JP6140158B2 - 対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための方法に関する。超音波トランスデューサは、おそらく例えば、いわゆる「盲目の」（blind）、または「部分的に盲目の」（partially blind）測定プローブに属する。「盲目の」とは、測定プローブを接続した測定装置がリアルタイムで画像モードを提供しないことを意味するように用いられる。加えて、「部分的に盲目の」とは、測定装置の画像モードが、任意にＭモードタイプに関連付けられるＡスキャンタイプの一次元の超音波ラインに限られていることを意味するように用いられる。

従来においては、生物組織を定量的な、または定性的なパラメータによって測定するためには、測定プローブを前記組織に対向して位置させている。

盲目の、または部分的に盲目の測定プローブを対象となる生物組織へ対向して位置させようと望むときには、その位置決めは次の２つの方法で行われるだろう。
− 補助的な画像プローブに頼ることなく位置決めする。このような位置決めは、オペレータが人や動物の生体構造の知識を有していることが必要である。
− 画像プローブによって位置決めを行う。例えば、超音波検査プローブのような測定プローブとは異なるプローブによって位置決めする。

しかしながら、これらの実行は欠点につながる。

事実、画像プローブに頼らない盲目の測定プローブの使用は、測定に際して望まれる測定プローブが対象となる生物組織に対向して位置していることを確実に保証することは不可能である。生体構造の情報が一般の母集団にわたって平均化していれば、測定プローブの位置決めはおおよそで行われる。このため、パラメータ測定をしようとする個人の生体構造が標準のものと一致していなければならない。事実、かりに個人の生体構造が平均より異なっておれば測定プローブは対象となる生物組織に対向して位置しないであろうし、測定された結果は対象となる生物組織を代表しないであろう。

加えて、対象となる生物組織に対向して測定プローブが位置することを容易にするための画像プローブの使用は以下のことを強いる。第一に画像プローブによって対象となる生物組織を位置決めすること、第二に、ひとたび対象となる生物組織が位置決めされても前記画像プローブを測定プローブに置き換えるために取り去ること。それにもかかわらず、この画像プローブを測定プローブに置き換えることは、個別の生物組織が例えば呼吸器のタイプのように運動にさらされる場合には測定プローブが対象となる生物組織に対向して位置することを保証することは不可能である。

生物組織の定量的な、または定性的な測定を遂行するためのさらなる可能性は、画像化でき生物組織を測定できるプローブを使用することである。このプローブを用いて得られた画像を解釈するためには、一方で人間や動物の医学の分野の高度な知識を、他方で医用画像の分野の高度な知識を、オペレータが有していることが必要である。

加えて、このような知識を有するオペレータでもプローブの位置決めに対して用いられた画像の解釈において誤りをおかすこともある。

本発明の目的は、従って、特に先行技術の欠点を克服することである。このような状況において、本発明は対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性を、オペレータに対して人間や動物の医学の分野または医用機器の分野における高度な知識を要求することなく、加えてオペレータの誤りを避けて、リアルタイムで決定するための方法を提案することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための方法に関し、前記方法は以下のステップを有する。
− 超音波トランスデューサを介して少なくとも１つの超音波信号を生物組織の内部へ送信するステップと、
− 前記生物組織によって後方散乱された少なくとも１つの送信された超音波信号を、前記超音波トランスデューサを介して受信するステップと、
− 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の少なくとも２つの瞬間的なパラメータを計算するステップと、
− 対象となる生物組織の音響特性の存在の予測値を計算するステップと、ここで前記予測値は前記少なくとも２つの瞬間的なパラメータを用いて統計的方法によって計算されており、
− 前記対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサに対向している蓋然性を、前記計算された予測値および／または、前記２つの瞬間的なパラメータのうちの少なくとも１つに基づいた少なくとも１つの強度条件に応じて推定するステップを有する。

本方法に用いられる超音波トランスデューサは、単一素子またはマルチ素子タイプであってもよいことを注記しておく。

単一素子超音波トランスデューサは単一の超音波信号を送受信できる一方で、マルチ素子超音波トランスデューサは複数の超音波信号を同時に送受信できる。

本発明の方法によれば、超音波トランスデューサが対象となる生物組織に対向している蓋然性をオペレータがリアルタイムで推定することができる。この推定は自動的に行われ、超音波トランスデューサを取り扱うオペレータのいかなる能力またはいかなる解釈も必要としない。推定は、いわゆる知覚による指示（目視的、聴覚的、触覚的（振動）など）の形でオペレータへ返されるか、それに代え、自動的な測定のトリガによって直接的にされてもよい。

本発明による方法は、また、個別に、またはそれらの技術的に可能な組み合わせによる以下に示す１またはそれ以上の特徴を有する。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、予測値の計算は、前記少なくとも２つの計算された瞬間的なパラメータ、およびそれ以前に記憶されている計算された瞬間的なパラメータによって行われる。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、計算された予測値に応じた推定は、計算された予測値を以下のような、単一のまたは複数の、決定された予測しきい値と比較することによって行われる。
計算された予測値を、単一の決定された最大の予測しきい値と比較するとき、
− 計算された予測値が決定された最大の予測しきい値より完全に小さければ、そのとき超音波トランスデューサは対象となる生物組織に対向している。
− 計算された予測値が決定された最大の予測しきい値より大きいか等しければ、そのとき超音波トランスデューサは対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。
計算された予測値を決定された最大の予測しきい値および決定された最小の予測しきい値と比較するとき、
− 計算された予測値が決定された最小の予測しきい値よりも小さいか等しいときには、超音波トランスデューサは対象となる生物組織に対向している。
− 計算された予測値が決定された最大の予測しきい値よりも大きいか等しいときには、超音波トランスデューサは対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。
− 計算された予測値が決定された最小の予測しきい値よりも完全に大きく、決定された最大の予測値よりも完全に小さければ、超音波トランスデューサは対象となる生物組織に対向していると想定される。この不確定要素は転移によって生じた不均質さ、または代わりに血管などの存在によって修正された対象となる生物組織の音響特性に相当するかもしれない。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、少なくとも２つの瞬間的なパラメータは、次のパラメータから選択される。
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号のエネルギー、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の減衰、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性、
・２つの連続する瞬間で受信された後方散乱された超音波信号の相互相関係数、
・後方散乱された超音波信号の、振幅またはその包絡線の振幅の最大変動、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の相関関係、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号のスペクトラム分散、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の後方散乱係数。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、強度条件は、
− 少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性が決定された直線性のしきい値よりも大きいか等しければ、そのとき、超音波トランスデューサは対象となる生物組織に対向しており、および／または、
− 少なくとも１つの後方散乱された超音波信号のエネルギーが決定されたしきい値エネルギーよりも大きいか等しければ、そのとき、超音波トランスデューサは対象となる生物組織に対向している。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、計算された予測値にかかわらず、前記強度条件は、
− 少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性が決定された直線性のしきい値よりも完全に小さければ、そのとき、超音波トランスデューサは対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。
− 少なくとも１つの後方散乱された超音波信号のエネルギーが決定されたしきい値エネルギーよりも完全に小さければ、そのとき、超音波トランスデューサは対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、統計的方法は、予測値が次のロジステック回帰によって計算されるようなロジスティク回帰である。
P = β₀+β₁×計算されたパラメータ１+…+β_n×計算されたパラメータｎ

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、本方法は対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで指示する追加ステップを有する。指示は、視覚的、および／または、聴覚的、および／または、触角的な指示であってもよい。本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、視覚的な指示は、色のグラデーションを有する表示装置によって行われる。好ましくは、色のグラジュエーションはＳ字曲線に従う。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、超音波トランスデューサが対象となる生物組織に対向しているとき、対象となる生物組織の定量的な、および／または定性的な測定は自動的にまたは手作業でトリガされる。優先的に、測定は、少なくとも１つの送信された超音波信号の周波数に基づいて決定された深さで行われる。この決定された深さは、超音波トランスデューサと接触している生物組織との間の接触面から測定されており、例えば２．５Ｍｈｚの超音波信号に対して１０ｍｍから９０ｍｍの間、または、３５ｍｍから７５ｍｍの間であってもよい。

本発明による方法の例示的な１実施形態によれば、本方法は定量性な、および／または定性的な測定の検証のための追加ステップを有する。この検証は、例えば、対象となる生物組織の存在の予測値によって行われてもよい。

本発明はまた、対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための装置に関し、前記装置は、超音波信号を送受信できる少なくとも１つの超音波トランスデューサを備え、以下のことを行うことができる。
− 超音波トランスデューサを介して少なくとも１つの超音波信号を生物組織の内部へ放射すること、
− 前記生物組織によって後方散乱された少なくとも１つの送信された超音波信号を、前記超音波トランスデューサを介して受信すること、
− 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の少なくとも２つの瞬間的なパラメータを計算すること、
− 対象となる生物組織の音響特性の存在の予測値を計算すること、ここで前記予測値は前記少なくとも２つの瞬間的なパラメータを用いて統計的方法によって計算されており、
− 前記対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサに対向している蓋然性を推定すること、ここで前記推定は前記計算された予測値および／または、前記２つの瞬間的なパラメータのうちの少なくとも１つに基づいた少なくとも１つの強度条件に応じてなされる、
− 対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで指示器を介して指示すること、
を行うことができる。

本発明の別の特徴および利点は、添付図面を参照して、限定を意図していない指摘のための以下に与えられる説明によってより明らかになるであろう。

本発明による対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための装置を概略的な方法で図示した説明図である。 本発明による対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための方法の概略のステップを示すフローチャートである。 本発明による方法によって実行される目視的指示のステップを図説する説明図である。

説明の明瞭さのため、本発明を理解するために必要な要素のみ、尺度を無視して概略的な方法で表している。

本発明による対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための装置１が図１に表される。装置１は、特に接続配線（wire link）４によって情報処理ユニット３に接続された超音波トランスデューサ２を備える。装置１はさらに対象となる生物組織６が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性のリアルタイムでの指示器５を備える。この装置１の作動を以下に詳述する。

示された例示的な実施例によれば、使用された超音波トランスデューサ２は、単一素子トランスデューサである。従って、このような実施形態では、単一素子トランスデューサ２は、独自に、同時に１つの超音波信号を送受信してもよい。

対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための方法１００のステップが、特に図１から３に基づいて示される。

本発明による方法１００の実行の例示的な１実施例によれば、対象となる生物組織は肝実質である。従って、方法１００の実行に先立って、超音波トランスデューサ２を概略的に肝実質６に対向して配置させる。

第１ステップでは、超音波トランスデューサが概略的に配置され次第、送信１０１が超音波トランスデューサ２を介してトリガされる。即ち、超音波トランスデューサ２に対向して位置している生物組織１５に送信１０１がトリガされる。この超音波トランスデューサ２の送信周波数は、例えば、２．５Ｍｈｚであってもよい。

第２ステップでは、超音波トランスデューサ２に対向して位置している生物組織によって後方散乱された送信された超音波信号が超音波トランスデューサ２によって受信される（１０２）。

第３ステップにおいては、受信ステップ１０２の際に受信された、後方散乱された超音波信号の少なくとも２つの瞬間的なパラメータの計算１０３がされる。

例示的な１実施例によれば、ステップ１０３で次の８つのパラメータのうちの２つが計算される。
・後方散乱された超音波信号のエネルギーＥ、
・後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴ、
・後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮ、
・２つの連続する瞬間で受信された後方散乱された超音波信号の相互相関係数、
・後方散乱された超音波信号の振幅、または包絡線の振幅の最大変動、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の相関関係、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号のスペクトラム分散、
・少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の後方散乱係数。

前述の計算されたパラメータは、例示的なものであると理解される。従って、他のパラメータを計算しても良い。

有利な例示的な例においては、ステップ１０３で、次の３つのパラメータが計算される。
・後方散乱された超音波信号のエネルギーＥ、
・後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴ、
・後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮ。

３つのパラメータの選択は、上記のもの、すなわち、後方散乱された超音波信号のエネルギーＥ、減衰ＡＴＴ、直線性ＬＩＮに限定されないことを注記しなければならない。

（超音波信号のエネルギーＥのパラメータ）
例示的な１実施例によれば、後方散乱された超音波信号の振幅の２乗に相当する（これはまた、積分された後方散乱のための頭字語ＩＢＭによって表される。）後方散乱された超音波信号のエネルギーＥのパラメータは、次式によって計算されてもよい。

式中、ｚはｚ＝ｖｔ／２であり、ｖは媒質中の超音波の速度であり、ｔは距離ｚを進む超音波信号によって要する時間であり、signalは後方散乱された超音波信号の振幅である。

（後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴのパラメータ）
例示的な１実施例によれば、後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴのパラメータは、次式によって計算されてもよい。

ここで、係数α（ｆ）は、次の式によって計算されても良い。
式中、
− ｅは、超音波信号が送信された生物組織の厚さであり、
− Ｐ₁は、送信された超音波信号のエネルギーであり、
− Ｐ₂は、その生物組織の測定された厚さｅを通過した後の超音波信号のエネルギーである。

加えて、Ｈ・パウリ、Ｐ・シュワンらの文献（肝組織における超音波の吸収メカニズム、アメリカ音響学会誌、1971、50（2B）692頁〜699頁：Pauly H, Schwan P., Mechanism of absorption of ultrasound in livertissue. J. Acoust. Soc. Am., 1971. 50(2B), pp. 692-699）においては、後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴは、周波数に対してある程度、直線性を有して減少すると明示されている。換言すれば、超音波場では減衰測定は、dB.cm^-1.MHz^-1で表される減衰スロープの計算で定義される。従って、他の例示的な実施例によれば、後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴは、次の式によって計算される。
式中、
− β(dB.cm^-1.MHz^-1)は、超音波トランスデューサの発信周波数の関数としての減衰スロープである。
− ｆは、超音波トランスデューサの発信周波数である。
− ｆcは、超音波トランスデューサの中心周波数である。
− α₀(dB.cm^-1)は、中心周波数ｆcにおける減衰である。

例示的な１実施例によれば、係数α₀とβは、実験的な方法によって予め決定される。

（後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮ）
後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮは、直線的に減衰された信号の境界面（interface）を検出することが効率的である。

肝臓へ適用された例示的な１実施例によれば、均一な媒質におけるＡスキャンは、後方散乱された超音波信号の包絡線の対数を表しており、直線成分を有する。この成分は、時間的領域における減衰の値である。後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮは例えば血管によって、または腸壁によって形成された境界面を検出することによって行われてもよい。腸壁の検出は、多かれ少なかれＡスキャン上での幅広ピークになる。両者の場合においては、Ａスキャンの直線性はもはや尊重されない。

主要な問題はこの直線性を表すパラメータ、即ち、線形回帰によって得られる決定係数Ｒ²を発見することである。

例示的な１実施例によれば、後方散乱された超音波信号は、番号Ｎのウインドウに分けられる。前記ウインドウは平均化されており、決定係数Ｒ²またはＲＭＳＥ（平均２乗誤差の平方根をいう）がそれらの平均にわたって計算される。

こうするために、信号は、ウインドウの平均に相当する大きさＭのＮウインドウ中に、次式のように分けられる。

線形回帰は、その後、最小２乗法の観点から適用され、y_i=ax_i+b であり、ｘは、ミリメータで表される深さである。線形回帰は、ａ（最高度の係数）とｂ（ｙ軸の切片）の値の見積もりを決定し、決定係数Ｒ²を用いたこの関係の有効性を数値化することからなる。決定係数Ｒ²は０と１の間に含まれる。それ（決定係数Ｒ²）が１に近いほど、線形回帰の全体的な質が良い。複数の点y_iの線形性を考慮する。もし、複数の点y_iが完全に整列していれば、線形モデルは１に等しい決定係数Ｒ²を有する。反対に、もし、複数の点が非常に分散していれば、線形モデルの直線からの点の偏差が重要になる。決定係数Ｒ²は、０の方へ向かう。

決定係数Ｒ²は、次式によっても計算される。
式中、次式で表されるＳＣＲは残差平方和であり、その次の式で表されるＳＣＴは、全平方和の合計（the sum of the total squares）である。

例示的な１実施例によれば、係数ＲＭＳＥは、次式によって計算される。

第４ステップの間、対象となる生物組織の音響特性の存在の予測値Ｐは、ステップ１０４で計算される。予測値Ｐは少なくとも２つの計算された瞬間的なパラメータ、とりわけ、以下を用いて統計的方法によって計算される。
− 後方散乱された超音波信号のエネルギーＥ、
− 後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴ、
− 後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮ。

例示的な１実施例によれば、その統計的方法は、ロジステック回帰である。１つの可能性によれば、予測値Ｐは、次のロジステック回帰モデルによって計算される。
P = β₀+β₁×計算されたパラメータ１+…+β_n×計算されたパラメータｎ

例を示せば、予測値Ｐは、次のロジステック回帰モデルによって計算される。
P = β₀+β₁×計算されたパラメータ１+β₂×計算されたパラメータ２+β₃×計算されたパラメータ３
式中、
− 計算されたパラメータ１は後方散乱された超音波信号のエネルギーＥである。
− 計算されたパラメータ２は後方散乱された超音波信号の減衰ＡＴＴである。
− 計算されたパラメータ３は後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性ＬＩＮである。

異なる実施形態によれば、予測値Ｐの計算１０４は、少なくとも２つの計算された瞬間的なパラメータ、および、それ以前に記憶されている計算された瞬間的なパラメータによって行われる。この実行の際、計算された瞬間的なパラメーは所定の期間にわたって記憶される。

例えば、
・時点Ｔ−２において、エネルギーＥおよび線形性ＬＩＮの瞬間的なパラメータが計算されて記憶される。
・時点Ｔ−１において、エネルギーＥおよび線形性ＬＩＮの瞬間的なパラメータが計算されて記憶される。
・時点Ｔにおいて、エネルギーＥおよび線形性ＬＩＮの瞬間的なパラメータが計算される。

この実施形態によれば、予測値Ｐは、その後、時点Ｔ−２およびＴ−１において計算され記憶されている瞬間的なパラメータおよび時点Ｔで計算された瞬間的なパラメータによって計算される。この特徴によって例えば呼吸器官の動きに起因する生物組織の動きを考慮することが可能になる。

別の実施形態によれば、予測値の計算１０４は、別な瞬間に得られた超音波信号から計算した瞬間的なパラメータを求める（呼び出す）。これは、例えば時点ＴおよびＴ−１における超音波信号の間の相互相関係数が、予測値の計算のための瞬間的なパラメータにおいて保たれているときに用いられるものである。

第５ステップにおいて、人（操作者）は、超音波トランスデューサ２が対象となる生物組織に対向している蓋然性を推定する（１０５）。前記計算された予測値Ｐおよび／または、少なくとも２つの計算された瞬間的なパラメータである、Ｅ、ＬＩＮ、ＡＴＴのうちの少なくとも１つに基づいた少なくとも１つの強度条件に応じて、推定１０５が行われる。

より詳細には、推定１０５は計算された予測値Ｐを、単一または複数の決定された予測しきい値と比べることで行われる。
例えば、計算された予測値Ｐを単一の決定された最大の予測しきい値Ｓ_Maxと比較するときには、
− 計算された予測値Ｐが決定された最大の予測しきい値Ｓ_Maxより完全に小さいときは、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織に対向している。
− 計算された予測値Ｐが決定された最大の予測しきい値Ｓ_Maxより大きいか等しいときには、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。
計算された予測値Ｐを、決定された最大の予測しきい値Ｓ_Maxおよび決定された最小の予測しきい値Ｓ_Minと比較するときには、
− もし、計算された予測値Ｐが決定された最小の予測しきい値Ｓ_Minより小さか等しいときは、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織に対向している。
− もし、計算された予測値Ｐが決定された最大の予測しきい値Ｓ_Maxより大きいか等しいときには、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。
− もし、計算された予測値Ｐが決定された最小の予測しきい値Ｓ_Minより完全に大きく、決定された最大の予測しきい値Ｓ_Maxより完全に小さいときは、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織に対向していることが想定される。この不確定要素は、転移によって乗じた不均質さ、または代わりに血管などの存在によって修正された対象となる生物組織の音響特性に相当するかもしれない。

例えば、肝実質のような同一の生物組織に対しては、超音波トランスデューサ２によって送信された超音波周波数に応じて、最小の予測しきい値Ｓ_Min及び、最大の予測しきい値Ｓ_Maxは異なるように用いられる。

第５ステップの際に、２つの計算された瞬間的なパラメータＥ、ＬＩＮ、ＡＴＴのうちの少なくとも１つに基づいた少なくとも１つの強度条件に応じて、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性１０５を推定することが可能である。

より詳細には、少なくとも１つの強度条件は、以下であってもよい。
− 仮に、後方散乱された超音波信号の計算された包絡線の直線性ＬＩＮが、決定された直線性のしきい値Ｓ_Linより大きいか等しければ、そのとき、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織に対向している。
− もし、後方散乱された超音波信号のエネルギーＥが、決定されたしきい値エネルギーＥ_Minより大きいか等しければ、そのとき、超音波トランスデューサ２は対象となる生物組織に対向している。

例示的な１実施例によれば、およびすでに前述したように、後方散乱された超音波信号の計算された包絡線の直線性ＬＩＮの代表値は、決定係数Ｒ²であってもよい。

他方、計算された予測値Ｐのいかんにかかわらず、
− もし、後方散乱された超音波信号の計算された包絡線の直線性ＬＩＮが決定された直線性のしきい値Ｓ_Linより完全に小さければ、そのとき、超音波トランスデューサ２は、対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。
− もし、後方散乱された超音波信号のエネルギーＥが、決定されたしきい値エネルギーＥ_Minより完全に小さければ、そのとき、超音波トランスデューサ２は、対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している。

従って、少なくとも１つの強度条件が、超音波トランスデューサ２が対象となる生物組織に対向して位置していないことを示しておれば、そのとき、計算された予測値Ｐは考慮されないことを注記しておかなければならない。換言すれば、かりに、少なくとも１つの強度条件が、超音波トランスデューサ２が対象となる生物組織に対向して位置していないことを示しておれば、そのとき、計算された予測値Ｐに応じた推定は、推定１０５の際には考慮されない。

例としては、後方散乱された超音波信号の直線性ＬＩＮに基づく少なくとも１つの強度条件に応じた推定１０５は、例えば血管の存在のような重要な不均質性がないことを検証すること、およびまた、肝実質が超音波トランスデューサに対向して位置していることを検証すること、ができる。

例としては、後方散乱された超音波信号のエネルギーＥに基づく少なくとも１つの強度条件に応じた推定１０５は、超音波トランスデューサ２が調査媒質に正しく結合していること、または硬い部分（骨）に対向して位置していないことを検証することができる。超音波トランスデューサ２が媒質に正しく結合していないとき（超音波トランスデューサが骨に接触しているとき、または、接触していないとき）、後方散乱された超音波信号のエネルギーＥは、非常に低い。

決定された最小のしきい値エネルギーＥ_Minおよび最小の直線性のしきい値Ｓ_Linは、データ解析によって経験的に得られることを注記しておかなければならない。

例えば、肝実質のような同じ生物組織に対しては、超音波トランスデューサ２によって送信された超音波の周波数に応じて、決定された最小のしきい値エネルギーＥ_Minおよび決定された最小の直線性のしきい値Ｓ_Linは異なるように用いられることを注記しておかなければならない。

従って、２．５Ｍｈｚの超音波信号を送信する超音波トランスデューサ２に対する強度条件に用いられる、決定された最小のしきい値エネルギーＥ_Minおよび決定された最小の直線性のしきい値Ｓ_Linは、３．５Ｍｈｚの超音波信号を送信する超音波トランスデューサ２に対する強度条件に用いられる決定された最小のしきい値エネルギーＥ_Minおよび決定された最小の直線性のしきい値Ｓ_Linとは異なる。

本発明の実行（実施）において、本方法は、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性をリアルタイムで示す追加ステップ１０６を有する。

指示１０６は、視覚的、および／または、聴覚的、および／または、触角的な指示であってもよい。視覚的な指示はパラメータ表示（換言すれば数値の形をとる）または比色分析であってもよい。聴覚的な指示は、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置していないとき、または逆の場合に、ビーと鳴り響く音によってもよい。

例示的な１実施例によれば、指示が視覚的であるときには、インジケータは対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性を赤、オレンジ、グリーンの信号ライトの形で表すことができる。
− 赤の色は、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置していないことを指示し、
− オレンジの色は、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２にたぶん対向して位置していることを指示し、この場合、対象となる生物組織の定量性な、および／または定性的な測定１０７が、自動的にまたはオペレータの手作業によってトリガされてもよい、
− グリーンの色は、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置していることを指示し、この場合、対象となる生物組織の定量性な、および／または定性的な測定１０７が、自動的にまたはオペレータの手作業によってトリガされてもよい。

この指示１０６によれば超音波トランスデューサ２の動きに応じてリアルタイムで色が変わる。指示１０６は、従って対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置しているか否かを決定することを可能にする。

図３に示す本発明の別の実施形態においては、視覚的指示１０６は、色のグラジュエーションを、具体的に言えば灰色のグラジュエーションを有する表示装置によって実現される。好ましくは、色のグラジュエーションはグリーンの色である。グリーンの色のグラジュエーションは生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置していることに応じて変わる複数の異なるグリーンの色を得ることができる。例示すれば、表示色がライトグリーンであれば、そのとき、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置している。逆に、表示色がダークグリーンまたは黒であれば、そのとき、対象となる生物組織とは異なる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向して位置している。

このような色のグラジュエーションは、例えば、タイプの透明度基準（transparency law）次第であるＳ字状曲線に従ってもよい。

ここでｘはステップ１０５で推定される予測値Ｐ１０５にＳ_Min（決定された最小の予測しきい値）を加えたものである。

この式において、
− 対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性を推定するステップ１０５の際に、少なくとも１つの強度条件も考慮されないときには、ステップ１０５で推定される予測値Ｐ１０５は、ステップ１０４の際に計算された予測値Ｐである。
− 対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性を推定するステップ１０５の際に、少なくとも１つの強度条件が考慮されるときには、ステップ１０５で推定される予測値Ｐ１０５に対しては、ステップ１０４の際に計算された予測値Ｐ、および、２つの計算された瞬間的なパラメータ、すなわち、すでに例示している決定係数Ｒ²（または後方散乱された超音波信号の直線性ＬＩＮ）、および後方散乱された超音波信号のエネルギーＥ、のうちの少なくとも１つが考慮される。少なくとも２つのパラメータのうちの少なくとも１つが、超音波トランスデューサが対象となる生物組織に対向して位置していないと指示していれば、そのとき、ステップ１０５で推定される予測値Ｐ１０５は、最大の予測しきい値Ｓ_Maxと同じであると考えられる。この仮説は、超音波トランスデューサが対象となる生物組織に対向して位置していないことを示す。

図３において、Ｘ軸は、対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサに対向している蓋然性の評価としてのステップ１０５で推定される予測値Ｐ１０５（透明度基準のｘ）を表し、ｙ軸は、透明度基準の「ｙ」を表す。

この透明度基準は、不透明な色（例えば、図３における不透明な灰色、または図示しない不透明なグリーンのような別の例）および、同じ色ではあるが透明なもの（例えば、透明な灰色または、透明なグリーン）との間の転移を適用する目的を有する。この曲線のスロープは、不透明な色と透明な色との間の転移領域である。この転移領域は、何を求めるかと言うことに基づいて最適とよばれる対象となる生物組織の存在から中間物と呼ばれる生物組織の存在までの間のどこかに適応することができる。最適とは対象となる生物組織が対向している高い蓋然性を意味する。中間物とは対象となる生物組織が対向しているより低い平均的な蓋然性を意味する。

要約すれば、例示したように透明がより大きいほど色が明るい。反対に、透明がより低いほど色が暗くなる。色は、灰色やグリーンに限定されないと理解される。

例示すれば、対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサに対向していることの蓋然性の予測値であるステップ１０５で推定される予測値Ｐ１０５は１．８に等しく、対応する透明度の値ｙは０．２に等しい。透明度の値ｙが低いので指示器で表される指示色１０６は暗い。

前述の指示例１０６からの類推によって、不透明なグリーンは赤の光に相当し、遷移グリーンはオレンジの光に相当し、透明なグリーンはグリーンの光に相当する。

このような指示は、医学分野の高度な知識を要求せずに、大多数の人々によって理解され得る。事実、オペレータがグリーンの色に気付くとき、オペレータは超音波トランスデューサ２が対象となる生物組織に対向して位置していることを知る。

前述したように、本方法１００はまた、対象となる生物組織の定量的な、および／または定性的な測定ステップ（ＭＥＡＳ）１０７を有する。この測定１０７は指示１０６が超音波トランスデューサ２が対象となる生物組織に対向して位置していると指示するときには、自動的にまたはオペレータの操作によってトリガされることができるように構成されている。肝臓の場合においては、測定１０７は、前記超音波トランスデューサ２と生物組織６の接触との間の接触面から測定された深さＰＦが、２５ｍｍから８０ｍｍの間で実行される。例えば、深さＰＦは、以下の間で構成されてもよい。
− 約２．５Ｍｈｚの送信周波数に対しては、３５ｍｍから７５ｍｍ、
− 約３．５Ｍｈｚの送信周波数に対しては、２５ｍｍから６５ｍｍ、
− 約６Ｍｈｚの送信周波数に対しては、１５ｍｍから５５ｍｍ。

このステップの間、生物組織の弾性、生物組織の粘度、ＣＡＰ（制御された減衰パラメータ）または、柔らかい生物組織を特徴づける超音波信号から導かれる他のいかなる定量的なパラメータをも測定することができる。

本方法１００は、また、定量的な、および／または定性的な測定１０７の検証（ＭＥＡＳの有効性）ステップ１０８を有する。この検証ステップ１０８は、得られた測定が対象となる生物組織を代表する測定であることを保証することができる。

一般的に言えば、本発明の方法１００は、特に以下のことを可能にする。
− 超音波トランスデューサが対象となる生物組織に対向して位置しているか否かをリアルタイムで決定すること。
− 生物組織によって後方散乱された超音波信号の質を定量化すること。
− ２Ｄ（２次元）または３Ｄ（３次元）の測定を行うこと、および、より好ましくは、独自の１Ｄ（１次元）、換言すれば１つの超音波ラインで行える。事実、２Ｄまたは３Ｄ測定は必要ない。その結果として、後方散乱された超音波信号のデータ処理がより速い。
− 超音波トランスデューサの感度および周波数を考慮すること。換言すれば、具体的な超音波トランスデューサに対して製造業者によって供給されたその具体的な超音波トランスデューサの感度および周波数が、前記特定の超音波トランスデューサによって送信された信号に対して統計的方法が適合されるように、考慮される。
− 例えば、超音波オペレータによる超音波伝達物質または超音波ジェルの欠如（超音波信号が弱い）のような誤りを検出すること。
− 例えば、超音波信号の損失によって発生する接続性問題のような技術的な欠陥を検出すること。
− 行われた測定の測定検証、または信頼感指数のような測定検証を行うこと。

本発明の方法１００について、とりわけ肝実質（または肝臓）への適用の場合について述べてきた。とはいうものの、このような方法は、いかなるタイプの生物組織にも適用してよい。こうするためには、この新しい対象となる生物組織に対して関連する係数およびしきい値を再計算することが必要である。

本発明は、また、対象となる生物組織６が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性をリアルタイムで決定する装置１（即ち、図１）に関連する。

前述したように、装置１は、接続配線４によって情報処理ユニット３に接続された超音波トランスデューサ２を備える。装置１はさらに、対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性のリアルタイムでの指示器５を備える。

装置１は、以下のことができる。
− 超音波トランスデューサ２を介して超音波信号を生物組織の内部へ送信すること１０１、
− その生物組織によって後方散乱された送信された超音波信号を、超音波トランスデューサ２を介して受信すること１０２、
− その後方散乱された超音波信号の瞬間的なパラメータである、Ｅ、ＬＩＮ、ＡＴＴのうちの少なくとも２つを計算すること１０３、
− 対象となる生物組織の音響特性の存在の予測値Ｐを計算すること１０４、ここで、その予測値は瞬間的なパラメータであるＥ、ＬＩＮ、ＡＴＴのうちの少なくとも２つを用いて統計的方法によって計算されており、
− その対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性を推定すること１０５、ここで推定１０５は計算された予測値Ｐ、および／または、２つの計算された瞬間的なパラメータＥ、ＬＩＮ、ＡＴＴのうちの少なくとも１つに基づいた少なくとも１つの強度条件に応じてなされる、
− 対象となる生物組織が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性を、指示器５を介してリアルタイムで指示すること１０６。

指示器５は、装置１を使用しているオペレータに、超音波トランスデューサ２が対象となる生物組織に対向して位置しているかどうかをリアルタイムで指示することを可能にする。従って、そのような装置１の使用は、医学分野または医用装置におけるいかなる能力も必要としない。前述したように、指示器５は、信号ライトの形で、色のグラジュエーションの形で、透明度基準または代わりに色の範囲（例えば、色彩パレット）によってもよい。

加えて、対象となる生物組織６が超音波トランスデューサ２に対向している蓋然性をリアルタイムで決定する装置１は、エラストグラフィ（elastograph）、音波検査器（echograph）、またはより一般的には、超音波を使用するいかなる装置であってもよい。従って、このような装置１は、対象となる生物組織を超音波トランスデューサ２に対向して位置決めすることのみならず、対象となる生物組織の定量的な、および／または定性的な測定を行うことができる。

Claims (13)

1. 対象となる生物組織が超音波トランスデューサ（２）に対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための方法（１００）であって、
   − 超音波トランスデューサ（２）を介して少なくとも１つの超音波信号を生物組織の内部へ送信するステップ（１０１）と、
   − 前記生物組織によって後方散乱された前記少なくとも１つの送信された超音波信号を、前記超音波トランスデューサ（２）を介して受信するステップ（１０２）と、
   − 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の８つのパラメータから少なくとも２つのパラメータを選択し、前記選択された少なくとも２つのパラメータに関して所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値を計算するステップ（１０３）と、
   但し、前記８つのパラメータは、
   ・エネルギーＥ、
   ・減衰ＡＴＴ、
   ・包絡線の直線性ＬＩＮ、
   ・２つの連続する瞬間で受信された超音波信号の相互相関係数、
   ・振幅またはその包絡線の振幅の最大変動、
   ・相関関係、
   ・スペクトラム分散、
   ・後方散乱係数
   である、
   − 対象となる生物組織の音響特性の存在の予測値（Ｐ）を、前記計算された所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値を用いて統計的方法によって計算するステップ（１０４）と、
   − 前記計算された予測値（Ｐ）に基づいて、前記対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサ（２）に対向している蓋然性を推定し、且つ前記計算された所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値のうちの少なくとも１つのパラメータ値から強度条件を計算し、前記計算された強度条件に基づいて前記蓋然性を推定するステップ（１０５）と、
   を、有することを特徴とする方法。
2. 前記予測値（Ｐ）の計算（１０４）は、前記計算された所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値、およびそれ以前の時点に計算され記憶されているパラメータ値によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法（１００）。
3. 前記計算された予測値（Ｐ）に基づく推定（１０５）では、
   前記計算された予測値（Ｐ）を単一の決定された最大の予測しきい値（Ｓ_Max）と比較する場合には、
   − 前記計算された予測値（Ｐ）が前記決定された最大の予測しきい値（Ｓ_Max）より完全に小さければ、前記超音波トランスデューサ（２）は対象となる生物組織に対向している、
   − 前記計算された予測値（Ｐ）が、前記決定された最大の予測しきい値（Ｓ_Max）より大きいか等しければ、前記超音波トランスデューサ（２）は対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している、
   と推定し、
   前記計算された予測値（Ｐ）を前記決定された最大の予測しきい値（Ｓ_Max）および決定された最小の予測しきい値（Ｓ_Min）と比較する場合には、
   − 前記計算された予測値（Ｐ）が前記決定された最小の予測しきい値（Ｓ_Min）よりも小さいか等しいときには、前記超音波トランスデューサ（２）は対象となる生物組織に対向している、
   − 前記計算された予測値（Ｐ）が前記決定された最大の予測しきい値（Ｓ_Max）よりも大きいか等しいときには、前記超音波トランスデューサ（２）は対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している、
   − 前記計算された予測値（Ｐ）が前記決定された最小の予測しきい値（Ｓ_Min）よりも完全に大きく、決定された最大の予測しきい値（Ｓ_Max）よりも完全に小さければ、超音波トランスデューサは対象となる生物組織に対向している、
   と推定することを特徴とする請求項１または２に記載の方法（１００）。
4. 前記強度条件は、
   − 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の包絡線の直線性（ＬＩＮ）が決定された直線性のしきい値（Ｓ_Lin）よりも大きいか等しければ、前記超音波トランスデューサ（２）は前記対象となる生物組織に対向しており、および／または、
   − 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号のエネルギー（Ｅ）が決定されたしきい値エネルギー（Ｅ_Min）よりも大きいか等しければ、前記超音波トランスデューサ（２）は前記対象となる生物組織に対向している、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法（１００）。
5. 前記計算された予測値（Ｐ）にかかわらず、前記強度条件は、
   − 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の包絡線の前記直線性（ＬＩＮ）が決定された直線性のしきい値（Ｓ_Lin）よりも完全に小さければ、前記超音波トランスデューサ（２）は前記対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向しており、
   − 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の前記エネルギー（Ｅ）が決定されたしきい値エネルギー（Ｅ_Min）よりも完全に小さければ、超音波トランスデューサは前記対象となる生物組織とは異なる生物組織に対向している、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法（１００）。
6. 前記統計的方法は、前記予測値（Ｐ）が次のロジステック回帰によって計算されるようなロジスティク回帰であ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方法（１００）。
   P = β₀+β₁×計算されたパラメータ１+…+β_n×計算されたパラメータｎ
7. 対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサ（２）に対向している蓋然性をリアルタイムで指示する追加ステップ（１０６）を有する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法（１００）。
8. 前記指示（１０６）は、視覚的、および／または、聴覚的、および／または、触角的な指示である、ことを特徴とする請求項７に記載の方法（１００）。
9. 前記視覚的な指示は、色のグラデーションを有する表示装置によって実現される、ことを特徴とする請求項８に記載の方法（１００）。
10. 前記色のグラジュエーションはＳ字曲線に従う、ことを特徴とする請求項９に記載の方法（１００）。
11. 前記超音波トランスデューサ（２）が前記対象となる生物組織に対向しているとき、前記対象となる生物組織の定量的な、および／または定性的な測定（１０７）は、自動的にまたは手作業によってトリガされる、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法（１００）。
12. 前記測定（１０７）は、前記少なくとも１つの送信された超音波信号の周波数に基づいて決定された深さ（ＰＦ）で行われ、前記決定された深さ（ＰＦ）は、超音波トランスデューサ（２）と接触している前記生物組織との間の接触面から測定されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法（１００）。
13. 対象となる生物組織が超音波トランスデューサに対向している蓋然性をリアルタイムで決定するための装置（１）であって、前記装置は、超音波信号を送受信できる少なくとも１つの超音波トランスデューサ（２）を備え、
    − 少なくとも１つの超音波信号を、前記超音波トランスデューサ（２）を介して生物組織の内部へ送信すること（１０１）と、
    − 前記生物組織によって後方散乱された少なくとも１つの送信された超音波信号を、前記超音波トランスデューサ（２）を介して受信すること（１０２）と、
    − 前記少なくとも１つの後方散乱された超音波信号の８つのパラメータから少なくとも２つのパラメータを選択し、前記選択された少なくとも２つのパラメータに関して所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値を計算すること（１０３）と、
    但し、前記８つのパラメータは、
    ・エネルギーＥ、
    ・減衰ＡＴＴ、
    ・包絡線の直線性ＬＩＮ、
    ・２つの連続する瞬間で受信された超音波信号の相互相関係数、
    ・振幅またはその包絡線の振幅の最大変動、
    ・相関関係、
    ・スペクトラム分散、
    ・後方散乱係数
    である、
    − 対象となる生物組織の音響特性の存在の予測値（Ｐ）を、前記計算された所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値を用いて統計的方法によって計算すること（１０４）と、
    − 前記計算された予測値（Ｐ）に基づいて、前記対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサ（２）に対向している蓋然性を推定し、且つ前記計算された所定の時点における少なくとも２つのパラメータ値のうちの少なくとも１つのパラメータ値から強度条件を計算し、前記計算された強度条件に基づいて前記蓋然性を推定すること（１０５）と、
    − 前記対象となる生物組織が前記超音波トランスデューサ（２）に対向している蓋然性をリアルタイムで指示器（５）を介して指示すること（１０６）と、
    を行うことができる装置（１）。