(57)【要約】【課題】従来技術よりもより一層良好かつ簡単にコントラスト剤を超音波によって特徴付ける方法を提供すること。【解決手段】本発明ではコントラスト剤を超音波によって特徴付ける。流動するまたは結合されていないコントラスト剤は、結合されているまたは相対的に静止しているコントラスト剤から自動的に区別される（１２）。結合されているまたは相対的に静止しているコントラスト剤はディスプレイ上で強調表示される（１８）。プロセッサ（５６）は、相対的な信号強度（２０）または速度（１６）によって、タイプの異なるコントラスト剤または結合状態の異なるコントラスト剤を区別する。付着したコントラスト剤と、貪食されたコントラスト剤とは区別される。時間の関数として絶対的な信号強度を監視する（２２）ことによって結合状態を示すことができる。上記の機能の１つ以上を使用可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントラスト剤を超音波によって特徴付ける方法において、
比較的速く移動するコントラスト剤と、静止しているまたは比較的緩慢に移動するコントラスト剤とをプロセッサ（５６）によって超音波信号に応答して区別するステップ（１２）と、
前記の静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤から得られる情報を、速く移動するコントラスト剤に対して強調表示（１８）するステップとを有することを特徴とする、
コントラスト剤を超音波で特徴付ける方法。
【請求項２】
前記の区別を行うステップ（１２）には、
コントラスト剤に応答する非線形基本信号を検出するステップ（１４）と、
当該の非線形基本信号に依存して速度を推定するステップ（１６）とが含まれる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の非線形基本信号を検出するステップ（１４）には、
異なる振幅レベルの伝送に応答して超音波信号を受信するステップと、
超音波信号を組み合わせるステップとが含まれており、
前記の速度を推定するステップには、
検出を少なくとも１回繰り返すステップと、
最初の検出および繰り返しの検出から得られ、組み合わせられた超音波信号に依存して前記の速度を推定するステップ（１６）とを有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記の強調表示のステップ（１８）には、速く移動するコントラスト剤から得られる情報を黒に対応付けるステップが含まれる、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記の強調表示のステップ（１８）には、速く移動するコントラスト剤から得られる情報をＢモード情報に対応付けるステップが含まれる、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記の強調表示のステップ（１８）には、緩慢または静止しているコントラスト剤から得られる情報をカラーで表示し、速く移動するコントラスト剤から得られる情報をグレイスケールで表示するステップが含まれる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記の区別を行うステップ（１２）には、
速度を推定するステップ（１６）と、
コントラスト剤の位置を検出するステップ（１４）と、
速度およびコントラスト剤位置に依存して、緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤を有するコントラスト剤位置を識別するステップとが含まれる、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記の区別を行うステップ（１２）には、
流動する液体に関連しているコントラスト剤と、組織の移動に関連しているコントラスト剤と、比較的緩慢なコントラスト剤とを区別するステップが含まれる、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記の強調表示のステップ（１８）には、
緩慢に移動する、または静止しているコントラスト剤および速く移動するコントラスト剤から得られる情報の変調された非線形関数として、画像領域を表す個別のディスプレイ表示を形成するステップが含まれており、
前記の非線形関数により、静止している組織に関連している情報の部分が実質的に維持される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記の区別を行うステップ（１２）には、
組織に結合されているコントラスト剤と、液体を流動するコントラスト剤との間を区別するステップが含まれており、また
前記の強調表示のステップ（１８）には、液体を流動するコントラスト剤から得られた情報を除去して、組織に結合されたコントラスト剤から得られた情報に依存してイメージングを行うステップが含まれている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記の区別のステップ（１２）には、
異なる周波数帯域における応答の比を決定するステップ（２０）が含まれている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記の比を決定するステップ（２０）には、
第２高調波周波数帯域の超音波信号に対して、非線形基本周波数の超音波信号の比を決定するステップが含まれている、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤に相応する位置に対して、持続性を増大させるステップがさらに含まれている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記の強調表示のステップ（１８）には、
静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤および組織構造に依存して情報を強調表示するステップ（１８）が含まれている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤に関連する位置にコントラスト剤を破壊する超音波パルスを伝送する一方で、速く移動するコントラスト剤に関連する位置にコントラスト剤を破壊する超音波パルスの伝送を最小化する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記の区別を行うステップ（１２）には少なくとも
静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤を検出するためのパルスシーケンスに対して異なる振幅レベルを使用し、
速く移動するコントラスト剤に対してドップラベースの線形基本波法を使用するステップが含まれている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記の区別を行うステップ（１２）および強調表示のステップ（１８）では共に、
静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤の少なくとも２つの異なるタイプをさらに区別する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
プログラムされたプロセッサ（５６）によって実行可能な、超音波によってコントラスト剤を特徴付けるための命令を表すデータが記憶されているコンピュータ読み出し可能媒体において、
該記憶媒体には、
流動するコントラスト剤に関連した情報を除去するための命令と、
結合されたコントラスト剤に関連した情報を識別するための命令と、
結合されたコントラスト剤に関連する情報に依存して画像を形成する命令とが含まれていることを特徴とするコンピュータ読み出し可能媒体。
【請求項１９】
前記の除去および識別には、流動するコントラスト剤および結合されたコントラスト剤を非線形基本応答に依存して位置決めする命令と、
位置決めされた流動するコントラスト剤および結合されたコントラスト剤の速度を推定する命令と、
流速に関連した情報を少なくとも低減する命令とが含まれる、
請求項１８に記載の命令。
【請求項２０】
超音波によってコントラスト剤を特徴付ける方法において、
該方法は、
コントラスト剤に応答して超音波信号の２つ以上の非線形の周波数成分の相対強度を自動的に決定するステップ（２０）と、
当該の相対強度に依存して画像を形成するステップ（１８）とを有することを特徴とする、
超音波によってコントラスト剤を特徴付ける方法。
【請求項２１】
前記の相対強度を決定するステップ（２０）には、
非線形基本成分に対する第２高調波の比を決定するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記の相対強度を決定するステップ（２０）には、
第３高調波に対する第２高調波の比を決定するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記の相対強度を決定するステップ（２０）には、
１つ以上の非線形周波数成分に対する、２つ以上の非線形周波数成分の比を決定するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記の決定ステップ（２０）には、
非線形帯域幅と、伝送された帯域幅とを比較するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記の決定ステップ（２０）には、
受信信号の中心周波数を測定するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記の形成のステップ（１８）には、付着したコントラスト剤と、貪食されたコントラスト剤とを区別するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記の相対強度に依存して持続性を増大させるステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記の画像を形成するステップ（１８）には、信号強度に依存して強調表示を行うステップ（１８）が含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記の強調表示のステップ（１８）には、信号強度および組織構造に依存して情報を強調表示するステップ（１８）が含まれている、
請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤に関連する位置に、コントラスト剤を崩壊する超音波パルスを伝送する一方で、
速く移動するコントラスト剤に関連する位置へのコントラスト剤を崩壊する超音波パルスの伝送を最小化するステップが含まれている、
請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
超音波によってコントラスト剤を特徴付ける方法において、
超音波により、時間の関数として領域におけるコントラスト剤の信号強度を監視するステップ（２２）と、
異なる時点における信号強度に依存して画像を形成するステップと、
流動するコントラスト剤に対して、結合されたコントラスト剤を強調表示するステップ（１８）とが含まれていることを特徴とする、
超音波によってコントラスト剤を特徴付ける方法。
【請求項３２】
前記の監視のステップには、超音波信号の非線形成分に依存して監視することが含まれている、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
時間に依存して領域を空間的に追跡するステップが含まれており、
前記の監視を当該の領域に対して行う、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記の監視ステップ（２２）には、比較大きな信号強度を有するコントラスト剤から、比較的弱い信号強度を有するコントラスト剤を識別し、
前記の画像の形成するステップには、比較的大きな信号強度を有するコントラスト剤を基準にして、比較的弱い信号強度を有するコントラスト剤を強調表示するステップ（１８）が含まれている、
請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラスト剤を特徴づけることに関し、殊にタイプが異なるまたは結合状態が異なるなどの種々異なるコントラスト剤を超音波で特徴付ける方法と、コントラスト剤を超音波によって特徴付けるため、プログラムされたプロセッサによって実行可能な命令を表すデータが記憶されたコンピュータ読み出し可能媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次（cubic）または非線形基本周波数などの非線形周波数における情報は、合成されたエコー信号に関連して伝送振幅および位相を変更することによって検出される。非線形基本情報を検出するいくつか手法が、米国特許明細書第６，４９４，８４１号、第６，６０２，１９５号、第６，６３２，１７７号および第６，６８２，４８２号に記載されており、これらの開示内容をここに参考として組み込むものとする。同様の非線形検出法または例えばフェーズまたはパルス反転またはパルス反転ドップラなどの別の非線形検出法では第２高調波非線形情報が検出される。非線形基本および第２高調波情報などの非線形情報は、ふつう超音波コントラスト剤に固有である。それはコントラスト剤が比較的強い非線形の応答を形成し、またトランスデューサおよび組織はあまり非線形の応答を形成しないからである。一部にはコントラスト剤に限定した非線形検出法もあり、これらの非線形検出法では非線形基本信号が検出される。この情報により、改善された組織クラッタ除去（tissue clutter rejection）を得ることができ、これによってコントラスト剤に合わせたイメージングが可能になる。例えば、組織内の小血管は、非線形基本情報を使用すれば、一層簡単にイメージングまたは識別することができる。
【０００３】
その開示内容がここに参考として組み込まれる米国特許明細書第６，６３８，２２８号によって提供されるのは、コントラスト剤に対する、拡張されたカラーフローイメージングである。ここでは伝送パルスの振幅変化または出力変調が使用されて、移動するコントラスト剤についての速度情報が得られる。カラードップラ推定器は、静止しているまたは緩慢に移動する対象体からの信号を抑圧することを目的として、コントラスト剤から得られる非線形信号を検出するために使用される。
【０００４】
学術畑の研究者および臨床医は、動脈のアテローム斑などの病変組織を検出し、治療に対する反応を監視し、またこれに薬物を送達するためにコントラスト剤を扱っている。これらの研究では、標準的なコントラスト剤も、内皮または斑において相応のプロテインに結合する、特別に設計されターゲットが定められたコントラスト剤も共に利用される。血液が流れている箇所だけに止まらずにコントラスト剤が示し得る多くの箇所の例の１例として、コントラスト剤は血管内の損傷した内皮細胞に付着することができる。走査電子顕微鏡および超音波コントラスト剤非線形基本情報により、内皮が損傷されている場合、コントラスト剤が豚の頸動脈に付着することが示されている。コントラスト剤超音波検出の向上は、血管の壁部において観察される。コントロール（損傷していない）内皮にコントラスト剤が付着することは観察されていない。
【特許文献１】米国特許明細書第６，４９４，８４１号
【特許文献２】米国特許明細書第６，６０２，１９５号
【特許文献３】米国特許明細書第６，６３２，１７７号
【特許文献４】米国特許明細書第６，６８２，４８２号
【特許文献５】米国特許明細書第６，６３８，２２８号
【特許文献６】米国特許明細書第６，６７９，８４３号
【特許文献７】米国特許明細書第６，４７４，１４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術よりもより一層良好かつ簡単にコントラスト剤を超音波によって特徴付ける方法およびコントラスト剤を超音波によって特徴付けるためにプログラムされたプロセッサによって実行可能な命令を表すデータが記憶されたコンピュータ読み出し可能記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のコントラスト剤を超音波によって特徴付ける方法についての課題は、本発明の請求項１により、コントラスト剤を超音波によって特徴付ける方法において、比較的速く移動するコントラスト剤と、静止しているまたは比較的緩慢に移動するコントラスト剤とをプロセッサによって超音波信号に応答して区別するステップ）と、上記の静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤から得られる情報を、速く移動するコントラスト剤に対して強調表示するステップとを有することを特徴とする方法によって解決される。
【０００７】
またコントラスト剤を超音波によって特徴付ける方法は、請求項２０および３１によって解決され、またコントラスト剤を超音波によって特徴付けるためにプログラムされたプロセッサによって実行可能な命令を表すデータが記憶されたコンピュータ読み出し可能記憶媒体についての課題は、本発明の請求項１８によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
簡単な要約
前置きとして述べると、以下に記載する有利な実施形態には、超音波によってコントラスト剤を特徴付ける方法、システム、コンピュータ読出可能媒体および命令が含まれている。流動するまたは結合されていないコントラスト剤は、結合されたまたは比較的動きのないコントラスト剤から自動的に区別される。結合されたコントラスト剤、貪食（phagocytose）されたコントラスト剤または比較的動きのないコントラスト剤はディスプレイ上で強調表示される。貪食されたコントラスト剤は、付着したエージェントから区別することができる。プロセッサにより、タイプの異なるコントラスト剤または結合状態の異なるコントラスト剤が相対的な信号強度または速度によって区別される。時間の関数として絶対的な信号強度を監視することによって、結合を示すことができる。上記に挙げた機能のうちの任意の一つまたそれ以上の機能を使用可能である。
【０００９】
第１の様相において、１つの方法により、コントラスト剤が超音波によって特徴付けられる。比較的早く移動するコントラスト剤は、超音波信号に応答するプロセッサにより、静止しているまたは比較的緩慢に移動するコントラスト剤から区別される。静止しているまたはゆくっりと移動するコントラスト剤からの情報は、比較的早く移動するコントラスト剤に対して強調表示される。
【００１０】
第２の様相において、コンピュータ読出可能記憶媒体には、プログラムされたプロセッサによって実行可能な命令を表すデータが記憶されており、これによってコントラスト剤が超音波によって特徴付けられる。これらの命令は、流動するコントラスト剤に関連した情報を除去し、結合、付着または貪食されたコントラスト剤に関連した情報を識別し、また結合されたコントラスト剤に関連した情報に応じて画像を生成するためのものである。
【００１１】
第３の様相において、別の１つの方法により、コントラスト剤が超音波によって特徴付けられる。ここではコントラスト剤に応答する超音波信号の２つ以上の非線形周波数成分の相対的な強度が自動的に決定される。また相対的な強度に応じて画像が生成される。
【００１２】
第４の様相において、さらに別の１つの方法により、コントラスト剤が超音波によって特徴付けられる。ここでは１領域におけるコントラスト剤の信号強度が、時間の関数として超音波によって監視される。
【実施例】
【００１３】
本発明は、添付の特許請求の範囲によって定められ、ここで述べることは、これらの請求の範囲を制限するものとみなすべきではない。本発明の別の様相および利点を、有利な実施形態に関連して以下に説明する。これらは今後、単独または組み合わせで請求することがある。
【００１４】
コンポーネントおよび図は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を説明するために強調が行われている。さらに図面において類似の番号は、ビューが変わっても一貫して相応する部分を示す。
【００１５】
ターゲットを定めて薬物を送達するためにはバブルが捕捉された領域を検出することが望ましく、例えばアテローム斑において捕捉されたコントラスト剤が検出される。超音波の薬物送達パルスが、上記の領域に送出される。ターゲット領域に結合されたコントラスト剤は壊れて薬物を放出するか、取り込み（uptake）が増すが、その一方で別の領域におけるコントラスト剤、例えば自由に流動するコントラスト剤の破壊は最小化される。このようなアプローチによって、全身の送達が低減され、身体の残りの部分に比べてターゲット領域への送達が相対的に増大する。
【００１６】
学術研究および／または臨床の現場では、ターゲットが定められたコントラスト剤が使用される。ここで所望され得るのは、イメージングコントラスト剤の付着性および薬物送達効率である。コントラスト剤をタイプまたは状態によって特徴付けることにより、直接の「送達」超音波パルスが、空間および時間においてガイドされる。別の使用法も可能である。
【００１７】
移動しないコントラスト剤は検出され、移動しないコントラスト剤が検出された領域は、ユーザ用に色づけまたは強調表示される。内皮に付着したまたは貪食されたコントラスト剤と、自由なコントラスト剤との間の区別するものの１つは、コントラスト剤の速度である。自由に流動するコントラスト剤は、血管の中心に向かう傾向がある。それは、ずり速度が最も低いのは血管の中心だからである。速度によって、結合されたコントラスト剤が識別される。それは自由なコントラスト剤は、緩慢な移動または静止の状態において、血管のエッジに止まらない傾向があるからである。速度情報と、検出された信号情報とを組み合わせることにより、バブルのタイプおよび付着または捕捉されたバブルをより良好に区別することができる。
【００１８】
択一的または付加的には２つ以上の非線形周波数成分の比によって、コントラスト剤がより一層明確に識別される。カラーは比の一意の値に割り当てられて画像に重畳される。
【００１９】
択一的または付加的には付着に起因する受信エコーの変化が検出される。内皮に結合したコントラスト剤、白血球によって貪食されたコントラスト剤、または任意の生理的境界（physiologic boundary）に結合されたコントラスト剤は、コントラスト剤の周りの境界条件が変化することに起因して自由なコントラスト剤とは異なる挙動を示す。このような境界条件の変化は、自由なコントラスト剤に比べて共振周波数を増大させ、また受信されるエコー強度を低減させる。内皮の壁部に結合されたコントラスト剤の境界条件が変化することにより、高い周波数成分に加えて、送信中心周波数の近くに狭帯域成分が生成される。これに対して自由なコントラスト剤より、比較的広帯域の応答が生成される。心筋細胞に捉えられたコントラスト剤からの信号は、自由なバブルに比べて信号振幅が小さくなる。
【００２０】
図１には超音波によってコントラスト剤を特徴付ける方法が示されている。この方法には、コントラスト剤の同じまたは異なるタイプ、状態または別の特徴を特徴づける相異なる３つのアプローチが含まれている。１つのアプローチでは信号強度の変化が監視され（動作２２）、別の１つのアプローチでは種々異なる周波数帯域において信号強度が監視され（動作２０）、さらに別の１つのアプローチではコントラスト剤に関連する速度が監視される（動作１６）。これらの相異なる３つのアプローチは、別個に、または２つまたはそれ以上の任意の組み合わせで使用される。絶対値を決定する別のアプローチを設けることも可能である。さらに、上記の複数のアプローチのうちのいずれかを使用する、または強調表示またはイメージングを行うまたはこれらを行わないなど、付加的な動作、異なる動作またはより少数の動作を設けることも可能である。
【００２１】
動作１２ではプロセッサにより、コントラスト剤の特性についての情報が収集され、区別がなされる。これらの区別は任意の性質の区別とすることが可能である。例えば、超音波応答により、コントラスト剤のタイプの相違、コントラスト剤の大きさの相違、コントラスト剤の状態の相違（例えば、自由に流れている、結合されている、付着している、または貪食されている）、またはコントラスト剤の含有物の相違が区別される。この区別は自動的に実行され、例えば、ユーザの指示による薬物送達または別のコントラスト剤に関連したアプリケーションに応じてプロセッサにより行われる。ユーザによる入力によってプロセッサを支援することができる。例えば、コントラスト剤の相違の自動識別を支援するため、コントラスト剤の種類がユーザによって入力される。
【００２２】
上記のプロセッサは、超音波信号に応答する。ここでは音響エネルギーが伝送される。音響エネルギーの一部は、患者内のコントラスト剤から反射される。コントラスト剤の分解を回避するため、伝送されるエネルギーは、メカニカルインデックスが小さく、コントラスト剤を分解しにくい周波数または別のパワー特性（例えばパルス幅）を有する。択一的には音響エネルギーは、コントラスト剤を意図的に分解または破裂または許容された破壊を発生させる大きなメカニカルインデックスを有する。
【００２３】
コントラスト剤は、静脈注射または別の手法によって適用される。現在知られているまたは後に開発される任意のコントラスト剤を使用可能である。コントラスト剤は、マイクロスフェア、マイクロバブル、または破裂、振動ないしはエネルギーの反射によって音響エネルギーに反応する別の微小構造である。コントラスト剤は、例えば、斑を破壊する、特定の腫瘍また他のタイプの細胞と相互作用を起こすような薬用の材料または物質を含むか、またはこれらから形成することができる。択一的にはコントラスト剤は、薬用の物質を有しない。１つ以上のタイプのコントラスト剤が患者内に入れることができる。コントラスト剤はイメージングセッション中に適用され、例えば往診または処置中に患者を検査するための１５分〜１時間の処置の間に適用される。
【００２４】
動作１４および１６によって示される１アプローチでは、コントラスト剤は、流動するコントラスト剤と、結合されたコントラスト剤とに区別される。結合されたコントラスト剤は、細胞に付着しているか、または細胞によって貪食されている可能性がある。流動するコントラスト剤からの情報は除去され、使用されないか、またはその影響が大きく低減され、結合されたコントラスト剤からの情報が識別される。またはこの逆が行われる。結合されたコントラスト剤は、自由に流動するコントラスト剤と比較すると比較的緩慢に移動するか、または静止している。血液のような液体は、組織または血液に隣接する別の構造よりも連続的または周期的に速く移動する。組織または別の構造に結合されたコントラスト剤は、血液と共に流動するコントラスト剤よりも緩慢に移動するか、または移動しない。静止したまたは緩慢に移動するコントラスト剤からの信号はつぎに動作１８で強調表示される。相異なる強調表示を使用することによって、付着したコントラスト剤と、貪食されたコントラスト剤との間の区別することも可能である。
【００２５】
動作１４ではコントラスト剤からの超音波エネルギーが、組織または液体からの超音波エネルギーから分離ないしは区別される。この区別ないしは分離によって、液体および／または組織に対してコントラスト剤が識別される。ここでは第２高調波イメージング、例えばフィルタリングまたはパルス反転を有するイメージングを使用することができる。非線形基本波エネルギーを検出するコントラストパルスシーケンシング（ＣＰＳ  contrast pulse sequencing）を使用可能である。また組織および／または液体とコントラスト剤との間のコントラストを供給する現在公知または後に開発される別の方法も使用可能である。
【００２６】
１実施形態では、ここに文献として引用される米国特許第６，４９４，８４１号、第６，６０２，１９５号、第６，６３２，１７７号、第６，６８２，４８２号、第６，６３８，２２８号または代理人文書番号第2004P08012USのうちの１つまたは複数に開示されているコントラスト剤の検出法が使用される。流動するコントラスト剤および結合されたコントラスト剤は、非線形（例えば３次）の基本波または別の非線形応答に応じて位置決めされる。コントラスト剤に応答する非線形基本波信号は、種々異なる振幅レベルによる伝送に応答して受信された超音波信号を組み合わせることによって検出され、例えば３つ以上のパルス（すなわちトリプレット）に応答して検出される。例えば、非線形または３次の基本波におけるエネルギーは、もっぱらコントラスト剤に応答するか、実質的にコントラスト剤に応答するか、またはほぼ完全にコントラスト剤に応答する。また非線形または３次の基本波におけるエネルギーには、組織または液体への応答はわずかに含まれるか、ほとんど含まれないか、またはまったく含まれない。種々異なるパルスを伝送し、受信し、また組み合わせることによってコントラスト剤は組織および液体から区別される。伝送および／または受信時に種々異なる振幅および／またはフェーズを使用することにより、所望の応答特性が得られる。
【００２７】
動作１６ではコントラスト剤の速度が識別される。トリプレットのシーケンスまたは複数のトリプレット（または別の部分集合）が伝送されてコントラスト剤が識別される。受信した信号のシーケンスが得られ、ここでこのシーケンスは、組織または液体からの情報の少ないコントラスト剤の非線形の基本波または高調波の応答を表す。例えば、米国特許（代理人文書番号2004P08012）または第６，６３８，２２８号に開示されたカラードップラライクなシーケンスが使用される。非線形基本波または他の高調波の検出が繰り返されて、動き推定に対するデータのシーケンスが得られる。この情報のシーケンスによって可能になるのは、コントラスト剤によって一意に生成される非線形基本波信号における動きの検出である。組織は動作１４において除去されるため、コントラスト剤の速度推定は、非線形基本波信号によって（すなわちコントラスト剤だけで）行われる。識別したコントラスト剤に相応する第２高調波または線形基本波などの動作１４から得られる情報の別のシーケンスは、速度を推定するために使用可能である。
【００２８】
ドップラ処理、相関または別の推定を使用することにより、流動するコントラスト剤および結合されたコントラスト剤の速度が推定される。結合されたコントラスト剤と、流動するコントラスト剤とを区別するため、閾値速度を上回るコントラスト剤から得られる情報は取り除かれるか、または低減される。択一的には例えばドップラ組織イメージングに関連する、高い速度を低減するクラッタフィルタセットにより、結合されたコントラスト剤から得られる情報を分離または相対的に増強することができる。速度パラメタ推定は、移動するコントラスト剤から得られる信号を除去し、静止しているまた比較的緩慢に移動するコントラスト剤を強調表示するために使用される。
【００２９】
動作１４および１６の１実施形態において、パルスのシーケンスが伝送される（ＴＸ）。このパルスのシーケンスは、スキャンラインＬ１に沿ってまたはこれに隣り合って伝送される。パルスのシーケンスは、複数のサンプルを形成するために使用され、これによってエコー信号の３次の基本波に応じてコントラスト剤の速度が推定される。速度は、シーケンスの各パルスから得られるエコーに応答する。
【００３０】
３次の基本波信号は、振幅および位相を変化させた例えば３つのパルスを伝送することによって得ることができる。少なくとも２つの異なる振幅レベルを有する複数のパルスおよび反対の位相を有する複数のパルスのうちの少なくとも２つのパルスが送信される。例えば、単一のサンプルに対し、１ラインに沿って深さ位置毎に３次の基本波情報を得るためのパルスのシーケンスは、［１／２  −１  １／２］によって表される。大きさ（すなわち１／２，１）は振幅を表し、また符号（すなわちマイナス、プラス）は相対的な位相、すなわちここでは１８０度の差を表す。［１／２  １  １／２］も、符号の変化を有するまたは変化のないシーケンス、または異なる振幅差を有する別のシーケンスも使用可能である。１／２振幅パルスは、奇数または偶数のアパーチャの素子のような全アパーチャの部分集合を使用することによって得るのが望ましく、偶数の素子に対しては１／２ｅと、奇数の素子に対して１／２ｏと表すことができる。別のアパーチャグルーピングを使用して所望の振幅を得ることも可能である。
【００３１】
１つのサンプルは、伝送されたパルスに応答する信号を組み合わせることによって形成される。１実施形態においてパルス毎の信号は、等しく重み付けされて合成される。しかしながら位相シフトを伴う、またはこれを伴わない不均等な重み付けを行って受信信号を組み合わせることができる。１サンプルはＹNによって表される。各サンプルは、一意的な組み合わせから形成される。１実施形態において、１サンプルに使用される複数の伝送パルスは、このサンプルだけに使用される。択一的には１つ以上のパルスが、異なるサンプルに使用される。表１には、共有されたパルスを使用し、受信フィルタリングを伴う、スキャンラインに沿ったコントラストパルス伝送シーケンスが示されている。
【００３２】
【表１】
2007090075.tif 000003
【００３３】
Ｘnは、スキャンラインに沿った５つのパルスの伝送の順序に相応する。値「１」は、受信信号に適用される重み付けである。「１」の位置は、伝送パルスおよび関連して重み付けされる受信信号に相応する。表１において同じスキャンラインに対してサンプルＹ0，Ｙ1およびＹ2の３つの集合が出力される。
【００３４】
上記の３つのサンプルは、フィルタブロックから出力され、カラードップラ自己相関検出プロセッサのような検出器に入力される。速度は、動作１６において３つのサンプルまたは組み合わせられた信号に応じて推定される。
【００３５】
表１のサンプルＹ1は、線形基本波の除去が十分でない可能性があり、また検出したコントラスト剤エネルギーおよび速度推定値を劣化させることがある。入力される受信信号は、固定されたクラッタフィルタへの入力に対して並び替えを行うことができ、また所望の２つの点でカラードップラ検出を行うことができる。表２には同じ伝送シーケンスが使用されているが、結果的に得られた受信した信号を並び替えてサンプルの２つの集合に組み合わされている。
【００３６】
【表２】
2007090075.tif 000004
【００３７】
不所望の出力サンプルを廃棄または回避するための択一的な手法には、デシメーションフィルタリング（decimation filtering）または一般化マトリクスフィルタリング（generalized matrix filtering）が含まれる。自己相関処理に入力される３次基本波情報に応答する別の所望の組み合わせを使用することができる。
【００３８】
３次基本波感度コントラスト剤速度（cubic fundamental sensitive contrast agent velocity）を計算するために多くのシーケンスを使用することができる。表３に示したようにこれらのシーケンスに付加的な点を加えて速度推定の品質を改善することができる。
【００３９】
【表３】
2007090075.tif 000005
【００４０】
表３において推定サンプルは、速度推定に対するサンプル出力または結合された信号の集合の数を表す。クラッタフィルタは、サンプルを得るために伝送パルスの受信信号に適用される移動ウィンドウに対する重み付けを表す。並び替えパターンは、クラッタフィルタに所望のデータを供給してサンプルを形成するために設けられている。別の並びも使用可能である。
【００４１】
動作１４においてシーケンスを適合させて、低い速度に対する感度を改善することができる。パルスは、シーケンス内で時間的に不均等な間隔がとられている。例えば、３次基本波情報を検出するためのパルスは、速度推定に対するパルスの集合よりも時間的に互いに接近して伝送される。サンプルが異なれば、使用される伝送パルスも異なるため、１ラインまたは隣り合う複数のラインに沿ったパルスのシーケンスにより、レートの高い（すなわち比較的時間間隔が狭い）各サンプルに対して使用されるパルスが得られるが、速度推定に使用される異なるサンプルに対しては時間的にさらに間隔が取られる。
【００４２】
１実施形態においてシーテンスのパルスの空間的分布は、別のシーケンスに対するパルスをインタリーブすることによって得られる。例えば、異なるスキャンライン、例えば隣り合う複数のスキャンラインのサンプルを形成するために使用されるシーケンスのパルスは、与えられたスキャンラインに対するパルスによってインタリーブされて伝送される。このようなインタリーブにより、別のシーケンスから異なるパルス数が得られ、ここでこれらのパルスは、与えられた１シーケンスを構成するパルスの異なる２つの順序対の間にある。これにより、与えられたシーケンスのパルス間の時間が変化することになる。ここで１つのシーケンスは、速度を推定するために使用される２つまたはそれ以上のサンプルに対するパルスに関連するシーケンスである。
【００４３】
インタリーブに対する１実施形態ではパルス間で時間間隔を等しくする。このようなインタリーブは、慣用のカラードップラに対する低速度スケール設定に対するインタリーブに類似している。例えば、ＦＳＩＲ（flow sample interleave ratio）が３（すなわち空間的に異なる３つのスキャンラインに対するデータが、インタリーブで収集される）であり、またサンプルカウント（すなわちスキャンライン当たりのパルスの数）が６の場合、つぎのような順序で合計して１８個のファイアリング（firing）が得られる。すなわち、
空間的なライン：
１  ２  ３  １  ２  ３  １  ２  ３  １  ２  ３  １  ２  ３  １  ２  ３
｜−ＰＲＩ−｜
である。慣用のようにＰＲＩは、同じ空間位置に対するパルス間の時間間隔と定める。これは、ユーザによって設定される速度スケールに相当する。アパーチャ重み付けパターンを示す、同じインタリーブシーケンスを有する６パルスコントラストパルスシーケンスはつぎのようにして得られる。すなわち、
1(1/2e) 2(1/2e) 3(1/2e) 1(-1) 2(-1) 3(-1) 1(1/2O) 2(1/2O) 3(1/2O) 
1(1/2e) 2(1/2e) 3(1/2e) 1(-1) 2(-1) 3(-1) 1(1/2O) 2(1/2O) 3(1/2O)
である。個別のファイアリング間の時間は、ＰＲＩ／３、またはより一般的にはＰＲＩ／ＦＳＩＲである。
【００４４】
長いＰＲＩによってコントラストパルスシーケンスを取得することによって、低い速度に対する速度分解能が増大する。例えば、サンプル相関は、時間的に３＊ＰＲＩに離れている複合クラッタフィルタ出力サンプル（complex clutter filter output sample）間にある。ＰＲＩが比較的長いことによって、コヒーレントに結合されたトリプレットの３つのパルス（すなわち１スキャンラインに沿ったサンプルの１集合を形成するために使用される３つのパルス）内の動きに起因してインコヒーレンスの可能性も増大すると共に線形基本波クラッタに対する感度が、インタリーブの場合に増大する。このような不所望の感度を回避するため、与えられたサンプルに使用されるパルスは、時間的に比較的接近するように維持され、またシーケンスのパルスの時間間隔は不均等にされる。例えば、少なくもと６つの第１のパルスが伝送される。これらの６つのパルスは、２つのトリプレットまたはパルスの２つの集合に相当し、ここで各集合は振幅レベルの異なる少なくとも２つのパルスおよび位相の異なる２つのパルスを有する。サンプルの第１の集合に相応するシーケンスの３つのパルス（すなわち第１のトリプレット）は、インタリーブなしに伝送される。つぎに１つまたは複数の別のシーケンスに対するパルスが伝送される。さらにつぎにサンプルの第２の集合に相応する元々のシーケンスの３つのパルス（すなわち第２のトリプレット）がインタリーブなしに伝送される。このシーケンスの例は、
｜----------------速度推定に使用される３＊PRI--------------｜
1(1/2e) 1(-1) 1(1/2O) 2(1/2e) 2(-1) 2(1/2O) 3(1/2e) 3(-1) 3(1/2O) 1(1/2e) 1(-1) 1(1/2O) 2(1/2e) 2(-1) 2(1/2O) 3(1/2e) 3(-1) 3(1/2O)
と表される。
【００４５】
このシーケンスの例は、トリプレットに対して極めて高いサンプリングレートを維持している一方で、速度感度に対して長い相関インターバルを保持している。この例において第２の差分クラッタフィルタリング（difference clutter filtering）は極めて高いサンプルレート（ＰＲＩ／３）で行われるため、良好な線形基本波クラッタ除去が維持される。増大した速度分解能は、サンプルインタリーブによって得られる。それは時間的に３＊ＰＲＩ離れているサンプルにわたって自己相関が行われるからである。静止しているコントラスト剤および移動しているコントラスト剤は、速度分解能が高いことによって良好に区別することができる。
【００４６】
択一的な実施形態では、４つ以上のパルスからなる集合が、トリプレット（すなわち３つのパルスからなる集合）の代わりに使用されて、与えられたサンプルが取得される。さらに別の実施形態では、組み合わせのためのパルスからなる集合またはトリプレット内でインタリーブが行われて３次基本波情報が得られる。上の例で示したパルスの集合間で使用されるよりも多いまたは少ない、ないしは集合またはトリプレット内で使用されるよりも多いまたは少ない相対インタリーブが行われる。１実施形態において、３次基本波情報を得るために使用される集合のパルスは、同じシーケンスの別の集合によってインタリーブされる。さらに別の択一的な実施形態では、シーケンスの１つ以上のパルスが使用され、２つ以上のサンプルが形成される。
【００４７】
伝送パルスの各集合に応答して受信される信号は組み合わされる。この組み合わせは上述のように行われて１サンプルまたは３次基本波情報に応答するスキャンラインに沿った複数のサンプルが得られる。振幅および位相が異なるパルスに応答して受信された信号は、組み合わされて３次基本波情報が得られる。上記の例では、第１のトリプレット（すなわち「１」がラベル付けされた最初の３つのパルス）に応答して受信された信号は組み合わされ、また第２のトリプレット（すなわち「１」がラベル付けされた最後の３つのパルス）に応答して受信された信号が組み合わされる。シーケンスの２つ以上のパルス集合毎に受信信号を組み合わせることによって、与えられた空間位置毎に２つ以上のサンプルが形成される。
【００４８】
速度は、シーケンスのパルスに応答する３次基本信号の関数に応じて推定される。与えられた空間位置における速度は、伝送パルスのシーケンスから形成される２つ以上のサンプルから推定される。例えば、速度は、上記の例における「１」のシーケンス伝送パルスを使用して得られた２つのサンプルから推定される。この速度により、結合されたコントラスト剤と、流動するコントラスト剤とが区別される。
【００４９】
動作１４および１６の別の実施形態では、線形基本波情報が使用されて、結合されたコントラスト剤と、流動するコントラスト剤とが区別される。コントラスト剤に相応し、スキャンされた領域の位置が、特定される。コントラスト剤は、動作１４に対して上で述べたように流体または組織から区別される。速度は、線形基本波情報から推定される。速度推定に対するパルスは、静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤を識別するためのパルスによってインタリーブされる。１つ以上のパルスを速度の推定と、静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤の識別との両方に使用することができる。静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤に相応する位置は、結合されたコントラスト剤として識別される。移動する流体に関連する速度情報は、流れ速度閾値によって取り除くことができる。比較的高い速度は、結合されていないコントラスト剤に関連していることが多い。
【００５０】
動作１８では、区別した特性に応じて画像が形成される。例えば動作１４および１６において画像は、結合されたコントラスト剤に関連する情報に応じて形成される。静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤からの情報は、速く移動するコントラスト剤に対して強調表示される。１実施形態において、速く移動するコントラスト剤からの情報は使用されないか、または画像には供給されない。流体を速く流動するコントラスト剤から得られた情報は、イメージングに対して除去される。このイメージングは、組織に結合されたコントラスト剤からの情報に応じて行われる。比較的高い速度の情報は、黒、ダイナミックレンジの低い方の値、または背景Ｂモード情報に対応付けられる。例えば、結合されたコントラスト剤から得られる情報は、色付けされ、速く移動するコントラスト剤から得られる情報は、グレイスケールまたはＢモードで表示されるか、またはＢモード情報が置き換えられる。
【００５１】
別の例として、その開示内容が本明細書に組み込まれている米国特許第６，６７９，８４３号に記載されている表示またはマッピング法により、区別したコントラスト剤が強調表示される。イメージングされた領域を表す位置毎の個別のディスプレイ表示（display indicia）は、緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤および速く移動するコントラスト剤から得られた情報の変調された、非線形関数として形成される。実質的にこの非線形の関数により、静止しているまたは緩慢に移動する組織またはコントラスト剤に関連付けられている情報の部分が保持される。
【００５２】
強調表示のさらに別の例として、異なるコントラスト剤に、異なるカラースケールまたはカラーを使用する。図２にはカラー情報を有する画像のグレイスケール表示が示されており、ここでこのカラー情報は、組織を模倣するファントム内で、コントラスト剤を含み、血管を模倣するチューブに対して加えられたものである。背景の組織３０は、グレイスケール情報として表示されている。コントラスト剤３２，３４はカラー表示されている。流動するコントラスト剤３４の強調表示を解除するため、または結合されているコントラスト剤３２を強調表示するため、例えば、流動するコントラスト剤に対して赤、また結合されたコントラスト剤に対してゴールドなど別のカラーが設けられている。図２では結合されたコントラスト剤３２は、血管の上部にひっついている。コントラスト剤から得られる速度および／または輝度はマッピングされてイメージングされる。
【００５３】
強調表示のさらに別の例として、付着したコントラスト剤と、貪食されたコントラスト剤とを区別するために別の色が使用される。ここでは信号特性の違いが使用されて、「ひっついた」バブルおよび「包み込まれた」バブルに別の色が割り当てられる。
【００５４】
コントラスト剤は、脈管内にありまた組織と結合し得るため、択一的または付加的には組織構造それ自体により、結合されたコントラスト剤が識別される。組織に隣接するまたは組織と同じ位置にあるコントラスト剤は、結合している。Ｂモードまたは別のモードのエッジ検出により、心臓または血管壁などのような流れのエリアに隣接する組織構造が識別される。画像における強調表示は、静止しているまたは緩慢に移動するコントラスト剤および組織構造に応じて行われる。静止しているまた緩慢に移動するコントラスト剤が組織構造から離れている場合、この位置における情報は強調表示されない。組織構造に隣接し、緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤から得られる輝度および速度は、強調表示される。
【００５５】
画像における強調表示に対して付加的にまたはこれとは択一的に、区別したコントラスト剤に応じてイメージングまたはデータ処理が変更される。例えば、緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤に相応する位置に対する持続性（persistence）は増大される。コントラスト剤から得られるエネルギー、速度または輝度に基づいて空間的に適合された持続性は、結合されたコントラスト剤の位置をより良好に強調表示または示すことができる。
【００５６】
結合されたコントラスト剤の位置が、別の位置から区別されると、緩慢に移動するまたは静止しているコントラスト剤に関連しているこれらの位置に、コントラスト剤を崩壊する超音波パルスが伝送される。コントラスト剤を崩壊するこの超音波パルスは、出力が大きく、周波数が異なり、帯域幅が異なり、パルス幅が長くされており、および／またはパルス繰り返し間隔が短くされており、これによってコントラスト剤はより一層破裂または破壊し易くなる。コントラスト剤が薬物を含む場合、この薬物は破壊によって放出される。択一的にはコントラスト剤は、治療用超音波により、処置すべて組織に結合される。このような治療用超音波により、コントラスト剤が破壊されると共に、このコントラスト剤によって識別された組織が処置されるのである。
【００５７】
破壊のために伝送される音響エネルギーは、速く移動するコントラスト剤に関連付けられている位置において最小化される。例えば、伝送の焦点は、結合されたコントラスト剤に位置決めされるか、結合されたコントラスト剤によって位置決めされる。ユーザはカーソルまたは関心対象領域ＲＯＩ（region of interest）を色分けされたエリアに位置決めして、一段と出力の高いパルスを手動で起動する。このシステムにより、カーソルまたはＲＯＩが使用されて適切にビームフォーミングが行われ、一段と出力の高いパルスが、色分けされた領域に送出され、全身への内容物の送達が最小化される。別の例としてユーザはボタンを押して、特定の色で識別されたすべての領域が、これらの一段と出力の高いパルスによって積極的に問い合わされるようにする。このシステムにより、その開示内容がここに参考として組み込まれる米国特許明細書第６，４７４，１４８号のように、一段と出力の高いラインの焦点が上記の領域に自動的に合わせられる。別の例としては、移動するコントラスト剤に対する、緩慢または静止したコントラスト剤のエネルギーの比が十分に大きい場合、自動的な崩壊パルスが送達される。血管腔に対して血管壁の周りに識別されるピクセルの平均信号エネルギーにより、上記の比を決定することができる。自由に流動するコントラスト剤は、血管を通って流動することができるため、目標にされたコントラスト剤だけが破壊されて薬物送達される。ここでは手動でまたは自動的に形成された領域を使用することができる。
【００５８】
超音波によってコントラスト剤を特徴付ける別のアプローチでは、コントラスト剤に応答する超音波信号の２つ以上の非線形周波数成分の相対的な強度が、動作２０で決定される。受信した信号の非線形成分は動作１４で得られる。図３には、受信した非線形基本波、第２高調波および第３高調波スペクトルに対して伝送スペクトルが示されている。分周波または超倍音などの別の相対的な振幅およびスペクトルを設けることも可能である。相対的な振幅は、コントラスト剤の１つ以上の特性に依存して変化し得る。２つ以上の非線形周波数成分の相対的な強度を監視することによって、コントラスト剤の集団内で種々異なる特性を一層特定して識別することができる。択一的な実施形態では、上記の相対的な強度は、非線形基本応答と非線形応答との間にある。
【００５９】
１実施形態では、一連の伝送パルスが検出され処理された後、同じ受信信号から複数の成分または周波数帯域が同時に検出される。１つの［伝送］×［受信］シーケンスは［０．５  −１  ０．５］×［１  １  １］であり、ここで非線形基本波、第２高調波および第３高調波エネルギーが同時に検出される。異なる成分は、フィルタリングによって区別または分離される。比較的狭帯域なフィルタリングによって比の導出が容易になるのに対し、それほど狭帯域でないフィルタリングは、表示された画像に使用することができ、これにより、この表示された画像において最適な空間分解能を容易に維持することができる。
【００６０】
別の実施形態では別個のテクニックが使用され、ここではこれらの別個のテクニックは、テクニック毎にユニークな周波数帯域を有する。別個のシーケンスにより、所望の周波数成分が得られる。成分Ａ（非線形基本波、図３を参照されたい）だけを導出するため、シーケンス［０．５  −１  １  −０．５］×［−２  −１  １  ２］を使用することができる。それはこのシーケンスによって成分Ｂが抑圧されるからである。別の成分は、これとは異なる成分から形成することができる。最良の空間分解能を得るために広帯域の伝送パルスが望ましいが、コントラスト剤を特徴付けるために単一の周波数帯域が望ましい場合、上記のような択一的なシーケンスが関心の対象となる。上記のシーケンスの例により、帯域Ｂにおける周波数の抑圧に起因して帯域Ｂにおける周波数の漏れが回避される。しかながら漏れを回避するためには、伝送パルスが比較的少ないシーケンスと比較してフレームレートを損失するという犠牲を払えば、択一的なシーケンスを使用することができる。
【００６１】
別の択一的な手法は、受信信号に異なる重み付けを適用し、伝送パルスの同じシーケンスを使用して２つ以上の成分を導出することである。例えば、上記の成分Ａだけを導出する択一的なシーケンスを使用して成分Ａを抽出する。［０  １  １  ０］からなる４つの受信重み付けを使用することにより、フレームレートを損なうことなく成分Ｂが抽出される。それは付加的なパルスを送出する必要がないからである。
【００６２】
比、差分、和、乗算、これらの組み合わせまたは別の関数によって上記の相対的な強度が示される。１実施形態において、比は、受信信号の非線形基本成分に対する第２高調波の比である。例えばこの比により、付着したコントラスト剤を検出することができる。それは、付着したコントラスト剤の、非線形基本波に対する第２高調波比は小さくなり得るからである。比の閾値により、流動コントラスト剤と、結合されたコントラスト剤とが区別される。
【００６３】
図４には受信信号のスペクトルおよびシステムブロック図が示されている。スペクトルのプロットにおいて、異なる２つのスペクトルが示されており、１つは自由に流動するコントラスト剤に対するものであり、別の１つは結合されたコントラスト剤に対するものである。内皮に付着したコントラスト剤または貪食されたコントラスト剤は、自由に流動するコントラスト剤に比べて、第２高調波信号が小さく、また相対的に非線形基本波信号が大きい。破線で示された矩形領域は、周波数を示しており、これらの周波数以上ではフィルタによって１つの帯域が別の帯域に対して選択される。トランスデューサからの信号は、図４の下側に示したように異なる２つのパスで処理され、各々は変調ステージ「demod」と、ベースバンドフィルタ「ＢＢＦ」と、コントラスト固有の検出法（例えば、マルチイベントシンセシス処理を使用するコントラストパルスシーケンシング法（ＣＰＳ  contrast pulse sequencing）とを有しており、これによって所望の周波数帯域において情報が分離される。動作１４に対して述べた上記の非線形基本波検出は、異なる周波数帯域の各周波数帯域における信号に対して実行される。ルックアップテーブル、プロセッサまたは別の回路によって上記の比が出力される。比に基づく単独の検出または動き検出と組み合わせた検出が使用されて、静止しておりかつ基本波に対する高調波の比が小さいコントラスト剤が強調表示される。
【００６４】
別の実施形態では、第３高調波に対する第２高調波の比が決定される。この比によって、コントラスト剤のサイズが区別される。例えば与えられた周波数およびメカニカルインデックスに対し、比較的大きな比は、コントラスト剤が比較的小さいことを表す。
【００６５】
別の実施形態では、１つ以上の非線形成分に対する２つ以上の非線形周波数成分の比が決定される。例えば、非線形基本波信号に対する、第２および第３高調波信号の和信号の比が決定される。複数の非線形の次数（order）が単一の非線形の次数と比較されて、一層多くの情報を含む比較的広帯域の信号を有する情報内容が一層増大する。付着したコントラスト剤は、付着した細胞からの減衰に起因して、高次の非線形の振る舞いを余り示さない。別の比の組み合わせも可能である。
【００６６】
別の実施形態では上記の比によって、異なるタイプのコントラスト剤が区別される。非線形イメージング用の３つのパルスからなるシーケンスに対して１．７ＭＨｚの伝送周波数および腹部トランスデューサ（abdominal transducer）があれば、非線形の基本成分Ａ、第２高調波成分Ｂおよび第３高調波成分Ｃから十分なエネルギーを得ることができ、コントラスト剤を比によって区別することができる。伝送パルスは、１サイクル、１サイクル半、２サイクル、３サイクルまたは別のサイクル数を有する。比較的帯域が狭く比較的長いパルス（例えば約３または４サイクル）により、一意の周波数成分を良好に分離することができる。パルス毎の狭帯域フィルタリングも成分を分離することができる。コントラスト剤が異なれば、応答も異なり得る。例えばDefinity，Sonovue，Sonazoidは異なる応答を有し得る。最大０ｄＢに対して伝送出力レベルが約−２０ｄＢ以上であれば、異なるコントラスト剤間の比も同様になる。これらの伝送レベルは、コントラスト剤の破壊に関連しており、また伝送パルス間のＬＯＣ（loss of correlation）が主の信号成分であることを示す。マイクロバブル間の非線形性における一意の差分は、高い信頼性で検出することはできないことがある。約−２０ｄＢの伝送出力レベル以下では、比を使用すれば差分により、異なるマイクロバブルを識別することができる。非線形の応答における差分は、マイクロバブルのタイプを特徴付けるのに使用可能である。別のトランスデューサ、周波数、フィルタ、伝送出力および／または伝送パルスシーケンスに対する特性の違いも使用可能である。
【００６７】
別の実施形態においてコントラスト剤の特性は、帯域幅に応じて区別される。線形基本成分の伝送周波数と比較した非線形基本成分の帯域幅により、コントラスト剤の特性を区別することができる。例えば、付着したコントラスト剤は、非線形性を余り示さないため、ノイズ下限値（noise floor）を上回る特定のデシベルレベルにおいて帯域幅を測定することにより、あらかじめ定めた閾値以下の場合に付着が示される。さらに付着されたコントラスト剤は、貪食されたコントラスト剤よりも非線形性を示さないため、帯域幅も異なり得る。帯域幅とは択一的に相対的な中心周波数により、コントラスト剤の特性を区別する。伝送された波形と比較した線形または非線形基本信号の中心周波数により、コントラスト剤の特性を区別することができる。例えば、中心周波数の関係によって、白血球細胞によって捕捉されたまたは組織内に管外溢出したコントラスト剤と、別のコントラスト剤とを区別することができる。
【００６８】
図１の動作１８では画像は相対的な強度の関数として形成される。区別されたコントラスト剤に相応する空間位置または情報、例えばエージェントのタイプまたは結合されたコントラスト剤が強調表示される。例えば、１成分の信号強度、相対的な強度を決定する関数の出力（例えば、比）、または位置に関連して別に検出した値が画像にマッピングされる。マッピングされた情報は、ディスプレイ上で、例えばＢモードまたはドップラモード画像にスーパインポーズされるか、独立した画像として表示される。異なる比の値は、異なる色を使用することなどによってディスプレイ上で異なった強調表示を行うことができる。例えば、非線形の情報から形成されるＢモードまたはドップラ画像はさらに、付加的で一意の色によって色分けされ、新たな特性またはコントラスト剤特性が強調表示される。択一的にはＢモード、ドップラまたはコントラスト剤特性は、区別されたコントラスト剤特性を識別した位置毎に別個にマッピングされる。
【００６９】
図１の動作２２により、超音波によってコントラスト剤を特徴付ける別のアプローチが得られる。１領域におけるコントラスト剤の信号強度は、時間の関数として超音波によって監視されて、慣用のウォッシュインまたはウォッシュアウトタイムコース（wash-in or wash-out time course）を越えて良好にエージェントの振るまいを特徴付けることができる。コントラスト剤の信号強度が弱くまるか、または同じタイプの別のコントラスト剤よりも弱い場合、これらのコントラスト剤は結合されている可能性がある。空間的なトラッキングを行おうとまたはこれを行わなくても、返されたイメージング信号の絶対的な強度により、これらコントラスト剤が結合されているか否かが示される。コントラスト剤の信号強度を同じ位置で時間にわたって比較することにより、この信号強度は、結合状態に起因して変化し得る。コントラスト剤から得られる信号強度の変化または変化量の閾値によりって結合状態が示される。血管壁に付着したコントラスト剤は、あまり拡張および収縮せず、非線形の信号をあまり生成せず、返される非線形信号エネルギーを小さくする。
【００７０】
コントラスト剤は、異なる時間にスキャンされ、返される信号強度は、状態の変化に起因してコントラスト剤毎に異なる。組織は移動し得るため、１つ以上の位置、例えば複数の位置の１つ以上の領域が追跡されることになり得る。スペックルまたは構造は、相関または別の類似性についての関数を使用して追跡することができる。コントラスト剤または関連した組織の位置は変わるため、コントラスト剤または組織は、時間の関数として別の位置に追跡される。追跡された領域に対して信号強度の比較が行われるため、空間的なレジストレーションが改善される。
【００７１】
動作１８では異なる時間の信号強度の関数として画像が形成される。比較的信号強度の小さいコントラスト剤は、比較的信号強度の大きいコントラスト剤に対して強調表示される。択一的には比較的信号強度の大きいコントラスト剤が強調表示される。信号がコントラスト剤のタイプおよび状態の両面から色分けされる強調表示には、実質的に線形なスケールに沿った異なる輝度または別の一般的な変化ではなく、異なる色分け方式を使用する。実質的に非線形なマッピング（例えば色なし、異なる色、指数的、または別の非線形の組み合わせ）によって、特性の異なるコントラスト剤が強調表示される。
【００７２】
図５には超音波によってコントラスト剤をイメージングするシステムが示されている。このシステムには送信ビームフォーマ４４，受信ビームフォーマ４６と、ビームフォーマコントローラ４８と、トランスデューサ４２と、検出器５０と、記憶装置５２と、ディスプレイ５４と、プロセッサ５６とが含まれている。付加的なコンポーネント、異なるコンポーネントを設けたり、コンポーネントを減らすことができ、例えば、記憶装置５２のないシステム、またはスキャンコンバータまたは付加的な検出器を有するシステムを設けることが可能である。このシステムは、１実施形態において医用診断超音波イメージングシステムであるが、同じまたは別のモダリティ（超音波）の別のイメージングシステムも使用可能である。このシステムは、超音波によってコントラスト剤を特徴付ける３次基本波における情報を得るためのコントラストパルスシーケンス（ＣＰＳ  contrast pulse sequence）または別の検出法を備えている。
【００７３】
送信ビームフォーマ４４および受信ビームフォーマ４６は、超音波送信、送信ビームフォーマ、受信ビームフォーマ、加算器、フィルタ、アナログ回路、デジタル回路またはこれらの組み合わせである。送信ビームフォーマ４４および受信ビームフォーマ４６は、例えばパルスのシーケンスを送信し応答のエコーを受信することによって、３次基本波応答を表す超音波データを得ることができる。送信ブームフォーマ４４および受信ビームフォーマ４６は受信ビーム毎に超音波データを形成する。受信器は、適切な位相および／または時間遅延を個々の受信信号に適用して、受信信号が関心対象領域内で所望の位置において可干渉に加算されるようにする。異なるパルスに応答した受信ビームを合成することによって、３次基本波情報が得られる。択一的には別の非線形または線形の応答が使用される。
【００７４】
トランスデューサ４２は、所望の任意の形態とすることが可能である。トランスデューサ４２は、圧電または容量性メンブラン素子の１−，１．２５−，１．５−，１．７５−または２次元アレイとすることができる。
【００７５】
上記のように伝送信号の振幅および位相は制御されて、所望のコントラストパルスシーケンスまたは別の送受信パターンまたはスキャンが得られる。例えば送信器出力および位相制御を行うビームフォーマコントローラ４８により、送信ビームフォーマ４４および受信ビームフォーマ４６に制御信号が加えられて、所望の出力および位相の伝送パルスおよび相応する受信ビームが形成される。送信器出力は、例えば、個々のトランスデューサ素子に加えられる電圧を調整する、または特定のパルスを形成するために使用されるトランスデューサ素子（または送信アパーチャ）の数を調整するなどの任意の適切な手法で変更することができる。
【００７６】
非線形の基本波または高調波の超音波データを得るため、受信ビームフォーマ４６には、ラインメモリおよび加算器またはフィルタが含まれており、これにより、伝送に応答して信号が合成される。受信器から得られビーム形成された信号は、ラインメモリまたはフィルタバッファに格納される。ラインメモリまたはバッファは、物理的に分かれた記憶装置として形成することができ、または択一的に共通の物理的な装置の選択された位置として形成することもできる。与えられたシーケンスに対してビーム形成された信号は、ラインメモリまたはバッファに記憶され、つぎに重み付き加算器において重み付けされて加算される。重み付き加算器は、ビームフォーマコントローラ４８によって制御され、例えば、受信振幅および位相重み付けなどが制御され、重み付き加算器において使用される振幅および位相の両方に対する重み付け値が得られる。上記の記憶装置および加算器は、アナログまたはデジタル技術を使用して実現可能である。重み付き加算器は、以下に説明する任意の１つの手法で、別個にビーム形成された受信信号を重み付けすることによって合成出力信号を形成する。与えられた空間位置に対する合成出力信号は、非線形の基本はまたは別の周波数応答に関連するサンプルである。
【００７７】
上述の例において合成出力信号は、ビーム形成されていた受信信号を重み付きで加算することによって形成されていた。この重み付きの加算は、基本周波数帯域、中間周波数（ＩＦ  intermediate frequency）または無線周波数（ＲＦ radiofrequency）においてまたビーム形成の前または後に行うことできる。同様に上記の重み付きの加算は、スキャンコンバージョンの前か後のいずれかで行うことができる。択一的には線形の基本応答は、ラインメモリまたはバッファおよび加算器を用いて得ることができるが、またこれらがなくても得ることができる。
【００７８】
検出器５０は、Ｂモード検出器、ドップラ検出器、パルス波ドップラ検出器、相関プロセッサ（correlation processor）、フーリエ変換プロセッサ、特定用途向けＩＣ、汎用プロセッサ、制御プロセッサ、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）、デジタル信号プロセッサ、アナログ回路、デジタル回路、これらの組み合わせ、またはビーム形成された超音波サンプルから、表示のための情報を検出する別の公知の装置または後に開発される装置である。１実施形態において検出器５０は、同じ領域またはゲート位置（gate location）を表す複数のサンプルからの高速フーリエ変換を実行する。各サンプルは、３次基本波または別の非線形の周波数に対する応答であるため、パルス波ドップラ表示は非線形の応答情報から形成することができる。
【００７９】
別の実施形態では検出器５０は、超音波データまたはサンプルに依存して速度、方向および／またはエネルギー値を推定することができる。２つ以上のサンプルまたは合成信号が検出器５０に入力される。検出器５０により、自己相関関数の第１および第２の係数が決定される。１次の係数によってエネルギーが、また２次の係数によって速度が推定される。方向は、速度値から符号を保持して大きさを取り除くことによって導出される。速度および／またはエネルギーを推定するための別の計算、例えば相互相関またはフーリエ変換などを使用することができる。
【００８０】
記憶装置５２は、ルックアップテーブル、バッファ、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、これらの組み合わせまたはデータまたはルックアップテーブルを記憶するための別の公知の装置または後に開発される装置である。記憶装置５２は、ディスプレイマップ（display map）を記憶することができる。このディスプレイマップは、エネルギー、速度、輝度、比またはこれらの組み合わせなどに対する別個のディスプレイマップなどの任意の形態をとることができる。択一的な実施形態ではプロセッサにより、１つ以上のデータ入力源から表示値が計算される。出力データには、区別されたコントラスト剤特性に基づいて強調表示される位置が含まれる。
【００８１】
ディスプレイ５４は、ＣＲＴ，モニタ、ＬＣＤ，フラットパネル、プロジェクタまたは別の表示装置とすることが可能である。ディスプレイ５４は、画像表示するための表示値を受信する。表示値は、１次元画像、２次元画像または３次元表示としてフォーマットされる。
【００８２】
プロセッサ５６は、ビームフォーマコントローラ４８、検出器５０および／または記憶装置５２の動作を制御する。プロセッサ５６は、画像に重ね合わせるためのテキストなどのグラフィックを形成することができる。１実施形態においてプロセッサ５６は、検出器５０または受信ビームフォーマ４６から情報を受信して、異なる特性を区別する。例えば、プロセッサ５６は、コントラスト剤と速度情報とを組み合わせて、実質的に静止しているコントラスト剤を識別する。別の例においてプロセッサ５６は、コントラスト剤から非線形周波数帯域の比または絶対信号強度を決定する。択一的には受信ビームフォーマ４６，検出器５０および／または記憶装置５２によってこのアプローチが実現される。
【００８３】
上記の処理、方法および／または手法を実現するための命令は、コンピュータ読出可能記憶媒体またはメモリ、例えばキャッシュ、バッファ、ＲＡＭ、リムーバブル媒体、ハードドライブまたは別のコンピュータ読出可能記憶媒体に設けられる。コンピュータ読出可能媒体にはさまざまなタイプの揮発性および不揮発性記憶媒体が含まれる。図面またはここに示した機能、動作またはタスクは、上記のコンピュータ読出可能記憶媒体に記憶された１つ以上の命令セットに応答して実行される。機能、動作またはタスクは、命令セット、記憶媒体、プロセッサまたは処理ストラテジの特定のタイプとは無関係であり、単独または組み合わせで動作するソフトウェア、ハードウェア、集積回路、ファームウェア、マイクロコードなどによって実行可能である。同様に処理ストラテジにはマルチプロセス処理、マルチタスク処理、並列処理などを含むことができる。１実施形態において、上記の命令はリムーバブルメディア装置に記憶されてローカルまたはリモートシステムによって読み出される。別の実施形態では上記の命令は遠隔地に格納されて、コンピュータネットワークまたは電話回線を介して伝送される。さらに別の実施形態では上記の命令は、所定のコンピュータ、ＣＰＵ，ＧＰＵまたはシステム内に格納される。
【００８４】
ここまで本発明をさまざまな実施形態に基づいて説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく多くの変更および修正を行い得ることを理解されたい。したがって上記の詳細な説明は、制限ではなくむしろ説明と見なされるべきであること、また本発明の精神および範囲を定めるのは、同等のものすべてを含めた添付の特許請求の範囲であると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】コントラスト剤を特徴付ける１つ以上の方法の１実施形態のフローチャートである。
【図２】強調表示されたコントラスト剤によって生成された画像の例である。
【図３】コントラスト剤に応答して受信された非線形エネルギーのグラフ表示である。
【図４】周波数応答の違いのグラフ表示およびこれら違いに応じてコントラスト剤を特徴付ける、関連したシステムのブロック図である。
【図５】コントラスト剤を超音波で特徴付けるシステムの１実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
４２  トランスデューサ、  ４４  送信ビームフォーマ、  ４６  受信ビームフォーマ、  ４８  ビームフォーマコントローラ、  ５０  検出器、  ５２  記憶装置、  ５４  ディスプレイ、  ５６  プロセッサ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【外国語明細書】
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