JP2023546396A - 目的の媒体の粘弾性特性を測定するためのプローブ - Google Patents

目的の媒体の粘弾性特性を測定するためのプローブ Download PDF

Info

Publication number
JP2023546396A
JP2023546396A JP2023522859A JP2023522859A JP2023546396A JP 2023546396 A JP2023546396 A JP 2023546396A JP 2023522859 A JP2023522859 A JP 2023522859A JP 2023522859 A JP2023522859 A JP 2023522859A JP 2023546396 A JP2023546396 A JP 2023546396A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
exciter
movable part
return spring
inertial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023522859A
Other languages
English (en)
Inventor
モーリス、フランソワ
ブースカッセ、パスカル
コーエン－バクリ、クロード
ウィンゼンリート、フレデリク
ベッソン、アドリアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Scopics
Original Assignee
E Scopics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Scopics filed Critical E Scopics
Publication of JP2023546396A publication Critical patent/JP2023546396A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/045—Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/4833—Physical analysis of biological material of solid biological material, e.g. tissue samples, cell cultures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/024—Mixtures
    • G01N2291/02475—Tissue characterisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02818—Density, viscosity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本発明は、目的のヒトまたは動物の媒体、例えば、肝臓の粘弾性特性を測定するためのプローブであって、前記測定が、－ 目的の媒体中に少なくとも１つの低周波弾性波を生成させる工程、－ 低周波弾性波の生成と同時に：〇 高周波超音波を発生させる工程、および〇 目的の媒体中での超音波の反射に起因する音響的反響を受け取る工程からなり、プローブが、－ ハウジング（３１）、－ 高周波超音波を発生させ、音響的反響を受け取るための、トランスデューサーアレイ（３３）を含み、プローブ（３）が、－ トランスデューサーアレイ（３３）と機械的に一体化した固定部（３４１）、－ 固定部に対して動いて、低周波弾性波を生成するために振動を生成することが可能な可動部（３４２）を含む、少なくとも１つの慣性振動励振器（３４）をさらに含むことを特徴とする、プローブに関する。

Description

本発明は、全体として、標的物体、または拡散媒体、例えば、ヒトまたは動物の生物学的組織を画像化する技術分野に関する。
より具体的には、本発明は、目的とする生物学的組織の粘弾性特性を測定するためのデバイスおよび方法に関する。
本発明は、特に、ただし排他的でなく、ヒトまたは動物の肝臓の粘弾性パラメーターの測定に適用される。上記測定は、肝臓中に存在する線維症（線維化）の量と相関する。
組織の粘弾性特性を測定するために、剪断波エラストグラフィーを使用することが公知である。
この技法は、組織中での剪断波の伝播の速度を測定することにあり、この速度は、分析した組織の粘弾性特性に直接的に関連する。
剪断波は、
－ 機械的応力、または
－ 音響的応力
のいずれかによって生成され得る。
１．機械的剪断波の生成
組織の粘弾性特性を評価するために、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（登録商標）と呼ばれる超音波パルスエラストグラフィー医療装置が既に提案されている。
図１を参照すると、このような装置１は、
－ 超音波を発生させるとともに反響（エコー）を取得するための超音波トランスデューサー１１、
－ 振動器を形成する電気力学的アクチュエーター１２、および
－ 電気力学的アクチュエーター１２を収容するハウジング（図示せず）
を含む。
トランスデューサー１１は、電気力学的アクチュエーター１２の端部に取り付けられる。電気力学的アクチュエーター１２は、トランスデューサー１１を振動させて、その結果、剪断波が生成される。医療パルスエラストグラフィー装置１の作動原理は、以下のとおりである。
電気力学的アクチュエーター１２を起動すると、トランスデューサー１１の動きが誘導され、分析される組織中に低周波剪断波が生成される。低周波剪断波の伝播の間に、トランスデューサー１１は、高周波超音波を発生させ、且つそれを受け取り、低周波剪断波の伝播を観察することを可能にする。
超音波トランスデューサー１１は、組織と接触して、ユーザーが手に持った電気力学的アクチュエーター１２によって直接的に動かされるので、上で提案された剪断波の生成の方法は、組織への機械的エネルギーの伝達において比較的効果的である。
しかし、この技術の欠点は、組織の二次元（２Ｄ）マッピングのためには不適切であることである。実際、組織の２Ｄマッピングは、超音波トランスデューサーアレイの使用を要求する。しかし、トランスデューサーアレイを電気力学的アクチュエーターの端部に取り付けることは、以下に起因して（不可能ではないにしても）困難である：
－ 一方では、その寸法（６０×１５ｍｍであり得る）、および
－ 他方では、アレイのトランスデューサーに接続されたケーブルの束。
機械的励振を超音波プローブから分離することも提案されている（２００２年に公表されたＳａｎｄｒｉｎによる文献、タイトル：「Shear Modulus Imaging with 2-D Transient Elastography」）。特に、図２は、
－ 組織中で低周波弾性剪断波を生成するための機械的励振手段（振動器を形成する）、および
－ 上記機械的励振手段から分離されており、組織を画像化するための高周波超音波を生成するための手段
を含む、パルスエラストグラフィーシステム２を例示している。
特に、このシステムの機械的励振手段は、２つのバー２４を含み、それらの動きは、２つの磁気電気振動器２２によって制御される。他方、超音波生成手段は、機械的励振手段によって生成された弾性剪断波の伝播を観察できるように、組織の画像化を可能にする、変換（トランスダクション）要素２３のセット（１２８個の要素から構成される）を含む。トランスデューサー要素２３のセットは、２つのバー２４の間に配置される。
このシステムは、組織の粘弾性特性を評価する間における２Ｄマッピングの生成を可能にする。しかし、その設計は、多くの欠点を有している。特に、変換要素２３のセットの両側にバー２４を配置することは、
－ 機械的励振手段のための大きい幅を誘導し、このことは、システム２を、患者の肋骨間の肝臓の探査にとって不適合なものとし、
－ さらに、システム２の消毒の問題をもたらし得る。
より最近、文献ＥＰ３３１５０７４は、以下を含む、一過性エラストグラフィーのためのプローブを提案している：
－ ハウジング、
－ 対称軸Ａを有する１つ（または複数）の超音波トランスデューサー
－ １つ（または複数）の振動器であって、各振動器が、ハウジングの内側に位置する、振動器、
－ ハウジングに連結された位置センサー、
－ フィードバック回路。
位置センサーは、プローブの動きを測定するために整列している。振動器は、１Ｈｚと５ｋＨｚとの間に含まれる周波数範囲内で振動することができる。これは、固定部および可動部で構成され、その質量は、プローブの総質量の２５％と等しいか、これよりも大きい。可動部は、ガイドロッドに沿って並進して動くことができる。振動器は、超音波トランスデューサーの対称軸Ａに沿ったハウジングの動きを誘導するように整列している。フィードバック回路は、ハウジング内部での振動器（複数可）の動きおよびプローブによって適用される低周波数パルスの形状を制御するために、プローブの動きを使用する。
ＥＰ３３１５０７４に記載されるプローブの欠点は、その大きいサイズに関する。ＥＰ３３１５０７４によるプローブの別の欠点は、このプローブを電池による電力供給に不適切なものにする、振動器の高い電気エネルギー消費に関する。最後に、振動器（複数可）によって生成された振動の減衰は、プローブの配向に依存して変動し得る。
２．音響的剪断波の生成
上述の装置１およびシステム２の欠点を克服するために、機械的手段ではなく音響的手段を使用して剪断波を生成することが提案されている。
したがって、超音波放射圧（これは、媒体による運動量輸送による圧縮波の伝播の間に媒体中に生成される体積力（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｆｏｒｃｅ）からなる）に基づく異なる解決手段が、過去２０年間にわたって開発されてきた。
これらの解決手段は、以下の物理的原理に基づく。高強度超音波ビームの焦点を合わせることで、焦点において、媒体に対して作用する力を生じる非線形効果が生じる。超音波エネルギーが短い瞬間（わずかｍｓ）にわたって供給される場合、これは、焦点の周囲で部分的な球対称を有する剪断波を生成する一過性の点応力を生じる。
これらの異なる解決手段では、
－ 剪断波を生成するための励振手段、および
－ 組織を画像化するための高周波超音波を生成する手段
は、単一のコンポーネント、即ち、トランスデューサーアレイの使用に由来する。
その場合、このトランスデューサーアレイは、以下を行うことができる：
－ 第１に、非線形効果による剪断波の生成を誘導する高強度超音波パルスを生成する、
－ 第２に、剪断波の伝播を観察するために組織を画像化するための高周波超音波を生成する。
しかし、この技法の欠点は、生成された剪断波の振幅が低く、球状に伝播して、副次的効果として、剪断波が組織中に深く貫通する通路を制限することによって、組織の動きに必要な振幅を迅速に失うという事実に関する。
この欠点を克服するために、放射圧によって押す力を生み出すために、異なる深度において連続して焦点が合わされる超音波を発生させることが提案されている。こうして生成された建設的剪断波干渉は、超音速「マッハコーン」（このとき、発生源の速度は、生成された波の速度よりも速い）を形成し、円錐型剪断波が生み出される。次いで、トランスデューサーアレイは、超高速画像化モード（このとき、高周波超音波が生成される）に切り替わり、媒体中を剪断波が伝播するとき、剪断波が生じる。
この技法は、超音波画像化トランスデューサー自体を使用することによって円錐型剪断波を得ることを可能にするが、エネルギーの観点からコストがかかるという欠点を有する。
３．本発明の目的
要約すると、
－ 本明細書中で提案される機械的励振器は、市販の製品にとっては、特に、肝線維症の評価を意図した製品にとってはありえない人間工学的特徴を有する、
－ 音響的励振器（剪断波を生成するために放射の力を使用する）は、低いエネルギー消費を有する超軽量の製品には不可能な、非常に低い電気機械的効率を有する。
本発明の目的は、上述の欠点の少なくとも１つを克服することを可能にする超音波画像化システムを提案することである。
より具体的には、本発明の目的は、剪断波を生成するために要求されるエネルギーを最小化することによって、組織の粘弾性特性を測定することを可能にする２Ｄパルスエラストグラフィーシステムを提供することである。
この目的のために、本発明は、媒体、例えば、ヒトまたは動物の生物学的組織、例えば、肝臓の粘弾性特性を測定するためのプローブであって、
前記測定が、
－ 媒体中に少なくとも１つの低周波弾性波を生成させる工程、
－ 低周波弾性波の生成と同時に：
● 高周波超音波を発生させる工程、および
● 媒体中での高周波超音波の反射に起因する音響的反響を受け取る工程
からなり、
前記プローブが、
－ ハウジング、
－ 高周波超音波を発生させ、音響的反響を受け取るための、ハウジングと機械的に一体化したトランスデューサーアレイ、
－ 少なくとも１つの低周波弾性波を発生させるための少なくとも１つの慣性振動励振器
を含み、
前記および少なくとも１つの励振器が、
● トランスデューサーアレイと機械的に一体化した固定部、
● 固定部に対して自由に動いて、低周波弾性波を生成するために振動を生成することが可能な可動部、
● 固定部と可動部との間に延びる少なくとも１つのリターンスプリング
を含み、
可動部の質量が、プローブの総重量の５％と２５％との間に含まれ、さらに慣性振動励振器の共振周波数が低周波弾性波の周波数と実質的に等しくなるように、前記および少なくとも１つのリターンスプリングの剛性係数が、３００ｋｇ．ｓ２と５００００ｋｇ．ｓ２との間に含まれることを特徴とする、プローブを提案する。
したがって、質量（励振器の可動部の）および剛性係数（リターンスプリング（複数可）の）は、目的の周波数範囲内の弾性波を発生させるためにそのそれぞれの共振周波数において使用され得る一群の励振器に対応する範囲内で選択される。
この質量およびこの剛性係数は、励振器の共振周波数が、弾性波の周波数と等しくなるように、さらに決定される。より具体的には、プローブが周波数「Ｆ」の弾性波を発生させることが所望される場合、励振器の可動部の質量「ｍ」およびスプリング（複数可）の剛性係数「ｋ」は、
Figure 2023546396000002
 になるように選択される。実際、プローブを正確にサイズ決めするために、弾性波のための所望の周波数「Ｆ」を知ることで、剛性係数「ｋ」（それぞれ、質量「ｍ」）は、３００ｋｇ．ｓ２と５００００ｋｇ．ｓ２との間（それぞれ、プローブの総重量の５％と２５％との間）に含まれる範囲内に固定され、質量「ｍ」（それぞれ、剛性係数「ｋ」）は、方程式
Figure 2023546396000003
 （それぞれ、ｋ＝ｍ（２πＦ）２）を満たすように計算される。
本発明の文脈において、用語「励振器の可動部の自由な動き」は、可動部が、励振器に対して外部の力によって発揮される任意の応力、例えば、プローブを握っている間にユーザーによって発揮される力を受けることなしに動くという事実を意味すると理解される。特に、その動きの間に可動部が受ける唯一の応力は、重力ならびに励振器によって発揮される力（複数可）、即ち、機械的復帰力（リターンスプリングによって発揮される）および電磁石励振器の場合には電磁気力である。
以下の記載から明らかなように、トランスデューサーアレイと機械的に一体化した固定部は、
－ トランスデューサーアレイに直接的に取り付けられていてもよく、即ち、トランスデューサーアレイと物理的に接触していてもよく、または
－ トランスデューサーアレイに間接的に取り付けられていてもよく、即ち、トランスデューサーアレイ以外のプローブの構成要素（例えば、プローブのシャシーまたはハウジングなど）と物理的に接触していてもよい。ここで、上記構成要素は、（それ自体が直接的に、または間接的に）トランスデューサーアレイに固定されていてよい。
全ての場合において、固定部のトランスデューサーアレイへの機械的固定は、互いに対するこれら２つの要素の相対的な動きの非存在を誘導する。
本発明によるプローブの好ましく、非限定的な態様は、以下である：
－ 各慣性振動励振器は、可動部の並進運動を確実にするようにガイドロッドとの摩擦によって共働するガイドスライドを欠いていてもよく、ここで前記および少なくとも１つのリターンスプリングは、固定部に対する可動部の動きのためのガイドを形成する；
－ プローブは、固定部に対する可動部の動きを駆動することを可能にする電気的励振信号を適用するためのコントローラーも含んでいてもよく、ここで可動部は、少なくとも１つの永久磁石を含む；
－ 各慣性振動励振器は、永久磁石の周囲に分布した付加的慣性質量体も含んでいてもよい；
－ 付加的慣性質量体は、リターンスプリングの圧縮セグメントに対して垂直に延びる巻き軸の周囲に巻き付いた少なくとも１つの側壁を含んでいてもよく、ここで前記および少なくとも１つの側壁は、前記圧縮セグメントを取り囲んでいる；
－ あるいは、付加的慣性質量体は、リターンスプリングの圧縮セグメントに対して平行な対称軸を有していてもよく、永久磁石の周囲に分布していてもよい；
－ さらにあるいは、プローブは、少なくとも１つの電子的取得カードも含んでいてもよく、ここで付加的慣性質量体は、永久磁石と機械的に一体化した前記電子的カードからなる；
－ プローブは、コントローラーによって駆動される複数の慣性振動励振器を含んでいてもよく、ここで各励振器は、それぞれのリターンスプリングを含み、各リターンスプリングは、他のリターンスプリングの剛性係数とは異なる剛性係数を有する；
－ 慣性振動励振器は、固定部と可動部との間に配置された減衰層も含んでいてもよく、ここで減衰層は、衝撃吸収性材料で製造されている；
－ コントローラーは、慣性振動励振器の固定部に対する各慣性振動励振器の可動部のオシレーションを減衰させるために、減衰信号を各慣性振動励振器に適用するように適合されていてもよく、ここで減衰信号は、プローブと目的の媒体との間の相対的な動きを示す情報の関数として（受け取った音響的反響の処理から、および／または励振器中を流れる電流の測定から）計算される、
－ あるいは、コントローラーは、後続の減衰信号を適用することなく、各励振器の可動部が自由にオシレートするように、各励振器の可動部のオシレーションを誘導するために、電気的励振信号を各励振器に適用するようにプログラムされていてもよい。
本発明によるプローブの他の利点および特徴は、添付の図面から、非限定的な例によって与えられるいくつかの改変実施形態に従う説明から、より明確に理解される。
先行技術の超音波パルスエラストグラフィー医療装置の概略図である。 先行技術のパルスエラストグラフィーシステムの概略図である。 本発明による超音波パルスエラストグラフィープローブの第１の実施形態の概略図である。 第１の励振器改変体の概略図である。 第２の励振器改変体の概略図である。 第２の改変体による励振器の一例の概略図である。 図７ａは、第３の励振器改変体の概略図である。図７ｂは、第４の励振器改変体の概略図である。図７ｃは、第５の励振器改変体の概略図である。 励振器のブロック図である。 本発明による超音波パルスエラストグラフィープローブの第２の実施形態の概略図である。 本発明による超音波パルスエラストグラフィープローブの第３の実施形態の概略図である。 本発明による超音波パルスエラストグラフィープローブの第４の実施形態の概略図である。 第６の励振器改変体の概略図である。 本発明によるプローブの一例の透視図である。 本発明によるプローブの別の一例の透視図である。
本発明によるプローブの異なる実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。これらの種々の図面中、等価な要素は、同じ参照番号によって指定されている。
１．全体的概念
図３を参照すると、本発明による超音波パルスエラストグラフィープローブの一例が例示されている。このプローブは、ヒト／動物の組織または臓器の弾性の測定を可能にする。
プローブ３は、
－ ハウジング３１
－ 電子的取得カード３２（任意）、
－ トランスデューサーアレイ３３、および
－ リターンスプリング（図３には示さず）によって互いに接続された固定部３４１と可動部３４２とを含む慣性振動励振器３４
を含む。
励振器３４は、振動の生成を可能にする。以下に詳細に説明するように、励振器３４の固定部は、トランスデューサーアレイ３３と機械的に一体化され、これにより、振動がプローブ３に伝達され、その結果、分析される組織の粘弾性特性を測定するために必要な剪断波が機械的に生成される。
慣性振動励振器３４の使用により、ＥＰ３３１５０７４によるプローブ、ならびにプローブの質量の大部分が機械的励振器中に集中している、図１および２中に例示された装置およびシステムとは異なり、振動を生成する可動部３４２の質量がプローブの総質量のわずか５～２５％を占めるプローブを得ることが可能になる。これは、本発明によるプローブの重量およびバルク（嵩）を制限する。
さらに、読者は、図９、１０、１１および１３に例示されるように、慣性振動励振器３４が、トランスデューサーアレイ３３の対称軸に沿ったプローブの動きを誘導するように必ずしも整列されるわけではないことを理解するであろう。実際、多くの実施形態では、トランスデューサーアレイ３３の対称軸と慣性振動励振器３４の可動部の動きの軸とは、一致していない。これは、本発明によるプローブのサイズの制限を可能にする。
慣性振動励振器３４の使用は、超音波放射圧に基づく解決手段に必要なエネルギーよりも低いエネルギーを消費する一方で、組織の粘弾性特性を測定するのに十分な出力の剪断波を生成することをさらに可能にする。
１．１．ハウジング
プローブ３のハウジング３１は、プローブ取得手段ならびに剪断波生成手段を格納する。より具体的には、電子的カード３２（任意）、トランスデューサーアレイ３３および慣性振動励振器３４が、ハウジング３１中に収納されている。
かかるプローブの利点は、プローブの全ての可動部（特に、慣性振動励振器３４の可動部）が、ハウジング３１の内部にあり、したがって、保護されることである。これは、プローブ３の消毒を容易にする。外側から見ると、プローブは、変形不能であり、これにより、ユーザビリティの多くの問題が解決され、ユーザーによるプローブの握りが容易になる。
プローブは、標的物体の基本的な画像の再構成、および／または標的物体の弾性の評価および／または表示のために、取得されたデータ（場合により、前処理およびビームフォーミングされた）を計算ユニット（リモートコンピューターおよび／またはタブレットおよび／またはスマートフォンなど）に送るための（有線または無線）連絡手段３５を含む。
１．２．トランスデューサーアレイ
トランスデューサーアレイ３３は、直線状に、または曲線状に、または同心円状に、またはマトリクス（行列）状に配置された「ｎ」個の超音波トランスデューサーのセットを含む（「ｎ」は、１と等しいか、または１よりも大きい整数である）。
トランスデューサーアレイ３３は、検査される媒体（臓器、生物学的組織など）に向かって超音波励振波を発生させること、および音響的反響（即ち、検査される媒体の種々の界面によって反射された超音波）を受け取ることを可能にする。各トランスデューサーは、例えば、その前面および後面が電極でコーティングされた矩形形状の圧電材料のプレートからなる。かかるトランスデューサーは、当業者に公知であり、以下により詳細に説明することはしない。
図３に例示される改変実施形態では、アレイの全てのトランスデューサーは、発生および受け取りの両方において使用される。他の実施形態では、別々のトランスデューサーが、発生および受け取りのために使用されてもよい。
１．３．電子的カード
任意選択の電子的カード３２は、トランスデューサーアレイ３３に接続される。これにより、アレイのトランスデューサーを制御すること、およびアレイのトランスデューサーによって取得されたデータを処理することが可能になる。より具体的には、取得電子的カード３２は、
－ 検査される媒体に向かって超音波を発生させるようにトランスデューサーに命令すること、
－ 検査される媒体の種々の界面によって反射された反響を受け取るようにトランスデューサーに命令すること、
－ 反響信号を前処理し、それらをリモート計算ユニットに伝達すること
を可能にする。
電子的カードは、以下により詳細に記載されるように、慣性振動励振器３４を駆動させるためのコントローラーも含んでいてもよい。
１．４．慣性振動励振器
慣性振動励振器３４は、プローブ３を振動させ、これにより剪断波の生成が誘導されることが可能となる。
より具体的には、励振器３４の可動部３４２－即ち、「慣性質量体」－の、所望の動きの方向とは反対の方向への動きは、トランスデューサーアレイ３３を逆の方向に動かし、所望の剪断波を生成する。
有利には、本発明の文脈において、先行技術の解決手段とは異なり、励振器３４の固定部３４１は、トランスデューサーアレイ３３と（「直接的に」または「間接的に」）機械的に一体化している。実際：
－ 図１に例示されるエラストグラフィー装置１では、トランスデューサー１１は、電気力学的アクチュエーター１２の可動部と一体化しており、アクチュエーターの他方の固定部は、ユーザーが手に持ち、
－ 図２に例示されるエラストグラフィーシステム２では、変換要素２３のセットは、全体として、機械的励振手段２２、２４から分離されている（機械的励振手段２２、２４によって生成された振動は、トランスデューサー要素２３のセットに伝達されない）。
この特定の整列（その固定部３４１が、それを振動させるためにトランスデューサーアレイ３３に接続された、慣性振動励振器３４の使用）は、以下：
－ 最小限のバルク（放射圧を使用するプローブの体積と実質的に同一な体積）を有するプローブ、
－ 剪断波を生成するために限定的なエネルギーを消費するプローブ
による、許容可能な強度の剪断波の生成を可能にする。アクチュエーター３４の励振に必要なエネルギーの発生源は、連絡リンク３５が無線である場合には、プローブ中に埋め込まれた電池によってさらに提供されてもよい。
言い換えると、本発明において提案される解決手段は、２つの先行技術の下記利点を、それぞれの欠点を伴わずに、有する：
－ 高い剪断波生成収量（機械的剪断波生成解決手段と同様）、および
－ 小さいバルク（音響的剪断波生成解決手段と同様）、
－ 慣性振動励振器を備えない同じプローブと比較してわずかに増加した重量（２５％、特に、２０％以下）。
図３に例示される実施形態では、ハウジング３１内に配置された全ての要素は、可動部３４２を除き、機械的に一体化している。
これらの機械的に一体化した要素（即ち、ハウジング３１、電子的カード３２、トランスデューサーアレイ３３、および励振器３４の固定部３４１）は、２００グラム～３００グラムのオーダーの、単一の質量体を構成する。
励振器３４の可動部３４２（慣性質量体を形成する）は、２５グラムと５０グラムとの間（より一般には、プローブの重量の５～２５％）に含まれる質量を有する。可動部３４２の質量が２５グラムと５０グラムとの間（より一般には、プローブの総重量の５～２５％）に含まれるという事実は、慣性質量体が：
－ 剪断波生成効率を保証するのに十分に高い、
－ プローブの重量を過度に増加させず、したがって、その取扱いを確実にするのに十分に低い
質量を有することを可能にする。
慣性振動励振器は、その共振周波数で使用されるように適合される。より具体的には：
－ 励振器の可動部の質量、および
－ リターンスプリングの剛性係数（またはリターンスプリングの総剛性係数）
は、励振器の共振周波数が剪断波についての所望の周波数と一致するように選択される。
特に、
－ 可動部の質量は、プローブの総重量の５％と２５％との間に含まれる、および
－ リターンスプリング（複数可）の剛性係数は、３００ｋｇ．ｓ２と５００００ｋｇ．ｓ２との間、好ましくは、１０００ｋｇ．ｓ２と１００００ｋｇ．ｓ２との間、さらにより好ましくは、４０００ｋｇ．ｓ２と６０００ｋｇ．ｓ２との間に含まれる。
その共振周波数で励振器を作動させるという事実は、剪断波の生成に必要なエネルギーの量の制限を可能にする。励振器のエネルギー消費を制限することによって、電池によるプローブへの電力供給が可能になる。
２．励振器
２．１．励振器の第１の改変実施形態
図４を参照すると、励振器の第１の改変実施形態（電磁石およびプランジャーロッドの原理に基づく）が例示され、図中：
－ 固定部３４１は、
● 例えば、軟鋼で製造された、その端部の一方におけるヘッド３４１１、および
● その他方の端部における基部３４１２であって、ハウジング３１に直接的にまたは（例えば、電子的カード３２を介して）間接的に取り付けられることを意図した、基部３４１２
を含む、「プランジャー」ロッドと呼ばれるロッドを含み、および
－ 可動部３４２は、
● 導電性巻き線３４２１（例えば、銅で製造されている）、
● ロッドの周囲に延び、磁力線を導く、磁気コア３４２２（例えば、軟鋼で製造されている）、
を含む電磁石から構成され、
－ リターンスプリング３４３は、ヘッド３４１１と磁気コア３４２２との間に延びる。
プランジャーロッドは、磁気コア３４２２中に形成されたスルーコンジットの内側にスライド可能に据え付けられる。電磁石およびプランジャーロッド励振器の作動原理は、以下の通りである。
電流が巻き線３４２１に適用されると、ヘッド３４１１の強磁性材料は、すぐに下に引き付けられ、これにより、磁気コア３４２２のスルーコンジットの内側でのロッドの「押し込み（ｐｌｕｎｇｅ）」を誘導する。ヘッド３４１１が下に動き、リターンスプリング３４３が圧縮される。巻き線３４２１に電流がもはや供給されなくなるとすぐに、リターンスプリング３４３は、スライディングロッドを「高い」位置に戻す。
この場合、プランジャーロッドの基部３４１２は、プローブ３のハウジング３１に（直接的にまたは間接的に）取り付けられており、巻き線３４２１に電流を適用した場合にスプリング３４３を圧縮することによってヘッド３４１１に向かって動くのは、磁気コア３４２２である。この電流の中断の後、磁気コア３４２２は、リターンスプリング３４３によって適用される力に起因して、「低い」位置に戻る。
その場合、電流が巻き線３４２１に適用されるか中断されるかに依存して、磁気コア３４２２の往復運動を得ることが可能である。この磁気コア３４２２の往復運動は、プローブ３全体の振動を誘導し、剪断波の生成を可能にする。
好ましくは、電気的励振は、ディラック（持続時間が数ミリ秒）に近くあるべきである。
この型の励振器３４の欠点は、磁気コア３４２２の動きを精密に制御することが困難であることである：
－ 電流の適用の影響下では、磁気コア３４２２は、スプリング３４３を圧縮することによって、ロッドのヘッド３４１１に向かって動く、
－ 運動学の継続は、電磁気力の非存在下で発揮され、スプリング３４３の質量および剛性に依存する振動（ｐｕｌｓａｔｉｏｎ）により、磁気コア３４２２のオシレーションを生じさせる。
したがって、磁気コア３４２２の動きの周波数を決めるのは、スプリング３４３の剛性である：振動を精密に制御する手段も振動を減衰させる手段も存在しない。さらに、かかるシステムにおいて発生する磁力は、磁気コア３４２２中へのロッドの貫通に対して非常に依存的であり、ロッドが磁気コア３４２２と接触する際に最大になる。
この型の励振器の別の欠点は、プランジャーロッドの並進運動をガイドすることに関する。特に、コンジット－ガイドスライドを形成する－の内側でのプランジャーロッドの動きに関連する摩擦は、摩擦減衰を誘導する。可動部のかかる摩擦減衰は、制御されない、経時的に変動する、およびプローブの配向に高度に依存するという欠点を有する。
これが、慣性振動励振器が、可動部の並進運動を確実にするようにロッドとの摩擦によって共働するガイドスライドを有さない、他の改変実施形態（以下に記載される）を本発明者らが提案する理由である。これにより、時間および空間において不変の固有のオシレート挙動を有するという利点を有する慣性振動励振器を有することが可能になる。
以下に記載されるこれらの異なる改変体では、可動部の（並進または回転）運動のガイドは、固定部３４１と可動部３４２との間に延びる１つ（または複数）のリターンスプリング３４３によって確実にされる。
２．２．励振器の第２の改変実施形態
さらなる制御を可能にする励振器の第２の改変体は、図５を参照して例示される。この励振器３４も、電磁気力を使用するが、永久磁石によって分極された磁気系と共に働く。
より具体的には：
－ 励振器３４の固定部３４１は、
〇下記を含むカーカス（枠組み）（ｃａｒｃａｓｓ）３４１５：
● ハウジング３１に（直接的にまたは間接的に）取り付けられることを意図した基部３４１５１、
● 基部３４１５１に対して垂直に突き出す管状支持体３４１５２であって、中心コンジットを含む、管状支持体３４１５２、
〇 管状支持体３４１５２上に据え付けられた電気的起動コイル３４１６
を含み、
－ 励振器３４の可動部３４２は、カーカス３４１５を部分的に取り囲むように整列されたアーマチュア３４２３を含み、このアーマチュア３４２３は、
● 環状永久磁石３４２３１、および
● 管状支持体３４１５２の中心コンジットの内側にスライド可能に据え付けられることを意図した、軟鋼で製造された軸方向管状ガイド３４２３２、
● 管状ガイド３４２３２との磁気的空隙を規定するように管状支持体３４１５２および巻き線３４１６を取り囲む、軟鋼で製造された環状ポールピース３４２３３
を含み、
－ リターンスプリング３４３は、基部３４１５１とアーマチュア３４２３３との間に延びる。
この励振器は、例えば、電子的カード３２中に組み込まれたコントローラー（図示せず）によって駆動され得る。このコントローラーは、励振器３４の起動コイル３４１６に電力供給するための、電気的励振信号（数ミリ秒～数十ミリ秒）の発生を可能にし、その作動原理は、以下の通りである。
ハウジング３１に機械的に取り付けられた起動コイル３４１６は、環状永久磁石３４２３１によって継続的に付勢されるアーマチュア３４２３の空隙中に確立される。
起動コイル３４１６に電流が電力供給される場合（即ち、コントローラーが電気励振信号を発生させる場合）、電流と比例する垂直電磁気力がアーマチュア３４２３に適用され、その方向（基部３４１５１に向かうまたは基部３４１５１とは反対の）は、電流の方向に依存する。
この力は、固定部３４１の（管状支持体３４１５２の）中心コンジットに沿った可動部３４２の並進運動を誘導する。より具体的には、電流の方向に依存して、この力は、
－ リターンスプリング３４３が圧縮するように、固定部の基部３４１５１に向かう可動部の並進運動を誘導し、または
－ リターンスプリング３４３が伸びるように、固定部３４１の基部３４１５１とは反対の方向における可動部３４２の並進運動を誘導する。
電流の中断後、可動部３４２は、その静止位置に戻るまで連続して伸縮するリターンスプリング３４３に起因してオシレートすることによって、その初期位置に戻る。その場合、電流が起動コイル３４１６に適用されるか中断されるかに依存して、可動部３４２の往復する動きを得ることが可能である。この可動部３４２の往復する動きは、反作用によるプローブ３全体の振動を誘導し、これにより、プローブ３が組織と接触しているときに剪断波を生成することが可能になる。
かかるデバイスは、市販されており、音響励振器と呼ばれる。図６は、図５の慣性励振器の特徴を含む市販の音響励振器（Ｔｅｃｔｏｎｉｃ 製品リファレンス ＴＥＡＸ １４Ｃ０２－８）の一例を例示する。
図６を参照すると、この音響励振器は、
－ 基部を形成する円形リング３４１７であって、リング３４１７の外面は、接着層で覆われている、円形リング３４１７、
－ リング３４１７の内面上の誘導コイル３４１８、
－ リターンスプリングを形成し、リング３４１７から外側に突出する、４つの自己回復性弾性突起３４３１、
－ アーマチュアを形成する実質的に矩形のフレーム３４３２であって、リング３４１７と反対側の各弾性突起３４３１の端部が、フレーム３４３２のそれぞれの角に接続されている、フレーム３４３２、
－ より大きいフレームの縁に取り付けられた永久磁石３４２４によって付勢される磁気回路
－ 誘導コイル３４１８を電流発生源（図示せず）に電気的に接続するための電気的コネクター３４２８’、３４２８’’
を含む。
かかる音響励振器は、支持体－例えば、共鳴プレート－上に取り付けられるように、および慣性によってそれを振動させるように、適合される。市販の音響励振器のこの例の寸法は、既存のプローブにおいて使用される電子的カードの幅および厚さと適合している。１Ａの電流の下で生成される力は、２．４ニュートンである。かかる励振器の可動部の質量は、１２．８グラムであり、１００Ｈｚにおいてオシレートするする（プローブの総重量２３５グラムについて）。
したがって、かかる励振器を５０Ｈｚの共振周波数でオシレートさせるために、例えば、永久磁石３４２４に３８．４グラムの付加的慣性質量体を取り付けることによって、可動部の質量を５１．２グラムに増加させることが必要である。
この付加的慣性質量体３４２５は、図７ａに例示されるように、永久磁石３４２４の上面に取り付けられ得る。これは、励振器３４の可動部３４２の重心３４２６の位置の改変を誘導し、その場合、重心３４２６は、可動部とは反対側の、リターンスプリング（複数可）の端部（複数可）の固定点（複数可）を包含する可動部の固定平面の外側に位置する。本発明の文脈において、用語「リターンスプリングの端部」は、以下を意味すると理解される：
－ リターンスプリングが単一の自己回復性弾性要素からなる場合：弾性要素の２つの先端、
－ リターンスプリングが複数の自己回復性弾性要素からなり、中心点が、固定部および可動部のいずれか一方にそれぞれ接続された前記弾性要素の先端から等しい距離に位置する場合：
〇 リターンスプリング３４３の第１の端部を形成する固定部３４１に接続された弾性要素の先端から等しい距離に位置する第１の中心点、および
〇 リターンスプリング３４３の第２の端部を形成する可動部３４２に接続された弾性要素の先端から等しい距離に位置する第２の中心点。
図７ｂに改変体として例示されるように、可動部３４２の重心３４２６が、可動部の固定平面Ｐの近くに位置するように、付加的慣性質量体３４２５は、リターンスプリング３４３の周囲に分布され得る。
図７ｃに例示される実施形態では、付加的慣性質量体は、可動部３４２の周囲全体に分布されている。より具体的には、この実施形態では、付加的慣性質量体は、側壁を含む。この側壁は、リターンスプリング（複数可）３４３の圧縮セグメントＳＣに対して垂直に延びる巻き軸の周囲に巻き付いており、側壁は、圧縮セグメントＳＣを取り囲んでいる。これは、励振器のバルクの制限を可能にする。さらに、この実施形態では、励振器は、固定部３４１と可動部３４２との間に配置された減衰層３４１９を含む。この減衰層は、衝撃吸収性材料でつくられており、プローブを落とした場合の励振器への損傷のリスクを制限することを可能にする。あるいは、付加的慣性質量体は、リターンスプリングの圧縮セグメントに対して並行な対称軸を有していてもよく、永久磁石の周囲に分布され得る。これは、励振器の（可動部の動きの方向での）高さの低減を可能にし、したがって、超音波パルスエラストグラフィープローブのバルクの制限を可能にする。
先に示したように、励振信号がコントローラーによって適用されるたびに、励振器３４の可動部３４２は、それがその初期の静止位置に戻るまで、固定部３４１に対してオシレートする。有利には、可動部３４２の振動－特に、それがその初期の静止位置に戻るまで、リターンスプリング３４３によって引き起こされる可動部のオシレーション－は、機械的励振の最適な制御を可能にするために、コントローラーによって減衰され得る（「減衰」）。この減衰は、適合可能であり得る。特に、減衰は、プローブと患者の身体との間の接触によって提供される減衰におけるバリエーションに適合され得る。この目的のために、プローブの実際の動きを知ることが必要である。プローブの実際の動きについてのこの知識は、種々の直接的または間接的手段によって得られ得る。例えば、これらの動きは、
－ トランスデューサーアレイが受け取った音響的反響を処理することによって（機械的励振の間およびその後の超音波運動フィルムは、プローブと組織との間の相対的な動きの正確な値を与えることができる）、または
－ 電気的励振段階の後に、励振器コイルから電流増幅器によって増幅された信号を使用することによって
特定の位置センサーを使用せずに決定することができる。この信号は、励振器の可動部３４のおよびプローブ３１の相対的な動きを示す。これがゼロである場合、これは、可動部、およびしたがってプローブがもはやオシレートしていないことを意味する。
好ましくは、本発明によるデバイスは、可動部のオシレーションの減衰を可能にする信号を計算するために、プローブと組織との間の相対的な動きを示す情報（受け取った音響的反響の処理から、および／または励振器コイル中を流れる電流の測定から）を使用する。これは、プローブの絶対的な動きを示す情報を用いた場合よりも、可動部のオシレーションのより効果的な減衰を可能にする。
当然、可動部３４２の振動は、減衰されなくてもよい。この場合、励振信号がコントローラーによって適用されるたびに、励振器３４の可動部３４２は、自由にオシレートする。この自由なオシレーションは、可動部がその初期の静止位置に戻るまで、プローブを動かす。
プローブの動き（励振器の自由なオシレーションに関連する）は、取得されたデータのデジタルフィルタリングによって、剪断波の進行の表れから分離され得る。実際、本発明の文脈において、後処理の適用は、剪断波の動きの表れからプローブの動きを分離することを可能にする。可動部のオシレーションが減衰しないという事実は、プローブによって消費される電気エネルギーの低減を可能にする。実際、励振器の可動部のオシレーションが減衰されるプローブの場合、
－ そのエネルギーが、励振器の可動部のオシレーションが減衰されないプローブから得られる剪断波のエネルギーと等価である剪断波を得るためにより高い強度の電気的励振信号を使用すること、
－ 可動部のオシレーションを減衰させるために、そのエネルギーがゼロではない電気的減衰信号を適用すること
が必要である。
２．３．図７ａ～７ｃの実施形態に関する所見
可動部の並進運動を確実にするようにガイドロッドとの摩擦によって共働するガイドスライドが存在しないことに起因して、図７ａ～７ｃに例示される励振器の実施形態は、時間および空間においてより安定な固有のオシレート挙動を有するという利点を有する。これらの種々の実施形態において、この（または一部もしくは各々の）リターンスプリングは、可動部のための動きガイドを形成し、これにより、摩擦を低減させ、オシレーション減衰現象を最小化する。
かかる励振器は、共振周波数で励振され、これにより、特に、ＥＰ３３１５０７４に記載される振動器とは異なり、剪断波を生成するために励振器によって消費されるエネルギーの制限を可能にする。
２．４．本発明に関する理論
図４、５、６および７ａ、７ｂに例示される励振器３４の異なる改変実施形態は、図８中に例示されるブロック図によって代表され得る。
図中、
－ 質量（体）「ｍ」は、励振器３４の可動部３４２を示す；「ｖ」は、質量（体）「ｍ」の瞬間速度を示し、「ｘ」はその位置を示す、
－ 質量（体）「Ｍ」は、
〇 励振器３４の固定部３４１、および
〇 プローブの他の構成要素（ハウジング、トランスデューサー、電子的カードなど）
を示し；この質量（体）「Ｍ」は、典型的には、２００グラムと３００グラムとの間に含まれる；「Ｖ」は、質量（体）「Ｍ」の瞬間速度を示し、「Ｘ」はその位置を示す、
－ 剛性係数「ｋ」は、リターンスプリング３４３を示す。
読者は、実際の質量（体）「Ｍ」に関連する有効質量を規定することが困難であることを理解するであろう。なぜなら、かかる有効質量は、
〇 プローブが手に握られる力、
〇 手とプローブとの間の接触の型（プローブの握り手段を構成する材料の可撓性）、
〇 プローブによって組織に適用される針圧
に特に依存するからである。
計算の残りの部分では、質量（体）「Ｍ」に関連する有効質量は、「Ｍ」の実際の質量の２倍（即ち、４００グラムと６００グラムとの間に含まれる有効質量）と等しいとみなされる。
ｔ０＝０の瞬間には、リターンスプリングは、その静止位置にある。プローブに適用される衝撃力は、数ミリ秒の持続時間にわたって、２つの質量（体）「Ｍ」および「ｍ」を分離させることを助け、総エネルギーＥを有する。
同じ力が反対符号を有する２つの質量（体）に対して作用するので、以下のように書くことが可能である：
Ｍ＊ｄ（Ｖ）／ｄ（ｔ）＝－ｍ＊ｄ（ｖ）／ｄ（ｔ）
初回のパルスの後、リターンスプリングが２つの質量（体）の分離に対して反対の作用を及ぼす場合、この方程式は満たされたままであるが、それは、リターンスプリングが、２つの質量（体）「Ｍ」および「ｍ」に対して、同じ振幅で反対符号の力を常に発揮するからである。したがって、以下のように書くことが可能である：
ｄ（Ｍ＊Ｖ＋ｍ＊ｖ）／ｄｔ＝０、
式中、Ｍ＊Ｖ＋ｍ＊ｖ＝一定である（これは、ジェット推進の理論の枠組み内で考慮される運動量保存の法則以外の何物でもない）。
したがって、本発明者らは、ｖ＝Ｍ／ｍ＊Ｖを得、積分すると：
ｘ＝Ｍ／ｍ＊Ｘ （１）
である。
方程式（１）の項間の関係性は、速度および動きが、質量に逆比例することを示している。この関係は、この系の第１の一貫性を検証することをさらに可能にする：質量（体）「Ｍ」の０．１ｍｍの動きを得るためには、慣性質量（体）「ｍ」（これは、質量（体）「Ｍ」の１０分の１の軽さである）を１ｍｍ動かすことが必要である；かかるミリメートルの動きは、図６に示される音響励振器を使用する場合には特に、現実的である。
費やされたエネルギーのレベルでは、以下のように書くことが可能である：
Ｅ＝１／２＊Ｍ＊Ｖ２＋１／２＊ｍ＊ｖ２。
Ｅｕが有用エネルギーであり、Ｅｕ＝１／２＊Ｍ＊Ｖ２であることに留意されたい。。
その場合、Ｅ＝Ｅｕ ＊（１＋ｍ／Ｍ＊（ｖ／Ｖ）２）＝Ｅｕ（１＋Ｍ／ｍ）である。
したがって、エネルギー効率ξは：
ξ＝ｍ／（ｍ＋Ｍ） （２）
である。
質量（体）「Ｍ」と「ｍ」とが１０の比である場合、エネルギー効率は９％であり、これは、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（登録商標）のエネルギー効率（１００％に近い）よりも低いが、「プッシュ」超音波のエネルギー効率（おそらくはおおよそ１／１０００）よりもかなり高い。したがって、本発明者らは、この系においてなおも一貫している。
このエネルギーの絶対値がここで検討される。
初回のパルスの後、２つの質量（体）「Ｍ」および「ｍ」は、パルスΩに対応する周波数でオシレートする。
スプリング剛性ｋとΩとの間の従来の関係性は、容易に実証され得る：
Figure 2023546396000004
さらに、ｖＭａｘ＝Ω＊ｘＭａｘである。
式中、
－ ｖＭａｘは、慣性質量（体）「ｍ」の速度の最大値であり、
－ ｘＭａｘは、慣性質量（体）「ｍ」からの距離の最大値である。
したがって、プローブに供給されるエネルギーは、以下の方程式を満たす：
Ｅ＝１／２＊Ｍ＊Ｖ２＋１／２＊ｍ＊ｖ２＝１／２＊ｍ／Ｍ＊（ｍ＋Ｍ）＊Ω２＊ｘＭａｘ ２
－ 「ｍ」の質量が「Ｍ」の質量の１０分の１であり、
－ Ｍ＝０．２５ｋｇであり、
－ 周波数が５０Ｈｚであり、
－ ｘＭａｘが１ｍｍである
特定の場合には、供給されるエネルギーは、
Ｅ＝０．５＊０．１＊０．２７５＊（２＊π＊５０＊１０－３）２＝１．４ｍＪ
である。
このエネルギーは、プローブの作動に割り当てられたエネルギーの量（典型的には５ワット未満）と比較して非常に低い。有効質量がプローブの有効質量よりも３倍大きいこと、およびその結果、ｘＭａｘもまた１ｍｍよりも３倍大きいはずであることが仮定されなければならない場合であっても、要求されるエネルギーは、１０倍大きいエネルギーに相当するに過ぎない、即ち、１０ｍＪをかろうじて上回り、これは、なおも非常に妥当である。
結論として、
〇 慣性質量体、
〇 慣性質量体の動きの振幅、および
〇 プローブにもたらされるエネルギー
に関して、大きさのオーダーは、剪断波を生成するために、全て妥当かつ許容可能である。
慣性振動励振器の使用は、以下を有する、剪断波を生成するために適合されたプローブを得ることを可能にする：
－ 「プッシュ」型の解決手段のエネルギー効率よりもかなり高いエネルギー効率、および
－ Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（登録商標）などの機械的励振手段を使用する解決手段のバルクよりもかなり小さいバルク。
３．励振器整列の例
図３は、プローブの第１の実施形態を例示する。図９～１２に示されるように、プローブ３中の慣性振動励振器３４の整列は、変動し得る。プローブの異なる実施形態が、これら図９～１２を参照して、より詳細にここで記載される。
３．１．第２の実施形態
プローブ３の一例は、図９を参照して例示され、前記プローブは、
－ ハウジング３１
－ 電子的取得カード３２、
－ トランスデューサーアレイ３３、および
－ 慣性振動励振器３４ａ、３４ｂの対
を含む。
各励振器３４ａ、３４ｂは、リターンスプリングによって互いに接続された、固定部３４１ａ、３４１ｂと可動部３４２ａ、３４２ｂとを含む。各励振器３４ａ、３４ｂの固定部３４１ａ、３４１ｂは、トランスデューサーアレイ３３に接続された縁の反対側の、電子的カード３２の縁に固定される。
慣性振動励振器３４ａ、３４ｂは、例えば、電子的カード３２中に組み込まれたコントローラーによって駆動される、このコントローラーは、励振器３４ａ、３４ｂによる振動の生成を誘導するために、（数ミリ秒の）電気的励振信号を適用することを可能にする。
このシステムの利点は、以下である：
－ ２つの慣性励振器３４ａ、３４ｂが、コントローラーによって同位相で駆動される（即ち、起動信号が２つの慣性振動励振器３４ａ、３４ｂに同時に適用される）場合、プローブの（垂直）並進運動を生成することが可能であること、
－ 他方では、２つの慣性励振器３４ａ、３４ｂがコントローラーによって逆位相で制御される場合、トランスデューサーの平面中に主要水平成分を有するプローブの回転運動を生成することが可能であること。
当然、読者は、励振器３４ａ、３４ｂが、例えば、任意のおよび所定の時間変化を有する動きを生成するために、同位相または逆位相以外の構成で制御され得ることを理解すべきである。さらに、読者は、プローブが、ハウジング中の可変の位置において整列される２つよりも多くの慣性振動励振器を含み得ることを理解するであろう。
最後に、読者は、励振器が、他の改変実施形態に従って整列され得ることを理解するであろう。例えば、図１２に例示される実施形態では、可動部３４２は、
－ 特に、
〇 起動コイル３４１６’、３４１６’’および
〇 永久磁石３４２４’、３４２４’’
を各々が含む、２つの磁石モーター
－ 異なる剛性ｋ’、ｋ’’（例えば、ｋ’＝２×ｋ’’）の２つのリターンスプリング３４３’、３４３’’であって、各スプリングが、それぞれの磁石モーターに関連している、２つのリターンスプリング
を含む。
こうして、２つの連結されたオシレーターが得られる。これにより、標的物体の粘度を評価できるように、広い範囲のオシレーション周波数を調査することが可能になる。
３．２．第３の実施形態
図１０を参照すると、プローブ３の別の例は、
－ ハウジング３１
－ 電子的取得カード３２、
－ トランスデューサーアレイ３３、および
－ 慣性振動励振器３４
を含む。
この実施形態では、慣性振動励振器３４が
－ トランスデューサーアレイ３３から一定の距離に（即ち、トランスデューサーアレイ３３とは反対側の電子的カードの縁に）位置付けられており、
－ 可動部３４２が、縦軸Ａ－Ａ’に対して平行して（即ち、アレイ３３のトランスデューサーが延びる平面に対して垂直に）並進して動くように配向されている
図３に例示される実施形態とは異なり、
慣性振動励振器３４は、
－ トランスデューサーアレイ３３の近くに（即ち、トランスデューサーアレイに接続された電子的カードの縁に）位置付けられており、
－ 可動部３４２が、プローブ３の縦軸Ａ－Ａ’に対して垂直な横軸に沿って並進して振動するように配向されている。
この第３の実施形態では、慣性振動励振器３４の位置付けおよび配向は、アレイ３３のトランスデューサーの平面中での可動部３４２の動きを生成することを可能にする。
３．３．第４の実施形態
図１１を参照すると、励振器３４の永久磁石３４２４に固定された付加的慣性質量体３４２５がプローブ３の電子的カード３２ａからなる、プローブの別の例が例示される。
より具体的には、この実施形態では、プローブは、
－ ハウジング３１、
－ 第１および第２の電子的取得カード３２ａ、３２ｂであって、可撓性接続ケーブル３６によって互いに電気的に接続された、第１および第２の電子的カード、
－ トランスデューサーアレイ３３、ならびに
－ 慣性振動励振器３４であって、
〇 トランスデューサーアレイ３３と機械的に一体化した固定部（図示せず）、
〇 永久磁石３４２４によって分極された磁気回路を含む可動部、および
〇 固定部と可動部との間のリターンスプリング３４３
を含む慣性振動励振器３４
を含む。
図１１に例示されるように、第１の電子的カード３２ａは、励振器３４の永久磁石３４２４と機械的に一体化している。したがって、第１の電子的カード３２ａは、５０Ｈｚの周波数で励振器３４の振動を誘導するために必要な付加的慣性質量体を構成する。これは、一方ではプローブ３のサイズを制限することを可能にし、他方では、付加的慣性質量体を形成するためにその構成要素のうち１つを使用することによって、プローブの重量における増加を制限することを可能にする。
次に、第２の電子的カード３２ｂは、トランスデューサーアレイ３３と機械的に一体化している。
その作動原理は、以下の通りである。（数ミリ秒の）起動信号が励振器３４に適用される場合、永久磁石３４２４および第１の電子的カード３２ａは、トランスデューサーアレイ３３と反対の方向に並進して動く。リターンスプリング３４３は伸びる。電気的起動信号を中断した後、リターンスプリング３４３は、磁石３４２４および第１の電子的カード３２ａに対して力を適用して、それらをトランスデューサーアレイ３３に向かって戻す。永久磁石３４２４および電子的カード３２ａは、リターンスプリング３４３が圧縮されるように、トランスデューサーアレイ３３に向かって、およびその静止位置を超えて、並進して動く。次いで、リターンスプリングは、トランスデューサーアレイからそれを分離させることを助ける力を、永久磁石３４２４（および第１の電子的カード３２ａ）に対して発揮する。この減衰したオシレーションは、永久磁石および電子的カードがそれらの静止位置に戻るまで継続する。
この振動を継続するために、起動信号を定期的に適用することが可能である。こうして、剪断波列が、プローブが患者の皮膚に適用されたときに、組織中で生成される。
３．４．他の型の励振器
当然、他の型の慣性振動励振器が、プローブによる剪断波の生成を可能にするために使用され得る。例えば、プローブは、偏心質量体を駆動するモーターを有する慣性振動励振器３４を含む。
４．結論
プローブ３のために使用される励振器３４または保持される整列にかかわらず、プローブの作動原理は、以下の通りである。
アクチュエーター振動励振器３４は、その可動部３４２の動きに応答したプローブ３の動きを誘導し、分析される組織中で低周波弾性波（剪断波）を生成するために起動される。具体的には、コントローラーは、励振器３４に対する励振信号を発生させる。
この信号は、固定部（複数可）に対する可動部（複数可）の動きを（同時にまたは連続して、例えば、逆位相で）誘導する。（数ミリ秒の）この信号が中断される場合、可動部は、オシレートすることによってその元の位置に戻り、またはそうでない場合には、コントローラーは、可動部のオシレーションを減衰させるための減衰信号を発生させる。励振器によって生成された振動動きは、トランスデューサーアレイと機械的に一体化した固定部を介して、プローブに伝達される。
接触した組織中での低周波剪断波の伝播の間に、トランスデューサーアレイ３３は、低周波弾性波の伝播の検討を可能にするために、高周波超音波を発生させ、それを受け取る。
上で提案された剪断波の生成モードは、組織への機械的エネルギーの伝達において効果的であるが、それは、組織と接触したトランスデューサーアレイ３３が、慣性振動励振器によって直接的に動かされるからである。これにより、そのバルクが最小化されたプローブを得ることがまた可能である。
異なる解決手段が、上記慣性振動励振器をプローブ中に組み込むために検討され得る。例えば、前記励振器は、図１３に例示されるように、二次レセプタクル３１２中に取り込まれ得る。この場合、ハウジング３１は、
－ 任意選択の電子的取得カードおよびトランスデューサーアレイを特に組み込む一次レセプタクル３１１、
－ 一次レセプタクル３１１と機械的に一体化した二次レセプタクル３１２
を含む。
あるいは、慣性振動励振器は、プローブ３のハウジング３１中に組み込まれ得る（図１４）。全ての場合において、慣性振動励振器は、トランスデューサーアレイと一体的に据え付けられ、プローブを手に持つユーザーと接触している励振器の可動部は存在せず、これにより、その自由なオシレーションを可能にする。ユーザーによるプローブの取り扱いは、励振器によって誘導されるその振動の振幅を減衰させるが、ユーザーの手の組織の弾性に起因する、患者と接触した剪断波の発生を防止することはない。
読者は、本明細書に記載される新たな教示および利点から実質的に逸脱することなく、上記した発明に対して多くの改変がなされ得ることを理解するであろう。
したがって、全てのかかる改変が、添付の特許請求の範囲内に取り込まれる意図である。

Claims (11)

  1. 媒体、例えば、ヒトまたは動物の生物学的組織、例えば、肝臓の粘弾性特性を測定するためのプローブであって、
    前記測定が、
    － 前記媒体中に少なくとも１つの低周波弾性波を生成させる工程、
    － 前記低周波弾性波の生成と同時に：
    〇 高周波超音波を発生させる工程、および
    〇 前記媒体中での前記高周波超音波の反射に起因する音響的反響を受け取る工程
    からなり、
    前記プローブが、
    － ハウジング（３１）、
    － 高周波超音波を発生させ、音響的反響を受け取るための、前記ハウジングと機械的に一体化したトランスデューサーアレイ（３３）、
    － 前記および少なくとも１つの低周波弾性波を発生させるための少なくとも１つの慣性振動励振器（３４）
    を含み、
    前記および少なくとも１つの励振器が、
    〇 前記トランスデューサーアレイ（３３）と機械的に一体化した固定部（３４１）、
    〇 当該固定部に対して自由に動いて、前記低周波弾性波を生成するために振動を生成することが可能な可動部（３４２）、
    〇 前記固定部（３４１）と前記可動部（３４２）との間に延びる少なくとも１つのリターンスプリング（３４３）
    を含み、
    前記可動部（３４２）の質量が、前記プローブの総重量の５％と２５％との間に含まれ、さらに前記慣性振動励振器（３４）の共振周波数が前記低周波弾性波の周波数と実質的に等しくなるように、前記および少なくとも１つのリターンスプリングの剛性係数が、３００ｋｇ．ｓ２と５００００ｋｇ．ｓ２との間に含まれることを特徴とする、プローブ。
  2. 各慣性振動励振器（３４）が、前記可動部の並進運動を確実にするようにガイドロッドとの摩擦によって共働するガイドスライドを有さず、前記および少なくとも１つのリターンスプリングが、前記固定部に対する前記可動部の動きのためのガイドを形成する、請求項１に記載のプローブ。
  3. 前記固定部（３４１）に対する前記可動部（３４２）の動きを駆動することを可能にする電気的励振信号を適用するためのコントローラーをさらに含み、前記可動部が、少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項１または２のいずれか一項に記載のプローブ。
  4. 各慣性振動励振器（３４）が、前記永久磁石（３４２４）の周囲に分布した付加的慣性質量体をさらに含む、請求項３に記載のプローブ。
  5. 前記付加的慣性質量体が、前記リターンスプリングの圧縮セグメント（ＳＣ）に対して垂直に延びる巻き軸の周囲に巻き付いた少なくとも１つの側壁を含み、前記および少なくとも１つの側壁が、前記圧縮セグメント（ＳＣ）を取り囲んでいる、請求項４に記載のプローブ。
  6. 前記付加的慣性質量体が、前記リターンスプリングの圧縮セグメント（ＳＣ）に対して平行な対称軸の周囲に延び、前記質量体が、前記永久磁石（３４２４）の周囲に分布している、請求項４に記載のプローブ。
  7. 少なくとも１つの電子的取得カード（３２ａ）をさらに含み、前記付加的慣性質量体が、前記永久磁石（３４２４）と機械的に一体化した前記電子的カード（３２ａ）からなる、請求項４に記載のプローブ。
  8. 前記コントローラーによって駆動される複数の慣性振動励振器（３４ａ、３４ｂ）を含み、各励振器が、それぞれのリターンスプリング（３４３’、３４３’’）を含み、各リターンスプリング（３４３’）が、他のリターンスプリング（３４３’’）の剛性係数とは異なる剛性係数を有する、請求項３に記載のプローブ。
  9. 前記慣性振動励振器が、前記固定部（３４１）と前記可動部（３４２）との間に配置された減衰層（３４１９）をさらに含み、前記減衰層が、衝撃吸収性材料で製造されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のプローブ。
  10. 前記コントローラーが、前記慣性振動励振器（３４）の前記固定部（３４１）に対する各慣性振動励振器（３４）の前記可動部（３４２）のオシレーションを減衰させるために、減衰信号を各慣性振動励振器（３４）に適用するように適合されており、前記減衰信号が、前記プローブと目的の前記媒体との間の相対的な動きを示す情報の関数として（受け取った音響的反響の処理から、および／または前記励振器中を流れる電流の測定から）計算される、請求項３～９のいずれか一項に記載のプローブ。
  11. 前記コントローラーが、後続の減衰信号を適用することなく、各励振器の前記可動部が自由にオシレートするように、各励振器の前記可動部のオシレーションを誘導するために、電気的励振信号を各励振器に適用するようにプログラムされている、請求項３～９のいずれか一項に記載のプローブ。

JP2023522859A 2020-10-22 2021-10-22 目的の媒体の粘弾性特性を測定するためのプローブ Pending JP2023546396A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2010857 2020-10-22
FR2010857A FR3115603A1 (fr) 2020-10-22 2020-10-22 Sonde de mesure de proprietes viscoelastiques d’un milieu
PCT/EP2021/079332 WO2022084502A1 (fr) 2020-10-22 2021-10-22 Sonde de mesure de proprietes viscoelastiques d'un milieu d'interet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023546396A true JP2023546396A (ja) 2023-11-02

Family

ID=74183338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023522859A Pending JP2023546396A (ja) 2020-10-22 2021-10-22 目的の媒体の粘弾性特性を測定するためのプローブ

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240011947A1 (ja)
EP (1) EP4232811A1 (ja)
JP (1) JP2023546396A (ja)
KR (1) KR20230112113A (ja)
CN (1) CN116529593A (ja)
FR (1) FR3115603A1 (ja)
IL (1) IL302273A (ja)
WO (1) WO2022084502A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3140259A1 (fr) 2022-09-30 2024-04-05 E-Scopics Procede d’analyse d’un milieu permettant de reduire les effets d’artefacts dus a des deformation statiques dans le milieu
CN115778393B (zh) * 2022-10-18 2024-02-20 国家康复辅具研究中心 一种人体组织刚度测量的方法及系统
WO2024127078A1 (en) 2022-12-15 2024-06-20 E-Scopics Apparatus and method for estimating a velocity field

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2932887B1 (fr) * 2008-06-24 2016-02-05 Univ Francois Rabelais De Tours Dispositif acoustique de mesure localisee et sans contact des non-linearites elastique et dissipative et de la viscoelasticite
EP3315074B1 (en) 2016-10-28 2020-04-29 Echosens Probe for transient elastography

Also Published As

Publication number Publication date
EP4232811A1 (fr) 2023-08-30
IL302273A (en) 2023-06-01
KR20230112113A (ko) 2023-07-26
US20240011947A1 (en) 2024-01-11
WO2022084502A1 (fr) 2022-04-28
CN116529593A (zh) 2023-08-01
FR3115603A1 (fr) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023546396A (ja) 目的の媒体の粘弾性特性を測定するためのプローブ
US7881158B2 (en) Seismic vibrator having multiple resonant frequencies in the seismic frequency band using multiple spring and mass arrangements to reduce required reactive mass
US5921928A (en) Acoustic force generation by amplitude modulating a sonic beam
JP3537822B2 (ja) 超音波による介在的医療装置の位置決定
EP0835462B1 (en) Electrodynamic driving means for acoustic emitters
CN107438393B (zh) 用于磁共振弹性成像的磁共振mr兼容换能器
US11246570B2 (en) Probe for transient elastography
JP5643191B2 (ja) 超音波探触子及び超音波撮像装置
EP2076061B1 (en) Ultrasonic transducer
KR20100125941A (ko) 진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법
WO2012026543A1 (ja) Ｍｒｅ用の加振装置、加振システム、および加振方法
Veidt et al. Flexural waves transmitted by rectangular piezoceramic transducers
JP5680487B2 (ja) 音響装置およびその振動伝達方法
van de Donk et al. Miniaturization of external mechanical vibration for shear wave elastography imaging
US20100199771A1 (en) Ultrasonic scanning apparatus with a tuning fork-type vibrator
JP6377396B2 (ja) 超音波プローブ
JPH0610318Y2 (ja) 超音波顕微鏡用走査装置
JP2005118406A (ja) 加振装置
CN117694917A (zh) 一种剪切波激励装置、弹性成像装置、方法及系统
JP5684943B1 (ja) ムービングコイル歪振動発生システム
CN115227228A (zh) 颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法
JP4598452B2 (ja) 超音波硬さ評価装置
JP2003275684A (ja) 超音波発生装置、及びこの超音波発生装置を用いた超音波美容器
WO2014204345A1 (ru) Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом