DE19725817A1 - Ultraschall-Abbildungsverfahren und -vorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine Ultraschall-Abbildung mit verbes­ sertem Signal-Rausch(S/N)-Verhältnis durchführen können.

Ultraschall-Abbildungssysteme senden Ultraschall-Impulse zu einem Zielobjekt, empfangen Echos der Impulse und erhalten ein Bild des Inneren des Zielobjekts auf der Grundlage der Echoda­ ten. Ultraschall-Impulse werden in der Form von gerichteten Strahlen gesendet und empfangen. Unter Verwendung eines Sen­ dens und eines Empfangs von Ultraschall-Wellen vom Strahltyp tastet ein Ultraschall-Meßfühler bzw. eine Ultraschall-Sonde einen gewünschten Bereich innerhalb des Zielobjekts (d. h. ei­ nen Abbildungsbereich) ab, um genügend Echodaten zur Erzeugung eines gewünschten Bilds zu erfassen.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein Erreichen einer B-Modus- Abbildung mit einem guten Signal-Rausch-Verhältnis ein Ein­ stellen des Strahlungspegels der Ultraschall-Impulse (d. h. des momentanen Schalldrucks) insbesondere in der Nachbarschaft ei­ nes Ultraschall-Brennpunkts auf zumindest ± 1 MPa (Megapascal) erfordert.

Ein Weg einer Ausführung einer Ultraschall-Abbildung enthält die Verwendung eines Kontrastmediums bzw. -materials. Das Kon­ trastmaterial besteht typischerweise aus Mikroballons bzw. -kugeln bzw. -rezipienten oder Mikro-Blasen. Das Kontrastmaterial auf der Grundlage der Mikroballons wird in einer flüssigen Form mit infinitesimalen Luftblasen (jede mit ungefähr 2 bis 10 µm Durchmesser) darin hineingemischt angeboten.

Wenn ihr Durchmesser mit einer bestimmten Ultraschall-Frequenz in Resonanz ist, bilden die Mikroballons eine nichtlineare Ul­ traschall-Reflexionskennlinie, die praktisch von dem momenta­ nen Schalldruck abhängt. Die nichtlineare Ultraschall- Reflexionskennlinie erzeugt der Reihe nach Echos mit zweiten Harmonischen des eingestrahlten Ultraschall-Strahls. Derartige Echos werden bei der Abbildung des Zielteils, in das das Kon­ trastmaterial eingeführt wurde, verwendet.

Für eine erfolgreiche Abbildung unter Verwendung des Kontrast­ materials auf der Grundlage der Mikroballons ist es erforder­ lich, einen Ultraschall-Strahl einzustrahlen, dessen Schallpe­ gel nicht so hoch sein darf, daß er irgendwelche Mikroballons zerstört. Dies erfordert, daß der momentane Schallpegel der Ultraschall-Bestrahlung veranschaulichend innerhalb ± 50 KPa sein sollte.

Dieser Ultraschall-Bestrahlungspegel beträgt ungefähr 1/20 des gewöhnlich verwendeten Bestrahlungspegels für die gewöhnliche B-Modus-Abbildung, wobei der letztere gewöhnliche Pegel unge­ fähr ± 1 MPa beträgt. Ausgedrückt durch die Bestrahlungsleistung ist der Pegel der Ultraschall-Bestrahlung einschließlich der Verwendung des Kontrastmaterials auf der Grundlage der Mikro­ ballons so niedrig wie 1/400 des Leistungspegels der B-Modus- Abbildung.

Mit derartig schwacher Leistung erhaltene Ultraschall-Bilder besitzen derartig schlechte Signal-Rausch-Verhältnisse, daß die Bildqualität deutlich geringer ist.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschall-Abbildung auszubilden, die ein Erhalten von Bildern mit einem verbesserten Signal- Rausch-Verhältnis ermöglichen, wobei ein Kontrastmaterial auf einer Grundlage der Mikroballons verwendet wird.

Bei der Ausführung der Erfindung und gemäß einem ersten Ge­ sichtspunkt ist ein Ultraschall-Abbildungsverfahren ausgebil­ det, mit den Schritten: Erzeugen von Ultraschall-Wellen durch Erregen eines in ein Zielobjekt eingebrachten Kontrastmateri­ als, Erzeugen eines Kontrastbilds auf der Grundlage der somit erzeugten Ultraschall-Wellen, Erzeugen eines Echobilds auf der Grundlage von Echos der in das Zielobjekt gesendeten Ultra­ schall-Wellen und Überlagern des Kontrastbilds und der Echo­ bilds zum Anzeigen.

Das vorstehende erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß das in das Zielobjekt eingebrachte Kontrastmate­ rial stimuliert bzw. erregt wird, um Ultraschall-Wellen zu er­ zeugen, die der Reihe nach als die Grundlage zur Erzeugung des Kontrastbilds verwendet werden. Das Kontrastbild besitzt ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis, da es auf der Grundlage von Ultraschall-Wellen mit hohem Pegel erzeugt wird. Wenn es dem Echobild überlagert wird, bildet das Kontrastbild klare Anzeigen von Korrelationen mit den Umgebungen des abgebildeten Ziels.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Ul­ traschall-Abbildungsvorrichtung ausgebildet, mit: einer Erre­ gungseinrichtung zur Erzeugung von Ultraschall-Wellen durch Erregung eines in ein Zielobjekt eingebrachten Kontrastmateri­ als, einer Kontrastbilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung ei­ nes Kontrastbilds auf der Grundlage der durch die Erregung durch die Erregungseinrichtung erzeugten Ultraschall-Wellen, einer Echoerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Echos der in das Zielobjekt gesendeten Ultraschall-Wellen, einer Echobil­ derzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Echobilds auf der Grundlage der durch die Echoerzeugungseinrichtung erzeugten Echos und einer Anzeigeeinrichtung zur Überlagerung des Kon­ trastbilds und des Echobilds zur Anzeige.

Die vorstehende erfindungsgemäße Vorrichtung stimuliert bzw. erregt das in das Zielobjekt eingeführte Medium bzw. Material, um Ultraschall-Wellen zu erzeugen, die der Reihe nach zur Er­ zeugung des Kontrastbilds verwendet werden. Dies ermöglicht eine Erzeugung des Kontrastbilds auf der Grundlage von Ultra­ schall-Wellen mit hohem Pegel, wodurch eine Kontrastabbildung mit einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis ausgeführt wird. Wenn es dem Echobild überlagert wird, bildet das Kon­ trastbild außerdem klare Anzeigen von Korrelationen mit den Umgebungen des abgebildeten Ziels.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Ul­ traschall-Abbildungsvorrichtung ausgebildet, mit: einer Erre­ gungseinrichtung, um Partikel einer explosiven, in ein Zielob­ jekt eingebrachten Substanz zur Explosion durch Ultraschall- Erregung zur Explosion zu veranlassen und einer Bilderzeu­ gungseinrichtung zur Erzeugung eines Bilds auf der Grundlage der durch eine Explosion der Partikel erzeugten Ultraschall- Wellen.

Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Kon­ trastmaterial zusammengesetzt aus einer Flüssigkeit gemischt mit Partikeln einer explosiven Substanz gebildet.

Die zusätzlichen vorstehenden Gesichtspunkte der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschall-Wellen mit einem hohen Pegel durch Veranlassung einer Explosion von Partikeln einer explosiven Substanz durch Ultraschall-Stimulation bzw. Ultraschall-Erregung erzeugt werden. Das erfindungsgemäße Kon­ trastmaterial, das zur Erzeugung derartiger Ultraschall-Wellen mit hohem Pegel fähig ist, ermöglicht eine Durchführung einer Kontrastabbildung mit verbessertem Signal-Rausch-Verhältnis. Bevorzugterweise sollten die Partikel Blasen aus einer Wasser­ stoff- und Sauerstoff-Mischung sein, da sie sich nach der Ex­ plosion in harmloses Wasser verwandeln.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer­ den auf der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung offensichtlich, wie in der Zeich­ nung veranschaulicht.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines typischen Kontrastmate­ rials, das die Erfindung verkörpert,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines verwendeten Aufbaus, bei dem das Kontrastmaterial gemäß der Erfindung veranschau­ licht funktioniert, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die auch die Er­ findung verkörpert.

Kontrastmaterial

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines typischen Kontrast­ materials, wie es ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nützt. Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht das Kontrastmaterial aus Mikroballons BAL, die mit einer Wasserlösung WTR vermischt sind. Der Durchmesser jedes Mikroballons kann veranschauli­ chend 2 bis 20 µm betragen, was klein genug ist, daß die Mi­ kroballons Kapillaren passieren.

Mikroballons BAL sind jeder durch eine Kapsel CAP mit einem Schallerzeugungswirkstoff bzw. -mittel GEN in sich enthalten gebildet. Die Kapsel CAP besteht typischerweise aus einer Oberflächen-aktiven Wirkstoff- bzw. Mittelschicht. Der bzw. das Oberflächen-aktive Wirkstoff bzw. Mittel wird bevorzugter­ weise aus einer Dexistran-Wasserlösung, einer Natrium-Laurit- Wasserlösung und einer Saponin-Wasserlösung, da irgendeine dieser Substanzen einer lange Schichtlebensdauer besitzt und harmlos für den Organismus ist.

Der bzw. das Schallerzeugungswirkstoff bzw. -mittel GEN be­ steht aus einer Substanz, die Ultraschall-Wellen erzeugt, wenn sie von außerhalb physikalisch stimuliert bzw. erregt wird.

Eine derartige Substanz ist ein Explosivstoff. Ein typischer Explosivstoff ist ein sogenanntes detonierendes Gas, das Was­ serstoffgas (H₂) und Sauerstoffgas (O₂), die in geeigneten Ver­ hältnissen gemischt sind, enthält. Bevorzugterweise ist der Explosivstoff ein detonierendes Gas, da es sich in Wasser ver­ wandelt, das nach der Explosion harmlos für den Organismus ist.

Alternativ kann eine Mischung eines Treibgases, wie beispiels­ weise Methan oder Propan, mit Sauerstoffgas oder ein Explosiv­ stoff, wie beispielsweise Nitroglyzerin (in flüssiger Form) oder (Blei)Säure (in fester Form) abhängig von dem abzubilden­ den Objekt verwendet werden.

Das Kontrastmaterial unter Verwendung eines Gases als ein Ex­ plosivstoff wird veranschaulichend wie folgt hergestellt: eine Mischung aus Dexistran-Wasserlösung oder dergleichen und eines explosiven Gases (detonierendes Gas, Gasmischung, usw.) in ei­ nem geeigneten Verhältnis werden in eine geschlossene Ader ge­ geben und gut durchgerührt. Die sich ergebende Mischung wird durch Ultraschall-Wellen von ungefähr zehnfachen von kHz er­ regt. Die Erregung erzeugt zahlreiche Mikroballons innerhalb der Dexistran-Wasserlösung. Die Mikroballons enthalten jeder explosives Gas. Für eine gegenwärtige Verwendung wird die mit Mikroballons gefüllte Dexistran-Wasserlösung verdünnt, wie er­ forderlich.

Das mit Mikroballons gefüllte Kontrastmaterial mit einem flüs­ sigen oder festen Explosivstoff kann durch die Verwendung be­ kannter Mikroballon-Einkapsel- bzw. Einhüllungstechniken her­ gestellt werden, wo es erforderlich ist.

Wenn ein Kontrastbild erfaßt werden muß, werden mit Explosiv­ stoff gefüllte Mikroballons zuerst in das Zielobjekt einge­ bracht. Dann werden von außen Ultraschall-Wellen auf das Ziel­ objekt gestrahlt, um die sich innerhalb befindenden Mikrobal­ lons zu zerstören. Damit die Leistung ausreichend ist, müssen derartige Ultraschall-Wellen nur einen momentanen Schalldruck von 50 bis 100 kPa innerhalb des Zielobjekts besitzen. Eine Zerstörung der Mikroballons entzündet die explosive Substanz durch Kompression in demselben Vorgang wie eine Blasenbildung.

Die Explosion erzeugt Ultraschall-Wellen, die als Signale wir­ ken, die die Gegenwart von detonierten Mikroballons anzeigen. Diese Ultraschall-Wellen besitzen eine merkenswerte Breitband­ natur, die weit größere Energie besitzt als die auf die Mikro­ ballons eingestrahlte. Das heißt, das Kontrastmaterial reflek­ tiert die eingestrahlten Ultraschall-Wellen mit Verstärkung, d. h. das Medium bzw. Material gibt Breitbandechos mit einem Gewinn zurück.

Die Verwendung der vorstehenden Art von Kontrastmaterial er­ laubt eine Kontrastabbildung mit einem sehr verbesserten Si­ gnal-Rausch-Verhältnis. Bei Anwendungen, bei denen das her­ kömmlich erfahrene Signal-Rausch-Verhältnis toleriert wird, wird eine Kontrastabbildung unter Verwendung des erfindungsge­ mäßen Kontrastmaterials Zielbereiche viel breiter (d. h. tie­ fer) überdecken als die durch die herkömmlichen Schemata ange­ sprochenen.

Herkömmliche Kontrastmaterialen auf der Grundlage von Mikro­ ballons erzeugen auch Ultraschall-Wellen, wenn ihre Mikrobal­ lons in, was als "StAE" (stimulierte bzw. erregte akustische Emission) bekannt ist, zerstört werden. Jedoch überschreitet die von herkömmlichen Mikroballons ausgelöste Energie den in einem einzelnen Ultraschall-Wellenzyklus angehäuften Enger­ giepegel sofort vor der Zerstörung. Anders als bei dem erfin­ dungsgemäßen Kontrastmaterial gab es keinen Weg zur Erzeugung von verstärkten Ultraschall-Wellen. Das heißt, herkömmliche Schemata versagten darin, Echos mit hohem Pegel zu erzeugen, die kennzeichnend für das erfindungsgemäße Kontrastmaterial sind.

Ein Aufbau, in dem das Kontrastmaterial auf der Grundlage von Mikroballons wirksam verwendet wird, kann eine Ultraschall- Verstärkereinrichtung INT, die in Fig. 2 gezeigt ist, sein. Der Ultraschall-Verstärkereinrichtung INT besitzt die mit ei­ ner Schicht aus Mikroballons BAL bedeckte Oberfläche einer Platte PLT, wie veranschaulicht.

Bei der Funktion strahlt ein Ultraschall-Strahler ULR Ultra­ schall-Wellen ULT auf die Oberfläche der Ultraschall- Verstärkereinrichtung INT. Die Strahlung verursacht eine Ex­ plosion von Mikroballons BAL, wodurch Ultraschall-Wellen mit einem höheren Pegel als die eingestrahlten Ultraschall-Wellen erzeugt werden. Das heißt, der Aufbau funktioniert als eine Einrichtung zur Verstärkung und reflektiert die eingestrahlten Ultraschall-Wellen.

Wenn die Platte PLT, wie gezeigt, flach geformt ist, funktio­ niert die Komponente als ein ebener Spiegel, der Ultraschall­ wellen verstärken kann. Wenn die Platte PLT eine konkave Ober­ fläche besitzt, funktioniert die Komponente als ein konkaver Spiegel, der Ultraschall verstärken kann. Wenn die Platte PLT eine konvexe Oberfläche besitzt, funktioniert die Komponente als ein konvexer Spiegel, der auch Ultraschall verstärken kann. Die Platte PLT kann, wie erforderlich, geeignet geformt sein.

Der bzw. das Schallerzeugungswirkstoff bzw. -mittel GEN, das Ultraschall-Wellen erzeugt, wenn es von außen physikalisch stimuliert bzw. erregt wird, ist nicht auf Explosivstoffe be­ schränkt. Alternativ kann der bzw. das Schallerzeugungswirk­ stoff bzw. -mittel GEN eine magnetische Substanz sein, wie beispielsweise ein Ferrit, das durch eine durch magnetische Stimulation bzw. Erregung getriggerte Magnetostriktion Ultra­ schall-Wellen erzeugt, oder eine dielektrische Substanz vom Verlust-Typ, die durch eine durch elektromagnetische Wellen­ überhitzung verursachte Ausdehnung Ultraschall-Wellen erzeugt. Irgendwelche derartigen alternativen Schallerzeugungswirkstof­ fe bzw. -mittel können Ultraschall-Wellen mit höherem Pegel als das herkömmliche Kontrastmaterial StAE auf der Mikrobal­ longrundlage erzeugen kann.

Ultraschall-Abbildungsvorrichtung

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ultraschall- Abbildungsvorrichtung, die auch die Erfindung verkörpert. Der Aufbau dieser Vorrichtung ist als ein physikalisches Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgezeigt. Die Funk­ tionen der Vorrichtung werden nachstehend als ein Verfah­ rensausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein interessierender Bereich ROI, der Kontraste bildet, innerhalb der Zielobjekts OBJ angeord­ net. Der Kontrast-bildende Bereich ROI ist ein Bereich, wie beispielsweise ein Blutflußteil, in den das Kontrastmaterial eingebracht wurde.

Eine außerhalb des Körpers angeordnete Erregungseinrichtung EXT legt eine Stimulation bzw. Erregung STM an das Kontrastma­ terial in dem Zielobjekt OBJ an. Die Erregungseinrichtung EXT wird mittels einer Ansteuereinrichtung DRV angesteuert.

Die Art der Erregungseinrichtung EXT entspricht der Art des verwendeten Kontrastmaterials. Insbesondere wird eine Ultra­ schall bestrahlende Erregungseinrichtung in Kombination mit mit Explosivstoff gefüllten Mikroballons verwendet. Eine Ma­ gnetimpuls erzeugende Erregungseinrichtung wird in Verbindung mit einer Kontrastmaterial auf der Grundlage einer magneti­ schen Substanz verwendet. Eine Mikrowellen emittierende Erre­ gungseinrichtung wird verwendet, wenn ein Kontrastmaterial auf der Grundlage dielektrischer Substanz verwendet wird.

Ein Ultraschall-Meßfühler bzw. eine Ultraschall-Sonde PRB sen­ det Ultraschall-Wellen in das Zielobjekt OBJ, um Echos davon zu erzeugen und zu empfangen. Zusätzlich empfängt die Ultra­ schall-Sonde PRB durch das Kontrastmaterial in dem interessie­ renden Bereich ROI erzeugte Ultraschall-Wellen ULT.

Die Ultraschall-Sonde PRB besitzt veranschaulichend ein Feld von zahlreichen Ultraschall-Oszillatoreinrichtungen, die nicht gezeigt sind. Das Ultraschall-Oszillatoreinrichtungsfeld kann eindimensional, zweidimensional oder abhängig vom Abbildungs­ zweck von einer anderen Art sein.

Eine Sende-Empfangs-Einrichtung TRX steuert die Ultraschall- Sonde PRB zum Senden und Empfangen von Ultraschall-Wellen ULT. Dies ermöglicht veranschaulichend eine aufeinanderfolgende Ab­ tastung des Inneren des Zielobjekts OBJ mit einem Ultraschall- Strahl und ein nachfolgendes Sammeln von Echodaten daraus. Empfangsdaten über die aus dem interessierenden Bereich ROI ankommenden Ultraschall-Wellen können auch aufeinanderfolgend in derselben Folge, in der der Ultraschall-Strahl angelegt wird, gesammelt werden.

Ein Kontrastmaterial auf der Grundlage eines Explosivstoffs kann, wenn es verwendet wird, alternativ durch Ultraschall- Emissionen von der Ultraschall-Sonde PRB stimuliert bzw. er­ regt werden. Dieser Aufbau ist bevorzugt, da er die Notwendig­ keit der Erregungseinrichtung EXT und der Ansteuereinrichtung DRV beseitigt.

Eine Bilderzeugungseinrichtung IMG erzeugt Bilder vom Inneren des Zielobjekts OBJ auf der Grundlage der Echodaten oder Ul­ traschall-Empfangsdaten, die von der Sende-Empfangs- Einrichtung TRX gesammelt sind.

Durch die Bilderzeugungseinrichtung IMG erzeugte Bilder werden in einer Bildspeichereinrichtung MEM gespeichert. Die Bilder werden auch auf einer Anzeigeeinrichtung DIS angezeigt.

Kontrastabbildung

Abbildung auf der Grundlage des Kontrasts wird veranschauli­ chend wie folgt ausgeführt: Zuerst wird ein Echobild des Inne­ ren des Zielobjekts OBJ ohne ein darin eingeführtes Kontrast­ material erfaßt. Die Ultraschall-Sonde PRB wird veranschauli­ chend zur Abtastung des Inneren des Zielobjekts OBJ mit einem Ultraschall-Strahl verwendet, um Echodaten zu sammeln. Die ge­ sammelten Echodaten werden von der Bilderzeugungseinrichtung IMG zur Erzeugung eines Echobilds verwendet. Das somit erzeug­ te Echobild wird in der Bildspeichereinrichtung MEM plaziert und auch auf der Anzeigeeinrichtung DIS angezeigt.

Als nächstes wird das Kontrastmaterial mit der vorstehend be­ schriebenen Zusammensetzung in das Zielobjekt OBJ eingebracht. Es wird hier angenommen, daß das Kontrastmaterial mit Mikro­ ballons gefüllt mit detonierendem Gas verwendet wird. Das heißt, es wird angenommen, daß der bzw. das in Fig. 1 gezeigte Schallerzeugungswirkstoff bzw. -mittel ein detonierendes Gas ist. Nachdem das Kontrastmaterial als im interessierenden Be­ reich ROI verbreitet betrachtet wird, wird der vorhergehend einer Echoabbildung unterworfene Bereich nun einer Kontrastab­ bildung unterworfen.

Wenn es nicht zerstört wird, erlaubt das Kontrastmaterial mit mit detonierendem Gas gefüllten Mikroballons eine Abbildung zweiter Harmonischer, d. h. derselben Art wie die herkömmlichen Schemata. Wie erforderlich, wird der interessierende Bereich mit einem Ultraschall-Strahl abgetastet, der nicht stark genug ist, um die Mikroballons zu zerstören (d. h. der momentane Schalldruck überschreitet 50 kPa im interessierenden Bereich ROI nicht), wodurch Echodaten auf der Grundlage von zweiten Harmonischen gesammelt werden. Die somit gesammelten Echodaten werden als die Grundlage zur Erzeugung eines Kontrastbilds des interessierenden Bereichs ROI verwendet.

Das Kontrastbild wird auf der Anzeigeeinrichtung DIS zur Beob­ achtung des interessierenden Bereichs ROI angezeigt. AN diesem Punkt kann das vor der Einbringung des Kontrastmaterials auf­ genommene Echobild aus der Bildspeichereinrichtung MEM wieder­ gewonnen und dem Kontrastbild überlagert werden. Dieser Vor­ gang bietet eine Anzeige des Zielobjekts mit einer klaren An­ zeige seiner Beziehungen zu den umgebenden Geweben. Obwohl das hier erhaltene Kontrastbild ein schlechtes Signal-Rausch- Verhältnis besitzt, ist der Vorgang darin bedeutend, daß er dieselbe Kontrastabbildung wie herkömmliche Schemata ausbil­ det.

Wenn eine Kontrastabbildung mit einem verbesserten Signal- Rausch-Verhältnis ausgeführt werden soll, wird der Schalldruck des Ultraschall-Strahls zur Abtastung erhöht. In diesem Fall wird der momentane Schalldruck des Ultraschall-Strahls in dem interessierenden Bereich ROI auf einen genügend hohen Pegel (z. B. 100 kPa oder höher) erhöht, um die angelegten Mikrobal­ lons zu zerstören. Dieser Schalldruck ist merklich geringer als der einer B-Modus-Abbildung (typischerweise 1 MPa) und ist somit leicht auszugeben.

Der vorstehende Vorgang veranlaßt die Mikroballons im interes­ sierenden Bereich ROI zur Explosion, wodurch Ultraschall- Wellen mit hohem Pegel, d. h. Echos mit hohem Pegel, ausgelöst werden. Die Echodaten werden durch die Sende-Empfangs- Einrichtung TRX über die Ultraschall-Sonde PRB gesammelt. Die gesammelten Echodaten werden von der Bilderzeugungseinrichtung IMG bei der Erzeugung eines Kontrastbilds, d. h. eines Bilds, das zeigt, wie Ultraschall-Wellen-Erzeugungsquellen in dem Zielbereich verteilt sind, verwendet. Die Echodaten besitzen ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis, da die Pegel der Echos hoch sind. Als ein Ergebnis besitzt das bei dem vorste­ henden Vorgang erzeugte Kontrastbild auch ein verbessertes Si­ gnal-Rausch-Verhältnis.

Da die Mikroballons in dem Abbildungsbereich explodieren und bei jeder Abtastung des Ultraschall-Strahls verschwinden, wird jede Abtastung des Strahls von einem vorbestimmten Zeitablauf vor dem Beginn der nächsten Abtastung gefolgt. Der Abstand zwischen Strahlabtastungen ist ein Zeitraum, in dem ein not­ wendiges und ausreichendes Ausmaß des Kontrastmaterials aufs Neue in den interessierenden Bereich ROI eingebracht wird.

Das somit erhaltene Kontrastbild wird in der Bildspeicherein­ richtung MEM gespeichert. Das Bild wird wiederholt aus der Speichereinrichtung zur Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung DIS vor der Erzeugung eines neuen Kontrastbilds wiedergewonnen. Während der wiederholten Anzeige wird das Echobild praktisch vor der Einbringung des Kontrastmaterials auch in einem über­ lagerten Format angezeigt. Der Vorgang ermöglicht eine Beob­ achtung des Zielobjekts in einem Kontrastbild mit einem ver­ besserten Signal-Rausch-Verhältnis, das eine klare Anzeige der Beziehungen des Objekts zu den umgebenden Geweben gibt.

Anstelle der Ultraschall-Sonde PRB kann eine Erregungseinrich­ tung EXT, die der Erzeugung von Ultraschall-Impulsen gewidmet ist, alternativ zur Stimulation bzw. Erregung von Mikroballons verwendet werden. Dieser Aufbau ist bevorzugt, da die gewidme­ te Komponente eine optimale Stimulation bzw. Erregung für die Mikroballons unabhängig von der Ultraschall-Sonde PRB anlegt.

Wo das zu verwendende Kontrastmaterial ein Schallerzeugungs­ wirkstoff bzw. -mittel GEN auf der Grundlage einer magneti­ schen Substanz umfaßt, wird eine Erregungseinrichtung EXT, die magnetische Impulse erzeugt, verwendet. Die Erregungseinrich­ tung EXT emittiert magnetische Impulse in das Zielobjekt OBJ. Ansprechend darauf oszilliert der bzw. das Schallerzeugungs­ wirkstoff bzw. -mittel GEN durch Magnetostriktion, wodurch Ul­ traschall-Wellen erzeugt werden.

Die somit erzeugten Ultraschall-Wellen werden von der Ultra­ schall-Sonde PRB empfangen. Die sich ergebenen Ultraschall- Empfangsdaten werden von der Sende-Empfangs-Einrichtung TRX über die Ultraschall-Sonde PRB gesammelt. Die gesammelten Da­ ten werden von der Bilderzeugungseinrichtung IMG bei der Er­ zeugung eines Kontrastbilds verwendet, d. h. eines Bilds, das zeigt, wie Ultraschall-Wellen-Erzeugungsquellen in dem Zielbe­ reich verteilt sind. Dieses Bild wird auch auf dieselbe Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang auf der Anzeige­ einrichtung DIS angezeigt.

Ultraschall-Wellen mit hohem Pegel können durch geeignetes Einrichten der Intensität von Impulsfeldern erzeugt werden. Dies bildet Ultraschall-Daten mit einem verbesserten Signal- Rausch-Verhältnis, wodurch Kontrastbilder mit guten Signal- Rausch-Verhältnissen leicht erhalten werden.

Anders als bei dem detonierenden Kontrastmaterial auf Gas­ grundlage verschwindet das Kontrastmaterial mit Schallerzeu­ gungswirkstoff bzw. -mittel auf der Grundlage magnetischer Substanz nicht jedes Mal, wenn der Wirkstoff bzw. das Mittel Ultraschall-Wellen erzeugt. Es folgt, daß eine Stimulation bzw. Erregung in kurzen Abständen wiederholt werden kann, um Ultraschall-Wellen zu triggern, ohne auf die Einbringung von weiterem Kontrastmaterial warten zu müssen. Da das Kontrastma­ terial nicht durch Ultraschall-Wellen zerstört wird, kann die Ultraschall-Sonde PRB Ultraschall-Wellen senden und empfangen, um Echobilder fortlaufend mit dem fortgehenden Kontrastabbil­ dungsvorgang zu erfassen.

Wo das zu verwendende Kontrastbild einen bzw. ein Schallerzeu­ gungswirkstoff bzw. -mittel GEN auf der Grundlage einer die­ lektrischen Substanz umfaßt, wird eine Erregungseinrichtung EXT, die Mikrowellen erzeugt, verwendet. Die Erregungseinrich­ tung EXT emittiert Mikrowellen in das Zielobjekt OBJ. Der Rei­ he nach heizt sich der bzw. das Schallerzeugungswirkstoff bzw. -mittel GEN durch dielektrischen Verlust auf und expandiert, wobei es Mikrowellen oder Ultraschall-Wellen erzeugt.

Die somit erzeugten Ultraschall-Wellen werden durch die Ultra­ schall-Sonde PRB empfangen. Die sich ergebenden Ultraschall- Empfangsdaten werden durch die Sende-Empfangs-Einrichtung TRX über die Ultraschall-Sonde PRB gesammelt. Die gesammelten Da­ ten werden von der Bilderzeugungseinrichtung IMG bei der Er­ zeugung eines Kontrastbilds verwendet, d. h. eines Bilds, das zeigt, wie Ultraschall-Wellen-Erzeugungsquellen in dem Zielbe­ reich verteilt sind. Dieses Bild wird auch auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben auf der Anzeigeeinrichtung DIS an­ gezeigt werden.

Ultraschall-Wellen mit hohem Pegel können auch durch geeigne­ tes Einrichten der Intensität der Mikrowellen erzeugt werden. Dies bildet Ultraschall-Daten mit einem verbesserten Signal- Rausch-Verhältnis, wodurch Kontrastbilder mit guten Signal- Rausch-Verhältnissen leicht erfaßt werden.

Wie bei dem Kontrastmaterial mit dem Schallerzeugungswirkstoff bzw. -mittel auf der Grundlage magnetischer Substanz, ver­ schwindet das Kontrastmaterial aus dem Schallerzeugungswirk­ stoff bzw. -mittel auf der Grundlage dielektrischer Substanz nicht jedes Mal, wenn der Wirkstoff bzw. das Mittel Ultra­ schall-Wellen erzeugt. Eine Stimulation bzw. Erregung kann in kurzen Abständen wiederholt werden, um Ultraschall-Wellen ohne die Notwendigkeit eines Wartens auf die Einbringung eines wei­ teren Kontrastmaterials zu triggern. Da das Kontrastmaterial nicht durch Ultraschall-Wellen zerstört wird, kann die Ultra­ schall-Sonde PRB Ultraschall-Wellen senden und empfangen, um Echobilder fortlaufend mit dem vorhergehenden Kontrastabbil­ dungsvorgang zu erfassen.

Wenn die somit erhaltenen Bilder auf dem Anzeigebildschirm oder der Anzeigeeinrichtung geeignet positioniert und überla­ gert sind, können sowohl das Kontrastbild als auch das Echo­ bild in Echtzeit angezeigt werden. In einem derartigen Fall ist es bevorzugt, das die Echo- und Kontrastbilder in eine Bildspeichereinrichtung (nicht gezeigt) in der Anzeigeeinrich­ tung DIS praktisch mit zweimal der Bildrate geschrieben wer­ den. Der Vorgang erhöht die Bildrate für die Bildanzeige. Es ist auch bevorzugt, das Kontrastbild für eine einfache Identi­ fizierung zu färben.

Echoabbildung und Kontrastabbildung können beide durch Ultra­ schall-Holographie angewendet werden. Alternativ können zwei Arten von Abbildung durch Diffraktionstomographie praktiziert werden.

Echoabbildung und Kontrastabbildung können entweder auf einer Zeitmultiplexgrundlage oder durch Frequenzmultiplex durch Ul­ traschall-Frequenzdifferentiation gemultiplext werden. Wo eine Energie-verteilte Ultraschall-Abbildung durch die Verwendung von kodierter Phasen-modulierter (oder Frequenz-modulierter) Ultraschall-Wellen verwendet wird, können die Echoabbildung und die Kontrastabbildung durch Code-Differentiation (d. h. Code-Teilung) gemultiplext werden.

Eine Ultraschall-Abbildungsvorrichtung ist zur Durchführung einer Kontrastabbildung mit verbesserten Signal-Rausch- Verhältnissen ersonnen. Die Vorrichtung umfaßt: eine Erre­ gungseinrichtung zur Erzeugung von Ultraschall-Wellen durch Erregung eines in ein Zielobjekt eingebrachten Kontrastmateri­ als, eine Kontrastbilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung ei­ nes Kontrastbilds auf der Grundlage von durch die Stimulation erzeugten Ultraschall-Wellen, einer Echoerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Echos von in das Zielobjekt gesendeten Ul­ traschall-Wellen, eine Echobilderzeugungseinrichtung zur Er­ zeugung eines Echobilds auf der Grundlage der erzeugten Echos und einer Anzeigeeinrichtung zur Überlagerung des Kon­ trastbilds und des Echobilds zur Anzeige.

Claims (3)

1. Ultraschall-Abbildungsverfahren mit den Schritten:
Erzeugen von Ultraschall-Wellen durch Erregen eines in ein Zielobjekt (OBJ) eingeführten Kontrastmaterials,
Erzeugen eines Kontrastbilds auf der Grundlage der somit erzeugten Ultraschall-Wellen,
Erzeugen eines Echobilds auf der Grundlage von Echos der in das Zielobjekt (OBJ) gesendeten Ultraschall-Wellen und
Überlagern des Kontrastbilds und des Echobilds zur Anzeige.

2. Ultraschall-Abbildungsvorrichtung mit:
einer Erregungseinrichtung (EXT) zur Erzeugung von Ultra­ schall-Wellen (ULT) durch Erregung eines in ein Zielobjekt (OBJ) eingeführten Kontrastmaterials,
einer Kontrastbilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Kontrastbilds auf der Grundlage der durch eine Erregung durch die Erregungseinrichtung (EXT) erzeugten Ultraschall- Wellen (ULT),
einer Echoerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Echos der in das Zielobjekt (OBJ) gesendeten Ultraschall-Wellen,
einer Echobilderzeugungseinrichtung (IMG) zur Erzeugung ei­ nes Echobilds auf der Grundlage der durch die Echoerzeu­ gungseinrichtung erzeugten Echos und
einer Anzeigeeinrichtung (DIS) zur Überlagerung des Kon­ trastbilds und der Echobilds zur Anzeige.

3. Ultraschall-Abbildungsvorrichtung mit:
einer Erregungseinrichtung (PRB) zur Veranlassung von Par­ tikeln einer in ein Zielobjekt (OBJ) eingebrachten explosi­ ven Substanz durch Ultraschall-Erregung zu explodieren und einer Bilderzeugungseinrichtung (IMG) zur Erzeugung eines Bilds auf der Grundlage von durch Explosion der Partikel erzeugter Ultraschall-Wellen (ULT).