專利名稱：超聲波攝像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與相變化納米液滴型超聲波造影劑組合所使用的診 斷/治療用超聲波攝像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
X射線CT、 MRI、超聲波診斷裝置等的圖像診斷方式早已成為 醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng)中必要的工具。由于這些方式分別把生物體內(nèi)的CT值、旋 轉(zhuǎn)緩和時(shí)間、音響阻抗的差別圖像化，這些物理性質(zhì)的差別主要反映 了生物體的構(gòu)造(形態(tài))，因此稱為r形態(tài)構(gòu)圖J 。與此不同，把即 使在構(gòu)造方面是相同的組織，但是在功能方面處于不同狀態(tài)中的部位 圖像化的方式稱為r功能構(gòu)圖」。在該功能構(gòu)圖中，特別地把使分子 生物學(xué)的信息，即蛋白質(zhì)/氨基酸/核酸等生物體結(jié)構(gòu)分子的存在狀態(tài) 可視的方式稱為r分子構(gòu)圖」。分子構(gòu)圖由于期待對(duì)于發(fā)生/分化這樣 的生命現(xiàn)象的闡明、疾病的診斷/治療上的應(yīng)用，因此是當(dāng)前最引人關(guān) 注的研究領(lǐng)域之一。另外，在分子構(gòu)圖中，大多使用對(duì)于生物體結(jié)構(gòu) 分子具有選擇性的構(gòu)造的物質(zhì)即r分子探針J ,在這種情況下，對(duì)于 分子探針添加能進(jìn)行基于某些物理方法的檢測(cè)的構(gòu)造，^吏得能夠從體 外無(wú)血地將分子內(nèi)的分子探針的分布可視化。在非專利文獻(xiàn)1 (Allen ， Nature Rev. Cancer 2: 75-763 (2002))中記栽了以胂瘤為目標(biāo)時(shí)的 分子探針的例子。肽(Peptide) /抗體等是主要的分子探針。
作為在這種分子柚圖中幾乎特定的構(gòu)圖裝置，可以舉出Positron Emission Topography ( PET )裝置以及光構(gòu)圖裝置，前者作為在臨床 中用于進(jìn)行胂瘤的擴(kuò)散狀況或者發(fā)展程度(級(jí))的分類的工具，另外， 后者作為在藥劑開發(fā)等中使用了小動(dòng)物的無(wú)侵襲的藥物動(dòng)態(tài)分析工 具，正在分別廣泛應(yīng)用。另外，除去這些在分子構(gòu)圖中特定的裝置以外，以在形態(tài)構(gòu)圖中
使用的MRI或者超聲波這樣的已經(jīng)存在的方式為基礎(chǔ)，還正在進(jìn)行 比當(dāng)前更早期地檢測(cè)/診斷疾病的系統(tǒng)的開發(fā)。其中，使用超聲波的系 統(tǒng)由于具有1)實(shí)時(shí)性好，2)由于體積小因而有關(guān)在手術(shù)室內(nèi)使用的 限制少，3)不僅是診斷，還能作為治療用的工具使用這樣的其它方 式不具有的特長(zhǎng)，因此期待作為在大型醫(yī)院之外也能使用的診斷/治療 綜合工具。
作為治療用工具的超聲波通過從遠(yuǎn)離患部的部位，特別是從體外 照射收斂超聲波，對(duì)患部進(jìn)行聚焦，原理上能夠僅對(duì)患部提供治療所 需要的高能量，具有作為侵襲性極低的治療法的潛力。特別是近年來(lái) 關(guān)注的是在幾秒的短時(shí)間內(nèi)使對(duì)象部位上升到大于等于蛋白質(zhì)變性
溫度(大約65°C)的加熱凝固治療。因?yàn)槭褂么笥诘扔趌kW/cm2 的高強(qiáng)度收斂超聲波(High Intensity Focused Ultrasound (HIFU)) 的治療，故大多稱為HIFU治療。當(dāng)前作為低侵襲性地治療乳腺癌、 前列腺肥大的方法正在引人關(guān)注。在該HIFU治療中，由于僅以超聲 波的收斂性得到治療部位選擇性，因此如果由于身體位移等使瞄準(zhǔn)不 準(zhǔn)確，則以大于等于lkW/cir^這樣的高強(qiáng)度的超聲波照射到治療對(duì) 象以外，有產(chǎn)生嚴(yán)重副作用的可能性。
從而，為了進(jìn)行安全性高的治療，希望還兼有超聲波收斂之外的 部位選擇性的治療法。當(dāng)前正在研究為了具有這種超聲波之外的選擇 性而使用藥劑的方法，而其中對(duì)于作為超聲波造影劑而大量使用的微 氣泡的期待正在高漲。如在非專利文獻(xiàn)2 (Umemura et al.， IEEE Trans. UFFC 52: 1690-1698 (2005))中示出的那樣，如果存在微氣 泡，則其部位的視在超聲波吸收系數(shù)升高，即使在照射相同能量的超 聲波的情況下，與不存在微氣泡的情況相比較，溫度上升加大。從而， 如果能夠僅使微氣泡局限于目標(biāo)部位，則能利用該溫度上升大的現(xiàn) 象，僅選擇性地加溫目標(biāo)部位。然而，微氣泡由于其尺寸大小，僅能 在血管中存在，難以局限于腫瘤等組織中。
另外，作為參與微氣泡的超聲波生物體作用，可以舉出(音響)氣穴現(xiàn)象(cavitation)而產(chǎn)生的作用。氣穴現(xiàn)象原本是由超聲波生成 氣泡核，其氣泡成長(zhǎng)并壓縮破壞的現(xiàn)象。當(dāng)存在這樣的微氣泡時(shí)，由 于相當(dāng)于氣穴現(xiàn)象過程中的氣泡生長(zhǎng)的階段，因此通過在存在微氣泡 的狀態(tài)下照射超聲波，能省略在氣穴現(xiàn)象的生成中所必需的一個(gè)步 驟。由此，在微氣泡存在下，已知生成氣穴現(xiàn)象所必需的音響強(qiáng)度降 低。已知如果發(fā)生氣穴現(xiàn)象，則在最后的氣泡壓縮破壞的階段，發(fā)生 數(shù)千度的高溫和數(shù)百氣壓的高壓，由此，直接或者由在專利文獻(xiàn)l(特 許第3565758號(hào))中所示的稱為音響化學(xué)活性物質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生 生物體作用，特別是發(fā)生在氣穴現(xiàn)象生成的部位中的細(xì)胞死亡/組織破壞。
另 一方面，如非專利文獻(xiàn)3( Kawabata et al.， Jpn丄Appl.Phys.44: 4548-4552 (2005))中所示研究了在生物體投入時(shí)，把納米尺寸的 液滴，即由超聲波照射發(fā)生相變化生成微氣泡的藥劑作為造影劑來(lái)使 用，如果是納米尺寸的液滴，則能在腫瘤等組織中移動(dòng)，另外，通過 使用前面敘述的添加分子探針的分子構(gòu)圖的方法，能使其具有組織選 擇性，通過使用這種相變化型的造影劑，能進(jìn)行組織選擇性高的超聲 波造影，
另外，前面敘述的功能構(gòu)圖(分子構(gòu)圖)是構(gòu)圖疾病的生物分子 學(xué)的特性，提供與形態(tài)構(gòu)圖不同信息的方法，有稱為組織性狀構(gòu)困的 使形態(tài)以外的組織的性質(zhì)可視的構(gòu)閨。特別是，可以舉出作為把組織 中的硬度差別進(jìn)行圖像化的方法的彈性構(gòu)圖。這是要使用診斷裝置獲 得經(jīng)由醫(yī)生的觸診可以得到的信息的方法，如在乳腺癌等中使硬塊與 早期發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)那樣，硬度是反映癌化等組織性狀的重要的因素.微小 部位的硬度如果能夠用診斷裝置進(jìn)行圖像化，則對(duì)動(dòng)脈硬化的檢查等 用觸診也不能了解的病狀也能進(jìn)行診斷，
用觸診檢查的硬度表現(xiàn)為剛性率(剪切彈性率)。為了構(gòu)圖該彈 性率大多使用如下方法做手術(shù)的人從體表按壓探頭，求體內(nèi)組織的 局部變形率(畸變)得到硬度分布。剪切彈性率是難以正確測(cè)定的物 理量之一，另外，彈性構(gòu)圖發(fā)揮其真正價(jià)值，是對(duì)于利用通常的診斷圖像進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)別比較困難的早期疾患，因此通過不是求彈性率的絕 對(duì)值而是相對(duì)彈性率，能夠充分地使疾病區(qū)域可視。因此，臨床上主 流是根據(jù)相對(duì)彈性率進(jìn)行診斷的方式
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
通過實(shí)用對(duì)前面所敘述的現(xiàn)有的形態(tài)構(gòu)圖的信息進(jìn)行增補(bǔ)的功 能(分子)構(gòu)圖或者組織性狀構(gòu)圖，能夠用圖像診斷確認(rèn)癌等早期診 斷重要疾病的狀態(tài)。另外，在早期發(fā)現(xiàn)了癌的情況下，現(xiàn)有的手術(shù)、 放射性、抗癌劑治療等患者的負(fù)擔(dān)大，難以適用，因而還開發(fā)了侵襲 性比這些治療法低的新的治療法.特別是在侵襲性低的治療法中，由 于不是目視而是使用圖像診斷裝置確定治療目標(biāo)，因此上述功能構(gòu)圖 以及組織性狀構(gòu)圖是重要的。
然而，在功能(分子)構(gòu)圖中，根據(jù)藥劑的選擇性區(qū)分患部和正
常組織，而通常投入到體內(nèi)的藥劑當(dāng)然不是100%集中到疾病部位，
實(shí)際上由于也分布在疾病部位周圍的正常組織中，因此當(dāng)然不能嚴(yán)格 地區(qū)別疾病部位與正常組織的邊界。另外，在作為組織性狀構(gòu)圖的彈 性構(gòu)圖中，雖然能夠描繪肺瘤等硬的區(qū)域，但是也不能嚴(yán)格地區(qū)分邊界。
這樣，特別是在進(jìn)行治療時(shí)的目標(biāo)設(shè)定時(shí)，并不存在嚴(yán)格地區(qū)分 疾患部分與正常部分的方法，從而，在實(shí)際的治療時(shí)，廣泛進(jìn)行通過 大范圍獲取治療區(qū)域來(lái)與其對(duì)應(yīng)的方法。由于這樣做意味著對(duì)于正常 組織也進(jìn)行治療，因此為了提高治療的安全性，需要能進(jìn)行疾病區(qū)域 與正常區(qū)域的區(qū)別的方法。本發(fā)明要解決的課題在于提供能夠進(jìn)行這 種疾病區(qū)域與正常組織的區(qū)分的組織性狀測(cè)定方法、診斷裝置以及治
療裝置。
用于解決課題的方法
發(fā)明者們想到了通過同時(shí)進(jìn)行分子構(gòu)圖和組織性狀構(gòu)圖的，即通 過根據(jù)來(lái)自造影劑的信號(hào)進(jìn)行彈性構(gòu)圖，用調(diào)查造影劑存在的位置是疾病組織還是正常組織的方法能夠解決功能(分子)構(gòu)圖中造影劑對(duì) 于正常組織的分布或者組織性狀構(gòu)圖中邊界形狀復(fù)雜時(shí)，難以描繪邊 界這樣的上述課題，并進(jìn)行了銳意的研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在相變化型 納米液滴型的造影劑中照射相變化用的超聲波，至微氣泡生成的時(shí)間 以及根據(jù)所生成的微氣泡而生成的音響信號(hào)中的非線性成分的大小 以及音響信號(hào)生成的時(shí)間隨納米液滴存在的部位的硬度而變化，從而 實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的組織性狀測(cè)定裝置具備照射用于使相變化納米液滴 型超聲波造影劑相變化為微氣泡的超聲波能量的單元、計(jì)測(cè)相變化納 米液滴型超聲波造影劑發(fā)生相變化到生成微氣泡的時(shí)間的單元，或 者，接收在相變化納米液滴型超聲波造影劑發(fā)生相變化而生成微氣泡 時(shí)所放射的音響信號(hào)的單元，具備計(jì)算/記錄相變化納米液滴型超聲波 造影劑發(fā)生相變化至生成微氣泡的時(shí)間或者在放射的音響信號(hào)中包 含的非線性成分的大小或音響信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)需要，與超聲波 回波圖形等其它圖^象信息重疊進(jìn)行顯示的單元。這里，所謂相變化型
納米液滴型超聲波造影劑如在非專利文獻(xiàn)3中記述的那樣，指的是用 具有界面活性作用的物質(zhì)使具有體溫以下沸點(diǎn)的難水溶性物質(zhì)穩(wěn)定， 通過使其成為小于等于微米直徑的液滴，達(dá)到與過熱同樣的狀態(tài)(虛 擬過熱)的物質(zhì)。在該虛擬過熱狀態(tài)下，難水溶性物質(zhì)的視在沸點(diǎn)上 升，即使投入到體內(nèi)處于大于等于體溫，也能保持液滴的狀態(tài)。在該 狀態(tài)下，通過給予適當(dāng)?shù)奈锢泶碳だ绯暡}沖，解除虛擬過熱狀 態(tài)，通過返回到原來(lái)沸點(diǎn)的難水溶性物質(zhì)的氣化，生成直徑幾微米的 氣泡。該氣泡是超聲波診斷裝置中的良好的造影劑，同時(shí)，如在非專 利文獻(xiàn)2中表示的那樣，近年來(lái)還明確了作為應(yīng)用超聲波加熱作用的 治療用的敏化劑也是有用的。
照射用于使相變化納米液滴型超聲波造影劑相變化成微氣泡的 超聲波能量的單元如果能在體內(nèi)的小于等于大約2cm大小的方形的 任意部位中，在大約0.1ns 100ms的時(shí)間內(nèi)，照射大約0.5~10MHz 頻率的數(shù)W/cm2 數(shù)100W/cm2強(qiáng)度(SPTP)的超聲波，則就沒有特別限制，另外也可以包括多個(gè)頻率成分進(jìn)行照射。作為計(jì)測(cè)相變 化納米液滴型超聲波造影劑發(fā)生相變化至生成微氣泡的時(shí)間的單元， 如果能檢測(cè)出數(shù)百納米的液滴成為直徑數(shù)毫米的氣體，則就沒有特別 限制，可以是在光學(xué)上測(cè)定液滴與氣泡的散射強(qiáng)度的差異的方法，或 者使用了超聲波的測(cè)定液滴與氣泡的散射強(qiáng)度的差異的方法，或者在 響應(yīng)為了產(chǎn)生上述相變化所照射的超聲波而生成的音響信號(hào)中，檢測(cè) 在液滴中幾乎沒有生成，在氣泡中明顯觀察到的非線性成分的單元 等。作為接收相變化納米液滴型造超聲波造影劑發(fā)生相變化，生成微 氣泡時(shí)放射的音響信號(hào)的單元，沒有特別限制，而在測(cè)定音響信號(hào)的 時(shí)間變化的目的下使用時(shí)，構(gòu)成為能夠在時(shí)間分辨率小于等于大約
O.ljis下，測(cè)定與用于使相變化納米液滴型超聲波造影劑發(fā)生相變化 所使用的超聲波頻率相同頻帶的超聲波及其一半或者一倍的超聲波 頻帶。另外，接收相變化納米液滴型超聲波造影劑發(fā)生相變化生成微 氣泡時(shí)放射的音響信號(hào)的單元在測(cè)定音響信號(hào)的頻譜變化的目的下 使用時(shí)，最好構(gòu)成為能夠以大約lnm以下的間隔，測(cè)定與用于使相變 化納米液滴型超聲波造影劑發(fā)生相變化所使用的超聲波頻率相同頻 帶的超聲波及其1/10-10倍左右的超聲波頻帶。
以下，為了表示本發(fā)明的有效性，示出所進(jìn)行的試驗(yàn)的一個(gè)例子。 圖l表示進(jìn)行了試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在充滿了除氣的純水l的水 槽2中，配置由未圖示的托架保持的收斂型超聲波發(fā)送器3 (頻率 3.2MHz,直徑60mm, F值1.2)以及位于能夠檢測(cè)來(lái)自收斂型超 聲波發(fā)送器3的焦點(diǎn)區(qū)域的音響信號(hào)的位置上，由未圖示的托架保持 的水中傳聲器4。另外，在收斂型超聲波發(fā)送器3的焦點(diǎn)區(qū)域中，由 未圖示的托架固定包括用以下的方法調(diào)制了的相變化型納米液滴的 聚丙烯酰胺凝膠5。
(相變化納米液滴的調(diào)制法)
一起添加以下的成分，然后在緩^t添加20mL蒸餾水的同時(shí)，在 ULTRA - TURRAX T25 (Janke&Knukel， Staufen Germany)中， 用9500rpm在水溫下進(jìn)行了一分鐘均化。丙三醇(glycerol) 膽固醇(cholesterol) 卵砩脂(lecithin) 全氟戊烷(perfluoropentane ) 全氟庚烷(perfluoroheptane )
2.0g
O.lg l.Og O.lg O.lg
在Emulsiflex - C5 ( Avestin， Ottawa Canada )中，在20MPa 下把均化的結(jié)果得到的乳化劑進(jìn)行2分鐘高壓乳化處理，由0.4毫米 的膜濾器過濾。通過以上的處理，得到幾乎透明的納米液滴。能夠用 LB-550 (堀場(chǎng)制作所，京都)測(cè)定并確認(rèn)所得到的納米液滴的98% 以上都有小于等于200nm的直徑。
(包含相變化納米液滴型的聚丙烯酰胺凝膠的調(diào)制法)
把由上述調(diào)制法得到的納米液滴lmL與40%丙烯酰胺原料溶液 (把390g的丙烯酰胺，10g的N， N，-亞甲基雙丙烯酰胺用蒸餾水做 成100mL的溶液)混合，進(jìn)而，通過添加并混合蒸餾水使得丙烯酰 胺濃度分成為8%， 15%或者20%，調(diào)制9mL的分散液。把該混合 液移到具有65xl5xl0mL內(nèi)部尺寸的容器中，保持冰溫的同時(shí)，加入 10 % APS ( Ammonium Persulfate )水溶液O.lmL以及TEMED (N, N， N，， N， - Tetramethylethylenediamine ) 0.01mL，快速而且不起泡 地輕輕攪拌。然后，在冰溫下放置一分鐘，確認(rèn)凝膠化，通過用蒸餾 水洗凈，得到包含幾乎透明的相變化納米液滴的聚丙烯酰胺凝膠。另 外，聚丙烯酰胺凝膠的硬度用兩端保持撓曲法測(cè)定。
把用以上的方法調(diào)制，固定在水槽2中的相變化納米液滴5保持 在收斂超聲波發(fā)送器3的焦點(diǎn)區(qū)域，由波形發(fā)生裝置6發(fā)生3.2MHz 的正弦波，由放大器7放大了以后輸入到收斂超聲波發(fā)送器3，照射 100jis的峰值負(fù)壓3MPa的超聲波。照射時(shí)的電信號(hào)波形以及用水中 傳聲器4檢測(cè)出的音響信號(hào)經(jīng)過前置放大器9由示波器8計(jì)測(cè)。另外， 設(shè)定成用前置放大器9放大了由水中傳聲器4檢測(cè)出的音響信號(hào)的信 號(hào)以向收斂超聲波發(fā)送器3的電信號(hào)為觸發(fā)，開始計(jì)測(cè)。
以下，說明使用圖1的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)得到的結(jié)果的一個(gè)例子。圖2表示以超聲波照射開始時(shí)間作為時(shí)間0時(shí)的來(lái)自由納米液滴的相變化 生成的微氣泡的音響信號(hào)，例如至測(cè)定照射的超聲波的第2高次諧波 的時(shí)間與凝膠的硬度的關(guān)系的一個(gè)例子。根據(jù)附圖可知，凝膠的硬度 越大，用于產(chǎn)生相變化所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，而且，對(duì)于凝膠的硬度幾 乎按照一次函數(shù)增加。另外，可知在圖2表示的硬度的范圍內(nèi)，用于 發(fā)生相變化所需要的時(shí)間是大約5jis 25jis。
圖3表示根據(jù)由納米液滴的相變化生成的微氣泡放射第2高次諧 波(6.4MHz)成分的時(shí)間與凝膠硬度的關(guān)系的一個(gè)例子。根據(jù)附圖可 知，凝膠的硬度越大，根據(jù)相變化生成的第2高次諧波成分的放射時(shí) 間越短，而且，對(duì)于凝膠的硬度幾乎按照一次函數(shù)減少。另外，可知 在圖3表示的硬度的范圍內(nèi)，根據(jù)相變化第2高次諧波生成并持續(xù)的 時(shí)間是大約10~50網(wǎng)。
圖4表示根據(jù)由納米液滴的相變化生成的微氣泡，高次諧波成分 (笫2、 3、 4次高次諧波)的能量與凝膠的硬度的關(guān)系的一個(gè)例子。 放射能量取為把計(jì)測(cè)各時(shí)間中的高次諧波成分的振幅平方后相加的 值。根據(jù)附圖可知，凝膠的硬度越大，根據(jù)相變化生成的高次諧波成 分的能量越小，而且，對(duì)于凝膠的硬度幾乎按照一次函數(shù)減少。
根據(jù)以上結(jié)果，可知相變化納米液滴的相變化所需要的時(shí)間、基 于相變化的高次諧波成分的放射時(shí)間、高次諧波成分的放射能量分別 依賴于相變化發(fā)生的部位的硬度而變化.通過使用該原理，能夠測(cè)定 組織性狀。
發(fā)明的效果
依據(jù)本發(fā)明，能夠與相變化納米液滴型超聲波造影劑相組合，測(cè) 定并顯示組織性狀，另外，進(jìn)而能統(tǒng)一治療，能進(jìn)行安全/可靠的診斷 治療。


圖l表示本發(fā)明的一個(gè)試驗(yàn)例的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)試驗(yàn)例得到的樣品的硬度與至相變化為止的時(shí)間的關(guān)系。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)試驗(yàn)例得到的樣品的硬度與基于相 變化的高次諧波生成的持續(xù)時(shí)間的關(guān)系。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)試驗(yàn)例得到的樣品的硬度與基于相 變化的高次諧波能量的相對(duì)大小的關(guān)系。
圖5表示本發(fā)明的組織性狀測(cè)定裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖6表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的通常圖像與性狀圖像重疊的例子。
圖7表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的通常圖像與性狀圖像重疊的例子。
圖8表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的通常圖像與性狀圖像重疊的例子。
圖9表示本發(fā)明的組織性狀測(cè)定裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖IO表示本發(fā)明的組織性狀測(cè)定裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖11表示本發(fā)明的組織性狀測(cè)定/治療裝置的一個(gè)實(shí)施例。
符號(hào)的說明
1:除氣水；2:水槽；3:收斂型超聲波發(fā)送器；4:水中傳聲器； 5:樣品；6:波形發(fā)生裝置；7:放大器；8:示波器；9:前置放大 器；10:測(cè)定對(duì)象；11:超聲波收發(fā)單元；12:發(fā)送波/接收波分離單 元；13:超聲波波形生成以及放大單元；14:組織性狀依存信號(hào)記錄 單元；15:發(fā)送波/接收波統(tǒng)一控制單元；16:組織性狀依存信號(hào)處理 單元；17:輸入/顯示單元；18:音響匹配劑；19:超聲波發(fā)送單元； 20:超聲波接收單元；21:組織性狀依存信號(hào)放大單元；22:治療用 超聲波發(fā)送器；23:治療用超聲波發(fā)送器用信號(hào)發(fā)生單元；24:治療 用超聲波發(fā)送器用信號(hào)放大單元。
具體實(shí)施例方式
以下具體說明本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例， 實(shí)施例1使用圖5，進(jìn)行本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的說明。圖5是表示生成用 于產(chǎn)生相變化的超聲波的單元與測(cè)定組織性狀的單元相同的超聲波 攝像系統(tǒng)的例子的模式圖。
本實(shí)施例的超聲波生成系統(tǒng)具有在測(cè)定對(duì)象上照射斷層圖像攝 像用超聲波，接收從組織內(nèi)部反射來(lái)的超聲波信號(hào)，取得測(cè)定對(duì)象的 超聲波斷層圖像的通常攝像模式；照射能夠使預(yù)先投入到測(cè)定對(duì)象中 的相變化納米液滴型超聲波造影劑相變化成微氣泡的相變化用超聲 波，接收起因于所生成的微氣泡的超聲波信號(hào)，取得組織性狀圖像的 組織性狀攝像模式。該超聲波攝像系統(tǒng)構(gòu)成為包括對(duì)于測(cè)定對(duì)象10 照射斷層圖像攝像用超聲波并接收其反射信號(hào)、或者照射相變化用超 聲波并接收從微氣泡發(fā)生的組織性狀依存信號(hào)的超聲波收發(fā)單元11; 發(fā)送波/接收波分離單元12、超聲波波形生成以及放大單元13;組織 性狀依存信號(hào)記錄單元14、發(fā)送波/接收波統(tǒng)一控制單元15;組織性 狀依存信號(hào)處理單元16;輸入/顯示單元17。
另外，在本結(jié)構(gòu)中，也進(jìn)行通常的超聲波斷層圖像的信號(hào)發(fā)送/ 接收、信號(hào)處理以及信號(hào)顯示。通常的超聲波斷層圖像首先對(duì)于測(cè)定 對(duì)象10,由超聲波收發(fā)單元11發(fā)送由超聲波波形生成以及放大單元 13生成/放大了的診斷用的超聲波信號(hào)，接著，由超聲波收發(fā)單元ll 接收，在經(jīng)過發(fā)送波/接收波分離單元12，進(jìn)而由未圖示的A/D變 換器、整相器以及診斷用信號(hào)處理單元處理了接收波信號(hào)以后，由輸 入/顯示單元17作為圖像進(jìn)行顯示。
在取得通常的超聲波斷層圖像的通常攝像模式下，超聲波收發(fā)單 元11作為頻帶，根據(jù)自測(cè)定對(duì)象的體表的深度，包括形狀在內(nèi)，分 開使用大約1 10MHz的范圍的頻帶，另外，在照射使測(cè)定對(duì)象中含 有的納米液滴相變化的相變化用超聲波，接收來(lái)自納米液滴相變化所 生成的微氣泡的組織性狀依存信號(hào)的組織性狀攝影模式下，超聲波收 發(fā)單元11構(gòu)成為能夠收發(fā)從0.5 ~ 10MHz的范圍選擇出的單一頻率或 者從0.5~5MHz的范圍選擇出的成為基本的頻率以及成為該基本頻 率的倍頻的超聲波.在本實(shí)施例中，作為組織性狀依存參數(shù)，在使用根據(jù)從納米液滴的相變化至微氣泡生成的時(shí)間的情況下，構(gòu)成為能夠
調(diào)整發(fā)送波以及接收波的定時(shí)，以便調(diào)查在大約5 25jis長(zhǎng)度的時(shí)間 范圍內(nèi)，來(lái)自同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另外，作為組織 性狀依存參數(shù)，在使用基于氣泡化的高次諧波成分的生成持續(xù)時(shí)間的 情況下，構(gòu)成為能夠調(diào)整發(fā)送波以及接收波的定時(shí)，以便調(diào)查在大約 10~50網(wǎng)長(zhǎng)度的時(shí)間范圍內(nèi)，來(lái)自同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變 化。進(jìn)而，作為組織性狀依存參數(shù)，在使用高次諧波成分的能量的情 況下，構(gòu)成為能把接收信號(hào)按照不同頻率將振幅或者振幅自乘的值進(jìn) 行記錄/四則運(yùn)算。另外，在組織性狀依存信號(hào)處理單元16中，根據(jù) 需要，把組織性狀依存參數(shù)作為數(shù)值或者圖像，進(jìn)一步，能夠進(jìn)行以 任意的比例與診斷圖像(超聲波斷層圖像)重疊顯示的處理。
以下，說明本實(shí)施例中的直到圖像顯示為止的順序例。首先，最 初向需要診斷或者診斷治療的被檢查者通過靜脈注射或者局部注射 等醫(yī)學(xué)上認(rèn)可的方法，投入相變化納米液滴造影劑，在預(yù)定時(shí)間以后， 首先，使系統(tǒng)成為通常攝^^式，從超聲波收發(fā)單元ll照射超聲波， 接收反射超聲波，取得測(cè)定對(duì)象的超聲波斷層圖像。接著，使系統(tǒng)成 為組織性狀攝像模式，由超聲波收發(fā)單元11對(duì)于測(cè)定對(duì)象10發(fā)送5n 秒相變化用的超聲波信號(hào)。接著由超聲波收發(fā)單元11在50ji秒期間， 以0.03n間隔接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信號(hào)。接收到的信號(hào)記錄在組織 性狀依存信號(hào)記錄單元14以后，由組織性狀依存信號(hào)處理單元16取 出第2高次諧波成分。逸而，在組織性狀依存信號(hào)處理單元16中， 記錄照射了相變化用的超聲波信號(hào)后的第2高次諧波成分的信號(hào)強(qiáng)度 的時(shí)間變化。根據(jù)該時(shí)間變化信息計(jì)算組織性狀.例如，計(jì)算測(cè)定對(duì) 象各部分中的第2高次諧波成分的信號(hào)強(qiáng)度在50ji秒測(cè)定時(shí)間中的峰 值大于等于1/10的時(shí)間，把其長(zhǎng)度作為數(shù)值或者圖像，重疊到通常 攝像模式下拍攝的通常的組織斷層圖像進(jìn)行顯示.在這種情況下，由 于組織越硬第2高次諧波的持續(xù)時(shí)間越短，因此持續(xù)時(shí)間越短的區(qū)域 越強(qiáng)調(diào)顯示。另外，通常攝像模式進(jìn)行的攝像也可以在組織性狀攝像 模式進(jìn)行的攝像以后進(jìn)行。圖6表示顯示例。在組織性狀圖像的重疊時(shí)，能夠使用如圖6 的b )表示的第2高次諧波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間其自身，或者如圖6的c ) 表示的從持續(xù)時(shí)間計(jì)算出的組織彈性。通過使通常圖像與正常圖像重 疊，能夠提供從構(gòu)造的觀點(diǎn)以及性狀的觀點(diǎn)這兩個(gè)觀點(diǎn)確認(rèn)疾病部位 的方法。由此，能夠?qū)ψ鍪中g(shù)的人提供更高可靠的診斷以及治療用圖 像。通過由同一個(gè)超聲波收發(fā)單元11以大致不足1秒的時(shí)間間隔交 互測(cè)定通常圖像和性狀圖像，能夠抑制通常圖像與性狀圖像在顯示上 的偏移。另外，特別是在心臟附近的部位等因體動(dòng)而產(chǎn)生的影響顯著 的情況下，從在性狀圖像取得中使用的信號(hào)抽取基波成分，形成通常 圖像(圖像l)，測(cè)定該圖像l與重疊使用的通常圖像(圖像2)之 間的差分，根據(jù)該差分，能夠使性狀圖像的顯示變形。根據(jù)圖6的b) 示出的顯示，能夠同時(shí)觀察組織的構(gòu)造以及性狀(氣泡生成的時(shí)間)， 能夠相對(duì)地確認(rèn)性狀與其它不同的部位是否在作為目標(biāo)的組織中。另 外，根據(jù)圖6的c)示出的顯示，能夠定量地確認(rèn)組織彈性與其它不 同的部位是否在作為目標(biāo)的組織中。
由超聲波收發(fā)單元11對(duì)測(cè)定對(duì)象IO發(fā)送相變化用的超聲波信號(hào) 的時(shí)間能夠根據(jù)目的而變化，大約0.5n秒~ 50m秒左右是可逆地發(fā)生 相變化的理想的時(shí)間，另外，由超聲波收發(fā)單元11接收來(lái)自測(cè)定對(duì) 象10的信號(hào)的時(shí)間以及測(cè)定間隔根據(jù)目的能夠使基乎相變化的高次 諧波生成結(jié)束的小于等于100m秒的時(shí)間發(fā)生變化。圖6表示的a 因于圖3中表示數(shù)據(jù)的相變化，從微氣泡發(fā)生的高次諧波的持續(xù)時(shí)間 的可視化，而也能使用圖2表示的數(shù)據(jù)，使直到相變化之前所需要的 時(shí)間可視化?；蛘撸€能使用圖4表示的數(shù)據(jù)，通過使高次諧波能量 的大小可視化，顯示組織彈性的分布。
在使圖2表示的至相變化為止的時(shí)間可視化的情況下，由超聲波 收發(fā)單元11在至大致30n秒的時(shí)間內(nèi)，以大約0.5ji秒~ 5n秒的間隔 取得信號(hào)，計(jì)算信號(hào)中的第2高次諧波成分振幅與測(cè)定開始時(shí)相比較 成為大于等于2倍的時(shí)間。把通過該計(jì)算得到的時(shí)間的值本身或者其 長(zhǎng)度作為數(shù)值或者圖像，重疊到在通常攝像模式下拍攝的通常的組織斷層圖像上進(jìn)行顯示。圖7表示顯示例。在把直到相變化為止所需要 的時(shí)間可視化的情況下，如圖2所示，由于組織越硬，直到檢測(cè)出起 因于微氣泡的高次諧波為止的時(shí)間越長(zhǎng)，因此直到相變化之前所需的 時(shí)間越長(zhǎng)的區(qū)域越強(qiáng)調(diào)顯示。另外，在把根據(jù)圖4的相變化產(chǎn)生的高 次諧波的能量進(jìn)行可視化的情況下，例如，在至大約lOOji秒為止的 時(shí)間中，由超聲波收發(fā)單元11以大約0.5n秒~ 5n秒的間隔取得信號(hào)， 計(jì)算信號(hào)中的第2高次諧波成分或者高次諧波成分的振幅的最大值。 把通過該計(jì)算得到的最大值平方了的值，或者在把最大值平方了的值 上乘以常數(shù)的值的本身或者其長(zhǎng)度作為數(shù)值或者圖像化重疊到在通 常攝像模式下拍攝到的通常的組織斷層圖像上進(jìn)行顯示。圖8表示使 用第2高次諧波成分的能量的顯示例.在使高次諧波能量的大小可視 化的情況下，如圖3所示，由于組織越硬檢測(cè)出的高次諧波的能量越 小，因此檢測(cè)出的高次諧波的能量越小的區(qū)域越強(qiáng)調(diào)顯示。 實(shí)施例2
使用圖9，進(jìn)行本發(fā)明其它實(shí)施例的說明。圖9是表示生成用于 產(chǎn)生相變化的超聲波的單元與測(cè)定組織性狀的單元不同的組織性狀 測(cè)定裝置的例子的模式圖.
本實(shí)施例的超聲波攝像系統(tǒng)具有在測(cè)定對(duì)象上照射斷層圖像攝 像用超聲波，接收從組織內(nèi)部反射來(lái)的超聲波信號(hào)，取得測(cè)定對(duì)象的 超聲波斷層圖像的通常攝像模式；照射能夠使預(yù)先導(dǎo)入到測(cè)定對(duì)象中 的相變化納米液滴型超聲波造影劑相變化成微氣泡的相變化用超聲 波，接收起因于所生成的微氣泡的超聲波信號(hào)，取得組織性狀圖像的 組織性狀模式。該系統(tǒng)構(gòu)成為對(duì)于測(cè)定對(duì)象IO，根據(jù)需要經(jīng)由音響匹 配劑18,包括超聲波發(fā)送單元19;超聲波波形生成以及放大單元 13;超聲波接收單元20;組織性狀依存信號(hào)放大單元21;組織性狀 依存信號(hào)記錄單元14;發(fā)送波/接收波統(tǒng)一控制單元15;組織性狀依 存信號(hào)處理單元16;輸入/顯示單元17。
另外，在本結(jié)構(gòu)中，也進(jìn)行通常的超聲波斷層圖像的信號(hào)發(fā)送/ 接收、信號(hào)處理以及圖像顯示。通常的超聲波斷層圖像首先對(duì)測(cè)定對(duì)象10由超聲波收發(fā)單元11發(fā)送由超聲波波形生成以及放大單元13 生成/放大了的診斷用的超聲波信號(hào)，接著由超聲波收發(fā)單元11接收， 經(jīng)過發(fā)送波/接收波分離單元12，進(jìn)而由未圖示的A/D變換器、整 相器以及診斷用信號(hào)處理單元處理了接收波信號(hào)以后，由輸入/顯示單 元17作為圖像進(jìn)行顯示。
在取得通常的斷層圖像的通常攝像模式下，超聲波發(fā)送單元19 作為頻帶，根據(jù)來(lái)自測(cè)定對(duì)象的體表的深度，包括形狀在內(nèi)，分開使 用大約l-10MHz的范圍的頻帶。另外，在測(cè)定對(duì)象上照射納米液滴 的相變化用超聲波，接收來(lái)自納米液滴相變化所生成的微氣泡的組織 性狀依存信號(hào)的組織性狀攝像模式下，超聲波發(fā)送單元19構(gòu)成為能 夠發(fā)送從0.5~10MHz的范圍選擇出的單一頻率或者從0.5~5MHz
波。超聲波接收單元20構(gòu)成為能夠接收0.5 J 10MHz范圍的^音響信號(hào)。 在本實(shí)施例中，作為組織性狀依存參數(shù)，在使用根據(jù)來(lái)自納米液滴的 相變化至微氣泡生成為止的時(shí)間的情況下，構(gòu)成為能夠調(diào)整發(fā)送波以 及接收波的定時(shí)，以便在大約5 25jis長(zhǎng)度的時(shí)間范圍內(nèi)，調(diào)查來(lái)自 同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另外，作為組織性狀依存參數(shù)， 在使用基于氣泡化的高次諧波成分的生成持續(xù)時(shí)間的情況下，構(gòu)成為 能夠調(diào)整發(fā)送波以及接收波的定時(shí)，以便在大約10~50jis長(zhǎng)度的時(shí) 間范圍內(nèi)，調(diào)查來(lái)自同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另外，作 為組織性狀依存參數(shù)，也能使用高次諧波成分的能量。在組織性狀依 存信號(hào)處理單元16中根據(jù)需要，把組織性狀依存參數(shù)作為數(shù)值或者 圖像，進(jìn)而進(jìn)行用于以任意的比例重疊到診斷圖像上進(jìn)行顯示的處 理，另外，超聲波接收單元20還能使用可以觀察來(lái)自相變化納米微 粒子的微氣泡生成的光學(xué)傳感器。
以下，說明本實(shí)施例中的至圖像顯示為止的順序例。首先，最初 向需要診斷或者診斷治療的被檢查者通過靜脈注射或者局部注射等 醫(yī)學(xué)上認(rèn)可的方法投入相變化納米液滴造影劑，經(jīng)過一定時(shí)間以后， 首先使系統(tǒng)成為通常攝像模式，從超聲波發(fā)送單元19照射超聲波，由超聲波接收單元20接收反射超聲波，取得測(cè)定對(duì)象的超聲波斷層 圖像。接著，使系統(tǒng)成為組織性狀攝像模式，由超聲波發(fā)送單元19 對(duì)測(cè)定對(duì)象10發(fā)送5n秒相變化用的超聲波信號(hào)。接著，由超聲波接 收單元20在50ji秒期間，以0.03ji秒間隔接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信 號(hào)。接收到的信號(hào)由組織性狀依存信號(hào)放大單元21放大，記錄到組 織性狀依存信號(hào)記錄單元14中以后，由組織性狀依存信號(hào)處理單元 16取出第2高次諧波成分。進(jìn)而，在組織性狀依存信號(hào)處理單元16 中，記錄在照射相變化用的超聲波信號(hào)后的第2高次諧波成分的信號(hào) 強(qiáng)度的時(shí)間變化。根據(jù)該時(shí)間變化信息計(jì)算組織性狀。例如計(jì)算測(cè)定 對(duì)象各部分中的第2高次諧波的信號(hào)強(qiáng)度在50n秒的測(cè)定時(shí)間中的峰 值大于等于1/10的時(shí)間，把其長(zhǎng)度作為數(shù)值或者圖像，重疊到通常 的組織斷層圖像上進(jìn)行顯示。另外，通常攝像模式進(jìn)行的攝像也可以 在組織性狀攝像模式進(jìn)行的攝像以后進(jìn)行。
圖6表示顯示例。在重疊性狀圖像時(shí)，能夠使用如圖6的b)表 示的第2高次諧波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間其自身，或者，如圖6的c)表示 的從持續(xù)時(shí)間計(jì)算出的組織彈性。由超聲波發(fā)送單元19對(duì)測(cè)定對(duì)象 10發(fā)送相變化用的超聲波信號(hào)的時(shí)間能夠根據(jù)目的而變化，大約0.5n 秒-50m秒左右是可逆產(chǎn)生相變化的理想的時(shí)間。另外，由超聲波接 收單元20接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信號(hào)的時(shí)間以及測(cè)定間隔根據(jù)目的 能夠使基于相變化的高次諧波的生成結(jié)束的小于等于大約100m秒的 時(shí)間發(fā)生變化。圖6表示的l基于相變化的高次諧波生成的持續(xù)時(shí)間 的可視化，而也能使用圖2表示的數(shù)據(jù)，使直到相變化之前所需要的 時(shí)間可視化?；蛘撸材苁褂脠D4表示的數(shù)據(jù)，通過使高次諧波能量 的大小可視化，顯示彈性組織的分布.
實(shí)施例3
使用圖10,進(jìn)行本發(fā)明其它實(shí)施例的說明。圖IO是表示測(cè)定組 織性狀的單元為多個(gè)的超聲波攝像系統(tǒng)的例子的模式圖。
本實(shí)施例的超聲波攝像系統(tǒng)具有在測(cè)定對(duì)象上照射斷層閨像攝 像用超聲波，接收從組織內(nèi)部反射來(lái)的^>波信號(hào)，取得測(cè)定對(duì)象的超聲波斷層圖像的通常攝像模式；照射能夠使預(yù)先導(dǎo)入到測(cè)定對(duì)象中 的相變化納米液滴型超聲波造影劑相變化成微氣泡的相變化用超聲 波，接收起因于所生成的微氣泡的超聲波信號(hào)，取得組織性狀圖像的 組織性狀模式。該系統(tǒng)構(gòu)成為對(duì)于測(cè)定對(duì)象IO，根據(jù)需要經(jīng)由音響匹 配劑18，包括超聲波收發(fā)單元ll;發(fā)送波/接收波分離單元12;超 聲波波形生成以及放大單元13;組織性狀依存信號(hào)記錄單元14 - 1; 超聲波接收單元20;組織性狀依存信號(hào)放大單元21;組織性狀依存 信號(hào)記錄單元14-2;發(fā)送波/接收波統(tǒng)一控制單元15;組織性狀依存 信號(hào)處理單元16;輸入/顯示單元17。
另外，在本結(jié)構(gòu)中，也進(jìn)行通常的超聲波斷層圖像的信號(hào)發(fā)送/ 接收、信號(hào)處理以及圖像顯示。通常的超聲波斷層圖像首先對(duì)于測(cè)定 對(duì)象10由超聲波收發(fā)單元11發(fā)送由超聲波波形生成以及放大單元13 生成/放大了的診斷用的超聲波信號(hào)，接著由超聲波收發(fā)單元11接收， 經(jīng)過發(fā)送波/接收波分離單元12，進(jìn)而由未圖示的A/D變換器、整 相器以及診斷用信號(hào)處理單元處理了接收信號(hào)以后，由輸入/顯示單元 17作為圖像進(jìn)行顯示。
在取得通常的斷層圖像的通常攝像模式中，超聲波收發(fā)單元11 作為頻帶，根據(jù)來(lái)自測(cè)定對(duì)象的體表的深度，包括形狀在內(nèi)，分開使 用大約1 10MHz的范圍的頻帶。另外，在測(cè)定對(duì)象上照射納米液滴 的相變化用超聲波，接收來(lái)自納米液滴相變化所生成的微氣泡的組織 性狀依存信號(hào)的組織性狀攝像模式中，超聲波收發(fā)單元11構(gòu)成為能 夠發(fā)送從0.5~10MHz的范圍選擇出的單一頻率或者從0.5~5MHz 的范圍選擇出的成為基本的頻率以及成為該基本頻率的倍頻的超聲 波.超聲波接收單元20構(gòu)成為能夠接收0.5 ~ 10MHz范圍的音響信號(hào)。 在本實(shí)施例中，作為組織性狀依存參數(shù)，在使用根據(jù)來(lái)自納米液滴的 相變化至微氣泡生成為止的時(shí)間的情況下，構(gòu)成為能夠調(diào)整發(fā)送波以 及接收波的定時(shí)，以便在大約5 25ns長(zhǎng)度的時(shí)間范圍內(nèi)，調(diào)查來(lái)自 同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另外，作為組織性狀依存參數(shù)， 在使用基于氣泡化的高次諧波成分的生成持續(xù)時(shí)間的情況下，構(gòu)成為能夠調(diào)整發(fā)送波以及接收波的定時(shí)，以便在大約10~5(His長(zhǎng)度的時(shí) 間范圍內(nèi)，調(diào)查來(lái)自同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另外，作 為組織性狀依存參數(shù)，也能使用高次諧波成分的能量。在組織性狀依 存信號(hào)處理單元16中根據(jù)需要，把組織性狀依存參數(shù)作為數(shù)值或者 圖像，進(jìn)而進(jìn)行用于以任意的比例重疊到診斷圖像上進(jìn)行顯示的處 理。另外，超聲波接收單元20構(gòu)成為能接收與來(lái)自相變化納米微粒 子的微氣泡生成有關(guān)的超過了 2次的高次諧波。
以下，說明本實(shí)施例中的至圖像顯示的順序例，最初向需要診斷 或者診斷治療的被檢查者通過靜脈注射或者局部注射等醫(yī)學(xué)上認(rèn)可 的方法投入相變化納米液滴造影劑，經(jīng)過一定時(shí)間以后，首先使系統(tǒng) 成為通常攝像模式，從超聲波收發(fā)單元11收發(fā)超聲波，取得測(cè)定對(duì) 象的超聲波斷層圖像。接著，使系統(tǒng)成為組織性狀攝像模式，由超聲 波收發(fā)單元11對(duì)測(cè)定對(duì)象10發(fā)送秒相變化用的超聲波信號(hào)。接 著，由超聲波收發(fā)單元11以及超聲波接收單元20在50ji秒期間，以 0.03n秒間隔接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信號(hào)。接收到的信號(hào)記錄到組織 性狀依存信號(hào)記錄單元14-1、 14-2中以后，由組織性狀依存信號(hào) 處理單元16取出第2高次諧波成分。進(jìn)而，在組織性狀依存信號(hào)處 理單元16中，記錄在照射相變化用的超聲波信號(hào)后的第2高次諧波 成分以及更高次的例如第3及第4高次諧波成分的信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間變 化。才艮據(jù)該時(shí)間變化信息計(jì)算組織性狀。例如計(jì)算測(cè)定對(duì)象各部分中 的第2高次諧波、第3及第4高次諧波成分的各個(gè)信號(hào)強(qiáng)度在50 i秒 的測(cè)定時(shí)間中的峰值大于等于1 / 10的時(shí)間，把其長(zhǎng)度作為數(shù)值或者 圖像，重疊到通常的組織斷層圖像上進(jìn)行顯示。另外，通常攝^ 式 進(jìn)行的攝像也可以在組織性狀攝像模式的攝像以后進(jìn)行，
圖6表示顯示例。在重疊性狀圖像時(shí)，能夠使用如圖6的b)表 示的第2高次諧波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間其自身，或者，如圖6的c)表示 的從持續(xù)時(shí)間計(jì)算出的組織彈性.由相變化用超聲波發(fā)送/組織性狀依 存信號(hào)接收單元11對(duì)測(cè)定對(duì)象10發(fā)送相變化用的超聲波信號(hào)的時(shí)間 能夠根據(jù)目的變化，大約0.5ji秒~ 50m秒左右是可逆產(chǎn)生相變化的理想的時(shí)間。另外，由相變化用超聲波發(fā)送/組織性狀依存信號(hào)接收單元
11接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信號(hào)的時(shí)間以及測(cè)定間隔根據(jù)目的能夠使 基于相變化的高次諧波的生成結(jié)束的大約小于等于100m秒的時(shí)間發(fā) 生變化。圖6表示的是相變化的持續(xù)時(shí)間的可視化，而也能夠使用圖 2表示的數(shù)據(jù)，使直到相變化之前所需要的時(shí)間可視化。另外，還能 使用圖4表示的數(shù)據(jù)，使第3或者第4高次諧波的強(qiáng)度可視化。由于 來(lái)自組織的信號(hào)中幾乎不包含這種大于等于3次的高次諧波，因此與 僅使用第2高次諧波的情況相比較，能夠進(jìn)一步選擇并顯示來(lái)自納米 液滴相變化生成的氣泡的信號(hào)。 實(shí)施例4
使用圖11，進(jìn)行本發(fā)明其它實(shí)施例的說明。圖ll是表示生成用 于產(chǎn)生相變化的超聲波的單元和測(cè)定組織性狀單元相同、而且與使用 微氣泡的治療裝置統(tǒng)一的超聲波攝像系統(tǒng)的例子的模式圖。
本實(shí)施例的超聲波攝像系統(tǒng)具有在測(cè)定對(duì)象上照射斷層圖像攝 像用超聲波，接收從組織內(nèi)部反射來(lái)的超聲波信號(hào)，取得測(cè)定對(duì)象的 超聲波斷層圖像的通常攝像模式；照射能夠使預(yù)先導(dǎo)入到測(cè)定對(duì)象中 的相變化納米液滴型超聲波造影劑相變化成微氣泡的相變化用超聲 波，接收起因于所生成的微氣泡的超聲波信號(hào)，取得組織性狀圖像的 組織性狀模式；在疾患部位照射治療用超聲波，進(jìn)行治療的治療模式。
該系統(tǒng)構(gòu)成為包括對(duì)測(cè)定對(duì)象10照射超聲波，而且檢測(cè)來(lái)自 組織的反射超聲波或者起因于微氣泡的組織性狀依存性的信號(hào)的超 聲波收發(fā)單元ll;發(fā)送波/接收波分離單元12;相變化用超聲波波形 生成以及放大單元13;組織性狀依存信號(hào)記錄單元14;發(fā)送波/接收 波統(tǒng)一控制單元15;組織性狀依存信號(hào)處理單元16;輸入/顯示單元 17;音響匹配媒體18;治療用超聲波發(fā)送器22;治療用超聲波發(fā)送 器用信號(hào)發(fā)生單元23以及治療用發(fā)生器用信號(hào)放大單元24.另外， 在本結(jié)構(gòu)中，也進(jìn)行通常的超聲波斷層圖像的信號(hào)發(fā)送/接收、信號(hào)處 理以及圖像顯示。通常的超聲波斷層圖像首先對(duì)測(cè)定對(duì)象10由超聲 波收發(fā)單元11發(fā)送由超聲波波形生成以及放大單元13生成/放大了的診斷用的超聲波信號(hào)，接著由超聲波收發(fā)單元11接收經(jīng)過發(fā)送波/接
收波分離單元12，進(jìn)而由未圖示的A/D變換器、整相器以及診斷用 信號(hào)處理單元處理了接收信號(hào)以后，由輸入/顯示單元17作為圖像進(jìn) 行顯示。
在取得通常的斷層圖像的通常攝像模式中，超聲波收發(fā)單元11 作為頻帶，根據(jù)來(lái)自測(cè)定對(duì)象的體表的深度，包括形狀在內(nèi)，分開使 用大約1 10MHz的范圍的頻帶。另外，在測(cè)定對(duì)象上照射納米液滴 的相變化用超聲波，接收組織性狀依存信號(hào)的組織性狀攝像模式中， 超聲波收發(fā)單元11構(gòu)成為能夠收發(fā)從0.5 ~ lOMHz的范圍選擇出的單 一頻率或者從0.5~5MHz的范圍選擇出的成為基本的頻率以及成為 該基本頻率的倍頻的超聲波，另外，治療用超聲波發(fā)送器22根據(jù)治 療機(jī)上的不同，在利用氣穴現(xiàn)象的情況下，能夠釆用照射從頻率0.5~ 3MHz中間選擇出的單一頻率或者在從0.25~1.5MHz中間選擇出的 基波上重疊基波的倍頻進(jìn)行照射的結(jié)構(gòu)，另外，在使用加熱作用時(shí)， 能夠構(gòu)成照射從頻率1 ~ lOMHz中間選擇出的單一頻率的超聲波。
在本實(shí)施例中，作為組織性狀依存參數(shù)，在使用根據(jù)來(lái)自納米液 滴的相變化至微氣泡生成為止的時(shí)間的情況下，構(gòu)成為能夠調(diào)整發(fā)送 波以及接收波的定時(shí)，以便在大約5 25ns長(zhǎng)度的時(shí)間范圍內(nèi)，調(diào)查 來(lái)自同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另外，作為組織性狀依存 參數(shù)，在使用基于氣泡化的高次諧波成分的生成持續(xù)時(shí)間的情況下， 構(gòu)成為能夠調(diào)整發(fā)送波以及接收波的定時(shí)，以便在大約10~50|is長(zhǎng) 度的時(shí)間范圍內(nèi)，調(diào)查來(lái)自同一個(gè)地點(diǎn)的音響信號(hào)是否發(fā)生變化。另 外，作為組織性狀依存參數(shù)，也能使用高次諧波成分的能量，另外， 在組織性狀依存信號(hào)處理單元16中根據(jù)需要，把組織性狀依存參數(shù) 作為數(shù)值或者圖像，進(jìn)而進(jìn)行用于以任意的比例重疊到診斷圖像上進(jìn) 行顯示的處理。
以下，說明本實(shí)施例中的至圖像顯示為止的順序例.最初向需要 診斷或者診斷治療的被檢查者通過靜脈注射或者局部注射等醫(yī)學(xué)上 認(rèn)可的方法投入相變化納米液滴造影劑，經(jīng)過一定時(shí)間以后，首先使系統(tǒng)成為通常攝像模式，取得測(cè)定對(duì)象的超聲波斷層圖像。接著，使
系統(tǒng)成為組織性狀攝像模式，由超聲波收發(fā)單元11對(duì)測(cè)定對(duì)象10發(fā) 送5ji秒相變化用的超聲波信號(hào)。接著，由超聲波收發(fā)單元ll在50ji 秒期間，以0.03p秒間隔接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信號(hào)。接收到的信號(hào) 記錄到組織性狀依存信號(hào)記錄單元14中以后，由組織性狀依存信號(hào) 處理單元16取出第2高次諧波成分。進(jìn)而，在組織性狀依存信號(hào)處 理單元16中，記錄在照射相變化用的超聲波信號(hào)后的第2高次諧波 成分的信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間變化。根據(jù)該時(shí)間變化信息計(jì)算組織性狀。例 如計(jì)算測(cè)定對(duì)象各部分中的第2高次諧波的信號(hào)強(qiáng)度在5(Hi秒的測(cè)定 時(shí)間中的峰值大于等于1 / 10的時(shí)間，把其長(zhǎng)度作為數(shù)值或者圖像， 重疊到通常的組織斷層圖像上進(jìn)行顯示。
圖6表示顯示例。性狀圖像的重疊時(shí)，能夠使用如圖6的b)表 示的笫2高次諧波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間其自身，或者，圖6的c)表示的 從持續(xù)時(shí)間計(jì)算出的組織彈性。由超聲波收發(fā)單元11對(duì)測(cè)定對(duì)象10 發(fā)送相變化用的超聲波信號(hào)的時(shí)間能夠根據(jù)目的變化，大約0.5n秒~ 50m秒左右是可逆產(chǎn)生相變化的理想的時(shí)間。另外，由超聲波收發(fā)單 元11接收來(lái)自測(cè)定對(duì)象10的信號(hào)的時(shí)間以及測(cè)定間隔根據(jù)目的能夠 4吏基于相變化的高次諧波的生成結(jié)束的大約小于等于100m秒的時(shí)間 發(fā)生變化。圖6表示的是基于相變化的高次諧波生成的持續(xù)時(shí)間的可 視化，而也能使用圖2表示的數(shù)據(jù)，使直到相變化之前所需要的時(shí)間 可視化。另外，還能使用圖4表示的數(shù)據(jù)，通過使高次諧波能量的大 小可視化，顯示組織彈性的分布。治療用超聲波發(fā)送器22對(duì)確認(rèn)了 比周圍硬的組織照射治療用的超聲波.這里，能夠構(gòu)成當(dāng)治療用超聲 波發(fā)送器22的焦點(diǎn)區(qū)域設(shè)定在通過組織性狀依存參數(shù)的分析，相變 化的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不是治療部分的部位上時(shí)，顯示警告，停止治療用 超聲波的照射。
如以上說明的那樣，依據(jù)本發(fā)明，能夠不依賴于組織的形狀進(jìn)行 與性狀有關(guān)的測(cè)定，能夠明確區(qū)分需要治療的部位與正常部位的邊 界，從而能夠進(jìn)行安全/可靠的診斷/治療。
權(quán)利要求
1. 一種超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于包括超聲波照射單元，對(duì)導(dǎo)入了相變化納米液滴型超聲波造影劑的被檢查體，照射造影劑相變化用超聲波；超聲波接收單元，接收從被檢查體放射的超聲波；信號(hào)處理單元，處理由上述超聲波接收單元得到的接收信號(hào)，檢測(cè)從上述超聲波照射單元照射的超聲波的高次諧波成分；和顯示單元，顯示基于上述信號(hào)處理單元的上述高次諧波成分的檢測(cè)結(jié)果的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 具有根據(jù)從上述超聲波照射單元照射斷層圖像攝影用超聲波，由上述超聲波接收單元接收到的信號(hào)，取得超聲波斷層圖像的功能，顯 示重疊在上述超聲波斷層圖像上并基于上述高次諧波成分的檢測(cè)結(jié) 果的圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于判別從由上述超聲波照射單元照射了超聲波的各區(qū)域檢測(cè)出上 述高次諧波成分為止的時(shí)間，將從各區(qū)域檢測(cè)出高次諧波成分為止的 時(shí)間進(jìn)行圖像化并顯示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 上述時(shí)間越長(zhǎng)的區(qū)域越強(qiáng)調(diào)顯示。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 判別從由上述超聲波照射單元照射了超聲波的各區(qū)域檢測(cè)出的高次諧波成分的持續(xù)時(shí)間，將該持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度進(jìn)行圖像化并顯示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 上述持續(xù)時(shí)間越短的區(qū)域越強(qiáng)調(diào)顯示。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 判別從由上述超聲波照射單元照射了超聲波的各區(qū)域檢測(cè)出的高次諧波成分的能量的大小，將該能量的大小進(jìn)行圖像化并顯示。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 上述能量的大小越小的區(qū)域越強(qiáng)調(diào)顯示。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 上述顯示單元基于上述高次諧波成分的檢測(cè)結(jié)果，顯示由上述超聲波照射單元照射了超聲波的區(qū)域的硬度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于包括 第2超聲波照射單元，照射治療用超聲波， 對(duì)于檢測(cè)出上述高次諧波成分為止的時(shí)間長(zhǎng)于預(yù)定值的區(qū)域、上述檢測(cè)出的高次諧波的持續(xù)時(shí)間短于預(yù)定值的區(qū)域或者上述檢測(cè)出 的高次諧波成分的能量的大小小于預(yù)定值的區(qū)域，從上述笫2超聲波 照射單元照射治療用超聲波。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 上述超聲波照射單元兼作為上迷超聲波接收單元。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像系統(tǒng)，其特征在于 上述超聲波接收單元具有第l接收單元，接收由上述超聲波照射單元照射的超聲波的第1 高次諧波成分；和第2接收單元，接收頻率高于上述第1高次諧波成分的高次諧波成分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波攝像系統(tǒng)。本發(fā)明提供不依賴于組織形狀的組織性狀測(cè)定裝置以及治療裝置。把從相變化型納米液滴生成微氣泡時(shí)的音響變化，例如高次諧波生成的持續(xù)時(shí)間用作為指標(biāo)，來(lái)測(cè)定組織的硬度。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101301210SQ20081009566
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月7日
發(fā)明者川畑健一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所