(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個配列され生体内の治療部位に超音波を送受信する振動子と、この振動子に供給する送波信号を発生する送波信号発生部と、この送波信号発生部からの送波信号に遅延時間を与えて上記振動子に送波遅延信号を印加する送波遅延部とを備え、上記振動子から治療部位に高エネルギー超音波を照射して病変部を治療する超音波治療装置において、
上記振動子から治療部位に低エネルギー超音波を送受信して各振動子毎の遅延時間を検出し、この検出遅延時間に基づいて上記治療部位に高エネルギー超音波を照射する際の遅延時間を求め、この生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を上記送波遅延部に設定する手段を設けたことを特徴とする超音波治療装置。
【請求項２】
上記振動子は、２次元方向にマトリクス状の配列とし、生体内の３次元空間の任意部位に対して超音波を送受信するものとしたことを特徴とする請求項１記載の超音波治療装置。
【請求項３】
上記遅延時間を設定する手段は、所定の時間間隔で上記低エネルギー超音波を再度送受信して各振動子毎の遅延時間を検出し直し、上記生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を再設定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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内の治療部位に高エネルギー超音波を照射して病変部を治療する超音波治療装置に関し、特に、生体内部の媒体の音速不均一を補正して治療部位に正しく高エネルギー超音波を照射することができる超音波治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波治療装置は、複数個配列され生体内の治療部位に超音波を送受信する振動子と、この振動子に供給する送波信号を発生する送波信号発生部と、この送波信号発生部からの送波信号に遅延時間を与えて上記振動子に送波遅延信号を印加する送波遅延部とを備え、上記振動子から治療部位に高エネルギー超音波を照射して病変部を高温にすることで治療するようになっていた。
【０００３】
上記のような超音波治療装置では、図２に示すように、送波信号発生部２により発生された送波信号は、送波遅延制御部１０によって制御を受ける送波遅延部３で遅延時間を与えられて、振動子１に送波遅延信号が印加される。このとき、送波遅延制御部１０は、治療部位をフォーカス点Ｆとして収束するように各振動子１，１，…にそれぞれ遅延時間を与えるように送波遅延部３を制御していた。
【０００４】
上記治療部位（フォーカス点Ｆ）に収束するように遅延時間を与える制御は、図２において、フォーカス点Ｆから振動子１ａまでの距離をＡとし、振動子１ｇまでの距離をＧとし、水中の音速をＣとすると、遠い振動子１ａに対応する送波遅延部３ａには０の遅延を与え、近い振動子１ｇに対応する送波遅延部３ｇには（Ａ−Ｇ）／Ｃの遅延を与えるように設定される。こうすることで、各振動子１，１，…から打ち出された超音波はフォーカス点Ｆで収束し、生体内の治療部位は高エネルギー超音波の照射により加熱凝固され、治療される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波治療装置においては、生体内部の媒体の音速が均一なものとして、フォーカス点Ｆと各振動子１，１，…との間で幾何学的に求まる遅延時間を演算し、送波遅延部３に設定していたので、実際の生体内部において超音波ビーム経路の媒体の音速不均一により、目的とするフォーカス点Ｆに正しく収束しなかったり、別の個所にフォーカス点が現れてしまうことがあった。したがって、目的の治療部位に正しく高エネルギー超音波を照射することができず、治療が正しく行えなかったり、治療部位以外の正常部位を侵襲してしまうことがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、生体内部の媒体の音速不均一を補正して治療部位に正しく高エネルギー超音波を照射することができる超音波治療装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波治療装置は、複数個配列され生体内の治療部位に超音波を送受信する振動子と、この振動子に供給する送波信号を発生する送波信号発生部と、この送波信号発生部からの送波信号に遅延時間を与えて上記振動子に送波遅延信号を印加する送波遅延部とを備え、上記振動子から治療部位に高エネルギー超音波を照射して病変部を治療する超音波治療装置において、上記振動子から治療部位に低エネルギー超音波を送受信して各振動子毎の遅延時間を検出し、この検出遅延時間に基づいて上記治療部位に高エネルギー超音波を照射する際の遅延時間を求め、この生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を上記送波遅延部に設定する手段を設けたものである。
【０００８】
また、上記振動子は、２次元方向にマトリクス状の配列とし、生体内の３次元空間の任意部位に対して超音波を送受信するものとしてもよい。
さらに、上記遅延時間を設定する手段は、所定の時間間隔で上記低エネルギー超音波を再度送受信して各振動子毎の遅延時間を検出し直し、上記生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を再設定するものとしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明による超音波治療装置の実施の形態を示すブロック図である。この超音波治療装置は、生体内の治療部位に高エネルギー超音波を照射して病変部を治療するもので、図１に示すように、振動子１と、送波信号発生部２と、送波遅延部３と、切換器４と、増幅器５と、送受切換部６と、Ａ／Ｄ変換器７と、メモリ８と、遅延時間検出部９と、送波遅延制御部１０と、コントローラ１１とを備えてなる。
【００１０】
上記振動子１は、機械的又は電気的に超音波ビームを走査して生体内の治療部位に超音波を送信及びその反射波を受信するもので、複数個の素子が１列状に配列されている。
【００１１】
送波信号発生部２は、上記振動子１に供給する送波信号を発生するもので、低エネルギー超音波を送受信して各振動子１毎の遅延時間を検出する際の送波信号と、高エネルギー超音波を照射して病変部を治療する際の送波信号とをそれぞれ発生するようになっている。送波遅延部３は、上記送波信号発生部２からの送波信号に遅延時間を与えて上記振動子１に送波遅延信号を印加するものである。
【００１２】
切換器４は、上記送波遅延部３から出力される送波遅延信号を低エネルギー超音波の送受信の場合（ａ）と高エネルギー超音波の照射の場合（ｂ）とで切り換えて振動子１に供給するものである。増幅器５は、高エネルギー超音波の照射の場合（ｂ）に、上記振動子１に印加される送波遅延信号の電圧を所定のレベルまで増幅するものである。送受切換部６は、低エネルギー超音波の送受信の場合（ａ）に、送波遅延部３からの送波遅延信号をそのまま振動子１に印加して超音波を送信するのと、該振動子１で受信した反射エコーの信号を取り込むのを切り換えるものである。Ａ／Ｄ変換器７は、上記振動子１で受信した反射エコー信号をデジタル信号に変換するものである。そして、以上の送波信号発生部２と送波遅延部３と切換器４と増幅器５と送受切換部６とＡ／Ｄ変換器７とで、信号送受信部１２を構成している。この信号送受信部１２は、複数個の振動子１のチャンネル分設けられている。
【００１３】
そして、メモリ８は、低エネルギー超音波の送受信の場合（ａ）に、上記振動子１で受信した反射エコー信号のデータを全振動子分記録するものである。また、遅延時間検出部９は、上記メモリ８に記録された各振動子１からのデータを用いてそれぞれの振動子毎の遅延時間を検出するものである。さらに、送波遅延制御部１０は、上記遅延時間検出部９で検出した各振動子間の遅延時間から次なる高エネルギー超音波の照射の場合（ｂ）の遅延時間を各振動子毎に求め、前記送波遅延部３に設定するものである。なお、コントローラ１１は、上記送波信号発生部２及び切換器４等の各構成要素の動作を制御するものである。
【００１４】
そして、本発明においては、前記切換器４と増幅器５と送受切換部６とＡ／Ｄ変換器７、及びメモリ８と遅延時間検出部９と送波遅延制御部１０とで、振動子１から治療部位に低エネルギー超音波を送受信して各振動子１毎の遅延時間を検出し、この検出遅延時間に基づいて上記治療部位に高エネルギー超音波を照射する際の遅延時間を求め、この生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を上記送波遅延部３に設定する手段を構成している。
【００１５】
次に、このように構成された超音波治療装置の動作について、図２を参照して説明する。いま、図２において、振動子１，１，…面から深度Ｇの位置にある治療部位Ｆに対して超音波治療を行うとする。上記の治療部位Ｆは、通常の超音波診断装置の検査で予め計測しておく。まず、治療に先立ち、通常の超音波診断装置と同様の方式にて、部位Ｆをフォーカス点として低エネルギー超音波を送受信する。
【００１６】
このとき、図１において、コントローラ１１の制御により切換器４をａ側に切り換えると共に、送波信号発生部２からは低エネルギー超音波を送受信して各振動子１毎の遅延時間を検出する際の送波信号を発生する。また、送波遅延部３には、送波遅延制御部１０により生体内部の媒体の音速が均一なものとして幾何学的に求まる遅延時間が演算されて設定されている。
【００１７】
次に、上記送波遅延部３から出力された送波信号は、切換器４のａ側を通り送受切換部６を介して振動子１に印加され、該振動子１から低エネルギー超音波が送信される。そして、フォーカス点Ｆの部位からの反射波は上記振動子１で受信され、その受信信号が送受切換部６を介してＡ／Ｄ変換器７に入力し、デジタル信号に変換されてメモリ８に記録される。
【００１８】
ここで、上記メモリ８は、複数個の振動子１の素子数ｉと時間軸ｔに相当するデータの２次元配列の構成をとり、これを以下の説明のために、Ｍ（ｉ，ｔ）という配列で定義するものとする。例えば、３番目の振動子１で受信した受信開始から３０単位時間後の受信データ値は、Ｍ（３，３０）という配列で定義される。
【００１９】
次に、遅延時間検出部９では、上記メモリ８に記録されたデータを読み出し、各振動子１毎の遅延時間を検出する。このとき、振動子１の基準となる受信チャンネルをＳとし、遅延時間を求めたいチャンネルをｉとすると、それぞれのデータは、Ｍ（Ｓ，ｔ），Ｍ（ｉ，ｔ）となる。上記チャンネルｉに与える遅延時間をτiとしたときに、
Ｒ（τi）＝∫Ｍ（Ｓ，ｔ）・Ｍ（ｉ，ｔ−τi）ｄｔ
で求まる相互相関値Ｒ（τi）を求める。この相互相関値Ｒ（τi）が最大となるような遅延時間τiを求めることで、振動子１の二つのチャンネル間の遅延時間とする。この操作を振動子１の総てのチャンネルｉについて行って、それぞれの振動子毎に遅延時間τiを求める。
【００２０】
なお、このような演算で得られた遅延時間を超音波受信信号に適応して超音波画像を得ることは、適応像再生法と呼ばれる。また、上述の相互相関値の最大を演算し遅延時間を求める方法は、一般に相互相関法と呼ばれるが、この他にも位相検出法、最大輝度法と呼ばれる方法もある。
【００２１】
次に、送波遅延制御部１０は、上記遅延時間検出部９で求めた振動子毎の遅延時間を用いて、次なる高エネルギー超音波の照射の場合の遅延時間を各振動子毎に求め、前記送波遅延部３に設定する。これにより、図２に示す治療部位Ｆから各振動子１，１，…までの実際の経路に沿った生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間が設定される。
【００２２】
次に、図１において、コントローラ１１の制御により切換器４をｂ側に切り換えると共に、送波信号発生部２からは高エネルギー超音波を照射して病変部を治療する際の送波信号を発生する。すると、この発生された送波信号は、上記送波遅延部３に設定された遅延時間により各振動子毎に遅延時間が与えられるように制御される。次に、上記送波遅延部３から出力された送波遅延信号は、切換器４のｂ側を通り増幅器５に入力し、この増幅器５で振動子１に印加される送波遅延信号の電圧が所定のレベルまで増幅される。そして、そのまま振動子１に印加され、該振動子１から高エネルギー超音波が送信される。
【００２３】
これにより、各振動子１，１，…からの超音波は、図２において生体内部の媒体の音速不均一を補正してフォーカス点Ｆに収束し、目的とする治療部位Ｆに正しく高エネルギー超音波を照射することができる。そして、上記治療部位Ｆは高エネルギー超音波の照射により加熱凝固され、治療される。
【００２４】
なお、上記切換器４をｂ側に切り換えて治療部位Ｆに対して治療中に体動により超音波経路等がずれることがあるが、これに対処するために、例えば所定時間間隔で切換器４をａ側に切り換え、低エネルギー超音波を再度送受信して各振動子１毎の遅延時間を検出し直し、生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を再設定すればよい。これにより、生体の体動に対してリアルタイムで音速不均一を補正した遅延時間とすることができる。
【００２５】
図３は本発明の他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、振動子１，１，…を２次元方向にマトリクス状の配列とし、生体内の３次元空間の任意部位に対して超音波を送受信するものとしたものである。そして、メモリ８は、マトリクス状の配列の振動子１の素子数ｉと時間軸ｔに相当するデータ配列の構成とされている。
【００２６】
そして、図１に示す例と同様にして、上記メモリ８に記録された受信データは、遅延時間検出部９により、振動子１の基準となる受信チャンネルと遅延時間を求めたいチャンネルとの間で、前述のように相互相関法などで遅延時間が求められる。この操作を、目的とする治療部位Ｆに超音波を照射するために必要なチャンネルについて行う。この結果に基づいて、送波遅延制御部１０は、次なる高エネルギー超音波の照射の場合の遅延時間を各振動子毎に求め、前記送波遅延部３に設定する。
【００２７】
これにより、図２に示すと同様に、治療部位Ｆから各振動子１，１，…までの実際の経路に沿った生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間が設定される。そして、目的とする治療部位Ｆに正しく高エネルギー超音波を照射することができ、上記治療部位Ｆは高エネルギー超音波の照射により加熱凝固され、治療される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、複数個配列され生体内の治療部位に超音波を送受信する振動子から治療部位に低エネルギー超音波を送受信して各振動子毎の遅延時間を検出し、この検出遅延時間に基づいて上記治療部位に高エネルギー超音波を照射する際の遅延時間を求め、この生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を送波遅延部に設定する手段を設けたことにより、治療部位から各振動子までの実際の経路に沿った生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を設定することができる。したがって、生体内部の媒体の音速不均一を補正して治療部位に正しく高エネルギー超音波を照射することができ、治療が正しく行える。また、治療部位以外の正常部位を侵襲してしまう虞を除去することができる。
【００２９】
また、振動子を２次元方向にマトリクス状の配列としたものでは、生体内の３次元空間の任意部位に対して超音波を送受信する状態で生体内部の媒体の音速不均一を補正して治療部位に正しく高エネルギー超音波を照射することができる。
さらに、遅延時間を設定する手段により、所定の時間間隔で低エネルギー超音波を再度送受信して各振動子毎の遅延時間を検出し直し、生体内部の媒体の音速不均一を補正した遅延時間を再設定することにより、生体の体動に対してリアルタイムで音速不均一を補正した遅延時間とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波治療装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】上記超音波治療装置の動作を説明するための概要図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…振動子
２…送波信号発生部
３…送波遅延部
４…切換器
５…増幅器
６…送受切換部
７…Ａ／Ｄ変換器
８…メモリ
９…遅延時間検出部
１０…送波遅延制御部
１１…コントローラ
Ｆ…治療部位（フォーカス点）
【図１】
0003706501.tif 000002
【図２】
0003706501.tif 000003
【図３】
0003706501.tif 000004