JP2012170823A - 振幅及び位相変調された超音波を用いた粘弾性測定 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組織の粘弾性特性を生体内で測定するようにプログラムされたプロセッサにより実行される命令を表すデータが記憶された非揮発性のコンピュータ可読記憶媒体であって、異なる複数の時点に1つの周波数範囲に属する異なる複数の周波数のサイクルを含む振幅位相変調された波形を患者体内の組織へ送信するための命令と、振幅位相変調された波形に応答して組織の変位を時間の関数として計算するための命令であって、変位を組織の走査から計算する命令と、経時的変位にフーリエ変換を適用するための命令と、剪断波動方程式のフーリエ変換と経時的変位のフーリエ変換とから粘弾性特性を決定するための命令とを有する、コンピュータ可読記憶媒体。
【選択図】なし
Description
組織の機械的特性が生体内で測定される。例えば軟組織のような、患者体内の何らかの構造または物質の特性が測定される。振幅変調(AM)および位相変調(PM)された超音波波形が組織を変位させる。この1つのAM-PM波形が患者体内の所望の組織に連続する周波数の振動を発生させる。この1回の励振で、組織の剪断弾性率と粘性率がさまざまな周波数において測定されるため、2秒未満の測定が可能となる。低周波数(例えば1−100Hz)での位相変調は高い信号対雑音比をもたらす。このAM-PM波形によれば、剪断を生じさせている最中または生じさせた後に情報を収集することができる。
周波数領域では、剪断波動方程式は次のように表される。
Claims (20)
- 組織の粘弾性特性を生体内で測定(32)するようにプログラムされたプロセッサ(18)により実行される命令を表すデータが記憶された非揮発性のコンピュータ可読記憶媒体であって、該記憶媒体は、
異なる複数の時点に異なる複数の周波数のサイクルを含む振幅変調及び位相変調された波形を患者体内の組織へ送信(30)するための命令であって、前記異なる複数の周波数が1つの周波数範囲に属している命令と、
前記振幅変調及び位相変調された波形に応答した組織の変位を時間の関数として計算する(34)ための命令であって、前記変位は前記組織の走査から計算される命令と、
前記経時的変位にフーリエ変換を適用(36)するための命令と、
剪断波動方程式のフーリエ変換と前記経時的変位のフーリエ変換とから前記粘弾性特性を決定(40)するための命令と
を有することを特徴とする、コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記振幅変調及び位相変調された波形は前記周波数範囲内でのチャープ周波数掃引を含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記振幅変調及び位相変調された波形は、位相変更項を有する正弦波振幅変調を乗じた正弦波搬送波を含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記変位の計算(34)は、前記送信(30)を合間に挟みつつ前記組織を超音波により走査することと、該走査の間の前記組織の変位を前記走査からのデータの間の相関の関数として計算(34)することを含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記変位の計算(34)は、前記組織が前記送信(30)に応答している間、前記組織を表すk空間磁気共鳴データを異なる複数の時点において取得すること、前記送信(30)に応答しない前記組織を表す基準k空間磁気共鳴データを減算すること、および前記減算の結果から変位を計算(34)することを含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記フーリエ変換の適用(36)は前記経時的変位を周波数領域内へ変換することを含んでおり、前記異なる複数の時点における変位は前記異なる複数の周波数に応答する、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記粘弾性特性の決定(40)は粘性率の決定を含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記送信(30)および前記粘弾性特性の決定(40)は、前記周波数範囲にわたって、前記振幅変調及び位相変調された波形と該波形が印加されている間の前記組織の走査とだけに応答した前記粘弾性特性を決定(40)することを含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記決定(40)は、粘性率を前記剪断波動方程式のフーリエ変換の虚部の関数として、剪断弾性率を前記剪断波動方程式のフーリエ変換の実部の関数として決定(40)することを含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- さらに前記粘弾性特性の勾配を前記周波数範囲内の周波数の関数として求める(42)ことを含む、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記経時的変位にフーリエ変換を適用した結果に対しての帯域通過フィルタリング(38)をさらに含み、通過帯域の幅、高周波数および低周波数は前記周波数範囲のほぼ2倍である、請求項1に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 超音波を用いた粘弾性測定方法であって、
振幅及び位相変調された超音波波形を患者の生体内に送信(30)し、
前記振幅及び位相変調された超音波波形により生じた剪断から粘弾性特性を測定(32)する、
前記粘弾性特性は前記振幅及び位相変調された超音波波形に対応する1つの周波数範囲にわたって測定され、前記送信(30)の間に患者に外部から印加される加圧量には依存しない、
ことを特徴とする超音波を用いた粘弾性測定方法。 - 前記送信(30)は、1つの超音波周波数における正弦波搬送波に、前記周波数範囲が15Hz〜75Hzの範囲内となるような振幅及び位相変調を有するエンベロープを乗じることを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記測定(32)は、前記送信(30)を合間に挟んで前記患者を超音波で走査すること、および、前記走査の各走査の間に前記送信(30)により生じた前記患者の組織の変位を計算(34)することを含んでおり、
前記計算(34)は前記各走査からのデータの間の相関の関数として行われる、請求項12に記載の方法。 - 前記測定(32)は、前記組織が前記送信(30)に応答している間、前記患者の組織を表すk空間磁気共鳴データを異なる複数の時点において取得すること、前記送信(30)に応答しない前記組織を表す基準k空間磁気共鳴データを減算すること、および前記減算の結果から変位を計算(34)することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記測定(32)は、時間の関数としての変位を表すデータにフーリエ変換を適用(36)すること、および前記フーリエ変換の適用(36)の結果の関数としての粘性率を計算(34)することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記計算(34)は剪断波動方程式のフーリエ変換の虚部の関数として計算(34)することを含む、請求項16に記載の方法。
- さらに前記粘弾性特性の勾配を前記周波数範囲内の周波数の関数として求める(42)ことを含む、請求項12に記載の方法。
- 超音波を用いて剪断波を計算するシステムであって、
振幅及び位相変調された波形を発生させる送信ビームフォーマ(12)と、
前記送信ビームフォーマ(12)に接続された超音波トランスジューサ(14)であって、前記振幅及び位相変調された波形に応答して患者体内に音響エネルギーを送信する、超音波トランスジューサ(14)と、
受信した音響信号に依存した空間的位置を表す出力データを出力する受信ビームフォーマ(16)と、
前記出力データに依存した前記患者体内における経時的変位を推定し、前記患者体内における経時的変位の関数として剪断情報を計算するよう構成されたプロセッサ(18)と、
前記剪断情報の関数である画像を表示するディスプレイ(20)と
を有することを特徴とする、超音波を用いて剪断波を計算するシステム。 - 前記プロセッサ(18)は前記患者体内における経時的変位を周波数領域内へ変換し、前記周波数領域での変位から、周波数の関数としての粘性率と剪断弾性率を計算するよう構成されており、前記周波数は前記振幅及び位相変調された波形に対応した1つの周波数範囲内にある、請求項19に記載のシステム。
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