(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波圧縮波を反射する粒子（５）を含む散乱性の粘弾性媒体（１）を観測するための、剪断波を用いたイメージング装置であって、
弾性剪断波を粘弾性媒体内で発生させる励起手段（２）と、前記剪断波の影響下に置かれた粘弾性媒体の変位を、少なくとも１つの超音波圧縮波によって観測するための獲得手段（ＣＰＵ，Ｔｉ，Ｅｉ，Ｍｉ）とを具備する装置において、
前記励起手段（２）は、２０〜５０００Ｈｚの中心周波数ｆを示しかつ１／２ｆ〜２０／ｆの持続時間を示す低周波パルスの形式を有する励起を粘弾性媒体（１）に加えるように適合され、
前記獲得手段（ＣＰＵ，Ｔｉ，Ｅｉ，Ｍｉ）は、剪断波の伝搬を、被観測媒体における多数の地点において同時に観測するように適合され、これらの地点は、少なくとも第１の軸（Ｘ）に沿って延長している実質的に連続的な観測フィールドを形成し、前記獲得手段は、
−  １００〜１０００００回／秒の割合で、少なくとも１０回の連続的な超音波圧縮波を、被観測媒体内へ放射するように、
−  超音波の各発射において粘弾性媒体の反射粒子により発生しかつ被観測媒体の連続的なイメージに対応するエコーを、リアルタイムで検出しかつ記録するように
適合され、
前記装置は、イメージ処理手段（ＣＰＵ，Ｓ  ＤＳＰ）をさらに具備し、該イメージ処理手段は、観測手段により得られたイメージを、少なくとも連続的なイメージ間における相互相関により、後の時刻において処理するように適合され、これにより、観測フィールドの各々の地点において、粘弾性媒体の変位と歪みとの間で選択された動きパラメータが、剪断波伝搬効果の下での粘弾性媒体の動きパラメータの進展を示す一連のイメージをこのように得るような方法で、決定されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記観測手段は、トランスデューサ（Ｔ１，…，Ｔｎ）の列（６）を具備し、該トランスデューサの列は、少なくとも１つのトランスデューサを有し、かつ、粘弾性媒体（１）の範囲を定める外面（３）と接触して配置されるように適合され、励起手段（２）は、拍動性の変位を前記トランスデューサの列（６）に課するように適合されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記動きパラメータは、粘弾性媒体の歪みであることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記観測フィールドは、一方で第１の軸（Ｘ）を、他方で該第１の軸と垂直な第２の軸を具備する平面に少なくとも沿って延長し、前記トランスデューサの列（６）は、少なくとも第２の軸に沿って配置された幾つかのトランスデューサ（Ｔ１，…，Ｔｎ）を具備し、制御手段（４，ＣＰＵ）は、剪断波によるイメージングモード、または、１秒当たり１０〜１００個のイメージを得ることを可能にする標準的な超音波検査モードのいずれかにおいて装置を選択的に動作させるために設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記低周波パルスの持続時間は、１／２ｆ〜２ｆであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記低周波パルスの中心周波数は、３０〜１０００Ｈｚであることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記剪断波の伝搬の観測の間に、１０００〜１０００００回／秒の割合で、１００〜１００００回の超音波圧縮波が放射されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記観測フィールドは、一方で第１の軸（Ｘ）を、他方で該第１の軸と垂直な第２の軸（Ｙ）を具備する平面に少なくとも沿って延長することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記獲得手段（ＣＰＵ，Ｔｉ，Ｅｉ，Ｍｉ）は、幾つかの音響トランスデューサ（Ｔ１，…，Ｔｎ）の列（６）を含み、
該音響トランスデューサ（Ｔ１，…，Ｔｎ）の列（６）は、超音波圧縮波を放射するために、かつ、粘弾性媒体の反射粒子により発生したエコーを検出するために、少なくとも第２の軸（Ｙ）に沿って配置され、
前記獲得手段（ＣＰＵ，Ｔｉ，Ｅｉ，Ｍｉ）は、剪断波の伝搬観測中における以前の処理によらずに直接的に、各々の音響トランスデューサにより検出されたエコーを記憶するように適合され、
前記イメージ処理手段（ＣＰＵ，Ｓ，ＤＳＰ）は、経路形成によって、種々のトランスデューサにより受信されたエコーのうちの少なくとも幾つかを組み合わせることによって、各々の超音波圧縮波の発射に対応する粘弾性媒体のイメージを発生するように適合されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
視察手段（４ａ）をさらに備え、
前記イメージ処理手段は、前記視察手段（４ａ）でスローモーションの下で、処理された一連のイメージからなるフィルムを視察するように適合され、
各イメージの各地点は、この地点に割り当てられた動きパラメータの値にしたがって変化する光学的パラメータを示すことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記光学的パラメータは、グレイレベルおよび彩色レベルから選択されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記イメージ処理手段（ＣＰＵ，Ｓ，ＤＳＰ）は、観測フィールドにおける時間の推移に対する動きパラメータの進展に基づいて、観測フィールドの少なくとも幾つかの地点において、剪断波のための少なくとも１つの伝搬パラメータを計算するように適合される
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記イメージ処理手段（ＣＰＵ，Ｓ，ＤＳＰ）によって計算される剪断波伝搬パラメータは、剪断波の速度と、剪断モジュールと、剪断波の減衰と、剪断弾性と、剪断粘性とから選択されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、剪断波を用いたイメージング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
より詳細には、本発明は、超音波圧縮波を反射する粒子を含む散乱性の粘弾性媒体を観測するための、剪断波を用いたイメージング方法に関し、該方法において、弾性剪断波が粘弾性媒体内で発生し、前記剪断波の影響下に置かれた粘弾性媒体の変位は、少なくとも１つの超音波圧縮波によって観測される。
【０００３】
文献ＵＳ−Ａ−５ ８１０ ７３１は、このような方法の例を説明しており、この例において、剪断波は、観測すべき地点に焦点を合わせた変調超音波の放射圧によって、被観測粘弾性媒体の内部において局所的に発生する。次に、さらなる超音波圧縮波が、この焦点地点に発送され、該波の反射は、前述した焦点近傍における剪断波の伝搬パラメータ（詳細には、媒体の動的粘性およびその剪断モジュール）を確認することを可能にする。
【０００４】
この技術は、剪断波が発生するたびに、調査下における粘弾性媒体の単一地点の分析しか可能にしていないという欠点を有している。被観測粘弾性媒体の完全なイメージを得たいならば、この操作を非常に多くの回数だけ反復することが必要であり、このイメージを得るためには、相当に無駄な時間（例えば、数分間）を伴う。
【０００５】
この相当に無駄な時間は、この従来技術が非実用的であることを示している。
【０００６】
さらに、このような無駄な時間は、常に動いている生体組織のイメージを得るための前記方法の利用を妨げることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特に、これらの欠点を軽減することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的に対し、本発明によれば、当該種類の方法は、剪断波が、２０〜５０００Ｈｚの中心周波数ｆを示しかつ１／２ｆ〜２０／ｆの持続時間を示す低周波パルスの形式を有する励起を粘弾性媒体に加えることにより発生し、
前記方法は、伝搬観測段階を具備し、該伝搬観測段階の間に、剪断波の伝搬は、被観測媒体における多数の地点において同時に観測され、これらの地点は、少なくとも第１の軸に沿って延長している実質的に連続的な観測フィールドを形成し、前記剪断波の伝搬観測段階は、
−  １００〜１０００００回／秒の割合で、少なくとも１０回の連続的な超音波圧縮波を、被観測媒体内へ放射する段階と、
−  超音波の各発射において粘弾性媒体の反射粒子により発生しかつ被観測媒体の連続的なイメージに（直接的または間接的に）対応するエコーを、リアルタイムで検出しかつ記録する段階と
にあり、
前記方法は、後続のイメージ処理段階をさらに具備し、該イメージ処理段階の間に、このように得られたイメージは、少なくとも連続的なイメージ間における相互相関により、後の時刻において処理され、これにより、観測フィールドの各々の地点において、粘弾性媒体の変位と歪みとの間で選択された動きパラメータが、剪断波伝搬効果の下での粘弾性媒体の動きパラメータの進展を示す一連のイメージをこのように得るような方法で、決定されることを特徴とする。
【０００９】
これらの取り決めによって、粘弾性媒体における剪断波の伝搬を明確に示すフィルムが得られ、これにより、例えば医療上の応用において、患者の組織における癌領域に、直接的に標識をつけることが可能となり得る。すなわち、剪断波の伝搬は、実際にそこで、隣接領域とは非常に異なった形で生じる。
【００１０】
この標識づけ（tagging）は、簡単な超音波検査により、従来の観測よりもはるかに容易に実行される。その理由は、剪断波の伝搬が、健康な組織領域と癌にかかった組織領域との間でそれ自体が大きく変化する媒体の剪断モジュールに依存しているためである。すなわち、剪断モジュールは、通常は、健康な領域と癌にかかった領域との間で１：３０の割合で変化し、その一方で、超音波検査において用いられる音響的圧縮波の伝搬を決定するバルクモジュールは、健康な組織と癌にかかった組織との間で、約５％だけ変化するのみである。
【００１１】
得られたフィルムは、媒体の反射粒子により与えられる簡単な連続的イメージよりもはるかに明確に剪断波の伝搬を示すことを特筆しておく。その理由は、前記フィルムが、剪断波の伝搬によって同じ大きさの動きの影響を受ける被観測領域の領域を、各々の瞬間において視察することを可能にする一方で、反射粒子の連続的イメージは、動いている明るい地点のもや（haze）を視察することしか可能にしないためである。
【００１２】
本発明による方法の好ましい実施形態において、さらに場合によっては、以下の取り決めの１つおよび／または他のものに依存することができる。
−  低周波パルスの持続時間は、１／２ｆ〜２ｆである；
−  低周波パルスの中心周波数は、３０〜１０００Ｈｚである；
−  被観測粘弾性媒体は、拍動性の動きの影響を受ける少なくとも１つの内部器官を具備する生体からなり、剪断波を発生させる低周波パルスは、前記内部器官の拍動性の動きにより構成される；
−  被観測粘弾性媒体は、外面により範囲を定められ、かつ、低周波パルスは、この外面の近傍において加えられる；
−  低周波パルスは、
・  少なくとも１つの音響トランスデューサにより発生した音響波と、
・  粘弾性媒体の外面の近傍における物理的接触により局所的に発生した衝撃とから選択された励起によって加えられる；
−  超音波圧縮波は放射され、粘弾性媒体の反射粒子により発生したエコーは、トランスデューサの列によって検出され、該トランスデューサの列は、少なくとも１つのトランスデューサを具備し、かつ、粘弾性媒体の外面と接触して配置され、前記剪断波は、拍動性の変位を前記トランスデューサの列に課することにより、粘弾性媒体に加えられる；
−  前記動きパラメータは、粘弾性媒体の歪みであり、すなわち、この配置は、本明細書の前述において想定された最後の場合に特に有用であり、その理由は、トランスデューサの列の変位を不要にすることが可能となるためであり、さもなければ、該変位は、観測フィールドの地点における変位の測定を妨げることになる；
−  剪断波の伝搬の観測の間に、１０００〜１０００００回／秒の割合で、１００〜１００００回の超音波圧縮波が放射される；
−  観測フィールドは、一方で第１の軸を、他方で該第１の軸と垂直な第２の軸を具備する平面に少なくとも沿って延長する；
−  伝搬観測段階の間に、少なくとも第２の軸に沿って配置された幾つかの音響トランスデューサの列は、超音波圧縮波を放射するために、かつ、粘弾性媒体の反射粒子により発生したエコーを検出するために用いられ、各々の音響トランスデューサにより検出されたエコーは、伝搬観測段階の間における以前の処理によらずに直接的に記憶され、前記イメージ処理段階は、経路を形成するという予備的な下位段階を具備し、該下位段階の間に、各々の超音波圧縮波の発射に対応する粘弾性媒体のイメージは、種々のトランスデューサにより受信されたエコーのうちの少なくとも幾つかを組み合わせることにより発生する；
−  前記イメージ処理段階の後には（直ちに、または、直ちにではなく）視察段階が続き、該視察段階の間に、処理された一連のイメージからなるフィルムがスローモーションの下で視察され、各イメージの各地点は、この地点に割り当てられた動きパラメータの値にしたがって変化する光学的パラメータを示す；
−  光学的パラメータは、グレイレベルおよび彩色レベルから選択される；
−  イメージ処理段階の後には（直ちに、または、直ちにではなく）マッピング段階が続き、該マッピング段階の間に、観測フィールドにおける時間の推移に対する動きパラメータの進展に基づいて、少なくとも１つの伝搬パラメータが、観測フィールドの少なくとも幾つかの地点において、剪断波のために計算される；
−  マッピング段階の間に計算される剪断波伝搬パラメータは、剪断波の速度と、剪断モジュールと、剪断波の減衰と、剪断弾性と、剪断粘性とから選択される。
【００１３】
さらに、本発明の主題は、超音波圧縮波を反射する粒子を含む散乱性の粘弾性媒体を観測するための、剪断波を用いたイメージング装置であって、
弾性剪断波を粘弾性媒体内で発生させる励起手段と、前記剪断波の影響下に置かれた粘弾性媒体の変位を、少なくとも１つの超音波圧縮波によって観測するための獲得手段とを具備する装置において、
前記励起手段は、２０〜５０００Ｈｚの中心周波数ｆを示しかつ１／２ｆ〜２０／ｆの持続時間を示す低周波パルスの形式を有する励起を粘弾性媒体に加えるように適合され、
前記獲得手段は、剪断波の伝搬を、被観測媒体における多数の地点において同時に観測するように適合され、これらの地点は、少なくとも第１の軸に沿って延長している実質的に連続的な観測フィールドを形成し、前記獲得手段は、
−  １００〜１０００００回／秒の割合で、少なくとも１０回の連続的な超音波圧縮波を、被観測媒体内へ放射するように、
−  超音波の各発射において粘弾性媒体の反射粒子により発生しかつ被観測媒体の連続的なイメージに（直接的または間接的に）対応するエコーを、リアルタイムで検出しかつ記録するように
適合され、
前記装置は、イメージ処理手段をさらに具備し、該イメージ処理手段は、観測手段により得られたイメージを、少なくとも連続的なイメージ間における相互相関により、後の時刻において処理するように適合され、これにより、観測フィールドの各々の地点において、粘弾性媒体の変位と歪みとの間で選択された動きパラメータが、剪断波伝搬効果の下での粘弾性媒体の動きパラメータの進展を示す一連のイメージをこのように得るような方法で、決定される。
【００１４】
本発明による装置の好ましい実施形態において、さらに場合によっては、以下の取り決めの１つおよび／または他のものに依存することができる。
−  観測手段は、トランスデューサの列を具備し、該トランスデューサの列は、少なくとも１つのトランスデューサを有し、かつ、粘弾性媒体の範囲を定める外面と接触して配置されるように適合され、励起手段は、拍動性の変位を前記トランスデューサの列に課するように適合される；
−  動きパラメータは、粘弾性媒体の歪みである；
−  観測フィールドは、一方で第１の軸を、他方で該第１の軸と垂直な第２の軸を具備する平面に少なくとも沿って延長し、前記トランスデューサの列は、少なくとも第２の軸に沿って配置された幾つかのトランスデューサを具備し、制御手段は、剪断波によるイメージングモード、または、１秒当たり１０〜１００個のイメージを得ることを可能にする標準的な超音波検査モードのいずれかにおいて装置を選択的に動作させるために設けられる。
【００１５】
本発明に関する他の特徴および利点は、添付図面と関連して、非制限的な例によって与えられる幾つかの実施形態に関する以下の説明の間に明らかとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
種々の図において、同一の参照番号は、同一または類似の要素を示している。
【００１７】
図１は、本発明による剪断波によりイメージングするための、超音波圧縮波（ultrasonic compression wave）に関して散乱する粘弾性媒体（viscoelastic medium）１内での弾性剪断波（elastic shear waves）の伝搬を調べるための装置の例を示しており、該粘弾性媒体１は、例えば、
−  特に、産業上の応用（特にアグロフードへの応用）に関するクオリティコントロールの場合における不活性体（inert body）、
−  または、生体（例えば、医療上の応用の場合における患者の身体の一部）であってもよい。
【００１８】
この装置は、被観測媒体１の外面３に対して配置されているラウドスピーカー２またはバイブレータのような音響トランスデューサ（acoustic transducer）を具備しており、この面３は、例えば、医療上の応用においては患者の皮膚からなっている。
【００１９】
前記ラウドスピーカー２については、マイクロコンピュータ４により、例えば、低周波パルス生成回路Ｇ（この回路は、詳細には、マイクロコンピュータ４のサウンドカードからなっていてもよい）と、増幅器Ａとを介して制御することができ、これにより、低周波パルスの形の励起（excitation）が被観測媒体の面３に加えられ、これにより、剪断波が粘弾性媒体１内に発生する。
【００２０】
この低周波パルスは、約１ｍｍであり得る振幅と、２０〜５０００Ｈｚの中心周波数ｆ（この中心周波数ｆは、１／２ｆ〜２０／ｆの持続時間（duration）加えられる）とを概略的に示す。低周波パルスが加えられる持続時間は１／２ｆ〜２ｆであり、かつ、周波数ｆは３０〜１０００Ｈｚであることが好ましく、この周波数は、通常は、約５０Ｈｚである。
【００２１】
変形例として、音響的剪断波については、
−  マイクロコンピュータ４により制御される少なくとも１つの自動機構アクチュエータを介して、粘弾性媒体の外面の近傍における物理的接触により局所的に発生した衝撃を介して、
−  粘弾性媒体の外面の近傍における物理的接触により人為的に与えられた衝撃を介して、
−  または、医療上の応用において、人体または動物の内部器官の自然な拍動性の動き（pulsatile motion）（例えば、心臓の鼓動）を介して、
前述の音響特性および周波数特性とともに得ることもできる。
【００２２】
前記ラウドスピーカー２により生成された弾性剪断波は、約数ｍ／秒（通常は、人体において１〜１０ｍ／秒）という比較的遅い速度Ｃｓで移動し、観測された粘弾性媒体１における内部の動きを生じさせる。
【００２３】
これらの動きの後には、媒体１内に含まれる散乱粒子５（これらの粒子は、超音波圧縮波に対して反射している）と相互作用する超音波圧縮波が媒体１内に発送される。これらの粒子５については、媒体１の任意の異種（heterogeneity）により、特に、医療上の応用に対処する場合には人体組織内に存在するコラーゲン粒子により、構成することができる。
【００２４】
したがって、剪断波の伝搬を観測するために、被観測媒体１の外面３に対して配置された超音波プローブ６が利用される。このプローブは、Ｘ軸に沿って、例えば１〜１００ＭＨｚ（好ましくは、３〜１５ＭＨｚ）の周波数で、超音波検査（echography）において通常用いられるタイプの超音波圧縮波のパルスを発送する。プローブ６については、
−  図１に示されるように、媒体１のラウドスピーカー２と同じ側に、
−  または、媒体１に関して、ラウドスピーカー２とは反対側に、
−  または、他の任意の位置（例えば、ラウドスピーカー２に対して横向きの配置）に、
のいずれかに配置できることを特筆しておく。
【００２５】
前記超音波プローブ６は、超音波トランスデューサＴ１，Ｔ２，…，Ｔｉ，…，Ｔｎの列からなっている（ｎは、そのうちの少なくとも１つは１に等しい整数である）。
【００２６】
このプローブ６は、通常は、線状の細長い一片という形式をとり、該線状の細長い一片は、例えば、ｘ軸に垂直なｙ軸に沿って整列されたｎ＝１２８個のトランスデューサを具備し、該トランスデューサは、“平面”波（すなわち、この例において、Ｘ，Ｙ平面において平坦な波先（wave front）を有する波）を、または、観測フィールド全体を示す他の任意のタイプの波を生成させるような方法で、自らの超音波パルスを同時に発送する。
【００２７】
変形例として、トランスデューサのバンク２は、場合によっては、単一のトランスデューサ１に減少することもでき、または逆に、例えばＸ軸に垂直な平面に沿って延長する２次元配列の形式をとることもできる。
【００２８】
各々のトランスデューサＴ１，Ｔ２，…，Ｔｉ，…，Ｔｎは、マイクロコンピュータ４または（例えば、フレキシブルケーブルによりプローブ６にリンクされる電子ラック７に備えられる）中央処理装置ＣＰＵにより制御され、これにより、例えば、１秒未満しか続かない可能性がある観測段階の間に、および、１００〜１００００回／秒（好ましくは、１０００〜１０００００回／秒、特に、１０００〜１００００回／秒）の割合で、超音波圧縮波がｐ回（ｐは、１００〜１００００の間（好ましくは、１０００〜１０００００の間）にある整数）放射される間に、超音波圧縮波が連続的に媒体２内へ放射される。（前記割合は、圧縮波の外側／戻りの行程のための時間により、したがって、媒体１のｘ軸方向の厚さにより制限される。すなわち、実際に、圧縮波により発生した全てのエコーが、新たな圧縮波が発送される前にプローブ６により受信されていたことが必要である。）
【００２９】
前記観測段階の超音波圧縮波の発射は、剪断波の放射の直前に始まることが好ましい。
【００３０】
さらに、生体器官の拍動性の動きにより剪断波が発生する場合に、超音波圧縮波の発射の開始をこの拍動性の動きと同期させることが都合よく可能である。例えば、心臓の鼓動により剪断波が発生する場合に、超音波圧縮波の発射の開始を、心電図の選択された位相と同期させることが可能である。
【００３１】
これらの発射の各々は、剪断波よりもはるかに速い伝搬速度（例えば、人体において約１５００ｍ／秒）での、媒体１における超音波圧縮波の伝搬を発生させる。
【００３２】
このように発生した超音波は反射粒子５と相互作用し、これにより、信号のエコーまたは他の類似した妨害（disturbances）が発生する。この妨害は、それ自体が、超音波検査の分野において“スペックルノイズ”として知られている。
【００３３】
この“スペックルノイズ”は、各々の発射の後に、トランスデューサＴ１，…，Ｔｎにより受け取られる。このようにｊ番目の発射の後に各々のトランスデューサＴｉにより受け取られた信号Ｓｉｊ（ｔ）は、最初に、高い周波数（例えば、３０〜１００ＭＨｚ）においてサンプリングされ、ラック７に属しかつこのトランスデューサにそれぞれ連結されたサンプラーＥ１，Ｅ２，…，Ｅｎによりリアルタイムで（例えば、８ビットで、ある場合においては、１ビットで）ディジタル化される。
【００３４】
このようにサンプリングされかつディジタル化された信号Ｓｉｊ（ｔ）は、次に、ラック７に属しかつトランスデューサＴｉに特有のメモリＭｉに、同様にリアルタイムで記憶される。
【００３５】
各々のメモリＭｉは、例えば、約１Ｍｂの容量を示しており、かつ、ｊ＝１〜ｐに関して連続的に受信された全ての信号ｓｉｊ（ｔ）を有している。
【００３６】
後の時刻において、１つの剪断波および同じ剪断波の伝搬に対応する全ての信号ｓｉｊ（ｔ）を記憶した後に、中央処理装置ＣＰＵは、ラック７に属する加算回路（summator circuit）Ｓにより、従来の経路形態（path formation）の処理によって再処理されたこれらの信号を有する（または、中央処理装置は自らこの処理を実行するか、または、この処理については、マイクロコンピュータ４において実行することができる）。
【００３７】
信号Ｓｊ（ｘ，ｙ）は、このように得られ、各々の信号は、ｊ番目の発射後の観測フィールドのイメージに対応している。
【００３８】
例えば、信号ｓｊ（ｔ）については、以下の式によって決定することができる。
【数１】
0004349750.tif 000002
ここで、
−  ｓｉｊは、超音波圧縮波のｊ番目の発射後に、ｉ番目のトランスデューサにより感知された生の（raw）信号であり、
−  ｔ（ｘ，ｙ）は、超音波圧縮波が観測フィールドの座標（ｘ，ｙ）地点に到達するのにかかる時間であり（ｔ＝０においてｊ番目の発射が開始される）、
−  ｄｉ（ｘ，ｙ）は、観測フィールドの座標（ｘ，ｙ）地点とｉ番目のトランスデューサとの間の距離、または、この距離の近似値であり、
−  Ｖは、観測された粘弾性媒体における超音波音響圧縮波の平均伝搬速度であり、
−  αｉ（ｘ，ｙ）は、アポダイゼーション法則（apodization laws）を考慮している重み係数である（実際には、多くの場合において、αｉ（ｘ，ｙ）＝１であると考えることが可能である）。
【００３９】
上記の式は、観測フィールドが３次元（トランスデューサの平面配列）である場合に、空間座標（ｘ，ｙ）を（ｘ，ｙ，ｚ）に置き換えることによって、必要な変更を加えて適用される。
【００４０】
前記プローブ６がトランスデューサを１つだけ具備している場合に、経路形態段階は、不必要であり、かつ、上記と同じ表記を備えたＳｊ（ｘ）＝ｓｊ［２．ｘ／Ｖ］が直接的に得られる。
【００４１】
前記経路形態段階の後に、１つでも存在すれば、中央処理装置ＣＰＵは、ラック７に属する中央メモリＭに、イメージ信号Ｓｊ（ｘ，ｙ）またはＳｊ（ｘ）またはＳｊ（ｘ，ｙ，ｚ）を記憶し、これらのイメージ信号は、各々がｊ番目の発射に対応している。これらの信号については、マイクロコンピュータ４が自らイメージ処理を実行する場合に、該マイクロコンピュータ４に記憶することもできる。
【００４２】
これらのイメージは、次に、相互相関により、２つ一組で、後の時刻に再び、処理される。この相互相関については、ラック７に属するＤＳＰ回路において実行することができ、または、中央処理装置ＣＰＵまたはマイクロコンピュータ４においてプログラミングすることができる。
【００４３】
例によって、この相互相関については、所定の長さΔｘの変化する空間ウィンドウ（sliding spatial windows）上において、（２次元観測フィールドの場合に）信号Ｓｊ（ｘ，ｙ）と信号Ｓｊ＋１（ｘ，ｙ）とを比較することにより行うことができ、所定の長さΔｘは、例えば、λ〜１０λ（すなわち、水中または人体において３．５ＭＨｚで約０．４２〜４．２ｍｍ）の範囲であってもよく、ここで、λは、超音波圧縮波の波長である。さらに、前述したウィンドウは、互いに、Ｘ軸に沿ったこれらの長さの約２０％にわたって重複することができる。
【００４４】
この相互相関過程の間に、相互相関関数＜Ｓｊ（ｘ，ｙ），Ｓｊ＋１（ｘ，ｙ）＞が最大となり、これにより、Ｘ方向に超音波エコーを発生させる各々の粒子５により影響を受ける変位（displacement）が決定される。
【００４５】
このような相互相関の計算の例は、従来技術において、詳細には、オドネル（（O'Donnell）らによる（"Internal displacement and strain imaging using speckle tracking", IEEE transactions on ultrasonic, ferroelectrics, and frequency control, vol. 41, No. 3, May 1994, p. 314-325）と、オフィール（Ophir）らによる（"Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues", Ultrasonic imag., vol. 13, p. 111-134, 1991）とにおいて、与えられている。
【００４６】
Ｘ方向における剪断波の効果の下での、媒体１に関する一連の変位フィールドＤｊｘ（ｘ，ｙ）は、このように得られる。
【００４７】
この一連の変位フィールドは、メモリＭまたはマイクロコンピュータ４に記憶され、該変位フィールドについては、特に、マイクロコンピュータのスクリーン４ａによって、グレイレベルまたは彩色レベル（chromatic level）のような光学的パラメータにより変位の値が示されるスローモーションフィルムの形式で、視察することができる。
【００４８】
媒体１の様々な特性の領域間における（例えば、医療上の応用の場合において、健康な組織と癌組織との間における）剪断波の伝搬の差異は、このように完璧に視察される。
【００４９】
この剪断波伝搬フィルムについては、さらに、前述した装置により発生させることができる従来の超音波検査イメージと重ね合わせることができ、前記装置は、
−  剪断波イメージングモードで、
−  または、例えばマイクロコンピュータのキーボード４ｂから受信されたコマンドの機能のような、標準の超音波検査モードで、
動作することができる。
【００５０】
さらに、被観測媒体１の各々の地点の変位よりも、Ｘ方向における媒体の歪みＥｊｘ（ｘ，ｙ）を、すなわち、変位Ｄｊｘ（ｘ，ｙ）のｘに関する導関数を計算することもまた可能である。
【００５１】
これらの連続的な歪みフィールドは、以前のように、剪断波の伝搬をフィルムの形で明確に視察するために、かつさらに、被観測媒体１に対するプローブ６の変位を不要にする利点を示すために使用することが可能である。
【００５２】
この変形例は、図２の実施形態において特に有益であり、この場合に、プローブ６は、ラウドスピーカーまたはバイブレータ２により携えられ、このことは、該プローブ６の動きを必然的に必要とする。その理由は、次に自ら剪断波を発生させるのはプローブ６であるためである。
【００５３】
歪みフィールドの変位に基づいて、適切であれば、マッピング段階へさらに進行することが可能であり、該マッピング段階の間に、観測フィールドＸ，Ｙ（または、単一トランスデューサの場合にはＸ、または、平面配列トランスデューサの場合にはＸ，Ｙ，Ｚ）における時間に対する動きパラメータ（変位または歪み）の進展（evolution）に基づいて、少なくとも１つの剪断波伝搬パラメータが、ユーザーによりマイクロコンピュータ４から選択される観測フィールドの一定地点において、または、観測フィールドの至る所において、計算される。
【００５４】
前記マッピング段階の間に計算される剪断波伝搬パラメータは、例えば、剪断波の速度Ｃｓと、剪断モジュールμと、剪断波の減衰αと、剪断弾性μ１と、剪断粘性μ２とから選択される。
【００５５】
この計算は、従来の逆処理（inversion process）によって実行され、該逆処理の例は、２次元観測フィールドの場合について、本明細書において後述されている（同じ処理が、１次元または３次元の観測フィールド（それぞれ、単一トランスデューサまたは平面配列トランスデューサのための観測フィールド）の場合にも、必要な変更を加えて適用される）。
【００５６】
この例において、剪断粘性μ２がゼロでありかつ媒体が等方性であるという近似が行われる。
【００５７】
媒体１の各地点の変位ベクトルＤを与える波動方程式については、
【数２】
0004349750.tif 000003
と書くことができる。
ここで、ρは媒体１の密度であり、μは剪断モジュールである（剪断粘性μ２がゼロと仮定されているので、剪断弾性μ１をμの実部に限定するものと仮定している）。
【００５８】
ベクトルＤの第１成分ｕ、すなわち、媒体１のｘ方向における変位に関しては、
【数３】
0004349750.tif 000004
とされる。
【００５９】
時間方向の（temporal）フーリエ変換および離散化の後に、この式については、以下のマトリクス形式で書くことができ、該マトリクス形式については、剪断波のスペクトルの各周波数に関して書くことができる。
【数４】
0004349750.tif 000005
ここで、
−  Ｍは、（Ｌ＋２）・（Ｍ＋２）−４次元のベクトルであり、該ベクトルの各成分は、μlm、すなわち、各々の離散化された地点における、座標（ｘl，ｙm）を備えた剪断モジュールの局所的な値に等しい。ここで、ｌ，ｍは、それぞれ、０〜Ｌ＋１，０〜Ｍ＋１に存在する整数であって（０，０），（０，Ｍ＋１），（Ｌ＋１，０），（Ｌ＋１，Ｍ＋１）に等しい組（ｌ，ｍ）を除く整数であり、Ｌ＋２，Ｍ＋２は、それぞれＸ，Ｙ軸に沿って、媒体１のイメージにおいて離散化された地点の数である。
−  Ｂは、Ｌ・Ｍ次元のベクトルであり、該ベクトルの成分は、−ω2・ρ・Ｕlmに等しい。ここで、ωは低周波剪断波の角周波数（angular frequency）であり、ρは媒体の密度であり、Ｕlmは、座標（ｘl，ｙm）を有する地点における変位ｕに関する時間方向のフーリエ変換であり、ｌは１〜Ｌに存在し、ｍは、１〜Ｍに存在する。
−  Ｈは、Ｌ・Ｍ行×｛（Ｌ＋２）・（Ｍ＋２）−４｝列という次元のマトリクスであり、該マトリクスの全ての成分もまた、波動方程式から分かる。
【００６０】
剪断波の周波数スペクトルに関する種々の有効な項目にそれぞれ対応している式（III）を十分な数だけ並置することにより、マトリクス反転（matrix inversion）により解くことができる全体的なマトリクス方程式が得られ、これにより、ベクトルＭ、すなわち、観測フィールドの全地点における剪断モジュールμの値が得られる。
【００６１】
各々の地点における剪断波の伝搬速度Ｃｓの局所的な値については、必要であれば、以下の式によって導き出すことができる。
【数５】
0004349750.tif 000006
【００６２】
被観測媒体１の変位ではなく歪みを用いれば、前記計算の様式は同じである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による剪断波によりイメージングするための装置の概略図である。
【図２】  図１の装置の変形例を示す詳細な図である。
【符号の説明】
１  媒体
２  ラウドスピーカー
３  媒体の外面
４  マイクロコンピュータ
４ａ  スクリーン
４ｂ  キーボード
５  粒子
６  プローブ
７  電子ラック
Ｅｉ  サンプラー
Ｍｉ  メモリ
Ｔｉ  トランスデューサ
【図１】
0004349750.tif 000007
【図２】
0004349750.tif 000008