JP2023010622A - エラストグラフィデバイスおよび方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】エラストグラフィデバイスおよび方法を提供すること。【解決手段】エラストグラフィデバイスは、単一の超音波トランスデューサ(6);または複数の超音波トランスデューサを備えたプローブと、組織(8)に向かって単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を誘導するように配置された低周波振動器(5)とを含む。このデバイスは、超音波パルスのシーケンスを放射し、変位によって誘導された弾性波が組織内をどのように進むかを追跡するために、それに応答して受信されたエコー信号を取得するように構成される。デバイスは、放射された超音波パルスの1つまたは複数について、その差が2.d/vUS(dは単一トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位、vUSは組織内の超音波の速度)に応じて変化するように、放射時の時間的オフセット(δtTX)、および/または受信時の時間的オフセット(δtRX)を生成するように構成される。【選択図】図7

Description

開示される技術は、エラストグラフィデバイスおよび方法に関する。より詳細には:
- 組織と接触している先端部を移動させることによって、特徴付けられるべき前記組織内を移動する弾性波を生成し、
- 組織の硬さを特徴付けるために、超音波パルスを送信し、対応するエコーを受信し、この弾性波がこの組織内をどのように移動するかを追跡する、
ように構成されたデバイスに関する。
例えば振動制御トランジェントエラストグラフィによって測定される肝臓の硬さは、医療専門家が肝臓疾患または損傷を検出するためまたは特徴付けるために、およびより一般的には被験者の肝臓の状態を監視するために非常に有用なツールであることが示されている。図1は、振動制御トランジェントエラストグラフィによって肝臓の硬さを測定するように構成された、先行技術のエラストグラフィデバイス1aを模式的に表している。このデバイスは:
- 手で持つことができるケーシング3aと、
- 低周波振動器5aによってケーシング3aに対して相対的に移動させることができる先端部4aと、
- 先端部4aの端部に取り付けられた超音波トランスデューサ6a(場合によっては、超音波トランスデューサを覆う封止膜を有する)と、
を備えるプローブ2aを含む。
測定時には、超音波トランスデューサ6aが被検者の体8にわずかに押し付けられるようにプローブケーシング3aを手持ちする。その後、先端部4aの過渡的な変位をトリガとして、超音波トランスデューサ6aを被検者の身体に向かって移動させたり、戻したりし、それによって組織内に低周波弾性波(特に、低周波せん断波)を発生させる。超音波トランスデューサ6aの対応する変位d(t)は、図2において時間tにわたって概略的に表されており、d(t)は、より正確には、トランスデューサ6aの初期位置(この過渡振動をトリガする直前の位置である)に対する、時間tにおける被験者の身体(図1参照)に向けられた軸zに沿ったトランスデューサ6aの位置に対応している。図2に表されるように、低周波振動がトリガされたときから始まる超音波パルスUSPのシーケンスSが、超音波トランスデューサ6aから放射される。これらの超音波パルスは、プローブに面する組織に誘導された弾性波が、この組織内をどのように移動するかを追跡することを可能にする。この目的のために、このシーケンスの2つの連続する超音波ショットに対応する2つのエコー信号が、組織内の異なる深さについて、組織がこれらの2つのパルスの間に移動した距離を決定するために一緒に相関される。
各時刻において、組織における歪みマップ(エラストグラムまたは変位またはせん断波伝播マップと呼ばれることもある)が、この組織における深さzに応じて、このようにして決定される。図3は、図2に表されるような低周波振動を付与した結果生じる、被験者の肝臓における歪みマップを、時間tと深さzに応じて表したものである。このように、検査対象組織内を伝播する弾性波を時空間的に表現したものをエラストグラムと呼ぶ。エラストグラムは、このような弾性波が組織中をどのように伝播していくかを非常に明確に視覚化することができる。この組織におけるせん断波の伝播速度は、この図に表される時間と深さに応じての波面の位置を示す直線の傾きから求めることができる。そして、この伝播速度から組織の硬さを推測することができる。
このような測定プロセス中に記録されたエコー信号を分析し処理する場合、超音波トランスデューサ6aの変位d(t)を補償することが望ましい。実際、このようなデバイスでは、超音波トランスデューサ6aは、移動する先端部4a自体に固定されている。そのため、先端部4aが移動すると、トランスデューサ6aとそのような組織またはそのような組織の部分との間の距離が変化する。補正を行わない場合、そのようなまたはそのような歪みが観察される見かけの深さは、したがって、この歪みが実際に発生する深さとはわずかに異なることになる。
その上、所与の時間における組織の歪みを決定するために(2つの対応するエコー信号を相関させることによって)放射される2つの連続するショットのカップルについて、これらの2つのパルス間の超音波トランスデューサの変位は、中を伝わる弾性波によって生じる実際の組織の変位に重畳して、組織全体の見かけ上の全体的な変位をもたらす。このオフセットは、各深度において同じであるが、「Shear elasticity probe for soft tissues with 1-D transient elastography」 L. Sandrin et al, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 49, no. 4, 436‐446頁、2002年4月、の論文のセクションIII.A(440頁)で説明されているように、考慮した時間に決定された組織変位のz微分を計算することにより、容易に抑制することが可能である。それでも、この論文で説明されているように、記録された2つのエコー信号を相関させる前にトランスデューサの変位を補償することは非常に望ましい。実際、トランスデューサの移動の補償がない場合、相関によって測定される変位は著しくより大きくなり、したがって、ノイズであり、決定する時間がよりかかる。
エコー信号の相関を実施する前にトランスデューサの変位d(t)を補償するために、通常、以下の技法が採用される。上記で説明したように、超音波パルスのシーケンスSを放射し、それに応答して受信されたエコー信号が記録される。次に、これらのエコー信号は、コンピュータの構造を有し、プローブ2aに動作可能に接続されている中央電子ユニット7aによって後処理される。この後処理は、例えば上記の論文に記載されているが:
a) エコー信号自体からトランスデューサの変位d(t)を推定することと、
b) 各エコー信号について、周波数領域において、このエコー信号のフーリエ変換にexp(j2πfΔt)(fは周波数、Δtは2.d/vUS(vUSは組織における超音波の速度)に相当)を掛けることによって、(ステップa)で推定された)トランスデューサの変位d(t)を補償することと、
c) エコー信号を相関させ、各時間tについて、深さzに応じて組織の変位を決定することと、
d) 任意選択で、ステップc)で得られた時空間変位マップのz-微分∂*/∂を計算することと
を含む。
ステップa)において、トランスデューサの変位d(t)は、各エコー信号において、組織内の固定位置を有すると仮定された要素に関連する強い後方反射を識別することによって推定され得る。また、組織の変位は組織の非常に深いところでは無視でき、組織の深いところで観察される変位は実際には2つのパルスの間のトランスデューサの変位に対応すると仮定して、トランスデューサの変位d(t)を推定することも可能である。
この手順は、一般に満足のいくものである。それでも、本発明者らは、記録されたエコー信号のいくつかについて、ステップa)が失敗することがあり、その結果、問題のエコー信号についてトランスデューサの変位d(t)に対して誤った値を提供することに気付いた。したがって、これらのエコー信号は、不正確に再調整され、最終的に得られるエラストグラムを損なう少数のノイズの多い破壊的な列をもたらす。さらに、この手順は、記憶、データ転送、および計算の面で、多くの計算資源を必要とし、したがって、超音波パルスのパルス繰返し率が制限される。この制約は、振動制御ハーモニックエラストグラフィの場合、振動(例えば正弦波振動)を繰り返し連続的に特徴付ける組織に作用させ、この振動によって生じる組織の変形をリアルタイムで監視する場合に、さらに制限される。
欧州特許出願公開第3315074号明細書 欧州特許出願公開第3769691号明細書
「Shear elasticity probe for soft tissues with 1-D transient elastography」 L. Sandrin et al, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 49, no. 4, 436‐446頁、2002年4月 H.Loreeら、2020年9月「Vibration-Guided Transient Elastography: A Novel Fibroscan(R) Examination with Improved Guidance for Liver Stiffness Measurement」、Ultrasound In Medicine and Biology, Volume 46, 2193-2206頁
上記の問題を少なくとも部分的に解決するために、エラストグラフィデバイスが提供され、このエラストグラフィデバイスは、
- 被験者の身体に対して保持されるプローブであって、
単一の超音波トランスデューサ、または複数の超音波トランスデューサであって、特徴付けられるべき組織において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサは、互いに対して動かない、超音波トランスデューサと、
低周波振動器であって、前記組織に向かって単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を誘導するように配置された、低周波振動器と、
を含む、プローブと、
- 単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサを制御して超音波パルスのシーケンスを放射するように構成され、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位によって組織内に誘導された弾性波が組織内でどのように進むかを追跡するために、放射された超音波パルスに応答して単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサによって受信されたエコー信号を取得するように構成された、電子ユニットと、
を含み、
- 電子ユニットは、放射された超音波パルスの1つまたは複数について、
超音波パルスの放射がシフトされる放射時の時間的オフセット、
および/または、放射された超音波パルスに応答して取得されたエコー信号がシフトされる受信時の時間的オフセット、
を生成するようにさらに構成され、
放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットは、単一のトランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位に応じて調整される。
特に、放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットは、その差が2.d/vUSに応じて変化するように調整されてもよく、dは、例えば放射時の単一のトランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位であり、vUSは組織内の超音波の速度である。
放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットは、したがって、超音波パルスの前記シーケンスの間に生じる超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位によって生じる、取得した他のエコー信号に関するエコー信号の時間的シフトを補償するように生成されてもよい。
当該超音波パルスの放射は、例えばプローブの超音波パルサの上流に接続された制御可能な遅延を使用して、これらの放射を制御可能な方法で遅延させることによって、前記放射時の時間的オフセットによって時間的にシフトされる。言い換えれば、この時間的なシフトは、時間領域において、放射時に実現される。
各エコー信号は、当該パルスの放射後にトランスデューサによって経時的に受信された信号によって形成される。それは、より正確には、この放射の後に始まり、所定の持続時間(例えば、7.5cmの深さにわたって組織を探索したい場合、超音波vUSの速度が1.5mm/μsでなければならない100μsの持続時間)を有する所定の時間窓(例えば、図4を参照)内で受信される信号である。実際には、この時間窓内で受信された信号のうち、当該エコー信号を形成するものを記録する、つまりプローブのメモリに書き込む。受信時の時間的オフセットは、この時間窓(上記で説明したように、取得および記録の時間窓であってもよい)の開始をシフトさせることによって得られる。いずれにしても、この時間的なシフトは、ここでは、時間領域で実現される。
上記に示したエラストグラフィデバイスでは、測定中の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの移動に起因する、異なるエコー信号間の時間的シフトは、最初に、放射時および/または受信時に、リアルタイムで、つまりエコー信号を記録する前または遠隔計算ユニットにそれらを転送する前に補償される。この補償スキームは、背景のセクションで上述した後処理方法と比較して、計算負担を大幅に軽減する。その結果、開示された補償スキームは、エラストグラフィデバイスの計算ユニットの動作を改善する。
トランスデューサまたは複数のトランスデューサの変位d(t)は、プローブに装着された変位センサによって直接測定することができる。また、振動器を制御する指令信号から推測してもよく、振動器によって誘導される変位は、変位センサと制御ループ(制御ループ電子回路によって実装される)とによって、この指令信号に一致するように制御される。いずれにせよ、このデバイスでは、変位d(t)、または少なくともそれを代表する信号がすぐに利用可能であり、エコー信号自体を後処理することによってそれを決定する必要はない。この場合も、上記の背景のセクションで紹介した後処理方法と比較して、計算負担が大幅に軽減される。その上、エコー信号自体からの変位dの推定の起こり得る失敗(すなわち:上記ステップa)の起こり得る失敗)に関連する問題が、開示されたデバイスにおいて、回避される。
開示されたデバイスでは、エコー信号は、超音波シーケンサおよび超音波受信機レベルで直接、互いに時間的に再調整され得る(上述の複雑な後処理手順がもはや必要でないため)。再調整されたエコー信号は、超音波受信機のすぐ下流で利用できるので、連続するエコー信号間の相関計算は、専用の電子回路(適切にプログラムされたFPGA回路など)により、その直後に達成することができる。このため、転送および記憶するデータ量が直接ソースから大幅に削減され、リアルタイムアプリケーションに非常に適している。例えば、典型的なエコー信号は、それぞれ2バイトの5000点を含む(典型的なエコー持続時間100μs、サンプリングレート50MHzの場合)が、相関によって得られる対応する歪み線は、それぞれ4バイトの約100点を含むであろう。したがって、ソースで直接実行されるデータ量の削減は、通常、25分の1以上の削減である。このようなデータ量の削減が有効なリアルタイムアプリケーションには、2020年9月に発行されたH.Loreeらによる論文「Vibration-Guided Transient Elastography: A Novel Fibroscan(R) Examination with Improved Guidance for Liver Stiffness Measurement」、Ultrasound In Medicine and Biology, Volume 46, 2193-2206頁に説明されているような技術、特に振動制御ハーモニックエラストグラフィや振動誘導型トランジェントエラストグラフィ技術などがある。
時間的オフセット調整に関しては、超音波トランスデューサ(または複数の超音波トランスデューサ)が、基準位置に対するその変位をdとして、組織に向かって移動されるとき(トランスデューサが組織に近づけられるときdは正)、放射される超音波パルスの飛行時間は、プローブされるべき組織の部分に向かう往復のために、量2.d/vUSによって短くなることに注意されたい。したがって、図4に示されるように、トランスデューサ(または複数のトランスデューサ)の変位にもかかわらず、他のエコー信号と整列したままのエコー信号を得るために、超音波パルスの放射と、対応するエコー信号の取得との間の遅延を2.d/vUSに応じて減少させることが望ましい。それはまさに、開示されたデバイスにおいて、その差が2.d/vUSに応じて変化するように、放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットを調整することによって達成される。
特に、デバイスの電子ユニットは、受信時の時間的オフセットと放射時の時間的オフセットとの間の差がΔt=-2.d/vUS(Δtは超音波パルスの放射とそれに応答して受信されるエコー信号の取得との間の一定の遅延である)に等しくなるように、放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットを調整するように構成されてもよい。「等しい」とは、所与の精度内で等しいことを意味し(絶対的な精度は実際には達成できないため)、例えば、20%の精度内で等しい(これにより、変位に起因する時間シフトの大部分を除去できるため)、または10%の精度内で等しい、または5%の精度内で等しいことがより好ましい。
電子ユニットは、放射される超音波パルスの少なくともいくつかについて、
放射時の時間的オフセットがδtTX,o+C.d/vUS(δtTX,oは放射時の一定の遅延である)に等しくなるように、放射時の時間的オフセット、および、
受信時の時間的オフセットがδtRX,o-(2-C).d/vUS(δtRX,oは受信時の一定の遅延であり、Cは、0と2の間の一定の係数である)に等しくなるように、受信時の時間的オフセット
を調整するようにさらに構成されてもよい。
特に、Cは1に等しくてもよく、その場合、放射時の時間的オフセットは、δtTX,o+d/vUSに等しく、一方、受信時の時間的オフセットは、δtRX,o-d/vUSに等しくなる。言い換えれば、電子ユニットは、放射時の時間的オフセットと受信時の時間的オフセットとの間に適用される全体的な時間シフト補正(つまり、-2.d/vUS)を均等に分配するように構成されてもよい。このため、放射時のみ補正を適用する(放射時の時間的オフセットを2.d/vUSとして変化させる)、または受信時のみ補正を適用する(受信時の時間的オフセットを-2.d/vUSとして変化させる)よりも専用の電子機器および/またはプログラミングが必要である。しかし、その見返りとして、組織の経時的な変形の最適で正確なサンプリングが可能となる。
実際、深さzと時間tにおける組織の変位δをプローブするためには、超音波パルスの放射を理想的にはd/vUSだけ遅らせ、トランスデューサの変位dにもかかわらず、放射されたパルスが最初に計画した時間にプローブするべき位置に到達するようにする必要がある。
比較してみると、受信したエコー信号が-2.d/vUSだけ時間シフトされる一方、放射が時間シフトされない場合、トランスデューサの変位によるエコー信号のzシフトは十分に抑制されるが、最終的に得られる組織の変形は、時刻tではなく、時刻t-d/vUSのものであろう。言い換えれば、このように再調整されたエコー信号の相関によって得られる組織変位δは、変位オフセットのない(すなわち、適切なz補正のある)実際の深さzにおける組織変位となるが、わずかな時間的誤差がある。実際には、組織の変形のこの完全には正確でない時間サンプリングは、エラストグラムにおいて、波面をわずかに歪ませることがある。したがって、上記のようにdに応じて放射と受信との両方を時間シフトさせることが望ましい。この点で、上に示した先行技術の後処理補償技術は、組織の変形のそのような正確な時間サンプリングを可能にしないことに留意されたい。
既に述べたように、即席(instant)デバイスに実装された補償技術は、当該先行技術の後処理技術よりもはるかに少ない計算しか必要としない。特に、FPGAに実装された超音波シーケンサによってその場で実行することができる。
しかし、それと引き換えに、この技術は特定の設備を必要とする。実際、超音波パルサまたは変換器、および/またはそれを制御する電子モジュールは、可変入力信号(例えば、変位信号)に応じて、リアルタイムで、放射および/または受信を時間シフトさせることを可能にしなければならない。そして、本発明者らの知る限り、今日市販されている超音波パルサまたは変換器および関連する制御電子機器は、一般に、外部信号に基づいて、放射/受信時の遅延のそのような制御を可能にしない:それらは、可変入力信号に応じてリアルタイムで調整されるシーケンスではなく、予め決定された(実際には、予め記録された)固定シーケンス(時には非常に複雑になり得るシーケンスだが、それでも予め決まっている)のパルスを送信するように設計されている。したがって、ここに開示された技術を実装するには、このような特定の電子モジュールを開発する必要があり、これは、かなりの開発作業を必要とした。
放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットは、(この変位による時間シフトを適切に補償するために)考慮される超音波パルスの放射時における単一トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位dに基づいて調整される。それでも、変位センサのゼロでない応答時間および放射/受信時の時間的オフセットを制御する電子機器の応答時間(通常「パイプライン時間」と呼ばれる小さな遅延)のためだけなら、わずかな時間的余裕が許容される(考慮される変位dはこの超音波パルスの放射時に正確ではない変位かもしれない)ことが指摘され得る。例えば、時間tに放射されたパルスに対して、このパルスをシフトするために(または対応するエコー信号をシフトするために)考慮される変位は、0.2ms精度の同じ時間tにおける変位、または低周波機械振動器によって誘導される変位の周期(または典型的な変動時間)の1/30よりも優れた時間精度の変位であり得る。
デバイスの電子ユニットは、増幅器、パルサ、スイッチまたは変換器などの、プローブのアクチュエータ、トランスデューサおよびセンサを駆動/インターフェースするための電子機器を含み得る。この電子ユニットは、適切な制御信号を生成し、取得した信号を処理するための制御電子機器も含み得る。これらの制御電子機器は、例としてマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、システムオンチップ、または複数のシステムオンチップ、あるいはこれらの組み合わせなど、1つまたは複数の電子論理回路を含み得る。当該電子論理回路は、例えば、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)であってもよい。
上記に提示されたエラストグラフィデバイスは、個別に、または技術的に可能な全ての組み合わせに従って考慮される、以下の補完的かつ非限定的な特徴のうちの1つまたは複数を含み得る:
- デバイスは、前記単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を表す測定信号を出力するように配置された変位センサをさらに含み、電子ユニットは、前記測定信号に基づいて放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットを生成するようにさらに構成される;
- 前記変位センサは、出力する測定信号が慣性基準フレームに対する前記単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を表すように配置された慣性センサ(加速度計など)である;
- プローブは、手で持つことができるプローブケーシングを含み、前記単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサは、プローブケーシングに対して動かない状態で、プローブケーシングに結合され、振動器は、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの前記変位を、被験者の身体に向かって誘導するために、プローブケーシング内のマスを動かすように配置される;
- プローブは、プローブケーシングを含み、前記単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサは、プローブケーシングに対して移動可能であり、変位センサは、それが提供する測定信号が、プローブケーシングに対する前記単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を表すように配置される。
上記説明のように、変位dに基づいて放射時の時間的オフセットを調整すると、この変位が超音波パルスごとに経時的に変化するため、dの経時的変化に応じて、連続して放射される2つのパルス間の持続時間(すなわち:パルス繰り返し周期)も変化することに留意されたい(例えば、図9を参照されたい)。このことは、dの経時変化に基づいてパルス繰返し周期を調整することによっても、上記補償技術を実施できることを示している。
このように、即席の技術は、以下を含むエラストグラフィデバイスにも関する:
- 被験者の身体に対して保持されるプローブであって、
単一の超音波トランスデューサ;または複数の超音波トランスデューサであって、特徴付けられるべき組織において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサは、互いに対して動かない、超音波トランスデューサと、
低周波振動器であって、前記組織に向かって前記単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を誘導するように配置された、低周波振動器と、
を含む、プローブと、
- 単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサを制御して超音波パルスのシーケンスを放射するように構成され、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位によって組織内に誘導された弾性波が前記組織内でどのように進むかを追跡するために、放射された超音波パルスに応答して単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサによって受信されたエコー信号を取得するように構成された、電子ユニットと、
を含み、
- 電子ユニットは、放射される超音波パルスの少なくともいくつかについて、放射される次の超音波パルスから超音波パルスを分離するパルス繰返し周期が、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位に応じて変化するようにさらに構成され、パルス繰返し周期は:
単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサが前記組織から遠ざかるとき、基準となるパルス繰返し周期Tと比較して短くなり、
単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサが前記組織に向かって移動するときに、基準となるパルス繰返し周期Tと比較して長くなる。
特に、パルス繰返し周期は、v/vUSに基づいて調整されてもよく、ここでvは、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位の速度、すなわち変位dの
Figure 2023010622000002
の時間微分である。
このようにパルス繰返し周期を調整することは、d/vUSに応じて放射時の時間的オフセットを調整するのと同じ結果、または実質的に同じ結果を生じることに留意されたい。実際、このようにパルス繰返し周期を調整することは、dに基づいてオフセット自体を調整するのではなく、dの時間微分に応じて、放射時のこのオフセットの時間微分を調整することと等価である。
特に、電子ユニットは、パルス繰返し周期が(所与の精度内、例えば20%または10%の精度で)
Figure 2023010622000003
と等しくなるように、パルス繰返し周期を調整するように構成されてもよく、これは、放射時の時間的オフセットがδtTX+d/vUSに等しくなるように放射時の時間的オフセットを調整するのと実質的に同じ時間シフト補償を生じさせる。
また、電子ユニットは、パルス繰返し周期がT×(1+2.v/vUS)に等しくなるようにパルス繰返し周期を調整するように構成してもよく、これは、導入すべき時間シフトが放射時に完全に導入される(受信時に時間シフトがない)場合に相当する。
より一般的には、電子ユニットは、パルス繰返し周期がT×(1+C.v/vUS)に等しくなるようにパルス繰返し周期を調整するように構成されてもよく、Cは0と2の間の定数係数である。
即席の技術はまた、以下を備えたプローブを含むデバイスによって実施されるエラストグラフィ法にも関する:
- 単一の超音波トランスデューサ;または複数の超音波トランスデューサであって、特徴付けられるべき組織において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサは、互いに対して動かない、超音波トランスデューサ、および
- 前記超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を組織に向かって誘導するように配置された、低周波振動器、
方法は、以下のステップを含む:
- 前記超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位を前記組織に向かって誘導するように、低周波振動器を制御するステップ、
- 超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサを制御して、超音波パルスのシーケンスを放射し、超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位によって組織内に誘導された弾性波が組織内でどのように進むかを追跡するために、放射された超音波パルスに応答して超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサによって受信されたエコー信号を取得するステップ
- 方法は、放射された超音波パルスの1つまたは複数について、
超音波パルスのシーケンス中に発生する超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位によって引き起こされる、取得された他のエコー信号に対する前記エコー信号の時間的なシフトを補償するように、
超音波パルスの放射がシフトされる放射時の時間的オフセットを発生させるステップ、
および/または、放射された超音波パルスに応答して取得されたエコー信号がシフトされる受信時の時間的オフセットを生成するステップ、をさらに含み、
放射時の時間的オフセットおよび/または受信時の時間的オフセットは、その差が2.d/vUSに応じて変化するように調整され、dは放射時のトランスデューサまたは複数のトランスデューサの変位であり、vUSは組織における超音波の速度である。
上述したデバイスの異なる実施形態の特徴は、このエラストグラフィ方法にも適用することができる。
開示された技術の他の特徴および利点は、例示のために非制限的に、図を参照しながら、以下に与えられる説明から明らかになるであろう。
図1は、先行技術のエラストグラフィデバイスを模式的に表す図である。 図2は、トランジェントエラストグラフィ測定中の、図1のデバイスの超音波トランスデューサの変位と、この変位に応答して組織がどのように移動するかを追跡するためにこの測定中に送信される超音波パルスシーケンスとを表す図である。 図3は、図1のデバイスによって得られたエラストグラムを概略的に表す図である。 図4は、トランスデューサの変位に応じて時間的にシフトされた、放射および受信時間を概略的に表す図である。 図5は、典型的なトランジェントエラストグラフィ測定中の超音波トランスデューサの変位と超音波パルスの放射の時間をクロノグラムとして概略的に表す図である。 図6は、第1の実施形態によるエラストグラフィデバイスを模式的に表す図である。 図7は、ブロック図として、図6のデバイスの電子ユニットを概略的に表す図である。 図8は、トランスデューサの変位に基づいて、図7の電子ユニットによって生成される放射時および受信時の時間的オフセットを概略的に表す図である。 図9は、典型的なエラストグラフィ測定中に、図6のデバイスによって経時的に放射される超音波パルスのシーケンスを概略的に示す図である。 図10は、第2の実施形態によるエラストグラフィデバイスを概略的に、かつ部分的に表す図である。 図11は、第3の実施形態によるエラストグラフィデバイスを模式的に、かつ部分的に表す図である。
上述のように、即席の技術は、振動制御エラストグラフィデバイス:―すなわち、プローブ先端のような媒体の表面に接触する要素を動かすことによって、探査すべき媒体中を伝播する弾性波を生成し、―媒体中で超音波パルスを送信し、それに応答して受信したエコー信号を記録することによって、弾性波が媒体中でどのように移動するか(言い換えれば、それに及ぼされた振動によって媒体がどのように移動するか)を追跡するように構成されたエラストグラフィデバイスに関する。
超音波パルスおよび対応するエコー信号は、1つまたは複数の超音波トランスデューサによって送受信され、このトランスデューサは、当該移動要素(例えば、プローブの先端の端部)、プローブされる媒体の近くまたは接触さえして固定される。弾性測定の過程で、これらのトランスデューサは、移動要素と同様に変位し、これにより、取得されるエコー信号の時間的なずれが、互いに対して引き起こされる。ここに提示するエラストグラフィデバイスは、受信した異なるエコー信号を時間的に再調整させるように、超音波トランスデューサまたはトランスデューサの変位を補償するように構成されている。
この目的のために、放射時の時間的オフセット(または、同等に、連続するパルス間のパルス繰返し周期)、および/または受信時の時間的オフセットが、超音波トランスデューサまたはトランスデューサの変位に応じてリアルタイムで調整される(例えば、図7を参照されたい)。
参照番号1;1´および1´´でそれぞれ識別されるこのようなデバイスの3つの実施形態は、図6、10および11にそれぞれ表されている。
これらの3つの実施形態において、デバイス1;1´;1´´は、単一の超音波トランスデューサ6を含む。それでも、他の実施形態では、エラストグラフィデバイスは、複数の超音波トランスデューサを含み得る。しかし、いずれにせよ、ここに開示された技術によるデバイスでは、特徴付けされるべき組織において超音波パルスを放射するように配置される全ての超音波トランスデューサは、互いに対して動かない。そこで、それらは一緒に動き、それらの運動は、全てのトランスデューサに対して同じである変位dによって特徴付けられる。
「組織」という表現は、被験者(人間または動物のいずれか)の身体の一部を意味すると理解される。この表現は、必ずしも器官全体または単一の器官を指定するものではない。機械的な振動が与えられ、その変形が超音波パルスによって追跡される組織8は、デバイスのプローブの近傍に、プローブの軸zに沿って位置する被験者の身体の一部である。以下では、略語のU/Sは「超音波」を意味する。
第1の実施形態によるデバイス1(図6および図7)は、U/Sトランスデューサ6の変位dに応じて、放射時の時間的オフセットδtTXおよび受信時の時間的オフセットδtRXを調整することにより、上述の時間シフトを補償するように構成される。
第2の実施形態によるデバイス1´は、第1の実施形態のものと同様であるが、連続するU/Sパルス間のパルス繰返し周期Tを直接調整し、任意選択で、受信時の時間的オフセットδtRXも調整することによって、問題の時間シフトを補償するように構成される。
デバイス1および1´において、U/Sトランスデューサ6は、デバイスのプローブ2のケーシング3に対して移動可能である。そして、プローブは、U/Sトランスデューサ6をケーシング3(オペレータが手で持つケーシング)に対して移動させて、組織8に低周波振動を与えるように配置された低周波振動器5を含む。
これに対し、第3実施形態によるデバイス1´´では、U/Sトランスデューサ6はプローブケーシングに対して運動しない状態でプローブケーシング3に結合されている。プローブ2´´は、プローブケーシング3内のマス12を移動させてプローブ全体を振動させるように配置された振動器5´´を含む。
しかしながら、これら3つの実施形態は互いに類似しており、デバイス1;1´;1´´の同一または対応する要素は、全体的に同じ参照番号で識別される。
次に、第1の実施形態によるデバイス1を、図6から図9を参照して、より詳細に説明する。
このエラストグラフィデバイス1は、上述したプローブ2、プローブのケーシング3、振動器5およびU/Sトランスデューサ6を含む。U/Sトランスデューサ6は、プローブの先端4の端部に固定されており、低周波振動器によって作動する(図6参照)。
このデバイスでは、振動器5は、プローブ軸zと一致する振動器軸の周りに回転対称である。振動器5が振動すると、主にその軸に平行な縦方向の変位が誘導される。
ここで、振動器5は、シャフトを動かすように配置され、その先端がプローブの先端4を形成している。このシャフトは、軸zに中心を合わせており、振動器5は、このシャフトを軸zに沿って移動させるように配置されている。振動器5は、500ヘルツより小さい、あるいは100ヘルツよりさらに小さい中心、平均周波数で先端を移動させるという点で、低周波振動器である(その中心周波数が通常1メガヘルツより高い、例えば1から5メガヘルツである超音波ショットまたはエコー信号と対照的である)。振動器は、例えば、ラウドスピーカーのアクチュエータと同様に、1つまたは複数のコイルと磁石を備えた低周波の電気機械アクチュエータである。代替案として、ブラシレスDCモータまたは電子整流モータなどの電気モータを含んでもよい。このような代替案は、例えば、振動誘導型トランジェントエラストグラフィによく適合する。
超音波トランスデューサ6は、トランスデューサ軸の周りに回転対称であり、この軸を中心とする超音波ビームを放射する。トランスデューサ軸は、振動器の軸と一致し、したがってプローブ軸zとも一致する。超音波トランスデューサ6は、例えば円形のセクションを有し、振動器の軸はこのセクションの中心を通過する。このセクションは小さく、典型的には1平方センチメートルより小さい(1センチメートルより小さい直径を有してもよいし、8ミリメートル、あるいは5ミリメートルより小さい直径を有してもよい)。トランスデューサ6は、密封膜によって覆われていてもよく、この密封膜は、プローブ2が所定の位置に保持されたときに、被験者の身体に接触して、測定を行う。
実際には、振動器5によって誘導される超音波トランスデューサ6の変位は、0.1mmから10mmの間のピークトゥピーク振幅を有する(例えば、それ自体のトランジェントエラストグラフィ測定に対して0.5から10mmの間、および、例えばオペレータを誘導するために採用される調和振動に対してより小さい可能性がある)。図2および図5の例では、この振幅は2mmである。
プローブ2は、超音波トランスデューサ6の変位を表す測定信号Sを出力するように配置された変位センサ11を含む。本実施形態では、測定信号Sは、プローブケーシング3に対する超音波トランスデューサ6の変位を表す。変位センサ11の一部は、上記シャフトに固定され、センサの他の一部は、ケーシング3に対して動かないように、プローブ内に嵌め込まれている。変位センサ11は、ホール効果センサ、誘導変位センサ、不透明/透明交互ゾーンを有するルーラーを含む光学センサ、または他の任意の適切なセンサであってもよい。
プローブ2は、コンピュータの構造を有する(そして、ラップトップ、スマートフォン、またはプローブを制御し、インターフェースし、取得した信号を処理するために配置された専用の電子デバイスであり得る)中央ユニット7に動作可能に接続されている。中央ユニットは、少なくともメモリとプロセッサを含む。中央ユニットは、ここでは、タッチスクリーンのようなユーザインターフェースも含む。プローブは、接続ケーブル9によって、または無線リンクによって、中央ユニット7に接続されてもよい。
デバイス1はまた、電子ユニット10を含む。この電子ユニットのブロック図は図7に表されている。
この電子ユニット10の要素の一部(例えば、信号調整モジュール32など)は、プローブ2に収容することができ、このユニット10の他の要素は、中央ユニット7の一部であってもよい。あるいは、電子ユニット10全体をプローブ2に収容することもでき、逆に、中央ユニット7に完全に統合することもできる。
図7に表されるように、電子ユニット10は、制御モジュール20と、超音波フロントエンド40と、振動器5を制御するためのモーションコントローラ30と、を含む。超音波フロントエンド40とモーションコントローラ30は、いずれも制御モジュール20に接続されている(つまり、制御モジュール20から命令または制御信号を受信したり、データまたは測定信号を送信したりすることができる)。電子ユニットはまた、変位センサ11によって出力された測定信号Sを調整しデジタル化するための、信号調整モジュール32も含む。この信号調整モジュール32は、ここでは、モーションコントローラ30の一部である。
モーションコントローラ30は、振動器5を駆動するための、増幅器31も含む。増幅器31は、電気的観点から、制御信号を、振動器を駆動するのに適した形態に変換するように構成されている。したがって、増幅器31は、例えば、電流増幅器であってもよいし、電力増幅器(例えば、texas instrument社のLM3886電力増幅器など)であってもよい。
制御モジュール20は、機械実行可能な命令を含む不揮発性メモリに結合されたマイクロプロセッサ、および/またはFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)などのプログラマブルマイクロ回路、または他のプログラマブル回路のような、データを処理する電気回路を含むデバイスまたはシステムである。制御モジュール20はまた、1つまたは複数のRAMメモリまたはレジスタを含み得る。制御モジュール20は、例えば、FPGAキャリアボードの形態とすることができる。
制御モジュール20は、エラストグラフィ測定がトリガされたときに、シャフト40を変位させるために(したがって、U/Sトランスデューサ6を変位させるために)モーションコントローラ30を制御するように構成(例えば、メモリに記憶された命令を介してプログラム)される。この測定は、オペレータによって(例えば、押しボタンまたは上述のユーザインターフェースによって)手動でトリガされてもよいし、自動的にトリガされてもよい。シャフトの変位は、所定のコマンド信号に従って制御される。ここでは、この変位は、増幅器31、変位センサ11、信号調整モジュール32、およびPID補正器などの振動制御モジュール24を含む制御ループによって制御される(なお、別の実施形態では、振動器は、オープンループ、すなわちセンサフィードバックなしで制御されてもよい)。ここで考慮される実施形態では、振動器によって誘導されるシャフトの変位は、例えば、5msから50msの間の持続時間を有する正弦波の1周期に対応する過渡的な変位である。
超音波フロントエンド40は、超音波(U/S)パルサ41と、U/S受信モジュール42と、超音波信号を交互に送受信するためのスイッチ43とを含む。U/Sパルサ41は、制御モジュール20が出力する送信制御信号STXに基づいて、U/Sトランスデューサ6の駆動に適した電気超音波信号を生成するように構成された電気回路を含む。この電気回路は、増幅器およびデジタル-アナログ変換器(DAC)、例えば10から1000メガサンプル/秒のレートの8から16ビットのDACを含み得る。U/S受信モジュール42は、U/Sトランスデューサ6によって事前に受信された(スイッチ43を介してU/S受信モジュール42に送信された)電気超音波信号(エコー信号)を取得するように構成された電気回路を含む。超音波受信モジュール42の電気回路は、電圧増幅器、1つまたは複数のフィルタ、およびアナログ-デジタル変換器(ADC)、例えば10から100メガサンプル/秒のレートを有する8から16ビットADCを含み得る。
制御モジュール20は、エラストグラフィ測定がトリガされたときに、U/Sトランスデューサ6が、図2に表されるシーケンスSのような超音波パルスUSPのシーケンスを放射するように、U/Sフロントエンド40を制御するように構成される(例えば、メモリに記憶された命令を介してプログラムされる)。制御モジュール20は、U/Sトランスデューサ6の変位によって組織8内に誘導された弾性波が組織内をどのように移動するかを追跡するために、放射されたパルスに応答してU/Sトランスデューサ6によって受信されたエコー信号を取得するようにも構成される。
各超音波パルスUSPの中心周波数は、例えば0.5から10メガヘルツの間に含まれる。上述したシーケンスの超音波パルスは1回ずつ送信されてもよく、2つの連続するパルスはパルス繰返し周期Tで分離され、このパルス繰返し周期は典型的には50マイクロ秒と2ミリ秒の間(これは0.5キロヘルツと20キロヘルツの間のパルス繰返しレートに相当する)である。上述のシーケンスの超音波パルスはまたグループによって、例えば2つのパルスのグループによって送信されてもよい(2つの対応するエコー信号の間の相関を計算するために)。各グループの2つのパルスは、50から200マイクロ秒の間の持続時間によって分離されてもよく、一方、パルスのグループ自体は、より長い持続時間、例えば0.5ミリ秒よりも長い持続時間によって分離される。様々な実施形態において、異なる送信シーケンスも考慮され得ることが理解されよう。
(図2、3および5のような)振動制御トランジェントエラストグラフィの場合、このU/sパルスのシーケンスの総持続時間は、50msと200msとの間であり得る。この持続時間は、より遅い弾性波の伝播速度に応じて、また、観察する部位の深さに応じて選択することができる。例えば、80mmの深さおよび1m/sの伝播速度(被験者の肝臓におけるせん断波の典型)の場合、シーケンスは、80msの持続時間を有し得る。
デバイス1によって送信されるU/Sパルスのシーケンスは、固定された所定の基準シーケンスに基づいて、シーケンスの各パルスを、U/Sトランスデューサ6の変位に応じてリアルタイムで調整される、放射時の時間的オフセットδtTXだけ時間的にシフトさせることによって生成される。
この目的のために、制御モジュール20は、エラストグラフィ測定がトリガされたときに、(例えば制御モジュールのメモリに記憶された所定の送信シーケンスに基づいて)基準送信制御信号STX,oを生成してもよく、この信号は次に、制御可能遅延23によって、制御された方法で遅延されて、U/Sフロントエンド40に送られる送信制御信号STXを生成する。
取得された各エコー信号は、シーケンス中に放射されたU/Sパルスのうちの1つの放射後にU/Sトランスデューサ6によって時間tにわたって受信された信号によって形成される。より正確には、この放射の後に開始し、所定の持続時間techoを有する所定の時間窓(図4参照)内で受信される信号である。U/Sトランスデューサ6が移動しないとき、U/Sパルス放射と、この時間的窓の開始との間の遅延は、Δtである。例えば、組織8(より一般的には、特徴付けされるべき媒体)が、最小深度zminから、最大深度zmaxまでプローブされる場合、一定の遅延Δtは、2.zmin/vUSに設定されてよく、一方、窓持続時間techoは、2.(zmax-zmin)/vUSに設定される。例えば、zmin=20mmおよびzmin=100mm(z=20mmから80mmまで延びる関心領域ROI)の場合、Δtおよびtechoは、それぞれ27μsおよび107μsに設定されてもよい。
送信されたU/Sパルスに応答してU/Sトランスデューサ6によって受信されるエコー信号は、U/Sトランスデューサの変位に応じて時間的にシフトされる。それらは、U/Sトランスデューサの変位に応じて変化する受信時の時間的オフセットδtRXによってシフトされる。より正確には、各エコー信号について、トランスデューサの変位がないと仮定してこのパルスについて最初に計画された受信時刻(言い換えれば、受信の参照時刻)に対して、上記の時間窓の開始がδtRXだけシフトされる。
受信時の時間的シフトδtRXは、制御可能なシーケンサ22により、増幅器およびADC42が出力するデジタル化信号中の適切な一連の値を、シフトレジスタまたは別の種類のデジタルバッファを使用して選択することにより得てもよい。また、ADC動作の開始のためのトリガリング時間を制御することによっても得ることができる。この点に関して、放射時および/または受信時にそのような制御可能な遅延を実施するために、おそらく上に提示されたものとは異なる様々な解決策が考えられることに留意されたい。特に、放射時および/または受信時の時間的オフセットの制御は、制御モジュール20によって実現されるのではなく、U/Sフロントエンド自体によって(受信された調整信号に応じて)実現され得る。
いずれにしても、放射時の時間的オフセットδtTXと受信時の時間的オフセットδtRXの両方は、トランスデューサの変位に依存しないクロック信号などの(同じ)安定した時間的基準に関するオフセットである。
電子ユニット10は、超音波パルス放射のシーケンスの間に生じる超音波トランスデューサ6の変位によって生じる、他方に関して受信したエコー信号の時間的シフトを補償するように、放射時の時間的オフセットδtTXおよび受信時の時間的オフセットδtRXを調整するように構成される。
実際、図5に表されるように、トランスデューサ6が測定中に移動すると、U/Sトランスデューサと組織内の所定の深さzに位置する要素との間の距離(したがって、飛行時間)は、考慮する瞬間によって変化する。図5は、典型的なトランジェントエラストグラフィ測定中の、U/Sトランスデューサ6の変位と、U/Sパルスまたはパルスのグループ(例えばペア)の放射の時間とを、クロノグラムの形態で、模式的に表している。この例では、(パルス繰返し周波数のグループの)パルス繰返し周波数は500Hzであり、トランスデューサに付与される過渡振動は、20msの持続時間と2mmのピークトゥピーク振幅を有する1周期の正弦波である。
ここで、図7および図8に表されるように、電子ユニット10は、より具体的には:
- 放射時の時間的オフセットδtTXがδtTX,o+d/vusに等しくなるように、放射時の時間的オフセットδtTXを調整し(δtTX,oは放射時の一定の遅延である)、および
- 受信時の時間的オフセットがδtRX,o-d/vusに等しくなるように、受信時の時間的オフセットを調整する(δtRX,oは受信時の一定の遅延である)、
ように構成される。
ここで、これら2つの時間的オフセットの間の差Δt=δtRX-δtTXは、放射されたU/Sパルスの1つの放射と、それに応答して記録されるエコー信号の開始との間の遅延Δtに等しい(これらの時間的オフセットは、同じ時間基準またはクロックに対する2つの時間的オフセットとなる)。そして、この時間差Δtは、△t=δtRX,o-δtTX,oで、△t-2.d/vusに等しい。
放射時の一定の遅延δtTX,oは、δtTXが正のままであるように、トランスデューサに期待される最大変位に応じて設定することができる。例えば2mm(組織に向かって1mm、後方に向かって1mm)の最大ピークトゥピーク変位振幅が予想される場合、δtTX,oは0.7μsより高く選択されてよい(組織内の超音波の速度は1.5mm/μsに等しいはずである)。また、放射時の一定の遅延δtRX,oについては、△t=2.zmin/vusとなるように設定してもよい。
図7に表されるように、補正モジュール21は、信号調整モジュール32が出力したデジタル化信号(変位センサ11が出力した信号を表すデジタル化信号)から、可変遅延d/vusを決定する。本実施形態では、トランスデューサ6の変位dは、プローブのケーシング3に対するその変位である。補正モジュール21は、可変遅延d/vusを決定する電子回路を含む。この変位は、トランスデューサの基準位置に対するトランスデューサ6の変位に相当する。この基準位置は、例えば、エラストグラフィ測定をトリガする直前に、プローブを被験者の身体に押し当てたときのトランスデューサの位置(ケーシングに対する位置)である。また、ハーモニックエラストグラフィの場合には、トランスデューサの平均位置であってもよい。dの値(正または負の代数値である)は、超音波トランスデューサが組織に向かって(被験者の身体に向かって)移動すると増加する。dは、組織に向かって向けられた軸zに沿った位置の変動に相当する。
「課題を解決するための手段」と題するセクションで説明したように、放射時のU/Sトランスデューサ6の変位dに応じて、このように放射および受信を時間的にシフトさせると、この一連のエコー信号の取得中にトランスデューサの変位によって生じるエコー信号間の時間的不整合を補償することが可能となる。
この遅延補償のおかげで、記録された異なるエコー信号は、一時的に互いに再調整される。これは、各エコー信号において、エコー信号の開始後の与えられた時間tにおけるエコー信号の部分が、異なるエコー信号について、媒体中の同じ深さzに対応する(すなわち:媒体中の同じ深さzに位置する組織の部分によって後方散乱される信号に対応する)ことを意味する。
また、電子ユニット10は:
- 記録されたエコー信号(これらのエコー信号は、この相関の前に時間的に再調整されている)を相関させ、各時間tについて、深さzに応じて組織変位を決定し(すなわち:「背景技術」のセクションで上述したステップc)、および
- こうして得られた時空間変位マップのz微分∂*/∂を計算する(トランスデューサの変位の完全でない補償のために残り得る、補償されない残留の小さなzシフトを除去する)、
ように構成されてもよい。
図7の場合、放射時および受信時の時間的オフセットδtTXおよびδtRXは、それぞれδtTX,o+d/vusおよびδtRX,o-d/vusに等しくなるように調整される。
なお、代替案では、これらの時間的オフセットは、それらの差Δt=δtRX-δtTXが2.d/vusに応じて変化する限り、異なるように調整され得る。
例えば、補償は放射時に完全に達成され、δtTXはその後、δt´TX,o+2.d/vusに等しくなるように調整され、一方δtRXは時間的に一定のまま(受信時に調整なし)とすることが可能である。
逆に、補償は完全に受信時に達成され、δtRXはその後δt´RX,o-2.d/vusに等しくなるように調整され、一方δtTXは時間的に一定のまま(放射時に調整なし)とすることが可能である。
より一般的には、電子ユニット10は:
- 放射時の時間的オフセットδtTXがδtTX,o+C.d/vusに等しくなるように、放射時の時間的オフセットを調整し、および
- 受信時の時間的オフセットがδtRX,o-(2-C).d/vusに等しくなるように、受信時の時間的オフセットを調整する(Cは0と2との間の定数係数である)、
ように構成することができる。
図7と図8を参照して上に示した場合は、C=1に対応する。この場合、適用される全体的な時間シフト補正(つまり-2.d/vus)は、放射時の時間的オフセットと受信時の時間的オフセットとの間で均等に分配される。「課題を解決するための手段」のセクションで説明したように、この特定の補正は、組織変形の時間サンプリング精度の観点から、最適である。
図9は、U/Sトランスデューサ6の変位d(t)の例について、上に示したデバイス1によって放射されるU/SパルスのシーケンスS(クロノグラムb))を模式的に表す図である。また、変位なしで放射されたであろうシーケンスSを表している(クロノグラムa)。この例では、遅延のない、基準シーケンスSにおいて、U/Sパルスは、一定のパルス繰返し周波数PRF0で、周期的に、規則的に繰り返される。パルス繰返し周期、すなわち、これらのパルスのいずれかとその直後のパルスとの間の持続時間は、Tと記されており、一定である。これに対し、デバイス1が放射するシーケンスでは、図9に見られるように、パルス繰返し周期Tは時間的に一定ではない。
2つのパルス間の経過時間のこの変動は、考慮される2つのパルスに適用される放射時の遅延の結果であり、変位d(t)の値が第1のパルスが放射されるときと第2のパルスが放射されるときとで異なるので、これらの2つのパルスに対して異なる遅延である。
そこで、図9に示すように、U/Sトランスデューサ6が移動しないとき(すなわち、d(t)がゼロ、すなわち一定のとき)、パルス繰返し周波数PRFは一定で、PRF0に等しい。しかし、U/Sトランスデューサ6が組織に向かって移動すると(dが増加するとき、これは図9の時刻t1と時刻t2との間の場合)、パルス繰返し周波数PRFはPRF0よりも小さくなり、パルス繰返し周期TはTよりも大きくなる。逆に、U/Sトランスデューサ6が後方に移動する場合(dが減少するとき、これは図9の0から時刻t1までの間、および時刻t2から時刻t3までの間の場合)、パルス繰返し周波数PRFはPRF0よりも高くなり、パルス繰返し周期TはTよりも小さくなる。
エラストグラフィデバイス1´の第2の実施形態では、変位dに基づいて、基準で遅延のないシーケンスSの異なるパルスを時間シフトする代わりに、変位dに応じて、直接調整されるのは、生成されるシーケンスのパルス繰返し周期Tである。パルス繰返し周期Tは、より具体的にはdの時間微分、すなわちU/Sトランスデューサの
Figure 2023010622000004
の変位速度に依存して調整される。
第2の実施形態では、図10にブロック図として概略的に表されるデバイス1´の電子ユニット10´は、このように、放射時の変位dに基づいて、T=T×(1+v/vus)となるようにリアルタイムで調整されるパルス繰返し周期Tで放射すべきパルスのシーケンスを生成するように構成される。前述したように、Tは基礎となる基準の繰返し周期である。これは、U/Sトランスデューサ6が移動しないときの2つの連続するパルスの間の持続時間に等しい。Tは、図9の場合のように、時間的に一定であってもよい。
「課題を解決するための手段」のセクションで説明したように、このようにパルス繰返し周期Tを調整すると、(第1の実施形態の場合のように)放射時の時間的オフセットδtTXoがδtTX,o+d/vusに等しくなるように放射時の時間的オフセットδtTXを調整するのと同じ結果、または実質的に同じ結果が得られる。実際、このようにパルス繰返し周期Tを調整することは、dに基づいてオフセット自体を調整するのではなく、dの時間微分に依存して放射時のオフセットδtTXの時間微分を調整することと同等、または実質的に同等である。
第2の実施形態によるデバイス1´(図10に部分的に表されているデバイス)の異なる要素は、電子ユニット10´がU/Sパルス放射制御に関して異なるように構成されている(dに依存して放射時に各時間的オフセットを調整するのではなく、
Figure 2023010622000005
に応じて放射時のパルス繰返し周期を調整するように構成されている)以外は、第1の実施形態によるデバイス1と同一または少なくとも同様である。
より具体的には、第2の実施形態によるデバイス1´において、プローブ2および中央ユニット7は、制御モジュール20´が異なって構成されることを除いて、第1の実施形態のデバイス1のものと同一であってよい。第1の実施形態の制御可能な遅延23は、U/Sトランスデューサ6の変位dに基づいて、U/Sパルサ41を制御する信号を生成する制御可能なU/Sパルスシーケンス生成器23´に置き換えられている。この信号は、この信号内のパルス繰返し周期TがT×(1+v/vus)に等しくなるように生成される。
このような制御可能なパルス繰返し周期生成を実施するために、おそらく上に示したものとは異なる他の電子的実装を考えることができる。特に、上に提示された電子ユニットの異なる機能が、デバイスの要素およびモジュールの間で異なって分配される。
その上、パルス繰返し周期TがT×(1+v/vus)に等しくなるようにパルス繰返し周期Tを調整するように構成される代わりに、電子ユニット10´は:
- TがT×(1+C.v/vus)に等しくなるようにTを調整し(Cは0と2の間の定数係数である)、および
- 受信時の時間的オフセットδtRXがδtRX,o-(2-C).d/vusに等しくなるように、受信時の時間的オフセットδtRXを調整する、
ように構成することができる。
第1の実施形態について以上説明したように、C=1の場合は、適用すべき全体の時間シフト補正(U/Sトランスデューサの変位を補償する)が放射と受信の間で均等に配分される場合であり、組織変形の時間サンプリング精度の観点から、最適である。
なお、他の場合にも、U/Sトランスデューサの移動の影響の大部分を補償することが可能である。
例えば、補償は放射時に完全に達成され、パルス繰返し周期TはT×(1+2.v/vus)に等しくなるように調整され、一方δδtRXは時間的に一定のままであり(受信時に調整なし)、これはC=2に相当する。
上に示した例では、U/Sパルスは一度に1つずつ送信され、トランスデューサの動きがないときには、2つの連続するパルスがTによって分離される。それでも、上に示したパルス繰返し周期調整技術は、他の種類のU/Sパルスシーケンスに適用することも可能である。例えば、遅延のない、基準シーケンスSは、周期的に繰り返されるパルスの対(より一般的には、パルスのグループ)で構成され、パルスの2つの連続した対の間に周期Tがあり、各対の2つのパルスの間に持続時間tintraがあり得る。このような場合、パルス繰返し周期は、上述のようにdに依存して調整され、量tintraもTと同様に補正係数(1+C.v/vus)が乗算される。より一般的には、周期的に繰り返されるU/SベースシーケンスSの全ての時間的パターンは、係数(1+C.v/vus)だけ時間的に拡大(またはvの符号に依存して縮小)される。
図11は、第3の実施形態に係るエラストグラフィデバイス1´´を模式的に表す図である。上述したように、本実施形態では、U/Sトランスデューサ6は、プローブケーシング3に対して動かないように、プローブケーシング3に結合されている。U/Sトランスデューサ6は、先端部4´´の端部に固定されており、ケーシング3に対して運動しない状態でケーシング3に装着されている。プローブ2´´は、ケーシングに対して、ケーシングの軸zに沿って移動できるように配置されたマス12を含む。先端部4´´およびU/Sトランスデューサ6は、この軸に中心を合わせて配置されている。振動器5´´、マス12およびU/Sトランスデューサ6は、軸zを中心に回転対称である。振動器5´´は、ケーシングに対してマス12を移動させ(言い換えれば、慣性マス12に対してケーシング3を移動させ)、反跳効果により、プローブ全体を組織に向かって移動させたり戻したりするように配置されている。この慣性プローブ2´´は、SandrinとAudiereによる特許EP3315074号に記載されたものと同様である。
この実施形態では、変位センサ11´´は、プローブに装着された慣性センサであり、プローブに対して運動しないので、U/Sトランスデューサ6に対して運動しない。したがって、変位センサ11´´から出力される測定信号は、慣性基準フレーム(この基準フレームは、測定が行われる部屋または場所に関連する)に対する単一の超音波トランスデューサ6の変位を表すものである。変位センサ11´´は、加速度計、例えばMEMS加速度計である。
この第3の実施形態では、電子ユニットは、加速度信号を位置信号に変換するために、二重時間積分器を含むことを除いて、第1の実施形態の電子ユニット10(図7参照)と同一、または少なくとも同様である。
第3の実施形態では、変位dは一種の絶対変位であり、第1および第2の実施形態では、一種の相対変位(すなわち、プローブのケーシングに対するトランスデューサの変位)であることに注意されたい。
そこで、第3の実施形態では、放射および/または受信時の時間的オフセットを調整するために考慮される変位dは、被験者の身体に対するU/Sトランスデューサの実際の変位に正確に、またはほぼ正確に対応する(このような検査中に、被験者は安静であるため)。この場合、時間シフト補償は、したがって、原理的に最適である(測定がバイアスまたはノイズによって損なわれないと仮定した場合)。
第1および第2の実施形態において、考慮される変位がプローブに対する変位のみであっても、実際、適切な時間シフト補償が得られることが判明した。一見すると、かなり意外な感じがするかもしれない。確かに、第1および第2の実施形態では、振動器が先端を被検体に向けて押し出すと、たとえプローブがしっかりと保持されていたとしても、通常、プローブのわずかな反動が観察される。それで、時間シフトを補償するために考慮される量である、プローブのケーシングに対するトランスデューサ6の変位は、被験者の身体に対するトランスデューサの変位(理想的には、考慮されるべきもの)と正確に一致しない。
両方の技術(慣性センサによる絶対変位の測定、またはケーシングに対する変位の測定)が適切な結果をもたらすという事実の説明は、その電子ユニットが、両方の場合において、最終的に得られた時空間変位マップ(上述の技術を使用して再調整されたエコー信号を相関させて得られる)のz微分∂*/∂zを計算するように構成されるという点である。したがって、トランスデューサの変位の補償が完全に正確でない場合(上述のプローブの反動のため、または慣性センサによって提供される信号から推測される変位のノイズおよび/またはバイアスのため)でも、可能な残留、補償されない小さなzシフトは、z微分によって除去される。言い換えれば、時間シフト補償の主な目的は、実際には、エコー信号間の大きな一定のオフセットを有するエコー信号の相関を計算しなければならないこと(これは、時間がかかり、結果を損なうノイズを増加させる)を避けるために、変位に起因する時間シフトの大部分を除去すること(これは、第1および第3実施形態の両方において達成される)である。
以上から、本発明の特定の実施形態が例示の目的で本明細書に記載されたが、既に述べたものに加えて、上記に提示されたデバイスに対して様々な変更がなされ得ることが理解されよう。
例えば、プローブは、1つだけでなく、複数のU/Sトランスデューサを含み得る。この場合、特徴付けられる組織において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサは、既に述べたように、互いに対して動かないようにする。これらのトランスデューサは、プローブの回転対称性が維持されるように、プローブ軸zに関して互いに対して対称に分布され得る。また、それらは、互いに関して正確に対称である代わりに、この軸の周りに規則的に分布されてもよい。
その上、第1および第2の実施形態(ケーシングに対して移動可能なトランスデューサ)の場合、変位センサは、例えば、シャフト40上に固定された慣性センサであってもよい。あるいは、デバイスは、ケーシングに対して動かない慣性センサと、上述したセンサ11のような変位センサの両方を含み得る(両方のセンサが、被験者の身体に対するトランスデューサの変位を決定するために採用される)。
別の実施形態では、トランスデューサの変位d(t)は、測定信号Sから推測される代わりに、振動器を制御するコマンド信号から推測され得る。
代替の実施形態では、変位に起因する時間シフトを補償するために考慮されるトランスデューサの変位d(t)は、デバイスのメモリに記憶された予め記録された変位データを読み取ることによって得られ得る。この変位データは、典型的なエラストグラフィ測定シーケンスの間にトランスデューサの変位を表す信号を取得することによって得られ得る。この変位データは、デバイスが試験され特性評価される予備試験段階において取得され得る。このような予め記録されたデータを使用することにより(エラストグラフィ測定が再びトリガされるたびにトランスデューサの変位をその場で測定する代わりに)、特に振動器が制御ループによって制御される場合に、信頼性の高い時間シフト補正が可能になる(実際、このような場合、得られる変位は、制御ループのおかげで、行われる各エラストグラフィ測定について同じか少なくとも同様であり、したがって同じ、予め記録された変位信号が採用され得る)。
上記に示した時間シフト補償技術は、振動制御トランジェントエラストグラフィの場合について詳細に説明したが、例えばEP3769691号として公開された特許出願に記載されているような振動制御ハーモニックエラストグラフィにも同様に適用することが可能である。
先に説明した様々な実施形態は、技術的に許容される任意の組み合わせに従って組み合わせ可能であることが理解されるであろう。
1、1´、1´´ エラストグラフィデバイス
2、2´´ プローブ
3 プローブケーシング
5、5´´ 低周波振動器
6 超音波トランスデューサ
8 組織
10、10´ 電子ユニット
11、11´´ 変位センサ
12 マス
δtTX 放射時の時間的オフセット
δtRX 受信時の時間的オフセット
USP 超音波パルス

Claims (14)

  1. - 被験者の身体に対して保持されるプローブ(2;2´´)であって、
    単一の超音波トランスデューサ(6)、または複数の超音波トランスデューサであって、特徴付けられるべき組織(8)において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサが、互いに対して動かない、超音波トランスデューサと、
    低周波振動器(5;5´´)であって、前記組織(8)に向かって前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を誘導するように配置された、低周波振動器と
    を含む、プローブ(2;2´´)と、
    - 単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサを制御して超音波パルス(USP)のシーケンス(S)を放射するように構成され、単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位によって組織(8)内に誘導された弾性波が前記組織内でどのように進むかを追跡するために、放射された超音波パルス(USP)に応答して単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサによって受信されたエコー信号を取得するように構成された、電子ユニット(10)と
    を含み、
    - 電子ユニット(10)が、放射された超音波パルスの1つまたは複数について、
    超音波パルスの放射がシフトされる放射時の時間的オフセット(δtTX)、
    および/または、前記放射された超音波パルスに応答して取得されたエコー信号がシフトされる受信時の時間的オフセット(δtRX
    を生成するようにさらに構成され、
    放射時の時間的オフセット(δtTX)および/または受信時の時間的オフセット(δtRX)が、単一のトランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位に応じて調整される、エラストグラフィデバイス(1;1´´)。
  2. 放射時の時間的オフセット(δtTX)および/または受信時の時間的オフセット(δtRX)が、その差が2.d/vUSに応じて変化するように調整され、dが放射時の単一のトランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位であり、vUSが前記組織(8)内の超音波の速度である、請求項1に記載のエラストグラフィデバイス(1;1´´)。
  3. 電子ユニットが、前記差がΔt=-2.d/vUS(Δtが超音波パルス(USP)の放射とそれに応答して受信されるエコー信号の取得との間の一定の遅延である)に等しくなるように構成される、請求項2に記載のエラストグラフィデバイス(1;1´´)。
  4. 電子ユニット(10)が、前記放射される超音波パルス(USP)の1つまたは複数について、
    放射時の時間的オフセットがδtTX,o+C.d/vUS(δtTX,oが放射時の一定の遅延である)に等しくなるように、放射時の時間的オフセット、および、
    受信時の時間的オフセットがδtRX,o-(2-C).d/vUS(δtRX,oが受信時の一定の遅延であり、Cが0と2の間の一定の係数である)に等しくなるように、受信時の時間的オフセット、
    を調整するように構成される、請求項3に記載のエラストグラフィデバイス(1;1´´)。
  5. C=1である、請求項4に記載のエラストグラフィデバイス(1;1´´)。
  6. 前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を表す測定信号を出力するように配置された変位センサ(11;11´´)をさらに含み、電子ユニット(10)が、前記測定信号に基づいて放射時の時間的オフセット(δtTX)および/または受信時の時間的オフセット(δtRX)を生成するようにさらに構成される、請求項1から5のいずれか一項に記載のエラストグラフィデバイス(1;1´´)。
  7. 前記変位センサ(11´´)が、出力する測定信号が慣性基準フレームに対する前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を表すように配置された慣性センサである、請求項6に記載のエラストグラフィデバイス(1´´)。
  8. プローブ(2´´)が、手で持つことができるプローブケーシング(3)を含み、前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサが、プローブケーシングに対して動かない状態で、プローブケーシング(3)に結合され、振動器(5´´)が、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの前記変位を、被験者の身体に向かって誘導するために、プローブケーシング内のマス(12)を動かすように配置される、請求項7に記載のエラストグラフィデバイス(1´´)。
  9. プローブ(2)は、プローブケーシング(3)を含み、前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサが、プローブケーシング(3)に対して移動可能であり、変位センサ(11)が、それが提供する測定信号が、プローブケーシング(3)に対する前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を表すように配置される、請求項1から7のいずれか一項に記載のエラストグラフィデバイス(1)。
  10. - 被験者の身体に対して保持されるプローブであって、
    単一の超音波トランスデューサ(6)、または複数の超音波トランスデューサであって、特徴付けられるべき組織(8)において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサが、互いに対して動かない、超音波トランスデューサと、
    低周波振動器(5)であって、前記組織(8)に向かって前記単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を誘導するように配置された、低周波振動器(5)と
    を含む、プローブと、
    - 単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサを制御して超音波パルス(USP)のシーケンスを放射するように構成され、単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位によって組織(8)内に誘導された弾性波が前記組織内でどのように進むかを追跡するために、放射された超音波パルスに応答して単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサによって受信されたエコー信号を取得するように構成された、電子ユニット(10´)と
    を含み、
    - 電子ユニット(10´)が、放射される超音波パルスの少なくともいくつかについて、放射される次の超音波パルス(USP)から超音波パルス(USP)を分離するパルス繰返し周期(T)が、単一の超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位(d)に応じて変化するようにさらに構成され、パルス繰返し周期(T)が、
    単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサが前記組織から遠ざかるとき、基準となるパルス繰返し周期Tと比較して短くなり、
    単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサが前記組織に向かって移動するときに、基準となるパルス繰返し周期Tと比較して長くなる、エラストグラフィデバイス(1´)。
  11. 電子ユニット(10´)が、パルス繰返し周期がT×(1+C.v/vUS)に等しくなるように、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位(d)に応じて、パルス繰返し周期(T)を調整するように構成され、vが、単一の超音波トランスデューサまたは複数の超音波トランスデューサの変位速度であり、vUSが、前記組織における超音波の速度であり、Cが、0から2の間の一定の係数である、請求項10に記載のエラストグラフィデバイス(1´)。
  12. C=1である、請求項11に記載のエラストグラフィデバイス(1´)。
  13. - 単一の超音波トランスデューサ(6)、または複数の超音波トランスデューサであって、特徴付けられるべき組織(6)において超音波パルスを放射するように配置されるプローブの全ての超音波トランスデューサが、互いに対して動かない、超音波トランスデューサと、
    - 前記超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を前記組織(8)に向かって誘導するように配置された、低周波振動器(5;5´´)と
    を含むプローブ(2;2´´)を含むデバイス(1;1´´)によって実施されるエラストグラフィ方法であって、
    - 前記超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位を前記組織に向かって誘導するように、低周波振動器(5;5´´)を制御することと、
    - 前記超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサを制御して、超音波パルス(USP)のシーケンス(S)を放射し、超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサの変位によって組織(8)内に誘導された弾性波が組織内でどのように進むかを追跡するために、放射された超音波パルス(USP)に応答して超音波トランスデューサ(6)または複数の超音波トランスデューサによって受信されたエコー信号を取得することと
    を含み、
    放射された超音波パルスの1つまたは複数について、
    超音波パルスの放射がシフトされる放射時の時間的オフセット(δtTX)を発生させること、
    および/または、放射された超音波パルスに応答して取得されたエコー信号がシフトされる受信時の時間的オフセット(δtRX)を生成すること
    をさらに含み、
    放射時の時間的オフセット(δtTX)および/または受信時の時間的オフセット(δtRX)が、トランスデューサまたは複数のトランスデューサの変位に応じて調整される、エラストグラフィ方法。
  14. 放射時の時間的オフセット(δtTX)および/または受信時の時間的オフセット(δtRX)が、その差が2.d/vUSに応じて変化するように調整され、dが放射時のトランスデューサまたは複数のトランスデューサの変位であり、vUSが前記組織における超音波の速度である、請求項13に記載のエラストグラフィ方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7578789B2 (en) * 2002-08-08 2009-08-25 Echosens Device and method for measuring the elasticity of a human or animal organ
FR2889659B1 (fr) * 2005-08-12 2007-10-12 Echosens Sa Systeme imageur d'un organe hyumain ou animal permettant la mesure de l'elasticite dudit organe
US9510802B2 (en) * 2012-09-21 2016-12-06 Guided Therapy Systems, Llc Reflective ultrasound technology for dermatological treatments
ES2833934T3 (es) * 2017-03-27 2021-06-16 Echosens Dispositivo y procedimiento para medir las propiedades viscoelásticas de un medio viscoelástico

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