吉田 憲司¹, 大西 将馬², 江浦 太之², 渡辺 公章², 渡辺 好章², 秋山 いわき²

Kenji YOSHIDA¹, Shoma ONISHI², Taishi EURA², Kimiaki WATANABE², Yoshiaki WATANABE², Iwaki AKIYAMA²

¹千葉大学フロンティア医工学センター, ²同志社大学生命医科学部

¹Center for Frontier Medical Engineering, Chiba University, ²Faculty of Life and Medical Sciences, Doshisha University

キーワード : two ultrasonic beams with different frequencies, contrast echo method, microbubble, sum-frequency component, Doppler method

目的：二つの異なる周波数の超音波ビームを交差させ，交差領域の造影剤の非線形振動により発生する和音もしくは差音の周波数成分を用いて血流の速度を測定する二ビーム交差型コントラストエコー法（CBCE法）を考案した．本手法は，造影エコーと組織エコーの比を改善できるため，MTIフィルタ等のハイパスフィルタを用いることなく，血流速度を測定することができる．本論文では，血流模擬ファントムと造影剤を用いて実験的な検討を行い，基本波，高調波と比較して和音を用いる利点を明らかにする．対象と方法：10 mm/s程度の低流速の定常流を実現できるフローシステムを構築し，CBCE法を用いて流速測定を行った．造影剤としてソナゾイド^®を用いた．エコー信号に設定するレンジゲートの幅を変化させながら造影エコーと組織エコーの比率を変化させ，基本波成分，第二高調波成分および和音成分のドプラ周波数から算出した流速値を比較した．結果と考察：レンジゲート中に組織エコーが含まれる場合において，和音成分の組織エコー対造影エコー比が基本波，高調波に比べて大きいことを確認した．他の周波数成分を用いた結果と比較して，和音のドプラ周波数を用いた計測値の傾向が参照値とよい一致を示すことを確認し，レンジゲート中に組織エコーが含まれる場合でも血流を測定できる可能性を示した．結論：CBCE法における和音成分のドプラ周波数から造影エコー対組織エコー比が改善されることを明らかにした．

Purpose: We propose a crossed beam contrast echo (CBCE) method, where the measurement of blood flow is achieved by analyzing the sum- or different-frequency components generated by nonlinear vibration of microbubbles under the radiation of two ultrasonic beams with different frequencies. This method allows us to measure only blood flow velocity separate from motion of biological soft tissue without using a high-pass filter such as MTI filter, because the sum- or different-frequency components can increase the contrast echo to tissue echo ratio (CTR). In this paper, we demonstrate the measurement of only blood flow velocity and show the advantage of this method. Subjects and Methods: In an experimental system comprised of steady flow with flow volume of approximately 126 mm³/s, we employed the CBCE method to measure the flow velocity. A commercially available contrast agent, Sonazoid, was injected into the channel surrounded by a gel phantom mimicking tissue. The flow velocity was evaluated by Doppler shift of fundamental, second harmonic, and sum-frequency components. Results and Discussion: CTR of the sum-frequency component was larger than that of the fundamental and second harmonic components when the echo signal from microbubbles was overlapped with that of the gel phantom in the range gate. The flow velocity measured by using the sum-frequency component was consistent with the reference value as compared with the fundamental and second harmonic components. Conclusion: In the CBCE method, the improvement of CTR with the sum-frequency component enables us to better evaluate the precious flow velocity as compared with other frequency components.