JP2008132094A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置を利用した血管の評価の精度を高める。
【解決手段】エコートラッキング処理部２２は、エコー信号に基づいて血管１６の血管壁の位置をトラッキングする。血管径測定部２４は、トラッキングされた血管壁の位置に基づいて血管１６の血管径を測定する。血管径変化波形生成部２８は時々刻々と変化する血管径の値を表す血管径変化波形を生成する。表示画像形成部４２は、血管１６のリアルタイムＢモード画像と、安静時の血管１６のＢモード画像を並べて表示した表示画像を形成する。ユーザは、ディスプレイ４４に表示される両Ｂモード画像を見ながら、プローブ１０を動かし、リアルタイムＢモード画像と、安静時のＢモード画像が、できる限り等しくなるように、プローブ１０の位置を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に血管の評価を行う超音波診断装置に関する。

超音波診断装置を利用した血管の評価（例えば、血管内皮機能評価）の方法として、血流反応性血管拡張（ＦＭＤ：Flow Mediated Dilatation）が知られている（特許文献１参照）。

ＦＭＤによる血管内皮機能測定は、血管の内皮機能の評価や動脈硬化の評価などに有用とされている。その測定手順は、例えば次のとおりである。まず被検者の安静時における上腕動脈の血管径を計測し、次に被検者の前腕部分をカフなどで５分程度駆血する。その後駆血を解除すると上腕動脈の血管径が拡張し、徐々に安静時の血管径に戻る。そして、駆血解除からの血管径変化と安静時の血管の状態から上腕動脈の内皮機能が評価される。

ＦＭＤによる血管内皮機能評価において、血管径の計測には超音波診断装置が利用されている。つまり、超音波診断装置のエコートラッキング処理により、安静時、駆血時、駆血解除後の血管壁の位置がトラッキングされ、例えば、安静時の血管径と駆血解除後の血管径が比較される。

特開２００４−２９０４０８号公報

安静時の血管径と駆血解除後の血管径を高い精度で比較するためには、安静時と駆血解除後において同一部位の血管径を計測する必要がある。ところが、駆血解除のためのカフを開放すると、例えば前腕部分が動いてしまい、安静時と駆血解除後における血管径の計測位置がずれてしまう可能性がある。

このような背景において、本願発明者らは、超音波診断装置を利用した血管の評価の精度、例えば血管内皮機能評価の精度を高める技術について研究開発を重ねてきた。

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、超音波診断装置を利用した血管の評価の精度を高めることにある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、血管に対して超音波を送受波することによりエコー信号を得る送受波部と、エコー信号に基づいて血管壁の位置をトラッキングするトラッキング処理部と、トラッキングされた血管壁の位置に基づいて血管の形態データを得る形態測定部と、基準状態における血管の形態データと血管内の血液の流れを制御することによって生じる時間的変化状態における血管の形態データとに基づいて、血管の形態についての時間的変化を反映させた診断データを得る血管診断部と、エコー信号に基づいて、基準状態の血管を含んだ基準画像の画像データと時間的変化状態の血管を含んだ測定画像の画像データを形成する画像形成部とを有し、基準画像と測定画像が比較されることにより、基準状態においてトラッキングされる血管壁の位置と時間的変化状態においてトラッキングされる血管壁の位置が互いに同一部位となるように、血管と送受波部との間の位置関係が調整されることを特徴とする。

上記構成において、血管内の血液の流れの制御とは、例えば、カフなどにより駆血を行った後に駆血を解除することである。また、基準状態とは、例えば安静時の血管の状態である。上記構成によれば、基準状態においてトラッキングされる血管壁の位置と時間的変化状態においてトラッキングされる血管壁の位置が互いに同一部位となるように調整されるため、高精度な血管機能評価が可能となる。

望ましい態様において、前記超音波診断装置は、基準画像と測定画像を含んだ画像を表示する画像表示部をさらに有し、画像表示部に表示された基準画像と測定画像を比較したユーザにより、血管と送受波部との間の位置関係が調整されることを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像表示部は、基準画像と測定画像を並べて表示することを特徴とする。望ましい態様において、前記画像表示部は、基準画像と測定画像を重ねて表示することを特徴とする。

望ましい態様において、前記超音波診断装置は、基準画像の画像データと測定画像の画像データとの間の相互相関値を算出する画像相関演算部をさらに有し、画像相関演算部において算出される相互相関値に基づいて、血管と送受波部との間の位置関係が調整されることを特徴とする。

本発明により、超音波診断装置を利用した血管の評価の精度が高められる。例えば、本発明の好適な態様により、基準状態においてトラッキングされる血管壁の位置と時間的変化状態においてトラッキングされる血管壁の位置が互いに同一部位となるように調整されて高精度な血管内皮機能評価が可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。送受信部１２は、プローブ１０を介して被検者１４内の血管１６に対して超音波の送受波を行うことで受信信号を取得し、断層画像形成部２０およびエコートラッキング処理部２２に受信信号を出力する。

断層画像形成部２０は受信信号に基づいて血管１６の断層画像を形成する。形成された断層画像は表示画像形成部４２において表示処理が施されてディスプレイ４４に表示される。また、断層画像形成部２０において形成された断層画像（画像データ）は、画像データメモリ２６と画像相関演算部３８に出力される。

なお、表示画像形成部４２は、断層画像形成部２０において形成された断層画像の他に、画像データメモリ２６に記憶された過去の時相における断層画像、例えば安静時の断層画像を利用して表示画像を形成する。また、断層画像の他に、血管径の時間的変化の様子を示すＭモード画像を形成してもよい。

エコートラッキング処理部２２は、受信信号に基づいて血管壁の位置をトラッキングする。血管壁は比較的強いエコーを生じるため、受信信号のエコーデータレベルを所定の閾値と比較することによって血管壁が検出される。エコートラッキング処理部２２は、測定ライン１７上においてプローブ１０側に位置する前壁１８とプローブ１０から遠方側に位置する後壁１９とを、血管１６の変動に伴う位置変化に追従して検出する。

血管径測定部２４は、エコートラッキング処理部２２により特定される血管１６の前壁１８および後壁１９の位置に基づいて、前壁１８と後壁１９との間の距離である血管径を測定し、血管径変化波形生成部２８へ出力する。血管径変化波形生成部２８は時々刻々と変化する血管径の値を表す血管径変化波形を生成して表示画像形成部４２および評価値演算部４０へ出力する。表示画像形成部４２へ出力された血管径変化波形はディスプレイ４４に表示される。なお、血管径変化波形生成部２８に供給される心電波形が、血管径変化波形と共にディスプレイ４４に表示されてもよい。

図２は、図１の超音波診断装置を利用して得られる血管径変化波形を示す図であり、縦軸は血管径を、横軸は計測時刻を示している。図２に示す血管径変化波形６０は、ＦＭＤの検査手順によって得られる。そこで、ＦＭＤの検査手順を説明する。

まず、被検者の安静時状態をベースラインデータとして、上腕動脈の血管径を計測する。つまり、プローブ１０を被検者１４の上腕部に当接させ、超音波を送受波することによりエコー信号を得て、血管径変化波形生成部２８により生成される血管径変化波形６０を取得する。安静時状態の波形期間は図２の期間Ｉである。

次に、被検者の前腕部をカフなどで駆血して血管径変化波形６０を取得する。駆血状態の波形期間は図２の期間ＩＩである。期間ＩＩの波形が示すように、血管径は駆血直後から徐々に減少した後、ほぼ一定値を維持する。駆血は例えば５分程度行われる。

次に、カフを開放して血管径変化波形６０を取得する。カフ開放後の波形期間は図２の期間ＩＩＩである。期間ＩＩＩの波形が示すように、カフ開放後、血管径は例えば３０秒から４０秒程度の後、時刻Ｔ₁ごろから拡大をはじめる。そして血管径が最大値に達した後、徐々に減少して安静時状態の血管径に戻る。

上記手順により、図２に示す血管径変化波形６０が取得される。ＦＭＤによる血管内皮機能評価では、駆血解除から安静時状態に戻るまでの血管径の拡大縮小の様子や血流速度の増加減少の様子などを評価する。

図１に戻り、表示画像形成部４２は、断層画像形成部２０で形成された断層画像（Ｂモード画像）や血管径変化波形生成部２８で形成された血管径変化波形を含んだ表示画像を形成する。

図３は、血管径変化測定時の表示画像を説明するための図である。Ｂモード画像７０は、断層画像形成部２０で形成される画像であり、血管１６の血管壁１６Ｗの断層画像を含んでいる。なお、Ｂモード画像７０内に、エコートラッキング用の超音波ビームに対応した測定ライン１７が表示されてもよい。

Ｍモード画像８０は、断層画像形成部２０または表示画像形成部４２で形成される。Ｍモード画像８０の横方向（横軸）は時間の経過に対応している。Ｍモード画像８０は、測定ライン１７の位置における血管壁１６Ｗの画像の時間変化の様子を示している。

また、Ｍモード画像８０内には、血管径変化波形６０が表示されている。血管径変化波形６０の時間軸（横軸）と、Ｍモード画像８０の時間軸（横軸）は同一であることが望ましい。もちろん、ユーザ操作などに応じて、各々の時間軸のスケールが変更できるように構成されてもよい。

図１に戻り、評価値演算部４０は、血管径変化波形生成部２８から出力される血管径変化波形に基づいて、血管内皮機能評価に必要な各種評価値を演算する。評価値は、例えば、ＦＭＤによる測定における駆血解除から最大血管径に至るまでの時間、血管径の変化率などである。血管径の変化率は、例えば、安静時の血管径をＤ₀、カフ開放後における血管径の最大値をＤ_dとすると、（Ｄ_d−Ｄ₀）／Ｄ₀×１００（パーセント）と算出される。血管径の変化率として血管径変化波形の傾きなどを算出してもよい。

また、血管１６に血流速度計測用のサンプルゲート３３が設定され、受信信号から得られるサンプルゲート３３内の血流速度に基づいて、評価値演算部４０が、血流速度の変化率、血管径と血流速度から求まる血流量やその変化などを算出してもよい。評価値演算部４０で演算された各種評価値は表示画像形成部４２に出力されディスプレイ４４に表示される。

なお、血管径は脈動の影響で一心拍内において変化しているため、複数の心拍期間を含む血管径変化波形も局所的には心拍に伴う変動成分を持っている。そこで、心拍変動成分を除去するために、血管径変化波形の各心拍期間内ごとに代表値を求め、この代表値を利用して血管径変化を評価してもよい。各心拍期間内ごとの代表値は、例えばその期間内における血管径の最大値や最小値や平均値などである。

以上のように、本実施形態では、血管の安静時からカフ開放後に安静時の状態に戻るまでの血管径を測定している。安静時の血管径と駆血解除後の血管径を高い精度で比較するためには、安静時と駆血解除後において同一部位の径を計測する必要がある。ところが、駆血のためのカフを開放すると、被検者の前腕部が動いてしまい、安静時と駆血解除後における径の計測位置がずれてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、安静時の血管径の断層画像を参照することにより、安静時においてトラッキングされる血管壁の位置と駆血解除後においてトラッキングされる血管壁の位置が互いに同一部位となるように、プローブ１０の位置が調整される。そのため、表示画像形成部４２は、リアルタイムのＢモード画像（断層画像）と安静時のＢモード画像を含んだ表示画像を形成する。

図４は、リアルタイムのＢモード画像と安静時のＢモード画像を並べて表示した表示態様を示す図である。リアルタイムＢモード画像７２は、断層画像形成部２０において形成されて直接的に表示画像形成部４２を介して表示される画像である。リアルタイムＢモード画像７２は、血管１６の血管壁１６Ｗの断層画像を含んでおり、これらがリアルタイムで、つまり動画として表示される。なお、リアルタイムＢモード画像７２内に、エコートラッキング用の超音波ビームに対応した測定ライン１７が表示されてもよい。

一方、安静時のＢモード画像７４は、断層画像形成部２０において形成されて画像データメモリ２６に記憶され、画像データメモリ２６から読み出された画像である。安静時のＢモード画像７４は、安静時における血管１６の断層画像を示す静止画像である。

図４に示す表示態様では、リアルタイムＢモード画像７２と安静時のＢモード画像７４が左右に並べて表示されている。ユーザは、ディスプレイ４４に表示される両Ｂモード画像を見ながら、プローブ１０を動かし、リアルタイムＢモード画像７２に映し出される血管１６の断層画像と、安静時のＢモード画像７４に映し出される血管１６の断層画像が、できる限り等しくなるように、プローブ１０の位置を調整する。これにより、安静時の位置からずれてしまった血管径の計測位置を安静時の位置に戻すことが可能になる。なお、プローブ１０の位置調整は、プローブ１０の支持アームが行っても良い。

図５は、リアルタイムのＢモード画像と安静時のＢモード画像を並べて表示した他の表示態様を示す図である。図５の表示態様は、左右に並べて表示されたリアルタイムＢモード画像７２と安静時のＢモード画像７４の下に、さらにＭモード画像８０を含んでいる。

リアルタイムＢモード画像７２は、血管１６の血管壁１６Ｗの断層画像を動画で示した画像である。安静時のＢモード画像７４は、安静時における血管１６の断層画像を示す静止画像である。

Ｍモード画像８０は、測定ラインの位置における血管壁１６Ｗの画像の時間変化の様子を示している。Ｍモード画像８０内には、血管径変化波形６０が表示されている。血管径変化波形６０の時間軸と、Ｍモード画像８０の時間軸は同一であることが望ましい。

そして、リアルタイムＢモード画像７２に映し出される血管１６の断層画像と、安静時のＢモード画像７４に映し出される血管１６の断層画像が、できる限り等しくなるように、プローブ１０の位置が調整される。

図６は、リアルタイム画像と安静時画像を重ねて表示した表示態様を示す図である。つまり、Ｂモード画像７０内に、血管壁のリアルタイム画像（動画像）であるリアルタイム画像７６と、血管壁の安静時の静止画像である安静時画像７８とが、重ねて表示されている。安静時画像７８は、例えば半透明処理などを施してから、リアルタイム画像７６に重ねられる。

そして、リアルタイム画像７６として映し出される血管の断層画像と、安静時画像７８として映し出される血管の断層画像が、できる限り等しくなるように、プローブ１０の位置が調整される。

なお、Ｂモード画像７０の隣には、Ｍモード画像８０が表示されている。Ｍモード画像８０は、測定ラインの位置における血管壁１６Ｗの画像の時間変化の様子を示している。Ｍモード画像８０内には、血管径変化波形６０が表示されている。血管径変化波形６０の時間軸と、Ｍモード画像８０の時間軸は同一であることが望ましい。

図７は、本実施形態におけるＦＭＤの検査手順を説明するためのフローチャートである。まず、被検者の前腕にカフを巻き付け、そして、プローブを設置して被検者の上腕動脈の断層像を表示させる（Ｓ７０１）。次に、血管径の測定位置に測定ラインを設定してエコートラッキングを開始し（Ｓ７０２）、上腕動脈の安静時の血管径を測定し、また、安静時の血管画像データを保存する（Ｓ７０３）。

次に、カフを加圧して約５分間だけ駆血し（Ｓ７０４）、駆血後にカフを開放する（Ｓ７０５）。カフの開放直後、ユーザ操作などに応じて、安静時画像とリアルタイム画像がディプレイに表示される（Ｓ７０６）。例えば、ユーザ操作に応じて、図４から図６に示す表示画像がディスプレイに表示される。

そして、例えば、ユーザによって、リアルタイム画像と安静時画像ができる限り等しくなるように、プローブの位置が調整される（Ｓ７０７）。こうして、安静時の位置からずれてしまった血管径の計測位置が安静時の位置に戻されて、血管径の変化が測定される（Ｓ７０８）。

なお、リアルタイム画像と安静時画像の比較を図１に示す画像相関演算部３８が行っても良い。つまり、図１に示す画像相関演算部３８が、断層画像形成部２０から供給されるリアルタイム画像の画像データと、画像データメモリ２６に記憶された安静時画像の画像データとを比較し、これらの画像データ間の相互相関値を算出する。

プローブ１０の位置が調整されるとリアルタイム画像の画像データが変化し、それに伴い相互相関値も変化する。そこで、表示画像形成部４２において、相互相関値の大きさに応じた表示を行うようにしてもよい。例えば、相互相関値の大きさが数値などで表示される。あるいは、相互相関値が閾値以上になったことを示す点灯表示が行われてもよい。

また、例えば、画像相関演算部３８において算出される相互相関値に基づいて、図示しない制御部が、プローブ１０の保持機構を制御してプローブ１０の位置を調整するようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 血管径変化波形を示す図である。 血管径変化測定時の表示画像を説明するための図である。 リアルタイムのＢモード画像と安静時のＢモード画像を並べて表示した表示態様を示す図である。 リアルタイムのＢモード画像と安静時のＢモード画像を並べて表示した他の表示態様を示す図である。 リアルタイム画像と安静時画像を重ねて表示した表示態様を示す図である。 本実施形態のＦＭＤ検査手順を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ プローブ、１２ 送受信部、２２ エコートラッキング処理部、２４ 血管径測定部、２８ 血管径変化波形生成部、３８ 画像相関演算部、４０ 評価値演算部。

Claims (5)

1. 血管に対して超音波を送受波することによりエコー信号を得る送受波部と、
   エコー信号に基づいて血管壁の位置をトラッキングするトラッキング処理部と、
   トラッキングされた血管壁の位置に基づいて血管の形態データを得る形態測定部と、
   基準状態における血管の形態データと血管内の血液の流れを制御することによって生じる時間的変化状態における血管の形態データとに基づいて、血管の形態についての時間的変化を反映させた診断データを得る血管診断部と、
   エコー信号に基づいて、基準状態の血管を含んだ基準画像の画像データと時間的変化状態の血管を含んだ測定画像の画像データを形成する画像形成部と、
   を有し、
   基準画像と測定画像が比較されることにより、基準状態においてトラッキングされる血管壁の位置と時間的変化状態においてトラッキングされる血管壁の位置が互いに同一部位となるように、血管と送受波部との間の位置関係が調整される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   基準画像と測定画像を含んだ画像を表示する画像表示部をさらに有し、
   画像表示部に表示された基準画像と測定画像を比較したユーザにより、血管と送受波部との間の位置関係が調整される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記画像表示部は、基準画像と測定画像を並べて表示する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記画像表示部は、基準画像と測定画像を重ねて表示する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   基準画像の画像データと測定画像の画像データとの間の相互相関値を算出する画像相関演算部をさらに有し、
   画像相関演算部において算出される相互相関値に基づいて、血管と送受波部との間の位置関係が調整される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。

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