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JP2004024668A - Transcranial ultrasonic therapy apparatus - Google Patents

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JP2004024668A
JP2004024668A JP2002187623A JP2002187623A JP2004024668A JP 2004024668 A JP2004024668 A JP 2004024668A JP 2002187623 A JP2002187623 A JP 2002187623A JP 2002187623 A JP2002187623 A JP 2002187623A JP 2004024668 A JP2004024668 A JP 2004024668A
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JP
Japan
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ultrasonic
ultrasonic probe
transcranial
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frequency current
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JP2002187623A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Furuhata
古幡 博
Toshihiro Ishibashi
石橋 敏寛
Takayuki Saguchi
佐口 隆之
Toshiaki Abe
阿部 俊昭
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Individual
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Individual
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new transcranial ultrasonic therapy apparatus of for heads which can dissolve thrombus in a cerebral artery by irradiating it with ultrasonic waves from outside of the head. <P>SOLUTION: The transcranial ultrasonic therapy apparatus 10 consists of an ultrasonic probe 11 for irradiating the head of a therapy objective person A with the ultrasonic waves; a high-frequency oscillator 12 for generating high-frequency current of 250 kHz to 850 kHz; a controller 13 for controlling the high-frequency oscillator 12, or the like; and a cooler 15 for cooling an ultrasonic irradiation surface of the ultrasonic probe 11. The ultrasonic probe 11 is brought into close contact with one of the outer sides of the head of the person A, and the high-frequency current outputted from the high-frequency oscillator 12 under control by the controller 13 is supplied to the ultrasonic probe 11. The controller 13 controls output of the high-frequency current to control ultrasonic output and intermittently supplies the high-frequency current to intermittently irradiate the ultrasonic wave to the head of the person A for dissolving the thrombus. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、経頭蓋超音波治療装置、即ち、頭部の外側から超音波を照射して脳内血管に生じた血栓や血管外の血腫を溶解させる超音波治療装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
人体に超音波を照射することにより血管内に生じた血栓や血腫を溶解させようとする治療方法の研究は1980年代から開始され、血管内にカテーテルを挿入し、カテーテルの先端から超音波を照射して血栓や血腫を溶解させるカテーテル法が試みられた。また、これと同時期の1980年代には血栓溶解剤とカテーテル法による超音波照射とを併用する治療方法が提案されている。
【0003】
また、前記カテーテル法のほか、本出願人は、経頭蓋的脳動脈血栓溶解法、即ち頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解する方法を提案し、更に1990年代には経皮的心臓冠動脈血栓溶解法、即ち人体の外側から心臓に向けて超音波を照射して冠状動脈の血栓を溶解する方法を提案しており、後者の経皮的心臓冠動脈血栓溶解法については、動物実験によりその有効性が確認されている。
【0004】
しかしながら、前者の経頭蓋的脳動脈血栓溶解法、即ち頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解する方法は、頭蓋骨での超音波の減衰が皮膚や筋肉等の組織での減衰よりも大きいために照射した超音波が十分な強度で標的の血栓部分に到達しにくい等の原因から、十分にその有効性を確認することができなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、さらに経頭蓋的脳動脈血栓溶解法についての適用可能性を追究した結果、以下のような解決しなければならない課題が明らかになった。
【0006】
第1は、頭蓋骨での超音波の減衰による照射パワーの不足である。頭部の外側から超音波を照射すると、超音波は頭蓋骨を透過する間に減衰してしまうことは従来から良く知られているところであり、その減衰量は、超音波の振動周波数 (MHz)と骨厚(cm)に関係し、45dB/cm/MHzとされている。
【0007】
これを骨厚の最も薄いと言われる側頭骨の厚さ2mmで換算すると、9dB/MHzとなり、超音波の振動周波数が1MHz以上では照射パワーの35%以下となってしまい減衰量が大き過ぎ、筋肉等の軟部組織の場合の成績を頭蓋骨には適用し難いものとなる。一方、超音波の振動周波数が1MHz以下では減衰量はそれ程大きくなく、筋肉等の軟部組織の場合に近づく。
【0008】
第2は、超音波照射により生体組織内の温度が上昇することである。生体組織に超音波を照射すると生体組織に超音波エネルギーが吸収され、生体組織内の温度が上昇する。温度上昇TIは近似的に以下の式(1)で表すことができる。
【0009】
TI=Pfc ÷210・・・・・・・・・・・・・・(1)
但し、P:超音波の音圧
fc :超音波の振動周波数
即ち、超音波の振動周波数が高い程、生体組織の温度上昇は大きくなる。生体組織の温度上昇、特に頭部の場合の温度上昇は致命的な結果をもたらす。体温が正常値である37℃を越えて39℃以上になると好ましくないとされ、特に、血栓により末梢血管の血流が途絶された脳組織には好ましくないとされている。
【0010】
また、骨における超音波エネルギーの吸収は軟部組織の吸収に比べて特に大きく、超音波診断装置における超音波照射でも、0.5W/cm2 の照射で温度は10.5℃以上に上昇することになり、頭骸内表面に近い大脳皮質では危険な状況を招く可能性が高いと考えられる。
【0011】
第3は、超音波照射による細胞膜の引き裂き圧力の影響である。超音波は粗密波であるから、圧力が負の側に振れた場合には細胞膜を引き裂く力として作用する。この引き裂き圧力(rarefactional pressure) Prは、同じ超音波エネルギーであっても、超音波の振動周波数が低い程強くなり、引き裂き圧力Prと振動周波数fとの間には、以下の式(2)で示す関係がある。
【0012】
Pr=MI/(f)1/2 ・・・・・・・・(2)
ここで、MIはプローブの構造から決まる指数(定数)で、以下の説明ではメカニカルインデックスと呼ぶことにする。
【0013】
即ち、振動周波数f=1MHzでは引き裂き圧力Pr=MIであるが、振動周波数f=10MHzでは引き裂き圧力Pr=MI/(10)1/2 、振動周波数f=100kHzでは引き裂き圧力Pr=MI/(0.1)1/2 となり、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなる。
【0014】
第4は、虚血脳細胞に対する安全性の確保である。血栓により末梢血管の血流が途絶された状態では、脳組織に酸素やグルタミン酸等の供給ができなくなり、血液脳関係の損傷細胞の壊死が数分後から始まると言われている。
【0015】
この状況では、超音波照射による脳動脈の血栓溶解処置を行うにしても、前記した超音波照射による脳組織の温度上昇に伴う代謝の加速や、超音波照射による細胞膜の引き裂き圧力に伴う細胞破壊を回避することが重要となる。
【0016】
以上説明した課題を整理すれば、生体組織に超音波を照射するときは、超音波の振動周波数が高いほど生体組織の温度上昇が大きく、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなる。
【0017】
そこで、生体組織に超音波を照射する治療装置の開発に際しては、超音波の振動周波数が高いほど生体組織の温度上昇が大きく、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなるという相反する条件を勘案して、生体組織の温度上昇と細胞破壊を回避できる範囲の超音波の振動周波数を決定することが求められる。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明では、照射する超音波の振動周波数を250kHz乃至850kHzに限定すると共に、超音波の間欠照射と、超音波プローブの冷却により生体組織の温度上昇を抑え、上記課題を解決した。
【0019】
請求項1の発明は、頭蓋を透過して超音波を照射し、頭蓋内脳血管の塞栓を溶解する経頭蓋超音波治療装置であって、250kHz乃至850kHzの高周波電流を発生させる発振器と、前記発振器からの高周波電流に基づいて振動子を励振し、振動数250kHz乃至850kHzの超音波を投射する超音波プローブと、前記発振器から出力される高周波電流を間欠的に前記超音波プローブに供給する駆動制御手段と、前記超音波プローブの超音波照射部の表面温度を所定温度範囲に冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする。
【0020】
そして、前記超音波プローブは、超音波ビームが特定部位に収束することがない非収束型の超音波ビームを投射する超音波プローブとする。
【0021】
また、前記駆動制御手段は、前記発振器から出力される高周波電流を、供給期間T1と供給停止期間T2からなるサブサイクルをn回繰り返した後に休止期間T3だけ休止して1サイクルとする間欠サイクルにより高周波電流を前記超音波プローブに供給する。
【0022】
そして、前記駆動制御手段における高周波電流供給期間T1は2分、供給停止期間T2は30秒、サブサイクルの繰り返し回数nは4回、休止期間T3は5分とするとよい。
【0023】
また、前記冷却手段は、超音波プローブの超音波照射部の表面温度を、標準体温よりも2℃高い温度範囲内に維持するように制御される冷却手段である。
【0024】
そして、前記冷却手段は、超音波プローブの内部に冷却液を循環させて冷却する冷却手段とすることができる。
【0025】
また、前記冷却手段は、超音波プローブの内部に配置したペルチエ効果素子に通電して冷却する冷却手段としてもよい。
【0026】
さらに、前記経頭蓋超音波治療装置は、前記超音波プローブを頭部に圧接して密着させる超音波プローブ支持装置を備える。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図1は経頭蓋超音波治療装置の基本構成を説明する概念図で、経頭蓋超音波治療装置10は、治療対象者Aの頭部に超音波を照射する超音波プローブ11と、250kHz乃至850kHzの高周波電流を発生する高周波発振器12、高周波発振器12を制御する駆動制御手段を構成する制御装置13、及び超音波プローブ11の超音波照射面を冷却する冷却手段を構成する冷却装置15から構成される。
【0028】
なお、経頭蓋超音波治療装置10による治療に際しては、治療対象者Aに対する治療効果を監視する監視装置として、治療対象者Aの頭部に監視用超音波を照射してその反射波を検出する監視用超音波プローブ31と、監視用超音波プローブ31へ所定周波数の高周波電流を供給すると共に受信された反射波を解析する超音波監視装置32が使用されるが、これ等の監視用超音波プローブ31や超音波監視装置32は本発明を構成するものではない。
【0029】
経頭蓋超音波治療装置10による血栓溶解処置の概略を説明する。まず、治療対象者Aの頭部の一方の外側、例えば骨厚の最も薄いと言われる側頭骨付近の外側に、超音波プローブ11を適当な圧接力で密着させる。また、治療効果を監視するために、超音波プローブ11とは反対側の頭部の外側に監視用超音波プローブ31を適当な圧接力で密着させる。
【0030】
制御装置13の制御の下に高周波発振器12から250kHz乃至850kHzの範囲の周波数から治療に最適と判断される所定周波数の高周波電流を発生させ、制御装置13を経由して超音波プローブ11に供給して超音波を照射する。このとき制御装置13は超音波プローブ11から照射される超音波の出力を治療に最適と判断される出力に制御すると共に、超音波プローブ11に供給する高周波電流をON/OFF制御して超音波プローブ11を間欠駆動し、治療対象者Aの頭部に超音波を間欠的に照射する。
【0031】
監視用超音波プローブ31からは、前記治療用に照射される超音波とは異なる周波数、例えば2MHzの超音波を治療対象者Aの頭部に照射すると共にその反射波を受信し、超音波監視装置32により血流の状態を監視し、血栓溶解処置の効果を確認する。
【0032】
超音波プローブ11について説明する。治療対象者Aの頭部に超音波を照射する超音波プローブ11は、基本的構成は公知の超音波プローブと変らず、入力された所定周波数の高周波電流に基づいて振動体を励振し、入力された高周波電流に対応する振動数の超音波を照射する構成を備えている。なお、この超音波プローブ11は、照射される超音波を特定の部位(治療部位)に収束する必要がないので、非収束型の超音波ビームを照射する構成である。
【0033】
また、超音波プローブ11には、その超音波照射部の表面を冷却するための冷却液循環パイプが内部に配置されており、超音波プローブ11の外部の冷却装置15から供給される冷却液が循環する構成を備えているほか、超音波照射部の表面温度を検出する温度センサ14を備えている。
【0034】
また、超音波プローブ11は、図示されていない超音波プローブ支持装置を使用して治療対象者Aの頭部の適切な位置に圧接して密着させるものとする。超音波プローブ支持装置は、公知の構成のものを使用できるが、例えば本出願人の発明に係る特許第1828229号等に記載された構成のものを転用することができる。
【0035】
冷却装置15は、温度センサ14で検出された超音波照射部の表面の検出温度が、標準体温よりも2℃高い温度範囲内に維持されるように、冷却液の温度制御を行ないつつ冷却液を循環させる冷却装置で、望ましくは生体組織内の温度に換算して39℃を越えないように温度制御を行うとよい。冷却装置の構成は公知の構成を採用するものとする。
【0036】
なお、超音波照射部の表面温度と生体組織内の温度との関係は、予め実験により測定して換算表の形に整理しておき、実際の治療の際は温度センサ14により検出した超音波照射部の表面温度から生体組織内の温度を推定するようにするとよい。
【0037】
超音波プローブ11を冷却する冷却装置15は、前記した冷却液循環パイプに外部から冷却液を供給して冷却する構成の他、超音波プローブ11の超音波照射部付近にペルチエ効果素子を配置し、このペルチエ効果素子に電流を流して冷却するペルチエ効果を利用した構成、その他の構成を採用することができる。ペルチエ効果素子を使用した冷却装置15では、温度センサ14により検出した温度に基づいてペルチエ効果素子に供給する電流を制御する構成となる。
【0038】
冷却装置15には上記以外の構成も採用可能であり、その構成及び温度制御は公知の構成を採用することができるので、詳細な説明は省略する。
【0039】
なお、超音波照射部の表面温度の検出結果は、後述する制御装置13において監視して冷却装置15の温度制御を行い、必要に応じて警告表示を行うものとする。
【0040】
超音波プローブ11の超音波照射部の表面を冷却する理由は、先に発明の課題において説明したとおりである。即ち、超音波照射により生体組織内の温度が上昇し、超音波の振動周波数が高ければ高い程、温度上昇は大きくなる。生体組織の温度上昇は、特に頭部の場合の温度上昇は致命的な結果をもたらし、体温が正常値である37℃を越えて39℃以上になると好ましくなく、特に血栓により末梢血管の血流が途絶された脳組織には好ましくないからである。
【0041】
高周波発振器12は制御装置13の制御の下に作動するもので、周波数250kHz乃至850kHzの範囲の高周波電流を発生することができるものである。高周波発振器12の発振回路自体は公知の回路を使用するものとする。
【0042】
図2は制御装置13の回路構成を説明するブロック図である。制御装置13は、制御部21、増幅器22、及びスイッチング回路23から構成される。
【0043】
制御部21はCPUから構成され、高周波発振器12の発振周波数を所望の周波数に設定する発振周波数設定部21a、高周波発振器12から出力される電気振動の振幅(強度)を所望の振幅に設定する出力強度設定部21b、超音波プローブ11に高周波発振器12から出力された高周波電流を間欠的に供給するスイッチング回路23をON/OFF制御する駆動時間設定部21c、温度センサ14で検出された温度に基づいて冷却装置15を制御する温度制御部21d、及び操作パネル21eから構成される。
【0044】
制御部21は公知のパソコンを利用することができ、増幅器22、及びスイッチング回路23も、回路自体は公知のものである。
【0045】
高周波発振器12は、制御部21の発振周波数設定部21aに接続され、操作パネル21eから入力された発振周波数データに基づいて発振周波数が設定される。また、増幅器22は、制御部21の出力強度設定部21bに接続され、操作パネル21eから入力された出力強度データに基づいて増幅度が設定される。高周波発振器12の発振周波数と増幅度の設定、即ち出力の大きさについては後で詳細に説明する。
【0046】
スイッチング回路23は、制御部21の駆動時間設定部21cに接続され、操作パネル21eから入力された時間データに基づいてON/OFF制御される。駆動時間設定部21cで設定される駆動時間、即ちスイッチング回路23のON/OFF制御は、以下のように設定される。なお、これは一例であり、治療効果等の判断により適宜変更される。
【0047】
スイッチング回路23のON/OFF制御は、供給期間T1と供給停止期間T2からなるサブサイクルをn回繰り返した後、休止期間T3だけ休止して1サイクルとする間欠サイクルとする。
【0048】
なお、後述する実験結果によれば、供給期間T1は2分、供給停止期間T2は30秒、サブサイクルの繰り返し回数nは4回、休止期間T3は5分とすると良い結果が得られた。
【0049】
ここで、高周波発振器12の発振周波数、即ち超音波プローブ11から放射される超音波振動の周波数と強度との関係、及び超音波振動の強度と生体組織の温度上昇との関係について説明する。
【0050】
実験によれば血栓溶解効果は、超音波振動の強度が同一であれば周波数が低い程効果が高い。しかしながら、超音波振動の強度が高くなると生体組織内にキャビテーション(空洞)が発生して細胞組織を破壊してしまう。キャビテーションが発生する超音波振動の限界強度はメカニカルインデックスMI=1.0以上であるので、超音波振動の強度を指数MI値で表示することにする。
【0051】
MI=1.0では細胞組織が破壊してしまうから、適当な安全係数、ここでは1/4を乗算して、超音波振動の許容安全強度をMI=0.25以下に設定するものとする。
【0052】
生体組織への安全性を考慮したアメリカ食品医薬管理局(FDA)の超音波診断装置の出力に対する安全基準値0.72W/cm2 を最大照射パワーとし、前記式(2)から、MI=0.25となる超音波振動の利用可能な限界周波数(下限値)を算出すると、周波数f=270kHzとなる。
【0053】
照射する超音波振動の強度を高めると限界周波数は高くなり、強度を低めると限界周波数はより低い周波数まで拡大することができる。
【0054】
また、生体組織の温度上昇は、超音波振動の強度と周波数に関係し、超音波振動の強度と周波数が高くなる程温度が上昇する。温度上昇に伴う生体組織への影響は生体組織の正常な温度からの差で表わすことができるから、生体組織の正常な温度差を0℃とした温度差を示す指数をサーマルインデックスTIと定義し、温度差を指数TI値で表示する。
【0055】
図3は、超音波の強度、周波数、メカニカルインデックスMI及びサーマルインデックスTIの関係を実験により確かめた結果を示す図である。横軸に超音波振動の周波数(MHz)をとり、縦軸にメカニカルインデックスMI、サーマルインデックスTI(℃)をとり、超音波出力0.72W/cm2 (安全基準値)、及びこれよりも出力が低い0.5W/cm2 の場合を示してある。
【0056】
図3の「安全限界」は、超音波振動の許容安全強度MI=0.25、及び生体組織の温度上昇許容限界値TI=2.0を示している。
【0057】
この図から明らかなように、超音波の出力が一定(0.72W/cm2 、或いは0.5W/cm2 )であれば、超音波振動の強度指数であるメカニカルインデックスMIは周波数が高くなるほど低くなり、生体組織への温度の影響を示す温度差指数であるサーマルインデックスTIは周波数が高くなるほど高くなることが分る。
【0058】
そして「安全限界」を考慮した利用可能な周波数範囲は、超音波出力0.72W/cm2 の場合は390kHz〜580kHzの範囲となり、超音波出力0.5W/cm2 の場合は270kHz〜840kHzの範囲となることが分る。従って超音波出力の変動幅等を考慮すると、利用可能な周波数範囲は250kHz〜850kHzの範囲となる。
【0059】
次に、上記した構成の経頭蓋超音波治療装置の実験結果について説明する。
まず、制御装置13から超音波の照射条件を次の通り設定する。
【0060】
超音波出力を0.83W/cm2 、発振周波数を490kHzに設定し、超音波の間欠照射時間として、供給期間T1は2分、供給停止期間T2は30秒、サブサイクルの繰り返し回数nは4回、休止期間T3は5分とし、その後10分休止した。なお、超音波プローブは、照射面の直径5mmのものを使用し、実験モデルにはラットを使用した。
【0061】
図4は、超音波の間欠照射時間と、頭蓋内温度及び直腸温度の関係の実験結果を示す図で、間欠照射は、前記したとおり照射期間2分、照射停止期間30秒からなるサブサイクルを4回繰り返した後、休止期間として5分休止して1サイクルとする15分間のサイクルを4回繰り返し、その後10分休止した。
【0062】
図4の(a)において、線Aは頭蓋内温度を、線Bは直腸温度の変化を示す。図4の(b)は実験開始前の初期温度からの変化を示すもので、線Aは頭蓋内温度を、線Bは直腸温度の変化を示す。また、図4の(c)は、頭蓋内温度と直腸温度との差を示す。
【0063】
図4の(a)乃至(c)から明らかなように、超音波の間欠照射を行うことで生体組織内部の温度上昇を2℃以下に抑えることができた。
【0064】
図5は、実験モデルに人工的に血栓を生じさせた後に超音波の間欠照射を行った場合の、間欠照射時間と血管の再開通による血流量の比率を示した実験結果を示す図で、横軸に間欠照射時間を取り、縦軸に再開通血流量率(血栓が生じる前の血流量に対する再開通血流量の比率)を取ったものである。図において、線Aは超音波の間欠照射と共に血栓溶解剤を併用した場合を示し、線Bは比較参考のために超音波を照射せず、血栓溶解剤のみを使用した場合を示している。
【0065】
図5から明らかなように、超音波の間欠照射を開始すると、5分乃至10分で血流量は10%程度まで回復する。そして、その後も持続的に血流量の回復が大きく、超音波照射の有効性が確かめられた。これに対し、血栓溶解剤のみを使用した場合は、血流量は10%程度まで回復するが、それ以降は血流量が回復しないことが示されている。
【0066】
図6は、実験モデルに人工的に血栓を生じさせた後に血栓溶解剤(TPA)のみを使用した場合の再開通血流量率と、血栓溶解剤(TPA)に超音波の間欠照射(TU)を併用した場合の再開通血流量率を示す図である。血栓溶解剤(TPA)を使用しただけでは再開通血流量率は10%程度であるが、これに超音波の間欠照射(TU)を併用すると、再開通血流量率は45%程度にまで増加することがわかり、超音波照射の有効性が確かめられた。
【0067】
図7は、実験モデルに人工的に血栓を生じさせた後に血栓溶解剤(TPA)のみを使用した場合の血管開存率(血管が開いた状態を保つ比率)と、血栓溶解剤(TPA)に超音波の間欠照射(TU)を併用した場合の血管開存率を示す図である。血栓溶解剤(TPA)のみを使用した場合は12例中2例であるが、これに超音波の間欠照射(TU)を併用すると9例中7例となり、血管開存率を高める上で超音波照射の有効性が確かめられた。
【0068】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明によれば、生体組織に超音波を照射するとき、超音波の振動周波数が高いほど生体組織の温度上昇が大きく、超音波の振動周波数が低いほど細胞を損傷する可能性が高くなるという相反する条件を克服して、十分な出力強度を維持しながら、生体組織の温度上昇と細胞破壊を回避できる範囲の超音波の振動周波数を決定した。
【0069】
さらに、超音波を間欠照射すると共に超音波プローブを冷却する冷却装置を組み合わせ、生体組織の温度上昇を安全な範囲に維持するように構成したものである。
【0070】
これにより、頭部の外側から超音波を照射して脳動脈の血栓を溶解することができる新たな頭部経頭蓋超音波治療装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】経頭蓋超音波治療装置の基本構成を説明する概念図。
【図2】制御装置の回路構成を説明するブロック図。
【図3】超音波の強度、周波数、メカニカルインデックスMI及びサーマルインデックスTIの関係を示す図。
【図4】超音波の間欠照射時間と頭蓋内温度及び直腸温度の関係を示す図。
【図5】超音波の間欠照射時間と血管の再開通による血流量の比率を示す図。
【図6】血栓溶解剤のみを使用した場合の再開通血流量率と、血栓溶解剤に超音波の間欠照射を併用した場合の再開通血流量率を示す図。
【図7】血栓溶解剤のみを使用した場合の血管開存率と、血栓溶解剤に超音波の間欠照射を併用した場合の血管開存率を示す図。
【符号の説明】
10 経頭蓋超音波治療装置
11 超音波プローブ
12 高周波発振器
13 制御装置
14 温度センサー
15 冷却装置
21 制御部
21a 発振周波数設定部
21b 出力強度設定部
21c 駆動時間設定部
21d 温度制御部
21e 操作パネル
22 増幅器
23 スイッチング回路
31 監視用超音波プローブ
32 超音波監視装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transcranial ultrasonic therapy apparatus, that is, an ultrasonic therapy apparatus that irradiates ultrasonic waves from outside the head to dissolve thrombus generated in blood vessels in the brain and hematomas outside the blood vessels.
[0002]
[Prior art]
Research on therapeutic methods that attempt to dissolve blood clots and hematomas generated in blood vessels by irradiating ultrasound to the human body was started in the 1980's. A catheter was inserted into a blood vessel, and ultrasound was irradiated from the tip of the catheter. Catheterization to dissolve blood clots and hematomas. At the same time in the 1980's, a therapeutic method using a combination of a thrombolytic agent and ultrasonic irradiation by a catheter method was proposed.
[0003]
In addition to the catheter method, the present applicant has proposed a transcranial cerebral artery thrombolysis method, that is, a method of irradiating ultrasonic waves from outside the head to dissolve thrombus in the cerebral artery. Proposed a percutaneous coronary artery thrombolysis method, i.e., a method of irradiating the heart with ultrasound from outside the human body to dissolve the thrombus in the coronary artery. Has been confirmed to be effective by animal experiments.
[0004]
However, the former method of transcranial cerebral artery thrombolysis, that is, the method of dissolving thrombus in the cerebral artery by irradiating ultrasonic waves from outside the head, causes attenuation of ultrasonic waves in the skull in tissues such as skin and muscle. The effectiveness could not be confirmed sufficiently, for example, due to the reason that the irradiated ultrasonic waves were difficult to reach the target thrombus portion with a sufficient intensity because the attenuation was larger than the attenuation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present applicant further pursued the applicability of the transcranial cerebral artery thrombolysis method, and as a result, the following problems to be solved became clear.
[0006]
First, there is a lack of irradiation power due to attenuation of ultrasonic waves at the skull. It is well known that when ultrasonic waves are irradiated from outside the head, the ultrasonic waves are attenuated while transmitting through the skull, and the amount of attenuation is determined by the vibration frequency (MHz) of the ultrasonic waves. It is related to bone thickness (cm) and is set to 45 dB / cm / MHz.
[0007]
When this is converted into the thickness of the temporal bone 2 mm, which is said to be the thinnest bone, it becomes 9 dB / MHz, and when the vibration frequency of the ultrasonic wave is 1 MHz or more, it becomes 35% or less of the irradiation power, and the attenuation is too large, The results for soft tissues such as muscles are difficult to apply to skulls. On the other hand, when the vibration frequency of the ultrasonic wave is 1 MHz or less, the attenuation is not so large and approaches the case of soft tissue such as muscle.
[0008]
Second, the temperature inside the living tissue increases due to the ultrasonic irradiation. When the living tissue is irradiated with ultrasonic waves, the ultrasonic energy is absorbed by the living tissue, and the temperature inside the living tissue increases. The temperature rise TI can be approximately expressed by the following equation (1).
[0009]
TI = Pfc ÷ 210 (1)
Here, P: sound pressure of ultrasonic wave fc: vibration frequency of ultrasonic wave, that is, the higher the vibration frequency of ultrasonic wave, the larger the temperature rise of the living tissue. An increase in the temperature of living tissue, especially in the case of the head, has fatal consequences. It is considered unfavorable when the body temperature exceeds the normal value of 37 ° C. and rises to 39 ° C. or higher, and particularly unfavorable for brain tissue in which blood flow in peripheral blood vessels is interrupted by a thrombus.
[0010]
Also, the absorption of ultrasonic energy in bone is particularly large as compared with the absorption of soft tissue, and even with ultrasonic irradiation in an ultrasonic diagnostic apparatus, the temperature rises to 10.5 ° C. or more with irradiation of 0.5 W / cm 2. And the cerebral cortex near the inner surface of the skull is likely to cause a dangerous situation.
[0011]
Third, the influence of the tearing pressure of the cell membrane due to the ultrasonic irradiation. Since ultrasonic waves are compression waves, they act as a force to tear the cell membrane when the pressure swings to the negative side. This tear pressure Pr becomes stronger as the vibration frequency of the ultrasonic wave becomes lower even with the same ultrasonic energy, and the tear pressure Pr and the vibration frequency f are expressed by the following formula (2). There is a relationship shown.
[0012]
Pr = MI / (f) 1/2 (2)
Here, MI is an index (constant) determined by the structure of the probe, and will be referred to as a mechanical index in the following description.
[0013]
That is, the tear pressure Pr = MI at the vibration frequency f = 1 MHz, the tear pressure Pr = MI / (10) 1/2 at the vibration frequency f = 10 MHz, and the tear pressure Pr = MI / (0) at the vibration frequency f = 100 kHz. .1) 1/2 , the lower the vibration frequency of the ultrasonic wave, the higher the possibility of damaging the cells.
[0014]
Fourth, ensuring safety against ischemic brain cells. It is said that when blood flow in peripheral blood vessels is interrupted by a thrombus, supply of oxygen or glutamate to brain tissue becomes impossible, and necrosis of damaged cells related to the blood brain starts several minutes later.
[0015]
In this situation, even if the thrombolysis treatment of the cerebral artery by ultrasonic irradiation is performed, acceleration of metabolism due to the temperature rise of the brain tissue due to the ultrasonic irradiation and cell destruction due to the tearing pressure of the cell membrane due to the ultrasonic irradiation It is important to avoid.
[0016]
Summarizing the problems described above, when irradiating ultrasonic waves to living tissues, the higher the vibration frequency of the ultrasonic waves, the greater the temperature rise of the living tissues, and the lower the vibration frequency of the ultrasonic waves, the more likely it is that the cells will be damaged. Will be higher.
[0017]
Therefore, when developing a treatment device that irradiates ultrasonic waves to a living tissue, the higher the vibration frequency of the ultrasonic waves, the greater the temperature rise of the living tissue, and the lower the vibration frequency of the ultrasonic waves, the higher the possibility of damaging cells. In consideration of the conflicting condition, it is required to determine the vibration frequency of the ultrasonic wave in a range that can prevent the temperature rise and cell destruction of the living tissue.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the vibration frequency of the ultrasonic wave to be irradiated is limited to 250 kHz to 850 kHz, and the temperature rise of the living tissue is suppressed by intermittent irradiation of the ultrasonic wave and cooling of the ultrasonic probe, thereby solving the above problem.
[0019]
The invention according to claim 1 is a transcranial ultrasonic therapy apparatus that transmits ultrasonic waves through the skull and dissolves emboli of intracranial cerebral blood vessels, and an oscillator that generates a high-frequency current of 250 kHz to 850 kHz, An ultrasonic probe that excites a vibrator based on a high-frequency current from an oscillator and projects ultrasonic waves having a frequency of 250 kHz to 850 kHz, and a drive that intermittently supplies a high-frequency current output from the oscillator to the ultrasonic probe Control means and cooling means for cooling the surface temperature of the ultrasonic irradiation section of the ultrasonic probe to a predetermined temperature range are provided.
[0020]
Further, the ultrasonic probe is an ultrasonic probe that projects a non-convergent ultrasonic beam in which the ultrasonic beam does not converge on a specific portion.
[0021]
Further, the drive control means may control the high-frequency current output from the oscillator by an intermittent cycle in which a sub-cycle consisting of a supply period T1 and a supply suspension period T2 is repeated n times, and then suspended for a pause period T3 to make one cycle. A high frequency current is supplied to the ultrasonic probe.
[0022]
The high-frequency current supply period T1 in the drive control means may be 2 minutes, the supply stop period T2 may be 30 seconds, the number of sub-cycles repeated n may be 4 times, and the pause period T3 may be 5 minutes.
[0023]
The cooling unit is a cooling unit that is controlled so as to maintain the surface temperature of the ultrasonic irradiation unit of the ultrasonic probe within a temperature range higher by 2 ° C. than the standard body temperature.
[0024]
The cooling means may be a cooling means for circulating a cooling liquid inside the ultrasonic probe for cooling.
[0025]
Further, the cooling unit may be a cooling unit that cools by energizing a Peltier effect element disposed inside the ultrasonic probe.
[0026]
Further, the transcranial ultrasonic therapy apparatus includes an ultrasonic probe support device that presses the ultrasonic probe to the head and adheres the ultrasonic probe to the head.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a basic configuration of a transcranial ultrasonic therapy apparatus. The transcranial ultrasonic therapy apparatus 10 includes an ultrasonic probe 11 that irradiates an ultrasonic wave to the head of a subject A, and 250 kHz to 850 kHz. A high-frequency oscillator 12 that generates a high-frequency current, a control device 13 that forms a drive control unit that controls the high-frequency oscillator 12, and a cooling device 15 that forms a cooling unit that cools the ultrasonic irradiation surface of the ultrasonic probe 11. You.
[0028]
During the treatment by the transcranial ultrasonic therapy apparatus 10, as a monitoring device for monitoring the therapeutic effect on the treatment target A, the head of the treatment target A is irradiated with the monitoring ultrasonic wave and the reflected wave is detected. A monitoring ultrasonic probe 31 and an ultrasonic monitoring device 32 that supplies a high frequency current of a predetermined frequency to the monitoring ultrasonic probe 31 and analyzes a received reflected wave are used. The probe 31 and the ultrasonic monitoring device 32 do not constitute the present invention.
[0029]
The outline of the thrombolysis treatment by the transcranial ultrasound therapy apparatus 10 will be described. First, the ultrasonic probe 11 is brought into close contact with one outside of the head of the subject A, for example, outside the vicinity of the temporal bone, which is said to be the thinnest in bone thickness, with an appropriate pressure contact force. Further, in order to monitor the therapeutic effect, the monitoring ultrasonic probe 31 is brought into close contact with the outside of the head opposite to the ultrasonic probe 11 with an appropriate pressing force.
[0030]
Under the control of the control device 13, a high-frequency current of a predetermined frequency determined to be optimal for treatment is generated from the high-frequency oscillator 12 from a frequency in the range of 250 kHz to 850 kHz from the high-frequency oscillator 12 and supplied to the ultrasonic probe 11 via the control device 13. To irradiate ultrasonic waves. At this time, the control device 13 controls the output of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic probe 11 to an output determined to be optimal for the treatment, and controls the high frequency current supplied to the ultrasonic probe 11 to ON / OFF control. The probe 11 is intermittently driven to intermittently irradiate the head of the subject A with ultrasonic waves.
[0031]
The monitoring ultrasonic probe 31 irradiates an ultrasonic wave having a frequency different from that of the ultrasonic wave radiated for the treatment, for example, 2 MHz to the head of the treatment subject A and receives a reflected wave of the ultrasonic wave. The condition of the blood flow is monitored by the device 32 to confirm the effect of the thrombolysis treatment.
[0032]
The ultrasonic probe 11 will be described. The ultrasonic probe 11 that irradiates the head of the treatment subject A with ultrasonic waves has the same basic configuration as a known ultrasonic probe, and excites a vibrating body based on an input high-frequency current of a predetermined frequency. And a structure for irradiating an ultrasonic wave having a frequency corresponding to the generated high-frequency current. The ultrasonic probe 11 is configured to irradiate a non-convergent ultrasonic beam because it is not necessary to converge the ultrasonic wave to be irradiated to a specific part (treatment part).
[0033]
The ultrasonic probe 11 has a cooling liquid circulation pipe for cooling the surface of the ultrasonic irradiation unit therein, and a cooling liquid supplied from a cooling device 15 outside the ultrasonic probe 11 is provided. In addition to having a circulating configuration, the temperature sensor 14 for detecting the surface temperature of the ultrasonic irradiation unit is provided.
[0034]
Further, the ultrasonic probe 11 is brought into close contact with an appropriate position of the head of the treatment subject A by using an ultrasonic probe support device (not shown). As the ultrasonic probe supporting device, a device having a known configuration can be used, and for example, a device having a configuration described in Japanese Patent No. 1828229 or the like according to the present applicant's invention can be used.
[0035]
The cooling device 15 controls the temperature of the coolant while controlling the temperature of the coolant so that the temperature detected by the temperature sensor 14 on the surface of the ultrasonic irradiation unit is maintained at a temperature higher by 2 ° C. than the standard body temperature. It is preferable to control the temperature so that the temperature does not exceed 39 ° C. in terms of the temperature in the living tissue. The configuration of the cooling device adopts a known configuration.
[0036]
The relationship between the surface temperature of the ultrasonic irradiation unit and the temperature in the living tissue is measured in advance by experiment and arranged in the form of a conversion table. In actual treatment, the ultrasonic wave detected by the temperature sensor 14 is used. It is preferable to estimate the temperature in the living tissue from the surface temperature of the irradiation unit.
[0037]
The cooling device 15 for cooling the ultrasonic probe 11 has a configuration in which a cooling liquid is supplied from the outside to the cooling liquid circulation pipe for cooling, and a Peltier effect element is arranged near the ultrasonic irradiation part of the ultrasonic probe 11. A configuration utilizing the Peltier effect for cooling by supplying a current to the Peltier effect element, and other configurations can be adopted. In the cooling device 15 using the Peltier effect element, the current supplied to the Peltier effect element is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor 14.
[0038]
A configuration other than the above may be employed for the cooling device 15, and a known configuration may be employed for the configuration and the temperature control, and thus detailed description will be omitted.
[0039]
The detection result of the surface temperature of the ultrasonic irradiation unit is monitored by a control device 13 described below to control the temperature of the cooling device 15 and to display a warning as necessary.
[0040]
The reason for cooling the surface of the ultrasonic irradiation section of the ultrasonic probe 11 is as described in the above-mentioned problem. That is, the temperature in the living tissue rises due to the ultrasonic irradiation, and the higher the vibration frequency of the ultrasonic wave, the greater the temperature rise. An increase in the temperature of the living tissue, especially in the case of the head, has a fatal effect, and it is not preferable that the body temperature rises above the normal value of 37 ° C. to 39 ° C. or higher, and in particular, blood flow in peripheral blood vessels due to thrombus. Is not preferred for disrupted brain tissue.
[0041]
The high-frequency oscillator 12 operates under the control of the control device 13 and can generate a high-frequency current in a frequency range of 250 kHz to 850 kHz. The oscillation circuit itself of the high-frequency oscillator 12 uses a known circuit.
[0042]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the control device 13. The control device 13 includes a control unit 21, an amplifier 22, and a switching circuit 23.
[0043]
The control unit 21 includes a CPU, and sets an oscillation frequency setting unit 21a that sets the oscillation frequency of the high-frequency oscillator 12 to a desired frequency, and an output that sets the amplitude (intensity) of the electric vibration output from the high-frequency oscillator 12 to a desired amplitude. An intensity setting unit 21b, a drive time setting unit 21c that controls ON / OFF of a switching circuit 23 that intermittently supplies a high frequency current output from the high frequency oscillator 12 to the ultrasonic probe 11, and a temperature detected by the temperature sensor 14. And a control panel 21e.
[0044]
The control unit 21 can use a known personal computer, and the amplifier 22 and the switching circuit 23 are also known circuits.
[0045]
The high-frequency oscillator 12 is connected to the oscillation frequency setting unit 21a of the control unit 21, and sets the oscillation frequency based on the oscillation frequency data input from the operation panel 21e. The amplifier 22 is connected to the output intensity setting unit 21b of the control unit 21, and sets the amplification degree based on the output intensity data input from the operation panel 21e. The setting of the oscillation frequency and the amplification degree of the high-frequency oscillator 12, that is, the magnitude of the output will be described later in detail.
[0046]
The switching circuit 23 is connected to the drive time setting unit 21c of the control unit 21, and is controlled to be ON / OFF based on time data input from the operation panel 21e. The drive time set by the drive time setting unit 21c, that is, the ON / OFF control of the switching circuit 23 is set as follows. This is merely an example, and may be changed as appropriate depending on the judgment of the therapeutic effect or the like.
[0047]
The ON / OFF control of the switching circuit 23 is an intermittent cycle in which a sub-cycle consisting of the supply period T1 and the supply suspension period T2 is repeated n times, and then is suspended only for the suspension period T3 to make one cycle.
[0048]
According to the experimental results described later, good results were obtained when the supply period T1 was 2 minutes, the supply suspension period T2 was 30 seconds, the number n of sub-cycle repetitions was 4, and the pause period T3 was 5 minutes.
[0049]
Here, the relationship between the oscillation frequency of the high-frequency oscillator 12, that is, the frequency and the intensity of the ultrasonic vibration radiated from the ultrasonic probe 11, and the relationship between the intensity of the ultrasonic vibration and the temperature rise of the living tissue will be described.
[0050]
According to the experiment, the thrombolysis effect is higher as the frequency is lower if the intensity of the ultrasonic vibration is the same. However, when the intensity of the ultrasonic vibration increases, cavitation (cavity) is generated in the living tissue, and the cell tissue is destroyed. Since the limit intensity of the ultrasonic vibration at which cavitation occurs is mechanical index MI = 1.0 or more, the intensity of the ultrasonic vibration is indicated by an index MI value.
[0051]
At MI = 1.0, the cell tissue is destroyed. Therefore, the allowable safety strength of the ultrasonic vibration is set to MI = 0.25 or less by multiplying by an appropriate safety coefficient, here 1 /. .
[0052]
A safety standard value of 0.72 W / cm 2 for the output of the U.S. Food and Drug Administration (FDA) ultrasonic diagnostic apparatus in consideration of safety to living tissue is set as the maximum irradiation power, and MI = 0 from the above equation (2). When the usable limit frequency (lower limit value) of the ultrasonic vibration which becomes .25 is calculated, the frequency f becomes 270 kHz.
[0053]
When the intensity of the ultrasonic vibration to be irradiated is increased, the limit frequency increases, and when the intensity is reduced, the limit frequency can be expanded to a lower frequency.
[0054]
The temperature rise of the living tissue is related to the intensity and frequency of the ultrasonic vibration, and the temperature increases as the intensity and frequency of the ultrasonic vibration increase. Since the effect on the living tissue due to the temperature rise can be represented by the difference from the normal temperature of the living tissue, an index indicating the temperature difference when the normal temperature difference of the living tissue is 0 ° C. is defined as a thermal index TI. , The temperature difference is indicated by an index TI value.
[0055]
FIG. 3 is a diagram showing the results of experimentally confirming the relationship among the intensity, frequency, mechanical index MI, and thermal index TI of ultrasonic waves. The horizontal axis indicates the frequency (MHz) of the ultrasonic vibration, the vertical axis indicates the mechanical index MI and the thermal index TI (° C.), and the ultrasonic output is 0.72 W / cm 2 (safety standard value), and the output is higher than this. Is low at 0.5 W / cm 2 .
[0056]
The “safety limit” in FIG. 3 indicates an allowable safety strength MI of ultrasonic vibration MI = 0.25 and a temperature increase allowable limit value TI = 2.0 of the living tissue.
[0057]
As is apparent from this graph, if the output of the ultrasonic wave is constant (0.72 W / cm 2 or 0.5 W / cm 2,), a mechanical index MI is a strength index of the ultrasonic vibration as the frequency becomes higher It can be seen that the thermal index TI, which is lower and the temperature difference index indicating the influence of the temperature on the living tissue, increases as the frequency increases.
[0058]
The "safety margin" available frequency range in consideration of, if the ultrasonic output 0.72 W / cm 2 become a range of 390KHz~580kHz, if the ultrasonic output 0.5 W / cm 2 of 270kHz~840kHz It turns out that it is a range. Therefore, in consideration of the fluctuation range of the ultrasonic output, the usable frequency range is 250 kHz to 850 kHz.
[0059]
Next, experimental results of the transcranial ultrasonic therapy apparatus having the above-described configuration will be described.
First, the ultrasonic irradiation conditions are set by the control device 13 as follows.
[0060]
The ultrasonic output is set to 0.83 W / cm 2 , the oscillation frequency is set to 490 kHz, and the supply period T1 is 2 minutes, the supply stop period T2 is 30 seconds, and the number n of sub-cycles is 4 as the intermittent irradiation time of the ultrasonic wave. The rest period T3 was set to 5 minutes, and thereafter, the rest period was 10 minutes. The ultrasonic probe used had an irradiation surface with a diameter of 5 mm, and a rat was used as an experimental model.
[0061]
FIG. 4 is a diagram showing the experimental results of the relationship between the intermittent irradiation time of the ultrasonic wave and the intracranial temperature and the rectal temperature. After four repetitions, a 15-minute cycle in which the dormant period was suspended for 5 minutes to make one cycle was repeated four times, followed by a 10-minute pause.
[0062]
In FIG. 4 (a), line A shows the intracranial temperature and line B shows the change in rectal temperature. FIG. 4 (b) shows the change from the initial temperature before the start of the experiment. Line A shows the intracranial temperature, and line B shows the change in rectal temperature. FIG. 4C shows the difference between the intracranial temperature and the rectal temperature.
[0063]
As is clear from FIGS. 4A to 4C, the temperature rise inside the living tissue could be suppressed to 2 ° C. or less by performing the intermittent irradiation of the ultrasonic waves.
[0064]
FIG. 5 is a diagram showing an experimental result showing a ratio between an intermittent irradiation time and a blood flow rate due to re-opening of a blood vessel when intermittent irradiation of ultrasonic waves is performed after artificially forming a thrombus in the experimental model. The horizontal axis indicates the intermittent irradiation time, and the vertical axis indicates the recirculation blood flow rate (the ratio of the recirculation blood flow to the blood flow before thrombus formation). In the figure, line A shows the case where the thrombolytic agent was used together with the intermittent irradiation of ultrasonic waves, and line B shows the case where only the thrombolytic agent was used without irradiating the ultrasonic waves for comparative reference.
[0065]
As is clear from FIG. 5, when the intermittent irradiation of the ultrasonic wave is started, the blood flow rate recovers to about 10% in 5 to 10 minutes. After that, the recovery of blood flow was large continuously and the effectiveness of ultrasonic irradiation was confirmed. On the other hand, when only the thrombolytic agent is used, the blood flow is recovered to about 10%, but thereafter, the blood flow is not recovered.
[0066]
FIG. 6 shows the recirculation blood flow rate when only a thrombolytic agent (TPA) is used after artificially forming a thrombus in the experimental model, and the intermittent ultrasonic irradiation (TU) of the thrombolytic agent (TPA). It is a figure which shows the resumption blood flow rate at the time of using together. The reperfusion blood flow rate is only about 10% when thrombolytic agent (TPA) is used alone, but when combined with intermittent ultrasonic irradiation (TU), the reperfusion blood flow rate increases to about 45%. The effectiveness of ultrasonic irradiation was confirmed.
[0067]
FIG. 7 shows the vascular patency rate (the ratio of keeping blood vessels open) when only a thrombolytic agent (TPA) is used after artificially forming a thrombus in the experimental model, and the thrombolytic agent (TPA). FIG. 7 is a diagram showing a vascular patency rate when intermittent irradiation (TU) of ultrasonic waves is used together. Two cases out of 12 cases using only thrombolytic agent (TPA), but 7 cases out of 9 cases when combined with intermittent irradiation of ultrasound (TU), it is extremely difficult to increase the vascular patency rate. The effectiveness of sonication was confirmed.
[0068]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, when irradiating an ultrasonic wave to a living tissue, the higher the vibration frequency of the ultrasonic wave, the larger the temperature rise of the living tissue, and the lower the vibration frequency of the ultrasonic wave, the more the cells are damaged By overcoming the contradictory condition of increasing the possibility that the ultrasonic vibration is likely to occur, the ultrasonic vibration frequency was determined within a range that could prevent the temperature rise and cell destruction of the living tissue while maintaining sufficient output intensity.
[0069]
Further, a cooling device that intermittently irradiates ultrasonic waves and cools the ultrasonic probe is combined to maintain the temperature rise of the living tissue within a safe range.
[0070]
As a result, a new transcranial ultrasound treatment apparatus for the head that can dissolve thrombus in the cerebral artery by irradiating ultrasound from outside the head can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a basic configuration of a transcranial ultrasound therapy apparatus.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a control device.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship among the intensity, frequency, mechanical index MI, and thermal index TI of an ultrasonic wave.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an intermittent irradiation time of an ultrasonic wave, an intracranial temperature, and a rectal temperature.
FIG. 5 is a diagram showing a ratio between an intermittent irradiation time of an ultrasonic wave and a blood flow rate due to reopening of a blood vessel.
FIG. 6 is a graph showing a recirculation blood flow rate when only a thrombolytic agent is used and a recirculation blood flow rate when intermittent ultrasonic irradiation is used in combination with the thrombolytic agent.
FIG. 7 is a diagram showing a vascular patency rate when only a thrombolytic agent is used and a vascular patency rate when intermittent irradiation of ultrasonic waves is used in combination with the thrombolytic agent.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transcranial ultrasonic treatment apparatus 11 Ultrasonic probe 12 High frequency oscillator 13 Control device 14 Temperature sensor 15 Cooling device 21 Control unit 21a Oscillation frequency setting unit 21b Output intensity setting unit 21c Driving time setting unit 21d Temperature control unit 21e Operation panel 22 Amplifier 23 switching circuit 31 monitoring ultrasonic probe 32 ultrasonic monitoring device

Claims (8)

頭蓋を透過して超音波を照射し、頭蓋内脳血管の塞栓を溶解する経頭蓋超音波治療装置であって、
250kHz乃至850kHzの高周波電流を発生させる発振器と、
前記発振器からの高周波電流に基づいて振動子を励振し、振動数250kHz乃至850kHzの超音波を投射する超音波プローブと、
前記発振器から出力される高周波電流を間欠的に前記超音波プローブに供給する駆動制御手段と、
前記超音波プローブの超音波照射部の表面温度を所定温度範囲に冷却する冷却手段と
を備えることを特徴とする経頭蓋超音波治療装置。
A transcranial ultrasound therapy device that transmits ultrasound through the skull and dissolves emboli of intracranial cerebral blood vessels,
An oscillator for generating a high-frequency current of 250 kHz to 850 kHz;
An ultrasonic probe that excites a vibrator based on a high-frequency current from the oscillator and projects ultrasonic waves having a frequency of 250 kHz to 850 kHz;
Drive control means for intermittently supplying a high-frequency current output from the oscillator to the ultrasonic probe,
A transcranial ultrasonic therapy apparatus, comprising: a cooling unit configured to cool a surface temperature of an ultrasonic irradiation unit of the ultrasonic probe to a predetermined temperature range.
前記超音波プローブは、超音波ビームが特定部位に収束することがない非収束型の超音波ビームを投射する超音波プローブであることを特徴とする請求項1記載の経頭蓋超音波治療装置。The transcranial ultrasonic treatment apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic probe is an ultrasonic probe that projects a non-convergent ultrasonic beam that does not converge on a specific site. 前記駆動制御手段は、前記発振器から出力される高周波電流を、供給期間T1と供給停止期間T2からなるサブサイクルをn回繰り返した後に休止期間T3だけ休止して1サイクルとする間欠サイクルにより高周波電流を前記超音波プローブに供給する駆動制御手段であることを特徴とする請求項1記載の経頭蓋超音波治療装置。The drive control means controls the high-frequency current output from the oscillator by an intermittent cycle in which a sub-cycle consisting of a supply period T1 and a supply stop period T2 is repeated n times and then paused for a pause period T3 to make one cycle. 2. The transcranial ultrasonic therapy apparatus according to claim 1, wherein said ultrasonic probe is drive control means for supplying said ultrasonic probe to said ultrasonic probe. 前記駆動制御手段における高周波電流供給期間T1は2分、供給停止期間T2は30秒、サブサイクルの繰り返し回数nは4回、休止期間T3は5分であることを特徴とする請求項3記載の経頭蓋超音波治療装置。4. The high-frequency current supply period T1 in the drive control means is 2 minutes, the supply suspension period T2 is 30 seconds, the number n of sub-cycle repetitions is four, and the suspension period T3 is 5 minutes. Transcranial ultrasound therapy device. 前記冷却手段は、超音波プローブの超音波照射部の表面温度を、標準体温よりも2℃高い温度範囲内に維持するように制御される冷却手段であることを特徴とする請求項1記載の経頭蓋超音波治療装置。2. The cooling unit according to claim 1, wherein the cooling unit is controlled to maintain a surface temperature of an ultrasonic irradiation unit of the ultrasonic probe within a temperature range higher by 2 ° C. than a standard body temperature. Transcranial ultrasound therapy device. 前記冷却手段は、超音波プローブの内部に冷却液を循環させて冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項5記載の経頭蓋超音波治療装置。The transcranial ultrasonic therapy apparatus according to claim 5, wherein the cooling unit is a cooling unit that circulates a cooling liquid inside the ultrasonic probe to cool the ultrasonic probe. 前記冷却手段は、超音波プローブの内部に配置したペルチエ効果素子に通電して冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項5記載の経頭蓋超音波治療装置。6. The transcranial ultrasonic therapy apparatus according to claim 5, wherein the cooling unit is a cooling unit that energizes and cools the Peltier effect element disposed inside the ultrasonic probe. 前記経頭蓋超音波治療装置は、前記超音波プローブを頭部に圧接して密着させる超音波プローブ支持装置を備えることを特徴とする請求項1記載の経頭蓋超音波治療装置。The transcranial ultrasonic treatment apparatus according to claim 1, wherein the transcranial ultrasonic treatment apparatus includes an ultrasonic probe support device that presses the ultrasonic probe to a head and adheres the ultrasonic probe to the head.
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