特表 2023-512404 媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法、及びこの方法を実施する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-27

(54)【発明の名称】媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法、及びこの方法を実施する装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/08 20060101AFI20230317BHJP

【ＦＩ】

A61B8/08

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022535728

(86)(22)【出願日】2020-12-10

(85)【翻訳文提出日】2022-08-09

(86)【国際出願番号】 EP2020085606

(87)【国際公開番号】W WO2021116326

(87)【国際公開日】2021-06-17

(31)【優先権主張番号】1914432

(32)【優先日】2019-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508291928

【氏名又は名称】スーパー ソニック イマジン

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＰＥＲ ＳＯＮＩＣ ＩＭＡＧＩＮＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(72)【発明者】

【氏名】ジャン，ボゥ

(72)【発明者】

【氏名】トン，リン

(72)【発明者】

【氏名】ドルゴフ，シリル

(72)【発明者】

【氏名】スポルトゥシュ，エレーヌ

(72)【発明者】

【氏名】アンリ，ジャン－ピエール

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601DD19

4C601DD23

4C601EE09

4C601GB03

4C601JC11

4C601JC15

4C601KK02

4C601KK16

4C601KK31

(57)【要約】

媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法、及びこの方法を実施する装置を提供する。媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法であって、本方法は、下記のステップ、すなわち、Ａ１．媒体から時間的に一連の剪断波弾性データを収集することと、Ａ２．剪断波を収集する間に、予め決められた変形のシーケンスに従って逐次的に変化する変形を媒体に適用することと、Ａ３．変形の実際の（推定された）進展を観察することと、Ｂ．時間的に一連のデータ及び変形の進展に依存して、媒体の非線形弾性を定量化することとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法であって、上記方法は、下記のステップ、すなわち、
Ａ１．上記媒体から時間的に一連の剪断波弾性データを収集することと、
Ａ２．剪断波の収集中に、予め決められた変形のシーケンスに従って、逐次的に変化する変形を上記媒体に適用することと、
Ａ３．実際の変形の進展を観察することと、
Ｂ．上記時間的に一連のデータ及び上記変形の進展の関数として、上記媒体の非線形弾性を定量化することとを含む、
方法。

【請求項2】

上記実際の変形の進展を観察することは、リアルタイムで又は準リアルタイムで実行される、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

上記逐次的に変化する変形は、超音波プローブによって上記媒体を逐次的に圧迫又は逐次的に減圧することで、上記プローブによって適用され、
上記プローブは、上記時間的に一連のデータを収集すること及び／又は上記実際の変形の進展を観察することのために同時に使用される、
請求項１及び２のうちの１つに記載の方法。

【請求項4】

逐次的な圧迫及び／又は逐次的な減圧が連続的かつ漸次に実行される、
請求項１～３のうちの１つに記載の方法。

【請求項5】

上記実際の変形の進展を観察するステップは、上記媒体から、時間的に一連の超音波データを収集することを含む、
請求項１～４のうちの１つに記載の方法。

【請求項6】

推定された実際の変形のレベル及び目標変形のレベルは、ユーザインターフェースにおいて通知され、
上記推定された実際の変形は、特にリアルタイムで、観察された変形に対応し、
上記目標変形は、特にリアルタイムで、上記予め決められた変形のシーケンスに従って変化する、
請求項１～５のうちの１つに記載の方法。

【請求項7】

上記推定された実際の変形のレベル及び上記目標変形のレベルは、上記ユーザインターフェースの画面上に表示される、
請求項６に記載の方法。

【請求項8】

ステップ（Ａ１）において生成される上記剪断波弾性データは、下記のサブステップ、すなわち、
Ａ１．１．少なくとも１つの合焦した超音波を放射させることによって上記媒体において剪断波が生成される励振ステップと、
Ａ１．２．上記媒体から時間的に一連の超音波データを取得することで剪断波の伝搬が観察される観察ステップと、
Ａ１．３．上記媒体の上記超音波データから及び剪断波伝搬モデルから弾性データが決定される処理ステップと
によって生成される、
請求項１～７のうちの１つに記載の方法。

【請求項9】

上記時間的に一連のデータを収集すること及び上記逐次的に変化する変形を観察することは、剪断波弾性ショット及び静的弾性プルを挿入することで超音波シーケンスによってセットアップされ、及び／又は、上記静的弾性データ及び上記剪断波弾性データは時間的にインターリーブされる、
請求項１～８のうちの１つに記載の方法。

【請求項10】

上記方法は、上記媒体の静的弾性（Δε_ｔ）の時間的に一連のデータを収集するステップＡ１’．をさらに含み、
ステップＡ３において、上記実際の変形は上記静的弾性（Δε_ｔ）によって導出される、
請求項１～９のうちの１つに記載の方法。

【請求項11】

上記静的弾性の値（Δε_ｔ）の積分に基づいて合計静的弾性（ε_ｔ）が決定され、
ステップＡ３において、上記実際の変形は、決定された上記合計静的弾性（ε_ｔ）の関数として決定される、
請求項１０記載の方法。

【請求項12】

上記方法は、剪断波弾性（Ｅｔ）、静的弾性（Δε_ｔ）、及び合計静的弾性（ε_ｔ）のうちの少なくとも１つの関数として特性パラメータを決定するステップＡ６．をさらに含む、
請求項１～１１のうちの１つに記載の方法。

【請求項13】

上記特性パラメータは、上記合計静的弾性の現在の値（ε_ｔ）及び以前の値（ε_ｔ－１ ^＊）の比較に基づいて決定され、及び／又は、
特性結果はブール変数であり、及び／又は、
上記特性パラメータは、第１の識別閾にわたって増大又は減少した上記合計静的弾性の以前の値（ε_ｔ－１ ^＊）を上記現在の値（ε_ｔ）が超過するか否かに基づいて決定される、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

上記特性パラメータは、推定された実際の変形のレベルが目標変形のレベルに対応している最短時間に基づいて決定される、
請求項１２～１３のうちの１つに記載の方法。

【請求項15】

上記特性パラメータは、上記剪断波弾性（Ｅｔ）及び／又は上記静的弾性（Δε_ｔ）の現在の値のエントロピーが予め定義された範囲内に存在するか否かの関数として決定される、
請求項１２～１４のうちの１つに記載の方法。

【請求項16】

上記決定された特性パラメータが第１の最小特性しきい値を超過する限り、ステップＢにおいて、上記剪断波弾性（Ｅｔ^＊）及び上記合計静的弾性（ε_ｔ ^＊）の現在の値を用いて、上記媒体の非線形弾性を定量化する、
請求項１２～１５のうちの１つに記載の方法。

【請求項17】

上記決定された特性パラメータが最小特性しきい値を超えない限り、
上記媒体の非線形弾性を定量化するために、上記剪断波弾性（Ｅｔ）及び上記合計静的弾性（ε_ｔ）の現在の値は使用されず、及び／又は、
上記決定された特性パラメータを表すフィードバック情報は、プローブのユーザに提示され、及び／又は、
オプションで、次のサイクル（ｔ＋１）において処理が繰り返される、
請求項１２～１６のうちの１つに記載の方法。

【請求項18】

上記予め決められた変形のシーケンスは、上記特性パラメータに従って適応化され、及び／又は、
上記決定された特性パラメータが最小特性しきい値を越えない場合、上記予め決められた変形のシーケンスは中断又は一時停止される、
請求項１２～１７のうちの１つに記載の方法。

【請求項19】

上記方法は、上記媒体の非線形弾性のレベルを示す少なくとも１つの画像、スコア、及び／又はシンボルを含む、上記媒体の非線形弾性のレベルを表す視覚情報を決定するステップＣ．をさらに含む、
請求項１～１８のうちの１つに記載の方法。

【請求項20】

上記方法は、実際の変形、特性パラメータ、及び視覚情報のうちの少なくとも１つを含むフィードバック情報を、プローブのユーザに提示するステップＤ．をさらに含む、
請求項１０～１９のうちの１つに記載の方法。

【請求項21】

ステップＡ１．～Ｂ．又はＡ１．～Ｃ．又は、Ａ１．～Ｄ．が繰り返され、及び／又は、
下記の条件、すなわち、
決定された特性パラメータが、第１の最小特性しきい値より低い第２の最小特性しきい値を越えないこと、及び／又は、
最大回数の反復が実行されたこと、及び／又は、
処理の最大時間が経過したこと、及び／又は、
上記媒体の非線形弾性に係る最小回数の定量化が実行されたこと
のうちの少なくとも１つが満たされるまで、ステップＡ１．～Ｂ．又はＡ１．～Ｃ．又は、Ａ１．～Ｄ．が繰り返される、
請求項１～２０のうちの１つに記載の方法。

【請求項22】

Ａ４．上記媒体から時間的に一連のＢモードのデータを収集して、プローブに関する上記媒体の動きの補償を計算するステップと、
Ａ５．上記補償を弾性データに適用するステップとをさらに含む、
請求項１～２１のうちの１つに記載の方法。

【請求項23】

上記Ｂモードのデータ、上記静的弾性のデータ、及び上記剪断波弾性のデータは、時間的にインターリーブされる、
請求項２２記載の方法。

【請求項24】

ステップ（Ａ１）～（Ａ３）又は（Ａ１）～（Ａ６）は同時に実行され、及び／又は、
ステップ（Ａ１）～（Ａ３）又は（Ａ１）～（Ａ６）又は（Ａ１）～（Ｄ）は、リアルタイムで又は準リアルタイムで実行される、
請求項１～２３のうちの１つに記載の方法。

【請求項25】

上記時間的に一連のデータの各瞬間について、又は、少なくとも一部の瞬間について、次式に従って線形回帰フィッティングを実行することで、剪断波非線形性パラメータの値が決定され、

【数1】

ここで、
Ｅ（ｔ）は、変形の進展中での、変形の各瞬間における弾性であり、
Ｅ_０は、第１の瞬間（ｔ０）における弾性であり、
εは変形であり、
Ａは上記非線形剪断パラメータである、
請求項１～２４のうちの１つに記載の方法。

【請求項26】

ステップ（Ａ１）に先行するステップ（０）であって、予め決められた変形シーケンスに従って変形を適用することなく、上記媒体の少なくとも１つの超音波又はＭＲＩ（magnetic resonance imaging）画像又はマンモグラフィー画像又は剪断波弾性画像が決定され、ステップ（Ａ１）～（Ｂ）に従って非線形弾性を定量化するための関心対象領域（region of interest：ＲＯＩ）が決定されるステップ（０）をさらに含む、
請求項１～２５のうちの１つに記載の方法。

【請求項27】

非線形弾性画像の表示と並列に、信頼度マップが表示される、
請求項１～２６のうちの１つに記載の方法。

【請求項28】

画像の各データ又は各画素について、予め定義された基準値に対する非線形弾性値が表示される、
請求項１～２７のうちの１つに記載の方法。

【請求項29】

イメージング装置（１）を用いて媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法であって、
上記イメージング装置（１）は、超音波プローブ（６）、マイクロコンピュータ（４）、及びオプションでユーザインターフェースを備え、
上記方法は、
上記媒体の表面に上記プローブを配置するステップと、
非線形剪断波弾性（ＮＬ－ＳＷＥ）のイメージングを行う第１のモードを起動するステップであって、上記第１のモードにおいて、上記プローブは、上記媒体に対して次第に圧迫又は次第に減圧することで、予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用し、
上記装置は、時間的に一連の超音波データを収集し、上記プローブを用いて上記媒体において生成された剪断波のイメージングを行い、上記媒体の弾性を推定することを可能にし、
上記装置は、時間的に一連の超音波データを収集し、上記プローブによって適用された上記媒体の変形の進展を推定することを可能にする
ステップと、
上記時間的に一連のデータ及び観察された上記変形の進展の関数として計算される、上記媒体の非線形弾性を定量化するステップとを含み、
上記方法は、
オプションで、上記媒体の非線形弾性についての画像を上記ユーザインターフェースに表示するステップと、
オプションで、画像の予め定義された計算及び測定を含む、時間的に一連の画像を記録するステップと、
オプションで、時間的に一連の画像を上記ユーザインターフェースに表示するステップと、
オプションで、非線形画像の解釈の結果を表示するステップとを含む、
方法。

【請求項30】

上記予め決められた変形のシーケンスは、上記定量化するステップの前に、オプションで自動的に停止するサブステップを含む、
請求項２９記載の方法。

【請求項31】

特に、上記第１のモードを起動する前に、
上記プローブを上記媒体の表面に配置することと、
第２の剪断波弾性（ＳＷＥ）イメージングモードを起動することと、
予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用することなく、上記媒体に剪断波を適用することで、上記媒体の少なくとも１つの剪断波弾性画像を決定することと、
オプションで上記画像の予め定義された計算及び測定を含む、上記画像を保存することと、
上記画像において関心対象領域を決定することで、上記領域の非線形弾性のイメージングを行うこととをさらに含む、
請求項２９及び３０の一方に記載の方法。

【請求項32】

請求項１～３１のうちの１つに記載の方法を用いて、良性病変と比較して悪性病変を決定する方法であって、上記悪性病変は、非線形弾性のレベルに基づいて検出される、
方法。

【請求項33】

請求項１～３２のうちの１つに記載の方法を用いて、良性病変と比較して悪性病変を決定する方法であって、研究される媒体は、生物学的な乳腺及び／又は腋窩組織である、
方法。

【請求項34】

超音波プローブ（６）及びマイクロコンピュータ（４）を備えるイメージング装置（１）であって、請求項１～３３のうちの１つに記載された、媒体の非線形弾性を定量化する方法を実施するように適応化されたイメージング装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粘弾性媒体の画像を提供する超音波イメージング方法及び装置に関する。特に、本方法は、媒体の非線形を定量化し、具体的には、媒体における軟部癌領域（すなわち、非癌媒体に比較して未硬化の領域）を検出することを目的とする。

【0002】

より詳しくは、本発明は、超音波を用いて、上記超音波の反射粒子を含む粘弾性媒体における散乱を観察するイメージング方法に関する。

【背景技術】

【0003】

超音波画像は複数の異なる方法によって取得されうる。例えば、取得された画像は、観察される組織を変形することで取得される静的歪みタイプであってもよく、又は、剪断波エラストグラフィー（shear wave elastography：ＳＷＥ）タイプであってもよい。

【0004】

硬化した癌は、一般的に、剪断波エラストグラフィー（ＳＷＥ）超音波イメージングによって検出される。しかしながら、この技術では軟部癌は検出されないが、その理由は、従来技術のエラストグラフィーを用いると、そのような癌が非癌媒体と同様の弾性を有するからである。

【0005】

また、例えば非特許文献１及び２に記載のように、媒体の非線形特性を決定することが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００９／０２３４２３０号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００５／０２５２２９５号明細書

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】H. Latorre-Ossa, JL Gennisson, E. De Brosses, M Fink, "Quantitative imaging of nonlinear shear modulus by combining static elastography and shear wave elastography", IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2012 Apr; 59(4):833-9,

【非特許文献2】M. Bernal, F. Chamming's, M Couade, J Berfcoff, M. Tanterm JL Gennisson, "In Vivo Quantification of the Nonlinear Shear Modulus in Breast Lesions: Feasibility Study". IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2016 Jan; 63(1):101-9. doi: 10.1109/TUFFC.2015.2503601. Epub 2015 Nov 24.

【非特許文献3】O'Donnell et al, "Internal displacement and strain imaging using speckle tracking", IEEE Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 41, Issue 3, May 1994, p. 314-325

【非特許文献4】Ophir et al., "Elastography: A Quantitative Method for Imaging the Elasticity of Biological Tissues", Ultrasonic Imaging, Vol. 13, p.111-134, 1991,

【非特許文献5】J-Y Bouguet, "Pyramidal Implementation of the Lucas Kanade Feature Tracker. Description of the Algorithm", Intel Corp.

【非特許文献6】Gennisson and Al., J. Acoust. "Acoustoelasticity in soft solids: Assessment of the nonlinear shear modulus with the acoustic radiation force", Soc. Am (122), December 2007, p. 3211-3219,

【非特許文献7】H. Latorre-Ossa et Al., "Quantitative Imaging of Nonlinear Shear Modulus by Combining Static Elastography and Shear Wave Elastography", IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 51, Issue 4, p. 833-839,

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、非線形性から情報を取得するためには、いくつかの問題特に、剪断係数及び変形の関数として剪断係数の非線形性を表す数学的表現を発見すること、この数学的表現を計算するために必要な値を決定／測定すること、及び、このデータの検索を可能にする測定及び計算処理を確立することを解かなければならない。

【0009】

従って、本発明は、硬化していない癌の検出及び診断を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的で、本発明は、下記のステップを用いて、媒体の非線形剪断波弾性を定量化する方法を提供する。
Ａ１．媒体から時間的に一連の剪断波弾性データを収集すること、
Ａ２．剪断波の収集中に、予め決められた変形のシーケンスに従って、逐次的に変化する変形を媒体に適用すること、
Ａ３．変形の実際の（推定された）進展を観察すること、及び、
Ｂ．時間的に一連のデータ及び変形の進展の関数として、媒体の非線形弾性を定量化すること。

【0011】

これらの条件下で、超音波画像による軟部癌、例えば乳癌の検出又は診断が改善されうる。軟部癌は、標準的なＳＷＥエラストグラフィー画像（圧迫なし）において、健康な組織又は軟部の良性病変と同様の弾性を示す。しかしながら、ＳＷＥ中に組織（媒体）を圧迫することによって、健康な組織及び悪性病変において弾性が異なって変化することが発見された。ＮＬ－ＳＷＥイメージングは、この現象の特性を決定して定量化することを目的とする。

【0012】

例えば、音響弾性の理論に基づいて、組織の非線形剪断係数又は非線形弾性剪断係数又は硬化は、歪み及びＳＷＥ画像から推定されうる。具体的には、このモードでは、プローブを用いて組織を圧迫又は減圧することによって、人間のオペレータ（又はマシン、又は超音波プローブを取り扱うか操作することができる任意のもの）は、媒体の剪断係数又は硬化レートの非線形性を表すマップを導出するために使用される、一連のＳＷＥ及び歪み画像を取得することができる。

【0013】

さらに、本発明は、特に、非線形性からデータを取得する目的で、下記の問題を解いてもよい。
１．剪断係数及び変形の関数として非線形剪断係数を表す数学的表現を発見すること。
２．Ｂモード画像、剪断波エラストグラフィー（ＳＷＥ）画像、及び歪みエラストグラム（変形による）を同時に取得することができる超音波シーケンスを開発すること。
３．圧迫中に、又は圧迫の終了時に、又は圧迫過程中の専用ステップにおいて、歪み及びＳＷＥの画像を集約して再整列させる技術を開発すること。
４．圧迫／減圧を実行する際にオペレータをガイドするユーザインターフェースを開発すること。
５．圧迫／減圧をガイドするプローブアタッチメントを作成すること。

【0014】

本発明に係る方法の異なる実施形態では、オプションで、下記の条件のうちの１つ及び／又はもう１つがさらに使用されてもよい。

【0015】

一態様によれば、実際の変形の進展を観察することは、リアルタイム又は準リアルタイムで行われる。したがって、このリアルタイム又は準リアルタイムの観察のおかげで、変形は、連続的かつ漸進的に（すなわち一時停止なしで）実行されうる。

【0016】

一態様によれば、逐次的に変化する変形は、超音波プローブによって媒体を逐次的に圧迫又は逐次的に減圧することで、プローブによって適用される。プローブは、時間的に一連のデータを収集すること及び／又は実際の変形の進展を観察することのために同時に使用される。この方法は、ドップラー効果、スペックル追跡、及び／又は光フローに基づく方法を含む（ただしこれらに限定されない）動き推定アルゴリズムを使用してもよい。

【0017】

実際の変形の進展を観察することは、（後述するように）媒体の歪みによって表現又は測定されうる。

【0018】

一態様によれば、逐次的な圧迫及び／又は減圧は、連続的かつ漸進的に実行される。例えば、圧迫及び／又は減圧は、一時停止又は停止なしの連続的な動きである。

【0019】

一態様によれば、実際の変形の進展を観察するステップは、特に変形の計算を可能にするために、媒体の時間的に一連の超音波データを収集すること、例えば、時間的に一連の静的弾性（歪み）データを収集することを含む。

【0020】

一態様によれば、推定された実際の変形のレベル及び目標変形のレベルは、ユーザインターフェースにおいて報告される、推定された実際の変形は、特にリアルタイムで、観察された変形に対応し、目標変形は、予め決められた変形のシーケンスに従って、特にリアルタイムで、（特に連続的かつ漸進に）変化する。

【0021】

実際の変形レベルが推定のみされうる、すなわち、このレベルが多少不正確かもしれないことに注意する。

【0022】

一態様によれば、推定された実際の変形のレベル及び目標変形のレベルは、ユーザインターフェースの画面上に表示される。

【0023】

一態様によれば、ステップ（Ａ１）において生成される剪断波弾性データは、下記のサブステップによって生成される。
Ａ１．１．少なくとも１つの合焦した超音波を放射することによって媒体において剪断波が生成される励振ステップ、
Ａ１．２．媒体の時間的に一連の超音波データを取得することで剪断波の伝搬が観察される観察ステップ、
Ａ１．３．媒体の超音波データ及び剪断波伝搬モデルから弾性データが決定される処理ステップ

【0024】

この処理は平面波を使用してもよいが、このステップは、合焦した波を用いて実行されてもよい。

【0025】

一態様によれば、時間データを収集すること及び逐次的に変化する変形を観察することは、剪断波弾性バースト及び静的弾性バーストをインターリーブすることで超音波シーケンスによって達成され、及び／又は、静的弾性データ及び剪断波弾性データは時間的にインターリーブされる、

【0026】

本処理はさらに、ステップ：Ａ１’．媒体の静的弾性（Δε_ｔ）について時間的に一連のデータを収集することを含んでもよい。

【0027】

ステップＡ３において、実際の変形は静的弾性（Δε_ｔ）によって導出されうる。

【0028】

この静的弾性は、ラグランジアン静的弾性（Δε_ｔ）であってもよい。

【0029】

特に、静的弾性（Δε_ｔ）についての時間的に一連のデータは、時間的に一連の静的弾性値（Δε_ｔ）を含んでもよい。時間的に一連の剪断波弾性データ（Ｅｔ）は、時間的に一連の剪断波弾性値（Ｅｔ）を含む。

【0030】

静的弾性値（Δε_ｔ）の積分の関数として合計静的弾性（ε_ｔ）が決定される。

【0031】

ステップＡ３において、実際の変形は、決定された合計静的弾性（ε_ｔ）の関数として決定されうる。

【0032】

本処理はさらに、ステップ：Ａ６’．剪断波弾性（Ｅｔ）、静的弾性（Δε_ｔ）、及び合計静的弾性（ε_ｔ）のうちの少なくとも１つに基づいて特性パラメータを決定することを含んでもよい。

【0033】

特性パラメータは、合計静的弾性の現在の値（ε_ｔ）及び以前の値（ε_ｔ－１ ^＊）を比較する関数として決定されうる。

【0034】

特性結果はブール変数であってもよい。

【0035】

特性パラメータは、第１の識別閾にわたって増大又は減少した合計静的弾性の以前の値（ε_ｔ－１ ^＊）を現在の値（ε_ｔ）が超過するか否かについての関数として決定されうる。この予め定義された識別閾は、固定されてもよく、又は、予め定義された関数に従ってもよい。

【0036】

特性パラメータは、推定された実際の変形のレベル（合計静的弾性（ε_ｔ）によって示される）が目標変形のレベル（例えば、予め定義された許容量を有する）に対応している最短時間の関数として決定されうる。

【0037】

特性パラメータは、剪断波弾性（Ｅｔ）及び／又は静的弾性（Δε_ｔ）の現在の値のエントロピーが予め定義された範囲内に存在するか否かの関数として決定されうる。

【0038】

決定された特性パラメータが第１の最小特性しきい値を超過する限り、ステップＢにおいて、剪断波弾性（Ｅｔ^＊）及び合計静的弾性（ε_ｔ ^＊）の現在の値を用いて、媒体の非線形弾性を定量化しうる。従って、許容できる特性レベルの値のみを使用可能である。しかしながら、不適格な値は、次のｔ＋１サイクルにおいて比較値として使用可能である。

【0039】

決定された特性パラメータが最小特性しきい値を超えない限り、下記のオプションの動作が利用可能である。
媒体の非線形弾性を定量化するために、現在の剪断波弾性（Ｅｔ）及び合計静的弾性（ε_ｔ）の値が使用されないこと、及び／又は、
決定された特性パラメータを反映するフィードバック情報が、プローブのユーザに提示されること、及び／又は、
オプションで、次のサイクル（ｔ＋１）において処理が繰り返されること。

【0040】

予め決められた変形のシーケンスは、特性パラメータの関数として適応化されてもよい。

【0041】

決定された特性パラメータが最小特性しきい値を越えない場合、予め決められた変形のシーケンスは中断又は一時停止されてもよい。

【0042】

したがって、予め決められた変形のシーケンスは予め定義されてもよいが、オプションで、取得されるデータの特性に依存してもよい。

【0043】

本方法はさらに、ステップ：Ｃ．媒体の非線形弾性のレベルを示す画像、スコア、及び／又はシンボルのうちの少なくとも１つを含む、媒体の非線形弾性のレベルを表す視覚情報を決定することを含んでもよい。

【0044】

本方法はさらに、ステップ：Ｄ．実際の変形、特性パラメータ、及び視覚情報のうちの少なくとも１つを含むフィードバック情報を、プローブのユーザに提示することを含んでもよい。

【0045】

ステップＡ１．～Ｂ．又はＡ１．～Ｃ．又は、Ａ１．～Ｄ．が繰り返されてもよく、及び／又は、下記の条件のうちの少なくとも１つが満たされるまで、ステップＡ１．～Ｂ．又はＡ１．～Ｃ．又は、Ａ１．～Ｄ．が繰り返されてもよい。
決定された特性パラメータが、第１の最小特性しきい値より低い第２の最小特性しきい値を越えないこと、及び／又は、
最大回数の反復が実行されたこと、及び／又は、
最大処理時間が経過したこと、及び／又は、
媒体の非線形弾性に係る最小回数の定量化が実行されたこと。

【0046】

従って、本処理は、決定された値が更新及び／又は改善される複数ｔ回のサイクルを含んでもよい。

【0047】

一態様によれば、本方法は、媒体の非線形弾性のレベルを示す画像、スコア、及び／又はシンボルを決定するステップＣ．をさらに含んでもよい。

【0048】

スコア及び／又はシンボルは、アイコン、値対しきい値、フレーズ、値のテーブル、などであってもよい。

【0049】

一態様によれば、本方法はさらに、下記のステップを含んでもよい。
Ａ４．媒体から時間的に一連のＢモードのデータを収集して、プローブに関する媒体の動き補償を計算するステップ、
Ａ５．補償を弾性データに適用するステップ。

【0050】

一態様によれば、Ｂモードのデータ、静的弾性のデータ、及び剪断波弾性のデータは、時間的にインターリーブされる。

【0051】

一態様によれば、ステップ（Ａ１）～（Ａ３）又は（Ａ１）～（Ａ５）又は（Ａ１）～（Ｄ）は同時に実行され、及び／又は、ステップ（Ａ１）～（Ａ３）又は（Ａ１）～（Ａ５）又は（Ａ１）～（Ｄ）は、リアルタイムで又は準リアルタイムで実行される。

【0052】

一態様によれば、時間的に一連のデータの各瞬間について、又は、少なくとも一部の瞬間について、次式に従って線形回帰フィッティングを実行することで、剪断波の非線形性パラメータの値が決定される。

【0053】

【数1】

【0054】

ここで、
Ｅ（ｔ）は、変形の進展中での、変形の各瞬間における弾性であり、
Ｅ_０は、第１の瞬間（ｔ０）における弾性であり、
εは変形であり、
Ａは非線形剪断パラメータである。

【0055】

一態様によれば、本方法はさらに、ステップ（Ａ１）に先行するステップ（０）であって、予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用することなく、媒体の少なくとも１つの超音波又はＭＲＩ（magnetic resonance imaging）又はマンモグラフィー又は剪断波弾性画像が決定され、ステップ（Ａ１）～（Ｂ）に従って非線形弾性を定量化するための関心対象領域（ＲＯＩ）を決定することを可能にするステップ（０）を含む。

【0056】

一態様によれば、提示される「結果」画像の各点の評価された信頼度レベルを従業者に知らせるために、信頼性レベルを含む信頼度マップが、非線形弾性画像とともに表示される。

【0057】

この信頼度マップは、媒体の非線形弾性のレベルを示す画像の各部分の信頼性レベルを示すマップ（又は画像）であってもよい。信頼性レベルは、例えば、線形回帰の結果から導かれる統計情報から導出されてもよく、及び／又は、組織に適用される実際の動きの特性（等速度、一軸の動き、…）を考慮してもよい。このマップは、行列、画像、カラーコード、及び／又はテーブルを用いて実装されてもよい。

【0058】

一態様によれば、予め定義された基準値に関する非線形弾性値が、各データについて、又は、画像の各画素について表示される。この予め定義された基準値は、科学文献からの予め定義された値であってもよく、及び／又は、以前の検査中にこの同じ患者について計算されてもよく、又は、統計的計算の結果であってもよく、及び、オプションで、グラフィック的に表示されてもよい。例えば、この値は、（例えば、各画素又は一群の画素に係る）非線形弾性値の代替又は追加として表示されてもよい。予め定義された値を表示することは、例えば軟部癌媒体の、信頼できる分析及び／又は診断を可能にし、及び／又は、観察される癌のタイプを示すことができるという利点を有する。

【0059】

本発明は、イメージング装置（１）を用いて媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法にも関し、
イメージング装置（１）は、超音波プローブ（６）、マイクロコンピュータ（４）、及びオプションでユーザインターフェースを備え、
本方法は、下記のステップ、すなわち、
プローブを媒体の表面に配置するステップと、
非線形剪断波弾性（ＮＬ－ＳＷＥ）のイメージングを行う第１のモードを起動するステップであって、第１のモードにおいて、プローブは、媒体に対して漸進的に圧迫又は漸進的に減圧することで、予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用し、
装置は、時間的に一連の超音波データを収集し、プローブを用いて媒体において生成された剪断波のイメージングを行い、媒体の弾性を推定し、
装置は、時間的に一連の超音波データを収集し、プローブによって適用された媒体の変形の進展を推定することを可能にする
ステップと、
時間的に一連のデータ及び観察された変形の進展の関数として計算される、媒体の非線形弾性を定量化するステップとを含み、
本方法は、
オプションで、媒体の非線形弾性についての画像をユーザインターフェースに表示するステップと、
オプションで、画像の予め定義された計算及び測定を含む、時間的に一連の画像を保存するステップと、
オプションで、時間的に一連の画像をユーザインターフェースに表示するステップと、
オプションで、非線形画像の解釈の結果を表示するステップとを含む。

【0060】

これらの画像の各々は、二次元又は３Ｄであってもよい。

【0061】

このＮＬ－ＳＷＥモードを開始する前に、例えば臨床例（患者のサイズ、考慮される器官のサイズ、特にそれが乳房組織に関する場合、観察される病変の深さ、組織の密度、など）に従って、予め決められた変形のシーケンスのパラメータを設定するステップを実行してもよい。

【0062】

さらに、いったん非線形性画像が表示されると、例えばユーザの選好情報（他のＢモード画像をオーバーレイすること、など）に従って、表示パラメータを設定すること、単位を変更すること、カラーコードを変更すること、などのステップを行う。

【0063】

圧迫（応力）又は減圧が漸進的な動きである場合、ユーザ又は間接付きのアーム又は他の任意のオペレータは、一時停止なしに、それを連続的に実行してもよい。

【0064】

処理の収集ステップの各々において、プローブは超音波データを収集してもよく、このデータに対して、変形に関連する情報を抽出するために、及び／又は、収集された超音波データを再整列するために、動き推定方法（Ｂモード又はドップラー効果に対するスペックル追跡）を適用してもよい。

【0065】

一態様によれば、予め決められた変形のシーケンスは、定量化するステップの前に、オプションで自動的に停止するサブステップを含む。このことは、例えば、十分なデータが収集されたので取得セッションが終了される、とオペレータに通知する追加の利点をもたらす。

【0066】

一態様によれば、本方法は、特に第１のモードを起動する前に、
プローブを媒体の表面に配置するステップと、
第２の剪断波弾性（ＳＷＥ）イメージングモードを起動することと、
予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用することなく、媒体に剪断波を適用することで、媒体の少なくとも１つの剪断波弾性画像を決定することと、
オプションで画像の予め定義された計算及び測定を含む、画像を保存することと、
画像において関心対象領域を決定することで、領域の非線形弾性のイメージングを行うこととを含む。

【0067】

さらに、本発明は、上述した方法を用いて、非癌媒体と比較して未硬化の癌媒体（良性病変と比較して未硬化の悪性病変）を決定する方法を提供し、未硬化の癌媒体（未硬化の悪性病変）は、非線形弾性のレベルに応じて検出される。

【0068】

具体的には、本発明は、上述した方法を用いて、非癌媒体と比較して未硬化の癌媒体を決定する方法を提供し、検査される媒体は、生物学的な乳房及び／又は腋窩組織である。

【0069】

本開示は、超音波プローブ及びマイクロコンピュータを備えたイメージング装置であって、上述したような媒体の非線形弾性を定量化する方法を実現するように適応化されたイメージング装置に関する。

【図面の簡単な説明】

【0070】

【図1】本発明の一実施形態に係る超音波イメージング装置の概略図である。

【図2A】本発明に係る処理の例、特に、逐次的に変化する概略的な変形を媒体に適用することを概略的に示す。

【図2B】本発明に係る処理の例、特に、逐次的に変化する概略的な変形を媒体に適用することを概略的に示す。

【図2C】本発明に係る処理の例、特に、逐次的に変化する概略的な変形を媒体に適用することを概略的に示す。

【図3A】本開示に係る方法を実行する場合の装置ユーザインターフェース画面の概略図である。

【図3B】本開示に係る方法を実行する場合の装置ユーザインターフェース画面の概略図である。

【図4】本開示に係る改善された処理の論理回路図を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0071】

例示の目的で提供された様々な図にわたって、同じ参照数字は同一又は同様の構成要素を示す。

【0072】

図１に示すイメージング装置１は、超音波疎密波を散乱する粘弾性媒体２であって、例えば、医療用アプリケーションの場合には、生体、例えば患者の身体の一部（乳房、肝臓、腹など）であってもよい粘弾性媒体２の画像を提供することが意図される。イメージング装置１は、弾性剪断波伝搬を検査することで、媒体２の弾性画像を提供することもできる。

【0073】

媒体の画像は、例えば、マイクロコンピュータ４（キーボード又は類似物のような少なくとも１つの入力インターフェース４ｂと、画面又は類似物のような出力インターフェース４ａとを備える）又は他の任意の電子的中央装置によって生成され、これは、超音波疎密波を媒体２へその外部の表面３から送信し、超音波疎密波は、媒体２に含まれる散乱粒子５と相互作用し、これらの粒子は、超音波疎密波を反射する。粒子５は、媒体２の任意の異成分によって構成されてもよく、特に、医療アプリケーションの場合、ヒト組織に存在するコラーゲン粒子（これらの粒子は、超音波画像において、いわゆる「スペックル」を形成する）によって構成されてもよい。

【0074】

媒体２を観察して媒体の画像を生成するために、観察される媒体２の外表面３に対して配置された超音波プローブ６が使用されてもよい。このプローブは、例えば０．５～１００ＭＨｚの間及び好ましくは０．５～１５ＭＨｚの間、例えば約４ＭＨｚの周波数で、超音波検査において一般的に使用されるタイプの圧縮性の超音波パルスを、Ｚ軸に沿って送信する。

【0075】

超音波プローブ６は、ｎ個の超音波トランスデューサＴ１，Ｔ２，…，Ｔｉ，…，Ｔｎのアレイからなり、ｎは、１より大きい整数又は少なくとも１に等しい整数である。

【0076】

このプローブ６は、例えば、リニアアレイの形式を有してもよく、これは、例えば、Ｚ軸に垂直なＸ軸に沿って整列したｎ＝１２８個のトランスデューサを備えてもよい。問題となっているプローブは、トランスデューサの二次元アレイ（平坦又はその他）であってもよい。

【0077】

トランスデューサＴ１，Ｔ２，…Ｔｎは、マイクロコンピュータ４によって互いに独立に制御されてもよく、おそらくは、例えば、可撓性ケーブルによってプローブ６に接続された電子的ラック７に含まれる、中央処理装置（ＣＰＵ）によって互いに独立に制御されてもよい。

【0078】

したがって、トランスデューサＴ１～Ｔｎは、下記のいずれかを選択的に放射することができる。
平面の超音波疎密波（すなわち、この場合、Ｘ，Ｚ平面において直線である波面を有する波）、又は、媒体２における観察のフィールド全体を照射する他の任意のタイプの合焦していない波、例えば、様々なトランスデューサＴ１～Ｔｎにランダム音響信号を放射させることで生成された波、
又は、媒体２の１つ又は複数の点に合焦した超音波疎密波。

【0079】

特許文献１は、合焦していない複数の疎密波、例えば、異なる角度の平面波を使用し、これらの平面波の戻り波を合成して媒体の画像を改善された特性で非常に迅速に取得する合成イメージング技術を提案する。

【0080】

本発明に係るイメージング装置１及び方法は、媒体の剪断波非線形弾性定量化を実行する。この処理を開始するために、非線形剪断波弾性（ＮＬ－ＳＷＥ）に係る第１のイメージングモードが起動されてもよい。

【0081】

ＮＬ－ＳＷＥモードは、媒体の剪断波弾性（ＳＷＥ）を決定するために超音波方法を使用する。

【0082】

この処理（すなわち、各データ収集又はスキャン）は、変形の進展をリアルタイム又は準リアルタイムで観察する超音波処理と同時に組み合わされる及び／又はインターリーブされてもよい。

【0083】

これらの３つの超音波処理の詳細な例は、詳しくは下記で説明される。ＳＷＥ及び歪み処理は平面超音波に基づいてもよく、一方、Ｂモード処理は非平面超音波に基づいてもよい。

【0084】

静的弾性（歪み）を決定する超音波方法の代替又は追加として、プローブは、圧力センサを備えることで、媒体における変形の進展を観察（又は追従）してもよい。

【0085】

図２Ａ～図２Ｃは、本発明に係る処理の例、特に、逐次的に変化する概略的な変形を媒体に適用することを提供する。

【0086】

この例において、処理は、図２Ａに示す状態で開始し、図２Ｃに示す状態で終了する。図２Ａ～図２Ｃは、特に、逐次的に変化する変形を媒体に適用することで引き起こされた媒体の変形の進展を示す。イメージング装置１は、本発明に係る媒体の剪断波非線形弾性定量化を同時に実行する。

【0087】

処理は、数秒、例えば５～１０秒かかってもよい。この時間は、媒体の変形の進展中に十分なデータを収集する（すなわち、この進展中に媒体の非線形剪断波弾性を十分に定量化する）ことに有用である。

【0088】

ユーザは、彼／彼女がプローブ又は他の任意の手段を介して組織に変形を適用する準備ができた状態になるように、カウントダウンを介して警報を受けてもよい。

【0089】

図２Ａ～図２Ｃに示す変形は概略のみである。図３Ａ～図３Ｃのコンテキストにおいて説明するように、本開示に従って適用される変形のレベルは、予め定義された変形のシーケンスによって予め決められる。

【0090】

図２Ａは、プローブ６が外表面３に対して圧力Ｐをほとんど又はまったく与えない場合の、処理の時刻ｔ０におけるイメージング装置１の動作を示す。外表面３は、実質的に、（Ｘ方向に）水平のままである。媒体Ｉ_０の画像は、例えば、外表面３に対して深度Ｚ１において封入体２ｉを含む。同時に、（上に説明したような）媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波処理が開始される。

【0091】

図２Ｂは、Ｐより大きな外圧Ｐ’（又は応力）が与えられ、それにより、外表面３を媒体２の内部に向かってＺ方向に変形する場合の、処理の時刻ｔ１におけるイメージング装置１の動作を示す。このように、媒体の変形は逐次的に変更された。

【0092】

図２Ｃは、ｔ１において与えられたＰ’よりもずっと大きな外圧Ｐ”が存在する場合の、処理の時刻ｔ２におけるイメージング装置１の動作を示す。

【0093】

図２Ａ～図２Ｃに示すような逐次的な圧迫は、連続的かつ漸進的な方法で実行されてもよい。このことは、実際の変形の進展を観察することで、リアルタイムで又は準リアルタイムで実行可能である。代替として、逐次的な減圧が、媒体を含む組織に対して適用されてもよい。

【0094】

既出のように、図２Ａ～図２Ｃに示す変形の進展はランダムでなく、ただし、予め定義された変形のシーケンスによって予め決められる。例えば、このシーケンスは、例えば、装置１のユーザインターフェース画面４ａにおいてユーザに対してグラフィック的に表示されてもよく、これにより、処理の各瞬間においてユーザが正しい圧力を適用することを可能にする。例えば、適用すべき圧力と適用及び測定された圧力とを同じグラフにおいて示すカーソル、又は、プローブにおける振動を表示することで、ユーザに、彼又は彼女が予め定義されたシーケンスに従っているか否かを示す。例えば、予め定義されたシーケンスに従って自動化された方法でプローブを移動させるロボットアームを用いることによって、変形処理を自動化することも可能である。

【0095】

図３Ａ～図３Ｃは、本開示に係る処理中における装置のユーザインターフェースの例示的な画面４ａを示す。例えば、図３Ａ～図３Ｃは、図２Ａ～図２Ｃにおける瞬間ｔ０～ｔ２を参照してもよい。

【0096】

画面４ａは、少なくとも１つの超音波画像を示すフィールド４１を表示してもよい。例えば、この画像は、処理を開始する前、すなわちｔ０の前に取得された媒体における関心対象領域の画像（例えば、剪断波弾性（ＳＷＥ）画像）であってもよい。瞬間ｔ２の後、フィールド４１は、本発明に従って媒体の非線形弾性レベルを示す画像を表示してもよい。

【0097】

画面４ａはさらにフィールド４２を示す。処理中に、上記フィールド４２は、現在の推定された実際の変形のレベルを（例えば、十字形又は点Ｏによって）表示し、また、目標変形のレベルを（例えば、ボール又は円Ｃによって）表示する。

【0098】

推定された実際の変形Ｏは、特にリアルタイムで、現在観察されている変形であり、目標変形Ｃは、特にリアルタイムで、変形の予め決められたシーケンスに従って、逐次的に変化する。目標Ｃは、処理中にフィールド４２において漸進的に変化してもよく、これにより、各瞬間における予め決められた変形のシーケンスの進展を示し、したがって、ユーザをガイドする。

【0099】

図３Ａは、図２Ａ及びしたがって瞬間ｔ０の状態を反映しうる。その結果、プローブ６は、外表面３に対して外圧Ｐをほとんど又はまったく与えない。したがって、現在の推定された実際の変形のレベルＯ及び現在の目標変形のレベルＣは、ともにゼロである。

【0100】

図３Ｂは、図２Ｂ及びしたがって瞬間ｔ１の状態を反映しうる。従って、プローブ６は、外表面３に対して増大した外圧Ｐを与える。この例示的なシナリオにおいて、推定された実際の変形Ｏと現在の目標変形のレベルＣとの間にレベル差が存在する。この実施例では、現在の推定された実際の変形のレベルＯは、現在の目標変形のレベルＣより低い。すなわち、ユーザは、圧力をさらに増大させるように目標Ｃによってガイドされる。

【0101】

図３Ｃは、図２Ｃ及びしたがって瞬間ｔ２の状態を反映しうる。従って、プローブ６は、ｔ１におけるＰ’よりもさらに高い外圧Ｐ”を与える。ｔ２が予め決められた変形のシーケンスの終わりであるので、現在の推定された実際の変形のレベルＯ及び現在の目標変形のレベルＣは、ともに、予め決められた変形のシーケンスの最大値である。

【0102】

オプションで、イメージングは、瞬間ｔ２において停止又は固定される。このことは、イメージングを手動で停止することを必要とすることなく、ｔ２まで予め定義された変形のシーケンスにユーザが集中できるという利点を有する。

【0103】

瞬間ｔ２又はその後に、又は、データ取得中に、装置１は、媒体の非線形弾性を定量化し、それは、時間ｔ０～ｔ２の間における時間的に一連のデータと観察された変形の進展との関数として計算される。ユーザインターフェースは、フィールド４１において媒体の非線形弾性の画像を表示してもよく、それは、定量化された非線形弾性の関数として決定される。オプションで、装置１は、時間ｔ０～ｔ２の間に収集された時間的に一連のデータ（又は画像）を記録してもよい。このステップは、予め定義されたデータ計算及び測定を含んでもよい。さらに、画面４ａは、ユーザインターフェースにおいて時間的に一連の画像を表示してもよい。

【0104】

いったん画像が表示されると、ユーザは、彼又は彼女の選好情報（他のＢモード画像をオーバーレイすること、など）に従って表示パラメータを設定すること、単位を変更すること、カラーコードを変更することを行ってもよい。例えば、単位なしの表示と、単位（例えばｋＰａ）ありの表示との間で切り換えることが可能であり、前者はより解釈しやすく、後者は、値を解釈するために科学文献とともに使用すると有益であるかもしれない。これらの分析は、任意の手段、例えば人工知能によって、統計的アルゴリズムを介して実行されてもよい。

【0105】

さらに、装置は、超音波イメージング、剪断波弾性（ＳＷＥ）イメージング、及び／又はマンモグラフィーの第２のモードを行ってもよい。このモードは、ＮＬ－ＳＷＥモードを用いる前に、又は、以前のスタンドアロンセッションの間に、起動されてもよい。このモードにおいて、装置は、予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用することなく、媒体に剪断波を適用することで、媒体の少なくとも１つの剪断波弾性画像を決定してもよい。画像が保存されてもよく、オプションで、画像の予め定義された計算及び測定を含む。次いで、ユーザは、画像における関心対象領域（ＲＯＩ）を決定し、第１のＮＬ－ＳＷＥモードに従って領域の非線形弾性をイメージングしてもよい。

【0106】

図４は、本開示に係る改善された処理のフローチャートの概略図である。この処理は、特に、収集されたデータの特性基準を含む。

【0107】

処理は、複数サイクルｔにわたって繰り返されてもよい。したがって、処理は、複数サイクルｔを含む可変な時間期間にわたって継続してもよい。この可変な時間又は継続時間及び／又はサイクル数は、予め定義されてもよく、（後述するように）取得されるデータの特性に従って適応化されてもよい。処理は、下記の条件のうちの１つが満たされるまで、繰り返されてもよい。
決定された特性パラメータが、第１の最小特性しきい値より低い第２の最小特性しきい値を越えないこと、及び／又は、
最大回数の反復が実行されたこと、及び／又は、
媒体の非線形弾性に係る最小回数の定量化が実行されたこと。

【0108】

ステップ１において、ユーザは、媒体の表面にプローブを配置する。ステップ２において、スキャニング又はイメージングモードが起動される。このモードは、特に、剪断波弾性（ＳＷＥ）イメージング及び静的弾性（歪み）イメージングを含み、その実行中に、プローブは、媒体に対して次第に圧迫又は次第に減圧することで、予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用する。ステップ２のスキャンは、可変な処理時間にわたって継続してもよい。

【0109】

ステップ３．１において、媒体において生成される剪断波をイメージングする、時間的に一連の超音波データは、プローブを用いて収集され、剪断波弾性（ＳＷＥ）Ｅ_ｔを導出することを可能にする。このステップは、本開示に係るステップＡ１であってもよい。特に、ステップ２のスキャン中における各サイクルｔについて、実際の剪断波速度測定のヤング率Ｅ_ｔが収集されうる。

【0110】

ステップ３．２において、プローブを用いて、媒体の時間的に一連の静的弾性データが収集され、媒体の静的弾性Δε_ｔが導出される。このステップは、本開示に係るステップＡ１’であってもよい。特に、ステップ２のスキャン中における各サイクルｔについて、現在の画像及び履歴画像を比較することで、瞬間の静的（ラグランジアン）弾性Δε_ｔが導出される。例えば、静的弾性は、媒体からの受信された無線周波数エコーの現在（ｔ）のＲＦエコー値及び以前（ｔ－１）のＲＦエコー値を比較することで決定される。

【0111】

時間的に一連の静的弾性データΔε_ｔは、時間的に一連の静的弾性値（特に、サイクルｔごとに１つの値）を含んでもよく、及び／又は、時間的に一連の剪断波弾性データ（Ｅｔ）は、時間的に一連の剪断波弾性値（特に、サイクルｔごとに１つの値）を含む。

【0112】

ステップ５において、合計静的（軸方向）弾性は、静的弾性Δε_ｔを積分することで計算されるε_ｔである。この合計静的弾性ε_ｔは特性決定器に送られる（ステップ４を参照）。この合計静的弾性ε_ｔは、実際の変形を決定するために、及び／又は、ステップ７におけるプローブ位置決めインジケータ（すなわち、図３Ａ～図３Ｃにおける現在の推定された実際の変形レベルＯ）を更新するために使用される。これらのステップ５及び／又は７は、本開示に係るステップＡ３であってもよい。

【0113】

ステップ４において、収集されたデータの特性が定量化される。特に、特性パラメータが決定される。予め決められた変形のシーケンスは。特性パラメータに従って適応化されてもよく、及び／又は、決定された特性パラメータが最小特性しきい値（すなわち第１の特性しきい値）を越えない場合、予め決められた変形のシーケンスは中断又は一時停止されてもよい。例えば、決定された特性パラメータが最小特性しきい値を越えなかった場合、現在の値は使用されず、次のサイクルｔ＋１において、剪断波弾性Ｅ_ｔ＋１、静的弾性Δε_ｔ＋１、及び合計静的弾性ε_ｔ＋１の未来の値に基づいて、特性が再び測定される。

【0114】

ステップ４において、決定された特性パラメータが第１の最小特性しきい値を越える場合、剪断波弾性及び合計静的弾性の現在の値は、決定された特性Ｅｔ^＊及びε_ｔ ^＊値として報告され、これらの値は、媒体の非線形弾性を定量化するために使用される。特性パラメータの可能な決定についての非網羅的な説明が、下記のオプション１～３で与えられる。

【0115】

ステップ９において、特性及び／又は特性パラメータは、特性レベルを示す画像、スコア、及び／又はシンボルとして提示されてもよい。特に、特性の結果は、ブール値（例えば、赤又は緑の色を備え、オプションで、詳細のための他の色、例えばアンバーを備えた信号灯、及び／又はスマイリー顔）として、スケール上の数値インジケータ（例えば、０～１０）として、及び／又は、プローブを用いて行われる運動の表示（例えば、特性パラメータに従って適応化された長さ及び／又は幅を有する矢印）として提示されてもよい。

【0116】

従って、特性パラメータに依存して、フィードバック情報がユーザに提示されてもよい（ステップ１０を参照）。例えば、取り込まれたデータの特性を許容できない場合（例えば、特性パラメータが、予め定義された特性しきい値を越えない場合）、ユーザは、スキャンを継続するように通知され、未来のデータ（ｔ＋１）が再びテストされる。これらのステップ４及び／又は９は、本開示に係るステップＡ６であってもよい。

【0117】

ステップ６において、合計静的弾性ε_ｔ ^＊及び剪断波弾性（ＳＷＥ）Ｅ_ｔ ^＊の決定された特性値を用いて、非線形剪断波弾性μ_ＮＬ，ｔ（ＮＬ－ＳＷＥ）が計算される。

【0118】

ステップ８において、μ_ＮＬ，ｔ値を用いて、非線形剪断波弾性（ＮＬ－ＳＷＥ）情報、例えばＳＷＥ－ＮＬマップが更新される。この情報もまた、例えば、媒体の非線形弾性のレベルを示す画像、スコア、及び／又はシンボルとして提示されてもよい。更新は、各サイクルｔのスキャン中にリアルタイム又は準リアルタイムで実行されてもよい。特に、ＮＬ－ＳＷＥマップは、各μ_ＮＬ，ｔ値により、すなわち各サイクルｔにおいて改善されてもよい。ステップ８は、本開示に係るステップＣであってもよい。

【0119】

ステップ１０において、各サイクルｔのスキャン中に、リアルタイムで又は準リアルタイムで、フィードバック情報がプローブのユーザに提示される。この情報は、ステップ７において更新された実際の変形、ステップ４において更新された特性パラメータ、及び／又はステップ８において更新された非線形剪断波弾性（ＮＬ－ＳＷＥ）情報を含んでもよい。ステップ１０は、本開示に係るステップＤであってもよい。

【0120】

特性パラメータの可能な決定についての非網羅的な説明が、下記に与えられる。これらの決定は、個々に使用されてもよく、又は、組み合わせで使用されてもよい。

【0121】

オプション１：静的弾性による特性の決定
特性パラメータは、合計静的弾性の現在の値ε_ｔ及び以前の値ε_ｔ－１ ^＊を比較する関数として決定されうる。特性パラメータは、第１の識別閾にわたって増大した合計静的弾性の以前の値ε_ｔ－１ ^＊を現在の値ε_ｔが超過するか否かについての関数として決定されうる。この場合、剪断波弾性及び合計静的弾性の現在の値は、決定された特性Ｅｔ^＊及びε_ｔ ^＊値として報告され、媒体の非線形弾性を定量化するために使用される。目標Ｃ（図３Ａ～図３Ｃを参照）は、増大した変形レベルに移動してもよい。

【0122】

この予め定義されたしきい値は、時刻ｔにおいて設定されてもよく、又は、予め定義された関数に従って（例えばリアルタイムで）計算されてもよい。

【0123】

オプションで、以前のε_ｔ－１ ^＊値が、例えば第２の識別閾にわたって増大して、現在のε_ｔ値を超過する場合（すなわち、第１の特性しきい値より低い第２の特性しきい値に到達していない場合）、非線形弾性を定量化する処理（例えばスキャン）は停止されてもよく、オプションで、処理が終了されることに係るエラー及び／又はメッセージがユーザに示されてもよい。

【0124】

上述の説明は、ユーザがスキャン中に逐次的な圧迫を適用することを仮定している。しかしながら、ユーザがスキャン中に逐次的な減圧を適用することも可能である。言いかえると、スキャンの開始前に、ユーザは、第１の圧迫レベルに従って圧迫を適用し、次いで、スキャン中に減圧する。このシナリオにおいて、しきい値を用いて現在のε_ｔ値を以前のε_ｔ－１ ^＊値と比較する処理は、対応して逆転される。（第１の圧迫レベルより低い）第２の予め定義された圧迫レベルに到達している場合、スキャンは停止されてもよい。オプションで、処理が完了したことを示すメッセージが、ユーザに表示／提示されてもよい。第１の圧迫レベルは、ユーザによって選択されてもよく（すなわち、適用された最大圧力レベルによって定義されてもよく）、及び／又は、処理によって（例えば、目標圧力レベルを指示することにより）予め定義されてもよい。第２の圧迫レベルは、設定されてもよく、又は、予め定義された関数であって、例えば、第１の圧力レベルに依存する、及び／又は、非線形弾性を定量化するために十分なデータが収集されたか否かに依存する関数に従って選択されてもよい。

【0125】

オプション２：ワークフローによる特性の決定
特性パラメータは、合計静的弾性ε_ｔによって示される推定された実際の変形のレベルが、特に予め定義された許容量を有する目標変形のレベルに等しくなる、予め定義された時間期間の関数として決定されてもよい。したがって、プローブの場所が、時間期間中に目標場所Ｃ（図３Ａ～図３Ｃを参照）と一致する場合（すなわち、第１の特性しきい値に到達している場合）、剪断波弾性及び合計静的弾性の現在の値は、決定された特性Ｅｔ^＊，ε_ｔ ^＊値として報告され、媒体の非線形弾性を定量化するために使用される。この結果は、ステップ１０において、例えば特性インジケータに所定の色を表示することで、ユーザに示されてもよい。目標Ｃは、増大した変形レベルに移動してもよい。

【0126】

しかしながら、プローブが目標場所に到達していない場合、目標はそのレベルに留まってもよい。プローブが、予め定義された継続時間より長い時間期間にわたって目標場所に到達しない場合（すなわち、第１の特性しきい値より低い第２の特性しきい値に到達していない）、非線形弾性を定量化する処理（及び／又はスキャン）は停止されてもよく、オプションで、処理が終了したことを特定するエラー及び／又はメッセージがユーザに示されてもよい。

【0127】

予め定義された継続時間は、少なくとも１サイクルｔを含んでもよく、可変な処理時間よりも短いという優位点を有する。例えば、予め定義された継続時間は、１秒未満（例えば、３０ミリ秒～１００ミリ秒）であってもよく、可変な処理時間は数秒間にわたって継続してもよい。予め定義された時間が数サイクルｔからなる場合、サイクル中にステップ１～４のみが実行され、ステップ６～１０はその後でのみ実行されることが可能である。予め定義された時間は、固定されてもよく、又は、予め定義された関数に従って適応化されてもよい。

【0128】

さらに、非線形弾性を定量化する処理（及び／又はスキャン）のための可変な時間は、最大限度の後で自動的に停止してもよい。

【0129】

このコンテキストにおいて、波によって媒体が加熱されうるので、スキャン時間の追跡が有益であることに注意すべきである。従って、最大時間の後に処理を停止すること、及び／又は、データ取り込みを迅速に完了することが望ましい。

【0130】

オプション２のシナリオは、ユーザがスキャン中に圧迫及び／又は減圧を自由に適用することも可能にする。この場合、予め決められた変形のシーケンスは、１つ又は複数の圧迫レベルとして実現されてもよい。例えば、本方法は、最小及び最大しきい値レベルを提供してもよい。

【0131】

オプション３：瞬間の測定による特性の決定
特性パラメータは、現在の値のエントロピーが、特に剪断波弾性（Ｅｔ）及び／又は静的弾性（Δε_ｔ）の現在の値の、予め定義された範囲内に存在する場合（すなわち、このエントロピーが予め定義された区間内に制限される場合、及び／又は、第１のしきい値に到達している場合）に決定されてもよい。

【0132】

この場合、剪断波弾性及び合計静的弾性の現在の値は、決定された特性Ｅｔ^＊及びε_ｔ ^＊値として報告され、媒体の非線形弾性を定量化するために使用される。この結果は、ステップ１０において、例えば特性インジケータに所定の色を表示することで、ユーザに示されてもよい。目標Ｃは、増大した変形レベルに移動してもよい。

【0133】

以前のε_ｔ－１ ^＊値が、例えば第２の識別閾にわたって増大して、現在のε_ｔ値を超過しない場合のみ（すなわち、第１の特性しきい値より低い第２の特性しきい値に到達していない場合）、オプション３のテストは前提条件を有してもよい。この場合、非線形弾性を定量化する処理（例えばスキャン）は停止されてもよく、オプションで、処理が終了されることを示すエラー及び／又はメッセージがユーザに通知されてもよい。

【0134】

「Ｂモード」におけるＩ_ｋ媒体の画像の決定
下記の処理は、「Ｂモード」イメージングとして知られる。Ｂモードの時間的に一連のデータ（又は画像又は画像データ）は、（前述したように）逐次的に変化する変形を適用する場合にプローブに関する媒体の動き補償を計算するために使用されてもよい。

【0135】

媒体の画像（Ｉ）を生成するために、イメージング装置は例えば下記のステップを実行する。
（ｉ１）マイクロコンピュータ４が、粘弾性媒体に向けて少なくとも１つの合焦していない超音波疎密波バーストをプローブ６に放射させること、
（ｉ２）マイクロコンピュータ４が、粘弾性媒体の反射粒子５との相互作用により合焦していない超音波疎密波によって生成されたエコーを含む、粘弾性媒体２から受信された音響信号を、プローブ６にリアルタイムで検出及び記録させること、及び
（ｉ３）マイクロコンピュータ４が、サブステップ（ｉ２）において粘弾性媒体２から受信された音響信号を処理して媒体の１つ又は複数の画像（Ｉ）を決定する処理ステップ。

【0136】

焦点が合わない超音波疎密波は、非常に高い伝搬速度を有する媒体２を介して、例えば人体では約１５００ｍ／ｓで伝搬し、反射粒子５と相互作用し、エコー又は同様の信号擾乱を生成する。これは、超音波イメージングの分野ではスペックルノイズとして知られる。

【0137】

スペックルノイズは、合焦していない超音波疎密波バーストの後で、サブステップ（ｉ２）の間にＴ１，…，Ｔｎトランスデューサによってピックアップされる。このように各Ｔｉトランスデューサによって取り込まれたｓｉ（ｔ）信号は、まず、高周波（例えば３０～１００ＭＨｚ）においてサンプリングされ、このトランスデューサにそれぞれ接続されたラック７におけるサンプラーＥ１，Ｅ２，…Ｅｎによってリアルタイムでディジタル化される。

【0138】

このようにサンプリング及びディジタル化されたｓｉ（ｔ）信号は、次いで、Ｔｉトランスデューサに固有のラック７におけるＭｉメモリに、またリアルタイムで、格納される。

【0139】

各Ｍｉメモリは、例えば、１２８ＭＢの容量を有し、受信されたすべてのｓｉ（ｔ）信号を格納する。

【0140】

いったんすべてのｓｉ（ｔ）信号が保存されると、中央処理装置（ＣＰＵ）は、サブステップ（ｉ３）ごとの標準パス形成処理によって、ラック７における総和回路Ｓによりこれらの信号を再処理する（又は、それはこれの処理自体を実行し、又は、前記処理はマイクロコンピュータ４に実行されてもよい）。

【0141】

このように信号Ｓ（ｘ，ｚ）が生成され、これらの信号は、合焦していない超音波バーストを受けた媒体の視野画像にそれぞれ対応する。

【0142】

例えば、Ｓ（ｔ）信号は、次式を用いて計算されてもよい。

【0143】

【数2】

【0144】

ここで、
ｓｉは、超音波疎密波バーストを受けたトランスデューサＮｏ．ｉによって検出される未処理信号であり、
ｔ（ｘ，ｚ）は、座標（ｘ，ｚ）を有する視野における点に超音波疎密波が到達するまでにかかる時間であり、ｔ＝０をバーストの開始部とし、
ｄｉ（ｘ，ｚ）は、座標（ｘ，ｚ）を備えた視野における点とトランスデューサＮｏ．ｉとの間の距離、又はこの距離の近似値であり、
Ｖは、観察される粘弾性媒体における超音波疎密波の平均伝搬速度であり、
αｉ（ｘ，ｚ）は、アポディゼーション法則を考慮した重み付け係数である（実際に、それは、多くの場合、αｉ（ｘ，ｚ）＝１として考慮されてもよい）。

【0145】

上述の式は、視界が３次元（トランスデューサの二次元のアレイ）である場合、（ｘ，ｚ）平面の空間座標を空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）で置き換え、必要な変更を加えて適用される。

【0146】

オプションのパス形成ステップの後で、ＣＰＵは、最後のバーストに対応するＳ（ｘ，ｚ）画像信号を、ラック７におけるメインメモリーＭに格納する。これらの信号はまた、マイクロコンピュータ４が媒体の画像（Ｉ）自体を計算するために、マイクロコンピュータ４に格納されてもよい。

【0147】

合成イメージング技術のような、媒体の画像（Ｉ）を生成するための他の技術が存在する。媒体の画像を取得するための任意のイメージング技術が使用されてもよい。理想的には、高速に画像を取得できる技術が使用される。

【0148】

静的弾性（歪み）の決定
下記の処理は、静的弾性（歪み）イメージングとして知られている。時間的に一連の静的弾性（歪み）データ（又は画像又は画像データ）は、（前述したような）実際の変形の推定された進展を観察するために使用されうる。

【0149】

媒体の画像（Ｉ_ｋ）は、相関によって処理されてもよく、利点として、２つずつの相互相関によって、すなわち、インデックスｋの媒体の画像（Ｉ_ｋ）と、インデックスｋ－１の媒体の画像（Ｉ_ｋ－１）との間で処理されてもよい。

【0150】

相互相関は、例えば、ラック７の専用電子回路ＤＳＰにおいて実行されてもよく、又は、ＣＰＵ又はマイクロコンピュータ４においてプログラミングされてもよい。

【0151】

この相互相関処理の間に、相互相関関数＜Ｓ_ｋ－１（ｘ，ｚ），Ｓ_ｋ（ｘ，ｚ）＞が最大化されることで、各粒子５が受けて超音波エコーをもたらす変位が決定される。

【0152】

そのような相互相関計算の例は、従来技術では、特に非特許文献３～５において与えられる。

【0153】

したがって、変位フィールド、すなわち、媒体２の各位置（ｘ，ｚ）における一組の変位ベクトル又はｕ（ｘ，ｚ，ｔ）が取得され、それは、時間変数ｔを画像インデックスｋで置き換えるｕ_ｋ（ｘ，ｚ）として示されうる。これらの変位ベクトルは、オプションで、単一の成分、又は、２つ又は３つの成分に整理されてもよい。考慮する実施例において、画像インデックスｋにおける変位フィールドｕ_ｋは次式になる。

【0154】

【数3】

【0155】

この変位フィールド（一組の変位ベクトル）はメモリＭ又はマイクロコンピュータ４に格納される。

【0156】

変位フィールドＩｕ_ｋの画像が生成されてもよく、媒体の時間的に一連の画像を表す変位フィールドＩｕ_ｋのすべての画像が、特にマイクロコンピュータ画面４ａによって、例えば、変位値がグレーレベル又はカラーレベルのような光学的パラメータによって示されるスローモーション動画として、可視化されてもよい。

【0157】

部分的変形画像ＩΔε_ｋの決定
次いで、媒体２の各点において、部分的な変形Δε、すなわち、各空間変数（考慮している実施例ではＸ，Ｚに係る座標）に関する変位ベクトル成分の微分係数を成分として有するベクトル、すなわち次式のベクトルが計算されてもよい。

【0158】

【数4】

【0159】

代替として、実施例によれば、Ｚ方向における単軸の変形／部分的変形のみが計算される。この理由は、プローブの外圧に起因する圧迫が主としてこの方向に生じるからである。同様に、後の応力計算において、おそらくは、Ｚ方向における単軸の部分的応力／応力のみが計算される。このことは計算を簡単化する。

【0160】

変位ベクトルの場合のように、部分的変形画像（ＩΔε_ｋ）は、Ｘ－Ｚ平面（画像平面）の座標（ｘ，ｚ）の任意の点で計算された一組の部分的な変形から生成されてもよい。

【0161】

これらの部分的変形ベクトル又は部分的変形画像（ＩΔε_ｋ）は、特にマイクロコンピュータ画面４ａによって、スローモーション動画として、表示されてもよい。

【0162】

外圧に起因する媒体の移動の決定
外表面３に与えられる外圧Ｐにおける変動に起因する媒体２の変形は、遅く、弾性を有し、準一様な変形である。この変形は、粘弾性媒体２の内部において伝搬し、媒体２に含まれる粒子５及び要素を移動させる。

【0163】

外圧Ｐによって生じる外部変形は、インデックスｋに係る媒体の画像（Ｉ_ｋ）と、インデックスｋ－１に係る媒体の以前の画像（Ｉ_ｋ－１）との間の移動を生じさせるとみなされてもよい。

【0164】

次いで、移動は、インデックスｋに係る媒体の画像と、インデックスｋ－１に係る以前の媒体の画像との間における変位フィールド（ｕ_ｋ）によって決定されうる。

【0165】

特に、この動きは、画像インデックスｋステップにおける変位フィールドの一組の変位ｕ_ｋ（ｘ，ｚ）を、一般的かつ簡単な方法で、すなわち、例えば１０個未満の非常に少ないパラメータで表す、インデックスｋの幾何学的変換Ｔ_ｋによってモデル化されうる。

【0166】

第１の変形例によれば、図２Ａ及び図２Ｂの間で示すように、幾何学的変換Ｔ_ｋは並進を含む。

【0167】

第２の変形例によれば、幾何学的変換Ｔ_ｋは、並進及び相似変換を含む。

【0168】

第２の変形例によれば、幾何学的変換Ｔ_ｋは、並進、相似変換、及び回転を含む。

【0169】

したがって、Ｘ－Ｚ平面、画像平面において、幾何学的変換は、行列形式で次式のように表されてもよい。

【0170】

【数5】

【0171】

ここで、下記の幾何学的変換（Ｔｋ）パラメータを用いる。
Ｔｘ，Ｔｙ：画像平面における並進係数、
Ｈｘ，Ｈｚ：画像平面における相似変換係数、及び、
θ：画像平面に垂直な軸の回転角。

【0172】

したがって、各座標（ｘ１，ｚ１），（ｘ２，ｚ２），（ｘ３，ｚ３）の画像の３点Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３をとると、点Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の変位ベクトルのＸ及びＺ成分を書き直すために、次式の関係が得られる。

【0173】

【数6】

【0174】

ここで、
ｄｘ１＝ｕ_ｘ１ ｄｚ１＝ｕ_ｚ１
ｄｘ２＝ｕ_ｘ２ ｄｚ２＝ｕ_ｚ２
ｄｘ３＝ｕ_ｘ３ ｄｚ３＝ｕ_ｚ３

【0175】

さらに、上述した行列Ａ及びＢ、すなわち、画像における３点の座標に対応する行列Ａと、これらの同じ３点の座標に対応し、これらの点の変位（移動）を含む行列Ｂとから幾何学的変換Ｔ_ｋを計算することを可能にする関係が存在する。したがって、幾何学的変換の行列は、行列Ｂと行列Ａの逆行列との行列積によって得られる。

【0176】

【数7】

【0177】

この関係を適用することで、３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から幾何学的変換Ｔ_ｋを計算することが可能になる。

【0178】

逆に、いったん幾何学的変換Ｔ_ｋが確立されると、この関係の逆の関係によって、任意の点Ｐの座標（ｘ，ｚ）がわかる。

【0179】

【数8】

【0180】

次いで、以前の移動からの任意のタイプの画像を補償することは、以前の幾何学的変換の行列の乗算によって、すなわち、１からｋまで変化するインデックスｉを有する幾何学的変換Ｔｉの行列の乗算によって実行されうる。

【0181】

３点を用いて確立される上述の関係は、画像の３、４、５、又は６点を含む点群に一般化されてもよい。点群は、３～１０個の画像点を含む。

【0182】

さらに、一実施形態では、（点群の）３つの画像点の個体群が使用され、上記固体群は、大きな個数Ｎｇの点群を含む。例えば、この固体群サイズにおいて、点群の個数Ｎｇは１００より大きい。

【0183】

従って、幾何学的変換Ｔ_ｋのパラメータは、画像の点群の固体群から計算されたパラメータのメジアン値によって取得される。

【0184】

特に、この技術が変位フィールドｕ_ｋの画像に適用されることで、インデックスｋの媒体に係る画像と、インデックスｋ－１の媒体に係る以前の画像との間の動きが導出されうる。

【0185】

点群の個体群を用いることによって、インデックスｋの媒体に係る画像と、インデックスｋ－１の媒体に係る以前の画像との間の移動をより包括的に表す幾何学的変換を決定することができる。

【0186】

利点として、各グループにおける点は、画像においてランダムに選択される。この構成を用いて、画像間の移動をより包括的かつ確実に表す幾何学的変換が決定されうる。

【0187】

媒体の剪断波弾性画像ＩＥ_ｋの決定
下記の処理は、媒体の剪断波弾性イメージングとして知られる。時間的に一連の剪断波弾性データ（又は画像又は画像データ）は、（前述したような）媒体の非線形弾性を定量化するために使用されうる。

【0188】

特許文献２は、粘弾性媒体２のために弾性イメージング技術を提案し、イメージング装置１は、この媒体における弾性剪断波の伝搬を検査する。弾性剪断波の動きは、上述した手段によって、特にマイクロコンピュータ４によってモニタリングされる。

【0189】

このことは、いくつかのステップで行われる。
（ｅ１．１）プローブ６によって、粘弾性媒体に合焦した少なくとも１つの超音波を放射することで、マイクロコンピュータ４が粘弾性媒体２において弾性剪断波を生成する励振ステップ、
（ｅ１．２）粘弾性媒体２における観察フィールドの複数の点において同時に剪断波伝搬が観察される観察ステップであって、媒体の時間的に一連の複数の中間画像ＩＩ_ｊ，ｋが生成されるサブステップを含むステップ。ｊは、両端を含む０～Ｍの範囲にわたる中間画像インデックスであり、Ｍ＋１は、生成される中間画像の個数である。

【0190】

媒体の各中間画像は、例えば、媒体の画像Ｉｋを決定する前述の方法によって生成され、本方法によれば、少なくとも１つの合焦していない超音波疎密波バーストがプローブ６によって送信され、受信される音響信号がプローブ６によって検出及び記録され、これらの音響信号を処理することで、媒体の中間画像（ＩＩ_ｊ，ｋ）が生成される。

【0191】

ステップ（ｅ１）において送信される合焦した超音波の焦点及びタイミングと、ステップ（ｅ２）において送信される合焦していない超音波のタイミングとは、視野における剪断波の伝搬中に、合焦していない超音波がこの視野に到来するように適応化される。したがって、剪断波は、媒体の生成された中間画像ＩＩ_ｊ，ｋにおいて可視化される。

【0192】

次いで次のステップに進む。
（ｅ１．３）媒体の中間画像を処理して媒体の弾性画像ＩＥ_ｋを決定するステップ。

【0193】

媒体の中間画像ＩＩ_ｊ，ｋは、例えば、前述のように相関又は相互相関によって、変位フィールドｕ_ｊ，ｋを計算するように処理される。例えば、インデックスｊの媒体に係る中間画像（ＩＩ_ｊ，ｋ）と、インデックスｊ－１の媒体に係る中間画像（Ｉ_{ｊ－１，ｋ}）との間の相互相関によって。決定した変位ベクトルは、剪断波伝搬を動画として可視化するために使用されうる。さらに、変位フィールドから、媒体２の各点における部分的変形Δεが計算されうる。

【0194】

変位又は変形のフィールドから、マイクロコンピュータ４は、次いで、マッピングステップに進みうるという利点を有する。マッピングステップでは、視野における時間にわたる動きパラメータ（変位又は部分的変形）の進展に基づいて、視野の所定の選択された点において、又は、視野全体において、少なくとも１つの剪断波伝搬パラメータが計算される。

【0195】

次いで、視野の様々な点における一組の剪断波伝搬パラメータに対応して、弾性画像ＩＥ_ｋが生成されうる。

【0196】

媒体のこの弾性画像ＩＥ_ｋは、特に、マイクロコンピュータの画面４ａを介して見ることができ、この場合、伝搬パラメータの値は、グレーレベル又は色レベルのような光学的パラメータによって示される。

【0197】

マッピングステップにおいて計算される剪断波伝搬パラメータは、例えば下記から選択される。
剪断波速度Ｃｓ、又は、
剪断係数μ、又は、
ヤング率Ｅ＝３μ、又は、
剪断波減衰α、又は、
剪断弾性μ１、又は、
剪断粘度μ２、又は、
媒体組織の機械的な緩和時間τｓ。

【0198】

例えば、視野の異なる点において、下記を計算することができる。
組織の硬さへのアクセスを提供する剪断波速度値Ｃｓ、
媒体のローカル粘度の特性である、組織の機械的緩和時間の値τｓ

【0199】

この目的で、例えば、媒体の各位置ｒにおける剪断波によって生成された変位ｕが従う次式の伝搬方程式によって表される、剪断波伝搬モデルが使用される。

【0200】

【数9】

【0201】

ここで、
ρは組織の密度であり。
τＳは組織の機械的緩和時間であり、
ｃＳは、組織のヤング率Ｅに直接的に関連する、次式の剪断波速度である。

【0202】

【数10】

【0203】

一組の変位ｕを用いてこの伝搬方程式を解くことは、上に引用した伝搬パラメータ（ｃＳ，τＳ）をもたらす。

【0204】

１つ又は複数の伝搬パラメータの計算の変形例もまた可能である。
特に、波動方程式は、フーリエ法によって、例えば周波数帯にわたって値を平均することによって、解くことができる。
変位に代えて、部分的変形が使用されてもよい。

【0205】

複数の異なる剪断波を用いて、伝搬パラメータマッピング、すなわち弾性画像が確立されてもよい。
次いで、より正確なマッピングを得るために、例えばそれらの平均を計算することによって、それらを組み合わせることができる。

【0206】

媒体２における剪断波の伝搬速度は、弾性画像ＩＥ（剪断波の伝搬パラメータ）を決定するために媒体の多数の画像（中間画像）が撮影されるこの処理の間に、外表面３に与えられる外圧Ｐの変動が存在しないことを考慮するように十分に高くなる。
したがって、媒体のこれらの画像は、媒体の移動によって補正されない。

【0207】

しかしながら、媒体の弾性画像ＩＥ_ｋは、初期媒体の画像Ｉ_０と比較されうるように、又は、補正された変形画像Ｉε_ｋ ^＊と比較されうるように、考慮される瞬間又は近接した瞬間（インデックスｋによって表される）における動きに対して補正されなければならない。

【0208】

非線形性パラメータの画像ＩＮＬ_ｋの決定
線形弾性領域において、媒体２は、応力σに比例して変形し、フックの法則に従う。

【0209】

【数11】

【0210】

ここで、
Ｅ_０は線形領域のヤング率であり、
εは変形である。

【0211】

非線形弾性領域において、この比例はもはや有効ではない。ほとんどの場合、媒体２における材料のヤング率Ｅは、圧迫に応じて増大する。

【0212】

次いで、弾性係数又はヤング率Ｅは、応力－変形曲線の勾配として、すなわち、次式により定義される。

【0213】

【数12】

【0214】

ここで、
Ｅはヤング率であり、
Δσは局所的な応力変動、すなわち部分的応力であり、
Δε_ｔは、瞬間（ｔ）において瞬間（ｔ－Δｔ）に関して定量化された静的弾性であり、したがって、Δεは局所的な変形変動、すなわち、ゼロに近づく（Δｔ）にわたる部分的変形Δε_ｔである。

【0215】

弾性の非線形性パラメータは、例えば、非特許文献６及び７において言及された剪断Ａにおける３次弾性係数と呼ばれるランダウ係数であってもよい。

【0216】

特に、前述の文献における数式（１）は、弾性（ヤング率）Ｅ及び応力σの間の関係（Ｒ１）として書き直すことができる。

【0217】

【数13】

【0218】

ここで、
Ｅはヤング率又は弾性係数であり、
Ｅ_０は、線形領域のヤング率、すなわち、圧迫なしの媒体の材料のヤング率であり、したがって、時間的に一連の画像における第１の補正された弾性画像であり、
σは応力であり、例えば、プローブ６のユーザによって与えられる外圧によって引き起こされる圧迫に実質的に対応する、垂直Ｚ方向における一軸方向のσ_ｚ応力であり、
Ａは、求める非線形性パラメータである。

【0219】

上述の関係Ｒ１の微分により、次式が得られる。

【0220】

【数14】

【0221】

数式（ｅｑ．１）のヤング率の定義によって除算することにより、また、積分することにより、弾性（ヤング率）Ｅ及び変形εの間の関係Ｒ２、すなわち次式が得られる。

【0222】

【数15】

【0223】

ここで、
Ｅはヤング率であり、
Ｅ_０は、線形領域のヤング率、すなわち、圧迫なしの媒体の材料のヤング率であり、したがって、時間的に一連の画像における第１の補正された弾性画像であり、
ｌｎ（）は自然対数関数であり、
εは変形であり、
Ａは、決定すべき非線形性パラメータである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法であって、上記方法は、下記のステップ、すなわち、
Ａ１．上記媒体から時間的に一連の剪断波弾性データを収集することと、
Ａ２．剪断波の収集中に、予め決められた変形のシーケンスに従って、逐次的に変化する変形を上記媒体に適用することと、
Ａ３．実際の変形の進展を観察することと、
Ｂ．上記時間的に一連のデータ及び上記変形の進展の関数として、上記媒体の非線形弾性を定量化することとを含む、
方法。

【請求項2】

上記実際の変形の進展を観察することは、リアルタイムで又は準リアルタイムで実行される、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

上記実際の変形の進展を観察するステップは、上記媒体から、時間的に一連の超音波データを収集することを含む、
請求項１又は２記載の方法。

【請求項4】

ステップ（Ａ１）において生成される上記剪断波弾性データは、下記のサブステップ、すなわち、
Ａ１．１．少なくとも１つの合焦した超音波を放射させることによって上記媒体において剪断波が生成される励振ステップと、
Ａ１．２．上記媒体から時間的に一連の超音波データを取得することで剪断波の伝搬が観察される観察ステップと、
Ａ１．３．上記媒体の上記超音波データから及び剪断波伝搬モデルから上記剪断波弾性データが決定される処理ステップと
によって生成される、
請求項１～３のうちの１つに記載の方法。

【請求項5】

上記方法は、上記媒体の時間的に一連の静的弾性（Δε _ｔ ）データを収集するステップＡ１’．をさらに含み、
ステップＡ３において、上記実際の変形は上記静的弾性（Δε_ｔ）によって導出される、
請求項１～４のうちの１つに記載の方法。

【請求項6】

上記時間的に一連のデータを収集すること及び上記逐次的に変化する変形を観察することは、剪断波弾性ショット及び静的弾性プルを挿入することで超音波シーケンスによってセットアップされ、及び／又は、上記静的弾性データ及び上記剪断波弾性データは時間的にインターリーブされる、
請求項５記載の方法。

【請求項7】

上記静的弾性の値（Δε_ｔ）の積分に基づいて合計静的弾性（ε_ｔ）が決定され、
ステップＡ３において、上記実際の変形は、決定された上記合計静的弾性（ε_ｔ）の関数として決定される、
請求項５又は６記載の方法。

【請求項8】

上記方法は、上記剪断波弾性（Ｅｔ）、上記静的弾性（Δε_ｔ）、及び上記合計静的弾性（ε_ｔ）のうちの少なくとも１つの関数として特性パラメータを決定するステップＡ６．をさらに含む、
請求項７記載の方法。

【請求項9】

上記特性パラメータは、上記合計静的弾性の現在の値（ε_ｔ）及び以前の値（ε_ｔ－１ ^＊）の比較に基づいて決定され、及び／又は、
特性結果はブール変数であり、及び／又は、
上記特性パラメータは、第１の識別閾にわたって増大又は減少した上記合計静的弾性の以前の値（ε_ｔ－１ ^＊）を上記現在の値（ε_ｔ）が超過するか否かに基づいて決定される、
請求項８に記載の方法。

【請求項10】

推定された実際の変形のレベル及び目標変形のレベルは、ユーザインターフェースにおいて通知され、
上記推定された実際の変形は、観察された変形に対応し、
上記目標変形は、上記予め決められた変形のシーケンスに従って変化する、
請求項８又は９記載の方法。

【請求項11】

上記推定された実際の変形は、観察された変形にリアルタイムで対応し、
上記目標変形は、上記予め決められた変形のシーケンスに従ってリアルタイムで変化する、
請求項１０記載の方法。

【請求項12】

上記推定された実際の変形のレベル及び上記目標変形のレベルは、上記ユーザインターフェースの画面上に表示される、
請求項１０又は１１に記載の方法。

【請求項13】

上記特性パラメータは、上記推定された実際の変形のレベルが上記目標変形のレベルに対応している最短時間に基づいて決定される、
請求項１０～１２のうちの１つに記載の方法。

【請求項14】

上記特性パラメータは、上記剪断波弾性（Ｅｔ）及び／又は上記静的弾性（Δε_ｔ）の現在の値のエントロピーが予め定義された範囲内に存在するか否かの関数として決定される、
請求項８～１３のうちの１つに記載の方法。

【請求項15】

上記逐次的に変化する変形は、超音波プローブによって上記媒体を逐次的に圧迫又は逐次的に減圧することで、上記超音波プローブによって適用され、
上記超音波プローブは、上記時間的に一連のデータを収集すること及び／又は上記実際の変形の進展を観察することのために同時に使用される、
請求項８～１４のうちの１つに記載の方法。

【請求項16】

上記逐次的な圧迫及び／又は上記逐次的な減圧が連続的かつ漸次に実行される、
請求項１５記載の方法。

【請求項17】

上記決定された特性パラメータが第１の最小特性しきい値を超過する限り、ステップＢにおいて、上記剪断波弾性（Ｅｔ^＊）及び上記合計静的弾性（ε_ｔ ^＊）の現在の値を用いて、上記媒体の非線形弾性を定量化する、
請求項１５又は１６記載の方法。

【請求項18】

上記決定された特性パラメータが上記第１の最小特性しきい値を超えない限り、
上記媒体の非線形弾性を定量化するために、上記剪断波弾性（Ｅｔ）及び上記合計静的弾性（ε_ｔ）の現在の値は使用されず、及び／又は、
上記決定された特性パラメータを表すフィードバック情報は、上記超音波プローブのユーザに提示される、
請求項１７記載の方法。

【請求項19】

次のサイクル（ｔ＋１）において処理が繰り返される、
請求項１８記載の方法。

【請求項20】

上記予め決められた変形のシーケンスは、上記特性パラメータに従って適応化され、及び／又は、
上記決定された特性パラメータが上記第１の最小特性しきい値を越えない場合、上記予め決められた変形のシーケンスは中断又は一時停止される、
請求項１７～１９のうちの１つに記載の方法。

【請求項21】

上記方法は、上記媒体の非線形弾性のレベルを示す少なくとも１つの画像、スコア、及び／又はシンボルを含む、上記媒体の非線形弾性のレベルを表す視覚情報を決定するステップＣ．をさらに含む、
請求項１７～２０のうちの１つに記載の方法。

【請求項22】

上記方法は、上記実際の変形、上記特性パラメータ、及び上記視覚情報のうちの少なくとも１つを含むフィードバック情報を、上記超音波プローブのユーザに提示するステップＤ．をさらに含む、
請求項２１記載の方法。

【請求項23】

ステップＡ１．～Ｂ．又はＡ１．～Ｃ．又は、Ａ１．～Ｄ．が繰り返され、及び／又は、
下記の条件、すなわち、
上記決定された特性パラメータが、上記第１の最小特性しきい値より低い第２の最小特性しきい値を越えないこと、及び／又は、
最大回数の反復が実行されたこと、及び／又は、
処理の最大時間が経過したこと、及び／又は、
上記媒体の非線形弾性に係る最小回数の定量化が実行されたこと
のうちの少なくとも１つが満たされるまで、ステップＡ１．～Ｂ．又はＡ１．～Ｃ．又は、Ａ１．～Ｄ．が繰り返される、
請求項２２記載の方法。

【請求項24】

Ａ４．上記媒体から時間的に一連のＢモードデータを収集して、上記超音波プローブに関する上記媒体の動きの補償を計算するステップと、
Ａ５．上記補償を弾性データに適用するステップとをさらに含む、
請求項２２又は２３のうちの１つに記載の方法。

【請求項25】

上記Ｂモードデータ、上記静的弾性データ、及び上記剪断波弾性データは、時間的にインターリーブされる、
請求項２４記載の方法。

【請求項26】

ステップ（Ａ１）～（Ａ３）又は（Ａ１）～（Ａ６）は同時に実行され、及び／又は、
ステップ（Ａ１）～（Ａ３）又は（Ａ１）～（Ａ６）又は（Ａ１）～（Ｄ）は、リアルタイムで又は準リアルタイムで実行される、
請求項２４又は２５記載の方法。

【請求項27】

上記時間的に一連のデータの各瞬間について、又は、少なくとも一部の瞬間について、次式に従って線形回帰フィッティングを実行することで、剪断波非線形性パラメータの値が決定され、

【数1】

ここで、
Ｅ（ｔ）は、変形の進展中での、変形の各瞬間における弾性であり、
Ｅ_０は、第１の瞬間（ｔ０）における弾性であり、
εは変形であり、
Ａは上記剪断波非線形性パラメータである、
請求項１～２６のうちの１つに記載の方法。

【請求項28】

ステップ（Ａ１）に先行するステップ（０）であって、予め決められた変形シーケンスに従って変形を適用することなく、上記媒体の少なくとも１つの超音波又はＭＲＩ（magnetic resonance imaging）画像又はマンモグラフィー画像又は剪断波弾性画像が決定され、ステップ（Ａ１）～（Ｂ）に従って非線形弾性を定量化するための関心対象領域（region of interest：ＲＯＩ）が決定されるステップ（０）をさらに含む、
請求項１～２７のうちの１つに記載の方法。

【請求項29】

非線形弾性画像の表示と並列に、信頼度マップが表示される、
請求項１～２８のうちの１つに記載の方法。

【請求項30】

画像の各データ又は各画素について、予め定義された基準値に対する非線形弾性値が表示される、
請求項１～２９のうちの１つに記載の方法。

【請求項31】

イメージング装置（１）を用いて媒体の非線形剪断波弾性を定量化する超音波方法であって、
上記イメージング装置（１）は、超音波プローブ（６）及びマイクロコンピュータ（４）を備え、
上記方法は、
上記媒体の表面に上記超音波プローブを配置するステップと、
非線形剪断波弾性（ＮＬ－ＳＷＥ）のイメージングを行う第１のモードを起動するステップであって、上記第１のモードにおいて、上記超音波プローブは、上記媒体に対して次第に圧迫又は次第に減圧することで、予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用し、
上記装置は、時間的に一連の超音波データを収集し、上記超音波プローブを用いて上記媒体において生成された剪断波のイメージングを行い、上記媒体の弾性を推定することを可能にし、
上記装置は、時間的に一連の超音波データを収集し、上記超音波プローブによって適用された上記媒体の変形の進展を推定することを可能にする
ステップと、
上記時間的に一連のデータ及び観察された上記変形の進展の関数として計算される、上記媒体の非線形弾性を定量化するステップとを含む、
方法。

【請求項32】

上記イメージング装置（１）は、ユーザインターフェースをさらに備え、
上記方法は、
上記媒体の非線形弾性についての画像を上記ユーザインターフェースに表示するステップと、
時間的に一連の画像を上記ユーザインターフェースに表示するステップと、
非線形画像の解釈の結果を表示するステップとをさらに含む、
請求項３１記載の方法。

【請求項33】

画像の予め定義された計算及び測定を含む、時間的に一連の画像を記録するステップをさらに含む、
請求項３１又は３２記載の方法。

【請求項34】

上記予め決められた変形のシーケンスは、上記定量化するステップの前に、自動的に停止するサブステップを含む、
請求項３１～３３のうちの１つに記載の方法。

【請求項35】

上記超音波プローブを上記媒体の表面に配置することと、
第２の剪断波弾性（ＳＷＥ）イメージングモードを起動することと、
予め決められた変形のシーケンスに従って変形を適用することなく、上記媒体に剪断波を適用することで、上記媒体の少なくとも１つの剪断波弾性画像を決定することと、
上記画像を保存することと、
上記画像において関心対象領域を決定することで、上記領域の非線形弾性のイメージングを行うこととをさらに含む、
請求項３１～３４のうちの１つに記載の方法。

【請求項36】

上記超音波プローブを配置するステップ、上記第２のＳＷＥイメージングモードを起動するステップ、上記媒体の少なくとも１つの剪断波弾性画像を決定するステップ、上記画像を保存するステップ、及び上記関心対象領域を決定するステップは、上記第１のモードを起動する前に実行される、
請求項３５記載の方法。

【請求項37】

上記画像を保存するステップは、上記画像の予め定義された計算及び測定を含む、
請求項３５又は３６記載の方法。

【請求項38】

請求項１～３７のうちの１つに記載の方法を用いて、良性病変と比較して悪性病変を決定する方法であって、上記悪性病変は、非線形弾性のレベルに基づいて検出される、
方法。

【請求項39】

請求項１～３８のうちの１つに記載の方法を用いて、良性病変と比較して悪性病変を決定する方法であって、研究される媒体は、生物学的な乳腺及び／又は腋窩組織である、
方法。

【請求項40】

超音波プローブ（６）及びマイクロコンピュータ（４）を備えるイメージング装置（１）であって、請求項１～３９のうちの１つに記載された、媒体の非線形弾性を定量化する方法を実施するように適応化されたイメージング装置（１）。

【国際調査報告】