JP3984698B2 - 超音波撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波撮像方法および装置並びにマイクロバルーン造影剤に関し、特に、マイクロバルーン(microballoon)造影剤を用いる超音波撮像方法および装置、並びに、超音波撮像に用いるマイクロバルーン造影剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
造影剤を用いる超音波撮像では、直径が１〜数μｍの多数のマイクロバルーンを液体に混入したマイクロバルーン造影剤を用いる。マイクロバルーンは生体に無害な気体を、生体に無害かつ経時分解性の殻に封入したものとなっている。このようなマイクロバルーンは、送波超音波の周波数に共振することに由来する非線形なエコー(echo)源性により、例えば送波超音波の第２高調波エコー等、特徴的なエコーを発生する。そこで、第２高調波エコー等に基づいて画像を生成することにより、体内におけるマイクロバルーンの分布を画像化するようにしている。
【０００３】
また、撮像した画像の関心領域(ROI : region of interest)における造影剤の経時的な変化に基づいて、ＲＯＩにおける血液還流（パーフュージョン(perfusion) ）を計測することも行なわれる。その際、例えば心筋等のように絶えず運動している組織については、心電信号等を利用して心拍の位相が同一な画像を画像メモリ(memory)から抽出することにより、ＲＯＩの位置が固定した時系列の画像を得るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、心電信号等を利用して心拍位相が同一な時系列画像を求めた場合、画像上でのＲＯＩの位置は必ずしも正確には固定せず、このためパーフュージョン計測が不正確になるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、運動する組織につき正確なパーフュージョン計測を行なう超音波撮像方法および装置を実現することである。また、正確なパーフュージョン計測を行なうに好適なマイクロバルーン造影剤を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、体内での滞在性が通過性に優る第１のマイクロバルーンと体内での通過性が滞在性に優る第２のマイクロバルーンとを含有するマイクロバルーン造影剤を用いる、ことを特徴とする超音波撮像方法である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、体内での滞在性が通過性に優る第１のマイクロバルーンと体内での通過性が滞在性に優る第２のマイクロバルーンとを含有するマイクロバルーン造影剤を被検体に注入し、前記被検体内の前記マイクロバルーン造影剤の滞在部位において少なくとも前記第１のマイクロバルーンを超音波で破壊して破壊痕を形成し、前記破壊痕に流通する前記第２のマイクロバルーンを超音波で撮像してパーフュージョン計測を行なう、ことを特徴とする超音波撮像方法である。
【０００８】
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、体内での滞在性が通過性に優る第１のマイクロバルーンと体内での通過性が滞在性に優る第２のマイクロバルーンとを含有するマイクロバルーン造影剤が注入された被検体内の前記マイクロバルーン造影剤の滞在部位において少なくとも前記第１のマイクロバルーンを超音波で破壊して破壊痕を形成するマイクロバルーン破壊手段と、前記破壊痕に流通する前記第２のマイクロバルーンを超音波で撮像してパーフュージョン計測を行なう計測手段と、を具備することを特徴とする超音波撮像装置である。
【０００９】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、体内での滞在性が通過性に優る第１のマイクロバルーンと体内での通過性が滞在性に優る第２のマイクロバルーンとを含有することを特徴とするマイクロバルーン造影剤である。
【００１０】
第１の発明乃至第４の発明のいずれか１つにおいて、前記第１のマイクロバルーンは相対的に大きな直径を有するものであり、前記第２のマイクロバルーンは相対的に小さな直径を有するものであることが、それぞれ滞在性および通過性に優れる点で好ましく、また、送波超音波に対するエコーの相違に基づき両者を区別して撮像する点で好ましい。
【００１１】
その場合、送波超音波に対するエコーの相違はエコーの周波数の相違であることが、両者の区別を容易にする点で好ましい。
（作用）
本発明では、第１のマイクロバルーンと第２のマイクロバルーンの被検体内における挙動の相違を利用して超音波撮像を行なう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１に、超音波撮像装置のブロック(block) 図を示す。本装置の構成によって、本発明の装置についての実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法についての実施の形態の一例が示される。
【００１４】
本装置の構成を説明する。図１に示すように、本装置は、超音波プローブ(probe) ２を有する。超音波プローブ２は、例えば前方に張り出した円弧に沿って形成された図示しない超音波トランスデューサ(transducer)のアレイ(array) を有する。すなわち、超音波プローブ２はコンベックスプローブ(convex probe)となっている。超音波プローブ２は、操作者により被検体４に当接されて使用される。
【００１５】
被検体４には、造影剤注入部２２によってマイクロバルーン造影剤４０が注入されている。マイクロバルーン造影剤４０は、本発明のマイクロバルーン造影剤の実施の形態の一例である。マイクロバルーン造影剤４０は、体内での滞在性が通過性より勝っているマイクロバルーン（以下滞在性マイクロバルーンという）と、体内での通過性が滞在性より勝っているマイクロバルーン（以下通過性マイクロバルーンという）との混合からなっている。
【００１６】
滞在性マイクロバルーンとしては、例えば直径が１０μｍ程度のマイクロバルーンが用いられる。直径が相対的に大きいことにより血管壁への粘着等が生じるため、毛細血管における移動性が低く体内での滞在性が強くなる。直径が相対的に大きい滞在性マイクロバルーンは、一般的に殻の肉厚が厚く相対的に破壊しにくい性質がある。
【００１７】
通過性マイクロバルーンとしては、例えば直径が１μｍ程度のマイクロバルーンが用いられる。直径が相対的に小さいことにより毛細血管における移動性が高く、体内での通過性が滞在性が高くなる。直径が相対的に小さい通過性マイクロバルーンは、一般的に殻の肉厚が薄く相対的に破壊し易い性質がある。
【００１８】
このような２種類のマイクロバルーンの混合体は、分級によってそれぞれ得られた直径が１０μｍのマイクロバルーンおよび直径が１μｍのマイクロバルーンを適宜の比率で配合することによって得ることができる。
【００１９】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて、被検体４内に超音波を送波させるようになっている。超音波プローブ２および送受信部６は、本発明における破壊手段の実施の形態の一例である。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波した被検体４からのエコーを受信するようになっている。
【００２０】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ(beam former) ６０４に入力するようになっている。送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam forming)信号、すなわち、超音波トランスデューサのアレイ中の複数の超音波トランスデューサを時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送受切換回路６０６に入力するようになっている。駆動信号は、振幅および周波数が変更可能になっている。
【００２１】
送受切換回路６０６は、複数の駆動信号をセレクタ(selector)６０８に入力するようになっている。セレクタ６０８は、超音波トランスデューサのアレイの中から送波アパーチャ(aperture)を形成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動信号をそれぞれ与えるようになっている。
【００２２】
複数の超音波トランスデューサは、複数の駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって定まる。
【００２３】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、所定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換えることにより順次変更される。それによって、被検体４の内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査される。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査される。
【００２４】
セレクタ６０８は、また、超音波トランスデューサのアレイの中から受波アパーチャを形成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波トランスデューサが受波した複数のエコー信号を送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００２５】
送受切換回路６０６は、複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになっている。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー信号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上のエコー受信信号を形成するようになっている。セレクタ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査される。
【００２６】
以上の、送波タイミング発生回路６０２乃至受波ビームフォーマ６１０は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
超音波プローブ２および送受信部６によって、例えば図３に示すような走査が行われる。すなわち、同図に示すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０６がθ方向に走査され、いわゆるコンベックススキャン(convex scan) が行われる。音線２０２を超音波の送波方向（ｚ方向）とは反対方向に延長したとき、全ての音線が一点２０８で交わるようになっている。点２０８は全ての音線の発散点となる。
【００２７】
マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波は、第２高調波エコーの他に様々な信号を含んでいる。その１つに、マイクロバルーンの破壊にともなって生じるサブハーモニックス(subharmonics)の超音波がある。これは、送波超音波の基本周波数の半分の周波数を持つ。サブハーモニックスの超音波は、特に、比較的殻が硬いマイクロバルーンが破壊する場合に顕著に発生する。
【００２８】
また、送波超音波によって誘発される音響放射(asAE : acoustically stimulated acoustic emission)がある。これは、送波超音波の周波数と相関性がない周波数を持つ超音波信号となる。
【００２９】
さらには、本発明者が発見した、仮にシンチレーション(scintillation) と呼ぶ現象に由来する信号がある。「シンチレーション」とは、エコー信号がその位相および振幅にランダム(random)な変調を受ける現象であり、エコー信号のドップラーシフト(Doppler shift) として検出することができる。
【００３０】
送受信部６はＢモード(mode)処理部１０およびドップラ(Doppler) 処理部１２に接続されている。送受信部６から出力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２に入力される。
【００３１】
Ｂモード処理部１０はＢモード画像データ(data)を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図４に示すように４系統のフィルタ(filter)１００〜１０６と、各フィルタに接続されたシグナルコンディショナ(signal conditioner)１１０〜１１６を備えている。フィルタ１００〜１０６に受波ビームフォーマ６１０の出力信号が共通に入力される。
【００３２】
フィルタ１００〜１０６は、それぞれ、図５に示す周波数通過帯域Ｂ１〜Ｂ４を有する。帯域Ｂ１は、送波超音波の基本周波数ｆ０の半分の周波数、すなわち、サブハーモニッスに合わせてある。帯域Ｂ２は、送波超音波の基本周波数ｆ０に合わせてある。帯域Ｂ４は、送波超音波の第２高調波２ｆ０に合わせてある。帯域Ｂ３は、帯域Ｂ２とＢ４の間の帯域に合わせてある。フィルタ１００〜１０６は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
【００３３】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、それぞれ、フィルタ１００〜１０６を通過した信号について、対数増幅、包絡線検波、レベル(level) 調整、遅延時間調整等の処理を行うようになっている。シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
【００３４】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、いずれも、対数増幅および包絡線検波により音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード(mode)画像データを形成するようになっている。これによって、４系統のＢモード画像データを得るようになっている。
【００３５】
Ａスコープ信号は、シグナルコンディショナ１１０〜１１６のレベル調整機能によりそのレベルが調整できるようになっている。また、遅延時間調整機能により遅延量を調整できるようになっている。
【００３６】
ドップラ処理部１２はドップラ画像データを形成するものである。ドップラ処理部１２は、図６に示すように直交検波回路１２０、ＭＴＩフィルタ(moving target indication filter) １２２、自己相関回路１２４、平均流速演算回路１２６、分散演算回路１２８およびパワー(power) 演算回路１３０を備えている。
【００３７】
ドップラ処理部１２は、直交検波回路１２０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関演算を行い、平均流速演算回路１２６で自己相関演算結果から平均流速を求め、分散演算回路１２８で自己相関演算結果から流速の分散を求め、パワー演算回路１３０で自己相関演算結果からドプラ信号のパワーを求めるようになっている。
【００３８】
これによって、被検体４内の血流やその他のドップラ信号源（以下、血流等という）の平均流速とその分散およびドプラ信号のパワーを表すそれぞれのデータ（ドップラ画像データ）が音線毎に得られる。なお、流速は音線方向の成分として得られる。流れの方向は、近づく方向と遠ざかる方向とが区別される。
【００３９】
マイクロバルーン造影剤４０も、前述の「シンチレーション」によりドップラ信号源となる。したがって、それについてのドップラ画像データも得ることができる。
【００４０】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２は画像処理部１４に接続されている。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２からそれぞれ入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画像およびドップラ画像を生成するものである。
【００４１】
画像処理部１４は、図７に示すように、バス(bus) １４０によって接続された音線データメモリ(data memory) １４２、ディジタル・スキャンコンバータ(digital scan converter)１４４、画像メモリ１４６および画像処理プロセッサ(processor) １４８を備えている。
【００４２】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２から音線毎に入力されたＢモード画像データおよびドップラ画像データは、音線データメモリ１４２にそれぞれ記憶される。これによって、音線データメモリ１４２に音線データ空間が形成される。
【００４３】
ディジタル・スキャンコンバータ１４４は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間のデータに変換するものである。ディジタル・スキャンコンバータ１４４によって変換された画像データは、画像メモリ１４６に記憶される。すなわち、画像メモリ１４６は物理空間の画像データを記憶する。
【００４４】
画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すものである。データ処理にはパーフュージョン計測が含まれる。データ処理については、後にあらためて説明する。本装置の超音波プローブ２から画像処理部１４までの部分は、本発明における計測手段の実施の形態の一例である。
【００４５】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。表示部１６は、カラー（color)画像が表示可能なものとなっている。表示部１６は、また、画像処理部１４から与えられたパーフュージョン計測値等、各種のデータや情報を表示するようになっている。
【００４６】
以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、ドップラ処理部１２、画像処理部１４および表示部１６は制御部１８に接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっている。また、制御部１８には、被制御の各部から各種の報知信号が入力されるようになっている。制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作およびドップラモード動作が遂行される。
【００４７】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操作具を備えた操作パネル(panel) で構成される。
【００４８】
本装置の動作を説明する。操作者は、予め造影剤注入部２２により被検体４にマイクロバルーン造影剤４０を注入し、マイクロバルーン造影剤４０が撮像対象部位に行き渡るまでの待ち時間の後に撮像を開始する。操作者は、超音波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、操作部２０を操作して撮像を行う。撮像は、制御部１８による制御の下で遂行される。
【００４９】
撮像は、例えばＢモードとドップラモードの時分割動作により行われる。すなわち、例えばドップラモードのスキャンを数回行う度にＢモードのスキャンを１回行う割合で、Ｂモードとドップラモードの混合スキャンを行う。
【００５０】
Ｂモードにおいては、送受信部６は、超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。音線がマイクロバルーン造影剤４０の注入部位を走査したとき、エコーには、体内組織からの基本波エコーに加えて、マイクロバルーン造影剤４０からの第２高調波エコーおよび誘発音響が含まれる。また、マイクロバルーンの破壊をともなうときは、サブハーモニックスエコーも含まれる。これらのエコーの混在した信号が、送受信部６からＢモード処理部１０に入力される。
【００５１】
Ｂモード処理部１０は、フィルタ１００、１０２、１０４および１０６で、それぞれ、サブハーモニックスエコー、基本波エコー、誘発音響および第２高調波エコーを抽出する。
【００５２】
このとき、マイクロバルーンのエコー発生メカニズムにより、第２高調波エコー、サブハーモニックスエコーおよび誘発音響は、基本波エコーよりも超音波振動の半サイクルまたはそれ以上遅れて発生する。また、第２高調波エコーおよびサブハーモニックスエコーをそれぞれ抽出するフィルタ１０６および１００の狭帯域性は当然に信号の遅延量を大きくする。
【００５３】
このような遅れは、画像を形成したときの各画像間の位置ずれとなって表れるので、シグナルコンディショナ１１０〜１１６の遅延時間調整機能により、それぞれの信号の遅延時間を調整して相互間の遅れを無くす。そして、そのような信号に基づいて、それぞれのエコーに対応する４種類のＢモード画像データを形成する。
【００５４】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力される４種類のＢモード画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての４系統の音線データ空間が形成される。
【００５５】
ドップラモードにおいては、送受信部６は超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線当たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われる。
【００５６】
ドップラ処理部１２は、エコー受信信号を直交検波回路１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関を求め、自己相関結果から、平均流速演算回路１２６で平均流速を求め、分散演算回路１２８で分散を求め、パワー演算回路１３０でパワーを求める。
【００５７】
これらの算出値は、それぞれ、例えば血流等の平均流速とその分散およびドップラ信号のパワーを音線毎に表すドップラ画像データとなる。また、マイクロバルーン造影剤４０の「シンチレーション」を示すドップラ画像データとなる。なお、ＭＴＩフィルタ１２２でのＭＴＩ処理は１音線当たりの複数回のエコー受信信号を用いて行われる。
【００５８】
画像処理部１４は、ドップラ処理部１２から入力される音線毎のドップラ画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、ドップラ画像データについての音線データ空間が形成される。
【００５９】
画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２の４系統のＢモード画像データとドップラ画像データを、ディジタル・スキャンコンバータ１４４でそれぞれ走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。その際、ドップラ画像データを、流速に分散を加えたＣＦＭ(color flow mapping)画像用の画像データおよびパワードップラ画像用の画像データとしてそれぞれ書き込む。
【００６０】
画像処理プロセッサ１４８は、４系統のＢモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像を別々な領域に書き込む。基本波エコーによるＢモード画像は、走査面における体内組織の断層像を示すものとなる。第２高調波エコーによるＢモード画像は、走査面におけるマイクロバルーン造影剤４０の広がりを示すものとなる。誘発音響によるＢモード画像およびサブハーモニックスエコーによるＢモード画像も、走査面におけるマイクロバルーン造影剤４０の広がりをそれぞれ示すものとなる。
【００６１】
第２高調波エコーによるＢモード画像、誘発音響によるＢモード画像およびサブハーモニックスエコーによるＢモード画像は、いずれもマイクロバルーン造影剤４０の像を示すものであるが、エコーないし誘発音響の発生のメカニズム(mechanism) の相違により、それらＢモード画像はそれぞれ固有の態様を示す。この態様の相違を病理診断等に効果的に役立てることができる。
【００６２】
ＣＦＭ画像は、走査面における血流等の速度およびマイクロバルーン造影剤４０の「シンチレーション」の２次元分布を示す画像となる。パワードップラ画像は、走査面における血流等および「シンチレーション」の所在を示す画像となる。この「シンチレーション」も、マイクロバルーン造影剤４０の像を独特の態様で示すものとなり、Ｂモード画像とは異なった観点での有用性がある。
【００６３】
操作者は、操作部２０を操作して、上記のような各種のＢモード画像ないしドップラ画像を表示部１６に表示させる。すなわち、例えば図８に示すように、組織の断層像１６０と第２高調波エコー像１６２との合成画像、および、組織の断層像１６０と誘発音響像１６４との合成画像を１画面中に並べて表示させる。これにより、組織に対する位置関係が明確な造影剤像をそれぞれ得ることができる。
【００６４】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６により遅延時間が調整されているので、画像の合成は位置ずれなしに行える。なお、位置ずれの調整は、必ずしもシグナルコンディショナ１１０〜１１６での遅延時間調整によらずとも、画像処理プロセッサ１４８によって行うようにしても良い。
【００６５】
組織の断層像１６０、第２高調波エコー像１６２および誘発音響像１６４は、それぞれ表示の色等を違えるのが区別を容易にする点で好ましい。このような２つの態様の表示画像を比較対照することにより、病理診断等を効果的に行うことができる。
【００６６】
誘発音響像１６４は、指定によりサブハーモニックスエコー像に代えることができる。また、ＣＦＭ画像あるいはパワードップラ画像に代えることもできる。それらの画像もそれぞれ固有の色等で表示する。あるいは、それらの画像をそれぞれ組織の断層像１６０と合成して、例えば図９に示すように、全てを同一画面に並べて表示するようにしても良い。これは、比較対照による病理診断等を一層効果的に行う点で好ましい。
【００６７】
操作者は、このような画像を観察して造影剤が撮像対象部位に行き渡ったことを確認し、パーフュージョン計測を行なう。パーフュージョン計測を行なうに当たり、先ず計測位置を指定する。計測位置の指定は、操作部２０の操作により、表示画像上で造影剤像の例えば中心等、所望の箇所をカーソル(cursor)で指定すること等によって行なう。
【００６８】
この位置指定に伴い、制御部１８による制御の下で、指定位置を含む所定の範囲につきマイクロバルーンを破壊するための超音波送波が行なわれる。そのための超音波として、例えば図１０の（ａ）に示すように、最初の半サイクル(cycle) が負圧となる超音波を用いる。そのような超音波は、例えば最初の半サイクルを負極姓とした駆動信号によって発生させることができる。
【００６９】
このような超音波がマイクロバルーンに加わると、負圧によるキャビテーション(cavitation)効果によって、その殻が破壊する。被検体内での超音波伝播の非線形性により、例えば図１０の（ｂ）に示すように、音圧波形は進行につれて負の期間が伸びる傾向を示す。負の期間が伸びるのは、負圧の印加時間を長くし、ますますマイクロバルーンの殻の破壊に有利に作用する。このため、比較的低い音圧でも殻を破壊することが可能であり能率が良い。また、音圧波形の正の部分が急峻になるのも破壊を促進する点で有利である。
【００７０】
これに対して、図１１の（ａ）に示すように、最初の半サイクルが正の超音波を用いた場合は、伝播の非線形性があっても同図の（ｂ）に示すように正の部分は急峻になるもののそれらの間隔は変わらず、したがって負圧の期間が伸びるということがないので、図１０の場合よりもマイクロバルーンの殻の破壊効果が劣る。そこで、最初の半サイクルが正の超音波を用いる場合は、十分な破壊効果が得られるように送波超音波の音圧レベルを高める必要がある。
【００７１】
図１２に、パーフュージョン計測時の超音波送受信シーケンスを模式的に示す。同図に示すように、最初の期間３０において、マイクロバルーンを破壊するための超音波を送波する。この超音波は、例えば、音圧が０．５ＭＰａ以上、周波数が０．５〜１ＭＨｚ、送波時間が１〜数μＳである。送波用の駆動波形としては、図１０の（ａ）に示したものを用いるのが有利である。それに限らず、図１１の（ａ）に示したものを用いても良いのは勿論である。また、超音波ビームの太さ等を調整し、１回の送波当たりの破壊をできるだけ広範囲にするのが、破壊の能率を上げる点で好ましい。
【００７２】
次に、期間３２において、超音波の送波および受波を停止し待ちの状態に入る。待ち時間は、マイクロバルーンの種類に応じた破壊の進行速度に合わせて、例えば、数μＳ〜数百μＳとする。この間に、マイクロバルーンは破壊が完了して消滅する。
【００７３】
次に、期間３４において、撮像用の超音波送波およびそのエコーの受波を行う。撮像用の超音波送波の音圧は、例えば、滞在性のマイクロバルーンを破壊せずに通過性のマイクロバルーンを破壊するように調整してある。両マイクロバルーンは大きさおよび殻の肉厚が違うので、選択的に破壊することが可能である。音圧として、例えば、５０ｋＰａが選ばれる。また、周波数は滞在性のマイクロバルーンの共振周波数に一致する例えば１ＭＨｚとされる。
【００７４】
そのような超音波を用いた場合、滞在性のマイクロバルーンは第２高調波エコーを発生し、通過性のマイクロバルーンは破壊に伴う誘発音響およびサブハーモニックスエコーを発生する。このような受信信号の相違に基づき、画像処理部１４で滞在性のマイクロバルーンと通過性のマイクロバルーンを別々に画像化して画像メモリ１４６にそれぞれ記憶する。また、基本波エコーについても別に画像化して画像メモリ１４６に記憶する。
【００７５】
これらの画像の合成画像を表示した画面では、例えば図１３に示すように、造影剤像１７０（第２高調波エコー像１６２乃至サブハーモニックスエコー像１６６）が部分的に消えている。造影剤像１７０の消えている部分がマイクロバルーンが破壊された部分である。この部分を破壊痕領域１７２と呼ぶ。
【００７６】
破壊範囲の外にあったマイクロバルーンのうち、滞在性のマイクロバルーンは、組織内で同じ位置に暫く留まる。このため、滞在性のマイクロバルーンの破壊の痕跡（破壊痕領域１７２）も組織に関して同じ位置に留まる。これに対して、破壊範囲の外にあった通過性のマイクロバルーンは、パーフュージョンにより時間の経過とともに組織内を移動するので、破壊痕領域１７２にも次第に進入して来る。
【００７７】
これによって、期間３４での２回目以降の撮像によって順次に得た画像においては、破壊痕領域１７２における通過性のマイクロバルーンの画像濃度が、例えば図１４に示すように変化する。すなわち、初めのうちは時間の経過とともに次第に増加し、やがてマイクロバルーンの流出に伴って漸次低下する。破壊痕領域１７２でのこのような通過性のマイクロバルーンの濃度変化は、パーフュージョンに由来する。したがって、破壊痕領域１７２をＲＯＩとし、そこでの通過性のマイクロバルーンの画像の濃度変化等に基づいて、パーフュージョンを求めることができる。
【００７８】
ここで、計測対象の組織が例えば心筋等のように運動している組織の場合、ＲＯＩすなわち破壊痕領域１７２は、画面上では絶えず位置が変化するが、組織に対する相対位置は変わらない。そこで、画像における破壊痕領域１７２の像を利用してＲＯＩ追跡(ROI tracking)を行なうことができる。
【００７９】
すなわち、画像処理プロセッサ１４８により、画像１４６に記憶した各画像について、滞在性のマイクロバルーンの像に基づいてＲＯＩ追跡を行ない、時相の異なる複数の画像について常に同一のＲＯＩを捉える。そして、そのＲＯＩにおける通過性のマイクロバルーンの画像の経時的な濃度変化等からパーフュージョンを求める。パーフュージョン計測値は表示部１６に表示される。
【００８０】
このように、滞在性のマイクロバルーンと通過性のマイクロバルーンの体内での挙動の相違を利用することにより、運動する組織について効果的なパーフュージョン計測値を行なうことができる。これは、滞在性のマイクロバルーンと通過性のマイクロバルーンを同時に用いることで実現できるものであり、滞在性のマイクロバルーンまたは通過性のマイクロバルーンのどちらか一方だけでは実現不可能である。
【００８１】
期間３４における撮像には、周波数の異なる２つの超音波を用いるようにしても良い。すなわち、１つの超音波は滞在性のマイクロバルーンの共振周波数に合わせた周波数（例えば１ＭＨｚ）とし、他方の超音波は通過性のマイクロバルーンの共振周波数に合わせた周波数（例えば５ＭＨｚ）とする。マイクロバルーンの大きさが違うので、このような共振周波数の使い分けが可能である。なお、音圧は通過性のマイクロバルーンを破壊しない例えば５０ｋＰａ未満とする。
【００８２】
そのような超音波を用いた場合、滞在性のマイクロバルーンと通過性のマイクロバルーンはそれぞれ周波数が異なる第２高調波エコーを発生する。したがって、それらの受信信号に基づいて別々に画像化し、上記と同様にしてパーフュージョンを計測することができる。
【００８３】
なお、運動速度が比較的ゆっくりしている組織については、上記の信号の他に通過性のマイクロバルーンが生じるエコー信号のドップラシフトを利用するようにしても良い。エコー信号のドップラシフトは流速を直接的に示す。このため、パーフュージョン計測が容易に行なえるという利点がある。
【００８４】
また、超音波プローブ２が２次元の超音波トランスデューサのアレイを有するときは、例えば、図１５に示すように、太い超音波ビーム２１０による破壊を行い、その有効破壊範囲２１２（破壊痕領域）内に適宜（例えば８×８）の音線マトリクス(matrix)を包含するするようにしても良い。これは、破壊痕領域２１２を閉領域とする点で好ましい。なお、図１５は、超音波ビーム２１０および各音線２０２を、超音波の送受方向に垂直な断面図すなわち横断面図で示したものである。
【００８５】
以上、超音波撮像の一例としてパーフュージョン計測について説明したが、本発明は、それに限らず、滞在性のマイクロバルーンと通過性のマイクロバルーンの体内での挙動の相違を利用した種々の超音波撮像に適用可能であることはいうまでもない。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、運動する組織につき正確なパーフュージョン計測を行なう超音波撮像方法および装置、並びにパーフュージョン計測に好適なマイクロバルーン造影剤を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態の一例の装置による音線走査の概念図である。
【図４】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるフィルタの通過帯域を示すグラフである。
【図６】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるドップラ処理部のブロック図である。
【図７】 本発明の実施の形態の一例の装置における画像処理部のブロック図である。
【図８】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図９】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図１０】 本発明の実施の形態の一例の装置における送波超音波の一例を示す波形図である。
【図１１】 本発明の実施の形態の一例の装置における送波超音波の一例を示す波形図である。
【図１２】 本発明の実施の形態の一例の装置の動作シーケンスの一例を示す図である。
【図１３】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図１４】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の濃度変化の一例を示すグラフである。
【図１５】 本発明の実施の形態の一例の装置における送波超音波のビームの断面を示す模式図である。
【符号の説明】
２ 超音波プローブ
４ 被検体
４０ マイクロバルーン造影剤
６ 送受信部
１０ Ｂモード処理部
１２ ドップラ処理部
１４ 画像処理部
１６ 表示部
１８ 制御部
２０ 操作部
６０２ 送波タイミング発生回路
６０４ 送波ビームフォーマ
６０６ 送受切換回路
６０８ セレクタ
６１０ 受波ビームフォーマ
１００〜１０６ フィルタ
１１０〜１１６ シグナルコンディショナ
１２０ 直交検波回路
１２２ ＭＴＩフィルタ
１２４ 自己相関回路
１２６ 平均流速演算回路
１２８ 分散演算回路
１３０ パワー演算回路
１４０ バス
１４２ 音線データメモリ
１４４ ディジタル・スキャンコンバータ
１４６ 画像メモリ
１４８ 画像処理プロセッサ

Claims (4)

1. 体内での滞在性が通過性に優る第１のマイクロバルーンと体内での通過性が滞在性に優る第２のマイクロバルーンとを含有するマイクロバルーン造影剤が注入された被検体内の前記マイクロバルーン造影剤の滞在部位において少なくとも前記第１のマイクロバルーンを超音波で破壊して破壊痕を形成するマイクロバルーン破壊手段と、
   前記破壊痕に流通する前記第２のマイクロバルーンを超音波で撮像してパーフュージョン計測を行なう計測手段と、を具備することを特徴とする超音波撮像装置。
2. 請求項１に記載の超音波撮像装置において、
   前記計測手段は、運動している組織における前記破壊痕を追跡することによって前記パーフュージョン計測を行なうことを特徴とする超音波撮像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の超音波撮像装置において、
   前記計測手段は、前記第１のマイクロバルーンを破壊せず前記第２のマイクロバルーンを破壊する音圧であり且つ周波数が前記第１のマイクロバルーンの共鳴周波数に一致する超音波を送波することを特徴とする超音波撮像装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の超音波撮像装置において、
   前記計測手段は、周波数が前記第１のマイクロバルーン及び前記第２のマイクロバルーンのそれぞれの共鳴周波数に一致する２種類の超音波を送波することを特徴とする超音波撮像装置。

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