(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に挿入されるとともに、前記体内において組織に接触させられる接触面と該接触面を介して焦点位置に集束する超音波を前記組織に向かって放射する超音波発生素子とを有する細長いプローブと、
該プローブの前記接触面に設けられ前記組織の電気信号を検出する信号検出部と、
前記焦点位置を移動させる焦点移動機構と、
前記超音波発生素子および前記焦点移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記超音波発生素子が、前記接触面を間に挟んで前記超音波発生素子とは反対側に配され前記接触面から該接触面に交差する方向に離れた焦点位置に集束する前記超音波を発生し、
前記制御部は、第１の焦点位置に集束する超音波の発生後、前記焦点位置を前記第１の焦点位置から該第１の焦点位置よりも前記接触面に近い第２の焦点位置に移動させるように、前記焦点移動機構を制御する超音波治療装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記信号検出部によって検出された前記電気信号が所定の波形であるか否かを判断し、前記電気信号が前記所定の波形であるとの判断に基づいて前記超音波発生素子に前記超音波を発生させるように前記超音波発生素子を制御する請求項１に記載の超音波治療装置。
【請求項３】
前記超音波発生素子と前記接触面との間に充填され前記超音波を伝搬する音響伝搬媒質を備え、
前記焦点移動機構が、前記超音波発生素子を前記接触面と交差する方向に移動させる駆動部と、前記音響伝搬媒質を供給または排出する媒質量調節部とを備え、
前記制御部が、前記駆動部による前記超音波発生素子の移動距離に応じた量の前記音響伝搬媒質を前記媒質量調節部により供給または排出させる請求項１または請求項２に記載の超音波治療装置。
【請求項４】
前記焦点移動機構は、複数の振動子が前記接触面に対向してアレイ状に配列されてなる振動子アレイを備え、
前記制御部が、前記複数の振動子を位相差駆動する請求項１または請求項２に記載の超音波治療装置。
【請求項５】
前記組織の前記交差する方向の厚さを計測する厚さ計測部を備え、
前記制御部が、前記厚さ計測部によって計測された前記組織の厚さに基づいて、前記焦点位置を前記接触面から前記交差する方向に最も離れた前記組織内の位置に移動させ、続いて該最も離れた位置から前記接触面に向かって前記焦点位置を移動させるように前記焦点移動機構を制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項６】
前記超音波発生素子から前記組織に照射された超音波の反射波に基づいて前記組織の画像を取得する画像取得部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波治療装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記画像取得部によって取得された画像において所定の閾値よりも高い輝度値が検出されたときに、前記超音波発生素子からの前記超音波の放射を停止させる請求項６に記載の超音波治療装置。
【請求項８】
前記超音波発生素子が、前記組織に照射された超音波の反射波を受信し、
前記画像取得部が、前記超音波発生素子によって受信された前記反射波に基づいて前記画像を取得する請求項６または請求項７に記載の超音波治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波治療装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、不整脈が発生している部位の心筋を高周波電流によって焼灼することにより不整脈を治療するアブレーションカテーテルが知られている。一方、剣状突起近傍から心臓と心膜との間の空間である心膜腔に処置具を経皮的に挿入し、心臓を外側から処置する手術方法が提案されている。アブレーションカテーテルにより心筋を心臓の外側から焼灼する場合、心臓表面を覆う脂肪によってアブレーションカテーテルを心筋に十分に近接させることができず、心筋に高周波電流を効率的に供給することが難しい。そこで、脂肪を超音波で溶解して除去する装置が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−２０４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような装置を用いて心臓表面の脂肪を超音波で溶解し、溶解された脂肪を吸引によって体外に除去する処置は煩雑であるため、開胸手術であっても３０分程度要し、経皮的な手術方法ではさらに長い時間を要する。さらに、脂肪除去後に装置を体内から抜去し、アブレーションカテーテルを心膜腔に挿入してから治療する場合には、手術時間が長くなって患者の負担が増大するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡便な処置で不整脈を治療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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、体内に挿入されるとともに、前記体内において組織に接触させられる接触面と該接触面を介して焦点位置に集束する超音波を前記組織に向かって放射する超音波発生素子とを有する細長いプローブと、該プローブの前記接触面に設けられ前記組織の電気信号を検出する信号検出部と、前記焦点位置を移動させる焦点移動機構と、前記超音波発生素子および前記焦点移動機構を制御する制御部と、を備え、前記超音波発生素子が、前記接触面を間に挟んで前記超音波発生素子とは反対側に配され前記接触面から該接触面に交差する方向に離れた焦点位置に集束する前記超音波を発生し、前記制御部は、前記信号検出部によって検出された前記電気信号が所定の波形であるか否かを判断し、前記電気信号が前記所定の波形であるとの判断に基づいて前記超音波発生素子に前記超音波を発生させるように前記超音波発生素子を制御するとともに、第１の焦点位置に集束する超音波の発生後、前記焦点位置を前記第１の焦点位置から該第１の焦点位置よりも前記接触面に近い第２の焦点位置に移動させるように、前記焦点移動機構を制御する超音波治療装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、超音波発生素子から発生された超音波が接触面と接触している組織に照射されることにより、組織が焼灼される。ここで、接触面と接触している組織の電気信号が信号検出部によって検出されるので、異常な電気信号が発生している患部を特定し、特定した患部において組織を焼灼することにより、不整脈などを治療することができる。
【０００８】
この場合に、接触面から組織に向かって放射される超音波は、接触面から離れた位置の焦点に集束し該焦点おいて効果的に作用するので、組織の表面が脂肪に覆われている状態であっても組織が効果的に焼灼される。これにより、脂肪を除去する処置を不要とし、簡略な処置で不整脈を治療することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記超音波が集束する焦点位置を前記接触面に交差する方向に移動させる焦点移動機構と、該焦点移動機構による前記焦点位置の移動位置を制御する制御部とを備えることで、焦点移動機構による超音波の焦点位置の移動位置を制御部によって制御することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記超音波発生素子と前記接触面との間に充填され前記超音波を伝搬する音響伝搬媒質を備え、前記焦点移動機構が、前記超音波発生素子を前記接触面と交差する方向に移動させる駆動部と、前記音響伝搬媒質を供給または排出する媒質量調節部とを備え、前記制御部が、前記駆動部による前記超音波発生素子の移動距離に応じた量の前記音響伝搬媒質を前記媒質量調節部により供給または排出させることとしてもよい。
【００１１】
このようにすることで、超音波発生素子が接触面に近接または離間する方向に駆動部によって移動されることにより、焦点位置を接触面に交差する方向に移動させることができる。このときに、超音波発生素子の移動量と媒質量調節部による音響伝搬媒質の供給量または排出量とが制御部によって同期して制御されることにより、超音波発生素子と接触面との間に音響伝搬媒質が充填された状態が維持される。
【００１２】
また、上記発明においては、前記焦点移動機構は、複数の振動子が前記接触面に対向してアレイ状に配列されてなる振動子アレイを備え、前記制御部が、前記複数の振動子を位相差駆動することとしてもよい。
このようにすることで、振動子アレイを位相差駆動する際の各振動子の位相差を制御部が制御することにより、振動子アレイから放射された超音波の焦点位置を接触面に交差する方向に移動させることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記制御部は、前記焦点位置を前記接触面に近接する方向に経時的に移動するように前記焦点移動機構を制御し、焦点位置を経時的に接触面に向かって移動させることにより、焼灼される位置が深い位置から浅い位置へと経時的に移動することとなり、組織を深さ方向にわたって焼灼することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記組織の前記交差する方向の厚さを計測する厚さ計測部を備え、前記制御部が、前記厚さ計測部によって計測された前記組織の厚さに基づいて、前記焦点位置を前記接触面から前記交差する方向に最も離れた前記組織内の位置に移動させ、続いて該最も離れた位置から前記接触面に向かって前記焦点位置を移動させするように前記焦点移動機構を制御することとしてもよい。
このようにすることで、組織の最も深い位置に焦点位置を配置して焼灼を開始することにより、最も深い位置から浅い位置まで組織を厚さ方向の全幅にわたって焼灼することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記超音波発生素子から前記組織に照射された超音波の反射波に基づいて前記組織の画像を取得する画像取得部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、患部の超音波画像を観察することができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記制御部は、前記画像取得部によって取得された画像において所定の閾値よりも高い輝度値が検出されたときに、前記超音波発生素子からの前記超音波の放射を停止させることとしてもよい。
このようにすることで、焼灼された組織においては超音波の反射率が高くなり画像取得部によって取得される画像において反射波の輝度値が高くなることを利用して、制御部は、組織が十分に焼灼されたことを確認してから超音波の放射を停止することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記超音波発生素子が、前記組織に照射された超音波の反射波を受信し、前記画像取得部が、前記超音波発生素子によって受信された前記反射波に基づいて前記画像を取得することとしてもよい。
このようにすることで、超音波の発生と受信とに共通の超音波発生素子を用いることにより、構成を簡易にし、プローブの細径化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡便な処置で不整脈を治療することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の参考実施形態に係る超音波治療装置の全体構成図である。
【図２】図１の超音波治療装置が備えるプローブの先端部分を拡大した縦断面図である。
【図３】図１の超音波治療装置の作用を説明するフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）図１の超音波治療装置によって焼灼される領域の変化を時系列で示す図である。
【図５】図１の超音波治療装置の変形例を示すプローブの先端部分を拡大した縦断面図である。
【図６】図１の超音波治療装置のもう１つの変形例を示すプローブの先端部分を拡大した縦断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る超音波治療装置の全体構成図である。
【図８】図７の超音波治療装置が備えるプローブの先端部分を拡大した縦断面図である。
【図９】図７の超音波治療装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）図７の超音波治療装置により焼灼される領域の変化を時系列で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の参考実施形態に係る超音波治療装置１について図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る超音波治療装置１は、図１に示されるように、体内に挿入され先端面（接触面）２ａから超音波を出射するプローブ２と、該プローブ２の基端側に接続されたコントロールユニット３およびモニタ４とを備えている。
【００２１】
図２は、プローブ２の先端部分の詳細な構成を示す断面図である。プローブ２は、図２に示されるように、筒状の細長い筐体２１と、該筐体２１の先端面２ａに設けられた電極（信号検出部）２２および窓２３と、該窓２３に対向して配置された凹面２４ａを有する超音波発生素子２４と、窓２３と超音波発生素子２４との間の密閉空間Ｓに充填された音響伝搬媒質２５とを備えている。図中、符号Ｘは脂肪を示し、符号Ｙは心筋を示し、符号Ｚは心房または心室を示している。
【００２２】
筐体２１は、体内の組織の形状に沿って湾曲可能な可撓性を有する。
電極２２は、窓２３を間に挟み２つ設けられている。電極２２は、接触させられた位置における心臓（組織）の局所的な心筋電位（電気信号）を検出する。電極２２によって検出された心筋電位は、コントロールユニット３に送られ、該コントロールユニット３からモニタ４に出力される。操作者は、モニタ４に時系列で表示される心筋電位の波形から、不整脈による心筋電位の異常の有無を診断することができる。
窓２３は、超音波を透過させる材質からなり、筐体２１の先端面２ａに形成された貫通孔を密閉している。
【００２３】
超音波発生素子２４は、後述する信号発生回路３１から出力され増幅回路３５によって増幅された交流電圧が印加されることにより超音波を発生し、発生した超音波を凹面２４ａから放射する。凹面２４ａから放射された超音波は、焦点Ｆに集束する。焦点Ｆにおいては、超音波のエネルギ密度が局所的に高くなることにより温度が上昇し、組織が焼灼される。ここで、焦点Ｆの位置は凹面２４ａの形状によって決まり、窓２３の外側において窓２３から該窓２３の面方向と交差する方向に離れた位置に焦点Ｆが形成されるように凹面２４ａの曲率半径などが設計されている。これにより、窓２３から離れた位置に局所的に超音波を作用させることができる。
【００２４】
超音波発生素子２４は、後述するように、コントロールユニット３が備える制御回路３４による制御により、治療用の超音波と画像取得用の超音波とを交互に出力する。治療用の超音波の周波数は、数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚである。治療用の超音波の周波数を数十ＭＨｚとした場合には、超音波が組織によって効率良く吸収され、組織の焼灼効率を高めることができる。
また、超音波発生素子２４は、組織によって反射されて窓２３を介して入射してきた画像取得用の超音波の反射波（エコー）を受信し、受信したエコーの信号をコントロールユニット３が備える画像生成回路３２に出力する。
【００２５】
超音波発生素子２４の外周面と筐体２１の内周面との隙間はホルダ２６によって密閉されて密閉空間Ｓが形成されている。この密閉空間Ｓに充填された音響伝搬媒質２５は、超音波を伝搬する脱気された流動性の媒質である。超音波発生素子２４の基端側に形成された空間には、コントロールユニット３などに接続される図示しない配線等が配置されている。
【００２６】
コントロールユニット３は、超音波発生素子２４に供給される交流電圧を発生する信号発生回路３１と、超音波発生素子２４により受信されたエコーから画像を生成する画像生成回路（画像取得部）３２と、操作者により操作されるユーザインタフェース３３と、該ユーザインタフェース３３に入力された情報を受けて信号発生回路３１を制御する制御回路（照射制御部）３４とを備えている。
【００２７】
信号発生回路３１は、制御回路３４からの指令信号に基づく交流電圧を発生して出力する。
画像生成回路３２は、超音波発生素子２４から送られてきたエコーの信号から組織の超音波画像を生成し、生成した超音波画像をモニタ４に出力する。
【００２８】
ユーザインタフェース３３は、超音波発生素子２４により発生させる超音波の仕様および超音波の照射の開始・停止の指示が操作者によって入力可能となっている。ユーザインタフェース３３に入力された情報は、制御回路３４に送られる。
【００２９】
制御回路３４は、ユーザインタフェース３３から受け取った仕様に基づき、治療用の超音波と画像取得用の超音波とを交互に超音波発生素子２４に発生させるように交流電圧の発生を指示する指令信号を信号発生回路３１に送信する。
【００３０】
また、制御回路３４は、画像生成回路３２によって生成された超音波画像からハイエコーを検出する。ハイエコーとは、通常のエコーの強度よりも大きな強度を有するエコーであり、超音波画像においては通常よりも高い輝度値で表示される。通常の組織と焼灼された組織との界面においては超音波の反射率が高くなり、エコーの強度が高くなる。したがって、制御回路３４は、ハイエコーが検出されたことから組織が十分に焼灼されたことを判断することができる。
【００３１】
具体的には、制御回路３４は、超音波画像の輝度値のうち所定の閾値より大きい輝度値を検出した場合に、当該輝度値を有する領域をハイエコーの領域であると判断する。制御回路３４は、予め設定された所定の領域においてハイエコーが検出されたときに信号発生回路３１による信号の発生を停止させることにより、プローブ２先端面２ａからの超音波の放射を停止させる。
また、制御回路３４は、電極２２から受け取った心筋電位を時系列で図示しない記憶回路に記憶するとともに、心筋電位を時系列で表した波形をモニタ４に表示させる。
【００３２】
次に、このように構成された超音波治療装置１の作用について、図３のフローチャートを参照して説明する。
操作者は、プローブ２を、例えば、剣状突起下から体内に挿入し、心膜に貫通させることにより、心膜と心臓との隙間である心膜腔に導入する。そして、プローブ２の先端面２ａを心臓の表面を覆う脂肪Ｘに押し当てる。これにより、局所的な心筋電位が電極２２によって検出され（ステップＳ１）、モニタ４に心筋電位の時間変化を示す波形が表示される。操作者は、モニタ４に表示される心筋電位の波形を観察し、異常な心筋電位が現れる位置を特定する。ここで、不整脈を発生している部位が２つの電極２２間に配置されたときに、異常な心筋電位が最も顕著に現れる。
【００３３】
不整脈の発生している位置を特定した後、操作者は、ユーザインタフェース３３に超音波の仕様を入力し、超音波の照射開始の指示を入力する（ステップＳ２）。これにより、制御回路３４が超音波発生素子２４の駆動を開始する（ステップＳ３）。超音波発生素子２４から放射された治療用の超音波は、脂肪Ｘおよび該脂肪Ｘの下側に存在する心筋Ｙを伝搬し、心筋Ｙの表面よりも深い位置の焦点Ｆに集束する。この焦点Ｆの近傍において、心筋Ｙが超音波を吸収することにより温度が上昇し、心筋Ｙが焼灼される。
【００３４】
また、超音波発生素子２４から治療用の超音波と交互に画像取得用の超音波が心筋Ｙに照射されることにより、画像生成回路３２が超音波画像を生成する。図４（ａ）に示されるように、焦点Ｆ近傍において心筋Ｙが十分に焼灼されると、超音波画像にはハイエコーが観察される。このハイエコーが制御回路３４によって検出されることにより（ステップＳ４）、超音波の照射が停止する（ステップＳ５）。図４（ａ）〜（ｃ）において、符号Ｒは焼灼された領域を示している。
【００３５】
超音波の照射が停止した後、操作者は、モニタ４に表示される心筋電位の波形において異常な心筋電位が消失したことを確認し、プローブ２を体内から抜去する。もし、異常な心筋電位が波形に現れ続けている場合、操作者は、ユーザインタフェース３３に超音波の照射開始の指示を入力することにより、心筋Ｙへの超音波の照射を再開させる。
【００３６】
焦点Ｆ近傍の心筋Ｙが十分に焼灼された後も超音波を心筋Ｙに照射し続けると、焦点Ｆよりも浅い位置の心筋Ｙが焼灼される。これは、焼灼された心筋Ｙと通常の心筋Ｙとの界面において反射された超音波が、焦点Ｆよりも浅い位置の心筋Ｙに作用して心筋Ｙを焼灼するためである。これにより、焼灼された領域Ｒは、図４（ｂ）に示されるように、焦点Ｆから心筋Ｙの表面に向かって広がる。さらに超音波の照射を続けることにより、図４（ｃ）に示されるように、心筋Ｙを表面まで焼灼することができる。操作者は、モニタ４の心筋電位の波形を観察し、異常な心筋電位が消失したことを確認してユーザインタフェース３３により超音波の照射を停止させる。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、プローブ２の、脂肪Ｘを介して心筋Ｙと接触させられる位置に心筋電位を検出する電極２２を備えることにより、不整脈が発生している位置を高い精度で特定することができる。また、超音波をプローブ２の先端面２ａから離れた焦点Ｆに集束させて先端面２ａから離れた位置の組織に効率的に作用させる構成とすることにより、先端面２ａと心筋Ｙとの間に脂肪Ｘが介在していたとしても超音波が十分に効率良く心筋Ｙに作用する。これにより、脂肪Ｘの除去が不要となり、処置を簡略にすることができるという利点がある。また、不整脈治療の場合、心筋Ｙを厚さ方向に焼灼することが好ましい。本実施形態によれば、心筋Ｙの深部に配された焦点Ｆから心筋Ｙの表面に向かって心筋Ｙを厚さ方向に焼灼できるので、十分な治療効果を得ることができるという利点がある。
【００３８】
また、心臓に押し当てられたプローブ２は、十分に小さいため、拍動する心臓と一体的に移動する。すなわち、特定した位置に対してプローブ２の位置が静止した状態が維持されるので、プローブ２の先端部の位置を制御する装置を別途必要とせずとも処置を円滑に行うことができるという利点がある。
【００３９】
なお、本実施形態においては、制御回路３４によって超音波の照射が停止された後に、操作者が心筋電位の波形を確認して超音波の照射の終了または継続を判断することとしたが、これに代えて、制御回路３４が心筋電位の波形から超音波の照射の終了または継続を判断することとしてもよい。制御回路３４は、心筋電位の波形から心拍数を算出し、算出された心拍数が所定の閾値以下である場合には超音波の照射を終了することとし、算出された心拍数が所定の閾値より大きい場合には、超音波の照射を再開する。このようにすることで、操作者の負担を軽減することができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、超音波画像においてハイエコーが出現したときに超音波の照射を停止することとしたが、心筋Ｙが十分に焼灼されたことを判断する基準はこれに限定されるものではない。例えば、筐体２１の先端面２ａに図示しない温度センサを設け、該温度センサによって検出される温度が所定の閾値より高くなったとき超音波の出力を停止させることとしてもよく、画像取得用の超音波のエコーに含まれる高調波成分または分数調波成分を基準として用いてもよい。
【００４１】
また、本実施形態においては、制御回路３４が超音波画像からハイエコーを検出して超音波の照射を停止させることとしたが、これに代えて、操作者がユーザインタフェース３３に超音波の照射停止の指示を入力することとしてもよい。この場合、操作者は、モニタ４に表示されている超音波画像においてハイエコーが確認されたとき、または、モニタ４に表示されている心筋電位の波形において不整脈を示す異常が消失したときに、超音波を停止させればよい。
【００４２】
また、超音波発生素子２４は、図２に示されるような単一の振動子から構成されていてもよいが、複数の振動子から構成されていてもよい。例えば、超音波発生素子は、同心円状の複数の環状の振動子や、複数のチップ状の振動子がアレイ状に配列されてなる振動子アレイから構成されていてもよい。
【００４３】
図５に示されるように、超音波発生素子２４’が振動子アレイから構成される場合は、各振動子を位相差駆動することにより超音波を焦点Ｆに集束させることができる。すなわち、外周側に配置された振動子から中心側に配置された振動子に向かって順番に時刻をずらして交流電圧を印加することにより、焦点Ｆに集束する超音波を発生させる。
【００４４】
図５の構成においては、各振動子に交流電圧を印加する時刻の差を調節することにより焦点Ｆの位置を心筋Ｙの深さ方向（先端面２ａに交差する方向）、および、心筋Ｙの層に沿う方向（先端面２ａに沿う方向）にも移動させることができる。したがって、心臓に対してプローブ２の位置を固定したままより広い範囲を焼灼することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、超音波発生素子２４は、治療用の超音波として、周波数が互いに異なる複数の超音波を組み合わせて照射することとしてもよい。例えば、５ＭＨｚの超音波と１５ＭＨｚの超音波とを同時に照射した場合、焦点Ｆにおいては、これらの超音波の差周波数に相当する１０ＭＨｚの超音波と、和周波数に相当する２０ＭＨｚの超音波とが発生する。このようにすることで、心筋Ｙの深部から脂肪Ｘの層までを同時に焼灼することができる。
【００４６】
また、本実施形態においては、図６に示されるように、中空の針５と、筐体２１に長手方向に沿って設けられ針５を長手方向に沿って収容するチャネル２７とを備えることとしてもよい。針５は、例えば、先端部がチャネル２７の先端開口から前方に突出した状態において、先端に設けられた針先が焦点Ｆ近傍に配置されるように、先端部が癖付けられている。針５のチャネル２７からの突出量を制限する機構が設けられていてもよい。
【００４７】
操作者は、針先を心筋Ｙに穿刺して焦点Ｆ近傍に配置し、針５の内部を介して超音波造影剤Ａを焦点Ｆ近傍に供給する。超音波造影剤Ａは、水に難溶性の気体が蛋白質、界面活性剤または脂質などの外殻により安定化された気泡を含む。このような気泡が存在する焦点Ｆに超音波を照射することにより焦点Ｆにキャビテーションを発生させ、心筋Ｙの焼灼効率を向上することができる。
【００４８】
次に、本発明の一実施形態に係る超音波治療装置１’について、図７から図１０を参照して説明する。本実施形態において、参考実施形態に係る超音波治療装置１と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略し、参考実施形態と異なる点について主に説明する。
【００４９】
本実施形態に係る超音波治療装置１’は、図７および図８に示されるように、プローブ２’に設けられ超音波発生素子２４を移動させるアクチュエータ（駆動部、焦点移動機構）２８と、密閉空間Ｓに充填される音響伝搬媒質２５の量を調節する媒質量調節部６とを備えている点、および、制御回路３４’による制御内容において参考実施形態に係る超音波治療装置１と主に異なる。
【００５０】
アクチュエータ２８は、超音波発生素子２４と一体に設けられたホルダ２６’の基端側に配置され、ホルダ２６’を筐体２１の長手方向に押し引きすることにより超音波発生素子２４を筐体２１の長手方向に移動させる。このようなアクチュエータ２８は、例えば、形状記憶合金から構成される。超音波発生素子２４が筐体２１の長手方向に移動することにより、超音波の焦点Ｆの位置も筐体２１の長手方向に移動する。
【００５１】
媒質量調節部６は、筐体２１内を通り密閉空間Ｓと筐体２１の基端側とを連通する通路６１と、筐体２１の基端側において通路６１と接続され音響伝搬媒質２５を通路６１に供給または通路６１から排出するポンプ６２と、通路６１を通過する液体の量を調節するバルブ６３とを備えている。図８には、通路６１の先端部が超音波発生素子２４の略中央を貫通して通路６１の先端が密閉空間Ｓに開口している構成が例示されているが、通路６１の密閉空間Ｓへの開口位置は適宜変更可能である。
【００５２】
制御回路３４’は、アクチュエータ２８による超音波発生素子２４の移動位置に応じてポンプ６２およびバルブ６３を駆動する。すなわち、制御回路３４’は、アクチュエータ２８が超音波発生素子２４を先端面２ａ’に近接する方向に移動させたときには、その移動量に応じた量の音響伝搬媒質２５を通路６１を介して密閉空間Ｓから排出させる。一方、制御回路３４’は、アクチュエータ２８が超音波発生素子２４を先端面２ａ’から離間する方向に移動させたときには、その移動量に応じた量の音響伝搬媒質２５を通路６１を介して密閉空間Ｓに供給させる。これにより、窓２３と超音波発生素子２４との間に形成される密閉空間Ｓは、音響伝搬媒質２５によって常に満たされるようになっている。
【００５３】
また、制御回路（厚さ計測部）３４’は、以下に示す方法により焦点Ｆの初期位置を算出し、算出された初期位置に焦点Ｆが配されるようにアクチュエータ２８および媒質量調節部６を作動させる。
【００５４】
まず、制御回路３４’は、心筋Ｙの厚さ測定用の超音波としてパルス状の単一の超音波を超音波発生素子２４から出力させ、超音波発生素子２４により受信されたエコーを解析する。超音波は物質の界面において反射されやすいため、超音波発生素子２４により受信されたエコーには、窓２３と脂肪Ｘとの界面、脂肪Ｘと心筋Ｙとの界面、心筋Ｙと心房または心室Ｚとの界面に対応するピークが含まれる。制御回路３４’は、これらピークの時間間隔を計測し、計測された時間間隔を用いて脂肪Ｘおよび心筋Ｙの厚さを算出することができる。そして、制御回路３４’は、心筋Ｙの最も深い位置を焦点Ｆの初期位置として算出する。
【００５５】
さらに、制御回路３４’は、焦点Ｆが初期位置に設定された状態で治療用の超音波と画像取得用の超音波とを交互に放射させる。そして、制御回路３４’は、超音波画像においてハイエコーを検出した後、超音波の照射を停止し、アクチュエータ２８および媒質量調節部６を駆動して焦点Ｆ位置を先端面２ａ’側に所定の距離だけ移動させ、超音波の照射を再開させる。制御回路３４’は、ハイエコーの検出、超音波の停止、焦点Ｆの移動および超音波の照射を、焦点Ｆの位置が脂肪Ｘの表面に到達するまで繰り返させる。
【００５６】
次に、このように構成された超音波治療装置１’の作用について、図９のフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る超音波治療装置１’は、不整脈の発生位置を特定するまでは参考実施形態と同じように操作される。
【００５７】
不整脈の発生している位置を特定した後、操作者は、超音波の照射開始の指示をユーザインタフェース３３に入力する（ステップＳ２）。この指示を受けて制御回路３４’は、まず、脂肪Ｘおよび心筋Ｙの厚さを測定し（ステップＳ６）、心筋Ｙの最も深い位置に焦点Ｆが配されるようにアクチュエータ２８および媒質量調節部６を駆動する（ステップＳ７）。焦点Ｆを初期位置に設定した後、制御回路３４’は超音波発生素子２４を駆動して治療用および画像取得用の超音波の照射を開始する（ステップＳ３）。
【００５８】
図１０（ａ）に示されるように、焦点Ｆにおいて心筋Ｙが十分に焼灼されて超音波画像にハイエコーが出現すると（ステップＳ４）、制御回路３４’は、超音波の出力を一旦停止させ（ステップＳ５）、焦点Ｆを心筋Ｙのより浅い位置へ所定の距離だけ移動させ（ステップＳ８）、超音波の出力を再開する（ステップＳ３）。制御回路３４’がこの動作（ステップＳ３〜Ｓ８）を繰り返すことにより、心筋Ｙは、図１０（ｂ）に示されるように、最も深い位置から浅い位置へ順番に焼灼され、図１０（ｃ）に示されるように、最終的に心筋Ｙの表面まで焼灼される（ステップＳ９）。
【００５９】
仮に心筋Ｙの比較的浅い位置を先に焼灼した場合、焼灼された組織と通常の組織との界面で超音波が反射されてしまうため、既に焼灼された位置よりも深い位置の心筋Ｙに超音波を作用させて焼灼することは難しい。一方、不整脈を確実に治療するためには、異常な心筋電位が発生している部位の心筋Ｙを厚さ方向の全幅にわたって焼灼することが重要となる。ここで、本実施形態によれば、超音波の焦点Ｆの位置を心筋Ｙの最も深い位置から浅い位置へ徐々にずらしながら焼灼を繰り返すことにより、心筋Ｙを厚さ方向の全幅にわ
たって確実に焼灼することができる。したがって、本実施形態によれば、参考実施形態の効果に加えて、不整脈を確実に治療することができるという効果を奏する。
【００６０】
また、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように焦点Ｆの位置を固定した状態で超音波を照射し続けた場合、焼灼された領域Ｒが先端面２ａに近接する程心筋Ｙの層方向に広がり、組織の断面において、焼灼された領域が略逆三角形状となる。一方、図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように焦点Ｆの位置を経時的に先端面２ａ’側に移動させた場合には、焼灼領域Ｒの幅が略一定となる。したがって、本実施形態によれば、焼灼される領域Ｒを最小限に抑えることができるという利点がある。
【００６１】
なお、本実施形態においては、単一の振動子からなる超音波発生素子２４をアクチュエータ２８によって移動させることにより超音波の焦点Ｆを移動させることとしたが、これに代えて、図５に示される振動子アレイからなる超音波発生素子２４’を備え、制御回路３４’によって各振動子に交流電圧を印加する時刻の差を制御することにより、焦点Ｆを移動させることとしてもよい。この場合には、媒質量調節部６が不要であり、構成を簡略にすることができる。
【００６２】
また、上述した参考実施形態および本発明の一実施形態に係る超音波治療装置１，１’は、不整脈以外の異常信号を伴う疾患の治療にも利用できる。例えば、異常な脳波を発生している脳の部位の焼灼や、脊髄において異常な信号回路を形成している部位の焼灼、また、癌性または慢性の疼痛緩和のための焼灼にも利用できる。
【００６３】
（付記）
以上の実施形態から、以下の発明が導かられる。
（付記項）
体内において組織に接触させられる接触面を間に挟む位置に集束する超音波を発生する超音波発生素子と、前記超音波が集束する焦点を前記接触面に交差する方向に移動させる焦点移動手段とを備える超音波治療装置の作動方法であって、
前記焦点移動手段によって前記焦点を前記接触面に近接する方向に経時的に移動する超音波治療装置の作動方法。
【符号の説明】
【００６４】
１，１’  超音波治療装置
２，２’  プローブ
２ａ  先端面（接触面）
３  コントロールユニット
４  モニタ
５  針
６  媒質量調節部（焦点移動機構）
２１  筐体
２２  電極（信号検出部）
２３  窓
２４  超音波発生素子
２４ａ  凹面
２５  音響伝搬媒質
２６，２６’  ホルダ
２７  チャネル
２８  アクチュエータ（駆動部、焦点移動機構）
３１  信号発生回路
３２  画像生成回路（画像取得部）
３３  ユーザインタフェース
３４  制御回路（焦点位置制御部、照射制御部）
３５  増幅回路
６１  通路
６２  ポンプ
６３  バルブ
Ａ  超音波造影剤
Ｆ  焦点
Ｓ  密閉空間
Ｘ  脂肪
Ｙ  心筋
Ｚ  心房または心室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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