源の焦点合せ性能は望ましいものではない。特に、こうした波源は、患者にはっきりと痛みを感じさせ、透過経路に損傷を生じさせ、又は焦点で組織を死滅させるのに十分に高い音波強度及温度に達することができない。
【０００６】
焦点の音圧に対する、焦点から３〜５ｃｍ手前の超音波経路内の最大音圧の百分率比は、焦点合せ性能を査定して開口角と比率（比率が小さいほど焦点合せ性能が良好になる）の間の関係を調査するための指標と考えられる。焦点合せ性能は、開口角が比較的小さい場合は開口角が大きくなるにつれて実質的に向上するが、開口角の増加に伴う焦点合せ性能の向上は、開口角がある程度まで大きくなると徐々に抑制されることが判明した。さらに、超音波源のサイズ及びコストの増加、及び開口角が大きくなると治療が難くなるため、超音波源の焦点合せ構成要素の開口角を所望の角度範囲に設定することによって上記の問題を解決することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、所望の焦点合せ性能を持つ焦点超音波源を提供することである。この超音波源は、超音波を生成し焦点合せさせ、焦点で十分に高い音波強度及び温度に達するようにして、超音波の透過経路内で人体の他の組織への損傷を回避又は低減しながら組織を死滅させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、超音波を放射する超音波放射構成要素、及び放射された超音波を焦点合せする焦点合せ構成要素を備え、放射された超音波が前記焦点合せ構成要素によって焦点合せされた後、球面波と同様に焦点に送られ、焦点と前記焦点合せ構成要素の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度が５０°〜１２０°である超音波源を提供する。
【０００９】
好ましくは、焦点と前記焦点合せ構成要素の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度が５０°〜６０°、例えば５６°、又は６０°〜１２０°、例えば１１０°である。
【００１０】
試験後、本発明による超音波源は、小さい開口角を持つ既存の超音波源よりも実質的に優れた焦点合せ性能を有しており、焦点合せした超音波が焦点で十分に高い音波強度及び温度に達するようにして、超音波の透過経路内で人体の他の組織への損傷を回避又は低減しながら、組織を死滅させ、それによって患者が感じる痛みを大幅に低減することができることが判明した。
【００１１】
本発明を、以下の図面を参照して、好ましい実施形態によって詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図面は、本発明による焦点超音波源の構造的な主な図を概略的に示すものである。これには、超音波を放射する超音波放射構成要素２、及び放射された超音波を焦点合せする焦点合せ構成要素１が含まれており、放射された超音波は、前記焦点合せ構成要素１によって焦点合せされた後に、球面波と同様に焦点Ｆに送られる。焦点と前記焦点合せ構成要素１の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度α（すなわち上述の「開口角」）が５０°〜１２０°である。
【００１３】
好ましくは、焦点と前記焦点合せ構成要素の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度（開口角）αが５０°〜６０°、例えば５６°、又は角度（開口角）αは６０°〜１２０°、例えば１１０°である。
【００１４】
例えば、超音波源の開口角αは５６°であり、その焦点合せ態様は複数の凹球面の自己焦点合せであり、焦点半径Ｒは３００ｍｍである。この超音波源は、下方に取り付けた超音波源を備えたＨＩＦＵ治療器で使用することができる。
【００１５】
あるいは、例えば、超音波源の開口角度αは１１０°、その焦点合せ態様は凹球面焦点合せであり、焦点半径Ｒは５０ｍｍである。この超音波源は、ＨＩＦＵによる身体の浅い部位の治療に使用することができる。
【００１６】
図２で示したように、焦点合せ構成要素１は、波を屈折態様で焦点合せするレンズでもよい。あるいは、図１で示したように、焦点合せ構成要素１は、波を自己焦点合せ態様で焦点合せする凹球面でもよい。
【００１７】
上述のように、超音波源の焦点合せ構成要素の開口角は５０°〜１２０°が好ましい。すなわち、様々な適用例の場合の開口角は５０°〜６０°、又は６０°〜１２０°である。人体の浅い部位の治療には、６０°よりも大きい開口角が好ましい。
【００１８】
試験によれば、本発明による超音波源は、小さい開口角を有する既存の超音波源よりも実質的に優れた焦点合せ性能を持ち、焦点超音波が焦点で十分に高い音波強度及び温度に達するようにして、超音波の透過経路内で人体の他の組織への損傷を回避又は低減しながら組織を死滅させることができ、それによって臨床上、患者が感じる痛みを大幅に低減し、所望の効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】焦点合せ態様が球面自己焦点合せである、本発明による焦点超音波源の一実施形態を示す概略図である。
【図２】焦点合せ態様がレンズ焦点合せである、本発明による焦点超音波源の他の実施形態を示す概略図である。
【０００１】
本発明は、医療装置で使用する手段に関し、特に、高強度焦点超音波（ＨＩＦＵ）治療器で使用する超音波源に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、既存の体外ＨＩＦＵ治療器には一般に以下の手段が含まれる。ＨＩＦＵ源並びにＨＩＦＵを生成するためのＨＩＦＵ駆動回路；（Ｂ−モード超音波スコープなどの）医療用撮像システム；ベッド面などの患者を搬送する搬送デバイス、並びに超音波源に対して搬送装置の空間的移動を行う変位システムを含む、治療すべき対象を探索しその対象を超音波振動子の焦点に移動させる位置決めシステム；高強度超音波（ＨＩＵ）発信器、及び透過媒体の処理システムなどである。ＨＩＦＵに用いられる超音波は、（無炭酸水など）特別な透過媒体を介して患者の身体内を透過させなければならないため、ＨＩＦＵ源の放射面の前にある透過媒体を受ける（水タンク又は水袋など）容器手段、及び透過媒体を充填し、排出し、処理する手段が必要である。
【０００３】
体外ＨＩＦＵ治療器の上述手段の中では、ＨＩＦＵ源が最も重要である。（レンズの屈折焦点合せ、曲面の反射焦点合せ、及び凹球面の自己焦点合せなどの）焦点合せ態様に関わらず、焦点超音波源によって放射された超音波は常に、音波が焦点合せされた後に、球面波と同様に焦点に送られる。本明細書では、焦点超音波源の放射面の外周径を「口径」、焦点と外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度を「開口角」と呼ぶ。
【０００４】
安全性と有効性の間の矛盾は、この医療装置の分野で解決すべき第１の問題である。ＨＩＦＵ治療器に関する多くの研究及び実施によって、ＨＩＦＵによって焦点で得られる十分に高い音強度及び温度によって組織を死滅させることが難しくないことが判明した。しかし、この場合、超音波の透過経路における人体内の他の組織への損傷を回避し、又は減少することが難しい。ＨＩＦＵ治療が成功するか否かは、上記の問題によって決まる。ＨＩＵ源の焦点合せ性能を向上させることが、上記の問題を解決する主な方法であり、開口角は超音波源の焦点合せ性能に関する主なパラメータである。
【０００５】
大抵の既存のＨＩＦＵ治療器の超音波源は、開口角が６０°であり、一部の超音波源は、開口角がそれよりも小さい（５０°未満）。現行の実施によれば、こうした開口角を持つ超音波源の焦点合せ性能は望ましいものではない。特に、こうした波源は、患者にはっきりと痛みを感じさせ、透過経路に損傷を生じさせ、又は焦点で組織を死滅させるのに十分に高い音波強度及温度に達することができない。
【０００６】
焦点の音圧に対する、焦点から３〜５ｃｍ手前の超音波経路内の最大音圧の百分率比は、焦点合せ性能を査定して開口角と比率（比率が小さいほど焦点合せ性能が良好になる）の間の関係を調査するための指標と考えられる。焦点合せ性能は、開口角が比較的小さい場合は開口角が大きくなるにつれて実質的に向上するが、開口角の増加に伴う焦点合せ性能の向上は、開口角がある程度まで大きくなると徐々に抑制されることが判明した。さらに、超音波源のサイズ及びコストの増加、及び開口角が大きくなると治療が難くなるため、超音波源の焦点合せ構成要素の開口角を所望の角度範囲に設定することによって上記の問題を解決することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、所望の焦点合せ性能を持つ焦点超音波源を提供することである。この超音波源は、超音波を生成し焦点合せさせ、焦点で十分に高い音波強度及び温度に達するようにして、超音波の透過経路内で人体の他の組織への損傷を回避又は低減しながら組織を死滅させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、超音波を放射する超音波放射構成要素、及び放射された超音波を焦点合せする焦点合せ構成要素を備え、放射された超音波が前記焦点合せ構成要素によって焦点合せされた後、球面波と同様に焦点に送られ、焦点と前記焦点合せ構成要素の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度が５０°〜１２０°である超音波源を提供する。
【０００９】
好ましくは、焦点と前記焦点合せ構成要素の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度が５０°〜６０°、例えば５６°、又は６０°〜１２０°、例えば１１０°である。
【００１０】
試験後、本発明による超音波源は、小さい開口角を持つ既存の超音波源よりも実質的に優れた焦点合せ性能を有しており、焦点合せした超音波が焦点で十分に高い音波強度及び温度に達するようにして、超音波の透過経路内で人体の他の組織への損傷を回避又は低減しながら、組織を死滅させ、それによって患者が感じる痛みを大幅に低減することができることが判明した。
【００１１】
本発明を、以下の図面を参照して、好ましい実施形態によって詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図面は、本発明による焦点超音波源の構造的な主な図を概略的に示すものである。これには、超音波を放射する超音波放射構成要素２、及び放射された超音波を焦点合せする焦点合せ構成要素１が含まれており、放射された超音波は、前記焦点合せ構成要素１によって焦点合せされた後に、球面波と同様に焦点Ｆに送られる。焦点と前記焦点合せ構成要素１の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度α（すなわち上述の「開口角」）が５０°〜１２０°である。
【００１３】
好ましくは、焦点と前記焦点合せ構成要素の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度（開口角）αが５０°〜６０°、例えば５６°、又は角度（開口角）αは６０°〜１２０°、例えば１１０°である。
【００１４】
例えば、超音波源の開口角αは５６°であり、その焦点合せ態様は複数の凹球面の自己焦点合せであり、焦点半径Ｒは３００ｍｍである。この超音波源は、下方に取り付けた超音波源を備えたＨＩＦＵ治療器で使用することができる。
【００１５】
あるいは、例えば、超音波源の開口角度αは１１０°、その焦点合せ態様は凹球面焦点合せであり、焦点半径Ｒは５０ｍｍである。この超音波源は、ＨＩＦＵによる身体の浅い部位の治療に使用することができる。
【００１６】
図２で示したように、焦点合せ構成要素１は、波を屈折態様で焦点合せするレンズでもよい。あるいは、図１で示したように、焦点合せ構成要素１は、波を自己焦点合せ態様で焦点合せする凹球面でもよい。
【００１７】
上述のように、超音波源の焦点合せ構成要素の開口角は５０°〜１２０°が好ましい。すなわち、様々な適用例の場合の開口角は５０°〜６０°、又は６０°〜１２０°である。人体の浅い部位の治療には、６０°よりも大きい開口角が好ましい。
【００１８】
試験によれば、本発明による超音波源は、小さい開口角を有する既存の超音波源よりも実質的に優れた焦点合せ性能を持ち、焦点超音波が焦点で十分に高い音波強度及び温度に達するようにして、超音波の透過経路内で人体の他の組織への損傷を回避又は低減しながら組織を死滅させることができ、それによって臨床上、患者が感じる痛みを大幅に低減し、所望の効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】焦点合せ態様が球面自己焦点合せである、本発明による焦点超音波源の一実施形態を示す概略図である。
【図２】焦点合せ態様がレンズ焦点合せである、本発明による焦点超音波源の他の実施形態を示す概略図である。
Claims (8)
- 超音波を放射する超音波放射構成要素（２）と、放射された超音波を焦点合せする焦点合せ構成要素（１）とを含み、前記放射された超音波が、前記焦点合せ構成要素（１）によって焦点合せされた後に、球面波と同様に焦点Ｆに送られ、前記焦点と前記焦点合せ構成要素（１）の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の角度（α）が５０°〜１２０°である、焦点超音波源。
- 前記焦点と前記焦点合せ構成要素（１）の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の前記角度（α）が５０°〜６０°である、請求項１に記載の焦点超音波源。
- 前記焦点と前記焦点合せ構成要素（１）の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の前記角度（α）が５６°である、請求項２に記載の焦点超音波源。
- 前記焦点と前記焦点合せ構成要素（１）の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の前記角度（α）が６０°〜１２０°である、請求項１に記載の焦点超音波源。
- 前記焦点と前記焦点合せ構成要素（１）の外周径の２端点とを結ぶ２本の線の間の前記角度（α）が１１０°である、請求項４に記載の焦点合せ超音波源。
- 前記焦点合せ構成要素（１）が、屈折態様で音波を焦点合せするレンズである、請求項１から４までのいずれか一項に記載の焦点超音波源。
- 前記焦点合せ構成要素（１）が、反射態様で音波を焦点合せする曲面である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の焦点合せ超音波源。
- 前記焦点合せ構成要素（１）が、自己焦点合せ態様で音波を焦点合せする凹球面である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の焦点合せ超音波源。
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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Family
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Family Applications (1)
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| CN (1) | CN1164341C (ja) |
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| GB (1) | GB2397992B (ja) |
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