(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023079320
(43)【公開日】2023-06-08
(54)【発明の名称】超音波治療装置
(51)【国際特許分類】
A61N 7/00 20060101AFI20230601BHJP
A61B 8/14 20060101ALI20230601BHJP
A61B 8/08 20060101ALI20230601BHJP
【ＦＩ】
A61N7/00
A61B8/14
A61B8/08
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021192735
(22)【出願日】2021-11-29
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-09-14
(71)【出願人】
【識別番号】720007925
【氏名又は名称】ソニア・セラピューティクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】根本 和人
(72)【発明者】
【氏名】植山 剛
【テーマコード（参考）】
4C160
4C601
【Ｆターム（参考）】
4C160JJ33
4C160JJ35
4C160JJ36
4C160JJ38
4C160MM32
4C601DE08
4C601FF11
4C601FF16
4C601JC06
4C601KK24
(57)【要約】
【課題】本発明は、超音波治療装置を用いた治療において、治療用超音波が患部に正確に照射されたことの確認を容易にすることを目的とする。
【解決手段】制御部３０は、治療用超音波送信処理、照射領域画像生成処理およびＢモード画像生成処理を実行する。治療用超音波送信処理は、超音波振動子１に治療用超音波を送信させる処理である。照射領域画像生成処理は、複数の超音波を異なるタイミングで超音波プローブ１６に送信させ、生体組織で反射し、超音波プローブ１６で受信された複数の超音波に基づく複数の受信信号を合成し、各受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する処理である。Ｂモード画像生成処理は、複数の受信信号のうちいずれかを用いて、生体組織のＢモード画像データを生成する処理である。
【選択図】図１
【解決手段】制御部３０は、治療用超音波送信処理、照射領域画像生成処理およびＢモード画像生成処理を実行する。治療用超音波送信処理は、超音波振動子１に治療用超音波を送信させる処理である。照射領域画像生成処理は、複数の超音波を異なるタイミングで超音波プローブ１６に送信させ、生体組織で反射し、超音波プローブ１６で受信された複数の超音波に基づく複数の受信信号を合成し、各受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する処理である。Ｂモード画像生成処理は、複数の受信信号のうちいずれかを用いて、生体組織のＢモード画像データを生成する処理である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
治療用の超音波振動子と、
超音波プローブと、
前記超音波振動子および前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記超音波振動子に治療用超音波を送信させる治療用超音波送信処理と、
複数の超音波を異なるタイミングで前記超音波プローブに送信させ、生体組織で反射し、前記超音波プローブで受信された複数の前記超音波に基づく複数の受信信号を合成し、各前記受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する照射領域画像生成処理と、
複数の前記受信信号のうちいずれかを用いて、前記生体組織のＢモード画像データを生成するＢモード画像生成処理と、
を実行することを特徴とする超音波治療装置。
超音波プローブと、
前記超音波振動子および前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記超音波振動子に治療用超音波を送信させる治療用超音波送信処理と、
複数の超音波を異なるタイミングで前記超音波プローブに送信させ、生体組織で反射し、前記超音波プローブで受信された複数の前記超音波に基づく複数の受信信号を合成し、各前記受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する照射領域画像生成処理と、
複数の前記受信信号のうちいずれかを用いて、前記生体組織のＢモード画像データを生成するＢモード画像生成処理と、
を実行することを特徴とする超音波治療装置。
【請求項2】
請求項１に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、
前記照射領域データに基づく第１画像と、前記Ｂモード画像データに基づく第２画像とを表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、
前記照射領域データに基づく第１画像と、前記Ｂモード画像データに基づく第２画像とを表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項3】
請求項２に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、
前記第１画像と前記第２画像とを重ねて前記表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、
前記第１画像と前記第２画像とを重ねて前記表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項4】
請求項２または請求項３に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、
前記超音波振動子の位置に応じた治療基準領域または治療基準点を示す図形を、前記第２画像に重ねて表示することを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、
前記超音波振動子の位置に応じた治療基準領域または治療基準点を示す図形を、前記第２画像に重ねて表示することを特徴とする超音波治療装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
前記生体組織に固定された患者座標系における各位置での治療量を、各前記Ｂモード画像データに対応する各前記照射領域データに基づいて求めることを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
前記生体組織に固定された患者座標系における各位置での治療量を、各前記Ｂモード画像データに対応する各前記照射領域データに基づいて求めることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波治療装置において、
前記超音波振動子を駆動する駆動装置を備え、
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
前記生体組織の動きに応じて前記駆動装置を制御し、前記超音波振動子を前記生体組織の動きに応じて移動させることを特徴とする超音波治療装置。
前記超音波振動子を駆動する駆動装置を備え、
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
前記生体組織の動きに応じて前記駆動装置を制御し、前記超音波振動子を前記生体組織の動きに応じて移動させることを特徴とする超音波治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波治療装置に関し、特に、治療用の超音波振動子と、画像生成用の超音波プローブとを備える装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高密度焦点式超音波療法を用いた治療装置が広く用いられている。この治療装置は、ＨＩＦＵ照射装置あるいはＨＩＦＵ照射システムと称され（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）、治療部位に超音波を照射して組織を壊死させる。
【0003】
一般に、ＨＩＦＵ照射装置は、椀状の面に配置された複数の超音波振動子を備えている。複数の超音波振動子は、それぞれから発せられた超音波が一点に照射され焦点を形成するように配置されている。治療の際には、焦点の位置が治療部位に合わせられ超音波が照射される。照射位置の確認には、超音波画像上に焦点を表す超音波診断装置が用いられる。
【0004】
以下の特許文献１には、Ｂモード画像（断層画像）を表示する超音波診断装置を用いて焦点の位置を観測する超音波治療装置が記載されている。この装置では、組織に影響のない弱いレベルの超音波が治療用の超音波振動子から発せられると共に、超音波イメージングプローブによる超音波の送受信によって断層画像が表示される。被検体の組織の音響特性は組織の温度変化に応じて変化するため、断層画像には焦点の位置が輝度の強弱によって示される。
【0005】
以下の特許文献２には、本願発明に関連する技術として、マイクロバブル系造影剤により散乱されて生じるエコー成分を、送信パルスの非線形伝播により生ずる成分から峻別して映像化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平８－７１０６９号公報
【特許文献2】国際公開第２００５／０８７１０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来のＨＩＦＵ照射装置を用いた治療では、治療用超音波が患部に照射されたことの確認が、治療用超音波によって発生する気泡の位置の観測と、患者の生体組織の観測とによって行われていた。気泡の位置の観測は、例えば、超音波プローブから患部に向けて超音波を送信し、気泡の周囲から発生する高調波を超音波プローブで受信するハーモニックイメージングによって行われる。また、患者の生体組織の観測は、超音波プローブによる超音波の送受信によってＢモード画像を取得することで行われる。しかし、この確認方法では、気泡の位置の観測と、生体組織の観測とを個別に行う必要があり、手順が複雑で容易でない。
【0008】
本発明は、超音波治療装置を用いた治療において、治療用超音波が患部に照射されたことの確認を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、治療用の超音波振動子と、超音波プローブと、前記超音波振動子および前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記超音波振動子に治療用超音波を送信させる治療用超音波送信処理と、複数の超音波を異なるタイミングで前記超音波プローブに送信させ、生体組織で反射し、前記超音波プローブで受信された複数の前記超音波に基づく複数の受信信号を合成し、各前記受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する照射領域画像生成処理と、複数の前記受信信号のうちいずれかを用いて、前記生体組織のＢモード画像データを生成するＢモード画像生成処理と、を実行することを特徴とする。
【0010】
望ましくは、前記制御部は、前記照射領域データに基づく第１画像と、前記Ｂモード画像データに基づく第２画像とを表示装置に表示させる。
【0011】
望ましくは、前記制御部は、前記第１画像と前記第２画像とを重ねて前記表示装置に表示させる。
【0012】
望ましくは、前記制御部は、前記超音波振動子の位置に応じた治療基準領域または治療基準点を示す図形を、前記第２画像に重ねて表示する。
【0013】
望ましくは、前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、前記生体組織に固定された患者座標系における各位置での治療量を、各前記Ｂモード画像データに対応する各前記照射領域データに基づいて求める。
【0014】
望ましくは、前記超音波振動子を駆動する駆動装置を備え、前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、前記生体組織の動きに応じて前記駆動装置を制御し、前記超音波振動子を前記生体組織の動きに応じて移動させる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、治療用超音波が患部に照射されたことの確認を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】ＨＩＦＵ照射装置の構成を示す図である。
【図2】治療用超音波とイメージング超音波の時間波形を概念的に示す図である。
【図3】Ｂモード照射領域画像を、ＨＩＦＵ振動子ユニットと共に模式的に示す図である。
【図4】時間経過と共に変化するＢモード照射領域画像と、治療量分布を示す図である。
【図5】追従照射処理下におけるＢモード照射領域画像、生体組織の輪郭およびＨＩＦＵ振動子ユニットを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。図１には、本発明の実施形態に係るＨＩＦＵ照射装置１００（超音波治療装置）の構成が示されている。ＨＩＦＵ照射装置１００は、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０、ＨＩＦＵ駆動回路１４、超音波プローブ１６、送受信回路１８、イメージング演算部２０、コントローラ２２、表示装置２４および駆動装置２６を備えている。
【0018】
コントローラ２２は、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ等であってよい。コントローラ２２には、ユーザがＨＩＦＵ照射装置１００を操作するための操作機器（図示せず）が接続されている。操作機器は、マウス、表示装置２４と一体化されたタッチパネル、スイッチ、キーボード等を含んでよい。
【0019】
ＨＩＦＵ振動子ユニット１０は、開口が下方に向けられた椀形状の振動子筐体１２と、振動子筐体１２に固定された複数の超音波振動子１を備えている。振動子筐体１２の形状は錐体の側面と同様の形状であってもよい。ここで、錐体とは、空間内の１点から底面に伸びる直線の集合によって形成される立体形状をいう。各超音波振動子１は、各超音波振動子１が超音波を発したときに、振動子筐体１２の下方の治療基準点Ｐで、超音波の強度が強められるように振動子筐体１２に固定されている。
【0020】
ＨＩＦＵ駆動回路１４は、コントローラ２２の制御に応じてＨＩＦＵ振動子ユニット１０が備える各超音波振動子１に超音波を発生させる。また、ＨＩＦＵ駆動回路１４は、コントローラ２２の制御に応じて、各超音波振動子１が発生する超音波の強度を調整する。
【0021】
超音波プローブ１６は、振動子筐体１２の下方、かつ、治療基準点Ｐの上方の位置で超音波が送受信されるように、振動子筐体１２に固定されている。本実施形態では、振動子筐体１２の頂点部を超音波プローブ１６が上下方向に貫通し、超音波を送受信する送受信部２が下方に向けられている。
【0022】
送受信回路１８およびイメージング演算部２０には、一般的な超音波診断装置が用いられてよい。イメージング演算部２０は、プログラムを実行して送受信回路１８を制御するプロセッサによって構成されてよい。送受信回路１８は、イメージング演算部２０の制御に応じて、次のような処理を実行する。すなわち、送受信回路１８は、超音波プローブ１６に超音波を送信させ、送信される超音波によるビーム（超音波ビーム）を走査させる。超音波ビームは、振動子筐体１２の頂点部から上下に伸びる中心軸３を含む観測面で走査される。送受信回路１８は、超音波ビームが向けられた方向から到来する反射超音波を超音波プローブ１６に受信させ、超音波ビームが向けられた各方向から受信された反射超音波に基づく受信信号を、超音波プローブ１６から取得する。送受信回路１８は、各受信信号をイメージング演算部２０に出力する。
【0023】
イメージング演算部２０は、送受信回路１８から出力された各受信信号に基づいて超音波データを生成する。超音波データは、患者の生体組織で高調波成分が発生した領域を示す照射領域データ、または、患者の生体組織に対して取得されたＢモード画像（断層画像）を示すＢモード画像データであってよい。
【0024】
駆動装置２６は、コントローラ２２の制御に応じて、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０および超音波プローブ１６を移動させ、これらの位置を調整する。また、駆動装置２６は、コントローラ２２の制御に応じて、超音波プローブ１６を中心軸３の回りで回転させ、中心軸３の回りで超音波プローブ１６の観測面を回転させてもよい。
【0025】
治療用の超音波がＨＩＦＵ振動子ユニット１０から患者に照射される前には、以下のような位置決め処理が実行される。ＨＩＦＵ駆動回路１４は、各超音波振動子１に、治療時よりも強度が小さい超音波を送信させる。駆動装置２６は、超音波プローブ１６が所定の回転角度位置の観測面で超音波ビームを走査するように、超音波プローブ１６の回転角度位置を設定する。
【0026】
イメージング演算部２０は、観測面で超音波プローブ１６に超音波ビームを走査させ、超音波データとしてＢモード画像データを取得し、コントローラ２２に出力する。コントローラ２２は、Ｂモード画像を表示装置２４に表示させる。施術者としてのユーザは、表示装置２４に表示されたＢモード画像を参照して、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０から送信される超音波が強められる位置（焦点）と患部の位置との相違を確認する。
【0027】
ユーザは、焦点の位置と患部の位置との相違が許容範囲内でないときは、超音波プローブ１６およびＨＩＦＵ振動子ユニット１０の位置または姿勢を変更する。ユーザは、焦点の位置と患部の位置とが一致していること、あるいは、焦点の位置と患部の位置との相違が許容範囲内であることを確認した後に、コントローラ２２に対して治療のための操作を行う。コントローラ２２は、ユーザによる操作に応じてＨＩＦＵ駆動回路１４を制御する。ＨＩＦＵ駆動回路１４は、コントローラ２２による制御に応じて、治療に必要な強度を有する治療用超音波を各超音波振動子１に送信させる。これによって、焦点において生体組織が焼灼され、治療が施される。
【0028】
ＨＩＦＵ照射装置１００は、治療用超音波を患者に照射しながら、治療用超音波が照射された照射領域を示す画像を、Ｂモード画像に重ねて表示装置２４に表示する照射領域表示処理を実行する。ここで、２つの画像を重ねて表示する処理は、一方の画像を透かして他方の画像が見通せるように画像データを合成して新たな画像データを生成し、その新たな画像データに基づく画像を表示する処理であってよい。図２には、照射領域表示処理が実行される際に、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０から送信される治療用超音波３８と、超音波プローブ１６から送信されるイメージング超音波４６の時間波形が概念的に示されている。
【0029】
治療用超音波３８は、強レベル超音波４０と、強レベル超音波４０に続く弱レベル超音波４２とを含む強弱超音波パルス４４から構成される。強弱超音波パルス４４は、時間経過と共にＨＩＦＵ振動子ユニット１０から繰り返し送信される。時間軸上で隣接する強弱超音波パルス４４の間には、照射休止期間４８が設けられており、照射休止期間４８では、治療用超音波３８の送信が停止される。
【0030】
ＨＩＦＵ振動子ユニット１０から強弱超音波パルス４４が送信されると、焦点において生体組織が焼灼される。強レベル超音波４０が生体組織に照射される共に、生体組織からは気泡が発生し、弱レベル超音波４２の照射によって気泡が発生した状態が維持される。
【0031】
照射休止期間４８の間、超音波プローブ１６からは、３回に亘って超音波データ生成用のイメージング超音波４６が送信される。第２回目に送信される第２イメージング超音波４６－２は、第１回目に送信される第１イメージング超音波４６－１に対して位相が１２０°だけ遅れている。第３回目に送信される第３イメージング超音波４６－３は、第２イメージング超音波４６－２に対して位相が１２０°だけ遅れている。
【0032】
各イメージング超音波４６は生体組織内で反射する。強弱超音波パルス４４によって発生した気泡の周囲で各イメージング超音波４６が反射する際には、高調波が発生する。したがって、生体組織から反射する反射超音波には、基本波に加えて気泡に起因する高調波が含まれる。一般に、発生する気泡の量が多い程、発生する高調波の強度が大きくなる。
【0033】
図１に戻って、ＨＩＦＵ照射装置１００が各イメージング超音波４６に対する反射波を受信する処理について説明する。超音波プローブ１６は、第１イメージング超音波４６－１～第３イメージング超音波４６－３に対する第１反射超音波～第３反射超音波を受信し、それぞれ、第１受信信号～第３受信信号を送受信回路１８に出力する。送受信回路１８は、第１受信信号～第３受信信号に対する増幅等を行い、イメージング演算部２０に出力する。
【0034】
イメージング演算部２０は、第１受信信号～第３受信信号を加算合計し、第１受信信号～第３受信信号のそれぞれに含まれる高調波成分を加算合計した高調波信号を生成する。第１イメージング超音波４６－１～第３イメージング超音波４６－３の位相関係によって、第１受信信号～第３受信信号を加算合計した信号では、基本波成分が抑制される。イメージング演算部２０は、超音波ビームが向けられた各方向から到来した第１反射超音波～第３反射超音波に対して高調波信号を生成し、各方向に対して生成された高調波信号に基づいて照射領域データを生成する。照射領域データは、超音波ビームが走査された領域のうち気泡が発生した領域を示す照射領域画像を示す画像データである。
【0035】
また、イメージング演算部２０は、第１反射超音波～第３反射超音波のうち１つに基づいて、Ｂモード画像を生成する。例えば、イメージング演算部２０は、超音波ビームが向けられた各方向から到来した第２反射超音波に基づいて、各方向へのＢモード画像の画素データを生成し、各方向について取得された画素データに基づいてＢモード画像データを生成する。なお、Ｂモード画像データの元となる反射超音波は、第１反射超音波であってもよいし、第３反射超音波であってもよい。
【0036】
イメージング演算部２０は、照射領域データおよびＢモード画像データをコントローラ２２に出力する。コントローラ２２は、照射領域データおよびＢモード画像データに基づいて、Ｂモード画像に照射領域画像を重ねた画像（Ｂモード照射領域画像）を表示装置２４に表示させる。
【0037】
イメージング演算部２０は、フレーム時間間隔（フレームレートの逆数）で、照射領域データおよびＢモード画像データをコントローラ２２に出力する。コントローラ２２は、時間経過と共に順次、Ｂモード照射領域画像を表示装置２４に表示させる。コントローラ２２は、治療基準点Ｐを示す図形をＢモード照射領域画像に重ねて表示装置２４に表示させてもよい。また、コントローラ２２は、治療基準点Ｐの周辺の領域と治療基準点Ｐ（治療基準領域）を示す図形をＢモード照射領域画像に重ねて表示装置２４に表示させてもよい。
【0038】
なお、コントローラ２２は、照射領域データに基づく画像とＢモード画像とを重ねずに、これらの画像を個別に表示してもよい。例えば、コントローラ２２は、照射領域データに基づく画像と、Ｂモード画像とを対比可能なように並べて表示装置２４に表示させてもよい。
【0039】
図３には、Ｂモード照射領域画像５２が、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０と共に模式的に示されている。超音波ビームが走査された走査領域内にＢモード画像５４が示されると共に、反射波の高調波による気泡画像が照射領域６０として示されている。
【0040】
上記では、超音波データ生成用のイメージング超音波を３回に亘って送信する処理について説明した。イメージング超音波は、２回または４回以上に亘って送信されてもよい。イメージング超音波をＭ回に亘って送信する場合、時間軸上で隣接するイメージング超音波の位相差が３６０°／Ｍとされる。あるいは、送信順序とは無関係に、θ＋ｉ・３６０°／Ｍ（θは任意の位相、ｉは０～Ｍ－１の整数）の位相が、Ｍ個のイメージング超音波に割り当てられるように各イメージング超音波の位相が設定されてもよい。
【0041】
イメージング演算部２０は、第１受信信号～第Ｍ受信信号を加算合計し、第１受信信号～第Ｍ受信信号のそれぞれに含まれる高調波成分を加算合計した高調波信号を生成する。また、イメージング演算部２０は、第１反射超音波～第Ｍ反射超音波のうち１つに基づいて、Ｂモード画像を生成する。
【0042】
このように、ＨＩＦＵ照射装置１００は、治療用の超音波振動子１を含むＨＩＦＵ振動子ユニット１０と、超音波プローブ１６と、超音波振動子１および超音波プローブ１６を制御する制御部３０とを備えている。制御部３０は、ＨＩＦＵ駆動回路１４、送受信回路１８、イメージング演算部２０およびコントローラ２２から構成される。
【0043】
制御部３０は、治療用超音波送信処理、照射領域画像生成処理およびＢモード画像生成処理を実行する。治療用超音波送信処理は、超音波振動子１に治療用超音波を送信させる処理である。照射領域画像生成処理は、複数の超音波を異なるタイミングで超音波プローブ１６に送信させ、生体組織で反射し、超音波プローブ１６で受信された第１反射超音波～第Ｍ反射超音波（複数の超音波）に基づく第１受信信号～第Ｍ受信信号（複数の受信信号）を加算合計（合成）し、各受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する処理である。Ｂモード画像生成処理は、複数の受信信号のうちいずれかを用いて、生体組織のＢモード画像データを生成する処理である。
【0044】
制御部３０は、照射領域データに基づく第１画像と、Ｂモード画像データに基づく第２画像とを表示装置２４に表示させる表示処理を実行する。制御部３０は、第１画像と第２画像とを重ねて表示装置２４に表示させてもよい。また、制御部３０は、超音波振動子１の位置に応じた治療基準領域を示す図形、または治療基準点Ｐを示す図形を第２画像に重ねて表示装置２４に表示させてもよい。
【0045】
このような構成および処理によれば、生体組織に治療用超音波が照射されると共に、治療用超音波が照射された領域がＢモード画像上に示される。Ｂモード画像データは、照射領域データを生成するための複数回に亘るイメージング超音波のうちのいずれかに基づく反射超音波を利用して生成される。これによって、治療用超音波が患部に照射されたことの確認がユーザにとって容易となる。
【0046】
コントローラ２２（制御部３０）は、患者に固定された患者座標系における各座標値（生体組織に固定された患者座標系における各位置）に照射量を対応付けた患者座標系照射データを求めてもよい。照射量は、照射領域データの画素値として定義されてよい。患者座標系照射データは、患者座標系における照射量の分布を表す。コントローラ２２は、イメージング演算部２０からフレーム時間間隔で順次出力されるＢモード画像データに対してトラッキング処理を実行し、Ｂモード画像に現れる生体組織のＢモード画像上での動きを検出する。この検出は、以下のように行われてよい。
【0047】
すなわち、コントローラ２２は、Ｂモード画像データに基づいて、生体組織の輪郭を特定するデータを生成する。コントローラ２２は、この輪郭に対して固定された患者座標系における各座標値に対し、Ｂモード画像データと共に求められた照射領域データの画素値に基づいて照射量を求めることで、患者座標系照射データを生成する。イメージング演算部２０からフレーム時間間隔で順次出力される各Ｂモード画像データに対して患者座標系照射データを生成することで、Ｂモード画像上での生体組織の動きに追随した患者座標系照射データが生成される。
【0048】
図４の上段には、時間経過と共に順次生成されるＢモード照射領域画像５２が、患者座標系５６としてのｘｙ座標系と共に示されている。Ｂモード照射領域画像５２は、時間経過と共に、左側に示されている画像から右側に示されている画像へと変化する。図４の上段に示されている例では患者は右方向に移動し、生体組織の輪郭５０および患者座標系５６は、時間経過と共に右方向に移動している。照射領域６０は、Ｂモード照射領域画像５２に対して移動しないものの、患者座標系５６に対して左方向に移動する。患者座標系照射データは、患者と共に右方向に移動する患者座標系５６の各座標値に対して照射量を対応付けたものである。
【0049】
コントローラ２２は、イメージング演算部２０からフレーム時間間隔で順次出力される各Ｂモード画像データに対して患者座標系照射データを求め、患者座標系における各座標値に対して、照射量を所定フレーム数に亘って加算合計した治療量を求めてもよい。コントローラ２２は、患者座標系における各座標値に対して治療量を対応付けた治療量分布データを求めてもよい。
【0050】
図４の下段には、患者座標系５６に対して生成された治療量分布データが示す治療量分布５８が示されている。各時刻における照射領域６０の画素値を加算合計して求められた治療量が、各時刻における照射領域６０が重畳された図形によって示されている。治療量分布５８には、患者の移動によって、輪郭５０の左側に治療量が分布したことが示されている。
【0051】
コントローラ２２は、治療量分布データに基づいて、表示装置２４に治療量分布画像を表示させてもよい。治療量分布画像は、患者座標系における治療量の分布を表す画像である。また、コントローラ２２は、治療量が大きい程、生体組織を示す画素の輝度が大きくなる治療量分布画像を表示装置２４に表示させてもよい。また、治療量に応じた色彩が付されるように、治療量分布画像に色彩が施されてもよい。
【0052】
このように、コントローラ２２は、時間経過と共に順次生成されるＢモード画像データに基づいて生体組織の動きを検出し、生体組織に固定された患者座標系における各位置での治療量を、各Ｂモード画像データに対応する各照射領域データに基づいて求める。治療量分布データは、患者に固定された患者座標系における各位置に治療量を対応付けたデータである。したがって、治療中に患者が動いた場合であっても、患者の生体組織に対応付けられた治療量が示される。
【0053】
本発明の応用実施形態に係る追従照射処理について説明する。この処理は、患者が動いたときに、治療基準点Ｐが生体組織の動きに追従するように、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０および超音波プローブ１６を移動させて、治療用超音波を照射する処理である。追従照射処理では、コントローラ２２（制御部３０）は、時間経過と共に順次生成されるＢモード画像データに基づいて生体組織の動きを検出し、生体組織の動きに応じて駆動装置２６を制御し、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０の超音波振動子１を生体組織の動きに応じて移動させる。
【0054】
コントローラ２２は、イメージング演算部２０からフレーム時間間隔で順次出力されるＢモード画像データに対してトラッキング処理を実行する。すなわち、Ｂモード画像に現れる生体組織のＢモード画像上での変位量をフレーム時間間隔で求める。例えば、コントローラ２２は、Ｂモード画像データに基づいて、生体組織の輪郭を特定するデータを生成し、フレーム時間間隔で生成される各Ｂモード画像データに基づいて、フレーム時間間隔での輪郭の変位量を求める。コントローラ２２は、フレーム時間間隔のＫ倍の時間間隔で治療基準点Ｐが輪郭の変位量だけ移動するように、駆動装置２６を制御する。ここで、Ｋは１以上の整数である。駆動装置２６は、コントローラ２２の制御に応じてＨＩＦＵ振動子ユニット１０および超音波プローブ１６を移動させる。
【0055】
図５には追従照射処理下におけるＢモード照射領域画像５２、生体組織の輪郭５０、およびＨＩＦＵ振動子ユニット１０が模式的に示されている。図５の左側の図に示されているように、Ｂモード照射領域画像５２には、気泡の像（ハーモニックイメージングによる像）によって照射領域６０が示されている。また、生体組織の輪郭５０が示されている。図５の左側の図に示されているように、輪郭５０の内側に照射領域６０が位置する。図５の中央の図には、患者の体が右側に動いたことによって、輪郭５０が破線で示された元の位置から右側に移動したことが示されている。図５の右側の図には、輪郭５０の動きに追従してＨＩＦＵ振動子ユニット１０が右側に移動した様子が示されている。照射領域６０は再び生体組織の輪郭５０の中央付近に位置しており、適切な位置に治療用超音波が照射されることが示されている。なお、図５にはＢモード照射領域画像５２上に輪郭５０が示されているが、輪郭５０は必ずしも表示装置２４に表示されなくてもよい。
【0056】
このような構成および処理によれば、治療中に患者の体が動いた場合であっても、治療用超音波の焦点が、輪郭５０の動き、すなわち、特定の生体組織の動きに追従する。これによって、患者の体の動きに応じた患部の動きに焦点が追従し、患部に治療用超音波が照射される。
【符号の説明】
【0057】
１０ ＨＩＦＵ振動子ユニット、１２ 超音波振動子、１４ ＨＩＦＵ駆動回路、１６ 超音波プローブ、１８ 送受信回路、２０ イメージング演算部、２２ コントローラ、２４ 表示装置、２６ 駆動装置、４０ 強レベル超音波、４２ 弱レベル超音波、４４ 強弱超音波パルス、４６－１ 第１イメージング超音波、４６－２ 第２イメージング超音波、４６－３ 第３イメージング超音波、４８ 照射休止期間、５０ 輪郭、５２ Ｂモード照射領域画像、５４ Ｂモード画像、５６ 患者座標系、５８ 治療量分布、６０ 照射領域、１００ ＨＩＦＵ照射装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2022-06-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高密度焦点式超音波療法による治療用の超音波振動子と、
超音波プローブと、
前記超音波振動子および前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記超音波振動子に治療用超音波を送信させる治療用超音波送信処理と、
複数の超音波を異なるタイミングおよび異なる位相で前記超音波プローブに送信させ、生体組織で反射し、前記超音波プローブで受信された複数の前記超音波に基づく複数の受信信号を合成することで、各前記受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する照射領域画像生成処理と、
複数の前記受信信号のうちいずれかを用いて、前記生体組織のＢモード画像データを生成するＢモード画像生成処理と、
を実行することを特徴とする超音波治療装置。
超音波プローブと、
前記超音波振動子および前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記超音波振動子に治療用超音波を送信させる治療用超音波送信処理と、
複数の超音波を異なるタイミングおよび異なる位相で前記超音波プローブに送信させ、生体組織で反射し、前記超音波プローブで受信された複数の前記超音波に基づく複数の受信信号を合成することで、各前記受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する照射領域画像生成処理と、
複数の前記受信信号のうちいずれかを用いて、前記生体組織のＢモード画像データを生成するＢモード画像生成処理と、
を実行することを特徴とする超音波治療装置。
【請求項2】
請求項１に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、
前記照射領域データに基づく第１画像と、前記Ｂモード画像データに基づく第２画像とを表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、
前記照射領域データに基づく第１画像と、前記Ｂモード画像データに基づく第２画像とを表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項3】
請求項２に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、
前記第１画像と前記第２画像とを重ねて前記表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、
前記第１画像と前記第２画像とを重ねて前記表示装置に表示させることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項4】
請求項２または請求項３に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、
前記超音波振動子の位置に応じた治療基準領域または治療基準点を示す図形を、前記第２画像に重ねて表示することを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、
前記超音波振動子の位置に応じた治療基準領域または治療基準点を示す図形を、前記第２画像に重ねて表示することを特徴とする超音波治療装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波治療装置において、
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて、前記生体組織に固定された患者座標系を特定し、
前記患者座標系における各位置での治療量であって、前記患者座標系における各位置での前記照射領域データの画素値に基づく治療量を、各前記Ｂモード画像データに対応する各前記照射領域データに基づいて求めることを特徴とする超音波治療装置。
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて、前記生体組織に固定された患者座標系を特定し、
前記患者座標系における各位置での治療量であって、前記患者座標系における各位置での前記照射領域データの画素値に基づく治療量を、各前記Ｂモード画像データに対応する各前記照射領域データに基づいて求めることを特徴とする超音波治療装置。
【請求項6】
椀状の面に配置された複数の前記超音波振動子を備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波治療装置において、
複数の前記超音波振動子を移動する駆動装置を備え、
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
前記生体組織の動きに応じて前記駆動装置を制御し、複数の前記超音波振動子から発せられる超音波が強め合う焦点を前記生体組織の動きに応じて移動させることを特徴とする超音波治療装置。
複数の前記超音波振動子を移動する駆動装置を備え、
前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、
前記生体組織の動きに応じて前記駆動装置を制御し、複数の前記超音波振動子から発せられる超音波が強め合う焦点を前記生体組織の動きに応じて移動させることを特徴とする超音波治療装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
本発明は、高密度焦点式超音波療法による治療用の超音波振動子と、超音波プローブと、前記超音波振動子および前記超音波プローブを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記超音波振動子に治療用超音波を送信させる治療用超音波送信処理と、複数の超音波を異なるタイミングおよび異なる位相で前記超音波プローブに送信させ、生体組織で反射し、前記超音波プローブで受信された複数の前記超音波に基づく複数の受信信号を合成することで、各前記受信信号の高調波成分に基づく照射領域データを生成する照射領域画像生成処理と、複数の前記受信信号のうちいずれかを用いて、前記生体組織のＢモード画像データを生成するＢモード画像生成処理と、を実行することを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
望ましくは、前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて、前記生体組織に固定された患者座標系を特定し、 前記患者座標系における各位置での治療量であって、前記患者座標系における各位置での前記照射領域データの画素値に基づく治療量を、各前記Ｂモード画像データに対応する各前記照射領域データに基づいて求める。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0014】
本発明は、椀状の面に配置された複数の前記超音波振動子を備える、前記超音波治療装置において、複数の前記超音波振動子を移動する駆動装置を備え、前記制御部は、時間経過と共に順次生成される前記Ｂモード画像データに基づいて前記生体組織の動きを検出し、前記生体組織の動きに応じて前記駆動装置を制御し、複数の前記超音波振動子から発せられる超音波が強め合う焦点を前記生体組織の動きに応じて移動させる。