JP2014233521A - 血管径測定装置および血管径測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】血管径の測定において、校正の回数や頻度を低減できる超音波測定装置を実現するための技術の提供。【解決手段】生体情報算出関数５６０を導出する校正過程にて得られた拡張期のＢモード画像（参照画像５５３）と、拡張期血管径Ｄｄ（参照径５５２）とを含む参照データセット５５１ａを作成し、血管径推定データベース５５０に保存する。同様にして、収縮期の参照データセット５５１ｂを作成する。測定では、心周期１拍分の計測データと各参照データセット５５１の参照画像５５３とが最も類似する組み合わせを抽出する。そして、最類似参照データセット５５１の参照径５５２を、最類似する計測データにおける血管径として設定して血管径を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、超音波測定により血管径を測定する血管径測定装置等に関する。

血管の直径（以下「血管径」と呼称する。）を非侵襲に測定することで、血圧や血流速といった生体情報を推定的に求める技術が知られている。例えば、特許文献１では血圧変化と血管径の変化との関係を非線形関数として捉え、血管の硬さを表すスティフネスパラメーターβ（stiffness parameter β）と血管径から血圧を算出する手法が開示されている。特許文献１の技術では、血管径をトラッキング処理等で求めている。

ここで言う「トラッキング処理」とは、測定対象の血管画像中にトラッキングポイントを設定し、トラッキングポイントの設定以降は、その設定時点で測定した血管径に、トラッキングポイントの変位量を加算することで血管径を測定する手法である。トラッキング処理を用いて連続的に血管径を測定することで、血管径の変動を精度良く測定できる。

特開２００４−４１３８２号公報

ところで、医療現場や研究の現場においては、生体情報（例えば、血圧、血管の弾性特性、血流速など）の測定を、数時間や数日間といった具合に連続的に行うケースもあれば、数十分おきに断続的に行うといったケースもある。例えば、試験薬が心機能等に与える影響を観察するために血管径を連続的あるいは断続的に測定して血圧をモニターする場合、等である。１回のみの単発的な測定は勿論のこと、こうした比較的長期にわたる測定においても、測定精度を維持するために校正が必要になる。

しかし、断続的な測定をする際に測定の都度毎回校正をしたり、連続的な測定をする際に一定時間間隔で校正を行うことはできるだけ避けたいという要望がある。例えば、特許文献１の技術のように血管径から血圧を推定的に求める場合には、校正時に血圧と血管径とを別々に測定して互いの数値関係を設定する必要がある。しかし、この校正時の血圧測定は、血管内にセンサーを挿入する侵襲的な直接計測は言うに及ばず、加圧式血圧計等による間接方式の計測であっても腕などを一時的に強く圧迫する必要がある。このため、校正に伴う被検者への負担や校正の手間を低減したいという要望がある。より具体的には、校正の回数や頻度を減らしたいという要望がある。
本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものである。

以上の課題を解決するための第１の発明は、血管に照射した超音波の反射波信号のデータを当該血管の血管径と対応づけて記憶した記憶部と、測定時に前記血管に前記超音波を照射した際の反射波信号のデータを前記データと照合し、前記データに対応づけられた前記血管径を用いて前記測定時の前記血管の径を推定する血管径推定部と、を備えた血管径測定装置である。

別形態として、血管に照射した超音波の反射波信号のデータを当該血管の血管径と対応づけて記憶部に記憶させることと、測定時に前記血管に前記超音波を照射した際の前記計測時のデータを前記データと照合し、前記データに対応づけられた前記血管径を用いて前記測定時の前記血管の径を推定することと、を含む血管径測定方法を構成することができる。

第１の発明及び別形態によれば、予め血管径を測定した超音波測定の結果のデータ（例えば参照データ）を記憶しておき、それ以降の測定において取得されたデータを、記憶していたデータと照合することで血管の径を推定することができる。つまり、測定の都度、校正を行う必要がなく、校正に伴う被検者への負担や校正の手間を低減し、校正の回数や頻度を低減できる。

記憶するデータ（参照データ）とする反射波信号をサンプリングするタイミングは適宜設定可能であるが、第２の発明として、前記記憶部が、異なる血圧における前記データを前記血管径と対応づけて記憶し、前記血管径推定部は、前記計測時のデータに最近似する前記データを選択し、前記データに対応する前記血管径を用いて、前記測定時の前記血管の径を推定する第１の発明の血管径測定装置を構成することができる。

医療現場における血圧は生体情報として利用価値が高い。
第２の発明によれば、血圧と対応づけられた参照データを用意することができる。参照データを血圧と対応づけるということは、血圧を基準に参照データを校正したことと同義である。また、例えばスティフネスパラメーターβを利用した血圧導出方法等として血圧と血管径との間に相関関係があることは知られており、血管径から血圧を求める精度は比較的高い。そして、複数の血圧それぞれに対応する参照データを用意することで、近似する参照データから選択的に計測データを推定することが可能となり推定確度を高くすることができる。

より具体的には、第３の発明として、前記記憶部が少なくとも拡張期血圧及び収縮期血圧における前記データを記憶する第２の発明の血管径測定装置を構成することとしてもよい。

第３の発明によれば、拡張期血圧及び収縮期血圧という血圧値の可変域の特徴的なデータを記憶部に記憶することができる。よって、効果的に血圧全域をカバーした血管径測定を実現できる。

第４の発明は、血圧が拡張期から収縮期に至る間の前記データを取得せず、収縮期から拡張期に至る間の前記データを取得して前記記憶部に記憶させるデータ生成部、を更に備えた第２又は第３の発明の血管径測定装置である。

第４の発明によれば、血圧と血管径の関係の再現性が高い収縮期から拡張期に至る間の超音波測定の結果を、記憶部に記憶するデータとすることができるので、推定精度を高めることができる。

第５の発明は、前記血管径推定部が、前記計測時のデータと、前記最近似するデータとの差異に基づいて、前記測定時の前記血管の径を推定する差異基準推定部を有する、第２〜第４の発明の何れかの血管径測定装置である。

第５の発明によれば、最も類似するデータとの差異から血管の径を推定することが可能になるので、計測したデータが記憶部に記憶されたデータに一致しない場合でも血管の径も適切に推定することが可能となる。

より具体的には、第６の発明として、前記差異基準推定部が、前記血管の前壁部分と後壁部分との相対的な位置関係について前記計測時のデータと前記最近似する前記データとの差異を算出し、算出した相対的な位置関係の差異と、前記最近似する前記データに対応づけられた前記血管径とを用いて、前記測定時の前記血管の径を推定する第５の発明の血管径測定装置を構成することができる。

第６の発明によれば、比較する計測時のデータと記憶部に記憶されたデータとの差異を、血管の前壁部分及び後壁部分の位置ズレとして算出することで、記憶部に記憶されたデータに対応づけられた血管径に、算出した位置ズレ量を付加することで、血管の径を適切に推定することができる。

生体情報測定装置のシステム構成例を示す図。 血管径推定データベースの生成について説明するための概念図。 血管径の推定方法について説明するための概念図。 血管径の推定方法について説明するための概念図。 生体情報測定装置の機能構成例を示すブロック図。 記憶部に記憶されるプログラム及びデータの例を示す図。 校正処理の流れを説明するためのフローチャート。 血管径推定処理の流れを説明するためのフローチャート。 差異基準推定処理の流れを説明するためのフローチャート。 変形例における血管径推定データベースの生成について説明する概念図。 変形例における校正処理の処理流れを説明するためのフローチャート。

図１は、本実施形態における生体情報測定装置２のシステム構成例を示す図である。生体情報測定装置２は、超音波の反射波を測定することにより生体情報を測定する装置である。本実施形態では、生体情報を測定する前段階として超音波測定により血管径を測定するので、生体情報測定装置２は血管径測定装置として機能する。

生体情報測定装置２は、測定結果や操作情報を画像表示するための手段と操作入力のための手段を兼ねるタッチパネル４と、操作入力するためのキーボード６と、超音波測定ユニット１０と、校正値測定ユニット２０と、血管径算出ユニット３０とを備える。

超音波測定ユニット１０は、本体装置１２と超音波プローブ１４（深触子）とを備え、超音波プローブ１４が被検体３へ超音波パルスを発信・照射し、その反射波を受信する。そして受信した反射波を増幅・信号処理することにより、超音波測定ユニット１０は、超音波プローブ１４から出力された反射波信号そのもの、いわゆる生データはもちろんのこと、被検体３の生体内構造の位置情報（Ａモードデータ）や位置情報を表す画像（Ｂモードデータ、Ｍモードデータ）を生成して外部出力することができる。

超音波測定ユニット１０は、生データ、Ａモード、Ｂモード、Ｍモードの各モードの超音波反射波信号のデータの生成と、例えばＢモードやＭモードの基準画像中に設定されたトラッキングポイントを追跡して変位を算出するいわゆる「トラッキング処理」とを行うことができる。そして、このトラッキング処理を用いて血管径の変動を逐次算出することができる。トラッキング処理は、公知の位相差トラッキング処理などにより適宜実現できる。なお、超音波測定ユニット１０により所定周期で連続的に取得される超音波測定データの測定単位を「フレーム」と呼称する。測定の周期は、最終的に算出する生体情報の精度を高く維持するように考慮される。本実施形態では生体情報として血管径を算出するので、血管径の変動に対し十分な時間あたりの分解能が得られるように、例えば２００回／秒程度とする。

校正値測定ユニット２０は、血管径から所望する生体情報を算出するための校正用の生体情報を測定する装置である。生体情報測定装置２は血管径に基づいて血圧を測定するため、校正には血管径とは別に血圧を測定する必要がある。この血圧測定のため、校正値測定ユニット２０は加圧式血圧計（カフ型血圧計）などにより実現される。なお、校正を行う時期は任意である。

血管径算出ユニット３０は、生体情報測定装置２の基幹装置であって、タッチパネル４，キーボード６，超音波測定ユニット１０，校正値測定ユニット２０などの装置各部と信号送受可能に接続されている。勿論、外部装置と通信接続可能な構成を含めることもできる。

血管径算出ユニット３０へ向けて、超音波測定ユニット１０から生データ、Ａモード、Ｂモード、Ｍモード等の超音波反射波信号のデータが出力される。血管径算出ユニット３０は生体情報算出装置を兼ねており、超音波測定ユニット１０から出力される超音波反射波信号のデータに基づいて血管径を算出し、算出した血管径を用いて生体情報（本実施形態では血圧）を算出する。血管径算出ユニット３０は、算出した血管径や生体情報をタッチパネル４に表示させることができる。

また、校正時においては、血管径算出ユニット３０へ向けて、校正値測定ユニット２０から校正用の生体情報（本実施形態では血圧）が出力される。超音波測定ユニット１０は、校正値測定ユニット２０から出力される校正用生体情報と、算出した血管径とを用いて、血管径から血圧を算出するための生体情報算出関数５６０（相関関係定義データとも言える）を校正する。

血管径算出ユニット３０には制御基板３１が搭載されている。制御基板３１には、ＣＰＵ３２と、ＩＣメモリーやハードディスク等による記憶媒体３４と、超音波測定ユニット１０や校正値測定ユニット２０とのデータ通信を実現する通信ＩＣ３６とが搭載されている。ＣＰＵ３２は、記憶媒体３４に記憶されている測定プログラムを実行することにより血管径や生体情報の算出、測定結果の画像表示制御といった機能を実現する。

そして、本実施形態では記憶媒体３４に、血管径推定データベースが構成される。
血管径推定データベースは、超音波測定により得られる血管径と測定対象の生体情報（本実施形態では血圧）との校正過程の情報を元に作成される。血管径推定データベースは、一度行った校正後の断続的或いは連続的な測定において、再度の校正を不要、或いは長期に亘り不要とするための、血管径の推定に係る参照データを格納する。

［血管径推定の原理の説明］
次に、本実施形態における血管径推定の原理について説明する。
図２は、本実施形態における血管径推定データベースの生成について説明する概念図である。本実施形態の生体情報測定装置２は、測定開始前の校正過程にて得られた拡張期血圧Ｐｄ、収縮期血圧Ｐｓ、拡張期血管径Ｄｄ、収縮期血管径Ｄｓを用いて生体情報算出関数５６０を導出する。生体情報算出関数５６０としては、例えば、スティフネスパラメーターβを用いて定義される公知の関数を使用することができる。この場合、生体情報算出関数５６０の導出は、スティフネスパラメーターβを導出して当該関数を定義する意味を指す。

導出に必要な拡張期血圧Ｐｄと収縮期血圧Ｐｓは、校正値測定ユニット２０による血圧測定の結果から得られる。

また、拡張期血管径Ｄｄと収縮期血管径Ｄｓは、超音波測定ユニット１０から出力される超音波の反射波信号のデータに基づいて算出される。具体的には、例えばＡモードの超音波反射波信号のデータ（以降「Ａモードデータ」と呼称）から血管の前壁及び後壁の内腔内膜境界を示すピークを検索して、血管の直径の両端すなわち２つの直径点を特定する。直径点間距離が「基準血管径」となる。

そして、例えば特定した２つの直径点をトラッキングポイントとしてＢモードの超音波反射波信号のデータ（以降「Ｂモード画像」と呼称）を対象としたトラッキング処理を開始して血管径の変動量すなわち「血管径変動量」を算出する。「基準血管径」に拡張期血圧Ｐｄ及び収縮期血圧Ｐｓに対応する「血管径変動量」を加えることでそれぞれ拡張期血管径Ｄｄ、収縮期血管径Ｄｓを算出することができる。あるいは、心周期１拍分の最小値、最大値を抽出してそれぞれ拡張期血管径Ｄｄ、収縮期血管径Ｄｓとするとしてもよい。勿論、その他の手法でもよい。

そして、生体情報算出関数５６０が得られたならば、生体情報測定装置２は、測定された血管径Ｄをその都度当該関数に導入して血圧Ｐを算出することで、校正値測定ユニット２０による血圧の測定を中断しても目的の生体情報を継続的に算出し続けることができる。つまり、生体情報算出関数５６０が導出されることは、実質的に血圧と血管径との関係が校正されたことになる。

なお、図２に示す生体情報算出関数５６０は血管径Ｄから血圧Ｐを算出する公知の関数であるが、生体情報測定装置２の測定対象を血圧以外とする場合には、目的とする生体情報を導出するための関数に適宜置換可能である。

さて、生体情報測定装置２は、この生体情報算出関数５６０を算出した時点の血圧と血管径の関係とを血管径推定データベース５５０として保存し、以降の測定において利用する。具体的には、生体情報測定装置２は、（１）超音波測定で得られる血管径である参照径５５２と、（２）当該参照径を算出したタイミングのＢモード画像である参照画像５３３と、（３）同タイミングの血管径の両端点である直径点５５４と、を含む参照データセット５５１（５５１ａ、５５１ｂ）を用意して血管径推定データベース５５０とする。

参照データセット５５１をサンプリングするタイミングは、本実施形態では拡張期（より詳細には、心拡張のピークタイミングであり、血管部で最小血圧が得られる第１のタイミングとも言える）と、収縮期（より詳細には、心収縮のピークタイミングであり、血管部で最大血圧が得られる第２のタイミングとも言える）とする。よって、本実施形態の血管径推定データベース５５０には、２つの参照データセット５５１ａ，５５１ｂが用意される。

第１の参照データセット５５１ａには、参照径５５２として拡張期血管径Ｄｄが格納され、参照画像５５３として拡張期のＢモード画像４１が格納される。その他、本実施形態では、血管径測定のためのトラッキング処理に用いられた各種パラメーターが格納されるとしてもよい。
同様にして、第２の参照データセット５５１ｂには、収縮期血管径Ｄｓが格納され、参照画像５５３として収縮期のＢモード画像４２が格納される。その他、本実施形態では、血管径測定のためのトラッキング処理に用いられた各種パラメーターが格納されるとしてもよい。

図３は、血管径の推定方法について説明するための概念図である。
生体情報測定装置２は、測定開始から少なくとも心周期１拍分のフレーム（f1，f2，f3，…）の超音波反射波信号のデータとして、超音波測定ユニット１０からＢモード画像を取得する。以降、超音波反射信号のデータを「計測データ」と呼称する。

さて、「心周期１拍分の血管径の変動範囲」と、血管径推定データベース５５０でカバーする参照径範囲（本実施形態では拡張期血管径Ｄｄ〜収縮期血管径Ｄｓ）とが全く重ならない場合は極めて希である。したがって、通常は算出した血管径Ｄの少なくとも一部は血管径推定データベース５５０の参照径範囲に含まれることになる。

そこで、心周期１拍分の計測データそれぞれについて血管径を仮算出（１次算出）する。この時の仮算出は正確である必要はない。そして、計測データの中から、仮算出した血管径が血管径推定データベース５５０の参照データセット５５１に近い計測データ（Ｂモード画像）を１次抽出する。具体的には、フレーム（f1，f2，f3，…）毎の仮算出した血管径のうち、第１の参照径（拡張期血管径Ｄｄ）または第２の参照径（収縮期血管径Ｄｓ）に近い計測データを１次抽出する。例えば、血管径が最近似する計測データに加えて、前後所定数（例えば３つでも５つでもよい）の計測データも抽出することで、血管径が「近い」計測データを抽出する。

図３の例では、第２の参照径（収縮期血管径Ｄｓ）に近い３つの計測データ（フレームがf4，f5，f6のＢモード画像）が１次抽出されている。
もしも「心周期１拍分の血管径の変動範囲」が、血管径推定データベース５５０でカバーする参照径範囲とほぼ同じであれば、第１の参照径（拡張期血管径Ｄｄ）に近い計測データと、第２の参照径（収縮期血管径Ｄｓ）に近い計測データとの両方が抽出されることになる。また、「心周期１拍分の血管径」が図３の例とは逆に第１の参照径（拡張期血管径Ｄｄ）に寄っている場合には、第１の参照径（拡張期血管径Ｄｄ）に近い血管径に対応する計測データが１次抽出されることになる。

そして、１次抽出された計測データのうち、参照画像との「類似度」が最も高い計測データを２次抽出する。

「類似度」は２つのデータを比較した場合にそれらがどの程度似ているかを示す指標値であって、例えば“０（最低値）”〜“１００（最高値）”の値に正規化される。
本実施形態の計測データ及び参照データはＢモードの画像なので、２つの画像の類似度を算出する公知の類似画像検索技術を適宜用いることができる。例えば、２つの画像の対応する画素毎にＲＧＢ値の相関係数の平均を算出し（−１〜１の値）、更にその絶対値をとって１から引いて１００倍する。もし、計測データ及び参照データとして、Ａモードデータや超音波反射波の生データを用いる場合には、同様の相関係数を用いるとしても良いし、２データ間のハミング距離を算出して生じ得る最大ハミング距離で割って１００倍して算出するとしても良い。

本実施形態では、１次抽出された計測データ毎に、各参照データセット５５１との組み合わせを作り、各組み合わせについて計測データ（Ｂモード画像）と参照画像５５３との「類似度」を算出する。最も高い類似度が得られた組み合わせの計測データを「最類似計測データ」とし、参照データセット５５１を「最類似参照データセット」とする。最類似参照データセットは、収縮期の参照データセット５５１ａか、拡張期の参照データセット５５１ｂとなる。

そして、「最類似計測データ」に対応する血管径Ｄ（図３の例ではＤf5）を、「最類似参照データセット」の参照径（図３の例では収縮期血管径Ｄｓ）と見なす（推定する）。そして、「最類似計測データ」における血管の両端部を直径点とし、この直径点をトラッキングポイント（追跡の起点）として各フレームについてトラッキング処理を行って、直径点の変位量を各フレームについて算出する。基準血管径は「最類似計測データ」の血管径Ｄ（図３の例では収縮期血管径Ｄｓ）であるため、この基準血管径に、直径点の変位量を加えることで、各フレームの血管径を推定する。こうすることで、一度校正を行った後は、当分の間再校正を行わずとも血管径を精度良く推定することが可能となる。

また、本実施形態では、「心周期１拍分の血管径の変動範囲」と、血管径推定データベース５５０がカバーする参照径範囲とが全く重ならない場合の血管径の推定も実現する。
例えば、図４は、この場合の血管径の推定方法について説明するための概念図である。

「心周期１拍分の血管径の変動範囲」と、血管径推定データベース５５０がカバーする参照径範囲とが全く重ならない場合には、血管径が最も近い「最類似計測データ」と「最類似参照データセット」との比較から血管径を推定する。図４の例は、「心周期１拍分の血管径の変動範囲」が、血管径推定データベース５５０のカバーする参照径範囲を上回るケースを示しており、収縮期血管径Ｄｓを参照径５５２として含む参照データセット５５１ｂ（図２参照）の参照画像５５３と、フレーム番号ｆ１に対応する計測データ（この場合の最類似計測データ）であるＢモード画像４３とが比較される。

比較は次のように行う。すなわち、まず、参照画像５５３から、直径点（図４の参照画像５５３中の小さい白丸）の位置を基準として、血管壁の前壁テンプレート５０（前壁部分の画像データ）及び後壁テンプレート５２（後壁部分の画像データ）とする画像部分を切り抜く。そして、最類似計測データであるＢモード画像４３の中から、前壁テンプレート５０及び後壁テンプレート５２に最類似する画像部分を判定する画像マッチング処理を行う。次いで、判定された最類似する画像部分のＢモード画像４３中の位置と、対応する前壁テンプレート５０及び後壁テンプレート５２の参照画像５５３中の位置との変位ドット数（位置間の画素数）を算出する。

変位ドット数を、１ドット（画素）当たりの距離を定めた所定レートで換算すると、それぞれの変位距離ｄＹ１，ｄＹ２が求められる。求めた変位距離ｄＹ１，ｄＹ２を基準血管径（図４の例では収縮期血管径Ｄｓ）に加算すれば、計測データであるＢモード画像４３における血管径Ｄが算出（推定）される。

以降は、Ｂモード画像４３における血管径Ｄを新たな基準血管径とし、Ｂモード画像４３における直径点を新たな直径点としてトラッキング処理を行うことで、以降の各フレームにおける血管径Ｄを推定することができる。
「心周期１拍分の血管径の変動範囲」と、血管径推定データベース５５０がカバーする参照径範囲とが全く重ならない場合の血管径の推定処理を、以下では「差異基準推定処理」と呼ぶこととする。

［機能構成の説明］
次に、本実施形態を実現するための機能構成について説明する。
図５は、本実施形態の生体情報測定装置２の機能構成例を示すブロック図である。生体情報測定装置２は、操作入力部１００と、超音波送受信部１１４と、校正用生体情報測定部１２０と、処理部２００と、画像表示部３６０と、記憶部５００とを備える。

操作入力部１００は、オペレーターによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を処理部２００へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド、マウス、などにより実現できる。図１のタッチパネル４やキーボード６がこれに該当する。

超音波送受信部１１４は、処理部２００から出力される発信制御信号に基づいて超音波測定のための超音波の発信・照射と、その反射波の受信を行う。例えば、公知の超音波振動素子や当該素子のドライバー回路により実現される。図１の超音波測定ユニット１０に付属する超音波プローブ１４がこれに該当する。

校正用生体情報測定部１２０は、校正基準となる生体情報を取得するための手段であって、生体情報測定装置２で測定対象とする生体情報に応じた公知の測定技術により実現される。そして、測定した生体情報を処理部２００へ出力することができる。図１の校正値測定ユニット２０がこれに該当する。

処理部２００は、生体情報測定装置２が測定対象とする生体情報の算出に係る各種演算処理を行う。例えば、ＣＰＵやＧＰＵ等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ、ＩＣメモリーなどの電子部品によって実現される。そして、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部１００からの操作入力信号等に基づいて各種の演算処理を実行して被検体３の生体情報を算出する。

本実施形態では、超音波測定制御部２０２と、血管径変動量算出部２０４と、生体情報算出関数導出部２１０と、参照データ生成部２１２と、血管径推定部２３０と、生体情報算出部２４０と、測定画像生成部２６０とを有する。

超音波測定制御部２０２は超音波測定を統合的に制御する。
具体的には、超音波送受信部１１４へ発信制御信号を出力する機能と、超音波送受信部１１４から出力される反射波の受信信号を増幅し、Ａモード，Ｂモードなどの超音波反射波信号のデータを生成する。図１では超音波測定ユニット１０の本体装置１２がこれに該当する。

血管径変動量算出部２０４は、血管径のフレーム間の変動量を算出する。
例えば、基準とするフレームにおける超音波反射波信号のデータからトラッキングポイント（追跡の起点）を設定することで、異なるフレーム間におけるトラッキングポイント（またはトラッキングポイントを基準に決定される微少画像領域いわゆるテンプレート）の変位量を求めるトラッキング処理により実現される。いわゆる「エコートラッキング処理」や「位相差トラッキング処理」などの公知技術により実現できる。

生体情報算出関数導出部２１０は、血管径に基づいて生体情報測定装置２が測定対象とする生体情報を算出するための関数を導出する。本実施形態では、生体情報測定装置２は血圧を測定するので、スティフネスパラメーターβを用いて血管径Ｄから血圧Ｐを算出する関数を導出する。当該関数が図２の生体情報算出関数５６０に相当し、生体情報算出関数５６０を定義するために必要なデータは記憶部５００に記憶される。

参照データ生成部２１２は、参照データの取得制御と記録制御とを行って、校正過程で得られた情報に基づいて血管径推定データベース５５０（図６参照）を生成する。
本実施形態では、（１）拡張期および収縮期を判定する機能と、（２）拡張期血圧Ｐｄおよび収縮期血圧Ｐｓを校正用生体情報測定部１２０から取得する機能と、（３）校正過程で取得された超音波の反射波信号のデータや血管径などから拡張期および収縮期に対応するデータを選択してそれぞれ参照データセット５５１として保存する機能と、を有する。

血管径推定部２３０は、被検体３の皮膚面から対象血管に向けて超音波を照射した際の反射波信号のデータ（超音波測定データ、本実施形態ではＢモード画像）を血管径推定データベース５５０に保存されている参照データ（本実施形態では参照データセット５５１の参照画像５５３）と照合し、当該参照データに対応づけられた血管径を用いて当該測定時の血管径を推定する。

本実施形態の血管径推定部２３０は、超音波測定データに最近似する（最も類似する）参照データを選択し、当該参照データに対応する血管径を用いて当該測定時の血管径を推定する。

また、計測開始当初に得られる「心周期１拍分の血管径の変動範囲」が、血管径推定データベース５５０でカバーする参照径範囲に、一部すら含まれていない場合に差異基準推定処理を実行する差異基準推定部２３２を有する。

生体情報算出部２４０は、生体情報算出関数５６０と、血管径推定部２３０が推定した血管径とに基づいて生体情報（本実施形態では血圧）を算出する。

測定画像生成部２６０は、生体情報測定に必要な各種操作画面や測定結果を表示するための画像を生成し画像表示部３６０へ出力する。

血管径変動量算出部２０４と、生体情報算出関数導出部２１０と、参照データ生成部２１２と、血管径推定部２３０と、生体情報算出部２４０とは、図１では血管径算出ユニット３０の制御基板３１に該当する。血管径変動量算出部２０４は、図１の超音波測定ユニット１０の本体装置１２で実現するとしてもよい。

画像表示部３６０は、測定画像生成部２６０からの画像データを表示する。図１のタッチパネル４がこれに該当する。

記憶部５００は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスクなどの記憶媒体により実現され、各種プログラムや、処理部２００の演算過程のデータなどの各種データを記憶する。図１では、血管径算出ユニット３０の制御基板３１に搭載されている記憶媒体３４がこれに該当する。なお、処理部２００と記憶部５００の接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどの通信回線で実現しても良い。その場合、記憶部５００は生体情報測定装置２とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。

図６は、本実施形態の記憶部５００に記憶されるプログラム及びデータの例を示す図である。
記憶部５００は、生体情報算出プログラム５０１と、校正用生体情報履歴５０２と、計測データ５０４と、血管径変動量算出パラメーター５０６と、血管径変動量履歴５１０と、拡張期血圧（Ｐｄ）５１１と、収縮期血圧（Ｐｓ）５１３と、拡張期血管径（Ｄｄ）５１５と、収縮期血管径（Ｄｓ）５１７と、血管径推定データベース５５０と、生体情報算出関数５６０と、最類似計測データ血管径５６２と、最類似計測データ直径点５６４と、最類似計測データ基準血管径変動量履歴５６６と、前壁テンプレート５６８と、後壁テンプレート５７０と、前壁テンプレート変位ドット数５７２と、後壁テンプレート変位ドット数５７４と、前壁テンプレート変位距離（ｄＹ１）５７６と、後壁テンプレート変位距離（ｄＹ２）５７８と、生体情報履歴５８０と、を記憶する。勿論、これら以外にも、適宜フレーム識別情報や、各種フラグ、計時用のカウンター値などを適宜記憶する。

処理部２００は、生体情報算出プログラム５０１を読み出して実行することにより、超音波測定制御部２０２や、血管径変動量算出部２０４、生体情報算出関数導出部２１０、参照データ生成部２１２、血管径推定部２３０、生体情報算出部２４０等の機能を実現する。なお、これらの機能部をハードウェアで実現することも可能である。

校正用生体情報履歴５０２は、校正過程において校正用生体情報測定部１２０で得られた生体情報（本実施形態では血圧）を時系列に、フレーム識別情報と対応づけて格納する。

計測データ５０４は、測定周期毎に作成される。１つの計測データ５０４には、フレーム識別情報（図中の「ｆ１」がこれに該当）と、Ａモードデータと、Ｂモード画像とが格納される。

血管径変動量算出パラメーター５０６は、血管径変動量算出部２０４の算出処理に係る各種パラメーターの値を格納する。例えば、血管径の直径点５０７や、基準血管径５０８が含まれる。直径点５０７はトラッキングポイントに利用される。

血管径変動量履歴５１０は、少なくとも心周期１拍分の血管径の変動量が、フレーム識別情報と対応づけて時系列に格納されたデータである。

最類似計測データ血管径５６２は、血管径推定データベース５５０を利用して血管径を推定する過程で算出されるデータで、最類似計測データから求められる血管径である。
最類似計測データ直径点５６４は、その直径点を定義する情報である。
最類似計測データ基準血管径変動量履歴５６６は、最類似計測データ血管径５６２及び最類似計測データ直径点５６４に基づいて算出された、血管径変動量の履歴である。

前壁テンプレート５６８、後壁テンプレート５７０、前壁テンプレート変位ドット数５７２、後壁テンプレート変位ドット数５７４、前壁テンプレート変位距離５７６、後壁テンプレート変位距離５７８は、差異基準推定処理（図４参照）に係る各種パラメーターの値である。

生体情報履歴５８０は、測定結果としての生体情報を時系列に格納したデータである。生体情報履歴５８０は、測定毎に随時追加更新される。

［処理の流れの説明］
次に、生体情報測定装置２の動作について説明する。
図７は、本実施形態における生体情報測定装置２における校正処理の流れを説明するためのフローチャートである。
なお、校正処理の実行に先立って、予め校正値測定の準備が行われる。校正値測定ユニット２０を加圧式血圧計（カフ型血圧計）とするならば被検体３へのカフの取り付けなどが行われる。

校正処理において、生体情報測定装置２の処理部２００は、先ず、校正用の生体情報（本実施形態では血圧）の測定を開始する（ステップＳ２）。処理部２００は、測定された血圧を校正用生体情報履歴５０２に逐次格納する。

次いで、超音波プローブ１４からの超音波の発信／受信を開始し、Ａモード及びＢモードの超音波の反射波信号のデータ、すなわちＡモードデータ及びＢモード画像の生成・記録を開始する（ステップＳ４）。以降、記憶部５００にはフレーム毎の計測データ５０４が記憶されていく。

次に、処理部２００は、Ａモードデータから血管の前壁及び後壁の内腔内膜境界を示すピークを検索して血管径を算出する（ステップＳ６）。そして、それぞれのピークを示した位置を直径点とみなし、定義情報（例えばＢモード画像の座標）を血管径変動量算出パラメーター５０６に直径点５０７として格納し、直径点間の距離を算出して血管径変動量算出パラメーター５０６の基準血管径５０８に格納する（ステップＳ８）。

次に、処理部２００は直径点５０７を起点として少なくとも心周期１拍分の血管径の変動量を求め、血管径の変動量を逐次、血管径変動量履歴５１０に格納する（ステップＳ１０）。

少なくとも心周期１拍分の血管径の変動量が求められたならば、処理部２００は当該心周期１拍分の血管径の変動量に基づいて拡張期と収縮期に該当するフレームを判定する（ステップＳ１２）。この判定は、校正用生体情報履歴５０２から判定しても良い。

そして、拡張期と収縮期に該当するフレームを判定したならば、処理部２００は、校正用生体情報履歴５０２から拡張期血圧（Ｐｄ）５１１と収縮期血圧（Ｐｓ）５１３を求める（ステップＳ１４）。更に、血管径変動量履歴５１０と基準血管径５０８とに基づいて拡張期血管径（Ｄｄ）５１５と収縮期血管径（Ｄｓ）５１７とを求める（ステップＳ１６）。

そして、処理部２００は、拡張期血圧（Ｐｄ）５１１と、収縮期血圧（Ｐｓ）５１３と、拡張期血管径（Ｄｄ）５１５と、収縮期血管径（Ｄｓ）５１７とから、生体情報算出関数５６０を導出する（ステップＳ１８）。導出については公知技術を適宜利用できる。生体情報算出関数５６０を導出できたならば、生体情報測定装置２が測定対象とする生体情報と超音波測定ユニット１０にて測定される血管径との関係が校正されたことになる。

次に、処理部２００は拡張期の各種データから第１の参照データセット５５１（図２の参照データセット５５１ａ）を生成・保存し（ステップＳ２０）、収縮期の各種データから第２の参照データセット５５１（図２の参照データセット５５１ｂ）を生成・保存して（ステップＳ２２）、血管径推定データベース５５０を生成する。

血管径推定データベース５５０が生成されたならば、校正用生体情報の測定は不要となるのでこれを終了する（ステップＳ３０）。これに伴って、カフの取り外しなど生体情報を測定する器具や機器を被検体３から取り外すことができる。

そして、処理部２００は、超音波測定の結果からフレーム毎の血管径Ｄを算出し、算出した血管径Ｄを生体情報算出関数５６０に導入して生体情報を算出し、生体情報履歴５８０に格納・記録する処理を開始する（ステップＳ３２）。

図８は、校正処理後に行われる血管径の推定処理の流れを説明するためのフローチャートである。

ステップＳ３４〜Ｓ４０は、図７のステップＳ４〜Ｓ１０に相当する。そして、ステップＳ４０で心周期１拍分の血管径の変動量を求めたならば、処理部２００は血管径推定データベース５５０の利用可能条件を満たしているかを判定する（ステップＳ５０）。具体的には、前述のごとく超音波測定測定のフレームレートが２００回／秒程度に設定されているので、心周期１拍分といえども十分な頻度で変動量が求められることになる。そして、ステップＳ４０で得られた「心周期１拍分の血管径の変動範囲」の少なくとも一部が、血管径推定データベース５５０のカバー範囲つまり参照径５５２の最大値と最小値の間に含まれているかを判定する。また、ステップＳ４０では、血管径の変動に対し十分早い計測頻度となるように測定する。例えば２００回／秒の測定頻度で計測する。

もし、肯定であれば（ステップＳ５０のＹＥＳ）、処理部２００は、ステップＳ４０で得られた計測データ５０４の中から、参照データセット５１１と比較するための計測データを１次抽出する（ステップＳ５２）。具体的には、血管径変動量履歴５１０と基準血管径５０８とに基づいて、血管径推定データベース５５０の参照径５５２の最大値または最小値に近い血管径が対応づけられている計測データ５０４を選択する。選択数は、単数または複数（例えば３つや５つ等）とする。

次に、処理部２００は、１次抽出された計測データ毎に、全ての参照データセット５５１との組み合わせを作成する。そして、組み合わせ毎に１次抽出された計測データ５０４（本実施形態ではＢモード画像）と、組み合わされた参照データセット５５１の参照画像５５３との類似度を算出する（ステップＳ５４）。そして、算出した類似度に基づいて最類似計測データと最類似参照データセットとを判定する（ステップＳ５６）。

次に、処理部２００は、最類似計測データに対応する血管径の値を、最類似参照データセットの参照径５５２の値に設定する（ステップＳ５８）。具体的には、最類似参照データセットの参照径５５２の値を、最類似計測データ血管径５６２として記憶部５００に格納する。

次に、処理部２００は、最類似計測データの直径点を算出する（ステップＳ６０）。具体的には、血管径変動量履歴５１０から最類似計測データにおける血管径変動量を読み出し、読み出した値と血管径変動量算出パラメーター５０６の直径点５０７とから最類似計測データの直径点を求め、最類似計測データ直径点５６４に格納する。

次に、処理部２００は、新たに設定された最類似計測データ直径点５６４を起点として少なくとも心周期１拍分の血管径の変動量を測定し、最類似計測データ基準血管径変動量履歴５６６へ、フレーム識別情報と対応づけて時系列に格納する（ステップＳ６２）。

そして、血管径Ｄの算出と、更新された生体情報算出関数５６０に基づく生体情報の算出・記録処理を開始する（ステップＳ６８）。

一方、ステップＳ５０で否定判定された場合には（ステップＳ５０のＮＯ）、処理部２００は、差異基準推定処理を実行する（ステップＳ７０）。

図９は、本実施形態における差異基準推定処理の流れを説明するためのフローチャートである。
同処理において、処理部２００は、先ずステップＳ４０にて取得した心周期１拍分の計測データ５０４と、血管径推定データベース５５０の参照データセット５５１の中から、血管径と参照径５５２とが最近似する計測データ５０４と参照データセット５５１とを選出する（ステップＳ１００）。
具体的には、基準血管径５０８と血管径変動量履歴５１０とからステップＳ４０にて取得した計測データ５０４毎の血管径を算出し、参照データセット５５１の参照径５５２と比較する。あるいは、ステップＳ４０にて取得した計測データ５０４のＢモード画像毎に、データセット５５１の参照画像５５３別に類似度を算出し、最も類似度が高くなった組み合わせを選出する構成も可能である。

次に、処理部２００は、選択された参照データセット５５１の直径点５５４を、血管径変動量算出パラメーター５０６の直径点５０７に設定する（ステップＳ１０２）。

次いで、選択された参照データセット５５１の直径点５５４を基準として、参照画像５５３から前壁テンプレート５６８（図４の前壁テンプレート５０）と、後壁テンプレート５７０（図４の後壁テンプレート５２）とを作成する（ステップＳ１０４）。

テンプレートが用意できたならば、処理部２００はステップＳ１００で選択された参照データセット５５１と計測データ５０４との間における前壁テンプレート変位ドット数５７２を算出する。そして、算出した変位ドット数を所定のレート［距離／ドット］で換算して、前壁テンプレート変位距離（ｄＹ１）５７６を算出する（ステップＳ１１０）。後壁テンプレートについても同様にして、後壁テンプレート変位ドット数５７４を算出し、後壁テンプレート変位距離（ｄＹ２）５７８を算出する（ステップＳ１１２）。

そして、処理部２００は、ステップＳ１００で選択された参照データセット５５１の参照径５５２に、前壁テンプレート変位距離（ｄＹ１）５７６と後壁テンプレート変位距離（ｄＹ２）５７８とを加算した値を、血管径変動量算出パラメーター５０６の基準血管径５０８に格納する（ステップＳ１２０）。

先のステップＳ１０２にて、すでにステップＳ１００で選択された参照データセット５５１の直径点が血管径変動量算出パラメーター５０６の直径点５０７に設定されているので、ステップＳ１２０と合わせると、以降の血管径変動量の算出では、ステップＳ１００で選択された計測データを校正時に用意された参照データセット５５１と見なして血管径の変動を測定することが可能となった。

処理部２００は、少なくとも心周期１拍分の血管径の変動量を測定し（ステップＳ１２２）、拡張期血管径Ｄｄと収縮期血管径Ｄｓとを求める（ステップＳ１２４）。そして、求めた拡張期血管径Ｄｄと収縮期血管径Ｄｓとで生体情報算出関数を更新し（ステップＳ１２６）、血管径Ｄと生体情報の算出を開始する（ステップＳ１２８）。

以上、本実施形態によれば、校正を一度行えば、血管径の変動範囲が変化したとしても再校正をせずに測定精度を維持することができる。したがって、校正に伴う被検者への負担や校正の手間を低減し、校正の回数や頻度を低減することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限るものではなく、適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

［変形例：その１］
例えば、第１実施形態では、血管径を算出するためのトラッキング処理にはＢモード画像を用い、比較される血管径推定データベース５５０に格納するデータもＢモード画像としたが、その他のタイプの超音波測定データを用いるとしても良い。
例えば、血管の直径を通過する走査線のＡモードデータ（振幅波形データ）を用いてトラッキング処理を実行する構成とする場合には、テンプレートは波形データの一部とすることができるし、参照データもＡモードデータとなる。さらには、Ａモードデータを作成する前段階、すなわち超音波プローブ１４から出力されたままのデータ、いわゆる反射波の生データ（「ＲＦデータ」等とも呼ばれる）を用いる構成とすることもできる。

［変形例：その２］
また、例えば、第１実施形態では血管径推定データベース５５０の参照データセット５５１として拡張期と収縮期の２つを設定したが、いずれか一方のみでもよい。

また、参照データセット５５１のサンプルタイミングは、拡張期や収縮期に限らない。例えば、図１０に示すように、収縮期血圧Ｐｓ或いは重複切痕血圧ＰＬから、拡張期血圧Ｐｄに至るまでの間のフレーム（f1，f2，…）の計測データをもとにして複数の参照データセット５５１を生成する構成も可能である。その際、参照データセット５５１の数は適宜設定可能であるが、事前に判明する拡張期血圧Ｐｄと収縮期血圧Ｐｓとに基づいて、時間的に隣り合うフレームの参照データに対応する血圧差が１（mmHg）程度となるように参照データのサンプリングレート（単位はフレーム）を決定すると好適である。

この構成の場合、フローチャートは基本的に第１実施形態と同様であるが、図１１に示すように、ステップＳ２０〜Ｓ２２に代えてステップＳ２５〜Ｓ２７を実行する。すなわち、拡張期血圧Ｐｄと収縮期血圧Ｐｓから参照データセット５５１のサンプリングレートを決定し（ステップＳ２５）、重複切痕血圧ＰＬのタイミングから拡張期血圧Ｐｄまでに相当する超音波測定データ５３２の中からサンプリングレートに従って参照データセット５５１を作成する（ステップＳ２７）。

なお、サンプルタイミングを拡張期から収縮期の間とすることも可能であるが、この間は血管径と血圧との関係が崩れやすいことが知られており、収縮期血圧Ｐｓ或いは重複切痕血圧ＰＬから拡張期血圧Ｐｄに至るまでの間でサンプリングするのが好ましい。

［変形例：その３］
上述の実施形態では、スティフネスパラメーターβを用いて血管径Ｄから血圧Ｐを算出することとして説明した。しかし、血圧Ｐの算出方法はこの方法に限らない。例えば、超音波測定ユニット１０が、血流速検出部を有し、超音波反射波信号から血管径を求めるとともに、この血流速検出部が血流速（血流速度）を求めることとする。そして、血管径及び血流速から血圧を算出する。超音波反射波信号から血流速を算出する方法や、血管径及び血流速から血圧を算出する方法は、公知の技術を適用することができる。例えば、特開２０１１−２３９９７２号公報や特開２０１２−００５６９０号公報に記載されている技術を利用することができる。

２ 生体情報測定装置、 ３ 被検体、 １０ 超音波測定ユニット、 １２ 本体装置、 １４ 超音波プローブ、 ２０ 校正値測定ユニット、 ３０ 血管径算出ユニット、 １００ 操作入力部、 １１４ 超音波送受信部、 １２０ 校正用生体情報測定部、 ２００ 処理部、 ２０２ 超音波測定制御部、 ２０４ 血管径変動量算出部、 ２１０ 生体情報算出関数導出部、 ２１２ 参照データ生成部、 ２３０ 血管径推定部、 ２３２ 差異基準推定部、 ２４０ 生体情報算出部、 ２６０ 測定画像生成部、 ３６０ 画像表示部、 ５００ 記憶部

Claims (7)

1. 血管に照射した超音波の反射波信号のデータを当該血管の血管径と対応づけて記憶した記憶部と、
   計測時に前記血管に前記超音波を照射した際の反射波信号のデータを前記データと照合し、前記データに対応づけられた前記血管径を用いて前記計測時の前記血管の径を推定する血管径推定部と、
   を備えた血管径測定装置。
2. 前記記憶部は、異なる血圧における前記データを前記血管径と対応づけて記憶し、
   前記血管径推定部は、前記計測時のデータに最近似する前記データを選択し、前記データに対応する前記血管径を用いて、前記計測時の前記血管の径を推定する、
   請求項１に記載の血管径測定装置。
3. 前記記憶部は、少なくとも拡張期血圧及び収縮期血圧における前記データを記憶する、
   請求項２に記載の血管径測定装置。
4. 血圧が拡張期から収縮期に至る間の前記データを取得せず、収縮期から拡張期に至る間の前記データを取得して前記記憶部に記憶させるデータ生成部、
   を更に備えた請求項２又は３に記載の血管径測定装置。
5. 前記血管径推定部は、前記計測時のデータと、前記最近似するデータとの差異に基づいて、前記計測時の前記血管の径を推定する差異基準推定部を有する、
   請求項２〜４の何れか一項に記載の血管径測定装置。
6. 前記差異基準推定部は、前記血管の前壁部分と後壁部分との相対的な位置関係について前記計測時のデータと前記最近似する前記データとの差異を算出し、算出した相対的な位置関係の差異と、前記最近似する前記データに対応づけられた前記血管径とを用いて、前記計測時の前記血管の径を推定する、
   請求項５の何れか一項に記載の血管径測定装置。
7. 血管に照射した超音波の反射波信号のデータを当該血管の血管径と対応づけて記憶部に記憶させることと、
   計測時に前記血管に前記超音波を照射した際の前記計測時のデータを前記データと照合し、前記データに対応づけられた前記血管径を用いて前記計測時の血管の径を推定することと、
   を含む血管径測定方法。