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JP2001518360A - Ultrasonic bubble recognition imaging method - Google Patents

Ultrasonic bubble recognition imaging method

Info

Publication number
JP2001518360A
JP2001518360A JP2000514676A JP2000514676A JP2001518360A JP 2001518360 A JP2001518360 A JP 2001518360A JP 2000514676 A JP2000514676 A JP 2000514676A JP 2000514676 A JP2000514676 A JP 2000514676A JP 2001518360 A JP2001518360 A JP 2001518360A
Authority
JP
Japan
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bubble
echo signal
frequency
vibration
another
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000514676A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
フェレーラ、カスリーン・ダブリュ
モーガン、カレン・エリザベス
デイトン、ポール
Original Assignee
ユニヴァーシティ・オブ・ヴァージニア
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユニヴァーシティ・オブ・ヴァージニア filed Critical ユニヴァーシティ・オブ・ヴァージニア
Publication of JP2001518360A publication Critical patent/JP2001518360A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4272Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue
    • A61B8/4281Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue characterised by sound-transmitting media or devices for coupling the transducer to the tissue
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 液体においてガス状気泡を識別する方法において、超音波造影剤が該液体内に注入されて、該液体内にガス状気泡を生成する。第1周波数を中心にした第1超音波パルスを前記気泡へと向けることによって、前記気泡が第1の振動サイズの変化をきたし、かつ気泡の第1の振動サイズの変化に対応する第1振動エコー信号を発生する。前記気泡によって発生された第1振動エコー信号が検出されて、該検出された第1エコー信号に基づいて前記気泡を識別する。   (57) [Summary] In a method for identifying gaseous bubbles in a liquid, an ultrasound contrast agent is injected into the liquid to create gaseous bubbles in the liquid. By directing a first ultrasonic pulse centered on a first frequency to the bubble, the bubble causes a change in the first vibration size and a first vibration corresponding to the change in the first vibration size of the bubble. Generate an echo signal. A first vibration echo signal generated by the bubble is detected, and the bubble is identified based on the detected first echo signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の背景) (発明の分野) 本発明は超音波造影剤(ウルトラソニック・コントラスト・エイジェント)の
分野に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of ultrasound contrast agents (Ultrasonic Contrast Agent).

【0002】 (背景技術の説明) 医師および生理学者は怪我の治癒、糖尿病、移植組織、および再生移植四肢の
生存力の診断、および癌病巣の診断、および心血管機能の診断における局所灌流
(perfusion)の重要性を長く認識してはいたが、今日まで直接診断できる方法 は存在していない。組織灌流の根本的な変化が疾病の進行に関連しており、また
は場合によっては発病に関連することは明らかである。例えば、鼓動する心臓の
局部的な動きの範囲と大きさを評価する超音波および磁気共鳴方式のような、虚
血を間接的に検知するために多くの撮像技術が開発されてきた。血液からのエコ
ーは現在は遙に強力になっており、局部的な気泡の破壊によって著しく小さいス
ケールで微細脈管の遷移時間をマッピング(写像)することができるので、第2
および第3世代の造影剤(コントラスト・エイジェント)および新たな撮像戦略
を利用した造影作用によって支援される(コントラスト・アシステッド)超音波
撮像の機会が得られるようになっている。加えて、放射線の力によって身体内の
造影剤を遠隔操作することが可能になっている。コントラスト作用を利用した撮
像はまた、代替の脈管撮像技術よりも低コストである。
Description of the Background Art [0002] Physicians and physiologists have been diagnosed with local perfusion (perfusion) in the diagnosis of injury healing, the survival of diabetes, transplanted tissues and regeneratively transplanted limbs, and the diagnosis of cancer lesions, and the diagnosis of cardiovascular function. ) Has long been recognized, but to date there is no direct diagnosis method. It is clear that the underlying changes in tissue perfusion are associated with disease progression or, in some cases, disease development. Many imaging techniques have been developed to indirectly detect ischemia, such as, for example, ultrasound and magnetic resonance techniques that assess the range and magnitude of local motion of a beating heart. The echoes from the blood are now much more intense, and the local bubble destruction can map the transition times of microvessels on a much smaller scale, so that the second
And the opportunity for ultrasound imaging assisted (contrast-assisted) using third-generation contrast agents (contrast agents) and new imaging strategies. In addition, it is possible to remotely control the contrast agent in the body by the power of radiation. Imaging using contrast effects is also less costly than alternative vascular imaging techniques.

【0003】 コントラスト作用を利用した撮像方法は、超音波と微細気泡との相互作用の基
本的な理解の欠如、および発生する可能性がある何らかのアーチファクト(人為
現象)に関連する困難さを含む理由から期待されるような結果を出しえてこなか
った。心臓学では、リターン信号の振幅利用は、造影剤(コントラスト・エイジ
ェント)がまた信号を減衰し、従って振幅変動を解釈することを困難にしうるた
め特に困難であった。
[0003] Imaging methods using the contrast effect include a lack of basic understanding of the interaction between ultrasound and microbubbles, and the difficulties associated with any artifacts that may occur. Has not been able to achieve the expected results. In cardiology, the use of the amplitude of the return signal has been particularly difficult because contrast agents also can attenuate the signal and thus make it difficult to interpret amplitude variations.

【0004】 癌は現在、米国の死亡率の15.8%を占めている。悪性の乳房にある塊体(
mass)は超音波を利用してエコーの減衰の増加と後方散乱の減少により識別でき
ることが多くなったものの、これらの変化は悪性塊体の約10%には認められな
い。
[0004] Cancer currently accounts for 15.8% of the US mortality rate. Mass in malignant breast (
mass) can often be distinguished by increased echo attenuation and reduced backscatter using ultrasound, but these changes are not observed in about 10% of the malignant mass.

【0005】 米国の6000万人以上の人々が何らかの形の心血管(心筋)疾患(CVD)
を持っており、CVDは年間954,000人以上の主な死因になっている。こ
れは毎年の米国の死亡者の42%以上である。超音波は現在なおCVDの検知と
診断の主要な撮像の様式であるが、現在は超音波によって冠状動脈内の血流をマ
ッピング(写像)し、または心血管灌流をマッピングすることができないことが
重大な制約になっている。
[0005] More than 60 million people in the United States have some form of cardiovascular (myocardial) disease (CVD)
And CVD is the leading cause of death for over 954,000 people annually. This accounts for over 42% of US deaths each year. Although ultrasound is still the primary imaging modality for CVD detection and diagnosis, it is currently not possible to map blood flow in coronary arteries or map cardiovascular perfusion with ultrasound. It is a serious constraint.

【0006】 超音波による造影(コントラスト)撮像法はこれらの現在の制約に対処する可
能性を秘めてはいるが、医療上受け入れられ易くするには、気泡の確定的な検出
を伴う改良された信号処理が必要である。
[0006] While ultrasound-enhanced (contrast) imaging has the potential to address these current limitations, medically acceptable improvements have been made with improved detection of bubbles. Signal processing is required.

【0007】 超音波造影剤は最初に1968年に考案されたが、継続性がより長い造影剤の
開発によって微細脈管を撮像する、刺激的な新たな機会が得られるようになって
いる。過去数年で、より長い期間に亘って循環系内に存続可能な微小気泡が開発
された。新規の造影剤には、拡散定数が低く、脂質またはアルブミン殻に組込ま
れた高分子量のガスが含まれている。開発中の薬剤には、特定の組織に付着させ
て、疾病または腫瘍がある脈管の検出を向上させる物質が含まれている。
Although ultrasound contrast agents were first conceived in 1968, the development of longer-lasting contrast agents has provided exciting new opportunities for imaging microvasculature. In the past few years, microbubbles have been developed that can remain in the circulation for a longer period of time. New contrast agents include high molecular weight gases that have low diffusion constants and are incorporated into lipid or albumin shells. Drugs under development include substances that attach to certain tissues and improve the detection of diseased or tumor-bearing vessels.

【0008】 また、造影剤(コントラスト・エイジェント)は1970年以来、散乱の振幅
を増大するために使用されてきたが、気泡および組織のエコーを識別する技術が
提案されたのはごく最近になってからである。特定の造影剤の散乱および減衰特
性が、研究されている。実験により、圧力の伝達と共に、エコーの散乱が直線的
に増大し、高調波信号が変化することがわかっている。試験管内での高調波撮像
の利用は効果が実証されており、微小気泡をトラッキングするために相互相関を
利用できることが立証されている。5MHzでの送信と、2.5MHzでの低調
波受信の採用が評価され、その結果、造影剤Albnex(登録商標)からの低
調波ピークが試験管内で検出できることが実証されている。減衰と送信の研究に
よって、音響的造影剤の高い減衰が認められ、これは心臓撮像における重要な要
因である。最近の多くの会議録の要約には新薬が発表されている。
[0008] Also, while contrast agents have been used to increase the amplitude of scattering since 1970, techniques for distinguishing bubbles and tissue echoes have only recently been proposed. After that. The scattering and attenuation properties of certain contrast agents have been studied. Experiments have shown that with transmission of pressure, the scattering of the echo increases linearly and the harmonic signal changes. The use of in-vitro harmonic imaging has proven effective and has demonstrated the ability to use cross-correlation to track microbubbles. The use of transmission at 5 MHz and subharmonic reception at 2.5 MHz has been evaluated, demonstrating that subharmonic peaks from the contrast agent Albnex® can be detected in vitro. Attenuation and transmission studies have shown high attenuation of acoustic contrast agents, which is an important factor in cardiac imaging. Many recent conference proceedings summaries show new drugs.

【0009】 現在の造影(コントラスト)作用を利用した撮像技術の医学的評価によれば、
アーチファクト(人為現象)によって心血管灌流の評価の有効性が低下すること
があることが示されている。特に、減衰と肋骨のアーチファクトは灌流をマッピ
ングするためのリターン信号のビデオ強度に基づいて灌流を評価する動作モード
にとっては問題である。特に高い強度と低周波数(<2MHz)の場合に、安全
性についての問題が報告されている。超音波技術の改良に対する必要性がこの分
野には残されている。
According to the medical evaluation of the imaging technique using the current contrast (contrast) action,
Artifacts have been shown to reduce the effectiveness of assessing cardiovascular perfusion. In particular, attenuation and rib artifacts are problematic for modes of operation that evaluate perfusion based on the video intensity of the return signal to map perfusion. Security issues have been reported, especially at high strengths and low frequencies (<2 MHz). There remains a need in the art for improvements in ultrasound technology.

【0010】 (発明の概要) 本発明によれば、液体内のガス状の気泡を識別する方法は、超音波造影剤を液
体内に注入して、液体内にガス状の気泡を形成することを含む。第1の周波数で
発生された第1の超音波パルスが気泡へ指向され、気泡が第1の振動サイズの変
化をきたし、かつ気泡の第1の振動サイズの変化に対応する第1振動エコー信号
を発生するようにする。気泡によって発生された第1振動エコー信号が検出され
、検出された第1エコー信号に基づいて前記気泡が識別される。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a method for identifying gaseous bubbles in a liquid includes injecting an ultrasonic contrast agent into the liquid to form gaseous bubbles in the liquid. including. A first ultrasonic pulse generated at a first frequency is directed to the bubble, the bubble causing a change in a first vibration size, and a first vibration echo signal corresponding to the change in the first vibration size of the bubble. To occur. A first vibration echo signal generated by the bubble is detected, and the bubble is identified based on the detected first echo signal.

【0011】 (発明の詳細な説明) 本発明によれば、超音波造影剤は、例えば時間領域認識技術を利用して周囲の
組織から識別できる一意的なエコーを発生する。これらのエコーの識別によって
コントラスト(対比)を利用した強力な超音波撮像が促進される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, an ultrasound contrast agent generates a unique echo that can be distinguished from surrounding tissue using, for example, time domain recognition techniques. The identification of these echoes facilitates powerful ultrasound imaging using contrast.

【0012】 加えて、超音波造影剤からのエコーは送信された希薄化サイクルと圧縮サイク
ルの対によって発生され、また、その順番(希薄化−圧縮)における一対の半サ
イクルによって強いエコーが発生することが判明している。このように、半サイ
クルの順序と数、並びにその強度と周波数とを変化させる送信戦略を利用して組
織から造影剤を識別することができる。気泡と組織は、気泡がその共振周波数で
インソネーションする(insonify:高調波の音波を当てる)と、より高次の周波数
項(ターム)を発生する。殻(シェル)構造の気泡は音響圧縮の最初の半サイク
ルには応答せず、むしろ圧縮を進めるため希薄化によって発生する膨脹を必要と
する。
In addition, the echo from the ultrasound contrast agent is generated by a transmitted dilution cycle and compression cycle pair, and a strong echo is generated by a pair of half cycles in that order (dilute-compression). It turns out that. In this way, contrast agents can be identified from tissue using transmission strategies that vary the order and number of half cycles, as well as their intensity and frequency. Bubbles and tissues generate higher frequency terms when the bubbles insonify at their resonant frequency. Shell-structured bubbles do not respond to the first half cycle of acoustic compression, but rather require expansion caused by dilution to proceed with compression.

【0013】 本発明によって、超音波造影剤の有用性を制限する問題点の多くが解消される
。特に、本発明は介在する減衰、組織の動き、および気泡の崩壊がある場合でも
強力である。
The present invention overcomes many of the problems that limit the usefulness of ultrasound contrast agents. In particular, the present invention is powerful even in the presence of intervening attenuation, tissue movement, and bubble collapse.

【0014】 本発明によって、高調波撮像方法に必要な狭帯域送信戦略と比較して、空間解
像度を大幅に改善する広帯域の信号送信が可能になる。広帯域の信号送信によっ
て狭帯域の信号送信の場合に等しいか、それ以上の強度のエコーが発生される。
第2世代の造影剤の場合は、広帯域のインソネーションおよびより高い周波数の
インソネーションによって達成される空間解像度は、狭帯域または低周波数の技
術よりも優れている。
The present invention enables wideband signal transmission that significantly improves spatial resolution as compared to the narrowband transmission strategy required for harmonic imaging methods. Broadband signaling produces echoes of equal or greater intensity than narrowband signaling.
For second generation contrast agents, the spatial resolution achieved by broadband and higher frequency insonations is superior to narrowband or low frequency techniques.

【0015】 適切な造影剤にはガスが含まれている。ガスは空気のような任意の適宜のもの
でよくが、高分子量ガスが好適である。本発明の好適な態様は発生する気泡の圧
縮性に依存しており、好適な圧縮度は約5x10−7m2/Nまたはそれ以上で
ある。適切な造影剤の例にはマリンクロッド社(Mallinckrodt, Inc.)、および
モレキュラー・バイオシステムズ社(Molecular Biosystems, Inc.)から市販さ
れている製品Albunex(登録商標)、およびOptison(登録商標)
が含まれており、双方ともガスのコアとアルブミン殻質とを有し、ガスのコアは
空気またはペルフルオロプロパン(perfluoropropane)である。
[0015] Suitable contrast agents include gases. The gas may be any suitable gas, such as air, but a high molecular weight gas is preferred. The preferred embodiment of the present invention relies on the compressibility of the generated bubbles, with a preferred degree of compression of about 5 × 10 −7 m 2 / N or more. Examples of suitable contrast agents are Mallinckrodt, Inc., and the products Albunex® and Optison®, commercially available from Molecular Biosystems, Inc.
, Both having a gas core and albumin shell, wherein the gas core is air or perfluoropropane.

【0016】 気泡の殻質はタンパク質、脂質、またはその他の物質のような任意の適した物
質でよい。
[0016] The shell of the bubble may be any suitable material, such as a protein, lipid, or other material.

【0017】 適当な気泡の直径の範囲は約1−12ミクロン、例えば約2ミクロンでよい。A suitable bubble diameter range may be about 1-12 microns, for example about 2 microns.

【0018】 生体内(in vivo)での適切な気泡の継続期間は約10−60分、例えば約2 0分でよい。[0018] The duration of a suitable bubble in vivo may be about 10-60 minutes, for example about 20 minutes.

【0019】 気泡の共振周波数は、典型的には、エコーの減衰と後方散乱が最大である周波
数を発見することによって判定される。典型的な気泡の共振周波数は約1.5−
5MHzである。
The resonant frequency of a bubble is typically determined by finding the frequency at which echo attenuation and backscatter are greatest. A typical bubble resonance frequency is about 1.5-
5 MHz.

【0020】 気泡信号を認識するために、本発明を下記のように適用することができる。In order to recognize a bubble signal, the present invention can be applied as follows.

【0021】 必要なエコー(単数または複数)の発生は適宜の超音波造影剤を注入し、かつ
短い(広帯域の)超音波パルスを気泡の共振周波数で送信することによって達成
できる。典型的な「短い」パルスは中心周波数の約3サイクル分、またはそれ未
満である。好適な波長は約1.5サイクルである。中心周波数が約2MHzであ
る場合のこのパルスの帯域幅は約0.6MHz、またはそれ以上であり、中心周
波数が5MHzの場合は約1.6MHzである。
The generation of the required echo (es) can be achieved by injecting a suitable ultrasound contrast agent and transmitting short (broadband) ultrasound pulses at the resonant frequency of the bubble. A typical "short" pulse is about three cycles of the center frequency or less. The preferred wavelength is about 1.5 cycles. The bandwidth of this pulse is about 0.6 MHz or more for a center frequency of about 2 MHz and about 1.6 MHz for a center frequency of 5 MHz.

【0022】 気泡を識別し易くするため、最初の送信の後に圧縮と希薄化、希薄化または圧
縮サイクル数、または圧縮および希薄化サイクルの強度が変更された別のパルス
が送信される。好適な信号は約1.5サイクルの送信信号である。複数のパルス
を組込む方法の1つは、この信号を1回の希薄化と1回の圧縮、およびその後の
1回の希薄化サイクルを伴って送信した後で、励振の順序を変更して、信号が1
回の圧縮、1回の希薄化、およびその後の1回の圧縮サイクルを含むようにする
ことである。次に、その結果得られる2つのエコー(E1およびE2)は、後述
するように処理される。
[0022] To facilitate the identification of bubbles, another pulse is transmitted after the initial transmission in which the compression and dilution, the number of dilution or compression cycles, or the intensity of the compression and dilution cycles are altered. The preferred signal is a transmission signal of about 1.5 cycles. One method of incorporating multiple pulses is to transmit the signal with one dilution and one compression, followed by one dilution cycle, and then change the excitation order, Signal is 1
One compression, one dilution, and one subsequent compression cycle. Next, the two resulting echoes (E1 and E2) are processed as described below.

【0023】 気泡は幾つかの信号処理の実施形態のいずれでも認識することができる。その
幾つかの例は、エコー信号を気泡識別信号と相関することによって開始され、そ
の例は2MHzで励振する造影剤の例について図1に示されている。特定の造影
剤の気泡を示す基準エコー信号である気泡識別信号は、特定の撮像パラメータの
集合について単一の気泡からのエコーを記録することによって得られる。このよ
うに、特定の送信強度(例えば1MPa)、特定の送信パルス(例えば1.5サ
イクル)、および特定の中心周波数(例えば2または5MHz)について、気泡
識別信号が各造影剤ごとに記録される。
Bubbles can be recognized in any of several signal processing embodiments. Some examples begin by correlating the echo signal with the bubble identification signal, an example of which is shown in FIG. 1 for an example of a contrast agent excited at 2 MHz. A bubble identification signal, which is a reference echo signal indicative of a particular contrast agent bubble, is obtained by recording the echo from a single bubble for a particular set of imaging parameters. Thus, for a particular transmission intensity (eg, 1 MPa), a particular transmission pulse (eg, 1.5 cycles), and a particular center frequency (eg, 2 or 5 MHz), a bubble identification signal is recorded for each contrast agent. .

【0024】 第2周波数からの情報を組込むことによってさらなる確実さが得られる。周波
数情報を組込むために、2つの送信周波数からの2つのエコーが、信号を前述の
ように気泡識別信号と相関させることによって処理される。
Further assurance is obtained by incorporating information from the second frequency. To incorporate frequency information, two echoes from the two transmit frequencies are processed by correlating the signal with the bubble identification signal as described above.

【0025】 気泡の共振周波数での送信は、第2周波数での送信後に行われ、気泡が破壊さ
れる機会が縮小される。ブール論理を用いて、気泡が一方、または双方の周波数
で発見されたか否かが判定される。2つの周波数としては共振周波数と、これよ
りも上か下の周波数が選択される。共振周波数が約5MHzである造影剤の場合
、第2周波数は撮像される領域の深さに応じて、約2MHzまたは約9MHzで
よいであろう。いずれの場合も、気泡識別信号は前述のように記録される。対象
部位が表面近い領域にある場合は、第2周波数として9MHzを選択し、深い標
的の場合は2MHzを選択することができる。
The transmission of the bubble at the resonant frequency is performed after the transmission at the second frequency, reducing the chance of the bubble breaking. Boolean logic is used to determine whether a bubble has been found at one or both frequencies. As the two frequencies, a resonance frequency and a frequency higher or lower than the resonance frequency are selected. For a contrast agent having a resonance frequency of about 5 MHz, the second frequency could be about 2 MHz or about 9 MHz, depending on the depth of the imaged area. In either case, the bubble identification signal is recorded as described above. If the target site is in a region near the surface, 9 MHz can be selected as the second frequency, and 2 MHz can be selected for a deep target.

【0026】 このように、2MHzの送信によって得られたエコーE1は2MHzの送信用
に記録された気泡識別信号と相関される。5MHzの送信よって得られたエコー
E2は、5MHzの送信用に記録された気泡識別信号と相関される。(送信出力
によって正規化された)各周波数での相関の結果、所定のしきい値を超えた場合
には気泡が識別される。
As described above, the echo E1 obtained by the transmission at 2 MHz is correlated with the bubble identification signal recorded for the transmission at 2 MHz. The echo E2 obtained from the 5 MHz transmission is correlated with the bubble identification signal recorded for the 5 MHz transmission. As a result of the correlation at each frequency (normalized by the transmit power), if a predetermined threshold is exceeded, a bubble is identified.

【0027】 気泡を発見するさらなる確実さはまた、付加的なパルスからの情報を組込むこ
とによって得ることができる。前述ような補足的に送信されたパルスは、予測さ
れる方法で、圧縮および希薄化サイクルの異なる順番数を用いることができる。
送信されるパルスのこのような変化は小さくてもよく、気泡からのエコーを顕著
に変化させることができるが、周囲の組織からのエコーは変化させない。送信パ
ルスの好適な組合わせによって、気泡を囲む固定した標的(組織)からのエコー
は最小限に変化するだけで、気泡からのエコーを変化させる。前述の1つの例に
は、圧縮および希薄化サイクルの順序の変更も含まれている。送信された振幅の
僅かな変化によっても同じことを達成できる。例えば、圧縮の半サイクルが小さ
くて希薄化の半サイクルが大きな信号を送信することができ、その後で、振幅の
変化が約2倍で逆の順序で送信する。半サイクルの送信順序を逆にすることによ
って、受信信号に余分の半サイクルが生成される。
Further certainty of finding bubbles can also be obtained by incorporating information from additional pulses. Supplementally transmitted pulses such as those described above may use different ordering of compression and dilution cycles in a predictable manner.
Such changes in the transmitted pulse can be small and can significantly alter the echo from the bubble, but do not alter the echo from surrounding tissue. With a suitable combination of transmitted pulses, the echo from the fixed target (tissue) surrounding the bubble changes only minimally, changing the echo from the bubble. One such example involves changing the order of the compression and leaning cycles. The same can be achieved with small changes in the transmitted amplitude. For example, a signal with a small half cycle of compression and a large half cycle of leaning can be transmitted, and then transmitted in reverse order with about twice the amplitude change. Reversing the transmission order of the half cycles creates an extra half cycle in the received signal.

【0028】 その結果生じたエコーは次に、その特定の送信パルスについての適宜の気泡識
別信号(すなわちプロトタイプ)と相関される。相関結果は、第1の送信の遅延
に適応するように必要に応じて時間的にシフトされる。圧縮と希薄化の順序を変
更する例では、パルスが遅延されることで、各々の場合のパルスの中心点から受
信されたエコーが位置合わせされる。
The resulting echo is then correlated with the appropriate bubble identification signal (ie, prototype) for that particular transmit pulse. The correlation results are shifted in time as needed to accommodate the delay of the first transmission. In the example of changing the order of compression and dilution, the pulses are delayed so that the echoes received from the center point of the pulse in each case are aligned.

【0029】 あるいは、送信の如何なる相対遅延をも除去した後で、エコーを適切に遅延す
ることによって、最初のパルスと後のパルスからのエコーを逐次合計することが
できる。その結果、気泡の存在が大幅に増大することで、組織からのエコーが除
去される。
Alternatively, after removing any relative delays in transmission, the echoes from the first and subsequent pulses can be summed sequentially by appropriately delaying the echoes. As a result, the presence of air bubbles is greatly increased, thereby removing echoes from the tissue.

【0030】 例えば、圧縮サイクルと希薄化サイクルの順序を変更することによってパルス
が遅延するので、それぞれの場合にパルスの中心点から受信されたエコーが位置
合わせされる。次に合計の結果が気泡識別信号と相関される(図11)。
For example, by changing the order of the compression and dilution cycles, the pulses are delayed so that in each case the echo received from the center of the pulse is aligned. The sum result is then correlated with the bubble identification signal (FIG. 11).

【0031】 別の方法は、深さの関数として各エコーの位相を計算することである。次に複
数対のエコーの位相が深さの関数として減算される。次に、パルスE1(t)と
E2(t)との相対位相が2つの深さ部位での送信位相間の差に等しくない深さ
部位で検出される。この実施形態は図12に示されており、気泡のエンベロープ
(包皮)を認識する必要がない。この処理の前に壁フィルタを先行させてもよい
。これは超音波信号処理で公知の高域通過フィルタである。この場合は、E1の
特徴を有する4−16のエコーの集合が捕捉される。E1アレイとE2アレイが
位相減算の前に高域通過(壁)フィルタを通過する。好適なパルスは1.5サイ
クルの前述のパルスであるが、圧縮と希薄化の半サイクルの順序の変更によって
E1(t)とE2(t)が生成されよう。
Another method is to calculate the phase of each echo as a function of depth. The phases of the echo pairs are then subtracted as a function of depth. Next, the relative phase between the pulses E1 (t) and E2 (t) is detected at a depth portion that is not equal to the difference between the transmission phases at the two depth portions. This embodiment is shown in FIG. 12, where it is not necessary to recognize the envelope of the bubbles. A wall filter may precede this processing. This is a high-pass filter known in ultrasonic signal processing. In this case, a set of 4-16 echoes with E1 characteristics is captured. The E1 and E2 arrays pass through a high-pass (wall) filter before phase subtraction. The preferred pulse is the 1.5 pulse described above, but the reordering of the compression and leaning half cycles would produce E1 (t) and E2 (t).

【0032】 更に別の方法は、信号E1(t)とE2(t)とを遅延0で逐次相互相関させ
ることである。このようにして、組織からのエコーは負の相関を示し、気泡から
のエコーは正の相関を示し、この相関の大きさが気泡の検出の確実性を表す(図
13)。
Yet another method is to sequentially cross-correlate the signals E1 (t) and E2 (t) with zero delay. Thus, echoes from tissue show a negative correlation, echoes from the bubble show a positive correlation, and the magnitude of this correlation indicates the certainty of bubble detection (FIG. 13).

【0033】 前述のように、本発明によって超音波の短いパルスの送信により(気泡破壊エ
コーではなく)、一意的な気泡エコーが生成される。気泡エコーは(組織により
生成されるエコーとは区別される)一意的なエコーであり、送信される中心周波
数の変位(シフト)、または送信される波形の変化を伴って一意的に変化する。
一意的な特徴には位相、および正と負の半サイクルの高さの一貫性が含まれる。
気泡エコー内の最初の半サイクルは気泡の膨脹に対応して一貫して正の電圧とし
て現れる。最初の半サイクルは、送信されたパルスが1.5サイクルである場合
、第2の半サイクルのサイズの約1/3から1/2として現れる。殆どの場合、
第3の半サイクルは図1に示すように整流された2つの高調波を含んでいる。
As mentioned above, the transmission of a short pulse of ultrasound (as opposed to a bubble breaking echo) produces a unique bubble echo according to the present invention. Bubble echoes are unique echoes (distinguished from tissue-generated echoes) and change uniquely with a shift (shift) of the transmitted center frequency or a change in the transmitted waveform.
Unique features include phase and positive and negative half-cycle height consistency.
The first half cycle in the bubble echo appears consistently as a positive voltage corresponding to the expansion of the bubble. The first half cycle appears as about one-third to one-half the size of the second half cycle if the transmitted pulse is 1.5 cycles. In most cases,
The third half cycle contains two harmonics rectified as shown in FIG.

【0034】 本発明は、特に一意的な時間−領域の識別特性に基づいて、気泡からのこれら
のエコーの検出を認識するものである。
The present invention recognizes the detection of these echoes from bubbles, especially based on unique time-domain signatures.

【0035】 信号検出器は、整合フィルタ、最高確度検出器、相互相関検出器、および/ま
たはエスティメータを使用して気泡の特定の周知の(非直線的)物理的応答に基
づいて気泡エコーを認識するために利用することができる。
The signal detector may use a matched filter, a best-accuracy detector, a cross-correlation detector, and / or an estimator to detect a bubble echo based on a particular known (non-linear) physical response of the bubble. Can be used to recognize.

【0036】 と複数の周波数励振に対するエコー応答の差を利用して、気泡から一意的なエ
コーを識別することができる。これには「高調波」信号処理または非線形特性は
必要ない。
The difference between the echo responses to a plurality of frequency excitations can be used to identify unique echoes from bubbles. This does not require "harmonic" signal processing or non-linear characteristics.

【0037】 圧縮および希薄化サイクルの変化する組合せを伴う複数の送信信号に対する一
意的なエコー応答を利用して、気泡エコーを認識することができる。これには高
調波信号処理は必要なく、幾つかの形態をとることができ、かつ気泡の「非線形
」特性に左右されない。
The unique echo response to multiple transmitted signals with varying combinations of compression and dilution cycles can be used to recognize bubble echo. This does not require harmonic signal processing, can take several forms, and is independent of the "non-linear" properties of the bubbles.

【0038】 この処理方法の1つは、深さの関数として各エコーの位相を計算することであ
る。次に、複数対のエコーの位相が深さの関数として比較される。次に気泡は、
連続するパルス間の相対位相が2つの深さ部位での送信位相間の差に等しくない
深さ部位で検出される。この態様では気泡のエンベロープを認識する必要がない
One of the processing methods is to calculate the phase of each echo as a function of depth. Next, the phases of the echo pairs are compared as a function of depth. Then the bubbles
The relative phase between successive pulses is detected at a depth location that is not equal to the difference between the transmission phases at the two depth locations. In this embodiment, there is no need to recognize the envelope of the bubble.

【0039】 別の方法では、圧縮および希薄化サイクルの数、順序および振幅が異なる連続
するパルスからのエコーが追加され、各気泡の位置でより高い数値が生成される
In another method, echoes from successive pulses differing in the number, order and amplitude of the compression and dilution cycles are added, producing a higher number at each bubble location.

【0040】 組織エコーの認識および/または拒絶は、整合フィルタ、最高確度検出器、相
互相関検出器、および/またはエスティメータを使用して特定の種類の気泡の特
定の周知の(非線形)物理的応答に基づいてこれらの組織を気泡から識別する気
泡識別方式の利用に基づくことができる。
Recognition and / or rejection of tissue echoes may be determined by using a matched filter, a most probable detector, a cross-correlation detector, and / or an estimator to identify certain well-known (non-linear) physical types of bubbles. It can be based on the use of a bubble identification scheme that distinguishes these tissues from bubbles based on the response.

【0041】 組織エコーの認識および/または拒絶はまた、圧縮および希薄化の半サイクル
の数または順序が異なる複数のパルスの送信に基づいて行うこともでき、その後
、受信エコーが処理され、組織エコーが拒絶されるか、または組織エコーが認識
される。
The recognition and / or rejection of the tissue echo can also be based on the transmission of a plurality of pulses that differ in the number or order of half cycles of compression and dilution, after which the received echo is processed and the tissue echo is processed. Are rejected or tissue echoes are recognized.

【0042】 この処理方法の1つは深さの関数として各エコーの位相を計算することである
。次に、複数対のエコーの位相が深さの関数として比較される。次に気泡は、連
続するパルス間の相対位相が送信位相間の差に等しくない深さ部位で検出される
One of the processing methods is to calculate the phase of each echo as a function of depth. Next, the phases of the echo pairs are compared as a function of depth. Bubbles are then detected at depths where the relative phase between successive pulses is not equal to the difference between the transmit phases.

【0043】 別の方法は信号を位置合わせし、次にエコーを逐次減算することである。Another method is to align the signals and then successively subtract the echoes.

【0044】 複数の周波数の送信を利用して、気泡エコーの認識を向上させることができる
。次にこれらの複数の送信周波数からのエコーが結合される。1つの結合方法に
は、各周波数で気泡エコーを認識するために整合フィルタを使用することが含ま
れ、その後で、フィルタリングされた2つの信号が結合される。
The transmission of multiple frequencies can be used to improve the recognition of bubble echoes. The echoes from these multiple transmission frequencies are then combined. One combining method involves using a matched filter to recognize bubble echoes at each frequency, after which the two filtered signals are combined.

【0045】 本発明を以下の図面を参照して更に説明するが、これは本発明を限定する意図
はない。
The present invention is further described with reference to the following drawings, which are not intended to limit the invention.

【0046】 図1は、送信された信号と、この信号からの造影剤のエコーとのハイドロフォ
ン(水中聴音器)記録を示している。図1は、造影剤気泡の広帯域、高強度のイ
ンソネーションに続く一意的なエコーを示している。1+1/2サイクルの2M
Hzの中心周波数が送信され、次に反射したエコーを聞く。送信信号には希薄化
位相、圧縮位相、およびその後の希薄化位相が含まれている。反射したエコーに
は気泡がその間に膨脹する(送信された希薄化)時間に対応する正の圧力ピーク
が含まれ、その後に気泡がその間に収縮する(送信された圧縮)時間に対応する
極めて大きい負の圧力ピークが続く。収縮の次に2サイクルの膨脹が続き、これ
らのサイクルの1つは弾性反発である。
FIG. 1 shows a hydrophone recording of a transmitted signal and echoes of a contrast agent from this signal. FIG. 1 shows a unique echo following a broadband, high intensity insonation of a contrast agent bubble. 2M for 1 + / cycle
A center frequency of Hz is transmitted and then the reflected echo is heard. The transmitted signal includes a lean phase, a compressed phase, and a subsequent lean phase. The reflected echo contains a positive pressure peak corresponding to the time during which the bubble expands (transmitted dilution), followed by a very large time corresponding to the time during which the bubble contracts (transmitted compression). A negative pressure peak follows. The contraction is followed by two cycles of expansion, one of these cycles being elastic rebound.

【0047】 図2は、送信の中心周波数が2MHzのハイドロフォンとエコー信号との相関
と、気泡直径の変化とを示している。図2aおよび図2bは送信された圧力、エ
コーの振幅および気泡の半径の相関を詳細に示している。
FIG. 2 shows a correlation between a hydrophone having a transmission center frequency of 2 MHz and an echo signal, and a change in bubble diameter. 2a and 2b detail the correlation between transmitted pressure, echo amplitude and bubble radius.

【0048】 図3は送信の中心周波数が2MHzのトランスディーサ・ビームを横切る気泡
に対応するMモードとAラインとを示している。図3aは深さが横軸で示され、
パルス指数が横軸で示された小さいMモードの画像である。気泡はパルス44の
間に深さ800の部位でビームに入っている。次に、エコーの振幅は気泡がビー
ムの中心に入ると共に大幅に増大し、これはほぼ深さ500に相当する。気泡に
当たる超音波パルスの強度は、気泡がビームの中心に到達するまで上昇し、その
後で再び低下した。パルス強度が上昇すると、エコーが発生し、図3fで図1、
図2の識別特性を呈する。
FIG. 3 shows the M-mode and A-line corresponding to a bubble traversing a transducer beam with a transmission center frequency of 2 MHz. FIG. 3a shows depth on the horizontal axis,
It is a small M-mode image in which the pulse index is shown on the horizontal axis. Bubbles enter the beam at a depth of 800 during pulse 44. The amplitude of the echo then increases significantly as the bubble enters the center of the beam, which corresponds to approximately 500 depths. The intensity of the ultrasonic pulse striking the bubble increased until the bubble reached the center of the beam, and then decreased again. When the pulse intensity increases, an echo occurs, and FIG.
2 presents the identification characteristics of FIG.

【0049】 図4は、送信の中心周波数が2MHzである、トランスデューサ・ビームを横
切る2つの気泡に対応するMモードとAラインを示している。2つの別個のトラ
ックがビームを横切る2つの気泡に対応してMモード画像で視覚化されている。
直線的なエコーから始まる、これらの気泡のうちの最初の気泡からの最初のエコ
ーが図4bに示されている。気泡がビームを横切ると、エコーの識別特性が変化
し、再び図1−2に示された識別特性を呈する。図4fでは、深さ500の部位
であった上からの気泡に加えて、より深い約700の深さに第2の気泡が現れる
。この第2の気泡がビームを横切ると(図4gではこれはビームの中心に位置し
ている)、エコーの識別特性は再び図1、図2に示した形式を呈する。
FIG. 4 shows the M-mode and A-line corresponding to two bubbles traversing the transducer beam with a center frequency of transmission of 2 MHz. Two separate tracks are visualized in the M-mode image corresponding to the two bubbles traversing the beam.
The first echo from the first of these bubbles, starting from a linear echo, is shown in FIG. 4b. As the bubble crosses the beam, the signature of the echo changes and again assumes the signature shown in FIG. In FIG. 4f, a second bubble appears at a depth of about 700, in addition to the bubble from above, which was at a depth of 500. When this second bubble traverses the beam (FIG. 4g, which is located at the center of the beam), the signature of the echo again assumes the form shown in FIGS.

【0050】 図5は、送信の中心周波数が5MHzである、トランスデューサ・ビームを横
切る2つの気泡に対応するMモードとAラインを示している。この図に示された
気泡の共振周波数は5MHzである。この場合も、気泡はより深い深さから入っ
ており、この場合は指数600の近傍である。気泡がトランスデューサビームを
横切って移動すると、エコー強度が上昇し、図1、図2に示したものと同じ識別
特性が生ずる。エコー位相はこの場合も最初は気泡の膨脹(正の電圧)に対応し
、その後で気泡の半径の弾性反発に対応する大きな負の電圧になる。この反復可
能な識別特性が認識され、この情報は2MHzの送信によって得られた情報と複
合された。
FIG. 5 shows the M-mode and A-line corresponding to two bubbles traversing the transducer beam with a center frequency of transmission of 5 MHz. The resonance frequency of the bubble shown in this figure is 5 MHz. Again, the bubbles enter from a deeper depth, in this case near the index 600. As the bubble moves across the transducer beam, the echo intensity increases, producing the same signature as shown in FIGS. The echo phase again corresponds initially to the expansion of the bubble (positive voltage) and then to a large negative voltage corresponding to the elastic rebound of the bubble radius. This repeatable signature was recognized and this information was combined with the information obtained from the 2 MHz transmission.

【0051】 図6は、送信信号の変化の作用を示している。この場合は、完全な3サイクル
の圧縮と希薄化(圧縮−希薄化−圧縮−希薄化−圧縮−希薄化)がなされた波形
を送信したものであり、従って図7に示した波形とは異なっている。このように
低い強度で受信されたエコーは図1、図2に示した形状とやや異なっているが、
この場合の位相変位の影響を試験した。図6aでは、振幅変調された3サイクル
を含むこの送信信号についてハイドロフォン・エコーが観察された。図6bでは
、固定金属リフレクタからのエコーが示されているが、エコーの位相が予測どお
り送信信号の位相と同一であることに留意する。図6cでは、本発明の流れシス
テムを通って移動する大きい気泡(>200ミクロン)からのエコーが示されて
いるが、この場合も位相は送信信号の位相と同一であることに留意する。図6d
では、単一の対比気泡からのエコーが示されているが、位相が送信信号と同一で
あることに留意する。気泡エコーはまた特定の励振パルスによって一貫して生成
される立下がりサイクルをも有している。造影剤のエコーは3つの正のピークを
有しており、中心のピークが大幅に大きい。
FIG. 6 shows the effect of the change of the transmission signal. In this case, a complete three-cycle compression and dilution (compression-dilution-compression-dilution-compression-dilution) waveform is transmitted, and therefore differs from the waveform shown in FIG. ing. The echoes received at such low intensity are slightly different from the shapes shown in FIGS.
The effect of the phase displacement in this case was tested. In FIG. 6a, a hydrophone echo was observed for this transmitted signal containing three amplitude-modulated cycles. Although FIG. 6b shows an echo from a fixed metal reflector, it is noted that the phase of the echo is, as expected, the same as the phase of the transmitted signal. FIG. 6c shows echoes from a large bubble (> 200 microns) traveling through the flow system of the present invention, but again note that the phase is the same as the phase of the transmitted signal. FIG.
Note that the echo from a single contrast bubble is shown, but the phase is the same as the transmitted signal. Bubble echoes also have a falling cycle that is consistently generated by a particular excitation pulse. The contrast agent echo has three positive peaks, with the central peak being significantly larger.

【0052】 図7は送信信号の位相変位の作用を示している。この場合は、有意の2サイク
ルの圧縮−希薄化がなされた(圧縮−希薄化−圧縮−希薄化)波形が送信される
ため、図6に示した波形とは異なっている。有意の負の半サイクルは2つしかな
いことに留意する。図7aでは、この場合のハイドロフォン・エコーが観察され
た。図7bでは、固定金属リフレクタからのエコーが示されるが、このエコーの
位相は予測どおり送信信号の位相と同一であることに留意する。図7cでは、本
発明の流れシステムを通って移動する大きい気泡(>200ミクロン)からのエ
コーが示されるが、ここでも位相は送信信号の位相と同一であることに留意する
。図7dでは、単一の対比気泡からのエコーが示されるが、これは送信信号と逆
相であり、図6dの位相と同一であることに留意する。対比気泡のエコーにはハ
イドロフォン信号内の2つの実質的な負のピークに対応する正のピーク(最初の
ピークは小さい)を有している。信号は、図6dの信号よりも短いことに留意す
る。このように、図6aおよび図7aに示した2つの送信パルスを利用した単一
の気泡から受信したエコーを減算して、図6に示した余分な半サイクルを生成す
ることができよう。
FIG. 7 shows the effect of the phase shift of the transmission signal. In this case, the waveform is different from the waveform shown in FIG. 6 because a significant two-cycle compressed-diluted waveform (compression-dilute-compression-dilute) is transmitted. Note that there are only two significant negative half cycles. In FIG. 7a, a hydrophone echo in this case was observed. FIG. 7b shows the echo from the fixed metal reflector, but note that the phase of this echo is, as expected, the same as the phase of the transmitted signal. FIG. 7c shows echoes from large bubbles (> 200 microns) traveling through the flow system of the present invention, but again note that the phase is the same as the phase of the transmitted signal. Note that in FIG. 7d, an echo from a single contrast bubble is shown, which is out of phase with the transmitted signal and identical to the phase of FIG. 6d. The contrast bubble echo has a positive peak (the first peak is small) corresponding to two substantially negative peaks in the hydrophone signal. Note that the signal is shorter than the signal in FIG. 6d. Thus, the received echo could be subtracted from a single bubble utilizing the two transmit pulses shown in FIGS. 6a and 7a to produce the extra half cycle shown in FIG.

【0053】 図8は位相が同様であり、エコーの形状も同様であることを実証するために図
6および図7dに示した2つのエコーを重複して示している。これらの2つのエ
コーは図6および図7に示した送信パルスによる異なる2つの気泡からのエコー
である。
FIG. 8 overlaps the two echoes shown in FIGS. 6 and 7d to demonstrate that the phases are similar and the shapes of the echoes are similar. These two echoes are echoes from two different bubbles due to the transmission pulses shown in FIGS.

【0054】 気泡エコーの平均周波数は送信パルスの関数として変化し、この変化は気泡と
組織からのエコーの識別性を高めるのに十分に大きい変化である。
The average frequency of the bubble echo changes as a function of the transmitted pulse, a change that is large enough to enhance the discrimination of the echo from bubbles and tissue.

【0055】 本発明を以下の例により更に説明するが、これは発明の限定を意図するもので
はない。
The present invention is further described by the following examples, which are not intended to limit the invention.

【0056】 例1 送信パルス内の圧縮と希薄化の半サイクルの順序は、超音波造影剤から受信し
たエコーの時間および周波数領域特性に影響を及ぼす。これらの影響を利用して
気泡と組織からのエコーを識別することができる。
Example 1 The order of the half cycle of compression and dilution in the transmitted pulse affects the time and frequency domain characteristics of the echo received from the ultrasound contrast agent. These effects can be used to distinguish between air bubbles and echoes from tissue.

【0057】 この方法によって、造影剤の超微小気泡の光学的および音響的な双方の観察が
可能である。テスト・システムは2つのトランスデューサに対して45°の角度
である直径が200ミクロンのセルロース製のファントム管上に相互に集束され
た2つの垂直なトランスデューサを使用した。1つのトランスデューサ(Paname
trics(登録商標)V305)は2.25MHzの中心周波数でパルスを送信す るために使用され、他方(Panametrics(登録商標)V309)は5MHzの中 心周波数を利用して容器内の気泡から散乱した信号を受信した。ファントムはま
た、微小気泡を光学的に観察するために顕微鏡と連結された。送信パルスは任意
波形発生器(TekronicsTMAWG2021)を使用して発生され、次にRF出 力増幅器(ENI TM325LA)を使用して増幅された。気泡エコーは広帯域受
信機(Ritec TMBR−640)を使用して受信された。送信された負のピーク
圧力は約700kpaであった。これらの実験は約1球/マイクロLの極めて低
濃度で生理的食塩水中に縣濁された造影剤を使用し、直径が小さい管を使用した
本発明の実験システムで容積が約0.04マイクロLの対比剤を充填したサンプ
ルが生成された。幾つかの造影剤でも同様の結果が得られたが、ここに提示する
結果は脂質殻とペルフルオロハイドロカーボンのコアとを有する試験剤を使用し
て得られたものである。
With this method, both optical and acoustic observations of the ultrafine bubbles of the contrast agent are possible. The test system used two vertical transducers focused on each other on a 200 micron diameter cellulose phantom tube which was at a 45 ° angle to the two transducers. One transducer (Paname
trics® V305) is used to transmit pulses at a center frequency of 2.25 MHz, while (Panametrics® V309) uses a 5 MHz center frequency to scatter from bubbles in the container. Received a signal. The phantom was also connected to a microscope for optical observation of microbubbles. Transmit pulses were generated using an arbitrary waveform generator (TekronicsTMAWG2021) and then amplified using an RF output amplifier (ENITM325LA). Bubble echo was received using a broadband receiver (Ritec TMBR-640). The transmitted negative peak pressure was about 700 kpa. These experiments use a contrast agent suspended in saline at a very low concentration of about 1 sphere / microL, and have a volume of about 0.04 micron in the experimental system of the present invention using small diameter tubes. A sample filled with L contrast agent was produced. Similar results were obtained with some contrast agents, but the results presented here were obtained using a test agent having a lipid shell and a perfluorohydrocarbon core.

【0058】 トランスデューサは位相0°(圧縮の半サイクルの後、希薄化の半サイクル)
、および位相180°(希薄化の半サイクルの後、圧縮の半サイクル)の単一サ
イクルのパルスによって励振された。単一の気泡から受けたエコーは各位相ごと
に200以上の送信結果から記録された。(図1に示すように)約3マイクロ秒
の間隔を隔てた送信パルス対から受信したエコーも記録された。以下の3つの送
信シーケンスの各々について約50のエコーが評価された。すなわち、双方のパ
ルスとも0°の位相;この0°の位相の後180°の位相;およびこの180°
の位相の後0°の位相である。このデータを用いて、時間と周波数領域の双方の
特性が評価された。また、エコーの記録が、ポリスチレン板に係留した微小気泡
のインソネーション中の気泡半径の変化の光学画像と比較された。
The transducer has a phase of 0 ° (half cycle of compression followed by half cycle of dilution)
, And a single cycle pulse of 180 ° (half cycle of dilution followed by half cycle of compression). Echoes received from a single bubble were recorded from more than 200 transmissions for each phase. Echoes received from transmit pulse pairs spaced approximately 3 microseconds apart (as shown in FIG. 1) were also recorded. Approximately 50 echoes were evaluated for each of the following three transmission sequences. That is, both pulses are at 0 ° phase; 180 ° after this 0 ° phase; and 180 °
The phase is 0 ° after the phase of. Using this data, both time and frequency domain properties were evaluated. Echo recordings were also compared to optical images of the change in bubble radius during the insonation of microbubbles anchored to a polystyrene plate.

【0059】 気泡エコーの周波数スペクトルおよび時間領域エンベロープに対する送信位相
の影響は次のとおりである。気泡エコーの平均周波数は0°のパルスが送信され
た場合の方が低かった。具体的に、0°のパルスが送信された場合、3.9MH
zの平均周波数が観察され、一方、送信パルスの位相が180°の場合は4.3
MHzの平均周波数が観察された。加えて、0°の場合は時間領域エンベロープ
が長い場合が多かった。
The influence of the transmission phase on the frequency spectrum and the time domain envelope of the bubble echo is as follows. The average frequency of the bubble echo was lower when a 0 ° pulse was transmitted. Specifically, when a pulse of 0 ° is transmitted, 3.9 MH
An average frequency of z is observed, while 4.3 if the phase of the transmitted pulse is 180 °.
An average frequency of MHz was observed. In addition, in the case of 0 °, the time domain envelope was often long.

【0060】 下記の表1は、受信した2つのエコーのうちの最初の主要な希薄化ピークの間
の時間間隔が送信された希薄化ピーク間の時間間隔に対応することを示している
。平均の受信時間間隔はハイドロフォンによって測定された送信パルスの時間間
隔と共に加算された。その結果は、受信されたエコーのタイミングが希薄化の半
サイクルに依存することを示している。具体的には、0°−180°の位相の場
合のように送信された希薄化半サイクルが短縮すると、受信された希薄化ピーク
間で測定された時間も比例して短縮する。その結果、気泡エコーの重要部分が送
信信号の最初の主要な希薄化の半サイクルと一致することが示されている。
Table 1 below shows that the time interval between the first major diluted peak of the two received echoes corresponds to the time interval between the transmitted diluted peaks. The average reception time interval was added together with the transmission pulse time interval measured by the hydrophone. The results show that the timing of the received echo depends on the half cycle of the dilution. Specifically, as the transmitted dilution half cycle is shortened, as in the case of 0 ° -180 ° phase, the time measured between the received dilution peaks is proportionally reduced. The results show that a significant part of the bubble echo coincides with the first major dilution half cycle of the transmitted signal.

【0061】 表1 送信および受信問いの各対のパルスの最初の主要な希薄化ピーク間の時間間隔 送信された 送信: 受信エコー: 位相の組合わせ 各対のパルス 各対のパルス の最初の主要 の最初の主要 な希薄化ピー な希薄化ピー ク間の時間間 ク間の時間間 隔(マイクロ秒) 隔(マイクロ秒) 0−0 2.95 2.94 0−180 2.72 2.70 180−0 3.16 3.20Table 1 Time interval between the first major dilution peak of the pulses of each pair of transmit and receive queries. Transmitted Transmit: Receive echo: Phase combination. The first major diluted peak of time The time between diluted peaks The time interval between microseconds (microseconds) The interval (microseconds) 0-0 2.95 2.94 0-180 2.72 2.70 180-0 3.16 3.20

【0062】 図19a、図19b、および図19cは、広帯域のトランスデューサを励振す
るために使用される送信信号を示している。図19aは、圧縮の後に希薄化が続
く2つの同一パルスを示している。図19bは、第1のパルス内の圧縮の後に希
薄化が続くパルス対と、第2のパルス内の希薄化の後に圧縮が続くパルス対とを
示している。図19cは、第1のパルス内の希薄化の後に圧縮が続くパルス対と
、第2のパルス内の圧縮の後に希薄化が続くパルス対とを示している。
FIGS. 19 a, 19 b, and 19 c show a transmit signal used to excite a broadband transducer. FIG. 19a shows two identical pulses of compression followed by dilution. FIG. 19b shows a pulse pair with compression in the first pulse followed by dilution and a pulse pair in the second pulse followed by compression. FIG. 19c shows a pulse pair in the first pulse followed by a dilution followed by compression, and a pulse pair in the second pulse followed by a dilution.

【0063】 図20a、図20b、図20cおよび図20dは、個々の気泡から受信したエ
コーを示し、送信位相の変化の結果を実証している。図20aおよび図20bは
、0°−180°の位相で送信された位相の組合わせを示している。図20cお
よび図20dは、180°−0°の位相で送信された位相の組合わせの例である
。エコー・タイミングを比較し易くするため、最初の圧縮ピークは2つの場合で
位置合わせされている。
FIGS. 20 a, 20 b, 20 c and 20 d show echoes received from individual bubbles and demonstrate the consequences of a change in the transmission phase. 20a and 20b show a combination of phases transmitted at 0 ° -180 ° phase. 20c and 20d are examples of combinations of phases transmitted at 180 ° -0 ° phase. To facilitate comparison of the echo timing, the first compression peak is aligned in two cases.

【0064】 図20には、180°−0°の送信位相の組合わせに従って受信された2つの
エコーと、0°−180°の送信位相の組合わせに従って受信された2つのエコ
ーとを含む、一対のパルスでインソネートされたこの気泡からのエコーが示され
ている。各送信位相から生じるエコーは、全ての場合で同様であったことに留意
する。これはひいては、全ての短い送信について、単一の気泡エコーからの時間
領域エンベロープを予測できることを実証している。これは、受信したエコーを
気泡のエコーのプロトタイプと相関させることによって認識できることを示して
いる。
FIG. 20 includes two echoes received according to a 180 ° -0 ° transmission phase combination and two echoes received according to a 0 ° -180 ° transmission phase combination, The echo from this bubble insonated with a pair of pulses is shown. Note that the echo resulting from each transmission phase was similar in all cases. This, in turn, demonstrates that for all short transmissions, the time domain envelope from a single bubble echo can be predicted. This shows that the received echo can be recognized by correlating it with the prototype of the bubble echo.

【0065】 平均周波数、継続期間および時間領域の認識特性を含む気泡エコーの特性は送
信信号の位相変化と共に変化し、連続するエコー間に高い相関性があることを示
している。幾つかの信号位相の送信を利用して、in vivo内の気泡を識別するこ とができる。
The characteristics of the bubble echo, including the recognition characteristics in the average frequency, duration and time domain, change with the phase change of the transmitted signal, indicating that there is a high correlation between successive echoes. The transmission of several signal phases can be used to identify bubbles in vivo.

【0066】 例2 アルブミン殻と脂質殻の双方を有する幾つかの造影剤について測定が行われ、
気泡エコーの平均周波数は送信位相の関数として変化し、かつ、この変化は気泡
からのエコーと組織からのエコーとの区別を向上させるに十分に大きい変化であ
ることが実証された。しかし、平均周波数はアルブミン殻と脂質殻の造影剤では
、表2に示すようにやや異なっている。
Example 2 Measurements were made on several contrast agents having both albumin and lipid shells,
The average frequency of the bubble echo changes as a function of the transmission phase, and it has been demonstrated that this change is a change large enough to enhance the distinction between echoes from bubbles and those from tissue. However, the average frequency is slightly different between albumin and lipid shell contrast agents as shown in Table 2.

【0067】 表2 アルブミン殻 脂質殻 送信位相 0 180 0 180 気泡数 72 72 75 75 平均周波数(MHz) 3.45 3.98 3.74 4.42Table 2 Albumin shell Lipid shell Transmission phase 0 180 0 180 Number of bubbles 72 72 75 75 Average frequency (MHz) 3.45 3.98 3.74 4.42

【0068】 限定された分布を達成するために気泡をフィルタにかけると、平均周波数の評
価の標準偏差が大幅に減少する。
Filtering air bubbles to achieve a limited distribution greatly reduces the standard deviation of the average frequency estimate.

【0069】 上記の結果を信号処理に利用するため、下記のステップが用いられる。組織か
らのエコーは壁のフィルタリング、または広域通過フィルタを使用して基本周波
数の近傍の周波数を除去することによって拒絶される。気泡の存在を識別するた
めに平均周波数が評価される。平均周波数は0°と180°のパルスについて深
さの関数として計算され、この周波数の有意の変位は気泡(単数または複数)の
存在を示すものである。
In order to utilize the above results for signal processing, the following steps are used. Echoes from the tissue are rejected by filtering the walls or using a wide-pass filter to remove frequencies near the fundamental frequency. The average frequency is evaluated to identify the presence of bubbles. The average frequency is calculated as a function of depth for the 0 ° and 180 ° pulses, and a significant displacement of this frequency is indicative of the presence of the bubble (s).

【0070】 図15は送信位相が0°と180°の造影剤の気泡から散乱したエコーを示し
ている。送信信号の位相は反転しているが、受信されるエコーの位相は反転して
いない。平均周波数は2つのエコーでは異なっている。より短いパルスによって
観察した場合、180°の送信の場合の平均周波数の方が高い。
FIG. 15 shows echoes scattered from bubbles of the contrast agent having transmission phases of 0 ° and 180 °. The phase of the transmitted signal is inverted, but the phase of the received echo is not inverted. The average frequency is different for the two echoes. When observed with shorter pulses, the average frequency for a 180 ° transmission is higher.

【0071】 図16aおよび図16bは、0°と180°の場合の送信信号のハイドロフォ
ン記録を示している。それらが反転していることに留意する。2つの場合の造影
剤から記録されたエコーが示されている。それらは図16に示したエンベロープ
を有しているが、180°の送信からのエコーは遅延しているので、各々の場合
、希薄化の半サイクル中に発生することに留意する。
FIGS. 16 a and 16 b show the hydrophone recording of the transmitted signal for 0 ° and 180 °. Note that they are inverted. Echoes recorded from the contrast agent in two cases are shown. Note that they have the envelope shown in FIG. 16, but that the echo from the 180 ° transmission is delayed and in each case occurs during the half cycle of dilution.

【0072】 図17aおよび図17bは、1.25マイクロ秒の間隔を隔てた4つのパルス
からのエコーの2組の記録を示している。エコーは単一のアルブミン殻の気泡に
よって発生される。パルスは0°と180°で交互に送信され、送信されたパル
スの間隔は均一であった。受信されたエコーは2つの遅延間で交互に変化するこ
とに留意する(エコーの間隔は不均一であり、送信された希薄化のタイミングに
対応している)。エコーはまた、0°と180°における2つの平均周波数の間
で交互に変化する。また、エコー強度はアルブミン殻の気泡が弱体化すると共に
、連続するパルス間で成長することにも留意する。
FIGS. 17 a and 17 b show two sets of recordings of echoes from four pulses separated by 1.25 microseconds. The echo is generated by a single albumin bubble. The pulses were transmitted alternately at 0 ° and 180 °, and the intervals between transmitted pulses were uniform. Note that the received echo alternates between the two delays (the intervals between the echoes are non-uniform, corresponding to the timing of the transmitted dilution). The echo also alternates between two average frequencies at 0 ° and 180 °. Also note that the echo intensity weakens the bubbles in the albumin shell and grows between successive pulses.

【0073】 図18aおよび図18bは、1.25マイクロ秒の間隔を隔てた4つのパルス
からのエコーの2組の記録を示している。エコーは単一の脂質気泡から発生され
たものである。パルスの送信は0°と180°の間で交互に行われ、送信パルス
は等間隔であった。受信されたエコーは2つの遅延間で交互に変化することに留
意する(エコーの間隔は不均一であり、送信された希薄化のタイミングに対応し
ている)。エコーはまた、0°と180°における2つの平均周波数の間で交互
に変化する。また、エコー強度は脂質殻の場合は連続する連続するパルス間で成
長しないことにも留意する。
FIGS. 18 a and 18 b show two sets of recordings of echoes from four pulses separated by 1.25 microseconds. The echo is generated from a single lipid bubble. The transmission of the pulses alternated between 0 ° and 180 °, and the transmitted pulses were equally spaced. Note that the received echo alternates between the two delays (the intervals between the echoes are non-uniform, corresponding to the timing of the transmitted dilution). The echo also alternates between two average frequencies at 0 ° and 180 °. Also note that the echo intensity does not grow between consecutive pulses in the case of lipid shells.

【0074】 図17および図18は、結果の一貫性を示しており、かつこれらの特性を利用
して2つの異なる造影剤を注入してそれらのエコーを区別することができること
を示している。
FIGS. 17 and 18 show the consistency of the results and show that these characteristics can be used to inject two different contrast agents to distinguish their echoes.

【0075】 上述したように、本発明は従来技術に勝る多くの利点を提供することができる
As mentioned above, the present invention can provide a number of advantages over the prior art.

【0076】 乳癌の検出に関して、本発明によって即座に得られる医療上の1つの利点は、
低エコーの腫瘍がある患者だけではなく、あらゆる患者内の針による生検をガイ
ドする新たな能力が得られることである。検出可能な塊体がなく、癌性腫瘍を有
する患者で局所脈管の変化が認められる。より一般には、本発明は識別された塊
体の超音波診断の積極的な予測値を大幅に改善するものである。
One of the immediate medical benefits of the present invention with respect to detecting breast cancer is that
The new ability to guide a needle biopsy in any patient, not just those with low echo tumors. Local vascular changes are seen in patients with no detectable mass and with cancerous tumors. More generally, the present invention greatly improves the positive predictive value of ultrasound diagnosis of identified masses.

【0077】 本発明はまた、心筋灌流の評価にも適用できるので、心血管疾患(CVD)の
研究にも大きな示唆を与えるものである。
The present invention also has great implications for the study of cardiovascular disease (CVD), as it can be applied to the assessment of myocardial perfusion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 送信信号からのハイドロフォン記録と、この信号からの造影剤の
エコーとを示したグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a hydrophone recording from a transmitted signal and a contrast agent echo from the signal.

【図2】 図1のグラフを気泡サイズと比較した図である。FIG. 2 is a diagram comparing the graph of FIG. 1 with the bubble size.

【図3】 気泡に対応するMモードとAモードとを示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing an M mode and an A mode corresponding to bubbles.

【図4】 2つの気泡に対応するMモードとAモードとを示したグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing an M mode and an A mode corresponding to two bubbles.

【図5】 別の一対の気泡に対応するMモードとAモードとを示したグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing an M mode and an A mode corresponding to another pair of bubbles.

【図6a】 送信信号の変化の影響を示したグラフである。FIG. 6a is a graph showing the effect of a change in a transmission signal.

【図6b】 送信信号の変化の影響を示したグラフである。FIG. 6b is a graph showing the effect of a change in a transmission signal.

【図6c】 送信信号の変化の影響を示したグラフである。FIG. 6c is a graph showing the effect of a change in a transmission signal.

【図6d】 送信信号の変化の影響を示したグラフである。FIG. 6d is a graph showing the effect of a change in the transmission signal.

【図7a】 送信信号の位相変位の影響を示したグラフである。FIG. 7a is a graph showing the effect of a phase shift of a transmission signal.

【図7b】 送信信号の位相変位の影響を示したグラフである。FIG. 7b is a graph showing the effect of a phase shift of a transmission signal.

【図7c】 送信信号の位相変位の影響を示したグラフである。FIG. 7c is a graph showing the effect of a phase shift of a transmission signal.

【図7d】 送信信号の位相変位の影響を示したグラフである。FIG. 7D is a graph showing the influence of the phase shift of the transmission signal.

【図8】 図6に示したエコーと図7(d)に示したエコーとの比較を示し
たグラフである。
8 is a graph showing a comparison between the echo shown in FIG. 6 and the echo shown in FIG. 7 (d).

【図9】 2つのパルスの送信の相関受信機の比較を示すブロック図である
FIG. 9 is a block diagram illustrating a comparison of a correlation receiver for transmission of two pulses.

【図10】 本発明に基づいて使用される整合フィルタを示すブロック図で
ある。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a matched filter used in accordance with the present invention.

【図11】 本発明の一実施形態による代替方法のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of an alternative method according to one embodiment of the present invention.

【図12】 深さの関数としてのエコーの位相の計算を示したブロック図で
ある。
FIG. 12 is a block diagram illustrating the calculation of the phase of an echo as a function of depth.

【図13】 信号の相互相関を示したブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating cross-correlation of signals.

【図14】 本発明による気泡対非造影剤に対応するMモードとAラインを
示したグラフである。
FIG. 14 is a graph showing M mode and A line corresponding to bubbles versus non-contrast agents according to the present invention.

【図15】 0°と180°の送信位相の造影剤の気泡から散乱したエコー
を示したグラフである。
FIG. 15 is a graph showing echoes scattered from bubbles of a contrast agent at transmission phases of 0 ° and 180 °.

【図16】 aは0°の送信信号のハイドロフォン記録のパルスの振幅とエ
コーの振幅を示したグラフであり、bは180°の送信信号のハイドロフォン記
録のパルスの振幅とエコーの振幅を示したグラフである。
16A is a graph showing the amplitude of the hydrophone recording pulse and the amplitude of the echo of the transmission signal of 0 °, and FIG. It is a graph shown.

【図17】 単一のアルブミン殻の気泡によって発生された、1.25マイ
クロ秒だけ間隔を隔てた4つのパルスからのエコーの2組の記録である。
FIG. 17 is a duplicate set of recordings from four pulses, separated by 1.25 microseconds, generated by a single albumin shell bubble.

【図18】 単一の脂質殻の気泡によって発生された、1.25マイクロ秒
だけ間隔を隔てた4つのパルスからのエコーの2組の記録である。
FIG. 18 is a set of two recordings of echoes from four pulses separated by 1.25 microseconds, generated by a single lipid shell bubble.

【図19】 広帯域トランスデューサを励振するために、ペルフルオロハイ
ドロカーボンのコアを有する脂質殻の気泡からの送信信号の集合を示したグラフ
である。
FIG. 19 is a graph showing a set of transmitted signals from a lipid shell bubble having a perfluorohydrocarbon core to excite a broadband transducer.

【図20】 ペルフルオロハイドロカーボンのコアを有する個々の脂質殻の
気泡からの送信信号の集合を示したグラフである。
FIG. 20 is a graph showing the aggregation of transmitted signals from individual lipid shell bubbles having a perfluorohydrocarbon core.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年4月19日(2000.4.19)[Submission Date] April 19, 2000 (2000.4.19)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【図2】 FIG. 2

【図3】 FIG. 3

【図4】 FIG. 4

【図5】 FIG. 5

【図6a】 FIG. 6a

【図6b】 FIG. 6b

【図6c】 FIG. 6c

【図6d】 FIG. 6d

【図7a】 FIG. 7a

【図7b】 FIG. 7b

【図7c】 FIG. 7c

【図7d】 FIG. 7d

【図8】 FIG. 8

【図9】 FIG. 9

【図10】 FIG. 10

【図11】 FIG. 11

【図12】 FIG.

【図13】 FIG. 13

【図14】 FIG. 14

【図15】 FIG.

【図16】 FIG. 16

【図17】 FIG.

【図18】 FIG.

【図19】 FIG.

【図20】 FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (71)出願人 1224 West Main Street #1−110, Charlottesv ille, VA 22903, U.S.A. (72)発明者 モーガン、カレン・エリザベス アメリカ合衆国、ヴァージニア州、シャー ロッツヴィル、ケーベル・アベニュー 824エイ (72)発明者 デイトン、ポール アメリカ合衆国、ヴァージニア州、シャー ロッツヴィル、ワートランド・ストリート 1211、アパートメント 231 Fターム(参考) 4C085 HH09 JJ05 JJ16 LL01 4C301 DD01 EE20 JB22 JB28 5J083 AA02 AB17 AE00 AE08 BA09 BB12 DC07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP , KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (71) Applicant 1224 West Main Street # 1-110, Charlottesville, VA 22903, U.S.A. S. A. (72) Inventor Morgan, Karen Elizabeth United States, Virginia, Charlottesville, CABer Avenue 824A Terms (reference) 4C085 HH09 JJ05 JJ16 LL01 4C301 DD01 EE20 JB22 JB28 5J083 AA02 AB17 AE00 AE08 BA09 BB12 DC07

Claims (40)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体中のガス状気泡を識別する方法であって、 a)液体にガス状気泡が形成されるように、該液体に超音波造影剤を注入する
ステップと、 b)第1周波数を中心にした第1超音波パルスを前記気泡へ指向させることに
よって、前記気泡に第1の振動サイズの変化を生じさせ、かつ該気泡の第1の振
動サイズの変化に対応する第1振動エコー信号を発生させるステップと、 c)前記気泡によって発生された第1振動エコー信号を検出するステップと、 d)該検出された第1エコー信号に基づいて前記気泡を識別するステップと を含む方法。
1. A method for identifying gaseous bubbles in a liquid, comprising: a) injecting an ultrasonic contrast agent into the liquid so that gaseous bubbles are formed in the liquid; Directing a first ultrasonic pulse centered on frequency to the bubble causes a change in a first vibration size of the bubble and a first vibration corresponding to a change in the first vibration size of the bubble. Generating an echo signal; c) detecting a first oscillating echo signal generated by the bubble; and d) identifying the bubble based on the detected first echo signal. .
【請求項2】 前記第1エコー信号を前記気泡を表す第1基準エコー信号と
比較して、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, further comprising comparing the first echo signal with a first reference echo signal representing the bubble to identify the bubble.
【請求項3】 前記第1周波数はほぼ前記気泡の共振周波数である請求項1
に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein said first frequency is substantially a resonance frequency of said bubble.
The method described in.
【請求項4】 前記共振周波数は約1.5−5MHzである請求項3に記載
の方法。
4. The method of claim 3, wherein said resonance frequency is about 1.5-5 MHz.
【請求項5】 前記第1パルスは該第1パルスの中心周波数の3サイクルに
ほぼ等しいか、それ未満である継続期間を有している請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the first pulse has a duration that is approximately equal to or less than three cycles of a center frequency of the first pulse.
【請求項6】 前記第1パルスは該第1パルスの中心周波数の約1.5サイ
クルの継続期間を有している請求項5に記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein said first pulse has a duration of about 1.5 cycles of a center frequency of said first pulse.
【請求項7】 第2周波数を中心にした第2超音波パルスを前記気泡へ指向
させることによって、前記気泡に第2の振動サイズの変化を生じさせ、かつ気泡
の第2の振動サイズの変化に対応する第2振動エコー信号を発生させるステップ
と、 前記気泡によって発生された第2振動エコー信号を検出するステップと、 該検出された第2エコー信号に基づいて前記気泡を更に識別するステップと、
を更に含む請求項1に記載の方法。
7. Directing a second ultrasonic pulse, centered on a second frequency, to said bubble causes a change in a second vibration size of said bubble and a change in a second vibration size of said bubble. Generating a second vibration echo signal corresponding to the following: detecting the second vibration echo signal generated by the bubble; and further identifying the bubble based on the detected second echo signal. ,
The method of claim 1, further comprising:
【請求項8】 第1と第2のエコー信号をそれぞれ前記気泡を表す第1と第
2の基準エコー信号と比較して、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項
7に記載の方法。
8. The method of claim 7, further comprising comparing the first and second echo signals with first and second reference echo signals representing the bubble to identify the bubble.
【請求項9】 前記第2周波数は前記第1周波数の約5MHz以内にある請
求項7に記載の方法。
9. The method of claim 7, wherein said second frequency is within about 5 MHz of said first frequency.
【請求項10】 前記第2周波数は前記第1周波数よりも約4MHz高い範
囲にある請求項9に記載の方法。
10. The method of claim 9, wherein said second frequency is in a range about 4 MHz higher than said first frequency.
【請求項11】 前記第2周波数は前記第1周波数よりも約3MHz低い範
囲にある請求項9に記載の方法。
11. The method of claim 9, wherein the second frequency is in a range about 3 MHz below the first frequency.
【請求項12】 前記第1と第2のエコー信号にはかなりの差がある請求項
7に記載の方法。
12. The method according to claim 7, wherein said first and second echo signals have a significant difference.
【請求項13】 前記第1周波数を中心にした別の超音波パルスを前記気泡
へ指向させることによって、前記気泡に別の振動サイズの変化を生じさせ、かつ
気泡の別の振動サイズの変化に対応する別の振動エコー信号を発生させるステッ
プと、 前記気泡によって発生された別の振動エコー信号を検出するステップと、 検出された別のエコー信号に基づいて前記気泡を更に識別するステップと を更に含む請求項1に記載の方法。
13. Directing another ultrasonic pulse centered on said first frequency to said bubble causes another change in vibration size of said bubble and causes another change in vibration size of said bubble. Generating another corresponding vibration echo signal; detecting another vibration echo signal generated by the bubble; and further identifying the bubble based on the detected another echo signal. The method of claim 1 comprising:
【請求項14】 前記第1のエコー信号と前記別のエコー信号とを比較して
、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項13に記載の方法。
14. The method of claim 13, further comprising comparing the first echo signal with the another echo signal to identify the bubble.
【請求項15】 前記別の超音波パルスは位相、振幅、およびその組合わせ
からなる群から選択された特徴が前記第1の超音波パルスとは異なっている請求
項13に記載の方法。
15. The method of claim 13, wherein said another ultrasound pulse differs from said first ultrasound pulse in characteristics selected from the group consisting of phase, amplitude, and combinations thereof.
【請求項16】 複数の別の超音波パルスを前記気泡へ指向させることによ
って、複数の別の振動エコー信号を発生するステップと、 前記気泡によって発生された複数の別の振動エコー信号を検出するステップと
、 該検出された別のエコー信号に基づいて前記気泡を更に識別するステップと を更に含む請求項13に記載の方法。
16. Generating a plurality of different vibration echo signals by directing a plurality of different ultrasonic pulses to the bubble, and detecting a plurality of different vibration echo signals generated by the bubble. 14. The method of claim 13, further comprising the step of: further identifying the air bubble based on the detected another echo signal.
【請求項17】 前記第1のエコー信号と前記別のエコー信号とを比較して
、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項16に記載の方法。
17. The method of claim 16, further comprising comparing the first echo signal with the another echo signal to identify the bubble.
【請求項18】 前記複数の別の超音波パルスは位相、振幅、およびその組
合わせからなる群から選択された特徴が前記第1の超音波パルスとは異なってい
る請求項17に記載の方法。
18. The method of claim 17, wherein the plurality of other ultrasound pulses differ from the first ultrasound pulse in features selected from the group consisting of phase, amplitude, and combinations thereof. .
【請求項19】 患者の組織を写像する方法であって、 前記液体にガス状気泡が形成されるように、患者の脈管系内にある体液に超音
波造影剤を注入するステップと、 第1周波数を中心にした第1超音波パルスを前記気泡へ指向させることによっ
て、前記気泡に第1の振動サイズの変化を生じさせ、かつ気泡の第1の振動サイ
ズの変化に対応する第1振動エコー信号を発生させるステップと、 前記気泡によって発生された第1振動エコー信号を検出するステップと、 該検出された第1エコー信号に基づいて前記気泡を識別するステップと、 前記気泡の識別に基づいて前記患者の組織を写像するステップと、 を含む方法。
19. A method of mapping a patient's tissue, comprising: injecting an ultrasound contrast agent into a body fluid within a patient's vasculature such that gaseous bubbles are formed in the liquid; Directing a first ultrasonic pulse centered at one frequency to the bubble causes a change in a first vibration size of the bubble and a first vibration corresponding to a change in the first vibration size of the bubble. Generating an echo signal; detecting a first vibration echo signal generated by the bubble; identifying the bubble based on the detected first echo signal; and identifying the bubble. Mapping the patient's tissue with the patient.
【請求項20】 前記第1エコー信号を前記気泡を表す第1基準エコー信号
と比較して、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項19に記載の方法。
20. The method of claim 19, further comprising comparing the first echo signal with a first reference echo signal representing the bubble to identify the bubble.
【請求項21】 前記第1周波数とは異なる第2周波数を中心にした第2超
音波パルスを前記気泡へ指向させることによって、前記気泡に第2の振動サイズ
の変化を生じさせ、かつ気泡の第2の振動サイズの変化に対応する第2振動エコ
ー信号を発生させるステップと、 前記気泡によって発生された第2振動エコー信号を検出するステップと、 検出された第2エコー信号に基づいて前記気泡を更に識別するステップと、 を更に含む請求項19に記載の方法。
21. Directing a second ultrasonic pulse centered on a second frequency different from the first frequency to the bubble to cause a change in a second vibration size in the bubble, and Generating a second vibration echo signal corresponding to a change in the second vibration size; detecting a second vibration echo signal generated by the bubble; and detecting the bubble based on the detected second echo signal. 20. The method of claim 19, further comprising: identifying.
【請求項22】 前記第1および第2のエコー信号をそれぞれ前記気泡を表
す第1と第2の基準エコー信号と比較して、前記気泡を識別するステップを更に
含む請求項21に記載の方法。
22. The method of claim 21, further comprising comparing the first and second echo signals with first and second reference echo signals representing the bubble, respectively, to identify the bubble. .
【請求項23】 前記第1周波数を中心にした別の超音波パルスを前記気泡
へ指向させることによって、前記気泡に別の振動サイズの変化を生じさせ、かつ
気泡の別の振動サイズの変化に対応する別の振動エコー信号を発生させるステッ
プと、 前記気泡によって発生された別の振動エコー信号を検出ステップと、 検出された別のエコー信号に基づいて前記気泡を更に識別するステップと、 を更に含む請求項19に記載の方法。
23. Directing another ultrasonic pulse centered on said first frequency to said bubble causes another change in vibration size of said bubble and causes another change in vibration size of said bubble. Generating another corresponding vibration echo signal; detecting another vibration echo signal generated by the bubble; and further identifying the bubble based on the detected another echo signal. 20. The method of claim 19, comprising:
【請求項24】 前記第1のエコー信号と前記別のエコー信号とを比較して
、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項23に記載の方法。
24. The method of claim 23, further comprising comparing the first echo signal with the another echo signal to identify the bubble.
【請求項25】 前記別の超音波パルスは位相、振幅、およびその組合わせ
からなる群から選択された特徴が前記第1の超音波パルスとは異なっている請求
項23に記載の方法。
25. The method of claim 23, wherein said another ultrasonic pulse differs from said first ultrasonic pulse in a feature selected from the group consisting of phase, amplitude, and a combination thereof.
【請求項26】 複数の別の超音波パルスを前記気泡へ指向させることによ
って、複数の別の振動エコー信号を発生させるステップと、 前記気泡によって発生された複数の別の振動エコー信号を検出するステップと
、 検出された別のエコー信号に基づいて前記気泡を更に識別するステップと を更に含む請求項23に記載の方法。
26. Generating a plurality of different vibration echo signals by directing a plurality of different ultrasonic pulses to the bubble; and detecting a plurality of different vibration echo signals generated by the bubble. 24. The method of claim 23, further comprising the step of: further identifying the bubble based on another detected echo signal.
【請求項27】 前記第1のエコー信号と前記別のエコー信号とを比較して
、前記気泡を識別するステップを更に含む請求項26に記載の方法。
27. The method of claim 26, further comprising comparing the first echo signal with the another echo signal to identify the bubble.
【請求項28】 前記複数の別の超音波パルスは位相、振幅、およびその組
合わせからなる群から選択された特徴が前記第1の超音波パルスとは異なってい
る請求項27に記載の方法。
28. The method of claim 27, wherein the plurality of other ultrasound pulses differ from the first ultrasound pulse in features selected from the group consisting of phase, amplitude, and combinations thereof. .
【請求項29】 前記気泡は前記第1エコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって識別される請求項1に記載の方法。
29. The method of claim 1, wherein the bubbles are identified by detecting a frequency displacement of the first echo signal.
【請求項30】 前記気泡は前記第2エコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項7に記載の方法。
30. The method of claim 7, wherein the bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of the second echo signal.
【請求項31】 前記気泡は前記別のエコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項13に記載の方法。
31. The method of claim 13, wherein the bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of the another echo signal.
【請求項32】 前記気泡は前記別のエコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項16に記載の方法。
32. The method of claim 16, wherein said bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of said another echo signal.
【請求項33】 前記気泡は前記第1エコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項19に記載の方法。
33. The method of claim 19, wherein said bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of said first echo signal.
【請求項34】 前記気泡は前記第2エコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項21に記載の方法。
34. The method of claim 21, wherein said bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of said second echo signal.
【請求項35】 前記気泡は前記別のエコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項23に記載の方法。
35. The method of claim 23, wherein said bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of said another echo signal.
【請求項36】 前記気泡は前記別のエコー信号の周波数変位を検出するこ
とによって更に識別される請求項26に記載の方法。
36. The method of claim 26, wherein the bubbles are further identified by detecting a frequency displacement of the another echo signal.
【請求項37】 前記別の超音波パルスは中心周波数の変位によって前記第
1超音波パルスとは異なっている請求項13に記載の方法。
37. The method of claim 13, wherein said another ultrasonic pulse differs from said first ultrasonic pulse by a displacement of a center frequency.
【請求項38】 前記複数の別の超音波パルスは中心周波数の変位によって
前記第1超音波パルスとは異なっている請求項17に記載の方法。
38. The method of claim 17, wherein the plurality of other ultrasonic pulses differ from the first ultrasonic pulse by a displacement of a center frequency.
【請求項39】 前記別の超音波パルスは中心周波数の変位によって前記第
1超音波パルスとは異なっている請求項23に記載の方法。
39. The method of claim 23, wherein said another ultrasonic pulse differs from said first ultrasonic pulse by a displacement of a center frequency.
【請求項40】 前記複数の別の超音波パルスは中心周波数の変位によって
前記第1超音波パルスとは異なっている請求項27に記載の方法。
40. The method of claim 27, wherein the plurality of other ultrasonic pulses differ from the first ultrasonic pulse by a shift in center frequency.
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