JPH05505731A - 組織の圧縮性すなわちコンプライアンスを測定し画像化する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 組織の圧縮性すなわちコンプライアンスを測定し画像化する方法および装置 この出願は１９８９年１１月１７日の出願の「音速評価のための軸線を横切る方 向の圧縮技術（ＴｒａｎｓａｘｉａｌＣｏｓｓｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉ ｑｕｅ　ｒｏｔ　５ｏｕｎｄ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　Ｅｓｔｉｓｅ−ｔｉｏｎ）　 Ｊという名称の米国特許出願第７７４３８，６９５号の一部継続出願である。

出願人はその特許出願第７７４３８．６９５号を参考のためにここに記し、３７ 　Ｃ，Ｐ、Ｒ，１１１，７ｇに従う全ての目的のためにその出願の利益を要求す るものである。

本発明は全体として、ターゲツト体の超音波診断を行うための方法および装置に 関するものである。更に詳しく言えば、本発明はターゲツト体における圧縮性す なわちコンプライアンスを測定する方法および装置に関するものである。本発明 は圧縮可能すなわち柔らかいターゲット、とくに人体、において、１つまたは複 数の超音波トランスデユーサをパルス・エコーモードで用いて、そ、のような測 定の確度を高くする技術へ向けられる。

従来の超音波診断は超音波エネルギーをターゲットへ送り込み、結果としてのエ コー信号から画像を発生することにより行われる。送信中は、トランスデユーサ は電気エネルギーを機械振動へ変換する。得たエコー信号はトランスデユーサ内 に機械振動を生ずる。増幅および認識のために、その機械振動は電気信号へ再び 変換される。

電気信号の振幅対エコーの到達時刻のグラフまたは表示（たとえば、オシロスコ ープ上で）が、特定の超音波送信に対応する振幅線（Ａ−線）またはエコー列を 生ずる。

無線周波数（ｒＲＦＪ　）における変調された正弦波、？ターンとして、八−線 が直接表示されると、それは　ＲＦ倍信号たは「検出されない」信号と典型的に 呼ばれる。

画像形成のために、Ａ−線は非ＲＦ信号または「検出されない」信号へしばしば 復調される。

生体（すなわち、生きている）内の組織の特性を分析するための非硬人的手段と して、超音波技術が診断医学の分野で広く用いられてきた。人体または動物の体 は超音波エネルギーの伝播に対して非均質な媒質を表す。そのようなターゲツト 体の内部では、密度と音速の少なくとも一方が変化するような領域の境界におい て音響インピーダンスが変化する。そのような境界においては、入射した超音波 ビームが反射される。組織内部の非均質性がより低いレベルの散乱場所を形成す る。その結果として更にエコー信号が発生される。ビデオ表示器上の画素の輝度 を、ターゲツト体内の対応する点からのエコー列部分の強さに比例して変調する ことにより、その情報から画像を発生できる。

有機組織内部の各種の疾患を評価するために従来の画像形成技術が広く用いられ ている。画像形成は、ターゲット内の音速が一定であるという仮定を用いて、軟 組織構造の大きさ、形、および位置についての情報を与える。

ソノグラムの灰色側外観を解釈することにより、組織の定性的描写が行われる。

定性的診断は、組織の特性はもちろん、検査者の波調および経験に依存する。し かし、組織の相対的な反射率のみを基にした依存する画像は、疾患の状態の定量 的評価に用途が限られている。

超音波を用いる定量的組織描写技術は異常のより正確な診断のために必要である 。超音波組織描写の分野において近年多くの大きい発展が達成された。いくつか の音響パラメータ、たとえば、音速および減衰を組織の描写に用いて成功してい る。定量測定のための一つの有望な物理的パラメータは圧縮性すなわちコンプラ イアンスである。組織内の圧縮性すなわちコンプライアンスの量は、密度の異な る領域内部では変化する。腫瘍のような病変を起こしている組織は、正常な組織 より硬かったり、柔らかかったりすることがあるから、圧縮の量が異なる。

組織の圧縮性は拡散または局所化された疾患の存在を検出するために用いられる 重要なパラメータである。圧縮性の測定の変化は、組織の病理的な状態の分析に おいて重要になる。多くの腫瘍は周囲の正常な組織より硬く、多くの拡散疾患が 生じた結果としてより硬い、またはより柔らかい病変になる。例を、拡散性肝臓 疾患、前立腺がん、子宮筋腫、筋肉の病気すなわち疾患、およびその他の多くの 病気において見ることができる。

従来、医師は組織の硬さまたは組織の柔らかさについての感じを得るために、患 者の体の種々の領域に触れるのが普通である。この技術は組織のコンプライアン スに関して進行しているものを離れて見つけようとするものである。たとえば、 肝臓においては、ある部位のコンプライアンスが周囲の部位のコンプライアンス と異なることが検出されたとすると、医師は指の触感から患者のどこかが悪いと 結論を下す。医師の指は定性的測定を行うために用いられる。

局部領域の組織の圧縮性すなわちコンプライアンスを定量的に測定する能力は、 （１）一般に用いられる臨床符号の客観的定量化、（２）それらの測定を集中す ること、（３）簡単な装置で組織内深く測定を行うこと、（４）単独で、または 通常のソノグラムと共に使用できる、生体内の圧縮性またはコンプライアンスに ついてのパラメータの画像を構成すること、を助ける。

１つの技術が、生体内の組織の運動の超音波測定で得たパターンを相関させるこ とにより、組織の弾性および圧縮性を定量的に測定しようと試みている。その方 法はフーリエ解析を、特に肝臓内の、組織の動きのパターンの臨床研究に応用す る。この技術は、特定の時間分離で記録されたＡ走査対の間の数値特徴を基にし て、病状における各種の組織の客観的識別を可能にするためにフーリエ解析を適 用する。心室の収縮によって生じた波、および下降する大動脈（ｄｅｓｃｅｎｄ ｉｎｇ　ａｏｒｔａ）内の圧力パルスによる周期的な刺激による組織の振動が測 定されて運動のパターンを得る。生体内の組織の運動挙動を量化するためにデー タを分析するためにフーリエ級数変換が用いられる。Ｍｅｄ、ｌ　Ｂｉｏｌ、に おける超音波（Ｕ　Ｉ　ｔ　ｒａｓｏｕｎｄｉｎ　Ｍｅｄ、＆　Ｂｉｏｌ、）　 １４巻、８号、（１９８８年＞　６９５〜７０７ページ所載のトリスタム（Ｔｒ ｉｓｔａｍ）他の「組織の動きのパターンの臨床研究へのフーリエ解析の応用（ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｒ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ａｎｌｙｓｉｓ　ｔｏ　Ｃｌ １ｎｉｃａｌ　５ｔｕｄｙｏｒ　Ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　Ｔｉ５ｓｕｅ　Ｍｏ ｖｅｓｅｎｔ、）Ｊを参照されたい。

別のやり方においては、組織の動きのパターンは生体内で行われる。この技術は 、心臓の動きのような正常な生理学的動的刺激に応じて組織内の運動パターンの 詳細を基本的に研究する。適切な時間分離のＡ走査対の間の相関係数の計算から 、生体内での組織の動きを定量化するための方法が与えられる。Ｍｅｄ、＆　Ｂ ｌｏｔ、における超音波（旧ｔｒａｓｏｕｎｄ　Ｉｎ　Ｍｅｄ、＆　Ｂｉｏｌ、 ）　１２巻、１２号、（１９８８年）　９２７〜９３７ページ所載のトリスタム （Ｔｒｉｓｔａｍ）他の「人の組織の運動特性の生体内での超音波研究（Ｕｌｔ ｒａｓｏｎｉｃ　５ｔｕｄｙ　ｏｒ　ｉｎ　ｖｌｖｏ　ＫｉｎｅｔｉｃＣｈａｒ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｒ　Ｈｕｍｎｎ　Ｔｌ５ｓｕｅｓ、）Ｊ　。

大動脈の脈動および血管の直径の変化によりひき起こされる肝臓の動きの波形が 、無線周波数Ｍ−モード信号を解析する信号処理技術を含む、更に別の方法によ り解析される。この技術は動脈の脈動に応答して動きのパターンを用いて組織の 特徴を決定する。この技術は、動脈の脈動による組織の小さい変形において変位 、速度、および歪みを時間の関数として測定する。超音波画像形成（ｔｌｌｔｒ ａｓｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）　４巻、（１９８２年）７１〜８２ページ、ウ ィルソン（Ｖｉｌｓｏｎ）　、およびロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）　ｒ組織 の小さい変位および変形の超音波測定（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｍｅａｓｕｒ＊ ｅｎｔ　ｏｆ　Ｓｍａｌｌ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄ　Ｄｅｆｏｒｍａ ｔｉｏｎ　ｏｒ　Ｔｉ５ｓｕｅ）Ｊ　。

更に別の方法は、生体内の組織の動きを測定するためにエコーを処理する。

生体内で観察された動きのパターンは動脈の圧力パルスに相関させられる。Ｍｅ ｄ、＆　Ｂｉｏｌ、における超音波（Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｉｎ　Ｍｅｄ、＆ 　Ｂｌｏｔ、　）　８巻、３号、Ｃ１９８２年）２８３〜２７１ページ所載のデ ィッキンソン（Ｄｊｃｋｉｎｓｏｎ）およびヒル（Ｈｉｌｌ）　ｒＡ−走査の間 の相関を用いる軟組織の動きの測定（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｒ　５ｏｆｔ Ｔｉｓｓｕｅ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｕｓｌｎｎｇ　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　Ｂｅｔ ｗｅｅｎ　＾−５ｃａｎｓ））ａ上記の技術の全ては生体内の組織のダイナミッ クな動きに的を合わせている。それらの方法は組織の動きが複雑であること、お よびそれらの方法で用いられている刺激の挙動のために限定される。

本発明はターゲツト体における圧縮性の評価にとくに用いられるパルスエコー装 置を提供するものである。ターゲツト体は任意の動物または人の組織、または圧 縮可能な、またはコンブライアントな任意の有機物質あるいは任意の無機物質と することができる。「動物の組織」という用語は「人の組織」を含む。超音波源 はターゲツト体を質問するために用いられる。エコー列の検出は超音波源におい て行うことができる。重要なパラメータであり、医学において定性的に非常に長 い間用いられている圧縮性の正確な、局所化された決定および画像形成を本発明 により行うことができる。

物質の圧縮性はその物質の体積弾性率の逆数として定義される。したがって、 圧縮性−（ｖ／Ｖ）／　（Ｆ／ａ） ここに、 ■一体積の変化； ■−基の体積； Ｆ一体積へ加えられるカニ ａ−力が加えられる面積、 である。

この場合には、物質内の相対的な圧縮性の決定においては、項ｒＦＪとｒａＪは 圧縮の軸線に沿って一定のままであり、かつ項ｒｌＪと「Ｌ」をＶおよびＶの代 りに採用できる、と一般的に仮定できる。ここに、ｌ−圧縮の軸線に沿う対象と する部分の長さの変化、Ｌ−その部分の元の長さ、 である。

したがって、与えられた任意の部分または物質内の層の、他の部分または他の層 に対する圧縮性は関係にニーＫ　（１／Ｌ　）（１２／Ｌ２）から計算できる。

ここに、 Ｋ１−第１の部分または第１の層の圧縮性；ｌよ−与えられた力に応じた第１の 部分または第１の層の長さの変化； Ｌｌ−第１の部分の元の長さ： １２−第２の部分または第２の層の長さの対応する変化； Ｌ２−第２の部分または第２の層の元の長さ；１２−第２の部分または第２の層 の圧縮性；である。

ある部分またはある層の圧縮性の絶対値が望ましい場合には、その値を次の式、 を用いて評価できる。

圧縮性−（１／Ｌ）／　（Ｆ／ａ） ここに、 Ｆ−圧縮力の変化、 ａ−適用面積、典型的には、対象とする部分または層を含む物質に押し付けられ るトランスデユーサの横断面の面積、 である。

本発明においては、部分または層の内部の距離を計算するために、種々の部分ま たは層の内部の音速を時間測定と共に採用できる。超音波信号も正確な測定器具 を提供する。１９８９年１１月１７日の出願の「音速評価のための軸線を横切る 向きの圧縮技術（ＴｒａｎｓａｘｉａｌＣｏ＊ｗｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎ ｉｑｕｅ　ｆｏｒ　５ｏｕｎｄ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　Ｅｓｔｉｓｅ−ｔｉｏｎ） 　Ｊという名称の米国特許出願第７／４３Ｌ８９５号に記述されている装置およ び方法を用いて音速を決定できる。

本発明は、超音波源をターゲツト体へ音響的に結合すること；源からターゲツト 体の軸線に沿って第１の超音波信号または超音波エネルギーのパルスをターゲツ ト体内部へ放出させるために超音波源を付勢すること、送られた第１の信号から 生じた複数のエコ一部分を含む第１のエコー列をターゲツト体内の領域から検出 すること、超音波源とターゲツト体の結合を維持しつつ、ターゲツト体を軸線に 沿って移動させること、軸線に沿って第２の超音波信号をターゲツト体内部へ放 出させるために超音波源を付勢すること、送られた第２の信号から生じた複数の エコ一部分を含む第２のエコー列をターゲツト体内の領域から検出すること、エ コ一部分の差変位を測定すること、を意図するものである。複数の第１の超音波 信号または超音波エネルギーパルスを放出でき、ターゲツト体を移動させる前に 複数の第１のエコー列が検出される。それから複数の第２の信号およびパルスが 放出され、複数の第２のエコー列が検出される。

１つの実施例においては、トランスデユーサは超音波源であって、放射軸線に沿 うトランスデユーサの動きが組織の圧縮を変化させるように、その軸線に沿って 超音波信号または超音波エネルギーのパルスをターゲツト体内部へ向けるために 音響的に結合される。

本発明の好適な実施例においては、超音波源は対象とする組織へ音響的に結合さ れるトランスデユーサである。

第１の超音波エネルギーのパルスがある経路に沿ってターゲツト体内部へ放出さ れ、第１の超音波エネルギーのパルスから発生されて、１つまたは複数のエコ一 部分を含む第１のエコー列（八−線）の到達がその経路に沿って組織内部の領域 から検出される。その後で、その経路に沿って組織内部で圧縮が変えられる。圧 縮の変化は組織の近くの領域を圧縮または変位させるために、経路に沿ってトラ ンスデユーサを軸線を横切って動かすことにより行うことができる。第２のパル スが放出され、第１のエコー列に共通な１つまたは複数のエコ一部分を含む第２ のエコー列の到達が第２のパルスに応答して検出される。少なくとも１つのエコ 一部分の差の変位が測定される。検出されたエコー列は組織内の共通の領域から のものである。

第１のエコー列および第２のエコー列、すなわち、第１の波形および第２の波形 と介在する圧縮との比較により、組織の構造の変位が深さと共に全体として減少 することが明らかにされる。均質な媒質においては減少率は漸近的な傾向がある 。とくに興味のあることは単位長さ当りの差の変位、すなわち歪みである。均質 で圧縮可能な媒質においては、歪みは変位の軸線に沿って一定である傾向を持つ 。非均質な媒質においては歪みは変位の軸線に沿って変化する傾向を持つ。

下の式を用いて、ターゲット体−−すなわち、組織−−の近くの特徴および遠く の特徴からの第１のエコー列および第２のエコー列の到達時刻を用いて組織の歪 みを計算できる。

ｔＩＡ−近くの特徴からの第１のエコー列の到達時刻ｔＩＢ−遠くの特徴からの 第１のエコー列の到達時刻２Ａ−近くの特徴からの第２のエコー列の到達時刻ｔ ２Ｂ−遠くの特徴からの第２のエコー”列の到達時刻。

超音波エネルギーの第１のパルスおよび第２のパルスに応答して検出された共通 点からのエコ一部分の到達時刻が比較される。共通点はエコー信号内で起こる特 徴において見つけることができる。圧縮性を決定するために２つのエコー信号の 時間のずれが用いられる。

したがって、圧縮力の介在によって到達時刻の変化が起きないとすると、エコ一 部分源へ導く移動経路に沿ってターゲツト体が圧縮されなかったことがわかる。

他方、第２のエコ一部分の到達時刻が第１のエコ一部分の到達時刻より短いとす ると、圧縮が生じて、ターゲツト体が圧縮可能であることが明らかである。更に 、他の利用可能なデータと一緒にとったその差によってターゲツト体の圧縮可能 性を定量化できる。

本発明の別の実施例においては、超音波パルスの伝送経路に沿って延長する体部 分がターゲツト体内部で選択され、各体部分の内部から第１のエコ一部分と第２ のエコ一部分を分離する。このようにして、質問のために選択された体部分に対 して一連の第１のエコ一部分と第２のエコ一部分が検出される。超音波源に対し て体部分の近くの端部および遠い端部からエコ一部分が検出されることが好まし い。それから、各体部分の近くの端部および遠い端部に対応する第１のエコー列 と第２のエコー列中のエコ一部分の時刻のずれが測定される。時刻のずれを調べ ることにより、圧縮性の変化がターゲツト体内部の超音波ビームに沿って圧縮性 の変化が生ずるかどうかを判定することが可能になる。

本発明の別の実施例は（１）ヤング率と音速が既知である物質をターゲツト体の 表面へ音響的に結合すること、（２）超音波エネルギーの第１のパルスをその物 質を通る経路を通ってターゲツト体の内部へ放出すること、（３）第１のパルス から生じた、複数のエコ一部分を含む第１のエコー列を、ターゲツト体の内部か ら検出すること、（４）その物質とターゲツト体の間の音響結合を維持しながら 、ターゲツト体を移動させるのに十分に強く、ターゲツト体へその物質を押し付 けること、（５）超音波エネルギーの第２のパルスをその物質を通る経路を通っ てターゲツト体の内部へ放出すること、（６）第２のパルスから生じた、複数の エコ一部分を含む第２のエコー列を、ターゲツト体の内部から検出すること、を 含む。ヤング率と音速が既知である物質の存在によりターゲツト体のヤング率を 決定可能である。ターゲツト体自体が多数の層を持つとすると、個々の層のヤン グ率を決定することも可能になる。それらの物事にヤング率を適用することにつ いては、この説明において後で説明する。

本発明は物理的に圧縮可能な物質または物理的に変位可能な物質の音響特性を利 用する。それらの物質−−たとえば、動物の組織または人の組織−−は多数の音 響「散乱物質」をしばしば含む。含まれている音の周波数の波長と比較して小さ い散乱物質は入射音エネルギーをあらゆる方向へ反射する傾向がある。たとえば 、均質な組織領域においては、散乱物質はほぼ同じ網目状セルの集まりを有する ことができる。各散乱物質からの反射の組合わせは斑点と呼ばれる背景エコー信 号を生ずる。散乱物質の特定の構成がトランスデユーサからの軸線方向の力に応 答して移動し、その構成からエコーが受けられる時刻を変える。散乱物質の種々 の構成から受けられたエコーはエコー列を形成する。選択されたエコ一部分また は反射されたＲＦ倍信号ウェーブレッドがトランスデユーサのビーム軸線に沿う 組織内部の特定のエコー源に対応する。組織領域の圧縮性を測定するために、エ コ一部分のウェーブレットにおける時刻のずれが調べられる。

ウェーブレッドの識別が可能でないように、エコ一部分の形すなわちウェーブレ ットが、圧縮のために、大きく変化しないこと、および、信号が許容可能な範囲 を越えて相関を解かれないことが重要である。データをコンピュータで、または 視覚検査により分析することにより時間のずれを決定できるが、コンピュータに よる分析は一般に一層容易である。

人体の内部領域についての研究は、超音波信号を軸線に沿ってその領域の内部へ 放出するように、かつその領域に対して軸線に沿う超音波トランスデユーサの動 きが、トランスデユーサとその領域の間の体の圧縮を変えるように、そのトラン スデユーサを体へ音響的に結合し、トランスデユーサを付勢し、第１の信号を軸 線に沿って体と領域内へ放出し、第１の信号により発生されて、その領域から来 る複数の隔てられているエコ一部分がトランスデユーサに到達したことを検出し 、前記音響結合を維持しなからトランスデユーサとその領域の間の体の圧縮を変 えるのに十分にトランスデユーサをその領域に対して軸線に沿って動かし、トラ ンスデユーサを付勢し、第２の信号を軸線に沿って体と領域内へ放出し、第２の 信号により発生されて、エコ一部分がトランスデユーサに到達したことを検出し 、エコ一部分対の間の領域の部分に発生された歪みを決定することにより行われ る。

本発明は、有機組織、とくに人体組織および動物の組織、を解明するのにとくに 興味がある。したがって、トランスデユーサがそのような物質に押し付けられる と、その物質内部の領域内の散乱物質が１つの位置から別の位置へ移動させられ る。弾性物質の場合には、圧力を無くすことにより散乱物質を元の位置へ戻すこ とが可能にされる。その質問の１つの目的は歪みを研究されている組織からの、 異常部分の存在を示すエコー信号を用いることである。一般に、信号を生体内へ 送り込むためにトランスデユーサを用いる時には、トランスデユーサ信号を自然 に生ずる信号と統合するために注意すべきである。

したがって、人体においては、大動脈および血管の脈動のような信号による妨害 をできるだけ小さくする時にトランスデユーサを通常作動させるべきである。

腫瘍を初期段階で正確に発見し、かつ場所を正確に定めるために、乳がんまたは 前立腺がんのような疾患の発見に本発明を使用できる。本発明の別の利点はＸ線 からのイオン化放射を避けることである。

この点で、本発明は医学における以外の大きな用途を持つことを意図しようとす ることがわかるであろう。そのような用途の１つはたとえば牛肉の品質等級付け におけるものである。本発明は層殺の前後における牛肉の柔らかい部分の量を見 積もるために使用できる。この性能は牛を層殺する時期の決定において経済的に 重要である。

他の用途は、たとえば、トランスデユーサの動きにより物理的に移動させること ができる、チーズまたは原油のような物質および製品の質問を含む。

本発明に用いられるトランスデユーサは、それが当てられる物質へ直接接触させ る必要はないことに注目されたい。しかし、トランスデユーサが動くことにより 物質が動く結果になるようなやり方で、物質へ音響的に結合させる必要がある。

音響結合法および音響結合剤はこの技術において周知である。

（ａ）圧縮を増すために圧縮可能な弾性物質に対してトランスデユーサを進ませ 、（ｂ）その物質内の圧縮された位置からトランスデユーサを引き込めることに より、本発明にしたがって、物質を移動できることにも注意されるであろう。圧 縮を変えるということはターゲツト体を圧縮し、または圧縮を解くことを意味す る。

上記のように、組織またはその他の圧縮可能な物質内の二この特徴からのエコー を採用する必要はない。送信信号から生じたエコー信号部中に識別可能なエコ一 部分が存在するだけで十分である。選択されたエコ一部分を生ずる物質内部の物 理的特徴が明らかに知られていないとしても、選択されたエコ一部分は本発明の 目的のための適切な基準である。したがって、物質の圧縮およびその圧縮の前後 で決定される信号の伝達時間はエコ一部分における時刻のずれの比較を基にでき る。同様に、弾性物質の最初に圧縮された状態からの回復と、その回復すなわち 圧縮解除の前後における信号の伝達時間を、エコ一部分における時刻のずれの比 較を基にできる。

本発明は多数の層を有するターゲット内の圧縮性すなわちコンプライアンスを評 価するためにも採用できる。

この文脈における「圧縮性」および「コンプライアンス」という用語は一般に類 似の意味を有する。いずれにしても、次第に深くなる層のおのおのの圧縮性は、 上記と同じ技術を採用することにより評価される。本発明にしたがって、放射の 軸線に沿うただ２つのエコー列から各層において圧縮性を評価できる。エコー列 は層に対応するエコ一部分に分割できる。したがって、ターゲツト体の平面また は体積内の圧縮性パラメータの画像形成も、トランスデユーサの適切な横方向並 進運動により行うことができる。本発明のその他の目的およびその他の利点は以 下の説明から明らかになるであろう。

図１ａはターゲツト体内部の末端の組織領域を質問するために１つのトランスデ ユーサがターゲツト体へ音響的に結合される本発明の実施例を示す。

図１ｂは図１ａにおいて質問された末端の組織領域から生じたＲＦエマ−信号の グラフを示す。

図２ａはターゲット体後角の領域を小さく圧縮する図１ａのトランズブ二−サを 示す。

図２ｂは図２ａにおいて質問された末端の組織領域から生じた時刻がずらされた ＲＦエコー信号のグラフを示す。

図３は圧縮の前後における組織の一次元ばねモデルを示す。

図４は圧縮の前後の全く圧縮できない部分の一次元ばねモデルを示す。

図５は実験１のために配置された装置を示す。

図６は実験２のために配置された装置を示す。

図７はトランスデユーサが音響結合流体を含む孤立装置を介してターゲツト体へ 結合される本発明の装置の実施例を示す。

図８はコンピュータにより制御される本発明の装置の実施例を示すブロック図で ある。

図１ａはターゲツト体５へ音響的に結合されるトランスデユーサ１０示す。超音 波パルス１８がビーム２０内をビーム軸線１２の上のビーム源２５へ向かって伝 わつているのが示されている。パルス１８がターゲット１５を通っている間に、 対応するエコーが発生され、到達時刻かトランスデユーサの開口部１１において 調べられる。

ビーム２０内の反射から発生された全てのエコーの組み合わせが、パルス１８に 対応するエコー列すなわちＡ−線である。パルス１８から得たＡ−線の無線周波 数（ｒＲＦＪ）信号のグラフが図１ｂに示されている。ミリボルトで表された信 号のグラフが、マイクロ秒（μＳ）で表されたエコーの到達時刻に対して描かれ る。選択された到達時刻の窓内部の、エコ一部分すなわちエコー・ウェーブレフ ト３０が基準として選択される。時間の窓は、超音波画像形成からの解剖学的デ ータを元にして選択され、または任意に、たとえば、Ｘマイクロ秒後、にできる 。エコ一部分すなわちエコー・ウェーブレフト３０はエコー源から生ずる。

図２ａは、組織へ小さい圧縮（Δｙ１）を組織へ伝えるために軸線１２に沿って 移動させられているトランスデユーサ１０を示す。あるいは、図７に示すように 、ターゲツト体へ直接接触することなしにターゲツト体９０ヘトランスデユーサ ８０を音響的に結合できるようにする孤立装置８５にトランスデユーサ８０を組 み合わせることができる。この場合には、トランスデユーサではなくて、孤立装 置８５がターゲットを圧縮する。

トランスデユーサ１０がターゲットを圧縮した後で、第２のパルスが放出され、 対応する八−線部分が組織内部の希望の深さから得られる。図２ｂは、パルス２ ２に対応する時間をずらされた八−線のＲＦグラフを示す。

エコー源２５に組み合わされているエコ一部分すなわちエコー・ウェーブレット ３０も時間がずらされる。時間をずらされたウェーブレット３２は、標準パター ン一致技術を用いて、選択された時間ウィンドウの内部で追跡される。選択され たウィンドウは対象とするウェーブレットがウィンドウからずらされて出されな いようなものでなければならない。この選択はウィンドウの寸法またはウィンド ウの位置決めを含むことができる。選択されたウィンドウはウェーブレフトまた はエコ一部分を現さなければならない。エコ一部分すなわちエコー・ウェーブレ ッド３２の到達時刻は、エコ一部分すなわちエコー・ウェーブレット３０の到達 時刻より前でなければならない。その理由は、開口部１１と特徴２５の間の距離 が圧縮Δｙ１により短くされたからである。

本発明の好適な実施例においては、トランスデユーサはターゲット組織の上に位 置させられ、またはそれへ音響的に結合され、ターゲットへ向かって軸線方向に 進み、ターゲットを圧縮する。あるいは、以前に圧縮されていた位置からトラン スデユーサを引き込めることにより本発明を実施できる。トランスデユーサの比 較的大きい寸法が組織の侵入を阻止するから、その代りに組織の小さい変位が起 きる。その変位の前にパルスが放出され、そのパルスに応答して第１のエコー列 が受けられる。変位に続いて、第２のパルスが放出され、送信に続いて第２のエ コー列が記録される。次に、深さによる組織構造の減少する変位を示すために波 形の比較が行われる。その減少の性格は一般に漸近的である。

上記の実施例においては、均質なターゲツト体の単一の圧縮と、繰返し正弦波信 号とについて説明した。しかし、他の条件を採用できることが明らがであろう。

したがって、多数の圧縮、他の波形およびアレイ・トランスデユーサのような他 の信号源を採用できる。それらの信号源は、たとえば、非反復性のものにでき、 スパイク状の信号を発生できる。

均質でない組織においては、種々の部分の内部組織の移動は異なる。たとえば、 組織のある部分がその組織を含んでいる全体の組織よりも圧縮しにくいとすると 、その部分の組織は組織のその部分が全体の組織と同じ圧縮性である場合よりも 小さく圧縮される、すなわち小さい歪みを受ける。あるいは、ある部分が全体の 組織よりも圧縮しやすいとすると、その部分は他の部分と同じ圧縮性である場合 よりも大きく圧縮される、すなわち大きい歪みを受ける。

圧縮可能な物質、とくに人の器官および組織への本発明の応用においてヤング率 をどの様にして採用できるがを示す歪みのモデルが示されている図３を参照する 。ヤング率は弾性物質の基本的な特性であり、弾性物質はそれのヤング率により 特徴づけられる。したがって、人の組織を同様に記述できる。

簡単にいえば、与えられた任意の物質のヤング率は、物質へ加えられるストレス とその物質内の結果としての歪みとの数値比である。したがって、 Ｙ−Ｆ／　（Ａ）（Ｓ）−Ｐ／Ｓである。

ここに、Ｙは与えられた物質のヤング率、Ｆはその物質へ加えられた全体の力、 Ａは力を加えられた面積、Ｓは歪み、Ｐは圧力である。それらのいくつかの要素 の関係から、物質のヤング率はその物質の剛性を表すことがわかるであろう。

図３におけるモデルは圧縮可能な物質の４つの部分Ａ。

Ｂ、ＣＳＤを表す。各部分は一様に圧縮され、圧縮されない時は同じ長さである 。図３における各部分はばねにより表されている。各ばねは他のばねと同一であ る。左側アレイのばねは圧縮されない時のモデルの状態を反映する。右側アレイ のばねは、一番上のばねへ加えられた圧縮力がその一番上のばねを距離４Δｙだ け移動させた状態を表す。点Ｘは点Ｘ″まで距Ｍ４Δｙだけ移動させられている ことがわかる。この全変位はおのおののばねにわたって等しく分布されているこ ともわかる。したがって、部分すなわちばねＡはａからａ′までΔｙだけ短くさ れ：部分すなわちばねＢはｂからｂ′までΔｙだけ短くされている、等である。

しかし、正味の効果は各部分を、部分すなわちばねＤから部分すなわちばねＡま で、次第に大きく変位させたことである。

このモデルの全体の圧縮は長さ４Δｙの変化で示されている。部分Ａの長さの変 化は４Δｙ−３Δｙ−Δｙとして計算される。部分Ｂ−Ｄの全体の圧縮は長さ３ Δｙの変化で示される。部分Ｂの長さの変化は３Δｙ−２Δｙ−Δｙとして計算 される。部分ＣとＤの全体の圧縮は変化２Δｙで示される。部分Ｃの長さの変化 は２Δｙ　−Δｙ−Δｙとして計算される。最後に１部分りの全体の圧縮はｄか らｄ′への長さの変化Δｙで示される。部分りの長さの変化はΔｙ−０−Δｙと して計算される。各部分の長さの変化はΔｙに等しい。全ての部分の圧縮性が等 しい限り、各部分は同じ正味量Δｙだけ圧縮きれる。

各部分の歪みはΔｙ／１として計算できる。ここに、ｌは部分の最初の（圧縮さ れていない）長さである。この歪み値は実際に表示のために最も興味のある量で ある。

この場合には、この−次元系における歪みは各部分に対して一定であり、全ての ばねが等しい事実を反映している。しかし、歪みは最初の変位により影響される 。

他方、上の歪みモデルにおける部分が完全に圧縮不能であるとすると、圧縮不能 の部分は歪みを示さないが、それの存在は他の部分の圧縮に影響を及ぼす。図４ を参照して、たとえば、図３のモデルにおけるばねＣを完全に硬いばねで置き換 えることができる（非常に硬いから、実際には圧縮不能な細い棒で置き換えるこ とができる）。

そうすると１つの部分が圧縮不能である。図３の同じ全圧縮　４Δｙを用いると 、部分Ａ−Ｄの全体の圧縮は全長の変化４△ｙで示される。部分Ａの長さの変化 は４Δｙ−２／３ｘ４△ｙ−４（１−２／３）Δｙ−（４／３）（Δｙ）として 計算される。

部分Ｂ−Ｄの全圧縮は全長の変化（８／３）（△ｙ）により示されている。部分 Ｂの長さの変化はいまは８／３Δｙ−４／３Δｙ−（４／３）（Δｙ）として計 算される。

部分Ｃの全圧縮は零である。部分Ｃの長さの変化はいまは （４／３）（△ｙ）−（４／３）（Δｙ）−〇として計算される。

部分りの全圧縮はｄからｄ″の長さの変化により示される。部分りの長さの変化 は’（４／３）（Δｙ）−０−（４／３）（Δｙ）として計算される。

各部分Ａ、Ｂ、Ｄは等しいばねにより示されているから、各部分Ａ１Ｂ％Ｄは等 しく圧縮される。しかし、それらの部分の各１つが圧縮される量は以前の例より も大きい。その理由は同じ変位４Δｙが、以前の４個のばねではなくて、いまは ３個のばねで分けられるからである。

圧縮できない棒により表されている部分Ｃは歪みを示さないが、それの存在は他 のばねに影響を及ぼす。

結論として、ばねにより表されている部分が同じヤング率を有する限り、それら の部分は測定できる等しい歪みを示す。その歪みの大きさは始めの圧縮と等しい 部分の数とに依存する。ヤング率が異なる部分は、それが導入する種々の歪み効 果のために認めることができる。それの存在が周囲の部分の歪みを変える。した がって、ある組織の種々の部分内の歪みの変化を、組織のばねモデルを用いて検 出できる。

上で説明したように、別の均質な組織内部の異常すなわち欠陥が存在することに より、歪み経路に沿う全ての歪みの積分（歪みの輪郭の面積）が最初の変位に等 しいことという要求のために、周囲の均質な部分のベースライン歪みを変化させ る。言い換えると、組織の「正常な」歪みが異常な部分の大きさとヤング率によ り影響を受ける。したがって、歪みモデルだけを用いると相対的な測定を行える だけである。それらの測定は有用であるが、絶対測定も望ましい。

ヤング率と音速が既知である結合媒質と共に組織を含む歪み輪郭を用いて、組織 内部の圧縮性を絶対項で決定することが可能となる。したがって、ヤング率と音 速が既知である物質の層をトランスデユーサと組織の間の層として挟むことがで き、組み合わされている層の歪み輪郭を得るために本発明の方法を応用できる。

既知の層をゴム、スポンジ、ゲル等のような圧縮可能な物質で構成できる。その 物質は圧縮可能でなければならず、組織までの超音波経路を設ける。物質はエコ ーを発生できるものとすることができるが、それは必要ではない。

本発明の方法を用いると、既知の層と未知の層を圧縮するように、力をトランス デユーサへ加える前と後に音響測定が行われる。結果として得られた歪みデータ を用いて歪み輪郭を得る。それから単位面積当りの力（「ストレス」）を計算す ることにより歪み測定値をヤング率へ変換できる。このようにして、既知物質の 層から追加の歪みを用いて次の式によりストレスを計算する。

既知の層のストレス一層のヤング率Ｘ層内部の測定された歪み 圧縮の全面積に沿って力が同じであり、面積も同じであるから、ストレスが知ら れると、未知の組織のヤング率を容易に得ることができる。

このようにして、絶対であって、欠陥または圧縮の量とは独立しているヤング率 へ変換できる。本質的には、上側の層は「ストレス・メータ」として作用する。

これは組織を任意のやり方で圧縮することも許す。その理由は、組織の直線的な 挙動が維持される限り、結果が最初の圧縮とは独立しているからである。

図７は、頑丈なフレーム（１９９）と、このフレーム（１９９）へ取り付けられ たモータ（２００）と、第１の端部と第２の端部を有する軸線方向部材（２０１ ）と、この軸線方向部材（２０１）の第２の端部へ取り受けられた超音波源（２ ０２）とを有するターゲツト体（２０４）の圧縮性を示す装置が示されている。

モータ（２００）を作動させることにより軸線方向部材（２０１）の軸線方向位 置を変えることができるように、第１の端部はモータ（２００）へ連結される。

超音波源（２０２）はターゲツト体（２０４）へ音響的に結合できる表面を有す る。

超音波源（２０２）は単一のトランスデユーサまたはトランスデユーサ・アレイ とすることができる。トランスデユーサ・アレイを用いるときはゲーテッドψト ランスデユーサ・アレイが好ましい。また、軸線方向部材（２０１）はウオーム ・ギヤとすることができる。

ヤング率と音速が既知である層（２０３）の上面を超音波源（２０２）の下面１ （２１２）へ結合できる。層（２０３）の上面がターゲツト体（２０４）へ結合 される。

この装置は、トランスデユーサからの信号を記憶するためにトランスデユーサへ 接続されるデータ記憶媒体も含む。モータ（２００）の動作が軸線方向部材（２ ０１）を正確な量だけ動かすように、モータ（２００）へ連結されるモータ制御 器（２０５）を用いて軸線方向部材（２０１）の動きを正確な量だけ制御できる 。

超音波源（２０２）を付勢するために超音波源（２０２）へ送信器（２０６）を 接続できる。エコー列に応答して超音波源（２０２）により発生された信号が受 信器（２０７）へ送られるように、受信器（２０７）も超音波源（２０２）へ接 続できる。アナログ信号を数値データへ変換するためにデジタイザ（２０９）を 受信器（２０７）へ接続できる。更に、デジタイザ（２０９）へクロス相関器を 接続できる。コンピュータ（２０８）が送信器（２０６）をトリガできるように 、コンピュータ（２０８）を送信器（２０６）へ接続できる。エコー列を歪み輪 郭へ、またはヤング率輪郭へ変換するためにコンピュータ（２０８）をプログラ ムできる。コンピュータ（２０８）へ接続されているモニタ（２１１）で歪み輪 郭の画像とヤング率輪郭の画像を表示できる。

本発明の装置と方法を医学の診断に関して説明したが、これを本発明の有用性を 限定する要因と理解してはならない。たとえば、本発明を法医学（ｒｏｒｅｎｓ ｉｃｓ）、組織特徴化研究、獣医学、研究室での実験、および産業への応用に使 用できる。また、物理的に圧縮または変位できる任意の物質へこの技術を採用で きる。すなわち、物質へ加えられる圧力に応答して内部で変位できる物質。

下記の例において本発明の種々の面が更に詳しく明らかになるであろう。それら の例は純粋に例示的なものであるから、本発明の範囲を限定するものと解しては なら図５を参照して、シミュレートされた組織すなわち組織「代用物」を用いて 相対的な圧縮性を評価する方法を試験するために水タンク実験を行った。寸法が １８８−■×８８腸■Ｘ４５ｍ５である長方形のポリエステル・スポンジ組織代 用物をビーカーの中に置き、代用物を完全に浸すまで蒸留水を加えた。そのビー カーを除湿器の中に置き、研究室の真空を約１５分間加えた。その後でビーカー を蒸留水タンクの中に沈め、代用物１０１を取り出し、６．３５鳳１厚さの研磨 されたステンレス鋼反射器１０２の上に置いた。その代用物１０１は３７．０± ０．５度Ｃの温度平衡に達することを許された。それらの条件の下におけるスポ ンジ代用物は、人の組織を非常に効果的に模すことが判明した。

表面積が代用物の上面の面積と等しい厚いプラスチックガラス板１０３を代用物 スポンジの上に置いた。プラスチックガラス板１０３の厚さは１５厘−であった 。この厚いプラスチックガラス板１０３をこの層の弾性変形を阻止または減少す るために用いた。

スポンジ代用物の圧縮性を決定するために、プラスチックガラス板の上におもり １０４を置き、板１０３の中心近くにおもり１０４を中心させるために位置させ た。

それからトランスデユーサ１００をプラスチックガラス板１０３へ結合した。次 に、板１０３の上におもり１０４を置く前、および置いた後でターゲット１と２ から後方散乱された信号のずれ時刻を得た。この操作を１０回繰り返し、計算の ために平均値を用いた。浮力効果を考慮に入れた。

歪みは４．５６Ｘ１０　と決定された。おもり１０４により加えられた力は３． ４３Ｎ　（０，３５Ｋｇ）であり、代用物１０１の上面の面積は１８．８Ｘ８． ８０−であったから、単位面積当りのストレスは０．０２１Ｎ　／　ｃシであっ た。絶対代用物のヤング率は４．５４Ｎ／ｄと計算された。

実験２ この実験のために整えられた装置、図６に示されている、は各所の組織の相対的 な圧縮性を測定するために本発明の性能を試験するために用いた。また、発泡層 から形成された第２の代用物を装置へ加えた。この第２の発泡層は第１のスポン ジ組織代用物とは異なる圧縮性を持つように製造された。第２の代用物（「代用 物２」）１０５は第１の代用物（「代用物ＩＪ）１０１より一層圧縮しやすい。

部分１．２と３．４の相対的な変形を測定するために、ターゲット１．２．３． ４から後方散乱された信号の時刻のずれが各々記録される。それぞれの到達時刻 ｔ１、２、３、ｔ４は３０μ５１５０μ５１８０、ｃｚｓ、１００μｓであった 。整合された１９ｍｍ。

３．５Ｍｈｚのトランスデユーサ１００を用いた。このトランスデユーサを０． ５ｍｍ刻みで近くのシミュレートされた組織領域へ動かした。１０回の測定から のデータを平均することにより時刻の各ずれを得た。参考のために、実験ｍ１で 述べた測定技術を用いて２つの代用物１０１．１０５の絶対圧縮性を別々に決定 した。

部分１．２と５．６の相対的な歪みを、記録されている時刻のずれを用いて Ｓ　（１，２）−１，５１Ｘ１０　およびＳ　（３，４）−２．４８Ｘ１０　と して計算した。その結果として、部分３．４と５．６の間の歪みの比を ｒ’−０，６１として計算した。

参考のために、実験１において述べた方法を用いて代用物１と２のヤング率を７ ．８５Ｎ／ｃ−および４．５４Ｎ　／　ｃ−と別々に見積もった。したがって、 代用物１と２のヤング率の比「は０．６１に近い０．５８であった。

上の例においては、対象とする信号の到達時刻の「ウィンドウ」はターゲット１ ．２．３．４、に対応するというように選択された。図５と６に示されている層 の境界に対応するように類似のウィンドウを選択できたことがわかるであろう。

すなわち、図６において、上側の層の上側領域１０５と下側領域１０６のため、 および下側の層の上側領域１０６と下側領域１０７のためにウインドウを選択で きた。３つ以上の層を持つことができるターゲツト体へ本発明を応用できること がわかるであろう。

２つの例においては、ターゲツト体は、弾性的に柔らかく、人その他の動物の組 織に非常に類似するようにして超音波信号に応答する弾性的に柔らかい、固体状 のスポンジであった。そうすると、本発明の用途は動物の組織および器官に限定 されないことが明らかであろう。一般に、先に述べたように、柔らかいほぼ固体 状の物質、および特に、柔らかくて、弾性的である物質へ応用することを意図す るものである。一般に、物質は、チーズのようにして塑性的に柔らかく、ゴム、 人の器官、またはその他の人の組織、肉、等のようにして弾性的に柔らかいよう に十分な構造を持たねばならない。

以上述べた本発明は多くのやり方で実施でき、かつ多様に変更できることがわか るであろう。たとえば、複数の整合させられたトランスデユーサが単一のヘッド の内部に横に並べて組み立てられた整合させられたセットで超音波長を利用でき ることが良く知られている。そのような多チャネル・アレイを動物の組織および その他の圧縮可能な物質へ結合できること、および、それにより多数の超音波信 号を放射軸線のアレイに沿って物質中へ同時に送り込むことができることを意図 するものである。

このようにして、そのようなアレイを用いることにより、物質の全体の部分を調 べることができる。歪みとヤング率の少なくとも一方の画像を形成できる。

送信器として１つのトランスデユーサを使用でき、その送信器から１つまたは複 数のトランスデユーサをずらせて、受信器として使用できる。

Ｆ層（ジ、（３ 国際調査報告 ｔｌｓ　９００６〕３６

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）第１の超音波エネルギーパルスをある経路に沿ってターゲット体内へ 放射する過程と、（ｂ）前記第１のパルスの結果としてターゲット体の内部から の１つまたは複数のエコー部分を含んでいる第１のエコー列を検出する過程と、 （ｃ）ターゲット体内部の前記経路に沿う圧縮の量を変える過程と、 （ｄ）前記圧縮の変化に続いて前記超音波エネルギーの第２のパルスを前記径路 に沿って前記ターゲット体の内部へ放射する過程と、 （ｅ）前記第２のパルスの結果としてターゲット体の内部から到達する１つまた は複数の前記エコー部分を含んでいる第２のエコー列を検出する過程と、（ｆ） 少なくとも１つの共通な前記エコー部分の差の変位を測定する過程と、 を備える、ターゲット体の圧縮性を評価する方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、過程（ａ）において複数の前記パルスを対応 する複数の平行な前記経路に沿ってターゲット体の内部へ放射し、各前記パルス に対して過程（ｂ）〜（ｆ）を行う方法。
3. ３．請求項１記載の方法において、圧縮の量を変化させる力と、その力が加えら れるターゲット体の面積との比で各差の変位を除算する過程を備える方法。
4. ４．（ａ）超音波源を付勢して第１の超音波信号をある軸線に沿ってターゲット 体内へ放射する過程と、（ｂ）送信された前記第１の超音波信号の結果としてタ ーゲット体の内部領域からの、複数のエコー部分を含んでいる第１のエコー列を 検出する過程と、（ｃ）前記超音波源と前記ターゲット体の間の音響結合を維持 しながら、前記ターゲット体を超音波源に対して前記軸線に沿って変位させる過 程と、（ｄ）前記超音波源を付勢して第２の超音波信号を前記超音波源から前記 軸線に沿って前記ターゲット体内へ放射する過程と、 （ｅ）前記第２の信号の結果として、前記第１のエコー部分を含んでいる、第２ のエコー列をターゲット体の内部の領域から検出する過程と、 （ｆ）複数の共通なエコー部分の差の変位を測定する過程と、 を備える、ターゲット体内の圧縮性を評価する方法。
5. ５．請求項４記載の方法において、超音波源は少なくとも１つのトランスデュー サを備える方法。
6. ６．請求項４記載の方法において、超音波源をターゲット体へ音響的に直結する 方法。
7. ７．請求項４記載の方法において、エコー列を超音波源において検出する方法。
8. ８．（ａ）超音波源を組織体へ音響的に結合する過程と、 （ｂ）その源からの超音波エネルギーの第１のパルスを軸線に沿って前記組織内 部へ放出する過程と、（ｃ）前記第１の超音波エネルギーパルスに応答して到達 する複数のエコー部分を含んでいる第１のエコー列の到達時刻を検出する過程と 、 （ｄ）前記組織を圧縮するために超音波源を軸線を横切って動かす過程と、 （ｅ）超音波源からの第２の超音波エネルギーパルスを前記動きに従う前記組織 内部へ伝送経路に沿って放射する過程と、 （ｆ）前記第２の超音波エネルギーパルスに応答して到達する複数のエコー部分 を含んでいる第２のエコー列の到達時刻を検出する過程と、 （ｇ）複数の前記共通エコー部分の差の変位を測定する過程と、 を備える有機組織内部の圧縮性を評価する方法。
9. ９．請求項８記載の方法において、圧縮の量を変化させる力と、その力が加えら れるターゲット体の面積との比で各差の変位を除す過程を備える方法。
10. １０．請求項９記載の方法において、前記組織内部の、超音波パルスの伝送経路 に沿って延長する組織部分を選択する過程と、過程（ｇ）において、前記体部分 の近端部と遠端部に対応する第１のエコー列と第２のエコー列における共通のエ コー部分の差の変位を測定する過程とを更に備える方法。
11. １１．（ａ）ヤング率と音速が既知である物質をターゲット体の表面へ音響的に 結合する過程と、（ｂ）物質とターゲット体を通る経路に沿って第１の超音波エ ネルギーパルスを放射する過程と、（ｃ）前記第１のパルスからの結果としてタ ーゲット体の内部からの、複数のエコー部分を含んでいる第１のエコー列を検出 する過程と、 （ｄ）物質と前記ターゲット体の間の音響結合を維持しながら、前記ターゲット 体を圧縮するためにターゲット体に対して物質を十分に押しつける過程と、（ｅ ）前記超音波エネルギーパルスに一致する第２の超音波エネルギーパルスを物質 とターゲット体を通る経路に沿って放射する過程と、 （ｆ）前記第２の超音波エネルギーパルスからの結果として、第１のエコー列に 共通の複数のエコー部分を含んでいる、第２のエコー列を検出する過程と、を備 えるターゲット体の圧縮性を評価する方法。
12. １２．前記第２のパルスからの結果として、第１のエコー列と共通のエコー部分 を含む、第２のエコー列を検出する。
13. １３．請求項１１記載の方法において、過程（ｂ）と（ｅ）において２つの放射 からの結果としての少なくとも２つの前記共通のエコー部分の到達時刻の差を検 出する過程を更に備える方法。
14. １４．（ａ）超音波信号を、層を通って連続的に延長する経路に沿って送るよう に、超音波トランスデューサを組織の表面へ音響的に結合する過程と、（ｂ）ト ランスデューサを付勢して第１の超音波信号を前記層を通る前記経路に沿って送 る過程と、（ｃ）各前記層の近い境界および遠い境界において前記第１の信号の 結果として生じたエコー部分のトランスデューサにおける到達時刻を検出する過 程と、（ｄ）組織内の前記経路に沿う圧縮量を変える過程と、（ｅ）トランスデ ューサを付勢して第２の超音波信号を前記層を通る前記経路に沿って送る過程と 、（ｆ）前記第２の信号の結果として生じたエコー部分のトランスデューサにお ける到達時刻を検出する過程と、（ｇ）前記エコー部分の過程（ｃ）と（ｆ）に おける到達時刻の差を測定する過程と、 を備える、境界により定められ、かつそれらの境界により互いに分離されている 少なくとも２つの有機組織の層を含む複数の有機組織の歪み輪郭を得る方法。
15. １５．請求項１３記載の方法において、ヤング率と音速が既知である物質の層を トランスデューサと組織の間に設けて、過程（ａ）より前にトランスデューサと 組織へ音響的に結合させ、過程（ａ）〜（ｆ）を、前記物質と前記組織層を通っ て延長する前記経路で行う方法。
16. １６．請求項１４記載の方法において、前記物質の層に対する組織の各前記層の ヤング率を決定する過程を更に備える方法。
17. １７．（ａ）超音波信号を、軸線に沿って人体の内部領域へ放射するように、か つその領域に対する軸線に沿うトランスデューサの動きが、トランスデューサと 領域の間の体の圧縮を変化させるように超音波トランスデューサを体へ音響的に 結合する過程と、（ｂ）トランスデューサを付勢して第１の超音波信号を前記体 と前記領域内へ前記経路に沿って放射する過程と、 （ｃ）前記第１の信号からの結果としての複数の隔てられているエコー部分のト ランスデューサにおける到達時刻を検出する過程と、 （ｄ）前記音響結合を維持しながら、前記トランスデューサを領域に対して軸線 に沿って、領域の圧縮を変化させるのに十分に動かす過程と、 （ｅ）トランスデューサを付勢して第２の信号を前記軸線に沿って体と前記領域 内へ放射する過程と、（ｆ）上の過程（ｃ）において検出されたエコー部分に対 応する第２の信号からの結果としての各エコー部分のトランスデューサにおける 到達時刻を検出する過程と、（ｇ）前記エコー部分の間の領域の部分に発生され た歪みを決定する過程と、 を含む人体内部領域を研究する方法。
18. １８．（ａ）超音波信号をある経路に沿ってターゲット体内へ送ることができる トランスデューサをターゲット体へ音響的に結合する過程と、 （ｂ）トランスデューサからのその第１の信号を経路に沿ってターゲット体内へ 送り込む過程と、（ｃ）経路に沿ってトランスデューサから種々の距離隔てられ ているターゲット体内の２つの特徴からの結果としてのエコー信号のトランスデ ューサにおける到達時刻を検出する過程と、 （ｄ）ターゲット体をトランスデューサと前記特徴の間で圧縮するためにターゲ ット体に対してトランスデューサを押しつける過程と、 （ｅ）トランスデューサからのその第２の信号を経路に沿ってターゲット体内へ 送り込む過程と、（ｆ）前記２つの特徴からの結果としてのエコー信号のトラン スデューサにおける到達時刻を検出する過程と、を備える圧縮可能なターゲット 体の圧縮性を決定する方法。
19. １９．請求項１７記載の方法において、ｔ１Ａ＝近くの特徴からの第１のエコー 列の到達時刻ｔ１Ｂ＝遠くの特徴からの第１のエコー列の到達時刻ｔ２Ａ＝近く の特徴からの第２のエコー列の到達時刻ｔ２Ｂ＝遠くの特徴からの第２のエコー 列の到達時刻として、下の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を用いてターゲット体内部の歪みを計算する過程を更に備える方法。
20. ２０．請求項１７記載の方法において、過程（ｄ）において加えられる力を、そ の力が加えられるターゲット体の面積および請求項１８で得た値で除す過程を更 に備える方法。
21. ２１．（ａ）頑丈なフレームと、 （ｂ）このフレームへ取り付けられるモータと、（ｃ）第１の端部と第２の端部 を有する軸線方向部材と、 （ｄ）この軸線方向部材の第２の端部へ装着され、ターゲット体へ音響的に結合 できる下側表面を有する超音波源と、 を備え、前記モータを作動させることにより軸線方向部材の軸線方向位置を変え ることができるように、前記第１の端部は前記モータヘ連結されるターゲット体 の圧縮性を決定する装置。
22. ２２．請求項２１記載の装置において、ヤング率および音速が既知である層を更 に備え、その層は前記下側表面へ結合される上面と、ターゲット体へ結合できる 底面を有する装置。
23. ２３．請求項２０記載の装置において、超音波源はトランスデューサである装置 。
24. ２４．請求項２０記載の装置において、超音波源はトランスデューサ・アレイで ある装置。
25. ２５．請求項２０記載の装置において、軸線方向部材はウォームギヤを備える装 置。
26. ２６．請求項２０記載の装置において、超音波源へ結合され、超音波源からの信 号を記憶できるデータ記憶媒体を更に備える装置。
27. ２７．請求項２０記載の装置において、モータヘ接続され、モータの動作により 部材を正確な量だけ動かすように動作できるモータ制御器を更に備える装置。
28. ２８．請求項２６記載の装置において、制御器はプログラム可能なコンピュータ を含む装置。
29. ２９．請求項２０記載の装置において、（ａ）超音波源へ結合され、その超音波 源を付勢できる送信器と、 （ｂ）ターゲット体から受けたエコー列に応答して超音波源により発生された信 号が受信器へ送られるように、超音波源へ接続される受信器と、 を更に備える装置。
30. ３０．請求項２８記載の装置において、受信器へ接続されるデジタイザと、この デジタイザへ接続される相互相関器とを更に備える装置。
31. ３１．請求項２９記載の装置において、コンピュータを更に備え、コンピュータ が送信器をトリガでき、かつ相互相関器からデータを受けることができるように そのコンピュータは、送信器と相互相関器へ接続される装置。
32. ３２．請求項３０記載の装置において、コンピュータはエコー列を歪み輪郭へ変 換するためにプログラムされる装置。
33. ３３．請求項３１記載の装置において、コンピュータはエコー列をヤング率輪郭 へ変換するためにプログラムされる装置。
34. ３４．請求項３２記載の装置において、コンピュータヘ接続され、歪み輪郭の画 像とヤング率輪郭の画像を表示するために動作できる装置。
35. ３５．（ａ）頑丈な支持フレームと、 （ｂ）ターゲット体へ音響的に結合でき、かつターゲット体へ音響的に結合され た時に、超音波信号をターゲット体へ送り込むことができる超音波トランスデュ ーサと、 （ｃ）支持部材へ装着され、直線軸に沿ってトランスデューサをターゲット体と 音響的に結合される関係へ駆動したり、音響的に結合される関係から駆動する特 性のものである駆動機構と、 を備えるターゲット体の圧縮性を評価する装置。