(57)【要約】粘弾性媒体の流動学的な特徴付けのための方法であって、以下の工程、すなわち、（ａ）励起工程で、その間、振動性励起を粘弾性媒体において発生させ、媒体の変形を導き、（ｂ）変形測定工程で、その間、励起によって引き起こされる媒体の変形を観察し、および（ｃ）流動学的な特徴付けの工程で、その間、媒体の流動学的なパラメーターｘが、ｘ（ｆ）＝ａ＋ｂ．ｆｙに等しいように、少なくとも１種の非ゼロ動力パラメーターｙを定め、式中ｆは周波数であり、ａは実数であり、およびｂは非ゼロスケールパラメーターである。そのようにして、動力パラメーターｙのマッピングを得ることが可能である。
2010531183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘弾性媒体（１）の流動学的な特徴付けのための方法であって、以下の工程、すなわち
（ａ）励起工程で、その間少なくとも１種の非ゼロ周波数を含むスペクトルを伴う振動性励起が粘弾性媒体（１）において発生し、前記励起は媒体の変形を生成する工程、
（ｂ）変形測定工程で、その間励起によって生成される媒体（１）の前記変形を媒体における複数の点で観察する工程、および
（ｃ）流動学的な特徴付けの工程で、その間媒体の少なくとも１種の流動学的なパラメーターｘが媒体（１）において前記複数の点にて前記変形から定められる工程
を含み、特徴付け工程の間、媒体の前記流動学的なパラメーターがｘ（ｆ）＝ａ＋ｂｆｙ、式中ｆは前記周波数であり、ａは実数であり、およびｂは非ゼロスケールパラメーターであるように、非ゼロ動力パラメーターｙが媒体において前記複数の点で定められることを特徴とする、方法。 
【請求項２】
特徴付け工程の間、スケールパラメーターｂはまた、媒体において前記複数の点にて定められる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記流動学的なパラメーターｘは媒体（１）における力学的な波の減衰係数である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記流動学的なパラメーターｘは媒体（１）における力学的な波の伝播の係数である、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記励起は媒体（１）においてせん断波を発生させる、先行する請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記流動学的なパラメーターｘは媒体（１）の複合せん断弾性係数Ｇ＊の実数部分である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記流動学的なパラメーターｘは媒体（１）の複合せん断弾性係数Ｇ＊の虚数部分である、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記励起は機械的振動機によって局所発生し、前記振動機および媒体（１）の間の接触の点からせん断波を生成する、請求項５〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記せん断波は、媒体（１）中に、媒体を局所的に置き換えるのに適する超音波圧縮波を発することによって離れて発生される、請求項５〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
変形測定工程（ｂ）の間、励起によって生成する変形のイメージは、前記媒体（１）に属する少なくとも２つの次元をもつ領域において形成される、先行する請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
変形測定工程（ｂ）の間、前記変形は、超音波検査およびＭＲＩから選ばれる方法によって測定される、先行する請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
流動学的な特徴付け工程（ｃ）の間、動力パラメーター（ｙ）のマップは媒体（１）において定められる、先行する請求項のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘弾性媒体の流動学的な特徴付けのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
より一層詳しくは、本発明は粘弾性媒体の流動学的な特徴付け（レオロジー特性）のための方法に関し、それは、以下の工程を含む、すなわち
(a)励起工程で、その間少なくとも1種の非ゼロ周波数（振動数）を含むスペクトルを伴う振動性励起（刺激）が粘弾性媒体において発生し、前記励起は媒体の変形を生成する工程、
(b)変形測定工程で、その間励起によって生成される媒体の前記変形を媒体における複数の点で観察する工程、および
(c)流動学的な特徴付けの工程で、その間媒体の少なくとも1種の流動学的なパラメーターxが媒体において前記複数の点にて前記変形から定められる工程
である。
【０００３】
したがって、これは質的なおよび/または量的な分析を許容し、特に、粘弾性媒体の残部（レスト）と異なる硬さ（ハードネス）のエリアまたは粘弾性媒体の残部と異なる緩和時間（リラクセーションタイム）をもつエリアを識別するためのものである。この方法の1種の特に有利な適用は、ヒトにおける軟部組織のイメージング（画像処理）においてであり、例えば、ガンを検出する目的のためのものである。
【０００４】
文書国際公開WO-A-04/21038はそのような方法の例を記述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第04/21038号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この方法は既に所定の満足感をもつが、本発明の目的は信頼性およびその検出感度を改善するためにこのタイプの方法をさらに完全にすることにある。 
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、問題になっている種類の方法は次のことで特徴付けられ、それは、特徴付けの工程の間に、非ゼロ動力パラメーターyは、媒体における前記複数の点にて、媒体の前記流動学的なパラメーターが次の、すなわち、x(f) =a+bfyに等しく、式中、fは前記周波数であり、aは実数であり、およびbは非ゼロスケールパラメーターであるように、定める。
【０００８】
このように、きわめて当を得た（パーティネント）方法において粘弾性媒体を特徴付けることは可能であり、例えば、媒体において、特に生きた組織におけるガンのようなものの一定の特異点がより一層効果的に検出されるのを可能にされる。 
【０００９】
本発明に従う方法の好適例において、以下の取り合わせ（アレンジメント）の1種またはそれよりも多くを、随意にさらに採用しうる、すなわち
- 特徴付け工程の間、スケールパラメーターbはまた、媒体において前記複数の点にて定められ、
- 前記流動学的なパラメーターxは、媒体における力学的な波（メカニカルウエーブ）の減衰係数であり、
- 前記流動学的なパラメーターxは、媒体における力学的な波の伝播（プロパゲーション）の係数であり、
- 前記励起は媒体におけるせん断波（シェアウェーブ）を発生させ、
- 前記流動学的なパラメーターは、媒体の複合せん断弾性係数G*の実数部分であり、
- 前記流動学的なパラメーターは、媒体の複合せん断弾性係数G*の虚数部分であり、
- 前記励起は、機械的振動機によって局所発生し、それは前記振動機および媒体の間の接触の点からせん断波を生成し、
- 前記せん断波は、媒体中に、媒体を局所的に置き換えるのに適する超音波圧縮波（ウルトラソニックコンプレッションウェーブ）を発することによって離れて発生され、
- 変形測定工程(b)の間、励起によって生成する変形のイメージ（像）は、前記媒体に属する少なくとも2つの次元をもつ領域において形成され、
- 変形測定工程(b)の間、前記変形は、超音波検査およびＭＲＩから選ばれる方法によって測定され、そして、 
- 流動学的な特徴付け工程(c)の間、動力パラメーターのマップは媒体において定められる。
【００１０】
本発明の他の特長および効果は、添付の図面と併せて、その具体例で、非制限的な例として与えられるものの1種の以下の説明の過程上で明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面では、すなわち
【図１】浸潤性の導管癌腫（インフィルトレーティング・カナル・カルシノーマ）を患う受動体（患者）の胸部の、矢状面（矢状断面）における断面での、二次元MRIスライスイメージである。
【図２】図1の平面における、図1の胸部のいくつかの流動学的なパラメーターのマップを示す。
【図３】図2と同様である。
【図４】図2と同様である。
【図５】図2と同様である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
種々の図において、同じ参照符号は、同じまたは似た要素を表示する。
【００１３】
本発明は、粘弾性媒体1、例えば、ヒトの器官の軟部組織の流動学的な特徴付けのための方法に関し、特に、問題となっている流動学的なパラメーターの分析から、ガンのような異常（アノマリー）を識別する目的のものです。
【００１４】
例を挙げるために、図1は浸潤性の導管癌腫2を患う患者の胸部（上述の媒体1を構成する）のMRIスライスイメージを示し、図1において実線によって囲まれるエリアに対応する。
図1で見られるように、媒体1の患部2はMRIスライスイメージにおいて健康な部分から明りょうに区別されない。
【００１５】
ガンまたはその他のもののような異常の検出を改善するために、そのため、エラストグラフィーまたはその他のものによる流動学的な特徴付けの方法によって流動学的なパラメーターを（少なくとも1種のポイントでの、または好ましくはこの流動学的なパラメーターのマップを得るために、全体の領域にわたって）測定することが必要であり、そして、以下の工程が含まれ、すなわち
(a)励起工程で、その間、少なくとも1種の非ゼロ周波数fを含むスペクトルを伴う振動性励起が粘弾性媒体1において発生し、前記励起は媒体1の変形を生成する工程、
(b)変形測定工程で、その間、励起によって生成される媒体1の前記変形を媒体における少なくとも1種の点で観察する工程、および
(c)流動学的な特徴付けの工程で、その間、媒体の少なくとも1種の流動学的なパラメーターが媒体において少なくとも前記点にて前記変形から定められる工程
である。
【００１６】
そのような方法は、特に、文書国際公開WO-A-2000/55616、WO-A-2004/021038およびWO-A-2006/010213から既知である。
【００１７】
振動性の励起は、例えば、媒体においてせん断波を発生させることができ、すなわち
- 以下のいずれかの、局所的に、外部の機械的振動機によって、それは前記振動機および媒体の間の接触の点からせん断波を生成し（例えば、文書WO-A-2000/55616において記述されるように）、およびしたがって、前記振動機は励起を誘導し、そのスペクトルは、単一の周波数のスペクトルまたは広範なスペクトルでありえ、例えば、0および10000Hzの間の周波数帯にあり（横たわり）、
- または、離れて、媒体中に、媒体を局所的に置き換えるのに適する超音波圧縮波を発することによって（WO-A-2004/021038）、これらの超音波は、おそらく、例えば、0.1および50MHzの間にある周波数をもち、これらは集中させるか、またはそうでないかのどちらかで、それらは独立の変換機のアレイによってか、または単一要素変換機によって作り出される。
【００１８】
変形測定工程(b)の間、例えば、上述の文書WO-A-2000/55616、WO-A-2004/021038およびWO-A-2006/010213において例示されるように、前記変形は、とりわけ超音波検査およびMRIから選ばれる方法によって測定される。
【００１９】
変形測定工程(b)の間、励起によって生成される変形（変形振幅）のイメージは、媒体1の少なくとも二次元領域において形成され、そして、流動学的な特徴付け工程(c)の間、前記領域における媒体の流動学的なパラメーターのマップが有利に定められうる。
【００２０】
媒体1における力学的な波（特に上述のせん断波）の伝播は、次に記されうる複合波動ベクトル（ウェーブベクトル）kによってモデル化され、すなわち
【数１】
2010531183.tif 000003
であり、式中、fは周波数である。
【００２１】
kの虚数部分αは波の減衰を表し、一方、その実数部分βは伝播を表し、すなわち、これらのパラメーターは、媒体1の流動学を特徴付けるパラメーターの1部分を形成する。
【００２２】
本発明によれば、媒体の流動学的なパラメーターのうちの少なくとも1種は、周波数fの指数法則（パワーロウ、べき法則）に従って変動する。言い換えると、このパラメーターは、それを本発明者らはまず、xと称し、fyのアフィン関数であり（動力yに対するf）、そこではyは、媒体1において場所によって変動する非ゼロの実数であり（yは、それ自身で、媒体の流動学を特徴付けるパラメーターであり）、すなわち、x(f)=a+bfyであり、そこで、aは実数およびbは非ゼロの実数であり、スケールパラメーターと称する。
【００２３】
特徴付け工程(c)の間、少なくとも、動力パラメーターyおよび、場合によっては、スケールパラメーターbでよいものが定められる。
【００２４】
この指数法則モデルによると、減衰α（cmあたりネーパーで表現される）は、例えば、次に表現されうるもので、すなわち
【数２】
2010531183.tif 000004
式中、α1およびα0は2実数である（一般的な場合に、上記に指し示す表記法によって、すなわち、x=α(f);a=α1;およびb=α0）。 
【００２５】
一般に、動力yは、生物学的組織において力学的な波のために0および2の間である。
【００２６】
因果関係のルールは、数学的に、Kramers-Kronig（クラーマース-クレーニヒ）関係によって表され［例えば、Szabo（サーボ）、J. Acoust. Soc. Amer.（ジャーナル・オブ・ザ・アコースティカル・ソサイエティ・オブ・アメリカ）107(5)、パート1、5月、2000年、pp. 2437-2446およびSzabo、J. Acoust. Soc. Amer. 96(1)、7月1994年、pp. 491-500参照］、力学的な波の伝播速度の分散を定量化するために物理的に達する（amounts）αおよびβの間の関係を与える（インポーズする）。上記式を確かめる減衰のために、βが表現されなければならず［とりわけ、Waters （ウォーターズ）ら、J. Acoust. Soc. Amer. 108(2)、8月2000年、pp 556-563およびWaters et al., J. Acoust. Soc. Amer. 108(5), part 1, 11月2000年, pp 2114-2119参照］、すなわち、次のように、偶数（even）または非整数yとして、すなわち 
【数３】
2010531183.tif 000005
であり、そして、奇数yとして、すなわち
【数４】
2010531183.tif 000006
であり、f0は参照周波数である。
【００２７】
より一層一般的には、指数法則は次の流動学的なパラメーターxの任意の1種に関するものであってよく、すなわち
- 減衰、すなわち
【数５】
2010531183.tif 000007
であり、上記に指示されるようなもので、および/または
- 伝播、すなわち
【数６】
2010531183.tif 000008
であり、式中、β1およびβ0は2実数であり（一般的な場合に、上記に指示した表記法によって、すなわち、x=β(f);=β1;およびb=β0）、および/または
- 実数部分および/または複素弾性率（コンプレックスモジュラス）G*の虚数部分であり（このように1方または双方の部分はfyのアフィン関数である）、
それらは、動力y自体に加えて、多くの有効な流動学的なパラメーターを構成し、そしてそのマップは、媒体1の調査された領域において、上述の工程(c)の間に確立される。 
【００２８】
流動学的なパラメーターまたは適応されるパラメーターにおける空間的変動は、全体的な画像化（イメージ化）されたエリアにわたって媒体の機械的な励起に対する時空間的（スパティオ-テンポラル）反応を分析することによって推定することができ、そして特に、すなわち 
- 全体の画像化されたエリアにわたる誘導された変位場（ディスプレースメントフィールド）の複素弾性率G*を分析することによって、または
- グループ（群）速度および全体の画像化されたエリアにわたる励起によって生成される波の減衰を分析することによって
である。
【００２９】
例を挙げるために、図1において示される胸部1の調査の場合に、せん断波を胸部1において伝播させ、前記波の伝播は、媒体1の置換uを測定することでのMRIによって観察され、および次いで流動学的なモデルが使われ、それはせん断波の減衰のために指数法則に基づく、すなわち
【数７】
2010531183.tif 000009
である。
【００３０】
因果関係は、波動ベクトル、すなわち、伝播係数の実数部分の周波数挙動を定め、すなわち、y>0、y>2およびy≠1について、
【数８】
2010531183.tif 000010
である。
【００３１】
βがゼロ周波数にてゼロであり、そしてα1が無視してよいならば、それは以下に従い、すなわち
【数９】
2010531183.tif 000011
である。
【００３２】
このことから、以下のものが得られ、すなわち
【数１０】
2010531183.tif 000012
であり、式中、
【数１１】
2010531183.tif 000013
および
【数１２】
2010531183.tif 000014
であり、そこで、
【数１３】
2010531183.tif 000015
である。
【００３３】
本出願人らは、したがって、次のように、複合せん断弾性係数G*のための表現を得、それはすなわち
【数１４】
2010531183.tif 000016
であり、すなわち
【数１５】
2010531183.tif 000017
である。
【００３４】
複合せん断弾性率の虚数部分に対する実数部分の比は、次いで指数法則yに直接関連し、すなわち
【数１６】
2010531183.tif 000018
および
【数１７】
2010531183.tif 000019
である。
【００３５】
yが0である傾向にあるとき、その物質は純粋に弾力固体であり、その一方で、yがより一層近くに0.5に接近するほど、媒体はより一層近くに純粋に粘性の液体の挙動に接近する。
【００３６】
問題になっている例において、モノクロの（単純な）外部振動（すなわち、単一の周波数をもつ振動）は、機械的な振動機によって患者の胸部1に適用された。変位場uはMRIによって測定され、そして複合せん断弾性率G*はこれらの測定から推論され、すなわち 
【数１８】
2010531183.tif 000020
である。
【００３７】
この実験を、弾性率の周波数依存性を検討するために、65-100Hz範囲内のいくつかの周波数について繰り返す。結果は、指数法則に従う周波数fを有する弾性率の実数部分Gdおよび虚数部分G1の依存をあいまいでなく示す。問題のモデルによって予測されるように、Glの周波数依存およびGdの周波数依存は実験的に同じである。G*の指数法則は、
【数１９】
2010531183.tif 000021
と推定され、それはy=0.165に対応する。
【００３８】
yが単一の周波数でのG1/Gdの値を評価することによって直接推定されうることは注目すべきである。この方法を使用し、γは1.74±0.07に等しいと推定され、それは全く良好に多周波数推定（マルチ-フリークエンシーエスティメーション）に対応する。 
【００３９】
これは、上述の仮説の下で、α0またはβ0の、および指数法則yの局所的推定が単一の周波数にて構想されうることを暗示する。
【００４０】
図2および3はyおよびα0のそのようなマップを示し、それは80Hzの周波数のモノクロの励起で得られる。これらの2つのマップは、高い精度および双方のハイコントラストで、患者が患う浸潤性の導管癌腫を位置付けるのを可能にする。
【００４１】
似た結果はyおよびβ0で得られうる。
【００４２】
GdおよびG1マップは、同じ状況の下で得られ、図4および5に示される。
【図１】
2010531183.tif 000022
【図２】
2010531183.tif 000023
【図３】
2010531183.tif 000024
【図４】
2010531183.tif 000025
【図５】
2010531183.tif 000026
【国際調査報告】
2010531183.tif 000027
2010531183.tif 000028
2010531183.tif 000029
2010531183.tif 000030
2010531183.tif 000031
2010531183.tif 000032
2010531183.tif 000033
2010531183.tif 000034