JP2014236776A

JP2014236776A - 超音波測定装置および超音波測定方法

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Publication number: JP2014236776A
Application number: JP2013119570A
Authority: JP
Inventors: 知典真野; tomonori Mano
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-18
Also published as: US9737283B2; US20140364740A1

Abstract

【課題】超音波の反射波信号に基づく血管壁の層構造の位置特定に関する信憑性の判定技術の実現。
【解決手段】第ｎフレームにおける反射波波形データ４０ｎに基づいて、中外膜境界にあたる第１境界Ｈ１ｎと、内腔内膜境界にあたる第２境界Ｈ２ｎを特定する。第ｍフレームにおける反射波波形データ４０ｍに基づいて中外膜境界にあたる第１境界Ｈ１ｍと、内腔内膜境界にあたる第２境界Ｈ２ｍａ，Ｈ２ｍｂを特定する。そして、第ｎ，第ｍフレーム間での第１境界変位量ｄＨ１と、第２境界変位量ｄＨ２ａ，ｄＨ２ｂとを求める。その一方で、同じ反射波波形データから位相差トラッキングにより血管壁の変位量として参照変位量ｄＨｐを算出する。そして、第１境界変位量ｄＨ１と、第２境界変位量ｄＨ２ａ，ｄＨ２ｂと、参照変位量ｄＨｐとから境界特定の信憑性を評価する評価値（ＥＰ１〜ＥＰ５）を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、血管に照射した超音波の反射波信号に基づいて血管壁の層構造の位置を特定する機能を有する超音波測定装置等に関する。

近年、血管の動脈硬化や循環器機能の計測・診断のために超音波測定装置が用いられる。例えば、動脈硬化の診断には、血管の内膜中膜複合体厚（ＩＭＴ：Intima Media Thickness）を測定することが必要となる。これは、血管壁の内腔内膜境界と中外膜境界との間の距離を測定することに等しく、これらの境界の測定精度がＩＭＴの適切な診断に必須である。

血管壁の内腔内膜境界と中外膜境界との間の距離を測定するには、例えば、複数の超音波振動子アレイが配置された超音波プローブ（深触子）を頸部に当てて超音波ビームを照射する。そして、頸動脈に当たって反射した反射波信号（ＲＦ信号）を超音波プローブで受信し、この反射波信号を処理して血管壁を探索する。

超音波信号は生体内で乱反射するが、血管内腔と血管壁との境界や、血管壁を構成する膜間の境界で比較的強く反射する傾向にあるため、例えば微分処理や閾値処理などによって反射波信号の強度（振幅）が大きい位置を検出することで血管壁の位置を探索することができる。

しかし、内腔内膜境界の反射波の信号強度は、中外膜境界の反射波の信号強度に比べて小さくノイズに埋もれやすい。具体的には、前壁（超音波プローブに近い側の血管壁部）においては、超音波の多重反射の影響を受け易く、その輪郭は不鮮明になりやすい。そのため、前壁あるいは後壁（超音波プローブに遠い側の血管壁部）のＩＭＴを安定して測定することは難しいとされる。

これに関連して、特許文献１には、反射波の信号強度を輝度に置き換え、輝度ピークを検索することでＩＭＴの値を自動的に計算する技術が開示されている。輝度ピークを検索する方法でも、上述のような理由により内腔内膜境界の検出が難しくなるが、特許文献１には、回帰曲線補正や検出位置の平均値を用いることでこれを補う方法が開示されている。しかし、このような方法では、検出出来ない位置が多数ある場合、ＩＭＴ測定の精度が低下し真値に対する誤差が大きくなってしまうおそれがある。

特開平１１−３１８８９６号公報

そもそも、個人毎に血管壁の壁厚や壁の組成などは異なるため、生体からの超音波の反射波信号から血管壁の層構造の境界を検出する精度や信憑性は、測定対象とする生体によって異なる。よって、例え公知の技術を用いてＩＭＴを自動的に算出したとしても、それがどの程度の信憑性と安定性を持った値であるか判断できない問題がある。

本発明はこうした事情を鑑みてなされたものであり、血管に照射した超音波の反射波信号に基づいて血管壁の層構造の位置を特定するにあたり、その信憑性を判定する技術を実現することを目的とする。

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に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第１境界の位置を特定する第１の特定部と、前記反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第２境界の位置を特定する第２の特定部と、前記第１の特定部が特定した位置の変化量と、前記第２の特定部が特定した位置の変化量とに基づいて、前記第１の特定部が特定した位置および前記第２の特定部が特定した位置の両方或いは一方を前記血管の血管壁の層であると判定する信憑性判定部と、を備えた超音波測定装置である。

また、この別形態として、血管に照射した超音波の反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第１境界の位置を特定する第１の特定処理を実行することと、前記反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第２境界の位置を特定する第２の特定処理を実行することと、前記第１の特定処理により特定された位置の変化量と、前記第２の特定処理により特定された位置の変化量との差に基づいて、前記第１の特定処理によって特定された位置および前記第２の特定処理によって特定された位置の両方或いは一方を前記血管の血管壁の層であると判定することと、を含む超音波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、血管壁の層構造のうちの第１境界及び第２境界それぞれの位置を特定し、拍動（心臓の拍動）にともなう当該位置の変化量から、特定した境界位置が血管壁の層であるか否かを判定することができる。

第２の発明は、前記第１境界が、前記第２境界に比べて、前記反射波信号の信号強度が高く表れる境界であり、前記判定部が、前記第２の特定部が特定した位置の変化量が、前記第１の特定部が特定した位置の変化量に近い場合に、前記第２の特定部が特定した位置を前記血管の血管壁の層であると判定する、第１の発明の超音波測定装置である。

より具体的には、第３の発明として、前記第１の特定部が、前記血管の中外膜間境界の位置を前記第１境界の位置として特定し、前記第２の特定部が、前記血管の内腔内膜間境界の位置を前記第２境界の位置として特定する、第２の発明の超音波測定装置を構成することができる。

第２の発明および第３の発明によれば、第１境界と第２境界の特定が可能となる。よって、第１及び第２境界を的確に区別し血管壁の層の位置を判定することができる。

第４の発明は、前記第１の特定部が、前記血管の前壁部の中外膜境界の位置と後壁部の中外膜境界の位置とを前記第１境界の位置として特定し、前記第２の特定部は、前記血管の前壁部の内腔内膜間境界の位置と後壁部の内腔内膜間境界の位置とを前記第２境界の位置として特定し、前記判定部は、前記第１境界の位置に基づく前記血管の外径の変化量を前記第１の特定部が特定した位置の変化量として算出し、前記第２境界の位置に基づく前記血管の内径の変化量を前記第２の特定部が特定した位置の変化量として算出し、前記第２の特定部が特定した位置の変化量が前記第１の特定部が特定した位置の変化量に近い場合に、前記第２の特定部が特定した位置を前記血管の血管壁の層であると判定する、第１の発明の超音波測定装置である。

第４の発明によれば、血管の脈動に伴う中外膜の変位量と内腔内膜の変位量とが同じ或いはほぼ同じであるという観点に基づいて、血管壁の層の位置を判定することができる。

超音波測定装置のシステム構成例を示す図。超音波測定装置による超音波測定について説明する概念図。境界特定の信憑性評価の原理について説明するための概念図。超音波測定装置の機能構成例を示すブロック図。超音波測定装置における主たる処理の流れを説明するためのフローチャート。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態における超音波測定装置のシステム構成例を示す図である。
超音波測定装置２は、超音波の反射波を測定することにより被検体９０の生体情報を測定する装置である。本実施形態では、血管９８の壁部層構造における境界の位置を測定し、その測定結果から生体情報としてＩＭＴ（Intima Media Thickness：血管の内膜中膜複合体厚）を算出する。

超音波測定装置２は、測定結果や操作情報を画像表示するための手段及び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、超音波プローブ１４（深触子）と、処理装置３０とを備える。処理装置３０には、制御基板３１が搭載されており、タッチパネル４，キーボード６，超音波プローブ１４などの装置各部と信号送受可能に接続されている。

制御基板３１には、ＣＰＵ３２や、ＡＳＩＣ、各種ＬＳＩの他、ＩＣメモリーやハードディスク等による記憶媒体３３と、外部装置とのデータ通信を実現する通信ＩＣ３４とが搭載されている。処理装置３０は、ＣＰＵ３２等で記憶媒体３３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、超音波プローブ１４からの超音波の発信制御や、超音波反射波の受信制御、信号解析などの処理を実行する。また、血管壁の層構造の位置を測定のための演算処理や、ＩＭＴ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。

図２は、超音波測定装置２による超音波測定について説明する概念図である。本実施形態では、超音波測定装置２は、被検体９０の皮膚面９６に当てられた超音波プローブ１４が血管９８に向けて所定周期で超音波パルスを発信する。そして、血管９８からの反射波を受信し信号処理することで、皮膚面９６からの深さ別の反射波信号の信号強度データ、いわゆる反射波波形データ４０を得ることができる。反射波波形データ４０は、超音波の発信周期つまりサンプリング周期毎に得られることになる。以降、サンプリング周期を識別する場合には「フレーム」と呼称し、「フレーム番号」を付加して識別する。

図２（１）に示すように、超音波測定装置２は、反射波波形データ４０から信号強度のピークを検索することにより血管壁の層構造の位置を特定する機能を有する。
特定のための方法すなわちアルゴリズムは適宜用意することができる。本実施形態が用意する第１の特定方法では、所定の基準信号強度Ｐ０を超える信号強度が得られるピークのうち最も深い位置のピーク（Ｈ１ｎ：ｎはフレーム番号）を第１境界とし、第１境界より深い範囲で検索される第１境界よりも低いピーク（Ｈ２ｎ：ｎはフレーム番号）を第２境界として特定する。第１境界は血管の中外膜境界、第２境界は内腔内膜境界に相当する。

なお、血管壁の層構造の位置を特定する方法・アルゴリズムは、単数または複数用意される。その数は適宜設定することができる。

また、図２（２）に示すように、超音波測定装置２は血管壁の層構造の位置特定の機能とは別に、血管壁の変位を高精度に測定する機能を有する。本実施形態では、当該機能を位相差トラッキング処理により実現する。

位相差トラッキング処理には種々の方法が知られているが、例えば、次の方法で実現する。すなわち、変位測定の対象（例えば、血管壁の外面）からの反射波を直交検波し、位相遅延の無い正弦波と余弦波に対する位相変調成分から反射波が戻ってきた時点での検波波形の位相θを求める。超音波パルスを周期Ｔ_０で駆動すると、対象の微少変動速度ｖは、続く２つのパルスの中間時点での値として次式（１）で記述される。そして、この微少変動速度ｖを積算することで対象の微少変位を算出する。当該機能により得られた変位量を「参照変位量（ｄＨｐ）」と呼称する。

ｖ（ｔ＋Ｔ_０／２）＝−ｃ｛θ（ｔ＋Ｔ_０）−θ（ｔ）｝／２ω_０Ｔ_０・・・式（１）
ただし、ω_０＝超音波の角周波数、ｃ＝音速である。

なお、当該機能を位相差トラッキング処理以外の他の方法で実現する構成とすることもできる。例えば、反射波信号の一部（例えば、Ｂモード画像の一部）画像部分をテンプレートとして抜き出してパターンマッチング処理を行う変位算出方法や、血管９８の外膜反射が十分にある場合に境界部分をある閾値以上の反射波信号でトレースするなどして変位を求める方法で実現することもできる。

［境界特定の信憑性評価の原理について］
前述のように、個人毎に血管壁の壁厚や壁の組成などが異なるため、血管壁の層構造の境界を特定する精度や信憑性は測定対象とする生体によって異なる。換言すれば、信憑性が一様ではない。そこで、本実施形態の超音波測定装置２は、第１境界及び第２境界の信憑性を評価するための値（評価値）を、それら自身及び位相差トラッキング処理で得られる変位量に基づく参照変位量ｄＨｐを用いて算出する。

図３は、本実施形態における境界特定の信憑性評価の原理について説明するための概念図である。
信憑性評価には、少なくとも２つの反射波波形データを用いる。第ｎフレーム目の反射波波形データ４０ｎと、第ｍフレーム目の反射波波形データ４０ｍとする。なお、第ｎフレームと第ｍフレームとは、ｎ≠ｍであれば、連続していても良いし（例えば、ｎ＝１、ｍ＝２）断続していても良い（例えば、ｎ＝１、ｍ＝３）。

第ｎフレーム目の反射波波形データ４０ｎで第１境界Ｈ１ｎ、及び第２境界Ｈ２ｎが特定されたとする。そして、第ｍフレーム目の反射波波形データ４０ｍで、１つの第１境界Ｈ１ｍと、２つの第２境界Ｈ２ｍａ，Ｈ２ｍｂとが特定されたとする。図３がこの場合である、第ｍフレーム目の２つの第２境界Ｈ２ｍａ，Ｈ２ｍｂそれぞれの信憑性を評価する。

信憑性の評価値を求めるために、先ず比較するフレーム間における参照変位量ｄＨｐを算出する（図２（２）参照）。そして、比較するフレーム間における第１境界変位量ｄＨ１と第２境界変位量ｄＨ２をそれぞれ算出する。

第１境界変位量ｄＨ１と第２境界変位量ｄＨ２は、異なるフレーム間で特定された同種境界の組み合わせ毎に算出される。図３の例では、第１境界Ｈ１については、第ｎフレームと第ｍフレームともに１つしか特定されていないので、第１境界変位量ｄＨ１は１つだけ算出される。しかし、第２境界Ｈ２については、第ｎフレームでは１つだけ特定されているが第ｍフレームでは２つ特定されているので、第２境界Ｈ２ｎと第２境界Ｈ２ｍａの組み合わせ、及び、第２境界Ｈ２ｎと第２境界Ｈ２ｍｂの組み合わせがある。そこで、それぞれの組み合わせ毎の第２境界変位量ｄＨ２ｍａ，ｄＨ２ｍｂを求める。

そして、「心拍動に伴う層構造の全体の厚さの変化は、心拍動に伴う変位量に比べて微少」であり、且つ「心拍動に伴う層構造別の厚さの変化の違いは微少」であるため、「心拍動に伴う第１境界の変位と第２境界の変位とにはほとんど差が生じない」との原理に基づいて、信憑性を表す指標として第１〜第５の評価値を算出する。

具体的には、第１評価値（ＥＰ１）は、参照変位量ｄＨｐと第１境界変位量ｄＨ１との差の絶対値である。第２評価値（ＥＰ２）は、参照変位量ｄＨｐと第２境界変位量ｄＨ２との差の絶対値である。第３評価値（ＥＰ３）は、参照変位量ｄＨｐと第１境界変位量ｄＨ１との比である。第４評価値（ＥＰ４）は、参照変位量ｄＨｐと第２境界変位量ｄＨ２との比である。第５評価値（ＥＰ５）は、第１境界変位量ｄＨ１と第２境界変位量ｄＨ２との差の絶対値である。

第１・第２・第５の評価値は値が小さいほど原理を満たすと考えられる。つまり、評価値が小さいほど信憑性は高いと判断できる。第３及び第４評価値は、参照変位量ｄＨｐを分子とする比とするならば、「１」に近いほど信憑性が高いと判断できる。信憑性が高いということは、第１境界及び第２境界が、血管壁の層の位置である可能性が高いことを示す。従って、第１・第２・第５の評価値が小さいことを示す所定の条件（例えば、０．１以下や０．０５以下）を満たした場合、或いは、第３・第４の評価値が「１」に近いことを示す所定の条件（例えば、０．９〜１．１の間や、０．９５〜１．０５の間）を満たした場合に、第１境界及び第２境界が、血管壁の層の位置であると判定する。

本実施形態の超音波測定装置２は、これら第１〜第５の評価値を、対応する第１境界Ｈ１や第２境界Ｈ２とともに出力（例えば、タッチパネル４に表示）して、オペレーターに信憑性の判定に役立つ情報として提供する。

また、血管壁の層構造の位置を特定する方法（アルゴリズム）そのものを、これらの評価値に基づいて評価することもできる。そこで、本実施形態の超音波測定装置２では、最も信憑性の高い第１境界Ｈ１及び第２境界Ｈ２を選択し、選択した第１境界Ｈ１及び第２境界Ｈ２に基づいてＩＭＴを算出し、出力（例えば、タッチパネル４に表示）する。

なお、第１〜第５評価値は必ずしも全てを算出しなければならない訳ではなく、超音波測定装置２の測定対象とする生体情報の内容に応じて適宜取捨選択することができる。例えば、第１評価値と第２評価値とを省略して、第１境界についての信憑性の評価を省き、第２境界の信憑性についてのみ評価する構成とすることもできる。勿論その逆も可能である。また、第１境界を信憑性が高いものとし、第２境界の信憑性を判定するのであれば、第５評価値のみを算出するとしてもよい。

［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４は、本実施形態の超音波測定装置２の機能構成例を示すブロック図である。
超音波測定装置２は、操作入力部１００と、駆動制御部１１０と、送受信回路１１２と、受信合成部１１４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が操作入力部１００に該当する。

駆動制御部１１０と、送受信回路１１２と、受信合成部１１４とは、公知の超音波測定技術により実現され、超音波プローブ１４から測定用超音波パルスの発生や発信制御と、受信した反射波の増幅や信号処理を担う。
具体的には、駆動制御部１１０は、超音波プローブ１４から超音波パルスの発信タイミングを制御する送信制御信号を送受信回路１１２へ出力する。送受信回路１１２は、駆動制御部１１０からの送信制御信号に従ってパルス電圧を発生させ、送信遅延処理を行って各超音波振動子へのパルス電圧の出力タイミングの調整を行う。また、受信した反射波の増幅やフィルター処理を行って、その結果を受信合成部１１４へ出力することができる。受信合成部１１４は、必要に応じて遅延処理等を行っていわゆる受信信号のフォーカスに係る処理を実行し、反射波波形データ４０を生成し処理部２００へ出力する。

処理部２００は、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測定に係る各種の演算処理を実行する。図１の処理装置３０や制御基板３１が処理部２００に該当する。

本実施形態では、第１境界特定部２０１と、第２境界特定部２０２と、参照変位量算出部２０３と、信憑性判定部２１０と、特定方法評価部２２０と、報知制御部２２１と、生体情報算出部２２２と、画像生成部２６０とを有する。

第１境界特定部２０１と第２境界特定部２０２は、反射波波形データ４０に基づいて血管壁の層構造のうちの第１境界及び第２境界を特定する。本実施形態では、境界特定方法（アルゴリズム）毎に第１境界及び第２境界を特定する。特定に係るデータは、信憑性判定部２１０へ出力される。また、記憶部５００に境界特定データ５２０として記憶される。

１つの境界特定データ５２０には、何れの境界特定方法を用いたかを示す識別情報（図４の境界特定方法プログラム５０４や境界特定データ５２０等に記載したの「Ａ１」がこれに相当）と、フレーム識別情報（図４の境界特定データ５２０や参照変位量データ５２２等に記載した「ｎ」がこれに相当）と、特定された第１境界Ｈ１ｎ及び第２境界Ｈ２ｎのデータ（境界特定データ５２０）とを格納する。

参照変位量算出部２０３は、心拍動に起因する血管の超音波測定深度方向への変位すなわち参照変位量ｄＨｐを算出する。算出されたデータは信憑性判定部２１０へ出力される。また、記憶部５００に参照変位量データ５２２として記憶される。

１つの参照変位量データ５２２には、算出に使用された反射波波形データ４０の２つのフレーム識別情報（図４中の「ｎ」「ｍ」がこれに相当）と、算出された参照変位量ｄＨｐが格納される。

信憑性判定部２１０は、第１境界変位量算出部２１１と、第２境界変位量算出部２１２と、変位量比較部２１３とを有する。

第１境界変位量算出部２１１は、異なる２つの反射波波形データ４０ｎ，４０ｍ（図３参照）それぞれで求められた第１境界のデータに基づいて、第１境界位置の拍動に起因する変化量すなわち第１境界変位量ｄＨ１を算出し、変位量比較部２１３へ出力する。同様にして、第２境界変位量算出部２１２は、第２境界位置の拍動に起因する変化量、すなわち第２境界変位量ｄＨ２を算出し、変位量比較部２１３へ出力する。
また、算出された第１境界変位量ｄＨ１及び第２境界変位量ｄＨ２は、比較した反射波波形データのフレーム識別情報と対応づけられ、記憶部５００に境界変位量データ５２４として記憶される。

変位量比較部２１３は、参照変位量ｄＨｐ・第１境界変位量ｄＨ１・第２境界変位量ｄＨ２に基づいて、特定された第１境界Ｈ１および第２境界Ｈ２の信憑性を判定するための指標となる第１評価値ＥＰ１〜第５評価値ＥＰ５を算出し、特定方法評価部２２０へ出力する。また、算出された第１評価値ＥＰ１〜第５評価値ＥＰ５は、算出基礎となった第１境界Ｈ１および第２境界Ｈ２を特定した特定方法の識別情報や、比較した反射波波形データ４０のフレーム識別情報と対応づけられ、評価値データ５２６として記憶部５００に記憶される。

特定方法評価部２２０は、第１境界Ｈ１及び第２境界Ｈ２を特定する特定方法（換言すれば、境界位置を検出する「位置検出方法」と言える。）を評価する。そして、生体情報の算出に適した特定方法の識別情報を生体情報算出部２２２へ出力する。また、評価結果を画像生成部２６０へ出力する。

具体的には、特定方法評価部２２０は、第１評価値〜第５評価値の少なくとも１つ（例えば、比較的境界を検出し難い内腔内膜境界に関連する第２評価値（ＥＰ２））を高い信憑性があることを示す所定の条件を満たすかを判断する。すなわち、内腔内膜境界として特定した位置の変化量が、中外膜境界の位置として特定した位置の変化量に近いことを示す所定の条件の満たした場合に、内腔内膜境界として特定した位置が、正しく血管壁の層の位置を特定していると判断する。そして、所定の条件を満たしたこと、すなわち高い信憑性があると評価した特定方法の識別情報を生体情報算出部２２２へ出力する。

報知制御部２２１は、信憑性判定部２１０による判定結果を報知する制御を行う。具体的には、信憑性判定部２１０から特定方法の識別情報と、判定結果に相当する当該方法に対応する第１評価値〜第５評価値とを取得する。また、特定方法評価部２２０からは、高い信憑性があると評価した特定方法の識別情報を取得する。そして、特定方法別に第１評価値〜第５評価値と、高い信憑性があると評価されたか否かの結果とを対応づけて、信憑性の評価値順に表示する制御を行う。なお、表示ではなく、音声出力や、所定の通知信号を出力する等の報知出力であってもよい。

生体情報算出部２２２は、超音波測定装置２が測定対象とする生体情報（本実施形態ではＩＭＴ）を算出し、算出結果を画像生成部２６０へ出力する。また、記憶部５００の生体情報データ５２８へ格納する。具体的には、特定方法評価部２２０から得られた特定方法の識別情報に対応する第１境界Ｈ１（中外膜境界）と第２境界Ｈ２（内腔内膜境界）との間の距離を算出する。また、算出結果を画像生成部２６０へ出力する。

画像生成部２６０は、本実施形態における測定結果の出力形態の１つとして、画像表示の制御を行う。具体的には、境界特定に参照したフレームの識別情報と、反射波波形データ４０と、ＩＭＴと、信憑性判定部２１０による判定結果の報知に相当する情報（例えば、特定方法の識別情報別に、第１境界Ｈ１、第２境界Ｈ２、参照変位量ｄＨｐ、第１評価値ＥＰ１〜第５評価値ＥＰ５、及び、高い信憑性があると評価されたか否かの結果、を対応づけて評価値の昇順に配列した表示）と、を表示する画像を生成する。そして、当該画像を表示させるための信号を画像表示部３６０へ出力する。よって、画像生成部２６０は、信憑性判定部２１０の判定結果を報知する報知部としての機能を兼ねる。

画像表示部３６０は、画像を表示するデバイスである。図１のタッチパネル４がこれに相当する。

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、処理装置３０の制御基板３１に搭載されている記憶媒体３３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は超音波測定装置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。

本実施形態の記憶部５００は、測定プログラム５０２と、反射波波形データ４０と、境界特定データ５２０と、参照変位量データ５２２と、境界変位量データ５２４と、評価値データ５２６と、生体情報データ５２８とを格納する。

測定プログラム５０２は、処理部２００の機能を実現させるためのプログラムである。例えば、第１境界特定部２０１及び第２境界特定部２０２をＣＰＵ３２等による演算処理によって実現する構成、すなわちソフトウェア的に実現する構成であれば、境界特定の方法毎に境界特定方法プログラム５０４を含むことになる。また、信憑性判定部２１０をソフトウェア的に実現する構成では、信憑性判定部２１０の機能をコンピューターに実現させるための信憑性判定プログラム５０６を含む。同様に、特定方法評価部２２０をソフトウェア的に実現する構成では、特定方法評価部２２０の機能を実現させるための特定方法評価プログラム５０８を含むこととなる。勿論、これら各部の機能を電子回路等のハードウェアで実現する構成であれば、対応するプログラムを省略することができる。

その他、各種の計時に必要なカウンターや、フラグ、位相トラッキング制御に必要な各種データなども適宜記憶部５００に記憶されるものとする。

［処理の流れの説明］
次に、超音波測定装置２の動作について説明する。
図５は、本実施形態における超音波測定装置２における主たる処理の流れを説明するためのフローチャートである。超音波測定装置２の処理部２００は、先ず測定用超音波パルスの発信と受信及び受信信号の処理を開始して、所定周期毎に反射波波形データ４０を生成することで測定を開始する（ステップＳ２）。また、位相差トラッキング処理を開始して、フレーム単位での参照変位量ｄＨｐの算出及び出力を開始する（ステップＳ４）。

次いで、境界位置特定のために比較される第ｎフレームの反射波波形データが取得できたか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、ｎを例えば１０の倍数とし、ｍをｎ＋１とすることで、１０フレーム単位でステップＳ１８〜Ｓ２４の処理を実行することができる。但し、ｎ，ｍの設定方法は任意であり、ステップＳ１８〜Ｓ２４の処理の間隔を広げたければｎをより大きな数の倍数とすればよい。第ｎフレームの反射波波形データが取得できたならば（ステップＳ６のＹＥＳ）、処理部２００は第ｎフレームにおける第１境界（Ｈ１ｎ）と、第２境界（Ｈ２ｎ）とを特定する（ステップＳ８）。

そして、境界位置特定のために比較される第ｍフレームの反射波波形データが取得できたならば（ステップＳ１０のＹＥＳ）、処理部２００は第ｍフレームにおける第１境界（Ｈ１ｍ）と、第２境界（Ｈ２ｍ）とを特定する（ステップＳ１２）。

次に、第ｎフレームと第ｍフレームとの間における第１境界変位量（ｄＨ１）と、第２境界変位量（ｄＨ２）とを算出し（ステップＳ１４）、第ｎフレームと第ｍフレームとの間における参照変位量ｄＨｐを算出する（ステップＳ１６）。

次いで、処理部２００は、第１評価値〜第５評価値を算出し（ステップＳ１８）、算出した評価値に基づいて、境界特定方法毎に信憑性を判定し、最も信憑性の高い特定方法と、当該方法により特定された第１境界及び第２境界のうち最も信憑性が高い境界を決定する（ステップＳ２０）。これは、血管壁の層を判定することを意味する。ここで、最も信憑性の高い特定方法は、信憑性が所定の条件を満たす特定方法の中から決定される。所定の条件とは、内腔内膜境界として特定した位置の変化量が、中外膜境界の位置として特定した位置の変化量に近いことを示す条件として定められる。例えば、第１・第２・第５の評価値であれば０．１以下、第３・第４の評価値であれば０．９〜１．１の間といった条件が定められる。

そして、決定された最も信憑性の高い第１境界及び第２境界に基づいて生体情報（本実施形態ではＩＭＴ）を算出し（ステップＳ２２）、生体情報とともに、その算出に使用された第１境界や第２境界、第１評価値〜第５評価値、反射波波形データ４０をタッチパネル４に表示させる（ステップＳ２４）。

測定終了操作が入力されるまで（ステップＳ２６のＮＯ）、ステップＳ６からＳ２４を繰り返し実行する。そして、測定終了操作が入力されたならば（ステップＳ２６のＹＥＳ）、一連の処理を終了する。

以上、本実施形態によれば血管に照射した超音波の反射波信号に基づいて血管壁の層構造（例えば、層構造の境界）の位置を特定するにあたり、その信憑性を判定するための評価値を算出して信憑性を判定することが可能となる。また、評価値を利用して、層構造の位置を特定する特定方法の信憑性を判定することもできる。また、評価値に基づいて、生体情報の算出に用いる層構造の位置を決定することで、測定精度を高めることができる。

本発明を適用可能な実施形態は、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。

例えば、上記実施形態では中外膜境界と内腔内膜境界の２つの位置を特定する構成について説明したが、特定する層構造の位置は１つでも良いし３つ以上でもよい。例えば、３つ以上の場合には、例えば血管壁外面の位置を特定位置に追加することができる。その場合には、境界特定部と境界変位量算出部をそれぞれ増やせば良い。

また、反射波波形データの形式は、適宜設定可能である。超音波測定におけるいわゆるＡモード、Ｂモード、Ｍモードなど各種データ形式を適宜利用可能である。

２超音波測定装置、１４超音波プローブ、３０処理装置、９８血管、１００操作入力部、１１０駆動制御部、１１２送受信回路、１１４受信合成部、２００処理部、２０１第１境界特定部、２０２第２境界特定部、２０３参照変位量算出部、２１０信憑性判定部、２１１第１境界変位量算出部、２１２第２境界変位量算出部、２１３変位量比較部、２２０特定方法評価部、２２２生体情報算出部

Claims

血管に照射した超音波の反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第１境界の位置を特定する第１の特定部と、
前記反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第２境界の位置を特定する第２の特定部と、
前記第１の特定部が特定した位置の変化量と、前記第２の特定部が特定した位置の変化量とに基づいて、前記第１の特定部が特定した位置および前記第２の特定部が特定した位置の両方或いは一方を前記血管の血管壁の層であると判定する判定部と、
を備えた超音波測定装置。
前記第１境界は、前記第２境界に比べて、前記反射波信号の信号強度が高く表れる境界であり、
前記判定部は、前記第２の特定部が特定した位置の変化量が、前記第１の特定部が特定した位置の変化量に近い場合に、前記第２の特定部が特定した位置を前記血管の血管壁の層であると判定する、
請求項１に記載の超音波測定装置。
前記第１の特定部は、前記血管の中外膜間境界の位置を前記第１境界の位置として特定し、
前記第２の特定部は、前記血管の内腔内膜間境界の位置を前記第２境界の位置として特定する、
請求項２に記載の超音波測定装置。
前記第１の特定部は、前記血管の前壁部の中外膜境界の位置と後壁部の中外膜境界の位置とを前記第１境界の位置として特定し、
前記第２の特定部は、前記血管の前壁部の内腔内膜間境界の位置と後壁部の内腔内膜間境界の位置とを前記第２境界の位置として特定し、
前記判定部は、前記第１境界の位置に基づく前記血管の外径の変化量を前記第１の特定部が特定した位置の変化量として算出し、前記第２境界の位置に基づく前記血管の内径の変化量を前記第２の特定部が特定した位置の変化量として算出し、前記第２の特定部が特定した位置の変化量が前記第１の特定部が特定した位置の変化量に近い場合に、前記第２の特定部が特定した位置を前記血管の血管壁の層であると判定する、
請求項１に記載の超音波測定装置。
血管に照射した超音波の反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第１境界の位置を特定する第１の特定処理を実行することと、
前記反射波信号に基づいて、前記血管の血管壁の層構造のうちの第２境界の位置を特定する第２の特定処理を実行することと、
前記第１の特定処理により特定された位置の変化量と、前記第２の特定処理により特定された位置の変化量との差に基づいて、前記第１の特定処理によって特定された位置および前記第２の特定処理によって特定された位置の両方或いは一方を前記血管の血管壁の層であると判定することと、
を含む超音波測定方法。