超音波診断装置は，非侵襲でリアルタイム性があり，肝がんの診断や鑑別，穿刺や治療支援に大きな役割を果たしてきた。しかしながら，これまでの2D断層像での観察下では，腫瘍の三次元的な広がりの把握，穿刺の精度，焼灼治療時のマージンの確保や治療効果判定に制約がある。近年，振動子の機械的揺動を制御可能な4Dプローブを用いた4D超音波技術が発展している。
本稿では，肝がん治療支援を重要な目的の1つとして，プローブからアプリケーションまでの4D超音波の技術開発について述べる。

■ 4Dプローブ

4D超音波システムを肝がんの治療支援に適用する場合，従来の1Dプローブと遜色のない感度と画質が，4Dプローブに求められる。穿刺を正確に行うために，腫瘍の検出能と腫瘍の広がりや，治療効果判定のための造影感度が重要となる。今回開発された腹部用4Dプローブ「PVT-375MV」（図1 a）は，当社の腹部の標準1Dプローブである「PVT-375BT」の音響性能を目標として開発された。中心周波数は3.5MHz，視野範囲は電子走査面が73°，揺動面が75°である。図1 bのとおり，繰り返し使用できる金属製穿刺アダプタが装着可能である。
図2は，1DプローブのPVT-375BTと4DプローブのPVT-375MVのTHI（Tissue Harmonic Imaging）モードによるファントム像の比較である。Bモードの画質がほぼ同等である。

■ 4D造影機能

造影モードにより，治療する肝がんの位置や大きさを観察することができる。4D超音波システムでは，三次元データをリアルタイムに収集・表示可能である。
図3は，4D造影超音波モードのMPR（Multi Planer Reconstruction）表示の例である。図3 aに示すとおり，走査方向をA面，揺動方向をB面，体表に平行面をC面と定義する。図3 bは，ソナゾイド投与下の早期相であり，直交3断面の造影像と，右下に動脈血流のボリューム像が表示されている。
図4は，A面のMulti View表示による5mm間隔での腫瘍の造影像と，C面のMulti View表示である。三次元的に腫瘍の広がりを観察できるので，適切なマージンをもって腫瘍を焼灼可能なラジオ波焼灼療法（RFA）の針先位置を決定できる。また，治療前後の3D造影像を比較することにより，焼灼範囲の評価が可能である。

さらに，三次元の血管構造を見やすくするために，“4D-Replenish”機能と“4D-MFI（Micro Flow Imaging）”モードが搭載されている。4D-Replenish機能は，観察ボリューム内のマイクロバブルを高音圧送信にて消失させる機能である。
4D-MFIモードは，図5のとおり，replenish後に流入するマイクロバブルについて，時相の異なる同じスキャン位置のデータに対して時間方向にMaxHold処理を行う。同じスキャン位置のフレーム（1，8，9）について，フレーム1とフレーム8にMaxHold処理が行われフレーム8’が生成される。続いて，前記フレーム8’とフレーム9にMaxHold処理が行われ，フレーム9’が生成される。同様の処理はフレーム（2，7，10），フレーム（3，6，11），フレーム（4，5，12）についても行われる。逐次，フレーム（1〜4）にてボリューム像V1，フレーム（5’〜8’）にてV2，フレーム（9’〜12’）にてV3が表示される。これにより，血流をつながり良く三次元的に表示することが可能である。図6は，肝臓腫瘍のX線アンギオ像と4D-MFI像である。4D-MFI像は，さまざまな方向や任意断面にて観察することができる。

■ 4D穿刺機能

肝がんへのRFAの適用が増加している。RFA治療用の特殊な針を体外から肝がんへ挿し込み，通電することで，その針の先端部分から熱が発生し，がんを焼灼する治療法である。RFA治療では，対象の肝がん全体をマージンをもって焼灼する必要があり，そのためには，RFA用の穿刺針を適切な位置に，正確に設置して焼灼する必要がある。位置ズレによる焼灼のマージン不足は，がんの遺残部となり再発の原因となる。4D穿刺機能により，肝がんの広がりを三次元的に観察しながら，適切な位置へのRFA針のナビゲーションが可能となる。
PVT-375MVに穿刺アダプタを装着して穿刺を行う際は，画面上に穿刺アダプタに対応した穿刺ラインが表示される。図7は，4D穿刺モードにおけるファントムのMPR表示である。A面に表示された斜めの2本のラインは，穿刺アダプタの穿刺経路に対応したガイドラインである。平行した2本のラインは，穿刺経路の左右5mmに位置している。MPRのB面は，穿刺経路を交線とする直交面である。A面のガイドラインの範囲内で穿刺針が刺入されたとき，B面中央の破線上を進むことになる。そして，C面は，穿刺経路に直交する。4D穿刺モードのMPR表示では，穿刺経路に対する直交3断面が表示されるので，穿刺針の刺入時に周囲組織との関係の把握が容易である。
さらに，図7に示されるように，任意の半径の球面（ターゲットガイド）を表示することが可能で，腫瘍の広がりやRFAの焼灼範囲の目安として利用することができる。図8に，4D穿刺モードにおけるMulti View表示のファントム像を示す。B面のMulti View像（図8 a）は，穿刺経路に平行な断面の並列表示であり，C面のMulti View像（図8 b）は，穿刺経路の深さごとの断面の並列表示である。腫瘍の広がり，周囲臓器や周囲血管の位置，焼灼範囲の評価が容易である。図9は，RFA治療中の4D穿刺モード像である。ガイドラインに沿ってRFA針が刺入され，焼灼されている。ターゲットガイドの球面を目安に，焼灼状況を三次元的に観察することができる。

超音波診断装置は，治療支援に最適なモダリティである。4D超音波技術は，肝臓のみならず，乳腺，甲状腺，血管，腹部臓器，子宮，前立腺などさまざまな臓器・疾患への治療支援に役立てることができると思われる。