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

单极编码脉冲压缩超声造影中的高灵敏度超分辨率成像

基本信息

批准号：
22K12834
负责人：
平田慎之介
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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．

在超声成像的一种类型造影增强超声中，将含有微泡的造影剂注入静脉内，并且通过仅对生物体内循环的微泡产生的非线性回波进行成像，可以检测血管的相位。具有高对比度。然而，由于使用非常弱的超声波来防止微泡被压碎，因此也存在信噪比（SNR）低的问题，特别是对于来自内部深处的回声。在本研究中，我们正在研究一种使用二进制伪随机序列应用单极编码脉冲压缩来提高此类回波的信噪比的方法。 2022年，我们提出了互相关处理，将参考信号更改为针对微泡回波优化的信号作为脉冲压缩中的信号处理，从而进一步提高信噪比并去除不必要的线性分量。另一方面，通过将造影剂稀释到可以观察到通常以高密度循环的微泡单独移动的程度，并通过定位和跟踪它们的回声中心，可以显着提高超声图像的空间分辨率。 - 可以实现高分辨率成像。然而，使用本研究中使用的造影剂（sonazoid）的超分辨率成像在日本国内外几乎没有报道，并且对造影剂和成像条件的了解很少。 2022年，我们将决定在超声图像中可以看到sonazoid单独移动的造影剂浓度、不破坏sonazoid的超声声压以及合适的超声图像的帧速率为了跟踪回声中心，我们对此进行了基础研究。