川岸 哲也

Tetsuya KAWAGISHI

株式会社東芝医用システム社超音波開発部

Toshiba Corporation Medical Systems Company Ultrasound Systems Development Department

キーワード : intravenous contrast agent, non-linear response, second harmonic imaging, pseudo Doppler method, intermittent transmission

コントラストエコーで用いられる静脈投与型の造影剤は, マイクロバブルであり従来のBモードは映像化出来ない. バブルの映像技術は, 超音波に対するバブルの強い非線形応答と不安定性を利用したものである. セカンドハーモニックイメージング (SHI)は, 組織血流を映像化するために最初に開発されたコントラスト映像技術である. SHIは, 受信エコーの中から, 組織よりもバブルのエコー強度が強いセカンドハーモニックを抽出して映像化する. 低いMI値を用いた場合には, 組織のセカンドハーモニック成分は無視できるほど小さい. しかし, 高MI値でのコントラストエコーでは, 組織の成分が染影の確認に障害となることがある. 組織のエコーを除去するために, 次に擬似ドプラ法が開発された. 超音波照射でバブルが破壊され, 複数回の送受信の間, ランダムに受信信号は変化する. このためバブルのエコーは, ドプラ周波数軸上で広い分布を示す. 一方, 組織の成分は低周波側に存在する. したがって, ハイパス (クラッタ)フィルタを用いれば, バブルの成分のみを抽出する事が出来る. 擬似ドプラ法は, 腹部領域では非常に有効であるが, 循環器では, モーションアーティファクトがしばしば問題になる. 循環器のコントラストエコーで, 組織エコーを除去するために高次高調波や分調波による映像法が開発された. 高MI時のバブルのエコーはキャリア周波数軸上でも広範囲に分布する. 基本波の漏れを抑制した送信では, セカンドよりも高次の高調波や分調波帯域では, 組織エコーの成分はほとんどない. つまり, 高次高調波や分調波帯域で画像を生成すれば, 組織エコーを抑圧し, バブルとの高いコントラストを実現できる. 高MIのコントラストエコーでは, バブルが数フレームのうちに破壊されてしまうため, 連続的にスキャンをすることは出来ない. フラッシュエコーイメージングは, 間歇的なフレームスキャンにより, バブルの破壊を制御する技術である. モニターモードは, バブルの破壊を避けながらリアルタイムな組織の観察を可能にするため, 低MIで連続的な送信を行い, 基本波成分で映像化する技術である.

Intravenous contrast agents used in ultrasound diagnosis are micro bubbles, which cannot be detected with conventional Bmode. Contrast imaging technologies have been developed on the basis of the strong non-linear response and instability against ultrasound insonification. Second harmonic imaging (SHI) is the first technology developed for perfusion imaging using contrast agent. SHI generates images with second harmonic frequency band where the amplitudes of bubbles echo are bigger than those of tissues echo. In low MI (Mechanical Index) harmonic imaging, tissue harmonic component is negligible compared to bubble component in second harmonic. However, tissue echo interferes bubble enhancement in high MI contrast echo. To suppress tissue component, pseudo Doppler method (PD) was developed. The echo from bubbles has broadband distribution in Doppler spectrum. The echo from bubbles changes randomly between each transmissions because bubbles are destructed by ultrasound pulse. On the contrary, tissue components are localized in lower Doppler frequency. Only the bubble echo is extracted with clutter filter in PD. Though, pseudo Doppler method is useful in abdominal region, motion artifacts often become problem in myocardial contrast echo. Imaging with higher harmonic or ultra harmonic component are other methods to suppress tissue echo. Bubble spectrum is broad in carrier frequency domain, too. Tissue echo can be negligible both ultra harmonic and higher harmonic region with dedicated transmission. So both ultra harmonic imaging and imaging with higher harmonic than second harmonic can realize high contrast between bubble component and tissue component. In high MI contrast echo, bubble enhancement cannot be realized in continuous frame scanning. Because bubbles are destructed with high MI transmission in a few frames. Flash Echo Imaging (FEI) was developed as the function to control bubble destruction with intermittent frame scanning. Monitor mode enables real-time observation of tissue using low MI transmission and conventional scanning to avoid bubble destruction in FEI.