JP2021528157A - 解剖学的粘度の剪断波検出 、関連するデバイス、システム、及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
を使用して第1及び第2の剪断位相速度を分析することによって生成することができる。ここで、ηは組織の粘度を評価する弾性分散組織特性を表し、Δcsは第2の剪断位相速度と第1の剪断位相速度との間の差であり、Δfは第1の周波数f1と第2の周波数f2との差であり、又はその逆である。この関係を使用して、視野160内の複数の位置(例えば、Bモード画像内の各ピクセル)の各々について解剖学的構造の粘度を計算することができる。視野160内の複数の位置の各々における粘度を計算することによって、複数の位置の各々における解剖学的構造の粘度を示すために粘度マップ及び/又は視覚的描写を生成することができる。
G(ω)=Gs(ω)+i*Gl(ω)
によって定義される複素せん断弾性率(ω)によって表すことができる。ここで、Gs(ω)は蓄積弾性率又は弾性率であり、Gs(ω)は損失弾性率である。粘度η(ω)は周波数に対する損失弾性率の比として定義できる。剪断位相速度cs(ω)と減衰量αs(ω)は、
の関係により上述した複素せん断弾性係数に関係する。ここで、ρは媒体の密度を表し、Gs(ω)及びGl(ω)は上述されている。これらの関係及び解剖学的構造の既知の特性を使用して、解剖学的構造の粘弾性特性を決定することができる。いくつかの態様では、これらの関係を使用して、1つの剪断波のみが誘導され、及び/又は単一の周波数を示す剪断波が使用される、解剖学的構造の弾性及び粘度を決定することができる。上記の関係は、粘度を決定するための「モデルフリー」アプローチを容易にし得る。
の表に示すいくつかの一般的なモデルには、Kelvin−Voigtモデル、Maxwellモデル、Zenerモデルがある。ここで、μは弾性率、ωは剪断波の周波数、ηは粘度である。上記のモデルは、既知の弾性率Gs及び損失弾性率Glを、弾性度及び/又は粘度の近似に変換するために使用することができる。
Claims (17)
- 解剖学的構造の粘度を決定するためのシステムであって、
超音波トランスデューサと、
振動源と
前記超音波トランスデューサ及び前記振動源と通信する処理システムであって、前記処理システムは、
前記振動源を作動させて、第1の周波数で前記解剖学的構造内に第1の剪断波を誘導し、
前記振動源を作動させて、第2の周波数で前記解剖学的構造内に第2の剪断波を誘導し、
前記第1の剪断波及び前記第2の剪断波を示す前記解剖学的構造を表す超音波データを得るように前記超音波トランスデューサを作動させ、
前記解剖学的構造における前記第1の剪断波の第1の位相速度及び前記解剖学的構造における前記第2の剪断波の第2の位相速度を決定し、
前記第1の位相速度及び前記第2の位相速度を比較することによって前記解剖学的構造の前記粘度を決定する
ように構成される、処理システムと
を有する、システム。 - 前記振動源は、第1の振動器と第2の振動器とを有し、前記処理システムは、前記第1の振動器を作動させて前記第1の剪断波を誘導し、前記第2の振動器を作動させて前記第2の剪断波を誘導するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記処理システムは、前記第1及び第2の振動器を作動させて、前記第1の剪断波及び前記第2の剪断波を交互に誘導するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記振動源は第1の振動器と第2の振動器とを有し、前記処理システムは前記第1及び第2の振動器を作動させて前記第1の剪断波を第1の時間に誘導し、前記第1及び第2の振動器を作動させて第2の時間に前記第2の剪断波を誘導するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記処理システムは、
前記振動源を作動させて、前記第1の周波数及び前記第2の周波数を有する広帯域振動を放出し、
バンドパスフィルタを適用して、前記第1の位相速度及び前記第2の位相速度を決定する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記処理システムは、前記取得される超音波データに指向性フィルタを適用するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記処理システムと通信するユーザディスプレイをさらに備え、前記処理システムは、
前記解剖学的構造の視野内の複数の点における前記解剖学的構造の粘度を決定し、
前記処理システムによって、前記視野内の前記複数の点の各々における前記解剖学的構造の前記粘度に関連する視覚的描写を生成し、
前記ユーザディスプレイに前記視覚的描写を出力する
ように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 前記処理システムは、
前記超音波トランスデューサを作動させて前記解剖学的構造の超音波撮像データを取得し、
前記得られる超音波撮像データに基づいて前記解剖学的構造の超音波画像を生成し、
前記超音波画像上にオーバーレイされる前記視覚的描写を前記ユーザディスプレイに出力する
ように構成される、請求項7に記載のシステム。 - 前記視覚的描写は、前記第1及び第2の位相速度に関連するプロット又は前記視野内の前記粘度を表すマップのうちの少なくとも1つを有する、請求項8に記載のシステム。
- 前記処理システムは、
前記振動源を作動させて、第3の周波数で第3の剪断波を誘導し、
前記第3の剪断波の第3の位相速度を決定し、
前記第1の位相速度、前記第2の位相速度、及び前記第3の位相速度を比較することによって前記解剖学的構造の前記粘度を決定する
ように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 解剖学的構造の粘度を決定するための方法であって、
振動源によって、第1の周波数で前記解剖学的構造内に第1の剪断波を誘導するステップと、
前記振動源によって、第2の周波数で前記解剖学的構造に第2の剪断波を誘導するステップと、
超音波トランスデューサによって、前記第1の剪断波及び前記第2の剪断波を示す前記解剖学的構造を表す超音波データを取得するステップと、
前記振動源及び前記超音波トランスデューサと通信する処理システムによって、前記取得される超音波データに基づいて、前記解剖学的構造内の前記第1の剪断波の第1の位相速度及び前記解剖学的構造内の前記第2の剪断波の第2の位相速度を決定するステップと、
前記処理システムによって、前記第1の位相速度及び前記第2の位相速度を比較することにより、前記解剖学的構造の前記粘度を決定するステップと
を有する、方法。 - 前記振動源は第1の振動器と第2の振動器とを有し、前記第1の剪断波を誘導するステップは、前記第1の振動器を用いて前記第1の剪断波を誘導するステップを含み、前記第2の剪断波を誘導するステップは、前記第2の振動器を用いて前記第2の剪断波を誘導するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の剪断波を誘導し、前記第2の剪断波を誘導するステップは、前記第1の振動器と前記第2の振動器とによって前記第1の剪断波と前記第2の剪断波とを交互に誘導するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記振動源は第1の振動器と第2の振動器とを有し、前記第1の剪断波を誘導するステップ及び前記第2の剪断波を誘導するステップは、前記第1の振動器と前記第2の振動器とによって前記第1の剪断波を第1の時間に誘導するステップと、前記第1の振動器と前記第2の振動器によって前記第2の剪断波を第2の時間に誘導するステップとを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の剪断波を誘導するステップ及び前記第2の剪断波を誘導するステップは、前記振動源によって、前記第1の周波数及び前記第2の周波数を含む広帯域振動を放出するステップを含み、前記第1の位相速度及び前記第2の位相速度を決定するステップは、バンドパスフィルタを適用するステップを有する、請求項11に記載の方法。
- 前記処理システムによって、前記解剖学的構造の視野内の複数の点における前記解剖学的構造の粘度を決定するステップと、
前記処理システムによって、前記視野内の前記複数の点の各々における前記解剖学的構造の前記粘度に関連する視覚的描写を生成するステップと
を更に有する、請求項11に記載の方法。 - 前記超音波トランスデューサによって、前記解剖学的構造の超音波撮像データを取得するステップと、
前記処理システムによって、前記取得される超音波撮像データに基づいて前記解剖学的構造の超音波画像を生成するステップと、
前記処理システムによって、前記超音波画像上にオーバーレイされる前記視覚的描写をユーザディスプレイに出力するステップと
を更に有する、請求項16に記載の方法。
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