(57)【要約】従来の超音波装置は、対象物と周囲媒体との間の視覚的コントラストに基づいて媒体中の対象物を検出できる。しかし、これは通常、コントラスト画像の視覚的解釈に限定される。本システムは、反射率の信号トレース解析および角度依存性解析のような技術を使用して、媒体の様々な特性を判定可能である。スペクトル分解解析と共に実行できる。属性は、媒体についてのユーザ解析およびより良い理解を容易にすべくクロス・プロットできる。先の方法で得られる属性は、特に媒体内の異常を検出および特徴づけるときに、標準値に必ずしも一致する必要がない。媒体内の属性値の相対的な差は、異常に関する情報を提供できる。異常に関する付加情報は、エキスパートによる観察によって提供できる。
2009508552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響エネルギを使用して動物組織の少なくとも２つの属性を判定する装置であって、前記装置は、
前記動物組織から反射された音響エネルギを受信し、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する音響受信器モジュールと、
前記動物組織の少なくとも２つの属性値を生成すべく、前記信号を処理するように構成されたプロセッサであって、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、空間特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択されることと、
前記動物組織の少なくとも２つの属性値を格納するように構成されたコンピュータ記憶装置と
を備える、装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの属性は、前記オフセット付き振幅変動特性から得られる少なくとも２つの属性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの属性は、前記信号トレース特性から得られる少なくとも２つの属性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの属性は、前記スペクトル分解特性から得られる少なくとも２つの属性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの属性は、前記オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性と、前記信号トレース特性からの少なくとも１つの属性とを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも２つの属性は、前記オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性と、前記スペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性とを含む、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つの属性は、前記信号トレース特性からの少なくとも１つの属性と、前記スペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性とを含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性を更に含む、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも２つの属性は、前記オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性と、前記空間特性からの少なくとも１つの属性とを含む、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの属性は、前記信号トレース特性からの少なくとも１つの属性と、前記空間特性からの少なくとも１つの属性とを含む、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの属性は、前記空間特性からの少なくとも１つの属性と、前記スペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性とを含む、請求項８記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの属性値は、各々の属性の索引に関する情報を含み、前記索引は、前記動物組織中の対象領域中の複数のボクセルに関する情報を有する、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記格納される値に基づいた前記少なくとも２つの属性のうちの２つの第１組に対応す
る値をプロットするように構成された表示要素を更に備える、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記表示要素は、前記２つの属性の第１組に対応する一または複数の値を選択すべく、表示されたプロットの一部の選択を可能にするように更に構成され、前記選択した一または複数の値は、対応する索引を有する、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記表示要素は、前記少なくとも２つの属性のうちの２つの第２組に対応する値のプロットを表示するように更に構成され、前記第２組の値は、前記２つの属性の第１組からの前記選択された一または複数の値の前記索引に対応する、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記組織属性は、前記オフセット付き振幅変動特性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記組織属性は、前記信号トレース特性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記組織属性は、前記空間特性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１９】
前記組織属性は、前記スペクトル分解特性を含む、請求項１記載の装置。
【請求項２０】
前記オフセット付き振幅変動特性は、［前記受信した音響エネルギの反射振幅Ｒに対応する複数の値］対［前記反射振幅の反射角θに対応する値］のプロットを含み、前記反射角θは前記動物組織中の層に対する、請求項１６記載の装置。
【請求項２１】
前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対θのプロットから推定される機能的関係Ｒを含む、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θを含み、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、前記Ｒ対θのプロットから推定できる定数である、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記プロセッサは、前記受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、前記受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
ＲＰ０およびＲＳ０は、前記圧縮要素の速度ＶＰが前記動物組織中の前記剪断要素の速度ＶＳの約３倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として近似される、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定される機能的関係を含む、請求項２０記載の装置。
【請求項２６】
前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θを含み、パラメータＡおよびＢは、前記Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定され、前記Ａは、切片を表わし、Ｂは、Ｒとｓｉｎ２θとの間で推定される線形関係の傾斜を表わす、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記プロセッサは、前記受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、前記受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
ＲＰ０およびＲＳ０は、前記圧縮要素の速度ＶＰが前記動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約２倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として近似され
る、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記プロセッサは、前記動物組織の圧縮および剪断要素にそれぞれ対応するインピーダンスＺＰおよびＺＳの推定値を得るべく反射率値ＲＰ０およびＲＳ０を逆数にするように更に構成される、請求項２７記載の装置。
【請求項３０】
前記プロセッサは、前記推定インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいた前記動物組織の一または複数の弾性特性を推定するように更に構成される、請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記一または複数の弾性特性は、剪断変形に対する抵抗に対応する剛性パラメータμを含み、関係式μ＝ＺＳ２／ρによって推定され、ρは、前記動物組織の密度の推定値を表わす、請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記一または複数の弾性特性は、前記動物組織の液体内容物に影響を受ける弾性パラメータλを更に含み、前記弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定される、請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記一または複数の弾性特性は、前記動物組織の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκを更に含み、前記パラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定される、請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
前記信号トレース特性は、複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）を含み、ここで、ｆ（ｔ）はＦ（ｔ）の実数部を含み、前記動物組織中の所定領域に対応する前記電気信号を表わし、ｇ（ｔ）はＦ（ｔ）の虚数部を含み、ｆ（ｔ）のヒルベルト変換を表わす、請求項１７記載の装置。
【請求項３５】
前記信号トレース特性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される前記複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）を更に含む、請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
前記Ｅ（ｔ）は、前記電気信号のエンベロープを表わす、請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
前記Ｅ（ｔ）の二乗は、前記受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的なエネルギに対応する値を表わす、請求項３５記載の装置。
【請求項３８】
前記信号トレース特性は、時間に対する前記Ｅ（ｔ）の変化率を更に含み、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される、請求項３７記載の装置。
【請求項３９】
前記ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、前記動物組織中の吸収効果に関する情報を提供する、請求項３８記載の装置。
【請求項４０】
前記信号トレース特性は、前記ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率を更に含み、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２として表現される、請求項３８記載の装置。
【請求項４１】
前記ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、前記動物組織中の反射界面に関する情報を提供する、請求項４０記載の装置。
【請求項４２】
前記信号トレース特性は、前記動物組織中の前記所定領域に関連した前記受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相を更に含み、前記位相は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される、請求項３４記載の装置。
【請求項４３】
前記位相Φ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の振幅から実質的に独立し、前記動物組織中の前記所定領域からの前記音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供する、請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
前記信号トレース特性は、前記動物組織中の前記所定領域に関連した前記受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数を更に含み、前記周波数は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される、請求項４２記載の装置。
【請求項４５】
前記信号トレース特性は、前記動物組織中の前記所定領域に関連した前記受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度を更に含み、前記加速度は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される、請求項４４記載の装置。
【請求項４６】
前記信号トレース特性は、前記動物組織中の前記所定領域に関連した前記受信した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）を更に含み、前記平均周波数は、
前記関数Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、
関係式Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することであって、Ｆ＊（ω）がＦ（ω）の複素共役を含むことと、
関係式
【数１】
2009508552.tif 000034
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、および
関係式
【数２】
2009508552.tif 000035
によって前記平均周波数ωｍｅａｎを判定することとを含む方法によって得られる、請求項４４記載の装置。
【請求項４７】
前記信号トレース特性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定される薄層指標パラメータを更に含む、請求項４６記載の装置。
【請求項４８】
前記信号トレース特性は、前記動物組織中の前記所定領域に関連した前記受信した音響エネルギの加速度を更に含み、前記加速度は、関係式｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜によって判定される、請求項４６記載の装置。
【請求項４９】
前記信号トレース特性は、関係式
【数３】
2009508552.tif 000036
によるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣを更に含む、請求項４６記載の装置。
【請求項５０】
前記信号トレース特性は、関係式
【数４】
2009508552.tif 000037
による前記重心周波数ωＣに対する分散ωＶを更に含む、請求項４６記載の装置。
【請求項５１】
前記信号トレース特性は、関係式
【数５】
2009508552.tif 000038
による二乗平均周波数ωＲＭＳを更に含む、請求項４６記載の装置。
【請求項５２】
前記空間特性は、前記受信した音響エネルギに関連した伝播数ｋに関する情報を含む、請求項１８記載の装置。
【請求項５３】
前記空間特性は、前記伝播数ｋの縦方向成分ｋｚ＝（ω／ｖ）ｃｏｓθと、横方向成分ｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθとを更に含み、θは、前記受信した音響エネルギに関連した到来角を表わす、請求項５２の装置。
【請求項５４】
前記空間特性は、選択された横方向ｘに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘを更に含む、請求項５３記載の装置。
【請求項５５】
前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｓｉｎθ／ｖに比例する、請求項５４記載の装置。
【請求項５６】
前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｋｘ／ωに比例し、ωは、前記受信した音響エネルギに関連した周波数を表わす、請求項５４記載の装置。
【請求項５７】
前記周波数ωは、前記受信した音響エネルギに関連した重心周波数ωＣによって推定される、請求項５６記載の装置。
【請求項５８】
前記周波数ωは、前記受信した音響エネルギに関連した自己相関関数Ａ（ｔ）によって推定され、或る時間遅れで推定され、その結果、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜である、請求項５６記載の装置。
【請求項５９】
前記空間特性は、方向ｘに実質的に垂直である選択された横方向ｙに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙを更に含む、請求項５４記載の装置。
【請求項６０】
前記空間特性は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現される方位角時間勾配を更に含む、請求項５９記載の装置。
【請求項６１】
前記空間特性は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］として表現される横方向時間勾配を更に含む、請求項５９記載の装置。
【請求項６２】
前記空間特性は、Δ２Ｔ＝ｓｑｒｔ［（ｄ２ｔ／ｄｘ２）２＋（ｄ２ｔ／ｄｙ２）２］として推定される横方向連続性を更に含む、請求項６１記載の装置。
【請求項６３】
前記スペクトル分解解析は、前記電気信号に関連した周波数の一または複数の範囲で前記電気信号の前記処理を行なうことを含む、請求項１９記載の装置。
【請求項６４】
前記動物の対象領域に含まれる複数のボクセルに対する前記少なくとも２つの属性値を同時に表示するように構成された表示要素を更に含む、請求項１記載の装置。
【請求項６５】
前記プロセッサは、前記属性をその値に基づいて分類するように更に構成される、請求項１記載の装置。
【請求項６６】
前記プロセッサは、前記属性の前記分類に基づいた結果値を生成するように更に構成される、請求項６５記載の装置。
【請求項６７】
前記属性を分類すること、および、前記結果を生成することは、実質的に自動的に行なわれる、請求項６６記載の装置。
【請求項６８】
動物組織の少なくとも２つの属性値を生成すべく信号を処理するように構成されたコンピュータ実行可能な指示を有したコンピュータ読取可能な媒体であって、
前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、空間特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択され、前記信号は、前記動物組織から反射された音響エネルギに基づく、媒体。
【請求項６９】
音響エネルギを使用して動物組織の属性を判定する方法であって、前記方法は、
前記動物組織から反射された音響エネルギを受信することと、
前記受信した音響エネルギから電気信号を生成することと、
前記動物組織の少なくとも２つの属性値を生成するように前記電気信号を処理することであって、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択されることと、
前記少なくとも２つの属性値をコンピュータ記憶装置に登録することと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示は、概して超音波技術に関し、特に音響エネルギとのその相互作用に基づいて対象物の属性を判定するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波装置では、媒体中の反射対象物の画像は、反射された音響エネルギの伝搬時間および振幅を解析することによって形成される。そのような装置は、典型的には、解像度、使い易さ、および他の画像化に関連する性能パラメータの或る組合せを最適化するように構成される。
【０００３】
このように、従来の超音波装置は、対象物と周囲媒体との間の視覚的コントラストに基づいて媒体中の対象物を検出できる。コントラストにおけるそのような差は、一般に、媒体および対象物の反射特性の差に起因する。
【非特許文献１】Ｓｈｕｅｙ，Ｒ．Ｔ．，“Ａ  ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｚｏｅｐｐｒｉｔｚ  ｅｑｕａｔｉｏｎｓ”、Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，５０，６０９−６１４，１９８５
【非特許文献２】Ｒｕｓｓｅｌｌ，Ｂ．、Ｈａｍｐｓｏｎ，Ｄ．，“Ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｐｏｓｔ−ｓｔａｃｋ  ｓｅｉｓｍｉｃ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，６１ｓｔ  Ａｎｎ．ｈｉｔｅｒｎａｔ．Ｍｔｇ．，Ｓｏｃ．Ｅｘｐｌ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．，Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ，８７６−８７８，１９９１
【非特許文献３】Ｍ．Ｔｕｒｈａｎによる論文「Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ  Ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ」１９９２年（２０００年改訂）、ウェブサイト「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｏｃｋｓｏｌｉｄｉｍａｇｅｓ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／ａｔｔｒｉｂ＿ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ．ｈｔｍ」において入手可能
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
対象物が先の方法で検出されたとしても、対象物に関する情報は、通常、コントラスト画像の視覚的解釈に限定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本教示は、概して、超音波エネルギを使用して属性を判定するシステムおよび方法に関する。動物組織のような媒体の様々な特性は、反射率の信号トレース解析および角度依存性解析のような技術を使用して推定できる。そのような技術は、スペクトル分解解析と共に行なわれることができる。属性は、ユーザ解析および媒体についてのより良い理解を容易にするようにクロス・プロットできる。先の方法で得られる属性は、特に媒体内の異常を検出および特徴づけようとするときに、必ずしも幾つかの標準値に一致する必要は無い。媒体内の属性値の相対的な差は、異常に関する情報を提供できる。異常に関する付加情報は、エキスパートによる異常についての観察によって提供できる。
【０００６】
本教示の一実施形態は、音響エネルギを使用して動物組織の属性を判定する方法に関する。本方法は、動物組織から反射された音響エネルギを受信することを含む。本方法は、受信した音響エネルギから電気信号を生成することを更に含む。本方法は、動物組織の属性値を生成するように電気信号を処理することを更に含み、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性および信号トレース特性からなるグループから選択される。本方法は、前記属性値をコンピュータ記憶装置に登録することを更に含む。
【０００７】
一実施形態において、前記組織属性は、オフセット付き振幅変動特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、信号トレース特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、空間特性を更に含む。
【０００８】
前記組織属性がオフセット付き振幅変動特性を含む一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、［受信した音響エネルギの反射振幅Ｒに対応する複数の値］対［反射振幅のそれぞれの反射角θに対応する値］のプロットを含み、前記反射角θは、動物組織中の層に対する。
【０００９】
一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対θのプロットから推定される機能的関係Ｒを含む。
一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θを含み、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、Ｒ対θのプロットから推定できる定数である。一実施形態において、本方法は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定することを更に含む。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約３倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として近似される。
【００１０】
別の実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定される機能的関係を含む。一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θを含み、パラメータＡおよびＢは、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定され、Ａは、切片を表わし、Ｂは、Ｒとｓｉｎ２θとの間で推定される線形関係の傾斜を表わす。一実施形態において、本方法は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定することを更に含む。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約２倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として近似される。
【００１１】
一実施形態において、本方法は、動物組織の圧縮および剪断要素にそれぞれ対応するインピーダンスＺＰおよびＺＳの推定値を得るように反射率値ＲＰ０およびＲＳ０を逆数にすることを更に含む。一実施形態において、本方法は、推定インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいて動物組織の一または複数の弾性特性を推定することを更に含む。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、剪断変形に対する抵抗に対応し、関係式μ＝ＺＳ２／ρによって推定される剛性パラメータμを含み、ρは、動物組織の密度の推定値を表わす。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の液体内容物に影響を受ける弾性パラメータλを更に含み、前記弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκを更に含み、前記パラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定される。
【００１２】
前記組織属性が信号トレース特性を含む一実施形態において、前記信号トレース特性は、複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）を含み、ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の実数部を含み、動物組織中の所定領域に対応する電気信号を表わし、ｇ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の虚数部を含み、ｆ（ｔ）のヒルベルト変換を表わす。
【００１３】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）を更に含む。一実施形態にお
いて、Ｅ（ｔ）は、電気信号のエンベロープを表わす。一実施形態において、Ｅ（ｔ）の二乗は、受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的なエネルギに対応する値を表わす。一実施形態において、前記信号トレース特性は、時間に対するＥ（ｔ）の変化率を更に含み、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、動物組織中の吸収効果に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率を更に含み、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２として表現される。一実施形態において、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、動物組織中の反射界面に関する情報を提供する。
【００１４】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相を更に含み、前記位相は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される。一実施形態において、前記位相Φ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の振幅から実質的に独立し、動物組織中の所定領域からの音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数を更に含み、前記周波数は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度を更に含み、前記加速度は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される。
【００１５】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）を更に含み、前記平均周波数は、関数Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、関係式Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することであって、Ｆ＊（ω）がＦ（ω）の複素共役を含むことと、関係式
【００１６】
【数１】
2009508552.tif 000003
【００１７】
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、および関係式
【００１８】
【数２】
2009508552.tif 000004
【００１９】
によって平均周波数ωｍｅａｎを判定することとを含む方法によって得られる。
一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定される薄層指標パラメータを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの加速度を更に含み、前記加速度は、関係式｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜によって判定される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００２０】
【数３】
2009508552.tif 000005
【００２１】
によるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００２２】
【数４】
2009508552.tif 000006
【００２３】
による重心周波数ωＣに対する分散ωＶを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００２４】
【数５】
2009508552.tif 000007
【００２５】
による二乗平均周波数ωＲＭＳを更に含む。
前記組織属性が空間特性を含む一実施形態において、前記空間特性は、受信した音響エネルギに関連した伝播数ｋに関する情報を含む。一実施形態において、前記空間特性は、伝播数ｋの縦方向成分ｋｚ＝（ω／ｖ）ｃｏｓθおよび横方向成分ｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθを更に含み、θは、受信した音響エネルギに関連した到来角を表わす。
【００２６】
一実施形態において、前記空間特性は、選択された横方向ｘに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘを更に含む。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｓｉｎθ／ｖに比例する。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｋｘ／ωに比例し、ωは、受信した音響エネルギに関連した周波数を表わす。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した重心周波数ωＣによって推定される。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した自己相関関数Ａ（ｔ）によって推定され、或る時間遅れで推定され、その結果、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜である。
【００２７】
一実施形態において、前記空間特性は、方向ｘに実質的に垂直である選択された横方向ｙに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙを更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現される方位角時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］として表現される横方向時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、Δ２Ｔ＝ｓｑｒｔ［（ｄ２ｔ／ｄｘ２）２＋（ｄ２ｔ／ｄｙ２）２］として推定される横方向連続性を更に含む。
【００２８】
一実施形態において、本方法は、電気信号に関連した周波数の一または複数の範囲で電
気信号の処理を行なうことを更に含む。一実施形態において、前記周波数の複数の範囲で処理することは、スペクトル分解解析を含む。一実施形態において、本方法は、動物の対象領域を超音波で画像化することであって、対象領域が複数のボクセルを有し、前記ボクセルの各々が周波数の一または複数の範囲の選択された１つでの属性値を有すること、複数のボクセルの各々に対する属性値を判定すること、および、複数のボクセルに対する属性値をディスプレイ上に同時に表示することを更に含む。
【００２９】
一実施形態において、本方法は、前記属性をその値に基づいて分類することを更に含む。一実施形態において、本方法は、前記属性を分類することに基づいた結果値を生成することを更に含む。一実施形態において、前記属性を分類すること、および、前記結果を生成することは、実質的に自動的に行なわれる。
【００３０】
前記動物組織に対する先の特徴は、材料に適用することもでき、ここで、本教示の別の実施形態は、音響エネルギを使用して材料の属性を判定する方法に関する。本方法は、材料から反射された音響エネルギを受信することを含む。本方法は、受信した音響エネルギから電気信号を生成することを更に含む。本方法は、材料の属性値を生成するように電気信号を処理することを更に含み、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性および信号トレース特性からなるグループから選択される。本方法は、前記属性値をコンピュータ記憶装置に登録することを更に含む。
【００３１】
本教示の別の実施形態は、音響エネルギを使用して動物組織の属性を判定する装置に関する。本装置は、動物組織から反射された音響エネルギを受信し、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する音響受信器モジュールを備える。本装置は、前記信号を処理し、動物組織の属性値を生成するように構成されたプロセッサを更に備え、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性および信号トレース特性のうちの少なくとも１つを有する。本装置は、動物組織の属性値を格納するように構成されたコンピュータ記憶装置を更に備える。
【００３２】
一実施形態において、前記組織属性は、オフセット付き振幅変動特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、信号トレース特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、空間特性を更に含む。
【００３３】
前記組織属性がオフセット付き振幅変動特性を含む一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、［受信した音響エネルギの反射振幅Ｒに対応する複数の値］対［前記反射振幅のそれぞれの反射角θに対応する値］のプロットを含み、前記反射角θは、動物組織中の層に対する。
【００３４】
一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対θのプロットから推定される機能的関係Ｒを含む。
一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θを含み、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、Ｒ対θのプロットから推定できる定数である。一実施形態において、前記処理は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約３倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として近似される。
【００３５】
別の実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定される機能的関係を含む。一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式
Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θを含み、パラメータＡおよびＢは、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定され、Ａは、切片を表わし、Ｂは、Ｒとｓｉｎ２θとの間で推定される線形関係の傾斜を表わす。一実施形態において、前記プロセッサは、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約２倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として近似される。
【００３６】
一実施形態において、前記プロセッサは、動物組織の圧縮および剪断要素にそれぞれ対応するインピーダンスＺＰおよびＺＳの推定値を得るべく反射率値ＲＰ０およびＲＳ０を逆数にするように更に構成される。一実施形態において、前記プロセッサは、推定インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいて動物組織の一または複数の弾性特性を推定するように更に構成される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、剪断変形に対する抵抗に対応し、関係式μ＝ＺＳ２／ρによって推定される剛性パラメータμを含み、ρは、動物組織の密度の推定値を表わす。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の液体内容物に影響を受ける弾性パラメータλを更に含み、前記弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκを更に含み、前記パラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定される。
【００３７】
前記組織属性が信号トレース特性を含む一実施形態において、前記信号トレース特性は、複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）を含み、ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の実数部を含み、動物組織中の所定領域に対応する電気信号を表わし、ｇ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の虚数部を含み、ｆ（ｔ）のヒルベルト変換を表わす。
【００３８】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）を更に含む。一実施形態において、Ｅ（ｔ）は、電気信号のエンベロープを表わす。一実施形態において、Ｅ（ｔ）の二乗は、受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的なエネルギに対応する値を表わす。一実施形態において、前記信号トレース特性は、時間に対するＥ（ｔ）の変化率を更に含み、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、動物組織中の吸収効果に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率を更に含み、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２として表現される。一実施形態において、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、動物組織中の反射界面に関する情報を提供する。
【００３９】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相を更に含み、前記位相は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される。一実施形態において、前記位相Φ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の振幅から実質的に独立し、動物組織中の所定領域からの音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数を更に含み、前記周波数は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度を更に含み、前記加速度は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される。
【００４０】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信
した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）を更に含み、前記平均周波数は、関数Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、関係式Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することであって、Ｆ＊（ω）が、Ｆ（ω）の複素共役を含むことと、関係式
【００４１】
【数６】
2009508552.tif 000008
【００４２】
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、および関係式
【００４３】
【数７】
2009508552.tif 000009
【００４４】
によって平均周波数ωｍｅａｎを判定することとを含む方法によって得られる。
一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定される薄層指標パラメータを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの加速度を更に含み、前記加速度は、関係式｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜によって判定される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００４５】
【数８】
2009508552.tif 000010
【００４６】
によるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００４７】
【数９】
2009508552.tif 000011
【００４８】
による重心周波数ωＣに対する分散ωＶを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００４９】
【数１０】
2009508552.tif 000012
【００５０】
による二乗平均周波数ωＲＭＳを更に含む。
前記組織属性が空間特性を含む一実施形態において、前記空間特性は、受信した音響エネルギに関連した伝播数ｋに関する情報を含む。一実施形態において、前記空間特性は、伝播数ｋの縦方向成分ｋｚ（ω／ｖ）ｃｏｓθおよび横方向成分ｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθを更に含み、θは、受信した音響エネルギに関連した到来角を表わす。
【００５１】
一実施形態において、前記空間特性は、選択された横方向ｘに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘを更に含む。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｓｉｎθ／ｖに比例する。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｋｘ／ωに比例し、ωは、受信した音響エネルギに関連した周波数を表わす。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した重心周波数ωＣによって推定される。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した自己相関関数Ａ（ｔ）によって推定され、或る時間遅れで推定され、その結果、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜である。
【００５２】
一実施形態において、前記空間特性は、方向ｘに実質的に垂直である選択された横方向ｙに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙを更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現される方位角時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］として表現される横方向時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、Δ２Ｔ＝ｓｑｒｔ［（ｄ２ｔ／ｄｘ２）２＋（ｄ２ｔ／ｄｙ２）２］として推定される横方向連続性を更に含む。
【００５３】
一実施形態において、前記プロセッサは、電気信号に関連した周波数の一または複数の範囲で電気信号の処理を行なうように更に構成される。一実施形態において、前記周波数の複数の範囲で処理することは、スペクトル分解解析を含む。一実施形態において、本装置は、動物の対象領域内に含まれる複数のボクセルに対応する属性値を同時に表示するように構成された表示要素を更に備える。
【００５４】
一実施形態において、前記プロセッサは、属性をその値に基づいて分類するように更に構成される。一実施形態において、前記プロセッサは、属性を分類することに基づいた結果値を生成するように更に構成される。一実施形態において、前記属性を分類すること、および、前記結果を生成することは、実質的に自動的に行なわれる。
【００５５】
前記動物組織に対する先の特徴は、材料に適用することもでき、ここでは、本教示の別の実施形態は、音響エネルギを使用して材料の属性を判定する装置に関する。本装置は、材料から反射された音響エネルギを受信し、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する音響受信器モジュールを備える。本装置は、前記信号を処理し、材料の属性値を生成するように構成されたプロセッサを更に備え、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性の少なくとも１つおよび信号トレース特性を有する。本装置は、動物組織の属性値を格納するように構成されたコンピュータ記憶装置を更に備える。
【００５６】
本教示の更に別の実施形態は、音響エネルギを使用して動物組織の属性を判定する方法に関する。本方法は、動物組織から反射された音響エネルギを受信することを含む。本方
法は、受信した音響エネルギから電気信号を生成することを更に含む。本方法は、動物組織の少なくとも２つの属性値を生成するように電気信号を処理することを更に含み、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択される。本方法は、前記少なくとも２つの属性値をコンピュータ記憶装置に登録することを更に含む。
【００５７】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、スペクトル分解特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性および信号トレース特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。
【００５８】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性を更に含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性および空間特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性からの少なくとも１つの属性および空間特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。
【００５９】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性値を登録することは、各々の属性に対する索引を提供することを含み、前記索引は、動物組織中の対象領域中の複数のボクセルに関する情報を有する。一実施形態において、本方法は、前記登録値に基づいた少なくとも２つの属性のうちの２つの第１組に対応する値のプロットを表示することを更に含む。一実施形態において、本方法は、２つの属性の第１組に対応する一または複数の値を選択するように、表示されたプロットの一部を選択することを更に含み、選択された一または複数の値は、対応する索引を有する。一実施形態において、本方法は、少なくとも２つの属性のうちの２つの第２組に対応する値のプロットを表示することを更に含み、第２組の値は、２つの属性の第１組から選択された一または複数の値の索引に対応する。
【００６０】
一実施形態において、前記組織属性は、オフセット付き振幅変動特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、信号トレース特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、空間特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、スペクトル分解特性を含む。
【００６１】
前記組織属性がオフセット付き振幅変動特性を含む一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、［受信した音響エネルギの反射振幅Ｒに対応する複数の値］対［前記反射振幅のそれぞれの反射角θに対応する値］のプロットを含み、前記反射角θは、動物組織中の層に対する。
【００６２】
一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対θのプロットから推定される機能的関係Ｒを含む。
一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θを含み、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、Ｒ対θのプロットから推定できる定数である。一実施形態において、本方法は、受信した音響エネルギの圧縮要素の
零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定することを更に含む。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約３倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として近似される。
【００６３】
別の実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定される機能的関係を含む。一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θを含み、パラメータＡおよびＢは、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定され、Ａは、切片を表わし、Ｂは、Ｒとｓｉｎ２θとの間で推定される線形関係の傾斜を表わす。一実施形態において、本方法は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定することを更に含む。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約２倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として近似される。
【００６４】
一実施形態において、本方法は、動物組織の圧縮および剪断要素にそれぞれ対応するインピーダンスＺＰおよびＺＳの推定値を得るように反射率値ＲＰ０およびＲＳ０を逆数にすることを更に含む。一実施形態において、本方法は、推定インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいて動物組織の一または複数の弾性特性を推定することを更に含む。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、剪断変形に対する抵抗に対応し、関係式μ＝ＺＳ２／ρによって推定される剛性パラメータμを含み、ρは、動物組織の密度の推定値を表わす。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の液体内容物に影響を受ける弾性パラメータλを更に含み、前記弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκを更に含み、前記パラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定される。
【００６５】
前記組織属性が信号トレース特性を含む一実施形態において、前記信号トレース特性は、複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）を含み、ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の実数部を含み、動物組織中の所定領域に対応する電気信号を表わし、ｇ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の虚数部を含み、ｆ（ｔ）のヒルベルト変換を表わす。
【００６６】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）を更に含む。一実施形態において、Ｅ（ｔ）は、電気信号のエンベロープを表わす。一実施形態において、Ｅ（ｔ）の二乗は、受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的なエネルギに対応する値を表わす。一実施形態において、前記信号トレース特性は、時間に対するＥ（ｔ）の変化率を更に含み、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、動物組織中の吸収効果に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率を更に含み、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２として表現される。一実施形態において、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、動物組織中の反射界面に関する情報を提供する。
【００６７】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相を更に含み、前記位相は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される。一実施形態において、前記位相Φ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の振幅から実質的に独立し、動物組織中の所定領域からの音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数を更に含み、
前記周波数は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度を更に含み、前記加速度は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される。
【００６８】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）を更に含み、前記平均周波数は、関数Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、関係式Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することであって、Ｆ＊（ω）が、Ｆ（ω）の複素共役を含むことと、関係式
【００６９】
【数１１】
2009508552.tif 000013
【００７０】
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、および、関係式
【００７１】
【数１２】
2009508552.tif 000014
【００７２】
によって平均周波数ωｍｅａｎを判定することとを含む方法によって得られる。
一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定される薄層指標パラメータを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの加速度を更に含み、前記加速度は、関係式｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜によって判定される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００７３】
【数１３】
2009508552.tif 000015
【００７４】
によるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００７５】
【数１４】
2009508552.tif 000016
【００７６】
による重心周波数ωＣに対する分散ωＶを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【００７７】
【数１５】
2009508552.tif 000017
【００７８】
による二乗平均周波数ωＲＭＳを更に含む。
前記組織属性が空間特性を含む一実施形態において、前記空間特性は、受信した音響エネルギに関連した伝播数ｋに関する情報を含む。一実施形態において、前記空間特性は、伝播数ｋの縦方向成分のｋｚ＝（ω／ｖ）ｃｏｓθおよび横方向成分ｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθを更に含み、θは、受信した音響エネルギに関連した到来角を表わす。
【００７９】
一実施形態において、前記空間特性は、選択された横方向ｘに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘを更に含む。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｓｉｎθ／ｖに比例する。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｋｘ／ωに比例し、ωは、受信した音響エネルギに関連した周波数を表わす。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した重心周波数ωＣによって推定される。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した自己相関関数Ａ（ｔ）によって推定され、或る時間遅れで推定され、その結果、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜である。
【００８０】
一実施形態において、前記空間特性は、方向ｘに実質的に垂直である選択された横方向ｙに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙを更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現される方位角時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］として表現される横方向時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、Δ２Ｔ＝ｓｑｒｔ［（ｄ２ｔ／ｄｘ２）２＋（ｄ２ｔ／ｄｙ２）２］として推定される横方向連続性を更に含む。
【００８１】
一実施形態において、本方法は、電気信号に関連した周波数の一または複数の範囲で電気信号の処理を行なうことを更に含む。一実施形態において、前記周波数の複数の範囲で処理することは、スペクトル分解解析を含む。一実施形態において、本方法は、動物の対象領域を超音波で画像化することであって、対象領域が複数のボクセルを有し、前記ボクセルの各々が周波数の一または複数の範囲の選択された１つでの属性値を有すること、複数のボクセルの各々に対する属性値を判定すること、および、複数のボクセルに対する属性値をディスプレイ上に同時に表示することを更に含む。
【００８２】
一実施形態において、本方法は、前記属性をその値に基づいて分類することを更に含む。一実施形態において、本方法は、前記属性を分類することに基づいた結果値を生成することを更に含む。一実施形態において、前記属性を分類すること、および、前記結果を生成することは、実質的に自動的に行なわれる。
【００８３】
前記動物組織に対する先の特徴は、材料に適用することもでき、ここで、本教示の別の実施形態は、音響エネルギを使用して材料の属性を判定する方法に関する。本方法は、材料から反射された音響エネルギを受信することを含む。本方法は、受信した音響エネルギから電気信号を生成することを更に含む。本方法は、材料の少なくとも２つの属性値を生
成するように電気信号を処理することを更に含み、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択される。本方法は、前記少なくとも２つの属性値をコンピュータ記憶装置に登録することを更に含む。
【００８４】
本教示の更に別の実施形態は、音響エネルギを使用して動物組織の少なくとも２つの属性を判定する装置に関する。本装置は、動物組織から反射された音響エネルギを受信し、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する音響受信器モジュールを備える。本装置は、動物組織の少なくとも２つの属性値を生成すべく信号を処理するように構成されたプロセッサを更に備え、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択される。本装置は、動物組織の少なくとも２つの属性値を格納するように構成されたコンピュータ記憶装置を更に備える。
【００８５】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、スペクトル分解特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性および信号トレース特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。
【００８６】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性を更に含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性および空間特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性からの少なくとも１つの属性および空間特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。
【００８７】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性値は、各々の属性の索引に関する情報を含み、前記索引は、動物組織中の対象領域中の複数のボクセルに関する情報を有する。一実施形態において、本装置は、前記登録値に基づいた少なくとも２つの属性のうちの２つの第１組に対応する値をプロットするように構成された表示要素を更に備える。一実施形態において、前記表示要素は、２つの属性の第１組に対応する一または複数の値を選択すべく、表示されたプロットの一部の選択を可能にするようにさら構成され、選択された一または複数の値は、対応する索引を有する。一実施形態において、前記表示要素は、少なくとも２つの属性のうちの２つの第２組に対応する値のプロットを表示するようにさら構成され、前記第２組の値は、２つの属性の第１組から選択された一または複数の値の索引に対応する。
【００８８】
一実施形態において、前記組織属性は、オフセット付き振幅変動特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、信号トレース特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、空間特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、スペクトル分解特性を含む。
【００８９】
前記組織属性がオフセット付き振幅変動特性を含む一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、［受信した音響エネルギの反射振幅Ｒに対応する複数の値］対［
前記反射振幅のそれぞれの反射角θに対応する値］のプロットを含み、前記反射角θは、動物組織中の層に対する。
【００９０】
一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対θのプロットから推定される機能的関係Ｒを含む。
一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θを含み、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、Ｒ対θのプロットから推定できる定数である。一実施形態において、前記処理は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約３倍である仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として近似される。
【００９１】
別の実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定される機能的関係を含む。一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θを含み、パラメータＡおよびＢは、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定され、Ａは、切片を表わし、Ｂは、Ｒとｓｉｎ２θとの間で推定される線形関係の傾斜を表わす。一実施形態において、前記プロセッサは、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約２倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として近似される。
【００９２】
一実施形態において、前記プロセッサは、動物組織の圧縮および剪断要素にそれぞれ対応するインピーダンスＺＰおよびＺＳの推定値を得るべく反射率値ＲＰ０およびＲＳ０を逆数にするように更に構成される。一実施形態において、前記プロセッサは、推定インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいて動物組織の一または複数の弾性特性を推定するように更に構成される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、剪断変形に対する抵抗に対応し、関係式μ＝ＺＳ２／ρによって推定される剛性パラメータμを含み、ρは、動物組織の密度の推定値を表わす。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の液体内容物に影響を受ける弾性パラメータλを更に含み、前記弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκを更に含み、前記パラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定される。
【００９３】
前記組織属性が信号トレース特性を含む一実施形態において、前記信号トレース特性は、複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）を含み、ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の実数部を含み、動物組織中の所定領域に対応する電気信号を表わし、ｇ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の虚数部を含み、ｆ（ｔ）のヒルベルト変換を表わす。
【００９４】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）を更に含む。一実施形態において、Ｅ（ｔ）は、電気信号のエンベロープを表わす。一実施形態において、Ｅ（ｔ）の二乗は、受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的なエネルギに対応する値を表わす。一実施形態において、前記信号トレース特性は、時間に対するＥ（ｔ）の変化率を更に含み、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、動物組織中の吸収効果に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信
号トレース特性は、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率を更に含み、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２として表現される。一実施形態において、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、動物組織中の反射界面に関する情報を提供する。
【００９５】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相を更に含み、前記位相は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される。一実施形態において、前記位相Φ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の振幅から実質的に独立し、動物組織中の所定領域からの音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数を更に含み、前記周波数は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度を更に含み、前記加速度は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される。
【００９６】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）を更に含み、前記平均周波数は、関数Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、関係式Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することであって、Ｆ＊（ω）が、Ｆ（ω）の複素共役を含むことと、関係式
【００９７】
【数１６】
2009508552.tif 000018
【００９８】
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、および、関係式
【００９９】
【数１７】
2009508552.tif 000019
【０１００】
によって平均周波数ωｍｅａｎを判定することとを含む方法によって得られる。
一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定される薄層指標パラメータを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの加速度を更に含み、前記加速度は、関係式｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜によって判定される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【０１０１】
【数１８】
2009508552.tif 000020
【０１０２】
によるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、更に、関係式
【０１０３】
【数１９】
2009508552.tif 000021
【０１０４】
による重心周波数ωＣに対する分散ωＶを含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【０１０５】
【数２０】
2009508552.tif 000022
【０１０６】
による二乗平均周波数ωＲＭＳを更に含む。
前記組織属性が空間特性を含む一実施形態において、前記空間特性は、受信した音響エネルギに関連した伝播数ｋに関する情報を含む。一実施形態において、前記空間特性は、伝播数ｋの縦方向成分のｋｚ＝（ω／ｖ）ｃｏｓθおよび横方向成分ｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθを更に含み、θは、受信した音響エネルギに関連した到来角を表わす。
【０１０７】
一実施形態において、前記空間特性は、選択された横方向ｘに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘを更に含む。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｓｉｎθ／ｖに比例する。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｋｘ／ωに比例し、ωは、受信した音響エネルギに関連した周波数を表わす。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した重心周波数ωＣによって推定される。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した自己相関関数Ａ（ｔ）によって推定され、或る時間遅れで推定され、その結果、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜である。
【０１０８】
一実施形態において、前記空間特性は、方向ｘに実質的に垂直である選択された横方向ｙに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙを更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現される方位角時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］として表現される横方向時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、Δ２Ｔとして推定される横方向連続性を更に含む。
【０１０９】
一実施形態において、前記プロセッサは、電気信号に関連した周波数の一または複数の範囲で電気信号の処理を行なうように更に構成される。一実施形態において、前記周波数の複数の範囲で処理することは、スペクトル分解解析を含む。一実施形態において、本装置は、動物の対象領域内に含まれる複数のボクセルに対応する属性値を同時に表示するように構成された表示要素を更に備える。
【０１１０】
一実施形態において、前記プロセッサは、属性をその値に基づいて分類するように更に構成される。一実施形態において、前記プロセッサは、属性を分類することに基づいた結
果値を生成するように更に構成される。一実施形態において、前記属性を分類すること、および、前記結果を生成することは、実質的に自動的に行なわれる。
【０１１１】
前記動物組織に対する先の特徴は、材料に適用することもでき、ここで、本教示の別の実施形態は、音響エネルギを使用して、材料の少なくとも２つの属性を判定する装置に関する。本装置は、材料から反射された音響エネルギを受信し、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する音響受信器モジュールを備える。本装置は、属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択される材料の少なくとも２つの属性値を生成すべく信号を処理するように構成されたプロセッサを更に備える。本装置は、材料の少なくとも２つの属性値を格納するように構成されたコンピュータ記憶装置を更に備える。
【０１１２】
本教示の更に別の実施形態は、音響エネルギを使用して動物組織の属性を判定する装置に関する。本装置は、動物組織から反射された音響エネルギを受信する手段を備える。本装置は、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する手段を更に備える。本装置は、動物組織の属性値を生成するように信号を処理する手段を更に備え、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、空間特性、およびスペクトル分解特性の少なくとも１つを有する。本装置は、動物組織の属性値をコンピュータ読取可能な媒体に格納する手段を更に備える。
【０１１３】
一実施形態において、前記組織属性は、オフセット付き振幅変動特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、信号トレース特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、空間特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、スペクトル分解特性を含む。
【０１１４】
前記動物組織に対する先の特徴は、材料に適用することもでき、ここで、本教示の別の実施形態は、音響エネルギを使用して材料の属性を判定する装置に関する。本装置は、材料から反射された音響エネルギを受信する手段を備える。本装置は、受信した音響エネルギに基づいて電気信号を出力する手段を更に備える。本装置は、材料の属性値を生成するように信号を処理する手段を更に備え、前記属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、空間特性、およびスペクトル分解特性の少なくとも１つを有する。本装置は、材料の属性値をコンピュータ読取可能な媒体に格納する手段を更に備える。
【０１１５】
本教示の更に別の実施形態は、動物組織の少なくとも２つの属性値を生成すべく信号を処理するように構成され、コンピュータ実行可能な指示を有したコンピュータ読取可能な媒体に関し、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性、信号トレース特性、空間特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択される。前記信号は、動物組織から反射された音響エネルギに基づく。
【０１１６】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、スペクトル分解特性から得られる少なくとも２つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性および信号トレース特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。
【０１１７】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性を更に含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、オフセット付き振幅変動特性からの少なくとも１つの属性および空間特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、信号トレース特性からの少なくとも１つの属性および空間特性からの少なくとも１つの属性を含む。一実施形態において、前記少なくとも２つの属性は、空間特性からの少なくとも１つの属性およびスペクトル分解特性からの少なくとも１つの属性を含む。
【０１１８】
一実施形態において、前記少なくとも２つの属性値は、各々の属性の索引に関する情報を含み、前記索引は、動物組織中の対象領域中の複数のボクセルに関する情報を有する。
一実施形態において、前記組織属性は、オフセット付き振幅変動特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、信号トレース特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、空間特性を含む。一実施形態において、前記組織属性は、スペクトル分解特性を含む。
【０１１９】
前記組織属性がオフセット付き振幅変動特性を含む一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、［受信した音響エネルギの反射振幅Ｒに対応する複数の値］対［前記反射振幅のそれぞれの反射角θに対応する値］のプロットを含み、前記反射角θは、動物組織中の層に対する。
【０１２０】
一実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対θのプロットから推定される機能的関係Ｒを含む。
一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θを含み、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、Ｒ対θのプロットから推定できる定数である。一実施形態において、前記処理は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約３倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として近似される。
【０１２１】
別の実施形態において、前記オフセット付き振幅変動特性は、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定される機能的関係を含む。一実施形態において、前記機能的関係Ｒは、関係式Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θを含み、パラメータＡおよびＢは、Ｒ対ｓｉｎ２θのプロットから推定され、Ａは、切片を表わし、Ｂは、Ｒとｓｉｎ２θとの間で推定される線形関係の傾斜を表わす。一実施形態において、前記コンピュータ実行可能な指示は、受信した音響エネルギの圧縮要素の零オフセット反射率と、受信した音響エネルギの剪断要素の零オフセット反射率とにそれぞれ対応する値ＲＰ０およびＲＳ０を推定するように更に構成される。一実施形態において、ＲＰ０およびＲＳ０は、圧縮要素の速度ＶＰが動物組織中の剪断要素の速度ＶＳの約２倍であると仮定して、ＲＰ０＝ＡおよびＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として近似される。
【０１２２】
一実施形態において、前記コンピュータ実行可能な指示は、動物組織の圧縮および剪断要素にそれぞれ対応するインピーダンスＺＰおよびＺＳの推定値を得るべく反射率値ＲＰ０およびＲＳ０を逆数にするように更に構成される。一実施形態において、前記コンピュータ実行可能な指示は、推定インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいて動物組織の一または複数の弾性特性を推定するように更に構成される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、剪断変形に対する抵抗に対応し、関係式μ＝ＺＳ２／ρによって推定される剛性パラメータμを含み、ρは、動物組織の密度の推定値を表わす。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の液体内容物に影響を受ける弾性パ
ラメータλを更に含み、前記弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定される。一実施形態において、前記一または複数の弾性特性は、動物組織の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκを更に含み、前記パラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定される。
【０１２３】
前記組織属性が信号トレース特性を含む一実施形態において、前記信号トレース特性は、複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）を含み、ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の実数部を含み、動物組織中の所定領域に対応する電気信号を表わし、ｇ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の虚数部を含み、ｆ（ｔ）のヒルベルト変換を表わす。
【０１２４】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）を更に含む。一実施形態において、Ｅ（ｔ）は、電気信号のエンベロープを表わす。一実施形態において、Ｅ（ｔ）の二乗は、受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的なエネルギに対応する値を表わす。一実施形態において、前記信号トレース特性は、時間に対するＥ（ｔ）の変化率を更に含み、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、動物組織中の吸収効果に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率を更に含み、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２として表現される。一実施形態において、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、動物組織中の反射界面に関する情報を提供する。
【０１２５】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相を更に含み、前記位相は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される。一実施形態において、前記位相Φ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の振幅から実質的に独立し、動物組織中の所定領域からの音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供する。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数を更に含み、前記周波数は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度を更に含み、前記加速度は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される。
【０１２６】
一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）を更に含み、前記平均周波数は、関数Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、関係式Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することであって、Ｆ＊（ω）が、Ｆ（ω）の複素共役を含むことと、関係式
【０１２７】
【数２１】
2009508552.tif 000023
【０１２８】
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、関係式
【０１２９】
【数２２】
2009508552.tif 000024
【０１３０】
によって平均周波数ωｍｅａｎを判定することとを含む方法によって得られる。
一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定される薄層指標パラメータを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、動物組織中の所定領域に関連した受信した音響エネルギの加速度を更に含み、前記加速度は、関係式｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜によって判定される。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【０１３１】
【数２３】
2009508552.tif 000025
【０１３２】
によるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【０１３３】
【数２４】
2009508552.tif 000026
【０１３４】
による重心周波数ωＣに対する分散ωＶを更に含む。一実施形態において、前記信号トレース特性は、関係式
【０１３５】
【数２５】
2009508552.tif 000027
【０１３６】
による二乗平均周波数ωＲＭＳを更に含む。
前記組織属性が空間特性を含む一実施形態において、前記空間特性は、受信した音響エネルギに関連した伝播数ｋに関する情報を含む。一実施形態において、前記空間特性は、伝播数ｋの縦方向成分ｋｚ＝（ω／ｖ）ｃｏｓθおよび横方向成分ｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθを更に含み、θは、受信した音響エネルギに関連した到来角を表わす。
【０１３７】
一実施形態において、前記空間特性は、選択された横方向ｘに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘを更に含む。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｓｉｎθ／ｖに比例する。一実施形態において、前記時間勾配ｄｔ／ｄｘは、ｋｘ／ωに比例し、ωは、受信し
た音響エネルギに関連した周波数を表わす。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した重心周波数ωＣによって推定される。一実施形態において、前記周波数ωは、受信した音響エネルギに関連した自己相関関数Ａ（ｔ）によって推定され、或る時間遅れで推定され、その結果、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜）である。
【０１３８】
一実施形態において、前記空間特性は、方向ｘに実質的に垂直である選択された横方向ｙに沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙを更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現される方位角時間勾配を更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］として表現される横方向時間勾配更に含む。一実施形態において、前記空間特性は、Δ２Ｔ＝ｓｑｒｔ［（ｄ２ｔ／ｄｘ２）２＋（ｄ２ｔ／ｄｙ２）２］として推定される横方向連続性を更に含む。
【０１３９】
一実施形態において、前記コンピュータ実行可能な指示は、電気信号に関連した周波数の一または複数の範囲で電気信号の処理を行なうように更に構成される。一実施形態において、前記周波数の複数の範囲で処理することは、スペクトル分解解析を含む。
【０１４０】
一実施形態において、前記コンピュータ実行可能な指示は、属性をその値に基づいて分類するように更に構成される。一実施形態において、前記コンピュータ実行可能な指示は、属性を分類することに基づいた結果値を生成するように更に構成される。一実施形態において、前記属性を分類すること、および、前記結果を生成することは、実質的に自動的に行なわれる。
【０１４１】
前記動物組織に対する先の特徴は、材料に適用することもでき、本教示の別の実施形態は、コンピュータ実行可能な指示を有し、材料の少なくとも２つの属性値を生成すべく信号を処理するように構成されたコンピュータ読取可能な媒体に関し、前記少なくとも２つの属性は、オフセッ付きト振幅変動特性、信号トレース特性、空間特性、およびスペクトル分解特性からなるグループから選択される。前記信号は、材料から反射された音響エネルギに基づく。
【０１４２】
本教示のこれらおよび他の態様、利点、および新規な特徴は、次の詳細な記述を読む際に、および、添付の図面を参照する際に明白になるであろう。図面において、同様の要素は、同様の参照符号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１４３】
本教示は、概して、対象物に関連した複数の属性を判定するために超音波を使用するシステムおよび方法に関する。このような技術は、原油および鉱床のような地下の特色を特徴づけるために地震学の用途において用いられる。しかしながら、属性を判定する超音波技術は、医療用途および材料試験用途のような地震学以外の用途においては使用されていない。本教示では、医療用または非医療用の目的に使用できる属性判定のための様々な技術を取り扱う。材料用途は、本教示の非医療的な使用の一例である。音響エネルギを使用した動物組織の属性の判定は、医療的な使用であっても非医療的な使用であることが可能である。非医療的な使用は、たとえば動物医療用途、解剖学的用途、および動物生検用途を含むことが可能である。
【０１４４】
従来の使用では、超音波システムは、媒体中の対象物の画像または或る種の視覚的表現を得るために使用される。画像は、典型的には、複数の画素（一般に「ピクセル」と呼ばれる）によって媒体から反射される信号を特徴づけることによって形成される。従って、所定の１つのピクセルは、典型的には媒体の所定の１つの領域を表わす。本教示においては、画像は、対象物の属性のうちの１つであることが可能である。他の属性は、「画像状
」の形で表現されることがある特性を有していてもいなくてもよい。従って、ここでは、媒体の３次元要素を表わす目的で「ボクセル」または「複数のボクセル」（体積要素）という用語を用いる。
【０１４５】
図１は、媒体１０６に音響エネルギ１０８を送信し、そこからの散乱エネルギ１１０を検出するように構成可能な音響装置１０２を備えた超音波システム１００の一実施形態の概観を示す。散乱エネルギ１１０は、音響エネルギ１０８と媒体１０６中の対象物１０４との相互作用に起因することが可能である。
【０１４６】
図１に示されるような一実施形態において、音響装置１０２は、対象物１０４に関連した複数の属性（ａ１、ａ２…などとして示される）を判定するように、または、判定を容易にするように、更に構成可能である。そのような属性の判定は、ここに説明された様々な方法による散乱エネルギ１１０の解析に基づいて行うことができる。
【０１４７】
図２は、図１の超音波システム１００によって行なわれることができる処理１２０の一実施形態を示す。処理１２０は、開始状態１２２で開始され、処理ブロック１２４においては、音響エネルギが、媒体中の選択された位置または領域に送信される。処理ブロック１２６においては、散乱された音響エネルギが、媒体から受信される。処理ブロック１２８においては、受信エネルギに基づいて、選択された位置または領域に関連した複数の属性が判定される。説明の目的のため、複数の属性の判定は、或る順序で、しかし必ずしも並行してではなく、属性を判定する動作のモードを含むことが可能である。
【０１４８】
図３Ａは、１つの適用例１３０において、図１と図２に示すように構成された超音波システム１３２が、非地震用途媒体１４０の一部である、たとえば組織のような対象物または領域１３８の属性の状態分析に使用できることを示す。説明の目的のため、「地震」とは、地殻を形成する物理的な地面を意味するが、海洋、川、および湖のような水域を含まない。従って、媒体１４０は、人間の一部、人間を模するもの（たとえば死骸、試験媒体、人体模型など）、任意の生物およびそれを模することが可能である。媒体１４０は、人工の構造物のような非地震構造であることも可能である。
【０１４９】
一実施形態においては、図３Ａに更に示すように、超音波システム１３２は、非地震媒体１４０へ音響エネルギ１３４を送信し、散乱エネルギ１３６を検出するように構成できる。システム１３２は、ここに示されるような複数の属性を判定するための散乱エネルギを解析できる。
【０１５０】
図３Ｂは、１つの適用例７００において、図１と図２に記述されるように構成された超音波システム７０２が、非破壊材料試験の一部として材料７１０における対象物または領域７０８の属性の状態分析に使用できることを示す。
【０１５１】
一実施形態において、図３Ｂに更に示すように、超音波システム７０２は、音響エネルギ７０４を材料７１０に送信し、割れや空隙のような特徴７０８と音響エネルギ７０４との相互作用に起因する散乱エネルギ７０６を検出するように構成できる。そして、システム７０２は、ここに示されるような複数の属性を判定するための散乱エネルギを解析できる。
【０１５２】
先の非破壊試験方法は、所定の材料中の割れや空隙のような不連続性を検出することと特徴づけることとのうちの少なくとも一つのために使用できる。更に、非破壊試験方法は、音響反射率や弾性率のような様々な物理的および機械的特性を特徴づけるために使用できる。ここで説明するように、非破壊検査方法は、音響信号の検出に基づいた様々な属性の状態分析を含むことができる。
【０１５３】
非破壊試験には、試験される材料が変形されない試験構成が含まれることがあることは理解されるであろう。特定の材料試験用途においては、試験材料は、変形されてもよいが、破壊されてはならない。そのような変形は、機械的性質に関する情報を生成できる。本教示の様々な実施形態では、少なくとも或る機械的特性を含む様々な属性を生じさせるために試験材料を変形する必要は無い。
【０１５４】
図４は、散乱エネルギ１４２を検出し、複数の属性（ａｌ、ａ２、など）を生成する超音波システム１４０の一実施形態のブロック図を示す。図４の説明の目的のため、散乱エネルギ１４２は、送信された音響エネルギ（図示略）の対象物（図示略）との相互作用に起因するものと仮定される。散乱エネルギ１４２は、一または複数の受信器を有した受信器要素１４４によって検出されるように示される。受信器要素１４４は、複数の属性を生成する信号を処理する処理要素１４６に信号を供給するように示される。
【０１５５】
ここでは、説明の目的のため、「処理要素」は、単に「プロセッサ」と呼ばれることがある。「処理要素」または「プロセッサ」は、単一の要素であってもよいが、必ずしも単一の要素である必要がないことは理解されるであろう。
【０１５６】
一般に、プロセッサは、たとえばここで説明されるように動作するデータおよび指示を表わすコンピュータ、プログラム・ロジック、または他の基板配置を含むことができることが理解されるであろう。他の実施形態において、プロセッサは、コントローラ回路、プロセッサ回路、プロセッサ、汎用シングルチップまたはマルチチップ・マイクロプロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ、埋込みマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどを含むことができる。
【０１５７】
更に、一実施形態において、プログラム・ロジックは、一または複数の要素として実現されると良いことが認識されるであろう。要素は、一または複数のプロセッサ上で実行されるように有利に構成可能である。要素は、特に限定されないが、ソフトウェアまたはハードウェア要素、ソフトウェア・モジュールのようなモジュール、オブジェクト指向のソフトウェア要素、クラス要素およびタスク要素、処理方法、機能、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラム・コードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、配列および変数などを含む。
【０１５８】
図５は、散乱エネルギ１５２（ここでも、送信されるエネルギおよび対象物を図示略）の検出および解析に基づいた互いに異なる種類の属性を判定するように構成できる超音波システム１５０の一実施形態を示す。散乱エネルギ１５２は、受信器要素１５４によって検出されるように示され、受信器要素１５４は、プロセッサ１５６に信号を供給するように示される。
【０１５９】
図５に示されるような一実施形態において、プロセッサ１５６は、以下に限定されないが、角度依存性解析（１６０）に基づいた属性、信号トレース解析（１６２）に基づいた属性、空間属性（１６４）、スペクトル解析（１６６）に基づいた属性、またはクロス・プロット解析（１６８）に基づいた属性を含む様々な種類の属性を生成するように、または、その生成を容易にするように構成できる。先の例の分類は、あくまで説明のためのものであって、所定の属性が、分類のうちの１つに属さなければならないと推論されるようには意図されていないことが理解すべきである。幾つかの属性は、２つ以上の解析の結果であることが可能である。また、先の属性の例は、同じシステムによって、または、別々に得られる画像ベースの属性と共に、あるいはその属性なしで、使用できると理解すべきである。
【０１６０】
図６〜図１２は、音響エネルギの反射の角度依存性に基づいて属性を得る方法およびシステムの様々な実施形態の例を示す。或る用途においては、角度依存性解析は、多くの場合、オフセット付き振幅変動（ＡＶＯ）解析と呼ばれる。説明の目的のため、「ＡＶＯ」解析および角度依存性解析は、同じ意味で用いられる。しかしながら、「ＡＶＯ」という用語の使用は、振幅以外の量の角度依存性を妨げるものではないことが理解されるであろう。
【０１６１】
図６に示される用途例１７０において、超音波システム１７８の一実施形態は、媒体中の対象物１７４に音響エネルギ１７２を送信し、対象物１７４からの散乱エネルギ１７６を検出するように構成できる。一実施形態において、送信された音響エネルギ１７２は、集中されず、矢印１７２は、単に少なくとも音響エネルギの幾分かが対象物１７４に達することを示すように対象物１７４を指し示すべく図示される。同様に、散乱エネルギ１７６は、超音波システム１７８のどの部分にも優先して向けられる必要は無い。
【０１６２】
一実施形態において、超音波システム１７８は、上述の「無指向性の」音響エネルギの例の「方向」を含む音響エネルギ１７２および散乱エネルギ１７６の伝播方向において、少なくとも幾つかの角度のバリエーションを導入できるように構成できる。一実施形態において、「指向性」におけるそのようなバリエーションは、対象物１７４に対する音響エネルギ１７２の送信および散乱エネルギ１７６の受信の相対的位置を変更することによって達成できる。
【０１６３】
図７は、超音波システム１９２の或る実施形態が、システム１９２の選択された位置から対象物例２０２へ音響エネルギ１９４（反射を示す目的で矢印によって図示される）を送信することを示す用途例１９０を示す。対象物例２０２は、音響エネルギ１９４の少なくとも一部分を反射する一または複数の界面を定義できる。たとえば対象物２０２は、組織のような媒体において対象物２０２を定義する第１界面１９８と第２界面２００を含むことができる。そのような界面によって、音響エネルギ１９４の少なくとも一部分が界面１９８，２００で反射可能である。たとえば音響エネルギ１９４の一部分は、第１反射エネルギ１９６を生じさせるように第１界面１９８で反射できる。音響エネルギ１９４の一部分は、対象物２０２（音響エネルギ２０６としての）を通じて送信され、第２界面２００に衝突できる。衝突したエネルギ２０６の一部分は、最終的に反射エネルギ２０４となることができる反射エネルギ２０８を生じさせるように第２表面２００で反射できる。
【０１６４】
図７に示される特定の用途例１９０において、検出器表面は、反射界面と概ね平行であるように示され、そこからの反射は、鏡面反射として示される。つまり入射角θｉは、反射角θｒと実質的に等しい。説明の目的のため、θｉおよびθｒは、反射界面に垂直な線を基準に測定される。反射の鏡面性状のため、θｉおよびθｒは、単に反射角θと呼ばれることがある。
【０１６５】
ここで説明されるように、反射角は、音響エネルギの反射が生じている対象物の一または複数の属性を判定する際の変数として使用できる。反射角に対してのそのような属性のバリエーションによって、更に追加の属性を生成できる。このように、第１反射界面１９８での音響エネルギ１９４の反射例は、入射媒体に対する対象物２０２の特性についての情報を提供できる。第２反射界面２００での送信エネルギ２０６の反射例は、界面２００を超えて媒体に対する対象物２０２の特性に関する情報を提供できる。
【０１６６】
図８は、超音波システムの反射角依存解析能力を提供するように構成できる検出器アセンブリ２１０の一実施形態を示す。図示されるように、検出器アセンブリ２１０は、互いに或る公知の方法で配置された一連の送信器（Ｔ）および受信器（Ｒ）を具備できる。そ
のような配置は、選択された体積要素（ボクセル）２１２中のまたは近傍の界面２１４の反射特性を解析するために使用できる。
【０１６７】
このように、ボクセル例２１２に関して、法線２１６は、反射角θを判定するための基準を提供できる。つまり、そのような基準に対する送信器および受信器の位置は、反射角θについての情報を提供できる。たとえば送信器Ｔ（ｉ）から送信された音響エネルギ例２１８は、反射エネルギ２２０が受信器Ｒ（−ｉ）によって検出されるべく、ボクセル例２１２から反射されるように示される。受信器Ｒ（−ｉ）は、下によって詳細に記述される方法で、反射に関する情報を提供すべく処理できる電気信号２２２を生成するように示される。
【０１６８】
図８に示すように、互いに異なる反射角での互いに異なるデータ・セットを得ることができる。たとえば送信器Ｔ（ｉ＋１）からの送信および受信器Ｒ（−ｉ−ｌ）による受信によって、ボクセル例２１２に対してより大きい角度のデータ・セットを得ることができる。
【０１６９】
図８において（ボクセル例２１２に対して概ね対称である）送信器および受信器の番号付けの設定は、説明の目的のためであると理解されるであろう。送信器および受信器は、任意の方法で索引付けでき、従って、図８における索引付けの例は、必要条件ではない。
【０１７０】
図７を参照して上述した用途例と同様に、図８の特定の例では、反射界面と概ね平行であるように検出器表面が図示される。しかしながら、属性の反射角依存を解析する目的からは、そのような仮定は必要ではない。
【０１７１】
図９は、選択された一または複数のボクセル７２６，７３６に対して、検出器アセンブリ７２２の或る対称に基づいて、反射角を推定できる用途例７２０を示す。検出器アセンブリ７２２は、中心線７２４に対して対称に番号付けられた一連の送信器および受信器を有するように示される。勿論、このような番号付けは（対称であるか否かに拘わらず）必要ではなく、単に説明上の目的で使用される。
【０１７２】
２つのボクセル例７２６，７３６は、中心線７２４に沿うように示される。所定のボクセルに対して概ね対称な一対の送信器および受信器からの送信および受信は、反射配置を推定するために、従って、その所定のボクセルまたはその近傍に位置する特徴に対する反射角を推定するために使用できる。
【０１７３】
たとえば２つの反射配置が、ボクセル例７２６に対して示される。送信器Ｔ（＋ｌ）からの第１送信音響エネルギは、矢印７２８ａによって示され、ボクセル７２６からのそのエネルギの反射は、矢印７２８ｂによって示される。反射７２８ｂは、信号７５０を生じさせるように受信器Ｒ（−ｌ）によって受信されるように示される。信号７５０については、その反射角は、ボクセル７２６に関する矢印７２８ａおよび７２８ｂによって定義される開口角７３２の半分であると推定できる。開口角７３２またはその対応する反射角は、反射配置に基づいて推定できる。たとえば中心線７２４に対するＴ（＋ｌ）およびＲ（−ｌ）の距離、および検出器アレイ７２２とボクセル７２６との間の距離についての知識は、反射角を演算するために使用できる。伝播距離（矢印７２８ａ，７２８ｂの長さ）が必要な場合には、それらは、伝搬時間と伝搬速度の推定値とを乗算することによって推定できる。そして、伝送距離（７２８ａ）および反射距離（７２８ｂ）の各々は、その距離の約半分であると推定できる。
【０１７４】
図９に更に示すように、ボクセル例７２６に対して他の反射角データを得ることができる。たとえば送信器Ｔ（＋２）からの送信７３０ａおよび受信器Ｒ（−２）への反射７３
０ｂは、ボクセル７２６に関する他の反射配置および信号７５２を生成できる。
【０１７５】
図９に更に示すように、中心線例７２４に沿って他のボクセルに対して同様の反射角データを得ることができる。たとえば送信器Ｔ（＋３）からの送信７３８ａおよび受信器Ｒ（−３）への反射７３８ｂは、ボクセル７３６に関する反射配置および対応する信号７５４を生成できる。同様に、送信器Ｔ（＋６）からの送信７４０ａおよび受信器Ｒ（−６）への反射７４０ｂは、ボクセル７３６に関する他の反射配置および対応する信号７５６を生成できる。
【０１７６】
図１０は、図６〜図８を参照して上述した超音波システムの様々な実施形態によって実行できる処理２３０の一実施形態を示す。処理２３０は、開始状態２３２で開始され、処理ブロック２３４において、音響エネルギは、媒体中の対象物に対して互いに異なる角度方向を有する少なくとも２つの送信器から送信される。一実施形態において、そのような送信は、順に行なわれる。処理ブロック２３６においては、反射された信号は、少なくとも２つの送信機に対して対象物からの反射を受信するように、既知の方向に配置された受信器によって対象物から受信される。対象物に対する送信器および受信器の相対的な向きは、たとえば図９を参照して上述した方法での反射角の判定を可能にする。
【０１７７】
図１０に更に示すように、処理ブロック２３８中の処理２３０は、受信信号の一または複数の特性を判定する。一実施形態において、受信信号の振幅が判定される。処理ブロック２４０においては、振幅の角度依存性が判定される。処理ブロック２４２においては、対象物の一または複数の属性が、少なくとも部分的に振幅の角度依存性に基づいて判定される。処理２３０は、終了状態２４４で終了する。
【０１７８】
以下、角度依存性解析の例を説明する。より詳細に説明されるように、そのような解析は、媒体中の対象物の或る機械的性質の推定値として使用できる属性を生成できる。
一実施形態において、角度依存性解析は、オフセット付き振幅変動（ＡＶＯ）解析を含む。ＡＶＯ法の一実施形態において、反射振幅Ｒは、多くの場合、下記のＺｏｅｐｐｒｉｔｚ方程式に対するＳｈｕｅｙの第３項近似として知られる関係式として表現される。
【０１７９】
Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ＋Ｃｓｉｎ２θｔａｎ２θ  …（１）
ここで、θは、反射角を表わし、係数Ａ、Ｂ、およびＣは、定数である。関係式（１）についての詳細は、様々な文献（たとえば非特許文献１）に見出すことができる。受信器からの信号の複数の反射振幅を互いに異なる角度で得ることによって、方程式例（１）は、既知の多数の技術の１つによって、たとえば係数Ａ、Ｂ、およびＣの推定値を得るために適用できる。係数Ａは、一般にＡＶＯ切片と呼ばれ、Ｂは、一般にＡＶＯ勾配と呼ばれ、また、Ｃは、一般にＡＶＯ曲率と呼ばれる。
【０１８０】
一実施形態において、量Ｒ、Ａ、Ｂ、およびＣは、反射が生じた対象物に関連した属性であるとみなされることができる。以下に述べるように、機械的性質の推定値は、これらの量のうちの幾つかの組合せから得られることができる。
【０１８１】
或る用途において、方程式（１）の第３項は、省略でき（たとえば反射角が比較的小さい、たとえば約３０度未満の場合）、反射振幅は、下記のように推定できる。
Ｒ（θ）＝Ａ＋Ｂｓｉｎ２θ  …（２）
そのような推定で、Ｒおよびｓｉｎ２θの線形関係は、切片Ａおよび傾斜Ｂを得る直線に適用されることできる。そのように単純化された式によって係数ＡおよびＢは比較的より容易に判定できる。
【０１８２】
或る用途においては、たとえばＶＰ／ＶＳ＝２（つまり圧縮速度は、剪断速度の約２倍
である）と仮定できる。このとき、零オフセット反射率パラメータＲＰ０およびＲＳ０は、ＲＰ０＝Ａ、ＲＳ０＝（Ａ−Ｂ）／２として得られ、表わされるものとして表示できる。
【０１８３】
動物組織の状態分析のような特定の用途において、ＶＰ／ＶＳ＝３と仮定できる。このとき、零オフセット反射率パラメータＲＰ０およびＲＳ０の推定値は、ＲＰ０＝Ａ、ＲＳ０＝（４Ａ−９Ｂ＋５Ｃ）／８として得られ、表わされるものとして表示できる。十分に長いオフセットが得られる場合には、パラメータＡ、Ｂ、およびＣは、関係式（１）（たとえば曲線の適用による）を用いて推定できる。あるいは、ＡおよびＢは、方程式（２）から推定できる一方、Ｃは、Ｃが反射界面における平均速度に対する速度コントラストの比の約半分として得られる速度モデルから推定できる。
【０１８４】
これらの零オフセット反射率パラメータは、更に、圧縮インピーダンスＺＰおよび剪断インピーダンスＺＳの推定値を得るために、公知の技術（たとえば非特許文献２を参照）を用いて反転できる。ＺＰ＝ρＶＰおよびＺＳ＝ＶＳ（ここで、ρは、密度である）と定義されたインピーダンス・パラメータＺＰおよびＺＳは、下に述べるような他の属性を得るために使用できる。
【０１８５】
或る用途において、対象物の一または複数の弾性特性（属性例）の値は、圧縮および剪断インピーダンス値ＺＰおよびＺＳに基づいて推定できる。例として、剪断変形に対する抵抗に対応する剛性パラメータμは、関係式μ＝ＺＳ２／ρ（ここで、ρは、反射対象物の密度の推定値を表わす）によって推定できる。他の例において、反射対象物の液体内容物に影響を受ける弾性パラメータλは、関係式λ＝（ＺＰ２−２ＺＳ２）／ρによって推定できる。更に他の例において、反射対象物の非圧縮性または体積弾性率に対応するパラメータκは、関係式κ＝λ＋（２／３）μによって推定できる。
【０１８６】
図１１は、所定のボクセル２７４中のまたはその近傍の反射部２７６を解析する超音波システム２７０の一実施形態を示す。音響エネルギ２８０は、送信器２７２から送信され、反射部２７６に入射するように示される。或る状況では、反射部２７６は、理想的な反射表面を提供していなくともよく、また、得られる散乱エネルギ２８６は、複数の受信器２８８に届いてもよい。入射角２８２は、概ね、その平均が散乱エネルギ２８６を受信する複数の受信器２８８の方向によって判定される平均反射角２８４と同じであるように示される。
【０１８７】
図１１に更に示すように、複数の受信器２８８によって受信される信号は、組合せ信号を生じさせるように組合わせできる。そのような組合せは、たとえば係属中の特許出願（２００４年９月２０日出願の米国特許出願第１０／９４５，４５９号「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＩＭＡＧＩＮＧ」）に示す技術によって達成できる。
【０１８８】
図１２は、図１１を参照して上述したような反射信号の組合せを達成するために実行できる処理２９０の一実施形態を示す。処理ブロック２９２において、音響エネルギは、選択された送信器から送信される。処理ブロック２９４において、散乱エネルギは、その平均角度方向が選択された送信器に対する鏡面反射に実質的に対応する複数の受信器によって受信される。処理ブロック２９６において、受信信号は、反射振幅を平均角度方向で得るように組合わせできる。
【０１８９】
図１３は、散乱エネルギ５０２を受信する受信器要素５０４を有する超音波システム５００の一実施形態のブロック図を示す。受信器要素５０４は、一または複数の受信器を具備できる。
【０１９０】
図１３に更に示すように、更に、超音波システム５００は、受信器要素５０４から得られる一または複数の電気信号の信号トレース解析を行なうように構成できる要素５０６を備える。
【０１９１】
一実施形態において、信号トレース解析は、測定された電気信号の或る形式への変形を行うこと、および、信号の特性を記述するためにその結果を変形されていない信号と組合わせることに基づいて行うことができる。例として、受信器からの電気信号（反射対象物からの反射エネルギを検出した結果としての）が時間変動関数ｆ（ｔ）として表現できる場合には、ｇ（ｔ）を生じさせるため、ｆ（ｔ）についてヒルベルト変換を行なうことができる。そして、信号は、複合関数複合関数Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋ｉｇ（ｔ）（ここで、ｆ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の実数部を表し、ｇ（ｔ）は、Ｆ（ｔ）の虚数部を表わす）として特性を記述できる。
【０１９２】
数多くの動作を、そのような信号の特性記述機能例で行なうことができる。そのような公知の動作は、たとえば非特許文献３を含む様々な文献において見出される。幾つかの代表的な動作は、以下のように要約される。
【０１９３】
１つの例において、属性は、Ｅ（ｔ）＝（ｆ２（ｔ）＋ｇ２（ｔ））１／２として表現される複合関数Ｆ（ｔ）の係数Ｅ（ｔ）であることが可能である。幾つかの用途において、関数Ｅ（ｔ）は、受信器によって生成された電気信号のエンベロープを表わす。幾つかの用途において、関数Ｅ（ｔ）は、受信した音響エネルギに関連した実質的に瞬間的な振幅または反射強度に対応する値を表わす。
【０１９４】
１つの例において、属性は、ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表現される時間に対する属性Ｅ（ｔ）の変化率であることが可能である。幾つかの用途において、属性ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔは、反射対象物中の吸収効果に関する情報を提供できる。
【０１９５】
１つの例において、属性は、ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２と表現される時間に対する属性ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔの変化率であることが可能である。幾つかの用途において、属性ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２は、反射対象物中のまたはその近傍の反射界面に関する情報を提供できる。
【０１９６】
１つの例において、瞬間的なエネルギの合計は、Ｅ２（ｔ）、つまりエンベロープＥ（ｔ）の二乗として表示できる。属性は、ｄ（Ｅ２（ｔ））／ｄｔ＝２Ｅ（ｔ）ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔとして表わされ、反射対象物中の吸収効果に関する情報を提供できる時間に対する合計エネルギの変化率であることが可能である。属性は、ｄ２（Ｅ２（ｔ））／ｄｔ２＝２［ｄ（Ｅ（ｔ））／ｄｔ］２＋２［Ｅ（ｔ）ｄ２（Ｅ（ｔ））／ｄｔ２］と表わされ、反射対象物中のまたはその近傍の反射界面に関する情報を提供できる合計エネルギの第２時間微分であることが可能である。
【０１９７】
１つの例において、属性は、Φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）／ｆ（ｔ））として表現される反射対象物から受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な位相であることが可能である。幾つかの用途において、位相属性Φ（ｔ）は、反射対象物からの音響エネルギの伝播位相に関する情報を提供できる。
【０１９８】
１つの例において、属性は、ω（ｔ）＝ｄ（Φ（ｔ））／ｄｔとして表現される反射対象物から受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な周波数であることが可能である。
１つの例において、属性は、ａ（ｔ）＝ｄω（ｔ）／ｄｔとして表現される反射対象物から受信した音響エネルギの実質的に瞬間的な加速度であることが可能である。
【０１９９】
１つの例において、属性は、反射対象物から受信した音響エネルギの平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）であることが可能である。平均周波数ωｍｅａｎ（ｔ）は、（１）；Ｆ（ｔ）のフーリエ変換Ｆ（ω）を判定することと、（２）；Ｐ（ω）＝Ｆ（ω）Ｆ＊（ω）による自己相関関数Ｐ（ω）を判定することと（ここで、Ｆ＊（ω）はＦ（ω）の複素共役を表わす）、（３）；
【０２００】
【数２６】
2009508552.tif 000028
【０２０１】
によって標準化された自己相関関数Ａ（ｔ）を判定することと、（４）；
【０２０２】
【数２７】
2009508552.tif 000029
【０２０３】
によって平均周波数ωｍｅａｎを判定することとによって求められる。
１つの例において、更に、平均周波数ωｍｅａｎは、関係式
【０２０４】
【数２８】
2009508552.tif 000030
【０２０５】
によって判定できる（ここで、ＬＰＦ（ｔ，ω）は、必要に応じて時間変化することがあるローパス・フィルタを表わす）。
１つの例において、属性は、関係式ω（ｔ）−ωｍｅａｎ（ｔ）によって判定され得る薄層指標パラメータであることが可能である。
【０２０６】
１つの例において、属性は、｜ｄ２Ａ（ｔ）／ｄｔ２｜として表現される反射対象物から受信した音響エネルギの加速度であることが可能である。
１つの例において、属性は、
【０２０７】
【数２９】
2009508552.tif 000031
【０２０８】
として表現されるパワー・スペクトルの重心周波数ωＣであることが可能である。
１つの例において、属性は、
【０２０９】
【数３０】
2009508552.tif 000032
【０２１０】
として表現される重心周波数ωＣに対する分散ωＶであることが可能である。
１つの例において、属性は、
【０２１１】
【数３１】
2009508552.tif 000033
【０２１２】
として表現される二乗平均周波数ωＲＭＳであることが可能である。
また、先の属性例は、単にその例示にすぎないことが理解すべきである。従って、これらの例は、本教示の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
【０２１３】
図１４は、散乱エネルギ７７２を受信する受信器要素７７４を有する超音波システム７７０の一実施形態のブロック図を示す。受信器要素７７４は、一または複数の受信器を具備できる。
【０２１４】
図１４に更に示すように、超音波システム７７０は、受信器要素７７４から得られる一または複数の電気信号に関する空間属性の解析を行なうように構成できる要素７７６を更に備える。
【０２１５】
空間属性を得るために、数多くの動作を行なうことが可能である。そのような既知の動作は、たとえば非特許文献３を含む様々な文献に見出される。幾つかの代表的な動作は、以下のように要約される。
【０２１６】
図１３を参照して上述した信号トレース解析の例は、特に、様々な属性に関する一時的な情報を提供できる。一実施形態において、空間属性は、時間的情報から拡張される空間の情報を有した属性を含む。たとえば受信信号の伝播数ｋは、周波数ω（図１３を参照して上述したように判定される）に基づいてｋ＝ａ／ｖ（ここで、ｖは、反射信号の伝搬速度である）として求めることができる。ここでは、Ｚ方向が反射位置を通って受信検出器に垂直な線に沿うと定義される場合には、伝播数ｋの縦方向および横方向成分は、それぞれ、ｋｚ＝（ω／ｖ）ｃｏｓθ、およびｋｔ＝（ω／ｖ）ｓｉｎθと表現できる。ここで、θは、到達経路と受信検出器に垂直な線との間の角度として定義できる到来角を表わし、添字「ｔ」は、ｘ，ｙ、または、それらの或る組合せであることがある横方向を示す。到来角の一例が、図９に示される。そのような実施形態の例において、到来角は、反射角と実質的に等しい。しかしながら、空間属性解析の目的では、そのような仮定（到来角が反射角と実質的に等しいという仮定）は、必要条件ではない。
【０２１７】
空間属性の１つの例は、ｓｉｎθ／ｖとして表現できるｘ方向に沿った時間勾配ｄｔ／ｄｘである。従って、ｄｔ／ｄｘは、ｄｔ／ｄｘ＝ｋｘ／ωとして表現されることもでき
る。一実施形態において、瞬間的な周波数ωは、重心周波数ωＣ（図１３を参照して上述した）によって近似できる。あるいは、瞬間的な周波数ωは、１つの時間遅れにおいて自己相関関数Ａ（ｔ）を評価することによって推定できる。つまり、ω＝ａｒｇ｜Ａ（ｌ）｜である。
【０２１８】
一実施形態において、伝播数ｋｘは、１つの時間遅れにおいて自己相関関数Ａ（ｔ）を評価することによって推定でき、ｘ方向に沿って演算できる。つまり、ｋｘ＝ａｒｇ｜Ａｘ（ｌ）｜である。
【０２１９】
同様に、ｙ方向に沿った時間勾配ｄｔ／ｄｙは、ｄｔ／ｄｙ＝ｋｙ／ωとして表現でき、ω＝ａｒｇ｜Ａ（１）｜およびｋｙ＝ａｒｇ｜Ａｙ（ｌ）｜である。更に、横方向時間勾配は、ΔＴ＝ｓｑｒｔ［（ｄｔ／ｄｘ）２＋（ｄｔ／ｄｙ）２］で表現でき、方位角時間勾配は、ΔΦ＝ａｒｃｔａｎ（ｄｔ／ｄｙ，ｄｔ／ｄｘ）として表現できる。属性ΔＴおよびΔΦは、多くの場合、瞬間的な位相傾斜および瞬間的な方位角傾斜と呼ばれる。
【０２２０】
空間属性の別の例は、反射界面の横方向連続性である。一実施形態において、横方向連続性は、位相傾斜ΔＴの他の微分をΔ２Ｔ＝ｓｑｒｔ［（ｄ２ｔ／ｄｘ２）２＋（ｄ２ｔ／ｄｙ２）２］となるよう求めることによって推定できる。
【０２２１】
空間属性の先の例は、複数の他の属性を求めるために使用できる。たとえば横方向類似属性およびそのような横方向類似と関係する属性を推定できる。
図１５は、散乱エネルギ５２２を受信する受信器要素５２４を有する超音波システム５２０の一実施形態のブロック図を示す。受信器要素５２４は、一または複数の受信器を具備できる。
【０２２２】
図１５に更に示すように、超音波システム５２０は、受信器要素５２４から得られる一または複数の電気信号のスペクトル解析を行なうように構成できる要素５２６を更に備える。一実施形態において、スペクトル解析は、互いに異なる周波数範囲での一または複数の電気信号の解析を含む。たとえば少なくともＡＶＯ種類解析のうちの幾つかと、上述した信号トレース型の解析とのうちの少なくとも一つは、受信器要素５２４から得られる電気信号の互いに異なる周波数範囲に対して行なうことができる。そのようなスペクトル解析を行なうことによって、このように得られた属性のうちの幾つかの周波数依存性を明らかにできる。
【０２２３】
電気信号は、様々な既知の技術で、互いに異なる周波数範囲において解析できる。図１６Ａと図１６Ｂは、そのような解析がどのように行われるかという例を示す。一実施形態において、図１６Ａに示すように、超音波システム５３０は、散乱エネルギ５３２を受信し、一または複数の未処理の電気信号を記憶要素５３６に出力する受信器要素５３４を含むことができる。システム５３０は、格納された未処理の信号の所望の周波数帯を検索し選択するように構成されるフィルタ要素５３８を更に具備できる。そのような希望の周波数帯を有し、フィルタを通過した信号は、解析器要素５４０によって解析できる。一実施形態において、解析器要素５４０は、ここに記述された機能（たとえばＡＶＯ解析と信号トレース解析のうちの少なくとも一つ）のうちのいずれかを含むことができる。
【０２２４】
一実施形態において、図１６Ｂに示すように、超音波５５０は、散乱エネルギ５５２を受信し、一または複数の未処理の電気信号をその未処理の電気信号の一または複数の周波数帯を分離し生成するように構成できる要素５５６に出力する受信器要素５５４を具備できる。そのような周波数分離された信号は、解析器要素５５８によって解析できる。一実施形態において、解析器要素５５８は、ここに記述された機能（たとえばＡＶＯ解析と信号トレース解析のうちの少なくとも一つ）のうちのいずれかを含むことができる。
【０２２５】
図１７は、散乱エネルギ５７２を受信する受信器要素５７４を有する超音波システム５７０の一実施形態のブロック図を示す。受信器要素５７４は、一または複数の受信器を具備できる。受信器要素５７４は、一または複数の電気信号を解析器要素５７６に供給できる。一実施形態において、解析器要素５７６は、ここに記述された機能（たとえばＡＶＯ解析と信号トレース解析のうちの少なくとも一つ）のうちのいずれかを含むことができる。解析器要素５７６は、図１４〜図１５を参照して上述したスペクトル解析機能を更に含むことができる。
【０２２６】
図１７に更に示すように、超音波システム５７０は、解析器要素５７６によって判定された一または複数の属性の対応付けと選択のうちの少なくとも一つを許容するように構成できる要素５７８を更に備えることが可能である。どのように対応付けと選択のうちの少なくとも一つが行われるかという例は、以下によって詳細に述べる。
【０２２７】
図１８は、一または複数の属性に関する情報を有した解析データを受信するように構成できるデータベース要素５８２を備えた超音波システム５８０の一実施形態を示す。データベース要素５８２は、属性データをユーザ５８６と接続するユーザ・インタフェース要素５８４に機能的にリンクされるように示される。一実施形態において、インタフェース要素５８４は、コンピュータ・スクリーンのような視覚的なディスプレイを具備できる。一実施形態において、更に、インタフェース要素５８４は、ユーザ５８６が後の解析のために表示されたデータの一部を選択することを可能にするユーザ入力装置を具備できる。
【０２２８】
図１９Ａと図１９Ｂは、ユーザが更なる解析のためにデータの或る部分を選択できるように、どのようにユーザに属性データを提示できるかという例を示す。属性データおよび選択のそのような提示は、図１８を参照して上述したユーザ・インタフェース要素によって容易にできる。
【０２２９】
図１９Ａは、所定の属性の一次元的表現５９０の一例を示す。所定の属性は、解析器要素（図１７においては５７６）によって得られた属性のうちの１つあるいは一または複数の属性に対する或る演算の結果であることが可能である。１次元的表現５９０は、たとえば所定の属性に関連した値の一次元のヒストグラムであることが可能である。
【０２３０】
図１９Ａに更に示すように、ユーザは、ヒストグラム例５９０を調査し、更なる解析のため、その一部分５９２を選択できる。たとえば選択された部分５９２のピーク構造は、解析される対象物の属性中の何らかの異常を示すことが可能である。そのようなデータを選択し、以降の解析をそれらの選択されたデータに対応する属性に限定することによって、残りの「無関係な」データと共に示された場合よりも、異常の条件がより明白に「際立つ」ようにしてもよい。
【０２３１】
一実施形態において、所定の属性の各々の値は、それに関連した何らかの形の索引を有することが可能である。たとえば索引は、属性値がどのボクセルに当てはまるかを示すことが可能である。従って、一実施形態において、ヒストグラム例の選択例５９２は、対象領域内の特定のボクセルを選択すると見なすことができる。選択されたボクセルは、画像化を含む他の属性で更に解析できる。
【０２３２】
図１９Ｂは、２つの選択された属性の二次元的表現６００の一例を示す。２つの選択された属性の各々は、解析器要素（図１７においては５７６）によって得られた属性のうちの１つあるいは一または複数の属性に対するある演算の結果であることが可能である。二次元的表現６００は、たとえば散乱プロット、輪郭プロットなどの二次元の表示であることが可能である。
【０２３３】
クロス・プロット例６００は、ここではデータ点が、それぞれ何らかの形に関連した索引を有する複数のデータ点６０２を含むように示される。たとえば索引は、属性値がどのボクセルに当てはまるかを示してもよい。
【０２３４】
図１９Ｂに更に示すように、ユーザは、クロス・プロット例６００を調べ、６０４および６０６のような部分を選択できる。そのような選択は、「カット」線の例６０４および６０６によって区画できる。説明の目的のため、部分６０４が対象領域の公知の特性を表わすと仮定する。そして、既知の部分６０４内のデータ点は、必要であれば、更なる解析から省略できる。更に、部分６０６は、対象領域の興味深いが未知の特性を表わすと仮定する。クラスタ例６０６は、解析される対象物の属性中の或る異常を示すことが可能である。そのようなデータを選択し、以降の解析をそれらの選択されたデータに対応する属性に限定することによって、残りの「無関係な」データと共に示された場合よりも、異常の条件がより明白に「際立つ」ようにしてもよい。
【０２３５】
図２０は、図１６〜図１８を参照して上述したような様々な形式のクロス・プロット解析を行なうことができる処理６１０の一実施形態を示す。処理６１０は、開始状態６１２で開始され、処理ブロック６１４においては、対象領域に関連した幾つかの索引に関係する複数の属性が得られる。一実施形態においては、索引が、対象領域内のボクセルを表わし、ボクセルは、それぞれ、複数の属性によって特性を記述できる。処理ブロック６１６においては、一または複数の索引を付けられた属性の表現が得られる。一実施形態において、その表現は、互いに異なる索引に対応する選択された属性の一次元ヒストグラムであることが可能である。他の実施形態において、その表現は、互いに異なる索引に対応する選択された２つの属性の二次元プロットであることが可能である。処理ブロック６１８においては、一または複数の索引（つまりデータ点）が属性の表現に基づいて選択される。一実施形態において、そのような選択は、一次元ヒストグラムの一部分に作られたカットであることが可能である。他の実施形態において、そのような選択は、二次元プロットの一部分に作られたカットであることが可能である。処理ブロック６２０において、選択された索引に対応する一または複数の属性の表現は、選択された対象索引の更なる解析を可能にするように得られる。処理６１０は、終了状態６２２で終了する。
【０２３６】
図２１Ａと図２１Ｂは、索引がボクセルに対応する一次元および二次元プロットに個別に関係する処理例６３０，６５０を示す。一実施形態において、図２１Ａに示すように、処理６３０は、開始状態６３２で開始する。処理ブロック６３４においては、複数のボクセルが、対象領域のために定義される。処理ブロック６３６においては、各々のボクセルに関連した一または複数の属性が得られる処理ブロック６３８においては、一次元のヒストグラムが第１属性に対応する値に対して得られる。処理ブロック６４０においては、一連の値が第１属性ヒストグラムから選択される。処理ブロック６４２においては、選択された値に対応するボクセルに関する情報が得られる。処理ブロック６４４においては、一または複数の属性の表現が、選択された値に対応するボクセルに対して作られる。その表現は、他の一次元ヒストグラムまたは二次元クロス・プロットであることが可能である。一実施形態において、新たな一次元ヒストグラムは、第１属性とは異なる第２属性に対してである。一実施形態において、新たな二次元クロス・プロットにおける２つの属性は、第１属性とは異なる少なくとも１つの属性を含む。処理６３０は、終了状態６４６で終了する。
【０２３７】
一実施形態において、図２１Ｂに示すように、処理６５０は、開始状態６５２で開始する。処理ブロック６５４においては、複数のボクセルが、対象領域のために定義される。処理ブロック６５６においては、各々のボクセルに関連した複数の属性が得られる。処理ブロック６５８においては、二次元クロス・プロットが、第１属性と第２属性に対応する
値に対して得られる。処理ブロック６６０においては、第１属性と第２属性に対応するデータ点の領域が、クロス・プロットから選択される。処理ブロック６６２においては、選択されたデータ点に対応するボクセルに関する情報が得られる。処理ブロック６６４においては、一または複数の属性の表現が、選択されたデータ点に対応するボクセルに対して作られる。その表現は、一次元ヒストグラム、または他の二次元クロス・プロットであることが可能である。一実施形態において、新たな一次元ヒストグラムは、第１属性と第２属性のいずれかを含む任意の属性に対してのことが可能である。一実施形態において、新たな二次元クロス・プロットにおける２つの属性は、第１属性または第２属性とは互いに異なる少なくとも１つの属性を含む。処理６５０は、終了状態６６６で終了する。
【０２３８】
図２２は、ここで説明されたように得られる様々な属性を使用する方法の一例を示す。一実施形態において、分類子８００は、一または複数の属性（矢印８０２として示す）を受信し、入力属性に基づいた一または複数の結果を判定するように構成できる。そのような結果は、矢印８０４によって示すように出力できる。そのような属性入力に基づいた結果判定は、数多くの方法で使用できる。たとえば或る量の組織に対応する一または複数の属性を得ることができる。そのような属性は、対象の組織が、たとえば正常または異常であるとして分類され得るか否かを判定する分類子に供給できる。また他の例では、検査される材料に対応する属性が、分類子に供給できる。分類子は、入力属性に基づいて、材料が検査に通るか否かを判定できる。
【０２３９】
図２３Ａ〜図２３Ｃは、図２２を参照して上述した分類子８００の幾つかの可能な実施形態を例として示す。図２３Ａは、一または複数の属性８１２を受信し、エキスパートの解釈８１４を出力する分類子要素８１０の一実施形態を示す。そのような解釈は、エキスパート８１８へ入力属性を接続するように構成されるインタフェース要素８１６によって容易になされることができる。１つの例において、インタフェース要素８１６は、対象の媒体の量に対応する属性の視覚的な表現（たとえば属性の一または複数のクロス・プロット）を表示するように構成されるディスプレイ装置を含むことができる。その視覚的な表現に基づいて、エキスパートは、対象の量が何らかの基準の範囲内にあるかまたは範囲外にあるかを判定できる。
【０２４０】
図２３Ｂは、統計解析要素８２０を含む分類子要素の別の実施形態を示す。統計解析要素８２０は、一または複数の属性８２２の１つの入力に対して統計解析を行ない、確率値８１４のような結果を出力するように構成できる。そのような確率値は、たとえば所定のクラスに分類される入力属性の尤度を示すことができる。たとえば２つの属性の「クロス・プロット」８２６（統計解析の目的のためには、必ずしもそのようなクロス・プロットを視覚的に示す必要は無い）が正常範囲例８２８および異常範囲８３０を定義すると仮定する。入力が異常範囲８３０に対応づけられる場合には、異常状態の尤度を推定するために統計解析を行なうことができる。
【０２４１】
図２３Ｃは、実質的に自動的に操作されるように構成でき、その結果、入力８４２として所定の一または複数の属性が与えられる場合には、自動分類子８４０が一または複数の結果８４４を判定および出力できるような分類子要素８４０の別の実施形態を示す。そのような分類の自動化は、たとえばパターン認識のような機能のために構成されたニューラルネットワーク型の処理によることを含む数多くの方法で達成できる。
【０２４２】
一実施形態において、分類子要素は、図２３Ａ〜図２３Ｃを参照して上述した機能例のうちの幾つかまたはすべてを含むことができる。たとえば分類子は、一般に、一旦「訓練され」且つ較正されると、自動的に動作するように構成できる。自動機能は、たとえばその正常／異常の判定と確率推定値のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【０２４３】
図２４は、図２２および図２３を参照して上述した分類子の様々な実施形態を訓練および較正するために使用できる適用例６７０を示す。適用例６７０は、エキスパートに基づく監視付き分類子として使用されることもできる。
【０２４４】
一実施形態において、ここに説明されるような属性判定およびクロス・プロット法は、対象領域の様々な特性についてのより良い理解を得るために利用できる。そこから得られる情報は、分類子が何を捜すか、どこを探すべきかのいずれかを訓練するために使用できる。そのような情報は、既存の知識の基礎を連続的に「微調整する」ために使用されることもでき、そのため、以降の分類動作（自動化または監視された）がより正確になることができる。
【０２４５】
例に従って上述したように、幾つかの属性は、直接物理的または機械的性質には必ずしも対応していない。更に、幾つかの属性は、完全には正確でないかもしれないという仮定を用いて推定可能である（たとえば圧縮速度が剪断速度の約２倍であるという仮定を用いて推定される反射率値ＲＰおよびＲＳ）。
【０２４６】
しかしながら、本教示の幾つかの実施形態において、得られる属性は必ずしも何らかの標準値と実質的に同一である必要は無い。たとえば剛性パラメータμおよび体積弾性率κのような機械的なパラメータに対して得られる値は、必ずしも、既知の材料（動物組織のような）に対する何らかの標準値を満たす必要は無い。様々な用途において有用になり得るのは、属性の相対的値である。そのため、機械的性質の先の例では、μおよびκの値が標準値とは概して異なっていても、対象領域内の自己矛盾のない値の差は、有用な情報を提供できる。たとえば対象領域の一部分における機械的属性の異常値は、その部分に対する何らかの異常を示すことが可能である。互いに異なる属性を使用してそのような異常を判定できることによって、組織を特徴づけることができる方法を改善できる。
【０２４７】
先の組織の状態分析は、属性によって案内され、異常を経験的に見つけることができるエキスパートを導入することによって、更に強化できる。経験的観察は、得られる属性の意味を更新し改善するために使用できる。有用な知識の主要部のそうした増加は、分類子の訓練／較正に有益となり、更に、動物組織のような対象領域の以降の状態分析にも有益となることがある。
【０２４８】
このように、図２４に示すように、適用例６７０は、属性の第１組を表示するクロス・プロット例６７２を含むように示される。一実施形態において、そのような属性は、データベース６８０から得られる。クロス・プロット６７２内において、既知のパターン例は、領域６７４として示され、異常を表わすパターンは、領域６７６として示される。異常の領域６７６は、属性の第２組が選択された異常領域６７６のボクセル索引に基づいて表示される第２のクロス・プロット６８６を通じ、曲線の矢印６８４によって示されるように、更に解析されるように示される。属性の第２組は、第１組と同じであってもなくてもよい。
【０２４９】
図２４に更に示すように、エキスパート６９６は、第２クロス・プロット６８６（ここで最初のプロット６７２に基づく異常がデータ点６８８として表示される）および対象領域（直接であってもなくてもよい）の検査を解析するように示される。エキスパート６９６は、検査６９４から得られる情報に基づいて第２プロット６８６中の異常領域の「定義」を「更新する」ように示される。
【０２５０】
図２４に更に示すように、先の方法における異常の更新された特徴は、データベース６８０を更新するように示される。そのような更新されたデータベースは、以降の解析で他の異常をより正確に特徴づけるために使用できる。そのような最新のデータベースは、分
類子の様々な実施形態によって使用される様々な動作パラメータを改善するために使用することもできる。たとえば正常および異常組織の特性を定義する境界は、それ以降の正常／異常の判定がより正確になされるように改良できる。
【０２５１】
図２５は、信号を処理し、一または複数の属性を生成するように構成できるコンピュータ実行可能な指示９０２を有したコンピュータ読取可能な媒体９００の一実施形態を示す。一実施形態において、信号は、媒体から反射された音響エネルギに基づく。一実施形態において、一または複数の属性は、動物組織に関連した属性である。ここで示すように、動物組織の属性は、医療用または非医療用の目的に使用可能である。一実施形態において、一または複数の属性は、非地震学的材料に関連した属性である。
【０２５２】
図２６は、図２５のコンピュータ実行可能な指示９０２を実施できる処理９１０の１つの例を示す。処理９１０は、開始状態９１２で開始される。処理ブロック９１４においては、処理９１０は、媒体から反射される音響エネルギに基づいた信号を得る。媒体は、動物組織または他の非地震学的材料であることが可能である。処理ブロック９１６においては、処理９１０は、媒体に関連した一または複数の属性の一または複数の値を生成する。一実施形態において、処理９１０は、少なくとも２つの属性に関連した値を生成する。
【０２５３】
上に示した実施形態は、上に示した実施形態に適用されるような本発明の新規な基本的特徴を記述、説明、および指摘したが、上に示す装置、システム、および方法のうちの少なくとも一つにおいて、本発明の範囲から逸脱することなく様々な省略、代用、および変更が、当業者によってなされることが可能であると理解されなければならない。従って、本発明の範囲は、先の記述に限定すべきではなく、添付の請求の範囲によって定義すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１】音響エネルギを送信し、音響エネルギを散乱した対象物に関連した複数の属性を判定するように散乱したエネルギを検出する超音波システムの一実施形態を示す。
【図２】図１の超音波システムによって行なわれることができる処理の一実施形態を示す。
【図３Ａ】一実施形態において、図１の超音波システムが、組織性状のような非地震用途において使用できることを示す。
【図３Ｂ】一実施形態において、図１の超音波システムが、非破壊材料特性のような非地震用途において使用できることを示す。
【図４】超音波システムの一実施形態の機能ブロック図を示す。
【図５】超音波システムによって判定できる属性の種類例を示す。
【図６】一実施形態において、超音波システムが、図５の属性の種類のうちの１つの判定を可能にするように構成できることを示す（角度依存性を有した一または複数の属性）。
【図７】角度依存属性がどのように媒体中の材料層の特性を容易にできるかの例を示す。
【図８】図７の角度依存属性の判定を行なうことができる超音波システムの一実施形態を示す。
【図９】反射角がどのように媒体中の所定位置に対して推定できるかの例を示す。
【図１０】図８の角度依存性判定を達成できる処理の一実施形態を示す。
【図１１】一実施形態において、対象物からの散乱信号が、複数の受信器によって受信され、改善した解像度とＳＮ比のうちの少なくとも一つを有した出力を生成するように組合わせできることを示す。
【図１２】図１１の実施形態の機能を達成できる処理の一実施形態を示す。
【図１３】一実施形態において、超音波システムが、図５の属性の種類のうちの別の１つの判定を可能にするように構成できることを示す（トレース解析に基づいた一または複数の属性）。
【図１４】一実施形態において、超音波システムが、図５の属性の種類のうちの別の１つの判定を可能にするように構成できることを示す（一または複数の空間属性）。
【図１５】一実施形態において、超音波システムが、図５の属性の種類のうちの更に別の１つの判定を可能にするように構成できることを示す（スペクトル解析に基づいた一または複数の属性）。
【図１６Ａ】図１５のスペクトル解析を行なうように構成された超音波システムの実施形態の例を示す。
【図１６Ｂ】図１５のスペクトル解析を行なうように構成された超音波システムの実施形態の例を示す。
【図１７】一実施形態において、超音波システムが、一または複数の属性を提示するか、または、互いに異なる属性を相関させる要素を具備でき、その結果、そこから付加情報の判定を容易にすることを示す。
【図１８】提示された、または、相関させた属性からの付加情報の判定が、ユーザ・インタフェースを介してユーザによって容易になることができることを示す。
【図１９Ａ】提示され且つ相関させた属性、およびそこから識別できる対象部分の例を示す。
【図１９Ｂ】提示され且つ相関させた属性、およびそこから識別できる対象部分の例を示す。
【図２０】一または複数の属性の第１組から付加情報を得て、第１組からの付加情報に基づいて一または複数の属性の第２組を解析する処理の一実施形態を示す。
【図２１Ａ】図２０の処理の一次元例の一実施形態を示し、第１属性から得られる情報は、第２属性を解析するように使用される。
【図２１Ｂ】図２０の処理の二次元例の一実施形態を示し、第１二次元相関性から得られる情報は、第２二次元相関性を解析するように使用される。
【図２２】一または複数の属性の入力に基づいて一または複数の結果出力を判定する分類子の一実施形態を示す。
【図２３Ａ】図２２の分類子の幾つかの実施形態の一例を示す。
【図２３Ｂ】図２２の分類子の幾つかの実施形態の一例を示す。
【図２３Ｃ】図２２の分類子の幾つかの実施形態の一例を示す。
【図２４】分類子のうちの幾つかが、どのように動作の自動モードまたは監視モードのいずれかに対してプログラムされ、較正され、および改良されるかのうちの少なくとも一つの例を示す。
【図２５】信号を処理し、一または複数の属性を生成するように構成できる、コンピュータ実行可能な指示を有したコンピュータ読取可能な媒体の一実施形態を示す。
【図２６】図２５のコンピュータ実行可能な指示の一実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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