(57)【要約】【課題】剪断波中の背景ノイズを除去するための方法及び関連した超音波イメージング・システムを提供する。【解決手段】本方法は、プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信する段階と、前記プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡パルスを送信する段階と、前記第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信する段階と、前記第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定する段階とを含む。本発明によれば、剪断波に含まれる背景ノイズを除くことができ、またプッシュ・パルスの持続時間及び電圧を低減することができる。【選択図】図２
2014128661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剪断波中の背景ノイズを除去するように超音波イメージング・システムを動作させるための方法であって、
プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信する段階と、
前記プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡パルスを送信する段階と、
前記第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信する段階と、
前記第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定する段階と、
を有する方法。
【請求項２】
更に、前記プッシュ・パルス・ベクトルに隣接した第２群の複数の位置で第２群の焦点追跡パルスを送信する段階と、
前記第２群の焦点追跡パルスに応答して第２群の焦点エコー信号を受信する段階と、
前記第２群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第２群の組織変位情報を決定する段階と、
前記第１群の組織変位情報を前記第２群の組織変位情報から減算して、減算後の一群の組織変位情報を求める段階と、
を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数は、前記第２群の複数の位置の中の位置の数に等しい、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数及び前記第２群の複数の位置の中の位置の数はそれぞれ２である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数及び前記第２群の複数の位置の中の位置の数は、それぞれ３つ以上である、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数は、前記第２群の複数の位置の中の位置の数に等しくない、請求項２記載の方法。
【請求項７】
更に、前記減算後の一群の組織変位情報に従って剪断波速度値を計算する段階を有する請求項２記載の方法。
【請求項８】
更に、前記剪断波速度値に従ってヤング率を計算する段階を有する請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記背景ノイズが患者の心臓の動き又は呼吸運動に由来する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１０】
プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信し、前記プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡パルスを送信し、前記第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信することのできる超音波プローブを有し、
前記第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定することができる超音波イメージング・システム。
【請求項１１】
前記超音波プローブが更に、前記プッシュ・パルス・ベクトルに隣接した第２群の複数の位置で第２群の焦点追跡パルスを送信し、前記第２群の焦点追跡パルスに応答して第２群の焦点エコー信号を受信することができ、
前記前記超音波イメージング・システムが更に、前記第２群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第２群の組織変位情報を決定し、次いで前記第１群の組織変位情報を前記第２群の組織変位情報から減算して、減算後の一群の組織変位情報を求めることができる、請求項１０記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１２】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数は、前記第２群の複数の位置の中の位置の数に等しい、請求項１１記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１３】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数及び前記第２群の複数の位置の中の位置の数はそれぞれ２である、請求項１２記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１４】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数及び前記第２群の複数の位置の中の位置の数は、それぞれ３つ以上である、請求項１２記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１５】
前記第１群の複数の位置の中の位置の数は、前記第２群の複数の位置の中の位置の数に等しくない、請求項１１記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１６】
前記超音波イメージング・システムは更に、前記減算後の一群の組織変位情報に従って剪断波速度値を計算することができる、請求項１１記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１７】
前記超音波イメージング・システムは更に、前記剪断波速度値に従ってヤング率を計算することができる、請求項１６記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１８】
前記背景ノイズが患者の心臓の動き又は呼吸運動に由来する、請求項１０又は１１記載の超音波イメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、超音波検出の分野に関し、より詳しく云えば、剪断波中の背景ノイズを除去するための方法及び装置、並びに該装置を有する超音波イメージング・システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波検出は現在の医療分野において一般的な検出手段である。音波が不均質媒体中を伝播するとき、音響放射力が生成される。音響放射力は組織(tissue)の生体力学的弾性を特徴付けることができ、これは材料化学及び医学的診断の分野での研究において関心を引き起こしている。
【０００３】
長い期間にわたって、診断用イメージングの目的の１つは、組織の精密な特徴付けである。臨床医学者が望んでいることは、身体器官の診断領域を求めることであり、また診断システムを用いて、組織の特徴を画像中で識別することである。理想的には、臨床医学者が期待していることは、イメージング・システムにより、病理学的状態が悪性であるか又は良性であるかを識別することである。上記の目的を満たすために様々な努力が為されているが、診断用イメージングは組織の組成に関する手掛かりを臨床医学者に対して依然として示すことができる。当該分野に関する技術の１つは、身体内の組織の弾性又は硬さの程度を測定するのに使用するための弾性イメージングである。例えば、非常に硬い乳房腫瘍又はしこりは悪性の可能性があり、他方、比較的軟らかく且つ可撓性のしこりは良性である可能性がある。しこりの硬さの程度としこりの悪性度又は良性度との間の関連性により、弾性イメージングは、診断を行い且つ関連した治療の問題解決手法を考え出すための有用な別の証拠を、臨床医学者に対して提供する。
【０００４】
１つの問題解決手法は、剪断波を測定することである。身体中の或る１つの点における圧縮が解放されるとき、下側層の組織が下向きに圧縮され、次いで圧縮力の解放の際に上向きに跳ね返る。その際、圧縮力を受けている組織は周囲の組織に連続的に連結されているので、力ベクトルの側方向に位置する未圧縮の組織もまた、圧縮された組織の上下の動きに応答するようになる。側方向におけるこの凹み(dimple)効果はまた、剪断波と呼ばれており、これは、下向きの圧縮力に対する周囲組織によって生じる応答として作用する。更に、組織を下向きに押すのに必要な力は、超音波パルスからの放射圧力によって生成することができること、また更に超音波は、剪断波によって誘起された組織の動きを受けて、認識し及び測定するために使用することができることが判明している。剪断波速度が局部組織の機械的性質によって決定される。剪断波は軟組織を或る特定の速度で通過し、また硬組織をより高い速度で通過する。身体中の或る一点で剪断波の速度を測定することによって、組織の剪断弾性率、ヤング率及び動的剪断粘度のような、関連組織の性質に関する情報を得ることができる。側方向に伝播される剪断波は、容易に検出できるように、低速で、通常は毎秒数メートル又はそれよりも低い速度で伝播されるが、剪断波は数センチメートル以下の距離で急速に減衰する。各測定のために同じ「プッシュ・パルス(push puls) 」を繰り返すことができるので、剪断波技術は、超音波によって組織の性質を客観的に定量化するのに役立つ。更に、剪断波速度はプッシュ・パルス強度から独立しており、これによって、測定がユーザーによって左右されないようにする。
【０００５】
音響放射力イメージング（ＡＲＦＩ）は、放射力を小さな組織ボリュームへ集めるために集束超音波を用いている。次いで、通常の超音波を使用することにより、組織の剪断波変位を追跡し、超音波に基づく関連方法により組織の弾性を計算する。ＡＦＲＩ法による画像は、組織の機械的インパルス応答情報を提供する。Ｂモード（白黒モード）の場合、ＡＦＲＩ法は、特に肺野及び胸部に適用されたとき、コントラスト比を改善することができる。組織が病理学的変化を受けているとき、弾性は著しく変化することがある。多くの臨床研究により、組織の弾性についての情報が癌の診断及び治療に不可欠であることが実証されている。ＡＲＦＩ画像は、Ｂモード画像を補完するものであって、組織の機械的特性を特徴つけるための有用な方法である。
【０００６】
それにも拘わらず、ＡＲＦＩはまた弱点もある。その主な弱点は、剪断波の振幅が非常に小さく、１０μｍ程度に過ぎず、それによりＡＦＲＩがシステムの電子ノイズ及び患者の体動、特に心臓の動き又は呼吸運動、などのようなノイズの影響を受け易いことであり、このようなノイズは剪断波変位についての推定に影響を与える。従来技術における、上記の問題に対する解決策は、音波ビーム送出電圧又はその持続時間を増大することである。それにも拘わらず、該解決策は、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）によって課せられる制約を超える程度までも、音響出力を著しく増大させている。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題に対処することである。
【発明の概要】
【０００８】
前に述べた目的のために、本発明は、剪断波中の背景ノイズを除去するための方法を提供する。本方法は、プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信する段階と、前記プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡(focus track) パルスを送信する段階と、前記第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信する段階と、前記第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定する段階と、を有する。
【０００９】
本発明は更に、超音波イメージング・システムを提供し、該超音波イメージング・システムは、プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信し、前記プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡パルスを送信し、前記第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信することのできる超音波プローブを有し、また該超音波イメージング・システムは、前記第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定する。
【００１０】
本発明は、ＡＲＦＩ超音波システムに適用することができる。本発明によれば、剪断波中に含まれる背景ノイズを除くことができ、またプッシュ・パルスの持続時間及び電圧を低減することができる。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の目的及び特徴は、添付の図面を参照して以下の詳しい説明を読めばより良く理解されよう。図面では、全体を通じて同様な参照符号は同じ又は同様な要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の原理を示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の原理を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従った、剪断波中の背景ノイズを除去するための方法を示す概略図である。
【図３】図３は、組織変位情報に従って剪断波速度値を計算する原理を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本書で用いられる選ばれた用語が定義され、それらには、それらの用語の範囲内に入り且つ発明の実現に使用することのできる構成部品の様々な例や形態が含まれる。それらの例は制限ではない。これらの定義は単数形及び複数形の両方の用語を含むことができる。
【００１４】
「一実施形態」、「様々な実施形態」、「一例」、「様々な例」などと云う場合、そのような実施形態（１つ又は複数）又は例（１つ又は複数）が、特別な特徴、構造、属性、性質又は制限を含み得ることを表す。とは云え、様々な実施形態又は様々な例の全てが、必ずしも特別な特徴、構造、属性、性質、要素又は制限を包含しているものではない。また、語句「一実施形態では」を繰り返し使用するが、これは、必ずしも同じ実施形態を表しているものではない。
【００１５】
説明を簡潔にするために、以下の記載では、当業者に周知の幾つかの技術的特徴は省略する。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の原理を図式的に示す。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、符号「１０」は超音波プローブを表し、符号「１１」は患者の身体又は模擬体を表し、符号「Ｐｕｓｈ」はプッシュ・パルスを表し、「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」は一群の追跡パルスを表し、及び「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」は別の一群の追跡パルスを表す。
【００１７】
超音波プローブを用いることにより、プッシュ・パルス・ベクトルの方向に沿って組織について超音波押出しが実行されるように、組織に対して１つ以上のプッシュ・パルスを送信する。
【００１８】
従来のＡＲＦＩイメージングでは、プッシュ・パルスはカラー・ドップラー・パルスと同様である。プッシュ・パルスは、組織中に剪断波を生成するように充分長くすべきである。プッシュ・パルスの後に一連の追跡パルスが続き、これらの追跡パルスは通常のＢパルスと同様である。従来技術では、追跡パルスは常にプッシュ・パルスに隣接する。
【００１９】
本発明によれば、追跡パルス対が２つの異なる位置で供給される。一方の位置は、図１Ａに「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」によって例示されているような位置である。この場合、追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」は、プッシュ・パルス「Ｐｕｓｈ」から遠く離れた位置に配置されて、組織からのノイズを捕獲するようにする。組織中の剪断波は急速に減衰し、従って剪断波は「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」の位置では完全に減衰している、すなわち、その位置ではノイズ以外には何ら剪断波はない。
【００２０】
他方の位置は、従来技術における位置と同じであり、図１Ｂに「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」で例示されているような、ノイズを含む剪断波を収集する位置である。
【００２１】
最後に、第１の位置における信号が第２の位置における信号から減算されて、ノイズを含まない剪断波が求められる。このようにして、組織中のノイズの影響を除去することができる。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態に従った、剪断波中の背景ノイズを除去するための方法２００を図式的に示す。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、方法２００は段階２１０〜２４０を含むことができる。
【００２４】
段階２１０において、プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信する。本発明の好ましい一実施形態によれば、先ずプッシュ・パルスの比較的長いビームを１つのフレームで送信する。パルスによる励起時に、水平に伝播される剪断波が焦点組織へ生じる。
【００２５】
段階２２０において、プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡パルスを送信する。第１群の焦点追跡パルスは、図１Ａの「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」に対応することができる。本発明の好ましい一実施形態によれば、複数の追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」は、２つの音波ビーム「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」の位置において交互に送信することができ、この場合、「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」を送信するための時間切換えが既定で既知であり、また「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」の間の物理的距離が既定で既知である。
【００２６】
段階２３０において、第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信する。例えば、各追跡パルス・ベクトルは時間的にインターリーブする態様で繰り返しサンプリングすることができ、従って、各追跡パルス・ベクトル位置が剪断波の結果としてシフトしたとき、そのシフトは、好ましくは、該ベクトルから得られた相次いで照会されたエコー・データを相関させることによって検出することができる。剪断波がプッシュ・パルス・ベクトルから離れる側方向に沿って動くとき、追跡パルスの位置決めもまた、剪断波の伝播を追跡するように側方向に沿ってシフトさせることができる。
【００２７】
段階２４０において、第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定する。第１群の焦点追跡パルスがプッシュ・パルスから遠く離れて位置決めされているので、剪断波は完全に減衰している。第１群の組織変位情報は、組織中の背景ノイズによって引き起こされた変位を含むが、剪断波の伝播によって引き起こされた変位を含まない。
【００２８】
本発明の別の実施形態によれば、方法２００はまた、段階２５０〜２８０を含むことができる。
【００２９】
段階２５０において、第２群の焦点追跡パルスがプッシュ・パルス・ベクトルに隣接した第２群の複数の位置で送信される。第２群の焦点追跡パルスは、図１Ｂの「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」に対応することができる。本発明の好ましい一実施形態によれば、複数の追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」は、２つの音波ビーム「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」の位置において交互に送信することができ、この場合、「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」を送信するための時間切換えが既定で既知であり、また「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」の間の物理的距離が既定で既知である。
【００３０】
段階２６０において、第２群の焦点追跡パルスに応答して第２群の焦点エコー信号を受信する。
【００３１】
段階２７０において、第２群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第２群の組織変位情報を決定する。第２群の組織変位情報は、剪断波の伝播によって引き起こされた変位と組織中の背景ノイズによって引き起こされた変位との両方を含む。背景ノイズは、例えば、患者の心臓の動き又は呼吸運動に由来する。
【００３２】
段階２８０において、第１群の組織変位情報を第２群の組織変位情報から減算して、減算後の一群の組織変位情報を求める。減算後の一群の組織変位情報は、剪断波によって引き起こされた組織変位のみを含み、これによって剪断波信号中の背景ノイズが除去されている。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、第１群の複数の位置の中の位置の数は、第２群の複数の位置の中の位置の数に等しい。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、図１Ａ及び図１Ｂに例示されているように、第１群の複数の位置の中の位置の数及び第２群の複数の位置の中の位置の数はそれぞれ２である。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、第１群の複数の位置の中の位置の数は第２群の複数の位置の中の位置の数に等しく、その各々の数は３つ以上である。この実施形態では、各群の位置の中の相異なる位置に対応する組織変位情報は、先ず、各群の組織変位情報の中に含まれる組織変位情報の数が２になるように、平均化することができる。例えば、第１群の位置は、追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１」、「Ｔｒａｃｋ２」及び「Ｔｒａｃｋ３」に対応する３つの位置より成り、また第２群の位置は、追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１’」、「Ｔｒａｃｋ２’」及び「Ｔｒａｃｋ３’」に対応する３つの位置より成る。次いで、「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ１２」を得ることができ、また「Ｔｒａｃｋ２」及び「Ｔｒａｃｋ３」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ２３」を得ることができる。このようにして、ノイズのみを含む剪断波及びノイズの両方を含む一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１２」及び「Ｔｒａｃｋ２３」を得ることができる。その後、「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ１’２’」を得ることができ、また「Ｔｒａｃｋ２’」及び「Ｔｒａｃｋ３’」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ２’３’」を得ることができる。このようにして、剪断波及びノイズの両方を含む一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１’２’」及び「Ｔｒａｃｋ２’３’」を得ることができる。最後に、前者の一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１２」及び「Ｔｒａｃｋ２３」を後者の一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１’２’」及び「Ｔｒａｃｋ２’３’」から減算し、これによって、剪断波のみを含む一群の組織変位情報が得られる。ここで、関連した平均化方法は上記方法に限定されず、当該分野で知られている又は将来開発される任意の平均化方法とすることができることに留意されたい。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、第１群の複数の位置の中の位置の数は、第２群の複数の位置の中の位置の数に等しくない。この実施形態では、相対的に数の多い方の位置に関する一群の組織変位情報を先ず平均化して、これにより２つの群の組織変位情報の数を互いに等しくすることができる。
【００３７】
本発明の一実施形態によれば、減算後の一群の組織変位情報に従って剪断波速度値を計算することができる。例えば、繰り返しサンプリングされた追跡パルス・ベクトルからのデータは、剪断波が追跡パルス・ベクトルの各点におけるピーク値変位をトリガする時間を見い出すように処理することができ、これは、好ましくは、曲線当てはめ又は補間を介して、相次ぐ変位測定結果を相間させることによって実現される。隣接するサンプリングされたベクトルの中の様々な点においてピーク値変位が生じる時間を分析することにより、特定のベクトル位置に対応する剪断波の速度の測定結果が得られよう。
【００３８】
図３について説明すると、図３は、組織変位情報に従って剪断波速度値を計算する原理を例示する概略図である。例えば、「Ｔｒａｃｋ１」の位置において時間につれて変化する組織の変位を、後処理アルゴリズムにより算定することができ、この変位は剪断波の伝播により生じる。同様にして、「Ｔｒａｃｋ２」の位置において時間につれて変化する組織の変位を算定することができる。「Ｔｒａｃｋ１」の位置における変位の最大値ｄ１(max) と「Ｔｒａｃｋ２」の位置における変位の最大値ｄ２(max) との間の時間差Ｔは、「Ｔｒａｃｋ１」の位置から「Ｔｒａｃｋ２」の位置への剪断波の伝播のために必要とされる期間と見なすことができ、また更に、関心のある組織中の剪断波の伝播速度を算定することができる。具体的に述べると、
剪断波速度＝（ｄ１(max) −ｄ２(max) ）／Ｔ
である。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、ヤング率を剪断波速度値に従って計算することができる。別の方法で述べると、速度変化は組織中の硬さ又は弾性の異なる程度を示す。剪断波の伝播速度と組織のヤング率との間に下記のような関係があるので、ヤング率を導き出すことができる。
【００４０】
剪断波速度＝［Ｅ／（２（１＋ν）ρ）］１／２
ここで、Ｅはヤング率であり、ρは組織の密度であり、またνはポアソン比である。
【００４１】
本発明の一実施形態によれば、背景ノイズは、患者の心臓の動き又は呼吸運動により生じる。
【００４２】
剪断波は非常に急速に減衰するので、一般に、単一のプッシュ・パルス・ベクトルを用いることによって画像フィールド全体の剪断波データを収集することは不可能である。従って、組織の別の領域における剪断波速度測定結果を収集するように、組織の別の位置において上記のプロセスを繰り返すことが必要である。該プロセスは、期待される画像フィールド全体における剪断波の収集が完了するまで繰り返される。
【００４３】
本発明はまた、下記の超音波プローブを有する超音波イメージング・システムを提供する。
【００４４】
超音波プローブは、プッシュ・パルス・ベクトルに沿ってプッシュ・パルスを送信することができる。本発明の好ましい一実施形態によれば、先ずプッシュ・パルスの比較的長いビームを１つのフレームで送信する。パルスによる励起時に、水平に伝播される剪断波が焦点組織へ生じる。
【００４５】
超音波プローブはまた、プッシュ・パルス・ベクトルから遠く離れた第１群の複数の位置で第１群の焦点追跡パルスを送信することができる。第１群の焦点追跡パルスは、図１Ａの「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」に対応することができる。本発明の好ましい一実施形態によれば、複数の追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」は、２つの音波ビーム「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」の位置において交互に送信することができ、この場合、「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」を送信するための時間切換えが既定で既知であり、また「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」の間の物理的距離が既定で既知である。
【００４６】
超音波プローブはまた、第１群の焦点追跡パルスに応答して第１群の焦点エコー信号を受信することができる。例えば、各追跡パルス・ベクトルは時間的にインターリーブする態様で繰り返しサンプリングすることができ、従って、各追跡パルス・ベクトル位置が剪断波の結果としてシフトしたとき、そのシフトは、好ましくは、該ベクトルから得られた相次いで照会されたエコー・データを相関させることによって検出することができる。剪断波がプッシュ・パルス・ベクトルから離れる側方向に沿って動くとき、追跡パルスの位置決めもまた、剪断波の伝播を追跡するように側方向に沿ってシフトさせることができる。
【００４７】
本発明の超音波イメージング・システムは、第１群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第１群の組織変位情報を決定することができる。第１群の焦点追跡パルスがプッシュ・パルスから遠く離れて位置決めされているので、剪断波は減衰している。第１群の組織変位情報は、組織中の背景ノイズによって引き起こされた変位を含むが、剪断波の伝播によって引き起こされた変位を含まない。
【００４８】
超音波プローブはまた、第２群の焦点追跡パルスがプッシュ・パルス・ベクトルに隣接した第２群の複数の位置で第２群の焦点追跡パルスを送信することができる。第２群の焦点追跡パルスは、図１Ｂの「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」に対応することができる。本発明の好ましい一実施形態によれば、複数の追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」は、２つの音波ビーム「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」の位置において交互に送信することができ、この場合、「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」を送信するための時間切換えが既定で既知であり、また「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」の間の物理的距離が既定で既知である。
【００４９】
超音波プローブはまた、第２群の焦点追跡パルスに応答して第２群の焦点エコー信号を受信することができる。
【００５０】
本発明の超音波イメージング・システムはまた、第２群の焦点エコー信号を処理して、時間につれて変化する第２群の組織変位情報を決定することができる。第２群の組織変位情報は、剪断波の伝播によって引き起こされた変位と組織中の背景ノイズによって引き起こされた変位との両方を含む。背景ノイズは、例えば、患者の心臓の動き又は呼吸運動に由来する。
【００５１】
本発明の超音波イメージング・システムはまた、第１群の組織変位情報を第２群の組織変位情報から減算して、減算後の一群の組織変位情報を求める。減算後の一群の組織変位情報は、剪断波によって引き起こされた組織変位のみを含み、これによって剪断波信号中の背景ノイズを除去する。
【００５２】
本発明の一実施形態によれば、第１群の複数の位置の中の位置の数は、第２群の複数の位置の中の位置の数に等しい。
【００５３】
本発明の一実施形態によれば、図１Ａ及び図１Ｂに例示されているように、第１群の複数の位置の中の位置の数及び第２群の複数の位置の中の位置の数は、それぞれ２である。
【００５４】
本発明の一実施形態によれば、第１群の複数の位置の中の位置の数及び第２群の複数の位置の中の位置の数は、それぞれ３つ以上である。この実施形態では、各群の位置の中の相異なる位置に対応する組織変位情報は、先ず、各群の組織変位情報の中に含まれる組織変位情報の数が２になるように、平均化することができる。例えば、第１群の位置は、追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１」、「Ｔｒａｃｋ２」及び「Ｔｒａｃｋ３」に対応する３つの位置より成り、また第２群の位置は、追跡パルス「Ｔｒａｃｋ１’」、「Ｔｒａｃｋ２’」及び「Ｔｒａｃｋ３’」に対応する３つの位置より成る。次いで、「Ｔｒａｃｋ１」及び「Ｔｒａｃｋ２」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ１２」を得ることができ、また「Ｔｒａｃｋ２」及び「Ｔｒａｃｋ３」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ２３」を得ることができる。このようにして、ノイズのみを含む一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１２」及び「Ｔｒａｃｋ２３」を得ることができる。その後、「Ｔｒａｃｋ１’」及び「Ｔｒａｃｋ２’」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ１’２’」を得ることができ、また「Ｔｒａｃｋ２’」及び「Ｔｒａｃｋ３’」に対応する組織変位情報を平均化して、「Ｔｒａｃｋ２’３’」を得ることができる。。このようにして、剪断波及びノイズの両方を含む一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１’２’」及び「Ｔｒａｃｋ２’３’」を得ることができる。最後に、前者の一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１２」及び「Ｔｒａｃｋ２３」を後者の一群の組織変位情報「Ｔｒａｃｋ１’２’」及び「Ｔｒａｃｋ２’３’」から減算し、これによって、剪断波のみを含む一群の組織変位情報が得られる。ここで、関連した平均化方法は上記方法に限定されず、当該分野で知られている又は将来開発される任意の平均化方法とすることができることに留意されたい。
【００５５】
本発明の一実施形態によれば、第１群の複数の位置の中の位置の数は、第２群の複数の位置の中の位置の数に等しくない。この実施形態では、相対的に数の多い方の位置に関する一群の組織変位情報を先ず平均化して、これにより２つの群の組織変位情報の数を互いに等しくすることができる。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば、超音波イメージング・システムはまた、減算後の一群の組織変位情報に従って剪断波速度値を計算することができる。例えば、繰り返しサンプリングされた追跡パルス・ベクトルからのデータは、剪断波が追跡パルス・ベクトルの各点におけるピーク値変位をトリガする時間を見い出すように処理することができ、これは、好ましくは、曲線当てはめ又は補間を介して、相次ぐ変位測定結果を相間させることによって実現される。隣接するサンプリングされたベクトルの中の様々な点においてピーク値変位が生じる時間を分析することにより、特定のベクトル位置に対応する剪断波の速度の測定結果が得られよう。
【００５７】
本発明の一実施形態によれば、超音波イメージング・システムはまた、ヤング率を剪断波速度値に従って計算することができる。別の方法で述べると、速度変化は組織中の硬さ又は弾性の異なる程度を示す。剪断波の伝播速度と組織のヤング率との間に下記のような関係があるので、ヤング率を導き出すことができる。
【００５８】
剪断波速度＝［Ｅ／（２（１＋ν）ρ）］１／２
ここで、Ｅはヤング率であり、ρは組織の密度であり、またνはポアソン比である。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、背景ノイズは、例えば、患者の心臓の動き又は呼吸運動に由来する。
【００６０】
本発明の技術的解決策はＡＲＦＩ超音波システムに適用することができる。本発明によれば、剪断波中に含まれている背景ノイズを除去することができる。従って、本発明は、音波ビームの持続時間又は送出電圧を増大する必要がないと云う点で従来技術とは異なる。
【００６１】
本発明によれば、プッシュ・パルスの持続時間を短くすることができ、これによって音波出力を著しく低減することができる。従って、本発明は、ＦＤＡによって規定された制約内に音波出力を抑えるばかりでなく、患者から見ても一層信頼性がある。
【００６２】
本発明は、後処理に採用されていた複雑なフィルタよりも良好な効果を持つ。
【００６３】
上述した様々な実施形態は模範的なものであり且つ制限するものではないことに留意されたい。また更に、当業者には、特許請求の範囲から逸脱せずに、より多くの様々な代替実施形態を考案することができよう。本書で用いられる用語「有する」は、「特許請求の範囲」及び明細書に列挙したもの以外の他の構成要素又は処理段階を排除することを意味していない。更に、本書に含まれている構成要素の数は、１つ又は複数とすることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  超音波プローブ
１１  患者身体又は模擬体
２００  方法
【図１Ａ】
2014128661.tif 000003
【図１Ｂ】
2014128661.tif 000004
【図２】
2014128661.tif 000005
【図３】
2014128661.tif 000006
【外国語明細書】
2014128661000001.pdf