JP4955680B2 - 組織弾性を測定するために使用可能なヒトまたは動物組織イメージングシステム - Google Patents

Description

本発明は、ヒトまたは動物組織の画像を形成するために使用し、さらにその組織弾性を測定するために使用することができる超音波トランスデューサと、このトランスデューサを備えるヒトまたは動物組織イメージングシステムと、に関する。

ヒトまたは動物の胴体内で組織の方向に伝搬する低周波振動を使用してヒトまたは動物組織の弾性を測定することは、周知である。振動は、例えば超音波トランスデューサが生成する低周波パルスによって引き起こされる。トランスデューサによって、振動の伝搬を調べ、組織の弾性を超音波照射によって測定し、この組織の画像を形成することができる。例えば、仏国特許出願公開第２，８４３，２９０号明細書中にこのような装置が説明されている。

この文献において、例えば、肝臓の弾性を測定する場合、低周波振動を生成する超音波トランスデューサのサイズを小さくして、この装置を肋間腔などの小さな空間内に設置できるようにすることが教示されている。しかしながら、超音波の焦点は、トランスデューサのサイズに反比例するため、正しい解像度の超音波画像を取得するには、トランスデューサのサイズを大きくしなければならない。

また、仏国特許出願公開第２，８４３，２９０号明細書中には、配列された作動する超音波素子によって低周波パルスを生成できることが教示されている。しかしながら、超音波素子の配列の大きさを非常に大きくすると、超音波画像の解像度は正しくなるが、低周波振動が回折効果を受け、超音波素子の配列を狭い空間に導入することができない。

本発明の目的は、正しい解像度を有する画像を取得するように適合するサイズのトランスデューサを提供することによって、この欠点を改善することである。このトランスデューサの少なくとも小さな面積の部分が可動であるため、超音波振動を生成することができ、回折効果を回避しながら組織の弾性を測定するのにも使用することができ、小さな空間に導入することができる。

この超音波トランスデューサは、イメージングシステムにおいて使用される。このような実施例では、超音波の発信および受信における遅延を伴う固定部に対する可動部の動きを考慮しなければならないため、遅延および振幅計算の問題が提起される。本発明によれば、解析手段によってこの動きを考慮することができるシステムが提供される。

このため、第１の形態によれば、本発明は、ヒトまたは動物組織の画像を形成するために使用し、さらに前記組織の弾性を測定するために使用する超音波トランスデューサに関し、該トランスデューサは、作動することによってヒトまたは動物の胴体部に対してインパクトを与えるとき、低周波振動の伝搬を前記組織の方向に誘導するために配置される、少なくとも１つの可動部３を備え、前記トランスデューサ２は、少なくとも１つの固定部４をさらに備える、トランスデューサに関する。

こうして、本発明によって、低周波振動を生成する表面のサイズは小さくしなければならないが、正しい解像度を有する超音波画像を取得できる超音波トランスデューサのサイズは大きいという制約を考慮することができる。

第２の形態によれば、本発明は、さらに前記組織の弾性を測定するために使用する、上記で説明したトランスデューサを備えるヒトまたは動物組織イメージングシステムに関し、前記システムは、超音波の発信および受信と前記可動部の動きとを制御するために配置される制御および計算装置であって、前記組織の画像を形成するためにトランスデューサが発信および受信する超音波と前記可動部の動きとを分析する手段であって、前記組織の弾性を測定するために誘導される低周波振動を分析することもできる前記分析手段を備える前記装置をさらに備えるシステムに関する。

一実施例によれば、システムは、可動部に関する位置センサを備える。したがって、前記解析手段は、前記可動部が発信および受信する超音波信号を前記固定部が発信および受信する信号と一致させるように前記可動部が動く場合、前記可動部が発信および受信する超音波信号の発信および受信に関する遅延の調整手段を備え、前記手段は、リアルタイムで位置センサが供給する情報を使用する。こうして、可動部が発信および受信する信号と固定部が受信する信号との間の一致が保証される。また、可動部の動きは、ヒトまたは動物組織の画像を作成するために考慮される。

本発明の他の形態と利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことによって明白になるであろう。

図１を参照しながら、組織の弾性を測定するためにも使用するヒトまたは動物組織イメージングシステム１について説明する。システム１は、正しい解像度の超音波画像を取得するように適合する、一般的サイズの超音波トランスデューサ２を備える。このため、トランスデューサのサイズは、例えば、超音波素子の標準的配列のサイズである。

トランスデューサ２は、少なくとも１つの可動部３と少なくとも１つの固定部４とを備える。図に示す本実施例によれば、可動部３は、トランスデューサ２を拡張する方向に対して実質的に垂直な方向に沿って、平行に動く。図示しない他の実施例によれば、可動部３は、トランスデューサを拡張する方向またはトランスデューサが回転して動く方向に沿って平行に動くことができ、低周波振動を引き起こすことができる。

可動部３のサイズは、トランスデューサ２のサイズより小さい。より詳細には、可動部３の表面は、低周波振動の伝搬における回折効果を制限し、可動部をヒトまたは動物の胴体部の肋間腔内に導入することができるように、適合している。図１および３に示すように、可動部は、例えば、２つの固定部４の間におけるトランスデューサ２の中央に実質的に配置される。

図示しない一実施例によれば、トランスデューサ２は、トランスデューサ２に沿って固定部４と交互に分散された複数の可動部３を含むことがある。他の実施例によれば、トランスデューサ２は、互いに隣接して配置される可動部３を含むことがある。

システム１は、可動部３を作動するための手段８を備える。こうして、可動部は、可動部３が平行に作動することによってヒトまたは動物の胴体部に対してインパクトを与えるとき、低周波振動の伝搬を組織の方向に誘導するように配置される。作動手段８は、制御および計算装置５によって制御される。この制御および計算装置は、固定部４および可動部３による超音波の発信をさらに制御する。いくつかの可動部３が提供される場合、制御および計算装置５は、作動手段８を制御することによって可動部３を逆位相で動かすことができる。

制御および計算装置５は、発信信号生成モジュール６およびトラック形成モジュール７を含む。生成モジュール６は、検査する組織の正しい解像度を有する画像を形成するのに選択された発信法則を使用して、可動部３および固定部４に超音波発信信号を提供する。図１に示すように、生成モジュール６は、デジタル／アナログ変換器９を介して固定部４および可動部３に接続されている。同様に、固定部４および可動部３は、アナログ／デジタル変換器１０を介してトラック形成モジュール７に接続される。そして、トラック形成モジュール７は、弾性計算モジュール１９に接続されてもよい。制御および計算モジュール５は、組織の画像や組織弾性の測定結果を表示できる表示装置２０や、例えばユーザとのインターフェイスなどのオペレーションシステムに接続される。

可動部３に関する位置センサ１１は、可動部３に関連付けられる。可動部が動いて固定部４との位置がずれたとき、位置センサ１１によって、可動部３の位置を知ることができる。図２に示すように、可動部３は、距離εだけ動くことができる。位置センサ１１は、例えば、センサが供給する信号をデジタル化できるアナログ／デジタル変換器１２を介して、生成モジュール６およびトラック形成モジュール７に接続されるホール効果センサである。一方、制御および計算装置５は、組織の画像を生成するためのトランスデューサが発信および受信する超音波に関する超音波生成および処理手段を含む。この生成および処理手段は、さらに、組織の弾性を測定するために誘導される低周波振動を分析することができる。可動部が発信および受信する超音波信号を固定部が発信および受信する信号と一致させるために可動部が動く場合、可動部が発信および受信する超音波信号の発信および受信に関して、生成および処理手段６および７は、リアルタイム遅延調整モジュール１４および１５に関連付けられる。利得を固定部が発信する超音波信号の利得と一致させるために可動部が動く場合、可動部が発信する超音波信号の発信に関して、リアルタイム利得調整モジュール１４および１５をさらに含む。図１に示すように、これらの調整モジュール１４および１５は、補正計算モジュール２１と生成モジュール６およびトラック形成モジュール７との間に配置される。これらの動作について、以下で説明する。

位置センサ１１は、可動部３の動きεを表す信号を与える。これらの信号は、アナログ／デジタル変換器１２によってデジタル化されてから補正計算モジュール２１に送信される。この補正計算モジュール２１は、位置センサ１１から供給された情報をリアルタイムで使用する。これらの補正は、調整モジュール１４および１５に供給される。この超音波トランスデューサ２は、超音波を発信および受信できる複数の素子１６を備える従来型のトランスデューサである。δは、各素子１６間のピッチを示し、２個の連続する素子の離れている距離を意味する。さらに、Ｆは、トランスデューサ２が形成する線上に配置された焦点を示す。ｄ（ｉ、Ｆ）は、焦点Ｆとトランスデューサ２の１つの素子ｉとの間の距離であり、ｄ₀は、使用する開口部の素子１６と焦点Ｆとの間の最大の距離である。Ｖ_sは、胴体部中を伝播する超音波の速度である。

上記で説明したように、固定素子ｉおよびｃとして識別される作図線に対して、発信に関する遅延Ｒ_eおよび受信に関する遅延Ｒ_rは、以下のように算出される。

固定部の素子１６に揃えた位置に対して距離εだけ移動した素子ｉに関して、補正された遅延は、以下のように算出される。

動きεが焦点距離に対して無視し得るほどわずかである場合、動きεがヌルであるとき適用される遅延に関する補正は、以下のように示される。

図１に示すように、補正計算モジュール２１によって上記の計算を実行し、その結果を発信および受信に関する調整モジュール１４および１５に提供することができる。トラック形成モジュール７において、固定部４が受信する信号と可動部３が受信する信号とを集計で加算することによって、組織の画像を作成することができる。

位置センサ１１が供給するデータはリアルタイムで使用されるので、深刻な処理の遅延を招かずに組織を常時イメージングすることができる。

また、図１に示すように、調整モジュール１４および１５によって、利得を位置の関数として可動部３が発信する超音波信号の発信に適合することができる。実際には、可動部３は固定部４と同じ位置から信号を発信しないため、可動部３が発信する信号の振幅を固定部４が発信する信号の振幅と等しくなるように適合させなければならない。

システム１を使用する組織の弾性の測定自体は、周知である。例えば、仏国特許出願公開第２，８４３，２９０号明細書によって提供された解決法に基づくことができる。

本発明によるイメージングシステムの概略図である。 可動部の可能な動きを例示する、図１の超音波トランスデューサの概略図である。 本発明による、超音波トランスデューサの概略透視図である。

Claims (10)

1. ヒトまたは動物組織の画像を形成するために使用し、さらに前記組織の弾性を測定するために使用することができる、超音波を発信および受信可能な複数の素子を有する超音波トランスデューサであって、
   該トランスデューサは、作動することによって前記ヒトまたは動物の胴体部に対してインパクトを与えるとき、低周波振動の伝搬を前記組織の方向に誘導するために配置される、前記トランスデューサの本体に対して可動である、前記複数の素子のうちの少なくとも１つの素子を有する少なくとも１つの可動部を備え、
   前記トランスデューサは、前記トランスデューサの本体に対して固定されている、前記複数の素子のうちの少なくとも１つの素子を有する少なくとも１つの固定部をさらに備えることを特徴とするトランスデューサ。
2. 前記可動部を作動させる手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサ。
3. 前記可動部は、前記トランスデューサを拡張する方向に対して垂直な方向に対して平行に動くことができることを特徴とする請求項１または２に記載のトランスデューサ。
4. 前記可動部の表面のサイズは、前記低周波振動の伝搬における回折効果を制限し、前記可動部を前記ヒトまたは動物の胴体部の肋間腔内に導入できるように適合していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスデューサ。
5. 複数の可動部と複数の固定部とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスデューサ。
6. さらに前記組織の弾性を測定するために使用することができるヒトまたは動物組織のためのイメージングシステムであって、
   該システムは、請求項１〜５のいずれか一項に記載のトランスデューサを含み、
   前記システムは、超音波の発信および受信と前記可動部の動きとを制御するために配置される制御および計算装置をさらに備え、
   前記装置は、前記トランスデューサが発信および受信する前記超音波と前記可動部の動きとに関する、前記組織の画像を生成するための超音波生成および処理手段を備えることを特徴とするシステム。
7. 前記可動部に関する位置センサを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記位置センサは、ホール効果センサであり、
   前記制御および計算装置は、前記センサが供給する信号をデジタル化できるアナログ／デジタル変換器を備えることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記生成および処理手段は、前記可動部が発信および受信する超音波信号を前記固定部が発信および受信する信号と一致させるように前記可動部が動く場合、前記可動部が発信および受信する前記超音波信号の発信および受信に関する遅延調整モジュールを備え、
   前記モジュールは、前記位置センサが補正計算モジュールを介してリアルタイムで供給する情報を使用することを特徴とする請求項７または８に記載のシステム。
10. 前記生成および処理手段は、前記可動部が発信する超音波信号の利得を前記固定部が発信する超音波信号の利得と一致させるように前記可動部が動く場合、前記可動部が発信する超音波信号の発信に関する利得調整モジュールを備え、
    前記モジュールは、前記位置センサが補正計算モジュールを介してリアルタイムで供給する情報を使用することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のシステム。

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