(57)【要約】【課題】　超音波イメージングシステム（２００）において、ステップ状チャープ波形を使用して造影イメージングの造影剤対組織比及び信号対ノイズ比を増強する方法及び装置を提供する。【解決手段】　第１波形成分（５０）が、気泡運動を開始させるのに最適な第１の周波数にて使用され、第２波形成分（６０）が、増強された気泡の非線形応答を生成するのに最適な第２の周波数にて使用される。第１波形成分と少なくとも１つの第２波形成分とは、単一のステップ状チャープ送信パルスとして送信される。両波形成分の中心周波数と振幅と開始位相と帯域幅との内の少なくとも１つが、単一のステップ状チャープ送信パルスを発生させるために調節される。２つの波形成分間の相対的位相と切り換え時間（４０）と遅延も、気泡の非線形応答を最大限に増強するために調節される。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　超音波イメージングシステム（２００）において、被検体の超音波造影イメージングに対する造影剤対組織比及び信号対ノイズ比を向上させる方法であって、
　造影気泡の運動を開始させるのに最適な第１の周波数を中心とする第１波形成分（５０）と、増強された前記造影気泡の非線形応答を生成するのに最適な少なくとも第２の周波数を中心とする少なくとも第２波形成分（６０）とを含む単一のステップ状チャープ送信パルスを発生させる段階（４１０、４２０）と、
　前記単一のステップ状チャープ送信パルスを前記被検体に送信する段階（４３０）と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
　前記第１波形成分（５０）の振幅が、前記少なくとも第２波形成分（６０）の振幅と異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
　前記単一のステップ状チャープ送信パルス内で、前記第１波形成分（５０）を前記少なくとも第２波形成分（６０）の前に置く段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
　前記単一のステップ状チャープ送信パルス内で、前記少なくとも第２波形成分（６０）を前記第１波形成分（５０）に加える段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
　前記第１波形成分の後半周期（７０）と、前記少なくとも第２波形成分の前半周期（８０）とが、前記単一のステップ状チャープ送信パルスの圧縮半周期（９０）内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
　前記第１波形成分の後半周期（７０）と前記少なくとも第２波形成分の前半周期（８０）とが、前記単一のステップ状チャープ送信パルスの膨張半周期内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
　超音波イメージングシステム（２００）において、超音波造影イメージングに対する造影剤対組織比及び信号対ノイズ比を向上させる装置であって、
　造影気泡の運動を開始させるのに最適な第１の周波数を中心とする第１波形成分（５０）と、増強された前記造影気泡の非線形応答を生成するのに最適な少なくとも第２の周波数を中心とした少なくとも第２波形成分（６０）とを含む、被検体への少なくとも１つのステップ状チャープ波形を発生させて送信するための送信器部（２３０、２５０、２６０）と、
　造影気泡と組織と血液の内の少なくとも１つから反射された前記少なくとも１つのステップ状チャープ波形のエコーを受信し、ビーム形成し、及び濾波することにより受信信号を発生させる（４４０）ための受信器部（２４０、２７０、２８０、２９０）と、
　前記受信信号を画像として統合し、走査変換し、且つ表示するための処理部（３１０、３２０、３３０）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
　前記受信器部が、ビーム形成し及び濾波する前に、前記少なくとも１つのステップ状チャープ波形のエコーをコヒーレント加算し、前記少なくとも１つのステップ状チャープ波形が、１つよりも多いステップ状チャープ波形を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
　前記受信器部が、ビーム形成し及び濾波した後に、前記少なくとも１つのステップ状チャープ波形のエコーをコヒーレント加算し、前記少なくとも１つのステップ状チャープ波形が、１つよりも多いステップ状チャープ波形を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
　前記送信器部が、送信器（２３０）と、ステップ状チャープ波形発生装置（２５０）と、送信器制御装置（２６０）とを含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明の特定の実施形態は、超音波における造影イメージングに関し、より具体的には、超音波造影イメージングにおける造影剤対組織比（ＣＴＲ）及び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の増強に関する。
【背景技術】
【０００２】
　超音波用造影剤が、幾つかの薬品会社によって開発されている（米国特許第５，４１０，５１６号及び第５，６７８，５５３号参照）。これらの１乃至１０μｍのマイクロバブル（気泡）は、血液中に注入された時に、血流及び潅流（器官又は組織への血液の循環）からの超音波エコー強度を増大させる。組織が存在する場合には、血流又は潅流を可視化するために、造影剤のエコー強度に対し組織エコー強度を大幅に低下させなければならない。組織信号を抑制するための１つの方法は、組織から生じる非線形信号よりも強い、マイクロバブルによって発生される非線形信号（例えば高調波信号）を撮像することである。
【０００３】
　基本的な高調波イメージングは、ｆ0にて狭帯域信号を送信し、次いで帯域濾波を行なって２ｆ0にて造影剤（及び組織）によって発生される高調波信号を撮像する（米国特許第５，７２４，９７６号及び第５，７３３，５２７号参照）。或いは、パルスインバージョンにより、２つの位相反転された送信パルスを用いて、より良好な解像度を得るために基本波帯域と高調波帯域とを重ね合わせて、撮像されるべき非線形成分を残して基本波（線形）成分を取り除くことができる。（米国特許第５，６３２，２７７号、第５，７０６，８１９号、及び第６，３７１，９１４号参照）。
【０００４】
　米国特許第５，６３２，２７７号は、振幅変調を使用するフェーズインバージョン法について記載している。米国特許第５，７０６，８１９号に記載されたパルスインバージョン法においては、送信周波数帯域は受信周波数帯域から分離され、マイクロバブルの高調波応答を検知するために、入射圧力波の高調波は抑制されなくてはならない。
【０００５】
　バブル信号を増強するための別の方法は、バブルを撮像する前に、バブルを励振させることである。これは、バブルの大きさを膨張させてより大きな散乱断面積を得るために、イメージングパルスとは分離された励振パルスを送信することによって行われる（米国特許第５，８３３，６１５号参照）。米国特許第５，８３３，６１５号は、イメージング信号から分離された励振信号が、イメージング信号よりも前に送信されなくてはならないと述べている。その結果、追加的な変換器が必要とされるか、又は、２つの別個のパルスが送信されなくてはならず、フレームレートが低下する。また、バブル信号はバブルの線形特性を利用することによって増強されるので、この方法が低い機械的指数（ＭＩ）のフェーズインバージョン・イメージングに適用される場合には、増強された信号は取り除かれることになり、何らの利点も得られない。
【０００６】
　更に、米国特許第５，８３３，６１５号においては、励振増強される超音波システムが提案されている。イメージングパルスから分離された励振パルスを使用して、４．２μｍよりも小さいマイクロバブルを励振して膨張させるが、これは、被検体（造影剤のバブル）により散乱されて反射する超音波イメージング信号の反射量を増大させることになる。これはマイクロバブルの線形特性に基づいている。従って、パルスインバージョンモードで適用される場合には、反射する超音波イメージング信号の増大は、主としてバブルの散乱断面積の増加に基づくものであり、これは２つの位相反転したパルスについて同一のものとなり、この増大は相殺されることができる。
【０００７】
　米国特許第６，３７１，９１４Ｂ１は、単一波形のパルスインバージョン法を開示している。ダブルパルス励振波形が媒体内に送信される。通常、波形内の２つのパルスは位相反転されている。受信時には、異なる逆畳込み関数を用いて第１のパルス及び第２のパルスからエコーを取り出し、次いで２つのエコーを時間的に再編成して合計し、線形応答を取り除く。米国特許第６，３７１，９１４Ｂ１では、波形は公知の符号化関数を用いた任意の単一パルスの畳み込みとして見なすことができると述べている。
【０００８】
　上述の各々の従来方法に関しては、組織信号強度に対する造影剤の比率は、潅流撮像にとってはまだ十分でない。造影剤対組織比（ＣＴＲ）を改善する１つの方法は、機械的指数（ＭＩ）が減少するにつれて組織の非線形信号は造影剤の非線形信号よりも速く減少するので、送信ＭＩを低くすることである。しかしながら、この方法は、直ちに信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を制限することになる。
【０００９】
　米国特許第６，２１３，９４７Ｂ１においては、単一発射高調波イメージング及びパルスインバージョン高調波イメージングモードのために符号化された送信パルス（チャープ）も使用される。しかしながら、その請求項において、「受信信号の内の少なくとも一部」は、単一発射の際に、或いはパルスインバージョンの場合における第１と第２の送信からの受信信号を結合する前に、「少なくとも１つの圧縮フィルタ」を適用する必要がある、と述べている。このことは、圧縮フィルタは通常のフィルタよりも大きく且つ非常に高価であることから重大である。
【００１０】
　米国特許出願公開２００２／０１２８５５Ａ１においては、基本波の組織イメージングのために選択された１つの波形成分と、高調波の組織イメージングのために選択された別の１つの波形成分である２つの波形成分を、１つの送信信号内に含み、超音波基本波及び高調波組織イメージングを同時に実行する。発明者は、造影イメージング用にこの方法を使用することができると述べているが、組織除去とバブル応答性増強にとっての利点は何ら見出せない。この方法は、高調波組織イメージングのために設計されている。例えばこの特許によれば、２送信モードにおいて、２つの送信されたバーストは部分的にのみ（１つの成分）位相反転されている。つまり、高調波を発生する成分は反転されているが、基本波成分は反転されていない。その結果、組織信号は最適には取り除かれないことになる。両成分を位相反転することは、従来の広帯域パルスインバージョン法に比べてＣＴＲ又はＳＮＲを改善することにはならないであろう。
【００１１】
　追加の高価な装置を用いることなく、超音波造影イメージングにおいてＣＴＲとＳＮＲとを増大させる基本的な必要性が依然として存在している。又、造影剤の破壊を低減する低ＭＩイメージングが望まれる。造影剤のマイクロバブルは、高ＭＩ超音波パルスにより破壊されるので、造影剤を破壊せず、且つ造影剤を撮像可能なより長い持続時間を維持するための低ＭＩパルスが望まれる。
【特許文献１】米国特許第５，４１０，５１６号
【特許文献２】米国特許第５，６７８，５５３号
【特許文献３】米国特許第５，７２４，９７６号
【特許文献４】米国特許第５，７３３，５２７号
【特許文献５】米国特許第５，６３２，２７７号
【特許文献６】米国特許第５，７０６，８１９号
【特許文献７】米国特許第６，３７１，９１４号
【特許文献８】米国特許第５，８３３，６１５号
【特許文献９】米国特許第６，３７１，９１４Ｂ１
【特許文献１０】米国特許第６，２１３，９４７Ｂ１
【特許文献１１】米国特許出願公開２００２／０１２８５５Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
　本発明の実施形態は、超音波イメージングシステムにおいて、ステップ状チャープ波形を使用してＣＴＲ及びＳＮＲを増強することにより造影イメージングを実行するための方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　超音波イメージングシステムにおいて、第１の周波数を中心とする第１波形成分と、少なくとも第２の周波数を中心とする少なくとも第２波形成分とを含む単一のステップ状チャープ送信パルスを発生させる段階を含む方法が提供される。第１波形成分は、気泡運動を開始させるのに最適な第１の周波数にて使用され、第２波形成分は、増強された気泡の非線形応答を生成するのに最適な第２の周波数にて使用される。典型的には、第２の周波数は第１の周波数よりも大きい。第１波形成分は、単一のステップ状チャープ送信パルス内において、少なくとも第２波成分の前に置くことができる。或いは、少なくとも第２波成分は、単一のステップ状チャープ送信パルス内において、第１波成分に加えることもできる。第１波形成分及び少なくとも第２波形成分の中心周波数と振幅と開始位相と帯域幅との内の少なくとも１つが、単一のステップ状チャープ送信パルスを発生させるために調節される。また、第１波形成分と少なくとも第２波形成分間の相対的位相と切り換え時間（４０）と遅延も調節される。造影剤バブルと組織と血液の内の少なくとも１つから反射された単一のステップ状チャープ送信パルスのエコーから、受信信号が発生される。受信信号が処理されて、１つの画像として表示される表示信号を発生させる。
【００１４】
　超音波イメージングシステムにおいて、ステップ状チャープ波形を発生させて送信するための送信器部と、造影気泡と組織と血液との内の少なくとも１つから反射されたステップ状チャープ波形のエコーを受信し、ビーム形成し、及び濾波することにより受信信号を発生させるための受信器部とを備える装置が提供される。受信信号を１つの画像として統合し、走査変換し、且つ表示するための処理部も備えられる。送信器部は、送信器とステップ状チャープ波形発生装置と送信器制御装置とを含む。受信器部は、受信器とビームフォーマと受信器制御装置と記憶装置とを含む。処理部は、信号プロセッサとスキャン・コンバータと表示装置とを含む。
【００１５】
　本発明の特定の実施形態は、ステップ状チャープ波形を用いた造影画像におけるＣＴＲ及びＳＮＲを向上させる方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　上述の発明の開示、並びに以下の本発明の特定の実施形態に関する詳細な説明は、添付図面を参照しながら読むことにより一層よく理解されるであろう。しかしながら、本発明は、添付図面に示された構成及び手段に限定されるものではないことは理解されるべきである。
【００１７】
　本発明の一実施形態は、ＣＴＲ及びＳＮＲを増強するためにステップ状チャープ波形を用いて、超音波システムにおける増強された造影イメージングを可能にする。ステップ状チャープは、周波数変調の一形態である。
【００１８】
　無限液体内で入射圧力波により駆動された時に、球状に振動する殻で包まれたミクロンの大きさのバブル（気泡）は、駆動圧力が非常に低い時には（例えば＜３０ｋｐａ）線形のばね質量系としてモデル化することができる。その結果、バブルばね質量系の有効「剛性」により発生されるバブル表面上の圧力ＰLは，バブル壁変位εa＝ａ−ａe（ここでａeはバブルの平衡半径、ａは瞬間バブル半径）に比例することができる。しかしながら、駆動圧力が高い時には（例えば＞３０ｋｐａ）、バブルは非線形的に応答し始め、線形ばね質量系ではもはやバブル運動を表現することはできない。従って、表面圧力ＰLは、もはやバブルの半径方向変位εaに比例しない。４μｍの殻で包まれたバブルについて、バブル表面圧力ＰLと半径方向変位εaとの非線形関係が計算され、図１に示されている。
【００１９】
　圧縮相１０において、バブルの大きさがａ＜０．７５ａe（バブル変位εa＜−０．２５ａe）である時には、圧縮方向１５における小さな半径方向変位Δεaが大きな表面圧力変化ΔＰLをもたらすようになることが、図１から分かる。反対に、バブルの大きさがａ＞１．２５ａe（バブル変位εａ＞０．２５ａe）である時には、膨張方向２０における小さな半径方向変位、或いは大きな半径方向変位であっても、バブル半径圧縮相と比べて表面圧力に殆ど何の変化も生じないことになる。
【００２０】
　次に、遠距離音場におけるバブル振動により散乱される波について考察する。
【００２１】
【数１】
2004113788.tif 000003
【００２２】
　ここで、ｒは観察点とバブル中心との距離であり、
【００２３】
【数２】
2004113788.tif 000004
【００２４】
はバブル壁速度、ｐi（ｔ）は入射圧力、ｐ0は液体内の静圧力、ρは液体密度である。バブル振動内で発生されるＰLが高くなるほど、散乱波の振幅が大きくなることは明らかである。又、バブル壁速度が大きいほど散乱波の増強を助長する。散乱波は極めて非線形であるため、より振幅の大きな散乱波は、基本波成分及び高調波成分の増強をもたらす。従って、図１に基づく分析から、より強く圧縮することによって非常に強いバブル非線形応答を得ることができる。
【００２５】
　バブルが非線形特性である場合に、バブルの非線形応答を高めるために幾つかの方法がある。１つの方法は、単純に入射圧力の振幅を増大させることである。しかしながら、造影剤を用いた多くの臨床応用では、バブル破壊を防止するために低いＭＩ状態で働く必要がある。その結果、適用できる最高圧力振幅は制限される。別の方法は、長時間にわたってバブル圧縮を行うことであり、これは、正常検出でより低い周波数の波形を送信することを意味している。しかしながら、低い周波数は、横方向解像度が低くなり、従って画像の質を低下させることから、実用的な解決策ではない。
【００２６】
　本発明の一実施形態は、特別な波形、すなわちステップ状チャープ波形を設計することによってバブルの非線形特性を使用する。ステップ状チャープ波形は、１つのパルス内の第１波成分５０（周波数ｆlを中心とする）と第２波成分６０（周波数ｆhを中心とする）とを組み合わせたものである。第１波成分は、バブル運動を開始させるために最適な周波数で使用され、第２波成分は、増強されたバブル非線形応答を生成するために最適な第２の周波数で使用される。ステップ状チャープ波形の２つの波成分の中心周波数、振幅、及び帯域幅を調節することにより、また両波成分の相対的な位相、周波数、切り換え時間（一方の周波数から他方の周波数に波形が変わる時点）、及び両者間の遅延を調節することにより、バブルの非線形応答を増強することができる。
【００２７】
　具体的には、２つの波成分を、第１波成分５０の後半周期７０と第２波成分６０の前半周期８０の両方が、図２に示すように圧縮の半周期９０内にあるように結合する。この波成分の組み合わせは、非常に低い周波数を用いること無く、より長い圧縮時間をバブルに与える。その結果、圧縮相において、より大きな半径方向変位とより高いバブル壁速度とを達成することができ、その結果、切り換え時点４０の直後に非常に強い散乱波が発生することになる。図３は、
　ａ）ステップ状チャープ波形の第１波成分だけを送信した場合と、
　ｂ）ステップ状チャープ波形全体を送信した場合
でシミュレートしたバブル応答を示している。
【００２８】
　散乱波振幅における大きな変化Δｐに対して、圧縮相におけるバブル半径の小さな差Δａに注目されたい。また、第２波成分の導入後におけるバブル壁速度の増大にも注目されたい。（ａ）の場合、破線はパルス停止位置に置かれ、（ｂ）の場合、破線４０は波形が低周波成分から高周波成分に切り換わる位置に置かれている。
【００２９】
　ステップ状チャープ波形の設計において、バブルの非線形応答を増強するために、より長い圧縮時間が期待されるが、バブル膨張相との負の相互作用を回避するために、第２波成分６０の前半圧縮周期は十分に短くする必要がある。このような制約の下で、バブル壁速度の方向を変更する必要がなく（図３参照）、また、バブル表面圧力は、圧縮相において非常に急速に増大することから、第２波成分６０の前半圧縮周期８０は、第１波成分５０の後半圧縮周期７０よりも短くすることができる。その結果、ｆh＞ｆlの関係が選択される。従って、本発明の一実施形態は、上方のステップ状チャープ波形を含む。今後、第１波成分５０を低周波成分と呼び、第２波成分６０を高周波成分と呼ぶ。
【００３０】
　造影剤の破壊を低減するために、低ＭＩイメージングが望ましい。造影剤のマイクロバブルは高ＭＩの超音波パルスによって破壊されるので、造影剤を破壊しないため、及び造影剤の撮像可能な持続時間を長く維持するために、低ＭＩパルスであることが望ましい。ステップ状チャープ波形は、低ＭＩイメージングが可能なように設計することができる。
【００３１】
　ステップ状チャープ波形は、特に単発射の高調波造影剤イメージング用に設計することができる。このような場合には、ｆhはおおよそ２ｆlであって、受信時に２ｆl付近でエコーを濾波することができる。第２高調波周波数付近でより強い応答を得るために、図２に示したような２つの連続する圧縮半周期の代わりに、図４に示すように、切り換え時間４０において２つの連続する膨張周期１１０を使用することができる。
【００３２】
　膨張相１１の間、半径方向変位は大きな表面圧力変化を生じないことから、バブルはより線形ばね質量系のように動作する（図１及び式１参照）。従って、駆動周波数（つまり、２ｆl）付近ではより多くのエネルギーが散乱される。また、散乱断面積はバブルの大きさの２乗に比例するから、静止バブルを駆動するために、２ｆl周波数波を使用するよりも大きな振幅の散乱波を期待することができる。更に、高周波成分の第２の圧縮周期はバブル圧縮と同相であり、これにより大きな圧縮変位とより高いバブル壁速度をもたらすので、バブルの非線形応答も増強される。従って、図４に示すように、半周期の直後により強い散乱波１２０が達成される。２ｆl付近の全バブル応答は、２ｆl付近の増強された非線形応答と線形応答性との組み合わせとなる。増強された非線形応答により、また、バブルが、線形相においてさえ組織よりも非常に大きな圧縮性を有するために組織よりも強く散乱することから、高いＣＴＲを達成することができる。更に、散乱波１２０の振幅は、ステップ状チャープ波形と同じ長さを有する、ｆlを中心とした低周波だけを送信した場合よりもずっと強いので、高いＳＮＲを達成することができる。
【００３３】
　このバブル表面圧力とバブル半径変位との間の非線形な関係は、１対の位相反転されたステップ状チャープ波形を使用したパルスインバージョン・イメージングを増強することに通常応用される。本発明の一実施形態においては、図２のステップ状チャープ波形を０°パルスとして定義し、この０°パルスを位相反転したパルスを図５に示すような１８０°パルスと定義すると、図５に示すように、この１８０°パルスは、切り換え時間４０付近で長い膨張時間を有することが明らかである。
【００３４】
　しかしながら、図１に示すように、バブル膨張相１１の間、膨張方向２０における半径変位は、バブル圧縮相１０における同量の変位と比べて、バブル表面圧力に殆ど何の変化も引き起こすことはない。その結果、１８０°パルス送信におけるバブルからの散乱波は、０°パルス送信におけるほど大きくは増強されない。組織に関しては、バブルと比べて非線形性が非常に弱いので、０°送信からのエコーと１８０°送信からのエコーとの間に有意な差を見出すことはできない。従って、２つの位相反転されたステップ状チャープ波形送信において、超音波用造影剤及び組織からのエコー信号をコヒーレント加算した後に受信することにより、ＣＴＲ及びＳＮＲを増強することができる。
【００３５】
　具体的には、ｆhがおおよそ２ｆlである場合には、通常のフェーズインバージョン・イメージングにおけるようにステップ状チャープの１対の位相反転された低周波成分のみを単に使用した場合と比べて、２ｆl付近で強い増強を達成することができる。第１回目と第２回目の発射から受信したエコーを、コヒーレント加算の前後で２ｆl付近で濾波して、強いＣＴＲを得ることができる。図６は、２ＭＨｚの通常のフェーズインバージョン・イメージングと、及び２ＭＨｚ及び４ＭＨｚのステップ状チャープ・イメージングを用いた散乱波１３０（コヒーレント加算後の）とパワースペクトルのシミュレート結果を示している。１対の位相反転されたステップ状チャープ波形を使用して、４ＭＨｚ付近で約７乃至８ｄＢの増強を達成している。
【００３６】
　本発明の一実施形態においては、ステップ状チャープ波形は、位相符号化又は振幅符号化された送信波を用いる複数回発射（単発射及び２回発射を含む）の状況においても使用することができる。２回発射の場合、２つのパルスが完全に位相反転されている必要はなく、例えば図７に示すように、第２波形の一部分１４０が反転され、別の部分１５０は反転されていなくてもよい（完全には位相反転されていない、つまり第１の部分が９０°移相され、第２の部分が反転されている１対のステップ状チャープ波形）。また、２つの成分の振幅が異なっている点にも注目されたい。各々のステップ状チャープ波形は、２つ又はそれ以上の離散周波数成分の組み合わせとすることができる。この組み合わせは、１つの成分が単純に他の成分に後続してもよいし、或いは１つの成分が他の成分上又は他の成分の一部に加わっていてもよい。
【００３７】
　図８は、本発明の一実施形態に従って構成された超音波診断用イメージングシステム２００のブロック図を示す。このシステムは、送信／受信スイッチ２２０を介して送信器２３０及び受信器２４０に結合されたトランスデューサ・アレイ２１０を含む。ステップ状チャープ波形（＃１乃至＃Ｎ、Ｎ＝１，２，・・・）は、ステップ状チャープ波形発生装置２５０、及び送信器制御装置２６０により制御される送信器２３０を介して連続的に送信される。
【００３８】
　図８及び９を参照しながら単一パルスＫに関して説明すると、ステップ４１０及び４２０において、ステップ状チャープ波形発生装置２５０は、第１の中心周波数を中心とした第１波形成分と、少なくとも第２の中心周波数を中心とした少なくとも第２波形成分とを有する単一のステップ状チャープパルスを発生する。
【００３９】
　具体的には、単一のステップ状チャープパルスを発生させるためには、少なくとも２つの方法がある。１．ステップ状チャープパルスをオフラインで設計し、次いで完全な単一のステップ状チャープパルスＫを発生させて、これを送信のために送信記憶装置内に保管する。２．第１の周波数にて第１波形成分を発生させ、次いでこれとは別に少なくとも第２の周波数で少なくとも第２波形成分を発生させ、次に少なくともこれらの２つの波形成分を単一のステップ状チャープパルスＫとして結合する。
【００４０】
　ステップ４３０において、発生された単一のステップ状チャープパルスＫは、トランスデューサ・アレイ２１０を介して送信器２３０により被検体に送信される。ステップ４４０において、受信器２４０及びビームフォーマ２７０は、反射されたステップ状チャープパルスのエコーから受信信号を発生させ、この受信信号を記憶装置２８０内に格納する。受信時に圧縮フィルタは使用されない。ステップ４５０において、受信信号を処理して、表示される造影剤画像を発生させる。
【００４１】
　本発明の一実施形態においては、受信器２４０の受信帯域通過フィルタの帯域幅と中心周波数とは、最良の造影剤応答を得るために調節することができる。例えば、中心周波数は、送信周波数（各波形成分は自己の送信周波数を有する）の内の１つであってもよいし、送信周波数の中の低調波、超高調波、第２高調波、又はより高次の高調波の内の１つであってもよい。受信帯域幅は、上記周波数帯の内の１つ又はそれ以上を含むように十分広くすることができる。
【００４２】
　複数のステップ状チャープパルスを発生させることもできる。ステップ状チャープパルスＫ＋１、ここで
【００４３】
【数３】
2004113788.tif 000005
【００４４】
、は送信されたステップ状チャープパルスＫからのエコーが受信された後に送信される。各発射からのエコーは、受信器２４０により順次受信される。受信された信号｛Ｒ１−ＲＮ｝は、受信器制御装置２９０による制御の下で、ビームフォーマ２７０によりそれぞれビーム形成され濾過されて、記憶装置２８０内に格納される。ステップ４５０において、Ｎ個の受信信号が得られた後、これらは信号プロセッサ３１０により統合される（コヒーレント加算を含む）。結果として生じる処理された信号は、次にスキャン・コンバータ３２０へ送られ、最後に表示装置３３０のモニタ上で表示される。中央制御装置３４０は、超音波イメージングシステムのすべての高レベル機能を統合する。
【００４５】
　本発明の別の実施形態として、送信されたステップ状チャープパルスの全て又は一部から反射された受信エコーは、ビーム形成及び濾波される前にコヒーレント加算することができる。
【００４６】
　本発明の更に別の実施形態として、２つ以上の波形成分を有するステップ状チャープパルスを発生させて送信することができる。例えば、ステップ状チャープパルスは、各々が異なる中心周波数を持つ３つの波形成分を有することができる。
【００４７】
　要約すると、ステップ状チャープ波形を使用した超音波造影イメージングの間にＣＴＲ及びＳＮＲを増強することができる。ステップ状チャープ波形は、造影剤バブルの非線形特性を利用するために設計されており、基本波又は高調波組織イメージングのために設計されていない。ステップ状チャープ波形は、異なる周波数を中心とする少なくとも２つの成分から構成されており、公知の符号化関数を用いてどのような単一パルスを畳み込むことによっても得ることはできない。受信プロセスにおいて、圧縮フィルタは使用されない。また、受信周波数帯は、その大部分が送信周波数帯と重なってもよい（つまり、受信周波数帯域と送信周波数帯域とを区分しなくてもよい）。
【００４８】
　本発明を幾つかの実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更を行い、又等価なもので置き換え可能であることが、当業者には理解されるであろう。更には、特定の状況又は材料に適応させるために、本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明の教示に多くの変更を加えることも可能であろう。従って本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、請求項の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に従って利用される、非線形振動における半径方向変位の関数としてのバブル表面圧力のグラフ図。
【図２】本発明の実施形態によるステップ状チャープ波形の例示的な図。
【図３】本発明の実施形態によるシミュレートされたバブル応答の例示的な図。
【図４】本発明の実施形態による単一発射高調波イメージングにおいてステップ状チャープパルスを使用した結果の例示的な図。
【図５】本発明の実施形態による例示的な１対の位相反転されたステップ状チャープパルス。
【図６】本発明の実施形態による１対の位相反転されたステップ状チャープパルスを使用したパルスインバージョン・イメージングのシミュレートされた増強の例示的な図。
【図７】本発明の実施形態による完全には位相反転されていない１対のステップ状チャープパルスの例示的な図。
【図８】本発明の実施形態によるステップ状チャープパルスを使用する増強された造影イメージングを実行するための超音波イメージングシステムの概略的なブロック図。
【図９】本発明の実施形態によるステップ状チャープパルスを使用する増強された造影イメージングを実行するための方法のフロー図。
【符号の説明】
【００５０】
４０　切り換え時点
５０　第１波成分
６０　第２波成分
７０　後半周期（第１波成分５０の）
８０　前半周期（第２波成分６０の）
９０　圧縮半周期
１１０　膨張周期
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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