JP7295129B2 - ハイブリッドエラストグラフィ法、ハイブリッドエラストグラフィのためのプローブおよびデバイス - Google Patents

Description

本発明は、超音波照射後の超音波信号を有する、粘弾性媒体の粘弾性特性を決定するためのエラストグラフィの分野に属する。本発明は第１に、ハーモニックエラストグラフィステップとトランジェントエラストグラフィステップとを含むハイブリッドエラストグラフィ法に関する。本発明は第２に、ハイブリッドエラストグラフィ法を実施するためのプローブに関する。本発明は第３に、ハイブリッドエラストグラフィデバイスに関する。本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法は、ヒトまたは動物の肝臓などの粘弾性媒体の特性の決定に特に適している。

トランジェントエラストグラフィ（パルスエラストグラフィとも呼ばれる）は、粘弾性媒体の弾性を決定するための最もよく知られた効率的な方法のうちの１つである。例えば、トランジェントエラストグラフィは、一般に、ヒトまたは動物の肝臓の弾性を決定するために使用される。

トランジェントエラストグラフィでは、パルス剪断波が発生され、関心のある粘弾性媒体内のその伝播速度が測定される。剪断波の伝播速度は次に、媒体のヤング率を計算すること、したがってその弾性を測定することを可能にする。

トランジェントエラストグラフィを実施するためのいくつかの技術が存在する。

例えば、本出願人は、振動制御トランジェントエラストグラフィ（ＶＣＴＥ）技術を開発および商品化した。Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）と呼ばれる、この技術を実施するデバイスは、迅速に、非侵襲的におよび再現可能にヒト肝臓の弾性を測定することができる。そのようなトランジェントエラストグラフィデバイスでは、剪断波は、特性評価する媒体と接触して置かれた振動子により発生される。次に、剪断波の伝播が、高い繰返し率で超音波トランスデューサにより実現される超音波取得系列を使用して監視される。各超音波取得は、少なくとも１回の超音波放射に対応する。各超音波放射は、定義された範囲の深さについて、調査される媒体中に存在する反射性粒子により発生されたエコーの検出およびオンザゴー（ｏｎ ｔｈｅ ｇｏ）の記録と関連されることができる。反射された超音波信号は、時間および媒体中の位置に応じて、剪断波の伝播により発生された組織の動きに遡る相関により処理される。これらの動きの調査は、Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２９，ｐａｇｅｓ １７０５－１７１３，２００３に公開されたＬ．Ｓａｎｄｒｉｎらの文書“Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ：ａ ｎｅｗ ｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅｐａｔｉｃ ｆｉｂｒｏｓｉｓ”に説明されているように、粘弾性媒体内の剪断波の伝播速度、したがって組織の弾性に遡ることを可能にする。

ＶＣＴＥ技術は、非常に異なる伝播速度を有する２つのタイプの波である、剪断波の伝播と、剪断波と同時に発生された圧縮波の伝播とを適時に分離することを可能にするため、特に有利である。圧縮波は、およそ１５００ｍ／ｓで伝播し、伝播速度が典型的には１と１０ｍ／ｓの間に含まれる剪断波と比べて無限に速いと見なされてよい。実際、剪断波と同時に圧縮波が存在ことは、剪断波の伝播速度の測定にシステマティックな誤差を導入するため、そのような分離は重要である。

ＶＣＴＥ技術の主な制約のうちの１つは、弾性測定を実行する前、したがって機械的パルスをトリガする前にプローブの配置を検証することの困難さである。実際、プローブの不正確な配置は、剪断波の不完全な伝播や、剪断波の不在にさえつながる恐れがある。例えば、剪断波の伝播は、調査される器官の縁部の近接にリンクされる跳返りの存在により撹乱されることや、プローブと調査される媒体との間の液体界面の存在下で全く伝播しないことがある。実際、剪断波は液体の障壁を越えないことが既知であり；これが特に該当するのは腹部に腹水が存在する場合である。したがって、結果として生じる弾性の測定は無効であろう。

今日、超音波を使用して、トランジェントエラストグラフィ用振動子の配置を誘導することが可能である。例えば、超音波イメージング、または欧州特許出願公開第２７３９２１１（Ａ１）号明細書に説明されたものなどのターゲティングツールを使用することが可能である。しかし、これらの解決策は、例えばプローブの不正確な配置または液体界面の存在にリンクされる剪断波の不正確な伝播を直接予測することが可能にならないため、満足のいくものではない。

他のトランジェントエラストグラフィ技術の中で、放射力または「音響放射力インパルス」－ＡＲＦＩによる剪断波の発生に基づくものに言及することができる。この技術は、例えば、ＩＥＥＥ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ，２００２に公開されたＫ．Ｎｉｇｈｔｉｎｇａｌｅらの文書“Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：Ｅｘ－ｖｉｖｏ ａｎｄ ｉｎ－ｖｉｖｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ”に説明されている。

別のトランジェントエラストグラフィ技術が、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｕｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００４に公開されたＪ．Ｂｅｒｃｏｆｆらの文書“Ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ Ｓｈｅａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ：Ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｓｏｆｔ ｔｉｓｓｕｅ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍａｐｐｉｎｇ”に説明されている。この技術によれば、媒体中の様々な点で超音波ビームの焦点を合わせることにより放射力によって剪断波が発生され、これは、平坦な波面を有する剪断波を得ることを可能にする。

しかし、これらのトランジェントエラストグラフィ技術のいずれも、特定のやり方で有効である弾性の測定値を確実に得るようにプローブを配置する問題に対する単純および完全な解決策を提供しない。

いわゆるハーモニックエラストグラフィ技術も存在する。これらの技術は、３０Ｈｚと１００Ｈｚの間に含まれる周波数を有する連続振動の印加に基づく。媒体内に作り出された弾性波は、剪断波と圧縮波との重ね合わせである準定常波である。

既存のハーモニックエラストグラフィ技術の中で、以下に言及することができる：
－ 媒体中で発生された準定常波を見るために磁気共鳴イメージングが使用されるいわゆる「磁気共鳴エラストグラフィ」またはＭＲＥ技術；この技術は、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６９，１９９５に公開されたＲ．Ｍｕｔｈｕｐｉｌｌａｉらの文書“Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｂｙ ｄｉｒｅｃｔ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ ｗａｖｅｓ”に説明されている。この技術はＭＲＩにより誘導される；
－ 例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２４，１９８７に公開されたＴ．Ｋｒｏｕｓｋｏｐの文書“Ａ ｐｕｌｓｅｄ ｄｏｐｐｌｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｆｔ ｔｉｓｓｕｅｓ”に説明されたいわゆるソノエラストグラフィ技術。この技術は超音波検査イメージングにより誘導される；
－ 例えば、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．，５９，２００４に公開されたＨ．Ｔｚｓｃｈａｔｚｓｃｈらの文書“Ｉｎ ｖｉｖｏ ｔｉｍｅ－ｈａｒｍｏｎｉｃ ｍｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｌｉｖｅｒ”に説明されたいわゆる「時間ハーモニックエラストグラフィ」技術。この技術は超音波検査イメージングにより誘導される。

たとえこれらの技術は特性評価する媒体中を伝播するパルス剪断波を作り出す必要がないとしても、ある種の困難さを有する。

例えば、ハーモニックエラストグラフィでは、特性評価する媒体中で同時に作り出される剪断波と圧縮波とを分離することは不可能である。したがって、特性評価する媒体内で作り出された準定常弾性波は、準定常剪断波と準定常圧縮波との重ね合わせである。剪断波の速度は圧縮波の速度よりもはるかに低いため、実際に観察される振動の速度は剪断波の速度と対応しない。したがって、剪断波の伝播速度を測定することができる前に圧縮波の伝播の影響を考慮することが必要である。そうするためには、複雑なデータを記録し、空間の３方向ｘ、ｙ、ｚの変位を計算することが必要である。

そのような補正を現在実行することができる唯一のハーモニックエラストグラフィ技術がＭＲＥ技術である。しかし、この技術は、非常に複雑で高価な磁気共鳴イメージングデバイスを必要とするため、ＶＣＴＥ技術よりも実施がはるかに困難である。

さらに、これらの技術は、超音波検査イメージングまたは磁気共鳴イメージングのタイプの従来の方法により誘導される。したがって、これらの技術はオペレータの相当な専門知識を必要とし、これは技術の広範な普及に好ましくない。

さらに、ハーモニックエラストグラフィ技術は治療法を誘導するために使用されることができる。これは、例えば、ハーモニックエラストグラフィ技術により位置特定された腫瘍を温熱療法型の方法により治療することを伴う。

欧州特許出願公開第２７３９２１１号明細書

Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２９，ｐａｇｅｓ １７０５－１７１３，２００３に公開されたＬ．Ｓａｎｄｒｉｎらの文書"Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ：ａ ｎｅｗ ｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅｐａｔｉｃ ｆｉｂｒｏｓｉｓ" ＩＥＥＥ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ，２００２に公開されたＫ．Ｎｉｇｈｔｉｎｇａｌｅらの文書"Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：Ｅｘ－ｖｉｖｏ ａｎｄ ｉｎ－ｖｉｖｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ" ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｕｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００４に公開されたＪ．Ｂｅｒｃｏｆｆらの文書"Ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ Ｓｈｅａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ：Ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｓｏｆｔ ｔｉｓｓｕｅ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍａｐｐｉｎｇ" Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６９，１９９５に公開されたＲ．Ｍｕｔｈｕｐｉｌｌａｉらの文書"Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｂｙ ｄｉｒｅｃｔ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ ｗａｖｅｓ" Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２４，１９８７に公開されたＴ．Ｋｒｏｕｓｋｏｐの文書"Ａ ｐｕｌｓｅｄ ｄｏｐｐｌｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｏｆｔ ｔｉｓｓｕｅｓ" Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．，５９，２００４に公開されたＨ．Ｔｚｓｃｈａｔｚｓｃｈらの文書"Ｉｎ ｖｉｖｏ ｔｉｍｅ－ｈａｒｍｏｎｉｃ ｍｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｌｉｖｅｒ"

ハーモニックエラストグラフィ技術またはトランジェントエラストグラフィ技術は、従来のイメージング技術（超音波検査イメージングまたは磁気共鳴イメージング）を使用する測定の誘導に依拠しており、従来のイメージング技術は、オペレータの相当な専門知識を必要とし、剪断波の伝播に関して特性評価する組織の最適な位置特定を保証しない。その結果、実行される予定のエラストグラフィ測定の有効性を予測することが不可能になる。最後に、これらの技術は、小型で使いやすいデバイスでの実施に適していない。

これらの問題を少なくとも部分的に解決するために、本発明では新規なエラストグラフィ技術について説明し、これは、本文書の残りの部分においてハイブリッドエラストグラフィと呼ばれる。

この目的のために、本発明は第１に、以下のステップ：
－ 粘弾性媒体と接触したプローブに含まれる第１の振動子を使用した、連続低周波振動の印加、および、粘弾性媒体と接触した超音波トランスデューサを使用した、第１の超音波取得系列の発生であって、前記第１の超音波取得系列は、第１の繰返し率で発生される超音波取得群を含み、各超音波取得群は少なくとも１回の取得を含み、連続振動は粘弾性媒体内で弾性波を発生すること；
－ 粘弾性媒体と接触したプローブに含まれる第２の振動子を使用した、低周波パルスの印加、および、超音波トランスデューサを使用した、第２の超音波取得系列の発生であって、第２の系列を作る超音波取得は第２の繰返し率で発生され、低周波パルスは、粘弾性媒体内を伝播する過渡的剪断波を発生すること、
を含む、
ハイブリッドエラストグラフィ法に関する。

１つの実施形態によれば、第１の振動子により印加される連続振動は、第２の振動子による低周波パルスの印加および第２の超音波取得系列の発生の前に停止される。

ハイブリッドエラストグラフィは、連続低周波振動の印加の少なくとも１つのステップと、低周波パルスの印加のステップとを含む、エラストグラフィ技術を実施するための方法を意味すると理解される。言い換えれば、本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法は、ハーモニックエラストグラフィ技術に特徴的である連続振動の発生と、トランジェントエラストグラフィ技術に特徴的である低周波パルスの発生の両方を含む。

したがって、連続的である連続低周波振動と、持続時間が短い低周波パルスとは区別される。典型的には低周波パルスの持続時間は、１／２＊ｔＳＷＦと２０／ｔＳＷＦとの間に含まれ、ｔＳＷＦは低周波パルスの中心周波数である。

連続低周波振動は、波形パターンの連続複製を意味すると理解される。このパターンは、例えば完全な正弦曲線であってよく；その場合、これは単色の振動として既知である。振動は、任意のパターンの複製により構成されてもよい。１つの実施形態によれば、測定プロセスを停止するため、または測定条件がもはや満足のいくものでないとき、低周波パルスモードへの切替え中に連続振動は中断される。例えば、調査される媒体との接触力に関する条件にすることができる測定条件。連続低周波振動の中心周波数は、典型的には５と５００Ｈｚの間に含まれる。

弾性波は、圧縮波と剪断波との重ね合わせを意味すると理解される。

超音波取得は、超音波ショットの放射を意味すると理解される。前記超音波放射は、定義された範囲の深さについて、調査される媒体中に存在する反射性粒子により発生されたエコーの検出およびオンザゴーの記録と関連されることができる。

したがって、第１の超音波取得系列は、取得群の繰返しにより形成される。取得群は、少なくとも１回の超音波取得を含む。取得群は、第１の繰返し率で放射または発生される。第１の繰返し率は群間繰返し率とも呼ばれる。第１の繰返し率は、典型的には５と５００Ｈｚの間に含まれる。

取得の各群が、少なくとも２回の超音波取得により形成されるとき、同じ群を形成する超音波取得は、典型的には５００Ｈｚと１００ｋＨｚの間に含まれる群内繰返し率で放射または発生される。

有利には、連続振動の印加中に第１の低い繰返し率を使用することは、ピークおよび平均音響パワーの限度を超えないように同じ組織の内部に送られる音響エネルギーを制限しながら、粘弾性組織の動きを測定することを可能にする。

変位という用語は、本文書においてより広い意味で考慮される。これは、変位、速度、変形、変形率、変形速度などの任意の動きパラメータ、およびこれらのパラメータに適用される任意の数学的変換を包含する。

低周波パルスは、その中心周波数が典型的には５と５００Ｈｚの間に含まれるパルスを意味すると理解される。

第２の超音波取得系列は、５００Ｈｚを超える、好ましくは５００Ｈｚと１００ｋＨｚの間に含まれる繰返し率で放射または発生された超音波取得系列を意味すると理解される。

連続振動の印加中、弾性波が粘弾性媒体内で発生される。

第１の超音波取得系列は、粘弾性媒体内の弾性波の伝播を調査するために使用される。粘弾性媒体により反射されたエコーまたは超音波信号を検出すること、およびこれらの反射された超音波信号から、連続振動により発生された粘弾性媒体内の弾性波の伝播によって引き起こされた粘弾性媒体の変位を計算することが可能である。

例えば、第１の超音波取得系列の取得の同じ群を作る超音波取得に相関技術を適用することにより粘弾性媒体の変位を計算することが可能である。

次いで、媒体内の弾性波の特性を測定すること、および測定された特性から配置インディケータをリアルタイムで計算することが可能である。このインディケータは、オペレータを誘導するためにリアルタイムで表示される。そのような特性の例は、特性評価する組織内の深さに応じて測定された弾性波の振幅および位相である。弾性波の位相速度を計算することもできる。しかし、弾性値は弾性波の位相速度から推定されることができるが、後者は、連続振動の印加中の剪断波と圧縮波との重ね合わせを考慮してパルス波により推定される弾性値とは異なる。

本文書の残りの部分において、「配置インディケータ」および「リアルタイム配置インディケータ」は、同じリアルタイム配置インディケータを参照する。

リアルタイムは、表示のインディケータが検査中に規則的にリフレッシュされることを意味すると理解される。一般に、リフレッシュレートはおよそ２０Ｈｚであるが、１Ｈｚ程度でもよい。

連続振動は、ハイブリッドエラストグラフィに使用されるプローブの配置を検証するために使用されることに留意することが重要である。一例として、連続振動は、プローブに向いている肝実質の存在を検証するために使用されることができる。連続振動は、パルスを用いて実行される測定を置き換えるために使用されず；この測定を完全なものにすることに留意することが重要である。言い換えれば、連続振動の印加のステップ中、媒体の粘弾性特性の間接測定が可能であるが不可欠ではない。この後者の測定値は、ヤング率の意味では弾性と物理的に同一ではないが、この値と相関性があり得る。

低周波パルスの印加は、特性評価する粘弾性媒体内を伝播する過渡的剪断波を発生させる。剪断波の伝播の監視は、特性評価する組織の粘弾性特性、例えば剪断波の伝播速度、組織の弾性、組織の剪断弾性率または組織のヤング率を測定することを可能にする。本発明による方法のおかげで、プローブの配置が満足のいくものではない場合、媒体の粘弾性特性の測定は無視されることができる。言い換えれば、連続振動の印加のステップ中に得られた配置インディケータを使用することにより、弾性の測定をアプリオリに検証することが可能である。

あるいは、プローブの配置がハーモニックエラストグラフィステップ中に事前に検証された場合のみ、低周波パルスの印加がトリガされてよい。

第２の繰返し率で放射または発生された第２の超音波取得系列は、特性評価する粘弾性媒体内の過渡的剪断波の伝播を調査するために使用される。粘弾性媒体により反射された超音波信号を記録すること、およびこれらの反射された超音波信号から、剪断波の伝播によって引き起こされた粘弾性媒体の変位を計算することが可能である。前記伝播により粘弾性媒体中で発生された変位の測定は、次に、式Ｅ＝３ρＶ_ｓ ^２を使用して、剪断波の伝播速度、したがって媒体の弾性に遡ることを可能にし、式中、Ｅは弾性またはヤング率であり、ρは密度であり、Ｖ_ｓは剪断速度である。

したがって、本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法は、ハーモニックエラストグラフィ技術を使用してプローブの配置を検証すること、次にトランジェントエラストグラフィ技術またはパルスエラストグラフィ技術を使用することにより、特性評価する媒体の粘弾性特性を測定することを可能にする。特に、プローブの配置が検証されたら、粘弾性特性の測定がトランジェントエラストグラフィステップ中に実行される。この測定は、ハーモニックエラストグラフィによるよりも、媒体の粘弾性特性のより精密な値を提供し、その理由は、パルスエラストグラフィでは、ハーモニックエラストグラフィで観察されることとは異なり、圧縮波と剪断波とが重ね合わせられないからである。

言い換えれば、ハーモニックエラストグラフィの第１のステップは、パルスエラストグラフィによる測定の成功を予測するインディケータをオペレータに提供することにより、特性評価する組織に関してプローブの配置を誘導することを可能にする。プローブの配置が検証されたら、過渡的剪断波が媒体内を正確に伝播するトランジェントエラストグラフィにおいて取得をトリガすることが可能である。

有利には、本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法は、ハーモニックエラストグラフィ技術のおかげで単純および精密にプローブを配置しながら、トランジェントエラストグラフィ技術を使用して信頼性高く再現可能に、特性評価する組織の粘弾性特性の測定を実行することを可能にする。

本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法は、個々にまたはその技術的に可能な組合せすべてにしたがって考慮された以下の特徴のうちの１つ以上を有してもよい：
－ 本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法は、以下のステップ：
・第１の超音波取得系列からの、粘弾性媒体内の弾性波の少なくとも１つの特性の決定；
・第２の超音波取得系列からの、過渡的剪断波の少なくとも１つの特性および粘弾性媒体の特性の決定
をさらに含む。
－ 連続低周波振動と低周波パルスとを印加するために同じ振動子が使用される；
－ 調査する粘弾性媒体に関してプローブのリアルタイム配置インディケータを計算するために粘弾性媒体内の弾性波の特性が使用される；
－ 本発明による方法は、リアルタイム配置インディケータをリアルタイムで表示するステップをさらに含む；表示のリフレッシュレートは例えば５Ｈｚ以上である；
－ 計算のステップおよび配置インディケータとその表示を表示するステップは同時に実行される。
－ リアルタイム配置インディケータが所定の条件を満たす場合のみ、低周波パルスの印加、および、第２の超音波取得系列の発生のステップがトリガされる；
－ リアルタイム配置インディケータの値に基づいて、低周波パルスの印加、第２の超音波取得系列の発生のステップが自動的にトリガされる；
－ 低周波パルスの印加、および、第２の超音波取得系列の発生のステップが自動的にトリガされる；
－ 振動子と粘弾性媒体との間の接触力が所定の下側閾値を上回る場合のみ、連続低周波振動の印加のステップがトリガされる；
－ 振動子と粘弾性媒体との間の接触力が所定の下側閾値と所定の上側閾値との間に含まれる場合のみ、連続低周波振動の印加のステップがトリガされる；
－ 振動子と粘弾性媒体との間の接触力が所定の下側閾値を上回る場合のみ、低周波パルスの印加のステップがトリガされる；
－ 連続振動を印加するための高接上側触力閾値および下側接触力閾値は、典型的にはそれぞれ１Ｎおよび１０Ｎに等しい；
－ 低周波パルスを印加するための上側接触力閾値および下側接触力閾値は、典型的にはそれぞれ４Ｎおよび１０Ｎに等しい；
－振動子により印加される連続低周波振動の周波数ｃＳＷＦは、５と５００Ｈｚの間に含まれる；
－ 振動子により印加される連続低周波振動の振幅は、１０μｍと５ｍｍの間に含まれる；
－ 第１の超音波取得系列は、５００Ｈｚと１０ｋＨｚの間に含まれる群内繰返し率および１０Ｈｚと１０ｋＨｚの間に含まれる第１の繰返し率を有する少なくとも２回の超音波取得を含む群の繰返しにより形成される；
－ 第１の繰返し率は連続振動数よりも低い；
－ 低周波パルスの中心周波数ｔＳＷＦは、１０Ｈｚと１０００Ｈｚの間に含まれる；
－ パルス持続時間は、１／（２＊ｔＳＷＦ）と２０／ｔＳＷＦとの間に含まれ、ｔＳＷＦは低周波パルスの中心周波数である；
－ 第２の超音波ショット系列の繰返し率は、５００Ｈｚと１００ｋＨｚの間に含まれる；
－ 低周波パルスの振幅は、１００μｍと１０ｍｍの間に含まれる；
－ 振動子の連続振動の停止と低周波パルスの印加は、１０ｍｓ以上にすることができる時間間隔、好ましくは１ｍｓと５０ｍｓの間に含まれる時間間隔だけ分離される；
－ 低周波パルスの振幅は、連続振動により作り出された弾性波の特性に基づいて決定される。

本発明はまた、本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法を実施するためのプローブにも関する。本発明によるプローブは：
－ 粘弾性媒体内で弾性波を発生する連続低周波振動を、粘弾性媒体に印加するように構成された第１の振動子；
－ 粘弾性媒体内で過渡的剪断波を発生する低周波パルスを粘弾性媒体に印加するように構成された第２の振動子；
－ 超音波トランスデューサであって
・第１の繰返し率で発生される超音波取得群を含み、各超音波取得群は少なくとも１回の取得を含む、第１の超音波取得系列；
・第２の系列を作る超音波取得が第２の繰返し率で発生される、第２の超音波取得系列
を放射するように構成された超音波トランスデューサ
を含み、
前記プローブは、低周波パルスの印加の前に連続振動の印加を停止するようにさらに構成されている。

本発明によるプローブは、本発明による方法の実施を可能にする。

１つの実施形態によれば、本発明によるプローブは、ハーモニックエラストグラフィステップ中に連続振動を粘弾性媒体に印加するため、およびパルスエラストグラフィステップ中に低周波パルスを印加するため、の両方で使用される単一の振動子を含む。

プローブは、低周波パルスの印加と連続振動の停止が１ｍｓと５０ｍｓの間に含まれる時間間隔だけ分離されるように構成される。好ましくは時間間隔は１０ｍｓ以上である。

超音波トランスデューサは、第１および第２の超音波取得系列を粘弾性媒体内に送るために使用される。同じ超音波トランスデューサが、各取得において反射された超音波信号を検出する。反射された超音波信号は次に、連続低周波振動と低周波パルスとによって引き起こされた粘弾性媒体の変位を検出するために処理される。

本発明によるハイブリッドエラストグラフィのためのプローブは、個々にまたはその技術的に可能な組合せすべてにしたがって考慮された以下の特徴のうちの１つ以上を有してもよい：
－ 振動子は、電動機またはオーディオリール（ａｕｄｉｏ ｒｅｅｌ）または動電型アクチュエータである；
－ 超音波トランスデューサは、振動子の軸上にマウントされる；
－ 本発明によるハイブリッドエラストグラフィプローブは、低周波パルスの印加をトリガするための手段をさらに含む；
－ 超音波トランスデューサは、２ｍｍと１５ｍｍの間に含まれる直径を有する円形である；
－ 超音波トランスデューサは、１ＭＨｚと１５ＭＨｚの間に含まれる動作周波数を有する；
－ 超音波トランスデューサは凸腹プローブ（ｃｏｎｖｅｘ ａｂｄｏｍｉｎａｌ ｐｒｏｂｅ）である；
－ 第１および第２の振動子は軸対称である；
－ ２つの振動子のうちの少なくとも１つは軸対称である；
－ 少なくとも１つの振動子は、超音波トランスデューサと同じ対称軸を有する；
－ 少なくとも１つの振動子は、リング形状を有し、超音波トランスデューサの周りに構成される；
－ プローブは、リアルタイム配置インディケータを計算および表示するための手段をさらに含む。

本発明はまた、本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法を実施するハイブリッドエラストグラフィデバイスにも関する。

本発明によるそのようなハイブリッドデバイスは：
－ 本発明によるハイブリッドエラストグラフィプローブ；
－ プローブに接続され、反射された超音波信号を処理するための計算手段、表示手段ならびに制御および／または入力手段を少なくとも含む、中央ユニットと
を含む。

１つの実施形態によれば、表示手段は、リアルタイム配置インディケータをリアルタイムで表示するために使用される。

本発明の他の特徴および利点は、添付された図面を参照して以下に記載される、示すための、決して限定的ではないその説明から明らかになるであろう。

本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法のステップを示す図である。 図１に示された本発明による方法の実施中に、振動子により印加された振動および超音波取得を示す概略図である。 図１に示されたエラストグラフィ法の特定の実施形態を示す概略図である。 振動子の配置に関して本発明による方法の一部を実施することにより得られた結果を示す図である。 図１に示された方法の実施結果を示す図である。 本発明によるハイブリッドエラストグラフィプローブを示す図である。 本発明によるハイブリッドエラストグラフィプローブの特定の実施形態を示す図である。 本発明によるハイブリッドエラストグラフィデバイスを示す図である。

図１は、本発明によるハイブリッドエラストグラフィ法Ｐのステップを示す。

方法Ｐの第１のステップＣＷは、粘弾性媒体と接触したプローブに含まれる第１の振動子を使用する、連続低周波振動の印加を含む。

連続振動の周波数は、５と５００Ｈｚの間に含まれる。

方法Ｐの第１のステップＣＷはまた、超音波トランスデューサによる第１の超音波取得系列の発生も含む。第１の超音波取得系列は超音波取得群を含む。超音波取得群は、５Ｈｚと５００Ｈｚの間に含まれる第１の繰返し率ＬＰＲＦで放射され、各群は少なくとも１回の超音波取得を含む。

超音波取得は、超音波ショットの放射と、その後の反射された超音波信号またはエコーの検出および記録を含む。

粘弾性媒体への連続振動の印加は、同じ媒体内で弾性波を発生させる。弾性波は、剪断波と圧縮波との重ね合わせにより形成される。この弾性波の特性の調査は、粘弾性媒体に関してプローブの正確な配置に関する情報を得ることを可能にする。

特性評価する粘弾性媒体は、超音波ショットを少なくとも部分的に拡散する。したがって、第１の超音波取得系列の放射中に反射された超音波信号を検出することが可能である。

反射された超音波信号の検出は、放射に使用される同じ超音波トランスデューサを使用して実行されてよい。

第１の超音波取得系列の発生のステップＣＷ中に検出された反射された超音波信号は、粘弾性媒体内の弾性波の少なくとも１つの特性の決定のステップＣＷ＿Ｐ中に処理される。

このステップ中、反射された超音波信号は、エラストグラフィの分野、より一般的には超音波の分野において既知の技術にしたがって、連続振動の印加により発生された弾性波によって引き起こされた粘弾性媒体の変位を測定するように互いに相関される。

粘弾性媒体内で測定された変位から、粘弾性媒体内の位置に応じて、振幅および位相などの弾性波の特性を計算することが可能である。粘弾性媒体内の点の位置は、超音波トランスデューサにより放射された超音波の伝播方向に沿って計算された、超音波トランスデューサと前記点との間の距離として測定される。この理由により、粘弾性媒体内の点の位置は、一般に深さと呼ばれる。

弾性波の位相速度など、粘弾性媒体内の弾性波の他のパラメータを決定することもできる。

組織内の深さに応じて、弾性波の振幅および位相の変化は計算されることができる。理論モデルと測定された特性との間の調整を実行することにより、調整品質パラメータを抽出することが可能である。この調整品質パラメータおよび／または弾性波の他の特性から、特性評価する組織に関して振動子のリアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰを計算することが可能である。

第１の超音波取得系列に低い第１の繰返し率ＬＰＲＦを使用するおかげで、リアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰをリアルタイムで計算することが可能である。

１つの実施形態によれば、リアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰは、その計算と同時に表示される。言い換えれば、リアルタイム配置インディケータは、リアルタイムで計算および表示される。言い換えれば、リアルタイム配置インディケータの計算のステップおよびリアルタイム配置インディケータを表示するステップは同時に実行される。

例えば、使用される理論モデルのうちの１つは、特性評価する媒体中の深さに伴う、弾性波の中心周波数における位相遅れの線形変化を提供する。この場合、調整は線形調整であり、調整品質パラメータは、位相の線形性を媒体中の深さに応じて変換する。可能性のあるインディケータは、調査される深さ範囲内の深さに応じた位相遅れの曲線の線形回帰の予測の品質を与える決定係数Ｒ^２である。

１つの実施形態によれば、組織内の弾性波の少なくとも１つの特性を決定するステップＣＷ＿Ｐは、連続振動を印加しＣＷ、第１の反射された超音波信号を検出するステップと同時に実行される。

したがって、本発明による方法Ｐのおかげで、組織内の弾性波の特性をリアルタイムで測定し、プローブのリアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰをリアルタイムで得ることが可能である。

有利には、低い第１の繰返し率ＬＰＲＦは、第１の超音波取得系列の発生のステップＣＷ中に記録されるデータのサイズを低減し、これらのデータをリアルタイムで処理して配置インディケータＲＴ＿ＩＰを得ることを可能にする。

配置インディケータの値が満足のいくものではない場合、図１に破線の矢印で示されているように２つのステップＣＷおよびＣＷ＿Ｐが繰り返される。

配置インディケータの値が満足のいくものである場合、プローブは、粘弾性媒体に関して正確に配置されており、トランジェントエラストグラフィステップ中に実行される弾性の測定は有効なものになる。この場合、本発明による方法Ｐは、ステップＴＩへの通過を提供できる。

１つの実施形態によれば、本発明による方法Ｐは、配置インディケータＲＴ＿ＩＰをリアルタイムで表示するステップを含む。配置インディケータＲＴ＿ＩＰの計算とその表示は同時に実行される。

１つの実施形態によれば、配置インディケータの表示のリフレッシュレートは５Ｈｚ以上である。

図１に示されたステップＴＩは、第２の振動子を使用する、低周波パルスの印加を含む。

どのようなトランジェントエラストグラフィ技術でも同様であるが、粘弾性媒体への低周波パルスの印加は、媒体内を伝播する過渡的またはパルス剪断波を発生させる。特性評価する媒体内の過渡的剪断波の伝播速度を測定することにより、媒体の弾性に遡ることが可能である。

低周波パルスの印加とその後のステップ中、連続低周波振動は停止されることに留意することが重要である。トランジェントエラストグラフィステップの実施中の連続振動の停止は、圧縮波と剪断波との一時的な分離を可能にするために非常に重要であり、これは、媒体の弾性の信頼性の高い測定値を得ること可能にする。

１つの実施形態によれば、連続振動の停止と低周波パルスの印加との間には、１ｍｓと５０ｍｓの間に含まれる、好ましくは１０ｍｓ以上の時間間隔がある。この時間間隔は、連続振動により発生された圧縮波の散逸を可能にし、過渡的剪断波の速度などの粘弾性特性の測定値の精度および信頼性を改善する。

低周波パルスの印加と同時に、ステップＴＩは、超音波トランスデューサを使用する、第２の繰返し率ＶＨＰＲＦで放射される第２の超音波取得系列の発生を含む。

第２の超音波取得系列の繰返し率ＶＨＰＲＦは、５００Ｈｚと１００ｋＨｚの間に含まれる。

ステップＴＩ中に検出された反射された超音波信号から、本発明による方法ＰのステップＴｉ＿Ｐ中に粘弾性媒体の少なくとも１つの特性を計算することが可能である。これは、エラストグラフィにおいて周知の相関技術を適用することにより可能である。特に、例えばＬ．Ｓａｎｄｒｉｎらの文書“Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ：ａ ｎｅｗ ｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅｐａｔｉｃ ｆｉｂｒｏｓｉｓ”に説明されているように、剪断波の伝播速度、したがって粘弾性媒体の弾性を計算することが可能である。

例えば、粘弾性媒体の特性を決定するステップＴＩ＿Ｐ中、低周波パルスにより発生されたパルス剪断波の伝播速度が決定される。剪断波の伝播速度から、粘弾性媒体の弾性、剪断弾性率またはヤング率に遡ることが可能である。

１つの実施形態によれば、低周波パルスを印加するステップおよび第２の超音波取得系列を発生するステップは、配置インディケータが所定の条件を満たす場合のみトリガされる。

有利には、これは、弾性の有効な測定のみをトリガすることを可能にし、その理由は、過渡的剪断波の存在とその正確な伝播が配置インディケータにより保証されるからである。

低周波パルスを印加するステップとその後のステップのトリガは自動でも手動でもよく、例えば、配置インディケータＲＴ＿ＩＰの値に基づいてオペレータによってアクティブ化されてよい。

低周波パルスの印加がオペレータによってトリガされる場合、ステップＣＷ＿Ｐ中にリアルタイムで計算された配置インディケータがリアルタイムで表示される。

１つの実施形態によれば、「配置はＯＫ」タイプまたは「配置はＯＫでない」タイプのより単純な信号が、オペレータに伝えるために表示されてよい。

１つの実施形態によれば、配置インディケータの表示のリフレッシュレートは５Ｈｚを超える。

これは、オペレータが、測定の有効性を保証しながら剪断波の正確な伝播が観察された瞬間から弾性測定をトリガすることを可能とする。

１つの実施形態によれば、振動子と粘弾性組織との間の接触力が、典型的には１Ｎである所定の閾値を上回る場合のみ、連続振動がトリガされる。

１つの実施形態によれば、振動子と粘弾性組織との間の接触力が、典型的には１０Ｎである所定の閾値を下回る場合のみ、連続振動がトリガされる。

有利には、下側閾値は、プローブと粘弾性媒体との間の十分なカップリングを保証し、上側閾値は、過大な接触力によって引き起こされる連続振動の変形および調査される媒体の損傷を回避する。

１つの実施形態によれば、振動子と粘弾性組織との間の接触力が、所定の下側閾値と所定の上側閾値との間に含まれる場合のみ、低周波パルスがトリガされる。２つの閾値は、典型的にはそれぞれ４Ｎおよび８Ｎである。

有利には、下側閾値は、プローブと粘弾性媒体との間の十分なカップリングを保証し、上側閾値は、過大な接触力によって引き起こされる低周波パルスの変形および調査される媒体の損傷を回避する。

振動子の連続振動的な動きのために、振動子と媒体との間の接触力の決定は、標準的なトランジェントエラストグラフィ法の場合より複雑である。連続低周波振動の存在下、振動子と粘弾性媒体との間の接触力は以下の式：
Ｆ＝ｋ（ｘ＋Ａ×ｃｏｓ（２πｆ_ｌｏｗｔ））
で与えられる。

この式中、ｘは振動子の変位、ｋはプローブ内に置かれたばねの弾性定数、Ａは連続振動の振幅、ｆ_ｌｏｗは連続振動周波数である。

力Ｆは、ハイブリッドエラストグラフィプローブ上に置かれた力センサを使用して測定されることができる。続いて、それによって測定された信号にローパスフィルタを適用することにより、低周波部分を除去して、平均接触力：
Ｆ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝ｋ（ｘ）
を推定することが可能である。

本発明による方法Ｐの１つの実施形態によれば、Ｆ_{Ａｖｅｒａｇｅ}の値が所定の閾値を上回る場合のみ、低周波パルスがトリガされる。

有利には、最小の接触力値の使用は、粘弾性媒体への低周波パルスの良好な伝送および媒体内で発生された過渡的剪断波の正確な伝播を保証することを可能にする。

本発明による方法Ｐの１つの実施形態によれば、振動子の連続振動の停止と低周波パルスの印加は、１ｍｓと５０ｍｓの間に含まれる時間間隔だけ分離される。好ましくは、時間間隔は１０ｍｓ以上である。

有利には、連続振動の停止と低周波パルスの印加とを分離する時間間隔の使用は、連続振動により発生された振動の減衰を可能にする。したがって、低周波パルスを印加して、弾性波がない状態でパルス剪断波の伝播を観察することが可能である。圧縮波と過渡的剪断波とを含む弾性波が同時に存在すると、過渡的剪断波の伝播速度の測定に誤差を導入し得る。

図２は：
－ 図１に示されたステップＣＷ中に、第１の振動子により印加された連続低周波振動ｃＳＷ；
－ 図１に示されたステップＴＩ中に、第２の振動子により印加された低周波パルスｔＳＷ；
－ 図１に示されたステップＣＷ中に、取得群Ｇにより形成され、超音波トランスデューサにより発生された第１の超音波取得系列ＰＡ；
－ 図１に示されたステップＴＩ中に、超音波トランスデューサにより発生された第２の超音波取得系列ＤＡ
を概略的に示す。

連続振動の印加のステップＣＷ中、振動子は、５と５００Ｈｚの間に含まれる周波数で、１０μｍと５ｍｍの間に含まれる振幅で発振する。

有利には、連続振動の小さい振幅および低周波数のおかげで、オペレータは、粘弾性媒体と接触したプローブを容易に保持することができる。

１つの実施形態によれば、連続低周波振動ｃＳＷＦおよび低周波パルスｔＳＷＦを印加するために同じ振動子が使用されてよい。

連続低周波振動の印加と同時に、超音波トランスデューサは、超音波取得群Ｇにより形成された第１の超音波取得系列ＰＡを放射する。図２に示された例において、各群Ｇは、２回の超音波取得を含む。

超音波取得群Ｇは、１０Ｈｚと５００Ｈｚの間に含まれる第１の繰返し率ＬＰＲＦで放射される。同じ群Ｇに属する超音波取得は、５００Ｈｚと１０ｋＨｚの間に含まれる群内繰返し率ＨＰＲＦで放射される。

超音波トランスデューサはまた、図１に示されたステップＣＷを参照して説明されたように、超音波取得ＰＡの発生中に反射された超音波信号も検出する。第１の超音波取得系列ＰＡから、同じ群Ｇに属する超音波信号間の相関のステップＣｏｒｒにより、振動子により印加された連続振動により発生された弾性波の伝播により粘弾性媒体中で発生された変位を計算することが可能である。

有利には、同じ群Ｇに属する－したがって時間的に近付けられた－超音波取得に相関技術を適用することにより、１μｍと１０μｍ程度の小さい変位を検出することが可能である。

図１に示されたステップＣＷ＿Ｐを参照して説明されたように、粘弾性媒体の変位は次に、媒体中の深さに応じて、振幅および位相の変化などの弾性波の特性を計算するために使用される。測定された特性を理論モデルと比べることにより、配置インディケータＲＴ＿ＩＰをリアルタイムで推定することが可能である。

例えば、配置インディケータは、特性評価する媒体中の深さに応じた弾性波の位相の線形性にリンクされることができる。それで、インディケータは、深さに応じて直線で位相の展開の調整の品質に依存する。

例えば、配置インディケータは、特性評価する媒体中の深さに応じた弾性波の振幅の減少にリンクされることができる。それで、インディケータは、１／Ｚ^ｎにおけるフィッティングの品質に依存し、式中、Ｚは深さであり、ｎは１と３の間に含まれる整数係数である。

例えば、リアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰの値は、０と１の間に含まれ、関心のある粘弾性媒体に関してプローブが正確に配置されている場合、値は１に近い。

リアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰの値が満足のいくものと見なされる場合、例えば所定の閾値を超える場合、低周波パルスの印加のステップＴＩがトリガされる。

低周波パルスの中心周波数ｔＳＦＷは、１０Ｈｚと１０００Ｈｚの間に含まれる。低周波パルスの持続時間は、１／（２＊ｔＳＦＷ）と１／ｔＳＦＷとの間に含まれる。

低周波パルスの振幅は、１００μｍと１０ｍｍの間に含まれる。

１つの実施形態によれば、低周波パルスの振幅は、ステップＣＷ＿Ｐにおいて測定された弾性波の特性に基づいて変更されてよい。

弾性波の伝播によって引き起こされる変位の振幅は、関心のあるゾーン内で測定される。例えば、関心のあるゾーン内で測定される平均振幅であるＨＡ_Ｍおよび関心のあるゾーン内の基準平均振幅であるＨＡ_Ｒが考慮される。パルス剪断波の伝播によって引き起こされる変位は測定がより困難である場合があると分かっているので、発生される変位の振幅が最適になるように、低周波パルスの設定値に適用する乗数係数ｂを計算することが可能である。低周波パルスの設定値の振幅ＡＴは、以下の式にしたがって、設定値の基準振幅であるＡＴ_Ｒおよび係数ｂに応じて計算される：

および
ＡＴ＝ｂ×ＡＴ_Ｒ

次いで、低周波パルスの設定値ａ（ｔ）は、ある周期のパルス持続時間について以下のように定義される：

式中、ｆは、ｔＳＷＦとも表される低周波パルスの中心周波数であり、ｔは時間である。

１つの実施形態によれば、特許出願ＦＲ１３５１４０５に説明されたように、いくつかの低周波パルスが連続的に発生されてよい。

図１に示された本発明による方法ＰのステップＴＩを参照して説明されたように、低周波パルスの印加および過渡的剪断波の伝播と同時に、第２の超音波取得系列ＤＡが第２の繰返し率ＶＨＰＲＦで放射される。

第２の繰返し率ＶＨＰＲＦは、５００Ｈｚと１００ｋＨｚの間に含まれる。各超音波ショットの中心周波数は、１ＭＨｚと１５ＭＨｚの間に含まれる。

超音波トランスデューサはまた、図１に示されたステップＴＩを参照して説明されたように、第２の超音波取得系列ＤＡから誘導された反射された超音波信号を検出する。第２の超音波取得系列から、相関のステップＣｏｒｒにより粘弾性媒体の変位を計算することが可能である。粘弾性媒体の前記変位は、振動子により印加された低周波パルスにより発生された過渡的剪断波の伝播により発生される。図１に示されたステップＴＩ＿Ｐを参照して説明されたように、粘弾性媒体の変位は次に、過渡的剪断波の特性を計算するために使用される。特に、剪断波の伝播速度Ｖ_Ｓ、したがって関心のある粘弾性媒体の弾性Ｅを計算することが可能である。媒体のヤング率および／または剪断弾性率を計算することもできる。

図２に示す通り、粘弾性媒体の弾性Ｅの測定値を得た後、連続振動の印加のステップＣＷから再び始め、その後、低周波パルスの印加のステップを続けることにより、本方法を繰り返すことが可能である（図２に図示せず）。

図３は、ストロボスコピックモードと呼ばれる、本発明による方法ＰのステップＣＷおよびＣＷ＿Ｐの特定の実施形態を示す。

連続的な正弦曲線は、第１の振動子により印加される連続振動ｃＳＷを概略的に示す。連続振動ｃＳＷは、例えば、２０ｍｓの周期に対応する５０Ｈｚの中心周波数ｃＳＷＦを有する。

連続的な縦線は、第１の超音波取得系列ＰＡを形成する超音波取得群Ｇを表す。群Ｇは、第１の繰返し率ＬＰＲＦで放射される。ストロボスコピック取得モードにしたがって、第１の繰返し率ＬＰＲＦは、連続振動の中心周波数ｃＳＷＦよりも低い。

群内繰返し率は、５００Ｈｚと１００ｋＨｚの間に含まれ、これは、１μｍから１０μｍ程度の小さい変位を測定することを可能にする。

連続振動ｃＳＷに沿った白丸および矢印は、各超音波取得群Ｇにより実行されるサンプリングに対応する。

群Ｇの繰返し率ＬＰＲＦが、連続振動ｃＳＷの中心周波数を下回ることのおかげで、白丸で示されているように、数回の発振周期の最後には連続振動ｃＳＷを完全にサンプリングすることが可能である。

有利には、ストロボスコピックモードは、第１の低い繰返し率ＬＰＲＦを使用しながら、連続振動ｃＳＷを完全にサンプリングすることを可能にする。低い繰返し率の使用は、反射された信号をリアルタイムで処理すること、したがって配置インディケータＲＴ＿ＩＰをリアルタイムで得ることを可能にする。

１つの実施形態によれば、第１の繰返し率ＬＰＲＦは、連続振動の中心周波数ｃＳＷＦを超える。これは、例えば、振動周期当たり２点を取得することを可能にする。したがって、より細かいサンプリングが多くの振動周期で得られ、または同等のサンプリングが、より少ない発振周期で得られる。

図４は、振動子の配置に関して本発明による方法Ｐの一部を実施することにより得られた結果を概略的に示す。

グラフＣＷ＿ＤＩＳＰは、媒体中の深さＺおよび時間Ｔに応じて、関心のある領域ＲＯＩ内の粘弾性媒体の変位（または速度、変形、変形率などのその他の任意の動きパラメータ）を示す。変位はフォールスカラースケール（ｆａｌｓｅ ｃｏｌｏｕｒ ｓｃａｌｅ）を使用して表されており、より明るい色は、軸Ｄの正方向に沿った変位を表す。変位は、振動子により印加された連続低周波振動によって引き起こされ、媒体の表面と接触して置かれた超音波トランスデューサＵＴによりＺ＝０において測定される。

粘弾性媒体内の関心のある領域ＲＯＩ内の測定された変位ＣＷ＿ＤＩＳＰから、連続振動により発生された、媒体内を伝播する弾性波に関する情報ＲＴ＿ＩＮＦＯをリアルタイムで抽出することが可能である。そのような特性の例は、媒体内の深さに応じた弾性波の振幅Ａおよび位相Ｐｈである。

所定の閾値と測定されたＡとＰｈの値を比べることにより、粘弾性媒体に関して振動子の配置インディケータを決定することが可能である。配置インディケータの値が所定の閾値よりも高い場合、トランジェントエラストグラフィによる媒体の弾性の測定は有効と見なされる。

あるいは、測定された量ＡおよびＰｈと、媒体内を伝播する弾性波の振幅および位相を説明する理論モデルとの間の調整品質パラメータＡＪを得ることが可能である。この場合、配置インディケータは調整品質パラメータＡＪから得られる。例えば、調整品質パラメータは、調査される深さ範囲内の深さに応じた位相遅れの曲線の線形回帰の予測の品質を与える決定係数Ｒ^２である。

１つの実施形態によれば、調整品質パラメータＡＪは、０と１の間に含まれる。

計算されたら、配置インディケータは、数字もしくは文字の形態で、またはカラースケールを使用することにより表示されてよい。あるいは、配置インディケータは、オペレータがトランジェントエラストグラフィステップをトリガできることを示す「配置はＯＫ」タイプの単純な視覚インディケーションであってよい。

図５は、本発明による方法Ｐを実施することにより得られた結果を示す。

グラフＣＷ＿ＤＩＳＰは、図４を参照して説明されたように、媒体中の弾性波の存在下で測定された変位を表す。

グラフＲＴ＿ＩＮＦＯは、図４を参照して説明されたように、リアルタイムで測定された定常波の振幅Ａおよび位相Ｐｈを表す。グラフＲＴ＿ＩＮＦＯから、配置インディケータは、リアルタイムで計算および表示されることができる。

グラフＴＩ＿ＤＩＳＰは、低周波パルスの印加に続いて測定された変位を媒体中の深さＤおよび時間Ｔに応じて表す。言い換えれば、グラフＴＩ＿ＤＩＳＰはパルスエラストグラムを表す。変位は、フォールスカラースケール（ｆａｌｓｅ ｃｏｌｏｕｒ ｓｃａｌｅ）を使用して表され、粘弾性媒体内の過渡的剪断波の伝播に対応する。

変位ＴＩ＿ＤＩＳＰから、過渡的剪断波の伝播速度Ｖｓを計算すること、および媒体の弾性に遡ることが可能である。

図１、図２および図３を参照して説明されたように、本発明による方法Ｐの実施中、グラフＣＷ＿ＤＩＳＰ、グラフＲＴ＿ＩＮＦＯおよび振動子の配置インディケータは同時に計算および表示される。

有利には、第１の超音波取得系列の構造のおかげで、配置インディケータＲＴ＿ＩＰならびにグラフＲＴ＿ＩＮＦＯは、リアルタイムで計算および表示されることができる。

逆に、グラフＴＩ＿ＤＩＳＰおよび剪断波の伝播速度Ｖｓの計算は、粘弾性媒体に向いている振動子の位置が検証される場合およびステップＴＩがトリガされる場合のみ表示される。

図５は、本発明による方法Ｐの実施中に得られた結果のグラフィック表示と見なされてもよく、検査中または測定中に画面上に表示されて、オペレータによって参考にされてもよい。

図６は、ハイブリッドエラストグラフィプローブＰＲを概略的に示す。

プローブＰＲは：
－ 粘弾性媒体内で弾性波を発生する連続低周波振動を粘弾性媒体に印加するように構成された第１の振動子ＶＩＢ１；
－ 粘弾性媒体内で過渡的剪断波を発生する低周波パルスを粘弾性媒体に印加するように構成された第２の振動子ＶＩＢ２；
－ 超音波トランスデューサＴＵＳであって：
・第１の繰返し率で発生される超音波取得群を含み、各超音波取得群は少なくとも１回の取得を含む、第１の超音波取得系列；
・第２の系列を作る超音波取得が第２の繰返し率で発生される、第２の超音波取得系列
を放射するように構成された超音波トランスデューサＴＵＳ
を含み、
前記プローブは、低周波パルスの印加の前に連続振動の印加を停止するようにさらに構成されている。

図６に示された実施形態によれば、超音波トランスデューサＴＵＳは、低周波パルスを印加する振動子ＶＩＢ２の軸上にマウントされる。

１つの実施形態によれば、超音波トランスデューサＴＵＳは、先端ＰＴを使用するプローブの本体に固定されてよい。

第１の振動子ＶＩＢ１はプローブＰＲを発振させる。この発振中、超音波トランスデューサＴＵＳは、連続低周波振動を印加し、媒体内に弾性波を作り出しながら粘弾性媒体に押し付けられる。

１つの実施形態によれば、連続低周波振動の印加のための第１の振動子ＶＩＢ１は、超音波トランスデューサＴＵＳの周りまたはプローブ先端ＰＴの周りに置かれた振動リングを含む。

第２の振動子ＶＩＢ２は、いくつかの実施形態にしたがって低周波パルスを粘弾性媒体に印加することができる。

第１の実施形態によれば、プローブ先端ＰＴは可動であり、第２の振動子ＶＩＢ２により作動されてよい。次いで、超音波トランスデューサＴＵＳは、図６の矢印２の方向に沿って振動を印加するために粘弾性媒体に押し付けられる。

第２の実施形態によれば、プローブＰＲは、可動部のない慣性プローブである。この場合、プローブＰＲ内の第２の振動子ＶＩＢ２の動きはプローブの動きにつながり、連続振動またはパルス振動は、この場合も、トランスデューサＴＵＳを粘弾性媒体に押し付けることにより印加される。

振動子Ａの動きの軸は、超音波トランスデューサＴＵＳの対称軸である。例えば、超音波トランスデューサＴＵＳは、軸Ａが超音波トランスデューサＴＵＳの中心を通過する円形断面を有してよい。

１つの実施形態によれば、プローブＰＲは、例えば本発明による方法のステップＴＩ中に、低周波パルスの印加をトリガするための制御手段ＴＯＧを含む。

図７ａは、本発明によるハイブリッドエラストグラフィのためのプローブＰＲのある実施形態を概略的に示す。

プローブＰＲは：
－ 連続振動またはパルス振動の、関心のある粘弾性媒体への印加のための振動子ＶＩＢ；
－ 超音波ショットの放射、および、反射された超音波信号の検出のための超音波トランスデューサＴＵＳ
を含む。

したがって、図７ａによるプローブＰＲは、連続低周波振動と低周波パルスの両方を印加することが意図された単一の振動子を含む。

１つの実施形態によれば、超音波トランスデューサの直径は、２と１５ｍｍの間に含まれる。

１つの実施形態によれば、超音波トランスデューサの中心周波数は、１ＭＨｚと１５ＭＨｚの間に含まれる。

１つの実施形態によれば、超音波トランスデューサＴＵＳは凸腹プローブである。

プローブＰＲの１つの実施形態によれば、振動子のうちの少なくとも１つは軸対称である。言い換えれば、少なくとも１つの振動子は対称軸を有する。

１つの実施形態によれば、軸対称の振動子の対称軸は、超音波トランスデューサＴＵＳの対称軸と対応する。

１つの実施形態によれば、プローブの振動子のうちの少なくとも１つはリング形状を有し、超音波トランスデューサＴＵＳの周りに構成される。

１つの実施形態によれば、プローブは、リアルタイム配置インディケータＲＴ＿ＩＰを計算および表示するための計算および表示手段をさらに含む。

例えば、計算手段は、少なくとも１つのマイクロプロセッサおよび少なくとも１つのメモリを含む。

例えば、表示手段は、画面および／または配置インディケータを含む。

１つの実施形態によれば、プローブは、プローブが正確に配置されているときトリガされる配置インディケータを含む。このインディケータは、視覚的なインディケータ、例えばダイオードの色の変化であってよい。あるいは、インディケータは、振動のタイプまたは振幅の変化など、音または触覚のインディケータであってよい。

図７ｂは、本発明によるハイブリッドエラストグラフィデバイスＤＥＶを示す。本発明によるデバイスＤＥＶは：
－ 本発明によるプローブＰＲ；
－ プローブＰＲに接続された中央ユニットＵＣ；
を含む。

中央ユニットは：
－ 反射された超音波信号を処理するための計算手段；
－ 本発明による方法Ｐの異なるステップにおいて得られた結果を表示するための画面ＳＣ；
－ オペレータによってデバイスを制御するための制御または入力手段ＥＮＴ
を備えてよい。

中央ユニットＵＣは、有線リンクまたは無線通信手段によりプローブＰＲに接続されてよい。

１つの実施形態によれば、画面ＳＣは、図５に示された結果の表示に適している。画面ＳＣは、本発明による方法ＰのステップＣＷ＿Ｐ中に計算された位置インディケータＲＴ＿ＩＰをリアルタイムで表示してもよい。

１つの実施形態によれば、中央ユニットは、リアルタイムで計算および表示された配置インディケータＲＴ＿ＩＰの値に基づいて低周波パルスの印加を自動的にトリガするように構成された手段を含む。

Claims (18)

1. ハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）であって、以下のステップ、
   － 粘弾性媒体と接触したプローブに含まれる第１の振動子を使用した、連続低周波振動の印加、および、粘弾性媒体と接触した超音波トランスデューサを使用した、第１の超音波取得系列の発生（ＣＷ）であって、前記第１の超音波取得系列は、第１の繰返し率で発生される超音波取得群を含み、各超音波取得群は少なくとも１回の取得を含み、連続低周波振動は粘弾性媒体内で弾性波を発生すること、
   － 第１の超音波取得系列からの、粘弾性媒体内の弾性波の少なくとも１つの特性の決定（ＣＷ＿Ｐ）であって、粘弾性媒体内の弾性波の特性は、調査する粘弾性媒体に関してプローブのリアルタイム配置インディケータ（ＲＴ＿ＩＰ）を計算するために使用されること、
   － 粘弾性媒体と接触したプローブに含まれる第２の振動子を使用した、低周波パルスの印加、および、超音波トランスデューサを使用した、第２の超音波取得系列の発生（ＴＩ）であって、第２の系列を作る超音波取得は第２の繰返し率で発生され、低周波パルスは、粘弾性媒体内を伝播する過渡的剪断波を発生すること、
   を含む、ハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
2. 第１の振動子により印加される連続低周波振動が、第２の振動子による低周波パルスの印加および第２の超音波取得系列の発生の前に停止されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 以下のステップ
   － 第２の超音波取得系列からの、過渡的剪断波の少なくとも１つの特性の決定（ＴＩ＿Ｐ）
   をさらに含む、請求項１または２に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
4. 連続低周波振動と低周波パルスとを印加するために同じ振動子が使用されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
5. リアルタイム配置インディケータ（ＲＴ＿ＩＰ）をリアルタイムで表示するステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
6. 低周波パルスの印加、および、第２の超音波取得系列の発生のステップ（ＴＩ）が、配置インディケータが所定の条件を満たす場合のみトリガされることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
7. 低周波パルスの印加、および、第２の超音波取得系列の発生のステップ（ＴＩ）が、自動的にトリガされることを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
8. 振動子と粘弾性媒体との間の接触力が所定の下側閾値を上回る場合のみ、連続低周波振動の印加のステップがトリガされることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
9. 振動子と粘弾性媒体との間の接触力が所定の下側閾値と所定の上側閾値との間に含まれる場合のみ、低周波パルスの印加のステップがトリガされることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
10. 第１の超音波取得系列が、５００Ｈｚと１０ｋＨｚの間に含まれる群内繰返し率（ＨＰＲＦ）および１０Ｈｚと１０ｋＨｚの間に含まれる第１の繰返し率（ＬＰＲＦ）を有する少なくとも２回の超音波取得を含む群の繰返しにより形成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
11. 第１の繰返し率が、連続振動数（ｃＳＷＦ）よりも低いことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
12. 低周波パルスの振幅が、連続低周波振動により粘弾性媒体内で発生された弾性波の特性に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１１に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
13. 振動子の連続振動の停止と低周波パルスの印加が、１０ｍｓを超える時間間隔だけ分離されることを特徴とする、請求項２から１２のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィ法（Ｐ）。
14. ハイブリッドエラストグラフィプローブ（ＰＲ）であって、
    － 粘弾性媒体内で弾性波を発生する連続低周波振動を粘弾性媒体に印加するように構成された第１の振動子、
    － 粘弾性媒体内で過渡的剪断波を発生する低周波パルスを粘弾性媒体に印加するように構成された第２の振動子、
    － 超音波トランスデューサであって
    ・第１の繰返し率で発生される超音波取得群を含み、各超音波取得群は少なくとも１回の取得を含む、第１の超音波取得系列、
    ・第２の系列を作る超音波取得が第２の繰返し率で発生される、第２の超音波取得系列
    を放射するように構成された超音波トランスデューサ
    を含み、
    前記プローブは、低周波パルスの印加の前に連続振動の印加を停止するようにさらに構成されている、ハイブリッドエラストグラフィプローブ（ＰＲ）。
15. 少なくとも１つの振動子が、超音波トランスデューサと同じ対称軸を有することを特徴とする、請求項１４に記載のハイブリッドエラストグラフィプローブ（ＰＲ）。
16. 少なくとも１つの振動子が、リング形状を有し、超音波トランスデューサの周りに構成されることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のハイブリッドエラストグラフィプローブ（ＰＲ）。
17. 配置インディケータ（ＲＴ＿ＩＰ）を計算および表示するための手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のハイブリッドエラストグラフィプローブ（ＰＲ）。
18. ハイブリッドエラストグラフィデバイス（ＤＥＶ）であって、
    － 請求項１７に記載のハイブリッドエラストグラフィプローブ（ＰＲ）、
    － プローブ（ＰＲ）に接続され、反射された超音波信号を処理するための計算手段、表示手段（ＳＣ）、ならびに制御および／または入力手段（ＥＮＴ）を少なくとも含む、中央ユニット（ＵＣ）
    を含む、ハイブリッドエラストグラフィデバイス（ＤＥＶ）。

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