JPH11253449A

JPH11253449A - 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

Info

Publication number: JPH11253449A
Application number: JP10060850A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Takeuchi; 康人竹内
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd; Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-21
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JP3984698B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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、並びにそれに
好適なマイクロバルーン造影剤を実現する。【解決手段】体内での滞在性が良い第１のマイクロバ
ルーンと体内での通過性が良い第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、被検体内の第１のマイクロバルーンを超音波で破壊
して破壊痕１７２を形成し、破壊痕に流通する第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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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 : reg
ion 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(per
fusion) ）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(bloc
k) 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(trans
ducer)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６
０８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２０
０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 emiss
ion)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 shi
ft) 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)１００〜１
０６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(movin
g target indication filter) １２２、自己相関回路１
２４、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１２
０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２
２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１
４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(d
ata 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１４
２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１
４６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１
４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１２
２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Ｃ
ＦＭ(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、ＣＦ
Ｍ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１
０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１７
２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１
７２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１
７２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 tra
cking)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１０Ｂ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１２２ＭＴＩ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

【特許請求の範囲】

【請求項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
を用いる、ことを特徴とする超音波撮像方法。
【請求項２】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。
【請求項３】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。
【請求項４】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。