專利名稱：超聲波照射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用相變化型超聲波造影劑的診斷、治療時的超聲波照射方法以及照
射裝置。
背景技術：
長久以來，X線CT、MRI、超聲波診斷裝置等圖像診斷設備在醫(yī)療現(xiàn)場是必需的工 具。它們是分別將生物體內的CT值、自旋緩和時間、聲阻抗的差異圖像化的設備，這些物理 性質的差異主要反映生物的構造(樣子)，因此被稱為“形態(tài)成像”。與此相對，將對即使在 構造上相同、在功能上也處于不同狀態(tài)的部位進行圖像化的技術稱為“功能成像”。該功能 成像中，特別是進行分子生物學信息、即蛋白質和氨基酸或核酸等生物體構成分子的存在 狀態(tài)的可視化的技術大多被稱為“分子成像”。期待將分子成像應用于發(fā)生、分化這樣的生 命現(xiàn)象的闡明和疾病的診斷、治療，因此，是目前最受關注的研究領域之一。另外，在分子成 像中，大多使用具有對生物體構成分子具有選擇性的構造的物質即“分子探針”，該情況下， 對分子探針附加能夠利用某些物理手段進行檢測的構造，并使體內的分子探針的分布可視 化。例如，在[非專利文獻1]中記載了將腫瘤作為目標時的分子探針的示例。肽、抗體等 為主要的分子探針。作為基本為這種分子成像專門化的成像裝置，可以列舉正電子斷層掃描成像 (PET =Positron Emission Topography)裝置和光成像裝置，前者廣泛用作用于進行臨床上 的腫瘤的擴散程度和進展程度(等級)的分類的工具，并且，后者廣泛用作在藥劑開發(fā)等中 使用小動物的無侵害的藥物動態(tài)解析工具。并且，除了專門化為這些分子成像的裝置以外， 以現(xiàn)有的用于形態(tài)成像的MRI或超聲波這樣的設備為基礎，還不斷開發(fā)了比以往更快速地 檢測、診斷疾病的系統(tǒng)。其中，使用超聲波的系統(tǒng)具有其他設備所不具有的如下特長1)實 時性優(yōu)異；2)由于小型，所以與在手術室內的使用相關的限制少；3)不僅能夠診斷，還能夠 作為治療用工具使用，因此，期待使用超聲波的系統(tǒng)作為在大型醫(yī)院以外的地方也能夠使 用的診斷、治療綜合工具。專利文獻1國際公開第98/01131號小冊子專利文獻2日本特開平18-320405號非專利文獻1Alien(2002)Nature Rev. Cancer 2:750-非專利文獻2Holt 6 (2001) Ultrasound Med. Biol. 27 1399-141非專利文獻3Holland 6 (1990) J. Acoust. Soc. Am. 88 2059-2069非專利文獻4Kawabata 6 (2004) Proc. 4th Intern. Symp. Ultrasound Contrast Img. 9非專利文獻5Alizad 6 (2004) IEEE Trans. Medical Imag. 23 1087-1093作為治療用工具的超聲波，通過從離開患部的部位照射聚焦超聲波產生的部位選 擇性，在原理上能夠進行侵害性極低的治療。特別地，近年來備受關注的是在一分鐘以下的 短時間內使對象部位上升至蛋白質變性溫度(大約65°C)以上的溫度而產生組織的凝固性壞死的加熱凝固治療。通過這種使用lkW/cm2以上的高強度聚焦超聲波(High Intensity Focused Ultrasound(HIFU))的治療，而被稱為HIFU治療。在該HIFU治療中，僅通過超聲 波的聚焦性獲得治療部位選擇性，因此，當瞄準因身體動作等而產生偏差時，lkff/cm2以上 這樣的高強度的超聲波會照射到治療對象以外的部位，因此，特別是在重要的器官位于治 療對象附近的情況等需要留意以避免產生副作用。因此，為了進行安全性高的治療，優(yōu)選除了超聲波的聚焦性以外還兼具基于除此 以外的機理的部位選擇性的治療法。為了具有由超聲波之外產生的選擇性，專門研究了兼 用藥劑的方法，特別是對將大多用作超聲波造影劑的微泡用作治療用藥劑的方法的期待日 益提高。這是因為，例如如非專利文獻2]那樣，通過實驗確認到了這樣的現(xiàn)象當在系統(tǒng) 中存在微泡時，照射超聲波時呈現(xiàn)的超聲波能量吸收系數(shù)變高。如果能夠使微泡僅局限于 治療對象部位，則能夠利用該現(xiàn)象僅選擇性地加熱目標部位。若利用該現(xiàn)象，還可以考慮這 樣的治療法利用kW/cm2級別的通常的加熱凝固用的強度的超聲波照射來增強目標部位的 加熱凝固作用，或者使用比通常的加熱凝固治療的強度低的超聲波強度僅在目標部位產生 加熱凝固作用，在除此之外的部位幾乎不產生加熱凝固效果。這樣，除了超聲波的聚焦性之 外還利用微泡的存在，由此，在原理上能夠進行得到比僅利用超聲波的聚焦性的情況高的 部位選擇性。但是，由于微泡受到其尺寸的制約，只能存在于血管中，并且，也難以以高濃度 存在于末梢的流量小的血管中，因此，難以局限于處于末梢血管的尖端的組織中的特定部 位。并且，作為微泡所參與的超聲波生物體作用，可以列舉基于(聲音)空穴作用的作 用。空穴作用本來是因超聲波而生成氣泡核、該氣泡成長并壓縮破壞的現(xiàn)象。在系統(tǒng)中存 在微泡與省略產生空穴作用的最初過程而到達氣泡成長后的階段是等價的，通過在該狀態(tài) 下照射超聲波，從而可以省略生成空穴作用所需的核生成這一步驟。由于可以這樣省略氣 泡核的生成，所以在存在微泡的情況下，例如如[非專利文獻3]所示那樣，公知生成空穴作 用所需的聲音強度降低。公知的是不管微泡是否從最初開始就存在，當產生空穴作用時，在 氣泡的壓縮破壞階段，產生幾千度的高溫和幾百氣壓的高壓，由此，直接產生生物體作用， 或者通過例如[專利文獻1]所示的被稱為聲音化學活性物質的化學物質的效果產生生物 體作用。特別是生成空穴作用的部位處的細胞死亡、組織破壞被期待治療應用。另一方面，例如[非專利文獻4]所示，研究這樣的技術將生物體投放時是納米大 小的液滴、通過超聲波照射產生相變化而生成微泡的藥劑用作超聲波診斷用的造影劑。若 是納米大小的液滴，則尺寸比微泡小，因此，可以從血管漏出至腫瘤等組織中或者高濃度地 聚積于末梢的血管內。并且，通過使用附加上述分子探針的分子成像的方法，從而能夠具有 組織選擇性。通過使用這種相變化型的造影劑，從而能夠進行組織選擇性高的超聲波造影。 另外，如上所述，在相變化后生成的微泡促進自身所存在的附近部位的加熱凝固作用，因 此，只在目標部位產生相變化，由此，能夠獲得對超聲波加熱作用的敏感性高的部位，由此， 利用相變化和相變化后進行的超聲波加熱凝固治療能夠在原理上構筑選擇部位的診斷、治 療的綜合系統(tǒng)。然而，要實現(xiàn)這種使用相變化造影劑的診斷、治療綜合系統(tǒng)，期望相變化用超聲波 序列和治療用超聲波序列相互獨立，在相變化用超聲波中不生成治療效果，在治療用超聲 波中不產生相變化。在作為治療對象的部位處選擇性地產生相變化，在轉移至該部分的治療時，若由于治療用超聲波而發(fā)生二次生成相變化的狀況，則由于相變化產生的微泡的存 在場所失去局限性。由此，借助微泡而對超聲波加熱作用的敏感性高的部位比原本假定的 場所大。并且，相反，若由于相變化用超聲波而產生治療用效果，則由于相變化用超聲波的 瞄準的偏差等，原本不是治療對象的部位被治療了。由于相變化用的超聲波使用比治療用 的超聲波的脈沖短的脈沖，所以，需要能量積蓄的治療效果通過相變化用超聲波獲得的可 能性低。因此，由于治療用超聲波而二次產生相變化成為進一步的問題。例如[專利文獻2] 中公開了綜合地進行基于相變化造影劑的目標部位的造影和在該造影后的治療的裝置，但 在這種裝置中也存在這樣的課題當由于造影后的治療用的超聲波而二次產生相變化時， 治療部位的選擇性下降。

發(fā)明內容
如上所述，納米粒子的相變化型造影劑雖然能夠進行組織選擇性的超聲波造影， 但存在這樣的問題點在使用通常的照射方法的情況下，由于此后的治療用超聲波照射而 二次產生相變化時，無法確保治療部位的選擇性。特別是在以較深部位為對象時，由于超聲 波強度在比焦點離超聲波照射源近的部位變強，所以問題特別深刻。在本發(fā)明中，其目的在 于提供能夠有效地利用相變化型超聲波造影劑進行造影、并且不會由于治療用超聲波而二 次產生相變化的安全的超聲波照射裝置。發(fā)明者們對診斷、即基于納米液滴的相變化生成微泡所需的超聲波的特性以及治 療、即加熱凝固治療所需的超聲波的特性進行比較研究，構思以它們不會干涉的方式進行 控制的方法。首先，在加熱凝固治療中，超聲波是用于在體內蓄積熱能的能量源，基于生物 體的超聲波能量吸收與治療效果密切相關。一般平均單位時間的超聲波能量的大小使用聲 速C、介質密度P、聲壓振幅P表示為P2 ( P · C)，因此，僅絕對聲壓參與，與壓力的正負無 關。在照射時間比體內的熱擴散時間短的情況下(大約幾分鐘)，可以認為投放的超聲波能 量幾乎全部轉換為熱能，因此，基于超聲波照射的溫度上升可以使用聲速C、介質密度P、 聲壓振幅P以及照射時間t表示為P2(P · c) . t0因此，在照射時間比體內的熱擴散時間 短的情況下，通過加長照射時間t，可以在振幅低的情況下也得到加熱凝固治療效果。與此相對，關于前者的相變化，可知主要利用照射的超聲波負壓的最大值來規(guī)定 相變化?？芍a生相變化所需的超聲波的負壓PW相對于常數(shù)Kp k2、頻率f，處于PW = K-Ii2Xf的關系(f > IMHz且f < IOMHz)。該關系式通過以下實驗結果獲得。作為一例，本發(fā)明提供超聲波照射裝置，該超聲波照射裝置對投放了因超聲波照 射而進行從液體到氣體的相變化的造影劑的被檢體照射超聲波，其特征在于，該超聲波照 射裝置具有對上述被檢體發(fā)送第一超聲波和第二超聲波并從上述被檢體接收超聲波的超 聲波收發(fā)部，上述第一超聲波的頻率比上述第二超聲波的頻率高，且上述第一超聲波的最 大負壓值大于或等于上述第二超聲波的最大負壓值，即，為上述第二超聲波的最大負壓值 以上。如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，與相變化型超聲波造影劑組合，能夠將所需的超聲波強 度控制為必要最低限度，來進行診斷、治療。特別地，能夠防止診斷(相變化)用和治療用 超聲波之間的干涉。通過這些效果，能夠提供安全的診斷、治療技術。


圖1是表示實驗系統(tǒng)的圖。圖2是表示納米液滴在水中產生相變化所需的超聲波最大負壓與最大負壓和最 大正壓的比率之間的關系的圖。圖3是表示納米液滴在水中產生相變化所需的超聲波最大負壓與超聲波的頻率 之間的關系的圖。圖4是表示納米液滴在實驗用小鼠的腫瘤中產生相變化所需的超聲波最大負壓 與最大負壓和最大正壓的比率之間的關系的圖。圖5是表示納米液滴在實驗用小鼠的腫瘤中產生相變化所需的超聲波最大負壓 與超聲波的頻率之間的關系的圖。圖6是表示本發(fā)明的相變化用超聲波與治療用超聲波的特性的圖。
圖7是表示本發(fā)明的超聲波照射裝置的一例的圖。
圖8是表示本發(fā)明的超聲波照射裝置的照射結果的--例的圖。
圖9是表示本發(fā)明的超聲波照射裝置的照射結果的--例的圖。
標號說明
1樹脂制水槽
2設定為37°C的脫氣水
3樣品裝入管
4樣品
5管端固定夾
6樣品固定件
7樣品相變化用聚焦超聲波發(fā)生用換能器
8相變化觀察用超聲波診斷裝置探針
9超聲波診斷裝置
10相變化超聲波信號發(fā)生裝置
11放大器
12治療對象
13聲音耦合材料
14相變化用超聲波發(fā)送部
15相變化檢測用超聲波收發(fā)部
16治療用超聲波發(fā)送部
17相變化用超聲波控制部
18治療用超聲波控制部
19相變化定量用信號處理部
20治療用超聲波條件運算部
21圖像處理部
22輸入部·描繪部
具體實施例方式通過研究可知，產生相變化所需的超聲波的負壓P匪相對于常數(shù)Kp K2、頻率f，處 于PW = k「k2Xf·的關系(f > 1MHz，并且f < IOMHz)。該關系式通過以下實驗結果獲得。下面，對第一例進行說明。本例對使正壓和負壓的比率變化時的相變化所需的超 聲波最大負壓在水中的變化進行研究。使用圖1所示的實驗系統(tǒng)，首先，發(fā)送在不同的相位 差使基頻π與其第二高次諧波f2重疊而得到的波而產生相變化，由此，在水中調查出使發(fā) 送超聲波的最大負壓的大小與最大正壓之比變化為0. 5,1. 2時產生相變化所需的最大負 壓的大小。圖1中，將在樹脂制水槽1中充滿設定為37°C的脫氣水2的狀態(tài)下裝入樣品裝 入管3中的樣品4，使用管端固定夾5和樣品固定件，按照每個管固定于水中。設計為樣品 相變化用聚焦超聲波產生用換能器7的直徑為40mm、F數(shù)為1，能夠同時照射1ΜΗζ+2ΜΗζ、 2MHz+4MHz、或者3MHz+6MHz中的任一組頻率的超聲波。樣品4利用相變化觀察用超聲波診 斷裝置探針8被保持于換能器7的焦點。一邊通過超聲波診斷裝置9獲得圖像，一邊使用 相變化超聲波信號發(fā)生裝置10和放大器11通過超聲波換能器7照射5秒鐘的相變化用超 聲波，在照射前后來自樣品的回波強度變化2倍以上的情況下判斷為產生相變化。超聲波 的壓力利用直徑為0. 5mm的水中擴音器測定。以下示出使用的納米液滴的制備方法。將以下的成分一起添加，然后慢慢添加 20ml 的蒸餾水，同時在 ULTRA-TURRAX T25 (Janke&Knukel、Staufen Germany)中以 9500rpm 轉1分鐘使得水溫均勻化。甘油2.Og
α-生育酚0 02g
膽固醇0.Ig
卵磷脂1.Og
全氟戊烷0.Ig
全氟庚烷0.Ig將利用均勻化得到的乳化液在Emulsiflex-C5(Avestin、Ottawa Canada)中在 20MPa下進行兩分鐘的高壓乳化處理，并利用0. 4微米的薄膜過濾器過濾。通過以上的處理 得到基本透明的微乳化液。利用LB-550(堀場制作所、東京)可以確認到，得到的微乳化液 的98%以上具有200nm以下的直徑。圖2示出結果的一例。因頻率不同，相變化所需的最大負壓的大小發(fā)生變化，在頻 率最高的3MHz+6MHz的情況下，在最低的最大負壓下產生相變化?？芍褂玫念l率越低， 越是需要更高值的最大負壓。另外，即使使最大正壓與最大負壓的比率變化，相變化所需的 最大負壓也幾乎不發(fā)生變化。以下，說明第二例。本例對相變化所需的超聲波最大負壓相對于超聲波頻率在水中 的依賴性進行研究。圖3示出使用圖1的實驗系統(tǒng)調查相變化所使用的超聲波頻率對相變化 的閾值帶來的效果的結果。在本研究中，頻率使用2ΜΗΖ、4ΜΗζ、6ΜΗζ的單頻。根據(jù)附圖可知， 超聲波頻率越高，相變化所需的最大負壓越低，若頻率變高，則相變化所需的最大負壓變低。以下，說明第三例。本例對使正壓與負壓的比率變化時的相變化所需的超聲波最 大負壓的變化進行研究。為了使圖1中的樣品3為實施了麻醉的實驗用小鼠，將樣品保持器 4更換為實驗用小鼠保持件而進行使用了動物的驗證。另外，本驗證中所使用的實驗用小鼠在皮下被移植了 Colon26實驗腫瘤并經過大約兩周時間，腫瘤直徑為大約15mm的狀態(tài)。將 相變化用的超聲波換能器7的焦點設定在距實驗用小鼠腫瘤的表面5mm的深度，從而與試 驗例1同樣測定相變化所需的超聲波最大負壓。圖4示出結果的一例。在本研究中，頻率 也使用2MHz、4MHz、6MHz的單頻。與試驗例1同樣，因頻率不同，相變化所需的最大負壓的 大小發(fā)生變化，在頻率最高的3MHz+6MHz的情況下，在最低的最大負壓下產生相變化。可知 所使用的頻率越低，越是需要更高值的最大負壓。另外，即使使最大正壓與最大負壓的比率 變化，相變化所需的最大負壓也幾乎不變化。以下，說明第四例。本例對相變化所需的超聲波最大負壓相對于超聲波頻率在實 驗用小鼠腫瘤中的依賴性進行研究。為了使圖1中的樣品3為實施了麻醉的實驗用小鼠，將 樣品保持器4更換為實驗用小鼠保持件而進行使用了動物的驗證。圖5示出相變化所使用 的超聲波頻率對相變化的閾值帶來的效果的結果。在本研究中，頻率使用2MHz、4MHz、6MHz 的單頻。根據(jù)附圖可知，超聲波頻率越高，相變化所需的最大負壓越低，若頻率變高，則相變 化所需的最大負壓變低。這些研究結果和相變化所需的超聲波照射時間一般為幾微秒 毫秒，考慮從加熱 凝固所需的幾秒 幾十秒的時標來看的情況下基本為脈沖，由此，在產生相變化時盡量使 用高頻且具有最大負壓值的超聲波脈沖，在產生相變化后的加熱凝固治療中，使用頻率比 產生相變化時低且最大負壓值比產生相變化時小的超聲波脈沖，由此，可知能夠實現(xiàn)在相 變化和加熱凝固治療用時相互作用少的超聲波照射序列。使用圖6更詳細地進行說明。圖 6中橫軸表示頻率，縱軸表示最大負壓值。從圖3和圖5可知，存在能夠產生由頻率和最大 負壓值確定的相變化的區(qū)域(可相變化區(qū)域)。超聲波條件A是存在于該可相變化區(qū)域中 的點，超聲波條件B具有與超聲波條件A相同的最大負壓值，并且由于超聲波頻率低，所以 超聲波條件B從可相變化區(qū)域偏離。超聲波條件C是與超聲波條件B相同的頻率，并且最 大負壓值更小，因此，與超聲波條件B相比進一步從可相變化區(qū)域偏離。在相變化用中使用 超聲波條件A，在加熱凝固治療用中使用超聲波條件B或C，由此，在加熱凝固治療時能夠設 為產生相變化的條件。根據(jù)以上研究結果得到本發(fā)明。在本發(fā)明的超聲波照射裝置中，作為一例具有向對象區(qū)域照射相變化用超聲波 的部件；圖像處理部，生成表示由相變化產生的微泡的生成狀況的超聲波診斷圖像；以及 根據(jù)使用超聲波診斷圖像對微泡的生成進行的確認，控制進行加熱凝固治療的超聲波的照 射條件的部件。超聲波的照射條件的控制根據(jù)微泡的生成的確認能夠形成為這樣的超聲 波該超聲波具有與相變化所需的超聲波的最大負壓值實質上相同的最大負壓值，并具有 比用于相變化的頻率低的頻率。在未確認到利用相變化用超聲波照射在對象區(qū)域產生相變化的情況下，也可以提 高超聲波強度來進一步照射相變化用超聲波。并且，作為相變化用超聲波的頻率，如圖2所 示，以頻率越高、超聲波負壓越低的方式產生相變化，因此，優(yōu)選頻率為大約IMHz以上，并 且，超聲波的生物體內吸收率大致與超聲波頻率成比例，在IOMHz的頻率下，由于衰減而只 到達體表，因此，大約IOMHz左右以下的頻率是實用的。因此，作為本發(fā)明的相變化用的超 聲波頻率優(yōu)選大約IMHz以上、IOMHz以下的程度。以下，具體說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不限于這些實施例。
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使用圖7說明本發(fā)明的實施例。本實施例的超聲波照射裝置包括經聲音耦合材料13相對于治療對象12配置的 相變化用超聲波發(fā)送部14 ；相變化檢測用超聲波收發(fā)部15和治療用超聲波發(fā)送部16 ；相 變化用超聲波控制部17 ；治療用超聲波控制部18 ；相變化定量用信號處理部19 ；治療用超 聲波條件運算部20 ；圖像處理部21 ；以及輸入·顯示部22。相變化用超聲波發(fā)送部14構成為，能夠照射從1 IOMHz的范圍選擇的單一頻 率或從1 5MHz的范圍選擇的基本頻率及該基本頻率的成倍的頻率、且最大負壓比大約 0. IMPa大且比IOMPa低的范圍的超聲波。作為相變化用的超聲波的頻率，如圖3、圖5所示， 以頻率越高、超聲波負壓越低的方式產生相變化，因此，優(yōu)選大約IMHz以上，并且，超聲波 的生物體內吸收率大致與超聲波頻率成比例，在IOMHz的頻率下，由于衰減而只到達體表， 因此，大約IOMHz左右以下的頻率是實用的。因此，作為本發(fā)明的相變化用的超聲波頻率優(yōu) 選大約IMHz以上、IOMHz以下的程度。并且，若利用通常診斷用的超聲波產生相變化，則不 僅會給瞄準的部位帶來妨礙，還會在觀察的全部范圍產生相變化而對選擇部位的診斷治療 帶來妨礙，因此，相變化用的超聲波優(yōu)選是比通常的診斷裝置高的聲壓。因此，優(yōu)選使用大 約0. IMPa以上的負壓。若考慮生物體的安全性，則優(yōu)選負壓不超過lOMPa。相變化檢測用 超聲波收發(fā)部15構成為，能夠收發(fā)可在通常的超聲波診斷裝置中使用的大約2 IOMHz左 右的頻率和時間平均強度0. 72ff/cm2以下的聲音強度的超聲波。治療用超聲波發(fā)送部16構 成為，能夠照射用于借助超聲波的加熱作用進行治療的、從0. 5 IOMHz的范圍選擇的單一 頻率或從0. 5 5MHz的范圍選擇的基本頻率及該基本頻率的成倍的頻率的超聲波，聲音強 度可以為從100 5000W/cm2的范圍選擇的任意值。利用來自相變化用超聲波發(fā)送部14的超聲波照射產生的治療部位12處的相變化 型超聲波造影劑的相變化根據(jù)相變化檢測用超聲波收發(fā)部15的接收信號進行檢測，通過 使用了相變化定量用信號處理部19的圖像處理確認造影劑是否存在于治療部位后進行。 來自治療用超聲波發(fā)送部16的超聲波照射被控制成獲得這種相變化定量用信號。相變化 定量用信號處理部19對信號進行處理，以進行用于對伴隨造影劑的相變化產生的超聲波 回波信號的強度和頻率成分等的變化進行定量化的圖像處理。在定量化時可以由以下部分 構成使用用于保持相變化用超聲波照射前的超聲波回波信號的相變化前信號記錄部和用 于保持相變化用超聲波照射中或照射后的超聲波回波信號的相變化后信號記錄部，求出保 持于各記錄部的信號之間的特定的頻率成分的差分的運算部。特別地，優(yōu)選對相變化用超 聲波照射前與照射中或照射后的相變化檢測用超聲波的中心頻率的偶數(shù)高次諧波成分之 間進行比較。治療用超聲波條件運算部20進行如下運算根據(jù)超過了由相變化定量用信號 處理部19定量化的預先設定在目標部位生成相變化的值的超聲波照射條件，確定與治療 用的超聲波照射相關的條件。根據(jù)本實施例的超聲波照射裝置，產生相變化的超聲波照射條件和用于治療的超 聲波照射條件不會干涉，能夠進行相變化、治療。例如可以進行如下所示的步驟。首先，利用相變化檢測用超聲波收發(fā)部4獲得治療部位1附近的超聲波斷層像。在 投放相變化造影劑后，利用相變化檢測用超聲波收發(fā)部4獲得超聲波斷層像，同時，由相變 化用超聲波照射部3使5MHz最大負壓3MPa的相變化用超聲波(10波X 50)與相變化檢測 用超聲波收發(fā)部4同步，同時利用相變化檢測用超聲波收發(fā)部4掃描與超聲波斷層像實質上位于同一面內或面內的一部分并照射。在利用圖像處理部9對表示相變化檢測用超聲波 收發(fā)部14中的回波強度由于造影劑的相變化而上升預先確定的程度(例如2倍以上或閾 值以上)的情況進行確認的情況下，作為相變化用超聲波體向治療用超聲波條件運算部20 通知照射超聲波的頻率、最大負壓、波數(shù)、總照射時間等。在相變化檢測用超聲波收發(fā)部4 中的回波強度的上升未超過預先確定的值的情況下，一邊每次對最大負壓增大預先確定的 比例(例如10%)，一邊反復進行相變化用超聲波照射。在即使到達預先設定的最大負壓 的上限(例如5MPa)也不產生相變化時，利用輸入、顯示部22將該意思通知操作者。在預 先設定的最大負壓的上限以下產生相變化的情況下，在治療用超聲波條件運算部20中進 行根據(jù)相變化用超聲波的照射條件算出的適于治療用的加熱治療用超聲波照射條件的運 算。該運算利用不會使最大負壓比相變化用超聲波大的盡量高的聲音強度進行照射。艮口， 使治療用超聲波的最大負壓比相變化用超聲波的負壓小，同時調節(jié)聲音強度。該運算例如 設為相變化用超聲波的頻率的1/2以下，且將最大負壓設定為實質上相同。在該運算中，若 頻率為1/2時，則如圖5所示，相變化所需的閾值高出大約IMPa以上，利用這點，由于不降 低最大負壓值，所以縮短治療時間?；蛘咦鳛槠渌?，可以使用在目標部位以相位差為 5/4 π 7/4 π的方式將頻率為相變化用超聲波的頻率的1/2以下、最大負壓實質上與相 變化用超聲波的最大負壓相同的超聲波與頻率為相變化用超聲波的頻率的1/4以下、最大 負壓實質上與相變化用超聲波的最大負壓相同的超聲波相疊加而得到的波形(最大負壓 與相變化用超聲波的最大負壓基本相同，最大正壓比相變化的最大正壓大)。在該運算中， 相變化依賴于最大負壓值而產生，與此相對，在加熱凝固治療中，依賴于絕對最大聲壓值而 產生，利用上述這點，最大負壓值降低，同時最大正壓值高，因此，在治療時難以產生相變化 并且縮短治療時間。除了相變化用超聲波的1/4的頻率成分外，或者代替于此還可以使用 1/2η的頻率成分(η是3以上的自然數(shù))。在該運算中，相變化依賴于最大負壓值而產生， 與此相對，在加熱凝固治療中，依賴于絕對最大聲壓值而產生，利用上述這一點，并且由于 使用的頻率低，所以治療用超聲波能夠到達較深部分。最大負壓值降低同時最大正壓值高， 因此，在治療時難以產生相變化并縮短治療時間，且容易進行較深部分的治療。接著，對治療用超聲波的頻率為相變化用超聲波頻率的1/2、最大負壓與相變化用 的超聲波的最大負壓實質上相同的情況的溫度上升的部位選擇性進行研究。使用圖1所示的實驗系統(tǒng)，對在皮下移植了 Colon26實驗腫瘤且直徑生長為20mm 的階段的實驗用小鼠投放0. Iml的納米液滴，15分鐘后，作為相變化用超聲波利用頻率 6MHz、最大負壓3MPa (4波、48次/秒、5秒)進行相變化，進而，以直徑0. Imm的K型熱傳導 對利用頻率3MHz、最大負壓3MPa加熱了 20秒時的焦點和從焦點向面前5mm的部位的溫度 上升進行測定，并求出最大溫度上升。圖8示出結果的一例。作為對照，一并示出在頻率 6MHz、最大負壓3MPa下進行治療的結果。在使用6MHz的情況下，在從焦點向面前5mm的部 位處溫度上升為焦點的大約65%，與此相對，在使用3MHz的情況下，在從焦點向面前5mm的 部位處溫度上升為焦點的大約20%，與6MHz的情況相比，明顯在焦點處選擇性地產生溫度 上升。接著，對在將治療用超聲波的頻率設為相變化用超聲波的頻率的1/2以下、最大 負壓實質上與相變化用超聲波的最大負壓相同，進而與相變化用超聲波的頻率以相位差變 化的方式相疊加的情況的溫度上升的部位選擇性進行研究。
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使用圖1所示的實驗系統(tǒng)，對在皮下移植了 Colon26實驗腫瘤且直徑生長為20mm 的階段的實驗用小鼠投放0. Iml的納米液滴，15分鐘后，作為相變化用超聲波利用頻率 8MHz、最大負壓3MPa (4波、48次/秒、5秒)進行相變化，進而，以直徑0. Imm的K型熱傳導 對利用頻率4MHz、最大負壓3MPa+頻率2MHz、最大負壓3MPa的合成波加熱了 20秒時的焦 點和從焦點向面前5mm的部位的溫度上升進行測定，并求出最大溫度上升。圖9示出使合 成波的4MHz和2MHz的相對相位差變化了的情況的結果的一例。顯然，只是在相對相位差 為η (圖中的4/4π)時，從焦點向面前5mm的部位處的溫度上升低至焦點的大約20%，除 此之外的相位差時，大約為40% -60%，與焦點的差并不顯著。
權利要求
一種超聲波照射裝置，對投放了因超聲波照射而進行從液體到氣體的相變化的造影劑的被檢體照射超聲波，該超聲波照射裝置的特征在于，具有對上述被檢體發(fā)送第一超聲波和第二超聲波并從上述被檢體接收超聲波的超聲波收發(fā)部，上述第一超聲波的頻率比上述第二超聲波的頻率高，且上述第一超聲波的最大負壓值為上述第二超聲波的最大負壓值以上。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述第一超聲波為造影劑相變化用超聲波，上述第二超聲波為治療用超聲波。
3.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，還具有第二超聲波條件運算部，該第二超聲波條件運算部根據(jù)上述超聲波收發(fā)部接收到的信 號來運算上述第二超聲波的照射條件。
4.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述超聲波收發(fā)部使上述第二超聲波的最大負壓比上述第一超聲波的負壓小。
5.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述超聲波收發(fā)部一邊使上述第二超聲波的最大負壓比上述第一超聲波的負壓小，一 邊調節(jié)聲音強度。
6.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，還具有圖像處理部，該圖像處理部根據(jù)上述超聲波收發(fā)部的接收信號生成用于確認上述相變 化的圖像。
7.根據(jù)權利要求6所述的超聲波照射裝置，其特征在于，還具有第二超聲波條件運算部，該第二超聲波條件運算部根據(jù)上述圖像的確認運算上述第二 超聲波的照射條件。
8.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述超聲波收發(fā)部使上述第二超聲波的頻率為上述第一超聲波的頻率的1/2以下。
9.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述超聲波收發(fā)部使上述第二超聲波的頻率為上述第一超聲波的頻率的1/2以下，且 使上述第二超聲波的最大負壓與上述第一超聲波實質上相同。
10.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述超聲波收發(fā)部使上述第一超聲波的頻率為IMHz以上、IOMHz以下。
11.根據(jù)權利要求1所述的超聲波照射裝置，其特征在于，上述超聲波收發(fā)部使上述第二超聲波為上述第一超聲波的頻率的1/2以下的聲波和 上述第一超聲波的頻率的l/2n的聲波的合成波，其中，η為1以上的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于，提供一種在相變化型超聲波造影劑使用時被使用的超聲波照射裝置，在相變化用和治療用時，在超聲波照射期間不會產生干涉。在相變化中使用高頻和最大負壓大的超聲波，在治療時使用更低頻和最大正壓大的超聲波。
文檔編號A61B18/00GK101980667SQ20098011171
公開日2011年2月23日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權日2008年4月4日
發(fā)明者川畑健一 申請人:株式會社日立制作所