特許 7083344 トランジェントエラストグラフィ用プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-02

(45)【発行日】2022-06-10

(54)【発明の名称】トランジェントエラストグラフィ用プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/08 20060101AFI20220603BHJP

【ＦＩ】

A61B8/08 ZDM

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019522366

(86)(22)【出願日】2017-10-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-11-14

(86)【国際出願番号】 EP2017077417

(87)【国際公開番号】W WO2018078002

(87)【国際公開日】2018-05-03

【審査請求日】2020-10-23

(31)【優先権主張番号】16196165.1

(32)【優先日】2016-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】514029304

【氏名又は名称】エコセンス

【氏名又は名称原語表記】ＥＣＨＯＳＥＮＳ

【住所又は居所原語表記】３０ Ｐｌａｃｅ ｄ’Ｉｔａｌｉｅ，Ｆ－７５０１３ Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】オーディエール，ステファーヌ

(72)【発明者】

【氏名】サンドラン，ローラン

【審査官】冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１４４１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３４４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００８５７２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２２７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２０３３９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３１６４０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１１９５６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】DANIEL C. MELLEMA et al.，Probe Oscillation Shear Elastography (PROSE): A High Frame-Rate Method for Two-Dimensional Ultrasound Shear Wave Elastography，IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING，米国，IEEE，2016年09月，vol. 35, no. 9，2098 - 2106

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００ － ８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トランジェントエラストグラフィ用プローブ（１）であって、
－ プローブケーシング（ＰＣ）と、
－ 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）と
－ 少なくとも１つの振動子（ＶＩＢ）であって、プローブケーシング（ＰＣ）内に置かれる、前記振動子（ＶＩＢ）と
を備え、
－ 振動子（１）は、プローブケーシング（ＰＣ）の事前定義された軸に沿った動きを誘起するように配列され、事前定義された軸は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）の運動がない状態でプローブケーシング（ＰＣ）に固着され、
－ プローブ（１）は、プローブケーシング（ＰＣ）に連結された位置センサ（ＰＯＳ）を備え、位置センサ（ＰＯＳ）は、プローブ（１）の変位を測定するように配列され、
－ プローブ（１）の変位は、プローブケーシング内の振動子の動き、およびプローブ（１）により印加された低周波パルスの形状を制御するために、フィードバック信号として使用される
ことを特徴とする、プローブ（１）。

【請求項2】

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に記載のプローブ（１）。

【請求項3】

プローブ（１）が、プローブケーシング（ＰＣ）に固定された少なくとも１つの力センサ（ＦＳ）を備え、力センサ（ＦＳ）は分析されるべき組織との接触によるプローブケーシングＰＣの変形を測定するように配列されることを特徴とする、請求項１または２に記載のプローブ（１）。

【請求項4】

力センサ（ＦＳ）が、超音波トランスデューサ（ＵＳ）を受け、留め付けるように適合されたハウジング（ＨＯＵ）を備えることを特徴とする、請求項３に記載のプローブ（１）。

【請求項5】

力センサ（ＦＳ）が、プローブ先端（ＰＴ）の第１の端部（ＰＴＥ１）を受け、留め付けるように適合されたハウジング（ＨＯＵ）を備えることを特徴とする、請求項２および請求項３に記載のプローブ（１）。

【請求項6】

位置センサ（ＰＯＳ）が、プローブケーシング（ＰＣ）に連結されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のプローブ（１）。

【請求項7】

力センサ（ＦＳ）が、少なくとも歪みゲージ（ＳＧ）および／または少なくとも歪み感知抵抗器を備えることを特徴とする、請求項３、または請求項３に従属する請求項４から６のいずれか一項に記載のプローブ（１）。

【請求項8】

少なくとも１つの超音波トランスデューサ（ＵＳ）が、交換可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のプローブ（１）。

【請求項9】

少なくとも１つの超音波トランスデューサ（ＵＳ）が、ディスク形状の超音波トランスデューサであ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プローブ（１）。

【請求項10】

振動子（ＶＩＢ）が、プローブケーシング（ＰＣ）に固定された部分（ＦＩＸ）と、可動部分（ＭＯＶ）とを備える少なくとも１つの電気力学アクチュエータを備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項記載の慣性プローブ（１）。

【請求項11】

振動子の可動部分（ＭＯＶ）の質量が、慣性プローブ（１）の総質量Ｍの４分の１以上であることを特徴とする、請求項１０に記載の慣性プローブ。

【請求項12】

粘弾性媒体の硬度を測定するためのトランジェントエラストグラフィ法（１００）であって、少なくとも以下の
－ 超音波トランスデューサ（ＵＳ）を、分析すべき粘弾性媒体および／または患者の身体と接触させ続けるために、請求項１から１１のいずれか一項に記載のプローブ（１）を配置する（ＰＬＡＣＥ）ステップと、
－ 分析すべき粘弾性媒体内に剪断波を生成させるための低周波パルスの印加をトリガする（ＳＴＡＲＴ）ステップと、
－ 媒体内に超音波ショットを放射し（ＥＭ－ＵＳ）、後方散乱超音波信号を記録するステップとを
備える、トランジェントエラストグラフィ方法。

【請求項13】

少なくとも以下の
－ 剪断波の伝播を被った粘弾性媒体の変位を決定するために、記録された後方散乱超音波信号を分析する（ＣＡＬＣＵＬ）ステップと、
－ 計算された変位に基づいて、分析すべき媒体の少なくとも１つの粘弾性パラメータを決定する（ＤＥＴ）ステップとを
さらに備える、請求項１２に記載のトランジェントエラストグラフィ（１００）方法。

【請求項14】

低周波パルスの印加をトリガするステップ（ＳＴＡＲＴ）が、オペレータによって手動で開始されるか、または超音波トランスデューサ（ＵＳ）の対称軸（Ａ）と粘弾性媒体の表面あるいは患者の身体の他の表面との間の垂直性条件の検証で条件付けられることを特徴とする、請求項１２または請求項１３に記載のトランジェントエラストグラフィ（１００）方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、トランジェントエラストグラフィデバイス用プローブに関する。本発明の目的は、ヒトまたは動物の組織の粘弾性特性、特に肝臓の硬度の測定に使用され得るプローブである。本発明の別の目的は、前記プローブを用いて組織の粘弾性特性を測定する方法である。

【背景技術】

【0002】

肝臓組織の粘弾性特性を監視することによって、いくつかの肝臓の影響が追跡され得る。慢性ウイルス性肝炎、アルコール性および非アルコール性脂肪性肝疾患、自己免疫性肝炎、薬物誘発性肝障害、原発性胆汁性肝硬変はすべて、肝臓の硬度の進行性変化の原因である。場合によっては、線維症とも呼ばれるこの硬度の増加が肝硬変および肝不全をもたらし、患者に重篤な結果をもたらすことがある。

【0003】

肝硬度を測定するための最も信頼性が高く効率的な技術の１つは、トランジェントエラストグラフィである（例えば、「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄ． Ａｎｄ Ｂｉｏｌ．」、４１、５、２０１５年、において公開された、Ｇ．Ｆｅｒｒａｉｏｌｉらによる「ＷＦＵＭＢ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｐａｒｔ ３： ｌｉｖｅｒ」を参照のこと）。

【0004】

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、出願人によって開発された「振動制御トランジェントエラストグラフィ」（ＶＣＴＥ）と呼ばれるエラストグラフィ技術を使用することによって肝臓の硬度を測定する。

【0005】

ＶＣＴＥ用途では、肝硬度の測定が組織内の過渡的な剪断波伝播速度の測定に依存する。

【0006】

このような測定を実行するために、特定のプローブが開発されている。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、プローブの先端に装備された少なくとも１つの超音波トランスデューサとを備える。

【0007】

例えば、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）プローブでは、振動子は超音波トランスデューサを動かし、それを患者の身体に対して押す。このパルス化された動きは、肝臓内を伝播する過渡的な剪断波を生成する。伝播する剪断波によって生成される変位は、媒体内部に高周波超音波短パルスまたはショットを送ることによってプローブされる。

【0008】

Ｆｉｂｒｏｓｃａｎ（Ｒ）（例えば、図１ａを参照）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列は、剪断波伝播速度の測定におけるシステマティックな誤差を回避することを可能にする：剪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。

【0009】

さらに、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することができる運動センサ、例えばホール効果位置センサを搭載している。測定は、先端の軌道が所定のプロフィール、例えば正弦曲線の周期に従う場合にのみ検証される。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のみが測定される。換言すれば、従来のＶＣＴＥプローブでは、プローブ先端の動きがプローブケーシングの基準フレーム内で測定される。

【0010】

現在利用可能なＶＣＴＥプローブにおける関係がある問題は、検査されるべき組織に過渡的な剪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、剪断波が印加されると、プローブの反跳が先端の動きに加わる可能性があり、印加されたパルスが変形する可能性がある。この問題は、オペレータの手の反跳と、オペレータがプローブを患者の身体に対して保持する際に加えなければならない力の制御とに関連している：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、または資格のあるオペレータが必要とされる。

【0011】

プローブの反跳が制御されない場合、患者の身体に対するプローブの先端の実際の動きは未知である。測定は、剪断波の生成中にオペレータによって加えられる力に依存し得る。

【0012】

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ＵＳ ８，３３３，７０４ Ｂ２（「Ｈａｎｄ－ｈｅｌｄ ｆｏｒｃｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｐｒｏｂｅ」、Ａｎｔｈｏｎｙら、１８／１２／２０１０に出願）および、ＵＳ ２０１２／０３１６４０７ Ａ１（「Ｓｏｎｏｇｒａｐｈｅｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ」、Ａｎｔｈｏｎｙら、１２／６／２０１２に出願）に説明されている。図１ｂは、米国特許第８，３３３，７０４号明細書に説明されたデバイスを例解する。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加えら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。

【0013】

これらの文献は超音波測定中に一定または時間依存の力を加えるという問題を解決するが、開示された技術的解決策にはいくつかの欠点がある。

【0014】

例えば、従来技術に記載されているこれらのデバイスは図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がプローブケーシングに対して動かされる外部の機械的可動部分を備える。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、いくつかの欠点が関連している。

【0015】

従来技術に記載されている別の解決策はＤ．Ｍｅｌｌｅｍａらによる文献「Ｐｒｏｂｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｓｈｅａｒ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ（ＰＲＯＳＥ）： Ａ ｈｉｇｈ Ｆｒａｍｅ－Ｒａｔｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ」、（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ、Ｖｏｌ．３５、Ｎｏ。９、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１６）に説明されている。この場合、連続波エラストグラフィ用プローブが記載される。この解決策は、組織への過渡的な剪断パルスの印加には適応されず、連続波剪断波オシレーションにのみ適応される。さらに、説明されたエラストグラフィプローブは２つの別個のコンポーネントによって形成され、これはインビボ（ｉｎ－ｖｉｖｏ）の用途のための重大な欠点である。例えば、説明されたプローブは、いくつかの部分の存在のために操作することが困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【文献】欧州特許第１１６９６３６号明細書

【文献】欧州特許第１５３１７３３号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３１６４０７号明細書

【文献】米国特許第８，３３３，７０４号明細書

【非特許文献】

【0017】

【文献】「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄ． Ａｎｄ Ｂｉｏｌ．」、４１、５、２０１５年、において公開された、Ｇ．Ｆｅｒｒａｉｏｌｉらによる、「ＷＦＵＭＢ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ ｐａｒｔ ３： ｌｉｖｅｒ」

【文献】Ｄ．Ｍｅｌｌｅｍａらによる「Ｐｒｏｂｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｓｈｅａｒ Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ（ＰＲＯＳＥ）： Ａ ｈｉｇｈ Ｆｒａｍｅ－Ｒａｔｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ、Ｖｏｌ．３５、Ｎｏ。９、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

本発明は、特定の準備または訓練を行わなくても、オペレータが容易に使用できるＶＣＴＥプローブを提案することによって、以前の技術的問題を少なくとも部分的に解決することを目的とする。さらに、本発明によるプローブは、頻繁な機械的較正を必要としない。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本出願によって説明されるＶＣＴＥプローブは外部の機械的可動部分を必要とすることなく、超音波トランスデューサの実際の動き、すなわち、剪断波の印加中に患者の身体に印加されるパルスの実際の形状を制御する。

【0020】

この効果のために、本発明の一態様はトランジェントエラストグラフィ用プローブであって：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１つの振動子であって、プローブケーシング内に置かれる前記振動子；を備え、振動子は、事前定義された軸に沿ってプローブケーシングの動きを誘発するように配列され、事前定義された軸は、前記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は、プローブケーシングに対して前記超音波トランスデューサが運動しないように固着される。

【0021】

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、振動子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また、位置センサ、ロジック回路、またはデータを格納するための、あるいはコンピュータもしくは他の電子デバイスとデータを交換するための接続手段として、他の要素を収容することができる。超音波トランスデューサは、超音波を放射および受け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、または例えばリニア検出器を形成するトランスデューサのアレイによって形成される。

【0022】

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軸である。超音波トランスデューサの対称軸は、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出される超音波短パルスの伝播方向を識別する。

【0023】

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へ固着されており、これは、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動きがないことを意味する。

【0024】

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得る。超音波トランスデューサの別の端部は、分析すべき媒体に超音波を伝送するために自由に振動する。

【0025】

あるいは、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スに取り付けられ得る。存在する場合、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他方の端部とを有する。

【0026】

以下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場合と、超音波トランスデューサがプローブ先端を通してプローブケーシングに固定される場合の両方に当てはまる。これら２つの構成は、例示的な実施形態としてのみ与えられ、他の構成も可能である。

【0027】

振動子は、プローブケーシング内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、振動子は、１と５０００Ｈｚとの間に含まれる周波数で質量をオシレーションすることができる。

【0028】

本発明によるプローブは、プローブ自体の動きがプローブケーシング内の質量の動きによって生成されるので、慣性プローブとみなすことができる。本発明によるプローブは、外部の機械的動く部分を備えていない。

【0029】

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、組織に過渡的な剪断波を印加し、超音波短パルスを高い繰返し率で送ることによって、剪断波の伝播を検出および分析することの両方に適合されることを意味する。

【0030】

剪断波はプローブの動きによって組織内に生成され、プローブは超音波トランスデューサを組織自体に対して押す。剪断波は、媒体の表面に低周波パルスを印加することによって生成される。例えば、パルスは、１Ｈｚと５０００Ｈｚとの間に含まれる中心周波数ｆにおける正弦波の１周期の形状を有することができる。

【0031】

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との間に含まれる。

【0032】

超音波短パルスは、１００Ｈｚと１００×１０^３Ｈｚとの間に含まれる繰り返し周波数で放出される。

【0033】

剪断波の伝播は、超音波パルスまたはショットを媒体内部へ高い繰り返し率で送り、後方散乱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ができる不均一性又は粒子を含有する。

【0034】

その後の後方散乱信号を記録し、分析することによって、剪断波の伝播による組織の変位を計算することが可能である。次に、剪断波の特性が推定され得る。例えば、剪断波の伝播速度は、粘弾性媒体の硬度に直接関連する。

【0035】

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、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はない。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監視することが可能である。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、組織内で生成される過渡的な剪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、プローブ自体に装備された加速度計を用いて測定されることができる。

【0036】

言い換えれば、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プローブで行われるものとは対照的に、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が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のみが測定される。

【0037】

実際には、プローブケーシング内の振動子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運動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得る。これにより、剪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が可能になる。

【0038】

プローブの反跳を補償するために、オペレータが正確な力を加える必要はない。その結果、粘弾性媒体上で硬度の測定を実行することは、プローブの操作者にとってより容易になる。さらに、硬度の測定値は、より再現性がある。

【0039】

従来技術で行われているように、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のみを測定することによって、プローブの反跳を考慮することは不可能であろう。その結果として、たとえ先端の相対的な動きが正弦曲線軌道に従ったとしても、患者の身体に印加される有効低周波パルスは、プローブの反跳により異なる形状を有し得る。

【0040】

本発明によれば、患者の身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等価である。プローブケーシングの動きは、振動子のフィードバックとして使用される。実際、振動子のオシレーションの振幅は、患者の身体と接触しているプローブ先端の所望の動きを得るために調節され得る。さらに、本発明によるプローブに外部の動く部分がないことにより、頻繁な機械的較正の必要性がなくなる。

【0041】

前段落で概説した主な特徴に加えて、本発明による慣性プローブは以下に列挙するものからの１つまたは複数の追加の特徴を、個別にまたは任意の技術的組合せのいずれかで備えることができる：
－ 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の端部および超音波トランスデューサに固定された第２の端部を有する；
－ プローブは、プローブケーシングに固定された少なくとも１つの力センサを備え、力センサは分析されるべき組織との接触によるプローブケーシングＰＣの変形を測定するように配列される；
－ 力センサは、超音波トランスデューサを受け、留め付けるように適合されたハウジングを備える；
－ 力センサは、プローブ先端の第１の端部を受け、留め付けるように適合されたハウジングを備える；
－ 位置センサは、プローブケーシングに結合され、位置センサは慣性プローブの変位を測定するように配列される；
－ 力センサは、少なくとも歪みゲージおよび／または歪み感知抵抗器を備える；
－ 少なくとも１つの超音波トランスデューサは、交換可能である；
－ 少なくとも１つの超音波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；
－ 振動子は、プローブケーシングに固定された部分と可動部分とを含む少なくとも１つの電気力学的アクチュエータを備える；
－ 振動子の可動部分の質量は、慣性プローブの全質量Ｍの４分の１以上である；
－ 位置センサによって測定されるプローブケーシングの位置は、プローブケーシング内の振動子の動きを制御するためにフィードバック信号として使用される；
－ 粘弾性媒体に印加される低周波パルスは１／２ｆと２０／ｆとの間に含まれる時間的持続時間を有し、ｆは１Ｈｚと５０００Ｈｚとの間に含まれる、パルスの中心周波数である；
－ 超音波短パルスは、１００Ｈｚと１０００００Ｈｚとの間に含まれる繰り返し周波数で放出される。

【0042】

本発明の別の態様は、慣性エラストグラフィプローブの使用方法である。

【0043】

前記方法は、以下のステップ：
－ 超音波トランスデューサを、分析すべき粘弾性媒体と、および／または患者の身体と接触させ続けるためにプローブを配置するステップ；
－ 分析すべき粘弾性媒体内に剪断波を生成するための低周波パルスの印加をトリガするステップ；
－ 媒体内に超音波ショットを放出し、後方散乱超音波信号を記録するステップ；
－ 剪断波の伝播を被った粘弾性媒体の変位を決定するために、記録された後方散乱超音波信号を分析するステップ；
－ 計算された変位に基づいて、分析すべき媒体の少なくとも１つの粘弾性パラメータを決定するステップ；
のうちの少なくとも１つを含む。

【0044】

低周波パルスの印加をトリガするステップは、オペレータによって手動で開始されるか、または超音波トランスデューサの対称軸と粘弾性媒体の表面あるいは患者の身体の表面との間の垂直性条件の検証で条件付けられる。例えば、超音波トランスデューサの対称軸と粘弾性媒体の表面への法線との間の角度は、０°と３０°との間に含まれる。

【0045】

低周波パルスの印加をトリガするステップは、プローブによって粘弾性媒体に及ぼされる力が低閾値と高閾値との間に含まれる場合に実現される。例えば、低閾値は０．１Ｎと５Ｎとの間に含まれ、高閾値は６と２０ Ｎとの間に含まれる。

【0046】

本発明の他の特徴および利点は、以下に提供され、限定ではなく例示を純粋に目的とし、添付の図面を参照する、その説明から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1a】従来技術によるＶＣＴＥプローブの概略図を示す。

【図1b】従来技術による力制御超音波プローブの概略図を示す。

【図2】本発明によるトランジェントエラストグラフィプローブの概略図を示す。

【図3】図２のプローブと、分析されるべき組織と、オペレータの手との間の機械的結合のスキームを示す。

【図4a】力センサの前パネルを示し、図２に従って、力センサはプローブの前端に配置され、プローブ先端の端部のためのハウジングを備える。

【図4b】３つの歪みゲージを備える、図４ａの力センサの後パネルを示す。

【図5】本発明によるプローブの別の実現を示す。

【図6】図２または図５のプローブを使用してトランジェントエラストグラフィ測定を実施するためのステップを示す。

【発明を実施するための形態】

【0048】

本発明によるプローブ１が、図２に示される。

【0049】

プローブ１は；
－ 固定部分ＦＩＸおよび可動部分ＭＯＶを含む少なくとも振動子ＶＩＢを収容するプローブケーシングＰＣ；
－ 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、プローブケーシングＰＣの位置または変位を時間に応じて測定するように構成された位置センサＰＯＳであって、位置センサＰＯＳによって提供されるデータを解析し、振動子ＶＩＢを制御する制御ループと協働する、前記位置センサ；
－ 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とを有するプローブ先端ＰＴであって、プローブケーシングＰＣの前端は組織の近くに配置されるプローブケーシングの端部である、先端；
－ プローブケーシングの前端に配置された力センサＦＳであって、超音波トランスデューサＵＳまたはプローブ先端ＰＴを受け、留め付けるためのハウジングＨＯＵを提供する、前記力センサ；
－ 位置センサＰＯＳを制御ループ及び振動子ＶＩＢに接続するための接続手段；
を備える。

【0050】

図２に示すプローブ（１）は：
－ 振動子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た、第１の垂直バーＦ１、第２の垂直バーＦ２、および水平バーＦ；
－ 第１のバーＦ１から可動部分ＭＯＶに延びる第１のばねＫ１、および第２のバーＦ２から可動部分ＭＯＶに延びる第２のばねＫ２；
－ 力センサＦＳに装備され、力センサＦＳの変形を測定することによってプローブケーシングＰＣの変形を監視するように構成された少なくとも歪みゲージまたは歪み抵抗センサＳＧであって、前記変形は、超音波センサＵＳと分析されるべき組織との間の接触によって引き起こされる、ゲージまたはセンサ；
をさらに備える。

【0051】

一実施形態によれば、プローブケーシングＰＣは円筒形状を有し、軸Ａは円筒の軸である。あるいは、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できる。

【0052】

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得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との間に含まれる。

【0053】

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、円筒形超音波トランスデューサの場合、軸Ａは、トランスデューサを形成する円筒の軸である。軸Ａはまた、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を識別する。

【0054】

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ことができる。例えば、プローブケーシングＰＣは、図５に示すように、標準的な超音波検査プローブの形状を有することができる。

【0055】

振動子ＶＩＢは、プローブケーシングＰＣの内部に配置され、可動質量ＭＯＶと固定素子ＦＩＸの２つの素子で形成されている。振動子ＶＩＢは質量ＭＯＶを運動させるように構成され、これは軸Ａに沿ったプローブ１全体の運動を生成する。

【0056】

軸Ａに直角な方向を垂直と定義し、軸Ａに平行な方向を水平と定義する。

【0057】

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、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垂直バーＦ１から第２垂直バーＦ２まで延びている。

【0058】

あるいは、水平バーＦおよび振動子ＶＩＢを支持するために、１つの垂直バーＦ１またはＦ２のみが存在してもよい。

【0059】

保持手段Ｆ１、Ｆ、Ｆ２は固定部分ＦＩＸを遮断し、固定部分ＦＩＸは、プローブケーシングＰＣに固着される。振動子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他の任意の構成が使用され得る。

【0060】

可動部分ＭＯＶは、それぞれ２つのばねＫ１およびＫ２によって、それぞれ第１および第２の垂直バーＦ１およびＦ２から分離されている。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。

【0061】

動く部分ＭＯＶは振動子ＶＩＢによって作動されると、水平バーＦに沿ってスライドする。水平バーＦは、固定部分ＦＩＸと振動子ＶＩＢの可動部分ＭＯＶの両方を支持する。

【0062】

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が動き始めるときに、リコール力（ｒｅｃａｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）として作用する。

【0063】

なお、動く部分ＭＯＶがプローブケースＰＣ内でオシレーションすることに、留意する価値がある。振動子ＶＩＢは、慣性プローブ１の外側の部分を動かさない。

【0064】

図２に示す実施形態によれば、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。コイルＦＩＸに電位が印加されると、コイルＦＩＸと磁石ＭＯＶとの間に力が及ぼされ、軸Ａに沿った質量ＭＯＶのオシレーションが生じる。

【0065】

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及びＫ２によって及ぼされるリコール力との両方による動く部分ＭＯＶの運動によって誘起される。この動きは運動量保存の法則の結果として説明されることができ、動く部分ＭＯＶの動きは、プローブケーシングＰＣの反跳を決定する。

【0066】

その結果、慣性プローブ１全体が運動させられ、超音波トランスデューサＵＳが患者の身体に対して押される。

【0067】

この構成の利点は、分析すべき組織に対する超音波トランスデューサＵＳの動きが振動子ＶＩＢによって直接決定され、それは正確に制御されることができることである。言い換えれば、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の相対的な動きがないと仮定すると、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が、それで、正確に制御される。

【0068】

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に固定するためのいくつかの可能な解決策が存在する。

【0069】

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に直接固定され得る。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、次に、プローブケーシングＰＣに取り付けられる。

【0070】

本実施形態の利点は、この構成を簡単に実現できることである。さらに、力センサＦＳは超音波トランスデューサＵＳと直接接触しており、これは、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トルの変形であり、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よるものである。

【0071】

図２に示す実施形態によれば、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端部ＰＴＥ１は、プローブケースＰＣの前端に固定されている。例えば、プローブ先端ＰＴは図１に示されるように、かなり円筒的な形状を有する。

【0072】

例えば、図２に示すように、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内に挿入することにより、プローブ先端ＰＴは、プローブケーシングＰＣに留め付けられることができ、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。

【0073】

この実施形態の利点は、プローブ先端ＰＴが容易に交換可能であることである。言い換えれば、放出される超音波ショットの特性を組織または患者の身体の特性に適合させるために、異なる超音波トランスデューサＵＳを有する異なるプローブ先端ＰＴを使用することが可能である。

【0074】

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によって測定される。

【0075】

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り、これは、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の動きは不可能である。言い換えれば、超音波トランスデューサＵＳは、プローブケーシングＰＣの基準フレーム内で静止している。

【0076】

図２に示す実施形態では、位置センサＰＯＳが、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始まるプローブの位置ｒを与える。

【0077】

測定された加速度から位置ｒを計算することができる任意の電子回路が、本発明で使用され得る。

【0078】

有利には、位置センサＰＯＳが、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。換言すれば、位置センサＰＯＳは組織内に過渡的な剪断波を生成するために、組織に印加される低周波パルスの形状を直接測定する。

【0079】

次いで、プローブ１は事前定義された低周波パルス形状を得るために、振動子ＶＩＢを駆動することが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）デバイスに埋め込まれ得る。

【0080】

次いで、位置センサＰＯＳによって測定された位置ｒは、振動子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、運動質量ＭＯＶのオシレーション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。

【0081】

この配列のおかげで、超音波トランスデューサＵＳの動きを直接制御することができ、明確に定義された低周波パルスが患者の身体に印加される。

【0082】

図２に示す実施形態によれば、プローブ１は、位置センサＰＯＳ、制御回路、および振動子ＶＩＢの間で電気信号を伝送するための接続手段も備える。接続手段はまた、振動子ＶＩＢ、超音波トランスデューサＵＳ及び他の埋め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を備える。電力送達手段は、図２には示されていない。

【0083】

一実施形態によれば、位置センサＰＯＳと、制御回路と、振動子ＶＩＢとを接続する手段は、ワイヤレスであってもよい。

【0084】

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、注意深く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。運動質量ＭＯＶのオシレーション特性は目標低周波パルス形状を患者の身体に印加するために、制御ループによって調節される。

【0085】

典型的なトランジェントエラストグラフィ用途では、患者の身体に印加される低周波パルスは、１Ｈｚと５０００Ｈｚとの間に含まれる中心周波数、１０μｍと２０ｍｍとの間に含まれるピーク間振幅、および１００μｓと２０ｓとの間に含まれる持続時間をもつ正弦波形を有する。超音波パルスの繰り返し率は、１００Ｈｚと１０００００Ｈｚとの間に含まれる。

【0086】

一実施形態によれば、ピーク間振幅は、５０μｍと５ｍｍとの間に含まれる。

【0087】

図３は、プローブ１と、組織と、プローブ１を所定の位置に保持するオペレータの手との間の機械的連結を概略的に示す。

【0088】

プローブケーシングＰＣの動きは、トランスデューサＵＳを組織に対して押すことによって組織に伝送される。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連結されるという事実のために困難である。オペレータの手の動きは、患者の身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。

【0089】

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の動きを排除し、位置センサＰＯＳによって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、振動子ＶＩＢのパラメータに対するフィードバックとして使用される。次に、事前定義された低周波パルス形状が得られるまで、振動子ＶＩＢのパラメータが調節される。

【0090】

換言すれば、プローブ１は、機械的可動外部部分を有していない。この場合、プローブ１は慣性プローブであり、その動きは、プローブケーシング内に配置された質量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の相対的な動きがないため、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と等価である。次いで、プローブ１は組織に印加される低周波パルスの形状を直接測定し、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。また、外部の動く部分がないので、プローブの頻繁な機械的較正の必要性もなくなる。

【0091】

図２に示す実施形態によれば、プローブ１は、力センサＦＳも備える。この実施形態による力センサＦＳは、図４ａおよび図４ｂに示されている。

【0092】

図４ａは、プローブ先端ＰＴまたは超音波トランスデューサが留め付けられることができる力センサＦＳの第１の側を示す。力センサＦＳは、プローブケーシングＰＣの前端に配置されている。力センサＦＳは、外部のリングＥＲと、内部円ＩＣと、外部のリングＥＲを内部円ＩＣに接続する３つのビームＢＭとを備える。内部円ＩＣは、プローブ先端ＰＴの端部を受け、留め付けるように構成された円筒形ハウジングＨＯＵを備える。

【0093】

代替的に、超音波トランスデューサＵＳはプローブ先端ＰＴが使用されない場合に、力センサＦＳに直接固定されてもよい。このような場合、円筒形または円盤形の超音波トランスデューサが使用され得る。

【0094】

図４ａの力センサＦＳはまた、プローブ先端ＰＴをプローブ１に含まれる電気回路に電気的に接続するための手段を備える。これらの接続手段は、図４ａには示されていない。

【0095】

言い換えれば、プローブ先端ＰＴの第１の端部ＰＴＥ１または超音波トランスデューサＵＳが力センサに留め付けられると、超音波トランスデューサ自体が接続され、給電され、測定に使用される用意が整う。

【0096】

力センサＦＳの利点は、プローブ先端ＰＴをそのハウジングＨＯＵから容易に取り外し、異なる超音波トランスデューサＵＳを保持する別のプローブ先端ＰＴと交換できることである。これは、例えば、肝臓の硬度を測定する際にプローブ１を使用する場合に有利である。この場合、患者の特性に応じて、異なる特性を有する超音波トランスデューサが使用され得る。例えば、肥満患者の場合、超音波の侵入深さがより大きい超音波トランスデューサＵＳを使用することが有用である。

【0097】

換言すれば、交換可能なプローブ先端ＰＴは、超音波放射パターンを患者の身体に適合させるために、異なるサイズ／形状を有する超音波トランスデューサＵＳを使用することを可能にする。

【0098】

図４ｂは、図４ａに示された側とは反対の、力センサＦＳの第２の側を示す。力センサＦＳのこの側には、少なくとも１つの歪みセンサが適用されている。

【0099】

力センサＦＳは図２に繰り返し（ｂｉｓ）示されるように、プローブケーシングとプローブ先端ＰＴの両方に固定される。次いで、力センサＦＳは、ＵＳトランスデューサおよびプローブケーシングＰＣの両方に機械的に連結される。

【0100】

歪みセンサＳＧはプローブが組織と接触しているときに、超音波トランスデューサＵＳに、およびプローブ先端ＰＴに加えられる圧力によって引き起こされる力センサＦＳのマイクロメートルの変形を測定するように適合される。

【0101】

患者の身体に及ぼされる圧力によるプローブケーシングＰＣのマイクロメートルの変形は避けられないことに注目する価値がある。本発明は、慣性プローブ１と粘弾性媒体表面との間の垂直性に関する情報を収集するために、このマイクロメートルの変形を利用する。

【0102】

垂直性条件は、軸Ａが粘弾性媒体の表面に実質的に垂直である場合に検証される。例えば、垂直性条件は、対称軸Ａと粘弾性媒体の表面への法線との間の角度が０°と３０°との間に含まれる場合に満たされる。

【0103】

一実施形態によれば、力センサＦＳは、少なくとも１つの歪みゲージＳＧまたは歪み感知抵抗器を備える。好ましくは、図４ｂに示されるように、３つの歪みゲージＳＧまたは歪み感知抵抗器が使用される。３つのビームＢＭの各々は、歪みゲージＳＧ又は歪みセンサを収容する。２つの隣接するビームＢＭは、１２０°の角度を形成する。

【0104】

本実施形態の利点は、プローブケースＰＣの変形方向を検出することである。この方向は、軸Ａと分析されるべき組織の表面とによって形成される角度に関連する。組織硬度の信頼できる測定を実行するために、軸Ａおよび組織の表面は、ほぼ垂直でなければならない。

【0105】

３つの歪みゲージＳＧまたは他の歪みセンサのおかげで、オペレータは軸Ａと患者の身体の表面との間の角度に関する情報を有し、ユーザは信頼性のある硬度測定値を得るために、最終的にこの角度を補正することができる。垂直性条件が検証されない場合、剪断波は患者の身体に不適切に印加される可能性がある。この場合、剪断波の伝播方向が変更され得、測定された硬度の誤った値という結果となる。

【0106】

垂直性条件は、軸Ａと粘弾性媒体の表面への法線との間の角度が０°と３０°との間に含まれる場合に検証される。一実施形態によれば、垂直性条件は、軸Ａと粘弾性媒体の表面との間の角度が０°と２０°との間に含まれる場合に検証される。

【0107】

図２に示す実施形態によれば、振動子ＶＩＢは、プローブケーシングＰＣに固定された少なくとも、部分ＦＩＸと、動く部分ＭＯＶとを備える。慣性プローブ１は、動く部分ＭＯＶがプローブケーシングＰＣの内部にあるので、機械的な外部の動く部分を有していない。

【0108】

この配列のおかげで、例えば、そのオシレーションの振幅および周波数を修正することによって、動く部分ＭＯＶの動きを制御することが可能である。それで、位置センサＰＯＳのおかげでプローブケーシングＰＣの動きを測定することによって、プローブ先端ＰＴの実際の動きを正確に制御することが可能である。

【0109】

例えば、先端の運動の振幅が小さすぎる場合、制御ループは動く部分ＭＯＶのオシレーション振幅を増大させるために振動子ＶＩＢのパラメータを修正するように進み、これは、超音波トランスデューサＵＳのオシレーションの振幅の増大という結果となる。

【0110】

位置センサＰＯＳおよび制御ループを備えるフィードバック回路のおかげで、明確に定義された形状を有する低周波パルスを印加することが、それで、可能である。

【0111】

フィードバック回路がオペレータの手の反跳または意図しない動きを自動的に補償することに、留意する価値がある。

【0112】

本発明の他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の全質量Ｍの４分の１以上である。

【0113】

この実施形態の利点は、動く部分ＭＯＶの運動を単に修正することによって、慣性プローブ１の全体的な動きを効果的に制御することを可能にすることである。言い換えれば、運動量保存則のために、動く部分ＭＯＶの質量がより小さい場合、慣性プローブ１全体の運動に対するその影響はより小さくなる。したがって、先端の運動の制御は、あまり効率的ではない。

【0114】

図５は、超音波検査プローブを修正することによって得られたプローブ１のバージョンを示す。この実施形態によれば、振動子ＶＩＢの固定部分ＦＩＸは、プローブケーシングＰＣ、この場合は超音波検査プローブのプローブケーシングＰＣの壁に直接固定される。図２に示すように、軸Ａは、動く部分ＭＯＶがオシレーションする軸である。この場合、超音波トランスデューサＵＳは、軸Ａに沿って超音波を放射する単一のトランスデューサのアレイを備える。

【0115】

図５に示された実施形態によれば、プローブケーシングＰＣは、円筒または回転体とは異なる形状を有することができる。例えば、プローブケーシングＰＣは任意の標準的な超音波検査プローブの形状を有することができ、又は単に、オペレータの手に保持されるように適合された形状を有することができる。

【0116】

図５に示す実施形態によれば、振動子ＶＩＢは、プローブケーシングの壁の１つに固定される。

【0117】

この実施形態の利点は、標準的な超音波検査プローブを修正することによって、本発明によるエラストグラフィ検査プローブを得ることである。

【0118】

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。

【0119】

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得ることである。高度に対称的な状況は、超音波ショットおよび剪断波の両方の伝播の計算を単純化する。

【0120】

本発明の別の目的は、粘弾性媒体の硬度を測定するためのトランジェントエラストグラフィ法１００である。

【0121】

図６はトランジェントエラストグラフィ法１００に含まれるステップを概略的に示し、前記方法はプローブ１を使用する。

【0122】

一実施形態によれば、方法１００は、超音波トランスデューサＵＳを粘弾性媒体と接触させて配置することからなる第１のステップＰＬＡＣＥを備える。

【0123】

慣性プローブ１のおかげで、このステップは、オペレータによる注意深く決定された力の印加を要求しない。

【0124】

換言すれば、オペレータは慣性プローブ１を使用するために、人体の特定の訓練又は特定の知識を必要としない。

【0125】

逆に、位置センサＰＯＳにより、および制御回路により提供される帰還メカニズムによって、および外部の動く部分が存在しないおかげで、慣性プローブ１は、超音波トランスデューサＵＳの所定の動きを正確に提供する。次いで、先端の動きが使用され、トランジェントエラストグラフィ測定のために低周波パルスを媒体に印加する。

【0126】

軸Ａと粘弾性媒体の表面に垂直な方向との間に形成される角度が所定の閾値を超える場合、硬度の測定におけるシステマティックな誤差が生じる。換言すれば、プローブと粘弾性媒体の表面との間の垂直性条件が検証されなければならない。

【0127】

プローブケーシングＰＣの前端の力センサＦＳに配置された歪みゲージＳＧのおかげで、慣性プローブ１と粘弾性媒体との間の垂直性条件が容易に検証され得る。

【0128】

換言すれば、粘弾性媒体の表面に対する軸Ａの傾きが効果的かつ容易に制御され得る。

【0129】

垂直性条件が検証されない場合、信号がオペレータに送られる。信号は、視覚的、音波的、またはオペレータにより解釈され得る任意の他の形態を有することができる。この信号は、オペレータによって実行される垂直性条件の探索を大幅に簡略化する。

【0130】

垂直性条件が検証されると、ステップＳＴＡＲＴの間、剪断波が媒体に印加される。

【0131】

ステップＳＴＡＲＴ中の剪断波の印加は、垂直性条件が検証されたときに自動的にトリガされ得る。異なる実施形態によれば、剪断波の印加は例えば、プローブケーシングＰＣ上に配置されたボタンまたは別のトリガメカニズムを使用して、オペレータによって手動でトリガされ得る。あるいは、遠隔トリガは、プローブ１にインストールされた通常のワイヤレス接続手段と組合せても使用され得る。

【0132】

トリガ手段は、図２には示されていない。

【0133】

さらに、トランスデューサＵＳと組織の表面との間に及ぼされる力に関する条件も使用され得る。この場合、接触の強度が２つの閾値の間に含まれる場合にのみ、低周波パルスがトリガされる。低閾値は０．１Ｎと５Ｎとの間に含まれ、高閾値は６と１０Ｎとの間に含まれる。

【0134】

トランジェントエラストグラフィ測定では、低周波パルスは粘弾性媒質の内部に剪断波を生成させる。次に、超音波ショットとも呼ばれる高周波超音波短パルスを媒体の内部に送ることによって、剪断波の伝播がプローブされる。超音波は、プローブ１全体の動きによって組織を押す超音波トランスデューサＵＳによって印加される。

【0135】

超音波ショットの後方散乱部分は、同じ超音波トランスデューサＵＳによって記録される。実際、粘弾性媒体の不均一性のために、超音波は散乱される。散乱された超音波信号の一部は超音波トランスデューサＵＳに戻り、記録される。

【0136】

一実施形態によれば、超音波ショットの放射および後方散乱信号の記録は、剪断波の印加と同時に開始する。

【0137】

別の実施形態によれば、超音波ショットの放射および後方散乱信号の記録はステップＥＭ－ＵＳの間に実行され、ステップＥＭ－ＵＳは剪断波を組織に印加するためにプローブ先端ＰＴがその動きを完了したときに開始する。

【0138】

粘弾性媒体内の散乱粒子の変位は、ステップＣＡＬＣＵＬの間に計算される。このステップの計算は、例えば、マイクロプロセッサーのような手段、又は他のコンピューティング手段により実行される。

【0139】

剪断波の伝播を被った散乱媒体の変位は、後方散乱超音波信号に基づいて計算され得る。

【0140】

例えば、後続する時間に記録された２つの後方散乱超音波ショットを相関させることによって、２つの考慮された時間の間の散乱粒子の変位を再構築することが可能である。

【0141】

相関に使用される２つの後続する後方散乱超音波ショットが連続的でなくてもよいことに、留意する価値がある。

【0142】

記録された後方散乱信号間の相関のいくつかの技術は、相互相関（ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）または相互相関（ｉｎｔｅｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、二乗差の和、または他のものとして、従来技術においてよく知られている。一般に、剪断波の伝播を被った粘弾性媒体の変位を決定するために、任意の相関技術が使用され得る。

【0143】

ステップＤＥＴは、粘弾性媒体の少なくとも１つの粘弾性パラメータを決定することからなる。これは、ステップＣＡＬＣＵＬの間にコンピューティングされた変位から開始して行われる。例えば、段階ＤＥＴは、１つ以上のマイクロプロセッサのようなコンピューティング手段によっても実行される。

【0144】

ステップＤＥＴの間に、弾性、硬度、粘性、超音波減衰、剪断波伝播速度、またはそれらの任意の組合せなどの粘弾性パラメータが決定され得る。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】