JP2012055621A

JP2012055621A - Arteriosclerosis detecting apparatus

Info

Publication number: JP2012055621A
Application number: JP2010204292A
Authority: JP
Inventors: Koishi Ryu; 磊劉
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arteriosclerosis detecting apparatus capable of direct diagnosis of an arteriosclerosis accurately in a short time without imposing the large burden on a subject.SOLUTION: The arteriosclerosis detecting apparatus includes: a numerical simulation section 812 for numerically simulating a blood vessel diameter; a diameter measurement section 82 for measuring the blood vessel diameter based on echo data of an ultrasonic wave transmitted to the subject; a difference calculation section 83 for calculating the difference between the blood vessel diameter obtained by the numerical simulation section 812 and the blood vessel diameter obtained by the diameter measurement section 82; an evaluation section 84 for performing the evaluation related to the arteriosclerosis based on the difference calculated by the difference calculation section 83; and a display part for displaying an image that shows the evaluation result by the evaluation section 84.

Description

本発明は、動脈硬化を検出する動脈硬化検出装置に関する。 The present invention relates to an arteriosclerosis detection device that detects arteriosclerosis.

従来、動脈硬化を診断する手法として血液検査による手法があるが（例えば、特許文献１参照）、この手法は間接的な手法に過ぎないため、直接的に動脈硬化を診断する手法が試みられている。この直接的な動脈硬化の診断手法としては、例えば脈波伝播速度ＰＷＶ（ＰｕｌｓｅＷａｖｅＶｅｌｏｃｉｔｙ）を計測して診断を行なう手法や、一心拍の血圧変動に対応する血管径の変化に基づいて算出されるＳｔｉｆｆｎｅｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒ βに基づいて診断を行なう手法や、被検体の上腕動脈においてカフなどによって血流を一時遮断し、開放後の血管径増加率を％ＦＭＤ（Ｆｌｏｗ−ＭｅｄｉａｔｅｄＤｉｌａｔｉｏｎ）として計測し診断を行なう手法などが知られている（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, there is a blood test as a method for diagnosing arteriosclerosis (see, for example, Patent Document 1). However, since this method is only an indirect method, a method for directly diagnosing arteriosclerosis has been attempted. Yes. As a direct arteriosclerosis diagnosis method, for example, a method of performing diagnosis by measuring a pulse wave velocity PWV (Pulse Wave Velocity), or a change in blood vessel diameter corresponding to blood pressure fluctuation of one heartbeat is calculated. Diagnosis is based on a method based on Stiffness Parameter β, or by temporarily blocking blood flow with a cuff or the like in the subject's brachial artery and measuring the rate of increase in blood vessel diameter after opening as% FMD (Flow-Mediated Dilation) A technique to perform is known (for example, see Patent Document 2).

特開２０１０−１６９６９６号公報JP 2010-169696 A 特開２００４−１０５５４９号公報JP 2004-105549 A

しかし、ＰＷＭを計測して診断する手法では、伝播速度が互いに異なる弾性血管と筋性血管とを区別せずに計測を行なっているため正確な診断を行なうことが困難であるなどの問題がある。また、ＳｔｉｆｆｎｅｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒ βに基づいて診断を行なう手法では、計測に要する時間が２０〜３０分と長いことなどが問題である。また、％ＦＭＤを計測する手法においても、検査に時間がかかるという問題や、検査者間、検査施設間において再現性が低いといった問題がある。さらに、上述の三つのいずれの手法も被検体の動脈を遮断する必要があり、被検体に対する負担が重い。 However, in the method of measuring and diagnosing PWM, there is a problem that it is difficult to make an accurate diagnosis because measurement is performed without distinguishing elastic blood vessels and muscular blood vessels having different propagation speeds. . Moreover, in the method of making a diagnosis based on Stiffness Parameter β, there is a problem that the time required for measurement is as long as 20 to 30 minutes. In addition, the method of measuring% FMD also has a problem that it takes a long time for inspection and a problem that reproducibility is low between inspectors and between inspection facilities. Furthermore, any of the three methods described above needs to block the artery of the subject, and the burden on the subject is heavy.

このようなことから、短時間で正確に、しかも被検体に大きな負担を課さずに直接的な動脈硬化の診断を行なうことが可能な装置が望まれている。 For this reason, there is a demand for an apparatus capable of performing a direct diagnosis of arteriosclerosis accurately in a short time and without imposing a heavy burden on the subject.

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、第１の観点の発明は、血管径の数値シミュレーションを行なう数値シミュレーション部と、被検体に送信された超音波のエコーデータに基づいて血管径を計測する径計測部と、前記数値シミュレーション部で得られた血管径と前記径計測部で得られた血管径との差を算出する差分算出部と、この差分算出部で算出された差に基づいて動脈硬化に関する評価を行なう評価部と、この評価部による評価結果を表わす画像が表示される表示部と、を備えることを特徴とする動脈硬化検出装置である。 The present invention has been made to solve the above problems. The invention of the first aspect is based on a numerical simulation unit that performs numerical simulation of a blood vessel diameter, and ultrasonic echo data transmitted to a subject. A diameter measuring unit that measures the blood vessel diameter, a difference calculating unit that calculates a difference between the blood vessel diameter obtained by the numerical simulation unit and the blood vessel diameter obtained by the diameter measuring unit, and the difference calculating unit An arteriosclerosis detection device comprising: an evaluation unit that evaluates arteriosclerosis based on a difference; and a display unit that displays an image representing an evaluation result by the evaluation unit.

第２の観点の発明は、第１の観点の発明において、前記数値シミュレーション部は、血管壁の壁面モデルとしてフォークトモデルを適用して数値シミュレーションを行なうことを特徴とする動脈硬化検出装置である。 A second aspect of the invention is an arteriosclerosis detection device according to the first aspect of the invention, wherein the numerical simulation unit performs a numerical simulation by applying a forked model as a wall surface model of a blood vessel wall.

第３の観点の発明は、第２の観点の発明において、前記数値シミュレーション部による数値シミュレーションは、血管壁に血流の圧力がかかった場合の前記フォークトモデルにおける血管壁の変位を算出し、該変位を初期の血管径に加算して、血管径の算出を行なうものであることを特徴とする動脈硬化検出装置である。 According to a third aspect of the invention, in the invention of the second aspect, the numerical simulation by the numerical simulation unit calculates a displacement of the blood vessel wall in the Forked model when a blood flow pressure is applied to the blood vessel wall, An arteriosclerosis detection device characterized in that a displacement is added to an initial blood vessel diameter to calculate a blood vessel diameter.

第４の観点の発明は、第２、３の観点の発明において、前記フォークトモデルにおいて並列に接続されたバネとダンパーにおける弾性係数及び粘性係数は、被検体の血管壁について、年代別に実験的に得られた値であることを特徴とする動脈硬化検出装置である。 The invention of the fourth aspect is the invention of the second and third aspects, wherein the elastic coefficient and the viscosity coefficient of the spring and the damper connected in parallel in the forked model are experimentally determined according to the age of the blood vessel wall of the subject. It is an arteriosclerosis detection device characterized by having an obtained value.

第５の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、前記数値シミュレーション部は、前記エコーデータに基づく超音波画像における血管に設定された計算格子において数値シミュレーションを行なうことを特徴とする動脈硬化検出装置である。 The invention according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein the numerical simulation unit performs a numerical simulation on a calculation grid set in a blood vessel in an ultrasonic image based on the echo data. It is an arteriosclerosis detection apparatus characterized by these.

第６の観点の発明は、第５の観点の発明において、前記超音波画像において特定される血管に前記計算格子を設定する計算格子設定部を備えることを特徴とする動脈硬化検出装置である。 A sixth aspect of the invention is an arteriosclerosis detection device according to the fifth aspect of the invention, further comprising a calculation grid setting unit that sets the calculation grid in a blood vessel specified in the ultrasonic image.

第７の観点の発明は、第１〜６のいずれか一の観点の発明において、前記径計測部は、超音波画像において特定された血管の径を計測することを特徴とする動脈硬化検出装置である。 An invention according to a seventh aspect is the arteriosclerosis detection device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the diameter measuring unit measures the diameter of a blood vessel specified in an ultrasonic image. It is.

第８の観点の発明は、第１〜７のいずれか一の観点の発明において、前記評価結果を表わす画像は、前記エコーデータに基づく超音波画像上に表示されることを特徴とする動脈硬化検出装置である。 The invention according to an eighth aspect is the arteriosclerosis according to any one of the first to seventh aspects, wherein the image representing the evaluation result is displayed on an ultrasonic image based on the echo data. It is a detection device.

上記観点の発明によれば、前記数値シミュレーション部で得られた血管径と前記径計測部で得られた血管径との差に基づく動脈硬化に関する評価結果を表わす画像が表示されるので、医師等の診断者は、短時間で正確に、しかも被検体に大きな負担を課さずに直接的な動脈硬化の診断を行なうことができる。 According to the above aspect of the invention, an image representing an evaluation result regarding arteriosclerosis based on the difference between the blood vessel diameter obtained by the numerical simulation unit and the blood vessel diameter obtained by the diameter measurement unit is displayed. The diagnostician can directly diagnose arteriosclerosis in a short time accurately and without imposing a heavy burden on the subject.

本発明の実施形態における超音波診断装置の概略構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of schematic structure of the ultrasonic diagnosing device in embodiment of this invention. エコーデータ処理部と制御部の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of an echo data processing part and a control part. 動脈硬化に関する評価を表わす画像の作成及び表示と、血流の速度及び圧力の算出のフローチャートである。It is a flow chart of creation and display of an image showing evaluation about arteriosclerosis, and calculation of blood flow velocity and pressure. １心周期における血圧の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the blood pressure in one cardiac cycle. 計算格子の設定の説明図である。It is explanatory drawing of the setting of a calculation grid. フォークトモデルを示す図である。It is a figure which shows a forked model. 数値シミュレーション部で得られた血管径と径計測部で得られた血管径との差が閾値を超えた部分にカラー画像が表示された表示部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display part by which the color image was displayed in the part where the difference of the blood vessel diameter obtained by the numerical simulation part and the blood vessel diameter obtained by the diameter measurement part exceeded the threshold value. 変形例におけるエコー処理部と制御部の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the echo process part and control part in a modification. 変形例における作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the effect | action in a modification.

以下、本発明の実施形態について図１〜図６に基づいて詳細に説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信部３、エコーデータ処理部４、表示制御部５、表示部６、操作部７及び制御部８を備える。前記超音波診断装置は、本発明における動脈硬化検出装置の実施の形態の一例である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. An ultrasonic diagnostic apparatus 1 shown in FIG. 1 includes an ultrasonic probe 2, a transmission / reception unit 3, an echo data processing unit 4, a display control unit 5, a display unit 6, an operation unit 7, and a control unit 8. The ultrasonic diagnostic apparatus is an example of an embodiment of an arteriosclerosis detection apparatus according to the present invention.

前記超音波プローブ２は、生体組織に対して超音波の送受信を行なう。また、前記送受信部３は、前記超音波プローブ２を所定のスキャンパラメータで駆動させてスキャン面を走査させる。そして、前記送受信部３は、前記超音波プローブ２で得られたエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行なう。 The ultrasonic probe 2 transmits and receives ultrasonic waves to and from a living tissue. Further, the transmission / reception unit 3 drives the ultrasonic probe 2 with a predetermined scan parameter to scan the scan surface. The transmitter / receiver 3 performs signal processing such as phasing addition processing on the echo signal obtained by the ultrasonic probe 2.

前記エコーデータ処理部４は、図２に示すようにＢモード処理部４１及びドプラ処理部４２を有する。前記Ｂモード処理部４１は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行ない、Ｂモードデータを作成する。また、前記ドプラ処理部４２は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に基づいてドプラデータを作成する。ドプラデータには、流速データ、分散データ及びパワーデータが含まれる。 The echo data processing unit 4 includes a B-mode processing unit 41 and a Doppler processing unit 42 as shown in FIG. The B-mode processing unit 41 performs B-mode processing such as logarithmic compression processing and envelope detection processing on the echo signal output from the transmission / reception unit 3 to create B-mode data. The Doppler processing unit 42 creates Doppler data based on the echo signal output from the transmission / reception unit 3. The Doppler data includes flow velocity data, dispersion data, and power data.

具体的には、前記ドプラ処理部４２は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に対し、直交検波処理を行ない、ＭＴＩフィルタ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎＦｉｌｔｅｒ）でＭＴＩ処理してエコーのドプラ信号を求め、さらにＭＴＩ処理後の信号に対し、自己相関演算を行なう。そして、自己相関演算結果から平均流速と、流速の分散と、パワーとを求める。 Specifically, the Doppler processing unit 42 performs orthogonal detection processing on the echo signal output from the transmission / reception unit 3 and obtains an echo Doppler signal by performing MTI processing with an MTI filter (Moving Target Indication Filter). Further, an autocorrelation operation is performed on the signal after the MTI processing. Then, the average flow velocity, the dispersion of the flow velocity, and the power are obtained from the autocorrelation calculation result.

前記表示制御部５は、前記Ｂモードデータに対し、スキャンコンバータ（ＳｃａｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）による走査変換を行なってＢモード画像データを作成し、このＢモード画像データに基づくＢモード画像を前記表示部６に表示させる。ただし、前記表示制御部５は、Ｂモード画像データの作成に加え、前記ドプラデータに対してスキャンコンバータによる走査変換を行なってドプラ画像データを作成し、このドプラ画像データに基づくドプラ画像を表示させるようになっていてもよい。 The display control unit 5 performs scan conversion on the B mode data by a scan converter to create B mode image data, and a B mode image based on the B mode image data is displayed on the display unit 6. Display. However, the display control unit 5 creates Doppler image data by performing scan conversion on the Doppler data by a scan converter in addition to creating B-mode image data, and displays a Doppler image based on the Doppler image data. It may be like this.

また、前記表示制御部５は、後述するように動脈硬化の指標を表わす画像を前記表示部６に表示させるようになっている。 Further, the display control unit 5 displays an image representing an index of arteriosclerosis on the display unit 6 as will be described later.

前記表示部６は、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）などで構成される。前記操作部７は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。 The display unit 6 includes an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube), or the like. The operation unit 7 includes a keyboard and a pointing device (not shown) for an operator to input instructions and information.

前記制御部８は、特に図示しないがＣＰＵ（ＣｅｎｔＲａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を有して構成される。この制御部８は、前記ＨＤＤ９に記憶された制御プログラムを読み出し、前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。 The control unit 8 is configured to have a CPU (CentRal Processing Unit), although not particularly shown. The control unit 8 reads a control program stored in the HDD 9 and executes functions in each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 1.

前記制御部８の詳細構成について説明すると、この制御部８は、計測融合シミュレーション部８１、径計測部８２、差分算出部８３及び評価部８４を有している。そして、前記計測融合シミュレーション部８１は、計算格子設定部８１１、数値シミュレーション部８１２及びフィードバック部８１３を有している。これら各部の説明は後述する。ちなみに、前記径計測部８２は本発明における径計測部の実施の形態の一例であり、前記差分算出部８３は、本発明における差分算出部の実施の形態の一例である。また、前記評価部８４は本発明における評価部の実施の形態の一例であり、前記数値シミュレーション部８１２は、本発明における数値シミュレーション部の実施の形態の一例である。 The detailed configuration of the control unit 8 will be described. The control unit 8 includes a measurement fusion simulation unit 81, a diameter measurement unit 82, a difference calculation unit 83, and an evaluation unit 84. The measurement fusion simulation unit 81 includes a calculation grid setting unit 811, a numerical simulation unit 812, and a feedback unit 813. The description of each part will be described later. Incidentally, the diameter measuring unit 82 is an example of an embodiment of a diameter measuring unit in the present invention, and the difference calculating unit 83 is an example of an embodiment of a difference calculating unit in the present invention. The evaluation unit 84 is an example of an embodiment of an evaluation unit in the present invention, and the numerical simulation unit 812 is an example of an embodiment of a numerical simulation unit in the present invention.

さて、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。本例の超音波診断装置１においては、超音波の送受信を行なってエコーデータを取得し、前記Ｂモードデータ及び前記ドプラデータを作成する。これらＢモードデータ及びドプラデータは、図示しないＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等のメモリ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ：ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などに記憶される。そして、これらＢモードデータ及びドプラデータを用いて、動脈硬化に関する評価を表わす画像を作成して表示し、さらには血流の速度や圧力を算出する。 Now, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of this example will be described. In the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of this example, ultrasonic data is transmitted and received to acquire echo data, and the B-mode data and the Doppler data are created. The B-mode data and Doppler data are stored in a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory) or the like (not shown), a HDD (Hard Disk Drive), or the like. Then, using these B-mode data and Doppler data, an image representing evaluation regarding arteriosclerosis is created and displayed, and blood flow velocity and pressure are calculated.

動脈硬化に関する評価を表わす画像の作成及び表示と、血流の速度及び圧力の算出について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。この図３に示すフローチャートでは、１心周期につき、Ｓ１〜Ｓ４の各ステップをＮループ繰り返す。図４は、１心周期における血圧の変動を表わすグラフであり、前記Ｓ１〜Ｓ４の各ステップをＮループ繰り返すことにより、１心周期における各時点の血圧の血管径、血流の速度及び圧力が算出され、１心周期で拡張及び収縮する血管における血管径、血流の速度及び圧力が、１心周期についてＮ回算出される。 The creation and display of an image representing evaluation related to arteriosclerosis and the calculation of blood flow velocity and pressure will be described based on the flowchart shown in FIG. In the flowchart shown in FIG. 3, each step of S1 to S4 is repeated N loops per one cardiac cycle. FIG. 4 is a graph showing fluctuations in blood pressure in one cardiac cycle. By repeating the steps S1 to S4 for N loops, the blood vessel diameter, blood flow velocity, and pressure at each time point in one cardiac cycle are changed. The calculated blood vessel diameter, blood flow velocity, and pressure in the blood vessel that expands and contracts in one cardiac cycle are calculated N times for one cardiac cycle.

各ステップについて具体的に説明すると、先ずステップＳ１では、前記数値シミュレーション部８１２が血管径の数値シミュレーションを行なって血管径Ｘｓを算出し、前記径計測部８３がＢモード画像における血管径Ｘｍの計測を行なう。ここでは、前記血管径Ｘｓ，Ｘｍとして、血管の直径を算出及び計測するものとする。 Specifically, each step will be described. First, in step S1, the numerical simulation unit 812 performs a numerical simulation of the blood vessel diameter to calculate the blood vessel diameter Xs, and the diameter measurement unit 83 measures the blood vessel diameter Xm in the B-mode image. To do. Here, the diameter of the blood vessel is calculated and measured as the blood vessel diameters Xs and Xm.

前記数値シミュレーション部８１２による数値シミュレーションについて具体的に説明する。前記数値シミュレーション部８１２による数値シミュレーションを行なうにあたり、先ず前記計算格子設定部８１１は、図５に示すようにＢモード画像ＢＧにおいて特定される血管ｂｌの上半分における所定の領域Ｒに計算格子Ｃｉ（ｉ＝１〜ｎ（ｎ：自然数））を設定する。血管ｂｌの特定はＢモードデータに基づいて行なわれる。ちなみに、Ｂモード画像ＢＧにおいて血管ｂｌは周囲よりも輝度が低いため、Ｂモードデータにおいて血管ｂｌの特定が可能である。なお、Ｂモード画像データに基づいて血管ｂｌの特定が行なわれてもよい。 The numerical simulation by the numerical simulation unit 812 will be specifically described. In performing the numerical simulation by the numerical simulation unit 812, the calculation grid setting unit 811 first calculates the calculation grid Ci (in the predetermined region R in the upper half of the blood vessel bl specified in the B-mode image BG as shown in FIG. i = 1 to n (n: natural number)) is set. The blood vessel bl is specified based on the B mode data. Incidentally, since the blood vessel bl in the B-mode image BG has lower brightness than the surroundings, the blood vessel bl can be specified in the B-mode data. The blood vessel bl may be specified based on the B-mode image data.

前記数値シミュレーション部８１２は、血流の圧力によって血管壁の変位ｘ（ｉ）が生じ、初期半径ｒｓ_０（ｉ）の状態から半径ｒｓ（ｉ）となった場合のこの半径ｒｓ（ｉ）を算出する。すなわち、下記の（式１）により、半径ｒｓ（ｉ）を算出する。
ｒｓ（ｉ）＝ｒｓ_０（ｉ）＋ｘ（ｉ）・・・（式１）
半径ｒｓ（ｉ）の算出は、各計算格子Ｃｉ毎に行なう。ただし、本例では血管の上半分又は下半分における各計算格子Ｃｉについて半径ｒｓ（ｉ）の算出を行なうものとする。従って、前記計算格子Ｃｉは上半分又は下半分のみ設定されてもよい。そして、前記数値シミュレーション部８１２は、算出された半径ｒｓ（ｉ）を２倍して直径を算出し、血管径Ｘｓ（ｉ）を得る。これにより、ｎ個の計算格子Ｃｉについての血管径Ｘｓ（ｉ）が得られる。 The numerical simulation unit 812 generates the radius rs (i) when the vessel wall displacement x (i) is generated by the blood pressure and the radius rs (i) is changed from the initial radius rs ₀ (i). calculate. That is, the radius rs (i) is calculated by the following (Formula 1).
rs (i) = rs ₀ (i) + x (i) (Formula 1)
The calculation of the radius rs (i) is performed for each calculation grid Ci. However, in this example, the radius rs (i) is calculated for each calculation grid Ci in the upper half or the lower half of the blood vessel. Therefore, only the upper half or the lower half of the calculation grid Ci may be set. The numerical simulation unit 812 calculates the diameter by doubling the calculated radius rs (i) to obtain the blood vessel diameter Xs (i). As a result, the blood vessel diameter Xs (i) for the n calculation grids Ci is obtained.

前記（式１）において、初期半径ｒｓ_０（ｉ）は、計測部位における血管部分の標準的な半径（図４の時刻０における半径）とする。 In (Formula 1), the initial radius rs ₀ (i) is the standard radius of the blood vessel portion at the measurement site (radius at time 0 in FIG. 4).

次に、前記（式１）における変位ｘ（ｉ）の算出について説明する。血管壁ｗの壁面モデルとして、図６に示すようにバネｓｐとダンパーｄａが並列に接続されたモデルであるフォークトモデルを適用した場合、壁面における力学の釣り合いは、下記（式２）となる。

（式２）において、ｆ（ｉ）は血管壁ｗにかかる力、ｋは血管壁ｗの弾性係数、ｃは血管壁ｗの粘性係数である。変位ｘ（ｉ）は、（式２）のｆ（ｉ），ｋ，ｃに具体的な数値を代入して算出される。 Next, calculation of the displacement x (i) in the (formula 1) will be described. When a forked model, which is a model in which a spring sp and a damper da are connected in parallel as shown in FIG. 6, is applied as the wall surface model of the blood vessel wall w, the balance of dynamics on the wall surface is expressed by the following (formula 2).

In (Expression 2), f (i) is a force applied to the blood vessel wall w, k is an elastic coefficient of the blood vessel wall w, and c is a viscosity coefficient of the blood vessel wall w. The displacement x (i) is calculated by substituting specific numerical values for f (i), k, and c in (Expression 2).

前記（式２）において、ｋ，ｃは、被検体の年代に応じて実験的に得られた値であって、年代別に得られた健常者の平均値である。また、（式２）において、ｆ（ｉ）は下記（式３）で得られる値である。
ｆ（ｉ）＝Ｐ（ｉ）×Ｓ（ｉ）・・・（式３）
この（式３）において、Ｐ（ｉ）は所定点（例えば後述のステップＳ３で圧力を算出する際に設定される計算格子）における血流の圧力（血圧）、Ｓ（ｉ）は計算格子Ｃｉにおける血管壁ｗの面積であり、ｆ（ｉ）として計算格子Ｃｉにおける血管壁ｗ全体にかかる圧力が算出される。前記Ｐ（ｉ）としては、前のループにおけるステップＳ３で算出された値を近似的な値として用いる。なお、最初のループにおいては予め設定された値を用いる。 In the above (Formula 2), k and c are values obtained experimentally according to the age of the subject, and are average values of healthy subjects obtained by age. Moreover, in (Formula 2), f (i) is a value obtained by the following (Formula 3).
f (i) = P (i) × S (i) (Formula 3)
In this (Expression 3), P (i) is the blood pressure (blood pressure) at a predetermined point (for example, a calculation grid set when the pressure is calculated in step S3 described later), and S (i) is the calculation grid Ci. The pressure applied to the entire blood vessel wall w in the calculation grid Ci is calculated as f (i). As P (i), the value calculated in step S3 in the previous loop is used as an approximate value. In the first loop, a preset value is used.

前記径計測部８３による血管径Ｘｍ（ｉ）の計測について具体的に説明する。例えば、Ｂモード画像において、血管は周囲の組織よりも輝度が低くなっている。従って、前記径計測部８３は、Ｂモード画像の輝度に基づいて特定される血管の直径を算出する。血管径は、計算格子ごとに算出される。 The measurement of the blood vessel diameter Xm (i) by the diameter measuring unit 83 will be specifically described. For example, in a B-mode image, the blood vessel has a lower brightness than the surrounding tissue. Therefore, the diameter measuring unit 83 calculates the diameter of the blood vessel specified based on the luminance of the B-mode image. The blood vessel diameter is calculated for each calculation grid.

次に、ステップＳ２では、前記差分算出部８１３が、前記数値シミュレーション部８１２で得られた血管径Ｘｓ（ｉ）と前記径計測部８３で得られた血管径Ｘｍ（ｉ）の差Ｄ（ｉ）を求める。すなわち、
Ｄ（ｉ）＝Ｘｓ（ｉ）−Ｘｍ（ｉ）・・・（式４）
そして、この（式４）で算出された差Ｄ（ｉ）に基づいて、前記評価部８４が動脈硬化に関する評価を行なう。 Next, in step S2, the difference calculation unit 813 uses the difference D (i) between the blood vessel diameter Xs (i) obtained by the numerical simulation unit 812 and the blood vessel diameter Xm (i) obtained by the diameter measurement unit 83. ) That is,
D (i) = Xs (i) −Xm (i) (Formula 4)
Then, based on the difference D (i) calculated in (Equation 4), the evaluation unit 84 performs an evaluation regarding arteriosclerosis.

ここで、動脈硬化が進行していると血管内が閉塞し、血管径が健常者と比べて小さくなる。前記数値シミュレーション部８１２で得られた血管径Ｘｓ（ｉ）は、年代別の健常者の血管径であり、前記差Ｄ（ｉ）が大きくなるほど動脈硬化が進行していることになる。従って、前記評価部８４は、動脈硬化に関する評価として、前記差Ｄ（ｉ）が所定の閾値Ｄ_ＴＨを超えているか否かを判定する。この閾値Ｄ_ＴＨは、動脈硬化と診断される値に設定されるものとする。前記評価部８４は、前記差Ｄ（ｉ）が前記閾値Ｄ_ＴＨを超えていると判定した場合、前記表示制御部５へ信号を出力する。 Here, when arteriosclerosis progresses, the inside of the blood vessel is blocked, and the blood vessel diameter becomes smaller than that of a healthy person. The blood vessel diameter Xs (i) obtained by the numerical simulation unit 812 is the blood vessel diameter of a healthy person by age, and the arteriosclerosis progresses as the difference D (i) increases. Therefore, the evaluation unit 84 determines whether or not the difference D (i) exceeds a predetermined threshold value _DTH as an evaluation regarding arteriosclerosis. This threshold value D _TH is set to a value that is diagnosed as arteriosclerosis. When the evaluation unit 84 determines that the difference D (i) exceeds the threshold value _DTH , the evaluation unit 84 outputs a signal to the display control unit 5.

ステップＳ２において、前記差Ｄ（ｉ）が前記閾値Ｄ_ＴＨを超えていると判定された場合、図７に示すように、前記表示部６に表示されたＢモード画像ＢＧには、前記差Ｄ（ｉ）が前記閾値Ｄ_ＴＨを超えている部分に、所定の色からなるカラー画像ＣＧを表示する。このカラー画像ＣＧは、血管ｂｌの外側にこの血管ｂｌに沿うようにして帯状に表示される。前記カラー画像ＣＧは、動脈硬化に関する評価結果を表わす画像の実施の形態の一例である。 If it is determined in step S2 that the difference D (i) exceeds the threshold value _DTH , the difference D is displayed on the B-mode image BG displayed on the display unit 6 as shown in FIG. A color image CG having a predetermined color is displayed in a portion where (i) exceeds the threshold value _DTH . The color image CG is displayed in a strip shape along the blood vessel bl outside the blood vessel bl. The color image CG is an example of an embodiment of an image representing an evaluation result related to arteriosclerosis.

次に、ステップＳ３では、前記計測融合シミュレーション部８１が計測融合シミュレーションを行なって血流の速度及び圧力の算出を行なう。具体的には、Ｂモード画像における血管に設定された計算格子について、前記数値シミュレーション部８１２が、血流の速度及び圧力についての数値シミュレーションを、ナビエ・ストークス方程式と圧力方程式とを用いて行ない、この数値シミュレーションによる算出値と、前記ドプラ処理部４２で得られたドプラデータとの差を前記フィードバック部８１３で算出して前記数値シミュレーション部８１２にフィードバックし、数値シミュレーションで得られる速度との差を補償するように計算結果を実際の血流場に収束させて、血流の速度及び圧力を算出する（詳細は、例えば特許４２６９６２３号公報参照）。 Next, in step S3, the measurement fusion simulation unit 81 performs a measurement fusion simulation to calculate blood flow velocity and pressure. Specifically, for the calculation grid set in the blood vessel in the B-mode image, the numerical simulation unit 812 performs a numerical simulation of blood flow velocity and pressure using the Navier-Stokes equation and the pressure equation, The difference between the calculated value by the numerical simulation and the Doppler data obtained by the Doppler processing unit 42 is calculated by the feedback unit 813 and fed back to the numerical simulation unit 812, and the difference between the speed obtained by the numerical simulation is calculated. The calculation result is converged to the actual blood flow field so as to compensate, and the velocity and pressure of the blood flow are calculated (for example, refer to Japanese Patent No. 4269623).

ちなみに、ステップＳ３における計算格子は、ステップＳ１において設定される計算格子とは異なり、前記特許４２６９６２３号公報に記載されているように、格子点（縦線と横線の交差点）であってもよく、格子点における血流の速度及び圧力を算出するようになっていてもよい。 Incidentally, the calculation grid in step S3 is different from the calculation grid set in step S1, and may be grid points (intersections of vertical lines and horizontal lines) as described in Japanese Patent No. 4269623, The blood flow velocity and pressure at the lattice points may be calculated.

ちなみに、特に図示しないが、ステップＳ３において算出された血流の速度や圧力を示す画像を前記表示部６に表示してもよい。 Incidentally, although not particularly illustrated, an image indicating the blood flow velocity or pressure calculated in step S3 may be displayed on the display unit 6.

次に、ステップＳ４では、Ｎループ目であるか否かの判定を行なう。Ｎループ目に達していない場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ１の処理へ戻り、再度このステップＳ１以降の処理を行なう。一方、Ｎループ目に達した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理を終了する。 Next, in step S4, it is determined whether or not the Nth loop. If the Nth loop has not been reached (NO in step S4), the process returns to step S1, and the processes after step S1 are performed again. On the other hand, when the Nth loop is reached (YES in step S4), the process is terminated.

以上説明した本例の超音波診断装置１によれば、前記数値シミュレーション部８１２で得られた血管径Ｘｓ（ｉ）と前記径計測部８２で得られた血管径Ｘｍ（ｉ）との差Ｄ（ｉ）に基づいて、動脈硬化に関する評価結果を表わす画像として、前記カラー画像ＣＧが表示されるので、被検体の動脈を遮断する必要がなく大きな負担を課さずに、短時間で正確に直接的な動脈硬化の診断を行なうことができる。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of this example described above, the difference D between the blood vessel diameter Xs (i) obtained by the numerical simulation unit 812 and the blood vessel diameter Xm (i) obtained by the diameter measurement unit 82. Based on (i), since the color image CG is displayed as an image representing an evaluation result related to arteriosclerosis, it is not necessary to block the artery of the subject and it is directly and accurately performed in a short time without imposing a heavy burden. Diagnosis of arteriosclerosis can be performed.

次に、上記実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、図８に示すように前記制御部８は差分算出部８３を有しておらず、前記フィードバック部８１３からの入力に基づいて、前記評価部８４が動脈硬化に関する評価を行なう。具体的に図９のフローチャートに基づいて説明する。 Next, a modification of the above embodiment will be described. In this modification, as shown in FIG. 8, the control unit 8 does not have the difference calculation unit 83, and the evaluation unit 84 evaluates arteriosclerosis based on the input from the feedback unit 813. . This will be specifically described based on the flowchart of FIG.

先ず、図９のステップＳ１′において、前記計測融合シミュレーション部８１が前記所定の領域Ｒ（図５参照）内において計測融合シミュレーションを行なって、血管径Ｘｒ（ｉ）を算出する。具体的には、先ず上述のステップＳ１と同様にして前記数値シミュレーション部８１２が血管径Ｘｓ（ｉ）を算出し、前記径計測部８２により血管径Ｘｍ（ｉ）を得る。そして、前記フィードバック部８１３がこれら血管径Ｘｓ（ｉ）と血管径Ｘｍ（ｉ）との差Ｄ（ｉ）を求めてこの差Ｄ（ｉ）に応じた仮想的外力ｆｓ（ｉ）を数値シミュレーションにフィードバックすることにより、前記差Ｄ（ｉ）を補償するように数値シミュレーションの結果を実際の血管径の値に収束させる。これにより前記血管径Ｘｒ（ｉ）が得られる。この場合において、前記フィードバック部８１３は、本発明における差分算出部の実施の形態の一例である。 First, in step S1 ′ of FIG. 9, the measurement fusion simulation unit 81 performs a measurement fusion simulation in the predetermined region R (see FIG. 5) to calculate the blood vessel diameter Xr (i). Specifically, first, the numerical simulation unit 812 calculates the blood vessel diameter Xs (i) in the same manner as in step S1 described above, and the diameter measurement unit 82 obtains the blood vessel diameter Xm (i). The feedback unit 813 obtains a difference D (i) between the blood vessel diameter Xs (i) and the blood vessel diameter Xm (i), and performs a numerical simulation on the virtual external force fs (i) corresponding to the difference D (i). The result of the numerical simulation is converged to the actual blood vessel diameter value so as to compensate for the difference D (i). Thereby, the blood vessel diameter Xr (i) is obtained. In this case, the feedback unit 813 is an example of an embodiment of a difference calculation unit in the present invention.

フィードバックは、仮想的外力ｆｓ（ｉ）を上記（式２）の左辺に与えて行なう。具体的には、以下の（式５）である。

また、フィードバックに用いる仮想的外力ｆｓ（ｉ）は、下記（式６）となる。
ｆｓ（ｉ）＝Ｋ（Ｘｓ（ｉ）−Ｘｍ（ｉ））・・・（式６）
（式６）において、Ｋは計算の加速係数であり圧力の単位を含む係数である。 The feedback is performed by applying the virtual external force fs (i) to the left side of the above (Equation 2). Specifically, it is the following (Formula 5).

Further, the virtual external force fs (i) used for feedback is expressed by the following (formula 6).
fs (i) = K (Xs (i) −Xm (i)) (Formula 6)
In (Expression 6), K is an acceleration coefficient for calculation and is a coefficient including a unit of pressure.

以上の計測融合シミュレーションにより得られた血管径Ｘｒ（ｉ）は、前記表示部６に表示されるようになっていてもよい。 The blood vessel diameter Xr (i) obtained by the above measurement fusion simulation may be displayed on the display unit 6.

前記ステップＳ１′において前記フィードバック部８１３で算出された前記差Ｄ（ｉ）は、前記評価部８４へ出力される。そして、ステップＳ２′において、前記評価部８４は、前記差Ｄ（ｉ）に基づいて、上述のステップＳ２と同様にして動脈硬化の評価を行なう。そして、前記差Ｄ（ｉ）が前記閾値Ｄ_ＴＨを超えている部分に、所定の色からなるカラー画像ＣＧを表示する。 The difference D (i) calculated by the feedback unit 813 in step S1 ′ is output to the evaluation unit 84. In step S2 ′, the evaluation unit 84 evaluates arteriosclerosis based on the difference D (i) in the same manner as in step S2. Then, a color image CG having a predetermined color is displayed in a portion where the difference D (i) exceeds the threshold value _DTH .

ただし、前記評価部８４は、前記仮想的外力ｆｓ（ｉ）に基づいて動脈硬化の評価を行なってもよい。前記差Ｄ（ｉ）が大きくなるほど、前記仮想的外力ｆｓ（ｉ）も大きくなるので、前記仮想的外力ｆｓ（ｉ）が所定の閾値を超えていれば動脈硬化が進行しているものとする。前記仮想的外力ｆｓ（ｉ）が前記閾値を超えている場合、閾値を超えていると判定された部分に、所定色からなるカラー画像ＣＧを表示する。 However, the evaluation unit 84 may evaluate arteriosclerosis based on the virtual external force fs (i). As the difference D (i) increases, the virtual external force fs (i) also increases. Therefore, if the virtual external force fs (i) exceeds a predetermined threshold, arteriosclerosis is advanced. . When the virtual external force fs (i) exceeds the threshold value, a color image CG composed of a predetermined color is displayed in a portion determined to exceed the threshold value.

ステップＳ３，Ｓ４については、上述と同様であり説明を省略する。 Steps S3 and S4 are the same as described above, and a description thereof will be omitted.

以上、本発明を前記各実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記評価部８４による動脈硬化に関する評価として、前記差Ｄ（ｉ）の大きさに応じた色からなるカラー画像ＣＧを表示するようにしてもよい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by each said embodiment, of course, this invention can be variously implemented in the range which does not change the main point. For example, as an evaluation regarding arteriosclerosis by the evaluation unit 84, a color image CG having a color corresponding to the magnitude of the difference D (i) may be displayed.

１超音波診断装置（動脈硬化検出装置）
６表示部
８２径計測部
８３差分算出部
８４評価部
８１１計算格子設定部
８１２数値シミュレーション部
８１３フィードバック部（差分算出部） 1 Ultrasonic diagnostic equipment (arteriosclerosis detector)
6 Display section
82 Diameter measurement unit 83 Difference calculation unit 84 Evaluation unit 811 Calculation grid setting unit 812 Numerical simulation unit 813 Feedback unit (difference calculation unit)

Claims

A numerical simulation unit for performing a numerical simulation of the blood vessel diameter;
A diameter measuring unit for measuring a blood vessel diameter based on ultrasonic echo data transmitted to the subject;
A difference calculating unit for calculating a difference between the blood vessel diameter obtained by the numerical simulation unit and the blood vessel diameter obtained by the diameter measuring unit;
An evaluation unit that evaluates arteriosclerosis based on the difference calculated by the difference calculation unit;
A display unit on which an image representing an evaluation result by the evaluation unit is displayed;
An arteriosclerosis detection device comprising:

The arteriosclerosis detection device according to claim 1, wherein the numerical simulation unit performs a numerical simulation by applying a Forked model as a wall surface model of a blood vessel wall.

The numerical simulation by the numerical simulation unit calculates the displacement of the blood vessel wall in the Forked model when blood pressure is applied to the blood vessel wall, and adds the displacement to the initial blood vessel diameter to calculate the blood vessel diameter. The arteriosclerosis detection device according to claim 2, which is performed.

4. The elastic coefficient and the viscosity coefficient of a spring and a damper connected in parallel in the Forked model are values obtained experimentally by age for the blood vessel wall of the subject. Arteriosclerosis detection device.

The arteriosclerosis detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the numerical simulation unit performs a numerical simulation on a calculation grid set in a blood vessel in an ultrasonic image based on the echo data.

The arteriosclerosis detection device according to claim 5, further comprising a calculation grid setting unit configured to set the calculation grid for a blood vessel specified in the ultrasonic image.

The arteriosclerosis detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the diameter measuring unit measures a diameter of a blood vessel specified in an ultrasonic image.

The arteriosclerosis detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the image representing the evaluation result is displayed on an ultrasonic image based on the echo data.