JP3373602B2 - 超音波治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体外から強力超音
波を集中照射して治療を行う超音波治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療の世界では患者への障害・負
担を最小限にとどめながら十分な治療効果を目指すＭＩ
Ｔ（Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｔｒｅａ
ｔｍｅｎｔ：最小侵襲治療）の考え方が重視されてお
り、今後の医療機器にとって趨勢となると思われる。

【０００３】このＭＩＴの代表として、特公平４−４８
４５７号公報に示されるような体外から衝撃波を照射し
て結石を破砕治療する治療法Ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅ
ａｌＳｈｏｃｋ Ｗａｖｅ Ｌｉｔｈｏｔｒｉｐｓｙ
（ＥＳＷＬ）が挙げられる。本治療法は今や尿路系結石
における治療の第一選択であり、現在では胆石も含めて
保険治療が行われている。

【０００４】中でも強力超音波源に圧電素子を用いる方
法は、小焦点、消耗品がない、強力超音波強度を任意に
コントロールできる、複数の圧電素子にかける駆動波形
を位相制御することにより焦点位置をコントロールでき
る等、優れた長所がある（特開昭６０−１４５１３１号
公報，ＵＳＰ−４５２６１６８参照）。また、駆動波形
を位相制御することにより、焦点の形状を変化させるこ
ともできる（特開昭６２−４２７７３号公報参照）。

【０００５】また、この様な強力な音響エネルギを用い
た治療には、他にも特開昭６１−１３９５６号公報に示
されるように、連続的な強力超音波照射により患部の温
度を４３℃程度まで上昇させて癌を治療する、加温治療
法（ハイパーサーミア）が注目されるようになってき
た。これは、４２．５℃を境界として癌細胞の生存率が
大幅に低下して正常細胞の生存率には大きな変化のない
ことが確認されたことと、癌細胞のような新生細胞中で
は正常細胞に比較して血流が少ないため血流による冷却
効果の小さいことから癌細胞は正常細胞に比較して、よ
り加温されやすい性質を持つということを利用したもの
である。腫瘍部位を局所的に加温する方法が特に有効で
ある。

【０００６】また、上記の加温治療法を進めて、文献
「Ｇ． Ｖａｌｌａｎｃｉｅｎ ｅｔａｌ．， Ｐｒｏ
ｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｕｒｏｌｏｇｙ， １（１９９１）
ｐｐ８４−８８」に示されるように、腫瘍部分を８０
℃以上に加熱し、腫瘍組織をタンパク変性させるという
治療法も報告されており、特開昭６１−１３９５５号公
報や特願平３−３０６１０６号に示されるように、体外
で発生させた強力な超音波を体内の治療部位に集束さ
せ、組織の超音波エネルギの吸収による発熱で癌を温熱
治療する装置が開発されている。

【０００７】また超音波による発熱ではなく、結石を破
砕するような強力なパルス状の強力超音波を癌に照射
し、その機械的な力で細胞を壊死させる治療法も研究さ
れている。（Ｈｏｓｈｉ， Ｓ． ｅｔ ａｌ．：
Ｊ． Ｕｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１４６：４３９，１９
９１．） 強力超音波を用いて結石破砕治療及び腫瘍治療を行う場
合は、これらの専用装置を別個に用意しなければなら
ず、装置の設置スペースやコストの負担が大きくなると
いう欠点があった。この問題点に対し、特願平３−３０
６１０６号公報で記載されているように、結石破砕装置
と加温・加熱治療装置を一体化し、さらに使用法を誤ら
ないように画像上に治療モードを明確に表示した超音波
治療装置が知られている。

【０００８】ところで、加熱治療超音波は１ＭＨｚ程度
の周波数が使われ、数秒以下のバーストで照射される。
１回の焼灼領域は焦点近傍の数ｍｍ大で患部領域を全て
治療するために焦点位置を移動させ、照射を繰り返す。
治療の際は、患部に対する焦点の位置合わせ、及び、被
治療領域を観察する手段が必要となる。その手段として
超音波画像がリアルタイム性の点で有利であり、周辺部
への誤照射などを防止しながら確実に治療進行を監視で
きる。

【０００９】また、体外から超音波を集束させる超音波
治療装置において最も重要な技術は、治療用超音波の焦
点と患部を正しく一致させる位置合わせ技術である。従
来は特公平４−４８４５７号公報に示されるように、治
療用超音波を放射するアプリケータの中心部に画像撮像
用超音波プローブを取り付け、これにより得られる超音
波断層像から患部の位置を判定し、アプリケータの機械
的位置を制御して焦点位置をコントロールしている。こ
こで、このアプリケータの位置コントロールは、アプリ
ケータが大型であることにもよるが、メカニカルな位置
制御をしている。理論的にはＸ，Ｙ，Ｚの３軸の制御で
一意に位置を一致させられるが実際上はさらに２軸の回
転を与え５軸で制御している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように生体
内に局所的に強力超音波を照射し数秒間高温に保持する
ことにより、癌などの悪性腫瘍を破壊する超音波治療装
置においては、治療用超音波発生素子と被治療領域を観
察する手段が必要となる。その手段として超音波画像が
リアルタイム性の点で有利であり、周辺部への誤照射な
どを防止しながら確実に治療進行を監視できる。しかし
治療用超音波照射中にこの治療超音波の影響を受け、超
音波画像にノイズがはいり治療進行の監視ができないと
いう問題があった。これを解決するために、従来から治
療用超音波を間欠的に照射して、照射していない時間を
診断用超音波の送受信時間とする方法が行われたりして
いるが、リアルタイム性が損なわれ、体動や呼吸性移動
により正確に被治療領域に強力超音波を照射することが
できなかった。

【００１１】そこで本発明では、治療用超音波の影響に
より診断用超音波画像に混入するノイズを低減し、治療
進行中にリアルタイムの高画質超音波像が得られる超音
波治療装置を実現することを目的とする。

【００１２】前述の治療装置において、術者は治療前
に、小型の超音波プローブを手動で自由自在に駆使して
良好な超音波断層像を得て治療計画を練る。しかし、治
療を開始すると、機械操作によるアプリケータのコント
ロールでは患部を描出させる際の感覚が、超音波診断装
置の感覚とは大きく異なってしまうため、位置合わせの
使い勝手が良いとは言えず、大きな問題となっていた。

【００１３】また特に、開腹や開頭して癌などを超音波
治療する場合（術中照射）などでは、小型のアプリケー
タを腹腔内に潜り込ませて微妙な位置調整を行わなけれ
ばならないため、機械制御時の操作性の悪さが問題とな
っていた。さらに、前述のような術中照射では特に患者
への感染、或いは患者間の感染が大きな問題となるた
め、アプリケータ部の滅菌が重要となるが、電気・給排
水などの長いケーブルがついておりしかも材質などの点
からアプリケータ全体を毎回滅菌することは非常に煩雑
であった。また治療部位が体表から極めて浅い場合は、
治療用超音波の焦点とアプリケータ前面のカップリング
膜との距離が非常に近くなってしまうため、該超音波エ
ネルギにより膜が損傷を受け、アプリケータ内部のカッ
プリング液体が漏れ出す恐れがあった。このため該カッ
プリング液及びその給排水系全体を常に滅菌する必要が
あったが、それは事実上困難であった。

【００１４】強力超音波により、生体内を加温しようと
するとき、アプリケータと生体表面のカップリング部
に、気泡等の音響特性が生体と明らかに違う物質が存在
すると、その部分が異常に発熱し、生体表面を損傷する
恐れがある。また、生体表面に存在する角質層と生体内
部の音響特性の違いによっても同様な発熱が起こること
が予想される。

【００１５】そこで、本発明では、この異常な発熱によ
る生体表面の損傷を未然に防ぐために、生体表面の温度
変化を常に観測し、異常な発熱が見られる場合には、強
力超音波の照射を弱めたり、停止したりすることを特徴
とする超音波治療装置を提案する。

【００１６】通常の物質表面の温度変化の測定には、白
金測温抵抗体温度計、熱電対温度計、サーミスタ温度計
等の接触型の温度計と、非接触型の放射温度計の使用が
考えられるが、強力超音波を用いた加熱温中の測定で
は、生体表面に音響特性の異なる金属性の感温部を接触
させていることは難しく、非接触型の温度計を用いる方
が好ましい。

【００１７】強力超音波を応用した治療装置として、体
外衝撃波結石破砕装置と加温・加熱治療装置を一体化し
た超音波治療装置が提案されているが、結石破砕用の超
音波基本周波数と加温・加熱治療用の超音波基本周波数
が大きく異なるため、同一の超音波振動子で上述の２種
の治療を行おうとするとエネルギロスが大きくなり非経
済的であるばかりでなく、振動子やパルサユニットなど
が大きくなるという問題点があった。

【００１８】また、加温・加熱治療用の超音波と診断用
超音波の周波数が接近しているため、加温・加熱治療中
は診断用超音波による生体内イメージング像がノイズに
うもれてしまい、治療中の生体内情報がリアルタイムで
得られないという問題点があった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明においては、被検体の治療
部位に治療用超音波を照射する治療用超音波発生手段
と、前記被検体内へイメージング用超音波を照射するこ
とにより治療部位近傍の画像情報を収集する超音波イメ
ージング手段とを備えた超音波治療装置において、前記
治療用超音波発生手段から治療用超音波を照射する際は
前記超音波イメージング手段から照射するイメージング
用超音波の送信パワーを増加させるよう制御することを
特徴とする。また、請求項２記載の発明においては、被
検体の治療部位に治療用超音波を照射する治療用超音波
発生手段と、前記被検体内へイメージング用超音波を照
射することにより治療部位近傍の画像情報を収集する超
音波イメージング手段とを備えた超音波治療装置におい
て、前記超音波イメージング手段は互いに異なる２つの
中心周波数を有する超音波を発生するものであり、これ
ら２つの中心周波数のうち前記治療用超音波の中心周波
数との差異が大なる中心周波数の超音波をイメージング
用に用いることを特徴とする。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【作用】本願第１の発明の作用を以下に示す。超音波イ
メージング装置から発生するイメージング用の超音波の
占有周波数帯域幅は中心周波数に対して１００％程度で
あるため低周波側の受信感度は中心周波数の１／２の周
波数までで、それ以下の周波数に対してはほとんど感度
を有さない。治療用超音波発生装置はバースト駆動され
るためその主要周波数帯域は狭帯域となり、占有周波数
幅は狭い。従ってイメージング用超音波の中心周波数に
対して治療用超音波の周波数を１／２以下に設定すれば
超音波イメージング装置の受信信号への治療用超音波の
主要周波数成分の混入は防げる。それぞれの周波数差は
広いほど効果的であるが、２から３倍程度の周波数差で
使われることが多い。治療用超音波はバースト駆動であ
るため主要周波数帯域は狭帯域であるが、レベルの低い
副帯域が広い周波数帯にわたり存在する。治療用超音波
は数百Ｗとハイパワー駆動されるため、これら低レベル
の成分も超音波イメージング装置の画像のノイズとなり
問題となることがある。そのような場合は、治療用超音
波を照射している時間のみ、ノイズを低減する必要があ
る。超音波イメージング装置の送信パワーを増加するこ
とは治療時のノイズの増分を画像信号成分を増加させる
ことで補償することになり、ノイズの影響を軽減でき
る。また、超音波イメージング装置の画像に大きく影響
しない低周波領域の成分をハイパスフィルタ処理するこ
とも効果的である。ノイズを含んだ画像信号をＦＦＴ変
換した後にノイズ周波数域の信号をゼロにするデジタル
処理を施し、場合によってはカットした成分を補間処理
した後に逆ＦＦＴ変換して画像処理するとより効果的で
ある。さらには、あらかじめ治療超音波による混入ノイ
ズ成分を測定記録しておき、イメージング装置の受信信
号に対してキャンセル処理すればなお効果的である。

【００２８】本願第２の発明によれば、上記図７〜１０
のような構成にすると基本共振に加えて２次高調波の発
生が可能になる。超音波画像へのノイズは、治療用の超
音波の周波数と診断用の超音波の周波数が近接している
ときに起こりやすい。本発明では治療用超音波発生手段
と診断用超音波プローブの少なくとも一方が基本共振に
加えて２次高調波を発生できる。したがって治療を行う
前にノイズの有無を確認して、最もノイズの少ない周波
数の組み合わせを選ぶことができる。従来方法では治療
用周波数と診断用周波数の組み合わせが１種類であった
のに対し、本発明では最大４種類になる。また被治療領
域の体表からの深さにより周波数を選択できるので安全
で効率の良い治療を行うことができる。具体的には生体
の超音波減衰を考慮して深い所は低い周波数で、浅い所
は高い周波数で設定したりできる。さらに後述のように
超音波周波数は２層の全体の厚さで決まり、各層の厚さ
の比を変えることにより、基本共振と２次高調波の電気
機械変換効率の相対値を制御できるので装置の設計に反
映することができる。

【００２９】以下に２次高調波の発生原理について述べ
るが考え方は同じなので１つの場合についてのみ記す。
構造は図９に示した厚さが異なる２層圧電体で分極方向
が逆になるように積層し、電気的に直列構成したものと
する。両端面の電極に電圧を印加すると、圧電体内には
粗密波が伝搬する。今、一方の圧電体３１の界面Ａから
外部に粗波が放射されたとすると圧電体３１の内部には
反作用で密波(1) 伝搬する。同時に２つの圧電体３１，
３３の界面Ｂでは、それぞれの層の電界方向と分極方向
の関係が逆なので、一方の圧電体が伸びると他方が縮む
ことになり、粗密波が発生する。すなわち圧電体３１に
は密波(2) 、圧電体３２には粗波(3) 伝搬する。一方圧
電体３２の界面Ｂと反対側の面Ｃでは、圧電体３１と電
界方向と分極方向の関係が逆なので圧電体３２の内部に
粗波(4) 伝搬する。したがって界面Ａからは(1) 〜(4)
よる波が減衰するまで放射される。なお界面Ｃに波が到
達すると外部との音響インピーダンスの大小関係から極
性が反転する。これと２層の厚さが異なるということを
考慮すると、界面Ａから放射される粗波と密波の時間間
隔が一定にならない。すなわちこのことは、放射される
波は２層圧電体の全体の厚さが半波長の周波数を基本周
波数とするフーリエ級数て表わされ、かつ偶数次の高調
波が存在することを意味する。したがって基本周波に加
えて２次高調波の励振が可能になる。

【００３０】ところで診断用超音波において基本共振と
２次高調波が発生できるようにすると図１４に示したよ
うに、その伝達関数（インパルス応答の周波数スペクト
ラム）は、基本共振と２次高調波の間に急峻な谷間が形
成される。したがってその谷間に治療用超音波周波数を
設定すると、超音波画像へのノイズ混入が低減される。

【００３１】さらに備えた２つの特徴の内一つは、アプ
リケータの重量が概略相殺されることにより、操作者は
アプリケータの位置を機械力に頼ることなく手動で制御
することが可能となる。さらにこのとき操作者はアプリ
ケータに取り付けられた把持部を把持することにより位
置制御が確実となる。

【００３２】この構造により操作者はアプリケータをあ
たかも超音波プローブであるかのように扱えるため、術
前に超音波プローブで患部を確認した場合と同様の画質
で患部を描出することができ、超音波焦点を正確にター
ゲットに一致させることが可能となる。

【００３３】また患者がアプリケータの重さをそのまま
感じることがないため、不快感が少なくなる。さらに本
発明では、該把持部の角度が可変であるため、例えば肝
臓上部の腫瘍を治療しようとする場合、把持部を治療超
音波の照射軸から大きく傾けることにより、開腹した狭
い腹腔内にも肋弓下からアプリケータを挿入し、患部に
装着することが可能となる。さらに把持部が回転できる
ため把持部の角度と独立にアプリケータ内部の超音波プ
ローブの断層面角度を変更できる。

【００３４】さらに給電並びに給排水用のケーブル並び
に・ホースがアプリケータ部で着脱できるため、アプリ
ケータの外部を滅菌する際、長いケーブル並びにホース
を滅菌する必要がなく、作業が簡単になる。

【００３５】さらにこの発明では、該カップリング体を
着脱可能にしているため、各患者毎に該カップリング体
を交換することが容易であり、滅菌が困難であるアプリ
ケータを毎回滅菌する必要がなくなる。また該カップリ
ング体が内部に滅菌水を入れた構造になっているため、
もし仮に、治療用超音波のエネルギにより焦点近傍側の
膜に微小な孔が開いたとしても患者には感染の恐れはな
い。このためアプリケータ内部のカップリング液体も滅
菌する必要がない。また患者の血液などが直接アプリケ
ータ側に達することもないためアプリケータを滅菌する
必要がない。

【００３６】もう一つは、強力な超音波を集束させて治
療を行う際に、患者の体表の温度変化を検出する手段
と、該検出された温度変化のデータにより、強力超音波
の照射条件を制御する手段により、患者の体表における
異常な発熱を防ぐことができ、患者の皮膚に損傷を与え
ることがない、安全な治療ができる。

【００３７】さらに、結石破砕用衝撃波を発生する圧電
素子群とそれらとは周波数が異なる加温・加熱用超音波
を発生する圧電素子群を同一のアプリケータに収納して
あるので、どちらの治療に対してもエネルギ使用効率の
高い治療を可能とする。また、両圧電素子群を組み合わ
せることによって、焦点性状を変化させることが可能と
なる。さらに、結石破砕用の圧電素子群を生体内探査用
超音波発生源として使用すれば、診断用超音波が使用で
きない加温・加熱治療中でもリアルタイムに焦点近傍の
情報を得ることができる。

【００３８】

【実施例】図１に、本願第１の発明の超音波治療装置の
構成概略図を示す。集束超音波を発生する凹面形状の圧
電素子からなる超音波振動子１は、その焦点Ｆを患者１
０の内部の病変部１１に位置合わせして、治療超音波駆
動装置６により駆動される。１秒程度で焦点Ｆの数ｍｍ
の領域を７０〜９０℃に加熱し病変組織を壊死させる。
超音波プローブ２は、超音波イメージング装置５で人体
内部の断層像を観察するもので焦点Ｆと病変部の位置合
わせや、治療状況の観察に使われる。マニピュレータ３
は位置制御装置４により超音波振動子１の焦点Ｆを画像
の病変部に位置合わせするものである。これは焦点Ｆを
徐々に病変部１１内で移動させ、病変部全体を壊死させ
るためにある。システム制御装置７は位置制御装置４、
超音波イメージング装置５、治療超音波駆動装置６の統
括的な制御を行う。水袋８は超音波の伝搬媒体９を保持
する。

【００３９】超音波プローブ２は超音波パルスを送信
し、生体内部組織からの反射波を受信して断層像を表示
するためのものである。超音波振動子１が駆動され、放
射超音波が生体内部で反射し、超音波プローブ２に受信
されると、その信号はノイズとして画像を乱す。見にく
い時には治療用の信号のみとなり断層像が全く表示され
なくなる。図２に超音波プローブ２の周波数特性例を示
す。占有周波数帯域幅△ｆとその中心周波数ｆ０の比は
送受波器の構成で異なるが１００〜１５０％程度であ
る。１００％とすると感度を有する周波数は０．５×ｆ
０から１．５×ｆ０程度となる。治療用超音波照射によ
る生体組織からの反射波の周波数成分がイメージング装
置の周波数帯域内に含まれない状態に設定できれば超音
波画像へのノイズの混入を防ぐことができる。治療超音
波はバースト駆動され、１ＭＨｚ程度の周波数で１秒程
度駆動されるためその周波数特性例は図３に示すような
狭帯域なものとなる。したがって治療超音波周波数をイ
メージング装置の中心周波数の１／２以下に設定すれば
治療超音波の主要周波数成分はイメージング装置の感度
帯域外となり、ノイズ影響の無い画像が得られる。しか
しながら、上述したイメージング装置の感度帯域以外の
周波数では全く感度が無いわけではなく、治療超音波も
バースト駆動ゆえに低レベルではあるが周波数の広がり
を有する。治療超音波は数百Ｗというハイパワー駆動さ
れ、通常無視できるような低レベルの成分でもイメージ
ング装置の画像に影響することがある。したがってそれ
ぞれの周波数比は大きなほど望ましい。

【００４０】実用的な超音波治療装置の超音波イメージ
ング装置の中心周波数は３〜５ＭＨｚが使われ、治療周
波数は１〜２ＭＨｚ程度と考えられる。治療周波数とイ
メージング周波数比が２から３倍では上述したように治
療超音波のパワーが大きいがゆえに画像へのノイズ混入
が無視できない場合がある。この対策としてはノイズが
混入するのは治療超音波照射時のみであることから、こ
の時間のみノイズを低減する手段をイメージング装置に
持たせれば良いことになる。

【００４１】ノイズ低減の第１の手段は、超音波イメー
ジング装置の画像のＳ／Ｎ比を一定に保たせることであ
る。超音波イメージング装置５の中に治療超音波の照射
によるノイズの増加分に合わせ、治療超音波照射時のみ
超音波イメージング装置の送信パワーを増加させ画像信
号のＳ／Ｎ比を補償する手段を設ければ良い。そのと
き、超音波イメージング用超音波のパワーが正常な人体
組織に悪影響を与えない範囲に制限されることは言うま
でもない。

【００４２】ノイズ低減の第２の手段は、超音波イメー
ジング装置の受信信号を画像化する前に画像への影響の
少ない程度にカットオフ周波数を設定したハイパスフィ
ルタ処理を行うことである。例えば治療用超音波のパワ
ーがあまりにも大きいために図２に示す超音波プローブ
の周波数帯域より低い周波数成分がノイズとして混入し
画像に影響を与えた場合、送受波器の周波数帯域以下を
カットするハイパスフィルタ処理することでノイズの混
入を除去できる。またノイズ成分が送受波器の周波数帯
域内の低周波領域をわずかに含む場合でも、図４のよう
に超音波プローブの中心周波数ｆ０の０．７倍程度の周
波数以下をカットするようにハイパスフィルタ処理して
も画像に与える影響は小さく、治療状況を観察すること
が可能である。画像の影響が小さければ超音波イメージ
ング装置５の中にフィルタ処理手段を常設しても良い
が、画像の劣化が大きいときは治療超音波が照射されて
いる時間のみ超音波イメージング装置の受信信号をフィ
ルタ処理する手段を設ければ良い。

【００４３】フィルタ処理の方法としてノイズを含んだ
画像信号をＦＦＴ変換した後にノイズ周波数域の信号を
ゼロにするデジタル処理を施し、再び逆ＦＦＴ変換する
方法もある。アナログフィルタよりもシャープに除去で
き、除去した画像信号成分を補間することも可能であ
る。ノイズを含んだ画像信号をＦＦＴ変換した周波数成
分が図５（ａ）のようになったとする。これをｆ１の周
波数以下をデジタル処理でカットし図５（ｂ）のように
する。これを逆ＦＦＴ変換して画像信号とすればノイズ
の除去された画像が得られる。カットされた画像信号成
分が大きい場合は、デジタル処理により図５（ｃ）のよ
うにある関数を持ってカットされた斜線の成分を補間す
る処理を行えば画像信号の乱れを軽減できより効果的で
ある。このようなフィルタ処理手段を超音波イメージン
グ装置に常設すれば、超音波治療装置の駆動に同期させ
て制御する必要はなく、同期制御手段が必要なくなりシ
ステムが簡略化できる。

【００４４】ノイズ低減の第３の手段は、あらかじめノ
イズだけの周波数成分を記録しておき、ノイズの混入さ
れた受信信号から引き算処理によりノイズ成分を除去す
ることである。超音波プローブの周波数帯域内の広い領
域をノイズの周波数成分が占める場合に効果的である。
治療超音波を照射したときに超音波プローブに受信され
る治療超音波成分だけを瞬間的に記録し、治療超音波を
照射しているときだけ、イメージング用の受信信号から
記録したノイズ周波数成分を除去する処理を行って画像
化する手段を超音波イメージング装置５に設ければ、ノ
イズの除去された画像が得られる。

【００４５】本願第２の発明の一実施例を説明する。治
療用、診断用とも２次高調波の励振が可能なように構成
した。一例として治療用周波数は１ＭＨｚと２ＭＨｚ、
診断用周波数は２．５ＭＨｚと５ＭＨｚとした。用いた
圧電体は両者ともジルコン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）系圧
電セラミックで、圧電体の構成は図７，９に示したよう
に治療用は同じ厚さの圧電体を接着積層したもの、診断
用は厚さが異なり分極方向が逆の圧電体を積層して両端
面に電極を形成したものとした。本発明の基本構成を図
６に示す。超音波振動子１は例えば直径１５ｃｍ、曲率
１５ｃｍの球殻をしており、その中心部に電子セクタプ
ローブ２が設置してある。超音波振動子１は例えば凹面
に加工して電極を形成しておいた厚さ１ｍｍのＰＺＴ圧
電セラミックの凸部に、同じ種類で同じ厚さの圧電セラ
ミックをエポキシ系接着剤により接着して２層構成とし
た。一方超音波プローブ２の圧電セラミックの作製にお
いては、グリーンシートに内部電極として白金ペースト
をスクリーン印刷し、これにグリーンシートを積層して
脱脂後、一体焼成した。焼成後圧電体層の厚さを調整し
４００μｍと２００μｍになるようにした。これに、銀
ペーストを印刷、焼付けして外部電極とした。その後分
極処理を行い、方向が逆になるようにして図９に示した
２層圧電体を作製した。プローブ作製では厚い４００μ
ｍ側が超音波放射面となるようにして、マッチング層、
バッキング材などを形成した。

【００４６】アプリケータ１２は駆動回路群１５、超音
波プローブ２は送信回路１３を介してシステム制御装置
７に接続されており、適切な周波数設定がなされる。超
音波プローブ２で送信された診断用超音波は体内で反射
され超音波プローブ２で受信される。この反射信号を受
信回路１４で増幅・検波した後、Ａ／Ｄ変換器１６でデ
ジタル信号に変換され画像メモリ１７に取り込まれる。
公知技術であるため詳細は省略するが該画像メモリ１７
では表示用にデータを処理した後、Ｄ／Ａ変換器１８を
通してＣＲＴ１９に断層像を表示する。これらの制御は
全てシステム制御装置７により制御される。本実施例に
おいては、生体の超音波減衰を考慮すると１０ｃｍ以上
の深さでは治療用周波数は１ＭＨｚ、診断用周波数は
２．５ＭＨｚが好ましく、１０ｃｍより浅いところでは
それぞれ２ＭＨｚ、５ＭＨｚが好ましい。ただこれに拘
る必要はなく、その場に応じて適宜選択できる。また治
療用超音波の被治療領域への焦点合わせについては、ア
プリケータ１２の位置を機械的に変更させて一致させ
る。このとき深さ方向への調整の際は、アプリケータ１
２内の水量を調整して患者１０との接触を確保すること
になる。またアプリケータ１２の振動子に図１２を示す
ような同心円型や図１３に示したような２次元配列型を
用い、それぞれ分割された振動子に異なる位相の駆動信
号を与えることで焦点位置を電子的に制御できる。また
アプリケータ１２と超音波プローブ２の位置関係も図６
のようにアプリケータ１２の中心に超音波プローブ２を
設置する必要はなく、図１１に示したように超音波プロ
ーブ２をアプリケータ１２の横に設置しても良い。また
治療用超音波周波数と診断用超音波周波数の大小関係も
本実施例と同じでなく、前者が後者よりも大きくなって
も良い。また治療用周波数を診断用周波数である２．５
ＭＨｚと５ＭＨｚの中間の３．７５ＭＨｚに設定すると
前述のように超音波画像へのノイズ混入が低減される。

【００４７】以下に本願第３の発明の実施例を図を用い
て説明する。図１５に本発明の第一の実施例の構成を示
す。アプリケータ１２は特公平４−４８４５７号公報に
示される通り、内部に治療用超音波を発生させるための
超音波振動子ならびに体内の超音波断層像を構成するた
めの超音波プローブが水密状態に構成されている。ここ
で該治療用超音波振動子を駆動する駆動回路と超音波プ
ローブと結合されて断層像を再構成表示する超音波画像
装置ならびに各々を結合するケーブルやホースは図示し
ていない。そして該アプリケータ１２は２本のケーブル
４１で懸吊され、アーム４２で保持されている。該アー
ム４２はスタンド４４に揺動ならびに回転可能に取り付
けられており、アプリケータ１２と反対側の端にはアプ
リケータ１２と重量的にほぼ釣り合い、僅かに重いカウ
ンターバランス４３が取り付けられている。ここでアー
ム４２とスタンド４４をつなぐ関節部４５は揺動ならび
に回転可能になっているだけではなく、適度な抵抗感が
あり、本実施例のように取り付けられた部品の重量バラ
ンスがほぼ取れている状況では、外力が加わったときの
み動き、外力が取れた状態ではアプリケータ１２をやや
持ち上げた位置に維持するように作られている。またス
タンド４４の根元は水平方向に移動可能な構造になって
いる。このため操作者がアプリケータ１２に取り付けら
れた把持部４６を持って位置を変えようとするとアプリ
ケータ１２の慣性力と関節部４５の抵抗ならびにスタン
ド４４の水平移動時の抵抗の３種類の力に対抗するだけ
で任意の位置に位置合わせが可能であり、しかも移動さ
せた後では極めて僅かな力でその位置を保持できる。ま
たカウンターバランス４３がやや重いため、操作者が意
図的に患者に装着しない限りアプリケータ１２は患者か
ら退避することになる。このためフェールセーフ状況と
なり非常に安全である。

【００４８】図１６に本実施例のアプリケータ１２の詳
細な構造を示す。図１６（ａ）はアプリケータ１２に取
り付けられた把持部４７がアプリケータ１２に対して垂
直な状況を示す。把持部４７の角度変更の軸４８に対し
て左右２本の前記懸吊ケーブル４１が固定されている。

【００４９】そして把持部４７の内部を通して治療用超
音波を放射するための電気エネルギを供給するためのケ
ーブル４９やカップリング用の水を給排水するためのホ
ース５０が取り付けられている。そしてアプリケータ１
２の上面には後ほど述べるカップリング体を取り付ける
ための４つの突起部５１が構成されている。また把持部
４７には治療用超音波の照射をコントロールするスイッ
チ５２が取り付けられている。そして図１６（ｂ）は把
持部４７がアプリケータ１２に対して角度を付けて固定
されている状況を示す。該把持部４７の関節部の構造は
当該業者にとって公知の技術であるため説明を省略する
が、軸４８を中心に所定の角度毎に軽く固定されクリッ
ク感を与えるような機構になっている。

【００５０】次に図１７（ａ）に本発明のカップリング
体５３を示す。上部に、弾力を有ししかも取り付け穴の
開いた取り付け部５４が例えば４カ所構成されている。
図１７（ｂ）はその断面を見たもので本体部５５は治療
用超音波が十分に透過する薄い膜になっている。しかも
２重構造になっており内部には脱気した滅菌水５６が封
入されている。該カップリング体を前記アプリケータ１
２に取り付けた状態を断面で示したのが図１７（ｃ）で
ある。アプリケータ１２の膜とカップリング体の内側と
の接触面は、取り付け時に流し込んだ脱気水（この場合
は必ずしも滅菌水である必要はない）または超音波ゼリ
ーのために空気が入らないようになっている。そして取
り付け部５４は操作者により十分に引っ張って延びた状
態で突起部５１に引っかけられる。このため該カップリ
ング体５３の取り替えは非常に簡単になっている。最近
では体液・血液等を媒体とした感染症が増えてきてお
り、通常このようなカップリング体５３は患者毎に使い
捨てになる。したがって該カップリング体５３全体を滅
菌したままパックしたものを作ることによって、使い捨
ての手術手袋の感覚で使用することが可能となる。

【００５１】図１８に他のアプリケータの実施例を示
す。本アプリケータ５７には、治療用超音波を照射する
ための電気エネルギを供給するケーブルと、内部の水を
給排水するためのホースと、内部の超音波プローブとの
信号をやり取りするためのケーブルとをつなぐためのコ
ネクタ群５８が構成されており、アプリケータの滅菌時
ならびにアプリケータの交換時にケーブル・ホース毎取
り外す必要がない。

【００５２】本発明は要旨を逸脱しない限り、様々な変
更が可能である。例えば前記実施例ではアプリケータ１
２を支える機構部に懸吊ケーブルを用いたカウンターバ
ランス方式を用いたが、これ以外にもバネによりバラン
スを取った多関節アーム方式やセンサとモータ系とを組
み合わせた電動方式でも可能である。またその他具体的
な設計法に関しても同様である。

【００５３】以下に本願第４の発明の実施例について図
を用いて述べる。図１９に本実施例の一構成図を示す。
まず、超音波治療部を説明する。アプリケータ１２は、
治療用強力超音波を照射する超音波振動子１と、強力超
音波を患者１０まで導く超音波伝搬媒体９と、該超音波
伝搬媒体９を密閉する水袋８よりなる。アプリケータ１
２は図２０に示すように円形平板の超音波振動子１を径
方向・周方向に分割した形状を有している。治療する際
はアプリケータ１２を体表に乗せ、水袋８を超音波ゼリ
ー等５９を介して患者１０の皮膚に接触させる。焦点Ｆ
を病変部１１に一致させてから駆動回路群１５で超音波
振動子１を駆動して強力超音波を照射し、焦点Ｆと一致
した治療部位を高温に維持して治療する。

【００５４】本実施例では、強力超音波発生源としてフ
ェーズドアレイを用いた。従って、駆動回路群１５の駆
動タイミングを位相制御回路群６０によって制御するこ
とにより、アプリケータ１２を移動させずに焦点位置や
音場、加温・加熱領域を操作することができる。駆動回
路群１５は分割した超音波振動子１の個数のチャンネル
に分かれており、システム制御装置７からの信号により
位相制御回路群６０で遅延を与えられた独立のタイミン
グ信号により駆動される。これにより超音波の焦点Ｆ，
Ｆ′は３次元的に任意の場所に設定できる。この遅延時
間制御による焦点位置の移動操作は、ＵＳＰ４，５２
６，１６８公報に詳述されている。

【００５５】次に位置決めとＭＲＩ像の撮像部について
説明する。まず、患者１０は治療台６１上にセットさ
れ、ＲＦコイル６２と静磁場コイル６３と勾配磁場用コ
イル６４が内蔵されている撮像用のガントリ内（図示せ
ず）にシステム制御装置７の制御により、テーブル移動
装置６９により送り込まれる。

【００５６】次にシステム制御装置７は勾配磁場電源６
５、送受信回路６６を入力手段６７より指示した所定の
シーケンス（例えばＴ２強調撮像法）により起動し、患
者１０体内の３次元の画像情報を、図示しないメモリ内
に記憶する。

【００５７】ここで、患者１０体内のＭＲＩ画像に基づ
き、あらかじめ治療計画を立てることが可能である。こ
のＭＲＩ像のＣＲＴへの表示の方法及び、治療計画の方
法は特願平４−４３６０３号に述べられている。

【００５８】ＭＲＩ画像が得られると、システム制御装
置７がマニピュレータ３を制御し、患者１０にアプリケ
ータ１２が取り付けられる。このとき、強力超音波の焦
点Ｆの体内での位置は、マニピュレータ３の各所に取り
付けられたポテンショメータ（図示せず）等から構成さ
れる位置制御装置４からの信号と、あらかじめ計測して
おいたＭＲＩ装置とマニピュレータ３との取付位置の情
報よりシステム制御装置７が計算し、これを記憶する。
焦点位置Ｆは、ＣＲＴ１９のＭＲＩ画像上に表示され
る。また、ＣＲＴ１９のＭＲＩ画像上には単に焦点Ｆだ
けでなく、超音波の入射経路６８を併せて表示すること
もできる。

【００５９】システム制御装置７に記憶された焦点Ｆの
位置と病変部１１の位置との一致状態をチェックし、シ
ステム制御装置７が超音波照射の開始を駆動回路群１５
に指示し、治療が開始される。

【００６０】ここで、アプリケータ１２と患者１０の体
表とのカップリング部の異常な発熱部７０の検出につい
て説明する。まず、可逆性の熱変色性を示す化学物質の
結晶粒子を音響インピーダンスが生体に近いゲル状の媒
体を用いて、アプリケータ１２の水袋８と患者１０の体
表の間に超音波ゼリー５９として塗布する。可逆性の熱
変色性を示す物質は、スピロピラン類やビアントロン、
ジキサンチレン等の縮合芳香環の置換したエチレン誘導
体などが考えられるが、これらの内、５０〜６０℃の生
体が損傷を受ける前の温度で呈色反応を示すような物質
を用いる。

【００６１】加温中、患者の体表に異常な発熱部７０が
発生し、例えば、６０℃に達したときにその部分の熱変
色性粒子が赤色に発色すると、振動子１２の中央部に取
り付けられ、常に水袋８と体表の接触面を監視している
光学カメラ７１がその発色を感知する。

【００６２】ここで、光学カメラ７１がとらえるリアル
タイムの画像は常にＣＲＴ１９に送られ、システム制御
装置７は、ＣＲＴ１９上のリアルタイムの画像上に赤色
を示している画素（図示せず）があるかどうかまた、赤
色光の輝度を判断し、赤色を示す画素がある場合には、
駆動回路群１５に信号を送り、輝度に応じて強力超音波
の強度を減少させる等のエネルギーのコントロールを行
うか、照射の停止を行う。 本実施例では、可逆性の熱
変色性を示すエチレン誘導体を用いたが、これは、可逆
性示温塗料のうちの展色剤のラッカー・ビニル系ワニ
ス、顔料で結晶転移による変色を示す、水銀などのハロ
ゲン化物及びその錯塩、複塩を用いてもよい。また、不
可逆性示温塗料の顔料であり、脱水反応による変色をす
る、ＣｏＣｌ₂ ・２（ＣＨ₂ ）₆ Ｎ₄ ・１０Ｈ₂ Ｏ、Ｎ
ｉＢｒ₂ ・２（ＣＨ₂ ）₆ Ｎ₄ ・１０Ｈ₂ ＯなどのＣ
ｏ、Ｎｉの錯塩、複塩や、感熱紙に用いられるような、
無色のロイコクリスタルバイオレットとビスフェノール
類の熱呈色反応や、マスクロカプセル中の着色微粒子の
熱破壊呈色反応でもよい。

【００６３】また、ゲル状の媒体に混入して用いる代わ
りに、可能な物であれば熱変色性物質自体を膜状にして
用いてもよい。また、熱変色物質を用いる代わりに、感
温性の液晶の膜を用いてもよい。

【００６４】当初の治療計画の中間あるいは終了と思わ
れる時点で超音波の照射を停止し、治療の進行状況を観
察する。これは、前記動作と同様に行われ、病変部１１
周囲のＭＲＩ画像を撮像し、生体の変化を調べる。この
間も、アプリケータ１２は患者１０につけたままであ
る。ここで治療前にメモリ上に記憶しておいたＴ２強調
画像のデータと今回のデータをサブトラクションすると
熱変性領域が明瞭に確認でき、治療が十分に行われたの
か、あるいは不十分で再治療が必要かを判断できる。ま
たこれは当初から治療計画に盛り込んで、所定治療時間
おきに自動的に撮像することも可能である。

【００６５】ＭＲＩによる治療効果判定で十分治療が完
了したと判断できる状況になったら、操作者は治療を終
了する。この時システム制御回路７は治療条件の履歴を
メモリから呼び出し、治療記録をＣＲＴ１９から出力で
きる。

【００６６】ここで、送受信用ＲＦコイルとして体腔内
コイルを使用してもよい。また、超音波振動子１にフェ
イズドアレイを用いたが、これはアニュラーアレイでも
よいし、アプリケータを機械的に動かして焦点を移動さ
せてもよい。

【００６７】また、図２１の第２の実施例に示すよう
に、超音波振動子１は、中央に超音波イメージング装置
５につながった超音波プローブ２を取り付けられ、リア
ルタイムに体内の超音波像を観察できるものでもよい。
この超音波プローブ２は前後方向のスライドと回転移動
が可能に構成されている。超音波断層像を得る超音波プ
ローブ２と治療用超音波の焦点Ｆとの相対位置を求める
手段を設けることで、超音波画像上に焦点位置Ｆを表示
したり、さらにＭＲＩで得られた２次元または３次元の
体内画像上にその時表示している超音波断層像の位置を
示し、先に立てた治療計画にそって超音波断層像を利用
することができる。

【００６８】これらの方法は、特願平４−２４２８８６
号に詳しく述べられている。また、アプリケータ１２は
本実施例のような上方アプローチだけでなく、マニピュ
レータ３で移動させることにより、下方アプローチでも
用いることができる。

【００６９】この実施例では、患者１０の体表の異常な
発熱部７０を、振動子２の中央に取り付けられた放射温
度計７２により検出する。放射温度計７２が例えば、普
通体温（例えば４０℃とする）と相対的に２０℃の温度
上昇を示したとき、この情報はシステム制御装置７に送
信され、システム制御装置７は駆動回路群１５を制御
し、強力超音波の照射エネルギーを弱めたり、照射を停
止させたりする。

【００７０】以上の実施例では超音波加熱による腫瘍の
治療について述べたが、これは強力超音波による結石の
治療についても同様である。但し、この際は発熱よりも
患者１０の体表に高圧力部ができるほうが問題であるた
め、感圧性の呈色反応を光学カメラ７２で検出する。

【００７１】以下に本願第５の発明の一実施例を図面に
したがって説明する。図２２は、本発明に係わる超音波
治療装置の一実施例を示すものである。同図において、
超音波アプリケータ１２は複数の圧電素子を球殻上に配
置した超音波振動子１Ａ及び１Ｂと、この超音波振動子
の中心に挿入配置されたイメージング用の超音波プロー
ブ２と可撓性の水袋８によって構成されている。アプリ
ケータ１２は同図に示すように患者１０の体内の病変部
１１を治療すべく、音響インピーダンスが生体に近い物
質でできた音響的エネルギの伝搬媒体９（例えば水な
ど）を介して患者１０に当接される。

【００７２】超音波振動子１Ａ及び１Ｂはそれぞれ共振
周波数が異なる圧電素子によって構成されており、独立
して駆動可能となっている。例えば、超音波振動子１Ａ
は共振周波数が２５０ｋＨｚであり結石破砕用に用いら
れる。また、超音波振動子１Ｂは共振周波数１．５ＭＨ
ｚであり加温・加熱用に使用される。本実施例では超音
波振動子１Ａを級殻上内側に配置し、超音波振動子１Ｂ
を外側に配置しているが、このように配置すると加温・
加熱用の強力超音波の焦点サイズは内側に配置されるよ
りも小さくなり、より限定した範囲により高い圧力（高
温）の領域を作ることができる。

【００７３】超音波振動子１Ａ及び１Ｂはそれぞれの共
振周波数に調整された駆動回路群１５Ａ及び１５Ｂによ
って駆動される。駆動回路群１５Ａは切り替え手段７３
を介して高電圧源７４Ａまたは低電圧源７５に接続され
ている。高電圧源７４Ａは治療用強力超音波発生用の電
力源であり、低電圧源７５は特開昭第６３−５３７６号
公報で記載されているごとく病変部１１を探査する微弱
な超音波パルス発生用の電力源である。駆動回路群１５
Ｂは高電圧源７４Ｂに接続されており、治療用超音波を
出力する。駆動回路群１５Ａには位相制御回路群６０Ａ
が駆動回路群１５Ｂには位相制御回路群６０Ｂが接続さ
れており、治療モードに対してある決まった長さの方形
波を出力する。なお、位相制御回路群６０Ａ，６０Ｂ、
低電圧源７５、高電圧源７４Ａ，７４Ｂはシステム制御
装置７に接続されており、動作状態が制御される。

【００７４】超音波振動子１Ａには反射波処理回路７７
が接続されている。特開昭第６３−５７３６号公報で記
載されているように、超音波振動子１Ａから微弱な超音
波パルスを病変部１１に向けて照射し、病変部１１が結
石などの超音波高反射体であれば、焦点と病変部１１が
一致したときのみ探査波は効率よく反射され、その信号
は超音波振動子１Ａで受信される。超音波振動子１Ａで
取得された反射信号は反射波処理回路７７で処理され、
結果はシステム制御装置７及びデジタルスキャンコンバ
ータ７８（以下、ＤＳＣという）に送られる。ＤＳＣ７
８では、上述の反射信号の他に超音波画像イメージング
装置５からの生体内超音波画像や治療状況などの情報が
処理され、結果をＣＲＴ１９上に表示する。

【００７５】アプリケータ１２内に挿入配置された超音
波プローブ２は超音波イメージング装置５に接続されて
おり、超音波イメージング装置５では生体内画像が再構
成される。

【００７６】システム制御装置７は治療モード選択の他
にモード確認、警告、ＤＳＣ７８の制御、入力手段６７
から指示された命令の処理などを行う。ここで、入力手
段６７は、例えばキーボードやマウスやライトペンとい
った入力機器である。

【００７７】次に、本発明の動作について図２２にした
がって説明する。まず始めに、病変部１１が腎結石や胆
石である場合を説明する。操作者は図２３に示す画面で
入力手段６７（例えばマウスやライトペンなど）を利用
して治療モードを選択する。治療モードの情報はシステ
ム制御装置７に送られ、ＤＳＣ７８を介し治療モードの
表示をするとともに音声処理回路７９を介し音声により
スピーカ８０から操作者に知らせる。次に操作者は照射
モードと照射エルネギを入力し、治療準備が完了する。
結石破砕モードでは、通常、超音波振動子１Ａのみ動作
するが、焦点圧力を大きくしたい場合は超音波振動子１
Ｂも同時に動作する。超音波振動子１Ｂからは基本周波
数１．５ＭＨｚの強力超音波が出力され、超音波振動子
１Ａからの２５０ｋＨｚの強力超音波とともに焦点に向
けて集束する。その際、焦点近傍では衝撃波の形成が起
こるが、超音波振動子１Ａ及び１Ｂからの超音波の割合
によりピーク圧力と焦点サイズを変化させることができ
る。操作者は希望の焦点ピーク圧力や焦点サイズを入力
手段６７によって入力し、システム制御装置７がメモリ
７６を参照して高電圧源７４Ａ及び７４Ｂの出力と出力
タイミングを調整する。

【００７８】次に、加温・加熱モードについて説明す
る。操作者は入力手段６７を介して治療モードを入力す
る。ここで、図２４に示すように、加温・加熱モードが
選択されたとする。この情報はシステム制御装置７によ
って、ＤＳＣ７８を介してＣＲＴ１９上に表示されると
ともに、スピーカ８０から音声処理回路７９を介し音声
によって操作者に知らせる。次に操作者は照射エネル
ギ、バースト長及び繰り返し周波数を入力し、治療準備
が完了する。

【００７９】治療はおもに、超音波振動子１Ｂを用いて
行われる。ただし、この場合も結石破壊と同様に、超音
波振動子１Ａも同時に制御し焦点ピーク圧力や焦点サイ
ズを任意に設定することができる。その設定の仕方は結
石破砕治療の場合と同様である。さらに、位相制御回路
群６０Ａ及び６０Ｂの時間ゲート幅を制御してバースト
波の長さを変えることができる。

【００８０】さて、超音波振動子１Ｂのみを治療用強力
超音波発生源として使用した場合、超音波振動子１Ａを
探査用超音波発生源として使用することができる。加温
・加熱用超音波の周波数は通常数ＭＨｚ（本実施例では
１．５ＭＨｚ）であり、イメージング用の超音波周波数
（３．７５ＭＨｚ）に近くなっている。そのため、加温
・加熱治療中はイメージング用超音波による生体内像は
ノイズに埋もれてしまいリアルタイムモニタリングが困
難である。そこで、超音波周波数２５０ｋＨｚの探査用
超音波を用い、生体内情報の一部分を取得する。一例を
次に述べる。

【００８１】加熱治療が進行し、焦点近傍の組織の熱変
性が進行してくると、その部位での音響インピーダンス
が大きく変化する。よって、加温・加熱治療中に探査用
超音波を焦点に向けて照射しておけば、その反射波の大
きさを解析することによって、組織の熱変性による音響
インピーダンスの変化をリアルタイムに知ることがで
き、加温・加熱治療超音波の照射制御に利用できる。

【００８２】また、焦点近傍に生じたキャビテーション
に関する情報を知ることもできる。強力超音波が水中を
伝播すると水中にキャビテーションが生じることが知ら
れている。このキャビテーション内部は低圧力の気体で
充満しており、超音波はキャビテーションによって吸
収、散乱及び反射される。加温・加熱用強力超音波が焦
点に集束すると、焦点手前から焦点にわたってキャビテ
ーションが発生する。このため、超音波のエネルギは焦
点手前のキャビテーションの影響を受け、焦点手前も大
きな熱変性を受けることになる。これを避けるため、超
音波振動子１Ａから探査用超音波を加温・加熱治療中に
パルス的に照射し、キャビテーションによる反射波を受
信する時間が早くなってきたらキャビテーション生成が
焦点手前に成長してきたと判断して加温・加熱用超音波
の送信をストップする。

【００８３】また、体表の変化についての情報を得るこ
ともできる。加温・加熱治療では体表面における温度上
昇が問題になる。強力超音波を生体内に向けて照射する
場合、体表面における透過エネルギ密度が大きいと体表
の温度が上昇し、ときには熱変性を起こすことがある。
これを避けるため、超音波振動子１Ａから放射した探査
用超音波を利用する。あらかじめ超音波振動子と体表と
の距離を計測し、体表における探査波の反射強度を測定
しておく。体表が加熱により変化し始めると体表におけ
る探査波の反射強度は大きくなるので体表の変化を知る
ことができる。より具体的には、体表の信号が受信でき
るように反射波処理回路７７の受信ゲート時間を調節し
ておけば、体表における反射波を選択して取得すること
が可能となるので、反射波の大きさがある一定の闘値以
上になったら加温・加熱用超音波の照射を止め警告を表
示する。なお、以上の動作は、治療用超音波の照射休止
時におけるイメージング用超音波によっても可能であ
り、体表においてエコーが高くなってきたら警告を発
し、治療用超音波を照射しないようにしてもよい。

【００８４】その他、キャビテーションを積極利用する
方法も考えられる。超音波振動子１Ａ及び１Ｂをそれぞ
れ高電圧源７４Ａ及び７４Ｂに接続する。図２５に示す
ように、超音波振動子１Ａにパルス高電圧を印加し衝撃
波を焦点に集束させる。超音波振動子１Ａよりも適当に
遅れて超音波振動子１Ｂを駆動すれば、焦点に衝撃波が
到達しキャビテーションが焦点近傍に生成したとき超音
波振動子１Ｂからの治療用強力超音波が焦点に到達す
る。その際、文献「Ｋ． Ｈｙｎｙｎｅｎ．，Ｕｌｔｒ
ａ． Ｍｅｄ． Ｂｉｏｌ． １７（１９９１） ｐ
ｐ．１５７−１６９」で報告されているように、キャビ
テーションに治療用超音波のエネルギが吸収され、その
領域で生体はキャビテーションがない場合よりも高温に
加熱される。以上のような照射シーケンスで治療用強力
超音波を照射することにより治療効率を向上させること
ができる。

【００８５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、治療用
超音波の影響により診断用超音波画像に混入するノイズ
を低減し、治療進行中にリアルタイムの高画質超音波像
が得られる超音波治療装置を提供することができる。

【００８６】以上述べたように本願第２の発明によれ
ば、超音波送受信用として用いる圧電体を積層構成とす
ることにより、基本周波数に加えて２次高調波を励振す
ることが可能になるので、治療用超音波の周波数と診断
用超音波の周波数の組み合わせを変えることができ、診
断用超音波画像にノイズの影響の少ない組み合わせを設
定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願第１の発明の超音波治療装置の一構成概
念図。

【図２】 超音波イメージング装置用送受波器の感度帯
域。

【図３】 照射される治療用超音波の周波数帯域。

【図４】 本願第１の発明のハイパスフィルタ処理後の
感度帯域を示した図。

【図５】 本願第１の発明のデジタルフィルタ処理の説
明図。

【図６】 本願第２の発明に係る超音波治療装置を示す
ブロック図。

【図７】 ２次高調波を励振可能な圧電体の一構成を示
した図。

【図８】 ２次高調波を励振可能な圧電体の一構成を示
した図。

【図９】 ２次高調波を励振可能な圧電体の一構成を示
した図。

【図１０】 ２次高調波を励振可能な圧電体の一構成を
示した図。

【図１１】 本願第２の発明のアプリケータと超音波プ
ローブの他の配置図。

【図１２】 本願第２の発明の他の実施例を示すアプリ
ケータの電極分割構造。

【図１３】 本願第２の発明の他の実施例を示すアプリ
ケータの電極分割構造。

【図１４】 本願第２の発明に係る超音波プローブのイ
ンパルス応答の周波数スペクトラム。

【図１５】 本願第３の発明の一実施例に係る構成図。

【図１６】 本願第３の発明の一実施例のアプリケータ
を示す概略図。

【図１７】 本願第３図の発明の一実施例のカップリン
グ体を示す概略図。

【図１８】 本願第３図の発明の第二の実施例における
アプリケータを示す概略図。

【図１９】 本願第４の発明の第１の実施例の構成図。

【図２０】 実施例の超音波アプリケータの一模式図。

【図２１】 本願第４の発明の第２の実施例の構成図。

【図２２】 本願第５の発明の実施例を示すブロック
図。

【図２３】 結石破砕モードにおけるＣＲＴ表示例。

【図２４】 加温・加熱治療におけるＣＲＴ表示例。

【図２５】 圧電素子群を駆動するタイムチャート。

【符号の説明】

１…超音波振動子、 ２…超音波プローブ、 ３…マニ
ピュレータ、 ４…位置制御装置、 ５…超音波イメー
ジング装置、 ６…治療超音波駆動装置、７…システム
制御装置、 ８…水袋、 ９…超音波伝搬媒体、 １０
…患者、１１…病変部、 Ｆ…焦点、 △ｆ…イメージ
ング用超音波送受波器の占有帯域幅、ｆ０…イメージン
グ用超音波送受波器の中心周波数、 １２…アプリケー
タ、 １３…送信回路、 １４…受信回路、 １５…駆
動回路群、 １６…Ａ／Ｄ変換器、 １７…画像メモ
リ、 １８…Ｄ／Ａ変換器、 １９…ＣＲＴ、２０…接
着層、 ２１，２３，２６，２８，３０，３２，３４，
３６，３８…電極、 ２２，２７，２９，３１，３３，
３７，３９…圧電体、 ３５，４０…分極方向、 ２５
…背面接合板、 ４１…ケーブル、 ４２…アーム、４
３…カウンターバランス、 ４４…スタンド、 ４５…
関節部、４６，４７…把持部、 ４８…軸、 ４９…ケ
ーブル、 ５０…ホース、５１…突起部、 ５２…スイ
ッチ、 ５３…カップリング体、 ５４…取り付け部、
５５…本体部、 ５６…滅菌水、 ５７…アプリケー
タ、 ５８…コネクタ群、 ５９…超音波ゼリー、 ６
０…位相制御回路群、６１…治療台、６２…ＲＦコイ
ル、 ６３…静磁場コイル、 ６４…勾配磁場用コイ
ル、６５…勾配磁場電源、 ６６…送受信回路、 ６７
…入力手段、 ６８…超音波入射経路、 ６９…テーブ
ル移動装置、 ７０…異常な発熱部、７１…光学カメ
ラ、 ７２…放射温度計、 １Ａ，１Ｂ…圧電素子群、
１５Ａ，１５Ｂ…駆動回路、 ７３…低電圧源と高電圧
源の切り替え手段、７４Ａ，７４Ｂ…高電圧源、 ７５
…低電圧源、 ６０Ａ…位相制御回路群、６０Ｂ…位相
制御回路群、 ７６…メモリ、 ７７…反射波処理回
路、７８…デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、
７９…音声処理回路、８０…スピーカ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 真理子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 鈴木 琢治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 斉藤 史郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 泉 守 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平１−250245（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−286142（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−336060（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−31456（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 18/00 A61B 8/14 A61B 17/22 A61N 7/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の治療部位に治療用超音波を照射
   する治療用超音波発生手段と、前記被検体内へイメージ
   ング用超音波を照射することにより治療部位近傍の画像
   情報を収集する超音波イメージング手段とを備えた超音
   波治療装置において、前記治療用超音波発生手段から治
   療用超音波を照射する際は前記超音波イメージング手段
   から照射するイメージング用超音波の送信パワーを増加
   させるよう制御することを特徴とする超音波治療装置。
2. 【請求項２】 被検体の治療部位に治療用超音波を照射
   する治療用超音波発生手段と、前記被検体内へイメージ
   ング用超音波を照射することにより治療部位近傍の画像
   情報を収集する超音波イメージング手段とを備えた超音
   波治療装置において、前記超音波イメージング手段は互
   いに異なる２つの中心周波数を有する超音波を発生する
   ものであり、これら２つの中心周波数のうち前記治療用
   超音波の中心周波数との差異が大なる中心周波数の超音
   波をイメージング用に用いることを特徴とする超音波治
   療装置。
3. 【請求項３】 前記超音波イメージング手段は、互いに
   厚さが異なる２層構造でかつ分極方向が逆になるよう積
   層された圧電体を用いることにより、互いに異なる２つ
   の中心周波数を有する超音波を発生するものである請求
   項２記載の超音波治療装置。