(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の領域に超音波を送波し前記領域からの超音波を受波する超音波送受波手段と、
前記領域に導入され、棒状の形状をした磁性体小片と、
前記領域において、前記超音波送受波手段から送波される超音波の音線に対して直交する磁界及び前記音線に対して平行な磁界を形成する磁界形成手段と、
前記磁界形成手段が形成した磁界に応じて向きを変えた前記磁性体小片を含む前記領域からの超音波を受波した前記超音波送受波手段からの信号を用いて、前記音線に対して直交する磁界の下での超音波画像と前記音線に対して平行な磁界の下での超音波画像を取得する超音波画像取得手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記磁性体小片は、フェライト磁性体の微粉末であることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は新しい手法による超音波コントラスト映像法およびそのための装置に関する物であり、特に生体組織内に導入された無数の微細な寸法の磁性体片の外部磁界に対する応答を超音波的に能動計測することによる生体組織診断方法であって、主として該磁性体片の群としての超音波後方散乱エコー源性が外部磁界の方向が超音波観測系の成す音線に平行なときと、直交するときとで相違する事にもとづく事を特徴とする、該方法および装置に関する。
【０００２】
コントラスト剤を併用する超音波診断の方法、ないしそのためのコントラスト剤としては、人工的に発生させたマイクロガスバブル、あるいは生体適合性物質で出来たマイクロカプセルにガスまたはその前駆体を含んだもの、などが汎用されて来た。後者の場合、マイクロカプセルは観測系の送信する音響パルスにより破壊され、放出された中身のガスがその後に目的の動作をする。しかるにこの種の微小気泡を増強されたエコー源の、あるいは共鳴呼吸運動およびそれに特徴的な非線形応答のあるエコー源の手段とする場合には、微小気泡の音場内寿命時間が高々数ミリ秒程度しかない事にもとづく制約がある。即ちそれを越える長時間の、即ち数ミリ秒以上の長時間にわたる相関時間を持つ現象を観測する計測は不可能であり、またその時間の単位でもって破壊型の計測であり、次から次へコントラスト剤を供給し続けなければ観測や計測が維持できない、という欠点があった。
【０００３】
本発明はこの様な困難を克服せんとする物であり、本発明においては本質的に破壊型ではない超音波診断用のコントラスト剤およびそれを用いるコントラスト映像法が提案せられている。
【０００４】
即ち本発明は、生体組織内に導入された無数の微細な寸法の磁性体片の外部磁界に対する応答を超音波的に能動計測することによる生体組織診断方法であって、主として該磁性体片の群としての超音波後方散乱エコー源性が外部磁界の方向が超音波観測系の成す音線に平行なときと、直交するときとで相違する事にもとづく事を特徴とする、該方法であることができる。
【０００５】
さらに本発明は、上記の如くして生体組織内に導入された無数の微細な寸法の磁性体片の、群としての超音波後方散乱エコー源性の成す超音波画像の、外部磁界の方が超音波観測系の成す音線に平行なときと、直行するときとの差分映像を求める如く構成された事を特徴とする、該装置であることができる。
【０００６】
さらに本発明は、前記の如くして利用される、生体内に導入するに適した微細な寸法の磁性体片であって、該磁性体片は個々にあるいは少数の群を単位として緩衝液とともに生体適合性のある物質を殻に持つマイクロカプセルの中に方向自在の如く浮遊されて封入されて成る事を特徴とする、該磁性体片であることができる。
【０００７】
これらの本発明は、必要に応じて図面を併用する所の、以下の説明により詳細に述べられ、同業者、経験者および有識者はこれらを容易に実施し得るであろう。
【０００８】
図１は本発明の原理を解説するものであり、これにおいて、観測目的領域（１）に導入された磁性体小片（２）は、それ自身が真球からはほど遠い、むしろ針ないし棒の断片に近い外形をしているので、外部から印加された磁界Ｈ０（エッチゼロ）に呼応して、並進運動はしないまでも、その成す磁力線の方向にその長手方向が平行になるように局所で回転して平衡する。そこでこれを超音波的に観測すると、送受波器（あとでこれは探触子と言い直す）（３）から観測して、その成す音線（４）にＨ０が直交し磁性体片が超音波の波面に平行な方向に揃う場合（図１ａ）の方が、Ｈ０が音線に平行で磁性体片が超音波の波面に直交する方向に揃う場合（図１ｂ）よりも後方散乱エコー源性が大きい。本発明はこの原理により目的領域に適宜導入され、そこに止まっている磁性体片の分布を画像化して観察ないし観測せんとするものである。
【０００９】
真球からはほど遠い、むしろ針ないし棒の断片に近い外形をしている磁性体小片（２）とは、たとえばフェライト磁性体の微粉末であることができる。この様なフェライト微粉末は組成整定のための仮焼きののち再粉砕した最終焼成前の原料粉末として、あるいはさらにそれを分級した物として、またゴム磁石やプラスチック磁石の原料として、さらには普通紙コピー機のトナー供給系の、いわゆる猫の背中と言われる磁気ブラシのための手段として、汎用的に得られるものである事が出来る。平均粒径は一例として数ミクロンから数十ミクロンの範囲にあるが、その外形はむしろ針か棒の断片といった方が当っている。しかしこの様な粒径範囲の微粉末は、いわゆる磁性流体を構成するための数十オングストローム級の超微粉とは本質的に異なり、ＭＨｚ領域の超音波に対して好適なエコー源性を呈する。磁性流体ないしそれ用の超微粉では粒径があまりにも細かすぎてＭＨｚ領域の超音波に対しては好適なエコー源性を呈さず、本発明の実施のためには不適切である。
【００１０】
実験室的な音響系による実験においては、例えばパウダーテック社から入手できる所定のフェライト微粉末が用いられ、このフェライト微粉末はもともとはコピー機の「猫の背中」磁気ブラシのために汎用されている物である。しかしこれを水に投入するとたちどころに沈殿してしまうので、増粘剤として例えば超音波診断用のゲル結合剤アクアソニックを用い、これを水で５倍に希釈した物１００グラムに該フェライト微粉末１グラムを混入すると、最も粗大な成分はやはり早晩沈降するが、最も微細な成分が少なくとも数分間ないし数十分間は沈降せずに安定に浮遊している磁性体懸濁液が得られる。
【００１１】
このフェライト微粉末の浮遊成分を持つ粘調な磁性体懸濁液を公知の寒天グラファィトＢモード組織ファントムの中に設けた小室に導入し、これに外
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（低音専用のスピーカー）を分解して得られたドーナツ状の永久磁石をこのファントムに各方向から接近させる。最も接近したときに問題の小室内に及ぶ静磁界の強度は高々５０ガウス前後程度である。
【００１２】
超音波診断装置ＲＴ８０００およびそれ用のＳＵ型探触子を用いた公称中心周波数３．５ＭＨｚの１２８チャンネルフェーズドアレイ超音波映像装置による実測データによると、該小室内からの後方散乱エコーがこの様にして印加する外部磁界の方向が超音波観測系の成す音線に平行なときと、直交するときとで相違する程度は、他の条件を全く同一として、Ｂモード画像上で計測される受信エコーレベルの相違で３．３デシベルであった。同時に校正用に寒天グラファイトのテキスチュア部分のエコーレベルを計測した所、両計測間において誤差は０．２５デシベル以内であった。これらの実測データにより本計測の原理の検証が出来た。
【００１３】
一方、より好ましい実施例においては両Ｂモード像を差分処理に付して該比較における変化分のみによる画像を得、また表示する事により、外部印加磁界の方向に応答して変化する成分のみ選択的に表示する。図２はこの様な構成の一例を示す物で、これにおいて、両像処理装置（２２）は診断装置（２１）から校正されたＢモード画像を受入れつつ、垂直磁界用および水平磁界用の各々の電磁石（２３ａ，ｂ）の電流を切り替えつつ駆動して、目的とする２枚の画像を得、差分処理ののち表示装置（２４）に表示する。画像処理装置（２２）と表示装置（２４）は単純簡便にはただのパソコンないしはワークステーションで足りる。
【００１４】
さらに好ましい実施例においてはかかる動作様式に適したコントラスト剤として、マイクロカプセルに磁性体微粉末を緩衝液とともに封入した物を用いる。図３はこの様な磁性体微粉末入りのマイクロカプセルの例を示し、これにおいて、マイクロカプセルの殻（３１）はポリ乳酸などの生体適合性のある物質で出来ていて、その径は数ミクロンないし数十ミクロンである。爾してこのマイクロカプセルの中には植物油とか、高級アルコール類とか未重合乳酸（モノマー）とかの、これも生体適合性のある緩衝液（３２）と、その中に浮遊する磁性体微粉末（３３）とが封入されている。該磁性体微粉末（３３）は単一の粒子が封入される場合もあるが、また複数個が一群として封入される場合もある。
【００１５】
ここでこの磁性体微粉末（３３）は前記の如きフェライト微粉末であることもできるが、また単純にただの純鉄ないしニッケル、コバルトなどの微粉末であることもでき、またそれら磁性金属の酸化物、錯塩、ないし有機化合物その他の化合物の微粉末であることもできる。さらに有機物磁性体を用いることもできる。この様な磁性体浮遊物と緩衝液との成す構造のマイクロカプセルは、音響学的には殻も内部液体も十分透明に見え、かつ殻が周囲の組織によって固定されていても中の磁性体片は自在にその方向を変えることができる事から、沈殿防止された、もしくはされない裸のフェライト微粉末よりもかえって好ましく当該目的に適う物である。
【００１６】
さらにフェライト微粉末の生体適合性は体内に水久に残留しても無害であるとか、また組織内に取り込まれてた場合には長年かけて石灰化の核となって周囲に防壁を築かれるとかいう程度の事でしか有り得ないが、磁性金属の単体のないし酸化物、錯塩、有機化合物などの場合には姑息的ながら元来存在する生体の代謝系により処理されるようにすることができる。もちろん適用する場所が血行系、リンパ系、髄液系などのような体内系ではなく、消化管係、尿路系、羊水系などの体外系の場合には多少の注意ないし工夫により殆ど全量を回収し、ないしは排泄、排出させることができるので、代謝系では処理できないフェライト微粉末を用いる事に問題は少ない。
【００１７】
すなわちこの様な構造のマイクロカプセルは中空マイクロカプセルとは異なり音響パルスにより破壊される事は殆どないので、長時間安定に生体内に止まりつつ目的とする磁気的音響的挙動をし続けることができる。その生体内での寿命時間は、殻の物質が生化学的に攻撃され分解されて穴が開くか、割れるか、または消失するまでであり、それは殻の物質とその厚さにより数十秒間から数年間といった広範囲にわたる設計上の自由度が得られる。
【００１８】
以上の説明で明らかにされたように、本発明によれば新しい超音波造影法が可能となり、診断学上寄与する所大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理を示すスケッチである。
【図２】  本発明のある実施例を示すブロック図である。
【図３】  本発明のまた別な実施例における磁性体粉末入りのマイクロカプセルの一例を示す。
これらにおいて、
（１）観測目的領域
（２）磁性体小片
（３）送受波器（探触子）
（４）音線
（Ｈｏ）印加静磁界
（２１）診断装置
（２２）画像処理装置
（２３ａ）垂直磁界用電磁石
（２３ｂ）水平磁界用電磁石
（２４）表示装置
（３１）マイクロカプセルの殻
（３２）緩衝液
（３３）磁性体微粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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