(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高パワー超音波の送出に適合され、結合媒体で満たされた包囲体内に配置された治療用変換器を含み、前記結合媒体が親水性ポリマーの水溶液を含むと共に液体であることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項２】
前記結合媒体において、前記親水性ポリマーがポリビニルピロリドンであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記結合媒体において、前記親水性ポリマーの分子量が１０,０００から１００,０００の間にあることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記結合媒体において、１０から５０ｇ／リットルの間の量の前記ポリマーが含まれていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記変換器に結合された超音波発生器を含み、前記発生器はそれによって前記変換器が１から５ＭＨｚの間，好ましくは２から３ＭＨｚの間の周波数範囲にある超音波を送出するように前記変換器に結合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
撮像変換器をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
超音波を用い、Ａモード超音波手法を採用して目標までの距離を測定するための装置をさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記結合媒体を再循環させるための手段をさらに含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波の分野に関し、さらに厳密には治療目的のため、特に組織に損傷をつくるために用いられる強力な超音波の分野に関する。
【従来の技術】
超音波スキャン装置における診察目的のための超音波の使用は既知であり、そのような装置は一般に患者に当てられる簡単なプローブからなる。超音波の結合を増進させるために、プローブと患者の皮膚との間にカップリングジェルを用いることが知られている。このジェルは、検査を開始する前に患者の皮膚に薄い層として塗布される。
日本国特願平２−９２３４３号は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）のような水性ジェルを含む、ポリウレタンのような多孔質材料のマトリックスにより形成される超音波撮像のためのカップリング用品を開示している。
超音波はまた、主に機械的効果（衝撃波）により結石を破壊するため、あるいは主として熱効果により組織に損傷をつくるために、治療目的でも用いられる。この場合に用いられる装置は、水であることが最も多いカップリング液で満たされた、可撓性または硬質の包囲体内部に配置された変換器を含む。この包囲体は患者の処置されるべき領域近くに当てられる。必要であれば、包囲体と患者の組織の間にカップリングジェルが用いられる。カップリング液内部の伝搬距離は超音波スキャン用のカップリングジェルの場合より大きい。
空洞内高熱処置装置からなる超音波処置装置の例として、フランス国特許出願第９１−０２６２０号、第９３−０９１５８号、第９６−０８０９６号、第９４−０１３０４号または第９４−０６５３９号を挙げることができ、この装置は直腸内を経由する前立腺処置に適合されており、焦点で組織を熱して焦点にある組織を壊死させることができる治療用集束プローブを含む。
本発明は特に集束超音波による組織の治療処置の分野に適用され、さらに詳しくは集束超音波を用いて温度を上昇させることによる生体の内部組織の破壊の分野に適用される。同業者には知られているように、一般的な集束超音波分野においては様々なタイプの処置が弁別できる。出現した最も初期の処置は、硬い物体の破壊に適用される、砕石術による処置であった。このタイプの処置は衝撃波、言い換えれば短く高パワーのパルスを用いる。後になって、高すぎない、言い換えれば４５℃より低い温度まで組織を熱することによる、高熱軟組織処置が提唱された。高熱処置は処置されるべき組織に向かって幅の広い低パワー超音波パルスを送ることを含む。最後に、一般にはＨＩＦＵという頭文字語で知られる、高強度集束超音波を用いる軟組織処置が提唱されている。ＨＩＦＵ処置は一般に４５℃より高い温度まで組織を熱することからなる。高強度集束超音波処置は、局所的な腫瘍を処置する目的で、生物学的組織における凝塊から壊死による損傷をつくるための有効な手段を代表している。
あるパワー閾値をこえると、超音波はそれを通して伝搬している媒体内でキャビテーション現象を生じる。キャビテーションの機械的効果に加えて、キャビテーションにより生成された泡が超音波伝搬の障害になる。キャビテーション現象は超音波パワーが大きくなるにつれてますます重大になる。超音波スキャンにおいては、用いられる超音波の強度がカップリング剤のキャビテーション閾値より小さいので、このようなキャビテーション現象は生じない。さらに、超音波スキャン用途においてはカップリング剤の厚みが小さく、よってカップリングジェルによる超音波吸収は副次的な重要性しかもたない。
上述の用途におけるような超音波スキャンによる付加的なモニタ機能を含む治療装置の場合には、キャビテーションにより引き起こされた泡の存在は、たとえキャビテーション泡が治療用超音波の通過に対して問題にはならないとしても、さらに撮像を妨げるか、あるいは単に距離測定に対して問題となり得る。特に超音波によりＡモードで距離を測定する場合、キャビテーション泡は測定を妨害し誤った結果を与えるスプリアスエコーを生じる。
シュナイダー（Schneider）等への米国特許第５,４４５,８１３号は、超音波スキャンに対するコントラスト増強剤として用いられるマイクロバブルを基にした注射可能な懸濁液を開示している。この懸濁液は超音波に対して反射体としてはたらき、エコーを生じさせる。
上記懸濁液の使用は、本発明で提出されるような、高パワー超音波により引き起こされるキャビテーションの低減と引き換えに、低パワーの超音波の吸収を大きくする傾向があるので、本発明の目的に反する。
“Ａｃｕｓｔｉｃａ”誌，第７５巻，第３号，２１３〜２１６ページ（１９９１年）の「ポリビニルピロリドン溶液における超音波の研究」において、ラユール（Rajulu）等は断熱圧縮率の変化を温度、粘度、及びポリビニルピロリドンと溶剤とのモル比の関数として決定するために、ＰＶＰの水溶液の特性を評価している。
“Ａｃｔａ  ｐｏｌｙｍ．”誌，第４０巻，第１２号，７４３〜７４６ページ（１９８９年）の「ポリビニルピロリドン溶液の音響パラメータ」において、ケイ・ラオ（K. Rao）等はＰＶＰの水溶液について、超音波伝搬速度、粘度及び屈折率の研究から始めて、濃度の変化時におけるＨ形結合をもつ錯体の存在を示している。
“日本化学会社”誌，第１０巻（１９７４年）の「水性ポリビニルピロリドン溶液における超音波吸収」において、エス・カトー（S. Kato）等は５から１３０ＭＨｚの間及び１０から４０℃の間での水性ＰＶＰ溶液の吸収における振舞いを論じている。
これらの文献は、ＰＶＰあるいは他の親水性ポリマの水溶液の高パワー超音波に対する結合媒体としての使用について開示も示唆もしていない。
米国特許第５,０７８,１４９号は、ポリマージェルを含む受容器で構成された超音波結合器を開示している。この結合器は超音波スキャンプローブと検査されるべき患者との間に配置されるように設計されている。この特許で提案されているポリマージェルの１つは３次元的に放射線硬化されたＰＶＰ溶液である。この特許では超音波スキャンへの適用のみが述べられ、高パワー超音波によるキャビテーション問題も治療処置への適用も述べられていない。
さらに、高パワー変換器には冷却が必要である。変換器に接している結合媒体はポンプ汲出し可能（液体）でなければならず、このため粘性の高い媒体は除外される。
したがって、超音波治療処置に常習的に用いられる周波数及びエネルギーレベルにおける超音波の伝達に適し、キャビテーション現象を可能な限り回避できる液体の結合媒体が必要とされている。好ましくは、このような結合媒体は用いられる超音波の周波数範囲で可能な限り小さい吸収をもつべきである。
上記問題は特に高熱処置装置で生じるが、その他の高パワー超音波を用いる処置装置においても遭遇する問題である。
【発明が解決しようとする課題】
高パワー超音波治療処置における超音波伝達に適する液体結合媒体による超音波吸収を小さくし、キャビテーション現象を可能な限り回避する。
【課題を解決するための手段】
本発明は、親水性ポリマーの水溶液を含む高パワー超音波用結合媒体を提供する。
好ましい親水性ポリマーはポリビニルピロリドンである。
上記親水性ポリマーの分子量は１０,０００から１００,０００の間にあることが有益である。
好ましい実施の形態においては、１０から５０ｇ／リットルの間の量のポリマーが含まれる。
本発明はまた、高パワー超音波の伝達に適合され、上記の結合媒体で満たされた包囲体内に配置された治療用変換器を含む、超音波治療装置も提供する。
本装置は前記変換器に結合された超音波発生器を含むことが好ましく、超音波発生器は、それによって変換器は１から５ＭＨｚ，好ましくは２から３ＭＨｚの範囲の周波数の超音波を送り出すように変換器に結合されている。
一実施の形態において、本装置は撮像変換器をさらに含む。
本装置は、超音波を用い、Ａモード超音波手法（Ａモード超音波検査法）を採用して目標までの距離を測定するための装置をさらに含むことができる。
一実施の形態において、本装置は前記結合媒体を再循環させるための手段をさらに含む。
本発明のさらなる特性及び利点は、例として与えられるにすぎない、本発明のある実施の形態についての、以下の説明から明らかになるであろう。
【発明の実施の形態】
本発明の結合媒体は高パワー超音波に適合されている。ここで“高パワー超音波”という表現は、組織の損傷または壊死、とくに熱損傷またはキャビテーションにより誘発される損傷を生じさせることのできる全ての超音波を意味するととられるべきであって、このような損傷が（スキャン用に用いられる超音波が時に意図しない損傷を生じさせることとは異なり）高パワー超音波の意図的な目的である。この高パワー超音波はまた、当面の用途である治療用超音波も意味するとされ、両用語は等価である。高パワーまたは治療用超音波のエネルギー密度は一般に１,０００Ｗ／ｃｍ２より高い。
本発明の結合媒体は親水性ポリマーの水溶液である。溶液は液体であり、したがってポンプ汲み出し可能であり、よって変換器用、及び／または、特に直腸内プローブの場合の、プローブ用、及び／または隣接組織用、及び／または処置されるべき組織用の冷却流体としてはたらくことができる。
ここで“親水性ポリマー”という表現は、（例えば３００より大きい）高分子量を有する物質で、中に溶解するかあるいはともにジェルを形成する水に対して十分な親和性を有するいずれの物質も意味するととられるべきである。このようなポリマーの例には：ポリビニルピロリドン、アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、（アルキルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのような）セルロース誘導体、ゼラチン、ガム（グアー、寒天等）、ポリエチレンオキシド、等がある。ポリマーの混合物もまた適している。分子量は例えば、１０,０００から１００,０００の間、好ましくは３０,０００から７５,０００の間にある。
好ましい親水性ポリマーは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）である。本発明の枠組内で用いられるＰＶＰは、例えばプラスドン（Plasdone）、特にＫ２９−３２（分子量：約５８,０００）である。
水性媒質中のポリマー濃度は広い範囲にわたって変えることができ、当業者により決定される。一般に１０から５０ｇ／リットルの間の量のポリマーが含まれる。このような量を用いると、従来技術とは異なり、親水性ポリマー溶液はゲル化するに至らない。本発明の溶液の粘度は、実質的に（２０℃で１ｃｓｔ（センチストーク）の）水の粘度と変わらない。本発明に従う溶液の粘度は２０℃で１から２ｃｓｔの間、好ましくは１.２から１.６ｃｓｔの間にある。例えば、濃度１０ｇ／リットルのＰＶＰ溶液の粘度は１.３ｃｓｔである。
本発明に従う溶液は実質的に水と変わらない音響特性及び吸収特性を有する。本発明に従う溶液は、例えば１０から２０ｇ／リットルの濃度のＰＶＰ溶液で、水と同等の減衰特性を有する。
本発明の結合媒体の低音響吸収または低音響減衰により、高パワー超音波の大部分が処置されるべき領域に向けて確実に効率よく伝達される。
キャビテーションに関しては、本発明はまた結合媒体として既知の水の使用に比較して実質的な改善を提供する。すなわち本発明の結合媒体は超音波吸収の増大をともなわずにキャビテーション効果の低減を可能にする。本発明の結合媒体により優れた治療用超音波の伝達が得られ、さらに、もしあれば、撮像装置により処置されるべき領域の鮮明な像が確実に得られ、また測定装置、特にＡモード超音波測定により、目標までの正しい距離が確実に与えられる。
本発明の結合媒体は水性媒体であり、したがって容易に作成して使用でき、さらに使用時に特別な予防措置を取る必要がない。本発明の結合媒体は比較的流動しやすいという利点を有し、したがって、変換器が可撓性容器内に収められている場合に、処置領域の形態に容易に適合する。
本発明の結合媒体は、安定化剤、抗菌剤（例えばアンホリシン（amphorisine））及びその他の通常の添加剤を含んでいてもよい。
本発明の結合媒体はさらに、水とほとんど変わらない音響インピーダンスを有する。
本発明の媒体中の伝搬速度も実質的に水中と変わらない。例として、本発明の溶液中の伝搬速度は、１０ないし２０ｇ／リットルの濃度のＰＶＰ溶液に対して、水中の伝搬速度のそれぞれ３及び５％大きいだけである。
伝搬速度及びインピーダンスが水と同等であることから、改質を全く必要とせずに現存の治療装置で本発明の結合媒体を使用することができる。さらに、上記のような伝搬特性を有する結合媒体の使用により、集束損失及び界面反射が避けられる。人体組織の伝搬特性を実質的に有する結合媒体が得られ、よって十分な集束及び、特に界面における、良好な伝達が確実に得られる。
本発明はさらに、上記のような結合媒体を入れている包囲体内に配置された治療用変換器を含む超音波処置装置も開示する。この包囲体は硬質、可撓性または一部可撓性であってよい。本装置は、治療用超音波、例えば、発生器が送り出している周波数範囲の超音波が、１ないし５ＭＨｚ，好ましくは２ないし３ＭＨｚの範囲の周波数範囲にある超音波、を発生するに適した超音波発生器を含むことができる。
本発明の装置はまた、処置領域の映像も与える撮像変換器も含むことが好ましい。本発明の装置は治療用変換器から作動するＡモード超音波測定器を含むことが好ましく、この測定器は治療用変換器に組み込まれた（パルスを送り出してパルスが戻るまでにかかる時間を測定する、すなわち反響時間の測定を行う）送信−受信素子である。本発明に従う結合媒体を使用することにより、上記のような装置で鮮明な映像が確実に得られ、及び／または高信頼度で目標までの距離を確実に測定することができる。
【実施例】
以下の実施例は本発明をなんら限定せずに、本発明を説明する。
１０，２０及び５０ｇ／リットルの濃度のプラスドンＫ２９−３２溶液を調製した。流動性が液体と同様の溶液が得られた。
本発明の結合媒体は水に極めて近い吸収特性を有していた。
本結合媒体を“エイブラサーム（Ablatherm）”という名称で本出願人により販売されているタイプの治療装置に入れた。治療効果レベルには全く影響がなかったことに加えて、本結合媒体ではＡモード超音波測定を用いた目標までの距離測定時にスプリアスエコーが防止された。
本発明が上で説明され例証された実施例及び実施の形態に限定されず、当業者であれば容易に到達し得る多くの変形がありうることは明白である。