JP7134999B2 - 粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するデバイスおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、人間または動物の臓器などの粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するためのデバイスに関する。より詳細には、本発明は、肝臓に存在する線維化の量を定量化することを可能にする、前記肝臓の粘弾性特性を測定するために使用されることができる。本発明は、粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するための方法にも関わっている。

アルコール性、ウイルス性、または他の起源であり得る慢性肝炎は、肝炎を治療するのに最適な時期を決定するために評価することが重要である、線維化効果を有する。

肝臓の硬さを測定するための最も信頼性が高く効率的な技法の１つは、トランジェントエラストグラフィである（例えば、Ｇ． Ｆｅｒｒａｉｏｌｉおよびその他によって「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄ． Ａｎｄ Ｂｉｏｌ．」４１，５，２０１５で公開された「ＷＦＵＭＢ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｐａｒｔ ３： ｌｉｖｅｒ」を参照のこと）。

本出願人は、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）と呼ばれるデバイスを開発し商品化した（例えば、特許ＥＰ１１６９６３６およびＥＰ１５３１７３３を参照のこと）。このデバイスは、本出願人によって開発された「振動制御型トランジェントエラストグラフィ」（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ）（ＶＣＴＥ）と呼ばれるエラストグラフィ技法を使用して肝臓の硬さを測定する。

ＶＣＴＥの用途では、肝臓の硬さの測定は、組織内の過渡的なせん断波の伝播速度の測定に依存する。

そういった測定を実行するために、特定のプローブが開発された。前記プローブは、少なくとも電気力学的アクチュエータと、プローブの先端に据え付けられた少なくとも超音波トランスデューサとを備える。

例えば、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）プローブでは、バイブレータは、超音波トランスデューサを動かして、それを患者の体に対して押す。このパルス化された動きは、肝臓の内側を伝播する過渡的なせん断波を生成する。伝播するせん断波によって生成される変位は、媒体の内側に高周波の超音波短パルスまたはショットを送信することによってプローブされる。

Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）（例えば、図１ａ参照）によって使用される有利なジオメトリのおかげで、機械的アクチュエータおよび超音波トランスデューサは、図１ａの破線によって示されるように、同じ対称軸を共有する。このジオメトリカルな配置は、せん断波伝播速度の測定でシステマティックな誤差を回避するのを可能にする。せん断波および超音波ショットは、同じ方向に沿って伝播する。

そのうえ、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）プローブは、プローブケーシングに対するプローブ先端の変位を測定できるモーションセンサ、例えば、ホール効果位置センサを搭載している。測定は、先端の軌跡が所定のプロファイル、例えば、正弦波の周期に従う場合にだけ、有効にされる。従来のＶＣＴＥプローブでは、プローブケーシングに対するプローブ先端の相対的な動きだけが測定される。換言すると、従来のＶＣＴＥプローブでは、プローブ先端の動きは、プローブケーシングの基準フレームの中で測定される。

現在利用可能なＶＣＴＥプローブの関連する課題は、検査されるべき組織に過渡的なせん断波を印加するときのプローブ先端の実際の動きの制御である。例えば、せん断波が印加されると、プローブの反動が、先端の動きに追加される場合があり、印加されたパルスが、変形する場合がある。この課題は、オペレータの手の反動と、患者の体に対してプローブを保持する際にオペレータが印加しなければならない力の制御とに関係する。従来技術によるＶＣＴＥプローブの正しい使用のために、熟練したまたは有資格のオペレータが必要とされる。

プローブの反動が制御されない場合、患者の体に対するプローブの先端の実際の動きは、不明である。測定は、せん断波の生成中にオペレータによって印加された力に依存する場合がある。

リニアアクチュエータおよび力センサを備える超音波プローブは、特許出願ＵＳ８，３３３，７０４Ｂ２（２０１０年１２月１８日にＡｎｔｈｏｎｙおよびその他によって出願された「Ｈａｎｄ－ｈｅｌｄ ｆｏｒｃｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｐｒｏｂｅ」）およびＵＳ２０１２／０３１６４０７Ａ１（２０１２年６月１２日にＡｎｔｈｏｎｙおよびその他によって出願された「Ｓｏｎｏｇｒａｐｈｅｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ」）によって開示される。図１ｂは、文献ＵＳ８，３３３，７０４によって説明されたデバイスを例証する。これらの文献によれば、超音波トランスデューサは、分析されるべき組織に対して印加される力を制御するために、電気力学的アクチュエータによって動かされる。超音波トランスデューサの動きは、力センサによって提供され、フィードバック信号として使用される信号に基づいて制御される。

これらの文献は、超音波測定中に一定のまたは時間依存の力を印加する課題を解決するが、開示された技術的解決策は、幾つかの欠点を有する。

例えば、先行技術で説明されたこれらのデバイスは、外部の機械的可動部分を備える。図１ｂに矢印で示されているように、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される。この外部の動く部分には、例えば、頻繁な較正オペレーションの必要性など、幾つかの欠点が関連する。

先行技術で説明された別の解決策は、Ｄ．Ｍｅｌｌｅｍａおよびその他による文献「Ｐｒｏｂｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｓｈｅａｒ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ（ＰＲＯＳＥ）： Ａ ｈｉｇｈ Ｆｒａｍｅ－Ｒａｔｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ、３５巻９号２０１６年９月で公開）で説明されている。このケースでは、連続波エラストグラフィ用のプローブが説明されている。この解決策は、組織への過渡的せん断パルスの印加には適合せず、連続波せん断波振動だけに適合する。そのうえ、説明されているエラストグラフィプローブは、２つの別個の構成要素によって形成されており、それはインビボ（ｉｎ－ｖｉｖｏ）の用途にとって重い欠点である。例えば、説明されているプローブは、幾つかの部分が存在するせいで操作が困難である。

そのうえ、オペレータによれば、超音波トランスデューサが患者の体に置かれると、印加される力を制御することは、困難である。こうして、そういったデバイスは、オペレータに関係なく、正確で再現可能な測定を可能にしない。

そのうえ、患者の体に印加された力が大きすぎると、デバイスの電気力学的アクチュエータは、損傷することがある。

最後に、センサの超音波トランスデューサによって患者に送達される音響パワーは、高くなって無駄に使用される場合があり、それは患者の負傷、電子的損傷、および超音波トランスデューサの早過ぎる故障につながる場合がある。

欧州特許第１１６９６３６号明細書 欧州特許第１５３１７３３号明細書 米国特許第８，３３３，７０４号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０３１６４０７号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２０３３９８号明細書

Ｇ． Ｆｅｒｒａｉｏｌｉおよびその他によって「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄ． Ａｎｄ Ｂｉｏｌ．」４１，５，２０１５で公開された「ＷＦＵＭＢ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｐａｒｔ ３： ｌｉｖｅｒ」 Ｄ．Ｍｅｌｌｅｍａおよびその他による「Ｐｒｏｂｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｓｈｅａｒ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ（ＰＲＯＳＥ）： Ａ ｈｉｇｈ Ｆｒａｍｅ－Ｒａｔｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ」（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ、３５巻９号２０１６年９月公開）

本発明の一態様は、前述の欠点を克服するデバイスを対象としている。したがって、本発明の態様は、患者の健康リスクを制限しデバイスの寿命を延ばす、粘弾性媒体の粘弾性特性の正確および再現可能な測定のためのデバイスを対象としている。

これを達成するために、本発明の第１の態様は、超音波パルスを受けた後の超音波信号を有する粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するためのデバイスを対象としており：
－ トランジェントエラストグラフィ用のプローブであって：
・ プローブケーシング；
・ 対称軸を有する少なくとも１つの超音波トランスデューサ；
・ 少なくともバイブレータであって、前記バイブレータがプローブケーシングの内側に位置づけされる、バイブレータ；
・ 力センサであって、力センサが測定対象の粘弾性媒体に対してプローブによって印加された力を測定するように構成される、力センサを備える、プローブ；
－ 信号発生器；
を備え、
デバイスは：
・ バイブレータが、事前定義された軸に沿ったプローブケーシングの運動を誘導するために配置され、事前定義された軸が、超音波トランスデューサの対称軸であり；
・ 超音波トランスデューサが、プローブケーシングに固着され、プローブケーシングに対する超音波トランスデューサの動きがなく；
・ 信号発生器が、プローブの超音波トランスデューサが測定対象の粘弾性媒体と接触したときに、接触準備完了信号を発行するように構築および配置され、接触準備完了信号が、粘弾性媒体に超音波プローブによって印加された力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器によって設定される
ことを特徴とする。

プローブケーシングは、ＶＣＴＥプローブのエンクロージャであり、前記エンクロージャは、バイブレータまたは電気力学的アクチュエータを収容する。プローブケーシングは、データ即ちコンピュータや他の電子機器との交換データを記憶する目的で、位置センサ、論理回路、または接続手段として、他の要素を収容する場合もある。超音波トランスデューサは、超音波を放射および受信するように適合されたデバイスである。それは、単一のトランスデューサによってまたはトランスデューサのアレイによって形成され、例えば、リニア検出器を形成する。

超音波トランスデューサの対称軸は、トランスデューサのジオメトリカルな対称性の軸である。超音波トランスデューサの対称軸は、それに沿って超音波がトランスデューサによって放射される方向でもある。トランスデューサの対称軸は、トランスデューサによって放射される超音波の短いパルスの伝播方向に対応する。

本発明によれば、超音波トランスデューサは、運動がプローブケーシングに固着され、それはプローブケーシングに対する超音波トランスデューサの相対的な動きが無いことを意味する。

超音波トランスデューサの端部は、プローブケーシングの端部に固定される場合がある。超音波トランスデューサの別の端部は、分析するべき媒体に超音波を伝達するために、振動するのが自由である。

代替的に、超音波トランスデューサは、プローブ先端を用いてプローブケーシングに取り付けられる場合がある。存在するとき、プローブ先端は、プローブケーシングの一方の端部に固定された端部と、超音波トランスデューサに固定された別の端部とを有する。

次の段落で与えられる本発明の解説は、超音波トランスデューサがプローブケーシングに直接固定されるとき、および、超音波トランスデューサがプローブ先端を介してプローブケーシングに固定されるときの双方においてあてはまる。これらの２つの構成は、例示的な実施形態としてだけ与えられ、他の構成が可能である。

バイブレータは、プローブケーシングの内側で質量を動かすように適合されたデバイスである。例えば、バイブレータは、１と５０００Ｈｚの間に含まれる周波数で質量を振動させる場合がある。

本発明によるプローブは、慣性プローブとみなすことができ、その理由は、プローブ自体の動きが、プローブケーシングの内側の質量の動きによって生成されるからである。本発明によるプローブは、外部の機械的動く部分を含まない。

本発明によるプローブは、トランジェントエラストグラフィプローブである。これは、それが超音波の短パルスを高い繰り返しレートで送信することによって、せん断波の伝播を検出および分析するために、組織に過渡的なせん断波を印加するように適合されること両方を、意味する。

せん断波は、超音波トランスデューサを組織自体に対して押すプローブの動きによって組織に生成される。せん断波は、媒体の表面に低周波パルスを印加することにより生成される。例えば、パルスは１Ｈｚと５０００Ｈｚの間に含まれる中心周波数ｆで正弦波の１周期の形状を有する場合がある。

組織に印加される低周波パルスの持続時間は、１／２ｆと２０／ｆの間に含まれる。

超音波の短パルスは、１００Ｈｚと１００×１０^３Ｈｚの間に含まれる繰り返しレートで放射される。

せん断波の伝播は、超音波パルスまたはショットを媒体の内側で高い繰り返しレートで送信することによって、また、後方散乱された超音波信号を検出することによって、検出される。実際、組織は、超音波パルスを部分的に反射することのできる不均質性または粒子を含有する。

後続の後方散乱信号を記録および分析することが、せん断波の伝播による組織の変位を計算することを可能にする。せん断波の特性は、その後に、推論される場合がある。例えば、せん断波の伝播速度は、粘弾性媒体の硬さに直接関係する。

本発明で説明されるプローブの利点は、超音波トランスデューサの実際の動きを制御することである。実際、超音波トランスデューサは、プローブケーシングに固着されており、超音波トランスデューサとプローブケーシングとの間に相互的な動きが無い。それで、超音波トランスデューサの実際の動きに対応するプローブケーシングの動きをモニタすることができる。超音波トランスデューサの実際の動きを測定することは、組織の内側で生成される過渡的なせん断波の形状を制御するために重要である。例えば、プローブの動きは、プローブ自体に据え付けられた加速度計で測定され得る。

換言すると、本発明によれば、超音波トランスデューサの動きは、従来のＶＣＴＥプローブで行われていることとは対照的に、地球の基準フレームで測定される。実際、従来技術によるＶＣＴＥプローブでは、超音波トランスデューサの動きは、プローブケーシングの基準フレームで測定され、プローブケーシングに対する超音波トランスデューサの相対的な動きだけが、測定される。

実際、プローブケーシングの内側でバイブレータによって作動される質量の運動は、プローブケーシングの動きをフィードバック信号として使用する制御ループによって、決定される場合がある。これが、せん断波の印加中にオペレータの手の運動を直接補償することを可能にする。

プローブの反動を補償するために、オペレータが正確な力を印加する必要は無い。結果として、粘弾性媒体の硬さの測定を実行することは、プローブのオペレータにとってより簡単になる。そのうえ、硬さの測定値は、より再現性がある。

プローブケーシングに対する超音波トランスデューサの相対的な動きだけを測定することによって、先行技術で行われているように、プローブの反動を考慮することは可能でないであろう。結果として、先端の相対的な動きが正弦波の軌跡をたどる場合でも、患者の体に印加される有効な低周波パルスは、プローブの反動のせいで異なった形状を有する場合がある。

本発明によれば、患者の体に接触している超音波トランスデューサは、プローブケーシングと共に動く。プローブケーシングの動きを検出することは、プローブ先端の動きを検出することと同じである。プローブケーシングの動きは、バイブレータのフィードバックとして使用される。実際、バイブレータの振動の振幅は、患者の体に接触するプローブ先端の所望の動きを取得するために、調整される場合がある。そのうえ、本発明によるプローブに外部の動く部分が無いことは、頻繁な機械的較正の必要性を排除する。

本発明のデバイスは、接触準備完了信号を発行する信号発生器を備えるので、オペレータは、信号発生器が接触準備完了信号を発行しない限り、超音波信号をアクティブ化しない。こうして、前記デバイスは、超音波トランスデューサによって放射される超音波信号パワーが、必要なときだけ使用されること、また、患者にとって出来る限り低いことを保証する。

前記接触準備完了信号は、超音波トランスデューサと患者の体との間の接触力に基づいて信号発生器によって発行される。接触力は、プローブに置かれた力センサによって測定することができる。接触準備完了信号は、測定された接触力が事前定義された条件を満たす場合にだけ発行される。例えば、測定された接触力は、最小接触力閾値よりも大きくなければならない。そういった条件が満たされると、プローブは、測定対象の粘弾性媒体と接触していると見なされる。代替的に、接触準備完了信号は、接触力が最小接触力閾値と最大接触力閾値の間に含まれる場合にだけ、発行される場合がある。

そのうえ、接触準備完了信号が、超音波プローブのトランスデューサが測定対象の粘弾性媒体に接触しているときにだけ設定されることを考慮すると、デバイスの測定値は、デバイスのオペレータに関係なく、正確および再現可能である。実際、先行技術のデバイスでは、オペレータは、超音波プローブの先端に取り付けられたトランスデューサが測定対象の媒体に接触していないときでさえ、超音波信号を生成する場合があり、これが不正確または誤った測定を引き起こす。実際、先行技術のデバイスで実現される測定は、オペレータに、より具体的には、患者の体に対するプローブの接触に依存する。

接触準備完了信号に加えて、本発明によるデバイスは、測定準備完了信号を放射するように構築される。測定準備完了信号は、ＵＳトランスデューサと組織との間の接触力が最小および最大測定力閾値の間に含まれるときにだけ放射される。この状態が検証されると、測定準備完了信号が発行され、粘弾性測定が自動または手動でトリガされる。換言すると、低周波パルスは、測定準備完了信号が発行された場合にだけ、組織に印加される。

本発明の第１の態様によるデバイスは、個別にまたは技術的に可能な組合せのすべてに従って考慮される、下の１つまたは複数の特徴を有することもある：
・ 信号発生器は、測定準備完了信号を発行するように構築および配置される；
・ 力センサは、測定対象の粘弾性媒体に対して超音波プローブによって印加された力を測定するように構築および配置され、接触準備完了信号は、粘弾性媒体に超音波プローブによって印加された力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器によって設定され、測定準備完了信号は、超音波プローブによって印加された力が最小測定力閾値よりも大きいときに、信号発生器によって設定される；
・ 最小接触力閾値は、０．１Ｎと１．０Ｎの間に含まれる；
・ 最小測定力閾値は、１．０Ｎと６．０Ｎの間に含まれる；
・ 測定準備完了信号は、超音波プローブによって粘弾性媒体に印加された力が最大測定力閾値よりも小さいときに、信号発生器によって設定される；
・ 最大測定力閾値は、６．０Ｎと２０．０Ｎの間に含まれる；
・ 最小接触力閾値は、０．５Ｎに等しい；
・ 最小測定力閾値は、４．０Ｎに等しい；
・ 最大測定力閾値は、８．０Ｎに等しい；
・ 接触準備完了信号は、力センサによって測定された力が最小接触力閾値と最大接触力閾値の間に含まれるときに、設定される；
・ 先の請求の一つによるデバイスは、超音波トランスデューサがプローブ先端によってプローブケーシングに固着され、前記プローブ先端がプローブケーシングに固定された第１の端部と超音波トランスデューサに固定された第２の端部とを有することを特徴とする；
・ 先の請求によるデバイスは、プローブ先端が交換可能であることを特徴とする；
・ プローブは、位置センサを備え、デバイスは、位置センサから受信した信号に基づいてバイブレータを制御するように構成された制御ループを含む；
・ 力センサは、容量性センサまたは印加力センサである；
・ デバイスは、測定準備完了信号が設定されている場合にだけ、粘弾性媒体の粘弾性特性の測定をトリガする手段を備え；これらの手段が接触準備完了信号および測定準備完了信号を受信するための電子マイクロチップまたは電子マイクロプロセッサを備え；獲得が必要な場合にマイクロチップまたはマイクロプロセッサが測定準備完了信号が設定されると粘弾性特性の測定をトリガする；
・ バイブレータまたは電気力学的アクチュエータは、測定準備完了信号が設定されている場合にだけ、超音波プローブの低周波インパルス変位を生成するように構築および配置される；
・ プローブに備えられる力センサは、測定対象の粘弾性媒体に対して超音波プローブによって印加された力を測定するように構築および配置され、接触準備完了信号および／または測定準備完了信号は、力センサによって測定された力が：
・ 接触準備完了信号に関しては、最小接触力閾値よりも上であり、
・ 測定準備完了信号に関しては、最小力測定閾値よりも上であるときに、信号発生器によって設定される。更に、限定されない実施形態では、測定準備完了信号は、力検出モジュールによって測定された力が最大力測定閾値よりも下であるときに、設定される；
・ 超音波トランスデューサは、接触準備完了信号が設定されると、超音波信号の放射をアクティブ化するように構築および配置される；
・ デバイスは、超音波画像を表示する表示ユニットを備え、表示ユニットは、接触準備完了信号が設定されているときにだけ、超音波画像をリフレッシュするように構築および配置される；
・ デバイスは、接触準備完了信号が設定されたときだけ、リフレッシュするように構築および配置された案内インディケータを備える；
・ 超音波プローブは、少なくとも１つの発光ダイオードを備え、超音波プローブは、接触準備完了信号が設定されているときだけ、発光ダイオードを点灯させるように構築および配置される；
・ デバイスは、デバイスコマンドを備え、デバイスコマンドへのアクセスは、接触準備完了信号が設定されているときだけ可能である；
・ デバイスは、接触準備完了信号が設定されると、前記デバイスの組み合わされたモダリティを非アクティブ化するように構築および配置される；
・ デバイスは、接触準備完了信号が設定されると、前記デバイスの組み合わされたモダリティをアクティブ化するように構築および配置される；
・ 超音波トランスデューサは、プローブ先端によってプローブケーシングに固着され、前記プローブ先端は、プローブケーシングに固定された第１の端部と超音波トランスデューサに固定された第２の端部とを有する；
・ デバイスは、測定準備完了信号が設定されている場合にだけ、測定対象の粘弾性媒体への低周波パルスの印加をトリガするように構築および配置される；
・ プローブは、位置センサを備え、デバイスは、位置センサから受信した信号に基づいてバイブレータを制御するように構成された制御ループを備える；
・ 力センサは、容量性センサまたは印加力センサである；

本発明の第２の態様は、超音波パルスを受けた後の超音波信号を有する粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するための方法を対象とし、以下のステップを含む：
・ 測定対象の粘弾性媒体に接触する超音波プローブの超音波トランスデューサを位置決めするステップ、
・ 超音波プローブのトランスデューサが測定対象の粘弾性媒体と接触しているときに接触準備完了信号を生成するステップであって、接触準備完了信号が、接触準備完了信号を発行するように構築および配置された信号発生器によって発行される、ステップ。

本発明の一態様による方法は、個別にまたは技術的に可能な組合せのすべてに従って考慮される、下の１つまたは複数の特徴を有することもある：
・ 方法は、測定対象の粘弾性媒体に対して超音波プローブによって印加された力を測定する更なるステップを含み、力の測定が、測定対象の粘弾性媒体に対して超音波プローブによって印加された力を測定するように構築および配置された力センサによって決定され、接触準備完了信号が、超音波プローブによって及ぼされた力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器によって設定され、測定準備完了信号が、超音波プローブによって印加された力が最小測定力閾値よりも大きいかまたは最小および最大測定力閾値の間に含まれるときに、信号発生器によって設定される。
・ 方法は、接触準備完了信号が発行されたときにだけ、超音波パルスを放射するステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号が発行された場合にだけ位置特定手段を表示するステップを含み；位置特定手段は、測定対象の粘弾性組織を位置特定するために、オペレータにより使用されるツールであり；位置特定手段の例は、画像化、案内ツールまたは他のインディケータである；
・ 方法は、接触準備完了信号が発行された場合にだけ、画像をリフレッシュするステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号が発行された場合にだけ、案内ツールをリフレッシュするステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号が発行された場合にだけ、デバイスのメモリにアクセスするステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号および測定準備完了信号が設定されているときにだけ、ＬＥＤを設定するステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号および測定準備完了信号が設定されたときにだけ、粘弾性特性の測定をトリガするステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号および測定準備完了信号が設定されているときにだけ、コマンドにアクセスするステップを含む；
・ 方法は、接触準備完了信号が発行されたときに他のモダリティを非アクティブ化するステップと、接触準備完了信号が発行されていないときに他のモダリティをアクティブ化するステップとを含む。

添付図面は、本発明の更なる理解を提供するために含められると共に本明細書の構成部分に組み込まれており、本発明の態様を例証し、説明と共に本発明の原理を解説する。

先行技術によるトランジェントエラストグラフィデバイスを示す図である。 先行技術による力制御型超音波プローブを示す図である。 本発明の態様による粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するためのデバイスの例を示す図である。 図２によるデバイスの実施形態を示す図である。 本発明の態様による粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するための方法のステップを示す図である。

本発明は、第１の態様では、超音波照射後の超音波信号を有する粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するためのデバイスＤＥＶを提供する。より具体的には、本発明のデバイスＤＥＶは、肝線維化を瞬時に非侵襲的な様式で定量化することを可能にする。

本発明の一態様を例証するために選択され、図２に例証される例によれば、デバイスＤＥＶは、超音波プローブ１を備える。図２は、プローブ１の断面図を示す。

超音波プローブ１は、：
・ 少なくともバイブレータまたは電気機械的アクチュエータＶＩＢを備えるプローブケーシングＰＣ；特定の実施形態では、バイブレータＶＩＢが固定部分ＦＩＸおよび可動部分ＭＯＶを含む；
・ バイブレータＶＩＢの固定部分ＦＩＸをプローブケーシングＰＣに固定するように構成される、第１の垂直バーＦ１、第２の垂直バーＦ２および水平バーＦ；
・ 対称軸Ａを有する超音波トランスデューサＵＳ；
・ 加速度計ＡＣＣを備え、時間に応じてプローブケーシングＰＣの位置または変位を測定するように構成される位置センサＰＯＳであって、位置センサＰＯＳによって提供されるデータを分析する制御ループと協働し、バイブレータＶＩＢを制御する、前記位置センサ；位置センサはプローブの振動を加速度、速度、または、好ましくは、変位または位置に応じて制御するために使用される；
・ プローブケーシングＰＣの前端に固定された第１の端部ＰＴＥ１と超音波トランスデューサＵＳに固定された第２の端部ＰＴＥ２とを有し、プローブケーシングＰＣの前端が組織の近位に置かれるプローブケーシングの端部である、プローブ先端ＰＴ；
・ プローブ先端ＰＴに、超音波トランスデューサＵＳの近位に、プローブ先端とプローブ残部との間に置かれる力センサＦＳであって、図１に示されない接続手段によって信号発生器９に接続される、前記力センサＦＳ；力センサＦＳは、測定されるべき粘弾性組織にプローブ１によって及ぼされる接触力を測定するように構築および配置される；
・ 位置センサＰＯＳを制御ループとバイブレータＶＩＢとに接続するための接続手段であり、超音波トランスデューサＵＳおよび力センサＦＳをデバイスＤＥＶの他の構成要素と接続するための接続手段；
・ 超音波画像を表示するように構築および配置される、表示ユニット７；
・ 、超音波プローブ１をオンに切り換えるように構築および配置される、プッシュボタン８；
・ 接触準備完了信号、または、測定準備完了信号、あるいは、接触準備完了信号および測定準備完了信号の双方を発行するように構築および配置される、信号発生器９
を備える。

デバイスＤＥＶは：
・ オペレータによりデバイスＤＥＶを制御するために構築および配置されるデバイスコマンド１０、
・ 超音波プローブ１をデバイスコマンド１０にリンクするように構築および配置されるケーブル１１
をさらに備える。

以下の説明では、その粘弾性特性が測定される粘弾性媒体として肝臓の例を取り上げるであろう。

明示されたように、本発明のデバイスＤＥＶの信号発生器９は、超音波プローブ１のトランスデューサＵＳが測定されるべき粘弾性媒体と接触したときに、接触準備完了信号を放射するように構築および配置される。接触準備完了信号の生成は、デバイスのオペレータに関係なく、肝臓の粘弾性特性の正確および再現可能な測定値を取得することを可能にする。

本発明の一態様によれば、接触準備完了信号は、力センサＦＳを使用することによって決定される。実際には、接触準備完了信号は、患者の皮膚に対して超音波プローブ１によって印加された力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器９によって生成される。より具体的には、力センサＦＳは、患者の皮膚に対してプローブ１によって及ぼされた力を測定するように適合される。

一実施形態によれば、接触準備完了信号は、力センサＦＳによって測定された力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器９によって発行される。

一実施形態によれば、最小接触力閾値は、０．１Ｎと１Ｎの間に含まれる。

一実施形態によれば、接触力の最小閾値は、０．５Ｎである。この最小力レベルは、プローブの先端と測定対象の粘弾性組織との接触を検出するために使用される。

有利には、最小接触力閾値の使用は、例えば、プローブが使用されないときに超音波の放射を回避するために、プローブと粘弾性媒体との間の接触を制御することを可能にする。

一実施形態によれば、接触準備完了信号は、力センサＦＳによって測定された力が最大接触力閾値よりも小さいときに、信号発生器９によって発行される。

有利には、接触準備完了信号は、オペレータが患者の体に対して過度の力を加え、したがって患者を傷つけるのを防止することを可能にする。

有利には、接触準備完了信号は、患者の体に対して及ぼされる大きな力によるプローブ１の損傷を防止することを可能にする。

一実施形態によれば、測定準備完了信号は、力センサＦＳによって測定された力が最小測定力閾値よりも大きいときに、信号発生器９によって発行される。

有利には、最小測定力閾値は、せん断波を粘弾性媒体に効率的に伝達し、組織の粘弾性特性の信頼できる測定を取得するために必要である。

本発明の一実施形態によれば、測定準備完了信号は、力センサＦＳによって測定された力が最小測定力閾値と最大測定力閾値との間に含まれるときに、信号発生器９によって発行される。

一実施形態によれば、最小測定力閾値は、１．０から６．０Ｎの間に含まれ、最大測定力閾値は、６．０Ｎから２０．０Ｎの間に含まれる。

有利には、この範囲の力閾値は、測定条件を、超音波変換器のサイズと、患者の体型とに適合させることを可能にする。例えば、肥満体の患者のケースでは、より大きい超音波プローブと、より高い力閾値とが、エラストグラフィ測定用の低周波パルスを正しく印加するために、選択されることができる。

一実施形態によれば、最小測定力閾値は、４Ｎに等しく、最大測定力閾値は、８Ｎに等しい。

粘弾性測定は、測定準備完了信号が信号発生器９によって発行された場合にだけトリガされる。有利には、測定力閾値の条件が検証され、測定準備完了信号が発行されると、低周波パルスは、粘弾性組織に効率的に印加され、その形状は、正確に制御される。

デバイスＤＥＶは、測定準備完了信号が設定されている場合にだけ粘弾性媒体の粘弾性特性の測定をトリガする手段を備える；これらの手段は、接触準備完了信号および測定準備完了信号を受信する電子マイクロチップまたは電子マイクロプロセッサを備える；獲得が必要な場合に、マイクロチップまたはマイクロプロセッサは、測定準備完了信号が設定されると、粘弾性特性の測定をトリガする。測定をトリガするための手段は、デバイスコマンド１０に組み込むことができる。

有利には、測定力閾値の条件が検証され、測定準備完了信号が発行されると、せん断波は、皮下組織と肝臓との間でインピーダンスが整合しているならば、患者の体の中に効率的に誘導される。

本発明の一実施形態によれば、力センサＦＳは、容量センサまたは印加力センサである。

この実施形態の利点は、患者の体に対してプローブ１から及ぼされた力を正確に測定することである。

本発明の一実施形態によれば、プローブ１は、位置センサＰＯＳを備え、デバイスＤＥＶは、位置センサ（ＰＯＳ）から受信した信号に基づいて、バイブレータ（ＶＩＢ）を制御するように構成された制御ループを備える。

制御ループは、プローブ１またはデバイスコマンド１０に組み込むことができる。実際には、制御ループは、ターゲット低周波パルスを取得するために、バイブレータＶＩＢの運動パラメータを設定する。位置センサＰＯＳによって測定されたときのプローブ１の位置は、制御ループ用のフィードバック信号として使用される。

この実施形態の利点は、患者の体に印加される低周波パルスの形状を正確に制御することである。更に、プローブ１は、外部の動く部分を有しておらず、頻繁な機械的較正の必要性を排除している。

図３は、第１のバーＦ１から可動部分ＭＯＶまで延びる第１のばねＫ１と、第２のバーＦ２から可動部分ＭＯＶまで延びる第２のばねＫ２とを更に備えるプローブ１の断面図の詳細図である。

一実施形態によれば、プローブケーシングＰＣは、シリンダ形状を有し、軸Ａは、シリンダの軸である。代替的に、プローブケーシングは、軸Ａを有する回転体の形状を有することがある。

プローブケーシングのサイズは、ハンドヘルドプローブを取得するために選択される。実施形態によれば、シリンダの円周は、１２０ｍｍと１６０ｍｍの間に含まれる。

軸Ａは、超音波トランスデューサＵＳの対称軸である。例えば、シリンダ状の超音波トランスデューサのケースでは、軸Ａは、トランスデューサを形成するシリンダの軸である。軸Ａは、超音波トランスデューサＵＳによって放射される超音波短パルスの伝播方向も識別する。

別の実施形態によれば、プローブケーシングＰＣは、測定中にオペレータの手によって保持されるように適合された任意の形状を有する場合がある。例えば、プローブケーシングＰＣは、図５に示されるような標準の超音波検査プローブの形状を有する場合がある。

バイブレータＶＩＢは、プローブケーシングＰＣの内側に置かれており、２つの要素：可動質量ＭＯＶおよび固定要素ＦＩＸによって形成される。バイブレータＶＩＢは、質量ＭＯＶが運動しはじめるように構成されており、軸Ａに沿ったプローブ１全体の運動を発生する。

軸Ａに直角な方向を垂直として、また、軸Ａに平行な方向を水平として、定義する。

一実施形態によれば、固定部分ＦＩＸは、第１の垂直バーＦ１、水平支持バーＦ、および第２の垂直バーＦ２によって形成される保持手段によって適所に保持される。第１および第２の垂直バーＦ１およびＦ２は、プローブケーシングに固定される。水平支持バーＦは、第１の垂直バーＦ１から第２の垂直バーＦ２まで延びる。

代替的に、一つの垂直バーＦ１またはＦ２だけが、水平バーＦおよびバイブレータＶＩＢを支持するために存在する場合がある。

保持手段Ｆ１、ＦおよびＦ２は、固定部分ＦＩＸをブロックし、それで、それはプローブケーシングＰＣに固着される。バイブレータＶＩＢの固定部分ＦＩＸをプローブケーシングＰＣに固着するように適合された保持手段の任意の他の構成が、使用される場合がある。

可動部分ＭＯＶは、それぞれＫ１およびＫ２の２つのばねによって、それぞれＦ１およびＦ２の第１および第２の垂直バーから分離される。第１のばねＫ１は、第１の垂直バーＦ１から動く部分ＭＯＶまで延び、第２のばねは、第２の垂直バーＦ２から動く部分ＭＯＶまで延びる。

バイブレータＶＩＢによって作動されると、動く部分ＭＯＶは、水平バーＦに沿って摺動する。水平バーＦは、バイブレータＶＩＢの固定部分ＦＩＸおよび可動部分ＭＯＶの双方を支持する。

２つのばねＫ１およびＫ２は、動く部分ＭＯＶを支持し、動く部分ＭＯＶが運動しはじめるときに呼び戻し力（ｒｅｃａｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）として機能する。

動く部分ＭＯＶがプローブケーシングＰＣの内側で振動することが注意に値する。バイブレータＶＩＢは、慣性プローブ１のどの外部部分も動かさない。

図２に示される実施形態によれば、可動質量ＭＯＶは、永久磁石であり、固定部分ＦＩＸは、コイルである。電位がコイルＦＩＸに印加されると、力がコイルＦＩＸと磁石ＭＯＶとの間に及ぼされ、軸Ａに沿った質量ＭＯＶの振動が作り出される。

プローブケーシングＰＣの動きは、コイルと磁石との間の電磁力の作用と、ばねＫ１およびＫ２によって及ぼされる引き戻し力との双方に起因する動く部分ＭＯＶの動きによって誘導される。この動きは、運動量保存の法則の結果として説明することができ、動く部分ＭＯＶの動きは、プローブケーシングＰＣの反動を決定する。

その結果、慣性プローブ１全体は、運動しはじめ、超音波トランスデューサＵＳは、患者の体に対して押される。

この構成の利点は、分析するべき組織に対する超音波トランスデューサＵＳの動きが、バイブレータＶＩＢによって直接決定され、それが正確に制御されることができる、ということである。換言すると、プローブケーシングＰＣに対する超音波トランスデューサＵＳの相対的な動きが無いと仮定すれば、超音波トランスデューサＵＳの変位の振幅は、プローブケーシングＰＣの動きの振幅と一致する。組織に印加される低周波パルスの形状は、それで正確に制御される。

本発明によれば、超音波トランスデューサＵＳをプローブケーシングＰＣに固定するために、幾つかの可能な解決策が存在する。

一実施形態によれば、超音波トランスデューサＵＳは、プローブケーシングＰＣに直接固定される場合がある。代替的に、超音波トランスデューサＵＳは、力センサＦＳに固定することができ、これが今度はプローブケーシングＰＣに取り付けられる。

この実施形態の利点は、この構成が簡単に実現することである。更に、力センサＦＳは、超音波トランスデューサＵＳに直接接触し、それはプローブケーシングＰＣの変形の検出をより効率的にする。プローブケーシングＰＣの変形は、マイクロメータの変形であり、それは、超音波トランスデューサＵＳと、分析されるべき組織との間の接触に起因する。

図２に示される実施形態によれば、超音波トランスデューサＵＳは、第１の端部ＰＴＥ１を備えるプローブ先端ＰＴに固定される。第１の端部ＰＴＥ１は、プローブケーシングＰＣの前端に固定される。例えば、プローブ先端ＰＴは、図１に示されているようにかなりなシリンダ形状を有する。

例えば、プローブ先端ＰＴは、図２にそれが示されるように、プローブ先端ＰＴＥ１の第１の端部を、力センサＦＳに存在するハウジングＨＯＵの内側に、挿入することによって、プローブケーシングＰＣに固定される場合がある。プローブ先端ＰＴＥ２の第２の端部は、超音波トランスデューサＵＳに固定される。

この実施形態の利点は、プローブ先端ＰＴが容易に交換できることである。換言すると、放射された超音波ショットの特性を、組織のまたは患者の体の特性に適合させるために、異なった超音波トランスデューサＵＳを有する異なったプローブ先端ＰＴを使用することが可能である。

一実施形態によれば、慣性プローブ１の運動は、位置センサＰＯＳを用いて測定される。

この実施形態の利点は、プローブケーシングＰＣの動きの振幅の直接測定であって、それは超音波トランスデューサＵＳの動きの振幅と同一である。実際、本発明によれば、プローブケーシングＰＣに対する超音波トランスデューサＵＳの動きは可能でない。換言すると、超音波トランスデューサＵＳは、プローブケーシングＰＣの基準フレーム内に静止している。

図３に示される実施形態では、位置センサＰＯＳは、加速度計ＡＣＣと、二重時間積分を実行する電子回路ＤＩとによって形成される。二重積分器ＤＩは、測定された加速度から開始するプローブの位置ｒを与える。

測定された加速度から位置ｒを計算することのできる任意の電子回路が、本発明において使用されることができる。

有利には、位置センサＰＯＳは、超音波トランスデューサＵＳの変位の直接測定を提供する。換言すると、位置センサＰＯＳは、過渡的なせん断波を組織内に作り出すために、組織に印加される低周波パルスの形状を直接測定する。

プローブ１は、次いで、事前定義された低周波パルス形状を取得するために、バイブレータＶＩＢを駆動することのできる制御ループと協働するように適合される。制御ループは、例えば、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）デバイスに組み込まれる場合がある。

位置センサＰＯＳによって測定された位置ｒは、次いで、バイブレータＶＩＢを制御するためのフィードバック信号として使用される。一実施形態によれば、位置ｒは、動く質量ＭＯＶの振動の振幅および周波数を制御する制御ループに供給される。

この配置のおかげで、超音波トランスデューサＵＳの動きは、直接制御されることができ、明確に定義された低周波パルスが、患者の体に印加される。

図３に示される実施形態によれば、プローブ１は、位置センサＰＯＳ、制御ループおよびバイブレータＶＩＢ間で電気信号を送信するための接続手段も備える。接続手段は、バイブレータＶＩＢ、超音波トランスデューサＵＳおよび他の組み込み機器を動作させるために、必要な電力を送達するための手段も備える。パワー送達手段は、図３に示されていない。

図３に示される実施形態によれば、力センサＦＳは、少なくとも１つのひずみゲージＳＧまたは別の応力センサを装備した先端ホルダＴＨである。図３の力センサは、プローブ先端ＰＴの端部を受け入れて固定するように更に適合される。

一実施形態によれば、位置センサＰＯＳ、制御ループおよびバイブレータＶＩＢを接続する手段は無線である場合がある。

本発明の利点は、組織に印加される低周波パルスを定義して慎重に制御する可能性である。超音波トランスデューサＵＳの実際の動きは、位置センサＰＯＳによって測定される。動く質量ＭＯＶの振動特性は、ターゲット低周波パルス形状を患者の体に印加するために、制御ループによって調整される。

典型的なトランジェントエラストグラフィの用途では、患者の体に印加される低周波パルスは、正弦曲線の形状を有し、中心周波数は、１Ｈｚおよび５０００Ｈｚ間に含まれ、ピーク間振幅は、１０μｍと２０ｍｍの間に含まれ、持続時間は、１００μ秒と２０秒の間に含まれる。超音波パルスの繰り返しレートは、１００Ｈｚと１０００００Ｈｚの間に含まれる。

一実施形態によれば、ピーク間振幅は、５０μｍと５ｍｍの間に含まれる。

プローブケーシングＰＣの動きは、組織に対してトランスデューサＵＳを押すことによって、組織に伝達される。組織に対するＵＳトランスデューサの実際の動きの決定は、プローブ１がオペレータの手にも動的に結合されるという事実のせいで困難である。オペレータの手の動きは、患者の体に印加される低周波パルスの形状を不可避的に変えるであろう。

本発明は、プローブケーシングＰＣに対する超音波トランスデューサＵＳの動きを排除することによって、また、位置センサＰＯＳでプローブケーシングＰＣ自体の位置を測定することによって、この問題を解決する。測定された位置は、バイブレータＶＩＢのパラメータ用のフィードバックとして使用される。バイブレータＶＩＢのパラメータは、次いで、事前定義された低周波パルス形状が取得されるまで調整される。

換言すると、プローブ１は、機械的な可動外部部分を有していない。プローブ１は、この場合慣性プローブであり、その動きは、プローブケーシングの内側に置かれた質量ＭＯＶの動きによって決定される。プローブケーシングＰＣに対する超音波トランスデューサＵＳの相対的な動きが無いことに起因して、プローブケーシングＰＣの変位の振幅を測定することは、超音波トランスデューサＵＳの変位を測定することに等しい。プローブ１は、ついで、組織に印加された低周波パルスの形状を直接測定することができ、また、オペレータの手の最終的な運動を補償することができる。外部の動く部分が無いことは、プローブを頻繁な機械的較正の必要性も排除する。

本発明の別の実施形態によれば、動く部分ＭＯＶの質量は、慣性プローブ１の総質量Ｍの４分の１に等しいかまたはそれより大きい。

この実施形態の利点は、動く部分ＭＯＶの運動を単純に変えることによって、慣性プローブ１の全体的な動きを効果的に制御するのを可能にすることである。換言すると、動く部分の質量ＭＯＶがより小さかった場合、運動量保存則に起因して、慣性プローブ１全体の動きへの影響は、より小さくなっただろう。先端の運動の制御は、そのとき効率が下がるであろう。

一実施形態によれば、ＵＳトランスデューサは、ディスク形状の超音波トランスデューサである。

この形状の利点は、超音波ショットの高度に対称的な放射を取得することである。高度に対称的な状態は、超音波ショットおよびせん断波の双方の伝播の計算を簡単化する。

本発明の一態様によれば、力センサＦＳは、信号発生器９に印加された力を計算して伝達するのに適したプロセッサを備える。

本発明の一態様によれば、接触準備完了信号が設定されると、超音波プローブ１は、前記超音波プローブ１の少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯するように構築および配置される。実際、ＬＥＤの照明は、超音波プローブ１が患者の皮膚に正しく接触していることをオペレータに通知して、前記患者の皮膚に対して印加された力の増加を停止するように、使用される。

本発明の別の態様によれば、信号発生器９の音響インディケータは、接触準備完了信号が設定されていることをオペレータに指示するように構築および配置される。

なおまた、本発明の一態様によれば、接触準備完了信号が設定されると、トランスデューサＵＳは、超音波信号を放射するように構築および配置される。デバイスコマンド１０は、トランスデューサＵＳによって作り出される超音波信号の周波数を制御するように構築および配置される。

一実施形態によれば、デバイスコマンド１０は、位置センサＰＯＳによって測定された位置をフィードバックとして使用する制御ループを通してバイブレータＶＩＢの運動パラメータを制御するようにも構築および配置される。

超音波プローブ１の超音波トランスデューサＵＳによる超音波信号の放射および受信は、分析されるべき媒体の部分の一連の画像の獲得を可能にする。こうして、画像の前記作成は、トランスデューサＵＳが測定対象の粘弾性媒体と接触しているときだけ実行される。更に、超音波トランスデューサＵＳによって取得される画像は、１次元にある。図示されていない本発明の態様によれば、デバイスＤＥＶは、任意の様式で、例えば、直線的に（超音波検査棒のように）またはハニカムパターンで、位置決めされ得る複数の超音波トランスデューサＵＳを備える。この様式で、デバイスＤＥＶは、３次元における画像を取得するのを可能にする。こうして、粘弾性特性は、分析されるべき媒体の異なったゾーンで測定することができる。

更にまた、本発明の一態様によれば、接触準備完了信号が設定されると、「英数字表示画面」とも呼ばれる表示ユニット７は、超音波画像をリフレッシュするように構築及び配置される。実際、超音波プローブ１の英数字表示画面７は、超音波画像を表示するように構築および配置される。前記画像の表示は、オペレータが粘弾性特性測定を実行したいゾーンを位置特定することを支援することを可能にする。

そうでなくても、本発明の一態様によれば、接触準備完了信号が設定されると、案内インディケータは、リフレッシュされる。「案内インディケータ」は、オペレータが最適な測定位置を位置特定することを支援するために、オペレータに表示されるインディケータを意味する。

そのうえ、本発明の一態様によれば、接触準備完了信号が設定されると、デバイスコマンド１０は、デバイスコマンド１０のうちの少なくとも１つのコマンドへのアクセスを制限するように構築および配置される。

なおまた、本発明のデバイスＤＥＶの信号発生器９は、測定準備完了信号を放射するように構築および配置される。実際、体に印加された過大な力は、粘弾性特性の測定の結果を歪曲する場合がある。

本発明の一態様によれば、測定準備完了信号は、力センサＦＳを使用することによって決定される。実際、測定準備完了信号は、超音波プローブ１によって患者の皮膚に対して印加された力が、最小測定力閾値よりも大きく、最大測定力閾値よりも小さいときに、信号発生器９によって生成される。

本発明の一態様によれば、力センサＦＳは、測定された接触力の値を計算して、信号発生器９に送信するのに適したプロセッサを備える。

本発明の一態様によれば、測定準備完了信号が設定されると、超音波プローブ１は、少なくとも１つの発光ダイオードＬＥＤ）を点灯する。実際、ＬＥＤの点灯は、オペレータが低周波数のインパルスを生成できることをオペレータに通知するために使用される。

本発明の別の態様によれば、信号発生器９の音響インディケータは、音の種類によって区別される接触準備完了信号および／または測定準備完了信号をオペレータに指示するように構築および配置される。

本発明の一態様によれば、バイブレータＶＩＢは、測定準備完了信号が、信号発生器９によって発行された場合にだけ、低周波パルスを印加するために、運動しはじめる。一実施形態によれば、バイブレータＶＩＢは、位置センサＰＯＳによって提供されるフィードバック信号に基づいて、デバイスコマンド１０によって制御される。

より詳細には、本発明の一態様によれば、デバイスコマンド１０は、電気力学的アクチュエータＶＩＢを制御することによって、患者の皮膚上のバイブレータＶＩＢによって生成される機械せん断波のパワーを制御するように構築および配置される。そのうえ、デバイスコマンド１０は、媒体内で生成されたせん断波の数をモニタするように構築および配置される。

なおまた、本発明の一態様によれば、デバイスコマンド１０によって制御される電気力学的アクチュエータＶＩＢは、約１Ｈｚと約５０００Ｈｚの間に含まれる周波数範囲を有する一時的な低周波インパルスを生成するように構築および配置される。用語「一時的な低周波インパルス」は、決められた持続時間の機械的応力を意味すると理解され、それの周波数は、約１Ｈｚと約５０００Ｈｚの間に含まれ、それのピーク間振幅は、約１０μｍ（マイクロメートル）と約２０ミリメートルの間、好ましくは、約５００μｍと約５ｍｍの間に含まれる。この応力の持続時間は、約１００μｓと約２０秒の間、好ましくは、約５ｍｓと約４０ｍｓ（ミリ秒）の間に含まれる。

こうして、デバイスコマンド１０によって制御される電気力学的アクチュエータＶＩＢは、時間および振幅が完全に制御される低周波振動または応力を作り出せるデバイスＤＥＶを提供するのを可能にする。インパルスの形態は、より適切に制御され、これが、より高い信頼性の測定を可能にし、したがって、システムの再現性の向上を可能にする。そのうえ、制御された電気力学的アクチュエータＶＩＢの使用によって、デバイスＤＥＶは、体積および重量が減少する。

そのうえ、明示されたように、超音波トランスデューサＵＳは、デバイスコマンド１０によって制御される超音波信号を放射および受信するように構築および配置される。特に、デバイスコマンド１０は、超音波信号の放射の範囲および周波数を制御するように構築および配置される。患者の皮膚への低周波インパルスの生成と同時に、トランスデューサＵＳは、結果のせん断波の伝播を追跡するために、超音波信号を放射および受信する。前記せん断波の追跡は、媒体の粘弾性特性を決定することによって、測定を可能にする。実際、せん断波は、特別な特性：それらの速度が通過した媒体の粘弾性特性に依存する、を有する。肝臓が硬いほど（したがって、線維化のレベルが高いほど）、せん断波はより速く伝播する。

追加的に、デバイスＤＥＶが２つ以上のトランスデューサを含むとき、デバイスコマンド１０は、トランスデューサの周波数の制御を可能にする。

更にまた、本発明の一態様によれば、超音波トランスデューサＵＳは、細長い形状、例えば、長方形、矩形、シリンダまたは楕円形を有し、長さが、約２と約２０ミリメートルの間、好ましくは、約１１ミリメートル、幅が、約１と約１０ミリメートルの間、好ましくは、約５ミリメートルである。

本発明の一態様によれば、超音波トランスデューサＵＳは、約１０と約８０度の間の角度を有する円錐形状またはテーパ形状を有利に有する場合がある。

追加的に、本発明の一態様によれば、デバイスコマンド１０は、タッチスクリーン、キーボード、およびオプションのカーソルを備える。そのうえ、デバイスコマンド１０は、オペレータが、可撓性ケーブル１１によって超音波プローブ１にリンクされた超音波プローブ１によって提供される情報を、「オペレータインターフェース」とも呼ばれる表示画面を通して読み取ることを可能にする。

本発明の別の実施形態では、デバイスコマンド１０は、測定値および／または変更検査タイプ（エラストグラフィまたはＢモード）を削除すること、ならびに／あるいは、コメントまたは測定値を追加すること、ならびに／あるいは、超音波ゲインを変更すること、ならびに／あるいは、・・・、を可能にする。

本発明は、上で説明されたデバイスＤＥＶによる超音波照射後の超音波信号を有する粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するための方法ＭＥＴにも関する。

図４は、粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するための方法ＭＥＴのステップの例を示す。

方法ＭＥＴは、図３に示されるように、測定対象の粘弾性媒体と接触する超音波トランスデューサＵＳの位置決め１００を含む。

続いて、方法ＭＥＴは、超音波プローブ１による測定対象の媒体に対するオペレータによる第１の力１０１の印加を含む。一般に、肝線維化の評価のために、超音波トランスデューサＵＳは、肋骨をカバーする部分に力を印加する。

本発明の別の態様によれば、方法ＭＥＴは、測定対象の媒体に対して超音波プローブ１によって印加される第１の力１０２の測定と、その後の第１の力の測定値と最小接触力閾値との比較とを含む。本発明の一態様によれば、最小力接触閾値は、０．５Ｎに等しい。

本発明の別の態様によれば、方法ＭＥＴは、測定された接触力を最大接触力閾値と比較するステップ１０３を含む。

次に、方法ＭＥＴは、測定された接触力の事前定義された力閾値との比較の結果に基づいた信号発生器９による接触準備完了信号１０４の生成を含む。接触準備完了信号は、超音波プローブ１が分析されるべき媒体と接触するとき、設定される、ということを思い出そう。接触準備完了信号は、接触力が最小接触力閾値よりも高いときに、発行される。一実施形態によれば、接触準備完了信号は、接触力が最小接触力閾値と最大接触力閾値との間に含まれるときに、発行される。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、超音波プローブ１の少なくとも１つの発光ダイオードＬＥＤを点灯させるステップ１０５を含み、前記ＬＥＤは、接触準備完了信号が設定されたときだけ点灯される。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、超音波信号１０６をアクティブ化する更なるステップを含む。こうして、超音波トランスデューサＵＳは、関心領域の画像を作り出すために、超音波信号を放射および受信する。超音波トランスデューサＵＳが、接触準備完了信号が設定されたときだけ、超音波信号の放射および受信をアクティブ化する、ということに注意する。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、接触準備完了信号が発行された場合だけ位置特定手段を表示するステップ１０７ａを含む。位置特定手段は、測定対象の粘弾性組織を位置特定するために、オペレータにより使用されるツールである；位置特定手段の例は、画像化、案内ツールまたは他のインディケータである；

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、超音波画像１０７をリフレッシュするステップを含み、前記超音波画像は、接触準備完了信号が設定されたときだけ、表示ユニットによって表示される。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、その後、案内インディケータによる案内のステップ１０８を含み、前記案内インディケータは、接触準備完了信号が設定されたときだけ、リフレッシュされる。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、接触準備完了信号が設定されたときに、デバイスコマンド１０によって用意される少なくとも１つのコマンド１０９へのアクセスを制限するステップを含む。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、接触準備完了信号が設定されたときに、超音波プローブ１によってプローブメモリ書き込み１１０をアクティブ化するステップを含む。

方法ＭＥＴは、超音波プローブ１による媒体に対するオペレータによる第２の力１１１の印加を含み、第２の力１１１は、第１の力１０１よりも大きい。本発明の別の態様によれば、方法ＭＥＴは、超音波プローブ１によって印加される第２の力の測定を含む。次に、第２の力の値の測定値と最小測定力閾値との比較は、実現される。第２の力の値と最大測定力閾値との比較は、行われる場合もある。

本発明の一態様によれば、最小測定力閾値５は、４．０Ｎに等しい。本発明の一態様によれば、最大測定力閾値は、８．０Ｎに等しい。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、測定された第２の力が最小測定力閾値よりも大きい場合の信号発生器９による測定準備完了信号１１１の生成を含む。

本発明の一実施形態によれば、信号発生器は、測定された第２の力が最小および最大測定力閾値の間に含まれるときに、測定準備完了信号１１１を設定する。

本発明の一態様によれば、方法は、測定準備完了信号が設定されたときに、超音波プローブ１の少なくとも１つの発光ダイオードＬＥＤを点灯させるステップ１１２を含む。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、患者の皮膚への低周波インパルスを生成するステップ１１３を含む。低周波インパルスは、プローブ１全体の動きによって生成され、前記動きは、電気力学的アクチュエータＶＩＢによって生成される。前記電気力学的アクチュエータＶＩＢは、デバイスコマンド１０によって制御される。ステップ１１３による低周波パルスの印加は、信号発生器９によって発行された測定準備完了信号が設定されている場合にだけ、トリガされる。

本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、患者の皮膚への低周波インパルス１１３によって作り出されるせん断波の伝播を追跡するために、超音波トランスデューサＵＳによる超音波信号の放射および受信１１４の更なるステップを含む。実際、せん断波の伝播速度は、伝播媒体の粘弾性特性に依存する。肝臓が硬いほど、せん断波の伝播は速くなる。せん断波の伝播中に肝臓で生じる変位は、無線周波数超音波信号の相関技法を使用して超音波トランスデューサＵＳによって測定される。

なおまた、本発明の一態様によれば、方法ＭＥＴは、接触準備完了信号が設定されたときに、デバイスＤＥＶの組み合わされたモダリティを非アクティブ化するステップ１１５を含む。ここで、「組み合わされたモダリティ」とは、デバイス内で組み合わされた別のタイプの検査を意味する。例えば、組み合わされたモダリティは、心電図検査ＥＣＧまたはＢモード超音波画像化である。本発明の非限定的な実施形態では、デバイスＤＥＶは、各モダリティに１つずつ、２つのプローブを有する：エラストグラフィ用の第１の超音波プローブと、画像化プローブと呼ばれるＢモード画像化用の第２の超音波プローブである。そのケースでは、接触準備完了信号は、これらのプローブの一方をアクティブ化または非アクティブ化するために使用される。所与の用途に許可される最大音響出力パワーを超えないことが、セキュリティの理由のために非常に重要である。したがって、超音波信号がデバイスＤＥＶの２つのプローブによって同時に放射されないことが、重要である。そのうえ、２つのプローブ（エラストグラフィ用の超音波プローブと画像化プローブ）を同時に使用することは、プローブからの信号が干渉するので、両超音波獲得物上のアーチファクトを決定的に招く。本発明の非限定的な実施形態では、接触準備完了信号が設定されると、一方のモダリティは、非アクティブ化されるが、他方のモダリティは、アクティブ化される。

方法ＭＥＴは、ＵＳ特許Ｎ２００５／０２０３３９８に説明されているように分析された媒体の粘弾性特性１１６を測定するステップを含む。

そのうえ、本発明の一態様によれば、超音波に対して透過性の弾性中間媒体（図に示されていない）は、デバイスＤＥＶと患者の皮膚との間に位置決めされる。本発明の一態様によれば、中間媒体は、ポリアクリルアミドタイプの合成ポリマである。そのうえ、接着剤材料または接着剤は、滑り界面またはリンク型界面のいずれかを取得するためのやり方で中間媒体と検討中の媒体との間に置かれる場合がある。なおまた、中間媒体は、斬新であり、その理由は、超音波だけでなく、低周波にも透過性であるからである。中間媒体は、インピーダンスを調整しそれによって最大のエネルギが検討中の媒体に伝達されるのを可能にする様式で、検討中の媒体のそれに近い弾性を呈するようなやり方で選択される。中間媒体は、非線形な様式で変化する弾性のそのモジュールが検討中の媒体のそれに近くなるように圧縮される場合もある。この最後の命題は、そのうえ、媒体の弾性を測定するための独創的な技法である。最大エネルギが伝達されるまで、中間媒体の弾性を変えることを含む。達成される弾性は、そのとき媒体のそれに近い。

本発明の一態様によれば、超音波プローブ１は、組織または媒体の１秒当たり典型的に２０個の超音波信号を獲得する様式で標準超音波検査モードで使用される。これらの超音波信号のエンベロープは、英数字表示画面７に表示される。現在の信号は、Ａモード画像と呼ばれる画像を形成するために、グレーレベルと対数スケールとでコード化される。信号は、所与の期間、例えば、５秒間に獲得された超音波信号を含有するＭモード画像と呼ばれる画像を構成するために、並べて置かれる場合がある。本発明の一態様によれば、超音波プローブ１は、信号が獲得される位置を知り、それによって、オペレータが組織または媒体の表面上で超音波プローブ１を摺動させるときに測定されるべき媒体の画像を再構成するための位置決めシステムを装備する。なおまた、本発明の一態様によれば、英数字表示画面７は、接触準備完了信号が設定されたときだけ、超音波画像をリフレッシュする。本発明の別の態様によれば、超音波画像は、デバイスコマンド１０の画面にだけ表示される。

Claims (17)

1. 超音波パルスを受けた後の超音波信号を有する粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するためのデバイス（ＤＥＶ）であって、
   振動制御型トランジェントエラストグラフィ用のプローブ（１）であって、
   プローブケーシング（ＰＣ）、
   対称軸（Ａ）を有する少なくとも１つの超音波トランスデューサ（ＵＳ）、
   少なくともバイブレータ（ＶＩＢ）であって、プローブケーシング（ＰＣ）の内側に位置づけされる、前記バイブレータ（ＶＩＢ）、
   力センサ（ＦＳ）であって、測定対象の粘弾性媒体に対してプローブ（１）によって印加された力を測定するように構成される、力センサを備える、プローブ、
   信号発生器（９）を備え、
   デバイス（ＤＥＶ）が、
   バイブレータ（ＶＩＢ）が、事前定義された軸に沿ったプローブケーシング（ＰＣ）の動きを誘導するために配置され、事前定義された軸が、超音波トランスデューサ（ＵＳ）の対称軸（Ａ）であり、
   超音波トランスデューサが、プローブケーシング（ＰＣ）に固着され、プローブケーシング（ＰＣ）に対する超音波トランスデューサ（ＵＳ）の運動がなく、
   信号発生器（９）が、プローブ（１）の超音波トランスデューサ（ＵＳ）が測定対象の粘弾性媒体と接触したときに、接触準備完了信号を発行するように構築および配置され、接触準備完了信号が、粘弾性媒体に超音波プローブ（１）によって印加された力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器（９）によって設定される
   ことを特徴とする、デバイス（ＤＥＶ）。
2. 信号発生器（９）が、測定準備完了信号を発行するようにも構築および配置されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
3. 測定準備完了信号が、超音波プローブ（１）によって印加された力が最小測定力閾値よりも大きいときに、信号発生器（９）によって設定される、請求項２に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
4. 最小接触力閾値が、０．１Ｎと１．０Ｎの間に含まれ、
   最小測定力閾値が、１．０Ｎと６．０Ｎの間に含まれる、
   請求項３に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
5. 測定準備完了信号が、粘弾性媒体に超音波プローブ（１）によって印加された力が最大測定力閾値よりも小さいときに設定され、最大測定力閾値が６．０Ｎと２０．０Ｎの間に含まれる、請求項３または４に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
6. 最小接触力閾値が、０．５Ｎに等しく、
   最小測定力閾値が、４Ｎに等しい、
   請求項３から５のいずれか一項に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
7. 超音波トランスデューサ（ＵＳ）が、プローブ先端（ＰＴ）によってプローブケーシング（ＰＣ）に固着され、前記プローブ先端（ＰＴ）が、プローブケーシング（ＰＣ）に固定された第１の端部（ＰＴＥ１）と、超音波トランスデューサ（ＵＳ）に固定された第２の端部（ＰＴＥ２）とを有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
8. プローブ先端（ＰＴ）が、交換可能であることを特徴とする、請求項７に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
9. プローブ（１）が、位置センサ（ＰＯＳ）を備え、デバイス（ＤＥＶ）が、位置センサ（ＰＯＳ）から受信した信号に基づいてバイブレータ（ＶＩＢ）を制御するように構成された制御ループを備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
10. 力センサ（ＦＳ）が、容量性センサまたは印加力センサであることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス（ＤＥＶ）。
11. デバイスが、測定準備完了信号が設定されている場合に限り、粘弾性媒体の粘弾性特性の測定をトリガする手段を備えることを特徴とする、請求項２および請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 超音波インパルスを受けた後の超音波信号を有する粘弾性媒体の粘弾性特性を測定するための方法（ＭＥＴ）であって、以下の、
    測定対象の粘弾性媒体に接触する超音波プローブ（１）の超音波トランスデューサ（ＵＳ）を位置決めするステップ（１００）であって、前記プローブが請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス（ＤＥＶ）に備えられている、ステップ（１００）と、
    超音波プローブ（１）のトランスデューサ（ＵＳ）が測定対象の粘弾性媒体と接触しているときに接触準備完了信号を生成するステップ（１０４）であって、接触準備完了信号が信号発生器（９）によって発行される、ステップ（１０４）とを含む方法（ＭＥＴ）。
13. 測定対象の粘弾性媒体に対して超音波プローブ（１）によって印加された力を測定する更なるステップ（１０２）を含み、力の測定が、測定対象の粘弾性媒体に対して超音波プローブ（１）によって印加された力を測定するように構築および配置された力センサ（ＦＳ）によって決定され、および接触準備完了信号が、超音波プローブによって及ぼされた力が最小接触力閾値よりも大きいときに、信号発生器（９）によって設定され、測定準備完了信号が、超音波プローブ（１）によって印加された力が最小測定力閾値よりも大きいか、または最小および最大測定力閾値の間に含まれるときに、信号発生器（９）によって設定される、請求項１２に記載の方法（ＭＥＴ）。
14. 方法が、前記接触準備完了信号が設定されたときだけ、超音波パルスを放射するステップ（１０６）を含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法（ＭＥＴ）。
15. 方法が、接触準備完了信号が発行された場合にだけ、位置特定手段を表示するステップ（１０７ａ）を含むことを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法（ＭＥＴ）。
16. 方法が、接触準備完了信号および測定準備完了信号が設定されたときだけ、粘弾性特性の測定をトリガするステップ（１１３、１１４）を含むことを特徴とする、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法（ＭＥＴ）。
17. 方法が、接触準備完了信号が設定されたとき他のモダリティを非アクティブ化するステップ（１１５）と、接触準備完了信号が設定されないとき他のモダリティをアクティブ化するステップとを更に含むことを特徴とする、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法（ＭＥＴ）。

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