High-sensitivity super resolution imaging in contrast enhanced ultrasound by unipolar-coded pulse compression

超音波イメージングの一種である造影超音波では，微小な気泡であるマイクロバブルを含む造影剤を静脈から注入し，生体内を循環するマイクロバブルから発生する非線形なエコーのみを描出することで，血管相を高コントラストで可視化することができる．しかしながら，マイクロバブルが圧壊しないよう非常に弱い超音波を使用するため，特に深部からのエコーで信号対雑音比（SNR）が低いという課題もある．本研究では，そのようなエコーのSNRを向上させるため，2値の擬似ランダム系列を使用した単極符号化パルス圧縮を適用する手法を検討している。2022年度は，パルス圧縮における信号処理として，参照信号をマイクロバブルからのエコーに最適化したものへ変更した相互相関処理を提案し，SNRのさらなる向上と不要な線形成分の除去を実現した．一方，通常は高密度で循環するマイクロバブルが単体で移動する様子を観察できる程度まで造影剤を希釈し，そのエコー中心を定位・追尾することで，超音波画像の空間分解能を大幅に向上させる超解像イメージングを実現することができる．しかしながら，本研究で使用する造影剤（ソナゾイド）を用いた超解像イメージングは，国内外においてほとんど報告されておらず，造影剤やイメージングの条件に関する知見が少ない．2022年度は，超音波画像中を単体で移動するソナゾイドを確認できるような造影剤の濃度，ソナゾイドを破壊しない超音波の音圧，エコー中心の追尾に適した超音波画像のフレームレートなどを決定する基礎的な検討を行った．

超音波イメージングの一種である造影超音波では，微小な気泡であるマイクロバブルを含む造影剤を静脈から注入し，生体内を循環するマイクロバブルから発生する非線形なエコーのみを描出することで，血管相を高コントラストで可視化することができる．しかしながら，マイクロバブルが圧壊しないよう非常に弱い超音波を使用するため，特に深部からのエコーで信号対雑音比（SNR）が低いという課題もある．本研究では，そのようなエコーのSNRを向上させるため，2値の擬似ランダム系列を使用した単極符号化パルス圧縮を適用する手法を検討している。2022年度は，パルス圧縮における信号処理として，参照信号をマイクロバブルからのエコーに最適化したものへ変更した相互相関処理を提案し，SNRのさらなる向上と不要な線形成分の除去を実現した．一方，通常は高密度で循環するマイクロバブルが単体で移動する様子を観察できる程度まで造影剤を希釈し，そのエコー中心を定位・追尾することで，超音波画像の空間分解能を大幅に向上させる超解像イメージングを実現することができる．しかしながら，本研究で使用する造影剤（ソナゾイド）を用いた超解像イメージングは，国内外においてほとんど報告されておらず，造影剤やイメージングの条件に関する知見が少ない．2022年度は，超音波画像中を単体で移動するソナゾイドを確認できるような造影剤の濃度，ソナゾイドを破壊しない超音波の音圧，エコー中心の追尾に適した超音波画像のフレームレートなどを決定する基礎的な検討を行った．