JP4070339B2 - Ultrasonic imaging device - Google Patents

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JP4070339B2
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康人 竹内
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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に関し、特に、マイクロバルーン(microballoon)を造影剤として利用する超音波撮像方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
超音波撮像のための造影剤としてマイクロバルーンが用いられる。マイクロバルーンは生体に無害な物質でできているマイクロカプセル(micro capsule)に気体を封入したものとなっている。これを被検体に注入し、その集合部位に超音波を照射してマイクロバルーンを破壊し、放出されたガスバブル(gas bubble)を利用して撮像を行う。このため、撮像に当たっては、撮像範囲についてマイクロバルーンを破壊するための超音波を照射し、その後に撮像範囲を超音波で走査してエコーを受信し、エコー受信信号に基づいて画像を生成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように先ず撮像範囲にマイクロバルーン破壊用の超音波を照射し、その後にあらためて撮像範囲を超音波で走査してエコーを受信する方式では、マイクロバルーンを破壊してから撮像が行われるまでに数百μs以上の間があくので、発生後数μs程度で消滅してしまうごく短寿命のガスバブルについては撮像が不可能であるという問題があった。
【0004】
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、寿命が短いガスバブルを撮像する超音波撮像方法および装置を実現することである。
【0005】
【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、マイクロバルーンが注入された被検体内の撮像範囲に前記マイクロバルーンを破壊しない連続的な第1の超音波を照射し、前記撮像範囲を通過する音線に沿って前記マイクロバルーンを破壊するパルス的な第2の超音波を送波し、前記第2の超音波が通過した後の前記音線上の反射点から帰投する前記第1の超音波に対するエコーに基づいて画像を生成することを特徴とする超音波撮像方法である。
【0006】
(2)上記の課題を解決する第2の発明は、マイクロバルーンが注入された被検体内の撮像範囲に前記マイクロバルーンを破壊しない連続的な第1の超音波を照射する超音波照射手段と、前記撮像範囲を通過する音線に沿って前記マイクロバルーンを破壊するパルス的な第2の超音波を送波する超音波送波手段と、前記第2の超音波が通過した後の前記音線上の反射点から帰投する前記第1の超音波に対するエコーを受信するエコー受信手段と、前記エコー受信手段が受信したエコーに基づいて画像を生成する画像生成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。
【0007】
(3)上記の課題を解決する第3の発明は、前記第2の超音波は前記第1の超音波とは周波数が異なることを特徴とする(2)に記載の超音波撮像装置である。
【0008】
(作用)
本発明では、撮像範囲に連続的な超音波が常時照射されているので、超音波パルスが通過した後に生じたガスバブルから直ちにエコーが生じる。
【0009】
【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。図1に、超音波撮像装置のブロック(block)図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0010】
同図に示すように、本装置は超音波トランスデューサ(transducer)22,24,26を有する。超音波トランスデューサ22,24,26は、後述する相互関係を保って図示しない支持手段で支持され、超音波プローブ(probe)2を構成している。
【0011】
超音波トランスデューサ22は、パルス(pulse)駆動部62で駆動されて超音波パルスを被検体4内に送波する。超音波パルスは、本発明における第2の超音波の実施の形態の一例である。超音波トランスデューサ22およびパルス駆動部62は、本発明における超音波送波手段の実施の形態の一例である。被検体4内には、予めマイクロバルーン造影剤が注入され、マイクロバルーン集合部位40が形成されている。超音波パルスは、マイクロバルーン集合部位40におけるマイクロバルーンを破壊しうる強度を有する。
【0012】
超音波トランスデューサ24は、CW(continuous wave)駆動部64で駆動されてCW超音波を被検体4内に照射する。CW超音波は本発明における第1の超音波の実施の形態の一例である。超音波トランスデューサ24およびCW駆動部64は、本発明における超音波照射手段の実施の形態の一例である。CW超音波は、マイクロバルーン集合部位40におけるマイクロバルーンを破壊しない程度の強度を有する。
【0013】
超音波トランスデューサ26は、被検体4内から帰投する超音波エコーを受信し、エコー受信信号をエコー受信部66に入力する。超音波トランスデューサ26およびエコー受信部66は、本発明におけるエコー受信手段の実施の形態の一例である。
【0014】
図2に、超音波トランスデューサ22,24,26の模式的構成を示す。図2において互いに垂直な3方向をx,y,zとし、z方向を被検体4の深さ方向としたとき、超音波トランスデューサ22はx方向に配列された複数のトランスデューサエレメント(transducer element)22iを有する。トランスデューサエレメント22iは、例えばPZT(チタン(Ti)酸ジルコン(Zr)酸鉛(Pb))セラミクス(ceramics)等の圧電材料で構成される。超音波トランスデューサ24,26も同様に、x方向に配列された複数のトランスデューサエレメント24i,26iをそれぞれ有する。
【0015】
超音波トランスデューサ24,26はy方向に隣り合って配置されている。超音波トランスデューサ22はそれらとはx方向に隣り合って配置されている。超音波トランスデューサ22,24,26は、このような相互関係を保って図示しない支持手段により支持されている。
【0016】
超音波トランスデューサ24の個々のトランスデューサエレメント24iは、CW駆動部64で一斉に駆動されて位相が同一なCW超音波をそれぞれ生じる。それらCW超音波の波面合成により、平面波のCW超音波が撮像範囲30に照射される。CW超音波の周波数は、マイクロバルーンから放出される後述のガスバブルの共振周波数に一致させることが、第2高調波エコーを利用してガスバブルのみを画像化する点で好ましい。
【0017】
なお、共振周波数との一致不一致に関わらず、基本波エコーを利用して画像化することが可能である。また、CW超音波は必ずしも完全なCWである必要はなく、例えばロングバースト(long burst)波等の連続発生期間の長い超音波であって良い。以下、CW超音波の例で説明するが、ロングバースト波等を用いた場合も同様になる。
【0018】
超音波トランスデューサ26の個々のトランスデューサエレメント26iは、撮像範囲30から帰投するエコーをそれぞれ受信し、エコー受信信号をエコー受信部66に入力する。撮像範囲30にはマイクロバルーン集合部位40が含まれる。エコー受信部66には、必要に応じて第2高調波フィルタ(filter)が設けられる。
【0019】
超音波トランスデューサ22の個々のトランスデューサエレメント22iは、パルス駆動部62で駆動されてそれぞれ超音波パルスを発生する。それら超音波パルスの波面合成により、撮像範囲30に超音波ビーム(beam)32が送波される。超音波ビーム(音線)32の方位は、個々のトランスデューサエレメントを駆動する時間差により設定される。また、この方位を順次切り換えることにより、撮像範囲30内で音線順次の超音波ビーム走査が行われ、マイクロバルーン集合部位40におけるマイクロバルーンが破壊される。超音波パルスの周波数は上記のCW超音波の周波数と異ならせることが、超音波パルスのエコーをフィルタで阻止する点で好ましい。阻止フィルタは例えばエコー受信部66に設けられる。
【0020】
マイクロバルーンを破壊するための超音波として、例えば図3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が送波される。このような超音波は、例えば最初の半サイクルを負極姓とした駆動信号等によって発生させることができる。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)効果によって容易に破壊する。マイクロバルーンの硬度が比較的高いものほど負圧によって破壊し易い。
【0021】
被検体4内での超音波伝播の非線形性により、例えば図3の(b)に示すように、瞬時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破壊に有利に作用する。このため、比較的低い瞬時音圧でもマイクロバルーンを破壊することができる。また、瞬時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。
【0022】
これに対して、図4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3の場合よりもマイクロバルーンの破壊効果が劣る。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瞬時音圧レベルを高く設定する。
【0023】
このような超音波が音線32上をマイクロバルーンを破壊しながら進行する。マイクロバルーンの破壊に伴って音線32上で逐次にガスバブルが放出される。ガスバブルは、超音波トランスデューサ24から絶えずCW超音波が照射されていることにより発生直後からエコーを生じる。
【0024】
このようなエコー発生の模式図を図5に示す。同図に示すように、音線32上を超音波パルス34が通過したとき、音線32上に順次に発生したガスバブル42,44,46からそれぞれエコーが発生する。円42’,44’,46’はそれぞれのエコーの波面位置を表す。図では、ガスバブル42から発生したエコーの波面42’が、超音波トランスデューサ26における最短距離のトランスデューサエレメント26jに到達した瞬間を示している。このとき、ガスバブル44から発生したエコーは伝搬の途中にあり、ガスバブル46ではエコーが発生したばかりである。
【0025】
エコーの波面42’は、その進行に伴って他のトランスデューサエレメント26iに順次に到達する。波面の到達時間は、ガスバブル42から各トランスデューサエレメント26iまでの距離に相当する。エコーの波面44’,46’も、その進行につれて順次超音波トランスデューサ26に到達する。それら波面の到達時間は、ガスバブル44,46から各トランスデューサエレメント26iまでの距離および各ガスバブルの発生時間差に対応する。超音波トランスデューサ26の個々のトランスデューサエレメント26iは、このようなエコーをそれぞれ時系列的に受信する。
【0026】
エコー受信部6はデータ(data)処理部8に接続されている。データ処理部8には、エコー受信部6から、RF(radio frequency)信号のままのエコー受信信号がディジタルデータ(digital data)として入力される。データ処理部8は、入力されたエコーデータを処理して画像生成を行う。データ処理部8は本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【0027】
データ処理部8は、図6に示すように、データ処理プロセッサ(processor)80、エコーメモリ(echo memory)82、データメモリ84および画像メモリ86を備えている。これらはバス(bus)88によって接続されている。エコー受信部6から入力されたトランスデューサエレメント26i(以下、単にエレメントという)ごとの時系列のエコーデータは、エコーメモリ82に記憶される。
【0028】
データ処理プロセッサ80は、エコーデータに基づいてBモード(mode)画像を生成する。Bモード画像を生成するには、音線32上の各点におけるエコーの強度を逐一求めて画素値とする。音線32上の各点で発生したエコーは、上記のように、エコー発生点から超音波トランスデューサ26のエレメントまでの距離およびエコー発生時間差に相当する時間を経てエレメントに到達するので、エコーメモリ82に記憶した時系列のエコーデータから、エレメントごとに時間軸上の該当する部分のデータを抽出し、それらを全加算することにより、エコー発生点におけるエコー強度を求めることができる。
【0029】
例えば、図5に示したガスバブル42のエコー強度を求めるには、ガスバブル42から超音波トランスデューサ26の各エレメントまでの波面42’の到達時間およびエコー発生時期に相当する時間軸上の位置にあるエコーデータを、エレメントごとに抽出し、それらを全加算する。これにより、マイクロバルーンを破壊した超音波パルスのエコーを含まず、CW超音波に対するエコーのみの強度が得られる。超音波パルスのエコーを予めフィルタで除去すればさらに完璧なものになる。
【0030】
ガスバブル44,46のエコー強度も同様にして求める。同様に、方位の異なる複数の音線上のエコー強度をそれぞれ求めて画素値とすることにより、Bモード画像を生成する。Bモード画像におけるガスバブルの像は、マイルバルーンから放出されて発生したばかりのガスバブルを示している。したがって、寿命が例えば数μs程度のごく短命なガスバブルを的確に画像化することができる。生成したBモード画像は画像メモリ86に記憶する。
【0031】
データ処理部8には表示部10が接続されている。表示部10は、例えばグラフィックディスプレー(graphic display)等を用いて構成され、データ処理部8の画像メモリ86から入力された画像データに基づいて可視像を表示するようになっている。
【0032】
以上のパルス駆動部62、CW駆動部64、エコー受信部66、データ処理部8および表示部10は制御部12に接続されている。制御部12は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御する。被制御の各部から制御部12に状態報知信号や応答信号等が伝えられる。制御部12の制御の下で超音波撮像が実行される。
【0033】
制御部12には操作部14が接続されている。操作部14は操作者によって操作され、制御部12に所望の指令や情報を入力する。操作部14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。
【0034】
本装置の動作を説明する。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14を操作して撮像を行う。撮像は制御部12による制御の下で遂行される。これにより、超音波トランスデューサ24から撮像範囲30にCW超音波が照射され、また、超音波トランスデューサ22から撮像範囲30に音線32に沿ってマイクロバルーンを破壊する超音波パルスが送波される。音線32の方位の切り換えにより撮像範囲が音線順次で走査される。
【0035】
撮像範囲30からのエコーは超音波トランスデューサ26で受信され各エレメントごとの時系列のエコー受信信号がエコーメモリ82に記憶される。データ処理プロセッサ80はエコーメモリ82のデータから上記のようにしてBモード画像を生成し、表示部10に表示する。これによって、マイクロバルーンから放出されたばかりのガスバブルを撮像したBモード画像が可視像として得られる。
【0036】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、寿命が短いガスバブルを撮像する超音波撮像方法および装置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】図1に示した装置よる超音波撮像を示す模式図である。
【図3】図1に示した装置が送波する超音波の瞬時音圧の波形図である。
【図4】図1に示した装置が送波する超音波の瞬時音圧の波形図である。
【図5】図1に示した装置よる超音波撮像を示す模式図である。
【図6】図1に示した装置におけるデータ処理部のブロック図である。
【符号の説明】
2 超音波プローブ
22,24,26 超音波トランスデューサ
22i,24i,26i トランスデューサエレメント
30 撮像範囲
32 超音波ビーム
4 被検体
40 マイクロバルーン集合体
62 パルス駆動部
64 CW駆動部
66 エコー受信部
8 データ処理部
10 表示部
12 制御部
14 操作部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic imaging method and apparatus, and more particularly, to an ultrasonic imaging method and apparatus using a microballoon as a contrast agent.
[0002]
[Prior art]
A microballoon is used as a contrast agent for ultrasonic imaging. The microballoon is a microcapsule made of a substance that is harmless to a living body, in which gas is sealed. This is injected into the subject, the microscopic balloon is broken by irradiating the collection site with ultrasonic waves, and imaging is performed using the released gas bubble. For this reason, in imaging, an ultrasonic wave for destroying the microballoon is irradiated on the imaging range, and then the imaging range is scanned with the ultrasonic wave to receive an echo, and an image is generated based on the echo reception signal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the method of first irradiating the imaging range with ultrasonic waves for destroying the microballoon and then scanning the imaging range with ultrasound again to receive echoes, until the imaging is performed after the microballoon is destroyed In this case, there is a problem that it is impossible to image a very short-lived gas bubble that disappears within a few μs after generation.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize an ultrasonic imaging method and apparatus for imaging a gas bubble having a short lifetime.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
(1) According to a first invention for solving the above problem, the imaging range in the subject into which the microballoon has been injected is irradiated with a continuous first ultrasonic wave that does not destroy the microballoon, A first pulse-like ultrasonic wave that destroys the microballoon is transmitted along a sound ray that passes through the first ultrasonic wave, and the first ultrasonic wave is returned from a reflection point on the sound ray after the second ultrasonic wave has passed. An ultrasonic imaging method is characterized in that an image is generated based on an echo to an ultrasonic wave.
[0006]
(2) A second invention that solves the above-described problem is an ultrasonic irradiation unit that irradiates a continuous first ultrasonic wave that does not destroy the microballoon into an imaging range in a subject into which the microballoon is injected. Ultrasonic transmitting means for transmitting a pulsed second ultrasonic wave for breaking the microballoon along a sound ray passing through the imaging range; and the sound after the second ultrasonic wave has passed. An echo receiving means for receiving an echo for the first ultrasonic wave returned from a reflection point on a line, and an image generating means for generating an image based on the echo received by the echo receiving means It is an ultrasonic imaging apparatus.
[0007]
(3) A third invention for solving the above-mentioned problem is the ultrasonic imaging apparatus according to (2), wherein the frequency of the second ultrasonic wave is different from that of the first ultrasonic wave. .
[0008]
(Function)
In the present invention, since continuous ultrasonic waves are constantly applied to the imaging range, an echo is immediately generated from a gas bubble generated after the ultrasonic pulse has passed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus. An example of an embodiment related to the method of the present invention is shown by the operation of the apparatus.
[0010]
As shown in the figure, this apparatus has ultrasonic transducers 22, 24 and 26. The ultrasonic transducers 22, 24, and 26 are supported by support means (not shown) while maintaining the mutual relationship described later, and constitute an ultrasonic probe (probe) 2.
[0011]
The ultrasonic transducer 22 is driven by a pulse driving unit 62 and transmits an ultrasonic pulse into the subject 4. The ultrasonic pulse is an example of an embodiment of the second ultrasonic wave in the present invention. The ultrasonic transducer 22 and the pulse driving unit 62 are an example of an embodiment of the ultrasonic wave transmission means in the present invention. A microballoon contrast medium is injected into the subject 4 in advance to form a microballoon assembly site 40. The ultrasonic pulse has an intensity capable of breaking the microballoon at the microballoon assembly site 40.
[0012]
The ultrasonic transducer 24 is driven by a CW (continuous wave) driving unit 64 and irradiates the subject 4 with CW ultrasonic waves. CW ultrasound is an example of an embodiment of the first ultrasound in the present invention. The ultrasonic transducer 24 and the CW driving unit 64 are an example of an embodiment of ultrasonic irradiation means in the present invention. The CW ultrasonic wave has an intensity that does not destroy the microballoons at the microballoon assembly site 40.
[0013]
The ultrasonic transducer 26 receives an ultrasonic echo returned from within the subject 4 and inputs an echo reception signal to the echo receiving unit 66. The ultrasonic transducer 26 and the echo receiver 66 are an example of an embodiment of the echo receiving means in the present invention.
[0014]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the ultrasonic transducers 22, 24, and 26. In FIG. 2, when three directions perpendicular to each other are x, y, z and the z direction is the depth direction of the subject 4, the ultrasonic transducer 22 is a plurality of transducer elements 22i arranged in the x direction. Have The transducer element 22i is made of a piezoelectric material such as PZT (titanium (Ti) zirconate (Zr) lead acid (Pb)) ceramics. Similarly, the ultrasonic transducers 24 and 26 have a plurality of transducer elements 24i and 26i arranged in the x direction, respectively.
[0015]
The ultrasonic transducers 24 and 26 are arranged adjacent to each other in the y direction. The ultrasonic transducers 22 are arranged adjacent to them in the x direction. The ultrasonic transducers 22, 24, and 26 are supported by support means (not shown) while maintaining such a mutual relationship.
[0016]
The individual transducer elements 24 i of the ultrasonic transducer 24 are simultaneously driven by the CW driving unit 64 to generate CW ultrasonic waves having the same phase. The imaging range 30 is irradiated with plane wave CW ultrasonic waves by wavefront synthesis of these CW ultrasonic waves. The frequency of the CW ultrasonic wave is preferably matched with the resonance frequency of a gas bubble to be described later emitted from the microballoon from the viewpoint of imaging only the gas bubble using the second harmonic echo.
[0017]
Regardless of the coincidence or mismatch with the resonance frequency, it is possible to image using the fundamental wave echo. Further, the CW ultrasonic wave is not necessarily a complete CW, and may be an ultrasonic wave having a long continuous generation period such as a long burst wave. Hereinafter, although an example of CW ultrasonic waves will be described, the same applies when a long burst wave or the like is used.
[0018]
Each transducer element 26 i of the ultrasonic transducer 26 receives an echo returned from the imaging range 30 and inputs an echo reception signal to the echo receiver 66. The imaging range 30 includes a microballoon assembly site 40. The echo receiving unit 66 is provided with a second harmonic filter as necessary.
[0019]
Each transducer element 22i of the ultrasonic transducer 22 is driven by a pulse driving unit 62 to generate an ultrasonic pulse. An ultrasonic beam (beam) 32 is transmitted to the imaging range 30 by wavefront synthesis of these ultrasonic pulses. The direction of the ultrasonic beam (sound ray) 32 is set by a time difference for driving each transducer element. Further, by sequentially switching the orientation, acoustic beam sequential ultrasonic beam scanning is performed within the imaging range 30, and the microballoons at the microballoon assembly site 40 are destroyed. It is preferable that the frequency of the ultrasonic pulse is different from the frequency of the CW ultrasonic wave in terms of blocking the echo of the ultrasonic pulse with a filter. The blocking filter is provided in the echo receiving unit 66, for example.
[0020]
As an ultrasonic wave for breaking the microballoon, for example, as shown in FIG. 3A, an ultrasonic wave having a negative pressure in the first half cycle (cycle) is transmitted. Such an ultrasonic wave can be generated, for example, by a drive signal having the first half cycle as a negative electrode. When such an ultrasonic wave is applied to the microballoon, it is easily broken by a cavitation effect caused by a negative pressure. The higher the hardness of the microballoon, the easier it is to break by negative pressure.
[0021]
Due to the nonlinearity of the ultrasonic wave propagation within the subject 4, for example, as shown in FIG. 3B, the instantaneous sound pressure waveform tends to have a negative period extending as it progresses. The extension of the negative period lengthens the application time of the negative pressure, which has an advantageous effect on the destruction of the microballoon. For this reason, the microballoon can be destroyed even with a relatively low instantaneous sound pressure. In addition, it is advantageous in that the positive portion of the instantaneous sound pressure waveform is steep in that the destruction is accelerated.
[0022]
On the other hand, as shown in FIG. 4 (a), when a positive ultrasonic wave is used in the first half cycle, even if there is a nonlinearity of propagation, it is positive as shown in FIG. 4 (b). Although the portion becomes steep, the interval between them does not change. Therefore, the period of the negative pressure does not increase, so that the destruction effect of the microballoon is inferior to the case of FIG. Therefore, when the first half cycle uses a positive ultrasonic wave, the instantaneous sound pressure level of the transmitted ultrasonic wave is set high so that a sufficient destruction effect can be obtained.
[0023]
Such ultrasonic waves travel on the sound ray 32 while destroying the microballoons. As the microballoon is broken, gas bubbles are sequentially released on the sound ray 32. The gas bubble generates an echo immediately after it is generated because the CW ultrasonic wave is continuously irradiated from the ultrasonic transducer 24.
[0024]
A schematic diagram of such echo generation is shown in FIG. As shown in the figure, when the ultrasonic pulse 34 passes on the sound ray 32, echoes are generated from the gas bubbles 42, 44, 46 sequentially generated on the sound ray 32, respectively. Circles 42 ', 44' and 46 'represent the wavefront positions of the respective echoes. The figure shows the moment when the wavefront 42 ′ of the echo generated from the gas bubble 42 reaches the transducer element 26 j having the shortest distance in the ultrasonic transducer 26. At this time, the echo generated from the gas bubble 44 is in the middle of propagation, and the echo is just generated in the gas bubble 46.
[0025]
The echo wavefront 42 'sequentially reaches the other transducer elements 26i as it progresses. The arrival time of the wavefront corresponds to the distance from the gas bubble 42 to each transducer element 26i. The echo wavefronts 44 ′ and 46 ′ also sequentially reach the ultrasonic transducer 26 as they travel. The arrival times of these wavefronts correspond to the distances from the gas bubbles 44 and 46 to the transducer elements 26i and the generation time differences of the gas bubbles. Each transducer element 26i of the ultrasonic transducer 26 receives such echoes in time series.
[0026]
The echo receiving unit 6 is connected to a data processing unit 8. An echo reception signal as an RF (radio frequency) signal is input from the echo reception unit 6 to the data processing unit 8 as digital data. The data processing unit 8 processes the input echo data to generate an image. The data processing unit 8 is an example of an embodiment of the image generation means in the present invention.
[0027]
As shown in FIG. 6, the data processing unit 8 includes a data processing processor 80, an echo memory 82, a data memory 84, and an image memory 86. These are connected by a bus 88. Time-series echo data for each transducer element 26 i (hereinafter simply referred to as “element”) input from the echo receiver 6 is stored in the echo memory 82.
[0028]
The data processor 80 generates a B mode image based on the echo data. In order to generate a B-mode image, the echo intensity at each point on the sound ray 32 is obtained one by one and used as a pixel value. As described above, the echo generated at each point on the sound ray 32 reaches the element after a distance corresponding to the distance from the echo generation point to the element of the ultrasonic transducer 26 and a time corresponding to the difference in echo generation time. The data of the corresponding part on the time axis is extracted for each element from the time-series echo data stored in, and the total intensity of these is added to obtain the echo intensity at the echo occurrence point.
[0029]
For example, in order to obtain the echo intensity of the gas bubble 42 shown in FIG. 5, the echo at the position on the time axis corresponding to the arrival time of the wavefront 42 ′ from the gas bubble 42 to each element of the ultrasonic transducer 26 and the echo generation time. Data is extracted element by element and added together. Thereby, the intensity | strength of only the echo with respect to a CW ultrasonic wave is acquired, without including the echo of the ultrasonic pulse which destroyed the microballoon. If the echo of the ultrasonic pulse is removed by a filter in advance, it becomes more perfect.
[0030]
The echo intensity of the gas bubbles 44 and 46 is obtained in the same manner. Similarly, a B-mode image is generated by obtaining echo intensities on a plurality of sound rays having different azimuths and using them as pixel values. The gas bubble image in the B-mode image shows the gas bubble that has just been emitted from the mile balloon. Therefore, an extremely short-lived gas bubble having a lifetime of, for example, about several μs can be accurately imaged. The generated B-mode image is stored in the image memory 86.
[0031]
A display unit 10 is connected to the data processing unit 8. The display unit 10 is configured using, for example, a graphic display or the like, and displays a visible image based on image data input from the image memory 86 of the data processing unit 8.
[0032]
The pulse driving unit 62, CW driving unit 64, echo receiving unit 66, data processing unit 8, and display unit 10 are connected to the control unit 12. The control unit 12 gives control signals to these units to control their operation. A status notification signal, a response signal, and the like are transmitted from each part to be controlled to the control unit 12. Ultrasonic imaging is executed under the control of the control unit 12.
[0033]
An operation unit 14 is connected to the control unit 12. The operation unit 14 is operated by an operator and inputs a desired command and information to the control unit 12. For example, the operation unit 14 includes an operation panel including a keyboard and other operation tools.
[0034]
The operation of this apparatus will be described. The operator brings the ultrasonic probe 2 into contact with a desired portion of the subject 4 and operates the operation unit 14 to perform imaging. Imaging is performed under the control of the control unit 12. As a result, the ultrasonic transducer 24 irradiates the imaging range 30 with the CW ultrasonic wave, and the ultrasonic transducer 22 transmits an ultrasonic pulse that destroys the microballoon along the sound ray 32 to the imaging range 30. By changing the direction of the sound ray 32, the imaging range is sequentially scanned by the sound ray.
[0035]
Echoes from the imaging range 30 are received by the ultrasonic transducer 26, and time-series echo reception signals for each element are stored in the echo memory 82. The data processor 80 generates a B-mode image from the data in the echo memory 82 as described above and displays it on the display unit 10. As a result, a B-mode image obtained by imaging the gas bubble just emitted from the microballoon is obtained as a visible image.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging method and apparatus for imaging a gas bubble having a short lifetime.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing ultrasonic imaging by the apparatus shown in FIG.
3 is a waveform diagram of an instantaneous sound pressure of an ultrasonic wave transmitted by the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
4 is a waveform diagram of instantaneous sound pressure of ultrasonic waves transmitted by the apparatus shown in FIG.
5 is a schematic diagram showing ultrasonic imaging by the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
6 is a block diagram of a data processing unit in the apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
2 Ultrasonic probes 22, 24, 26 Ultrasonic transducers 22i, 24i, 26i Transducer element 30 Imaging range 32 Ultrasonic beam 4 Subject 40 Micro balloon assembly 62 Pulse drive unit 64 CW drive unit 66 Echo reception unit 8 Data processing unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display part 12 Control part 14 Operation part

Claims (3)

マイクロバルーンが注入された被検体内の撮像範囲に前記マイクロバルーンを破壊しないCW超音波である第1の超音波を照射する超音波照射手段と、
前記撮像範囲を通過する音線に沿って前記マイクロバルーンを破壊するパルス的な第2の超音波を送波する超音波送波手段と、
前記第2の超音波が通過した後の前記音線上の反射点から帰投する前記第1の超音波に対するエコーを受信するエコー受信手段と、
前記エコー受信手段が受信したエコーに基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮像装置。
An ultrasonic irradiation means for irradiating a first ultrasonic wave which is a CW ultrasonic wave that does not destroy the microballoon into an imaging range in a subject into which the microballoon has been injected;
An ultrasonic wave transmitting means for transmitting a pulsed second ultrasonic wave that destroys the microballoon along a sound ray passing through the imaging range;
Echo receiving means for receiving an echo for the first ultrasonic wave returned from a reflection point on the sound ray after the second ultrasonic wave has passed;
An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image generation unit configured to generate an image based on an echo received by the echo reception unit.
請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記超音波送波手段が送波する第2の超音波の周波数は前記超音波照射手段が照射する第1の超音波の周波数とは異なり、
前記エコー受信手段は前記第2の超音波のエコーをフィルタで阻止する、ことを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1,
The frequency of the second ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic wave transmission means is different from the frequency of the first ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave irradiation means,
The ultrasonic imaging apparatus, wherein the echo receiving means blocks the echo of the second ultrasonic wave with a filter.
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、
前記超音波送波手段が送波する第2の超音波のパルスは、最初の半サイクルは負極性であり、次の半サイクルは正極性の波形であることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The ultrasonic imaging apparatus characterized in that the second ultrasonic pulse transmitted by the ultrasonic wave transmission means has a negative polarity in the first half cycle and a positive waveform in the next half cycle.
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