(57)【要約】【課題】対象領域の温度を目的温度にまで上昇させる超音波照射装置を提供する。【解決手段】発熱エネルギ設定手段１１２は、入力手段より入力された対象領域の目的温度までの上昇温度に基づいて、対象領域の密度、対象領域の比熱及び上昇温度に比例する発熱エネルギを算出する。焦点強度算出手段１１４は、発熱エネルギを入力し、発熱エネルギと、超音波発生源２１０が射出する集束超音波の焦点体積とに比例し、対象領域における超音波の減衰率に反比例する焦点強度を算出する。出力強度決定手段１１６は、焦点強度を入力し、焦点強度に比例し、超音波が遮蔽されない割合及び超音波の伝搬中に減衰しない割合の積に反比例する照射超音波強度を算出する。制御手段１１０は、照射超音波強度に基づいて、超音波発生源２１０を駆動する駆動手段１４０を制御し、超音波発生源２１０に集束超音波を射出させる。その結果、対象領域の温度は目的温度まで上昇する。【選択図】図１
2012095752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域に焦点を形成し該対象領域の温度を上昇させる集束超音波を発生する超音波発生源と、
前記対象領域の上昇温度を入力する上昇温度入力手段と、
前記上昇温度だけ前記対象領域を加熱するために必要な発熱エネルギを設定する発熱エネルギ設定手段と、
前記発熱エネルギに基づいて前記超音波発生源を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする超音波照射装置。
【請求項２】
前記発熱エネルギを生じさせるために前記対象領域において必要な焦点強度を、前記発熱エネルギに基づいて算出する焦点強度算出手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の超音波照射装置。
【請求項３】
前記上昇温度と前記発熱エネルギとの関係であり、前記発熱エネルギ設定手段が前記発熱エネルギを設定する際に用いる発熱関数と、
前記発熱エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度算出手段が前記焦点強度を算出する際に用いる焦点強度関数と、
を記憶する記憶手段を更に具備することを特徴とする請求項２に記載の超音波照射装置。
【請求項４】
前記上昇温度と前記発熱エネルギとの関係であり、前記発熱エネルギ設定手段が前記発熱エネルギを設定する際に用いる発熱関数は、対象領域の密度及び比熱を含むことを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の超音波照射装置。
【請求項５】
前記発熱エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度算出手段が前記焦点強度を算出する際に用いる焦点強度関数は、前記焦点の体積と前記対象領域における前記集束超音波の減衰率とを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の超音波照射装置。
【請求項６】
前記超音波発生源が発生する超音波の強度である照射超音波強度を、前記焦点強度に基づいて決定する、出力強度決定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波照射装置。
【請求項７】
前記照射超音波強度と前記焦点強度との関係であり、前記出力強度決定手段が前記照射超音波強度を決定する際に用いる超音波強度関数は、前記超音波の伝播経路範囲の遮蔽割合と超音波の減衰割合とを含むことを特徴とする請求項６に記載の超音波照射装置。
【請求項８】
前記上昇温度と前記発熱エネルギとの関係であり、前記発熱エネルギ設定手段が前記発熱エネルギを設定する際に用いる発熱関数は、対象領域の密度及び比熱を含み、
前記発熱エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度算出手段が前記焦点強度を算出する際に用いる焦点強度関数は、前記焦点の体積と前記対象領域における前記集束超音波の減衰率とを含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波照射装置。
【請求項９】
前記発熱エネルギ設定手段は、前記発熱エネルギの設定にあたり、前記対象領域における冷却効果を補正することを特徴とする請求項１、２、又は６に記載の超音波照射装置。
【請求項１０】
前記冷却効果は、血流による冷却効果であることを特徴とする請求項９に記載の超音波照射装置。
【請求項１１】
前記対象領域における血流量を求める血流算出手段を更に具備し、
前記発熱エネルギ設定手段は、前記血流量に基づいて、前記冷却効果を補正する、
ことを特徴とする請求項９に記載の超音波照射装置。
【請求項１２】
対象領域に焦点を形成し該対象領域の温度を上昇させる集束超音波を照射する超音波照射装置の出力決定方法であって、
前記対象領域の上昇温度だけ前記対象領域を加熱するために必要な発熱エネルギを設定することと、
前記発熱エネルギを生じさせるために前記対象領域において必要な超音波の焦点強度を、前記発熱エネルギに基づいて算出することと、
を含むことを特徴とする超音波照射装置の出力決定方法。
【請求項１３】
前記上昇温度と前記発熱エネルギとの関係であり、前記発熱エネルギの設定にあたり用いられる発熱関数は、対象領域の密度及び比熱を含み、
前記発熱エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度の算出にあたり用いられる焦点強度関数は、前記焦点の体積と前記対象領域における前記集束超音波の減衰率とを含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波照射装置の出力決定方法。
【請求項１４】
前記集束超音波の照射強度を、前記焦点強度に基づいて決定することを更に含むこと特徴とする請求項１３に記載の超音波照射装置の出力決定方法。
【請求項１５】
前記集束超音波の強度と前記焦点強度との関係であり、前記照射強度の決定にあたり用いられる超音波強度関数は、前記超音波の伝播経路範囲の遮蔽割合と超音波の減衰割合とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の超音波照射装置の出力決定方法。
【請求項１６】
前記発熱エネルギの設定にあたり前記対象領域における血流による冷却効果を補正することを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の超音波照射装置の出力決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波照射装置及びその出力決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織に集束超音波を照射し、例えば病巣を加熱して凝固させる処置が知られている。このような処置においては、処置対象位置を適切な温度まで加熱するため、超音波によって適当量のエネルギを投入する必要がある。しかしながら、対象位置や対象位置までの処置用超音波伝播領域の状況等に応じて、処置対象位置を適切な温度まで加熱するために必要な超音波の強度や照射時間は異なる。そこで、例えば術者が、超音波画像診断装置やその他の画像診断装置を用いて超音波照射位置を観察しながら超音波を照射して、その観察結果と術者の経験に基づいて、組織の変性を推定し、超音波の照射強度及び照射時間を決定することが行われている。しかしながら、このような処置には、術者の熟練を要する。
【０００３】
そこで、超音波の強度や照射時間をあらかじめ決定するために補助する技術が、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。例えば特許文献１には、超音波が進行する領域内の遮蔽媒体による遮蔽量と、処置対象位置までの超音波伝播に伴う超音波減衰量とを考慮して、射出したエネルギに対し目的位置まで到達する超音波のエネルギの割合を算出し、その算出結果に基づいて超音波の出力を設定する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、治療用超音波の照射条件設定時において、所望する治療対象部位を選択することで、当該超音波照射装置に設置されている超音波のアプリケータが、当該対象部位に用いるのに適切か否かが判別され、適切である場合には、アプリケータに応じた超音波照射強度と超音波照射時間とを設定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５５８９４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５８８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の様な超音波処置を確実に行うためには、処置対象領域（又は処置対象位置）を適切な温度まで加熱することが必要である。しかしながら、特許文献１に開示されている技術のように、処置対象領域まで到達する超音波のエネルギの割合を求めるだけでは不十分であり、処置対象領域を適切な温度まで加熱することに必要なエネルギは求まらない。また、特許文献２には、処置の状況に応じて、処置対象領域を適切な温度まで加熱するために必要な超音波照射強度と超音波照射時間を求める方法は、開示されていない。
【０００７】
そこで本発明は、対象領域の温度を処置等に必要な温度に上昇させることができる超音波照射装置及びその出力決定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を果たすため、本発明の超音波照射装置の一態様は、対象領域に焦点を形成し該対象領域の温度を上昇させる集束超音波を発生する超音波発生源と、前記対象領域の上昇温度を入力する上昇温度入力手段と、前記上昇温度だけ前記対象領域を加熱するために必要な発熱エネルギを設定する発熱エネルギ設定手段と、前記発熱エネルギに基づいて前記超音波発生源を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を果たすため、本発明の超音波照射装置の出力決定方法の一態様は、対象領域に焦点を形成し該対象領域の温度を上昇させる集束超音波を照射する超音波照射装置の出力決定方法であって、前記対象領域の上昇温度だけ前記対象領域を加熱するために必要な発熱エネルギを設定することと、前記発熱エネルギを生じさせるために前記対象領域において必要な超音波の焦点強度を、前記発熱エネルギに基づいて算出することと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対象領域の温度を処置等に必要な温度に上昇させるために必要な発熱エネルギを設定し、その設定に基づいて超音波を対象領域に照射するので、対象領域の温度を必要な温度に上昇させることができる超音波照射装置及び超音波照射装置における出力決定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波照射装置の構成例を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る重畳画像の一例の概略を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る超音波照射装置の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る超音波照射装置は、体外からイメージング用の超音波を照射し、体内の超音波画像を取得しつつ、処置用の集束超音波を対象部位（対象領域）である目標部位に照射し、目標部位を加熱して、当該部位の組織を凝固させる超音波照射装置であるとして説明をする。本超音波照射装置は、図１に示すように、制御部１００と、プローブ部２００とを有する。プローブ部２００は、組織を加熱するための集束超音波を射出する超音波発生源２１０と、超音波画像取得用の超音波を射出し、その反射波を受信するイメージング用プローブ２２０とを有する。
【００１３】
制御部１００は、制御手段１１０と、入力手段１２０と、記憶手段１３０と、駆動手段１４０と、イメージング用プローブ駆動手段１５０と、信号処理手段１６０と、重畳手段１７０と、表示手段１８０とを有する。制御手段１１０は、発熱エネルギ設定手段１１２と、焦点強度算出手段１１４と、出力強度決定手段１１６とを含む。また、信号処理手段１６０は、画像作成手段１６２を含む。
【００１４】
制御手段１１０は、本超音波照射装置全体を制御する。制御手段１１０は、入力手段１２０と接続しており、入力手段１２０からユーザの指示を入力する。制御手段１１０は、記憶手段１３０と接続しており、各種処理に必要な情報を、記憶手段１３０から入力する。制御手段１１０は、駆動手段１４０と接続しており、駆動手段１４０に超音波発生源２１０の駆動の指示を出力する。制御手段１１０は、イメージング用プローブ駆動手段１５０と接続しており、イメージング用プローブ駆動手段１５０にイメージング用プローブ２２０の駆動の指示を出力する。制御手段１１０は、信号処理手段１６０と接続しており、信号処理手段１６０から、イメージング用プローブ２２０で受信した信号を処理した結果を取得する。制御手段１１０は、重畳手段１７０と接続しており、重畳手段１７０に、超音波発生源２１０が射出する集束超音波の集束位置に係る情報を出力する。制御手段１１０は、表示手段１８０と接続しており、表示手段１８０に、ユーザに示す各種表示の信号を出力する。
【００１５】
制御手段１１０内の発熱エネルギ設定手段１１２は、後述する発熱エネルギＱを算出する。発熱エネルギ設定手段１１２は、算出した発熱エネルギＱを、焦点強度算出手段１１４に出力する。制御手段１１０内の焦点強度算出手段１１４は、発熱エネルギ設定手段１１２から入力された発熱エネルギＱに基づいて、後述する焦点強度Ｗｆを算出する。焦点強度算出手段１１４は、算出した焦点強度Ｗｆを、出力強度決定手段１１６に出力する。制御手段１１０内の出力強度決定手段１１６は、焦点強度算出手段１１４から入力した焦点強度Ｗｆに基づいて、超音波発生源２１０から射出する超音波の強度である照射超音波強度Ｗ０を算出する。
【００１６】
入力手段１２０は、ユーザから各種指示を入力する。入力手段１２０は、入力した指示を、制御手段１１０に出力する。記憶手段１３０は、制御手段１１０の各種処理に必要な情報を記憶しており、制御手段１１０の要求に応じて各種情報を制御手段１１０に出力する。駆動手段１４０は、超音波発生源２１０と接続しており、制御手段１１０の制御の下、超音波発生源２１０を駆動する。イメージング用プローブ駆動手段１５０は、イメージング用プローブ２２０と接続しており、制御手段１１０の制御の下、イメージング用プローブ２２０を駆動する。
【００１７】
信号処理手段１６０は、イメージング用プローブ２２０と接続しており、イメージング用プローブ２２０が受信した超音波の信号を入力する。信号処理手段１６０は、画像作成手段１６２を含む。信号処理手段１６０は、画像作成手段１６２に超音波画像を作成させる。また、信号処理手段１６０は、当該超音波画像に基づく解析を行い、超音波発生源２１０が発生する集束超音波が遮蔽される割合に係る情報を算出し、それを出力強度決定手段１１６に出力する。信号処理手段１６０内の画像作成手段１６２は、イメージング用プローブ２２０が受信した超音波の信号に基づいて、超音波画像を作成する。画像作成手段１６２は、作成した超音波画像を、重畳手段１７０に出力する。
【００１８】
重畳手段１７０は、画像作成手段１６２から超音波画像を入力し、その上に、制御手段１１０から入力した超音波発生源２１０が射出する集束超音波の集束位置を示すマーカーを重畳する。重畳手段１７０は、マーカーを重畳した重畳画像を、表示手段１８０に出力する。表示手段１８０は、制御手段１１０から入力した表示信号に基づく表示や、重畳手段１７０から入力した重畳画像を表示する。
【００１９】
次に、本実施形態に係る超音波照射装置の動作について説明する。ここでまず、超音波を照射対象物に照射したときに、加熱したい部分である目標部位において発熱に関わる発熱エネルギＱについて説明する。発熱エネルギＱは、次式（１）で表現される、生体熱輸送方程式によって表すことができる。
【数１】
2012095752.tif 000003
ここで、Ｔは照射対象物の温度、ｔは時間、ρは照射対象物の密度、Ｃは照射対象物の比熱、Ｗは流体の流量、Ｃｂは流体の比熱、Ｔｂは流体の温度、ｋは照射対象物の熱伝導度である。
【００２０】
例えば、生体に超音波を照射するときは、ρは生体組織の密度、Ｃは生体組織の比熱、Ｗは血流量、Ｃｂは血液の比熱、Ｔｂは血液の温度、ｋは生体組織の熱伝導度となる。ここで、第１項は、温度上昇の速度に応じた熱エネルギ量を示し、第２項は、流体の移動によって移動する熱エネルギ量を示し、第３項は、熱拡散によって移動する熱エネルギ量を示す。
【００２１】
超音波照射時間が比較的短い場合、熱拡散を示す式（１）の第３項は無視することができる。また、血管近傍でない場合、血流に係る式（１）の第２項は、無視することができる。したがって、第２項以降を無視して近似すると、発熱エネルギＱは、生体組織の密度ρ、生体組織の比熱Ｃ、及び温度上昇の速度によって、次式（２）と表される。
【数２】
2012095752.tif 000004
本実施形態において、発熱エネルギ設定手段１１２は、式（２）を用いて、発熱エネルギＱを算出する。
【００２２】
本実施形態に係る超音波照射装置を用いる際には、ユーザはまず、プローブ部２００を超音波照射対象物に押し当てる。例えば、図１にその模式図を示すように、超音波照射対象物である生体９１０に、例えば脱気水を含む音響整合層９２０を挟んで、プローブ部２００を押し当てる。この図において、超音波発生源２１０から射出される集束超音波の伝播経路の縁は、破線で表されており、当該超音波は、焦点９４０に集束する。なお、この図に示すように、超音波発生源２１０から射出される集束超音波の伝搬経路上には、例えば肋骨９３０等の骨を含む、超音波の伝搬の障害となるものが存在する可能性がある。
【００２３】
次に、本超音波照射装置の動作を、順に説明する。本実施形態において、超音波照射装置の入力手段１２０は、ユーザから、目標部位について現在の温度から目標とする温度までの上昇させたい温度差ΔＴと、温度差ΔＴだけ温度を上昇させるためにかける時間ｔ１とを入力する。入力手段１２０は、温度差ΔＴと時間ｔ１とを、制御手段１１０内の発熱エネルギ設定手段１１２に出力する。なお、温度差ΔＴと時間ｔ１とは、ユーザが経験に基づいて数値を直接入力するが、そうしなくともよい。例えば、記憶手段１３０が、処置とその処置に適する温度差ΔＴ及び時間ｔ１との関係を予め記憶しておき、ユーザが、実施したい処置を入力すると、制御手段１１０は、入力された処置に応じて該当する温度差ΔＴ及び時間ｔ１を読み出すようにしてもよい。この場合、制御手段１１０と入力手段１２０とが協働して温度差ΔＴ及び時間ｔ１を入力する入力手段として機能する。
【００２４】
温度差ΔＴと時間ｔ１とを入力した発熱エネルギ設定手段１１２は、記憶手段１３０に記憶されている、生体組織の密度ρと生体組織の比熱Ｃと前記式（２）とに基づいて、時間ｔ１の間に温度差ΔＴだけ温度を上昇させるために必要な発熱エネルギＱを算出する。発熱エネルギ設定手段１１２は、算出した発熱エネルギＱを、制御手段１１０内の焦点強度算出手段１１４に出力する。
【００２５】
このように、例えば、発熱エネルギ設定手段１１２は、上昇温度だけ対象領域を加熱するために必要な発熱エネルギを設定する発熱エネルギ設定手段として機能し、例えば前記式（２）は、発熱関数として機能する。
【００２６】
焦点強度算出手段１１４は、発熱エネルギ設定手段１１２から、発熱エネルギＱを入力する。ここで、発熱エネルギＱを目標部位に与えるために必要な、目標部位への超音波エネルギの投入量である焦点強度Ｗｆを考える。目標部位に投入する発熱エネルギＱと、焦点強度Ｗｆとは、次式（３）で表される。
【数３】
2012095752.tif 000005
ここで、ｈは、定数である。また、Ｖｆは、超音波発生源２１０の形状によって決定される開口及び焦点距離と、超音波の周波数とによって求まる、焦点領域の体積である。ここで、焦点領域の体積Ｖｆは、周波数に反比例し、周波数が高い程、焦点領域の体積Ｖｆは、小さくなる。また、αは、目標部位における超音波減衰率である。なお、超音波減衰率αは、当該超音波の周波数に依存し、周波数が高い程、超音波減衰率αは大きくなる。したがって、式（３）に示すとおり、同じ発熱エネルギＱを与えるためには、焦点領域の体積Ｖｆが小さい程、小さな焦点強度Ｗｆでもよい。即ち、同じ発熱エネルギＱを与えるためには、焦点領域の体積Ｖｆが小さく集束度が高い程、照射される超音波のエネルギは小さくてもよい。また、同じ発熱エネルギＱを与えるためには、超音波の周波数が高く超音波減衰率αが高い程、小さな焦点強度Ｗｆでもよい。即ち、超音波減衰率αが高い程、照射される超音波が、熱エネルギに変換される割合が高い。
【００２７】
焦点強度算出手段１１４は、入力した発熱エネルギＱと、記憶手段１３０に記憶されている上記式（３）に基づいて、焦点強度Ｗｆを算出する。ここで、定数ｈ、及び超音波減衰率αは、一般的な生体の場合の値を、記憶手段１３０に記憶しておいてもよい。また、焦点領域の体積Ｖｆは、使用する超音波発生源によって異なるが、これも、超音波発生源又は超音波発生源の開口径、焦点距離、周波数と関連付けて記憶手段１３０に記憶しておいてもよい。また、焦点領域の体積Ｖｆは、ユーザが使用の都度選択してもよいし、ユーザがカタログなどを参照してバーコードで指定する等してもよい。焦点強度算出手段１１４は、算出した焦点強度Ｗｆを、出力強度決定手段１１６に出力する。
【００２８】
このように、例えば、焦点強度算出手段１１４は、発熱エネルギを生じさせるために対象領域において必要な焦点強度を、発熱エネルギに基づいて算出する焦点強度算出手段として機能し、例えば前記式（３）は、焦点強度関数として機能する。
【００２９】
出力強度決定手段１１６は、焦点強度算出手段１１４から焦点強度Ｗｆを入力し、目標部位に焦点強度Ｗｆの超音波を照射するために必要な、超音波発生源から射出する照射超音波強度Ｗ０を算出する。この照射超音波強度Ｗ０は、次式（４）で表される。
【数４】
2012095752.tif 000006
ここで、Ｆ（ｂ）は、例えば肋骨等、超音波を遮蔽する物質の存在による伝播経路範囲の遮蔽割合であり、Ｇ（ｄ）は、生体内を超音波が伝播し焦点位置に到達するまでの減衰割合である。したがって、上記式（４）に示すとおり、同じ焦点強度Ｗｆを目標部位に照射するためには、伝播経路範囲の遮蔽割合Ｆ（ｂ）が大きい程、大きな照射超音波強度Ｗ０が必要であり、減衰割合Ｇ（ｄ）が大きい程、大きな照射超音波強度Ｗ０が必要である。
【００３０】
焦点強度Ｗｆを入力した出力強度決定手段１１６は、後述するように信号処理手段１６０から入力される遮蔽割合Ｆ（ｂ）と、記憶手段１３０に記憶されている前記式（４）と、減衰割合Ｇ（ｄ）とに基づいて、超音波発生源から射出する照射超音波強度Ｗ０を決定する。ここでは減衰割合Ｇ（ｄ）は、例えば、生体組織における超音波の減衰率の一般値を記憶手段１３０に記憶しておき、その減衰率と集束超音波の焦点までの距離とに基づいて算出してもよいし、超音波照射前に、公知の手法で減衰率を実測してもよい。なお、体表から集束超音波の焦点までの距離については、後述の画像作成手段１６２によって作成される超音波画像において、体表の境界は明瞭に観察されるので、ユーザが当該超音波画像を元に又は自動計測により体表から焦点までの距離を求めることは容易である。また、遮蔽割合Ｆ（ｂ）は、ユーザが手動で入力してもよいし、予め別途計測しておいて、それを入力してもよい。
【００３１】
以上に説明した式（２）、（３）及び（４）より、目標部位において、時間ｔ１で温度差ΔＴだけ温度を上昇させるために必要となる、超音波発生源から射出する照射超音波強度Ｗ０は、次式（５）のように表される。
【数５】
2012095752.tif 000007
出力強度決定手段１１６は、決定した照射超音波強度Ｗ０を制御手段１１０に受け渡す。
【００３２】
このように、例えば出力強度決定手段１１６は、超音波発生源が発生する照射超音波の強度を、焦点強度に基づいて決定する出力強度決定手段として機能し、例えば前記式（４）は、超音波強度関数として機能する。
【００３３】
ユーザは、表示手段１８０に表示される超音波画像を確認しながら、超音波照射の指示を出すことができる。即ち、制御手段１１０は、イメージング用プローブ２２０に、イメージング用の超音波を射出させるための指示を、イメージング用プローブ駆動手段１５０に出力する。イメージング用プローブ駆動手段１５０は、制御手段１１０の指示に基づいて、イメージング用プローブ２２０を駆動する。イメージング用プローブ２２０は、イメージング用の超音波を射出し、超音波照射対象である生体からの反射超音波を受信する。イメージング用プローブ２２０は、受信した超音波の信号を、信号処理手段１６０内の画像作成手段１６２に出力する。
【００３４】
画像作成手段１６２は、イメージング用プローブ２２０から入力した受信超音波の信号に基づいて、公知の方法で、超音波照射対象である生体内部の超音波画像を作成する。画像作成手段１６２は、作成した超音波画像を、重畳手段１７０に出力する。重畳手段１７０は、取得した超音波画像上に、超音波発生源２１０から射出する超音波の集束位置を示すマーカーを重畳する。
【００３５】
重畳手段１７０は、例えば図２に模式図を示すような画像を作成することができる。図２の上側が、プローブ部２００側であり、図２の下側が、プローブ部２００から遠い側である。図２に示すように、超音波画像範囲３１０内には、例えば、組織３２０や、骨３３０の画像が含まれる。ただし、超音波を透過しない骨３３０より、プローブ部２００から遠い側は、骨３３０の影となり、画像が得られない。重畳手段１７０は、超音波発生源２１０から射出する超音波の伝播経路の縁部を、例えば図２の破線のように示したり、集束位置をマーカー３４０のように示したりすることができる。重畳手段１７０は、超音波画像にマーカーを重畳した重畳画像を、表示手段１８０に出力する。表示手段１８０は、入力した重畳画像を表示する。このような重畳画像を示す動作は、リアルタイムで繰り返されるため、表示手段１８０にはその瞬間毎の画像が表示されることになる。したがって、ユーザは、リアルタイムの超音波画像を観察することができる。
【００３６】
なお、信号処理手段１６０は、画像作成手段１６２が作成した超音波画像に基づいて、例えば肋骨等の超音波の伝搬を遮蔽する遮蔽物を検出し、遮蔽物による伝播経路範囲の遮蔽割合Ｆ（ｂ）を算出する。信号処理手段１６０は、遮蔽割合Ｆ（ｂ）を出力強度決定手段１１６に出力する。出力強度決定手段１１６は、信号処理手段１６０から入力された遮蔽割合Ｆ（ｂ）を、照射超音波強度Ｗ０の算出に用いる。
なお、信号処理手段１６０、重畳手段１７０、及び表示手段１８０は、一体化された超音波画像表示手段として提供されてもよい。
【００３７】
ユーザは、表示手段１８０に表示された、例えば図２に示すような画像を確認しながら、目標位置を特定する。そして、ユーザは、当該目標位置とマーカー３４０とが重なるようにプローブ部２００を操作する。ユーザは、当該目標位置とマーカー３４０とが重なり、組織凝固用の超音波を照射してもよいと判断したとき、入力手段１２０を用いて、超音波照射の指示を出す。
【００３８】
制御手段１１０は、入力手段１２０から入力されたユーザの超音波照射の指示を入力したら、出力強度決定手段１１６が決定した前記式（５）で表される照射超音波強度Ｗ０を時間ｔ１だけ超音波発生源に発生させるように駆動手段１４０に指令を出す。
【００３９】
駆動手段１４０は、制御手段１１０の指令に基づいて、超音波発生源に超音波を射出させる。その結果、超音波発生源は、照射超音波強度Ｗ０の強度を有する超音波を射出する。すると、照射超音波強度Ｗ０のうち、焦点強度Ｗｆのエネルギを有する超音波が目標部位に到達し、目標部位には、発熱エネルギＱが与えられる。その結果、目標部位の温度は、時間ｔ１で、温度差ΔＴだけ上昇する。
【００４０】
以上のようにして、本実施形態に係る超音波照射装置によれば、目標部位の温度をΔＴだけ上昇させユーザが求める温度にすることができる。つまり、本実施形態では、目標部位自体の発熱により、目標部位の温度がΔＴだけ上昇するための発熱エネルギを設定することができる。そして、対象領域の温度を処置等に必要な温度に上昇させることができる。本実施形態においては、目標部位の温度を温度差ΔＴだけ上昇させるために必要なエネルギを算出するにあたり、伝播経路範囲の遮蔽割合Ｆ（ｂ）、超音波の減衰割合Ｇ（ｄ）、焦点領域の体積Ｖｆ、超音波減衰率α、生体組織の密度ρ、生体組織の比熱Ｃ等を考慮している。このため、必要なエネルギを正確に算出することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、体外から超音波を照射する場合を例に挙げたが、例えば、本実施形態に係る超音波照射装置を内視鏡に搭載し、内視鏡処置具として用いてもよい。また、本超音波照射は、組織を凝固させるための超音波照射に限らず、例えば、超音波照射による細胞への遺伝子導入又は薬剤導入、若しくは気泡崩壊時のエネルギを利用したバブル併用照射等に用いてもよい。その場合、対象領域や対象物に生ずる物理量に作用する作用エネルギは前記式（１）に示す発熱エネルギに限らなくてもよい。細胞への遺伝子導入又は薬剤導入を目的とする場合は細胞壁を一時的に穿孔させるために必要な物理量に作用する作用エネルギとなる。また、バブル併用照射にて気泡崩壊を目的とする場合には、気泡を崩壊させるために必要な物理量に作用する作用エネルギとなる。よって、目的に応じて、前記式（１）の代わりに適切な作用エネルギの式を採用するようにすればよい。そして、作用エネルギによって作用させる目的とする物理量の値および作用エネルギの式に含まれる適切なパラメータの値を入力するようにすればよい。また、前記式（２）、（３）及び（４）等は、式の形式で記憶手段１３０に記憶されていなくとも、例えば、対応を表すテーブルの形式で記憶されていてもよい。この場合、各部は、このテーブルに基づいて、各値を算出等する。更に、本実施形態に係る超音波照射装置が超音波を照射する対象は、生体組織に限定されない。
【００４２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで第２の実施形態の説明では、第１の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４３】
第１の実施形態では、前記式（１）の第２項以降を無視して、前記式（２）を用いている。これに対して本実施形態に係る超音波照射装置では、前記式（１）の第２項を含めて、次式（６）を用いる。
【数６】
2012095752.tif 000008
即ち、本実施形態では、焦点近傍の血流による温度低下を考慮する。
【００４４】
血流による温度低下を考慮するため、本実施形態に係る超音波照射装置は、図３のような構成を有する。即ち、本超音波照射装置は、信号処理手段内に血流算出手段１６４を含む。その他の装置の構成は、第１の実施形態の装置の構成と同様である。
【００４５】
血流算出手段１６４は、イメージング用プローブ２２０が受信した、生体内で反射した超音波の周波数を解析する。血流があるとそこで反射した超音波は、ドップラー効果によって周波数が変化する。そこで、血流算出手段１６４は、この受信した超音波の周波数変化に基づいて、血液の流速を算出する。更に、血流算出手段１６４は、画像作成手段１６２が作成した画像に基づき、血流部分を抽出して、血流径を算出する。血流算出手段１６４は、算出した血流径と血液の流速とに基づいて、血流量Ｗを算出する。血流算出手段１６４は、算出した血流量Ｗを、発熱エネルギ設定手段１１２に出力する。
【００４６】
血流算出手段から血流量Ｗを入力した発熱エネルギ設定手段は、記憶手段１３０に記憶されている前記式（６）に基づいて、発熱エネルギＱを算出する。ここで、血液の比熱Ｃｂと血液の温度Ｔｂとは、例えば、記憶手段１３０に一般値を記憶しておき、それを読み出して用いる。
【００４７】
出力強度決定手段１１６は、式（７）に基づいて、照射超音波強度Ｗ０を算出する。式（７）は、前記式（３）、（４）及び（６）によって次のように表される。
【数７】
2012095752.tif 000009
上記以外の動作は、第１の実施形態の動作と同様である。
【００４８】
本実施形態によれば、第１の実施形態の場合に加えて、血流による冷却効果も考慮するので、目標部位付近に血管が存在しても、ユーザが希望する目標部位の温度上昇に必要なエネルギ量を正確に算出することができる。その結果、本実施形態に係る超音波照射装置によれば、目標部位の温度をΔＴ上昇させ、ユーザが求める温度にすることができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、血流量Ｗを、血流算出手段１６４が算出する構成としたが、血流量Ｗは、血流量Ｗを求める手段を別途用意して、当該手段が求めた値を用いてもよい。また、ユーザが直接、血流量Ｗの値を入力する様にしてもよい。また、超音波の照射対象となる組織毎に記憶手段１３０に記憶してある、血流量Ｗの一般値を読み出すようにしてもよい。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５１】
［付記］
（１）
対象領域に焦点を形成する集束超音波を発生する超音波発生源と、
前記対象領域に生ずる物理量を入力する入力手段と、
前記物理量を生じさせるため前記対象領域に作用させるべき作用エネルギを設定する作用エネルギ設定手段と、
前記作用エネルギに基づいて前記超音波発生源を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする超音波照射装置。
（２）
前記作用エネルギを生じさせるために前記対象領域において必要な焦点強度を、前記作用エネルギに基づいて算出する焦点強度算出手段を更に具備することを特徴とする（１）に記載の超音波照射装置。
（３）
前記物理量と前記作用エネルギとの関係であり、前記作用エネルギ設定手段が前記作用エネルギを設定する際に用いる作用関数と、
前記作用エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度算出手段が前記焦点強度を算出する際に用いる焦点強度関数と、
を記憶する記憶手段を更に具備することを特徴とする（２）に記載の超音波照射装置。
（４）
前記物理量と前記作用エネルギとの関係であり、前記作用エネルギ設定手段が前記作用エネルギを設定する際に用いる作用関数は、対象領域の密度及び比熱を含むことを特徴とする（１）乃至（３）のうち何れか１つに記載の超音波照射装置。
（５）
前記作用エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度算出手段が前記焦点強度を算出する際に用いる焦点強度関数は、前記焦点の体積と前記対象領域における前記集束超音波の減衰率とを含むことを特徴とする（２）又は（３）に記載の超音波照射装置。
（６）
前記超音波発生源が発生する超音波の強度である照射超音波強度を、前記焦点強度に基づいて決定する、出力強度決定手段を有することを特徴とする（２）に記載の超音波照射装置。
（７）
前記照射超音波強度と前記焦点強度との関係であり、前記出力強度決定手段が前記照射超音波強度を決定する際に用いる超音波強度関数は、前記超音波の伝播経路範囲の遮蔽割合と超音波の減衰割合とを含むことを特徴とする（６）に記載の超音波照射装置。
（８）
前記作用エネルギと前記焦点強度との関係であり、前記焦点強度算出手段が前記焦点強度を算出する際に用いる焦点強度関数は、前記焦点の体積と前記対象領域における前記集束超音波の減衰率とを含む、
ことを特徴とする（７）に記載の超音波照射装置。
【符号の説明】
【００５２】
１００…制御部、１１０…制御手段、１１２…発熱エネルギ設定手段、１１４…出力強度決定手段、１２０…入力手段、１３０…記憶手段、１４０…駆動手段、１５０…イメージング用プローブ駆動手段、１６０…信号処理手段、１６２…画像作成手段、１６４…血流算出手段、１７０…重畳手段、１８０…表示手段、２００…プローブ部、２１０…超音波発生源、２２０…イメージング用プローブ、３１０…超音波画像範囲、３２０…組織、３３０…骨、３４０…マーカー、９１０…生体、９２０…音響整合層、９３０…肋骨、９４０…焦点。
【図１】
2012095752.tif 000010
【図２】
2012095752.tif 000011
【図３】
2012095752.tif 000012