(57)【要約】【課題】クラウン状に超音波を集束し、また集束体積数や集束位置を容易に制御可能な治療装置を提供する。【解決手段】本発明は、集束された超音波の照射により生体組織を治療するための治療装置に関し、この治療装置は、対称軸を中心にして曲面の扇形体を回転させた回転表面である集束された超音波の照射面８で複数の区分Ｎ1〜Ｎmに分割された超音波素子３によって形成され、該超音波素子の区分が独立して実質的に連続した集束体積を規定する振動子２を設けたプローブ１と、超音波照射部における様々な区分を発生源とし、所望のクラウン状となるように連続して超音波処理するため、超音波照射部の区分を独立して交互に、実質的に連続して励振するよう制御される信号生成器を設けた制御回路７とを備えている。【選択図】図１
2009541000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束された超音波の照射により生体組織を治療するための治療装置であって、
対称軸を中心にして曲面の扇形体が回転することによって形成される回転表面である集束された超音波の照射面(8)で、複数の区分(N1-Nm)に分割された超音波素子(3)によって形成された振動子(2)であって、超音波素子の区分が独立して、実質的に連続した集束体積を規定してなる振動子(2)を設けたプローブ(1)と、
超音波照射部における異なる区分を発生源とし、所望のクラウン状に従い連続して超音波処理するように、超音波照射部の区分を独立にかつ交互に、実質的に連続して励振するために制御される信号生成器を備える制御回路(7)と、
を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項２】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記超音波素子は、対称軸(S)を中心に回転させた回転面を有し、対称軸(S)から所定の距離(R)（Ｒ≠０）に位置する曲率中心(C)を有する所定の長さ(l)の凹状又は凸状の曲面の扇形体であり、集束された超音波の照射面(8)に亘って分割されていることを特徴とする治療装置。
【請求項３】
請求項２に記載の治療装置であって、
前記回転面が、対称軸から所定の距離(R)（Ｒ≠０）離れた中心部で、所定の半径(r)で、所定長さ(l)の円弧の扇形体により形成されてなることを特徴とする治療装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の治療装置であって、
前記距離(R)が半径(r)以下であることを特徴とする治療装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一に記載の治療装置であって、
前記回転面が、結像用トランスデューサを配置するために、その中心領域において対称軸(S)を中心とした開口部(11)を設けてなることを特徴とする治療装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の治療装置であって、
前記超音波照射部(3)が同心円状 (a1-ai)に分割されており、
前記制御回路(7)は、集束するクラウン状を焦点軸(A)に沿って移動させるために、遅延又は位相の法則に従い、前記同心円状の各超音波照射部を励振する信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の治療装置であって、
前記超音波照射部(3)が放射状セクタ(s1-sj)に分割され、
前記制御回路(7)は、集束するクラウン状を移動させるために遅延又は位相の法則に従い、前記放射状セクタの各超音波照射部(3)を励振する信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の治療装置であって、
前記超音波照射部(3)が同心円状 (a1-ai)に分割され、放射状セクタ(s1-sj)に分割されており、
前記制御回路(7)は、集束するクラウン状を移動させるために遅延又は位相の法則に従い、前記放射状セクタの各超音波照射部(3)を励振する信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項９】
請求項８に記載の治療装置であって、
前記超音波照射部の放射状セクタ(s1-sj)同士が組み合わされて放射状グループ(G1-Gk)を形成しており、
前記制御回路(7)は、前記放射状グループの各超音波照射部を励振する信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の治療装置であって、
前記制御回路(7)は、遅延又は位相の法則に従い、放射状グループそれぞれの超音波照射部を励振するため各放射状グループ(G1-Gk)用として信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の治療装置であって、
前記制御回路(7)は、変動する又は周期的に繰り返すシーケンスに従い、超音波照射部の各区分を励振する信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の治療装置であって、
前記制御回路(7)は、超音波照射部の異なる区分、又は少なくとも複数が集合体に共通している区分のいずれかで構成される超音波照射部の区分の集合体を励振する信号を送信するように制御される信号生成器を備えることを特徴とする治療装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のいずれか一に記載の治療装置であって、
放射状グループ(G1-Gk)は超音波照射部の同一の集合体を形成し、
制御回路(7)は同軸ケーブル(5)で超音波照射部に接続されており、放射状グループにおける同列の超音波照射部全ての芯線はともに接続される一方、他方では同じ放射状グループの超音波照射部全ての接地線は互いに接続され、一又は複数の放射状グループの接地線が励振用信号の接地線に物理的に接続されている一又は複数の放射状グループの超音波照射部により、超音波照射部を励振する信号が超音波エネルギーに変換されることを特徴とする治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高密度焦点式超音波法（high-intensity focused ultrasound：ＨＩＦＵ）に関し、正確にはこのような集束超音波を利用した治療に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織に生物学的な病変（biological lesions、壊死）が生じることが知られている。これらの生体組織の病変の形状は、照射された超音波領域の形状と直接相関する。このため、例えば球状の振動子（トランスデューサ）を用いた場合、生体組織の壊死は焦点を中心にした略楕円状となる。
【０００３】
いくつかの用途では、生体組織の壊死をクラウン状に形成する必要がある。例えば、クラウン状に形成された生体組織の壊死は、腫瘍を隔絶するために血管の面上で腫瘍を包囲することで、この腫瘍を壊死させることが可能である。同様に、器官との連結部分において、静脈や動脈の縁辺にクラウン状の壊死を発生させることも可能である。
【０００４】
従来技術によれば、生物学的な壊死をクラウン状に形成するために、集束超音波による種々の治療用プローブ（超音波探触子）が提案されている。
【０００５】
米国特許出願第２００６００９７５３号公報（特許文献１）では、円錐形の反射器を用いて集束された超音波を照射するための円筒状振動子を治療用プローブが備える治療装置を開示している。しかしながらこのような治療装置は製造が容易でない。さらに、反射器を使って得られる集束は振動子の幾何学形状から直接得られる集束よりも劣る。
【０００６】
同様に、「磁気共鳴による集束超音波を用いた局所温熱：焦点の最適化によるターゲット部位における温度の均一性に関する螺旋状軌跡」ＭＲＩジャーナル１２号，５７１−５８３頁（２０００年）（非特許文献１）では、球形の幾何学形状をなす多素子型の振動子を備えた治療装置が開示される。この文献では、例えば腫瘍のように除去すべき空間領域を包囲するために、螺旋状（この意味ではクラウンに近い）の軌跡に追従して生物学的壊死の組を形成する方法を述べている。この軌跡は、除去すべき空間領域において均一な熱照射を得るため採用されている。しかしながら、この装置では単に簡易的な壊死を繰り返して空間的に並べることで、生物学的壊死をクラウン状に形成しているに過ぎない。
【０００７】
一方、欧州特許出願第ＥＰ０４２１２９０号明細書（特許文献２）では、球状の振動子が開示されており、その中央部には平面状の非活性帯（inactive zone）が配置される。このような構造を採用するには、平面状の非活性面が十分に大きい場合、最大圧力を常に振動子の対称軸に集中させつつ、クラウン周辺には集中させないような特定の円錐形集束片（focal patch）を得ようとすれば、超音波の集束輪郭を補正しなければならない。
【０００８】
このような問題を解決するため、上記欧州特許出願第ＥＰ０４２１２９０号明細書（特許文献２）には、球形の幾何学形状の振動子を複数の扇形片に分割し、各扇形片を相互に離間して分散配置するか、又は所定の角度で一周するように集束点を分離し、その集束点を振動子の対称軸から所定の距離に配置する技術が開示されている。しかしながらこのような機械的構造を実現するには複雑な構造が要求され、また制御が困難であることも明白である。さらに、構造によっては焦点の数と位置が決められてしまうため、治療の自由度がかなり限定されるという問題もある。
【０００９】
原理的には、各超音波素子が半波長以下のサイズを有しているのであれば、複数の素子で構成された球状振動子から円環状の集束片を合成することが常時可能となる。しかしながら、振動子の大きさに比べて波長が非常に短いので、現実的にはこのような方法は採用できない。なぜなら非常に多くの超音波素子が必要となるため、そのような多数の超音波素子を使用する上での技術的な課題及び費用面での問題が生じるからである。
【００１０】
補足として、治療の分量すなわち領域は、特に曝露時間や超音波の照射間の時間的、空間的な区切りを含む様々なパラメータに依存することを考慮すべきである。これらのパラメータを正しく設定すれば、治療される領域を照射面の集束域に制限することができ、この技術を低侵襲治療器具として利用できる。
【００１１】
より大きな領域の治療については、集束域を移動させる方法が知られている。第１の方法として、超音波を曝露しない間に超音波照射部を機械的に移動させる技術が挙げられる。また既知の第２の技術としては、遅延法則に従い照射部を励起することで集束帯域を電子的に移動させる技術が挙げられる。
【００１２】
現状の集束超音波による治療では、生体組織及び超音波照射部を冷却するため、超音波  を曝露していない間に休止時間を設けることが主流である。この結果、治療時間が比較的長くかかることとなる。さらに、休止時間中に治療領域におけるキャビテーションと再加熱の作用が維持されないため、治療効果が減衰されるという問題もある。
【００１３】
これに対し従来技術においても、超音波照射を連続して行うことが提案されている。しかしながら、この方法では、照射中に超音波照射部も媒介の生体組織も継続的に負荷に晒され続けるため、超音波照射部が破損したり、目標域以外で界面の病変や表面火傷といった生体組織の損傷が生じる畏れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許出願第２００６／００９７５３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願第ＥＰ０４２１２９０号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「磁気共鳴による集束超音波を用いた局所温熱：焦点の最適化によるターゲット部位における温度の均一性に関する螺旋状軌跡」ＭＲＩジャーナル１２号，ｐ５７１−５８３（２０００）"Local hyperthermia with MR-guided focused ultrasound: Spiral trajectory of the focal point-optimized temperature uniformity in the target region" Journal of Magnetic Resonance Imaging 12: 571 - 583 (published in 2000)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、クラウン状に、及び／又はクラウンに従い付与された集束体積で超音波を集束することを目標とした新規の治療装置を提供することにある。、また集束体積数や集束位置を容易に制御可能で、さらに形成される生体組織の病変の関数に制限されず、この装置を操作することで治療域における生体組織の連続的な加熱を維持し、治療域以外の超音波経路に存在する生体組織を保護することにある。
【００１７】
このような目標を達成すべく、本発明の目的は集束された超音波を照射することで生体組織を治療するための治療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１８】
本発明に係る装置は、
対称軸を中心にして曲面の扇形体を回転させた回転面である集束された超音波の照射面に亘って、複数の超音波照射部の区分に分割された超音波素子で構成された振動子（超音波素子の区分が独立して実質的に連続した集束体積を規定）を備えるプローブと、
超音波照射部の異なる区分を発生源とし、所望するクラウン状となるように連続して超音波処理するよう、超音波照射部の区分を独立に、交互に、かつ実質的に連続して励振するために制御される信号生成器を設けた制御回路と、
を備えている。
【００１９】
好ましい実施形態によれば、超音波素子は対称軸を中心に回転させた回転面を有し、対称軸から所定の距離（Ｒ≠０）に位置する曲率中心を有する所定の長さの凹状又は凸状の曲面の扇形体であり、集束された超音波の発生面に亘って分割されている。
【００２０】
他の好ましい変形実施例によれば、前記回転面は所定長さの円弧状の扇形体で構成される。この扇形体は、所定の半径を有し、対称軸から所定の距離（≠０）に位置する中心部を有する。
【００２１】
他の変形実施例によれば、対称軸から円弧状扇形体の中心部までの距離は、円弧の半径以下である。
【００２２】
好適には、回転面は、その中心領域において対称軸を中心とした開口部を設け、そこに結像用トランスデューサを配置できるように構成されている。
【００２３】
本発明に係る実施形態における好適な特徴によれば、超音波照射部の区分とは超音波照射部における同心円状か、放射状セクタか、放射状グループに対応する。
【００２４】
第１の変形実施例によれば、超音波照射部は同心円状に従い分割されている。また制御回路は、集束するクラウン状を確実に焦点軸どおりに移動させるために遅延又は位相の法則に従い、前記同心円状それぞれの超音波照射部を励振するため信号を送信するように制御される信号生成器を備えている。
【００２５】
他の実施形態によれば、超音波照射部は放射状セクタに分割されている。また制御回路は、集束するクラウン状を確実に移動させるために遅延又は位相の法則に従い、前記放射状セクタそれぞれの超音波照射部を励振するため信号を送信するように制御される信号生成器を備えている。
【００２６】
好ましい変形実施例によれば、超音波照射部は同心円状に分割され、放射状セクタに分割されている。また制御回路は、集束するクラウン状を確実に移動させるために遅延又は位相の法則に従い、前記放射状セクタそれぞれの超音波照射部を励振するため信号を送信するように制御される信号生成器を備えている。
【００２７】
好適には、超音波照射部の放射状セクタ同士が組み合わされて放射状グループを形成し、制御回路は、前記放射状グループそれぞれの超音波照射部を励振するため信号を送信するように制御される信号生成器を備えている。
【００２８】
制御回路は、遅延又は位相の法則に従い、放射状グループそれぞれの超音波照射部を励振するため各放射状グループ用として信号を送信するように制御される信号生成器を備えていることが好ましい。
【００２９】
好適には、制御回路は、変動するか循環的に繰り返すシーケンスに従い超音波照射部の同心円、放射状セクタ又は放射状グループに対応する超音波照射部の区分を励振するため信号を送信するように制御される信号生成器を備えている。
【００３０】
制御回路は、超音波照射部の異なる区分、又は少なくともいくつかが集合体に共通している区分のいずれかで構成される超音波照射部の区分の集合体を励振するため信号を送信するように制御される信号生成器を備えていることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る他の実施形態は、超音波照射部の接続ケーブル数を少なくすることに関する。この目的で、放射状グループは超音波照射部の同一の集合体を形成し、制御回路は同軸ケーブルで超音波照射部に接続されている。一方、様々な放射状グループにおける同列の超音波照射部全ての芯線はともに接続され、他方、同じ放射状グループの超音波照射部全ての接地線は互いに接続される。グループの接地線が励振用信号の接地線に物理的に接続されている放射状グループの超音波照射部によってのみ、超音波照射部を励振する信号が超音波エネルギーに変換される。
【００３２】
他の様々な特長については、本発明を限定するものでない実施例として本発明に係る実施形態を示す添付図面を参照しながら、以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る治療装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る治療装置のプローブ形成部分に関する実施形態を示す部分図である。
【図３】本発明の実施形態に係る治療装置のプローブ形成部分に関する他の実施形態を示す部分図である。
【図４】本発明の実施形態に係る治療装置のプローブ形成部分に関する他の実施形態を示す部分図である。
【図５】治療用プローブにおける超音波照射部を形成する部分の構造を示す部分図である。
【図６】治療用プローブにおける超音波照射部を形成する部分の他の構造を示す部分図である。
【図７】治療用プローブにおける超音波照射部を形成する部分の他の構造を示す部分図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態に係る治療装置の超音波照射部について時間の関数として励振原理を示す時間経過図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態に係る治療装置の超音波照射部について時間の関数として他の励振原理を示す時間経過図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態に治療装置の超音波照射部について時間の関数として他の励振原理を示す時間経過図である。
【図８Ｄ】本発明の実施形態に係る治療装置を用いて治療域において得られる治療状況を経時的に示す図である。
【図９】超音波照射部の好ましい接続原理を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１から明らかなとおり、本実施形態は全体的には治療装置Ｉに関し、高密度焦点式超音波法（focused ultrasound high-intensity：ＨＩＦＵ）を用いて生体組織を治療する治療用プローブ１を備える治療装置である。特に治療用プローブ１は、例えば圧電素子のような一以上の超音波照射部３を有する振動子２を備えている。これらの超音波照射部３は、増幅器段階６を経て、超音波照射部３を励振するための信号を送信する制御回路７に同軸ケーブル５で接続されている。制御回路７の構成は当業者に既知であるので、ここでは詳述しない。また制御回路７は、従来の技術と同様、増幅器段階６によって超音波照射部３に接続されている制御信号生成器を備えている。
【００３５】
振動子２は集束超音波用の照射面８を有している。この詳細を図２に示す。好ましい実施形態によれば、この照射面８は対称軸Ｓを中心とする回転により生じる回転面、すなわち凹状又は凸状曲面の扇形体９であり、長さｌ、対称軸Ｓからの距離をＲ（Ｒ≠０）とした曲率中心Ｃを有する回転面である。
【００３６】
図２に示す第１の好ましい変形実施例によれば、回転面９は、対称軸からの距離Ｒ（Ｒ≠０）に位置する点Ｃを中心とし、長さｌ、半径ｒの円弧の扇形体で形成されている。この回転面９の幾何学形状は、円環状の幾何学形状で構成されたものと考えることができる。
【００３７】
また図３に示す他の好適な変形実施例によれば、回転面９は、中心Ｃ、長さｌの円弧の扇形体で形成されており、対称軸Ｓから中心Ｃの距離Ｒは半径ｒ以下である。この幾何学形状はいわゆる交差した円環体に対する幾何学形状で構成されたものと考えることができる。例えば、円弧の扇形体の長さｌはπｒ／２（半円の二分の一）以下の値を有している。
【００３８】
図３から明らかなとおり、回転面９は、その中心領域に対称軸Ｓを中心にして例えば２Ｒ（Ｒの２倍）に相当する直径の開口部１１を設けている。この開口部１１で、結像用トランスデューサを支持できるようにすることが好ましい。
【００３９】
図２及び図３に例示した実施形態によれば、回転面９は円弧の扇形体で形成され、その凹面は対称軸Ｓに面している。勿論、回転面９は、図４に示すように凸面側を対称軸Ｓに面するようにした円弧の扇形体で形成することもできる。同様に、回転面９は円弧とは異なる曲面の扇形体で形成してもよい。したがって、回転面９は曲面の扇形体と曲率中心Ｃの各点間の距離ｒが、例えば楕円形の曲面の扇形体のように、（屈曲点なしで）連続的に変化する曲面の扇形体で形成されてもよい。
【００４０】
上記説明からも明らかな通り、振動子の照射面８は円環状の幾何学形状である。一般に、振動子の照射面８は、対称軸を中心にした回転により超音波の照射面を形成する曲面における扇形体の幾何学形状の関数とする形状を有しており、曲面の扇形体は種々の形状を有することができる。
【００４１】
本発明の他の特徴によれば、超音波照射部３は複数の区分Ｎ1〜Ｎmに分割されて照射面８に配置される。各区分は点、片、帯域又はこれらを総称して集束体積を規定している。以降の説明から明らかとなるが、集束体積は独立しているものの、実質的に連続している。
【００４２】
図５は、超音波照射部３を同心円状ａ1〜ａiに分割している実施形態の一例を示している。本実施形態に係る振動子２は、このようにｉ個の同心円状からなる環状網で形成され、各同心円状が超音波照射部３を構成している。これらの超音波照射部３は、遅延又は位相の法則によらずに制御回路７から送信される信号で励振され、超音波がクラウンＣ0に従い自ずと集束する。このような構成によって、照射面８に対する焦点軸Ａ上の焦点距離Ｆ0に位置するクラウンに従って自然な集束が確実に生じる。この集束クラウンＣ0は半径Ｒ0を有している。
【００４３】
また他の変形実施例によれば、集束するクラウンを焦点軸Ａに沿って確実に移動させるよう、制御回路７は遅延又は位相の法則に従い、同心円状ａ1〜ａiの超音波照射部３を励振する信号を送信する。これにより、集束するクラウンをその平衡点（natural position）Ｃ0から遠端の位置Ｃ1及び近端の位置Ｃ2に移動させるように、制御回路７は電子的に自動集束させる。集束する各クラウンＣ1及びＣ2は、各焦点距離Ｆ1、Ｆ2及びその半径Ｒ1、Ｒ2で空間的に位置決めされる。このような配置は、様々な大きさで生体組織内に様々な深度で存在する腫瘍の治療に適している。
【００４４】
次に図６は、超音波照射部３を幾何学的に分割する他の変形実施例を示している。図６に示す実施例では、超音波照射部３は図５で示した同心円状ａ1〜ａiに分割される一方、放射状セクタｓ1〜ｓjにも分割される。換言すれば、振動子の照射面８は、連続した放射状セクタを構成するように、対称軸Ｓを通る平面で分断されている。振動子を環状及び半径方向の超音波照射部に分解するには、集束するクラウンをその平衡点Ｃ0から横方向の位置Ｃ3、Ｃ4に移動させるための電子的集束手段を用いる。集束する各クラウンＣ0、Ｃ3、Ｃ4は、振動子から各クラウンまでの焦点距離Ｆ0、Ｆ3、Ｆ4と、各クラウンの径Ｒ０、Ｒ3、Ｒ4で空間的に位置決めされる。これらの集束するクラウンは、対称軸Ｓに対して垂直な振動子の上面と平行な同一平面上にある。図５及び図６で記載した構成で使用する電子的集束手段の組み合わせによって、振動子の上面に対するこの平面の入射角を変更できるのみならず、複雑な複数面に変形されたクラウンを形成できることも注目に値する。このような構成は、様々な大きさの腫瘍の治療に適している。
【００４５】
また図６は、放射状セクタｓ1〜ｓjに分割された同心円状ａ1〜ａiに従い超音波照射部３を分割た状態を示していることにも留意すべきである。勿論、振動子の照射面８は、放射状セクタｓ1〜ｓjに分割された一連の超音波照射部３のみを備える構成も可能である。各放射状セクタの超音波照射部３は、集束するクラウンを確実に移動させるために遅延又は位相の法則に従い制御回路７で励振されることが好ましい。
【００４６】
図７は、超音波照射部における放射状セクタｓ1〜ｓjを組み合わせて放射状グループＧ1〜Ｇkを形成した他の変形実施例を示している。ここで放射状グループとは、超音波照射部３が同心円状ａ1〜ａiにおいて均一に分割されるように図６の実施例で規定した異なる放射状セクタｓ1〜ｓjを組み合わせた集合を意味している。振動子の放射状セクタｓ1〜ｓjは、連続した同一のグループＧ1〜Ｇkを形成するよう同一状態で組み合わされるのが好ましい。図７の実施例において、各放射状グループＧ1〜Ｇkは放射状セクタｓ1〜ｓjを１０個備えている。さらに振動子は、例えば放射状グループＧ1〜Ｇkを１０個備え、その全てが同数の超音波照射部を備えている。図７では、放射状グループＧ1のみを図示している。
【００４７】
制御回路７は、上記の通り放射状グループの超音波照射部に信号を送信するように構成されている。各放射状グループの超音波照射部は、エネルギーを単一の集束体積に集中するように励振される。このような集束は、上記の実施例において球状のグループで得られた集束に対応している。なお集束は円環の幾何学形状に起因する。したがって、集束するクラウンに付与されるエネルギーを、超音波照射部のグループＧ1〜Ｇkと同様に多数の異なる集束体積Ｅに集中させることができる。このような集中は、例えば治療対象の腫瘍の一以上の特定部位において、生体組織の壊死を集中して強化することもできる。また集束する一のクラウンに分割された複数の局所的な集束片を同時に形成することも考えられる。
【００４８】
本実施形態の他の特長によれば、制御回路７の信号生成器は、種々の環状、扇形体又は放射状グループの各々を発生源とする連続的な超音波処理を確実に行うために、図５及び図６において述べたような環状の同心円状ａ1〜ａi、放射状セクタｓ1〜ｓj又は超音波照射部の放射状グループＧ1〜Ｇkを独立かつ交互に、これによって実質的に連続するように励振するよう制御される。本実施形態は、複数の区分Ｎ1〜Ｎmに規則的に配置された超音波照射部を独立かつ交互に、ほぼ連続的に励振する。これらの区分は、各々が超音波照射部の少なくとも一の同心円状か、超音波照射部の少なくとも一の放射状セクタか、又は超音波照射部の少なくとも一の放射状グループを、連絡或いは組み合わせたものである。
【００４９】
さらに図８Ａないし図８Ｃから明らかなとおり、区分Ｎ1の超音波照射部が照射Ｔ1を実行するために励振される。照射Ｔ1の期間が終了すると、区分Ｎ1の超音波照射部はもはや励振されなくなり、超音波照射部が冷却されるとともに、区分Ｎ1の超音波照射部と集束帯域との間の空間に存在する中間生体組織も冷却される。一方、区分Ｎ1の照射Ｔ1が終了した時点で、区分Ｎ2の超音波照射部が励振され、例えば一回目の照射時間と同じ期間の経過後、照射Ｔ2が終了するよう設定される。照射Ｔ2が遮断されると、超音波照射部が冷却されるとともに、区分Ｎ2の超音波照射部と集束帯域との間の空間に存在する中間生体組織も冷却される。このように制御回路７は、超音波照射部Ｎ1〜Ｎmの区分を連続して励振を継続する。超音波照射部Ｎ1〜Ｎmの区分は順次励振され、各照射Ｔ1〜Ｔkm+1・・・、Ｔ2〜Tkm+2・・・を終了する（異なる集束帯域においてｋ＝１、２・・・であり、ほぼ連続して増加する）。
【００５０】
自動焦点収束法と異なり、ある区分の超音波照射部は他の区分の超音波照射部とは独立に、かつ実質的に連続して励振されることに留意すべきである。上記説明から明らかな通り、超音波照射部の区分Ｎ1〜Ｎmは交互に、すなわち連続的に又は順次励振される。詳しくは後述するが、超音波照射部の区分Ｎ1〜Ｎmは、変則的であるかどうかに拘わらず、順番どおりに又は所定のシーケンスどおりに励振される。
【００５１】
好適には、また理想的には、区分Ｎ2の超音波照射Ｔ2は、遅延も繰り上げもなく区分Ｎ1の超音波照射Ｔ1の直後に実行される。実行に際して、集束帯域で連続的な超音波処理を確実に行うように、制御回路７が超音波照射部の区分を実質的に連続して励振するよう配慮しなければならない。現実には、実施に際して使用される装置が照射間の不連続や回復を生じ得ることが判明している。過去の照射で得られたキャビテーションと加熱の効果を喪失する程に照射Ｔ1の終了から照射Ｔ2の開始までに要する遅延時間が長くない限りは、区分Ｎ2の照射Ｔ2は区分Ｎ1の照射Ｔ1と実質的に連続していると考えられる。同様に、２つの照射Ｔ1とＴ2間の回復時間が、生体組織の火傷を生じない程度に短いものであれば、これら２つの照射も実質的に連続していると考えられる。
【００５２】
図８Ｄから明らかな通り、治療域は区分Ｎ1〜Ｎmで順次連続して超音波処理される。このように超音波による治療は同一の超音波照射部に負荷を与えることなく連続して行われる。２つの超音波の照射間の時間間隔は、キャビテーションと加熱の作用を治療のレベルに維持するためゼロ又は十分に短いものとする。こうすることで、各超音波の照射は前回の照射で得られた温度の上昇と水泡の発生量で速やかに作用されるため、２つの照射間で温度上昇と水泡発生量を修正する必要がない。これにより、超音波照射部の各区分における壊死の程度が増加され、及び／又は、治療時間を著しく低減できる。
【００５３】
超音波照射部を様々な区分に分割すると、同じ集束体積でも、順次励起される複数の異なる区分からこの部分の壊死に必要な熱照射が加えられ、各々が独立し又実質的に連続した集束体積として作用する。
【００５４】
したがって、各超音波の照射において同じ素子に負荷を与えることなく、大きな量の病変を連続的に治療することが可能である。各区分が複数の超音波照射部を有する限り、上記の通りこの治療原理を電子的集束と組み合わせることが可能である。次に、各区分の超音波照射部は、治療域を電子的に確実に移動させるため、遅延又は位相の法則に従い励振される。この遅延又は位相の法則は、同じ区分に属する超音波照射部にのみ適用されることに注意する。換言すれば、様々な区分間では電子的に集束を行うことはない。勿論、超音波照射部を機械的に移動させる方法も利用可能であることはいうまでもない。
【００５５】
目標域が連続的に加熱される一方で、超音波照射部と目標域の間の空間に位置する生体組織は異なる方向から順次超音波を受けるだけであり、これにより超音波照射部及び目標域の冷却も確保できる。実際、音波経路に存在する生体組織は、各区分が励振されるときだけ各区分によって照射される超音波に晒される。また、各区分の超音波照射部の再加熱は、超音波照射部を順番に励振することで制御される。つまり、ある区分の超音波照射部は、次の区分を励振する間に冷却される。
【００５６】
超音波照射部は様々な態様で励振することができる。したがって、制御回路７は周期的に反復するシーケンスに従って超音波照射部の各区分を励振するために信号を送信する。例えば、区分Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｎ4は次々に励振され、このＮ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｎ4の励振シーケンスを何度も繰り返す。
【００５７】
当然のことながら、励振のシーケンスは時間と共に変化させることもできる。例えば、最初のシーケンスでは区分Ｎ1〜Ｎ4はＮ1からＮ4の順で順次励振され、その次のシーケンスでは各区分がＮ1、Ｎ3、Ｎ2、Ｎ4の順序で順次励振される。
【００５８】
他の変形例によれば、制御回路７は超音波照射部における異なる区分により構成される超音波照射部の区分の集合体を励振するために信号を送信する。したがって、例えばＮ1−Ｎ2、Ｎ3−Ｎ4といったグループの区分で順次励振することも考えられる。換言すれば、区分Ｎ１及び区分Ｎ2の超音波照射部が同時に励振され、次に区分Ｎ3−Ｎ4の超音波照射部が励振される。このようにグループで順次励振する方法は、周期的（Ｎ1−Ｎ2、Ｎ3−Ｎ4、Ｎ1−Ｎ2、Ｎ3−Ｎ4・・・）に行う他、例えば（Ｎ1−Ｎ2、Ｎ3−Ｎ4、Ｎ1−Ｎ4、Ｎ2−Ｎ3・・・）のように変更することもできる。
【００５９】
他の変形実施例によれば、制御回路７は、諸々の区分で構成され、少なくともその内のいくつかが全ての集合体に共通である、超音波照射部の区分の集合体を励振するために信号を送信する。このような変形例は、多数の区分Ｎiからなる振動子で用いるのが好適である。このように区分Ｎ1−Ｎ2−Ｎ3−Ｎ4、次に区分Ｎ4−Ｎ5−Ｎ6−Ｎ7，さらに区分Ｎ7−Ｎ8−Ｎ9−Ｎ10等をグループで励振することが考えられる。このような実施例によれば、２５％に相当する区分の回復となる。回復の表面は、連続して照射を行っているとき、回復域の超音波照射部と集束帯域の超音波照射部との間の空間に存在する生体組織の火傷を起こすことがない程度に小さいものでなくてはならない。
【００６０】
本発明の実施形態は、集束超音波によるあらゆる治療、具体的には前立腺ガンの治療や肝臓腫瘍の治療に、特に好適に利用できる。
【００６１】
他の好適な特長によれば、本実施形態は超音波照射部３と制御回路７間の接続用同軸ケーブルの数を少なくすることを目的とする。ケーブルの数を少なくするには、必要な同軸ケーブルの数を実質的に減らすとともに、制御用電子機器（信号生成器及び出力増幅器）の必要数を低減するため、超音波照射部３の電気的接地線の切り換えを行う。
【００６２】
図９から明らかなように、この原理は超音波照射部を放射状グループＧ1〜Ｇkに亘って均一かつ同一態様に分割することである。したがって、各放射状グループＧ1〜Ｇkは同一数ｉの超音波照射部３を備えている。各放射状グループが同一数を有する全ての超音波照射部は同一の態様であり、同列にあるこれら全ての超音波照射部の同軸ケーブルの芯線１００の全てはともに接続されている。同一の放射状グループの振動子全ての同軸ケーブルの接地線１０１はともに接続されている。放射状グループと同数の接地線がある。超音波を照射しているときに使用されない放射状グループの接地線１０３は、制御回路７に送信される励起信号の接地線１０４には接続されていない。一方、動作中である放射状グループの接地線は、励起信号の接地線１０４に接続されている。したがって、超音波照射部の励起信号は放射状グループの振動子のためだけに音波エネルギーに変換されることになり、その接地線は物理的に励起信号の接地線に接続されている。一の接地線から他の接地線への切り換えは、コマンド部１０６を介して制御回路７によって制御されるデマルチプレクサ１０５を用いて行うことができる。一例として、８個の放射状グループに亘って均等に分割される２５６個の超音波照射部を有する振動子については、通常、１個の振動子当たり１本の同軸ケーブルを使用し、さらに２５７本のワイヤを接続する必要がある。接地線による整流の原理に従えば、ケーブル数は４０本となる。
【００６３】
本発明は上述し図示した各実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・治療用プローブ
２・・・振動子
３・・・超音波照射部
５・・・同軸ケーブル
６・・・増幅器段階
７・・・制御回路
８・・・照射面
９・・・回転面（凹状又は凸状曲面の扇形体）
１１・・・開口部
１００・・・芯線
１０１・・・接地線
１０３・・・接地線
１０４・・・接地線
１０５・・・デマルチプレクサ
１０６・・・コマンド部
Ａ・・・焦点軸
Ｃ・・・曲率中心
Ｅ・・・多数の異なる集束体積
Ｉ・・・治療装置
Ｒ・・・対称軸Ｓから中心Ｃの距離
Ｓ・・・対称軸
Ｃ0・・・クラウン（平衡点）
Ｃ1・・・クラウン（遠端位置）
Ｃ2・・・クラウン（近端位置）
Ｃ3・・・クラウン（横方向位置）
Ｆ0・・・焦点距離
Ｆ1・・・焦点距離
Ｆ2・・・焦点距離
Ｆ3・・・焦点距離
Ｆ4・・・焦点距離
Ｇ1・・・放射状グループ
Ｇ2・・・放射状グループ
Ｇk・・・放射状グループ
Ｎ1・・・区分
Ｎ2・・・区分
Ｎ3・・・区分
Ｎ4・・・区分
Nm・・・区分
Ｎ1＋Ｎ2＋．．．Ｎm・・・区分
Ｒ0・・・半径
Ｒ1・・・半径
Ｒ2・・・半径
Ｒ3・・・半径
Ｒ4・・・半径
ｓ1・・・放射状セクタ
ｓ2・・・放射状セクタ
ｓj・・・放射状セクタ
ｓ10・・・放射状セクタ
Ｔ1・・・超音波照射
Ｔ2・・・超音波照射
Ｔm・・・超音波照射
Ｔm+1・・・超音波照射
ａ1・・・同心円状
ａ2・・・同心円状
ａi・・・同心円状
ｉ・・・ｉ個の同心円状
ｌ・・・長さ
ｒ・・・半径
ｔ・・・時間
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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