(57)【要約】  超微粒気泡、血栓溶解薬、又は凝血塊溶解用の他の作用物質で拡張された超音波を使用する装置及び方法であって、少なくとも１つの変換器２０は、超音波領域内に少ない間隙で出力をより均一に運ぶように、複数の音響信号及び時間、振幅、位相、並びに信号の周波数変調を生成する。１つ又は複数の変換器１２、１３、１４、１６、２０からの干渉パターンは、一定して定位置にシフトされる。位相列３０の変換器３１は、領域上で走査された、又は特定の位置に向けられた方向付けられたビームを発生することができる。別の実施例では、一列の変換器１２、１３、１４、１６、２０、３０は、目標組織を通して内外に走査する干渉パターンを作り出すように、いくつかの僅かに変化する周波数で超音波を発生することができる。両方の効果を同時又は別個に作り出すのに、単一の列を使用することもできる。
2007517534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体又は動物の身体の解剖学的部分内に音場を生成する装置であって、
複数の音響信号を前記解剖学的部分内に発する少なくとも１つの音響変換器と、
前記複数の音響信号を発生する信号発生器であって、前記複数の音響信号は、前記解剖学的部分内の連続した定在波を防ぐように、前記解剖学的部分全体を通して時間的且つ空間的に連続して変化する音響圧力ピークを規定するそれぞれの周波数、位相、及び振幅を特徴とする信号発生器とを備える装置。
【請求項２】
前記複数の音響信号は、前記複数の音響信号の間に干渉パターンを生成するように選択可能なそれぞれの周波数、位相、及び振幅を特徴とし、前記干渉パターンは、前記解剖学的部分内の連続した定在波を防ぐように、前記解剖学的部分全体を通して時間的且つ空間的に連続して変化する音響圧力ピークを規定する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記それぞれの周波数は、前記解剖学的部分内の前記複数の音響信号の共振を防ぐように選択可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
複数の変換器が、前記解剖学的部分の周りに空間的に分布される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記信号発生器は、５００ｋＨｚ以上の範囲から前記それぞれの周波数を選択する手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記信号発生器は、５００ｋＨｚから２ＭＨｚまでの範囲から前記それぞれの周波数を選択する手段を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記信号発生器は、前記複数の音響信号の前記それぞれの周波数、位相、及び振幅を不規則に生成する手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記信号発生器は、白色雑音発生器から前記複数の音響信号を発生させる手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記信号発生器はさらに、一定の周波数の範囲上にわたって前記それぞれの周波数を走査する手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
変換器の列をさらに備える装置であって、前記信号発生器は前記複数の音響信号の前記それぞれの位相を制御する手段を備え、それによって前記複数の音響信号が方向付けられたビームを形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
人体又は動物の身体の解剖学的部分内に音場を生成する方法であって、
複数の音響信号を前記解剖学的部分内に発する少なくとも１つの音響変換器を提供するステップと、
前記複数の音響信号を発生する信号発生器であって、前記複数の音響信号は、前記解剖学的部分内の連続した定在波を防ぐように、前記解剖学的部分全体を通して時間的且つ空間的に連続して変化する音響圧力ピークを規定するそれぞれの周波数、位相、及び振幅を特徴とする信号発生器を提供するステップとを含む方法。
【請求項１２】
前記複数の音響信号は、前記複数の音響信号の間に干渉パターンを生成するように選択可能なそれぞれの周波数、位相、及び振幅を特徴とし、前記干渉パターンは、前記解剖学的部分内の連続した定在波を防ぐように、前記解剖学的部分全体を通して時間的且つ空間的に連続して変化する音響圧力ピークを規定する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記それぞれの周波数は、前記解剖学的部分内の前記複数の音響信号の共振を防ぐように選択可能である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
複数の変換器が、前記解剖学的部分の周りに空間的に分布される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記信号発生器は、５００ｋＨｚ以上の範囲から前記それぞれの周波数を選択する手段を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記信号発生器は、５００ｋＨｚから２ＭＨｚまでの範囲から前記それぞれの周波数を選択する手段を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記信号発生器は、前記複数の音響信号の前記それぞれの周波数、位相、及び振幅を不規則に生成する手段を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記信号発生器は、白色雑音発生器から前記複数の音響信号を発生させる手段を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記信号発生器はさらに、一定の周波数の範囲にわたって前記それぞれの周波数を走査する手段を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
変換器の列をさらに備える方法であって、前記信号発生器は前記複数の音響信号の前記それぞれの位相を制御する手段を備え、それによって前記音響信号が方向付けられたビームを形成する、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記方向付けられたビームは、前記解剖学的部分の領域にわたって走査される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記方向付けられたビームは、前記解剖学的部分内の特定の位置に向けられた、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、前記解剖学的部分に少なくとも１つの溶解剤を案内するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２４】
前記溶解剤は超微粒気泡を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶解剤は血栓溶解薬を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記溶解剤は、超微粒気泡及び血栓溶解剤の組合せを含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超微粒気泡、血栓溶解薬、又は凝血塊溶解用の他の溶解物質で拡張された超音波を使用する装置及び方法に関し、より詳細には、出力供給を均一とし、かつ超音波領域内におけるギャップをより少なくするように、１つ又は複数の超音波変換器から多数の音響信号の時間、位相、及び周波数変調を使用する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血栓症は、血管内での血液塊の発達である。血栓症は、欠陥の部分的又は全体的な閉塞により、重大な生命にかかわる状態を引き起こす可能性がある。血塊を溶解する又は取り除く様々な技術が知られている。これらの技術としては、様々な血塊溶解剤の注入が挙げられる。
【０００３】
超音波は、血塊を溶解し、血栓溶解薬などの溶解剤の効果を高めるのに有用であることが分かっている。
【０００４】
より最近では、超微粒気泡が超音波と合わせて使用される場合に、溶解剤として効果的であることが分かってきている。超微粒気泡は、不溶性の、好ましくは不活性気体の安定小型球を含む液体の形で使用される。しかし、従来の技術は超音波領域の大きさ及び範囲の点で制限され、領域内のギャップ、及び解剖学的構造の様々な形状、構成、及び濃度による超音波領域の差動伝搬によって起こるシャドウイング（shadowing）の問題がある。
【０００５】
米国特許第６，５１４，２２０号は、人体又は動物の身体の一部の超音波照射の効果が、人体又は動物の身体の一部を捕捉モード共振器として作用させることによって高められることを開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術は、超音波エネルギーを集束又は集中させることを教示している。しかし、単一の場所に集束又は集中された超音波エネルギーは、特に音場が静的である場合に、過大な加熱又は空洞を生じることがある。静的な音場はまた、領域の一部の不十分なエネルギー・レベル又はギャップの問題があることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、移動する干渉パターンを作り出すように、同様又は異なる周波数で複数の音響信号を発生する１つ又は複数の超音波変換器を使用することによって、従来技術の問題を克服する。また、変換器からの周波数、振幅、及び位相は、あらゆる干渉パターンが定位置に均一にシフトし、それによって均一な対象範囲が確保されるように変調することができる。一実施例では、位相配列の変換器は処理される領域の上で走査されるビームを発生することができる。別の実施例では、一列の変換器は、目標の組織内に、及びそこから走査する干渉パターンを作り出すように、いくつかの僅かに変わる周波数で超音波を発することができる。両方の効果を同時又は別個に作り出すのに、単一の列を使用することもできる。
【０００８】
高出力超音波は、目標組織内の温度上昇を引き起こす。励起電圧の振幅は、加熱効果を少なくするように操作することができる。ゲート回路を使用することによって、超音波の短い群発波（burst）が生じる可能性があり、それによって目標組織に伝達される平均出力が少なくなり、短い超音波の群発の間に超音波の強度を比較的高く保つことができる。さらに、超微粒気泡を溶解剤として利用する場合、超音波の群発の間の所要時間を、最小の血液流でさえも超音波動作によって破裂される血塊の表面で超微粒気泡の供給を補充することができるように調節することができる。上に記したように、本発明の特定の実施例は目標組織の周りで超音波ビームを移動させるのに、位相配列の変換器を使用することができる。同様に、１つ又は複数の変換器が、目標組織を通して走査する超音波移動波の干渉パターンを作り出すように、複数の様々な周波数を発することができる。過熱を防ぐために、これらの実施例又はそれらの組合せの何れかにより平均出力を目標組織内で十分低く保持することが可能である場合、ゲート回路は必要ないことがある。
【０００９】
変換器の空間的配置の変化を、領域形状を変化させるのに使用することもできる。領域を連続的に変化させるのに、変換器を移動させることもできる。また、超音波変換器からのビームを広い角度で分散することにより、超音波変換器を直接血塊を目標とする必要性をなくするように設計することができる。焦点調節装置又は位相配列技術を使用して、「サーチライト走査（search light sweep）」の方法でビームをより広く分散させることができる。本発明の一実施例では、多数の変換器からなるアレイが、僅かに異なる周波数によって励起される各変換器を有する。得られた圧力波形は、より小さい平均出力を有する大きな周期的ピークを有し、圧力ピークは目標組織を通って該組織の内外を走査する。また、各変換器が同じ周波数であるが、異なる位相で駆動されるように列にわたって連続位相調節することによって、この位相配列は変換器を移動させることなく、広範囲の量の目標組織を通してビームを案内することができる。これらの２つの実施例を組み合わせることによって、電力吸収（power deposition）の最大値及び最小値は、ビームが目標組織を走査する間にビーム内の全ての点を通って迅速に移動、拡散ビームによるものよりこのように集束されたビームによる透過がより改善される。
【実施例】
【００１０】
超音波領域において血塊を溶解する、超微粒気泡、血栓溶解薬などに基づく既知の治療的超音波血栓溶解技術は、領域寸法及び範囲が限られている。また、超音波は組織に吸収される。多数の変換器を用いることにより、単一の変換器で見られるシャドウイング及び最適下限エネルギー・レベルの問題が少なくなる。本発明は、定在波によって生じる領域内のギャップなしで、移動波を通してより均一に出力を運ぶように、１つ又は複数の変換器を使用することによって、また複数の音響信号の周波数、位相、及びタイミング変調によって、従来技術の制限を克服する。超音波領域は、使用効率及び使用の容易性の両方を最大限にするように、時間的にも空間的にも操作される。様々な応用例における脳卒中及び問題の血塊への幅広い応用が期待される。
【００１１】
本発明は、超音波と組み合わせて超微粒気泡で血塊を溶解する技術が適用されなかった場合に、虚血性脳卒中を治療するのに効果的であるという点において独特である。本発明の方法及び装置は、超微粒気泡、血栓溶解薬、又は他の溶解剤と組み合わせて使用することができる。
【００１２】
２つ以上の超音波が交差する場合に、干渉が起こる。超音波は、超音波変換器から直接、又は頭部の表面などの解剖学的構造からの反射により作り出すことができる。組み合わせた超音波の相対位相及び振幅によって、干渉は建設的又は破壊的のいずれであってもよい。干渉が破壊的である場合、超微粒気泡が溶解剤として使用されると、超微粒気泡は所望の治療効果を生じるように十分拡張収縮しないことがある。本発明により、あらゆる干渉パターンが定位置に一定にシフトして、それによって人体又は動物の身体の目標解剖学的部分の均一な対象範囲を確保するように、１つ又は複数の変換器からの超音波周波数及び位相を変調させることができると考えられる。図５は、１０個の超音波変換器が僅かに異なる周波数で作動している場合に、ある点に運ばれる超音波の予測圧力波を示す。それによって作り出された節（node）及び腹（anti-node）の干渉パターンは静的ではなく、目標組織を通って移動する。音響信号の周波数は、音響信号が中に運ばれる解剖学的部分の共振による定在波を防ぐように選択される。
【００１３】
いくつかの応用例では、超音波変換器をビームが幅広い角度で分散することにより、超音波変換器を直接血塊を目標とする必要性をなくするように設計することが望ましい。正確な照準は、本発明では以前の技術ほど重要ではない。焦点調節装置と位相配列技術により、「サーチライト走査」の方法でビームをより広く分散させることができる。
【００１４】
変換器の配列を少し変化させて、人体のほとんど全てのところで血栓症の動脈、静脈、透析移植片、及び血腫、又は濃い流体の堆積と適合させるように領域の形状を変えることもできる。これは、患者の頭部上の多数の変換器に信号を供給する信号発生器１１を示す図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃに図示されており、変換器は、こめかみ変換器１２と、頭蓋骨用補助変換器１３と、頸部変換器１４と、後頸部（後頭蓋下部又は後頭）変換器１６とを含む。図２は、線２１によって示された１つの変換器、線２２によって示された２つの変換器、又は線２３によって示された多数の変換器など、変換器の数によって出力分布がどのように変化するかを示す、頭蓋骨の断面の超音波出力分布のグラフである。
【００１５】
破壊的干渉の節が起こり、脳内の単一の空間位置に留まる場合、血塊に対する超微粒気泡の効果がこの場所では抑圧される。同様に、建設的干渉は大きな電力吸収の有害な焦点を作り出す可能性がある。本発明の方法では、振幅、位相、及び公称励起周波数は全て連続的に変更することができ、その結果、複数の超音波、反射波、又は両方の組合せによって作り出される破壊的干渉により、破壊的干渉の節は１つの位置に一定に留まることができない。２つの同様の超音波変換器が僅かに異なる周波数で操作され、そのように発達した超音波が中間で合体すると、干渉パターンは移動して、２つの励起周波数の差に等しい周波数で節と腹が交代する。この概念は、多数の変換器に展開することができる。本発明の目的は、破壊的干渉又は建設的干渉の節が一定の位置を保持するのを防ぐように、このようなよく知られた現象を使用することである。反射波の場合、元の波は時間遅延された同じ波を干渉する。しかし、人体の頭部として複雑にされたシステムでは、相対位相は超音波変換器の作動周波数、特により高い周波数での僅かな変化にかなり敏感である。最適な性能は、僅かに異なる周波数で多数の変換器を作動させながら、公称作動周波数を同時に変化させることによって達成される。音響波の周波数は、５００ｋＨｚ以上の範囲であることが好ましく、５００ｋＨｚから２ＭＨｚまでの範囲であることがより好ましい。周波数は、治療される解剖学的部分で共振しない、及び定在波を生じないように選択される。
【００１６】
エネルギー吸収の量のより均一な分布を得るため、低い周波数の音響放射に対する高い周波数の音響放射に関連する特定の特徴を考慮する必要がある。第１に、低周波数音響波は解剖学的構造内の小さな開口部に向けられた場合、小さな開口部が回折により発散レンズと同様に働くので、分散される傾向がある。この効果は、波長が開口部の大きさに対して小さい場合、高い方の周波数では重要ではない。例えば、頭蓋骨内の大後頭孔に向けられた４０〜１００ｋＨｚのビームはかなり分散され、１ＭＨｚのビームは大後頭孔を通過する場合にほとんど分散しない。第２に、音響波は骨によって減衰される。この効果は、低い方の周波数より高い方の周波数でさらに大きい。高い方の周波数は９０％損失することがあるが、４０ｋＨｚのビームは６０％の損失だけである。第３に、この減衰効果は骨以外の組織にも当てはまる。ここで重要なのは、音響波の伝達速度が変化する、例えば柔らかい組織を通して移動する波が骨に衝突する時に、密度の低い媒体から密度の高い媒体に変化する場合に、音響波は全て構造から反射されることである。低い方の周波数波は高い方の周波数より減衰される程度が小さいので、低い方の周波数波はエネルギー領域に対する影響が無視できる点まで減衰される前に、解剖学的構造から何度も反射する可能性がある。このような反射は建設的及び破壊的に干渉して、音響エネルギー・パターン及び定在波内に望ましくないピークを有する解剖学的構造内のエネルギー・レベルを蓄積させる。これに対して、高い方の周波数音響波は多数の反射が起こる前に減衰する可能性がより高い。より短い範囲のこのような高い周波数波はしたがって、解剖学的構造内の音響エネルギーのレベルの予測及び制御に関連する不確定要素を少なくする。特に、定在波はより簡単に防ぐことができる。高い方の周波数の使用の欠点は、低い方の周波数と比較してより高い減衰による損失があるということである。損失は、空間的に分布された多数の変換器を使用することによって、各変換器からの音響信号の周波数、振幅、及び位相が治療に効果的なレベルで解剖学的構造内により均一な音響エネルギー領域を作り出すように制御される場合に克服することができる。
【００１７】
様々な周波数及び周波数の組合せは、特別な位置で過度に集中したエネルギー堆積で定在波を防ぎ、治療レベルでエネルギーの分布をより均一にする両方の状況で望ましい。例えば、４０ｋＨｚなどの低い方の周波数音響波は、頭蓋骨内の大後頭孔などの骨構造内の小さな開口部を通して方向付けられた場合に、ビームの屈折によってより分散することができる。低い方の周波数により、高い方の周波数より長い範囲及び優れた対象範囲が提供される。特に頭蓋骨との関連において、低い周波数は高い周波数よりも効果的に骨を透過する。普通、高い方の周波数の音響波は、あまり透過せず、より早く劣化し、低い方の周波数波よりかなり短い。高い方の周波数波のこれらの特徴により、低周波数波の問題すなわち、解剖学的構造の大きさに適合し、それによってこのような解剖学的構造内に有害な大きな定在波を形成する傾向があるという問題が防止される。また、高い方の周波数は低い方の周波数と同じ程度に分散せず、それによって目的物に向けられた、又は或る容量を対象とするベクトルの範囲を通して走査された、直線ビームとしてより効果的である可能性がある。上に論じたように、５００ｋＨｚより上の、特に５００ｋＨｚから２ＭＨｚまでの高い方の周波数は、エネルギー吸収パターン及び定在波内の予期せぬピークを防ぐのに有用である。空間的に分散された変換器からの周波数の組合せを利用して、複雑な構造を効果的に治療することができる。例としては、図１Ａ〜Ｃ及び７Ａ〜Ｄに示す頭蓋骨の側部にある１対の１ＭＨｚ変換器と頭蓋骨の後部にある４０ｋＨｚ変換器の組合せが挙げられる。別の例としては、外肢の静脈を治療する直線列の変換器が挙げられる。
【００１８】
図６は、腸骨静脈内の血塊４０を治療するのに適した変換器の配列を示す。図６は、人間の骨盤の軸方向図である。変換器４１は、骨４２及び腸４３によるシャドウイングを防ぐように配置されている。腸４３はまた、腸４３内の空気又は排泄物の存在により変換器４１から音響波のシャドウイングを作り出す。図７Ａ〜Ｄはまた、シャドウイングの影響を防ぎ、より均一な治療に効果的な音場を複雑な解剖学的構造を作り出すような、変換器の配列を示す。図７Ａ〜Ｄは、脳に血を供給する主要な血管が存在する前頭、中頭、及び後頭蓋窩を治療するために頭蓋骨５０の周りで様々な位置に配置された１つ又は複数の変換器５１、５２、５３を備える人間の頭蓋骨５０の軸方向図を示す。図７Ａでは、変換器５１は、右側の中大脳動脈及び右側の内頸大動脈分岐を対象とするように配置されている。実線５４は、骨のシャドウイングが音響波の浸透深さを制限する場合の変換器５１からの音響波の範囲を示す。点線５５は、骨のシャドウイングがない場合の音響波の範囲を示す。同様に、図７Ｂは、左側の中大脳動脈及び左側の内頸大動脈分岐を対象とするように配置されている変換器５２を示す。図中、実線５６は、骨のシャドウイングにより制限される範囲を示し、点線５７は骨のシャドウイングがない範囲を示す。図７Ｃは、脳底動脈及びいくつかの支流を対象とするように配置された変換器５３を示す。実線５８はシャドウイングによって制限される変換器５３からの音響波の範囲を示し、点線５９はシャドウイングのない場合の範囲を示す。図７Ｄは、シャドウイングの問題を防ぎ、頭蓋内血管内の下部にあるギャップを網羅する（fill in）、変換器５１、５２、５３の組み合わされた効果を示す。変換器５１、５２、５３の畳重領域は、図７Ｄで影によって示されている。
【００１９】
図３Ａに示すように、信号発生器１１は、超音波変換器２０を励起するのに適した周波数で振動出力を作り出す周波数合成装置モジュール１０を備えることができる。振動信号はその後、増幅器及びゲート１５によって超音波変換器２０を励起するのに必要な電圧まで増幅される。最後に、この励起信号は、増幅器及びゲート１５のゲート回路によってオフにされることができる。周波数合成装置１０並びに増幅器及びゲート１５はプログラミング可能であり、８ビット内蔵マイクロコントローラ（図示せず）又は他のプログラミング可能手段によって制御することができる。したがって、超音波変換器２０は超音波で組織をより均一に覆うような方法で励起させることができる。図３Ｂは、超音波変換器３１の列３０の例である。列３０内の各変換器３１によって発生する超音波の位相を制御することによって、外側に伝搬される個別の波間の干渉のパターンは、治療される領域を走査するために所望のパターンに向けられるビームを作り出す。また、各変換器を、圧力のピークがビームに沿って内外に走査する干渉パターンを作り出すように、僅かに異なる周波数で励起させることができる。２つの実施例は、圧力のピークがビームに沿って走査する間に、目標の組織を通して走査するビームを作り出すように組み合わせることができる。多数の変換器の代わりに、単一の変換器を、異なる周波数、位相、及び振幅を有する複数の音響信号を発生する信号発生器で使用することもできる。信号発生器はまた、不規則に生じる周波数、位相、及び振幅を有する複数の音響信号を発生させるのに使用することもできる。信号発生器はまた、音響信号を発生させるのに白色雑音源を使用することもできる。
【００２０】
超音波は、組織によって吸収され、高出力で組織内の温度上昇を引き起こす。加熱影響を少なくするように、励起電圧の振幅を操作することができる。増幅器及びゲート１５のゲート回路を使用することによって、超音波の短い群発波が生じる可能性があり、それによって目標組織に運ばれる平均出力が減少し、超音波の強度を短い超音波の群発中に比較的高く保持することができる。超音波は血塊溶解の過程中に超微粒気泡を破裂及び破壊することが知られている。従って連続溶解効果のため超微粒気泡を繰返し運ぶ必要がある。超音波の群発の間の所要時間を、最小の血液流でさえも超音波動作によって破裂される血塊の表面で超微粒気泡の供給を補充することができるように調節することができる。また上に記したように、本発明の特定の実施例は、目標組織の周りで超音波ビームを移動させるように位相配列の変換器を使用することができる。同様に、変換器の配列は、目標組織を通して移動する移動中の超音波の干渉パターンを作り出すように、様々な周波数を利用する。これらの実施例によって生じる超音波のパターンはまた、超微粒気泡を繰返し運んで補給することを可能にするのに使用することもできる。
【００２１】
多くの超音波変換器は、集束された柱状のビーム内に超音波を発する。このような設計では、変換器は血塊の位置に向けられなければならず、他の手段によって最初に配置させられなければならない可能性がある。本発明は、血塊の位置が知られていない場合に、分散素子を使用する。しかし、血塊の位置が知られている場合に、柱状のビーム内に超音波を発する変換器の使用を本発明の範囲から除くことを意図したものではない。さらに、本発明の特定の実施例では、位相配列の変換器を利用して、音響信号のそれぞれの位相を適当に選択することによって照準を合わせることができるビームを作り出すことができる。このようなビームは、治療する領域を走査するのに利用することができる、又は血塊の位置に向けることができる。
【００２２】
水槽中の人間の頭蓋骨を使用したデータ、及び水中マイク・マッピングは、２０から８０ＫＨｚを使用して大後頭孔を通した超音波運搬が、前床突起の上１ｃｍの点までの間ずっと非常に良好に実行される（大後頭孔レベルの３０％）ことを示している。超音波は、低いレベルで前頭蓋窩の前縁部（１８から２０ｃｍまでの範囲）にも存在する。前床突起の１２から１４ｃｍまでの範囲で、出力レベルは側頭部からの手法による５から７ｃｍまでの範囲のレベルとほぼ等しい。側頭部変換器によって十分網羅される、前頭蓋窩の内部面に沿ってシャドウイングが生じる。側頭部からの手法を使用した場合の錐体突起の後部のシャドウイングは、大後頭孔変換器によって十分網羅される。様々な構造からの優れた反射と共に、孔を通したビームの優れた拡散により、直線ビームの場合ものより多くの頭蓋骨が網羅される。超音波拡散により、ビームの照準合わせを不要にする。図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃにおいて、低すぎるビーム（図４Ａ）、高すぎるビーム（図４Ｂ）、又は適切に照準が合わされたビーム（図４Ｃ）がいずれも、脳底動脈を対象としていることが示されている。
【００２３】
さらに、４０ｋＨｚの初期周波数から約１０％上下に周波数を変えることによって、節及び腹がビーム内の全ての特定の点にわたって完全に走査されることが実験的に示された。これは、予測した変化の約半分であり、おそらく変換器が作り出す多数の調波によるものである。これにより完全に目標組織をカバーすることができ、大後頭孔を通してビームを拡散屈折するのに必要なより長い波長によって作り出されるシャドウイングの領域の問題が解消される。
【００２４】
相互干渉を防ぎ、超微粒気泡、血栓溶解薬、又は他の溶解剤で血塊を溶解するのに必要な超音波の治療レベルで頭蓋骨を完全に網羅するように、パルス状波（時間サイクルの２から２０％内に連続作動する各変換器）超音波の高速周波数（frezuency agile）及び短いインターバルな組合せを順序付けることができる。
【００２５】
脳底動脈全体、及び脊椎動脈の上部を、従来から１ＭＨｚの側頭部変換器の対象とされていた内頸大動脈、中大脳血管、前大脳血管、及びウィリス大動脈輪の対象範囲に加えることができる。これは、脳底動脈卒中の死亡率が高いこと、及びこれに対する優れた治療がないことにより重要である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
超音波領域において血塊を溶解する、超微粒気泡、血栓溶解薬などに基づく既知の治療的超音波血栓溶解技術は、領域寸法及び範囲が制限されている。また、超音波は組織に吸収される。多数の変換器により、単一の変換器で見られるシャドウイング及び最適下限エネルギー・レベルの問題が少なくなる。本発明は、定在波によって生じる領域内のギャップなしで、移動波を通してより均一な出力運搬を行うように、１つ又は複数の変換器を使用することによって、また複数の音響信号の周波数、位相、及びタイミング変調によって、従来技術の制限を克服する。超音波領域は、使用効率及び容易性の両方を最大限にするように、時間的にも空間的にも操作される。様々な応用例における脳卒中及び問題の血塊への幅広い応用が期待される。
【００２７】
本発明は、超音波と組み合わせて超微粒気泡で血塊を溶解する技術が適用されなかった場合に、虚血性脳卒中を治療するのに効果的であるという点において独特である。本発明の方法及び装置は、超微粒気泡、血栓溶解薬、又は他の溶解剤と組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】多数の変換器に信号を供給する信号発生器Ｇを示す、患者の頭部の上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの患者の頭部の側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの患者の頭部の正面図である。
【図２】１つの変換器、２つの変換器、又は多数の変換器など、変換器の数によって出力分布がどのように変化するかを示す、頭蓋骨の断面の超音波出力分布のグラフである。
【図３Ａ】本発明の装置の略図である。
【図３Ｂ】一列の超音波変換器の例を示す図である。
【図４Ａ】ビームが低すぎる場合であっても、超音波ビームの拡散がどのように正確な照準合わせを不要にするかを示す、脊椎及び頭蓋骨の基部を通る断面図であり、脳底動脈も対象とされている。
【図４Ｂ】ビームが高すぎる場合であっても、超音波ビームの拡散がどのように正確な照準合わせを不要にするかを示す、脊椎及び頭蓋骨の基部を通る断面図であり、脳底動脈も対象とされている。
【図４Ｃ】適切な照準のビームの場合であっても、超音波ビームの拡散がどのように正確な照準合わせを不要にするかを示す、脊椎及び頭蓋骨の基部を通る断面図であり、脳底動脈も対象とされている。
【図５】１０個の変換器がそれぞれ僅かに異なる周波数で作動している場合に、ある点に運ばれる超音波の予測圧力波を示すグラフである。
【図６】腸骨静脈内で血塊を治療する変換器の配列を示す、人間の骨盤の軸方向図である。
【図７Ａ】３つの変換器位置のそれぞれからの対象範囲上の骨のシャドウイングの効果を示す、人間の頭蓋骨の軸方向図であり、単一の変換器の対象範囲を示しており、より高い周波数の音響波の限られた範囲も示され、骨のシャドウイングが存在する効果的な範囲は、点線で示され、骨のシャドウイングによって制限された範囲は、実線で示されている。
【図７Ｂ】３つの変換器位置のそれぞれからの対象範囲上の骨のシャドウイングの効果を示す、人間の頭蓋骨の軸方向図であり、単一の対象変換器の範囲を示しており、より高い周波数の音響波の限られた範囲も示され、骨のシャドウイングが存在する効果的な範囲は、点線で示され、骨のシャドウイングによって制限された範囲は、実線で示されている。
【図７Ｃ】３つの変換器位置のそれぞれからの対象範囲上の骨のシャドウイングの効果を示す、人間の頭蓋骨の軸方向図であり、単一の変換器の対象範囲を示しており、より高い周波数の音響波の限られた範囲も示され、骨のシャドウイングが存在する効果的な範囲は、点線で示され、骨のシャドウイングによって制限された範囲は、実線で示されている。
【図７Ｄ】シャドウイングのある領域が対象範囲とされないままになっていないように、重なった対象範囲を有する複数の変換器の効果を示す、人間の頭蓋骨の軸方向図であり、より高い周波数の音響波の限られた範囲も示され、骨のシャドウイングが存在する効果的な範囲は、点線で示され、骨のシャドウイングによって制限された範囲は、実線で示されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【国際調査報告】
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