(57)【要約】【課題】強力超音波による治療において、加温領域の温度を正確かつ容易に計測することが可能な超音波照射装置及び超音波照射方法を提供する。【解決手段】超音波照射装置１００は、被検体５１の腫瘍５５に対して加温を行なうために、圧電振動素子が配列された送受波器２２に対して駆動信号を供給するとともに、加温部５２における温度を計測するために、前記送受波器２２を用いて測温用超音波の送受波を行なう加温／温度計測用超音波送受波部１６を備える。また、前記加温部５２における超音波画像データの収集を行なうための超音波プローブ２７とイメージング用超音波送受波部１２が設けられ、前記加温部５２の温度情報は前記超音波画像データに重畳して表示部１３において表示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波の送受波を行う第１の送受波手段と、
前記被検体の１つ又は複数の領域に対して加温を行う超音波を照射するために、前記第１の送受波手段に対して第１の駆動信号を供給する第１の手段と、
前記被検体の加温領域に対して測温を行う超音波を照射するために前記第１の送受波手段に対して第２の駆動信号を供給する第２の手段と、
前記第１の送受波手段によって受波される前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段とを
備えることを特徴とする超音波照射装置。
【請求項２】
被検体に対して超音波の送受波を行う第１の送受波手段と、
前記被検体の１つ又は複数の領域に対して加温を行う超音波を照射するために、前記第１の送受波手段に対して第１の駆動信号を供給する第１の手段と、
前記被検体の加温領域に対して測温を行う超音波を照射するために前記第１の送受波手段に対して第２の駆動信号を供給する第２の手段と、
前記第１の送受波手段によって受波される前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段と、
この温度情報取得手段によって得られた温度情報に基づいて、前記第１の手段が供給する第１の駆動信号による加温能力を制御する加温能制御手段とを
備えることを特徴とする超音波照射装置。
【請求項３】
被検体に対して超音波の送受波を行う第１の送受波手段と、
前記被検体の１つ又は複数の領域に対して加温を行う超音波を照射するために、前記第１の送受波手段に対して第１の駆動信号を供給する第１の手段と、
前記被検体の加温領域に対して測温を行う超音波を照射するために前記第１の送受波手段に対して第２の駆動信号を供給する第２の手段と、
前記第１の送受波手段によって受波される前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記被検体に対して超音波の送受波を行う第２の送受波手段と、
この第２の送受波手段により送受波を行い、前記加温領域を含む被検体断面の超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記超音波画像データを表示する表示手段とを
備えることを特徴とする超音波照射装置。
【請求項４】
前記第１の送受波手段は複数個配列された圧電振動素子を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載した超音波照射装置。
【請求項５】
前記第１の手段は、所定の振幅と持続時間を有するバースト波によって前記第１の送受波手段の駆動を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載した超音波照射装置。
【請求項６】
前記第１の手段は、前記第１の送受波手段の複数の圧電振動素子に対して所定の遅延時間を有した第１の駆動信号を供給ことによって、前記被検体の加温領域に超音波を集束することを特徴とする請求項４記載の超音波照射装置。
【請求項７】
前記第２の手段は、広帯域のパルス波によって前記第１の送受波手段を駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載した超音波照射装置。
【請求項８】
前記第２の手段は、前記第１の送受波手段の複数の圧電振動素子に対して所定の遅延時間を有した第２の駆動信号を供給することによって、前記被検体の加温領域に設定された少なくとも２つの集束部位に対して集束する超音波を順次照射し、前記温度情報取得手段は、前記集束部位において反射し前記第１の送受波手段によって受波される前記超音波に基づいて、前記加温部位の温度情報を取得することを特徴とする超音波照射装置。
【請求項９】
前記第２の手段は、前記加温部の超音波伝搬方向において設定される複数の集束部位に対して超音波を照射するための第２の駆動信号を前記第１の送受波手段に供給することを特徴とする請求項８記載の超音波照射装置
【請求項１０】
前記温度情報取得手段は、前記集束部位から反射した超音波に対して所定の超音波物理量を計測する物理量計測手段と、計測された超音波物理量に基づいて前記加温部における温度を推定する温度推定手段とを備えることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の超音波照射装置。
【請求項１１】
前記物理量計測手段は、前記複数の集束部位から反射した夫々の超音波の周波数スペクトラムを比較することによって超音波減衰係数の計測を行うことを特徴とする請求項１０記載の超音波照射装置。
【請求項１２】
前記温度推定手段は、超音波物理量の温度依存性が予め保存されたルックアップテーブルを有し、前記物理量計測手段によって計測された超音波物理量に基づいて前記加温部の温度を推定することを特徴とする請求項１０記載の超音波照射装置。
【請求項１３】
前記表示手段は、被検体の加温部の超音波画像に重畳して、１つ又は複数の加温部の温度情報を表示することを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項１４】
前記表示手段は、被検体の超音波画像に重畳して、この超音波画像に表示される複数の加温部における温度情報の空間分布を表示することを特徴とする請求項１３記載の超音波照射装置。
【請求項１５】
前記加温能制御手段は、前記温度情報取得手段によって得られた温度情報に基づいて、前記第１の手段におけるバースト波の振幅又は持続時間の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項５記載の超音波照射装置。
【請求項１６】
超音波の送受波を行う送受波手段と、被検体の１つ又は複数の領域を加温及び測温を行うためにそれぞれ前記送受波手段に対して第１及び第２の駆動信号を供給する第１及び第２の手段と、加温領域から反射する超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段と、この温度情報取得手段によって得られた温度情報に基づいて、前記第１の手段が供給する第１の駆動信号の加温能力を制御する加温能制御手段とを備える超音波照射装置による超音波照射方法であって、
前記第１の手段により送受波手段を駆動し、被検体の１つ又は複数の領域に対して超音波を照射して加温するステップと、
前記第２の手段により前記送受波手段を駆動し、前記被検体の加温領域に対して超音波を照射を行うステップと、
前記送受波手段により受波された前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における超音波照射の物理量を計測するステップと、
計測された前記超音波照射の物理量の値に基づいて前記加温領域における温度を推定するステップと、
推定された前記温度に基づいて、前記第１の手段により供給される超音波の加温能力を制御するステップとを有し、
推定された前記加温領域の温度が所定の温度に到達するまで上記の各ステップを繰り返し行うことを特徴とする超音波照射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体に向けて超音波を照射する超音波照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、最小侵襲治療と呼ばれる治療法が注目を集めており、悪性腫瘍の治療分野においても最小侵襲治療への積極的な試みがなされている。特に悪性腫瘍の場合、その治療の多くを外科的手術に頼っているが、従来の外科的手術による治療、即ち広範囲の組織切除を行なう場合には、その臓器がもつ本来の機能や外見上の形態を大きく損なう場合が多く、たとえ生命を存えたとしても患者に対して多大な負担を与えることになる。このような従来の外科的治療に対してＱＯＬ（ｑｕａｌｉｔｙ−ｏｆ−ｌｉｆｅ）を考慮した超音波照射装置の開発が強く望まれており、その１つの方法として、腫瘍組織に対して強力な超音波を集束させることによって加温し、熱変性壊死させる超音波治療法の研究が進められている。
【０００３】
強力超音波を用いた治療方法は、マイクロ波を用いた方法と比較してエネルギーの集束性と深達度に優れているため、体内の深部に位置した臓器の腫瘍に対して体外からの局所的な治療が可能となる大きな利点を有している。
【０００４】
この強力超音波による治療法は、例えば凹面状の大型ピエゾ素子（圧電振動素子）に対して電気的な駆動信号を供給することによって発生する超音波を腫瘍の加温部に照射し、この腫瘍組織を短時間で熱変性壊死させるものであり、超音波の集束点に超音波エネルギーを集中させて腫瘍組織の加温を行なっている。
【０００５】
この腫瘍組織の加温における最適な超音波エネルギーの大きさには範囲（上限値及び下限値）が存在し、下限値より小さな超音波エネルギーの場合には腫瘍の加温が不充分となる。一方、上限値以上の過大な超音波エネルギーが照射されて腫瘍組織の温度が許容値を超える場合には、キャビテーションの発生とともに腫瘍組織は飛散し、癌細胞が正常細胞に転移する可能性がある。また、この場合、正常の組織に対して大きな損傷を与えることが本発明の発明者らによる基礎実験から明らかになりつつある。しかしながら、このような強力超音波を用いた超音波照射装置における加温部の温度計測は従来行なわれなかった。
【０００６】
一方、悪性腫瘍組織が正常組織に較べて加温に対する抵抗力が低いことを利用し、悪性腫瘍を加温治療する温熱治療装置（ハイパーサーミア装置）が既に実用化されている。この装置を用いた温熱治療における腫瘍内の温度計測は、熱電対・サーミスタなどの侵襲的手段によって行なわれているが、超音波などを用いた無侵襲温度計測法についても検討されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図１１は、特許文献１に示されている温度計測機能を有した温熱治療装置１０であり、この温熱治療装置１０において、腫瘍に対する加温は、加温専用の圧電振動子からなる送波器１と加温専用の圧電振動子を駆動する送波回路２によって行なわれる。一方、加温時における腫瘍内温度の計測は、温度計測用圧電振動子からなる加温監視用超音波送受波器３と、この温度計測用圧電振動子に対して超音波の送受波を行なう送受波回路４によって行なわれ、加温監視用超音波送受波器３は送波器１と一体化して設けられている。また、加温監視用超音波送受波器３及び送受波回路４は加温部の超音波画像を得るためのイメージング用圧電振動子及びイメージング用送受波器の機能を兼ね備えている。
【０００８】
そして、送波器１及び送波回路２は、主制御回路７の制御下で腫瘍内に集束超音波を照射して加温を行なう。一方、加温監視用超音波送受波器３と送受波回路４は、主制御回路７の制御のもとに前記腫瘍内の加温部方向に超音波の送受波を行ない、得られた一連の受信信号の中から、超音波送受波方向において加温部内の隣接した２つの関心領域の受信信号をゲート回路を用いて抽出する。次いで、エコー信号周波数分析回路５は、抽出された前記２つの関心領域からの受信信号に対して周波数分析を行い、温度上昇検出回路６は、エコー信号周波数分析回路５の周波数分析によって得られた２つの周波数スペクトラムの比から超音波減衰係数を計測し、更に、この超音波減衰係数に基づいて加温部における温度上昇分を求めている。
【０００９】
【特許文献１】特許第２７３５２８０号明細書（第６頁、第１１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ハイパーサーミア（温熱治療）の加温部において計測される温度範囲は３７℃〜４３℃であるが、腫瘍の焼灼を目的とした超音波照射装置によって加温される領域の温度は８０℃を超える場合もある。従来より、超音波の音速は伝搬媒質の温度に依存することが知られているが、上記のように生体組織の温度が広範囲に変化する場合には生体組織における超音波の伝搬速度が大幅に変化し、これに伴って強力超音波によって形成される集束点の位置も変化する。
【００１１】
即ち、超音波照射装置によって形成される集束超音波の集束点の位置は、生体組織の温度変化に伴なって超音波送受波方向に変化する。従って、このような加温部の温度計測において特許文献１の方法を適用した場合、上記のように温度変化に伴って変動する加温部からの超音波受信信号に対してゲートの位置を一致させて抽出することが困難となり、このため温度計測の精度が得られないという問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の加温部の温度計測における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、加温部の温度を正確かつ容易に計測することが可能な超音波照射装置及び超音波照射方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波照射装置は、被検体に対して超音波の送受波を行う第１の送受波手段と、前記被検体の１つ又は複数の領域に対して加温を行う超音波を照射するために、前記第１の送受波手段に対して第１の駆動信号を供給する第１の手段と、前記被検体の加温領域に対して測温を行う超音波を照射するために前記第１の送受波手段に対して第２の駆動信号を供給する第２の手段と、前記第１の送受波手段によって受波される前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２に係る本発明の超音波照射装置は、被検体に対して超音波の送受波を行う第１の送受波手段と、前記被検体の１つ又は複数の領域に対して加温を行う超音波を照射するために、前記第１の送受波手段に対して第１の駆動信号を供給する第１の手段と、前記被検体の加温領域に対して測温を行う超音波を照射するために前記第１の送受波手段に対して第２の駆動信号を供給する第２の手段と、前記第１の送受波手段によって受波される前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段と、この温度情報取得手段によって得られた温度情報に基づいて、前記第１の手段が供給する第１の駆動信号による加温能力を制御する加温能制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１５】
更に、請求項３に係る本発明の超音波照射装置は、被検体に対して超音波の送受波を行う第１の送受波手段と、前記被検体の１つ又は複数の領域に対して加温を行う超音波を照射するために、前記第１の送受波手段に対して第１の駆動信号を供給する第１の手段と、前記被検体の加温領域に対して測温を行う超音波を照射するために前記第１の送受波手段に対して第２の駆動信号を供給する第２の手段と、前記第１の送受波手段によって受波される前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段と、前記被検体に対して超音波の送受波を行う第２の送受波手段と、この第２の送受波手段により送受波を行い、前記加温領域を含む被検体断面の超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、前記超音波画像データを表示する表示手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
請求項１６に係る本発明の超音波照射方法は、超音波の送受波を行う送受波手段と、被検体の１つ又は複数の領域を加温及び測温を行うためにそれぞれ前記送受波手段に対して第１及び第２の駆動信号を供給する第１及び第２の手段と、加温領域から反射する超音波に基づいて、前記加温領域における温度情報を取得する温度情報取得手段と、この温度情報取得手段によって得られた温度情報に基づいて、前記第１の手段が供給する第１の駆動信号の加温能力を制御する加温能制御手段とを備える超音波照射装置による超音波照射方法であって、前記第１の手段により送受波手段を駆動し、被検体の１つ又は複数の領域に対して超音波を照射して加温するステップと、前記第２の手段により前記送受波手段を駆動し、前記被検体の加温領域に対して超音波を照射を行うステップと、前記送受波手段により受波された前記加温領域からの超音波に基づいて、前記加温領域における超音波照射の物理量を計測するステップと、計測された前記超音波照射の物理量の値に基づいて前記加温領域における温度を推定するステップと、推定された前記温度に基づいて、前記第１の手段により供給される超音波の加温能力を制御するステップとを有し、推定された前記加温領域の温度が所定の温度に到達するまで上記の各ステップを繰り返し行うことを特徴としている。
【００１７】
従って本発明によれば、加温による生体組織の温度上昇に伴って加温部の位置が変化する場合においても、常に加温部から受信される超音波に基づいて温度計測を行うことができるため、加温部の正確な温度計測を容易に行うことが可能な超音波照射装置及び超音波照射方法を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（装置の構成）
本発明の実施の形態における超音波照射装置の構成について図１乃至図４を用いて説明する。図１はこの実施の形態における超音波照射装置の概略構成を示すブロック図であり、図３及び図４は、この超音波照射装置に設けられた加温／温度計測用超音波送受波部及び超音波映像部のブロック図を示す。
【００１９】
図１において、超音波照射装置１００は、被検体５１の腫瘍５５に設定された加温部５２に対して強力超音波（以下では加温用超音波と呼ぶ）を照射する第１の手段と、加温部５２に対して測温用超音波を送受信し、この反射波（測温用受信超音波）に基づいて加温部５２における温度計測を行う第２の手段を有する加温／温度計測部１１と、加温用超音波によって治療される部位、即ち加温部５２の超音波画像データの生成を行うための超音波映像部１２を備えている。更に、超音波照射装置１００は、超音波映像部１２によって生成された画像データを表示する表示部１３と、患者情報あるいは腫瘍情報の入力や種々の照射条件の設定を行なう操作部１４と、上記各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１５とを備えている。
【００２０】
超音波照射装置１００の加温／温度計測部１１は、加温用超音波を被検体５１の加温部５２に照射する送受波器２２を有したアプリケータ２１と、このアプリケータ２１の送受波器２２を駆動して加温用超音波の送波を行なうとともに、加温部５２に対して測温用超音波を送受波し、測温用受信超音波に基づいて加温部５２における温度の計測（推定）を行う加温／温度計測用超音波送受波部１６を備えている。
【００２１】
そして、加温／温度計測部１１のアプリケータ２１は、例えば、脱気水からなるカップリング液２３によって充満されており、その上部には加温用超音波を照射するための送受波器２２が取り付けられ、この送受波器２２のほぼ中央部に開口した孔部２６には、後述する超音波映像部１２における超音波プローブ２７の装着が可能となっている。
【００２２】
一方、アプリケータ２１における被検体５１の体表５３との接触部には、高分子材料からなり、前記カップリング液２３とほぼ等しい音響インピーダンスのカップリング膜２４が設けられている。即ち、送受波器２２から照射される加温用超音波及び測温用超音波や超音波プローブ２７によって送受波されるイメージング用超音波は、被検体５１とほぼ等しい音響特性を有するカップリング膜２４及びカップリング液２３を介し、被検体５１に対して効率良く送受波される。
【００２３】
図２（ａ）は、送受波器２２を構成する圧電振動素子３１の配列を正面方向（図１のＺ軸方向）から示した図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＡ−Ａ断面における送受波器２２の断面図である。即ち、送受波器２２は、図２（ａ）に示すように２次元配列されたＮｘ個の圧電振動素子３１を備え、これらの圧電振動素子３１は凹面状あるいは平面状に配列されている。また、送受波器２２の中央部には、加温部５２の超音波画像データの収集を行なうための超音波プローブ２７の挿入が可能な孔部２６が設けられている。
【００２４】
一方、図２（ｂ）において、圧電振動素子３１−１乃至３１−８の第１の面（上面）、及び第２の面（下面）には電極３２ａ及び電極３２ｂがそれぞれ装着され、電極３２ａは支持台３３に固定されている。また、電極３２ｂには加温超音波あるいは測温超音波の照射を効率良く行うための音響マッチング層３４が設けられ、更に、その表面は保護膜３５によって覆われている。このＮｘ個の圧電振動素子３１にそれぞれ装着された電極３２ａは、Ｎｘチャンネルからなる信号線３６によって加温／温度計測用超音波送受波部１６と接続され、電極３２ｂは共通接続されて超音波照射装置１００の接地端子に接続される。
【００２５】
次に、加温／温度計測部１１における加温／温度計測用超音波送受波部１６の構成を図３を用いて説明する。この加温／温度計測用超音波送受波部１６は送受波器２２を構成する圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘに対して加温及び温度計測用の駆動信号を供給する加温／測温用送波部４１と、被検体５１からの温度計測用受信超音波を圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘを介して受信する測温用受波部４２と、この測定用受信超音波に基づいて被検体５１の加温部５２における温度を計測（推定）する温度計測部４３とを備えており、更に、前記圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘに対して効率良く送受波を行なうために、加温／測温用送波部４１及び測温用受波部４２と圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘの間にはインピーダンスマッチングを行なうマッチング回路４４が設けられている。
【００２６】
加温／測温用送波部４１は、バースト発生器４５、パルス発生器４６、切り換えスイッチ４７、送信遅延回路４８、パワーアンプ４９を備えている。バースト発生器４５は、被検体５１の加温部５２に対して加温用超音波を照射するための駆動信号として、圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘの共振周波数に対応した周波数のバースト波を発生し、パルス発生器４６は、加温部５２に対して測温用の超音波パルス（測温用送信超音波）を照射するための駆動パルスを発生する。そして、切り換えスイッチ４７は、加温時にはバースト発生器４５の出力を、また、測温時にはパルス発生器４６の出力を選択し送信遅延回路４８に供給する。
【００２７】
送信遅延回路４８は、Ｎｘチャンネルの独立な遅延回路を備え、送受波器２２の圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘが照射する加温用超音波及び測温用超音波を所望加温部５２の加温集束点あるいは測温集束点に集束させるために、切り換えスイッチ４７の出力に対して所定の遅延時間を与える。尚、この遅延時間は、圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘの夫々の位置と加温集束点及び測温集束点の位置によって一義的に決定される。一方、パワーアンプ４９は、加温部５２に投入される超音波エネルギーを調節する機能を有し、例えば、加温部５２において計測される温度に基づいて、送信遅延回路４８から供給されるＮｘチャンネルの駆動信号を所定の振幅に設定することが可能である。
【００２８】
測温用受波部４２は、受信遅延回路５０と加算器５１とＡ／Ｄ変換器５２を備えている。受信遅延回路５０は、Ｎｘチャンネルの遅延回路から構成され、圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘによって受信された測温用受信信号の中から、加温部５２の測温集束点において反射して得られた受信信号成分の位相を整相して抽出（即ち、測温集束点からの受信信号を集束）するために、前記Ｎｘチャンネルの受信信号に所定の遅延時間を与える。そして、受信遅延回路５０におけるＮｘチャンネルの出力は、加算器５１において加算合成された後Ａ／Ｄ変換器５２においてデジタル信号に変換される。
【００２９】
温度計測部４３は、周波数分析器５３と記憶回路５４と減衰係数演算回路５５と温度計測回路５６を備えている。周波数分析器５３は、被検体５１の１つの加温部５２において設定した２つの測温集束点からの受信信号に対して夫々周波数分析を行ない、得られた周波数スペクトラムデータを記憶回路５４に保存する。
【００３０】
減衰係数演算回路５５は、前記周波数スペクトラムデータに基づいて加温部５２における超音波減衰係数の計測を行なう。例えば、加温部５２において超音波送受波方向に隣接して設定した２つの測温集束点から得られる２つの測温用受信超音波の周波数スペクトラムデータに対して比を求め、更に、このスペクトラム比の勾配から超音波減衰係数の計測を行なう。一方、温度計測回路５６は、図示しない記憶回路を有し、この記憶回路には超音波減衰係数と温度との関係（超音波減衰係数の温度依存性）を示す一覧表が臓器別にルックアップテーブルとして保存されている。そして、加温部５２における超音波減衰係数の計測値が減衰係数演算回路５５から供給されたならば、この超音波減衰係数の値に対応する温度を求める。
【００３１】
次に、図１の超音波映像部１２の構成について図４を用いて説明する。図４に示した超音波映像部１２は、加温部５２における超音波画像データを収集するために被検体５１に対してイメージング用超音波の送受波を行なう超音波プローブ２７と、イメージング用の送信超音波を被検体５１の所定方向に送信するために超音波プローブ２７に対して駆動信号を供給するとともに、前記所定方向からのイメージング用受信超音波を受信し、この受信信号に基づいて超音波画像データの生成を行なうイメージング用超音波送受波部１７を備えている。
【００３２】
超音波映像部１２の超音波プローブ２７は、腫瘍５５に対する加温用超音波の正確な照射と、この照射による加温効果を超音波画像によってモニタリングするために設けられている。超音波プローブ２７は、通常の超音波診断に用いられているものと同一のものを使用することが可能であり、特に加温／温度計測部１１の送受波器２２による加温用超音波の照射及び測温用超音波の送受波を妨げないために、小さな超音波送受波面で広い範囲の画像化が可能なセクタ走査用の超音波プローブが好適である。本実施の形態では、電子的に超音波ビームの送受波方向を制御して扇状の画像領域を得るセクタ電子走査型の超音波プローブを超音波プローブ２７として用いる。
【００３３】
アプリケータ２１のカップリング液２３の中に配置される超音波プローブ２７の先端部は、例えば２次元にＮｙ個配列された微小圧電振動素子を有し、この図示しないＮｙ個の微小圧電振動素子は送信時には電気パルスをイメージング用送信超音波に変換して被検体５１に送信し、また、受信時には被検体５１からのイメージング用受信超音波を電気信号（受信信号）に変換する機能を有している。尚、この超音波プローブ２７の先端部の構成は図２（ｂ）に示した送受波器２２とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
一方、超音波映像部１２のイメージング用超音波送受波部１７は、超音波プローブ２７から被検体５１に対してイメージング用送信超音波を放射するための駆動信号を生成するイメージング用送波部６１と、被検体５１からのイメージング用受信超音波を超音波プローブ２７を介して受信するイメージング用受波部６２と、この受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成部６３と、この画像データを保存する画像データ記憶部６４を備えている。
【００３５】
イメージング用送波部６１は、レート信号発生器６６と、送信遅延回路６７とパルサ６８を備えている。レートパルス発生器６６は、被検体５１に放射するイメージング用送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを送信遅延回路６７に供給する。送信遅延回路６７は、Ｎｙチャンネルの独立な遅延回路から構成され、細いイメージング用送信超音波ビーム幅を形成するために、イメージング用送信超音波を所定の深さに集束するための遅延時間と、所定の方向に偏向するための遅延時間をレートパルスに与え、パルサ６８に供給する。パルサ６８は、Ｎｙチャンネルの独立な駆動回路を有しており、被検体５１にイメージング用送信超音波を送信するために超音波プローブ２７に内蔵された微小圧電振動素子を駆動する駆動パルスを生成する。
【００３６】
イメージング用受波部６２は、プリアンプ６９と受信遅延回路７０と加算器７１とを備えている。プリアンプ６９は、前記微小圧電振動素子によって電気信号に変換された微小信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保する。受信遅延回路７０は、細い受信ビーム幅を得るために所定の深さからのイメージング用受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、イメージング用受信超音波の指向性を制御して被検体５１を走査するための遅延時間をプリアンプ６９の出力に与えた後、加算器７１に送り、加算器７１はＮｙチャンネルの受信信号を加算合成する。
【００３７】
画像データ生成部６３は、対数変換器７２と包絡線検波器７３とＡ／Ｄ変換器７４を備えている。対数変換器７２は、画像データ生成部６３の入力信号の振幅を対数変換（対数圧縮）し、弱い信号を相対的に強調する。一般に被検体５１から得られる受信信号は広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを比較的狭いダイナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示するためには弱い信号を強調する振幅圧縮の技術が必要となる。包絡線検波器７３は、対数変換された受信信号に対して包絡線検波を行い、振幅のみを検出する。また、Ａ／Ｄ変換器７４は、この包絡線検波器７３の出力信号をＡ／Ｄ変換して超音波画像データを生成する。一方，画像データ記憶部６４は、画像データ生成部６３において生成された超音波の画像データを一旦保存する記憶回路であり、超音波の送受波方向を変更しながら得られるデータを順次記憶し、２次元の超音波画像データを生成する。
【００３８】
次に図１に戻り、超音波照射装置１００の表示部１３は、図示しない表示回路とＣＲＴあるいは液晶からなるモニタを備えており、超音波プローブ２７及びイメージング用超音波送受波部１７によって生成される超音波画像データの表示を行なう。また、このモニタ上に表示される超音波画像には、加温／温度計測部１１の送受波部２２によって形成される加温部５２の位置や、操作者が操作部１４のマウス等を用いて入力する腫瘍５５の位置や輪郭線、更にはこの輪郭線を楕円近似等により変換した図形などが表示され、更に、加温用超音波の照射に伴う加温部５２の温度変化特性のグラフや、前記超音波画像データに重畳して加温部５２の２次元温度分布データを表示することも可能である。
【００３９】
尚、表示部１３の前記表示回路は、１枚分の超音波画像データ、あるいは、この超音波画像データの付帯情報である数字や各種文字などのデータを一旦保存する表示用画像データ記憶回路と、これらのデータに対してＤ／Ａ変換とＴＶフォーマット変換を行なう変換回路が設けられている。一方、操作部１４は、操作パネル上に液晶パネル、キーボード、トラックボール、マウス、各種選択ボタン等を備え、操作者によって患者情報の入力、治療対象臓器の選択、アプリケータ２１の選択、各種照射条件の設定、更には腫瘍５５の位置及びサイズなどの腫瘍情報や種々のコマンド信号を入力することができる。
【００４０】
システム制御部１５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１８と記憶回路１９を備え、操作部１４からのコマンド信号に従って各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行う。システム制御部１５の記憶回路１９は、操作部１４を介して送られる操作者の入力コマンドや入力情報を保存するとともに、図４に示したイメージング用超音波送受波部１７の送信遅延回路６７及び受信遅延回路７０において設定される遅延時間や、図３に示した加温／温度計測用超音波送受波部１６の送信遅延回路４８及び受信遅延回路５０において与えられる遅延時間が超音波ビームの集束点あるいは送受波方向をパラメータとして圧電振動素子毎に保存されている。
【００４１】
一方、システム制御部１５のＣＰＵ１８は、操作部１４から入力される腫瘍５５の位置や大きさの情報を読み取り、その外形を例えば楕円近似にて表示部１３のモニタ上に表示するとともに、これらの腫瘍情報に基づいて最適な加温軌跡の設定などを行う。また、加温／温度計測用超音波送受波部１６の温度計測部４３から供給される加温部５２の温度情報から、送受波器２２の圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘに供給する加温用駆動信号の最適エネルギー値を設定し、この最適エネルギー値に基づいて加温／計測用送波部４１におけるパワーアンプ４９の増幅度、あるいはバースト発生器４５から出力されるバースト波の長さの制御を行なう。
【００４２】
（加温及び測温の手順）
次に、本実施の形態における超音波画像データの生成と加温部５２における加温用超音波の照射と温度計測の手順を図１乃至図１０を用いて説明する。但し、図５は上記手順を示すフローチャートである。
【００４３】
操作者は、まず操作部１４において治療対象臓器名（例えば肝臓）を入力し、次いでこの治療に最適なアプリケータ２１を取り付けるとともに、このアプリケータ２１のＩＤや加温用超音波の振幅（Ａ１）やバースト時間（ΔＴ１）などの加温条件を初期設定し、これらの情報をシステム制御部１５のＣＰＵ１８を介して記憶回路１９に保存する（図５のステップＳ１）。次いで、操作者は、超音波映像部１２を動作状態に切り換え、このとき得られる被検体５１の超音波画像を観測しながら腫瘍５５が超音波プローブ２７のほぼ直下、即ち、超音波画像の中心部に位置するように超音波プローブ２７及びアプリケータ２１の位置を設定する（図５のステップＳ２）。
【００４４】
この超音波映像部１２による超音波画像データの生成について図４を用いて説明する。イメージング用超音波の被検体５１への送信に際して、イメージング用送波部６１のレートパルス発生器６６は、システム制御部１５からの制御信号に従い、被検体５１に送信するイメージング用送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを送信遅延回路６７に供給する。送信遅延回路６７は、イメージング用送信超音波を所定の深さに集束するための遅延時間と、最初の走査方向（θ１）に超音波を送信するためのＮｙ種の遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをＮｙチャンネルのパルサ６８に供給する。そして、パルサ６８は、超音波プローブ２７に内蔵されているＮｙ個の微小圧電振動素子を駆動し、被検体５１にイメージング用送信超音波を放射する。
【００４５】
被検体５１に送信されたイメージング用送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体５１の臓器間の境界面あるいは組織にて反射し、このイメージング用受信超音波は送信時に使用した微小圧電振動素子によって受信されて電気信号に変換される。そして、この受信信号はプリアンプ６９にて増幅され、受信遅延回路７０に送られる。受信遅延回路７０は、所定の深さからのイメージング用受信超音波を集束して受信するための遅延時間と、θ１方向に強い受信指向性をもたせてイメージング用受信超音波を受信するための遅延時間を前記受信信号に与えた後、加算器７１へ供給する。加算器７１は、プリアンプ６９、受信遅延回路７０を介して入力される複数の受信信号を加算合成し、１つの受信信号に纏めた後、画像データ生成部６３へ供給する。更に、画像データ生成部６３において、加算器７１の出力は対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされた、画像データ記憶部６４に保存される。
【００４６】
次に、超音波の送受波方向をΔθずつ順次更新させながら最後の走査方向θＭに至るまで上記と同様な手順で超音波の送受波を行なう。即ち、システム制御部１５は、送信遅延回路６７及び受信遅延回路７０の遅延時間を上記超音波送受波方向に対応させて設定し、超音波の送受波方向を順次切り替えながら、画像データの収集を行なう。一方、システム制御部１５は、得られた画像データを画像データ記憶部６４に順次保存し、所定の範囲の走査が終了した時点で１枚分の画像データを表示部１３のモニタに表示する。
【００４７】
操作者は、表示部１３に表示された被検体５１の超音波画像を観察し、加温用超音波の照射対象である腫瘍５５が超音波プローブ２７のほぼ直下に位置するようにアプリケータ２１の位置を調節する。図６は、このとき表示部１３のモニタ上に表示される腫瘍５５の超音波画像を模式的に示す。この場合、超音波プローブ２７の先端に２次元配列された微小圧電振動素子による最初の超音波画像データ（第１の超音波画像データ）は例えば図６（ａ）に示すようにＸ−Ｚ平面において得られる。
【００４８】
操作者は、この第１の超音波画像に表示されている腫瘍像に対して操作部１４のマウスを用いて輪郭を描く。システム制御部１５のＣＰＵ１８は、入力された腫瘍輪郭情報に基づいて例えば楕円近似を行い、更に、得られた楕円の中心位置ｇとＸ方向の最大径Ｗｘ、及びＺ方向の最大径Ｗｚを算出してシステム制御部１５の記憶回路１９に保存する。
【００４９】
次に、操作者は、操作部１４において超音波画像断面の変更指示を入力することによって、システム制御部１５は、イメージング用超音波送受波部１７の送信遅延回路６７及び受信遅延回路７０に対して新たな遅延時間設定を行ない、前記第１の超音波画像データの楕円中心において直交するＹ−Ｚ面上の第２の超音波画像データ（図６（ｂ））を上記第１の超音波画像データと同様の手順で収集する。
【００５０】
操作者は、表示部１３のモニタに表示された第２の超音波画像に対しても第１の超音波画像の場合と同様にして腫瘍像の輪郭を入力し、システム制御部１５のＣＰＵ１８は、この輪郭情報に基づいて楕円近似を行った後に、この楕円情報から楕円の中心位置ｇ、Ｙ方向の最大径Ｗｙ、更にはＺ方向の最大径Ｗｚなどを算出してシステム制御部１５の記憶回路１９に保存する。そして、システム制御部１５は、上記の計測によって得られた腫瘍像の中心位置ｇ、及び大きさの情報Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚに基づいて、この腫瘍５５を加温する際の加温部５２の３次元的な配置や加温順序などの加温計画を設定する（図５のステップＳ３）。
【００５１】
以上のようにして、加温／温度計測部１１の送受波器２２による腫瘍５５の加温計画が設定されたならば、操作者は操作部１４より腫瘍５５に対する加温開始コマンドを入力する。このコマンド入力を読み取ったシステム制御部１５は、加温計画にて設定された最初の加温部５２−１から最終加温部５２−ＮＰに向かって順次加温と測温を行ない、更に加温部５２における超音波画像データの収集と表示によって加温位置の確認と加温効果のモニタリングが行なわれる。
【００５２】
次に、被検体５１の加温部５２に対する加温超音波の照射と、この加温部５２における温度計測の手順について図７乃至図９を用いて説明する。
【００５３】
図７は、加温計画によって設定された加温部５２−２における加温用超音波の集束点Ｑ１と測温用超音波の集束点Ｐ１及びＰ２を示す。この図７に示すように加温部５２−２を加温する場合には、その領域のほぼ中心に加温集束点Ｑ１を設定し、この加温集束点Ｑ１を通過する超音波伝搬軸上において、加温集束点Ｑ１よりΔＺ／２浅い位置（図７の上方）に測温集束点Ｐ１を、またΔＺ／２深い位置（図７の下方）に測温集束点Ｐ２を設定する。
【００５４】
まず、振幅がＡ１の加温用超音波を加温集束点Ｑ１に対して所定時間（ΔＴ１）照射して加温部５２−２を加温し、次いで測温用超音波を測温集束点Ｐ１及びＰ２に対して順次送受波して得られた各々の受信信号の周波数スペクトラムに基づいて加温部５２−２の温度を計測する。そして、加温部５２−２の温度が所定の温度（例えば８５℃）になるまで加温と測温の動作を繰り返し行なう。
【００５５】
次に、図３に示した加温／温度計測用超音波送受波部１６のブロック図と図８に示した本実施の形態のタイムチャートとを用いて加温部５２−２に対する加温と、この加温部５２−２における温度計測の手順について更に詳しく説明する。尚、図８（ａ）は、送受波器２２の圧電振動素子３１における加温用超音波及び測温用超音波のための駆動信号を示し、図８（ｂ）は、測温用受波部４２において得られる測温用超音波の受信信号を示す。また、図８（ｃ）は超音波映像部１２のイメージング用超音波による超音波画像データ収集期間を示している。
【００５６】
加温部５２−２に対する加温に際して、システム制御部１５は、図３の加温／温度計測用超音波送受波部１６における切り換えスイッチ４７を制御し、バースト発生器４５の出力信号、即ち、圧電振動素子３１の共振周波数にほぼ等しい周波数を有し、バースト持続時間がΔＴ１のバースト波を送信遅延回路４８に供給する。送信遅延回路４８は、このバースト波によって照射される加温用超音波を加温集束点Ｑ１に集束させるためのＮｘ種の遅延時間をバースト波に与え、所定の遅延時間が与えられたＮｘチャンネルのバースト波は、パワーアンプ４９において振幅Ａ１に増幅された後、マッチング回路４４を介して送受波器２２のＮｘ個の圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘに供給される。Ｎｘチャンネルのバースト波が供給された圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘは、加温部５２−２の加温集束点Ｑ１に対して第１の加温用バースト波を照射する（図５のステップＳ４）。
【００５７】
加温部５２−２における第１の加温が終了したならば、システム制御部１５は、切り換えスイッチ４７を切り換えてパルス発生器４６のパルス波を送信遅延回路４８に供給し、送信遅延回路４８は、このパルス波の駆動によって照射される測温用送信超音波を測温集束点Ｐ１に集束するための遅延時間を前記パルス波に与える。そして、所定の遅延時間が与えられたＮｘチャンネルのパルス波は、パワーアンプ４９及びマッチング回路４４を介して送受波器２２のＮｘ個の圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘに供給され、圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘは、加温部５２−２の測温集束点Ｐ１に対して測温用送信超音波を照射する。
【００５８】
測温集束点Ｐ１に向け放射された測温用送信超音波の一部は、伝搬媒質中の音響インピーダンスの異なる組織にて反射し、この反射波（測温用受信超音波）は送信時に使用した圧電振動素子３１−１乃至３１−Ｎｘによって受信されて電気信号に変換される。更に、この受信信号は測温用受信部４２の受信遅延回路５０に送られ、受信遅延回路５０は、測温集束点Ｐ１からの超音波を集束して受信するための遅延時間を受信信号に与えた後、加算器５１へ供給する。そして、Ｎｘチャンネルの受信遅延回路５０から出力される受信信号は加算器５１にて加算合成された後、Ａ／Ｄ変換器５２においてデジタル信号に変換され、温度計測部４３に供給される。
【００５９】
尚、測温用超音波は加温用超音波の場合と同様に大きな口径を有する送受波器２２を用いて送受波が行なわれるために、超音波プローブ２７を用いた場合と比較して強い集束となる。従って加算器５１の出力の大部分は図８（ｂ）に示すように測温集束点Ｐ１近傍からの反射波となり、ゲート回路を用いなくとも測温集束点Ｐ１からの反射波のみを近似的に得ることができる。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換器５２の出力信号は、温度計測部４３の周波数分析器５３において周波数分析され、測温集束点Ｐ１からの測温用受信超音波の周波数スペクトラムデータとして記憶回路５４において一旦保存される。上記のようにして加温部５２−２の測温集束点Ｐ１から得られた測温用受信超音波の周波数スペクトラムの計測が終了したならば、同様の手順により測温集束点Ｐ２に向けて測温用送信超音波が照射され、得られた測温用受信超音波から周波数スペクトラムが計測されて記憶回路５４に保存される。
【００６１】
一方、温度計測部４３の減衰係数演算回路５５は、測温集束点Ｐ１及び測温集束点Ｐ２から得られた測温用受信超音波のスペクトラムデータを記憶回路５４から読み出し、これらのスペクトラムデータの比（あるいは対数変換したスペクトラムデータの差）における平均勾配から加温部５２−２における超音波減衰係数を算出し、この算出結果を温度計測回路５６に供給する。温度計測回路５６は、システム制御部１５から送られた治療対象臓器情報（肝臓）に対応したルックアップテーブルを選択し、選択されたルックアップテーブルにおいて前記超音波減衰係数に対応する臓器温度を読み出し、この温度値をシステム制御部１５のＣＰＵ１８に供給する（図５のステップＳ５）。
【００６２】
ここで、超音波減衰係数の算出方法を図９を用いて説明する。送受波器２２から放射され、測温集束点Ｐ１で反射した後再び送受波器２２において受信された測温用超音波の波形をＢ１（ｔ）、測温集束点Ｐ１を通過し測温集束点Ｐ２で反射した後送受波器２２において受信された測温用超音波の波形をＢ２（ｔ）とすればＢ１（ｔ）とＢ２（ｔ）は近似的に下記の関係が成立する。
【００６３】
Ｂ２（ｔ）∝Ｂ１（ｔ）ｅｘｐ（−２αｏｆΔＺ）              ・・・（１）
但し、αｏは加温部５２−２における超音波減衰係数、ΔＺは測温集束点Ｐ１と測温集束点Ｐ２の距離である。この式（１）をフーリエ変換して得られたパワースペクトラムを更に対数変換すると
ｌｎＳＢ２（ｆ）＝ｌｎＳＢ１（ｆ）−４αｏｆΔＺ＋Ｃ        ・・・（２）
但し、ＳＢ１（ｆ）及びＳＢ２（ｆ）は波形Ｂ１（ｔ）及びＢ２（ｔ）のパワースペクトラム、また、Ｃは定数を示す。従って加温部５２−２における超音波減衰係数αｏは
αｏ＝（１／４ΔＺ）∂（ｌｎＳＢ１（ｆ）−ｌｎＳＢ２（ｆ））／∂ｆ・・（３）
によって得られる。即ち、周波数ｆに依存した超音波減衰特性を有する生体組織の場合には、２つの反射点（測温集束点Ｐ１及びＰ２）からの受信信号について夫々パワースペクトルを算出し、次いで対数変換した前記パワースペクトルの間の差スペクトルにおける周波数勾配を算出することによって超音波減衰係数αｏを求めることができる。図９（ａ）及び図９（ｂ）は対数変換後のパワースペクトルｌｎＳＢ１（ｆ）及びｌｎＳＢ２（ｆ）を示し、図９（ｃ）は対数変換したパワースペクトルの間の差スペクトル（ｌｎＳＢ１（ｆ）−ｌｎＳＢ２（ｆ））を示す。従って、図９（ｃ）の差スペクトルにおける平均勾配値を４ΔＺで除することによって所望の超音波減衰係数αｏを求めることができる。
【００６４】
尚、上述の加温集束点Ｑ１における測温方法では、この加温集束点Ｑ１に対してＺ方向に隣接する測温集束点Ｐ１及びＰ２に対して測温用の超音波送受信を順次行なったが、近年の超音波診断装置においては既に公知の技術である並列同時受信法を用いることによって、上記測温集束点Ｐ１及びＰ２における測温を同時に行なうことが可能となる。即ち、送信時の集束点は上記加温集束点Ｑ１に設定し、受信用の集束点は測温集束点Ｐ１及びＰ２に夫々設定する。このとき、送信時における送受波器２２の有効口径を小さく設定し、加温集束点Ｑ１の集束領域が測温集束点Ｐ１及びＰ２を含むように拡大させることが望ましい。
【００６５】
加温部５２−２において、第１の加温用バースト波による加温と測温が終了したならば、システム制御部１５は、超音波映像部１２に対して加温部５２−２の超音波画像データを収集するための制御信号を供給し、超音波映像部１２のイメージング用超音波送受波部１７及び超音波プローブ２７は走査面内に加温部５２−２が含まれるようにイメージング用超音波の送受波方向を制御して超音波画像データの生成を行なう。更に、得られた超音波画像データは、表示部１３の図示しない表示用画像メモリに一旦保存されるとともにモニタ上に静止画像として表示される（図５のステップＳ６）。尚、超音波画像データの収集と表示の手順はステップＳ２において既に述べた手順と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００６６】
第１の加温用バースト波の照射に後続して行なわれる加温部５２−２の超音波画像データの生成と表示が終了し、加温部５２−２の温度が目標温度（例えば８５℃）に到達していない場合には、第２の加温用バースト波を用い加温部５２−２に対して更なる加温を行う（図５のステップＳ７）。このとき、システム制御部１５のＣＰＵ１８は、既に温度計測部４３の温度計測回路５６から供給され図示しない記憶回路１９に保存されている第１の加温後の加温部５２−２の温度値を読み出す。そして、第１の加温用バースト波のエネルギーと同等のエネルギーを有する第２のバースト波を供給した場合に許容温度を超える可能性が有るならば、第２の加温用バースト波の振幅あるいはバースト持続時間を低減して設定する（図５のステップＳ８）。
【００６７】
次いで、新たに設定された第２の加温用バースト波を用いて加温部５２−２に対する加温が行われ、更に、測温用超音波による温度計測、イメージング用超音波による第２の超音波画像データの生成と表示が順次行なわれる。このとき、既に表示に用いられていた第１の超音波画像データは第２の超音波画像データによって更新される。
【００６８】
加温部５２−２に対する加温、測温、画像データの収集と表示は加温部５２−２が所望の温度に到達するまで繰り返し行なわれ、温度計測回路５６において計測される温度値はＣＰＵ１８を介して表示部１３に供給されて温度特性グラフとして表示される。図１０は、表示部１３のモニタに表示される温度特性グラフの１例であり、既に図８（ａ）に示したように加温用バースト波の振幅を徐々に低減し、第３の加温用バースト波の照射において所望温度の８５℃に安定して到達した場合を想定している。
【００６９】
被検体５１の腫瘍５５に対する加温計画に基づき、他の加温部５２に対して加温、測温及び画像データの生成と表示を行なう場合も、上述と同様の手順によって行なうことができる（図５のステップＳ９）。そして各加温部５２の測温によって得られた温度の最終値は表示部１３の図示しない記憶回路において一旦保存された後、超音波画像データに重畳して２次元温度分布データとして表示する（図５のステップＳ１０）。操作者は表示された２次元温度分布において最終確認を行ない、腫瘍５５に対する加温治療を終了する（図５のステップＳ１１）。
【００７０】
尚、本実施の形態において用いた第１の加温用バースト波の照射時間は約５００ｍｓｅｃ、測温用データ収集時間は５００μｓｅｃ乃至１ｍｓｅｃ、超音波画像データの収集時間は約５０ｍｓｅｃである。また加温及び測温に用いられる送受波器２２の圧電振動素子３１の共振周波数は１ＭＨｚ乃至２ＭＨｚ、画像データ収集に用いられる超音波プローブ２７の微小圧電振動素子の共振周波数は３ＭＨｚ乃至５ＭＨｚが好適である。
【００７１】
以上述べた本実施の形態によれば、加温部５２の加温と温度計測を同じ送受波器２２を用いて行なうことにより、加温部５２から得られる測温用受信超音波に基づいて温度計測を行なうことが可能となるため、温度計測の位置を加温部５２に正確に設定することができる。特に、測温用超音波は、加温用超音波と同様に大きな口径を有する送受波器２２を用いて送受波が行なわれるため、受信信号成分の大部分は加温部５２の領域内に設定された測温集束点からの測温用受信超音波によって構成される。従って、従来のようなゲート回路による測温集束点からの測温用受信超音波の抽出は不要となるため、生体組織の温度変化に伴って加温部５２及び測温集束点の位置が変化するような場合においても、常に加温部５２の温度を正確に計測することが可能となる。
【００７２】
また、本実施の形態では、加温部５２の加温と測温を交互に行なうことによって加温部５２の温度を継続的に計測し、この計測結果に基づいて加温用超音波のエネルギーの制御を行うため、加温部５２を安全かつ効率よく所望の温度に加温することができる。
【００７３】
更に、イメージング用超音波の併用により、加温部５２の加温位置や加温効果を超音波画像において確認することができ、また、この超音波画像に温度計測値の２次元分布を重畳表示することによって腫瘍５５における加温効果を更に詳しく把握することが可能である。
【００７４】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、加温部５２の温度は超音波減衰係数の温度依存性を用いて求めたが、この方法に限定されるものではなく、特許文献１に記載されている超音波非線型係数など、他の超音波物理量の温度依存性から求めてもよい。
【００７５】
また、超音波減衰係数は、２つの測温集束点Ｐ１及びＰ２からの受信信号のパワースペクトラムの比から求めたが、従来より知られている前記受信信号のパワースペクトルの中心位置あるいはピーク位置あるいは勾配の変化量から求めてもよい。
【００７６】
更に、上記実施の形態の超音波照射装置１００における加温／温度計測部１１の送受波器２２は、圧電振動素子を平面状あるいは凹面状に２次元配列し、加温用超音波及び測温用超音波の送受信方向を電子的に制御する場合について述べたが、例えば圧電振動素子を同心円状に配列し、これらの振動素子を機械的に移動してもよい。同様にして、超音波映像部１２の超音波プローブ２７も微小圧電振動素子を２次元配列し、任意断面の超音波画像データを電子的制御によって収集する場合について述べたが、微小圧電振動素子を１次元配列した超音波プローブ２７を図１のＺ軸を中心として回転あるいは回動することによって加温部５２の超音波画像データを収集してもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態において、加温用超音波のエネルギー制御は駆動信号の振幅を制御する方法を中心に述べたが、バースト波の持続時間を制御する方法であってもよい。
【００７８】
一方、上記実施の形態では、１つの加温部５２に対して加温と測温を交互に繰り返し、所望の温度に到達したならば、他の加温部５２の加温と測温に移行する場合について述べたが、複数の加温部５２に対して順次加温用超音波を照射した後、測温を行なってもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、加温部における温度を正確に計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における超音波照射装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態における送受波部の構成を示す図。
【図３】同実施の形態における加温／温度計測用超音波送受波部のブロック図。
【図４】同実施の形態における超音波映像部のブロック図。
【図５】同実施の形態の手順を示すフローチャート。
【図６】同実施の形態における腫瘍の超音波画像を模式的に示す図。
【図７】同実施の形態の加温部に設定される加温集束点と測温集束点を示す図。
【図８】同実施の形態における加温及び測温のタイムチャート。
【図９】同実施の形態における超音波減衰係数の算出方法を示す図。
【図１０】同実施の形態においてモニタに表示される温度特性グラフ。
【図１１】温度計測機能を有した従来の温熱治療装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…加温／温度計測部
１２…超音波映像部
１３…表示部
１４…操作部
１５…システム制御部
１６…加温／温度計測用超音波送受波部
１７…イメージング用超音波送受波部
１８…ＣＰＵ
１９…記憶回路
２１…アプリケータ
２２…送受波部
２３…カップリング液
２４…カップリング膜
２６…孔部
２７…超音波プローブ
５１…被検体
５２…加温部
５３…体表
５５…腫瘍
１００…超音波照射装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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