JP2018000241A - 医療用超音波システム及び医療用超音波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルーンによる管状器官の閉塞を、低侵襲で容易かつ確実に解除することが可能な医療用超音波システムなどを提供する。【解決手段】医療用超音波システム１は、マイクロカプセル１６２を含む充填液１６１と、充填液１６１が充填されて管状器官を閉塞するバルーン１７０と、第１超音波振動子２５０ａを含む第１プローブ２１１と、第１超音波振動子２５０ａを制御することによって、充填液１６１が充填されて管状器官を閉塞した状態のバルーン１７０に照射するとマイクロカプセル１６２を破壊する第１超音波ビーム２５１ａを第１プローブ２１１から送出させる第１超音波制御ユニット２２１とを備える。マイクロカプセル１６２は、バルーン１７０を溶解する物質が封入されている。【選択図】図１

Description

本発明は、医療用超音波システム及び医療用超音波装置に関する。

先天性横隔膜ヘルニアの治療方法として、バルーンによって胎児の気管をある程度の期間にわたって閉塞する気管閉塞術が提案されている。

先天性横隔膜ヘルニアは、子宮内での成長過程において胎児の横隔膜に孔が開いてしまい、小腸、大腸、胃などの腹腔内臓器が横隔膜の孔を通じて胸腔内に入り込んで胎児の肺の成長を阻害する病気である。気管閉塞術では、例えば、バルーンが、胎児の気管に配置された後、生理食塩水などの液体を注入することで膨らませられ、それによって、胎児の気管が閉塞される。ある程度の期間にわたって胎児の気管を閉塞した状態を維持すると、その間に、肺水の圧力によって、胎児の肺の成長が促されるとともに、胸腔内に入り込んだ腹腔内臓器が本来の位置である腹腔内に押し戻される。その後、分娩後の肺呼吸に備えるため、バルーンを萎ませることによって、気管の閉塞が解除される。

バルーンによる気管の閉塞を解除する方法として、内視鏡を子宮内に挿入し、ガイドワイヤーなどでバルーンを割る方法が知られている。この方法では、内視鏡手術に伴って、人体への侵襲による負担が患者に掛かる。また、内視鏡手術は、専門医等によって施術されるものであり、そのような体制を整えることが困難なこともある。

そこで、バルーンによる気管の閉塞を低侵襲で容易に解除する方法として、超音波を利用する方法が提案されている。例えば特許文献１に記載の超音波医用システムは、超音波振動子を備えたプローブと、超音波の送信ビームを形成するようにプローブを制御する送信部とを有する。送信部は、管状気管内に配置されたバルーンに向けて送信ビームを形成するようにプローブを制御する。プローブは、送信ビームに沿って超音波を送信することにより、バルーン内に充填された液状の充填剤を超音波で気化させる。これによってバルーン内の圧力が上昇する。

特許文献１に記載のバルーンは、バルーン内に注入された充填剤がバルーン外へ流出することを抑制する逆流防止弁を備えており、この逆流防止弁は、バルーン内の圧力が上昇すると、充填剤の流出の抑制を解除する。そのため、超音波でバルーン内の圧力が上昇すると、逆流防止弁を通じて、充填剤がバルーン内から排出される。これによりバルーンが萎むので、バルーンによる気管の閉塞を解除できる。

特開２０１３−２０２２６３号公報

しかしながら、従来の超音波医用システムでは、逆流防止弁による充填剤の流出の抑制を解除できず、その結果、バルーンによる気管の閉塞を解除できないことがある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、バルーンによる管状器官の閉塞を、低侵襲で容易かつ確実に解除することが可能な医療用超音波システム及び医療用超音波装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る医療用超音波システムは、
マイクロカプセルを含む充填液と、
前記充填液が充填されて管状器官を閉塞するバルーンと、
超音波振動子を含むプローブと、
前記超音波振動子を制御することによって、前記充填液が充填されて前記管状器官を閉塞した状態の前記バルーンに照射すると前記マイクロカプセルを破壊する超音波ビームを前記プローブから送出させる超音波制御ユニットとを備え、
前記マイクロカプセルは、前記バルーンを溶解する物質が封入されている。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る医療用超音波装置は、
超音波振動子を含むプローブと、
前記超音波振動子を制御することによって、充填液が充填されて管状器官を閉塞した状態のバルーンに照射すると当該充填液に含まれるマイクロカプセルを破壊する超音波ビームを前記プローブから送出させる超音波制御ユニットとを備え、
前記マイクロカプセルは、前記バルーンを溶解する物質が封入されている。

本発明によれば、超音波制御ユニットは、充填液が充填されて管状器官を閉塞した状態のバルーンに照射すると当該充填液に含まれるマイクロカプセルを破壊する超音波ビームをプローブから送出させる。また、マイクロカプセルにはバルーンを溶解する物質が封入されている。これにより、充填液が充填されて管状器官を閉塞した状態のバルーンに超音波を照射することで充填液に含まれるマイクロカプセルを破壊し、破壊されたマイクロカプセルから流出する物質によってバルーンを溶解して割ることができる。従って、バルーンによる管状器官の閉塞を、低侵襲で容易かつ確実に解除することが可能な医療用超音波システム及び医療用超音波装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る医療用超音波システムの構成を示す図である。 一実施の形態に係る内視鏡制御ユニットの機能的な構成を示す図である。 一実施の形態に係る超音波制御ユニットの機能的な構成を示す図である。 先天性横隔膜ヘルニアに罹患した胎児の胸腔近傍を拡大して示す図である。 内視鏡装置により胎児の気管にバルーンが配置された状態を示す図である。 充填液を充填することによりバルーンを膨張させて気管を閉塞した状態を示す図である。 内視鏡装置から取り外されたバルーンが気管を閉塞する状態を示す図である。 胎児の胸腔近傍の拡大図であって、気管閉塞術により腹腔内臓器が胸腔外へ押し戻された状態を示す図である。 第１超音波ビームがバルーンに照射される様子を示す図である。 バルーンによる気管の閉塞が解除される過程を説明するための、バルーン及び胎児の気管の拡大図であって、（ａ）は、第１超音波ビームの照射を開始した時の状態を示す図であり、（ｂ）は、マイクロカプセルが破壊されてリモネンが充填液中へ流れ出した状態を示す図であり、（ｃ）は、リモネンの働きによりバルーンが割れ、充填液がバルーンの外へ流れ出る様子を示す図であり、（ｄ）は、バルーンが萎んで気管の閉塞が解除された状態を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。全図を通じて同一の要素には同一の符号を付す。

本発明の一実施の形態に係る医療用超音波システム１は、その構成を図１に示すように、バルーン１７０によって生体の管状器官を閉塞し、その閉塞を解除するためのシステムである。医療用超音波システム１は、内視鏡装置１００と、超音波装置２００とを備える。なお、図１では、分かり易くするため、各部の大きさの比率は適宜変更している。

（内視鏡装置１００の構成）
内視鏡装置１００は、バルーン１７０によって生体の管状器官を閉塞するための装置である。内視鏡装置１００は、シース１１０と、内視鏡１２０と、内視鏡制御ユニット１３０と、第１注射器１５０と、第１カテーテル１５５と、第２注射器１６０と、第２カテーテル１６５と、バルーン１７０とを有する。

シース１１０は、内視鏡１２０の挿入部１２１、第１カテーテル１５５、第２カテーテル１６５の体内への挿入を容易にするために用いられる部材である。シース１１０は、シース本体部１１１と、接続部１１２とを有する。

シース本体部１１１は、その長さ方向に沿って内視鏡１２０の挿入部１２１、第１カテーテル１５５、第２カテーテル１６５が挿通可能な貫通内孔が形成された長尺な筒状の部位である。シース本体部１１１は、金属または硬質樹脂などの剛性を有する材料から作られている。シース本体部１１１の基端部１１１ａは、略直線状に形成されている。一方、シース本体部１１１の先端部１１１ｂは、生体内への挿入を容易にするために、略円弧形状にゆるやかに湾曲されている。なお、シース本体部１１１には、内視鏡１２０の挿入部１２１、第１カテーテル１５５、第２カテーテル１６５の各々が挿通可能な内径を有する貫通内孔が個々に設けられていてもよい。

接続部１１２は、シース本体部１１１の基端に連結され、内視鏡１２０とシース１１０とを脱着可能に接続する部位である。接続部１１２は、シース本体部１１１の貫通内孔に連通する挿入孔を有し、この挿入孔を通じてシース本体部１１１内に内視鏡１２０の挿入部１２１が挿入された状態で嵌合または螺合により内視鏡１２０の操作部１２２とシース本体部１１１とを接続する。また、接続部１１２は、第１カテーテル１５５を挿入可能な挿入孔を有する挿入口部１１３と、第２カテーテル１６５を挿入可能な挿入孔を有する挿入口部１１４とを有する。第１カテーテル１５５と第２カテーテル１６５は、それぞれ挿入口部１１３、１１４を介してシース本体部１１１の貫通内孔に挿入される。

内視鏡１２０は、生体内を観察するための機器である。内視鏡１２０は、挿入部１２１と、操作部１２２と、配線１２３とを有する。

挿入部１２１は、生体内に挿入される概ね円筒状の部位である。挿入部１２１は、例えば、内視鏡１２０にシース１１０が装着された状態で生体内に挿入される。挿入部１２１は可撓性を有しており、シース１１０を内視鏡１２０に装着する際には、シース本体部１１１の形状に沿って挿入部１２１を挿入させることができる。また、挿入部１２１の長さはシース本体部１１１の長さと同程度であり、シース１１０が内視鏡１２０に装着されたときには、挿入部１２１の先端は、シース本体部１１１の先端から突出せずにシース本体部１１１内にわずかに隠れた状態となる。また、挿入部１２１の先端部には、生体内を撮像するための撮像ユニット１２５が設けられている。

撮像ユニット１２５は、被写体からの光を集光する対物レンズ、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどから構成されるカメラ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などから構成される照明部などを含む。

操作部１２２は、挿入部１２１の基端に連設され、ユーザが把持して内視鏡１２０を操作するための部位である。操作部１２２には、内視鏡１２０が備える各種機能を操作するためのスイッチやノブなど（不図示）が設けられている。ここで、ユーザは、典型的には医師である。

なお、挿入部１２１の内部に、撮像ユニット１２５の向きを変えるためのケーブルワイヤなどを設け、ユーザが操作部１２２に設けられたノブなどを操作することでケーブルワイヤの長さを調整し、挿入部１２１の先端部に設けられた撮像ユニット１２５が所望の方向を向くようにして撮像方向を変えられるようにしてもよい。

配線１２３は、挿入部１２１の内部を通って、撮像ユニット１２５と内視鏡制御ユニット１３０とを電気的に接続する。撮像ユニット１２５と内視鏡制御ユニット１３０とは、配線１２３を介して、各種の信号を送受信する。

内視鏡制御ユニット１３０は、内視鏡１２０を制御するユニットである。内視鏡制御ユニット１３０は、機能的な構成を図２に示すように、入力部１３１と、制御部１３２と、撮像制御部１３３と、表示画像作成部１３４と、表示部１３５とを有する。

入力部１３１は、撮像ユニット１２５などの動作を開始する指示及び終了する指示、各種の設定値などを入力するためにユーザによって操作される。入力部１３１は物理的には、例えばボタン、スイッチなどから構成される。なお、入力部１３１は、表示部１３５とともにタッチパネルを構成してもよい。

制御部１３２は、入力部１３１への操作、図示しない各種のセンサからの信号などに従って、撮像制御部１３３、表示画像作成部１３４などを制御する。

撮像制御部１３３は、制御部１３２の制御の下で、撮像ユニット１２５を制御する。例えば、撮像制御部１３３は、入力部１３１への操作に応じた指示を制御部１３２から取得すると、取得した指示の内容に従って撮像ユニット１２５の動作を開始させたり終了させたりする。また、例えば、撮像制御部１３３は、入力部１３１への操作に基づいて制御部１３２を介して設定される設定値などに従って撮像ユニット１２５の動作を制御する。撮像ユニット１２５の動作としては、例えば、カメラによる撮影、照明部の発光などがある。

表示画像作成部１３４は、制御部１３２の制御の下で、撮像ユニット１２５のカメラによって撮像された画像を示す画像データを撮像ユニット１２５から取得し、その画像を表示部１３５に表示させるための表示データに変換することによって表示データを作成する。このような変換処理としては、例えば、撮像ユニット１２５のカメラから取得する画像データを表示部１３５の各画素値を示す画素データに変換する処理、ノイズを除去する処理などがある。

制御部１３２と撮像制御部１３３と表示画像作成部１３４とは物理的には、例えば、１つ又は複数のプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、専用の電気回路などを適宜組み合わせて構成される。

表示部１３５は、表示画像作成部１３４から表示データを取得し、取得した表示データが示す画像を表示する。表示部１３５は物理的には、例えば、液晶パネル、液晶駆動回路、バックパネルなどから構成される。

第１注射器１５０は、フラッシュ液１５１を送出する送出手段として用いられる器具である。第１注射器１５０は、そのシリンダにフラッシュ液１５１が封入され、第１カテーテル１５５の基端に取り付けられる。フラッシュ液１５１には、例えば、生理食塩水が用いられる。内視鏡１２０が体内に挿入される際、体液（羊水など）の混濁などによって内視鏡１２０の視野が悪くなることがある。このような場合に、ユーザは、第１注射器１５０のピストンを手動操作して透明なフラッシュ液１５１を送出し、第１カテーテル１５５の先端から噴射させることにより、内視鏡１２０の適切な視野を確保する。

第１カテーテル１５５は、フラッシュ液１５１を生体内に注入するために生体内に挿入されるチューブ状部材である。第１カテーテル１５５は、接続部１１２に設けられた挿入口部１１３からシース本体部１１１の長さ方向に沿って貫通する貫通内孔に挿設され、シース１１０を介して生体内に挿入される。第１カテーテル１５５の基端に取り付けられた第１注射器１５０に封入されたフラッシュ液１５１は、この第１カテーテル１５５を経由して、第１カテーテル１５５の先端に設けられた噴射口１５６から噴射される。

第２注射器１６０は、充填液１６１を送出する送出手段として用いられる器具である。第２注射器１６０は、そのシリンダに充填液１６１が封入され、第２カテーテル１６５の基端に取り付けられる。ユーザは、第２注射器１６０のピストンを手動操作して充填液１６１を送出し、第２カテーテル１６５の先端に取り付けられたバルーン１７０に注入することにより、バルーン１７０を膨張させる。

充填液１６１は、管状器官の中でバルーン１７０を膨張させて管状器官を閉塞するためにバルーン１７０に充填される液体である。充填液１６１は、バルーン１７０を溶解させる物質が封入されたマイクロカプセル１６２を含む。このような充填液１６１の一例として、リモネンが封入された多数のマイクロカプセル１６２が生理用食塩水に混入された液体を挙げることができる。ここで、マイクロカプセルとは、液体等の内包物を薄膜で封入した微粒子をいい、例えば、高分子ミセル、リポソーム、エマルション等を含むものとする。１〜１００μｍ程度の粒径を有するマイクロカプセル１６２が好適に採用されるが、マイクロカプセル１６２の粒径は、この範囲に限られなくてもよい。なお、マイクロカプセル１６２を含む充填液１６１の粘度および密度は、第２カテーテル１６５を介してバルーン１７０に容易に注入可能な程度であることが望ましい。

例えば、マイクロカプセル１６２としてリポソームを用いる場合、リモネンを封入したリポソームはバンガム法等によって容易に作成することができる。具体的には、リポソーム膜の構成成分であるリン脂質を有機溶媒（例えば、メタノールとクロロホルムとの混合溶媒）に溶解し、エバポレータを用いて有機溶媒を蒸発除去して薄膜を形成する。次いで、封入すべきリモネンと、生理食塩水とを加え、薄膜を膨潤させた後、さらに超音波処理を施して粒子径を微細化および均一化することにより、リモネンを封入したリポソーム（マイクロカプセル１６２）は作成される。

第２カテーテル１６５は、バルーン１７０に充填液１６１を注入するために用いられるチューブ状部材である。第２カテーテル１６５は、その先端にバルーン１７０が取り付けられた状態で、接続部１１２に設けられた挿入口部１１４からシース本体部１１１の長さ方向に沿って貫通する貫通内孔に挿設され、シース１１０を介して生体内に挿入される。第２カテーテル１６５の基端に取り付けられた第２注射器１６０に封入された充填液１６１は、この第２カテーテル１６５を経由して、第２カテーテル１６５の先端に取り付けられたバルーン１７０に注入される。

バルーン１７０は、管状器官を閉塞するための袋状部材であって、例えば、ラテックスを主たる材料として作られている。バルーン１７０は、第２カテーテル１６５の先端に着脱可能に取り付けられる。具体的には、バルーン１７０は、充填液１６１が内部へ流れ込むことを許容しつつ、内部に注入された充填液１６１が外部に流出することを防止する逆流防止弁（不図示）を備え、この逆流防止弁に第２カテーテル１６５の先端に設けられた針（不図示）を穿刺することにより、第２カテーテル１６５に取り付けられる。

（超音波装置２００の構成）
超音波装置２００は、超音波を利用してバルーン１７０による管状器官の閉塞を解除する装置である。超音波装置２００は、第１プローブ２１１と、第１超音波制御ユニット２２１と、第２プローブ２１２と、第２超音波制御ユニット２２２と、第１プローブ２１１と第１超音波制御ユニット２２１とを電気的に接続する配線２３１と、第２プローブ２１２と第２超音波制御ユニット２２２とを電気的に接続する配線２３２を有する。

第１プローブ２１１は、生体に接する先端部を介してバルーン１７０内のマイクロカプセル１６２を破壊する第１超音波ビーム２５１ａを送信する機器である。第１プローブ２１１は、図１に示すように、複数の第１超音波振動子２５０ａを含む。

第１プローブ２１１は、概ね中央に円形貫通孔が形成された円環状の部材である。第１プローブ２１１の先端部には、円形貫通孔に向けて凹んだすり鉢状の傾斜面が形成されている。複数の第１超音波振動子２５０ａは、傾斜面の内側に並べて配置されている。このように複数の第１超音波振動子２５０ａを配置することにより、第１プローブ２１１は、円形貫通孔の中心軸（プローブの中心軸）上に位置するターゲットに向けて第１超音波ビーム２５１ａを送信することができる。

第２プローブ２１２は、生体に接する先端部を介して生体の内部の画像である超音波画像を得るための第２超音波ビーム２５１ｂを送受信する機器である。第２プローブ２１２は、図１に示すように、複数の第２超音波振動子２５０ｂを含む。

第２プローブ２１２は、円柱状の部材であり、第１プローブ２１１に設けられた円形貫通孔に挿入され、第１プローブ２１１に着脱可能に装着される。第１プローブ２１１および第２プローブ２１２は、通常、第２プローブ２１２が第１プローブ２１１に装着された状態で使用される。複数の第２超音波振動子２５０ｂは、第２プローブ２１２の先端部の内側に並べて配置されている。

なお、第１プローブ２１１および第２プローブ２１２の形状や超音波振動子２５０ａ，２５０ｂの配置は、これに限られず、適宜変更されてもよい。また、第１プローブ２１１および第２プローブ２１２は、図示しないダンパ、音響整合層及び音響レンズなどを含んでもよい。ダンパは、超音波振動子２５０ａ，２５０ｂが生成する超音波が後方へ伝搬することを抑制する部材である。音響整合層は、超音波振動子２５０ａ，２５０ｂと生体間の音響インピーダンスの差を低減するための部材である。音響レンズは、後述する超音波ビーム２５１ａ，２５１ｂを収束するレンズである。

超音波振動子２５０ａ，２５０ｂの各々は、例えば、ジルコン酸チタン酸塩、ポリフッ化ビニルデン、水晶などのピアゾ効果を有する素子であり、本実施の形態では、配線２３１、２３２を介して印加される電気信号に応じて振動することで超音波を生成する。

詳細には、複数の第１超音波振動子２５０ａは、充填液１６１が充填されて管状器官を閉塞した状態のバルーン１７０に照射すると充填液１６１の中のマイクロカプセル１６２を破壊する第１超音波ビーム２５１ａを送出するための素子である。複数の第１超音波振動子２５０ａは、配線２３１を介して印加される電気信号に応じて振動することで超音波を発生し、この超音波は、第１超音波ビーム２５１ａとして第１プローブ２１１の先端部から送出される。

なお、第１超音波ビーム２５１ａには、マイクロカプセル１６２を確実に破壊するため、後述する第２超音波ビーム２５１ｂよりも高いエネルギの超音波ビームが望ましく、例えば、直線状の超音波ビームが採用されるとよい。

複数の第２超音波振動子２５０ｂは、生体の内部の画像である超音波画像を得るための第２超音波ビーム２５１ｂを送受信するための素子である。

複数の第２超音波振動子２５０ｂは、電気信号に応じて振動することで超音波を発生させ、この超音波は、第２超音波ビーム２５１ｂとして第２プローブ２１２の先端部から送出される。また、複数の第２超音波振動子２５０ｂは、生体内部で反射した第２超音波ビーム２５１ｂを受信すると、受信した第２超音波ビーム２５１ｂに応じた電気的な信号を受信信号として出力する。

第１超音波制御ユニット２２１は、第１プローブ２１１を制御するユニットであって、機能的な構成を図３に示すように、入力部２６１と、制御部２６２と、送信部２６３とを有する。

入力部２６１は、第１超音波ビーム２５１ａの送出を開始する指示及び終了する指示、各種の設定値などを入力するためにユーザによって操作される。入力部２６１は物理的には、例えばボタン、スイッチなどから構成される。

制御部２６２は、入力部２６１への操作、図示しない各種のセンサからの信号などに従って、送信部２６３を制御する。

送信部２６３は、制御部２６２の制御の下で、複数の第１超音波振動子２５０ａを制御することによって、第１超音波ビーム２５１ａを第１プローブ２１１から送出させる。

詳細には、送信部２６３は、複数の第１超音波振動子２５０ａを制御するために、配線２３１を介して電気的な信号である送信信号を複数の第１超音波振動子２５０ａの各々へ出力する。これによって、複数の第１超音波振動子２５０ａの各々は、送信部２６３から送信信号を取得し、取得した送信信号に従った超音波を生成する。複数の第１超音波振動子２５０ａの各々で生成された超音波は、第１超音波ビーム２５１ａとして第１プローブ２１１から送出される。

第２超音波制御ユニット２２２は、第２プローブ２１２を制御するユニットであって、入力部２７１と、制御部２７２と、送信部２７３と、受信部２７４と、超音波画像作成部２７５と、表示部２７６とを有する。

入力部２７１は、第２超音波ビーム２５１ｂの送出を開始する指示及び終了する指示、超音波画像の表示を開始する指示及び終了する指示、各種の設定値などを入力するためにユーザによって操作される。入力部２７１は物理的には、例えばボタン、スイッチなどから構成される。なお、入力部２７１は、表示部２７６とともにタッチパネルを構成してもよい。

制御部２７２は、入力部２７１への操作、図示しない各種のセンサからの信号などに従って、送信部２７３、受信部２７４などを制御する。

送信部２７３は、制御部２７２の制御の下で、複数の第２超音波振動子２５０ｂを制御することによって、第２超音波ビーム２５１ｂを第２プローブ２１２から送出させる。

詳細には、送信部２７３は、複数の第２超音波振動子２５０ｂを制御するために、配線２３２を介して電気的な信号である送信信号を複数の第２超音波振動子２５０ｂの各々へ出力する。これによって、複数の第２超音波振動子２５０ｂの各々は、送信部２７３から送信信号を取得し、取得した送信信号に従った超音波を生成する。複数の第２超音波振動子２５０ｂの各々で生成された超音波は、第２超音波ビーム２５１ｂとして第２プローブ２１２から送出される。

受信部２７４は、制御部２７２の制御の下で、複数の第２超音波振動子２５０ｂから出力された受信信号に基づいて、生体の内部で反射した第２超音波ビーム２５１ｂに応じたエコーデータを作成する。詳細には、受信部２７４は、複数の第２超音波振動子２５０ｂから出力された受信信号を配線２３２を介して取得し、取得した受信信号に整相加算処理などを施すことによって、エコーデータを作成する。

超音波画像作成部２７５は、受信部２７４により作成されたエコーデータに基づいて、超音波画像を表示部２７６に表示させるための表示データを作成する。詳細には、超音波画像作成部２７５は、受信部２７４により作成されたエコーデータを受信部２７４から取得し、取得したエコーデータに適宜の画像処理を施すことによって、表示データを作成する。ここでの画像処理は、例えば、Ｂモード画像、２次元画像などの予め定められた方式の画像を表示部２７６に表示させるための処理である。

制御部２７２と送信部２７３と受信部２７４と超音波画像作成部２７５とは物理的には、例えば、１つ又は複数のプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、専用の電気回路などを適宜組み合わせて構成される。

表示部２７６は、超音波画像作成部２７５により作成された表示データが示す超音波画像を表示する。詳細には、表示部２７６は、超音波画像作成部２７５から表示データを取得し、取得した表示データが示す超音波画像を表示する。表示部２７６は物理的には、例えば、液晶パネル、液晶駆動回路、バックパネルなどから構成される。

これまで、一実施の形態に係る医療用超音波システム１の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る医療用超音波システム１の動作について説明する。

本実施の形態では、先天性横隔膜ヘルニアの治療に適用する例により医療用超音波システム１の動作を説明する。先天性横隔膜ヘルニアは、胎児の胸腔４１１近傍を拡大した図４に示すように、胎児の横隔膜４１２に孔４５０が開いてしまい、小腸、大腸、胃などの腹腔内臓器４１３が孔４５０を通じて胸腔４１１の中に入り込んで胎児の肺４１４ａ，４１４ｂの成長を阻害する病気である。図４では、斜線を施した左側の肺４１４ａの成長が阻害されている例を示す。

なお、医療用超音波システム１は、先天性横隔膜ヘルニアの治療に限らず、生体の管状器官をバルーン１７０により閉塞してその閉塞を解除することが有効な種々の病気の治療に好適に採用される。また、生体は、生きている人の体に限られず、生きている動物の体であってもよい。

＜管状器官の閉塞＞
ユーザが、内視鏡制御ユニット１３０の入力部１３１を操作することで、撮像ユニット１２５の動作を開始させる。これにより、撮像ユニット１２５のカメラによって撮像された画像が、表示部１３５に表示される。

詳細には、撮像制御部１３３は、入力部１３１の操作に基づいて、撮像ユニット１２５の動作を開始する指示を制御部１３２から受ける。この指示に応じて、撮像制御部１３３は、撮像ユニット１２５の照明を発光させるとともに、撮像ユニット１２５のカメラに撮像させる。撮像ユニット１２５のカメラは、撮像した画像を示す画像データを出力する。表示画像作成部１３４は、撮像ユニット１２５から画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、表示データを作成する。表示部１３５は、表示画像作成部１３４から表示データを取得し、取得した表示データが示す画像を表示する。

ユーザが、操作部１２２を把持しつつ、図５に示すように、母体の腹部３１０に設けられた挿入孔を通じて、挿入部１２１、第１カテーテル１５５、第２カテーテル１６５があらかじめ挿入された状態（図１参照）で配置されたシース本体部１１１を子宮３２０の中へ挿入する。このとき、ユーザは、第２カテーテル１６５の先端に取り付けられたバルーン１７０がシース本体部１１１の先端から露出せずにシース本体部１１１内に収納された状態でシース本体部１１１を子宮３２０の中へ挿入する。

ユーザが、表示部１３５に表示された画像を見つつ操作部１２２を操作することで、閉塞の対象となる管状器官である胎児の気管４１０の中にシース本体部１１１の先端部１１１ｂを挿入する。シース本体部１１１の挿入の過程において、内視鏡１２０の視野が悪いときには、ユーザは、適宜、第１注射器１５０を操作してシース本体部１１１の先端からフラッシュ液１５１を噴射させる。シース本体部１１１の先端部１１１ｂが胎児の気管４１０まで到達すると、第２カテーテル１６５を挿入方向に押してバルーン１７０をシース本体部１１１の先端から露出させて配置する（図５参照）。

ユーザは、表示部１３５に表示された内視鏡１２０による撮像画像でバルーン１７０の膨張状態を確認しながら第２注射器１６０を手動で操作（ピストンを押圧）してバルーン１７０に充填液１６１を注入する。

充填液１６１が充填されることでバルーン１７０が膨張して気管４１０を閉塞すると（図６参照）、ユーザは、第２注射器１６０の操作を止めてバルーン１７０への充填液１６１の注入を停止する。

ユーザは、操作部１２２を把持しつつ第２カテーテル１６５を引っ張り、シース本体部１１１を母体内に維持した状態で第２カテーテル１６５のみをシース１１０から引き抜く。このとき、バルーン１７０は、気管４１０を閉塞しているので、気管４１０にある程度の力を加えた状態で密着している。そのため、第２カテーテル１６５を引き抜くだけで、バルーン１７０は、第２カテーテル１６５の先端から外れる。

なお、バルーン１７０が有する逆流防止弁の働きにより、第２カテーテル１６５を抜き取っても、充填液１６１はバルーン１７０の外部に流出することなく、バルーン１７０の内部で保持される。

ユーザは、表示部１３５に表示された内視鏡１２０による撮像画像でバルーン１７０の膨張状態および胎児の気管４１０の閉塞が維持されていること確認した後、操作部１２２を引いて内視鏡１２０の挿入部１２１および第１カテーテル１５５が挿入された状態のシース本体部１１１を母体から抜去する（図７参照）。

ユーザが、内視鏡制御ユニット１３０の入力部１３１を操作することで、撮像ユニット１２５の動作を停止させる。詳細には、撮像制御部１３３は、入力部１３１の操作に基づいて、撮像ユニット１２５の動作を終了させる指示を制御部１３２から受ける。この指示に応じて、撮像制御部１３３は、撮像ユニット１２５の照明の発光及びカメラの撮像を停止させる。これにより、胎児の気管４１０を閉塞するための外科的処置が終了する。

その後、ある程度の期間にわたって胎児の気管４１０を閉塞した状態が維持される。気管４１０が閉塞されている間に、肺水の圧力によって、胎児の肺４１４ａの成長が促されるとともに、胸腔４１１の中に入り込んだ腹腔内臓器４１３が本来の位置である腹腔へ押し戻される（図８参照）。

気管を閉塞する期間は、一般的に３４週程度とされる。この程度の期間が経過すると、分娩後の肺呼吸に備えるため、気管の閉塞を解除する必要がある。

＜管状器官の閉塞の解除＞
ユーザが、第２超音波制御ユニット２２２の入力部２７１を操作することで、超音波装置２００に超音波画像の表示を開始させる。これにより、ユーザが第２プローブ２１２を母体の腹部３１０の適切な箇所に当てることで、胎児の気管４１０を閉塞するバルーン１７０を含む超音波画像が、表示部２７６に表示される。

詳細には、送信部２７３及び受信部２７４は、入力部２７１の操作に基づいて、超音波画像の表示を開始する指示を制御部２７２から受ける。

この指示に応じて、送信部２７３は、複数の第２超音波振動子２５０ｂを制御することによって、第２超音波ビーム２５１ｂを第２プローブ２１２から送出させる。複数の第２超音波振動子２５０ｂは、例えば母体の内部で反射した第２超音波ビーム２５１ｂを受信し、受信した第２超音波ビーム２５１ｂに応じた受信信号を出力する。

受信部２７４は、複数の第２超音波振動子２５０ｂから受信信号を取得し、取得した受信信号に基づいて、エコーデータを作成する。超音波画像作成部２７５は、エコーデータを受信部２７４から取得し、取得したエコーデータに基づいて、表示データを作成する。表示部２７６は、超音波画像作成部２７５から表示データを取得し、取得した表示データが示す超音波画像を表示する。

これにより、第２プローブ２１２を母体の腹部３１０に当てることで、母体の内部の超音波画像が表示部２７６に表示される。この超音波画像を見ながら、ユーザが、第２プローブ２１２の位置を調整して、母体の腹部３１０の適切な箇所に第２プローブ２１２を当てることで、胎児の気管４１０を閉塞するバルーン１７０を含む超音波画像が、表示部２７６に表示される。

なお、ここで説明したような超音波画像を表示するための処理には、従来の種々の処理が適宜採用されてよい。

バルーン１７０が超音波画像の概ね中央に表示されると、ユーザは、第１超音波制御ユニット２２１の入力部２６１を操作することで、図９に示すように、第１プローブ２１１に第１超音波ビーム２５１ａの送出を開始させる。なお、図９では、図を簡明にするため、第２超音波ビーム２５１ｂの図示を省略している。

詳細には、送信部２６３は、入力部２６１の操作に基づいて、第１超音波ビーム２５１ａの送出を開始する指示を制御部２６２から受ける。この指示に応じて、送信部２６３は、複数の第１超音波振動子２５０ａを制御することによって、第１超音波ビーム２５１ａを第１プローブ２１１から送出させる。

複数の第１超音波振動子２５０ａは、上述のように、第２プローブ２１２の外周を取り囲む第１プローブ２１１の先端部の傾斜面の内側に設けられている。そのため、バルーン１７０が超音波画像の中央に表示された状態の第１プローブ２１１から第１超音波ビーム２５１ａを送出することで、バルーン１７０及び胎児の気管４１０の拡大図である図１０（ａ）に示すように、第１超音波ビーム２５１ａをバルーン１７０に照射させることができる。

このとき、第１超音波ビーム２５１ａは、送信部２６３の制御の下で複数の第１超音波振動子２５０ａが動作することによって、例えば、印加電圧値２００Ｖｐｐ，周期２．５ｍｓの第１超音波ビーム２５１ａの照射を５０ｍｓごとに繰り返す。このような第１超音波ビーム２５１ａの照射態様は、予め設定されてもよく、ユーザが入力部２６１を操作することにより設定されてもよい。

第１超音波ビーム２５１ａがバルーン１７０に照射されると、図１０（ｂ）に示すように、バルーン１７０の中の充填液１６１に含まれるマイクロカプセル１６２が次第に破壊されてリモネンが充填液１６１の中へ流れ出す。図１０（ｂ）では、破壊されたマイクロカプセル１６２を点線で示しており、充填液１６１の中にリモネンが流れ出た状態を斜線で示している。

充填液１６１の中に流れ出たリモネンはバルーン１７０に接触し、その接触した箇所でバルーン１７０が溶解する。その結果、バルーン１７０は、図１０（ｃ）に示すように割れる。図１０（ｃ）では、バルーン１７０の先端（胎児の肺４１４ａ，４１４ｂに近い端部）から割れた例を示している。

充填液１６１は、割れた箇所からバルーン１７０の外部へ流出するので、バルーン１７０は萎む。これによって、バルーン１７０による気管４１０の閉塞が解除される（図１０（ｄ）参照）。萎んだバルーン１７０は、これまで閉塞していたことで胎児の肺４１４ａ，４１４ｂに溜まった肺水とともに、胎児の口から子宮３２０へ排出される。

ユーザは、バルーン１７０が割れたことを超音波画像にて確認すると、第１超音波制御ユニット２２１の入力部２６１を操作することで、第１プローブ２１１に、第１超音波ビーム２５１ａの送出を終了させる。また、ユーザは、第２超音波制御ユニット２２２の入力部２７１を操作することで、第２プローブ２１２に、第２超音波ビーム２５１ｂの送出を終了させ、超音波画像の表示を終了させる。

詳細には、第１超音波制御ユニット２２１の送信部２６３は、入力部２６１の操作に基づいて、第１超音波ビーム２５１ａの送出を終了する指示を制御部２６２から受ける。この指示に応じて、送信部２６３は、複数の第１超音波振動子２５０ａを制御することによって、第１超音波ビーム２５１ａの送出を第１プローブ２１１に停止させる。

また、第２超音波制御ユニット２２２の送信部２７３及び受信部２７４は、入力部２７１の操作に基づいて、超音波画像の表示を停止する指示を制御部２７２から受ける。この指示に応じて、送信部２７３は、複数の第２超音波振動子２５０ｂを制御することによって、第２超音波ビーム２５１ｂの送出を第２プローブ２１２に停止させ、受信部２７４は、受信信号の取得などの処理を停止する。

なお、バルーン１７０が割れるまでに、第１プローブ２１１からバルーン１７０へ向けて第１超音波ビーム２５１ａを送出する時間は、例えば１〜数秒程度である。

これまで説明したように、本実施の形態によれば、第１超音波制御ユニット２２１の送信部２６３は、充填液１６１が充填されて胎児の気管４１０を閉塞した状態のバルーン１７０に照射すると充填液１６１に含まれるマイクロカプセル１６２を破壊する第１超音波ビーム２５１ａを第１プローブ２１１から送出させる。また、マイクロカプセル１６２にはバルーン１７０を溶解する物質が封入されている。

これにより、充填液１６１が充填されて胎児の気管４１０を閉塞した状態のバルーン１７０に超音波を照射することで充填液１６１に含まれるマイクロカプセル１６２を破壊し、破壊されたマイクロカプセル１６２から流出するリモネンによってバルーン１７０を溶解することができる。

このように、バルーン１７０による胎児の気管４１０の閉塞を解除するために、外科的な手術が必要ないので、低侵襲である。また、内視鏡手術のように専門医等の体制を整える必要がないので、比較的容易に行うことができる。さらに、リモネンによってバルーン１７０を確実に割ることができる。従って、バルーン１７０による胎児の気管４１０の閉塞を、低侵襲で容易かつ確実に解除することが可能になる。

本実施の形態によれば、ユーザが第２注射器１６０を操作することによって充填液１６１を送出し、その充填液１６１は、第２カテーテル１６５を通じてバルーン１７０へ案内される。これにより、充填液１６１をバルーン１７０に充填してバルーン１７０を膨張させ、それによって、胎児の気管４１０を閉塞することが可能になる。

本実施の形態によれば、バルーン１７０の材料はラテックスである。また、バルーン１７０を溶解する物質として、ラテックス等のゴムを溶かす性質を有するリモネンが採用される。リモネンは、天然由来の物質であるため、人体に悪影響を与える可能性は極めて少ない。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されず、例えば、以下のように変形されてもよい。

例えば、実施の形態では、医療用超音波システム１が、図１に示すように物理的に分離した内視鏡装置１００と超音波装置２００とから構成される例により説明した。しかし、医療用超音波システムは、実施の形態に係る医療用超音波システム１が備える構成を全般的に備えていればよい。例えば、第１超音波制御ユニット２２１および第２超音波制御ユニット２２２と内視鏡制御ユニット１３０とが、医療用超音波システムの全体を制御する物理的に１つの制御装置に統合されてもよい。この変形例によっても、実施の形態と同様の効果を奏する。

例えば、リモネンは、ラテックス製のバルーン１７０を溶解させる物質の一例である。また、バルーン１７０の材料は、適宜選定されてよく、マイクロカプセル１６２には、適宜選定された材料で作られたバルーン１７０を溶解させる物質が封入されるとよい。バルーン１７０を溶解させる物質には、ラテックス等のゴムを溶かす性質を有する天然由来の精油が適宜採用される。このような天然由来の精油としては、リモネンの他に、例えば、メントール、ゲラニオール、カロテノイド（植物色素）、脂溶性ビタミン（ビタミンＡ，Ｄ，Ｅ，Ｋ）、コエンザイムＱなどのテルペノイドと呼ばれるイソプレンを構成単位とする天然物化合物が挙げられる。この変形例によっても、実施の形態と同様の効果を奏する。

例えば、超音波ビームを送出するプローブは、第１超音波ビーム２５１ａと第２超音波ビーム２５１ｂとをそれぞれ別個に送出などする第１プローブ２１１と第２プローブ２１２から構成される例により説明した。しかし、第１超音波ビーム２５１ａと第２超音波ビーム２５１ｂの送出などを総合的に処理できるプローブを用いてもよい。この場合、第１超音波制御ユニット２２１と第２超音波制御ユニット２２２は、１つの超音波制御ユニットに統合されてもよい。また、第１超音波振動子２５０ａと第２超音波振動子２５０ｂとの各々は、１つであってもよい。また、１つ又は複数の第１超音波振動子２５０ａと１つ又は複数の第２超音波振動子２５０ｂとの全部、或いは、複数の第１超音波振動子２５０ａと複数の第２超音波振動子２５０ｂとの少なくとも一部が、第１超音波ビーム２５１ａを送出するための超音波を生成する機能と、第２超音波ビーム２５１ｂを送出するための超音波を生成する機能と、第２超音波ビーム２５１ｂを受信する機能とのうちの複数の機能を兼ね備えてもよい。この変形例によっても、実施の形態と同様の効果を奏する。

例えば、実施の形態では、バルーン１７０が超音波画像の中央に表示された状態において第１プローブ２１１から第１超音波ビーム２５１ａを送出させる例により説明したが、バルーン１７０の位置を設定することで、第１超音波ビーム２５１ａがバルーン１７０に向けて送出されてもよい。詳細には、ユーザが、第２超音波制御ユニット２２２の表示部２７６に表示されたバルーン１７０の画像に基づいてバルーン１７０の位置を特定し、第１超音波制御ユニット２２１の入力部２６１を操作することによって制御部２６２を介して、特定したバルーン１７０の位置を送信部２６３に設定してもよい。そして、送信部２６３が、設定された位置へ向けて第１超音波ビーム２５１ａを送出するように、複数の第１超音波振動子２５０ａを制御してもよい。この変形例によっても、実施の形態と同様の効果を奏する。また、第１超音波ビーム２５１ａを確実にバルーン１７０に照射することができるので、バルーン１７０による管状器官の閉塞を、より確実に解除することが可能になる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１ 医療用超音波システム
１００ 内視鏡装置
１１０ シース
１１１ シース本体部
１１１ａ 基端部
１１１ｂ 先端部
１１２ 接続部
１１３，１１４ 挿入口部
１２０ 内視鏡
１２１ 挿入部
１２２ 操作部
１２３ 配線
１２５ 撮像ユニット
１３０ 内視鏡制御ユニット
１３１ 入力部
１３２ 制御部
１３３ 撮像制御部
１３４ 表示画像作成部
１３５ 表示部
１５０ 第１注射器
１５１ フラッシュ液
１５５ 第１カテーテル
１５６ 噴射口
１６０ 第２注射器
１６１ 充填液
１６２ マイクロカプセル
１６５ 第２カテーテル
１７０ バルーン
２００ 超音波装置
２１１ 第１プローブ
２２１ 第１超音波制御ユニット
２１２ 第２プローブ
２２２ 第２超音波制御ユニット
２３１，２３２ 配線
２５０ａ 第１超音波振動子
２５０ｂ 第２超音波振動子
２５１ａ 第１超音波ビーム
２５１ｂ 第２超音波ビーム
２６１ 入力部
２６２ 制御部
２６３ 送信部
２７１ 入力部
２７２ 制御部
２７３ 送信部
２７４ 受信部
２７５ 超音波画像作成部
２７６ 表示部
３１０ 腹部
３２０ 子宮
４１０ 気管
４１１ 胸腔
４１２ 横隔膜
４１３ 腹腔内臓器
４１４ａ，４１４ｂ 肺
４５０ 孔

Claims (4)

1. マイクロカプセルを含む充填液と、
   前記充填液が充填されて管状器官を閉塞するバルーンと、
   超音波振動子を含むプローブと、
   前記超音波振動子を制御することによって、前記充填液が充填されて前記管状器官を閉塞した状態の前記バルーンに照射すると前記マイクロカプセルを破壊する超音波ビームを前記プローブから送出させる超音波制御ユニットとを備え、
   前記マイクロカプセルは、前記バルーンを溶解する物質が封入されている
   ことを特徴とする医療用超音波システム。
2. 前記充填液を送出する送出手段と、
   前記送出手段から送出された充填液を前記バルーンへ案内するカテーテルとをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の医療用超音波システム。
3. 前記バルーンの材料は、ラテックスであり、
   前記バルーンを溶解させる物質は、天然由来の精油である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の医療用超音波システム。
4. 超音波振動子を含むプローブと、
   前記超音波振動子を制御することによって、充填液が充填されて管状器官を閉塞した状態のバルーンに照射すると当該充填液に含まれるマイクロカプセルを破壊する超音波ビームを前記プローブから送出させる超音波制御ユニットとを備え、
   前記マイクロカプセルは、前記バルーンを溶解する物質が封入されている
   ことを特徴とする医療用超音波装置。

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