JP2000271117A - 超音波血管計測装置 - Google Patents

超音波血管計測装置

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JP2000271117A
JP2000271117A JP11081348A JP8134899A JP2000271117A JP 2000271117 A JP2000271117 A JP 2000271117A JP 11081348 A JP11081348 A JP 11081348A JP 8134899 A JP8134899 A JP 8134899A JP 2000271117 A JP2000271117 A JP 2000271117A
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blood vessel
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ultrasonic
region
interest
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Takashi Okada
孝 岡田
Takemitsu Harada
烈光 原田
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波を利用して血管の計測を行う場合に血
管の特定精度を高める。 【解決手段】 リニアプローブ10によって超音波ビー
ムの走査が行われ、血管を含むように関心領域を設定す
る。その関心領域を通過する超音波ビーム上において、
血管内腔の中心から血管壁側にかけてピーク探索が行わ
れる。血管壁の内部構造を反映した内ピーク102及び
外ピーク104が検出され、それらの固有ピークを利用
して血管変位、血管径、血管壁の厚さなどの各種の計測
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波血管計測装置
に関し、特に超音波の送受波を利用して生体内部の血管
に関する各種の計測を実現できる装置に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来、血管の直径や拍動に
伴う変位を計測する場合には、オフライン処理の状態
で、超音波画像上において血管壁の位置を手動で指定す
る必要があった。すなわち、直径の計測の場合には、血
管壁の両端が指定され、その間の距離が演算されてい
た。また、血管の変位を計測する場合、各フレームごと
に血管壁の位置が座標指定され、各座標の変化を演算す
ることが行われていた。
【0003】また、血管壁の血管の変位を追従する自動
トラッキングを行う装置もあったが、その場合における
最初の血管壁の位置の指定はやはり手動で行う必要があ
った。このような操作によると、検査者間における血管
壁の定義の相違から誤差が生じる可能性がある。また、
手動による操作は煩雑であり、また検査時間がかかると
いう問題がある。なお、従来の組織変位計測装置におい
ては、フレーム間において、指定された位置の受信信号
の位相差から変位を演算することが行われている。
【0004】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、血管計測を精度良く行えるよ
うにすることにある。
【0005】本発明の他の目的は、検査者の操作の煩雑
さを解消し、検査時間を短縮することにある。
【0006】本発明の他の目的は、血管変位、血管径、
血管壁の厚さといった血管に関する各種の計測を簡便に
行えるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波の送受波により、血管を含む取込
領域内でエコーデータを取得する送受波手段と、前記送
受波手段からのエコーデータに基づき、血管の壁構造を
反映した固有ピークを探索する固有ピーク探索手段と、
前記固有ピークを利用して当該血管に関する所定演算を
行う演算手段と、を含むことを特徴とする。
【0008】上記構成によれば、血管の壁構造を反映し
た単一又は複数の固有ピークが特定され、その固有ピー
クを利用して、血管変位、血管径、血管壁の厚さなどの
各種の計測が行われる。固有ピークは血管の壁構造に従
った固有のもので、それを観測すれば計測の再現性や客
観性が高まるため、計測精度の向上が可能である。
【0009】望ましくは、前記固有ピーク探索手段は、
血管内部の基準点から血管壁側へ超音波ビーム上に沿っ
て探索を行い、最初のピーク及び2番目のピークの内の
少なくとも1つを固有ピークとして特定する。血管周囲
には他の臓器などが存在し、それが固有ピークの判定に
悪影響を与えることもある。そこで本発明では、血液が
流れる血管内部に探索の基準点を設定し、その点から血
管壁方向へ探索を行って、固有ピークの判定精度を高め
ている。固有ピークの探索は超音波ビームに沿って行
い、すなわち時系列順で入力されるエコーデータ列を対
象として探索を行う。もちろん、超音波ビームの方向が
血管軸に対して平行に近いような場合には、探索方向を
所望の方向に切り換えてもよい。この場合、エコーデー
タをいったんフレームメモリに格納し、所望の方向に沿
ってエコーデータを順次読み出すようにすればよい。
【0010】望ましくは、前記取込領域内において関心
領域を設定するための関心領域設定手段を含み、前記ピ
ーク探索手段は、前記関心領域の中心を前記基準点とし
て固有ピークの探索を行う。関心領域は一般に手動で設
定されるが、自動設定されるようにしてもよい。その関
心領域は探索範囲の外延を定めるものとしても機能す
る。
【0011】望ましくは、複数の超音波ビーム上で固有
ピークが判定され、それらの固有ピークの深さの平均値
を演算する平均化手段が設けられる。平均化を行えば、
固有ピークの位置の特定精度をより向上できる。この場
合、関心領域内に血管の屈曲部が設定されないように当
該関心領域を設定するのが望ましい。
【0012】望ましくは、前記固有ピークを利用して血
管壁の変位を演算する変位演算手段を含む。また望まし
くは、超音波ビーム上における血管の前壁及び後壁の固
有ピークを利用して血管径を演算する血管径演算手段を
含む。また望ましくは、 血管の壁構造を反映した複数
の固有ピークを利用して血管壁の厚さを演算する厚さ演
算手段を含む。固有ピークによって血管壁を代表する計
測点の特定精度を高めることができるので、各種の演算
精度を高められる。
【0013】望ましくは、前記取込領域内に関心領域を
設定するための関心領域設定手段と、前記関心領域内で
エコーデータの平滑化を行う平滑化手段と、を含み、前
記平滑化後の前記関心領域内のエコーデータに基づいて
前記固有ピークの探索が行われる。このような平滑化に
よればノイズなどの影響を排除して計測精度を高められ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0015】図1には、本発明の原理を示す。図1
(A)において、超音波探触子としてのリニアプローブ
10は生体表面に当接して用いられ、そのリニアプロー
ブ10において超音波ビームが直線的に走査される。こ
れにより、周知のようにエコーデータの2次元の取込領
域100が形成される。この取込領域100は走査面を
構成するものである。もちろん、リニアプローブ10に
代えてセクタプローブやコンベックスプローブなどを利
用した場合には、それに対応した取込領域100が形成
される。
【0016】そのような超音波ビームを走査する場合、
血管が取込領域内に含まれるようにプローブの向きを設
定する。図1に示す例では、血管の断面が超音波画像内
に含まれている。血管壁12の内部である血管内腔14
には血液が流れている。
【0017】ここで、図1(B)に示すように、血管壁
12のうちの前壁又は後壁のいずれか一方を拡大してそ
の構造に着目すると、血管壁12は外膜、中膜及び内膜
の3層構造を有することが知られている。すなわち、血
管壁12は一様なあるいは均質な組織ではなく、複数の
層からなっている。このような血管壁12を超音波が透
過した場合、その受信エコーは血管内腔14側に、内膜
及び中膜の両者の作用による内ピーク102が認めら
れ、また外膜の位置に外ピーク104が認められる。こ
こで、内ピーク102はMラインと称される場合もあ
る。
【0018】本実施形態においては、図1(B)に示さ
れる血管壁の内部構造を反映した内ピーク102(ある
いは外ピーク104)を固有ピークとして利用し、その
固有ピークによって血管壁12の位置を特定し、それを
利用して各種の計測を実現するものである。ここにおい
て、血管周囲には他の臓器が存在し、血管を外部から血
管内部へピーク探索を行うと、他の臓器によるエコーピ
ークを検出してしまう可能性がある。そこで、後述のよ
うに、本実施形態では血管内部からその血管壁側へ固有
ピークの探索を行うようにしている。具体的には、血管
内部から探索を行って最初に認められるピークを内ピー
ク102として特定し、例えばそれを利用して血管壁の
変位や血管の直径等の計測が行われている。
【0019】図2には、本実施形態に係る超音波診断装
置の全体構成をブロック図として示す。
【0020】リニアプローブ10は、上述したように、
超音波ビームの走査を行って、エコーデータを取り込む
ものである。もちろん、そのリニアプローブ10に代え
て各種の超音波探触子を利用可能である。場合によって
は三次元エコーデータ取込用超音波探触子を利用しても
よい。血管に対して交差する方向から少なくとも一本の
超音波ビームを形成できる限りにおいて各種の超音波探
触子を利用できる。
【0021】送受信器16は、リニアプローブ10に対
して送信信号を供給するとともに、リニアプローブ10
から出力される受信信号に対して増幅や整相加算などの
各種の処理を行っている。この送受信器16により送信
ビーム及び受信ビームが形成される。送受信器16から
出力される受信信号(RF信号)は増幅器18において
増幅された後、組織変位計測器20に入力される。この
組織変位計測器20は、固有ピークに基づく特定の計測
点のエコーデータを利用して血管の変位を演算するもの
である。具体的にはフレーム間において、計測点に相当
する信号の位相差を演算している。本実施形態において
は、組織変位計測器20が組織変位の他に、血管の直径
の演算、その変位の演算、血管壁の厚みの演算などを行
っている。それらの演算結果は表示器22に送られ所定
の表示がなされる。もちろん、その表示器22にはBモ
ード画像などの2次元断層画像も表示される。そのよう
な画像表示上において後述するROI(関心領域)の設
定が行われる。なお、図2においてはBモード画像を形
成するための回路構成については図示省略されている。
【0022】検波器24はRF信号に対する検波を行う
ものであり、振幅演算器26は検波後の受信信号に基づ
いてその振幅を演算する回路である。例えば絶対値演算
などを行うことによって振幅が演算される。
【0023】ROI設定器30は、後に図3で示すよう
に血管の前壁及び後壁の両者を包含するようにあるいは
一方を包含するように関心領域を設定するための回路で
ある。これは例えばトラックボールやキーボードなどで
構成される。
【0024】計測点検出器28は、超音波ビーム上にお
いて固有ピークとしての例えば内ピーク102(図1参
照)を探索し、その固有ピークに基づいて計測点の座標
を演算する回路である。この場合、計測点としては例え
ば血管壁12の内側表面あるいは外側表面の位置が利用
される。例えば、Mラインとしての内ピーク102から
血管内腔側に所定の距離だけ隔てた位置を計測点とみな
してもよい。もちろん、計測点検出器28は、血管径な
どの演算を行う場合には前壁及び後壁の両者について計
測点の演算を行っている。
【0025】図3には、関心領域(ROI)の設定方法
を示す。図示するように取込領域100に相当する2次
元断層画像上において血管の前壁及び後壁の両者または
一方を含むように、また望ましくは血管と直交する方向
を長手方向としてROIが設定される。これは一般的に
は手動で設定するがそれを自動化してもよい。このRO
Iは探索の基準点を定めるとともに探索の外延を定める
ものである。ROIは複数の超音波ビームを含むように
設定するが、必要に応じて1本のみの超音波ビームを含
むようにライン状に設定してもよい。
【0026】図4には、図2に示した計測点検出器28
の具体的な構成例を示す。図4において、ピーク検出器
32は、後に図5を用いて説明するように、基準点から
順次ピークの探索を行って図1に示した内ピーク10
2、外ピーク104を検出する回路である。例えばエコ
ーデータの振幅を一定のしきい値と比較することなどに
よってピーク検出が行われる。内ピーク102のみを利
用して計測点の特定することも可能であり、外ピーク1
04については必ずしも検出する必要はない。
【0027】計測点設定器30は、検出された固有ピー
クとしての例えば内ピーク102に基づいて血管の変
位、厚み、直径などを演算する際の基準となる計測点を
特定するための回路である。具体的には例えば内ピーク
102から血管の内側に所定距離隔てた位置をあるいは
内ピーク102の位置そのものを計測点として特定す
る。この計測点の座標は組織変位計測器20に出力さ
れ、組織変位計測器20は計測点の座標で特定されるR
F信号の位相を各フレームごとに比較することにより血
管壁の変位を検出している。もちろん、その組織変位の
他に上述した各種の演算を行うことが可能である。
【0028】図5には、ピーク探索の原理を示す。RO
Iの中心として探索の基準点Pが設定される。その基準
点Pを通る超音波ビームBが特定され、その超音波ビー
ムBに沿って基準点Pから一方向あるいは両方向にピー
ク探索を実行する。ここで、ROIの縁までピーク探索
を行なってもピークが検出されていない場合にはエラー
が判定される。
【0029】図6には、上述した計測点の決定に関わる
各処理工程をフローチャートとして示す。S101で
は、図3に示されたように取込領域100内においてR
OIが設定され、その中心が血管内腔中心すなわち基準
点Pとして設定される。S102では、その血管内腔中
心を含む超音波ビームBが選択される。
【0030】そして、S103では、血管内腔中心を起
点として、超音波ビーム上に沿ってピーク探索を実行す
る。そして、S104では、1番目の内ピークがMライ
ンとして特定され、2番目の外ピークが外膜の位置とし
て特定される。S105では、このように特定された2
つのピークあるいは1つのピークに基づいて計測点を決
定する。もちろん、計測点としていずれかのピークその
ものを利用してもよい。
【0031】図7には図1に示した計測点検出器28の
他の構成例を示す。
【0032】平滑化処理器40は、ウインドウ設定器4
2によって設定される所定の小さなウインドウ内におい
て逐次的に平滑化処理を実行する回路である。すなわち
ROI内においてウインドウを走査し、各走査位置にお
いて平滑化を実行することによりROI内のエコーデー
タが平滑化される。そして、ピーク検出器32はROI
内を通過する各超音波ビーム上においてピーク検出を行
っている。更に平均化演算器44は各超音波ビーム上に
おけるピークを平均化することにより深さ方向における
固有ピークの座標の平均値を演算している。そして、計
測点設定器30はこのように平均化された固有ピークの
深さ座標に基づいて計測点の深さ座標が特定されてい
る。このように演算された深さ座標は組織変位計測器2
0に出力され、超音波ビーム上における当該深さ位置の
エコーデータを利用することにより組織変位が演算され
る。
【0033】図8には、図7に示した構成における処理
工程をフローチャートとして示す。S201では、RO
I内における振幅値分布すなわち複数のエコーデータが
n×mピクセルからなるウインドウを利用して空間的に
平滑化される。S202では、ROIを深さ方向の中心
部が血管内腔中心部として設定される。S203では変
数iに0が代入される。
【0034】S204では、ROI内のi番目の受信ビ
ームが選択され、S205では上述の方法と同様に血管
内腔中心を起点として当該受信ビーム上において固有ピ
ークが探索される。
【0035】S206では、当該超音波ビーム上におけ
る第1番目の内ピークがMラインとして特定され、第2
番目の外ピークが外膜の位置として特定される。S20
7では変数iがひとつインクリメントされる。
【0036】S208では、ROI内を通過するビーム
本数から1を減算した値がi以下になったか否かが判断
され、すなわちROI内を通過する全ての受信ビーム上
にいて固有ピークの探索が行われたか否かが判断され
る。S209では、各ビームのMラインと外膜の位置に
ついてそれぞれ平均値が求められ、S210においては
そのいずれかの平均値を利用して計測点を決定する。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
血管計測の操作を簡便に、また精度良く行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理を説明するための説明図であ
る。
【図2】 本発明に係る超音波診断装置のブロック図で
ある。
【図3】 関心領域の設定を示す説明図である。
【図4】 計測点検出器の第一例を示す図である。
【図5】 ピーク検出を説明するための説明図である。
【図6】 計測点検出における各工程を示すフローチャ
ートである。
【図7】 計測点検出器の第二例を示すブロック図であ
る。
【図8】 計測点検出における各工程を示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
10 リニアプローブ、12 血管壁、14 血管内
腔、16 送受信器、18 増幅器、20 組織変位計
測器、22 表示器、24 検波器、26 振幅演算
器、28 計測点検出器、100 取込領域。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の送受波により、血管を含む取込
    領域内でエコーデータを取得する送受波手段と、 前記送受波手段からのエコーデータに基づき、血管の壁
    構造を反映した固有ピークを探索する固有ピーク探索手
    段と、 前記固有ピークを利用して当該血管に関する所定演算を
    行う演算手段と、 を含むことを特徴とする超音波血管計測装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記固有ピーク探索手段は、血管内部の基準点から血管
    壁側へ超音波ビーム上に沿って探索を行い、最初のピー
    ク及び2番目のピークの内の少なくとも1つを固有ピー
    クとして特定することを特徴とする超音波血管計測装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の装置において、 前記取込領域内において関心領域を設定するための関心
    領域設定手段を含み、 前記ピーク探索手段は、前記関心領域の中心を前記基準
    点として固有ピークの探索を行うことを特徴とする超音
    波血管計測装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 複数の超音波ビーム上で固有ピークが判定され、それら
    の固有ピークの深さの平均値を演算する平均化手段が設
    けられたことを特徴とする超音波血管計測装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の装置において、 前記固有ピークを利用して血管壁の変位を演算する変位
    演算手段を含むことを特徴とする超音波血管計測装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の装置において、 超音波ビーム上における血管の前壁及び後壁の固有ピー
    クを利用して血管径を演算する血管径演算手段を含むこ
    とを特徴とする超音波血管計測装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の装置において、 血管の壁構造を反映した複数の固有ピークを利用して血
    管壁の厚さを演算する厚さ演算手段を含むことを特徴と
    する超音波血管計測装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の装置において、 前記取込領域内に関心領域を設定するための関心領域設
    定手段と、 前記関心領域内でエコーデータの平滑化を行う平滑化手
    段と、 を含み、 前記平滑化後の前記関心領域内のエコーデータに基づい
    て前記固有ピークの探索が行われることを特徴とする超
    音波血管計測装置。
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