(57)【要約】  本発明は、生体損傷を与えるために焦点領域（５）において集束する超音波を生成するための方法であって、複数の超音波トランスデューサ素子（３）を駆動する方法に関する。本発明では、・超音波トランスデューサ素子によって放射された超音波によるエネルギー供給が均等になることが望まれる目標領域を選択し、・目標領域と超音波トランスデューサ素子（３）との間の超音波の経路における超音波の集束効果および音響減衰を特定し、・異なる超音波トランスデューサ素子（３）によって放射された超音波による目標領域におけるエネルギー供給が概ね均等になるように、均等でない放射面を有する超音波トランスデューサ素子（３）を少なくとも一部に用いて、超音波の集束効果および音響減衰を補償する。【選択図】  図２
2014522245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射面（４）に分布する複数の超音波トランスデューサ素子（３）であって相異なる音響減衰の伝搬媒質（Ｅi）と交差し焦点領域（５）において集束する複数の超音波をそれぞれが放射する複数の超音波トランスデューサ素子（３）を駆動する、生体損傷を与えるために前記焦点領域（５）において集束する超音波を生成するための方法であって、
・前記超音波トランスデューサ素子によって放射された超音波によるエネルギー供給が均等になることが望まれる目標領域（７）を選択し、
・前記目標領域（７）と前記超音波トランスデューサ素子（３）との間の超音波の経路における超音波の集束効果および音響減衰を特定し、
・異なる前記超音波トランスデューサ素子（３）によって放射された超音波による前記目標領域（７）におけるエネルギー供給が実質的に均等になるように、均等でない放射面を有する超音波トランスデューサ素子（３）を少なくとも一部に用いて、超音波の集束効果および音響減衰を補償することを特徴とする、方法。
【請求項２】
超音波の音響減衰および集束効果に依存する表面重み係数（Ｆs）を前記超音波トランスデューサ素子（３）の各々に適用することによって、集束効果および音響減衰を補償することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記超音波トランスデューサ素子（３）と複数の前記伝搬媒質（Ｅi）における前記分離域（６）との間の距離を考慮して、音響的な前記重み係数（Ｆs）を決定することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記超音波トランスデューサ素子と複数の前記伝搬媒質における前記分離域（６）との間の距離を、前記超音波トランスデューサ素子に対する前記伝搬媒質（Ｅi）の配置の関数として計算することによって、考慮することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記超音波トランスデューサ素子と複数の前記伝搬媒質における前記分離域（６）との間の距離を、前記超音波トランスデューサ素子（３）によりキャリブレーション信号を送信した後の反射エコーを測定することによって、考慮することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
構成変更可能な異なる放射面を有する超音波トランスデューサ素子（３）が構成されるように、基本サイズの超音波トランスデューサ素子（３1）を、発生する音響減衰に基づいてグループ分けすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
曲率半径Ｒcの凹状の放射面に分布する複数の超音波トランスデューサ素子（３）について、各超音波トランスデューサ素子ｎの面積Ｓnを、下記のように計算することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【数８】
2014522245.tif 000010
・ここで、Ｓtotalは超音波トランスデューサ素子の表面積の総和であり、
【数９】
2014522245.tif 000011
であり、Ｍａｘ  Ｅ（ｔ）は、前記放射面（４）の縁部に位置する前記トランスデューサ素子ｔによるエネルギー供給の最大値であり、Ｍａｘ  Ｅ（ｎ）は、前記トランスデューサ素子ｎによる前記目標領域（７）におけるエネルギー供給の最大値であり、
Ｚは、全ての前記トランスデューサ素子についての１／Ｆpの総和である。
【請求項８】
複数の超音波トランスデューサ素子（３）によって構成された超音波プローブ（１）を含み、超音波トランスデューサ素子（３）が、放射面（４）に分布し、音響減衰（Ａi）が相異なる伝搬媒質（Ｅi）と交差し焦点領域（５）において集束する複数の超音波を放射し、かつ制御回路からの制御信号によって励起されるものである、前記焦点領域（５）において集束する超音波を生成するための治療用装置であって、目標領域（７）におけるエネルギー供給が実質的に均等になるよう集束する超音波を放射するように、少なくとも一部の前記超音波トランスデューサ素子（３）が均等でない放射面を有することを特徴とする、装置。
【請求項９】
少なくとも一部の前記超音波トランスデューサ素子（３）を、実質的に同一の値を有する励起信号によって制御することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記超音波トランスデューサ素子（３）は、切り取られていても切り取られていなくてもよい凹状の放射面（４）に従って分布していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記超音波トランスデューサ素子（３）は、焦点軸について互いに同心状であるリングまたはリング部分に分布し、相異なる値を有する放射面を有することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記超音波トランスデューサ素子（３）は、平面状の表面に分布していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記超音波トランスデューサ素子（３）は、対称面について対称な有限長の２つの凹曲線部分を、該凹曲線部分を含む平面に垂直な方向に限られた長さにわたって平行移動させることによって得られる筒状の幾何形状を有する凹状の放射面に分布していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の超音波トランスデューサ素子によって構成された超音波プローブを含み、高密度焦点式超音波（ハイフ）を放射することに適した装置の技術分野に関する。
【０００２】
本発明の主題は、集束超音波を用いた治療の分野で特に有利に利用できる。
【背景技術】
【０００３】
集束超音波治療が、熱的効果と音響キャリブレーション現象（l'activite de cavitation acoustique）との組み合わせによって組織に生体損傷を与え得ることが知られている。このような組織の損傷の形状は、使用される超音波プローブの放射面の形状に直接的に依存する。例えば、球面形状を有する超音波プローブによれば、点状（ponctuelle）の焦点領域が得られ、トロイド形状の（de forme torique）プローブによれば、リング形状またはクラウン形状（en forme d'anneau ou de couronne）の焦点領域が得られる。
【０００４】
焦点領域の各地点では、放射面からの超音波の伝達距離は均一であり、圧力はその地点での超音波の集束に直接的に関連する。実際には、超音波は、放射面と焦点領域との間において、冷却回路の水、肌、脂肪、筋肉等の異なる性質を有する相異なる伝搬媒質と交差する。これらの相異なる媒質は、相異なる音響減衰特性を有している。伝達経路の各々での超音波の減衰は、交差する各媒質における伝達距離に依存する。
【０００５】
また、伝搬媒質における放射後には、放射面の凹部に基づく集束効果が観察される。超音波は（点状またはクラウン状の）焦点領域において集束し、圧力は超音波の経路に沿って徐々に増加する。
【０００６】
組織における音響的な不均質に関する欠点を排除するために、例えば仏国特許発明第２６４２６４０号明細書に記載されているように、プローブの放射面が複数のトランスデューサ素子へと分割された集束装置であって、処理されるべき組織に送信された非集束ビームの反射を受信したエコー信号の時間および形状の分布（repartition）を逆転させることによって得られる作動信号が制御回路によって該トランスデューサ素子に印加される集束装置を用いることが知られている。これらのトランスデューサ素子は、音響波の減衰および集束効果に依存する相異なる音響出力を放射する。
【０００７】
複数のトランスデューサ素子は、均等な放射面を有しており、各々が同一の電気的インピーダンスを有している。これら各トランスデューサ素子の制御回路もまた同一であり、このような装置の実現は容易である。
【０００８】
しかし、この解決策には大きな欠点がある。各トランスデューサ素子が利用できる電力が、制御回路の電子機器により制限されるのである。すなわち、超音波の減衰および集束の相違を補償するべくトランスデューサ素子の１つが最大出力で動作するに至った時点で、残りの超音波トランスデューサを低下させた電力で動作させる必要が生じ、制御回路の電子機器が該電子機器の設計上の最大出力を供給できないことになる。実際上は、制御回路は、最大能力よりも低いレベルで常に動作する。
【０００９】
米国特許第４８８８７４６号明細書に記載されているように、複数のトランスデューサ素子から構成された治療用（therapie）トランスデューサであって、該複数のトランスデューサ素子が、焦点における超音波の形状が調整されるように、詳細にはキャビテーション効果が低減するように、可変の振幅および位相を有する信号によって互いに独立して駆動できるものである治療用トランスデューサも知られている。
【００１０】
また、仏国特許発明第２９０３６１６号明細書には、クラウン状に超音波が集束するようにシーケンシャルに駆動される種々のトランスデューサ素子を有する、トロイド形状の治療用プローブが記載されている。
【００１１】
これらの特許文献に記載されているトランスデューサでは、超音波の経路における超音波の集束効果および減衰効果が考慮されていないため、特定の処理領域において、種々の超音波トランスデューサ素子によるエネルギー供給（contributions energetiques）を均等にできない。
【００１２】
画像形成の分野では、米国特許第５９２２９６２号明細書に、長さが均等で幅が異なる一連のトランスデューサ素子を含む超音波トランスデューサが記載されている。これらのトランスデューサ素子の幅は、焦点距離とは無関係に、同一の超音波ビームの断面（profil）が維持されるように、すなわち同一の超音波の分解能が維持されるように定められている。
【００１３】
この文献には、送信モードと受信モードとで異なる深さに動的集束（focaliser dynamiquement）させるための種々のビーム形成技術と、サイドローブの効果を低減させるための種々のアポダイゼーション技術とが記載されている。上記のビーム形成技術は、各トランスデューサ素子によって放射された超音波による目標領域における実質的に均等なエネルギー供給（apport energie sensiblement identique）を実現する目的で目標領域とトランスデューサ素子との間の経路における超音波の音響減衰を考慮しているわけではない。
【００１４】
米国特許第５１６５４１４号明細書、欧州特許第０６８９１８７号明細書および欧州特許第０４０１０２７号明細書にも、米国特許第５９２２９６２号明細書に記載されたトランスデューサと同様の欠点を有するイメージングトランスデューサが記載されている。これらの文献に記載されているトランスデューサでは、治療目的での目標領域におけるエネルギー供給は要求されていないため、種々のトランスデューサ素子によるエネルギー供給の最適化は目的とされていない。
【００１５】
以上に鑑み、本発明は、生体組織損傷が与えられるべき目標領域におけるエネルギー供給を均等にすることを可能とする、超音波を集束させる新たな技術を提案することによって、従来技術の欠点を解消することを目的とする。
【００１６】
このような目的を達成するために、生体損傷を与えるために焦点領域において集束する超音波を生成するための方法は、放射面に分布（repartis）する複数の超音波トランスデューサ素子であって、相異なる音響減衰の伝搬媒質と交差し焦点領域において集束する複数の超音波をそれぞれが放射する複数の超音波トランスデューサ素子（d'une pluralite d'elements transducteurs ultrasonores repartis sur une surface d'emission pour emettre respectivement une pluralite d'ondes ultrasonores）、を駆動する。
【００１７】
本発明では、
・超音波トランスデューサ素子によって放射された超音波によるエネルギー供給が均等になることが望まれる目標領域を選択し、
・目標領域と超音波トランスデューサ素子との間の超音波の経路における超音波の集束効果および音響減衰を特定し、
・異なる超音波トランスデューサ素子によって放射された超音波による目標領域におけるエネルギー供給が実質的に均等になるように、均等でない（non identiques）放射面を有する超音波トランスデューサ素子を少なくとも一部に用いて、超音波の集束効果および音響減衰を補償する。
【００１８】
また、本発明に係る方法は、下記の追加の特徴の１または複数の組み合わせをさらに有していてもよい。
【００１９】
・超音波の音響減衰および集束効果に依存する表面重み係数（facteur de ponderation surfacique）を超音波トランスデューサ素子の各々に適用することによって、集束効果および音響減衰を補償する。
【００２０】
・超音波トランスデューサ素子と複数の伝搬媒質における分離域との間の距離を考慮して、音響的な重み係数を決定する。
【００２１】
・超音波トランスデューサ素子と複数の伝搬媒質における分離域との間の距離を、超音波トランスデューサ素子に対する伝搬媒質の配置の関数（fonction de la configuration）として計算することによって、考慮する。
【００２２】
・超音波トランスデューサ素子と複数の伝搬媒質における分離域との間の距離を、超音波トランスデューサ素子によりキャリブレーション信号を送信した後の反射エコーを測定することによって、考慮する。
【００２３】
・構成変更可能（configurables）な異なる放射面を有する超音波トランスデューサ素子が構成されるように、基本サイズの超音波トランスデューサ素子を、発生する音響減衰に基づいてグループ分けする。
【００２４】
・曲率半径Ｒcの凹状の放射面に分布する複数の超音波トランスデューサ素子について、各超音波トランスデューサ素子ｎの面積Ｓnを、下記のように計算する。
【００２５】
【数１】
2014522245.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｓtotalは超音波トランスデューサ素子の表面積の総和であり、
【００２７】
【数２】
2014522245.tif 000004
【００２８】
であり、
Ｍａｘ  Ｅ（ｔ）は、放射面の縁部に位置するトランスデューサ素子ｔによるエネルギー供給の最大値であり、Ｍａｘ  Ｅ（ｎ）は、トランスデューサ素子ｎによる目標領域におけるエネルギー供給の最大値であり、
Ｚは、全てのトランスデューサ素子についての１／Ｆpの総和（somme des 1/Fp pour tous les elements transducteurs）である。
【００２９】
本発明の別の目的は、複数の超音波トランスデューサ素子によって構成された超音波プローブを含み、超音波トランスデューサ素子が、放射面に分布し、相異なる音響減衰の伝搬媒質と交差し焦点領域において集束する複数の超音波を放射し、かつ制御回路からの制御信号によって励起されるものである、焦点領域において集束する超音波を生成するための治療用装置であって、目標領域におけるエネルギー供給が実質的に均等になるよう集束する超音波を放射するように、少なくとも一部の超音波トランスデューサ素子が均等でない放射面を有することを特徴とする治療用装置を提案することである。
【００３０】
また、本発明に係る装置は、下記の追加の特徴の１または複数の組み合わせをさらに有していてもよい。
【００３１】
・少なくとも一部の超音波トランスデューサ素子を、実質的に同一の値（valeurs）を有する励起信号によって制御する。
【００３２】
・超音波トランスデューサ素子は、切り取られていても切り取られていなくてもよい凹状の放射面（une surface d'emission concave tronquee ou non）に従って分布している。
【００３３】
・超音波トランスデューサ素子は、焦点軸について互いに同心状であるリングまたはリング部分（des anneaux ou des segments d'anneaux）に分布し、異なる放射面を有している。
【００３４】
・超音波トランスデューサ素子は、平面状の表面に分布している。
【００３５】
種々の他の特徴は、添付の図面を参照しながら以下の明細書から明らかとなり、これらは本発明の主題の非限定的実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明に係る治療用プローブの第１の実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す治療用プローブの横断半立面図であり、本発明の主題を説明するためのものである。
【図３Ａ】図３Ａ〜図３Ｄは、図１に示す治療用プローブの横断半立面図であり、図３Ａは、集束効果を示す。
【図３Ｂ】図３Ａ〜図３Ｄは、図１に示す治療用プローブの横断半立面図であり、図３Ｂは、音響吸収効果を示す。
【図３Ｃ】図３Ａ〜図３Ｄは、図１に示す治療用プローブの横断半立面図であり、図３Ｃは、集束効果および吸収効果の組み合わせを示す。
【図３Ｄ】図３Ａ〜図３Ｄは、図１に示す治療用プローブの横断半立面図であり、図３Ｄは、本発明の適用による目標領域におけるエネルギー供給の再均衡を示す。
【図４】図４は、本発明に係る一変形例を説明するための横断半立面図である。
【図５】図５は、本発明に係る一変形例を説明するための横断半立面図である。
【図６】図６は、上面図であり、左側が従来技術の超音波トランスデューサ素子の分布を示し、右側が本発明における超音波トランスデューサ素子の分布を示す。
【図７】図７は、本発明に係る平面タイプの治療用プローブの例示的な一実施形態を示す。
【図７Ａ】図７Ａおよび図７Ｂは、図７で説明したプローブの他の実施形態であり、図７Ａは、均等な表面を有する基本となる超音波トランスデューサ素子を有するプローブを示す。
【図７Ｂ】図７Ａおよび図７Ｂは、図７で説明したプローブの他の実施形態であり、図７Ｂは、図７Ａで示した均等な表面を有する基本となる超音波トランスデューサ素子が電子的に結合されて、図７に示すものと同一の調整された表面を有するプローブを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１および２に、集束する超音波を生成するための装置の一部である治療用超音波プローブ１の、第１の例示的な実施形態を示す。超音波プローブ１は、放射面４に沿って分布する複数の超音波トランスデューサ素子３を含んでいる。超音波トランスデューサ素子３は、超音波トランスデューサ素子３が焦点領域５において集束する超音波を放射して生体損傷すなわち組織損傷を与えることに適した、図示しない公知の制御回路からの制御信号によって励起される。図１および２に示す例では、超音波トランスデューサ素子３は、凹状の放射面４に沿って分布し、各々がリング形状またはクラウン形状を有している。超音波トランスデューサ素子３は、焦点軸Ｘについて互いに同心状に設けられている。
【００３８】
本発明では、目標領域７におけるエネルギー供給が実質的に均等である集束する超音波が放射されるように、複数の超音波トランスデューサ素子３の少なくともいくつかが、均等ではない放射面を有している。つまり、放射面４と目標領域７との間の超音波の経路における超音波の集束および音響減衰（focalisation et d'attenuation acoustique）の相違が補償されるように、超音波トランスデューサ素子３は、値が異なる放射面（des surfaces d'emissions de valeurs differentes）を有している。後述するように、目標領域７は、放射面４から焦点領域５に至るまでのいずれの位置にあってもよいが、他の有利な一実施形態では、目標領域７は焦点領域５に位置している。
【００３９】
要するに、放射面４から目標領域７に至るまでに、伝搬媒質Ｅ1が音響減衰Ａ1を、伝搬媒質Ｅ2が音響減衰Ａ2を．．．伝搬媒質Ｅiが音響減衰Ａiを．．．伝搬媒質Ｅkが音響減衰Ａkをそれぞれ有する種々の伝搬媒質と超音波とが交差することを考慮する必要がある。例えば、図２は、焦点領域５とプローブ１との間に介在する範囲を示し、この範囲における第１の伝搬媒質Ｅ1は、放射面４に接し、Ａ1＝０の音響減衰を有しており、この範囲における第２の媒質Ｅ2は、プローブに対する接平面（plan tangent a la sonde）から距離ａの位置にある。第１の伝搬媒質Ｅ1および第２の伝搬媒質Ｅ2は、分離域または界面６を有している。音響減衰Ａ2（Ａ2≠Ａ1）を有する第２の媒質Ｅ2は、少なくとも焦点領域５にまで拡がっている。図２に示す例では、目標領域７は、焦点領域５と界面６との間であって第２の媒質Ｅ2内に位置する平面である。
【００４０】
放射面４と焦点領域５との間を超音波が伝達している間において、ともに圧力に関する２つの現象である、幾何学的な集束効果および音響減衰（effet de focalisation geometrique et l'attenuation acoustique）が継続する。集束効果は、放射面４の凹面に由来するものであり、超音波の経路に沿う大きな圧力上昇をもたらし、音響減衰は、超音波からその伝搬媒質へのエネルギーの伝達を表すものであり、主として伝搬媒質の吸収特性に依存し、伝達経路における圧力低下をもたらす。
【００４１】
目標領域７とプローブ１との間における超音波の圧力は、超音波による各媒質Ｅ1，Ｅ2内の伝達距離に依存し、下記の式（１）で与えられる。
【００４２】
【数３】
2014522245.tif 000005
【００４３】
Ｅiは、ｉ＝１〜ｋの伝搬媒質である。
Ｄiは、伝搬媒質Ｅi（ｍ）における伝達距離である。
Ｐ（ｒ）は、放射面（Ｐa）から距離rの位置における圧力である。
Ｒcは、トランスデューサ素子（ｍ）の曲率半径である。
Ｐ0は、放射時の圧力（Ｐa）である。
Ａiは、伝搬媒質Ｅiの音響吸収（Ｎｐ.ｍ-1）である。
【００４４】
目標領域７における圧力の計算では、減衰および音響効果のみが考慮されている。当然ながら、超音波放射時に現れる他の効果、具体的にはレイリーモデルを用いた屈折等、を考慮することによってモデルを改良することもできる。
【００４５】
超音波が放射面４と目標領域７との間の２つの媒質Ｅ1，Ｅ2を通過する場合は、式は下記のようになる。
【００４６】
【数４】
2014522245.tif 000006
【００４７】
なお、図３Ａに示すように、集束効果は目標領域７の中心でより強く縁部でより弱いため、目標領域７ではエネルギー供給は軸ｘの周辺の領域において（au sein de cette zone le long de l'axe x）不均等である。また、図３Ｂに示すように、この現象は、音響減衰によって強まる。第１の媒質Ｅ1（水等）の音響減衰がゼロである場合は、超音波は媒質Ｅ1では減衰せず、界面６（すなわち、肌等）への到達時に超音波の全部が同一強度を有する。界面６の向こう側においては、放射面の縁部に位置するトランスデューサ素子によって放射された超音波は放射面の中心から放射された超音波よりも長い伝達距離を有するというように、伝達距離は同一ではないため、トランスデューサ素子が焦点軸ｘから離れると超音波は減衰する。最終的にこれらの２つの現象を組み合わせると、図３Ｃに示す圧力曲線がＰ1が得られる。この圧力曲線は、目標領域７（すなわち、肌が例示される）における圧力が不均等であることを示し、圧力が不均等であることは、焦点軸ｘ付近における火傷（brulures）を引き起こし得る。
【００４８】
プローブ１における超音波の放射位置次第で超音波の集束効果および減衰が相違することを考慮すると、目標領域７において相異なる超音波によるエネルギー供給は均等とはならない。
【００４９】
本発明では、目標領域７におけるエネルギー供給の不均等性が、相異なるサイズまたは値を有する表面を超音波トランスデューサ素子３に適用することで補償される。全ての超音波トランスデューサ素子３は、実質的に同一の値を有する励起信号によって制御される。換言すれば、同一の出力指令が、全ての超音波トランスデューサ素子３に加えられる。すなわち、プローブは、利用可能な出力を全て使用できる。
【００５０】
本発明に係る方法は、超音波トランスデューサ素子３の各々についての表面重み係数ｆsを、以下のように決定する。
【００５１】
【数５】
2014522245.tif 000007
【００５２】
ここで、０＜Ｆs＜１であり、
ｎは、トランスデューサ素子３の番号であり、焦点軸Ｘから放射面４の縁部に向かって１からｔへと変化し、
Ｆpは、出力係数であり、
Ｚは、複数のトランスデューサ素子の１／Ｆpの総和である。
【００５３】
出力係数Ｆp（ｎ）は、放射面を均等な表面へと分割したとき（調整前）の、トランスデューサ素子と目標領域７との間における、各超音波トランスデューサ素子３についての集束効果および音響減衰に基づいた式である。
【００５４】
出力係数Ｆp（ｎ）は、下記の式で与えられる。
【００５５】
【数６】
2014522245.tif 000008
【００５６】
Ｍａｘ  Ｅ（ｔ）は、放射面４の縁部に位置するトランスデューサ素子ｔによるエネルギー供給の最大値である。
Ｍａｘ  Ｅ（ｎ）は、トランスデューサ素子ｎによる目標領域７におけるエネルギー供給の最大値である。
【００５７】
ｎ番目（rang n）の各超音波トランスデューサ素子３の表面積Ｓ（ｎ）は以下の通りである。
【００５８】
【数７】
2014522245.tif 000009
【００５９】
ここで、Ｓtotalは、プローブの表面積の総和である。
【００６０】
上記の式から、プローブの中心（焦点軸Ｘ）に近いトランスデューサ素子３は、プローブの縁部に近いトランスデューサ素子３よりも大きな表面積を有することが理解される。つまり、トランスデューサ素子３の表面積は、中心に近いトランスデューサ素子３では増え、反対に、プローブの縁部に近いトランスデューサ素子では減る。
【００６１】
超音波トランスデューサ素子３についてのこれらの相異なる表面重み係数Ｆsを用いれば、重力場が調整され、目標領域７における超音波トランスデューサ素子３の各々によるエネルギー供給を再均衡させることができる。図３Ｄから明らかであるように、超音波の経路における超音波の集束効果および音響減衰があるにも関わらず、異なる超音波トランスデューサ素子３から放射された超音波によるエネルギー供給は、目標領域７において実質的に均等となる（曲線Ｐ2）。
【００６２】
図２に示す例では、超音波は２つの音響減衰媒質を通過し、それらの間の界面６はプローブの接平面に平行な平面である。当然ながら、超音波が交差する音響減衰媒質の数は、より多くてもよい。また、音響減衰媒質間の界面６の形状は、プローブの接平面に平行な平面ではなくてもよい。
【００６３】
図４は、２つの音響減衰媒質Ｅ1，Ｅ2の間の界面６が凸形状を有する例を示す。図４では、水（音響減衰媒質Ｅ1）の体積がより大きく、集束および減衰のコントラストがより大きい。平面状の界面に比べて、凸形状の界面６の場合には、エネルギー供給のコントラストは顕著である。
【００６４】
一方、図５に示す凹状の界面６は、図２に示す例よりも、エネルギー供給を再均衡させる。当然ながら、複数の音響媒質間の界面６と目標領域７とがプローブ１の放射面と同一の曲率中心を有している特定の場合には、超音波トランスデューサ素子のエネルギー供給は、目標領域７において均等となる。
【００６５】
概して言えば、本発明に係る方法では、超音波トランスデューサ素子３によって放射された超音波によるエネルギー供給が均等になることが望まれる目標領域７が選択される。第１の好ましい他の実施形態では、目標領域は焦点領域である。第２の好ましい他の実施形態では、目標領域は、伝搬媒質に含まれた、特に第２の伝搬媒質に含まれた平面であり、冷却水と処理されるべき組織との間に位置する組織である。
【００６６】
本発明に係る方法は、目標領域７と超音波トランスデューサ素子３との間の超音波の経路における超音波の、集束効果および音響減衰を特定する。上述のように、この特定フェーズでは、集束効果と、交差する種々の伝搬媒質における音響減衰と、超音波トランスデューサ素子３と媒質間の界面との距離とが考慮される。この距離は、超音波トランスデューサ素子３に対する伝搬媒質の配置の関数として計算され得る。なお、超音波トランスデューサ素子３と媒質間の界面との距離は、超音波トランスデューサ素子３によりキャリブレーション信号を送信した後の反射エコーを測定する、Ａモードでの反射エコーの測定によってより正確に特定され得る。
【００６７】
第１の近似では、式（１）から、放射面からの多数の超音波による目標領域７における圧力が計算され、図３Ｃに示す圧力曲線Ｐ1が得られる。
【００６８】
放射面４は、焦点軸ｘから放射面４の縁部にかけて分割される。放射面４が回転面である場合、放射面４は、各々が圧力曲線Ｐ1の一部に寄与する同心状のリングに分割される。各リングについて圧力の最大値が特定され、全ての素子の圧力の最大値が同一になるように（曲線Ｐ2）、表面重み係数Ｆsが与えられる。
【００６９】
本発明に係る方法によれば、超音波トランスデューサ素子３の放射面を、サイズが相違するが目標領域７における超音波のエネルギー供給が実質的に均等となるように適合された領域に調整できる。異なるトランスデューサ素子３は、１または複数のアプリケーションに適合した相異なる値を有する放射面を用いて構成される。なお、超音波トランスデューサ素子３の数が多ければ多いほど、調整がより正確かつ効果的となる。
【００７０】
図６は、リング形状のトランスデューサ素子３を有する集束プローブにおける区分（decoupage）を示す。図６における左側の部分は、均等な表面（surfaces egales）を有する超音波トランスデューサ素子を示し、図６における右側の部分は、本発明に係る方法を用いて調整された異なる表面（surfaces differentes）を有する超音波トランスデューサ素子３を示す。
【００７１】
当然ながら、本発明に係る方法は、種々の形状を有する治療用プローブに使用できる。図１に示す例では、超音波トランスデューサ素子３は、完全な回転面である凹状の放射面（surface d'emission concave complete de revolution）に分布している。特定のアプリケーションでは、互いに同心的なリング部分に超音波トランスデューサ素子３が分布するように、凹面が中心対称面の両側で切り取られていてもよい。好ましい他の一実施形態によれば、この凹面は、トロイド形状を有する、すなわち、この凹面は、有限長の凹曲線部分を、該凹曲線部分の曲率中心からの距離が非ゼロの位置にある対称軸の周囲で回転させることによって得られるものである。当然ながら、このトロイド形状の放射面は、中心対称面の両側で切り取られていてもよい。他の実施形態では、凹状の放射面は、対称面について対称な有限長の２つの凹曲線部分を、該凹曲線部分を含む平面に垂直な方向に限られた長さにわたって平行移動させることによって得られる筒状の幾何形状を有する。一例として、図７に、相異なるサイズの放射面を有する異なる超音波トランスデューサ素子３を有する平面状のプローブ１を示す。
【００７２】
当然ながら、平面状の治療用プローブ１では、各超音波トランスデューサ素子に位相がずれた信号が供給されることで、目標領域において集束効果を得ることができる。
【００７３】
本発明の他の主題は、超音波プローブにおける伝搬媒質の配置に基づいて、要求に応じて構成変更可能なプローブを提供する技術を提案することである。図７Ａおよび７Ｂからより正確に理解されるように、この技術では、全ての超音波トランスデューサ素子３1についての基本サイズが選択される。平面状の放射面を示す図７Ａに示す例では、全ての基本的な超音波トランスデューサ素子３1は、同一の放射面を有する。これらの基本的な複数の超音波トランスデューサ素子３1は、相異なるサイズを有する超音波トランスデューサ素子３が生成されるように、グループ分けされる（図７Ｂ）。この技術は、要求に応じて、異なる放射面を有する超音波トランスデューサ素子３を生成することを可能とする。なお、凹状の放射面の場合は、全ての超音波トランスデューサ素子３1の幅を同一とし、超音波トランスデューサ素子３1が相異なる基本サイズを有するようにしてもよい。
【００７４】
本発明は上述の例に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更が可能である。
【図１】
2014522245.tif 000012
【図２】
2014522245.tif 000013
【図３Ａ】
2014522245.tif 000014
【図３Ｂ】
2014522245.tif 000015
【図３Ｃ】
2014522245.tif 000016
【図３Ｄ】
2014522245.tif 000017
【図４】
2014522245.tif 000018
【図５】
2014522245.tif 000019
【図６】
2014522245.tif 000020
【図７】
2014522245.tif 000021
【図７Ａ】
2014522245.tif 000022
【図７Ｂ】
2014522245.tif 000023
【国際調査報告】
2014522245.tif 000024
2014522245.tif 000025
2014522245.tif 000026
2014522245.tif 000027
2014522245.tif 000028
2014522245.tif 000029