JP2015514532A - 粘弾性媒質の超音波または生体力学のパラメータを測定する装置 - Google Patents
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Abstract
Description
般的には信号減衰のような、超音波照射後の後方散乱された超音波信号を有する任意の粘
弾性媒質のパラメータの測定、すなわち、粘弾性媒質(viscoelastic medium)の超音波
または生体力学のパラメータ特性を測定する装置に関する。これは、より具体的には、し
かし限定することなく、ヒトまたは動物の脂肪組織の弾性の測定に適用できる。
測する方法は知られている。これは、高速度で媒質の測定シーケンスを得るために、超音
波圧縮波を放出することによってなされる。得られた測定値は、従ってそのせん断波の進
行の際の動きを決定するために、オフラインで処理される。
ん断波を発生させるように用いられている。フランス特許出願公開第2843290号公
報は、超音波によって照射された後で、超音波信号を放出する器官の弾性を測定する装置
を記載している。この装置は、超音波トランスデューサと、低周波でトランスデューサを
振動させるために従属している動電型アクチュエータを備えている。
ているように操作者が装置を位置決めし固定することが必要であり、器官に対する超音波
トランスデューサの異なる傾きが異なる測定結果を与える。換言すれば、超音波トランス
デューサの正確な位置は操作者のスキル次第である。
を歪曲させる。
値が操作者のスキルに依存しない、粘弾性媒質の超音波または生体力学のパラメータを測
定する装置を提供することによって先行技術による装置の前述の欠点を克服することにあ
る。
定装置を開示する。前記装置は、少なくとも1つの超音波トランスデューサを備え、前記
装置は以下の特徴を有している。
− 固定部と可動部とを有する少なくとも1つの振動子を備え、前記超音波トランスデ
ューサは、前記少なくとも1つの振動子の前記可動部に固定されており、
− その振動子に固定されている少なくとも1つの粘着性要素を備え、前記粘着性要素
は、粘弾性媒質に面している表面に粘着によって固定されてその表面に面している超音波
トランスデューサの放出および受信面を保持するように構成されている。
の放出および受信面を分離している表面を意味する。
− 例えば、脂肪組織(脂肪組織は、この例における粘弾性媒質である)の超音波また
は生体力学の特性を測定することが必要であるときに、表皮は粘弾性媒質に面している表
面であり、または、
− 例えば、表皮(表皮は、この例における粘弾性媒質である)の超音波および/また
は生体力学の特性を測定することが必要であるときに、表皮の外側の表面は粘弾性媒質に
面している表面を形成する。
織から構成されている。
皮または器官のような生物学的な組織の上に粘着させることによって固定させることがで
きる粘着面を有するいかなる他の手段をもいう。
間を通してそれに触る必要が無いように、操作者は粘着性要素(保持手段ともいえる)に
よって表皮の上に装置を固定する。振動子は、例えば、スピーカや、縮尺型の動電型アク
チュエータまたは圧電モータのように、小さくかつ軽量であるように選択される。これに
より、装置は、装置が媒質に面して置かれるときに媒質の特性を大きく変えることがない
ように容易に取扱いされ、かつ操作されることができる。
作者が測定の間にいかなる行為をもすることなく、エラストグラフィー(elastography)
測定を行うことができる。従って、得られる結果は操作者のスキルに依存しない。換言す
れば、同一の媒質に対して得られる測定値は、操作者が仕事をしたか否かに無関係に同一
である。なぜならば、操作者は装置を握らないからである。
してのスペクトルパラメータを決定するために、例えば移植前の器官に、または肋骨によ
って保護されていない器官に、直接的に接触させることができる。
れらの技術的に可能な組み合わせによる、以下の1または複数の補完的な特徴を有するこ
とができる。
・ 少なくとも1つの振動子は、振動することができるスピーカである。
・ 粘着性要素は振動子の固定部に固定されており、それ(粘着性要素)は、粘着自由
端部を有し、粘着自由端部は粘弾性媒質に面している表面に粘着によって固定されてその
表面に面している超音波トランスデューサの放出および受信面を保持するように構成され
ている。
・ その粘着自由端部は、振動子の周りにおよび周辺に設置されている。
・ 一実施形態においては、
・ 振動子は、少なくとも2つの支持タブを備え、前記2つのタブの各々がその振
動子の固定部に固定された第1端と、粘弾性媒質に面している表面を圧迫するように構成
された第2端とを有し、
・ 粘着性要素は少なくとも2つの支持タブの各々に固定されており、それ(粘着
性要素)は、自由端部を有し、自由端部は粘弾性媒質に面している表面に粘着によって固
定されてその表面に面している超音波トランスデューサの放出および受信面を保持するよ
うに構成されている。
・ 一実施形態においては、
・ 振動子は、少なくとも2つの支持タブを備え、前記2つの支持タブの各々がそ
の振動子の可動部に固定された第1端と、超音波トランスデューサに固定された第2端と
を有し、そして、
・ 粘着性要素は振動子の固定部に固定されており、また粘着性要素は、その振動
子の周辺に配置されて、粘弾性媒質に面している表面に粘着によって固定されることがで
きてその表面に面している超音波トランスデューサの放出および受信面を保持することが
できるように構成された粘着自由端部を有している。
・ 一実施形態においては、
・ 振動子は、少なくとも2つの支持タブを備え、前記2つの支持タブの各々がそ
の振動子の固定部に固定された第1端と、超音波トランスデューサに固定された第2端と
を有し、そして、
・ 粘着性要素は振動子の固定部に固定されており、また粘着性要素は、その振動
子の周辺に配置されて、粘弾性媒質に面している表面に粘着によって固定されることがで
きてその表面に面している超音波トランスデューサの放出および受信面を保持することが
できるように構成された粘着自由端部を有している。
・ 前記装置は、超音波を変更することなく通過させることを許容する膜を備えており
、前記膜は、少なくとも1つの超音波トランスデューサの放出および受信面と、粘弾性媒
質に面している表面の間に挿入されている。
・ その装置は、粘着性要素と振動子との間に結合手段を備える。
・ その装置は、複数の超音波トランスデューサを備えている。
・ そのトランスデューサは、細長い1片(a strip)の形態に配置されている。
・ 超音波トランスデューサは円形に配置されており、その円の中心に振動子を有して
いる。
・ 振動子(13)の中心振動周波数は、20〜1500ヘルツの間である。
・ 超音波トランスデューサの中心周波数は、0.5〜40メガヘルツの間である。
く理解されるであろう。
とする。
学のパラメータを測定する装置100の線図である。なお、これらのパラメータは媒質の
病理学的な条件に相関付けられている。装置100は以下を備える。
− 超音波トランスデューサ12の放出および受信面によって形成されている底面16
と、上面17とを有する超音波トランスデューサ12と、
− この例示的な実施形態においては固定部20と可動部18とを備えたスピーカ13
である振動子13であって、例えば過度状態の、または単色のタイプの振動を作り出すこ
とができる振動子13と、
− 振動子13に固定されている粘着性要素14と、
− 粘着性要素14と振動子13との間にあって、粘着性要素14を振動子13の固定
部20に固定している結合手段15と、を備える。
ータであり、換言すれば、安価でコンパクトで軽量である振動子であることに留意しなけ
ればならない。軽量とは、振動子13が例えば150グラム未満であり、好ましくは10
0グラム未満であることを意味する。興味深い例示的な実施形態によれば、振動子の重さ
は、ほぼ30グラム程度である。
弾性媒質10(例えば脂肪組織)に面している表面11(例えば表皮)に支持されており
、スピーカ13の可動部(例えば膜によって形成されている)18は、トランスデューサ
12の上面17に固定されている。粘着性要素14は、粘弾性媒質10(この例では脂肪
組織)に面している表面11(この例では表皮)に付着しており、結合手段15によって
スピーカ13の固定部20に固定されている。従って、トランスデューサと振動子のアセ
ンブリは、表皮に固定されている。結合手段15は、例えば、硬いまたは柔らかいロッド
15であり、その一端は、粘着性要素14に固定されており、他端は、スピーカ13の本
体20に固定されている。例示的には、ロッド15は、粘弾性媒質10の表面11に対し
てほぼ平行な軸に沿って延びている。
センブリは、粘弾性媒質10に対して安定した位置で保持されるので、トランスデューサ
12の底面16が粘弾性媒質10に面している表面11に接触する。超音波を通過させる
ことを可能にする超音波トランスデューサの保護ジェルまたは薄膜が、トランスデューサ
12の底面16とその表面11との間に配置されてもよいことが理解される。
うに調整されている。f1は好ましくは20ヘルツと1500ヘルツの間、より具体的に
は70Hzと100Hzの間で選択される。トランスデューサ12に固定されているので
膜はトランスデューサ12を低周波振動に同期させ、それ自身が粘弾性媒質によって受信
された低周波パルスを発生させる。粘弾性媒質10によって受信されたパルス(または振
動)は、粘弾性媒質10の中を伝播する低周波せん断波の伝播を引き起こす。せん断波の
変位速度は、粘弾性媒質10の弾性および粘性によって定まる。
ことができることに留意しなければならない。
。トランスデューサ12の中心周波数f2は、好ましくは、0.5メガヘルツと40メガ
ヘルツの間であり、例えば3.5メガヘルツである。この中心周波数f2は、粘弾性媒質
10における超音波の所望の侵入深さに応じて選択される。周波数が増大するにつれて、
粘弾性媒質10の中に入り込む波の距離は減少する。例えば、12メガヘルツでは、測定
は表皮の下のほぼ5mm程度でなされる。超音波は媒質のなかの粒子によって反射されて
、帰還信号が、同じトランスデューサ12によって受信される。
て固定されている。好ましくは接着される付属品は単純で安価である。
用いられる方法は当業者には周知であり、例えばフランス特許2843290号公報に詳
しく述べられている。
10に面している表面11とトランスデューサ12の放出および受信面16との間に挿入
されている。トランスデューサの放出および受信面16は膜22に支持されている。膜2
2は、超音波を変更することなく通過させることができる材料によって構成されている。
この膜22は、装置200を再利用することを可能にしており、2回の使用の間に交換す
べきことの全ては膜22である。この特別な特徴が、病院に課せられている衛生条件を尊
重することを可能にする。膜22だけを交換することは容易で安価である。
300の線図を示す。特に、装置300は以下を備える。
− 底面16と上面17を有する超音波トランスデューサ12(図示せず)、
− スピーカ13、
− 振動子13の固定部20に固定された粘着性要素14、および粘弾性媒質10に面
している表面11の上に粘着によって固定されるように構成されて、その表面11に面し
ている超音波トランスデューサの放出および受信面(図示せず)を保持するように構成さ
れている粘着自由端部14L、を備える。なお、この例における自由端部14Lは粘着性
要素14の周辺の端部によって構成されている。
れば振動子13の外縁を囲むように、設置されていることに留意しなければならない。示
した例においては、振動子の固定部20は円形であり、粘着性要素14も円形である。粘
着性要素の別の形態も想像することができるのは明らかであり、例えばそれらは長方形、
三角形、またはその他である。
している表面11に複数個の装置300を配置することができる。
400の線図を示す。装置400は以下を備える。
− それぞれが底面16と上面17とを有する、4つの超音波トランスデューサ12、
12’、12”、(これらに加えて、スピーカ13の膜に固定されているので図4には示
されていない1つのトランスデューサがある。)
− スピーカ13、
− スピーカ13の周辺の周囲に配置された粘着性要素14、
− スピーカ13とトランスデューサ12、12’、および12”との間の支持タブ4
0。
固定されており、従って、その膜は、超音波トランスデューサ12を低周波振動に同期さ
せることができ、それ自身が粘弾性媒質によって受信した低周波パルスを発生させる。粘
弾性媒質10によって受信されたパルス(または振動)は、粘弾性媒質10の中を伝播す
る低周波せん断波の伝播を発生させる。図示しないこの超音波トランスデューサは、組織
の中を伝播するせん断波の変位速度を決定するための超音波信号を放出および受信するこ
とができる。
。
おり、各々のロッド40の一端は振動子13の固定部20に固定されており、他端はトラ
ンスデューサ12、12’、12”のうちの1つに固定されている。ロッド40は、フレ
キシブルでもよいことに留意しなければならない。この実施形態においては、支持タブ4
0が振動子13の固定部に固定されているので、振動が超音波トランスデューサ12、1
2’、12”に加わらず、従ってそれらは音波検査器(echograph)モードで用いること
ができる。
形成されており、各々のロッド40の一端は振動子13の可動部に固定されており、他端
はトランスデューサ12、12’、12”のうちの1つに固定されている。この実施形態
においては、支持タブ40が振動子13の可動部に固定されているので、振動運動がトラ
ンスデューサ12、12’、12”に加えられ、振動子13の可動部が1または複数の低
周波パルスを放出するときに、その振動子13の膜に直接的に固定されている振動子と全
く同じように、放出される。
のアセンブリが粘弾性媒質に対して安定した位置で保持される。これにより、超音波トラ
ンスデューサの底面が表面11に接触して圧迫され、表面11にほぼ平行に延ばされる。
この安定した位置において、粘弾性媒質の異なる位置における超音波パラメータが、操作
者が装置に触ることなく測定されてもよい。従って、得られる測定値は操作者のスキルに
依存していない。
おり、円形の中心には振動子と超音波トランスデューサが配置されているが、周辺の超音
波トランスデューサは、また、ストリップ状にも配置することができることに留意しなけ
ればならない。
れらの測定値は同じ条件下で行われるので、それらを比較することができる。
− 粘弾性媒質10に面している表面11に接触している超音波トランスデューサ12
(図示せず)、
− 3つの支持タブ40を有するスピーカ13、なお、各々の支持タブ40は振動子1
3の固定部20に固定された第1端と、粘弾性媒質10に面している表面11を圧迫する
ように構成されている第2端を備える。
− 各々の支持タブ40の第2端に固定されている粘着性要素14、なお、粘着性要素
の各々は、粘弾性媒質10に面している表面11の上に粘着によって固定されるように構
成されて、その表面11に面している超音波トランスデューサの放出および受信面を保持
するように構成されている自由端部を有している。
しているトランスデューサ12、12’、12”の放出および受信面16、16’、16
”を保持するように構成されている。換言すれば、粘着性要素は、トランスデューサ12
、12’、12”を固定することができて、その結果としてトランスデューサ12、12
’、12”に固定された振動子13を、粘弾性特性が決定されるべき粘弾性媒質10(例
えば表皮の下に位置している脂肪組織)に面している表面11(例えば表皮)に固定する
ことができる。従って、この装置を用いて得られる測定値は操作者に依存しないので、得
られる結果は全ての操作者に対して同一である。トランスデューサは測定の際に傾いてお
らず、また、ずらされてもいない。
ので(例えば粘着性要素が医用タイプの粘着テープであるとき)、衛生標準を重視してい
る。
した突き出した腹または柔らかい腹)を有していることに留意しなければならない。この
装置は、そのような平面でない表面に容易に設置することができる。
性を測定する装置のさまざまなバリエーション、特に、超音波トランスデューサ(複数個
を含む)のレイアウト、数、および配列や、覆いとスピーカとの間の粘着性要素の形状、
を作製することができるであろう。
Claims (13)
- 粘弾性媒質(10)の超音波または生体力学のパラメータを測定する装置(100、2
00、300、400、500)であって、
前記装置(100、200、300、400、500)は、少なくとも1つの超音波ト
ランスデューサ(12、12’、12”)を備え、
前記装置(100、200、300、400、500)は、
固定部(20)および可動部(18)とを有する少なくとも1つの振動子(13)を
備え、前記超音波トランスデューサ(12、12’、12”)は、前記少なくとも1つの
振動子(13)の前記可動部(18)に固定されており、
前記振動子(13)に固定されている少なくとも1つの粘着性要素(14)を備え、
前記粘着性要素(14)は、粘弾性媒質(10)に面している表面(11)に粘着によっ
て固定されて前記表面に面している前記超音波トランスデューサ(12、12’、12”
)の放出および受信面(16、16’、16”)を保持するように構成されていることを
特徴とする装置(100、200、300、400、500)。 - 前記少なくとも1つの振動子(13)は振動することができるスピーカであることを特
徴とする、請求項1に記載の装置(100、200、300、400、500)。 - 前記粘着性要素(14)は、前記振動子(13)の前記固定部(20)に固定されてお
り、前記粘弾性媒質(10)に面している表面(11)に粘着によって固定されて前記表
面(11)に面している前記超音波トランスデューサ(12、12’、12”)の前記放
出および受信面(16、16’、16”)を保持するように構成された粘着自由端部を有
していることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置(100、200、300、
400、500)。 - 前記粘着自由端部は、前記振動子(13)の周辺に設置されていることを特徴とする、
請求項3に記載の装置(300)。 - 前記振動子(13)は少なくとも2つの支持タブ(40)を備え、前記2つの支持タブ
(40)の各々が前記振動子(13)の前記固定部(20)に固定された第1端と、前記
粘弾性媒質(10)に面している表面(11)を圧迫するように構成された第2端とを有
し、
粘着性要素(14)は、前記少なくとも2つの支持タブ(40)の各々に固定されてお
り、それぞれの粘着性要素(14)は、前記粘弾性媒質(10)に面している表面(11
)に粘着によって固定されて前記表面(11)に面している前記超音波トランスデューサ
(12、12’、12”)の前記放出および受信面(16、16’、16”)を保持する
ように構成された自由端部を有していることを特徴とする、請求項1または2に記載の装
置(500)。 - 前記振動子(13)は少なくとも2つの支持タブ(40)を備え、前記2つの支持タブ
(40)の各々が前記振動子(13)の前記可動部(18)に固定された第1端と、前記
超音波トランスデューサ(12、12’、12”)に固定された第2端とを有し、
粘着性要素(14)は前記振動子(13)の前記固定部(20)に固定されており、ま
た前記粘着性要素は前記振動子(13)の周辺に配置されて、前記粘弾性媒質(10)に
面している表面(11)に粘着によって固定されることができて前記表面(11)に面し
ている前記超音波トランスデューサ(12、12’、12”)の前記放出および受信面(
16、16’、16”)を保持するように構成された粘着自由端部を有していることを特
徴とする、請求項1または2に記載の装置(400)。 - 前記振動子(13)は少なくとも2つの支持タブ(40)を備え、前記2つの支持タブ
(40)の各々が前記振動子(13)の前記固定部(20)に固定された第1端と、前記
超音波トランスデューサ(12、12’、12”)に固定された第2端とを有し、
粘着性要素(14)は前記振動子(13)の前記可動部(18)に固定されており、ま
た粘着性要素は前記振動子(13)の周辺に配置されて、前記粘弾性媒質(10)に面し
ている表面(11)に粘着によって固定されることができて前記表面(11)に面してい
る前記超音波トランスデューサ(12、12’、12”)の前記放出および受信面(16
、16’、16”)を保持するように構成された粘着自由端部を有していることを特徴と
する、請求項1または2に記載の装置(400)。 - 前記装置は、超音波を変更することなく通過させることを許容する膜(22)を備えて
おり、前記膜(22)は、少なくとも1つの超音波トランスデューサ(12)の前記放出
および受信面(16)と、前記粘弾性媒質(10)に面している表面(11)の間に挿入
されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置(200)。 - 前記粘着性要素(14)と前記振動子との間に結合手段(15)を備えることを特徴と
する、請求項1または2に記載の装置(100)。 - 複数の超音波トランスデューサ(12、12’、12”)を備えることを特徴とする、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置(400)。 - 前記超音波トランスデューサ(12、12’、12”)は円形に配置されており、その
円の中心に振動子(13)を有していることを特徴とする、請求項10に記載の装置(4
00)。 - 前記振動子(13)の中心振動周波数は、20ヘルツ〜1500ヘルツの間であること
を特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置(100、200、300、4
00、500)。 - 前記超音波トランスデューサの中心周波数は、0.5メガヘルツ〜40メガヘルツの間
であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置(100、200
、300、400、500)。
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