(57)【要約】【課題】頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解することができる新たな頭部経頭蓋超音波治療装置を提供する。【解決手段】経頭蓋超音波治療装置１０は、治療対象者Ａの頭部に超音波を照射する超音波プローブ１１と、２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの高周波電流を発生する高周波発振器１２、高周波発振器１２その他を制御する制御装置１３、及び超音波プローブ１１の超音波照射面を冷却する冷却装置１５から構成される。治療対象者Ａの頭部の一方の外側に超音波プローブ１１を密着させ、制御装置１３の制御の下に高周波発振器１２から出力される高周波電流を超音波プローブ１１に供給する。制御装置１３は高周波電流の出力を制御して超音波出力を制御すると共に高周波電流を超音波プローブ１１に間欠的に供給し、治療対象者Ａの頭部に超音波を間欠的に照射して血栓を溶解する。【選択図】　　　　図１
2004024668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭蓋を透過して超音波を照射し、頭蓋内脳血管の塞栓を溶解する経頭蓋超音波治療装置であって、
２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの高周波電流を発生させる発振器と、
前記発振器からの高周波電流に基づいて振動子を励振し、振動数２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの超音波を投射する超音波プローブと、
前記発振器から出力される高周波電流を間欠的に前記超音波プローブに供給する駆動制御手段と、
前記超音波プローブの超音波照射部の表面温度を所定温度範囲に冷却する冷却手段と
を備えることを特徴とする経頭蓋超音波治療装置。
【請求項２】
前記超音波プローブは、超音波ビームが特定部位に収束することがない非収束型の超音波ビームを投射する超音波プローブであることを特徴とする請求項１記載の経頭蓋超音波治療装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記発振器から出力される高周波電流を、供給期間Ｔ１と供給停止期間Ｔ２からなるサブサイクルをｎ回繰り返した後に休止期間Ｔ３だけ休止して１サイクルとする間欠サイクルにより高周波電流を前記超音波プローブに供給する駆動制御手段であることを特徴とする請求項１記載の経頭蓋超音波治療装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段における高周波電流供給期間Ｔ１は２分、供給停止期間Ｔ２は３０秒、サブサイクルの繰り返し回数ｎは４回、休止期間Ｔ３は５分であることを特徴とする請求項３記載の経頭蓋超音波治療装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、超音波プローブの超音波照射部の表面温度を、標準体温よりも２℃高い温度範囲内に維持するように制御される冷却手段であることを特徴とする請求項１記載の経頭蓋超音波治療装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、超音波プローブの内部に冷却液を循環させて冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項５記載の経頭蓋超音波治療装置。
【請求項７】
前記冷却手段は、超音波プローブの内部に配置したペルチエ効果素子に通電して冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項５記載の経頭蓋超音波治療装置。
【請求項８】
前記経頭蓋超音波治療装置は、前記超音波プローブを頭部に圧接して密着させる超音波プローブ支持装置を備えることを特徴とする請求項１記載の経頭蓋超音波治療装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、経頭蓋超音波治療装置、即ち、頭部の外側から超音波を照射して脳内血管に生じた血栓や血管外の血腫を溶解させる超音波治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体に超音波を照射することにより血管内に生じた血栓や血腫を溶解させようとする治療方法の研究は１９８０年代から開始され、血管内にカテーテルを挿入し、カテーテルの先端から超音波を照射して血栓や血腫を溶解させるカテーテル法が試みられた。また、これと同時期の１９８０年代には血栓溶解剤とカテーテル法による超音波照射とを併用する治療方法が提案されている。
【０００３】
また、前記カテーテル法のほか、本出願人は、経頭蓋的脳動脈血栓溶解法、即ち頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解する方法を提案し、更に１９９０年代には経皮的心臓冠動脈血栓溶解法、即ち人体の外側から心臓に向けて超音波を照射して冠状動脈の血栓を溶解する方法を提案しており、後者の経皮的心臓冠動脈血栓溶解法については、動物実験によりその有効性が確認されている。
【０００４】
しかしながら、前者の経頭蓋的脳動脈血栓溶解法、即ち頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解する方法は、頭蓋骨での超音波の減衰が皮膚や筋肉等の組織での減衰よりも大きいために照射した超音波が十分な強度で標的の血栓部分に到達しにくい等の原因から、十分にその有効性を確認することができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、さらに経頭蓋的脳動脈血栓溶解法についての適用可能性を追究した結果、以下のような解決しなければならない課題が明らかになった。
【０００６】
第１は、頭蓋骨での超音波の減衰による照射パワーの不足である。頭部の外側から超音波を照射すると、超音波は頭蓋骨を透過する間に減衰してしまうことは従来から良く知られているところであり、その減衰量は、超音波の振動周波数　（ＭＨｚ）と骨厚（ｃｍ）に関係し、４５ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚとされている。
【０００７】
これを骨厚の最も薄いと言われる側頭骨の厚さ２ｍｍで換算すると、９ｄＢ／ＭＨｚとなり、超音波の振動周波数が１ＭＨｚ以上では照射パワーの３５％以下となってしまい減衰量が大き過ぎ、筋肉等の軟部組織の場合の成績を頭蓋骨には適用し難いものとなる。一方、超音波の振動周波数が１ＭＨｚ以下では減衰量はそれ程大きくなく、筋肉等の軟部組織の場合に近づく。
【０００８】
第２は、超音波照射により生体組織内の温度が上昇することである。生体組織に超音波を照射すると生体組織に超音波エネルギーが吸収され、生体組織内の温度が上昇する。温度上昇ＴＩは近似的に以下の式（１）で表すことができる。
【０００９】
ＴＩ＝Ｐｆｃ　÷２１０・・・・・・・・・・・・・・（１）
但し、Ｐ：超音波の音圧
ｆｃ　：超音波の振動周波数
即ち、超音波の振動周波数が高い程、生体組織の温度上昇は大きくなる。生体組織の温度上昇、特に頭部の場合の温度上昇は致命的な結果をもたらす。体温が正常値である３７℃を越えて３９℃以上になると好ましくないとされ、特に、血栓により末梢血管の血流が途絶された脳組織には好ましくないとされている。
【００１０】
また、骨における超音波エネルギーの吸収は軟部組織の吸収に比べて特に大きく、超音波診断装置における超音波照射でも、０．５Ｗ／ｃｍ２　の照射で温度は１０．５℃以上に上昇することになり、頭骸内表面に近い大脳皮質では危険な状況を招く可能性が高いと考えられる。
【００１１】
第３は、超音波照射による細胞膜の引き裂き圧力の影響である。超音波は粗密波であるから、圧力が負の側に振れた場合には細胞膜を引き裂く力として作用する。この引き裂き圧力（ｒａｒｅｆａｃｔｉｏｎａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）　Ｐｒは、同じ超音波エネルギーであっても、超音波の振動周波数が低い程強くなり、引き裂き圧力Ｐｒと振動周波数ｆとの間には、以下の式（２）で示す関係がある。
【００１２】
Ｐｒ＝ＭＩ／（ｆ）１／２　・・・・・・・・（２）
ここで、ＭＩはプローブの構造から決まる指数（定数）で、以下の説明ではメカニカルインデックスと呼ぶことにする。
【００１３】
即ち、振動周波数ｆ＝１ＭＨｚでは引き裂き圧力Ｐｒ＝ＭＩであるが、振動周波数ｆ＝１０ＭＨｚでは引き裂き圧力Ｐｒ＝ＭＩ／（１０）１／２　、振動周波数ｆ＝１００ｋＨｚでは引き裂き圧力Ｐｒ＝ＭＩ／（０．１）１／２　となり、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなる。
【００１４】
第４は、虚血脳細胞に対する安全性の確保である。血栓により末梢血管の血流が途絶された状態では、脳組織に酸素やグルタミン酸等の供給ができなくなり、血液脳関係の損傷細胞の壊死が数分後から始まると言われている。
【００１５】
この状況では、超音波照射による脳動脈の血栓溶解処置を行うにしても、前記した超音波照射による脳組織の温度上昇に伴う代謝の加速や、超音波照射による細胞膜の引き裂き圧力に伴う細胞破壊を回避することが重要となる。
【００１６】
以上説明した課題を整理すれば、生体組織に超音波を照射するときは、超音波の振動周波数が高いほど生体組織の温度上昇が大きく、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなる。
【００１７】
そこで、生体組織に超音波を照射する治療装置の開発に際しては、超音波の振動周波数が高いほど生体組織の温度上昇が大きく、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなるという相反する条件を勘案して、生体組織の温度上昇と細胞破壊を回避できる範囲の超音波の振動周波数を決定することが求められる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、照射する超音波の振動周波数を２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚに限定すると共に、超音波の間欠照射と、超音波プローブの冷却により生体組織の温度上昇を抑え、上記課題を解決した。
【００１９】
請求項１の発明は、頭蓋を透過して超音波を照射し、頭蓋内脳血管の塞栓を溶解する経頭蓋超音波治療装置であって、２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの高周波電流を発生させる発振器と、前記発振器からの高周波電流に基づいて振動子を励振し、振動数２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの超音波を投射する超音波プローブと、前記発振器から出力される高周波電流を間欠的に前記超音波プローブに供給する駆動制御手段と、前記超音波プローブの超音波照射部の表面温度を所定温度範囲に冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
そして、前記超音波プローブは、超音波ビームが特定部位に収束することがない非収束型の超音波ビームを投射する超音波プローブとする。
【００２１】
また、前記駆動制御手段は、前記発振器から出力される高周波電流を、供給期間Ｔ１と供給停止期間Ｔ２からなるサブサイクルをｎ回繰り返した後に休止期間Ｔ３だけ休止して１サイクルとする間欠サイクルにより高周波電流を前記超音波プローブに供給する。
【００２２】
そして、前記駆動制御手段における高周波電流供給期間Ｔ１は２分、供給停止期間Ｔ２は３０秒、サブサイクルの繰り返し回数ｎは４回、休止期間Ｔ３は５分とするとよい。
【００２３】
また、前記冷却手段は、超音波プローブの超音波照射部の表面温度を、標準体温よりも２℃高い温度範囲内に維持するように制御される冷却手段である。
【００２４】
そして、前記冷却手段は、超音波プローブの内部に冷却液を循環させて冷却する冷却手段とすることができる。
【００２５】
また、前記冷却手段は、超音波プローブの内部に配置したペルチエ効果素子に通電して冷却する冷却手段としてもよい。
【００２６】
さらに、前記経頭蓋超音波治療装置は、前記超音波プローブを頭部に圧接して密着させる超音波プローブ支持装置を備える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は経頭蓋超音波治療装置の基本構成を説明する概念図で、経頭蓋超音波治療装置１０は、治療対象者Ａの頭部に超音波を照射する超音波プローブ１１と、２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの高周波電流を発生する高周波発振器１２、高周波発振器１２を制御する駆動制御手段を構成する制御装置１３、及び超音波プローブ１１の超音波照射面を冷却する冷却手段を構成する冷却装置１５から構成される。
【００２８】
なお、経頭蓋超音波治療装置１０による治療に際しては、治療対象者Ａに対する治療効果を監視する監視装置として、治療対象者Ａの頭部に監視用超音波を照射してその反射波を検出する監視用超音波プローブ３１と、監視用超音波プローブ３１へ所定周波数の高周波電流を供給すると共に受信された反射波を解析する超音波監視装置３２が使用されるが、これ等の監視用超音波プローブ３１や超音波監視装置３２は本発明を構成するものではない。
【００２９】
経頭蓋超音波治療装置１０による血栓溶解処置の概略を説明する。まず、治療対象者Ａの頭部の一方の外側、例えば骨厚の最も薄いと言われる側頭骨付近の外側に、超音波プローブ１１を適当な圧接力で密着させる。また、治療効果を監視するために、超音波プローブ１１とは反対側の頭部の外側に監視用超音波プローブ３１を適当な圧接力で密着させる。
【００３０】
制御装置１３の制御の下に高周波発振器１２から２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの範囲の周波数から治療に最適と判断される所定周波数の高周波電流を発生させ、制御装置１３を経由して超音波プローブ１１に供給して超音波を照射する。このとき制御装置１３は超音波プローブ１１から照射される超音波の出力を治療に最適と判断される出力に制御すると共に、超音波プローブ１１に供給する高周波電流をＯＮ／ＯＦＦ制御して超音波プローブ１１を間欠駆動し、治療対象者Ａの頭部に超音波を間欠的に照射する。
【００３１】
監視用超音波プローブ３１からは、前記治療用に照射される超音波とは異なる周波数、例えば２ＭＨｚの超音波を治療対象者Ａの頭部に照射すると共にその反射波を受信し、超音波監視装置３２により血流の状態を監視し、血栓溶解処置の効果を確認する。
【００３２】
超音波プローブ１１について説明する。治療対象者Ａの頭部に超音波を照射する超音波プローブ１１は、基本的構成は公知の超音波プローブと変らず、入力された所定周波数の高周波電流に基づいて振動体を励振し、入力された高周波電流に対応する振動数の超音波を照射する構成を備えている。なお、この超音波プローブ１１は、照射される超音波を特定の部位（治療部位）に収束する必要がないので、非収束型の超音波ビームを照射する構成である。
【００３３】
また、超音波プローブ１１には、その超音波照射部の表面を冷却するための冷却液循環パイプが内部に配置されており、超音波プローブ１１の外部の冷却装置１５から供給される冷却液が循環する構成を備えているほか、超音波照射部の表面温度を検出する温度センサ１４を備えている。
【００３４】
また、超音波プローブ１１は、図示されていない超音波プローブ支持装置を使用して治療対象者Ａの頭部の適切な位置に圧接して密着させるものとする。超音波プローブ支持装置は、公知の構成のものを使用できるが、例えば本出願人の発明に係る特許第１８２８２２９号等に記載された構成のものを転用することができる。
【００３５】
冷却装置１５は、温度センサ１４で検出された超音波照射部の表面の検出温度が、標準体温よりも２℃高い温度範囲内に維持されるように、冷却液の温度制御を行ないつつ冷却液を循環させる冷却装置で、望ましくは生体組織内の温度に換算して３９℃を越えないように温度制御を行うとよい。冷却装置の構成は公知の構成を採用するものとする。
【００３６】
なお、超音波照射部の表面温度と生体組織内の温度との関係は、予め実験により測定して換算表の形に整理しておき、実際の治療の際は温度センサ１４により検出した超音波照射部の表面温度から生体組織内の温度を推定するようにするとよい。
【００３７】
超音波プローブ１１を冷却する冷却装置１５は、前記した冷却液循環パイプに外部から冷却液を供給して冷却する構成の他、超音波プローブ１１の超音波照射部付近にペルチエ効果素子を配置し、このペルチエ効果素子に電流を流して冷却するペルチエ効果を利用した構成、その他の構成を採用することができる。ペルチエ効果素子を使用した冷却装置１５では、温度センサ１４により検出した温度に基づいてペルチエ効果素子に供給する電流を制御する構成となる。
【００３８】
冷却装置１５には上記以外の構成も採用可能であり、その構成及び温度制御は公知の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
【００３９】
なお、超音波照射部の表面温度の検出結果は、後述する制御装置１３において監視して冷却装置１５の温度制御を行い、必要に応じて警告表示を行うものとする。
【００４０】
超音波プローブ１１の超音波照射部の表面を冷却する理由は、先に発明の課題において説明したとおりである。即ち、超音波照射により生体組織内の温度が上昇し、超音波の振動周波数が高ければ高い程、温度上昇は大きくなる。生体組織の温度上昇は、特に頭部の場合の温度上昇は致命的な結果をもたらし、体温が正常値である３７℃を越えて３９℃以上になると好ましくなく、特に血栓により末梢血管の血流が途絶された脳組織には好ましくないからである。
【００４１】
高周波発振器１２は制御装置１３の制御の下に作動するもので、周波数２５０ｋＨｚ乃至８５０ｋＨｚの範囲の高周波電流を発生することができるものである。高周波発振器１２の発振回路自体は公知の回路を使用するものとする。
【００４２】
図２は制御装置１３の回路構成を説明するブロック図である。制御装置１３は、制御部２１、増幅器２２、及びスイッチング回路２３から構成される。
【００４３】
制御部２１はＣＰＵから構成され、高周波発振器１２の発振周波数を所望の周波数に設定する発振周波数設定部２１ａ、高周波発振器１２から出力される電気振動の振幅（強度）を所望の振幅に設定する出力強度設定部２１ｂ、超音波プローブ１１に高周波発振器１２から出力された高周波電流を間欠的に供給するスイッチング回路２３をＯＮ／ＯＦＦ制御する駆動時間設定部２１ｃ、温度センサ１４で検出された温度に基づいて冷却装置１５を制御する温度制御部２１ｄ、及び操作パネル２１ｅから構成される。
【００４４】
制御部２１は公知のパソコンを利用することができ、増幅器２２、及びスイッチング回路２３も、回路自体は公知のものである。
【００４５】
高周波発振器１２は、制御部２１の発振周波数設定部２１ａに接続され、操作パネル２１ｅから入力された発振周波数データに基づいて発振周波数が設定される。また、増幅器２２は、制御部２１の出力強度設定部２１ｂに接続され、操作パネル２１ｅから入力された出力強度データに基づいて増幅度が設定される。高周波発振器１２の発振周波数と増幅度の設定、即ち出力の大きさについては後で詳細に説明する。
【００４６】
スイッチング回路２３は、制御部２１の駆動時間設定部２１ｃに接続され、操作パネル２１ｅから入力された時間データに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。駆動時間設定部２１ｃで設定される駆動時間、即ちスイッチング回路２３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、以下のように設定される。なお、これは一例であり、治療効果等の判断により適宜変更される。
【００４７】
スイッチング回路２３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、供給期間Ｔ１と供給停止期間Ｔ２からなるサブサイクルをｎ回繰り返した後、休止期間Ｔ３だけ休止して１サイクルとする間欠サイクルとする。
【００４８】
なお、後述する実験結果によれば、供給期間Ｔ１は２分、供給停止期間Ｔ２は３０秒、サブサイクルの繰り返し回数ｎは４回、休止期間Ｔ３は５分とすると良い結果が得られた。
【００４９】
ここで、高周波発振器１２の発振周波数、即ち超音波プローブ１１から放射される超音波振動の周波数と強度との関係、及び超音波振動の強度と生体組織の温度上昇との関係について説明する。
【００５０】
実験によれば血栓溶解効果は、超音波振動の強度が同一であれば周波数が低い程効果が高い。しかしながら、超音波振動の強度が高くなると生体組織内にキャビテーション（空洞）が発生して細胞組織を破壊してしまう。キャビテーションが発生する超音波振動の限界強度はメカニカルインデックスＭＩ＝１．０以上であるので、超音波振動の強度を指数ＭＩ値で表示することにする。
【００５１】
ＭＩ＝１．０では細胞組織が破壊してしまうから、適当な安全係数、ここでは１／４を乗算して、超音波振動の許容安全強度をＭＩ＝０．２５以下に設定するものとする。
【００５２】
生体組織への安全性を考慮したアメリカ食品医薬管理局（ＦＤＡ）の超音波診断装置の出力に対する安全基準値０．７２Ｗ／ｃｍ２　を最大照射パワーとし、前記式（２）から、ＭＩ＝０．２５となる超音波振動の利用可能な限界周波数（下限値）を算出すると、周波数ｆ＝２７０ｋＨｚとなる。
【００５３】
照射する超音波振動の強度を高めると限界周波数は高くなり、強度を低めると限界周波数はより低い周波数まで拡大することができる。
【００５４】
また、生体組織の温度上昇は、超音波振動の強度と周波数に関係し、超音波振動の強度と周波数が高くなる程温度が上昇する。温度上昇に伴う生体組織への影響は生体組織の正常な温度からの差で表わすことができるから、生体組織の正常な温度差を０℃とした温度差を示す指数をサーマルインデックスＴＩと定義し、温度差を指数ＴＩ値で表示する。
【００５５】
図３は、超音波の強度、周波数、メカニカルインデックスＭＩ及びサーマルインデックスＴＩの関係を実験により確かめた結果を示す図である。横軸に超音波振動の周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸にメカニカルインデックスＭＩ、サーマルインデックスＴＩ（℃）をとり、超音波出力０．７２Ｗ／ｃｍ２　（安全基準値）、及びこれよりも出力が低い０．５Ｗ／ｃｍ２　の場合を示してある。
【００５６】
図３の「安全限界」は、超音波振動の許容安全強度ＭＩ＝０．２５、及び生体組織の温度上昇許容限界値ＴＩ＝２．０を示している。
【００５７】
この図から明らかなように、超音波の出力が一定（０．７２Ｗ／ｃｍ２　、或いは０．５Ｗ／ｃｍ２　）であれば、超音波振動の強度指数であるメカニカルインデックスＭＩは周波数が高くなるほど低くなり、生体組織への温度の影響を示す温度差指数であるサーマルインデックスＴＩは周波数が高くなるほど高くなることが分る。
【００５８】
そして「安全限界」を考慮した利用可能な周波数範囲は、超音波出力０．７２Ｗ／ｃｍ２　の場合は３９０ｋＨｚ〜５８０ｋＨｚの範囲となり、超音波出力０．５Ｗ／ｃｍ２　の場合は２７０ｋＨｚ〜８４０ｋＨｚの範囲となることが分る。従って超音波出力の変動幅等を考慮すると、利用可能な周波数範囲は２５０ｋＨｚ〜８５０ｋＨｚの範囲となる。
【００５９】
次に、上記した構成の経頭蓋超音波治療装置の実験結果について説明する。
まず、制御装置１３から超音波の照射条件を次の通り設定する。
【００６０】
超音波出力を０．８３Ｗ／ｃｍ２　、発振周波数を４９０ｋＨｚに設定し、超音波の間欠照射時間として、供給期間Ｔ１は２分、供給停止期間Ｔ２は３０秒、サブサイクルの繰り返し回数ｎは４回、休止期間Ｔ３は５分とし、その後１０分休止した。なお、超音波プローブは、照射面の直径５ｍｍのものを使用し、実験モデルにはラットを使用した。
【００６１】
図４は、超音波の間欠照射時間と、頭蓋内温度及び直腸温度の関係の実験結果を示す図で、間欠照射は、前記したとおり照射期間２分、照射停止期間３０秒からなるサブサイクルを４回繰り返した後、休止期間として５分休止して１サイクルとする１５分間のサイクルを４回繰り返し、その後１０分休止した。
【００６２】
図４の（ａ）において、線Ａは頭蓋内温度を、線Ｂは直腸温度の変化を示す。図４の（ｂ）は実験開始前の初期温度からの変化を示すもので、線Ａは頭蓋内温度を、線Ｂは直腸温度の変化を示す。また、図４の（ｃ）は、頭蓋内温度と直腸温度との差を示す。
【００６３】
図４の（ａ）乃至（ｃ）から明らかなように、超音波の間欠照射を行うことで生体組織内部の温度上昇を２℃以下に抑えることができた。
【００６４】
図５は、実験モデルに人工的に血栓を生じさせた後に超音波の間欠照射を行った場合の、間欠照射時間と血管の再開通による血流量の比率を示した実験結果を示す図で、横軸に間欠照射時間を取り、縦軸に再開通血流量率（血栓が生じる前の血流量に対する再開通血流量の比率）を取ったものである。図において、線Ａは超音波の間欠照射と共に血栓溶解剤を併用した場合を示し、線Ｂは比較参考のために超音波を照射せず、血栓溶解剤のみを使用した場合を示している。
【００６５】
図５から明らかなように、超音波の間欠照射を開始すると、５分乃至１０分で血流量は１０％程度まで回復する。そして、その後も持続的に血流量の回復が大きく、超音波照射の有効性が確かめられた。これに対し、血栓溶解剤のみを使用した場合は、血流量は１０％程度まで回復するが、それ以降は血流量が回復しないことが示されている。
【００６６】
図６は、実験モデルに人工的に血栓を生じさせた後に血栓溶解剤（ＴＰＡ）のみを使用した場合の再開通血流量率と、血栓溶解剤（ＴＰＡ）に超音波の間欠照射（ＴＵ）を併用した場合の再開通血流量率を示す図である。血栓溶解剤（ＴＰＡ）を使用しただけでは再開通血流量率は１０％程度であるが、これに超音波の間欠照射（ＴＵ）を併用すると、再開通血流量率は４５％程度にまで増加することがわかり、超音波照射の有効性が確かめられた。
【００６７】
図７は、実験モデルに人工的に血栓を生じさせた後に血栓溶解剤（ＴＰＡ）のみを使用した場合の血管開存率（血管が開いた状態を保つ比率）と、血栓溶解剤（ＴＰＡ）に超音波の間欠照射（ＴＵ）を併用した場合の血管開存率を示す図である。血栓溶解剤（ＴＰＡ）のみを使用した場合は１２例中２例であるが、これに超音波の間欠照射（ＴＵ）を併用すると９例中７例となり、血管開存率を高める上で超音波照射の有効性が確かめられた。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明によれば、生体組織に超音波を照射するとき、超音波の振動周波数が高いほど生体組織の温度上昇が大きく、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなるという相反する条件を克服して、十分な出力強度を維持しながら、生体組織の温度上昇と細胞破壊を回避できる範囲の超音波の振動周波数を決定した。
【００６９】
さらに、超音波を間欠照射すると共に超音波プローブを冷却する冷却装置を組み合わせ、生体組織の温度上昇を安全な範囲に維持するように構成したものである。
【００７０】
これにより、頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解することができる新たな頭部経頭蓋超音波治療装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】経頭蓋超音波治療装置の基本構成を説明する概念図。
【図２】制御装置の回路構成を説明するブロック図。
【図３】超音波の強度、周波数、メカニカルインデックスＭＩ及びサーマルインデックスＴＩの関係を示す図。
【図４】超音波の間欠照射時間と頭蓋内温度及び直腸温度の関係を示す図。
【図５】超音波の間欠照射時間と血管の再開通による血流量の比率を示す図。
【図６】血栓溶解剤のみを使用した場合の再開通血流量率と、血栓溶解剤に超音波の間欠照射を併用した場合の再開通血流量率を示す図。
【図７】血栓溶解剤のみを使用した場合の血管開存率と、血栓溶解剤に超音波の間欠照射を併用した場合の血管開存率を示す図。
【符号の説明】
１０　経頭蓋超音波治療装置
１１　超音波プローブ
１２　高周波発振器
１３　制御装置
１４　温度センサー
１５　冷却装置
２１　制御部
２１ａ　発振周波数設定部
２１ｂ　出力強度設定部
２１ｃ　駆動時間設定部
２１ｄ　温度制御部
２１ｅ　操作パネル
２２　増幅器
２３　スイッチング回路
３１　監視用超音波プローブ
３２　超音波監視装置
【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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