JP2002209896A - 超音波装置 - Google Patents
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- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 患者の体内へ注入された薬剤封入マイクロカ
プセルが患部へ到達する状況を医師が画像で確認し易く
するとともに、医師がマイクロカプセルを破壊するため
の超音波照射タイミングを決め易くする。 【解決手段】 受信ビームを形成する受波整相部８の後
段に、超音波照射を受けたマイクロカプセルから発生す
る高調波のエコー信号を抽出する高調波検出部１４と、
この高調波検出部１４の出力信号を周波数分析する周波
数分析部１５と、この周波数分析部１５の出力を用いて
マイクロカプセルの体内での移動情報を走査領域につい
て検出しカラーマッピング図を作成するカラーマッピン
グ部１６と、前記周波数分析部の出力信号から前期走査
領域内におけるマイクロカプセルの存在量の時間変化を
示すタイムインテンシティ（TI）カーブ作成用TI検出部
１７とを設ける。
プセルが患部へ到達する状況を医師が画像で確認し易く
するとともに、医師がマイクロカプセルを破壊するため
の超音波照射タイミングを決め易くする。 【解決手段】 受信ビームを形成する受波整相部８の後
段に、超音波照射を受けたマイクロカプセルから発生す
る高調波のエコー信号を抽出する高調波検出部１４と、
この高調波検出部１４の出力信号を周波数分析する周波
数分析部１５と、この周波数分析部１５の出力を用いて
マイクロカプセルの体内での移動情報を走査領域につい
て検出しカラーマッピング図を作成するカラーマッピン
グ部１６と、前記周波数分析部の出力信号から前期走査
領域内におけるマイクロカプセルの存在量の時間変化を
示すタイムインテンシティ（TI）カーブ作成用TI検出部
１７とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波装置に係り、
特に生体内の患部へ治療薬を集中的に投与するために適
した超音波装置に関するものである。
特に生体内の患部へ治療薬を集中的に投与するために適
した超音波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、生体の患部の治療に用いる超音波
装置が開発されつつある。超音波を生体の患部の治療に
用いる装置としては幾つかの種類がある。その第１番目
の装置は超音波を患部画像の描出に用い、その画像をカ
テーテルや穿刺針を生体内へ挿入するためのガイド像に
用いるもの、そして第２番目の装置は生体内に照射した
超音波が持つエネルギーを患部組織の破壊エネルギーと
して用いるもの、さらに第３番目の装置は生体内に投与
された媒体へ超音波を照射してその媒体の状態の変化に
より患部組織を破壊するものがある。
装置が開発されつつある。超音波を生体の患部の治療に
用いる装置としては幾つかの種類がある。その第１番目
の装置は超音波を患部画像の描出に用い、その画像をカ
テーテルや穿刺針を生体内へ挿入するためのガイド像に
用いるもの、そして第２番目の装置は生体内に照射した
超音波が持つエネルギーを患部組織の破壊エネルギーと
して用いるもの、さらに第３番目の装置は生体内に投与
された媒体へ超音波を照射してその媒体の状態の変化に
より患部組織を破壊するものがある。
【０００３】第３番目の装置で治療を行う際に生体内へ
投与される媒体として、近年は、マイクロカプセルまた
はマイクロバブルと呼ばれる微小な泡が用いられる。マ
イクロカプセルの内部には空気または治療薬剤が封入さ
れている。そして、空気が封入されたマイクロカプセル
は、マイクロカプセルが患部において超音波の波動エネ
ルギーによって破壊された時に衝撃波を生じさせる（こ
の泡が破壊して衝撃波を生ずる現象をキャビテーション
という）ために用いられ、一方薬剤が封入されたマイク
ロカプセルは、マイクロカプセルに包んだ薬剤を静脈注
射によりカプセルを生体内で循環させて患部へ運び、そ
こで超音波によってマイクロカプセルを破壊することで
薬剤を治療すべき患部のみへ集中投与するために用いら
れる。
投与される媒体として、近年は、マイクロカプセルまた
はマイクロバブルと呼ばれる微小な泡が用いられる。マ
イクロカプセルの内部には空気または治療薬剤が封入さ
れている。そして、空気が封入されたマイクロカプセル
は、マイクロカプセルが患部において超音波の波動エネ
ルギーによって破壊された時に衝撃波を生じさせる（こ
の泡が破壊して衝撃波を生ずる現象をキャビテーション
という）ために用いられ、一方薬剤が封入されたマイク
ロカプセルは、マイクロカプセルに包んだ薬剤を静脈注
射によりカプセルを生体内で循環させて患部へ運び、そ
こで超音波によってマイクロカプセルを破壊することで
薬剤を治療すべき患部のみへ集中投与するために用いら
れる。
【０００４】なお、治療とは異なるが、超音波診断の分
野においては、マイクロカプセルを超音波造影剤として
用いて、超音波画像のコントラストを強調することが行
われ始めている。これはマイクロカプセルが超音波照射
を受けると、収縮及び膨張をし、その際に反射波が高調
波を含む非線形の波となって探触子で受信されること、
並びに共振現象によってマイクロカプセルが破壊して高
調波が探触子で受信されることを利用している。
野においては、マイクロカプセルを超音波造影剤として
用いて、超音波画像のコントラストを強調することが行
われ始めている。これはマイクロカプセルが超音波照射
を受けると、収縮及び膨張をし、その際に反射波が高調
波を含む非線形の波となって探触子で受信されること、
並びに共振現象によってマイクロカプセルが破壊して高
調波が探触子で受信されることを利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】マイクロカプセルへ封
入した治療薬剤を、カプセルを破壊することで患部へ投
与するためには、カプセルが患部へ到達したタイミング
で、すなわち患部へ循環して来たカプセルの濃度が患部
において最適となったタイミングでカプセルへ超音波を
照射してカプセルを破壊することが必要であり、またカ
プセルの破壊状況を視覚的に確認できる必要がある。し
かし、従来の超音波装置はこの点が考慮されていなかっ
た。
入した治療薬剤を、カプセルを破壊することで患部へ投
与するためには、カプセルが患部へ到達したタイミング
で、すなわち患部へ循環して来たカプセルの濃度が患部
において最適となったタイミングでカプセルへ超音波を
照射してカプセルを破壊することが必要であり、またカ
プセルの破壊状況を視覚的に確認できる必要がある。し
かし、従来の超音波装置はこの点が考慮されていなかっ
た。
【０００６】本発明は、上記に鑑み、マイクロカプセル
が患部へ到達し、かつ患部においてマイクロカプセルが
最適の濃度になったことが超音波治療を行っている医師
に容易に判定できる超音波装置を提供することを目的と
してなされたものである。また、本発明は、マイクロカ
プセルの破壊状況が医師によって視覚的に容易に確認で
きる超音波装置を提供することを目的としてなされたも
のである。さらに本発明は、多種類のマイクロカプセル
に対応できる超音波装置を提供することを目的としてな
されたものである。
が患部へ到達し、かつ患部においてマイクロカプセルが
最適の濃度になったことが超音波治療を行っている医師
に容易に判定できる超音波装置を提供することを目的と
してなされたものである。また、本発明は、マイクロカ
プセルの破壊状況が医師によって視覚的に容易に確認で
きる超音波装置を提供することを目的としてなされたも
のである。さらに本発明は、多種類のマイクロカプセル
に対応できる超音波装置を提供することを目的としてな
されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、生体へ超音波を送信し、そのエコーを受信
する探触子と、前記探触子から前記生体へ送信する超音
波の周波数及び強度を設定することが可能な超音波送信
手段と、前記探触子により受信したエコー信号に対し画
像表示するための処理を行う受信信号処理手段と、この
受信信号処理手段により処理された信号を表示する画像
表示手段とを有する超音波装置において、前記受信信号
処理手段には前記生体内の患部へ流れ込むマイクロカプ
セルから生ずるエコー信号量の時間変化をグラフ化して
前記画像表示手段へ出力する手段を設けるとともに、前
記超音波送信手段には通常の断層像撮像のために送波さ
れる超音波の周波数及び強度から生体内へ注入された薬
剤入りマイクロカプセルを破壊させ得る超音波の周波数
及び強度へ切換設定する手段を設けたことを特徴として
いる。
に本発明は、生体へ超音波を送信し、そのエコーを受信
する探触子と、前記探触子から前記生体へ送信する超音
波の周波数及び強度を設定することが可能な超音波送信
手段と、前記探触子により受信したエコー信号に対し画
像表示するための処理を行う受信信号処理手段と、この
受信信号処理手段により処理された信号を表示する画像
表示手段とを有する超音波装置において、前記受信信号
処理手段には前記生体内の患部へ流れ込むマイクロカプ
セルから生ずるエコー信号量の時間変化をグラフ化して
前記画像表示手段へ出力する手段を設けるとともに、前
記超音波送信手段には通常の断層像撮像のために送波さ
れる超音波の周波数及び強度から生体内へ注入された薬
剤入りマイクロカプセルを破壊させ得る超音波の周波数
及び強度へ切換設定する手段を設けたことを特徴として
いる。
【０００８】また、本発明は上記目的を達成するため
に、前記受信信号処理手段は、前記探触子から生体内へ
送波された超音波周波数のエコー信号を断層像へ構成す
る手段と、前記探触子から生体内へ送波され生体内へ投
与されたマイクロカプセルから反射する前記超音波の高
調波成分からなるエコー信号を画像化する手段とを含む
ことを特徴としている。
に、前記受信信号処理手段は、前記探触子から生体内へ
送波された超音波周波数のエコー信号を断層像へ構成す
る手段と、前記探触子から生体内へ送波され生体内へ投
与されたマイクロカプセルから反射する前記超音波の高
調波成分からなるエコー信号を画像化する手段とを含む
ことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明による超音波装置の構
成を示すブロック図である。図１において、１は送波信
号発生部で超音波探触子を駆動して患者の体内へ送信す
る超音波を発生させるためのデジタル駆動信号を発生す
るもの、２はＤＡコンバータ（DAC）で送波信号発生部
１から出力された駆動信号をアナログ電圧信号に変換す
るもの、３は送波アンプでＤＡＣ２から入力した信号を
増幅して出力するもの、４は送受信切換部で、超音波の
送信時には送波回路部からの信号を探触子方向へ通過さ
せ、受信時には探触子で受信したエコー信号を受信処理
部方向へ出力させるもの、５は超音波探触子であり、治
療を受ける患者の体内へ超音波を送信するとともに、患
者の体内で反射した超音波（エコー）を受信するもので
ある。この超音波探触子５は、マイクロカプセルを破壊
する超音波治療装置としてのエネルギーレベルと周波数
を有した超音波と、患者の体内の画像を得る超音波撮像
装置としてのエネルギーレベルと周波数を有した超音波
との異なった複数の超音波が送受信できるようになって
いる。
を用いて説明する。図１は本発明による超音波装置の構
成を示すブロック図である。図１において、１は送波信
号発生部で超音波探触子を駆動して患者の体内へ送信す
る超音波を発生させるためのデジタル駆動信号を発生す
るもの、２はＤＡコンバータ（DAC）で送波信号発生部
１から出力された駆動信号をアナログ電圧信号に変換す
るもの、３は送波アンプでＤＡＣ２から入力した信号を
増幅して出力するもの、４は送受信切換部で、超音波の
送信時には送波回路部からの信号を探触子方向へ通過さ
せ、受信時には探触子で受信したエコー信号を受信処理
部方向へ出力させるもの、５は超音波探触子であり、治
療を受ける患者の体内へ超音波を送信するとともに、患
者の体内で反射した超音波（エコー）を受信するもので
ある。この超音波探触子５は、マイクロカプセルを破壊
する超音波治療装置としてのエネルギーレベルと周波数
を有した超音波と、患者の体内の画像を得る超音波撮像
装置としてのエネルギーレベルと周波数を有した超音波
との異なった複数の超音波が送受信できるようになって
いる。
【００１０】６は受波アンプで、探触子５で受信されエ
コー信号として出力された信号を増幅するもの、７はＡ
Ｄコンバータ（ADC）で受波アンプ６から出力されたエ
コー信号をＡ／Ｄ変換するもの、８は整相部である。こ
れらの受波アンプ６、ＡＤＣ７、整相部８は超音波探触
子５が受信の際に動作した振動子数に等しいチャンネル
数からなり、整相部８の終端には加算回路が設けられて
いる。この部分により受信ビーム信号が形成される。な
おＡＤＣ７は整相部８の一部分と考えることもできるも
のである。
コー信号として出力された信号を増幅するもの、７はＡ
Ｄコンバータ（ADC）で受波アンプ６から出力されたエ
コー信号をＡ／Ｄ変換するもの、８は整相部である。こ
れらの受波アンプ６、ＡＤＣ７、整相部８は超音波探触
子５が受信の際に動作した振動子数に等しいチャンネル
数からなり、整相部８の終端には加算回路が設けられて
いる。この部分により受信ビーム信号が形成される。な
おＡＤＣ７は整相部８の一部分と考えることもできるも
のである。
【００１１】９は信号処理部で整相部８から入力したエ
コー信号に対し画像化のための前処理、すなわち対数圧
縮処理、検波処理、フィルタリング処理、エンハンス処
理等を施すもの、１０はデジタルスキャンコンバータ
で、超音波ビームのスキャンと画像表示のためのスキャ
ンとの変換を行うもの、１１は表示用のメモリ、１２は
カラー表示装置、例えばカラーＣＲＴディスプレイやカ
ラー液晶表示装置から成る。１３は上記構成要件を制御
する制御部（CPU）である。以上の構成は、医療画像診
断装置として知られている超音波診断装置の構成とほぼ
同一構成である。
コー信号に対し画像化のための前処理、すなわち対数圧
縮処理、検波処理、フィルタリング処理、エンハンス処
理等を施すもの、１０はデジタルスキャンコンバータ
で、超音波ビームのスキャンと画像表示のためのスキャ
ンとの変換を行うもの、１１は表示用のメモリ、１２は
カラー表示装置、例えばカラーＣＲＴディスプレイやカ
ラー液晶表示装置から成る。１３は上記構成要件を制御
する制御部（CPU）である。以上の構成は、医療画像診
断装置として知られている超音波診断装置の構成とほぼ
同一構成である。
【００１２】本発明による超音波装置は、上記の如き診
断用画像を得る機能の他に、患者の体内でマイクロカプ
セルを破壊する機能と、マイクロカプセルの破壊状況を
画像観察する機能と、マイクロカプセルを破壊するタイ
ミングを計る機能とを併せ持つものである。そこで次
に、上記後者の三つの機能を達成するために上記構成へ
付加された本実施形態の構成部分を説明する。
断用画像を得る機能の他に、患者の体内でマイクロカプ
セルを破壊する機能と、マイクロカプセルの破壊状況を
画像観察する機能と、マイクロカプセルを破壊するタイ
ミングを計る機能とを併せ持つものである。そこで次
に、上記後者の三つの機能を達成するために上記構成へ
付加された本実施形態の構成部分を説明する。
【００１３】先ず、マイクロカプセルを破壊する機能を
果たす構成部分を説明する。図２は図１に示す送波信号
発生部１の詳細な構成を示すブロック図である。図２に
おいて、５１は波形メモリで送波周波数を記憶するメモ
リで、この波形メモリ５１には、上記診断画像取得時に
用いる超音波の周波数と、マイクロカプセルを破壊する
時に用いる周波数とが記憶されている。ここで波形メモ
リ５１には、複数種類のマイクロカプセルを破壊できる
ように複数のマイクロカプセル破壊用周波数を記憶して
おく。５２は送波タイミング制御部で、探触子５から送
波される超音波が生体の患部へ集束するように、探触子
５に内蔵された複数の振動子の各々へ供給される駆動信
号を位相制御または遅延制御して出力するもの、５３は
送波強度制御部で、波形メモリ５１から出力された送波
信号の強度を制御するもの、５４は乗算器で波形メモリ
５１から出力された信号と送波強度制御部５３から出力
された信号を乗算するものである。以上の構成要件は前
記ＣＰＵ１３によって制御される。ＣＰＵ１３には、予
めマイクロカプセルの種類に応じてマイクロカプセルが
破壊する超音波の周波数並びに強度、さらにマイクロカ
プセルの破壊順序等をプログラム化して組み込まれてい
る。
果たす構成部分を説明する。図２は図１に示す送波信号
発生部１の詳細な構成を示すブロック図である。図２に
おいて、５１は波形メモリで送波周波数を記憶するメモ
リで、この波形メモリ５１には、上記診断画像取得時に
用いる超音波の周波数と、マイクロカプセルを破壊する
時に用いる周波数とが記憶されている。ここで波形メモ
リ５１には、複数種類のマイクロカプセルを破壊できる
ように複数のマイクロカプセル破壊用周波数を記憶して
おく。５２は送波タイミング制御部で、探触子５から送
波される超音波が生体の患部へ集束するように、探触子
５に内蔵された複数の振動子の各々へ供給される駆動信
号を位相制御または遅延制御して出力するもの、５３は
送波強度制御部で、波形メモリ５１から出力された送波
信号の強度を制御するもの、５４は乗算器で波形メモリ
５１から出力された信号と送波強度制御部５３から出力
された信号を乗算するものである。以上の構成要件は前
記ＣＰＵ１３によって制御される。ＣＰＵ１３には、予
めマイクロカプセルの種類に応じてマイクロカプセルが
破壊する超音波の周波数並びに強度、さらにマイクロカ
プセルの破壊順序等をプログラム化して組み込まれてい
る。
【００１４】次に、マイクロカプセルの破壊状況を観察
するための構成を説明する。マイクロカプセルは超音波
の照射を受けると、共振現象を生じカプセルの膜が破壊
され、その時に送波された超音波の周波数とは異なる周
波数（送波された超音波の周波数に対し異なる周波数を
持った高調波成分を多く含む）が発生する。この高調波
を画像化することでマイクロカプセルの破壊状況が観察
できる。図１において、１４は患者の体内で超音波の照
射を受け破壊されたマイクロカプセルが発する高調波の
エコー信号を検出する高調波検出部、１５は高調波検出
部１４で検出された高調波エコー信号の周波数分析を行
う周波数分析部、１６は周波数分析部部１５から出力さ
れた高調波の成分の空間分布情報を求め、求められた空
間分布情報へカラー情報を付与して出力するカラーマッ
ピング部である。
するための構成を説明する。マイクロカプセルは超音波
の照射を受けると、共振現象を生じカプセルの膜が破壊
され、その時に送波された超音波の周波数とは異なる周
波数（送波された超音波の周波数に対し異なる周波数を
持った高調波成分を多く含む）が発生する。この高調波
を画像化することでマイクロカプセルの破壊状況が観察
できる。図１において、１４は患者の体内で超音波の照
射を受け破壊されたマイクロカプセルが発する高調波の
エコー信号を検出する高調波検出部、１５は高調波検出
部１４で検出された高調波エコー信号の周波数分析を行
う周波数分析部、１６は周波数分析部部１５から出力さ
れた高調波の成分の空間分布情報を求め、求められた空
間分布情報へカラー情報を付与して出力するカラーマッ
ピング部である。
【００１５】次に、上記高調波検出部１４及び周波数分
析部１５の詳細な構成の一例を、図３を用いて説明す
る。高調波検出部１４は、ローカルオシレータ１４１
と、乗算器１４２，１４３と、ローパスフィルタ（LP
F）１４４，１４５とからなる。ここに、ローカルオシ
レータ１４１はメモリやカウンタ等で構成され、エコー
信号の周波数をシフトするための位相がπ／２ ｒａｄ
だけずれた二つのローカル信号、すなわちｓｉｎ（２π
ωｔ）及びｃｏｓ（2πωｔ）を出力し、乗算器１４
２，１４３は入力したエコー信号とそれらのローカル信
号とを乗算し、エコー信号に含まれる基本波周波数成分
すなわち探触子から送波した超音波の周波数と、マイク
ロカプセルが破壊したときに生じた高調波成分とを周波
数シフトする。そして、ＬＰＦ１４４，１４５はレジス
タや積和演算器などで構成され、前記乗算器によって周
波数シフトされた前記基本波周波数成分と高調波成分と
のうち、基本波周波数成分を除去し高調波成分を通過さ
せる。
析部１５の詳細な構成の一例を、図３を用いて説明す
る。高調波検出部１４は、ローカルオシレータ１４１
と、乗算器１４２，１４３と、ローパスフィルタ（LP
F）１４４，１４５とからなる。ここに、ローカルオシ
レータ１４１はメモリやカウンタ等で構成され、エコー
信号の周波数をシフトするための位相がπ／２ ｒａｄ
だけずれた二つのローカル信号、すなわちｓｉｎ（２π
ωｔ）及びｃｏｓ（2πωｔ）を出力し、乗算器１４
２，１４３は入力したエコー信号とそれらのローカル信
号とを乗算し、エコー信号に含まれる基本波周波数成分
すなわち探触子から送波した超音波の周波数と、マイク
ロカプセルが破壊したときに生じた高調波成分とを周波
数シフトする。そして、ＬＰＦ１４４，１４５はレジス
タや積和演算器などで構成され、前記乗算器によって周
波数シフトされた前記基本波周波数成分と高調波成分と
のうち、基本波周波数成分を除去し高調波成分を通過さ
せる。
【００１６】周波数分析部１５は、高速フーリエ変換
（FFT）演算部１５１と、絶対値（ABS）演算部１５２と
からなる。ＦＦＴ演算部１５１は公知のバタフライ乗算
器を有し、エコー信号を実時間配列から周波数配列に変
換するもの、ＡＢＳ演算部１５２は２乗演算器、加算演
算器及び平方根演算器から構成され、ＦＦＴ演算部１５
１から出力された各周波数毎の信号強度を算出する
（FFT）演算部１５１と、絶対値（ABS）演算部１５２と
からなる。ＦＦＴ演算部１５１は公知のバタフライ乗算
器を有し、エコー信号を実時間配列から周波数配列に変
換するもの、ＡＢＳ演算部１５２は２乗演算器、加算演
算器及び平方根演算器から構成され、ＦＦＴ演算部１５
１から出力された各周波数毎の信号強度を算出する
【００１７】次に、マイクロカプセルの破壊のタイミン
グを計る機能を達成する構成を説明する。静脈へ注入さ
れたマイクロカプセルは血流により体内を循環し患部へ
運ばれる。このとき、患部に到達したマイクロカプセル
の濃度は時間と共に濃くなり、その後時間と共にうすく
なる。したがって、時間経過と共に変化するマイクロカ
プセルの濃度を観察して入ると、マイクロカプセルを破
壊する超音波の照射タイミングを予測することができ
る。本実施形態では、患部におけるマイクロカプセルの
濃度変化を把握するために、カラーマッピング（CM）部
１６が設けられている。ＣＭ部１６は図４に示すよう
に、ＭＴＩ（Moving Target Indication）フィルタ１６
１と、自己相関演算部１６２と、カラーマップ作成部１
６３とからなる。ここに、ＭＴＩフィルタ１６１は、レ
ジスタ、比較器、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等から
なり、レーダーの分野や超音波診断装置のドプラ現象を
利用した血流分布画像計測の分野にて使用されているも
ので、患部へ流れ込むマイクロカプセルを周辺の動きの
ない組織から分離抽出して検出する。自己相関演算部１
６２はＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような演
算器とメモリ等で構成され、自己相関演算によりマイク
ロカプセルの移動している速度情報、速度分散情報、信
号強度情報を演算する。この自己相関技術も前記超音波
診断装置の分野では公知である。カラーマップ作成部１
６３はメモリと、カラーエンコーダ等からなり、自己相
関演算部１６２から入力したデータをメモリへ書き込み
画像データ化するとともにそれらのデータへそれらの値
に応じたカラー情報をカラーエンコーダにより付与す
る。
グを計る機能を達成する構成を説明する。静脈へ注入さ
れたマイクロカプセルは血流により体内を循環し患部へ
運ばれる。このとき、患部に到達したマイクロカプセル
の濃度は時間と共に濃くなり、その後時間と共にうすく
なる。したがって、時間経過と共に変化するマイクロカ
プセルの濃度を観察して入ると、マイクロカプセルを破
壊する超音波の照射タイミングを予測することができ
る。本実施形態では、患部におけるマイクロカプセルの
濃度変化を把握するために、カラーマッピング（CM）部
１６が設けられている。ＣＭ部１６は図４に示すよう
に、ＭＴＩ（Moving Target Indication）フィルタ１６
１と、自己相関演算部１６２と、カラーマップ作成部１
６３とからなる。ここに、ＭＴＩフィルタ１６１は、レ
ジスタ、比較器、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等から
なり、レーダーの分野や超音波診断装置のドプラ現象を
利用した血流分布画像計測の分野にて使用されているも
ので、患部へ流れ込むマイクロカプセルを周辺の動きの
ない組織から分離抽出して検出する。自己相関演算部１
６２はＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような演
算器とメモリ等で構成され、自己相関演算によりマイク
ロカプセルの移動している速度情報、速度分散情報、信
号強度情報を演算する。この自己相関技術も前記超音波
診断装置の分野では公知である。カラーマップ作成部１
６３はメモリと、カラーエンコーダ等からなり、自己相
関演算部１６２から入力したデータをメモリへ書き込み
画像データ化するとともにそれらのデータへそれらの値
に応じたカラー情報をカラーエンコーダにより付与す
る。
【００１８】次に、マイクロカプセルの患部への流入状
況及び破壊状況を把握する機能を達成するための構成を
説明する。本発明では、マイクロカプセルの患部への流
入状況及び破壊状況を瞬時にではなく時間経過で表示し
て医師がそれらを把握し易くしている。本実施形態で
は、このための一構成例としてタイムインテンシティ検
出部１７を設けている。このタイムインテンシティ検出
部１７は図５に示すように、高調波検出部１４からの信
号を入力しその信号を周波数毎に弁別し出力する周波数
弁別回路１７１と、この周波数弁別回路１７１の出力を
周波数毎に計数するカウンタ回路１７２と、このカウン
タ回路１７２の出力を用いてＣＰＵ１３の指令により、
一方を時間軸、他方を信号値軸とし、周波数をパラメー
タとする信号の時間分布情報に変換するタイムインテン
シティメモリ（TIメモリ）１７３とから成り、以上のよ
うに構成されたタイムインテンシティ検出部１７は、あ
る所定時間内において、各高調波成分の信号出現情報の
時間変化をグラフィック表示可能とする。なお、ＴＩメ
モリ１７３はＤＳＣ１０内のメモリを使用することもで
きる。
況及び破壊状況を把握する機能を達成するための構成を
説明する。本発明では、マイクロカプセルの患部への流
入状況及び破壊状況を瞬時にではなく時間経過で表示し
て医師がそれらを把握し易くしている。本実施形態で
は、このための一構成例としてタイムインテンシティ検
出部１７を設けている。このタイムインテンシティ検出
部１７は図５に示すように、高調波検出部１４からの信
号を入力しその信号を周波数毎に弁別し出力する周波数
弁別回路１７１と、この周波数弁別回路１７１の出力を
周波数毎に計数するカウンタ回路１７２と、このカウン
タ回路１７２の出力を用いてＣＰＵ１３の指令により、
一方を時間軸、他方を信号値軸とし、周波数をパラメー
タとする信号の時間分布情報に変換するタイムインテン
シティメモリ（TIメモリ）１７３とから成り、以上のよ
うに構成されたタイムインテンシティ検出部１７は、あ
る所定時間内において、各高調波成分の信号出現情報の
時間変化をグラフィック表示可能とする。なお、ＴＩメ
モリ１７３はＤＳＣ１０内のメモリを使用することもで
きる。
【００１９】次に、上記の如く構成された超音波装置の
動作を説明する。最初に、医師はマイクロカプセル化さ
れた治療薬を患者の静脈へ注入する準備を整える。この
治療薬の注入には、自動注入器を用いることができる。
そして、この準備を終えたところで、医師は超音波装置
に電源を投入し、装置の撮像機能を利用して治療部位の
超音波断層像を装置のモニタへ映し出し、そして、医師
がその断層像を観察することで治療部位が最も良く映し
出される探触子の位置を特定する。
動作を説明する。最初に、医師はマイクロカプセル化さ
れた治療薬を患者の静脈へ注入する準備を整える。この
治療薬の注入には、自動注入器を用いることができる。
そして、この準備を終えたところで、医師は超音波装置
に電源を投入し、装置の撮像機能を利用して治療部位の
超音波断層像を装置のモニタへ映し出し、そして、医師
がその断層像を観察することで治療部位が最も良く映し
出される探触子の位置を特定する。
【００２０】このための超音波断層像の撮像は以下の如
く行われる。医師は、先ず、超音波装置の操作盤面に設
けられた装置の動作モード選択スイッチ１８で断層像撮
像モードを選択する。そして、探触子５を患者の治療部
位の体表面へ当接し、図示を省略した超音波走査開始ス
イッチの操作及び探触子から送波される超音波のフォー
カス深度を設定するためにフォーカス深度設定器の操作
をする。すると、ＣＰＵ１３から送波信号発生部１へ指
令が送られ、送波信号発生部１は断層像を撮像するため
のデジタル的な送波パルス信号を発生するとともに、探
触子１の複数の振動子から打ち出される超音波パルスが
前記設定されたフォーカス深度に集束（同位相で到達す
ることに同じ意味）するように各振動子へ供給されるパ
ルス毎に所定の遅延時間を与えて出力する。
く行われる。医師は、先ず、超音波装置の操作盤面に設
けられた装置の動作モード選択スイッチ１８で断層像撮
像モードを選択する。そして、探触子５を患者の治療部
位の体表面へ当接し、図示を省略した超音波走査開始ス
イッチの操作及び探触子から送波される超音波のフォー
カス深度を設定するためにフォーカス深度設定器の操作
をする。すると、ＣＰＵ１３から送波信号発生部１へ指
令が送られ、送波信号発生部１は断層像を撮像するため
のデジタル的な送波パルス信号を発生するとともに、探
触子１の複数の振動子から打ち出される超音波パルスが
前記設定されたフォーカス深度に集束（同位相で到達す
ることに同じ意味）するように各振動子へ供給されるパ
ルス毎に所定の遅延時間を与えて出力する。
【００２１】送波信号発生部１から出力された送波パル
ス信号はＤＡＣ２においてアナログ信号に変換されて送
波アンプ３へ入力される。この送波アンプ３で送波パル
ス信号は、振動子に圧電振動を起こさせるに必要な電圧
に増幅され、送受切替部４によって探触子５へ供給され
る。前記所定の遅延時間を与えられた各送波パルス信号
は探触子５の各振動子へ与えられ、各振動子から遅延時
間に対応する時間差をもって超音波が被検体内へ送波さ
れる。そして、被検体内へ送波された超音波は設定され
たフォーカス深度へ集束するするよう（同時に同位相で
到達することとじ同意味）に被検体内を伝播し、伝播す
るに際し被検体内の音響インピーダンスの異なる境界で
その一部がエコーとして探触子方向へ反射して戻って来
る。
ス信号はＤＡＣ２においてアナログ信号に変換されて送
波アンプ３へ入力される。この送波アンプ３で送波パル
ス信号は、振動子に圧電振動を起こさせるに必要な電圧
に増幅され、送受切替部４によって探触子５へ供給され
る。前記所定の遅延時間を与えられた各送波パルス信号
は探触子５の各振動子へ与えられ、各振動子から遅延時
間に対応する時間差をもって超音波が被検体内へ送波さ
れる。そして、被検体内へ送波された超音波は設定され
たフォーカス深度へ集束するするよう（同時に同位相で
到達することとじ同意味）に被検体内を伝播し、伝播す
るに際し被検体内の音響インピーダンスの異なる境界で
その一部がエコーとして探触子方向へ反射して戻って来
る。
【００２２】探触子５はエコーを受信して電気信号に変
換して出力する。探触子５の受信動作は、送波動作を行
った振動子全体叉はその一部が包含される振動子群によ
り行われ、各振動子により受信された信号は個別に送受
切替部４を介して受波アンプ６へ入力され、受波アンプ
６において増幅された後、ＡＤＣ７においてデジタル信
号とされ受波整相部８へ出力される。受波整相部８はＣ
ＰＵ１３によって制御され、各受信信号に対する遅延制
御と加算処理とによりダイナミックフォーカシングを行
う。すなわち、探触子５から被検体内へ送波された超音
波が体内の深部へ伝播するにつれて各振動子で連続的に
受信したエコーをある所定の経路に沿って移動するフォ
ーカス点から反射して来たエコーとして連続的に捕える
処理を行う。以上の送波と受信動作とにより被検体内の
所定ライン上の超音波ビーム信号が得られる。
換して出力する。探触子５の受信動作は、送波動作を行
った振動子全体叉はその一部が包含される振動子群によ
り行われ、各振動子により受信された信号は個別に送受
切替部４を介して受波アンプ６へ入力され、受波アンプ
６において増幅された後、ＡＤＣ７においてデジタル信
号とされ受波整相部８へ出力される。受波整相部８はＣ
ＰＵ１３によって制御され、各受信信号に対する遅延制
御と加算処理とによりダイナミックフォーカシングを行
う。すなわち、探触子５から被検体内へ送波された超音
波が体内の深部へ伝播するにつれて各振動子で連続的に
受信したエコーをある所定の経路に沿って移動するフォ
ーカス点から反射して来たエコーとして連続的に捕える
処理を行う。以上の送波と受信動作とにより被検体内の
所定ライン上の超音波ビーム信号が得られる。
【００２３】受波整送部８から出力された超音波ビーム
信号はラスタ信号処理部９へ入力され、対数圧縮処理、
検波処理，ダイナミックフィルタ処理，エンハンス処理
等を施されＤＳＣ１０へ出力される。ラスタ信号処理部
９へ入力された信号には探触子５から生体内へ送波され
た超音波周波数の整数倍の周波数を有した強度の弱い高
調波信号も含まれるが、それはフィルタリング処理によ
り除去される。ＤＳＣ１０へ入力した信号はメモリ上の
所定アドレス、すなわち入力した超音波ビーム信号へ画
像形成のために与えられるべきアドレスへ記憶される。
そして以上の超音波送受信動作が超音波ビーム方向を順
次ずらしながら繰り返して行われ、ＤＳＣ１０のメモリ
上に画像が形成されると、その画像データが表示メモリ
１１を介してカラー表示装置１２の走査に同期して読み
出され、カラー表示装置１２の表示画面へ超音波断層像
として、好ましくは白黒で表示される。被検体内への超
音波走査は１フレーム画像の取得後も継続して行われ、
３０フレーム／ｓ程度のフレームレートで断層像の取得
と表示が行われる。
信号はラスタ信号処理部９へ入力され、対数圧縮処理、
検波処理，ダイナミックフィルタ処理，エンハンス処理
等を施されＤＳＣ１０へ出力される。ラスタ信号処理部
９へ入力された信号には探触子５から生体内へ送波され
た超音波周波数の整数倍の周波数を有した強度の弱い高
調波信号も含まれるが、それはフィルタリング処理によ
り除去される。ＤＳＣ１０へ入力した信号はメモリ上の
所定アドレス、すなわち入力した超音波ビーム信号へ画
像形成のために与えられるべきアドレスへ記憶される。
そして以上の超音波送受信動作が超音波ビーム方向を順
次ずらしながら繰り返して行われ、ＤＳＣ１０のメモリ
上に画像が形成されると、その画像データが表示メモリ
１１を介してカラー表示装置１２の走査に同期して読み
出され、カラー表示装置１２の表示画面へ超音波断層像
として、好ましくは白黒で表示される。被検体内への超
音波走査は１フレーム画像の取得後も継続して行われ、
３０フレーム／ｓ程度のフレームレートで断層像の取得
と表示が行われる。
【００２４】医師は前記超音波走査を継続させながら探
触子５の位置や体表への当接角度をを変えて治療すべき
患部を探り当てる。そして、治療すべき患部が最も良く
カラー表示装置１２へ表示された位置で探触子５を保持
するとともに、図示を省略したフリーズスイッチを走査
して画像表示をフリーズ状態にする。なお、探触子の保
持のためには保持具を用いることができる。
触子５の位置や体表への当接角度をを変えて治療すべき
患部を探り当てる。そして、治療すべき患部が最も良く
カラー表示装置１２へ表示された位置で探触子５を保持
するとともに、図示を省略したフリーズスイッチを走査
して画像表示をフリーズ状態にする。なお、探触子の保
持のためには保持具を用いることができる。
【００２５】医師はカラー表示装置１２へ表示されたフ
リーズ画像を観察して、治療部位を指定する。この治療
部位の指定は、例えば血流の２次元表示としてのカラー
フローマッピング（ＣＦＭ）における走査範囲の設定技
術を応用することができ、治療時の超音波ビームの走査
範囲として治療範囲設定器１９により設定されるもの
で、この指定信号はＣＰＵ１３へ記憶される。フリーズ
された断層像を用いて治療のための超音波ビーム走査範
囲を設定する理由は、これに続いて行われるマイクロカ
プセルの造影から治療への移行時にその操作を行う時間
的余裕がないことによる。
リーズ画像を観察して、治療部位を指定する。この治療
部位の指定は、例えば血流の２次元表示としてのカラー
フローマッピング（ＣＦＭ）における走査範囲の設定技
術を応用することができ、治療時の超音波ビームの走査
範囲として治療範囲設定器１９により設定されるもの
で、この指定信号はＣＰＵ１３へ記憶される。フリーズ
された断層像を用いて治療のための超音波ビーム走査範
囲を設定する理由は、これに続いて行われるマイクロカ
プセルの造影から治療への移行時にその操作を行う時間
的余裕がないことによる。
【００２６】この状態で、医師またはその介助者が患者
の静脈へ注入器を用いて薬剤が封入されたマイクロカプ
セルを注入する。静脈へ注入されたマイクロカプセルは
数秒で患者の体内を循環する患部へ流入してくることに
なるので、注入後に医師は動作モード選択スイッチ１８
を操作して今までの断層像取得モードから造影モードへ
切換えを行う。この切換信号がＣＰＵ１３へ入力する
と、ＣＰＵ１３は高調波検出部１４、周波数分析部１
５、カラーマッピング部１６、タイムインテンシティ
（TI）検出部１７に起動指令を発する。なお、前記断層
像取得モードから造影モードへ切り換えた時に、探触子
５から患者の体内へ送波される超音波の周波数は患者の
体内へ注入したマイクロカプセルを最も良く描出できる
値に変更されることが望ましい。
の静脈へ注入器を用いて薬剤が封入されたマイクロカプ
セルを注入する。静脈へ注入されたマイクロカプセルは
数秒で患者の体内を循環する患部へ流入してくることに
なるので、注入後に医師は動作モード選択スイッチ１８
を操作して今までの断層像取得モードから造影モードへ
切換えを行う。この切換信号がＣＰＵ１３へ入力する
と、ＣＰＵ１３は高調波検出部１４、周波数分析部１
５、カラーマッピング部１６、タイムインテンシティ
（TI）検出部１７に起動指令を発する。なお、前記断層
像取得モードから造影モードへ切り換えた時に、探触子
５から患者の体内へ送波される超音波の周波数は患者の
体内へ注入したマイクロカプセルを最も良く描出できる
値に変更されることが望ましい。
【００２７】この変更指令を受けると、送波信号発生部
１は送波パルスを出力する。この送波パルスはＤＡＣ
２，送波アンプ３，送受信切換部４，探触子５の順に供
給されて探触子５から患部へ向け超音波が送波される。
この超音波の送波は、前記断層像の撮像時と同様に、探
触子が有する視野全域を走査するように送受信毎にその
方向を変えながら繰り返し走査が行われる。以下、その
受信動作を説明する。
１は送波パルスを出力する。この送波パルスはＤＡＣ
２，送波アンプ３，送受信切換部４，探触子５の順に供
給されて探触子５から患部へ向け超音波が送波される。
この超音波の送波は、前記断層像の撮像時と同様に、探
触子が有する視野全域を走査するように送受信毎にその
方向を変えながら繰り返し走査が行われる。以下、その
受信動作を説明する。
【００２８】探触子５からある方向へ送波された超音波
の受信エコー信号は探触子５，送受信切替部４，受波ア
ンプ６，ＡＤＣ７，受波整相部８を介してラスタ信号処
理部９及び高調波検出部１４へ入力する。ラスタ信号処
理部９及び高調波検出部１４へ入力したエコー信号は図
６に示すように探触子５から送波した周波数に対応した
中心周波数がｆ0でかつある帯域を有した信号Ａと、こ
の中心周波数ｆ0の整数倍の周波数ｆhを中心周波数とし
ある帯域を有す高調波信号Ｂとを含む。高調波検出部１
４へ入力した信号Ａと高調波信号Ｂとを含む信号は乗算
器１４２，１４３においてそれぞれローカルオシレータ
１４１から出力されたローカル（参照）信号ｃｏｓ（２
πｆｔ）とｓｉｎ（２πｆｔ）と乗算され、図７に示す
ように周波数シフトされる。そして周波数シフトされた
これらの信号から通過帯域ＢＰを有したＬＰＦ１４４，
１４５によって前記高調波信号Ｂからなるエコー信号が
抽出され、その信号は周波数分析部１５及びカラーマッ
ピング部１６へ出力される。
の受信エコー信号は探触子５，送受信切替部４，受波ア
ンプ６，ＡＤＣ７，受波整相部８を介してラスタ信号処
理部９及び高調波検出部１４へ入力する。ラスタ信号処
理部９及び高調波検出部１４へ入力したエコー信号は図
６に示すように探触子５から送波した周波数に対応した
中心周波数がｆ0でかつある帯域を有した信号Ａと、こ
の中心周波数ｆ0の整数倍の周波数ｆhを中心周波数とし
ある帯域を有す高調波信号Ｂとを含む。高調波検出部１
４へ入力した信号Ａと高調波信号Ｂとを含む信号は乗算
器１４２，１４３においてそれぞれローカルオシレータ
１４１から出力されたローカル（参照）信号ｃｏｓ（２
πｆｔ）とｓｉｎ（２πｆｔ）と乗算され、図７に示す
ように周波数シフトされる。そして周波数シフトされた
これらの信号から通過帯域ＢＰを有したＬＰＦ１４４，
１４５によって前記高調波信号Ｂからなるエコー信号が
抽出され、その信号は周波数分析部１５及びカラーマッ
ピング部１６へ出力される。
【００２９】一方、ラスタ信号処理部９へ入力された信
号Ａと高調波信号Bは前述の患部を探すための撮像時の
エコー信号処理と同様に画像化のための前処理を施され
た後、信号Ａによる断層像を形成するためにＤＳＣ１０
のメモリへ入力される。
号Ａと高調波信号Bは前述の患部を探すための撮像時の
エコー信号処理と同様に画像化のための前処理を施され
た後、信号Ａによる断層像を形成するためにＤＳＣ１０
のメモリへ入力される。
【００３０】そして、周波数分析部１５へ入力された高
調波信号Ｂから成るビーム信号は、ＦＦＴ演算部１５１
において順次フーリエ変換により周波数分析される。こ
の周波数分析部１５の出力は高調波信号Ｂからなる１本
のビーム信号の浅部から深部への周波数分布を示してい
る。マイクロカプセルが超音波照射を受けた時に発生す
る高調波信号は予め測定によって既知となっているの
で、周波数分析部１５の出力を観察することによりマイ
クロカプセルがそのビーム方向へ流れ込んで来ているか
否かを知ることができる。そして、周波数分析部１５の
出力はＡＢＳ演算部２５へ入力され、前述の構成により
順次入力して来る高調波信号Ｂの信号強度を算出し周波
数対応で弁別してＴＩ検出部１７へ出力する。
調波信号Ｂから成るビーム信号は、ＦＦＴ演算部１５１
において順次フーリエ変換により周波数分析される。こ
の周波数分析部１５の出力は高調波信号Ｂからなる１本
のビーム信号の浅部から深部への周波数分布を示してい
る。マイクロカプセルが超音波照射を受けた時に発生す
る高調波信号は予め測定によって既知となっているの
で、周波数分析部１５の出力を観察することによりマイ
クロカプセルがそのビーム方向へ流れ込んで来ているか
否かを知ることができる。そして、周波数分析部１５の
出力はＡＢＳ演算部２５へ入力され、前述の構成により
順次入力して来る高調波信号Ｂの信号強度を算出し周波
数対応で弁別してＴＩ検出部１７へ出力する。
【００３１】このようにしてＡＢＳ演算部１５２で算出
された高調波周波数毎の信号強度を示す信号はＴＩ検出
部１７へ出力され、ＴＩ検出部１７のカウンタ回路１７
２において図８に示されるように周波数毎に加算され、
ＤＳＣ１０内のメモリへ格納される。そして、このＤＳ
Ｃ１０のメモリ内へ格納されたデータは図９に示される
タイムインテンシティカーブ（TIC）を作成するために
供される。このＴＩＣの作成方法は後に詳しく説明す
る。
された高調波周波数毎の信号強度を示す信号はＴＩ検出
部１７へ出力され、ＴＩ検出部１７のカウンタ回路１７
２において図８に示されるように周波数毎に加算され、
ＤＳＣ１０内のメモリへ格納される。そして、このＤＳ
Ｃ１０のメモリ内へ格納されたデータは図９に示される
タイムインテンシティカーブ（TIC）を作成するために
供される。このＴＩＣの作成方法は後に詳しく説明す
る。
【００３２】高調波検出部１４からカラーマッピング部
１６へ出力された高調波エコー信号は、ＭＴＩフィルタ
１６１に入力され、内部のレジスタ等の記憶部に一時的
に保持される。ＭＴＩフィルタはレーダー分野や超音波
ドプラ計測の分野にて公知のもので、静止部の情報をキ
ャンセルして移動物体の情報のみを検出するために用い
られる。本発明では、ＭＴＩフィルタ１６１は患部を流
れる血流またはマイクロカプセルの移動情報を検出する
ためのものである。ＭＴＩフィルタ１６１において血流
またはマイクロカプセルの移動情報のみを抽出するため
には、超音波ビームを同一方向へ少なくとも２回行う必
要がある。
１６へ出力された高調波エコー信号は、ＭＴＩフィルタ
１６１に入力され、内部のレジスタ等の記憶部に一時的
に保持される。ＭＴＩフィルタはレーダー分野や超音波
ドプラ計測の分野にて公知のもので、静止部の情報をキ
ャンセルして移動物体の情報のみを検出するために用い
られる。本発明では、ＭＴＩフィルタ１６１は患部を流
れる血流またはマイクロカプセルの移動情報を検出する
ためのものである。ＭＴＩフィルタ１６１において血流
またはマイクロカプセルの移動情報のみを抽出するため
には、超音波ビームを同一方向へ少なくとも２回行う必
要がある。
【００３３】そこで、ＣＰＵ１３は、前記受信動作が終
了すると、超音波送受信方向を変えずに送受信動作を繰
り返す。この２回目の受信によるエコー信号が高調波検
出部１４を介してＭＴＩフィルタ１６１へ入力すると、
ＭＴＩフィルタ１６１においてレジスタ等の記憶部に一
時的に保持されていたデータと新たに入力したデータと
の差分演算が行われ、これらの２回の送受信間における
血流またはマイクロカプセルの移動情報が得られる。そ
して、この情報は自己相関演算部１６２において自己相
関演算に供され、血流またはマイクロカプセルの移動速
度、速度分散、信号強度の各データが算出される。これ
らの算出されたデータはカラーマッピング部１６３へ出
力され、各々のデータへＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の光の３原色情報が付与されてＤＳＣ１０のメモリへ格
納される。以上で１方向への超音波ビームの送受信によ
り、そのビーム上の周波数分布と移動体の移動情報が得
られる。
了すると、超音波送受信方向を変えずに送受信動作を繰
り返す。この２回目の受信によるエコー信号が高調波検
出部１４を介してＭＴＩフィルタ１６１へ入力すると、
ＭＴＩフィルタ１６１においてレジスタ等の記憶部に一
時的に保持されていたデータと新たに入力したデータと
の差分演算が行われ、これらの２回の送受信間における
血流またはマイクロカプセルの移動情報が得られる。そ
して、この情報は自己相関演算部１６２において自己相
関演算に供され、血流またはマイクロカプセルの移動速
度、速度分散、信号強度の各データが算出される。これ
らの算出されたデータはカラーマッピング部１６３へ出
力され、各々のデータへＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の光の３原色情報が付与されてＤＳＣ１０のメモリへ格
納される。以上で１方向への超音波ビームの送受信によ
り、そのビーム上の周波数分布と移動体の移動情報が得
られる。
【００３４】次に、前記周波数分布と移動体の移動情報
の取得を２次元に拡張するために、超音波ビームの方向
を順次ずらしながら繰り返して送受信を行い、患部を含
む断面を超音波走査する。この超音波走査によって、Ｔ
Ｉ検出部１７は前記断面内における周波数分布を計測
し、またカラーマッピング部１６は前記断面内の血流ま
たはマイクロカプセルの移動状況を計測する。このう
ち、ＴＩ検出部１７で検出されＤＳＣ１０のメモリへ格
納された周波数分布データはＣＰＵ１３の計数機能によ
って周波数毎にカウントされる。この周波数毎にカウン
トされたデータは、図９に示されるタイムインテンシテ
ィカーブのある時間における超音波走査面内に現れた信
号について周波数毎の輝度値の積算値を示すこととな
る。
の取得を２次元に拡張するために、超音波ビームの方向
を順次ずらしながら繰り返して送受信を行い、患部を含
む断面を超音波走査する。この超音波走査によって、Ｔ
Ｉ検出部１７は前記断面内における周波数分布を計測
し、またカラーマッピング部１６は前記断面内の血流ま
たはマイクロカプセルの移動状況を計測する。このう
ち、ＴＩ検出部１７で検出されＤＳＣ１０のメモリへ格
納された周波数分布データはＣＰＵ１３の計数機能によ
って周波数毎にカウントされる。この周波数毎にカウン
トされたデータは、図９に示されるタイムインテンシテ
ィカーブのある時間における超音波走査面内に現れた信
号について周波数毎の輝度値の積算値を示すこととな
る。
【００３５】一方、カラーマッピング部１６によって計
測された血流またはマイクロカプセルの移動情報はＤＳ
Ｃ１０のメモリ内で２次元画像データ化され、断面内で
の流体物の移動状況を可視化するために読み出され、ラ
スタ信号処理部９から出力されＤＳＣ１０のメモリ内で
２次元画像データ化された白黒の画像データと表示メモ
リ１１において合成されてカラー表示装置１２へ表示さ
れる。この画像を目視していることにより操作者は、血
流に混じって患部へ流れ込んでくるマイクロカプセルを
画像上で色の変化でほぼリアルタイムで観察することが
できる。
測された血流またはマイクロカプセルの移動情報はＤＳ
Ｃ１０のメモリ内で２次元画像データ化され、断面内で
の流体物の移動状況を可視化するために読み出され、ラ
スタ信号処理部９から出力されＤＳＣ１０のメモリ内で
２次元画像データ化された白黒の画像データと表示メモ
リ１１において合成されてカラー表示装置１２へ表示さ
れる。この画像を目視していることにより操作者は、血
流に混じって患部へ流れ込んでくるマイクロカプセルを
画像上で色の変化でほぼリアルタイムで観察することが
できる。
【００３６】以上の送受信動作がその後も継続して行わ
れ、断層像とカラーマッピング像とは超音波ビームの１
方向への送受信が完了する毎にＤＳＣ１０のメモリ内容
が更新されるのに伴って表示が更新されてゆく。他方
で、ＴＩ検出部１７の計測データは１フレームの走査完
了毎に集計され、それ以前のフレームの計測データと合
わせてタイムインテンシティカーブが作成される。タイ
ムインテンシティカーブは、横軸に時間を、縦軸に輝度
値を取り、周波数をパラメータとしたもので、図９に示
されるように患部へマイクロカプセルが次第に流入して
来て、それがある時刻に最大となり、その後その量が減
少して行く様子をグラフとして表示する。
れ、断層像とカラーマッピング像とは超音波ビームの１
方向への送受信が完了する毎にＤＳＣ１０のメモリ内容
が更新されるのに伴って表示が更新されてゆく。他方
で、ＴＩ検出部１７の計測データは１フレームの走査完
了毎に集計され、それ以前のフレームの計測データと合
わせてタイムインテンシティカーブが作成される。タイ
ムインテンシティカーブは、横軸に時間を、縦軸に輝度
値を取り、周波数をパラメータとしたもので、図９に示
されるように患部へマイクロカプセルが次第に流入して
来て、それがある時刻に最大となり、その後その量が減
少して行く様子をグラフとして表示する。
【００３７】このグラフを操作者が観察し、薬剤が封入
されたマイクロカプセルが患部へ継続的に流入して発生
するある周波数のカーブを注目し、マイクロカプセルを
破壊するタイミングと医師が判断した時に、医師は超音
波診断装置に設けられた動作モード選択スイッチ１８を
治療モードへ切換える。するとＣＰＵ１３は送波信号発
生部１及び送波アンプ３へ治療用超音波を発生させるた
めの指令を発する。このＣＰＵ１３の指令を受けた送波
信号発生部１はマイクロカプセルの破壊用の超音波周波
数を有した超音波を探触子５から患者の体内へ送波する
ための送波パルスを出力し、送波アンプ３はＤＡＣ２を
介して入力した送波パルスをマイクロカプセルの破壊レ
ベルまで増幅して出力する。この増幅された送波パルス
は送波信号発生部１において超音波が治療部位として設
定された走査範囲の最も端の超音波送受信方向（初期方
向）へ集束するように遅延制御されているので、探触子
５の各振動子から放射された超音波は患者の治療部位へ
集束させられる。
されたマイクロカプセルが患部へ継続的に流入して発生
するある周波数のカーブを注目し、マイクロカプセルを
破壊するタイミングと医師が判断した時に、医師は超音
波診断装置に設けられた動作モード選択スイッチ１８を
治療モードへ切換える。するとＣＰＵ１３は送波信号発
生部１及び送波アンプ３へ治療用超音波を発生させるた
めの指令を発する。このＣＰＵ１３の指令を受けた送波
信号発生部１はマイクロカプセルの破壊用の超音波周波
数を有した超音波を探触子５から患者の体内へ送波する
ための送波パルスを出力し、送波アンプ３はＤＡＣ２を
介して入力した送波パルスをマイクロカプセルの破壊レ
ベルまで増幅して出力する。この増幅された送波パルス
は送波信号発生部１において超音波が治療部位として設
定された走査範囲の最も端の超音波送受信方向（初期方
向）へ集束するように遅延制御されているので、探触子
５の各振動子から放射された超音波は患者の治療部位へ
集束させられる。
【００３８】超音波マイクロカプセル２００は図１０に
示すように、カプセルのシェル２１０に薬剤２２０が封
入されたもので、シェル２１０内には薬剤２２０の他に
空気等の気体が一緒に封入されている。マイクロカプセ
ル２００の破壊は、シェル２１０の強度及び径に依存
し、また、マイクロカプセル２００の共振周波数はその
径に依存する。そして、超音波送波周波数がこの共振周
波数のときに最も効率的にマイクロカプセル２００が破
壊され、マイクロカプセル２００が破壊する共振周波数
は以下の式１で求めることができる。
示すように、カプセルのシェル２１０に薬剤２２０が封
入されたもので、シェル２１０内には薬剤２２０の他に
空気等の気体が一緒に封入されている。マイクロカプセ
ル２００の破壊は、シェル２１０の強度及び径に依存
し、また、マイクロカプセル２００の共振周波数はその
径に依存する。そして、超音波送波周波数がこの共振周
波数のときに最も効率的にマイクロカプセル２００が破
壊され、マイクロカプセル２００が破壊する共振周波数
は以下の式１で求めることができる。
【数１】 ここに ｒ：シェルの半径 ｋ：比熱比 Ｐ：シェルの内部圧力 ρ：比重
【００３９】ここで、マイクロカプセル２００へ超音波
が照射された時のマイクロカプセル２００の挙動を、図
１１及びず１２を用いて説明する。マイクロカプセル２
００へ図１２（ａ）に示されるような波形の超音波を照
射すると（図１１（ａ））、マイクロカプセル２００内
に気体が封入されているために図１２（ｂ）に示される
ような２次高調波成分を含んだエコーが発生する。そし
てマイクロカプセル２００へ照射された超音波の周波数
がマイクロカプセルの共振周波数に一致していると、前
記マイクロカプセルに薬剤と共に封入された空気の存在
によって超音波の照射を受けたマイクロカプセルが収縮
と膨張とによる共振現象を生じ（図１１（ｂ））、送波
された超音波周波数（基本波と記す）と２次高調波が強
調された信号を多く含んだ非線形のエコーが発生する。
このエコーは探触子５で受信され、前記造影モードと同
様に高調波検出部１４で検出され、その後、超音波の伝
播が進行して次第に深い部位のマイクロカプセルにも共
振現象が生じる。この共振現象の過程で送波超音強度が
マイクロカプセルの破壊強度を超えているとマイクロカ
プセルは破壊されてマイクロカプセル２００に封入され
ていた薬剤が飛散する。（図１１（ｃ））この破壊によ
って共振現象が収まるため急激に高調波成分のレベルは
低下する。
が照射された時のマイクロカプセル２００の挙動を、図
１１及びず１２を用いて説明する。マイクロカプセル２
００へ図１２（ａ）に示されるような波形の超音波を照
射すると（図１１（ａ））、マイクロカプセル２００内
に気体が封入されているために図１２（ｂ）に示される
ような２次高調波成分を含んだエコーが発生する。そし
てマイクロカプセル２００へ照射された超音波の周波数
がマイクロカプセルの共振周波数に一致していると、前
記マイクロカプセルに薬剤と共に封入された空気の存在
によって超音波の照射を受けたマイクロカプセルが収縮
と膨張とによる共振現象を生じ（図１１（ｂ））、送波
された超音波周波数（基本波と記す）と２次高調波が強
調された信号を多く含んだ非線形のエコーが発生する。
このエコーは探触子５で受信され、前記造影モードと同
様に高調波検出部１４で検出され、その後、超音波の伝
播が進行して次第に深い部位のマイクロカプセルにも共
振現象が生じる。この共振現象の過程で送波超音強度が
マイクロカプセルの破壊強度を超えているとマイクロカ
プセルは破壊されてマイクロカプセル２００に封入され
ていた薬剤が飛散する。（図１１（ｃ））この破壊によ
って共振現象が収まるため急激に高調波成分のレベルは
低下する。
【００４０】上記初期方向への超音波送受信が終了する
とＣＰＵ１３は超音波の送受信方向を上記治療範囲に対
し順次ずらしながら送受信と走査とを繰り返す。そし
て、前記送受信により得られた基本波エコー信号と高調
波エコー信号とは、ラスタ信号処理部、ＣＭ検出部及び
ＴＩ検出部により処理されて、各々断層像、ＣＭ像及び
タイムインテンシティカーブとしてカラー表示装置へ表
示される。
とＣＰＵ１３は超音波の送受信方向を上記治療範囲に対
し順次ずらしながら送受信と走査とを繰り返す。そし
て、前記送受信により得られた基本波エコー信号と高調
波エコー信号とは、ラスタ信号処理部、ＣＭ検出部及び
ＴＩ検出部により処理されて、各々断層像、ＣＭ像及び
タイムインテンシティカーブとしてカラー表示装置へ表
示される。
【００４１】そして、医師はＣＭ像及びタイムインテン
シティカーブを観察してマイクロカプセルの治療部位へ
の流入が減少したのを確認した時点で、治療のための超
音波走査を停止する。
シティカーブを観察してマイクロカプセルの治療部位へ
の流入が減少したのを確認した時点で、治療のための超
音波走査を停止する。
【００４２】以上本発明の一実施形態を説明したが、本
発明は種々の変形例も可能である。図１３は高調波検出
部のその他の構成例を示す。図１３に示す高調波検出部
３４０は、ＲＡＭ等から成るメモリ３４１と、乗算器３
４２，３４３と、ＲＯＭ等のメモリやレジスタ及びセレ
クタなどで構成される係数選択部３４４と、加算器３４
５と、カウンタやレジスタから構成されるメモリ制御部
３４６とから成る。この高調波検出部３４０を高調波検
出部１４に替えて図１に示される超音波装置を構成した
場合には、送波信号発生部１において位相の異なる複数
の送波パルスを発生可能にする。そして、最初にある位
相を有した送波パルスを発生してエコー信号を計測し、
そのエコー信号をメモリ３４１へ記憶する。次に前回と
同一方向へ前回とは位相の異なる送波パルスによる超音
波ビームを送信してそのエコー信号を計測する。この２
回目の送受信で得られたエコー信号は乗算器３４３へ入
力され、また、この２回目の送受信で得られたエコー信
号が高調波検出部３４０へ入力されると同時にメモリ３
４１へ記憶されていた１回目のエコー信号がメモリ制御
部３４６の制御によって読み出され、乗算器３４２へ入
力される。乗算器３４２及び３４３は係数選択器３４４
から出力された係数信号と入力したエコー信号との乗算
を行い、その結果を加算器３４５へ出力する。加算器３
４５は入力された信号同志を加算し、その合成信号を出
力する。加算器３４５において１回目のエコー信号と２
回目のエコー信号とを加算すると、それらの基本波の位
相がずれているので打ち消し合いが起こり、例えばその
位相がπ／２ずれていると基本波は理論的には完全に打
ち消し合って、非線形の高調波のみが残って加算器３４
５から出力されることになる。
発明は種々の変形例も可能である。図１３は高調波検出
部のその他の構成例を示す。図１３に示す高調波検出部
３４０は、ＲＡＭ等から成るメモリ３４１と、乗算器３
４２，３４３と、ＲＯＭ等のメモリやレジスタ及びセレ
クタなどで構成される係数選択部３４４と、加算器３４
５と、カウンタやレジスタから構成されるメモリ制御部
３４６とから成る。この高調波検出部３４０を高調波検
出部１４に替えて図１に示される超音波装置を構成した
場合には、送波信号発生部１において位相の異なる複数
の送波パルスを発生可能にする。そして、最初にある位
相を有した送波パルスを発生してエコー信号を計測し、
そのエコー信号をメモリ３４１へ記憶する。次に前回と
同一方向へ前回とは位相の異なる送波パルスによる超音
波ビームを送信してそのエコー信号を計測する。この２
回目の送受信で得られたエコー信号は乗算器３４３へ入
力され、また、この２回目の送受信で得られたエコー信
号が高調波検出部３４０へ入力されると同時にメモリ３
４１へ記憶されていた１回目のエコー信号がメモリ制御
部３４６の制御によって読み出され、乗算器３４２へ入
力される。乗算器３４２及び３４３は係数選択器３４４
から出力された係数信号と入力したエコー信号との乗算
を行い、その結果を加算器３４５へ出力する。加算器３
４５は入力された信号同志を加算し、その合成信号を出
力する。加算器３４５において１回目のエコー信号と２
回目のエコー信号とを加算すると、それらの基本波の位
相がずれているので打ち消し合いが起こり、例えばその
位相がπ／２ずれていると基本波は理論的には完全に打
ち消し合って、非線形の高調波のみが残って加算器３４
５から出力されることになる。
【００４３】また、図１に示される実施形態において、
周波数分析部１５を図３に示すようにＦＦＴ演算部１５
１を用いて周波数分析を行う例を説明したが、周波数分
析はウェーブレット演算手段で行うようにしても良い。
周波数分析部１５を図３に示すようにＦＦＴ演算部１５
１を用いて周波数分析を行う例を説明したが、周波数分
析はウェーブレット演算手段で行うようにしても良い。
【００４４】さらに本発明はその他の変形例も可能であ
る。例えば、前記実施形態では治療に使用する薬剤を１
種類としてそのマイクロカプセルを患者へ注入する例を
説明したが、マイクロカプセルとしてそれぞれ異なった
薬剤を封入した複数種のマイクロカプセルを用いて患部
を治療できるような形態とすることも可能である。その
場合には、ＣＰＵへ予め薬剤の注入順序に応じて、送波
する超音波の強度及び周波数をインプットして記憶する
とともに、前記動作モード選択スイッチへ複数の治療モ
ードを設けておいて、前記タイムインテンシティカーブ
とカラーマッピング画像とにより、患部へ流入してくる
マイクロカプセルの種類毎の濃度を医師が判定し、それ
ぞれのマイクロカプセルの破壊タイミングとなった時に
超音波の周波数及び強度を切換える操作を治療モードの
選択切換で行えるようにすることで対応が可能である。
る。例えば、前記実施形態では治療に使用する薬剤を１
種類としてそのマイクロカプセルを患者へ注入する例を
説明したが、マイクロカプセルとしてそれぞれ異なった
薬剤を封入した複数種のマイクロカプセルを用いて患部
を治療できるような形態とすることも可能である。その
場合には、ＣＰＵへ予め薬剤の注入順序に応じて、送波
する超音波の強度及び周波数をインプットして記憶する
とともに、前記動作モード選択スイッチへ複数の治療モ
ードを設けておいて、前記タイムインテンシティカーブ
とカラーマッピング画像とにより、患部へ流入してくる
マイクロカプセルの種類毎の濃度を医師が判定し、それ
ぞれのマイクロカプセルの破壊タイミングとなった時に
超音波の周波数及び強度を切換える操作を治療モードの
選択切換で行えるようにすることで対応が可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、マイ
クロカプセルが患部へ到達し、かつ患部においてマイク
ロカプセルが最適の濃度になったことがタイムインテン
シティカーブを観察することによって超音波治療を行っ
ている医師に容易に判定できるようになる。また、本発
明による超音波装置には、マイクロカプセルの患部への
流入状況をカラーマップ化して表示するようにしたの
で、マイクロカプセルの破壊状況が医師によって視覚的
に容易に確認できる。さらに本発明の超音波装置によれ
ば、多種類のマイクロカプセルを破壊して治療を行うこ
とも容易に可能となる。
クロカプセルが患部へ到達し、かつ患部においてマイク
ロカプセルが最適の濃度になったことがタイムインテン
シティカーブを観察することによって超音波治療を行っ
ている医師に容易に判定できるようになる。また、本発
明による超音波装置には、マイクロカプセルの患部への
流入状況をカラーマップ化して表示するようにしたの
で、マイクロカプセルの破壊状況が医師によって視覚的
に容易に確認できる。さらに本発明の超音波装置によれ
ば、多種類のマイクロカプセルを破壊して治療を行うこ
とも容易に可能となる。
【図１】本発明を適用するに好適な超音波装置の一実施
形態の全体構成を示すブロック図。
形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す送波信号発生部の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図３】図１に示す高調波検出部、周波数分析部の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図４】図１に示すカラーマッッピング（CM）部の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図５】図１に示すタイムインテンシティ（TI）検出部
の構成を示すブロック図。
の構成を示すブロック図。
【図６】基本波ｆ0と高調波ｆhの周波数分布を表す図。
【図７】高調波検出部の出力信号の周波数分布を示す
図。
図。
【図８】ＴＩ検出部から出力される周波数弁別された信
号を示す図。
号を示す図。
【図９】表示されるタイムインテンシティカーブを示す
図。
図。
【図１０】マイクロカプセルの概念図。
【図１１】超音波照射を受けたマイクロカプセルの挙動
を示す図
を示す図
【図１２】マイクロカプセルへ照射した超音波とそのエ
コー信号の波形を示す図。
コー信号の波形を示す図。
【図１３】高調波検出部の変形例を示す図。
１…送波信号発生部 ９…ラスタ信号処理部 １３…制御部（CPU） １４…高調波検出部 １５…周波数分析部 １６…カラーマッピング（CM）部 １７…タイムインテンシティ（TI）検出部 １８…動作モード選択スイッチ １９…治療範囲設定器 ２００…マイクロカプセル ２１０…シェル ２２０…薬剤 ２３０…気体
Claims (2)
- 【請求項１】 生体へ超音波を送信し、そのエコーを受
信する探触子と、前記探触子から前記生体へ送信する超
音波の周波数及び強度を設定することが可能な超音波送
信手段と、前記探触子により受信したエコー信号に対し
画像表示するための処理を行う受信信号処理手段と、こ
の受信信号処理手段により処理された信号を表示する画
像表示手段とを有する超音波装置において、前記受信信
号処理手段には前記生体内の患部へ流れ込むマイクロカ
プセルから生ずるエコー信号量の時間変化をグラフ化し
て前記画像表示手段へ出力する手段を設けるとともに、
前記超音波送信手段には通常の断層像撮像のために送波
される超音波の周波数及び強度から生体内へ注入された
薬剤入りマイクロカプセルを破壊させ得る超音波の周波
数及び強度へ切換設定する手段を設けたことを特徴とす
る超音波装置。 - 【請求項２】 前記受信信号処理手段は、前記探触子か
ら生体内へ送波された超音波周波数のエコー信号を断層
像へ構成する手段と、前記探触子から生体内へ送波され
生体内へ投与されたマイクロカプセルから反射する前記
超音波の高調波成分からなるエコー信号を画像化する手
段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010607A JP4712980B2 (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 超音波装置 |
| PCT/JP2002/000339 WO2002056957A1 (fr) | 2001-01-18 | 2002-01-18 | Dispositif de diagnostic/traitement ultrasonore et procede associe |
| US10/446,028 US6929609B2 (en) | 2001-01-18 | 2002-01-18 | Ultrasonic diagnosing/treating device and method therefor |
| CNB028039114A CN1292813C (zh) | 2001-01-18 | 2002-01-18 | 超声波治疗装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010607A JP4712980B2 (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 超音波装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002209896A true JP2002209896A (ja) | 2002-07-30 |
| JP2002209896A5 JP2002209896A5 (ja) | 2008-02-14 |
| JP4712980B2 JP4712980B2 (ja) | 2011-06-29 |
Family
ID=18877890
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001010607A Expired - Fee Related JP4712980B2 (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 超音波装置 |
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|---|---|
| US (1) | US6929609B2 (ja) |
| JP (1) | JP4712980B2 (ja) |
| CN (1) | CN1292813C (ja) |
| WO (1) | WO2002056957A1 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006149872A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Toshiba Corp | 薬剤導入システム及び薬剤導入方法 |
| JP2007522861A (ja) * | 2004-02-20 | 2007-08-16 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｃｔスキャン中の薬剤投与 |
| JP2010017456A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 超音波診断装置 |
| JP2010520871A (ja) * | 2007-03-09 | 2010-06-17 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 超音波感知粒子により搬送される物質の放出を制御する方法 |
| JP2016216702A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-12-22 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | カプセル化触媒及び集束超音波を使用した急速硬化接着剤 |
| US10857104B2 (en) | 2015-04-08 | 2020-12-08 | Sonocore, Inc. | Method for manufacturing bubbles and bubbles |
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|---|---|---|---|---|
| EP2305121B1 (en) * | 2001-02-01 | 2012-05-09 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic enhanced-contrast imager |
| WO2005076810A2 (en) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | E-Z-Em, Inc. | Method system and apparatus for operating a medical injector and diagnostic imaging device |
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