(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟な固体（Ｓ）の対象領域（Ｒ）に関する情報を収集するためのせん断弾性波画像化方法であって、この方法は少なくとも以下の工程：
ａ）該対象領域内に少なくとも１つのせん断弾性波（ＳＷ、ＳＷ８）を生成すること、
ｂ）該対象領域内での少なくとも１つのせん断弾性波の伝播パターンを検出すること、
を包含し、
‐  工程ａ）は、該対象領域（Ｒ）の粒子（Ｐ１、Ｐ２）へ、電場
【数６４】
0006506273.tif 000065
及び磁場
【数６５】
0006506273.tif 000066
から得られる何らかのローレンツ力（ＦＬ１、Ｆ’Ｌ１、ＦＬ２、Ｆ’Ｌ２）を加えることによって実現されること、
‐  該電場及び該磁場の少なくとも１つが、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心周波数（ｆ０）で時間的に可変であり、又は、該電場及び磁場
【数６６】
0006506273.tif 000067
の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心差分周波数（Δｆ０）で時間的に可変であること、
を特徴とする、上記方法。
【請求項２】
工程ａ）の間、該電場
【数６７】
0006506273.tif 000068
および該磁場
【数６８】
0006506273.tif 000069
の最初の１つが、時間的に可変であり、且つ該電場および該磁場の第２の１つは、時間的に一定である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程ａ）の間、該電場
【数６９】
0006506273.tif 000070
は時間的に可変であり、且つ該磁場
【数７０】
0006506273.tif 000071
は時間的に一定である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程ａ）の間、該磁場
【数７１】
0006506273.tif 000072
は、時間的に可変であり、且つ該電場
【数７２】
0006506273.tif 000073
は時間的に一定である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
工程ａ）の間、該電場
【数７３】
0006506273.tif 000074
及び該磁場
【数７４】
0006506273.tif 000075
の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の周波数で時間的に可変であり、又は、該電場
【数７５】
0006506273.tif 000076
及び該磁場
【数７６】
0006506273.tif 000077
の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心差分周波数（Δｆ０）を有する高周波で時間的に可変である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該変動する場
【数７７】
0006506273.tif 000078
の該中心周波数（ｆ０）又は該中心差分周波数（Δｆ０）は、５〜１０００Ｈｚ、好ましくは５０〜１５０Ｈｚの間である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
該電場
【数７８】
0006506273.tif 000079
は、該柔軟な固体（Ｓ）の両側に、片側に、又は内部に置かれ、且つ１μＡと１Ａの間の強度を有する電流源（４、１４）へ接続された２つの電極（４２、４４）により生成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
該電場
【数７９】
0006506273.tif 000080
は、時間的に可変である第２磁場
【数８０】
0006506273.tif 000081
により生成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
該柔軟な固体（Ｓ）は、人の、動物もしくは植物起源の、生体組織、好ましくは器官又は人工培地である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
工程ｂ）の間に、該せん断弾性波（ＳＷ、ＳＷ８）伝播速度の測定は、超音波技術に基づいたセンサアセンブリ（１０）を介して実施される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
工程ｂ）の間に、該せん断弾性波（ＳＷ、ＳＷ８）伝播速度の測定は、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）技術に基づいたセンサアセンブリ（２０）を介して実施される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
工程ａ）の間に用いられた該磁場
【数８１】
0006506273.tif 000082
は、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）技術に基づいた該センサアセンブリ（２０）により生成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
工程ｂ）の間に、該少なくとも１つのせん断弾性波（ＳＷ８）の源（８）を検出する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
柔軟な固体（Ｓ）の対象領域の情報を収集するためのせん断弾性波画像化装置であって、前記装置は、
‐  該対象領域（Ｒ）内に、少なくとも１つのせん断弾性波（ＳＷ、ＳＷ８）を生成するための第１システム（４、７；１４、１７）、
‐  該少なくとも１つのせん断弾性波の伝播パターンを検出するための第２システム（１０；２０）、
を備え、
該第１システムは、
‐  該対象領域（Ｒ）を通して、電場
【数８２】
0006506273.tif 000083
を印加するための第１手段（４；１４）、及び
‐  該対象領域を通して、磁場
【数８３】
0006506273.tif 000084
を印加するための第２手段（７；１７）
を包含すること、並びに該第１手段及び第２手段は、該対象領域（Ｒ）の粒子（Ｐ１、Ｐ２）へ、該電場及び該磁場からもたらされる或るローレンツ力（ＦＬ１、Ｆ’Ｌ１、ＦＬ２、Ｆ’Ｌ２）を加えるように構成されている、ここで、該電場及び該磁場の少なくとも１つが、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心周波数（ｆ０）を有する時間的に可変である量であり、又は、該電場及び磁場
【数８４】
0006506273.tif 000085
の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心差分周波数（Δｆ０）を有する時間的に可変である量である、ことを特徴とする、上記装置。
【請求項１５】
該第１手段（４；１４）は、該柔軟な固体（Ｓ）の両側に、片側に、又は内部に実装され、且つ１μＡと１Ａの間の強さを有する電流源（４；１４）に接続された電極の（４２、４４）の組を包含している、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔軟な固体の対象領域に関する情報を収集するための、せん断弾性波画像化方法に関する。本発明はまた、そのような方法を実行するためのせん断弾性波画像化装置に関する。
【０００２】
本発明での意味として、柔軟な固体は、動物または植物起源を有しうる生体組織である。例えば、そのような柔軟な固体は、人体の、動物の、又は植物の器官でありうる。柔軟な固体はまた、食物、例えばチーズ、又は天然若しくは合成物質から作られた人工器官の非金属部分でありうる。
【背景技術】
【０００３】
せん断弾性波エラストグラフィーは、柔軟な固体、例えば腫瘍の弾性の不均一性を検出するための効率的な技術として数年前から知られていた。この技術は、せん断弾性波の伝播速度の検出に基づいている。そのような検出は、超音波技術又は磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）技術に基づきうる。
【０００４】
柔軟な固体において、せん断弾性波は、１から数メートル毎秒（ｍ／ｓ）の範囲の速度で伝播し、そしてこの速度は、柔軟な固体の対象領域を特徴付けるために用いられうる。なぜなら、これらの波の速度パターンは、せん断弾性率を表示している画像を生成すること可能にする。このせん断弾性率は、触診により感知されうる且つ数百Ｐａから数千ｋＰａにわたる弾力性に近似的に対応している。これは、柔軟な固体内で、遥かに速い速度、１５００ｍ／ｓの範囲内で伝播する圧縮波の伝播に基づくアプローチとは異なる。そのような固体内の圧縮波の再配分は、典型的には２．４ＧＰａのオーダーで、せん断弾性率より６桁も大きい、組織の圧縮弾性率を表示している。これが、なぜ生体組織が一般に圧縮可能でないと考えられるかの理由である。こうして、圧縮波の伝播に基づく検出方法は、エラストグラフィー法として考えられえない。
【０００５】
エラストグラフィーの分野において、米国特許第6 770 033号明細書から、低周波パルスの形で、柔軟な固体の表面へ励起を施与するようにマイクロコンピュータにより制御された拡声器を用いることが知られている。米国特許US-B-6 770 033の装置を用いるために、人は、片方の手で拡声器を、他方の手で、組織で生成されたせん断弾性波の伝播についての情報を収集することを目的とするセンサを操作しなければならない。これは面倒であり且つ高度な専門的技術を必要とする。
【０００６】
米国特許出願公開第5 606 971号明細書は、せん断弾性波画像化方法を開示し、そこでは、せん断弾性波が、検討されるべき柔軟な固体内部の圧電変換器の焦点帯域内に生成される、この変換器は二重の機能を有している。即ち、それはせん断弾性波を生成し、且つそれを検出する。このアプローチで、せん断弾性波は、変換器アレイの近くの対象帯域内に生成されうる。しかし、この技術は、対象帯域が、変換器アレイから離れている、例えば深い器官内のとき、実装するのが困難である。実際、超音波エネルギーの貯えは、深さとともに急速に減少し、そしてそのような環境下で、超音波放射力は、効果的なせん断弾性波伝播を生み出せない。
【０００７】
一方、米国特許出願公開第2009/018432号明細書は、磁気誘導による画像化の方法を開示し、そこでは、人が１マイクロ秒（μｓ）オーダーの持続時間を有する磁気パルス励起を用いる。換言すれば、磁気励起の励起周波数は、１ＭＨｚの範囲内であり、これはせん断弾性波ではなく圧縮波を生成する。せん断弾性波は、強く減衰させられ、そのような周波数では組織内を伝播することが出来ない。この米国特許出願公開第2009/018432号明細書の技術の鍵となる局面は、分解の精密性が、磁気励起のために用いられる周波数に依存していることである。そのような環境下において、この文書で記載された方法は、満足のいく分解能を達成するために、高周波励起の使用に依存している。反対に、エラストグラフィーは、せん断弾性波を励起するために低い振動周波数を必要とする。したがって、この米国特許出願公開第2009/018432号明細書の技術は、せん断弾性波エラストグラフィーに適合しない。
【０００８】
米国特許6 583 624号明細書は、対象物質へ供給された電圧が、せん断弾性波を生成するために用いられ、且つＩＲＭ技術が該せん断弾性波を検出するために用いられる方法を開示している。磁場は、ＩＲＭ検出のために用いられが、せん断弾性波の生成には関係していない。
【０００９】
米国特許出願公開第2006/0152219号明細書は、交流電流又は交流磁場の何れかのピエゾアクチュエータが、サンプル内のスピンへの機械的運動を入力するために用いられる方法を開示している。
【００１０】
これら２つの従来技術の文書において、人は、幾つかの粒子を動かすために単一の電気現象に頼っており、交流磁場はＩＲＭ検出のために印加され、せん断弾性波を生成することに用いられるのではない。こうして、深い対象領域内でのせん断弾性波生成はまた、これらの技術で得ることは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、公知のエラストグラフィーの方法の問題を、柔軟な固体の深い対象領域内でも、せん断弾性波の生成を効率的におこなえる新しい方法で解決することを目的とする。より一般的には、本発明は、実装が容易で且つエラストグラフィー又は電気断層法のために用いられ得る、せん断弾性波画像化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的のために、本発明は、柔軟な固体（Ｓ）の対象領域に関する情報を収集するためのせん断弾性波画像化方法であって、この方法は少なくとも以下の工程：
ａ）該対象領域内に少なくとも１つのせん断弾性波を生成すること、
ｂ）該対象領域内での少なくとも１つのせん断弾性波の伝播パターンを検出すること、
を包含するものに関する。
この方法は、
‐  工程ａ）が、該対象領域の粒子へ、電場及び磁場から得られる何らかのローレンツ力を加えることによって実現されること、
‐  該電場及び該磁場の少なくとも１つが、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心周波数で時間的に可変であり、又は、該電場及び磁場の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心差分周波数で時間的に可変であること、
を特徴とする。
【００１３】
本発明によって、検討されるべき柔軟な固体内に１の又は幾つかのせん断弾性波を生成するために、電場及び磁場によって誘起されたローレンツ力を用いる。これは、電場及び磁場の共同のせいで可能であり、その各々が、荷電粒子へ加えれる以下の方程式に従うローレンツ力の一部分へ貢献している：
【数１】
0006506273.tif 000002
ここで、
【数２】
0006506273.tif 000003
は粒子に加えられたローレンツ力、
ｑは粒子の荷電、
・は２つの項の乗算、
【数３】
0006506273.tif 000004
は粒子に加えられた電場、
【数４】
0006506273.tif 000005
は粒子の速度、
【数５】
0006506273.tif 000006
はベクトル積、
【数６】
0006506273.tif 000007
は粒子に加えられた磁場、
【数７】
0006506273.tif 000008
は粒子に加えられた電気力、又はクーロン力と呼ばれ
【数８】
0006506273.tif 000009
に等しい。
【数９】
0006506273.tif 000010
は粒子に加えられた磁気力、又はラプラス力と呼ばれ
【数１０】
0006506273.tif 000011
に等しい。
【００１４】
こうして、対象領域の粒子に加えられたローレンツ力は、クーロン力とラプラス力を含んでいる。
【００１５】
電場および磁場の少なくとも１つが可変であるので、粒子に加えられたローレンツ力も可変であり、このことは波が生成されることを意味している。２つの可変場が用いられるときに、それらの中心差分周波数も可変ローレンツ力を誘起する。可変場の中心周波数または中心差分周波数は、１０ｋＨｚ未満と比較的低いので、可変ローレンツ力は、せん断弾性波を生成する。このせん断弾性波の伝播速度は、柔軟な固体のせん断弾性率を決定するために測定され得、エラストグラフィー法へ導く。これは、柔軟な固体のせん断弾性率の地図を描くことを可能にする。代替的又は追加的に、せん断弾性波の伝播パターンに基づいて、弾性的不均一性に対応していると考えることができる、各せん断弾性波の源を検出することも可能である。電気的に不均一な柔軟な固体の場合に、本発明の方法は、該柔軟な固体の電気伝導性の地図を描くことを可能にする。
【００１６】
本発明の有利であるが義務的でない別の局面によると、該方法は、何らかの技術的に許容される構成を取られた以下の特徴の１または幾つかを組み込んでもよい。
【００１７】
‐工程ａ）の間に、電場は時間的に可変であり、且つ磁場は時間的に一定である。代替的に、工程ａ）の間、磁場は時間的に可変であり、且つ電場は時間的に一定である。別の実施態様によると、工程ａ）の間に、電場と磁場の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の周波数で時間的に可変であり、又は電場と磁場の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心差分周波数を有する高周波で時間的に可変である。
【００１８】
‐可変場の中心周波数または中心差分周波数は、５Ｈｚと１０００Ｈｚの間、好ましくは５０Ｈzと１５０Ｈｚの間の周波数である。
【００１９】
‐電場は、柔軟な固体の両側、片側、又は内部に置かれ、且つ１μＡと１Ａの間の強さを有する電流源へ接続された、２つの電極により生成される。代替的に、電場は、時間的に可変である第２磁場によって生成される。
【００２０】
‐柔軟な固体は、人の、動物または植物起源の、生体組織、好ましくは器官である。代替的に、柔軟な固体は人工培地である。
【００２１】
‐工程ｂ）の間に、せん断弾性波伝播速度の測定は、超音波技術に基づくセンサアセンブリを介して行われる。代替的に、せん断弾性波伝播速度の測定は、ＭＲＩ技術に基づくセンサアセンブリを介して行われる。そのような場合、工程ａ）の間に用いられた磁場が、ＭＲＩ技術に基づくセンサアセンブリにより生成されうる。
【００２２】
‐別のアプローチによると、工程ｂ）の間に、少なくとも１つのせん断弾性波の源を検出する。
【００２３】
本発明はまた、上述した本方法を実施するのに用いられうる、せん断弾性波画像化装置に関係し、より具体的には、柔軟な固体の対象領域の情報を収集するための装置に関係し、この装置は、該対象領域内に少なくとも１つのせん断弾性波を生成するための第１システムと、該少なくとも１つのせん断弾性波の伝播パターンを検出するための第２システムとを備えている。この装置は、該第１システムが、
‐  該対象領域を通して、電場を印加するための第１手段、及び
‐  該対象領域を通して、磁場を印加するための第２手段
を包含すること、並びに該第１手段及び第２手段は、該対象領域の粒子へ、該電場及び該磁場からもたらされる或るローレンツ力を加えるように構成されている、ここで、該電場及び該磁場の少なくとも１つが、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心周波数を有する時間的に可変である量であり、又は、該電場及び磁場の両方が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心差分周波数（Δｆ０）を有する時間的に可変である量である、ことを特徴とする。
【００２４】
本発明の有利な局面によると、第１手段は、該柔軟な固体の両側に、片側に、又は内部に設けられ、且つ１μＡと１Ａの間の強さを有する電流源へ接続された電極の組を備える。
【００２５】
本発明の対象を限定するためではなく例示的な例として、添付された図面と対応した以下の記載に基づいて、本発明はより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施態様による装置の概略図である。
【図２】図１の拡大された詳細図である。
【図３】本発明の第２実施態様による装置の図１に類似の概略図である。
【図４】図３の拡大された詳細図である。
【図５】本発明の第３実施態様による装置の図１に類似の概略図である。
【図６】本発明の第４実施態様による装置の図１に類似の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１及び２に示された装置２は、箱５内に容れられた電気伝導的柔軟な固体Ｓの両側に置かれた第１電極４２及び第２電極４４へ接続される交流電流発電機４を含んでいる。箱５は、任意的であり、もし柔軟な固体Ｓそれ自体で立つならば、省略されうる。柔軟な固体Ｓは、動物の体の一部、例えば筋肉でありうる。そのような場合、箱５は必要がない。柔軟な固体Ｓは、その伝導率が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の周波数に対して１０３と１ジーメンス／メートル（Ｓ／ｍ）の間の電気伝導性であると考えられる。言い換えると、柔軟な固体Ｓの少なくとも幾つかの粒子は、正又は負の電荷ｑ＋又はｑ−で荷電されている。
【００２８】
エラストグラフィーによって検査されるべき柔軟な固体Ｓの領域Ｒを考える。図１及び２の実施例において、領域Ｒは、電極４２及び４４の間の、箱５内に置かれた固体Ｓの全体にほぼ対応している。代替的に、領域Ｒは、固体Ｓのより小さな部分に対応しうる。
【００２９】
交流電流Ｉが、電極４２及び４４に印加されると、交流電場
【数１１】
0006506273.tif 000012
が、固体Ｓの領域Ｒを横切ってこれらの電極間に生成される。
【００３０】
発電機４は、正弦波状で且つ１００Ｈｚの周波数ｆの１００ｍＡに等しい振幅の電流Ｉを分配する。
【００３１】
実際には、電流Ｉの振幅は、１μＡと１Ａの間で選択され得、そして周波数ｆは、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の範囲で可変でありうる。好ましくは、周波数ｆは、５〜１０００Ｈｚの範囲内で、最も好ましくは、５０〜１５０Ｈｚの範囲内で選択され、１００Ｈｚの値が良い実験結果を与える。
【００３２】
可変信号の中心周波数ｆ０を、この信号のフーリエ変換の算術平均値として定義する。そのような定義は、例えば、J. T. Taylor及びQ. Huang の「CRC Handbook of electrical filters 」(1997)から公知である。
【００３３】
周波数ｆは、何らかの変調された信号が、電場Ｅのために用いられうるという意味で、中心周波数ｆ０でありうる。上述された中心周波数をもたらす何らかの波又は信号の混合は、本発明の方法及び装置に適している。
【００３４】
本実施例において、発電機４によって分配された電流Ｉが正弦波であると、電場
【数１２】
0006506273.tif 000013
は、同じ周波数ｆをもつ正弦波であり、そして電場
【数１３】
0006506273.tif 000014
の中心周波数ｆ０は、発電機４により分配された該電流の中心周波数に等しい。
【００３５】
代替的に、発電機４により分配された該電流は、正弦波ではなく方形の又は１若しくは幾つかの突起の形状を有する。そのような場合、中心周波数ｆ０は、上述されたようにフーリエ変換を介して計算されうる。
【００３６】
柔軟な固体の領域Ｒはまた、一定の又は永久磁場
【数１４】
0006506273.tif 000015
を受ける。この永久磁場
【数１５】
0006506273.tif 000016
は、永久磁石７によって柔軟な固体Ｓを横切るように生成される。代替的に、磁場
【数１６】
0006506273.tif 000017
を生成するために、永久磁石の代わりに電磁石を用いることができる。磁場
【数１７】
0006506273.tif 000018
の場の強さは、１０ｍＴと１０Ｔの間である。磁場
【数１８】
0006506273.tif 000019
の方向は、電場
【数１９】
0006506273.tif 000020
に垂直であるところの図１の平面に垂直である。この実施例において、磁場
【数２０】
0006506273.tif 000021
は、図１及び２の観察者から離れる方向に向けられている。
【００３７】
参照符号６は、閉じられた覆いを指しており、好ましくは磁場の揺らぎに対して遮蔽され、その内部で磁場
【数２１】
0006506273.tif 000022
が生成される。
【００３８】
図２を見て、正電荷ｑ＋で荷電されている、柔軟な固体Ｓの粒子Ｐ１を考える。図２の実線の矢印で示されたように、電場
【数２２】
0006506273.tif 000023
が電極４２から電極４４の方へ向けられている場合を考える。電場
【数２３】
0006506273.tif 000024
によって、粒子Ｐ１は、電気力
【数２４】
0006506273.tif 000025
を受け、該電気力は、
【数２５】
0006506273.tif 000026
に等しく且つ電場
【数２６】
0006506273.tif 000027
に平行で且つ電荷ｑ＋が正であるので同じ方向に向けられている。これは、式１の第１部分に対応している。
【００３９】
この電気力の作用の下で、粒子Ｐ１は、同じ方向に動き、そして同じ方向を向いた速度
【数２７】
0006506273.tif 000028
を持つ。この速度
【数２８】
0006506273.tif 000029
と式１の第２部分によって、粒子Ｐ１は、また磁気力
【数２９】
0006506273.tif 000030
を受け、該磁気力は
【数３０】
0006506273.tif 000031
と等しく且つ図２で右に向いている。このように、粒子Ｐ１は、図２で右向き且つ電極４４の方へ向けられたローレンツ力
【数３１】
0006506273.tif 000032
を受ける。
【００４０】
電極４２及び４４の間の極性が反転されたとき、電場
【数３２】
0006506273.tif 000033
は、図２の点線の矢印によって示されたように向けられ、そして前に説明したような同じ理由により、粒子Ｐは、ローレンツ力
【数３３】
0006506273.tif 000034
を受け、該ローレンツ力は、力
【数３６】
0006506273.tif 000035
に対して夫々反対方向を向けられた電気力
【数３４】
0006506273.tif 000036
および磁気力
【数３５】
0006506273.tif 000037
の合計である。
【００４１】
【数３７】
0006506273.tif 000038
、ここで、
【数３８】
0006506273.tif 000039
は、電極４２の方へ向けられた電場
【数３９】
0006506273.tif 000040
の作用の下の粒子Ｐ１の速度である。
【００４２】
このように、電場
【数４０】
0006506273.tif 000041
が時間的に可変であるという事実によって、粒子Ｐ１は、図２の下側で一点鎖線ＳＷで示されたようにせん断弾性波を生成するところの、交替するローレンツ力
【数４１】
0006506273.tif 000042
を受ける。
【００４３】
もし図２の上側に示されたように負の電荷ｑ−を持つ別の粒子Ｐ２を考えると、そのとき力の方向は、粒子Ｐ１のための力の方向に対して反転されるであろう。それにもかかわらず、この粒子Ｐ２はまた、交替するローレンツ力
【数４２】
0006506273.tif 000043
を受ける。これはまた、図２の下側で一点鎖線ＳＷで示されたせん断弾性波の生成に貢献するであろう。
【００４４】
結論として、柔軟な固体Ｓの、正に荷電された粒子Ｐ１及び負に荷電された粒子Ｐ２は、柔軟な固体Ｓ内にせん断弾性波ＳＷを生成するところの、交替的に変動するローレンツ力の故に、ほぼ同じ挙動及び＜振動＞を有する。
【００４５】
上で説明したように、せん断弾性波ＳＷの伝播速度は、領域Ｒが弾性的に均一か否かに関わらず、領域Ｒにおける柔軟な固体Ｓのせん断弾性率を表示するものとして考えられうる。
【００４６】
図２はまた、何れか公知のタイプの、例えば米国特許US-B-6 770 033号明細書で述べられたタイプのものであり得る超音波プローブ１０を含んでいる。このプローブ１０は、スペックルトラッキング・モジュールを備えた超音波スキャナ１２へ接続されており、従来技術として公知のように、このスキャナは、領域Ｒ内のせん断弾性波ＳＷの伝播速度を測定する能力がある。
【００４７】
装置２により実装されたエラストグラフィー方法が、ここで記載される。第１に、柔軟な固体Ｓの対象領域Ｒを、覆い６内の、電極４２及び４４の間に置かれたこの柔軟な固体の部分として規定する。発電機４が起動されるとき、この領域Ｒは電場
【数４３】
0006506273.tif 000044
と磁場
【数４４】
0006506273.tif 000045
とを受ける。上述したように、これは、正および負の粒子Ｐ１及びＰ２に、可変のローレンツ力を受けさせる結果となり、それは対象領域Ｒ内にせん断弾性波を発生させる。電場
【数４５】
0006506273.tif 000046
及び磁場
【数４６】
0006506273.tif 000047
の方向及び強さに依存して、１又は幾つかのせん断弾性波が生成される。この又はこれらのせん断弾性波は、その後、対応する電気信号Ｓ１０を超音波スキャナ１２へ送るところの超音波プローブ１０により検出されうる。超音波スキャナ１２のスペックルトラッキング・モジュールは、せん断弾性波ＳＷの伝播速度を検出する。
【００４８】
もし領域Ｒが弾性的に均一であれば、領域Ｒ内でのせん断弾性波ＳＷの伝播速度は一定であり、且つこの速度の測定は、超音波スキャナ１２のスペックルトラッキング・モジュールを介して、この領域内の柔軟な固体Ｓのせん断弾性率を決定することを可能にする。
【００４９】
もし領域Ｒが弾性的に不均一であれば、領域Ｒ内でのせん断弾性波ＳＷの異なる伝播速度が測定され得、そして領域Ｒ内での対応するせん断弾性率値の表が、確立されうる。
【００５０】
こうして、本発明の方法は、エラストグラフィー方法であり、どのような、例え組織Ｒの深部（それは電極４２及び４４に近い組織Ｒの部分と考えられたその境界から相対的に離れている）であっても、弾性的不均一性を検出することは、非常に効率的である。
【００５１】
超音波プローブ１０を動作させるために用いられる周波数は、１００ｋＨｚと１００ＭＨｚの間、好ましくは２ＭＨｚと２０ＭＨｚの間であり、１０Ｈｚと１００ｋＨｚの間、好ましくは１ｋＨｚと５ｋＨｚの間のパルス繰り返し周波数を有している。
【００５２】
図３〜６に夫々示された本発明の第２、第３、及び第４実施態様において、第１実施態様におけると同じ、装置の部分は、同じ参照符号を有している。これ以降、第１実施態様と異なる部分のみ列挙される。
【００５３】
図３及び４の実施態様において、電極４２及び４４は、柔軟な固体Ｓの一方の側に置かれている。
【００５４】
もし電気的インピーダンスの不均一８が、柔軟な固体Ｓの領域Ｒ内に存在すると、その正および負の粒子のローレンツ力の作用の下での振る舞いは、組織Ｔの残り部分の正および負の粒子Ｐ１およびＰ２のローレンツ力の作用の下での振る舞いとは異なる。この不均一８の領域内で生成されたせん断弾性波ＳＷ８は、図４に示されたように、せん断弾性波ＳＷとは異なるパターンを有している。
【００５５】
本発明の別の方法によると、超音波スキャナ１２の故に、インピーダンス不均一性として同一視されうるところの、せん断弾性波ＳＷ８の発生源領域を見つけることが可能である。この基盤上に、地図、すなわち領域Ｒ内での柔軟な固体Ｓの電気伝導度の「断層画像」を描くことが可能である。こうして電気断層画像化法が実装される。
【００５６】
もし柔軟な固体Ｓが弾性的かつ電気的に不均一であると、図２および４を参照して上述された、エラストグラフィーと電気的断層法との組合せが、実装されうる。
【００５７】
図５の実施態様において、柔軟な固体Ｓの対象領域Ｒ内でのせん断弾性波の伝播速度を測定するために、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）システムアセンブリ２０を用いている。ＭＲＩアセンブリ２０は、ＭＲＩプローブ２０２及び、永久若しくは一定磁場
【数４７】
0006506273.tif 000048
を生成するところのＭＲＩ磁場生成器２０４を包含している。
【００５８】
電場
【数４８】
0006506273.tif 000049
は、電極４２及び４３に接続されている正弦波電流発電機４によって、第１実施態様におけるように生成される。
【００５９】
この実施態様において、永久磁場が、磁場生成器２０４によってＭＲＩサブアセンブリ２０のために生成されるという事実から利点を得る。この永久磁場は、電場
【数５０】
0006506273.tif 000050
と併せて、せん断弾性波を生成するために、第１実施態様の一定磁場
【数４９】
0006506273.tif 000051
として用いられる。
【００６０】
この実施態様で、図２を参照して述べられたものと類似のエラストグラフィー方法、及び／又は、図４を参照して述べられたものと類似の電気的断層方法を実装することができる。
【００６１】
図６の実施態様において、可変の磁場
【数５１】
0006506273.tif 000052
が、１Ｈｚと１０ｋＨｚの間、好ましくは第１実施態様の電場
【数５２】
0006506273.tif 000053
について述べられたものと同じ範囲の中心周波数ｆ０で生成される。この可変の磁場の強さは、１０ｍＴと１０Ｔの間である。磁場
【数５３】
0006506273.tif 000054
のパルス形状は、正弦状の、方形の、又は任意の波形でありうる。この可変の磁場
【数５４】
0006506273.tif 000055
は、電磁石１７によって生成される。
【００６２】
静的又は一定の電場
【数５５】
0006506273.tif 000056
は、ＤＣ電流の発生器１４を介して２つの電極４２および４４の間に生成される。発生器１４により生成された静電流は、１μＡと１Ａの間の強さを持ちうる。
【００６３】
第１実施態様について述べたように、電極４２と４３の間に置かれた柔軟な固体Ｓの領域Ｒの正と負の粒子は、せん断弾性波を生成する可変なローレンツ力を受ける。
【００６４】
超音波プローブ１０は、第１実施態様におけるように、エラストグラフィー法を実装するために、超音波スキャナ１２に接続され、そしてせん断弾性波の伝播速度を測る。代替的又は追加的に、電気断層法は、インピーダンスに対応しているせん断弾性波の源の検出に基づいて実装されうる。代替的に、ＭＲＩサブアセンブリが、第４実施態様における超音波プローブ１０の代わりに用いられうる。
【００６５】
図に示されていない代替の実施態様によると、２つの可変場、すなわち可変電場
【数５６】
0006506273.tif 000057
および可変磁場
【数５７】
0006506273.tif 000058
であって、各々は１Ｈｚと１０ｋＨｚの間の中心周波数ｆ０を有しているものを用いることができる。図示されていない別の代替の実施態様によると、電場
【数５８】
0006506273.tif 000059
及び磁場
【数５９】
0006506273.tif 000060
の各一つは、高周波の場、好ましくは振幅、周波数、及び／又は、位相を変調された場である。そのような場合に、これらの場の各々の周波数は、数ＭＨｚの高さになりうるが、それらの差分周波数Δｆに基づいて計算されたそれらの中心差分周波数Δｆ０は、１〜１０ｋＨｚ、好ましくは５〜１０００Ｈｚ、より好ましくは５〜１５０Ｈｚの範囲内であるように選択される。
【００６６】
別の図示されていない代替の実施態様によると、電場
【数６０】
0006506273.tif 000061
は、第２の磁場
【数６１】
0006506273.tif 000062
により生成されうる。何故なら、可変磁場が電場を生成し、柔軟な固体Ｓ内に渦電流を流すからである。
【００６７】
また図示されていない別の実施態様によると、電極４２および４４は、図で示された実施態様でのこの固体の一方の側、両側、又は回りに設けられる代わりに、領域Ｒ内に設けられうる。
【００６８】
本発明は、場
【数６２】
0006506273.tif 000063
が互いに垂直であるときに、上で説明された。本発明は、垂直でない場
【数６３】
0006506273.tif 000064
でも、それらが共線的でないことを条件に実装されうる。
【００６９】
せん断弾性波ＳＷを生成するために用いられる実際の方法に関係なく、上で説明したように、超音波プローブ１０又はＭＲＩサブアセンブリ２０が、異常、例えばがん性腫瘍を不均一性８として検出しうる。そのようながん性腫瘍が存在する対象領域Ｒの帯域内においては、柔軟な固体Ｓは、他の帯域におけるのと同じように柔軟ではなく、せん断弾性波は他の帯域におけるよりもより速く伝播する傾向にある。すると、このせん断弾性波の伝播速度の違いは、この領域にがん性腫瘍が存在し又は存在するかもしれないことを示すものとして解釈されうる。
【００７０】
本発明は、器官の腫瘍の検出に限定されるものではない。本発明は、柔軟な固体の様々なタイプ、動物もしくは植物柔軟固体、及び化粧もしくは食品産業における柔軟材料を特徴付けるために用いられうる。本発明はまた、人工器官の非金属部分を特徴付けるために用いることができる。
【００７１】
本発明の方法の精度を高めるために、金属粒子が、柔軟な固体内に注入されうる。代替的に、伝導性液体、例えば塩水が、前立腺、胃、肝臓、又は脾臓内でのせん断弾性波の生成を容易にするために、患者の嚢内に注入されうる。
【００７２】
本発明は、上で説明したように巨視的なレベル及び微視的なレベルでも実施されうる。特に、生体細胞は、本発明の方法を実施するための柔軟な固体と考えられうる。
【００７３】
上で考察された実施態様及び変形態様は、本発明の新たな実施態様を生みだすために組み合されうる。
【図１】
0006506273.tif 000086
【図２】
0006506273.tif 000087
【図３】
0006506273.tif 000088
【図４】
0006506273.tif 000089
【図５】
0006506273.tif 000090
【図６】
0006506273.tif 000091