專利名稱：超聲波診斷·治療裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波診斷·治療裝置及其方法，特別是關于為了向生物體內的患部集中投入治療藥物所使用的超聲波診斷·治療裝置及其方法。
背景技術：
近年來，用于對生物體內的患部進行治療的超聲波診斷·治療裝置被不斷地開發出來，作為將超聲波用于對生物體內的患部進行治療的裝置具有若干種類。其第1種裝置是將超聲波用于患部圖像的描畫，該圖像用于向生物體內插入導尿管，穿刺針時的導向圖像。其第2種裝置是將輻射到生物體內的超聲波所帶有的能量作為患部組織的破壞能量來使用。進而，第3種裝置是通過向生物體內投入的媒介物輻射超聲波，使媒介物的狀態發生變化，以此來破壞患部組織。
作為已有的第3種裝置的一例，特開2000-189521號公報上公開了具備向生物體內送波為得到圖像所需的第1超聲波信號，受波相應的反射信號的收集裝置、通過對所述反射信號進行處理而得到圖像信息的圖像取得裝置、為了使包含在被稱作微膠囊或微泡的微泡內部的，被投入到生物體內的藥物，在生物體的患部活性化，向生物體內送波破壞所述微膠囊所需的第2超聲波信號的輻射裝置的超聲波診斷·治療裝置。
但是，關于該以往的裝置，雖然記載了為了破壞所述微膠囊所需的第2超聲波的輻射方向的設定，但是沒有考慮到根據從第1超聲波輻射裝置得到的診斷信息來控制第2超聲波。
發明內容
本發明的目的在于提供一種提高治療效率的超聲波診斷·治療裝置。
另外，本發明的目的還在于提供一種能夠以視覺確認微膠囊的破壞狀況的超聲波診斷·治療裝置。
本發明的目的還在于，提供一種由于投入多個微膠囊，從而提高治療效果的超聲波診斷·治療裝置。
為了達到上述目的，本發明的超聲波診斷·治療裝置具有向生物體內發射為得到圖像所需的第1超聲波信號，接收對應該第1超聲波信號的反射信號的受波信號的第1超聲波輻射裝置、處理上述超聲波受波信號，得到診斷信息的裝置、向生物體輻射能夠破壞被投入到所述生物體內的放入藥劑的微膠囊的第2超聲波信號的第2超聲波輻射裝置，根據所述第1超聲波輻射裝置得到的所述診斷信息，控制所述第2超聲波輻射裝置的控制裝置。
為了將封入到微膠囊的藥劑，當微膠囊被破壞時，投入到患部，在微膠囊到達患部時，向微膠囊輻射超聲波，以破壞微膠囊。這些是由操作者確認微膠囊在患部集中，依據圖像診斷所需的超聲波，來控制破壞微膠囊的超聲波輻射。這樣，縮短了治療時間等使治療效率得到提高。另外，對于患者，由于縮短了治療時間，從而縮短了束縛時間，從而能夠減少向患者投入微膠囊的量。這里，所謂微膠囊到達患部的時間是，例如循環到患部的微膠囊的濃度在患部為最適當之時間。
還設置有，在從所述第2超聲波信號轉換到所述第1超聲波信號時，顯示根據所述第1超聲波信號測定的未破壞的微膠囊的圖像顯示裝置。
微膠囊的破壞狀況可由醫生的視覺來確認。裝有藥劑的微膠囊的破壞狀況可以通過視覺被確認，封入了藥劑的微膠囊究竟有多少投入到患部能夠得到確認。
另外，還具有，向被投入了含有藥劑的至少2種以上的微膠囊的生物體內發射為了獲得圖像的第1超聲波信號，接收與該第1超聲波信號反射信號對應的受波信號的第1超聲波輻射裝置、處理所述受波信號，得到診斷信息的裝置、將為了破壞投入到所述生物體內的微膠囊的第2超聲波信號輻射到所述生物體的第2超聲波輻射裝置及根據所述得到的診斷信息控制所述第2超聲波輻射裝置的控制裝置。
當使用多種封入不同藥物的微膠囊時，在不同微膠囊到達患部的時間，向不同的微膠囊輻射第2超聲波，破壞各個微膠囊。由于投入多個微膠囊，進一步提高了治療的效果。
圖1是表示本發明的超聲波診斷·治療裝置的一實施例的全體構成的方框圖。
圖2是表示圖1所示的送波信號發生部的構成的方框圖。
圖3是表示圖1所示的高次諧波檢出部的頻率分析部的構成的方框圖。
圖4是表示圖1所示的色彩映射(CM)部的構成的方框圖。
圖5是表示圖1所示的時間強度(TI)檢測部的構成的方框圖。
圖6是表示基波f0和高次諧波fh的頻率分布的圖。
圖7是表示高次諧波檢出部輸出信號的頻率分布圖。
圖8是表示從TI檢出部輸出的頻率分辨信號的圖。
圖9是表示時間強度曲線的圖。
圖10是微膠囊的示意圖。
圖11是表示受到超聲波輻射的微膠囊的變化的圖。
圖12是表示向微膠囊輻射的超聲波以及其反射信號的波形圖。
圖13是表示高次諧波檢出部的變形例的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1是表示本發明的超聲波診斷·治療裝置的構成的方框圖。
在圖1中，送波信號發生部1是用于生成通過驅動超聲波探頭，產生向患者體內送波的超聲波的數字驅動信號的裝置。DA變換器(DAC)2用于將從送波信號發生部1輸出的驅動信號變換成模擬電壓信號。送波放大器3用于將從DAC2輸入的信號進行放大后輸出。送受波切換部4用于當送波超聲波時，使來自送波電路的信號通向探頭，在受波超聲波時使由探頭受波的反射信號向受波處理部方向輸出。超聲波探頭5用于在向接受治療的患者體內送波超聲波的同時，受波從患者體內反射的超聲波。超聲波探頭5，是能夠送波受波具有作為破壞微膠囊的超聲波治療裝置的能量水平和頻率的超聲波及具有作為獲得患者體內圖像的超聲波攝像裝置的能量水平和頻率的超聲波的多種不同的超聲波的裝置。
受波放大器6是將由探頭5受波的被作為反射信號輸出的信號進行放大的裝置。AD變換器(ADC)7用于將從受波放大器6輸出的反射信號進行AD變換。定相部8用于進行形成受波波束的定相。這些受波放大器6，ADC7和定相部8具有與超聲波探頭5在受波時發生動作的振動子數相等的通道，在定相部8的終端設置加法電路。由這些部分形成受波波束信號。并且，ADC7也可以認為是定相部8的一部分。
信號處理部9是對于從定相部8輸入的反射信號進行圖像化所需的前處理，即對數壓縮處理，檢波處理，濾波處理，增強處理等的裝置。數碼掃描變換器10是進行超聲波波束掃描與為顯示圖像所需的掃描之間的變換的裝置。顯示用存儲器11用于保存數碼掃描變換器10的輸出。彩色顯示裝置12例如由彩色CRT顯示屏或彩色液晶顯示裝置構成。控制部(CPU)13用于對上述的各個部分實施控制。上述的構成，作為醫療圖像診斷裝置與公知的超聲波診斷裝置的構成基本相同。
本發明的超聲波診斷·治療裝置除了具有如上所述的獲得診斷圖像功能以外，還具有在患者體內破壞微膠囊的功能、通過圖像觀察微膠囊破壞狀況的功能及計算微膠囊破壞時間的功能。下面，說明為了達到上述3個功能而被附加在上述構成上的本實施形態的構成部分。
首先，說明具備破壞微膠囊功能的構成部分。圖2是圖1所示的送波信號發生部1的詳細構成的方框圖。在圖2中，波形存儲器51是保存送波頻率的裝置，在波形存儲器51中保存有在獲取所述診斷圖像時所使用的超聲波頻率、及在破壞微膠囊時所使用的頻率。這里，在波形存儲器51中預先存儲有能夠破壞多種微膠囊的多個微膠囊破壞用頻率。送波時間控制部52，為了使從探頭5發出的超聲波聚焦在生物體的患部，對于供給設置在探頭5內的多個振動子的各個振動子的驅動信號，進行位相控制或者延遲控制而后輸出。送波強度控制部53控制從波形存儲器51輸出的送波信號強度。乘法器54將從波形存儲器51輸出的信號和從送波強度控制部53輸出的信號進行乘法計算。以上的各個構成部分由所述CPU13進行控制。在CPU13中，預先組裝有將相應微膠囊的種類的微膠囊破壞時的超聲波頻率以及強度，以及微膠囊的破壞順序等程序化的固化軟件。
一般用于超聲波診斷用的送波強度P1為0＜P1≤1[W/cm2]，另外，達到破壞微膠囊的送波強度P2為0＜P2≤5[W/cm2]。各個送波強度的關系為P1＝m·P2(m為0＜m≤0.2)。
下面，說明為了觀察微膠囊破壞狀況所需的構成。在微膠囊被破壞前可觀察到集中于患部的濃度，但在微膠囊被破壞后，也能觀察到還殘留有多少微膠囊未被破壞的破壞狀況。當未破壞的微膠囊受到超聲波的輻射時，產生共振現象，膠囊的膜被破壞，此時發生與送波的超聲波頻率不同的頻率。這里所說的(不同頻率)包含多個相對送波的超聲波頻率具有不同頻率的高次諧波成分。通過將該高次諧波成分進行圖像化，可觀察到微膠囊的破壞狀況。下面，參照圖1，說明對該高次諧波進行圖像化的構成。在圖1中，高次諧波檢出部14檢測出在患者體內受到超聲波輻射而被破壞的微膠囊發出的高次諧波反射信號。頻率分析部15對高次諧波檢出部14檢測出的高次諧波反射信號進行頻率分析。彩色圖譜部16求出從頻率分析部15輸出的高次諧波成分的空間分布信息，對被求出的空間分布信息附加色彩信息，然后輸出。
下面，參照圖3詳細說明所述高次諧波檢出部14以及頻率分析部15的詳細構成的一例。高次諧波檢出部14由本機振蕩器141、乘法器142、143和低通濾波器(LPF)144、145組成。這里本機振蕩器141由存儲器，計數器等構成，輸出為了位移反射信號頻率的相位錯開π/2rad的兩個本機信號，即sin(2πωt)以及cos(2πωt)，乘法器142、143將輸入的反射信號與上述本機信號相乘，對包含在反射信號中的基波頻率成分，即，由探頭發送的超聲波的頻率，及微膠囊破壞時產生的高次諧波成分進行頻率位移。并且，LPF144，145由寄存器，乘積運算器等構成，在由所述乘法器進行頻率位移的所述基波頻率成分和高次諧波成分中，除去基波頻率成分，通過高次諧波成分。
頻率分析部15由高速付立葉變換(FFT)運算部151及絕對值運算部(ABS)152構成。FFT運算部151是具有公知的蝶形乘法器的將反射信號從時分排列變換到頻分排列的裝置，ARS運算部152由2次方運算器，加法運算器以及平方根運算器組成，能夠計算出FFT運算部151輸出的每個頻率的信號強度。
下面，說明實現計算破壞微膠囊的時刻的功能的構成。被注射到靜脈中的微膠囊，隨著血流在體內循環，被輸送到患部。這時，到達患部的微膠囊的濃度隨著時間的延長而變濃，之后，又隨著時間的延長而變淡。所以觀察隨著經過時間而變化的微膠囊的濃度，就可以預測破壞微膠囊的超聲波輻射的時間。在本實施例中，為了掌握患部的微膠囊濃度變化，設置彩色圖譜(CM)部16。CM部16如圖4所示，由MTI(Moving TargetIndication)濾波器161和自相關運算部162和彩色圖生成部163組成。這里，MTI濾波器161是由寄存器，比較器，帶通濾波器(BPF)等組成，是用于雷達領域、利用超聲波診斷裝置的多普勒現象的血液分布圖像測定領域的裝置，可從周圍不動的組織中分離抽出、并檢出流向患部的微膠囊。自相關運算部162是由如DSP(Digital Signal Processor)那樣的運算器和存儲器等構成，是由自相關運算對微膠囊的移動速度信息，速度分散信息，信號強度信息進行運算的裝置。其自相關技術在所述超聲波裝置領域中也為公知。彩色圖生成部163由存儲器、彩色編碼器等組成，將自相關運算部162輸入的數據寫入到存儲器里，進行圖像數據化，同時向這些數據上由彩色編碼器附加與其數值相應的彩色信息。
下面，就實現掌握微膠囊向患部的流入狀況以及破壞狀況的功能的構成進行說明。在本發明中，對于微膠囊向患部流入狀況以及破壞狀況不是以瞬時的，而是按經過時間進行表示，這樣，便于醫生的掌握。在本實施例中，作為達到該目的的構成的一例，設置有時間強度檢出部17。該時間強度檢出部17如圖5所示，是由將來自高次諧波檢出部14的信號輸入，將該信號按其中的每個不同的頻率分別輸出的頻率辨別電路171和，對該頻率辨別電路171的輸出的各個頻率進行計數的計數電路172和，使用該計數電路172的輸出，按照CPU13的指令，取一側為時間軸，另一側為信號值軸，變換成把頻率作為參數的信號的時間分布信息的時間強度存儲器(TI存儲器)173構成，如上構成的時間強度檢出部17，在某一規定的時間內，能夠用圖形表示各高次諧波成分的信號出現信息的時間變化。并且，TI存儲器173也能夠使用DSC10內部的存儲器。
另外，如果在動作模式選擇開關中設置為了能夠一邊觀察微膠囊的破壞狀況，一邊調整破壞微膠囊所需的超聲波送波強度的開關，可以根據患者的體質調整送波強度。另外，由于設置所述調整開關的話，還可以盡量控制送波強度，促進治療，所以能夠實現減輕受治療的患者的負擔的超聲波治療。
下面，說明如上所述構成的超聲波診斷·治療裝置的動作。首先，由醫生做好將微膠囊化的治療藥物向患者靜脈注射的準備，在此治療藥物的注入，可以使用自動注射器。之后，當準備完成后，醫生啟動超聲波診斷·治療裝置的電源，利用裝置的攝像功能將治療部位的超聲波斷層像映射在監視器上，然后，醫生根據觀察斷層像，特定出最能映射出治療部位的探頭的位置。
以此為目的的超聲波斷層像的攝像按如下進行。醫生首先用超聲波診斷·治療裝置的操作板上設置的裝置動作模式選擇開關18選擇斷層像攝像模式。之后，將探頭5接觸患者治療部位的體表面，為了圖中省略了的超聲波掃描開始開關的操作以及設定從探頭送波的超聲波焦點深度，操作焦點深度設定器。這樣，由CPU13向送波信號發生部1送波指令，送波信號發生部1在發生攝制斷層像所需的數字式送波脈沖信號的同時，從探頭1的多個振動子發出的超聲波脈沖在上述設定的焦點深度上聚集(與以相同位相到達時的意義相同)那樣，給與并輸出向各個振動子提供的每個脈沖規定的延遲時間。
從送波信號發生部1輸出的送波脈沖信號在DAC2中被變換成模擬信號，然后被輸入到送波放大器3。在該送波放大器3中，送波脈沖信號被放大成使振動子產生壓電振動所需的電壓，由送受波切換部4供給探頭5。所述給與規定延遲時間的各個送波脈沖信號，被提供給探針5的各個振動子，超聲波從各個振動子以具有相應于延遲時間的時間差被送入被檢體內。之后，被檢體內送波的超聲波向設定的焦點深度集結(與同時以同樣位相到達意義相同)那樣，在被檢體內傳播，傳播時，在被檢體內的音響阻抗不同的邊界處，其一部分作為反射波向探頭方向反射回來。
探頭5收到反射波后將其變換成電信號輸出。探頭5的受波動作由包括進行送波動作的振動子的全部或者其一部分的振動子群來進行，各振動子所受波的信號分別通過送受波切換部4向受波放大器6輸入，在受波放大器6經過放大后，在ADC7成為數字信號，向受波定相部8輸入。受波定相部8由CPU13控制，依據相應于各受波信號的延遲控制和加法處理進行動態聚焦，即從探頭5向被檢體內送波的超聲波隨著向體內深層的傳播，從在各振動子上將連續受波的反射(波)按規定的路線移動的焦點開始反射來的反射(波)，進行連續捕捉處理。根據以上的送波和受波動作，能夠得到被檢體內規定線上的超聲波波束信號。
從受波定相部8輸出的超聲波波束信號向光柵信號處理部9輸出，進行對數壓縮處理，檢波處理，動態濾波處理，強化處理等后向DSC10輸出。在向光柵信號處理部9輸入的信號中，也包含具有從探頭5向生物體內送波的超聲波頻率的整數倍頻率的強度弱的高次諧波信號，通過濾波處理將其除去。輸入到DSC10中的信號被保存在存儲器中的規定的地址上，即，為了形成圖像而分配給輸入的超聲波波束信號的地址上。之后以上的超聲波送受波動作按照超聲波波束方向依次邊偏離邊反復進行，在DSC10的存儲器上形成圖像后，該圖像數據通過顯示存儲器11與彩色顯示裝置12的掃描同步地被讀出，顯示在彩色顯示裝置12的顯示畫面上，作為超聲波斷層像，最好以黑白圖像顯示。向被檢體內的超聲波掃描取得1幀圖像后繼續進行，以30幅/秒程度的畫幅率進行斷層像的取得和顯示。
醫生一邊繼續所述超聲波掃描，一邊改變探頭5的位置與體表的接觸角度，尋找應該治療的患部。然后，將探頭5保持在使應該治療的患部被顯示在彩色顯示裝置12的最佳位置上，同時按下圖中未示出的鎖定開關，鎖定顯示的圖像。這里，為了保持探頭可以利用保持工具。
醫生觀察顯示在彩色表示裝置12上的鎖定圖像，指定治療部位。其治療部位的指定，可以應用例如作為2維血液循環表示的彩色流動映射(CFM)中掃描范圍的設定技術，作為治療時的超聲波波束的掃描范圍，由治療范圍設定器19進行設定，此指定信號保存于CPU13。使用鎖定的斷層像設定治療所需的超聲波波束掃描范圍的理由是，接著要進行的從微膠囊造影移動到治療時，其沒有進行操作的充裕時間。
在此狀態下，醫生或者其他的看護人員用注射器向患者的靜脈注射封入藥劑的微膠囊。向靜脈中注射的微膠囊由于數秒后循環患者體內流入到達患部，所以注射后，醫生將操作動作模式選擇開關18，從到目前為止的斷層像取得模式轉換到造影模式。此轉換信號一旦輸入到CPU13，則CPU13在高次諧波檢出部14，頻率分析部15，彩色圖譜部16，時間強度檢出部17發出起動指令。這里，在從所述斷層像取得模式轉換到造影模式時，從探頭5向患者體內送波的超聲波頻率變更到最好是能夠將向患者體內注入的微膠囊最能夠描繪出的值。
收到此變更指令后，送波信號發生部1輸出送波脈沖。此送波脈沖按DAC2、送波放大器3、送受波切換部4、探頭5的順序供給，從探頭5向患部發送超聲波。該超聲波的送波與所述攝制斷層像時相同，掃描探頭具有的全部視野那樣，按每個受送波，一邊變換其方向，一邊反復掃描。以下，對其受波動作進行說明。
從探頭5向某一方向送波的超聲波的受波反射信號，通過探頭5、送受波切換部4、受波放大器6、ADC7、受波定相部8，向光柵信號處理部9以及高次諧波檢出部14輸入。輸入到光柵信號處理部9以及高次諧波檢出部14的反射信號如圖6所示，包括相應于從探頭5送波的頻率的中心頻率為f0，并且具有某一區域的信號A，和以此中心頻率f0，的整數倍的頻率fh為中心頻率的，具有某一區域的高次諧波信號的B。包括向高次諧波檢出部14輸入的信號A和高次諧波信號B的信號，在乘法器142，143將各自的本機振蕩器141輸出的本機(參照)信號cos(2πft)和sin(2πft)相乘，如圖7所示頻率被位移。然后，從被位移的頻率信號，由具有通過區域BP的LPF144、145抽出從所述高次諧波信號B形成的反射信號，其信號向頻率分析部15以及彩色圖譜部16輸入。
一方面，向光柵信號9輸入的信號A和高次諧波信號B與所述為尋找患部所需的攝像時的反射信號處理相同，施行為圖像化所需的前處理之后，為了形成根據信號A的斷層像，向DSC10的存儲器輸入。
之后，由向頻率分析部15輸入的由高次諧波信號B形成的波束信號，在FFT運算部151，依次根據付立葉變換進行頻率分析。其頻率分析部15的輸出顯示由高次諧波信號B形成的一束波束信號的從淺到深的頻率分布。由于微膠囊在受到超聲波輻射時發生的高次諧波信號被事先測定為已知，所以根據觀察頻率分析部15的輸出，能夠得知微膠囊是否向其波束方向流來。從而，頻率分析部15的輸出被向ABS運算部25輸入，根據所述構成，算出依次輸入的高次諧波信號B的信號強度，以相應的頻率辨別，然后輸入檢出部17。
這樣，在ABS運算部152算出的表示每個高次諧波頻率的信號強度的信號輸入到TI檢出部17輸出，在TI檢出部17的計數電路172，如圖8所示，被每個頻率加算，保存到DSC10內的存儲器。然后，該DSC10的存儲器中保存的數據為做成如圖9所示的時間強度曲線(TIC)而被提供。其TIC的制作方法以后將詳細說明。
從高次諧波檢出部14輸出到彩色圖譜部16的高次諧波反射信號，被輸入到MTI濾波器161，在內部的寄存器等的存儲部中被暫時保存。MTI濾波器在雷達領域、超聲波多普勒測定領域為公知物，用于取消靜止部的信息而只檢測出移動物體的信息。在本發明中，MTI濾波器161用于檢測出流過患部的血液流或微膠囊的移動信息。在MTI濾波器161，為了只提取出血液流或微膠囊的移動信息，需要將超聲波波束向同一方向至少發射2次。
所以，CPU13當所述受波動作結束時，不改變超聲波受送波方向反復受送波動作。第2次受波的反射信號通過高次諧波檢出部14，向MTI濾波器161輸入時，在MTI濾波器161的寄存器等保存部暫時保存的數據和新輸入的數據的差分運算，得到此兩次受送波之間的血液循環或微膠囊的移動信息。然后，該信息在自相關運算部162，提供自相關運算，算出血液循環或微膠囊的移動速度，分散速度，信號強度的各種數據。這些被算出的數據輸入到彩色圖譜部163，對各個數據附加R(紅)，G(綠)，B(蘭)光的三原色信息，然后保存到DSC10的存儲器中。以上根據單方向的超聲波波束的受送波，能夠得到該波束上的頻率分布和移動體的移動信息。
下面，為了將所述取得的頻率分布和移動體的移動信息進行2維擴張，將超聲波波束的方向依次偏離，反復進行受送波，超聲波掃描包括患部的斷面。根據該超聲波掃描，TI檢出部17測定所述斷面內的頻率分布，還有，彩色圖譜部16測定所述斷面內的血液循環或微膠囊的移動狀況。其中，TI檢出部17檢出的被保存在DSC10存儲器的頻率分布數據，依據CPU13的計數功能，按每個頻率被計數。該按每個頻率計數的數據，對于出現在如圖9所示的時間強度曲線(TIC)某一時間的超聲波掃描面內的信號，顯示按每個頻率的強度值的乘積值。
另一方面，由彩色圖譜部16被測定的血液循環或微膠囊的移動信息在DSC10存儲器內被2維圖像數據化，為了在斷面內的流體移動狀況的可視化而被讀取，從光柵信號處理部9輸出，在DSC10的存儲器內被2維圖像數據化處理的黑白圖像數據在顯示存儲器11被合成，顯示于彩色顯示裝置12。根據目視該圖像操作者能夠在圖像上以色彩的變化基本實時地觀察混在血液循環中流入患部的微膠囊。
以上的受送波動作在之后繼續進行，直到每個斷層像和彩色圖譜向每個超聲波波束1個方向送波結束，隨著DSC10存儲器的內容的更新而更新其顯示。另外，TI檢出部17的測定數據掃描完每1幅后進行合計，與之前幀的數據相結合做成時間強度曲線。時間強度曲線是取水平軸為時間，縱軸為強度值，以頻率作為參數的圖，如圖9所示顯示微膠囊陸續流進患部，其在某一時間成為最大，其后數量減少的情形的圖表。
操作者觀察該圖，關注封入藥劑的微膠囊流進患部時發生的頻率曲線，當醫生判斷為是破壞微膠囊的時間時，醫生將超聲波診斷裝置上設置的動作模式選擇開關18切換到治療模式。這樣，CPU13向送波信號發生部1以及送波放大器3送波治療用超聲波的指令。收到此CPU13指令的送波信號發生部1輸出，從探頭5向患者體內送波具有微膠囊破壞用超聲波頻率的超聲波所需的送波脈沖，送波放大器3通過DAC2將輸入的送波脈沖放大到破壞微膠囊水平。由于該被放大的送波脈沖在送波信號發生部1中被實施延遲控制，使超聲波向在作為治療部位而設定的掃描范圍的最端點的超聲波的受送波方向(初期方向)集結，所以使得從探頭5的各個振動子放射的超聲波向患者的治療部位集結。
超聲波微膠囊200如圖10所示，由于是在微膠囊的殼體210里封入藥劑220的膠囊，所以在殼體210內除藥劑220以外空氣等氣體也一起被封入。微膠囊200的破壞依賴于殼體210的強度以及直徑，另外，微膠囊200的共振頻率也依賴于其直徑。這樣之后超聲波送波頻率在其共振頻率時能夠最為有效地破壞微膠囊200，微膠囊200破壞的共振頻率f以下式求得，這里，f＝(1/2πr)·√(3k P/ρ)(1)r殼體的直徑k比熱P殼體內部壓力ρ比重這里，對于在向微膠囊200輻射超聲波時的微膠囊200的變化，參照圖11及圖12來說明。在向微膠囊200輻射如圖12(a)所示波形的超聲波時(圖11(a))，由于在微膠囊200內封入有氣體，所以發生如圖12(b)所示的含有2次高次諧波的反射信號。然后向微膠囊200輻射的超聲波的頻率與微膠囊的共振頻率一致時，由于在所述微膠囊內與藥劑一起被封入的空氣的存在，使得受到超聲波輻射的微膠囊發生收縮和膨脹的共振現象(圖11(b))，發生包含送波來的超聲波頻率(記為基波)和多個被強制調制成2次高次諧波的信號的非線性反射信號。該反射信號由探頭5接收，與所述造影模式相同由高次諧波檢出部14檢出，然后，隨著超聲波傳播的進行，在深部位的微膠囊也發生共振。在該共振的過程中，當送波的超聲波強度超過微膠囊的破壞強度時，微膠囊被破壞，發散封入在微膠囊200的藥劑。(圖11(c))由于該破壞，使得共振現象被抑制，使得高次諧波成分的水平急劇地下降。
向上述初期方向的超聲波受送波完了時，CPU13將超聲波的受送波方向對于所述治療范圍一邊依次偏離，一邊反復受送波和掃描。然后，由于所述受送波而得到的基波反射信號和高次諧波信號，由光柵信號處理部，CM檢出部以及TI檢出部進行處理，作為各個斷層像，CM像以及時間強度曲線顯示于彩色顯示裝置上。
并且，醫生觀察CM像以及時間強度曲線，確認微膠囊向治療部位的流入減少時，停止治療所需的超聲波掃描。
以上說明了本發明的一實施例，但本發明可以有各種變形例。圖13表示高次諧波檢出部的其他構成例。圖13所示高次諧波檢出部340由，由RAM等構成的存儲器341、由乘法器342、343、ROM等存儲器、寄存器以及由選擇等構成的系數選擇部344、由加法部345、計數器、寄存器構成的存儲器控制部346構成。在將該高次諧波檢出部340替換成高次諧波檢出部14，構成如圖1所示的超聲波診斷·治療裝置的情況下，在送波信號發生部1能夠發生位相不同的多個的送波脈沖。而且，通過發生具有最初位相的送波脈沖，測定反射信號，將該反射信號保存于存儲器341。之后向與上次相同方向發送與上次的位相不同的送波脈沖的超聲波波束，測定其反射信號。將該第2次受送波得到的反射信號輸入于乘法器343，另外，在將該第2次受送波得到的反射信號輸入于高次諧波檢出部340的同時，將保存于存儲器341的第1次的反射信號通過存儲器控制部346的控制讀出，輸入于乘法器342。乘法器342及343對從系數選擇器344輸入的系數信號和輸入的反射信號進行相乘，將其結果輸入到加法器345。加法器345將輸入的信號進行加法計算，輸出合成信號。在加法器345上，加算1次反射信號和2次反射信號時，由于它他們的基波位相偏離發生相互抵消，例如其位相偏離π/2時，在理論上基波將完全抵消，僅僅剩下非線性的高次諧波，從加法器345被輸出。
另外，在圖1所示的實施例中，說明了頻率分析部15如圖3所示利用FFT運算部151進行頻率分析的例，但是頻率分析也可以利用波比率運算裝置進行。
更進一步，本實施例還可以是其他的變形例。例如，說明了在所述實施例中將用于治療的藥劑以1種形式向患者注入微膠囊的例，但是作為微膠囊也可以使用封入各種各樣不同藥劑的多個種的微膠囊治療患部的形式。這時，向CPU設定并保存按照藥劑的預注入順序而送波的超聲波的強度以及頻率的同時，所述動作模式選擇開關也設定多個的治療選擇模式，根據時間強度曲線和彩色圖譜圖像，醫生判斷每種流入患部的微膠囊的濃度，當每個微膠囊達到其破壞時間時，以治療模式選擇切換進行超聲波的頻率以及強度的切換操作來對應。
另外，對于用于治療的超聲波。說明了切換設定頻率以及強度的手段，可是也可以根據患部的大小，操作改變送波超聲波聚焦范圍的設定。例如，在比較大的范圍內存在的患部，將超聲波的聚焦范圍配合患部的大小而設定，微膠囊中的藥劑在其大范圍的患部里發生作用那樣送波超聲波。還有，要求投入均等濃度藥劑的患部，還可以將原來是球面的聚焦范圍設定為配合患部的非球面那樣設定。另外患部小，藥劑的副作用強的時候，為了將藥劑投入限制在最小限度，也可以將聚焦范圍設定的更小。
另外，說明了作為微膠囊可以使用封入各種各樣不同藥劑的多個種的微膠囊，作為能夠治療患部的實例，還可以將各個微膠囊的注入器和超聲波診斷·治療裝置聯動，將多個種的微膠囊同時或者交互注入那樣控制。根據此控制，醫生一邊注視顯示部，一邊只測定送波為治療所需的超聲波的時間即可，可以只專心治療時的操作。
如上所述，本發明當微膠囊到達患部，并且，在患部微膠囊成為最佳濃度之時，根據觀察時間強度曲線而進行超聲波治療的醫生，能夠容易地進行判斷。還有，根據本發明的超聲波診斷·治療裝置，由于以彩色圖像化顯示微膠囊流入患部的狀況，所以微膠囊的破壞狀況可以由醫生憑視覺容易地確認。更進一步，根據本發明的超聲波診斷·治療裝置，能夠一邊測定多種微膠囊的投入時間，一邊能夠容易地測定。
另外，已經說明了醫生能夠根據時間強度曲線的表示來判斷成為最適濃度，可是不僅限于時間強度曲線，還可以是強度的數值，信息，表示破壞微膠囊所需的超聲波的模式圖的各種表示等，包括所有醫生能夠判斷成為最適濃度的信息傳達方式。還有，醫生根據感覺能夠辨認即可，例如，包括將未圖示的擴音器等的發出聲音的裝置與彩色顯示部并用，其擴音器上包括發生諧音，聲音等。這些樣式，都是監視反射信號量的時間變化，根據比較預先設定的規定基準反射信號值和所述時間變化值而進行。
還有，表示到達上述最適濃度的信息傳達裝置，根據需要相組合時，確實到達最適濃度的信息傳達到被醫生所掌握。
另外，所述時間強度曲線的表示狀態，也可以以時間強度曲線單獨表示，還可以將生物體的斷層像或者描繪出微膠囊的高次諧波圖像等所述時間強度曲線，排列，切換，重組等表示。
權利要求
1.一種超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備向生物體內發送為得到圖像所需的第1超聲波信號，接收對應該第1超聲波信號的反射信號的受波信號的第1超聲波輻射裝置、通過對所述受波信號進行處理來獲得診斷信息的裝置、將破壞投入到所述生物體的放入藥劑的微膠囊所需的第2超聲波信號向所述生物體輻射的第2超聲波輻射裝置、根據由所述第1超聲波輻射裝置獲得的所述診斷信息，控制所述第2超聲波輻射裝置的控制裝置。
2.根據權利要求1所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述控制裝置具備根據所述第1超聲波輻射裝置得到的診斷信息，生成所述第2超聲波信號的輻射時間的輻射時間發生裝置。
3.根據權利要求2所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述輻射時間發生裝置具備用于顯示通過由從所述微膠囊反射的所述超聲波的高次諧波成分構成的所述第1超聲波信號所獲得的反射信號的圖像的圖像顯示裝置。
4.根據權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于所述輻射時間發生裝置具備用于重疊顯示通過由從所述微膠囊反射所述超聲波高次諧波成分構成的所述第1超聲波信號所獲得的反射信號的圖像和所述生物體內的斷層像的圖像顯示裝置。
5.根據權利要求2所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述輻射時間發生裝置具備根據由流入所述生物體內患部的微膠囊所生成的反射信號量的時間變化，產生有關所述第2超聲波信號發生時的聲音的聲音發生裝置。
6.根據權利要求2所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述輻射時間發生裝置具備用于顯示從流入所述生物體內患部的微膠囊生成的反射信號量的時間變化的圖像顯示裝置。
7.根據權利要求6所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述圖像顯示裝置顯示所述反射信號量的時間變化的數值。
8.根據權利要求6所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述圖像顯示裝置顯示基于被監視的反射信號量的時間變化和預先設置的規定值相比較的有關所述第2超聲波信號的發生的信息。
9.根據權利要求6所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述圖像顯示裝置具備取所述反射信號量為一軸，取時間為另一軸，生成時間強度曲線圖表的裝置，并顯示所述生成的圖表。
10.根據權利要求9所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述圖像顯示裝置，將所述生物體斷面的斷層像或者由從所述微膠囊反射的所述超聲波高次諧波成分形成的反射信號的圖像的至少1幅圖像與所述圖表重疊顯示。
11.根據權利要求9所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述圖像顯示裝置，將所述生物體斷面的斷層像或者由所述微膠囊反射的所述超聲波高次諧波成分形成的反射信號圖像的至少1幅圖像與所述圖表并列顯示。
12.根據權利要求9所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述圖像顯示裝置，將所述生物體斷面的斷層像或者由所述微膠囊反射的所述超聲波高次諧波成分形成的反射信號圖像的至少1幅圖像與所述圖表進行切換顯示。
13.根據權利要求1所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述第1超聲波信號的送波強度P1為0＜P1≤1[W/cm2]，所述第2超聲波信號的送波強度P2為0＜P2≤5[W/cm2]。
14.根據權利要求1所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述第1超聲波信號的送波強度P1和所述第2超聲波信號的送波強度P2為，P1＝m·P2(m為0＜m≤0.2)。
15.根據權利要求2所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述輻射時間發生裝置具備當從所述第2超聲波信號切換到所述第1超聲波信號時，顯示根據所述第1超聲波信號測定的未破壞的微膠囊的圖像顯示裝置。
16.根據權利要求15所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備根據所述未破壞的微膠囊，調節所述第2超聲波信號的強度和頻率的裝置。
17.根據權利要求2所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述輻射時間發生裝置具備將所述生物體的應治療的患部的在圖像顯示裝置上的最佳顯示位置的圖像，在從所述第1超聲波信號切換到所述第2超聲波信號時，進行鎖定顯示的裝置。
18.根據權利要求1所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于所述控制裝置控制從所述第2超聲波輻射裝置向所述生物體輻射的超聲波聚焦的范圍。
19.一種超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備向投入了放入藥劑的微膠囊的生物體送波超聲波，接收其反射波的探頭、在送波信號發生部中設定用于獲得所述生物體圖像的第1超聲波信號的設定裝置、將對應所述第1超聲波信號的所述反射波作為信號接收，進行為了將該反射信號以圖像顯示的處理的裝置、將被實施了所述處理的反射信號作為診斷信息而取得的裝置、所述送波信號發生部中設定達到破壞所述微膠囊的強度的第2超聲波信號的設定裝置、由所述探頭向所述生物體輻射所述第2超聲波信號的裝置、根據所述得到的診斷信息，將所述第1超聲波信號和所述第2超聲波信號進行切換的裝置。
20.一種超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備將用于獲得圖像的第1超聲波信號，向被投入了放入至少2種藥劑微的膠囊的生物體發送，并接收對應該第1超聲波信號的反射信號的受波信號的第1超聲波輻射裝置、通過處理所述受波信號而得到診斷信息的裝置、向所述生物體輻射為了破壞被投入到所述生物體內的微膠囊的第2超聲波信號的第2超聲波輻射裝置、根據所述得到的診斷信息，控制所述第2超聲波輻射裝置的控制裝置。
21.根據權利要求2所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備輸入所述至少2種微膠囊的注入順序、向該各個微膠囊發射的超聲波頻率及強度的輸入裝置、保存所述輸入的注入順序、向各個微膠囊發射的超聲波頻率及強度的存儲裝置、由根據所述保存的注入順序，超聲波強度及頻率對所述每個微膠囊而設定的第2超聲波信號，控制所述第2超聲波輻射裝置的控制裝置。
22.根據權利要求21所述的超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備根據由所述輸入裝置設定的順序控制所述注入器的控制裝置。
23.一種超聲波診斷·治療裝置，其特征在于具備向被投入了至少2種放入藥劑的微膠囊的生物體發送超聲波，接收該反射波的探頭、在送波信號發生部中設定為了獲得所述生物體圖像的第1超聲波信號的設定裝置、將對應所述第1超聲波信號的所述反射波作為信號接收，并進行為了將該反射信號以圖像顯示的處理的裝置、將被實施了所述處理的反射信號作為診斷信息而取得的裝置、在送波信號發生部中設定能夠破壞所述每個微膠囊的第2超聲波信號的設定裝置、根據所述取得的診斷信息，由所述探頭向所述生物體輻射所述第2超聲波信號的裝置、根據所述得到的診斷信息，對所述第1超聲波信號和第2超聲波信號切進行換的裝置。
24.一種超聲波診斷·治療方法，其特征在于包括向生物體發送為了獲得圖像的第1超聲波信號，接收對應該第1超聲波信號的反射信號的受波信號的步驟、處理所述受波信號，獲得診斷信息的步驟、基于所述獲得的診斷信息，控制用于破壞被投入到所述生物體內的放入藥劑的微膠囊的第2超聲波信號的步驟。
25.根據權利要求24所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述控制步驟包括根據所述得到的診斷信息，生成所述第2超聲波信號輻射時間的輻射時間發生步驟。
26.根據權利要求25所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述輻射時間生成步驟包括顯示通過由從所述微膠囊反射的所述超聲波的高次諧波成分構成的所述第1超聲波信號而獲得的反射信號的圖像的步驟。
27.根據權利要求25所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述輻射時間發生步驟包括重疊顯示通過由從所述微膠囊反射的所述超聲波高次諧波成分構成所述第1超聲波信號而獲得的反射信號圖像和所述生物體的斷層像的步驟。
28.根據權利要求25所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述輻射時間發生步驟包括根據流入所述生物體患部的微膠囊產生的反射信號量的時間變化，產生與所述第2超聲波信號的發生相關的聲音的步驟。
29.根據權利要求25所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述輻射時間發生步驟包括顯示從流入所述生物體內患部的微膠囊產生的反射信號量的時間變化的圖像顯示步驟。
30.根據權利要求29所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述圖像顯示步驟包括取所述反射信號量為一軸，取另一軸為時間，作成時間強度曲線圖表的步驟，并顯示所述生成的圖表。
31.根據權利要求30所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述圖像顯示步驟將所述生物體斷面的斷層圖像或者由從所述微膠囊反射的所述超聲波的高次諧波成分生成的反射信號的圖像的至少1幅圖像與所述圖表重疊顯示。
32.根據權利要求30所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述圖像顯示步驟將所述生物體斷面的斷層圖像或者由從所述微膠囊反射的所述超聲波的高次諧波成分生成的反射信號的圖像的至少1幅圖像與所述圖表并列顯示。
33.根據權利要求30所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述圖像顯示步驟將所述生物體斷面的斷層圖像或者由從所述微膠囊反射的所述超聲波的高次諧波成分生成的反射信號的圖像的至少1幅圖像和所述圖表進行切換顯示。
34.根據權利要求24所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述第1超聲波信號的送波強度P1為0＜P1≤1[W/cm2]，所述第2超聲波信號的送波強度P2為0＜P2≤5[W/cm2]。
35.根據權利要求24所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于，所述第1超聲波信號的送波強度P1和所述第2超聲波信號的送波強度P2為，P1＝m P2(m為0＜m≤0.2)。
36.根據權利要求25所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于所述輻射時間發生步驟包括在從所述第1超聲波信號切換到所述第2超聲波信號時，將所治療的所述生物體患部的被顯示在圖像顯示裝置中的最佳位置上的圖像鎖定顯示的步驟。
37.根據權利要求24所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于規定所述第2超聲波輻射裝置的聚焦范圍的步驟。
38.一種超聲波診斷·治療方法，其特征在于包括向被投入了放入藥劑的微膠囊的生物體發送超聲波，接收其反射波，在送波信號發生部中，設定為了獲得所述生物體圖像的第1超聲波信號的步驟、將對應所述第1超聲波信號的所述反射波作為信號接收，進行為了將該反射信號以圖像進行顯示的處理的步驟、將被實施了所述處理的反射信號作為診斷信息而取得的步驟、在送波信號發生部中，設定能夠破壞所述微膠囊的第2超聲波信號的步驟、向所述生物體輻射所述第2超聲波信號的步驟、根據所述得到的診斷信息，在所述第1超聲波信號和所述第2超聲波信號之間進行切換的步驟。
39.超聲波診斷·治療方法，其特征在于包括將向生物體發射為了獲得圖像的第1超聲波信號，接收對應該第1超聲波信號的反射信號的受波信號步驟、處理所述受波信號，得到診斷信息的步驟、向所述生物體發射為了破壞被投入到所述生物體內的至少放入2種藥劑的微膠囊的第2超聲波信號的步驟、根據所述得到的診斷信息，從所述第1超聲波信號切換到用于破壞被投入到所述生物體內的放入至少2種藥劑的微膠囊的第2超聲波信號，向所述生物體輻射所述第2超聲波信號的步驟。
40.根據權利要求39所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于包括輸入所述至少2種微膠囊的注入順序、向各個微膠囊發射的超聲波頻率及強度的輸入步驟、保存所述輸入的注入順序、各個微膠囊的超聲波頻率及強度的步驟、根據所述保存的注入順序、超聲波強度及頻率，發射對應各個微膠囊而設定的第2超聲波信號的步驟。
41.根據權利要求40所述的超聲波診斷·治療方法，其特征在于包括根據所述輸入步驟設定的順序，控制所述注入器的步驟。
42.一種超聲波診斷·治療方法，其特征在于包括向被投入了至少放入2種藥劑的微膠囊的生物體發射超聲波，接收其反射波，在送波信號發生部中設定為了獲得所述生物體的圖像的第1超聲波信號的步驟、將對應所述第1超聲波信號的所述反射波作為信號接收，進行為了將該反射波信號以圖像進行顯示的處理的步驟、將被實施了所述處理的反射信號作為診斷信息而取得的步驟、在所述送波信號發生部中，設定能夠破壞每個微膠囊的第2超聲波信號的步驟、向所述生物體輻射所述第2超聲波信號的步驟、根據所述得到的診斷信息，在所述第1超聲波信號和所述第2超聲波信號之間進行切換的步驟。
全文摘要
本發明提供一種超聲波診斷·治療裝置。使醫生能夠通過圖像簡單確認向患者體內注入的放入藥劑的微膠囊到達患部的狀況，并且能夠簡單決定為了破壞微膠囊的超聲波輻射的時間。該超聲波診斷·治療裝置在形成受波波束的受波定相部中，設置有提取出由受到超聲波輻射的微膠囊產生的高次諧波反射信號的高次諧波檢出部、將該高次諧波檢出部的輸出信號進行頻率分析的頻率分析部、使用該頻率分析部的輸出，檢測出在掃描區域內的微膠囊在體內的移動信息，作成彩色圖譜圖的彩色圖譜部和根據所述頻率分析部輸出的信號顯示在前期掃描區域內的微膠囊的存在量隨時間變化的用于作成時間強度(TI)曲線的TI檢出部。
文檔編號A61B8/08GK1487845SQ02803911
公開日2004年4月7日 申請日期2002年1月18日 優先權日2001年1月18日
發明者淺房勝德 申請人:株式會社日立醫藥