KR100380126B1

KR100380126B1 - 초음파를이용한촬상방법

Info

Publication number: KR100380126B1
Application number: KR1019970702870A
Authority: KR
Inventors: 볼크마르 우흐렌도르프; 크리스티안 호프만; 토마스 프리쯔쉬
Original assignee: 쉐링 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 2003-08-02
Also published as: CN1162250A; TW318140B; JPH10507672A; CA2204161C; JP2009119299A; NO20072892L; WO1996013213A3; CA2666047C; EP0789536A2; US5678553A; MX9702842A; AU698398B2; KR970706759A; JP2007283119A; CN1154436C; AU3842495A; CA2666047A1; NZ295149A; ZA959217B; WO1996013213A2

Abstract

초음파 프로세스에 의해 음파 세기에 대해 제한된 저항성이 있는 물체, 예를 들면 생체 조직 및 기관의 선택적인 그래픽 표시 및/또는 이 물체의 도플러 스펙트럼을 구하는 방법으로서, 여기에서 한 물질이 검사 영역에 주입되어 음향적으로 방사되고, 비선형 진동이 방사된 초음파에 의해 발생되며, 그 신호는 초음파 변환기에 의해 계산된다. 또한 상기 방법을 수행하기 위한 회로가 개시되어 있다.

Description

초음파를 이용한 촬상 방법

초음파에 있어서, 도플러 스펙트럼을 선택적으로 영상화(selective imaging)하거나 도플러 스펙트럼을 구하기 위해 초음파를 검사 구역(inspection zone)으로 방사하게 된다. 재료 시험 및 생체 조직을 검사하기 위한 프로세스 및 장치에 있어서, 송신기/수신기가 결합된 음파 헤드(combined transmitter/receiver sound head)가 통상적으로 사용된다. 발진기의 수정자 및 장치 전자 기기(apparatus electronics)에 의해, 음파 주파수(sound frequency, f_o)는 고정되고, 송신 및 수신에 대해서 똑같다. 일반적인 5 MHz 음파 헤드는 약 3 내지 7 MHz의 주파수 범위를 가지며 f_o= 5 MHz에서 최대값을 갖는다. 펄스 에코 기술(pulse echo technique)의 경우에, 반사된 또는 후방 산란된 신호(reflected and/or backscattered signal)는 동일 주파수 범위에서 수신된다. 이러한 장치 및 프로세스는 또한 초음파조영제(ultrasonic contrast agents)를 사용하여 생체 조직을 검사하는데도 사용된다. 주어진 주파수 범위 밖의 신호 성분들, 예를 들면, 전송 주파수에 대해 고조파 관계에 있는 진동 등은 검사 및 예를 들면 도플러 측정 등의 다른 분석 중의 물체를 영상화하는데 사용되지 않는다. 게다가, 더 넓은 주파수 범위에 대응하기 위하여, 지금까지 알려져 있는 프로세스 및 장치-시스템은 여러개의 음파 헤드를 사용하여 검사 도중에 이들을 바꾸면서 사용한다.

EP-A2-0 147 955는 검사할 물체를 고주파의 측정용 펄스 및 저주파이지만 음압이 높은 펌프 펄스(a pump pulse of low frequency but high sound pressure)에 노출시키는 초음파 프로세스에 대해 기재하고 있다.

계산(evaluation)을 할 때에는, 음속이 압력에 종속된다는 것(pressure dependence of the sound velocity)을 이용한다. 검사할 물체에서의 압력은 펌프 펄스에 의해 변한다.

펌프 펄스에 중첩된 측정용 펄스는 위상 변화를 겪게 되며, 이 위상 변화가 궁극적으로 계산에 이용된다. 이 공지된 프로세스에서의 중요한 인자는 따라서 위상 관계이다. 고조파(harmonic), 서브고조파(subharmonic), 및 초고조파(ultraharmonic) 주파수에 대해서는 계산하지 않는다.

게다가, 공지된 프로세스에서는 위상 천이를 측정할 수 있도록 펌프 펄스없이 기준 신호(reference signal)를 계산할 필요가 있다.

검사할 물체에서의 압력을 측정하는 프로세스가 EP-A3-0 072 330에 공지되어 있다. 이를 위해, 단지 초음파에 노출만시킴으로써 검사 중의 물체에 기포가 생성된다. 약 100 MHz 이하의, 일반적으로는 약 20MHz에까지 이르는 범위의 저주파 초음파원은 저압 단계에서 검사할 물체에 무가스 유체(gas-free fluids)인 경우에는 증기 기포(vapor bubbles)를, 용해된 가스가 있을 때에는 가스 기포를 발생시킨다.

초음파 전력은 캐비테이션 기포(cavitation bubble)이 검사할 신체내에 형성될 때까지 증가된다. 이러한 기포는 매우 커서(육안으로 쉽게 볼 수 있음) 음장(sound field)내에 갖혀 있을 수 있으며, 색전증(embolism)을 일으킬 위험이 있다. 기포들이 조직내에 발생되면, 감압증(decompression sickness)에서 볼 수 있는 반응 등의 부수 반응들이 예기된다. 어쩔 수 없는 누설 저주파 초음파(unavoidable stray low-frequency ultrasonic waves)로 인해, 특히 폐 손상의 위험이 있다.

EP-A2-0 068 399는 조직에서의 초음파 감쇄(ultrasonic attenuation) 또는 흡수 계수(absorption coefficient)를 결정하는 프로세스에 대해 기술하고 있다. 이를 위해, 후방 산란된 스펙트럼의 평균 주파수의 시간에 따른 변화 또는 전파 방향으로 공간상의 변화가 결정된다. 대체로 주파수에 비례하여 감쇄되기 때문에, 평균 주파수는 초음파 에너지의 펄스의 전달 거리가 증가함에 따라 서서히 저주파쪽으로 시프트한다. f_T로부터 f_C및 f_R로의 시프트는 비교적 적다.

US-A-3 640 271에 따른 프로세스에서는, 혈압 및 유속(flow velocity)을 측정한다. 이를 위해, 10 내지 100μm의 범위내의 제한된 크기를 갖는 개개의 기포들이 주입되고, 이들의 공진 주파수가 주입 전후에 결정된다. 이것은 제동된 트랜스듀서(damped transducer)와 주파수 스위프(frequency sweep), 또는 약하게 제동된 트랜스듀서(slightly damped transducer)로부터의 충격 여기(shock excitation)로 실행된다. 기포의 크기에 따라, 60 내지 600kHz의 범위에 있는 주파수, 즉 말하자면 2.5 내지 25mm의 파장을 사용해야만 한다. 사용된 기포가 크게 되면 이들이 모세관(capillary)을 통과할 수 없게 된다. 기포의 속도는 도플러 효과에 의해 측정되거나 2점 사이를 통과한 시간으로부터 측정된다.

여기 주파수(excitation frequency)의 고조파 배수(harmonic multiples)를 사용하여 초음파 현미 기술(ultrasonic microscopy)에 영상 품질을 향상시키는 것에 대해서는 참조 문헌 L. Germain, J.O.N. Cheeke, J. Acoust. Soc. Am. 83 (1988) 942로 부터 알 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 검사 구역으로의 경로에 비선형 진동을 발생시키기 위해 매우 진폭이 큰 초음파가 방사되어야만 하며, 이 진동으로부터의 에너지는 이 비선형성의 결과 고차 고조파 진동으로 변환되는 기본 주파수를 갖는다.

상기 참조 문헌은 더블유. 케이. 로(W.K. Law) 등의 참조 문헌 Journal of the Acoustical Society of AMERICA, Vol. 69, No. 4, 1981년 4월호, pp. 1212와 같이 높은 세기에서만 물 및 조직에서 일어나는 초음파의 비선형 전파에 관한 것이다.

비선형 전파의 경우에, 서브고조파 진동은 일어나지 않으며, 고조파 진동은 매체에서 몇 센티미터의 최소 전달 거리 이후에만 나타난다.

그러나, 이들 프로세스는 예를 들어 1 내지 10 MHz의 범위의 주파수를 사용하여 높은 음파 세기(high sound intensity)에 대해 저항이 없는 물체, 예를 들어 특히 생체 조직의 초음파 검사에서는 사용될 수 없다.

<발명의 개요>

본 발명에 내재하는 문제점은 음파 세기에 대해 제한된 저항을 갖는 물체, 특히 생체 조직에 대한 초음파 프로세스의 적용 분야를 도플러 스펙트럼의 선택적 영상화 및 계산으로 확장하는 것과 이들 프로세스를 수행하는 회로를 제공하는 것이다.

이 문제점은 본 발명의 프로세스에 의해, 즉 여기 주파수 f_o이외에 강하고 주파수-천이가 큰 산란 및 전송 신호(intensive and greatly frequency-shifted scatter and/or transmission signals)를 얻기 위하여 해가 없는 낮은 음파 세기(low sound intensity)에 노출된 검사 구역으로 비선형성을 일으키는 물질 또는 매질을 주입함으로써 해결된다. 이들 산란 및 전송 신호들은 특히 여기 주파수의 고조파(2f_o, 3f_o, …), 서브고조파(1/2f_o, 1/3f_o, 3/4f_o) 및 초고조파(3/2f_o, 5/4f_o, …)에서 강하다. 이 프로세스에서, 저주파 방사가 들어 올 수 있으며, 그에 따라 더 큰 침투 깊이가 얻어지며 고주파의 수신 신호를 구할 수 있다.

유익하게도, 주입된 물질 또는 매질에 의해 영향을 받는 신호 성분을 선택적으로 구하는 것과 이들 작용제(agent)로 채워진 영역을 선택적으로 표시하는 것이 상기 물질 또는 매질의 적용 전후에 기록된 2가지 이상의 조건들간의 다름이 없이 가능하다. 특히, 발생된 도플러 효과는 유사 신호(artifact)없이 구할 수 있다.

양호하게는, 비선형 산란체가 검사 구역내로 주입되지만, 용액 또는 서스펜션 형태의 비선형 초음파 조영제와, 특히 미세 기포(microbubble)를 발생시키는 미세 기포 또는 작용제도 검사 구역내로 주입될 수도 있다.

적당한 비선형 초음파 조영제(ultrasonic contrast media)로는 예를 들면 지방산을 포함하는 갈락토스 입자에 근거한 매질이 있으며, 이는 여기에 참조로 포함시킨 EP 0 365 457에 개시되어 있다.

그러나, 이하에서 보다 상세히 설명하게 되는 어떤 조건하에서는, 여기에 참조로 포함시킨 ED 38 03 972, WO 93/25242 및 WO 94/07539에 개시된 것과 같은 조영제도 적당하다. 이들 매질은 가스 코어(gas core) 및 중합체 껍질(polymeric shell)로 이루어진 미세 입자(microparticle)을 함유하며 이중 경향 행동(ambivalent behavior)을 보인다. 저 음압(low sonic pressure)에서는, 이들은 선형 후방 산란 행동을 보이지만, 고 음압(higher sonic pressure)(그 세기는 여전히 진단 범위(diagnostic range)에 있음)에서는 비선형 후방 산란 행동을 보인다. 따라서, 이들은 본 발명에 따라 비선형 범위에서 사용될 수 있다.

서스펜션 매질에 10^-3중량% 내지 30 중량% 농도의 건조 물질(dry substance)을 갖는 미세 기포 서스펜션을 주입하면 좋은 결과가 생긴다. 본 발명에 따른 프로세스 및 본 발명에 따른 회로는 놀랍게도 10^-3중량%의 하한(low bottom limit)을 달성한다.

어떤 조건하에서는, 특히 DE 38 03 972, WO 93/25242 또는 WO 94/07539에 기술된 매질을 사용할 때, 감도의 추가 증가가 가능하다. 이들 매질은 놀랍게도 방사된 신호의 진폭이 어떤 임계값 이상으로 증가하면 일시적인 후방 산란 신호의 초비례 레벨 부스팅(superproportional level boosting)을 나타낸다. 이러한 초비례 레벨 부스팅은 방사된 신호의 주파수(f_o)에서 뿐만 아니라 특히 1/2f_o, 3/2f_o, 2f_o, 5/2f_o, 3f_o, 7/2f_o, 및 4f_o에서도 관찰할 수 있다. 역치상 여기(supraliminal excitation)에서 2f_o에서의 후방 산란 신호는 거의 f_o의 세기에 도달하기 때문에, 이 신호는 양호하게 검출된다. 진단 범위에서의 역치상 여기에 의해, 개개의 입자들 또는 가스 기포의 검출은 가능하다. 공간 충전 조영(space-filling constrasting)에 필요한 도스량(dose)은 검사 부위에서 10ppb의 입자(가스 기포) 농도에가지 낮출 수 있다. 1ppb에 대한 상대 농도를 고려하면, 이 농도는 신체 검사 범위의 cm³당 약 1000개의 입자, 양호하게는 100 내지 1000개의 입자에 해당한다. 또한, cm³당 1000 내지 100,000개의 입자 농도를 사용할 수도 있다.

조영제 농도를 감소시키면 조영제에 의해 야기된 음향 감쇄(acoustic damping)의 감소를 가져오며, 그에 의해 조직내에 방사된 초음파 신호의 침투 깊이가 증가한다. 이와 같이, 깊은 신체 부위(lower-lying body region)의 초음파 검사(sonographic examination)도 가능하다.

이 효과는 입자의 파괴(또는 가스 기포의 파열)가 상기한 임계값 이상의 에너지를 갖는 초음파의 방사에 의해 야기된다는 점에서 더더욱 배가되며, 따라서 조직에서의 입자(기포) 농도는 검사 도중에 일정하게 감소된다. 이 경우에는 먼저 음원과의 거리가 가장 가까운 입자(기포)가 파괴된다. 검사 기간이 지남에 따라, 초음파 신호도 하위층(subjacent layers)을 침투하게 되며, 그에 의해 모든 조직(기관)층들을 통한 균일한 조영(uniform contrasting)이 가능하게 된다. 이들 프로세스는 특히 매우 짧은 시간 구간에 최소 조영제 농도에서 일어나기 때문에, 최신 데이타 획득 메모리 기술에 의해 검출된 신호를 기록하는 것이 특히 요망된다.

입자들(기포들)을 파괴하는데 필요한 에너지는 선택된 조영제의 함수로서 변화한다. EP 0 365 467에 개시된 조영제의 경우에는, 이 에너지는 0.03MPa의 임계값 이상이어야 하고, WO 93/25242 및 WO 94/07539에 개시된 조영제의 경우에는, 0.1MPa의 임계값 이상이어야 한다. 다른 조영제에 필요한 에너지는 기술 분야의 전문가에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 일반적으로는 0.01 내지 1 MPa의 범위에 있고, 이 임계값은 기포의 안정도가 증가함에 따라 증가한다.

본 발명에 따른 프로세스에 의해 가능한 조영제 농도의 감소는 또한 입자들이 부족한 신체 영역, 예를 들어 RES에 속하지 않는 영역을 영상화할 수 있도록 해준다. 이와 같이, 작은 단면으로 매우 적은 양의 조영제만을 흡수할 수 있는 매우 미세한 혈관(예를 들면, 심근(myocardium), 간장(liver), 신장(kidney), 근육(muscles), 피부(skin), 안구 기저(ocular fundus), 림프관(lymph vessels), 림프절(lymph nodes), 요도(urinary tracts), 관상 기관(tubes), 대소 체강(small and large hody cavities))에서 조영제을 검출함으로써 조직 관류(tissue perfusion)를 표시할 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스의 잇점은 특히 부위-특이적, 구조--특이적, 또는 조직-특이적 조영제(site-, structure-, or tissue-specific constrast media)을 검출해야만 하는 경우에 분명하게 된다. 이러한 특이적 조영제은 예를 들면 WO 94/07539에 개시되어 있다. 특이적 조영제에서는 일반적으로 투여된 도스량의 적은 부분만이 소망의 표적 조직(기관)(target tissue(organ))에 부착하기 때문에, 통상의 초음파 방법에 의한 검출은 문제가 있다. 그러나, 특히 조영제이 그의 임계값 이상의 에너지를 가지고 방사되는 경우에는, 본 발명에 따른 프로세스 및 회로를 사용하여 이들 적은 양의 조영제을 검출하는 것은 가능하며, 문제점도 없다.

상기한 조영제과 관련하여 본 발명에 따른 프로세스의 감도가 급격히 증가하는 것에 근거하여, 폐, 연골부 및 뼈(lungs, cartilage areas and bones)를 제외한 모든 신체 영역의 영상화가 가능하다.

특허 출원 EP 0 365 457, WO 93/25242, DE 38 03 972 또는 WO 94/07539에 언급된 조영제 중 하나와 함께 본 발명에 따른 프로세스의 이 특별한 감도를 사용하기 위하여, 1-22 MHz, 양호하게는 2-5 MHz의 범위의 여기 주파수가 사용된다. 필요한 음압 진폭(sonic pressure amplitude)은 0.01-5MPa, 양호하게는 0.03-0.2MPa의 범위에 있다. 이 경우에, HF 버스트는 1-50 펄스, 양호하게는 2-8 펄스를 갖는다.

본 발명에 따른 프로세스에서, 음파 트랜스듀서(sound transducer)는 양호하게는 함수 발생기에 의해 여기되며, 이 함수 발생기에 의해 조정가능한 진폭(adjustable amplitude)과 0.3 MHz 내지 22 MHz, 양호하게는 1 MHz 내지 11MHz의 범위의 조정가능한 평균 주파수(f_T)를 갖는 HF 버스트(burst)가 0.5 내지 20 사이클, 양호하게는 1 내지 5 사이클로 발생된다. 음파 트랜스듀서(송신기)의 평균 주파수 f_T이하의 주파수를 구하는 것이 특히 유익한 것으로 밝혀졌다.

계산에 있어서는, 컴퓨터 제어 게이트 회로에 의해 적어도 하나의 시간 구간을 선택하여 아날로그 또는 디지탈 방식으로 관련 주파수 스펙트럼을 결정하는 것이 유리하다. 그와 같이 함에 있어서, 시간 윈도우(time window)의 길이 및 버스트 당 사이클의 수가 최적 주파수 해상도와 최적 공간 해상도 사이에서 조정된다.

본 발명에 따른 프로세스를 사용하게 되면, 여기 주파수의 고조파인 경우 및 2-주파수 여기인 경우의 상측대파(upper sideband) 등의 혼합 생성물(mixing product)인 경우에 도플러 효과를 계산하는 것이 가능하게 된다. 이렇게 함으로써 혈관벽 이동(vessel wall movement)으로부터의 간섭없이 비교적 느린 흐름의 표현이 가능하게 된다.

게다가, 고조파 신호 성분의 계산 또는 상측대파에서의 신호의 계산에 있어서, 개선된 침투 깊이 및/또는 공간 해상도가 얻어지며, 이것이 영상화 및 도플러 측정에 매우 유리하다.

상기한 프로세스를 수행하기 위한 본 발명에 따른 회로는 함수 발생기를 구비하며, 그의 출력은 함수 발생기에 의해 동기되어 있는 T/R(송신기/수신기) 스위치를 통해 접속되어 있고, 그의 아래쪽에서 신호 처리 시스템이 음향적으로 고감쇄되고 전기적으로 정합된 광대역 트랜스듀서 소자의 발진기(acoustically highlydamped, electrically matched, wide-band transducer element)에 접속되어 있다.

상기 회로의 다른 실시예에서는, 함수 발생기는 트랜스듀서의 입력에 접속되어 있으며, 그의 출력은 신호 처리 시스템에 접속되어 있다.

처음 언급한 경우에, T/R 스위치가 "전송"으로 스위칭될 때, 함수 발생기에 의해 발생된 버스트가 트랜스듀서의 발진기에 인가되며, T/R 스위치가 "수신"으로 설정되어 있을 때 트랜스듀서가 수신한 신호는 계산 시스템(evaluation system)으로 전달된다. 두번째 경우에, 트랜스듀서의 입력과 출력은 분리되어 있고, 따라서 T/R 스위치가 필요없게 된다.

특히 트랜스듀서 소자를 사용하는 것이 유리한데, 그의 평균 주파수 f_T는 동작 범위의 상한보다 더 높다. 트랜스듀서 소자는 이 소자가 주파수의 함수로서 방출하는 음파 세기가 여기 또는 평균 주파수 f_T이하의 주파수 범위에서 주파수에 따른 양의 1차 도함수(positive first derivative)를 갖도록 구성되며, 이 도함수는 특히 동작 범위에서는 거의 일정하거나, 음파 세기 자체가 동작 범위에서 일정값을 갖는다. 동작 범위에서 이러한 거의 선형인 주파수 응답으로 인해, 초음파에 노출된 검사 구역에서의 유사한 주파수 응답, 특히 감쇄(damping)는 대체로 보상될 수 있다. 이 회로 및 사용된 전달 함수의 결과, 음파 헤드를 바꾸지 않고 검사에 사용된 주파수를 바꾸는 것이 가능하다. 게다가, 물질 특성화를 위한 스펙트럼의 계산에서, 특히 조직 특성화(tissue characterization)에 있어서, 공간 해상도 및 주파수 해상도의 최적비를 선택할 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 유리하게도 위상-어레이(phase-array), 또는 동적 포커싱 프로세스(dynamically focused process)를 수행하기 위해 위상-지연된 방식으로 신호를 수신하는 트랜스듀서 소자들을 갖는 다중-소자 트랜스듀서(multi-element transducer)를 갖는 회로에 의해 수행될 수 있다. 이 회로에서, 함수 발생기의 출력은 n-분기 신호 분할기(n-way signal divider), n개의 컴퓨터-제어 시간-지연 회로 및 함수 발생기 또는 컴퓨터에 의해 제어되는 n개의 T/R 스위치를 통해 n개의 음향적으로 고감쇄되고, 전기적으로 정합된 광대역 트랜스듀서소자들의 입력에 접속되어 있으며, 트랜스듀서 소자의 출력은 n개의 T/R을 통해 각각 m-분기 신호 분할기에 접속되어 있다. 이들 m-분기 신호 분할기는 각각 m개의 시간-지연 회로 및 m개의 주파수 대역 선택을 위한 고정 또는 가변 회로를 통해, 또한 위상-보정 합산 및 적절하다면 신호 분할을 위한 회로를 통해 m개의 주파수 대역의 선택적인 추가 처리를 위한 시스템에 접속되어 있다.

본 발명에 내재하는 문제점에 대한 또다른 해법에서는, 초음파에 노출될 검사 구역으로 물질이 주입되는데, 이 물질에 의해 방사되어 들어오는 초음파에 의해 그 구역에 비선형 진동이 발생되며, 개별적으로 또는 그룹으로 제어가능한 하나 이상의 트랜스듀서 소자를 갖는 광대역의 음향적으로 고감쇄되고 전기적으로 정합된 초음파 트랜스듀서는 2개의 HF 버스트에 의해 여기되며, 그들의 여기 주파수는 서로 다르며 동작 범위의 주파수 상한의 1/2 이하이고, 2개의 여기 주파수의 신호 결합, 특히 그들의 합산 또는 차분 주파수는 검사 구역으로부터 반사되거나 또는 그 구역으로부터 후방 산란되어 초음파 트랜스듀서에 의해 수신된 초음파 신호로부터계산된다. 상기한 문턱 레벨을 달성하기 위하여, 2개의 주파수 중 적어도 하나가 상기 문턱 레벨 이상으로 제공되는 것이 요망된다.

상기 프로세스에서, 2개의 별도의 신호들이 방사되어 들어옴으로써 더 강한 수신 신호가 발생되며, 그의 주파수는 방사되어 들어온 신호들의 주파수의 결합, 특히 합산 또는 차분 주파수가 된다. 합산 주파수가 특히 문제가 되는데 그 이유는 더 높은 공간 해상도를 얻을 수 있기 때문이다. 이 프로세스에서, 하나의 트랜스듀서 소자는 2개의 HF 버스트에 의해 여기될 수 있지만, 또한 하나의 HF 버스트로 2개의 별도의 트랜스듀서 소자를 각각 여기하는 것도 가능한데, 이들 HF 버스트의 평균 주파주는 서로 다르며 동작 범위의 주파수의 상한의 1/2 이하이다.

본 발명에 따라 일어난 비선형성으로 인해, 예를 들면 2개의 저주파 신호, 예를 들어 f_o

fp

2 MHz를 사용하면 f_o+ f_p, 즉 약 4 MHz에서의 수신된 신호가 동일한 전체 전력, I_o, I_p로 주파수 f_o+ f_p를 갖는 단지 하나의 전송 신호를 사용할 때 얻어진 것보다 더 강하게 된다. 이 현상으로 높은 관측 주파수에서 침투 길이가 더 커질 수 있게 된다.

비선형성을 일으키는 물질 또는 매질로서, 여기 주파수의 고조파 주파수를 계산하기 위한 프로세스에서 사용된 것과 동일한 물질 및 매질을 사용할 수도 있다. 제2의 HF 발생기가 부가된 실질적으로 동일한 회로 소자를 사용하는 것이 가능하다.

다중 소자 트랜스듀서를 갖는 회로의 경우에는, 검사 구역내로 방사되는 평균 전력을 줄이기 위해, 제2의 신호가 항상 제1의 신호의 방향으로 방출되며 약 1 내지 2 사이클 일찍 시작하여 첫번째 버스트 신호가 끝날 때까지 계속된다. 이를 달성하기 위하여, 제2 발생기로부터의 제2 신호가 적당한 시간-지연 회로에 의해 T/R 스위치를 통과한 후에 음파 헤드내의 동일한 트랜스듀서 소자들로 가서 제1의 전송 신호와 동일 방향으로 방출되도록 영향을 받는다. 회로 매트릭스는 그 다음에 합산 주파수에서 신호를 수신한다. T/R 스위치는 보다 긴 존속 기간을 갖는 제2의 전송 신호에 의해 제어된다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하의 설명에 기술되어 있다.

본 발명은 음파 세기(sound intensity)에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 도플러 스펙트럼(Doppler spectrum)을 영상화(image)하고, 필요에 따라 물체의 도플러 스펙트럼을 구하는(evaluate) 초음파 프로세스(ultrasonic process) 및 이 프로세스를 수행하는 회로에 관한 것이다.

도 1은 회로 블럭도.

도 2는 샘플 혈관의 개략 단면도.

도 3은 트랜스듀서의 음파 전력 곡선을 주파수의 함수로서 나타낸 도면.

도 4 내지 도 9는 후방 산란 신호를 나타낸 그래프.

도 10은 또 다른 회로 블럭도.

도 11 내지 도 13은 WO 93/25242에 개시된 조영제를 사용할 때, 후방 산란 신호(시간 해상도)와 여러가지 음파 세기에서의 그들의 스펙트럼(주파수 해상도)를 나타낸 그래프.

도 14는 WO 93/25242에 개시된 조영제를 사용할 때, 2f_o에서의 산란 신호를음파 세기의 함수로 나타낸 그래프.

[실시예]

추가적인 처리를 해야 하는 도 4 내지 도 9에 도시된 신호들을 발생시키기 위해, 도 1에 도시된 회로가 도 2에 도시된 샘플 혈관, 및 도 3에 도시된 전력 특성을 갖는 광대역 음파 헤드와 함께 사용된다.

동작 범위 f_omin 에서 f_omax(f_omin = 0.3 MHz < f_o< f_omax = 22 MHz)에서의 가변 주파수 f_o및 버스트당 사인 사이클의 수 n으로 주어지는 가변 대역폭(조정가능한 진폭을 갖는 0.5 < n < 20)을 갖는 주기적으로 반복되는 전기 전송 펄스들-HF 펄스-들은 중앙 컴퓨터(15)에 의해 제어되는 함수 발생기(1)에 의해 발생된다. 중앙 컴퓨터(15)는 측정 과정 및 그의 계산 모두를 제어한다. 발생기(1)의 출력(2)은 개략적으로 도시된 바와 같이 이 발생기(1)에 동기되어 있는 송신기/수신기 스위치(3)로 들어간다. T/R 스위치(3)는 또한 컴퓨터(15)에 의해 직접 제어된다. T/R 스위치(3)의 출력은 광대역의 정합된 포커싱된 트랜스듀서 소자(wide-band, matched and focused transducer element, 4)에 접속되어 있다. 트랜스듀서 소자(4)의 특정 특징들은 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 트랜스듀서는 동작 범위에서 간섭 공진이 없는 아주 광대역의 트랜스듀서이며; 게다가, 이 트랜스듀서는 양호한 전기적 및 음향적 임피던스 정합을 가지며, 송신기 평균 주파수 f_T> f_omax를 갖는다. 설명하는 예에서는, f_T= 17MHz이다. 트랜스듀서는 또한 공간적으로 전기적으로 별도인 송신기와 수신기 트랜스듀서 소자들을 가질 수 있다. 그 경우에,T/R 스위치(3)는 불필요하다. 유익하게도, 제2의 독립적인 고주파 신호를 방출하기 위한 또하나의 트랜스듀서 소자가 제공되어 있을 수도 있다.

트랜스듀서 소자(4)에 의해 수신된 신호는 전환 T/R 스위치를 거쳐 광대역 전치 증폭기(16)로 피드되며, 디지탈 주파수 분석의 경우에 그 아래쪽에는 안티-앨리어싱 필터(anti-aliasing filter, 17)이 접속되어 있다. 광대역 전치 증폭기(16)는 대역폭이 f_omax보다 크다. 필터(17)는 예를 들면 10 MHz의 차단 주파수를 갖는다. 필터(17)의 아래쪽에는 예를 들어 12.5 MHz의 나이키스트 주파수를 갖는 신호를 디지탈화하는 고속 A/D 변환기가 접속되어 있다. 신호의 추가 처리는 디지탈 저장 오실로스코프 및 중앙 컴퓨터에서 수행된다. A/D 변환기(18)의 아래쪽에는 플로터(19)가 접속되어 있다.

도 1은 A/D 변환기가 함수 발생기(1)에 의해 트리거되는 것을 도시하고 있다.

디지탈화된 신호는 저장되고 그 자체로 공지된 방식으로 추가 처리된다. 특히 그 신호에 필요한 보정을 할 수 있다. 또한 A/D 변환 전에 신호를 분기시켜 아날로그 추가 처리를 한 후에 디지탈화하는 것도 가능하다.

도 2는 이하에 주어진 측정 결과를 얻은 혈관(20)의 기하학적 모양을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 음파 헤드(sound head, 4)는 샘플 혈관(20)에 배치되어 있다. 이것은 광대역의 정합된 포커싱된 17 MHz 음파 헤드이다. 샘플혈관(20)은 물을 포함하고 있다. 2개의 막(21)이 10mg의 초음파 조영제가 3ml의 H₂O에 용해되어 있는 샘플 영역의 경계를 이룬다.

막(21) 사이의 측정 영역에서의 반사되거나 후방 산란된 신호들은 (f_o에서의) 전송 펄스 및 측정 물체로부터 주입된 비선형 조영제의 상호 작용으로 얻어진 어떤 성분들을 포함하고 있다.

도 3은 음파 헤드에서 트랜스듀서 소자의 주파수 대역을 개략적으로 도시한 것이다. 동작 범위에서 음파 헤드의 발진기의 주파수 응답은 의사-선형(quasi-linear)임을 알 수 있다. 동작 범위에서의 주파수 응답은 검사 중의 샘플에서의 유사한 주파수 응답을 보상하는데 사용될 수 있지만, 검사 중의 샘플에서의 주파수 응답은 또한 가중(weighting)함으로써 순차적으로 보정될 수도 있다.

측정을 위해, 시간 범위에서 문제의 시간 구간이 컴퓨터-제어 게이트 회로(도시 안됨)에 의해 선택된다. 또한 몇개의 시간 구간을 선택하는 것도 가능하다. 관련 스펙트럼은 FFT 회로(고속 푸리에 변환)에 의해 산출되며, 이러한 스펙트럼의 일례들이 도 4 내지 도 9에 도시되어 있다. 적당한 시간 윈도우 길이를 선택함으로써, 최적 주파수 해상도와 최적 공간 해상도간에 선택을 할 수 있다. 도 4 내지 도 8은 각각 시간 윈도우상의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 이들 도면에서 스펙트럼 성분들을 분명하게 나타내기 위하여, 긴 시간 윈도우, 즉 나쁜 공간 해상도(poor spatial resolution)가 선택되었다. 도 4는 조영제 없이 결합 윈도우(coupling window)에서 반사 후에 전송 펄스의 시간상의 변화를 나타낸 것이다. 음파 헤드에서 f_o= 4.0 MHz + 15dBm이다. 분명한 신호가 4 MHz에서 볼 수 있다. 도 4의 상부에 도시된 신호는 평균 전력 스펙트럼으로서, 50 MHz의 나이퀴스트 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 거쳐 얻은 것이다.

도 5는 초음파 조영제 없이 샘플 체임버(sample chamber)로부터의 후방 산란 신호를 나타낸 것이다. 도 6은 3 ml의 H₂O 에 10 mg의 조영제를 첨가하고 나서 7분 후의 후방 산란 신호를 나타낸 것이다. 분명한 피크가 2 x f_o에서 볼 수 있다.

도 7은 도 5에서 주어진 조건 하에서 21분 후에 측정한 것을 나타낸 것이다. 주파수 f_o= 3 MHz가 사용되었다. 분명히 기록된 스펙트럼은 6.0 및 9.0 MHz에서 제1 및 제2 고조파를 나타내고 있다. 도 8은 낮은 농도로 초음파 조영제를 첨가하고 나서 15분 후의 후방 산란 신호(15)를 나타낸 것이다. 음파 헤드에서 4 MHz + 20 dBm의 주파수 f_o를 사용하였다. 도 8의 상부에 도시된 스펙트럼은 비교적 높은 주파수 해상도로 1/2f_o에서의 서브고조파, 3/2f_o에서의 초고조파 및 2f_o에서의 제1 고조파를 나타낸 것이다.

도 9는 음파 헤드에서 f_o= 4 MHz + 15dBm에서 선형 초음파 조영제로부터의 후방 산란 신호를 나타낸 것이다. 이 스펙트럼은 여기 주파수에서만 후방 산란을 나타낸다.

도시된 스펙트럼은 비선형 조영제와의 상호 작용이 일어날 때 전송된 스펙트럼에서는 일어나지 않는 주파수 범위에서 분명한 진폭을 갖는 것을 알 수 있다. 도플러 효과에 따라 달라지는 스펙트럼 변화를 구할 수 있다. 초음파 영상화 프로세스(imaging ultrasonic process)에 대해 기술한 실시예들에서 사용된 회로를 사용하기 위하여, 위상-어레이 유형 음파 헤드 또는 동적으로 포커싱된 음파 헤드를 사용하는 경우에 부가적인 구성 요소들이 제공되어 있다. 이러한 회로도가 도 10에 도시되어 있다.

함수 발생기(1)로부터의 전송 신호(주파수 f_o)는 출력(2)로부터 n-분기 신호 분할기(5)로 피드된다. 이 신호는 트랜스듀서 소자당 한개의 분기(branch)로 분할된다. 도시된 실시예에서, n개의 트랜스듀서 소자(4)가 제공되어 있다. 트랜스듀서 소자(4.1‥·4.n)은 발생기 또는 컴퓨터에 의해 제어되는 시간-지연 회로(7.1‥·7.n) 및 T/R 스위치(3.1‥·3.n)를 통해 신호를 수신한다. 이 컴퓨터는 선택된 전송 주파수에서 음파 헤드에 소망의 방향 특성(directional characteristic)이 발생되도록 각각의 트랜스듀서 소자에 대한 시간 지연을 설정한다. 동일 방향 특성이 수신기 부분내의 컴퓨터에 의해 해당하는 시간 지연만큼 설정된다. 음파 헤드(4.1‥·4.n)에 의해 수신된 신호는 T/R 스위치(3.1‥·3.n)을 거쳐 광대역 전치 증폭기(6.1‥·6.n)로 피드된다. 각각의 전치 증폭기(6.1‥·6.n)는 신호를 m-분기 신호 분할기(10)로 공급하며, 분할기의 아래쪽에 주파수 대역 선택을 위해 회로(12)에 피드하는 적절히 제어된 또는 조정된 시간-지연 회로(11)가 접속되어 있다. 그 아래쪽에는 주파수 대역의 위상-보정 합산을 위한 회로 및 적절하다면 신호 분할을 위한 회로가 접속되어 있다. 이 다음에는그 자체로 공지된 프로세스에 의해 개개의 주파수 대역의 선택적인 추가 처리가 있게 된다. 특히, f_o와 같지 않은 주파수, 예를 들면 1/2f_o, 2f_o를 구하는 일이 수행된다.

시간-지연 회로는 가변적이거나 또는 고정되어 있을 수 있다. 수신된 신호를 m-분기 신호 분할기로 분배하는 일은 소망의 수의 주파수 대역들을 발생시키며, 그의 위치 및 폭은 대역 필터에 의해 조정된다. 그 대신에, 이 분할은 수신된 신호가 초기 신호로부터 도출되어 개개의 대역이 후속하는 단계들에서의 균일한 구성 요소들과 동작할 수 있도록 주파수 대역에 종속하여 서로 다른 보조 신호와 혼합되도록 분할될 수도 있다.

f_o부근의 주파수 대역은 통상의 결과를 나타내는 반면, 다른 대역은 전송 신호와 비선형 초음파 조영제와의 상호 작용으로 크게 주파수 천이되고 비선형인 신호 성분들을 포함하고 있다.

추가의 처리 단계 및 신호 분석은 공지된 프로세스에 따라서 어떤 소망의 주파수 채널에서 또한 몇개의 병렬 주파수 채널에서 수행될 수도 있다.

2개의 전송 주파수 f_o와 f_o를 사용하기 위해, 도 10의 우측면에 도시된 제2의 발생기가 제공되며, 이 발생기는 신호 분할기와 시간-지연선(15)에 의해 T/R 스위치(3.1‥·3.n)에 접속되어 있다. 제2 발생기(1)은 그 때의 방향 특성 및 수신기 게이트(receiver gate)에 의해 결정되는 검사 중의 물체에서 적어도 그 공간 영역의 초음파로의 노출을 가능하게 해준다. 상기한 광대역 트랜스듀서 소자들 이외에,상기 음파 헤드는 양호하게는 다른 것들로부터 전기적으로 분리되어 있고 제2의 독립적인 전송 발생기(1)에 의해 피드되는 적어도 하나의 또다른 광대역 전송 트랜스듀서를 포함하도록 구성될 수 있다. 그러나, 2개의 전송 신호는 또한 동일한 트랜스듀서 소자들을 사용할 수 있도록 전기적으로 중첩될 수도 있다.

도 11(도면의 상부)은 시간 영역에서 0.1 MPa의 진폭을 갖는 5 MHz 버스트로 약하게 여기된 WO 93/55242에 개시된 조영제에 의해 야기된 후방 산란 신호를 나타낸 것이다.

동 도면의 하부에는, 동일 신호의 전력 스펙트럼이 도시되어 있다. 여기 주파수 f_o(5 MHz)에서의 신호를 분명히 볼 수 있다; 고조파, 서브고조파 및 초고조파 신호들이 잡음속에 파묻혀 있다.

도 12는 도 11에 대한 것과 다른 동일 테스트 조건하에서 0.34 MPa의 진폭을 갖는 여기에서 후방 산란 신호를 나타낸 것이다. 이 경우에는, 시간 영역에서 조영제의 후방 산란 부분이 더 커진 것을 분명히 볼 수 있다. 주파수 해상도에서, 신호들은 2f_o와 3f_o에서 분명히 검출할 수 있다.

도 13은 1 MPa의 진폭을 갖는 여기에서의 후방 산란 신호를 나타낸 것이다. 조영제의 후방 산란 부분은 시간 영역에서(도면의 상부) 전송 펄스의 반사된 것보다 분명히 더 크며, 1 눈금은 50mV의 세로 좌표에 해당한다는 것에 주목한다. 전력 스펙트럼(도면의 하부)에서, 신호들은 1/2 f_o, f_o, 3/2 f_o, 2 f_o, 5/2 f_o, 3 f_o, 7/2 f_o및 4f_o에서 분명히 볼 수 있다. 놀랍게도, 2f_o에서의 신호는 방사 주파수(f_o)의에코(echo)와 유사한 세기를 갖는다.

도 14는 2f_o에서의 후방 산란 신호의 세기를 2, 3, 및 4MHz의 여러가지 여기 주파수에서 방사된 음압의 함수로서 나타낸 것이다. 이 경우에도 또한 WO 93/25242에 개시된 조영제이 사용되었다. 놀라운 것은 후방 산란 검출 신호의 세기가 여기 세기에 과비례하여 약 40dB의 임계값을 넘어선다. 이러한 행동은 또한 다른 조영제 조제, 예를 들면, 가스 코어(gas core) 및 미생물 분해되는 중합체 껍질(biodegradable polymeric shell)을 포함하고, 필요에 따라서는 부위-특이적, 구조-특이적이거나 조직-특이적인 특성(site-, structure- and/or tissue-specific properties)을 갖는 분자들로 경계를 이루고 있는 미세 입자들에 대해서도 유사하게 관측된다.

상기한 출원, 특허 및 출판물 모두의 개시 내용은 여기에 참조로 포함시켰다.

이상의 내용으로부터, 기술 분야의 전문가라면 본 발명의 본질적인 특징을 쉽게 확인할 수 있으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 여러가지 용도 및 조건에 맞도록 여러가지로 변경 및 수정할 수 있다.

Claims

검사 구역(inspection zone)에서 음파 에너지(sonic energy)에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 영상화(imaging) 및 필요에 따라서는 이 물체의 도플러 스펙트럼(Doppler spectrum)를 구하기 위해 초음파를 이용하는 방법에 있어서,

산란체(scattering body)로서 미세 기포(microbubble)를 포함하거나 초음파에 노출되면 미세 기포를 발생시키는 초음파 조영제(ultrasonic contrast medium) 및 영상화할 상기 물체를 상기 검사 구역으로 주입하여, 조사된 초음파(irradiated ultrasonic waves)에 의해 상기 검사 구역이 조사될 때 상기 조영제(constrast agent)가 상기 미세 기포의 비선형 진동을 일으키도록 하는 단계;

하나의 트랜스듀서 소자(transducer element) 또는 개별적으로 제어되거나 그룹으로 제어될 수 있는 몇개의 트랜스듀서 소자들을 갖는 광대역의 음향적으로는 고감쇄되고 전기적으로는 정합된 초음파 트랜스듀서(a wide-band, acoustically highly damped, electrically matched ultrasonic transducer)를 전기적으로 여기(excite)시키기 위해 여기 주파수(excitation frequency) f_o의 HF 버스트(burst)를 인가함으로써, 1 MHz 내지 22 MHz이고 상기 조영제내에 있거나 상기 조영제에 의해 발생된 미세 기포의 적어도 일부분을 파열시키기에 유효한 진폭을 갖는 초음파, f_o에 상기 검사 구역을 노출시키는 단계;

상기 검사 구역으로부터 반사되고 그 구역으로부터 후방 산란된(scatteredback) 초음파 신호를 상기 초음파 트랜스듀서로 수신하여 추가 계산을 위해 상기 수신된 초음파 신호를 처리하는 단계; 및

상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호로부터 상기 여기 주파수 f_o의 고조파(harmonics), 서브고조파(subharmonics) 및 초고조파(ultraharmonics) 중 적어도 하나 및 필요에 따라서는 상기 여기 주파수 f_o도 구하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용하는 방법.
검사 구역에서 음파 에너지에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 영상화 및 필요에 따라서는 이 물체의 도플러 스펙트럼를 구하기 위해 초음파를 이용하는 방법에 있어서,

산란체로서 미세 기포를 포함하거나 초음파에 노출되면 미세 기포를 발생시키는 초음파 조영제 및 영상화할 상기 물체를 상기 검사 구역으로 주입하여, 초음파에 의해 상기 검사 구역이 조사될 때 상기 조영제가 상기 미세 기포의 비선형 진동을 일으키도록 하는 단계;

하나의 트랜스듀서 소자 또는 개별적으로 제어되거나 그룹으로 제어될 수 있는 몇개의 트랜스듀서 소자들을 갖는 광대역의 음향적으로는 고감쇄되고 전기적으로는 정합된 초음파 트랜스듀서를 전기적으로 여기시키기 위해, 여기 주파수 f_o와 f_p의 2개의 HF 버스트를 인가하는 단계;

상기 검사 구역으로부터 반사되고 그 구역으로부터 후방 산란된 초음파 신호를 초음파 트랜스듀서로 수신하여 추가 계산을 위해 상기 수신된 초음파 신호를 처리하는 단계; 및

상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호로부터 상기 2개의 여기 주파수의 합산 또는 차분을 구하는 단계를 포함하며,

상기 여기 주파수 f_o와 f_p는 서로 다르며 그 각각은 상기 초음파 트랜스듀서의 동작 범위의 상한 주파수의 1/2 이하이고,

상기 여기 주파수들중 적어도 하나는 상기 조영제내에 있거나 상기 조영제에 의해 발생된 미세 기포의 적어도 일부분을 파열시키기에 유효한 진폭을 가지고 있는

것을 특징으로 하는 초음파를 이용하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 조영제는

지방산(fatty acid)을 함유하는 갈락토스 입자(galactose particles)에 기초한 미립자(microparticles), 또는

가스 코어(gas core) 및 생물적으로 분해 가능한 중합체 쉘(biodegradable polymeric shell)로 구성되고, 필요에 따라서는 부위-특이적, 구조-특이적 및/또는 조직-특이적인 특성(site-, structure- and/or tissue-specific properties)을 갖는 분자들로 경계를 이루고 있는 미립자들을 함유하는 매질인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 여기 주파수 f_o는 2 내지 5 MHz인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호의 음압 진폭(sonic pressure amplitude)은 0.01 MPa 내지 5 MPa인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호의 음압 진폭은 0.03 내지 1 MPa인 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, HF 버스트당 1 내지 50개의 펄스들이 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, HF 버스트당 2 내지 8개의 펄스들이 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 혈관의 진단 표시(diagnostic representation)를 위한 방법.
제3항에 있어서, 모세관(capillary)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 심근(myocardium)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 간장(liver)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 신장(kidney)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 피부(skin)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 근육(muscles)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 안구 기저부(ocular fundus)의 진단 표시를 방법.
제3항에 있어서, 림프관 및/또는 림프절(lymph vessels and/or lymph nodes)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 요도(urinary tract)의 진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 대체강 및/또는 소체강(small and/or large body cavity)의진단 표시를 위한 방법.
제3항에 있어서, 나팔관(fallopian tubes)의 진단 표시를 위한 방법.
제20항에 있어서, 배란(fertility)의 진단을 위한 방법.
제1항에 있어서, 2 f_o신호를 구하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 검사 구역은 신체 영역이고, 상기 신체 영역내의 상기 조영제로부터의 미세 기포의 농도는 cm³당 약 1000개의 미세 기포 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 조영제는

지방산을 함유하는 갈락토스 입자에 기초한 미립자, 또는

가스 코어 및 생물적으로 분해 가능한 중합체 쉘을 포함하고, 필요에 따라서는 부위-특이적, 구조-특이적 및/또는 조직-특이적인 특성을 갖는 분자들로 경계를 이루고 있는 미립자들을 함유하는 매질인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 여기 주파수 f_o는 2 내지 5 MHz인 것을 특징으로 하는방법.
제2항에 있어서, 상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호의 음압 진폭은 0.01 내지 5 MPa인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호의 음압 진폭은 0.03 내지 1 MPa인 것을 특징으로 하는 방법.
제24항에 있어서, HF 버스트당 1 내지 50개의 펄스들이 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제24항에 있어서, HP 버스트당 2 내지 8개의 펄스들이 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제24항에 있어서, 혈관의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 모세관의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 심근의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 간장의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 신장의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 피부의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 근육의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 안구 기저부의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 림프관 및/또는 림프절의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 요도의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 대체강 및/또는 소체강의 진단 표시를 위한 방법.
제24항에 있어서, 나팔관의 진단 표시를 위한 방법.
제41항에 있어서, 배란의 진단을 위한 방법.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 여기 주파수의 2 f_o신호를 구하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 검사 구역은 신체 영역이고, 상기 신체 영역내의 상기 조영제로부터의 미세 기포의 농도는 cm³당 약 1000개의 미세 기포 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
검사 구역에서 음파 에너지에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 영상화 및 필요에 따라서는 이 물체의 도플러 스펙트럼을 구하기 위해 초음파를 이용하는 방법에 있어서,

산란체로서 미세 기포를 포함하거나 초음파에 노출되면 미세 기포를 발생시키는 초음파 조영제 및 영상화할 상기 물체를 상기 검사 구역으로 주입하여, 조사된 초음파에 의해 상기 검사 구역이 조사될 때 상기 조영제가 상기 미세 기포의 비선형 진동을 일으키도록 하는 단계;

하나의 트랜스듀서 소자 또는 개별적으로 제어되거나 그룹으로 제어될 수 있는 몇개의 트랜스듀서 소자들을 갖는 광대역의 음향적으로는 고감쇄되고 전기적으로는 정합된 초음파 트랜스듀서를 전기적으로 여기시키기 위해 여기 주파수 f_o의 HF 버스트를 인가함으로써, 1 MHz 내지 22 MHz이고 상기 조영제로부터의 천이 후방 산란 신호(transient backscatter signal)가 상기 여기 주파수에 대해 과비례로증가(superproportionally increase)되도록 임계값 또는 그 이상의 진폭을 갖는 초음파 f_o에 상기 검사 구역을 노출시키는 단계;

상기 검사 구역으로부터 반사되고 그 구역으로부터 후방 산란된 초음파 신호를 상기 초음파 트랜스듀서로 수신하여 추가 계산을 위해 상기 수신된 초음파 신호를 처리하는 단계; 및

상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호로부터 상기 여기 주파수 f_o의 고조파, 서브고조파 및 초고조파중 적어도 하나 및 필요에 따라서는 상기 여기 주파수 f_o도 구하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용하는 방법.
검사 구역에서 음파 에너지에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 영상화 및 필요에 따라서는 이 물체의 도플러 스펙트럼를 구하기 위해 초음파를 이용하는 방법에 있어서,

산란체로서 미세 기포를 포함하거나 초음파에 노출되면 미세 기포를 발생시키는 초음파 조영제 및 영상화할 상기 물체를 상기 검사 구역으로 주입하여, 초음파에 의해 상기 검사 구역이 조사될 때 상기 조영제가 상기 미세 기포의 비선형 진동을 일으키도록 하는 단계;

하나의 트랜스듀서 소자 또는 개별적으로 제어되거나 그룹으로 제어될 수 있는 몇개의 트랜스듀서 소자들을 갖는 광대역의 음향적으로는 고감쇄되고 전기적으로는 정합된 초음파 트랜스듀서를 전기적으로 여기시키기 위해, 여기 주파수 f_o와 f_p의 2개의 HF 버스트를 인가하는 단계;

상기 검사 구역으로부터 반사되고 그 구역으로부터 후방 산란된 초음파 신호를 초음파 트랜스듀서로 수신하여 추가 계산을 위해 상기 수신된 초음파 신호를 처리하는 단계; 및

상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호로부터 상기 2개의 여기 주파수의 합산 또는 차분을 구하는 단계를 포함하며,

상기 여기 주파수 f_o와 f_p는 서로 다르며 그 각각은 상기 초음파 트랜스듀서의 동작 범위의 상한 주파수의 1/2 이하이고,

상기 여기 주파수들중 적어도 하나는 상기 조영제로부터의 천이 후방 산란 신호가 상기 적어도 하나의 여기 주파수에 대해 과비례로 증가되도록 임계값 또는 그 이상의 진폭을 가지고 있는

것을 특징으로 하는 초음파를 이용하는 방법.
검사 구역에서 음파 에너지에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 영상화 및 필요에 따라서는 이 물체의 도플러 스펙트럼를 구하기 위해 초음파를 이용하는 방법에 있어서,

미세 기포를 포함하거나 초음파 에너지에 노출되면 미세 기포를 발생시키는 초음파 조영제 및 영상화할 상기 물체를 상기 검사 구역으로 주입하는 단계;

1 MHz 내지 22 MHz이고 상기 조영제내에 있거나 상기 조영제에 의해 발생된 미세 기포의 적어도 일부분을 파열시키기에 유효한 진폭을 갖는 초음파 주파수 f_o를 인가하는 단계; 및

상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호로부터 상기 주파수 f_o의 고조파, 서브고조파 및 초고조파중 적어도 하나를 구하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용하는 방법.
검사 구역에서 음파 에너지에 대해 제한된 저항을 갖는 물체의 영상화 및 필요에 따라서는 이 물체의 도플러 스펙트럼를 구하기 위해 초음파 프로세스에 있어서,

미세 기포를 포함하거나 초음파 에너지에 노출되면 미세 기포를 발생시키는 초음파 조영제 및 영상화할 상기 물체를 상기 검사 구역으로 주입하는 단계;

각각이 상기 초음파 에너지를 발생하는 초음파 트랜스듀서의 동작 범위의 상한의 1/2 이하인 서로 다른 2개의 초음파 주파수 f_o와 f_p를 인가하는 단계;

상기 반사되고 후방 산란된 초음파 신호로부터 상기 2개의 주파수 f_o와 f_p의 합산 또는 차분을 구하는 단계를 포함하며,

상기 주파수 f_o와 f_p중 적어도 하나는 상기 조영제내에 있거나 상기 조영제에 의해 발생된 미세 기포의 적어도 일부분을 파열시키기에 유효한 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 검사 구역은 신체 영역이고, 상기 신체 영역내의 상기 조영제로부터의 미세 기포의 농도는 cm³당 1000 내지 100,000개의 미세 기포인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 검사 구역은 신체 영역이고, 상기 신체 영역내의 상기 조영제로부터의 미세 기포의 농도는 cm³당 1000 내지 100,000개의 미세 기포인 것을 특징으로 하는 방법.