JP4451309B2 - 人間または動物の器官の弾性測定装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、人間または動物の器官、より一般的には、超音波照射後に超音波信号を有する粘弾性のあらゆる媒体の弾性測定装置および方法に関する。本発明は、限定的ではないが特に、人間または動物の肝臓の弾性測定に適用され、この測定の利点は、弾性が、肝臓内に存在する線維性組織の量と相関関係にあることにある。

実際、アルコール、ウイルスその他が原因となりうる慢性の肝炎は、線維性組織に影響を及ぼすので、肝炎を処置する最良の時期を判断するためにこれを知ることが重要である。

現時点では、体にメスを入れない弾性の測定装置、すなわち、たとえば器官または媒体の一部を採取しない装置は市場化されていない。

従来技術では、モータに固定されたトランスデューサを記載した米国特許第５８８２３０２号明細書が知られている。モータは、媒体の様々なエリアの画像を得るようにトランスデューサを移動可能である。そのため、モータは、画像エリアを修正するために用いられ、低周波の機械応力を発生するために用いられていない。しかも、ここで行われる移動は、超音波ビームの軸に少しも平行ではない。

また、同様に超音波軸に平行にモータが移動する装置を記載した米国特許第６２７７０７４号明細書が知られている。しかし、この特許は、圧縮中の信号の収集については開示していない。実際、米国特許第５８８２３０２号と全く同様に、モータは、トランスデューサを移動するために使用され、低周波の機械応力を発生するために使用されていない。

米国特許第５０９９８４８号明細書は、固定周波数５０Ｈｚのモノクロームモードで使用される振動子と組み合わせた超音波装置を開示している。しかし、この装置では、トランスデューサがアクチュエータによりサポートされていないので、低周波の機械応力を発生するためにトランスデューサを用いることはできない。

媒体の弾性を調査分析する一番最近の装置に関して、拡散する粘弾性媒体の多数の地点で同時に低周波の横パルス波の伝播を観察する映像方法を記載した国際公開第００５５６１６号パンフレットが既に知られている。このため、媒体の連続画像を得られる圧縮超音波を超高速で送り、次いで、このように得られた画像を相互相関によりバッチ処理し、各画像の各地点で横波の伝播時の媒体の動きを判断する。この装置は、画像を提供しないので、弾性を測定するエリアを特定することができない。

現行の装置では、超音波トランスデューサを用いて機械的な振動により低周波の機械応力を発生する場合、トランスデューサが移動するので座標系が固定されない。この移動を補償するために、当業者によく知られた技術を用いる。この解決方法には、次のような複数の欠点がある。
・媒体における深い固定エリアから超音波エコーを送ることが必要である。
・媒体が完全に固定されていないので精度に欠け、低周波機械応力が適切に決定されない。
・追加アルゴリズムを有するので、計算時間が長い。
・媒体の表面が、与えられた衝撃に対して一定の抵抗を有し、低周波パルスの実際の形状は、操作者が付与する圧力に依存する。

振動子の移動補償に関する問題に加えて、操作者が及ぼす圧力は、弾性測定を妨害するにもかかわらず、考慮されないパラメータとなっている。

しかも、直接接触する従来型のシステムでは浅い媒体の調査が難しい。何故なら、幾つかのトランスデューサの焦点エリアでは、トランスデューサからの距離が短いところでは固有の超音波信号を得られないからである。

たとえば血液の流れについて実施される従来の移動測定では、移動の振幅が、媒体の深さではなく、観察された現象に関連し、たとえば血液の流れに関する移動は、動脈の縁よりも動脈の中心の方がずっと多い。そのため、移動測定に使用されるアルゴリズムは、深さに関係なく同じである。反対に、弾性撮影法では、移動の振幅は、低周波振動が与える距離に依存する。振動が表面から与えられる場合、低周波の機械応力が発生する移動の振幅は、波が組織内に深く入るにつれて減少する。あらゆる範囲の深度における移動測定では、従来のアルゴリズムの使用は好ましくない。

従って、本発明は、特に、従来技術のシステムの不都合を解消することを目的とする。このため、本発明は、人間または動物の器官、特に肝臓、または、より一般的には、超音波照射後に超音波信号を有する粘弾性の全ての媒体の弾性測定装置を提案し、超音波トランスデューサと、少なくとも一つの位置センサと、有線接続により電源に接続されて前記弾性測定装置を始動するアクチュエータとを有する少なくとも一つのプローブを含んでおり、前記超音波トランスデューサに固定されて、周波数範囲１Ｈｚ〜５０００Ｈｚの過渡的な低周波機械応力を発生可能な、電気力学的な自動制御アクチュエータを含むことを特徴とする。

「過渡的な低周波機械応力」とは、周波数範囲１Ｈｚ〜５０００Ｈｚであってピーク間振幅が１０μｍ〜２０ミリメートル、好適には５００μｍ〜５ｍｍである、所定の持続時間の機械的な応力を意味する。この応力の持続時間は、１００μｓ〜２０秒であり、好適には５ｍｓ〜４０ｍｓ（ミリセカンド）である。

上記の特性により、本発明は、時間および振幅を完全に制御した低周波振動または低周波応力を得られる装置を提案できる。また、正確な移動を知ることにより、最適条件および最短時間で振動子の相対移動を補償できる。機械応力の形状がいっそう適切に制御されるので、これまでよりも高信頼性の測定が得られ、従って、システムの再現性を高められる。自動制御振動子とも称される自動制御電磁アクチュエータを使用しているので、本発明による装置は小型軽量である。さらに、自動制御ループの存在により、操作者が付与する圧力を知ることができる。

本発明により提供される可能性によれば、この装置は、前記超音波トランスデューサを保護するための保護装置を含む。

有利には、本発明による装置は、たとえばコンピュータ、マイコン、またはＣＰＵ等の、少なくとも一つの制御手段により制御される。

同様に、本発明によるプローブは、柔軟で気密な薄膜を含む。

本発明の実施形態によれば、こうした人間または動物の器官の弾性測定装置は、互いに通信可能な自動制御モジュールと超音波収集モジュールとに結合される。制御手段は、自動制御モジュールおよび超音波収集モジュールと通信可能である。

本発明により提供される可能性によれば、制御手段およびユーザインターフェースは、少なくとも一つの電池により給電される。

有利には、この装置が、たとえば制御手段に接続された表示スクリーン等のユーザインターフェースを含む。装置は、少なくとも一つの超音波検査装置に接続される。得られた画像および情報は、一定のスクリーン、理想的には前記超音波検査装置のスクリーンにディスプレイ可能である。装置は、超音波検査バーの周囲に取り付け可能である。また、超音波検査バーは、自動制御振動システムを装備するという条件で、それ自体が弾性測定を実施できる。

人間または動物の器官の弾性測定装置は、たとえばポリアクリルアミド型合成ポリマー等の、低周波の波動に対して超音波を透過する弾性中間媒体を含むことができる。

有利には、超音波トランスデューサの少なくとも一端が、長さ２〜２０ミリメートルで好適には約１１ミリメートル、幅１〜１０ミリメートルで好適には約５ミリメートルの、細長い形状、たとえば横長、矩形、楕円形の形状を有する。

有利には、超音波トランスデューサが、角度１０〜８０度の円錐形または円錐台形の形状を有することができる。

本発明は、また、前記装置による弾性の計算方法に関し、この方法は、
場合に応じて所望のエリアの画像モードごとに位置特定し、エコーライン用の超音波信号の収集を１秒間当り線約５０本の速度で行うステップと、
低周波数の機械応力を発生して超音波信号を収集し、弾性測定の収集を１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの高速で実施するステップと、
振動子の相対的な移動を補償するステップと、
媒体内での組織速度、すなわち収集と収集との間の移動を計算するステップと、
組織変形の速度を計算するステップと、
弾性波の速度を計算するステップと、
弾性を計算するステップとを含むことを特徴とする。

有利には、この方法が、所望のエリアの画像モード毎に位置特定する事前のステップを含み、エコーライン用の超音波信号の収集が、１秒間当り線約５０本の速度で行われる。弾性を計算するステップで得られた結果は、たとえば異なる色レベルとしてエコーラインに重ねられる。

有利には、この方法が、たとえば超音波後方散乱係数等の組織パラメータの計算により調査／検討される器官の自動認識ステップを含む。自動認識は、調査される器官の組織パラメータの計算および、文献に記載された値とこのパラメータとの比較に基づいて行われる。たとえば、組織パラメータは、エコーラインからリアルタイムで測定される超音波後方拡散係数とすることができる。

有利には、低周波の機械応力、すなわち低周波の信号が１Ｈｚ〜５０００Ｈｚであり、その時間が１/２ｆ〜２０/ｆである。

以下、添付図を参照しながら限定的ではなく例として本発明の様々な実施形態について説明する。

本発明について説明するために選択された図１の実施形態では、本発明による装置のプローブ１が、少なくとも一つの超音波トランスデューサ２と、電気力学的なアクチュエータ３と、位置センサ４と、柔軟で気密な薄膜５と、保護キャップ６と、前記装置の動作開始押しボタン７と、位置センサ４の電子装置群８と、ケーブル９と、英数字ディスプレイ装置１０とを含む。

プローブ１は、ここでは、マイコンまたはＣＰＵ（図示せず）からなる制御手段により制御され、たとえば可撓性のケーブルによりプローブ１に接続されるケース内に搭載されるカードとすることができる。ユーザまたは操作者は、ユーザインターフェースとも称される表示装置によって、システムから提供される情報を読み取ることができる。

自動制御モジュールおよび超音波収集モジュール（双方とも図示せず）は、いずれもプローブ１に接続される。２個のモジュールは互いに通信し、収集モジュールは、超音波収集が開始された瞬間に同期信号を送る。その場合、対応する位置が記録されて、補償アルゴリズムに伝達できるようにする。ＣＰＵは、超音波収集モジュールおよび自動制御モジュールと通信する。ユーザインターフェースは、場合によってはタッチスクリーン、キーボード、カーソルから構成される。

ユーザに対して、このユーザが弾性測定の実施を望むエリアの位置特定を補助するように、測定媒体の画像をスクリーンに表示できる。その場合、位置センサ４は、標準の超音波検査方式で使用されて、一般にその媒体の超音波線を１秒当り５０本収集する。これらの超音波線の包絡線がスクリーンに表示される。線は、灰色レベルで対数目盛により符号化され、並んで配置されて一つの画像を構成する。プローブ１は、線が収集される位置を認識して、ユーザ、作業者、または操作者が人間または動物の器官の表面でプローブ１を走査させたときに測定媒体の画像を再構成するように、位置決めシステムを備えることができる。

次に、弾性測定を実施できる本発明による方法のステップについて説明する。これらの連続ステップは、以下の順序で定義される。
１）必要に応じて所望のエリアの画像モード毎に位置特定し、超音波信号の収集を、すなわちエコーライン用に、１秒当り約５０本の線の速度で実施可能であるステップ
２）低周波機械応力を発生して超音波信号を収集し、弾性測定の収集が１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの高速で実施されるステップ
３）振動子の相対的な移動を補償するステップ
４）媒体内での組織速度、すなわち収集と収集との間の移動を計算するステップ
５）組織変形の速度を計算するステップ
６）弾性波の速度を計算するステップ
７）弾性を計算するステップ

低周波機械応力の発生および超音波収集において、Ｎ個の超音波収集は、一般に１００Ｈｚ〜１００００Ｈｚの速度１/Ｔで行われる。それとほぼ同時で、好適には超音波収集の開始直後に、低周波信号が振動システムに伝えられる。この信号は、周波数ｆが５Ｈｚ〜１０００Ｈｚであり、持続時間が１/２ｆ〜２０/ｆの間で変化する。低周波の振動により、媒体の弾性に速度が依存する弾性波が組織内に伝播される。

超音波データの収集は、超音波トランスデューサ２で超音波パルスを送ることにより行われ、このパルスは、媒体に含まれる粒子により反射される。「スペックル（ｓｐｅｃｋｌｅ）」と呼ばれる超音波信号は、１μｓ〜１０ｍｓの可変の持続時間で前記超音波トランスデューサ２により記録される。この作業が、速度１/Ｔで回数Ｎだけ繰り返される。

本発明の全ての実施例では、トランスデューサが、振動子または自動制御アクチュエータに固定され、あるいはその反対にアクチュエータがトランスデューサに固定される。

振動子の相対移動を補償するステップでは、二つの超音波収集ｄ（ｚ、ｔ）の間の組織区間の移動が、トランスデューサの位置との関連で測定される。トランスデューサが固定されている場合、実験によって測定された移動は絶対移動に等しい。それに対して、低周波の波動を発生するためにトランスデューサを用いる場合、実験によって測定された移動はもはや絶対移動に等しくないので、トランスデューサの移動を考慮しなければならない。絶対移動を得るには、測定された移動から振動子の正確な移動を差し引くことが必要である。トランスデューサに関して測定される移動は、次の式により表される。

ここで、ｚは深度、Ｄ（ｔ）は振動子の絶対移動、δ（ｚ、ｔ）は深度ｚにある媒体の組織区間の絶対移動である。振動子は、深度＝０のところに配置される。

さらに、深度に関して移動を微分させて変形を得るので、ノイズが大きくなる場合がある。実際、微分によるノイズ感度は非常に高い。そのため、適切な条件で振動子の移動を補償することが重要である。位置センサ４の存在により、忠実かつ直接にＤ（ｔ）を測定できる。超音波線の補償（または再調整）は、たとえばフーリエ変換の分野で実施可能である。

時間ｔ＝ｍＴで収集される番号ｍの超音波線の離散フーリエ変換は、次のようになる。

ここで、ｒ（ｍ、ｎ）はサンプリングされた信号であり、Ｎはサンプル数である。超音波線が時間ｔ＝ｍＴで収集された場合、補償される線ｒ_ｓ（ｍ、ｎ）は、時間領域で次のように表される。

組織速度の計算ステップでは、移動は、相互相関、ドップラー効果、または自己相関により測定され、より一般的には、他のあらゆる移動測定技術により測定される。たとえば、Ｋａｓａｉにより開示された自己相関アルゴリズムを使用可能である。

ここで、ｒバー_ｓは、ｒ_ｓのヒルベルト変換であり、ｒ*_ｓは、ｒバー_ｓの共役複素数である。このアルゴリズムにより、深度（ｐ−ｍ）Δｚと（ｐ+ｍ）Δｚとの間に配置される組織区間の移動δ（ｚ、ｔ）を、時間ｍＴと（ｍ+１）Ｔとの間で測定する。ここで、Ｔは、連続する２回の超音波照射の間の周期であり、Δｚは、深度の空間サンプリングのピッチである。組織速度ｖ（ｚ、ｔ）は、以下の式で表される。

組織変形速度の計算ステップでは、組織変形速度が、深度に関する微分ｖ（ｚ、ｔ）を行うことにより得られる。

弾性波の速度計算ステップでは、弾性波の速度測定が、たとえば、その媒体における各深度の弾性波の中央周波数ｆｏで横波の位相φ（ｚ）を計算することにより得られる。

生物組織のような柔らかい媒体、より一般的には液状の水から主に構成される固体媒体では、横波の速度Ｖｓと密度ρとに応じて弾性（ヤング係数）が表される。

このようにして、人間または動物の器官の弾性測定装置は、ユーザにより示された二つの深度間の平均弾性値か、または深度に応じた弾性変化を供給する。

本発明により提供される可能性によれば、プローブ１は、複数のトランスデューサを含むことができ、前記トランスデューサを、たとえば線形（超音波検査バータイプ）またはハニカム構造で配置可能である。このようにして、分析される媒体の各エリアで弾性を測定できる。

本発明による装置は、収集周期以外にも、一般に１秒当り５０本の速度で超音波線を収集する。超音波線は、信号の包絡線だけを保持するように標準の超音波検査法と同様に処理される。その場合、超音波線は、装置のスクリーン上で対数目盛により灰色レベルで逐次並んで表示されて、一つの画像を形成する。

画像は、肝臓の表面でプローブ１をほぼ一定の速度で移動することにより得られ、そのとき、ユーザは、観察するエリアの変形画像を提供される。画像が変形されるのは、プローブ１を一定速度で移動することがユーザにとって不可能であるからである。この画像から、ユーザは、測定が行われているエリアを突き止めることができる。画像の変形は、環境の表面におけるプローブ１の位置測定により著しく低減される。超音波線は、媒体におけるセンサの横座標に応じてスクリーンに表示される。

図２に示したように、媒体の表面におけるプローブ１の位置は、次のような様々なタイプの測定システムを用いて得られる。
−マイコン用のマウスで使用されているタイプの位置センサ。その場合には、ホイール１１を用いたシステム、いわゆる《光学》マウスのような光学システムを選択できる。
−患者の身体に配置された少なくとも３個の超音波受信機１３と、センサに配置された少なくとも一つの送信機１４とからなる低周波（一般に１００ｋＨｚ）の超音波位置決めシステム１２（位置は、三角測量により得られる。）。
−または、ＣＰＵに接続される他のあらゆる移動測定システム。

本発明による人間または動物の器官の弾性測定装置は、標準的な超音波検査装置１５に接続可能である。そのため、超音波検査装置は、器官の形態に関する情報ばかりではなく、量に関する弾性パラメータも提供する。
１． 図５ａに示したように、超音波検査装置は、標準の超音波検査センサ１６に加えて、「プローブ」タイプのセンサ１７を含む。プローブ１７は、図４に示したように、生検用の幾つかのガイドシステムまたは旧式の連続ドップラー効果システムと同様のやり方で、超音波検査バー（図示せず）の周囲に取り付け可能である。
２． また、超音波バー自体が、弾性撮影アルゴリズム用に用いられる超音波信号の収集を行うように検討することもできる。

有利には、本発明による装置は携帯可能であり、局所配線に接続するか、または電池を用いて供給される。弾性測定用の走査はマニュアル操作で実施でき、それによって弾性の画像を得られる。同様に、走査は、ステッピングモータまたは他のあらゆる自動制御電磁アクチュエータにより実施可能である。

標準型の超音波検査装置１５が、弾性測定に必要なアルゴリズムを解釈または計算させられる信号処理ユニットを基本的に備えるので、システムは、場合に応じて超音波検査装置１５の電子モジュールを共有可能である。バーは、必要に応じてそれ自体が振動運動により低周波機械応力を発生できる。この振動運動は、媒体の表面に対して垂直なこともある。図５ａに示したように、収集は、超音波検査画像の中心線で実施できる。図５ｂ〜５ｄに示したように、収集線を変えて、画像の全面を走査するように低周波機械応力を再生してもよい。場合によっては、以下のような高度の超音波収束技術を用いることにより、複数の線を同時に形成できる。
・Ｓｈａｔｔｕｃｋが開示する方法（「ａ ｐａｒｒａｌｌｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙｓ」Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ。７５（４）、１２７３-１２８２頁１９８４年）
・２本、４本、さらには８本の線を同時に収集する、図５ｂ〜５ｄに示したようなコームタイプの技術。図５ｄの例では、線ｉとｉ+６４とが同時に得られる。
・仏国特許出願第９９０３１５７号明細書に記載されたような遅延総和アルゴリズムを用いた線の超高速形成技術と、たとえば空間周波数のスペース技術のような他のタイプの「ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ」。

この装置が、弾性の画像を得るように上記の文献に記載された超高速画像技術と一緒に使用可能であることは言うまでもない。

本発明により提供される可能性によれば、本発明による装置は、超音波を透過する弾性の中間媒体１８を用いる。中間媒体１８は、たとえばポリアクリルアミド型の合成ポリマーとすることができる。中間媒体１８と調査媒体との間に接着剤または糊をつけて、スライドインターフェースまたは結合インターフェースを得る。中間媒体１８は、超音波を透過するだけでなく低周波も同様に透過するために、画期的であることに留意されたい。中間媒体１８は、その弾性を調査媒体の弾性に近くしてインピーダンスを調整するように選択され、それによって、調査媒体に最大のエネルギーを伝達可能にしている。中間媒体１８は、また、非線形変化するその弾性率が調査媒体の弾性率に近くなるように圧縮してもよい。この提案は、媒体の弾性を測定する際の独創的な技術である。すなわち、この技術は、最大のエネルギーが伝送されるまで中間媒体１８の弾性を変えることからなる。その場合、到達した弾性は、媒体の弾性に近くなる。

さらに、本発明による装置および方法の移動計算アルゴリズムまたは移動計算手段は、媒体の深度に応じて調整される。深度が浅いと移動振幅が大きいので、アルゴリズムは連続線を互いに比較する。それに対して、深度が深く、連続する線と線の間の移動振幅が小さい場合、線ｍと線ｍ＋Δ（Δ＞１）とを相関関係におく。このようにして複数の線をとばすと、測定すべき移動の振幅が増大し、ＳＮ比が大きくなる。Ｋａｓａｉアルゴリズムを適用すると次のようになる。

ここで、Δ（ｚ）は、Ｕ（ｚ、ｔ）＝ｏｎｄｅｕｒのとき増加するΔ（ｚ）≧１等の整数である。

等方性さらには異方性の媒体で使用される振動子に回折効果を組み合わせることを理解すると、回折効果を完全に補償できる。また、媒体内での減衰を見積もることもできる。低周波圧力源が円板状である場合、軸における回折パルスの応答は、次の式で表される。

ここで、ｚは円板の軸の深度、ρは媒体の密度、ｕは、対称軸Ｏｚに沿って付与される応力ａに結合される対称軸Ｏｚに沿った移動、ｔは時間、Ｒは円板の半径、Ｖｓは横波の速度である。この式に減衰αを導入できる。上記の式は、回折効果とカップリング効果とを含む。Ｖｓの推定値、さらにはαの推定値は計算により得られる。たとえば最適化のための反復計算を使用可能であり、この計算は、実験によって測定された変形と理論上のモデルで得られた変形との相違を示す係数であるコスト関数を最小化することからなる。

以上、本発明について例として説明した。もちろん、当業者は、人間または動物の器官の弾性を測定する装置および方法について、特に、前記装置を構成する様々なエレメントの配置または構成、もしくは前記方法のステップの順序ならびに重要性に関して、本特許の範囲を逸脱することなく様々な変形実施形態を実現可能である。

本発明による人間または動物の器官の弾性測定装置の一例を示す図である。 ホイールと、少なくとも３個の超音波受信機からなる低周波超音波位置決め手段とを備えた前記装置を示す図である。 超音波検査装置に結合される本発明による装置を示す図である。 肝臓の画像を得るために使用される超音波検査バーの側に配置されて分析エリアに位置決めされるプローブに図３の装置を結合したところを示す図である。 本発明による装置を超音波検査装置に結合し、超音波検査センサを超音波検査画像に重ねた場合に、超音波検査画像に重ねられる弾性測定を示す図である。 本発明による装置を超音波検査装置に結合し、超音波検査センサを超音波検査画像に重ねた場合に、超音波検査画像に重ねられる弾性測定を示す図である。 本発明による装置を超音波検査装置に結合し、超音波検査センサを超音波検査画像に重ねた場合に、超音波検査画像に重ねられる弾性測定を示す図である。 本発明による装置を超音波検査装置に結合し、超音波検査センサを超音波検査画像に重ねた場合に、超音波検査画像に重ねられる弾性測定を示す図である。 超音波を透過する弾性の中間媒体を備えた、本発明による装置を示す図である。 ピーク間振幅２ミリの低周波機械応力の形状と、中心周波数５０Ｈｚ、高さ二分の一の帯域幅１８Ｈｚ〜１００Ｈｚ、−６ｄＢ（デシベル）における通過帯域８２Ｈｚの、低周波機械応力の周波数スペクトルとをそれぞれ示す図である。 ピーク間振幅２ミリの低周波機械応力の形状と、中心周波数５０Ｈｚ、高さ二分の一の帯域幅１８Ｈｚ〜１００Ｈｚ、−６ｄＢ（デシベル）における通過帯域８２Ｈｚの、低周波機械応力の周波数スペクトルとをそれぞれ示す図である。

符号の説明

１ プローブ
２ 超音波トランスデューサ
３ 電気力学的なアクチュエータ
４ 位置センサ
５ 薄膜
６ 保護キャップ
７ 動作開始押しボタン
８ 位置センサの電子装置群
９ ケーブル
１０ 英数字ディスプレイ装置
１１ ホイール
１２ 超音波位置決めシステム
１３ 超音波受信機
１４ 送信機
１５ 超音波検査装置
１６ 標準超音波検査センサ
１７ 「プローブ」タイプのセンサ

Claims (27)

1. 人間または動物の器官、特に肝臓または、より一般的には、超音波照射後に超音波信号を有する粘弾性の全ての媒体の弾性測定装置であって、超音波トランスデューサ（２）と、少なくとも一つの位置センサ（４）と、有線接続により電源に接続されて前記弾性測定装置を始動するアクチュエータとを有する少なくとも一つのプローブ（１）を含んでおり、
   前記超音波トランスデューサ（２）に固定されて、過渡的な低周波機械応力を発生可能な、電気力学的な自動制御アクチュエータ（３）を含み、
   前記電気力学的な自動制御アクチュエータ（３）が発生可能な前記過渡的な低周波機械応力が、周波数範囲１Ｈｚ〜５０００Ｈｚであり、
   前記自動制御アクチュエータの時間的な変位に基づく前記超音波トランスデューサの時間的な変位を考慮して前記媒体の弾性測定を行うことを特徴とする装置。
2. 前記媒体の弾性測定を、前記位置センサを用いて前記自動制御アクチュエータの時間的な変位を検出し、前記超音波トランスデューサの相対的な移動を補償することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. コンピュータ、マイコン、またはＣＰＵ（中央処理装置）等の、少なくとも一つの制御装置を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記プローブ（１）が、柔軟で気密な薄膜（５）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記プローブ（１）が、前記超音波トランスデューサ（２）を保護するための保護装置（６）を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記プローブ（１）が、互いに通信可能な自動制御モジュールと超音波収集モジュールとに結合されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記制御装置が、前記自動制御モジュールおよび前記超音波収集モジュールと通信可能であることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の装置。
8. 前記制御装置に接続されたユーザインターフェースを含むことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記プローブ（１）が少なくとも一つの超音波検査装置（１５）に接続され、得られた画像がスクリーンにディスプレイ可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 線形に配置された複数のトランスデューサを備える超音波画像バーが、前記装置に取り付けられて、超音波信号の収集を行うことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 患者の体に配置された少なくとも３個の受信機と、プローブ（１）に配置された少なくとも一つの送信機（１４）とから構成される超音波位置決めシステム（１２）を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
12. 低周波の波動に対して超音波を透過する弾性の中間媒体（１８）を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記中間媒体（１８）は、弾性係数を変化させるように前記中間媒体（１８）を圧縮することによって、調査される媒体に近い弾性を有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記制御装置および前記ユーザインターフェースが、少なくとも一つの電池により給電されることを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載の装置。
15. 深度に応じて人間または動物の器官に取り付けられる移動計算手段を含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記超音波トランスデューサの少なくとも一端が、長さ２〜２０ミリメートルで好適には約１１ミリメートル、幅１〜１０ミリメートルで好適には約５ミリメートルの、細長い形状、たとえば横長、矩形、楕円形の形状を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記超音波トランスデューサが、角度１０〜８０度の円錐形または円錐台形の形状を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の装置
18. 人間または動物の器官、特に肝臓または、より一般的には、超音波照射後に超音波信号を有する粘弾性の全ての媒体の弾性測定装置であって、超音波トランスデューサ（２）と、少なくとも一つの位置センサ（４）と、有線接続により電源に接続されて前記弾性測定装置を始動するアクチュエータとを有する少なくとも一つのプローブ（１）を含んでおり、前記超音波トランスデューサ（２）に固定されて、過渡的な低周波機械応力を発生可能な、電気力学的な自動制御アクチュエータ（３）を含み、
    前記電気力学的な自動制御アクチュエータ（３）が発生可能な前記過渡的な低周波機械応力が、周波数範囲１Ｈｚ〜５０００Ｈｚであり、
    さらに、ポリアクリルアミド型合成ポリマー等の、低周波の波動に対して超音波を透過する弾性の中間媒体（１８）を含み、
    前記中間媒体（１８）は、たとえば弾性係数を変化させるように前記中間媒体（１８）を圧縮することによって、調査される媒体、すなわち調査すべき人間または動物の器官に近い弾性を有することを特徴とする装置。
19. 少なくとも一つの超音波トランスデューサ（２）と、少なくとも一つの位置センサ（４）と、有線接続により電源に接続される電気力学的な自動制御アクチュエータ（３）とを含む装置の作動方法及び弾性の計算方法であって、
    低周波振動を生成して前記低周波振動に応じた超音波信号を取得するステップと、
    振動子の相対的な移動を補償するステップと、
    媒体内での組織速度、すなわち取得と取得との間の移動を計算するステップと、
    組織変形の速度を計算するステップと、
    弾性波の速度を計算するステップと、
    弾性を計算するステップとを含み、
    前記低周波振動の周波数（ｆ）が１Ｈｚ〜５０００Ｈｚであることを特徴とする方法。
20. 所望のエリアの画像モードごとに事前に位置特定するステップを含み、エコーライン用の超音波信号の取得が、たとえば１秒間当り線約５０本の速度で行われることを特徴とする請求項１９に記載の弾性の計算方法。
21. 弾性を計算するステップにより得られた結果が、たとえば異なる色レベルとしてエコーラインに重ねられることを特徴とする請求項１９または２０に記載の弾性の計算方法。
22. 前記低周波振動の持続時間が１/２ｆ〜２０/ｆであることを特徴とする請求項１９から２１のいずれかに記載の弾性の計算方法。
23. 組織速度の計算ステップが、ドップラー効果、自己相関、または他のあらゆる移動測定技術により実施されることを特徴とする請求項１９に記載の弾性の計算方法。
24. 組織変形速度が、深度による組織速度から導出されることを特徴とする請求項１９から２３のいずれかに記載の弾性の計算方法。
25. 弾性測定のための取得が、１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの高速で実施されることを特徴とする請求項１９に記載の弾性の計算方法。
26. 人間または動物の器官の事前走査ステップを含み、この走査ステップが、ステッピングモータ、または他のあらゆる自動制御電磁アクチュエータにより実施可能であることを特徴とする請求項１９に記載の弾性の計算方法。
27. たとえば超音波後方散乱係数等の組織パラメータの計算による調査媒体の自動認識ステップを含むことを特徴とする、請求項１９から２５のいずれかに記載の弾性の計算方法。

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