特許 7503342 ＨＩＦＵ照射装置およびその状態を評価する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-12

(45)【発行日】2024-06-20

(54)【発明の名称】ＨＩＦＵ照射装置およびその状態を評価する方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20240613BHJP

   A61N 7/02 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

A61B8/00

A61N7/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023113658

(22)【出願日】2023-07-11

【審査請求日】2024-02-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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

【審査官】松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０５５９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３０５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／１０６７４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０３３６６３５０（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５

Ａ６１Ｂ １７／００－１７／９４

Ａ６１Ｎ ７／００－７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、
複数の振動子を備える超音波プローブと、
前記治療用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、
前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させる超音波送信処理と、
各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得する超音波受信処理と、
各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定する分布測定処理と、を実行し、
前記制御部は、
複数の前記振動子の配列方向についての前記強度分布に基づいて、各前記振動子で受信される超音波の集中度合いを求める処理を実行することを特徴とするＨＩＦＵ照射装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＨＩＦＵ照射装置であって、
前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、
前記制御部は、
前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価する評価処理を実行することを特徴とするＨＩＦＵ照射装置。

【請求項3】

治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、
複数の振動子を備える超音波プローブと、
前記治療用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、
前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させる超音波送信処理と、
各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得する超音波受信処理と、
各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定する分布測定処理と、を実行し、
前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、
前記制御部は、
前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価する評価処理を実行することを特徴とするＨＩＦＵ照射装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載のＨＩＦＵ照射装置であって、
前記分布関数は、ガウス関数またはローレンツ関数を含むことを特徴とするＨＩＦＵ照射装置。

【請求項5】

治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、
複数の振動子を備える超音波プローブと、を備えるＨＩＦＵ照射装置の状態を評価する方法であって、
前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させるステップと、
各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得するステップと、
各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定するステップと、
複数の前記振動子の配列方向についての前記強度分布に基づいて、各前記振動子で受信される超音波の集中度合いを求めるステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、
前記方法は、
前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価するステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項7】

治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、
複数の振動子を備える超音波プローブと、を備えるＨＩＦＵ照射装置の状態を評価する方法であって、
前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させるステップと、
各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得するステップと、
各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定するステップと、を含み、
前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、
前記方法は、
前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価するステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項8】

請求項６および請求項７に記載の方法であって、
前記分布関数は、ガウス関数またはローレンツ関数を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波イメージングプローブを備えるＨＩＦＵ照射装置に関し、特に、ＨＩＦＵ照射装置の状態の評価に関する。

【背景技術】

【0002】

強力集束超音波（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）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、治療部位に集束超音波を照射して生体組織を壊死させる。

【0003】

一般に、ＨＩＦＵ照射装置は、凹面上に配置された治療用の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。患者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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－７１０６９号公報

【文献】特開２０１４－３０５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＨＩＦＵ照射装置では、患者の体内または体表面で治療用の超音波が反射し、超音波イメージングプローブの近傍に反射波が集中し、超音波イメージングプローブに熱的なストレスが与えられることがある。そこで、特許文献２に記載されているように、治療用プローブと撮像用プローブ（超音波イメージングプローブ）を備える超音波診断装置について、治療用プローブから照射される治療超音波の反射波により、診断用プローブの超音波受信面が受ける影響を算出する技術が記載されている。

【0007】

特許文献２に記載されているような従来の技術では、超音波イメージングプローブが治療用の超音波から受ける影響を評価する場合に、治療用の超音波振動子から、治療時と同程度の強度を有する超音波が送信される。この技術では、評価時にも超音波イメージングプローブに超音波による熱的なストレスが与えられ、超音波イメージングプローブの寿命が短くなってしまうことが考えられる。

【0008】

本発明の目的は、治療用の超音波振動子が送信した超音波から超音波イメージングプローブが受ける影響を評価することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、複数の振動子を備える超音波プローブと、前記治療用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、前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させる超音波送信処理と、各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得する超音波受信処理と、各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定する分布測定処理と、を実行し、前記制御部は、複数の前記振動子の配列方向についての前記強度分布に基づいて、各前記振動子で受信される超音波の集中度合いを求める処理を実行することを特徴とする。

【0010】

望ましくは、前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、前記制御部は、前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価する評価処理を実行する。

【0011】

本発明は、治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、複数の振動子を備える超音波プローブと、前記治療用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、前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させる超音波送信処理と、各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得する超音波受信処理と、各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定する分布測定処理と、を実行し、前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、前記制御部は、前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価する評価処理を実行することを特徴とする。

【0012】

望ましくは、前記分布関数は、ガウス関数またはローレンツ関数を含む。

【0013】

また、本発明は、治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、複数の振動子を備える超音波プローブと、を備えるＨＩＦＵ照射装置の状態を評価する方法であって、前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させるステップと、各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得するステップと、各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定するステップと、複数の前記振動子の配列方向についての前記強度分布に基づいて、各前記振動子で受信される超音波の集中度合いを求めるステップと、を含むことを特徴とする。

【0014】

望ましくは、前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、前記方法は、前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価するステップを含む。また、本発明は、治療用超音波を送信する治療用超音波振動子と、複数の振動子を備える超音波プローブと、を備えるＨＩＦＵ照射装置の状態を評価する方法であって、前記治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、前記治療用超音波振動子に送信させるステップと、各前記振動子で受信された超音波に基づく受信信号を、各前記振動子から取得するステップと、各前記振動子から取得された前記受信信号に基づいて、複数の前記振動子に到来する超音波の強度分布を測定するステップと、を含み、前記強度分布は、複数の前記振動子の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表され、前記方法は、前記分布関数を規定する近似パラメータによって、前記治療用超音波が各前記振動子に与える影響を評価するステップを含むことを特徴とする。望ましくは、前記分布関数は、ガウス関数またはローレンツ関数を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、治療用の超音波振動子が送信した超音波から超音波イメージングプローブが受ける影響を評価することができる。

【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】超音波イメージングプローブが備えるｎ個の振動子を模式的に示す図である。

【図3】超音波イメージングプローブの近傍で生じる現象の例を説明する図である。

【図4】複数の振動子について測定された複数個の測定値に、分布関数Ｉ（ｘ）をフィッティングさせた例を示す図である。

【図5】複数の振動子について測定された複数個の測定値に、分布関数Ｉ（ｘ）をフィッティングさせた例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１には、本発明の実施形態に係るＨＩＦＵ照射装置１００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、超音波イメージングプローブ１６、カップリング袋１８、超音波送受信部２０、制御部２２、ＨＩＦＵ駆動部２４および表示装置２６を備えている。以下の説明では、簡略化のため「超音波イメージングプローブ１６」を、単に「超音波プローブ１６」と表現する。

【0018】

ＨＩＦＵ振動子ユニット１０は、開口が下方に向けられた容器形状の筐体１２と、筐体１２に固定された複数の治療用超音波振動子１４を備えている。複数の治療用超音波振動子１４は、例えば上に凸の仮想的な湾曲面状に配置され、各治療用超音波振動子１４が超音波を発したときに、筐体１２の下方の治療基準点Ｑで、超音波の強度が強められるように筐体１２に固定されている。すなわち、各治療用超音波振動子１４は、治療基準点Ｑに焦点Ｆを形成するように筐体１２に固定されている。

【0019】

超音波プローブ１６は、筐体１２の下方、かつ、治療基準点Ｑの上方の位置で超音波が送受信されるように、筐体１２に取り付けられている。本実施形態では、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先端部が下方に向けられている。超音波プローブ１６の先端部には、複数のイメージング超音波振動子２８が配置されている。超音波プローブ１６は、上下方向に移動自在であってもよい。また、超音波プローブ１６は、長手方向の軸を中心に回転自在であってもよい。なお、以下の説明では、「イメージング超音波振動子２８」を、簡略化のため、単に「振動子２８」と表現する。

【0020】

ＨＩＦＵ振動子ユニット１０の下方には、各治療用超音波振動子１４と患者との間、および超音波プローブ１６と患者との間の音響インピーダンスを整合させるカップリング袋１８が設けられている。カップリング袋１８は、水等の液体が充填された袋であってよい。

【0021】

制御部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の演算装置によって構成されてよい。１つまたは複数の演算装置が制御部２２を構成してもよい。複数の制御部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２６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。

【0022】

ＨＩＦＵ駆動部２４は、各治療用超音波振動子１４を駆動して超音波を発生させる電気回路を含んでよい。ＨＩＦＵ駆動部２４は、制御部２２の制御に応じて、各治療用超音波振動子１４に超音波を発生させる。また、ＨＩＦＵ駆動部２４は、制御部２２の制御に応じて、各治療用超音波振動子１４が発生する超音波の強度を調整する。

【0023】

超音波送受信部２０は、超音波プローブ１６が備える複数の振動子２８に電気信号を出力し、振動子２８から出力された電気信号を取得する電気回路を含む。超音波送受信部２０は、制御部２２の制御に応じて、次のような処理を実行する。すなわち、超音波送受信部２０は、超音波プローブ１６にイメージング超音波を送信させ、送信されるイメージング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、筐体１２の最上部から上下に延びる中心軸Ａを含む観測面で走査される。超音波送受信部２０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取得し、制御部２２に出力する。

【0024】

制御部２２は、観測面で得られた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（キャビテーション領域）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。

【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、例えば、以下のような位置決め処理が実行される。ＨＩＦＵ駆動部２４は、各治療用超音波振動子１４に、治療時よりも強度が小さい超音波を送信させる。超音波送受信部２０は、制御部２２の制御によって、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、制御部２２に出力する。制御部２２は、Ｂモード画像を表示装置２６に表示させる。施術者としてのユーザは、表示装置２６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の焦点Ｆと患部の位置との相違を確認する。

【0026】

ユーザは、焦点Ｆ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Ｆの位置と患部の位置とが一致していることを確認した後に、制御部２２に対して治療のための操作を行う。制御部２２は、ユーザによる操作に応じてＨＩＦＵ駆動部２４を制御する。ＨＩＦＵ駆動部２４は、制御部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治療用超音波振動子１４に送信させる。これによって、焦点Ｆにおいて生体組織が焼灼され、治療が施される。

【0027】

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２６に表示する処理を実行する。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。

【0028】

図２には、超音波プローブ１６が備えるｎ個の振動子２８－１～２８－ｎが模式的に示されている。振動子２８－１～２８－ｎは、超音波プローブ１６の送受信面３８において、振動子２８－１、２８－２、２８－３・・・・・・２８－ｎの順に、長軸方向（ｘ軸方向）に直線状に配列されている。振動子２８－１、２８－２、２８－３・・・・・・２８－ｎのｘ軸上の位置は、それぞれ、ｘ＝ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・・、ｘｎである。各振動子２８－１～２８－ｎは、送受信面３８から超音波を送信し、送受信面３８に到来した超音波を受信する。

【0029】

図３は、超音波プローブ１６の近傍で生じる現象の例を、Ｂモード画像５０上で概念的に説明する図である。超音波プローブ１６と治療用超音波の焦点Ｆ（治療基準点Ｑ）との間には、超音波を反射する反射組織４４がある。図３に示されている例では、反射組織４４は横方向に広がる反射面を形成している。治療用の超音波は、焦点Ｆで交わる２本の仮想的な直線４０に挟まれる領域を主に伝搬する。反射組織４４で反射した超音波（反射波）は上方に伝搬し、超音波プローブ１６の送受信面３８付近の反射波焦点ＲＦに向かう。反射波は、２本の仮想的な直線４２に挟まれる領域を主に伝搬する。左側の直線４２は、反射組織４４の反射面と左側の直線４０との交点から、直線４０と反射面とがなす角度と同一の角度で右上に延びている。右側の直線４２は、反射組織４４の反射面と右側の直線４０との交点から、直線４０と反射面とがなす角度と同一の角度で左上に延びている。左右の直線４２は、反射面から延びた先における反射波焦点ＲＦで交わる。

【0030】

このように、超音波プローブ１６と治療用超音波の焦点Ｆとの間に反射組織４４がある場合には、治療用の超音波が反射組織４４で上方に反射して反射波焦点ＲＦに向かい、反射波焦点ＲＦに反射波のエネルギーが集中することがある。超音波プローブ１６が備える複数の振動子２８のうち、反射波焦点ＲＦの近傍にあるものは、反射波によって熱的なストレスを受け、寿命が短くなったり、本来の性能を発揮できなくなったりすることがある。

【0031】

そこで、本実施形態に係るＨＩＦＵ照射装置１００では、位置決め処理が終了し、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、以下に説明する評価処理が実行されてよい。評価処理では、超音波プローブ１６が備える複数の振動子２８のうち、反射波のエネルギーが集中するものが特定される。

【0032】

位置決め処理と同様、評価処理においても、ＨＩＦＵ駆動部２４は、各治療用超音波振動子１４に、治療時よりも強度が小さい超音波である評価用超音波を送信させる。評価用超音波は焦点Ｆに収束する一方、評価用超音波の一部は患者の体内で反射し、各振動子２８の方向へ向かう。

【0033】

図１および図２に戻って説明する。振動子２８－１～２８－ｎのそれぞれは、患者の体内で反射した超音波を受信し、受信した超音波に応じた電気信号ＲＳ１～ＲＳｎを発生し、超音波送受信部２０に出力する。超音波送受信部２０は、電気信号ＲＳ１～ＲＳｎの大きさを測定し、測定値Ｕ１～Ｕｎを制御部２２に出力する。

【0034】

制御部２２は、横軸における位置ｘ＝ｘ１～ｘｎに対応する値が、それぞれ測定値Ｕ１～Ｕｎである、散布図におけるｎ個の測定点に、分布関数をフィッティングさせる。分布関数は、例えば、ガウス関数にオフセットＢを加算した関数であってよい。具体的には、制御部２２は、レーベンバーグマーカート法（Levenberg Marquardt）等の非線形最小二乗回帰法により、散布図におけるｎ個の測定点に関数の曲線が近付くように、近似パラメータとしてガウス関数の係数Ｐ、中心値μ、標準偏差σおよびオフセットＢを求める。

【0035】

超音波プローブ１６の送受信面３８に到来する超音波（到来超音波）の強度分布を示す分布関数は、（数１）のように表される。

【数1】

【0036】

制御部２２は、（数２）～（数５）に従って、到来超音波の集中度合いＣを求める。集中度合いＣは、（数３）、（数５）および（数６）によってそれぞれ求められるｆａ、ｆｂおよびｆｅの積である。

【0037】

【数2】

【0038】

【数3】

【0039】

【数4】

【0040】

【数5】

【0041】

【数6】

【0042】

（数４）は、散布図上のｎ個の測定点のｘ座標をそれぞれ（数１）に代入して得られるｎ個の値の平均値ｍを示す。（数３）は、ガウス関数の係数Ｐが平均値ｍより大きい程、集中度合い要素ｆａが１に近付き、到来超音波が特定の位置に集中することを意味する。（数５）は、オフセットＢが平均値ｍより小さい程、集中度合い要素ｆｂが１に近付き、到来超音波が特定の位置に集中することを意味する。（数６）は、標準偏差σが小さい程、集中度合い要素ｆｅが１に近付き、到来超音波が特定の位置に集中することを意味する。ここで、特定の位置とは、ｘ＝μとなる位置の近傍をいう。

【0043】

集中度合いＣは、ガウス関数の係数Ｐが平均値ｍより大きい程、オフセットＢが平均値ｍより小さい程、そして、標準偏差σが小さい程、１に近付き、到来超音波が特定の位置に集中することを意味する。

【0044】

集中度合いＣは、集中度合い要素ｆａ、ｆｂおよびｆｅのうち、いずれか１つのみで定義されてもよい。また、集中度合いＣは、集中度合い要素ｆａ、ｆｂおよびｆｅのうち、いずれか２つの積によって定義されてもよい。

【0045】

制御部２２は、集中度合いＣが判定値Ｄを超えるときは、警告情報を表示装置２６に表示させる。警告情報は、超音波プローブ１６が備える特定の振動子２８に、到来超音波として反射波が集中する可能性があることを示す。警告情報を参照したユーザは、患者とＨＩＦＵ振動子ユニット１０との位置関係を調整する等して、特定の位置に反射波が集中することを回避してよい。

【0046】

制御部２２は、散布図におけるｎ個の測定点、強度分布、近似パラメータ、集中度合いＣのうち少なくともいずれかを表示装置２６に表示させてもよい。

【0047】

図４および図５には、超音波プローブ１６が備える複数個の振動子２８について得られた複数個の測定点に、（数１）で表される分布関数Ｉ（ｘ）をフィッティングさせた例が示されている。図４および図５のそれぞれにおける強度分布６０は、複数個の振動子２８のｘ座標値に測定値が対応付けられた複数個の測定点を曲線で結んだものである。強度分布６２は、分布関数Ｉ（ｘ）を強度分布６０にフィッティングさせたものである。

【0048】

図４に示された例では、フィッティングによって、係数Ｐ＝７８４．５２６、中心値μ＝６２．０９０、標準偏差σ＝９．５２１、オフセットＢ＝８７．１８９として近似パラメータが求められた。また、平均値ｍ＝２３２．３２２が算出される。これらより集中度合い要素は、ｆａ＝０．９９６、ｆｂ＝０，９２６、ｆｅ＝０．９０５となり、集中度合いＣ＝０．８３４と算出される。図４に示された例では、５１～７０の番号が付された振動子２８に到来超音波が集中している。そのため、適切な判定値Ｄが設定さることで、図４に示された例については警告情報が表示装置２６に表示されてよい。

【0049】

また、図５に示された例では、フィッティングによって、係数Ｐ＝１２２７．７６５、中心値μ＝１３９．８２０、標準偏差σ＝８．５５５、オフセットＢ＝４７．３として近似パラメータが求められた。また、平均値ｍ＝６６．３０６が算出される。これらより集中度合い要素はｆａ＝１．０００、ｆｂ＝０．４９０、ｆｅ＝０．０１５となり、集中度合いＣ＝０．００７と算出される。図５に示された例では、プローブの両端の超音波強度が高い。これは、振動子２８がカップリング袋１８を介して患者の体表部に接触していて、体表とわずかに隙間のある両端の振動子２８のみに超音波が伝わっているためである。一般的には、この状態は到来超音波が集中していない状態であると判断される。そのため、適切な判定値Ｄが設定されることで、図５に示された例については警告情報が表示装置２６に表示されなくてもよい。

【0050】

例えば、図４に示された例における集中度合いＣと、図５に示された例における集中度合いＣとの間の値に判定値Ｄを設定することで、超音波イメージングプローブへの熱的なストレスを防止できる警告情報が表示装置２６に表示される。

【0051】

このように、本実施形態に係るＨＩＦＵ照射装置１００が備える制御部２２は、超音波送信処理、超音波受信処理、および分布測定処理を実行する。超音波送信処理は、治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、治療用超音波振動子１４に送信させる処理である。超音波受信処理は、各振動子２８で受信された超音波に基づく受信信号を、各振動子２８から取得する処理である。分布測定処理は、各振動子２８から取得された受信信号に基づいて、複数の振動子２８に到来する超音波の強度分布を測定する処理である。

【0052】

制御部２２は、複数の振動子２８の配列方向についての強度分布に基づいて、各振動子２８で受信される超音波の集中度合いＣを求め、集中度合いＣに基づいて、治療用超音波が各振動子２８に与える影響を評価する処理を実行する。

【0053】

複数の振動子２８は、直線状に配列されてよい。強度分布は、複数の振動子２８の配列方向に延びる横軸に対し、縦軸の値について１つのピークを有する分布関数によって表されてよい。また、制御部２２は、分布関数を規定する近似パラメータによって、治療用超音波が各振動子２８に与える影響を評価する評価処理を実行してもよい。評価処理は、強度分布に基づいて、治療用超音波が各振動子２８に与える影響を評価する処理である。治療用超音波が各振動子２８に与える影響には、治療用超音波が特定の振動子２８に集中し、その特定の振動子２８の動作特性が変化する等の影響がある。

【0054】

制御部２２は、次の（ｉ）～（ｖｉ）のステップを含む方法によって、ＨＩＦＵ照射装置１００の状態を評価する。各ステップは、ＨＩＦＵ照射装置１００の外部に設けられ、制御部２２に接続されたコンピュータ等の演算装置が、ユーザの操作に従って実行してもよい。

【0055】

（ｉ）治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、治療用超音波振動子１４に送信させるステップ
（ｉｉ）各振動子２８で受信された超音波に基づく受信信号を、各振動子２８から取得するステップ
（ｉｉｉ）各振動子２８から取得された受信信号に基づいて、複数の振動子２８に到来する超音波の強度分布を測定するステップ
（ｉｖ）複数の振動子２８の配列方向についての強度分布に基づいて、各振動子２８で受信される超音波の集中度合いを求めるステップ

【0056】

なお、分布関数Ｉ（ｘ）には、ガウス関数に代えて、（数７）に示されるような、ローレンツ関数にオフセットＢを加算したものが用いられてよい。（数７）に示されるローレンツ関数は、ｘ＝μの位置を中心として、ｘ座標値が中心値μから離れるに従って、２次関数の逆数に従ってオフセットＢに漸近していく分布を示す。（数７）における尖度ｋは、値が小さい程分布が上に凸になる度合いを示す正の数である。尖度ｋは、正規分布を元に計算された値であってよい。

【0057】

【数7】

【0058】

分布関数として（数７）によって表されるローレンツ関数が用いられた場合、集中度合いＣは、集中度合い要素ｆａおよびｆｂのうち一方、または、集中度合い要素ｆａおよびｆｂの積であってよい。

【符号の説明】

【0059】

１０ ＨＩＦＵ振動子ユニット、１２ 筐体、１４ 治療用超音波振動子、１６ 超音波イメージングプローブ（超音波プローブ）、１８ カップリング袋、２０ 超音波送受信部、２２ 制御部、２４ ＨＩＦＵ駆動部、２６ 表示装置、２８，２８－１～２８－ｎ イメージング超音波振動子（振動子）、３８ 送受信面、４０，４２ 直線、４４ 反射組織、５０ Ｂモード画像、６０，６２ 強度分布。

【要約】

【課題】本発明の目的は、治療用の超音波振動子が送信した超音波から超音波イメージングプローブが受ける影響を評価することである。
【解決手段】制御部２２は、超音波送信処理、超音波受信処理、および分布測定処理を実行する。超音波送信処理は、治療用超音波よりも強度が小さい評価用超音波を、治療用超音波振動子１４に送信させる処理である。超音波受信処理は、各振動子２８で受信された超音波に基づく受信信号を、各振動子２８から取得する処理である。分布測定処理は、各振動子２８から取得された受信信号に基づいて、複数の振動子２８に到来する超音波の強度分布を測定する処理である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】