JP2015085142A - Organism blood vessel state measuring apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organism blood vessel state measuring apparatus which suitably detects pulsation timing of a blood vessel.SOLUTION: An organism blood vessel state measuring apparatus includes: a probe direction control part 102 which changes the direction of an ultrasonic probe 24 against a blood vessel 20; a time series waveform detection part 100 which detects a time series waveform of the variation in a radial direction of the blood vessel 20 on the basis of a reflection signal received in correspondence with each direction of the ultrasonic probe 24; and a deflection direction detection part 104 which detects the direction of the ultrasonic probe 24 in which the variation in the radial direction of the blood vessel 20 becomes the largest from the time series waveform corresponding to each direction of the ultrasonic probe 24 detected by the time series waveform detection part 100. Therefore, the organism blood vessel state measuring apparatus can suitably measure the change in the diameter dimension of the blood vessel 20 even when the way of change of the blood vessel 20 is deflected due to a tissue such as a peripheral muscle 70 and constraint with the ultrasonic probe 24 and the like.

Description

本発明は、生体の一部の血管に対する超音波の反射信号に基づいてその血管の状態を測定する生体血管状態測定装置に関し、特に、血管の拍動タイミングを好適に検出するための改良に関する。   The present invention relates to a biological blood vessel state measuring apparatus that measures the state of a blood vessel based on an ultrasonic reflection signal with respect to a part of blood vessels of a living body, and more particularly to an improvement for suitably detecting the pulsation timing of a blood vessel.

生体に超音波センサを接触させてその表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させ、その超音波の反射信号に基づいて前記血管の血管径、内腔径等の状態を測定する生体血管状態測定装置が知られている。例えば、特許文献1に記載された血管形状測定装置がその一例である。この生体血管状態測定装置による血管状態の測定は、例えば、前記血管と他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理、或いはその反射信号から合成される超音波画像上における距離測定等により行われる。   A living body in which an ultrasonic sensor is brought into contact with a living body, ultrasonic waves are radiated to a blood vessel located under the epidermis, and a state of a blood vessel diameter, a lumen diameter, or the like of the blood vessel is measured based on a reflected signal of the ultrasonic wave A blood vessel state measuring device is known. For example, the blood vessel shape measuring apparatus described in Patent Document 1 is an example. The measurement of the blood vessel state by this biological blood vessel state measuring device is, for example, a time difference process between ultrasonic reflection signals reflected from their boundaries due to a difference in propagation speed between the blood vessel and another tissue, or a combination of the reflection signals. This is performed by distance measurement on an ultrasonic image.

特許第4441664号公報Japanese Patent No. 4444164

前記血管の状態測定においては、データ量を低減させるために心臓の拍動に同期して一定のタイミングで記録した超音波画像等を用いて測定する方法が採られることが多い。例えば上腕では、心電図におけるR波から約50〜100(ms)で脈波が到達するが、脈波の伝播は血管径や壁厚、壁の弾性等に依存するため、同じ距離離れていても脈波伝播時間には個人差(個体差)がある。そこで、前記超音波画像等から前記血管の拍動タイミングを検出することが求められる。ところで、前記血管の血管径が変化する態様としては、その血管の膨らみや移動等があるが、変化の仕方が周囲の筋肉等の組織やプローブによる拘束等に起因して偏向することが考えられる。すなわち、測定の仕方によっては前記血管の径寸法の変化を好適に測定できず、前記血管の拍動タイミングを好適に検出できないという不具合があった。前記従来の技術では、斯かる不具合を解決することができなかった。このような課題は、生体血管状態測定装置の性能向上を意図して本発明者等が鋭意研究を継続する過程において新たに見出したものである。   In the blood vessel state measurement, in order to reduce the amount of data, a method of measuring using an ultrasonic image or the like recorded at a constant timing in synchronization with the heart beat is often employed. For example, in the upper arm, the pulse wave arrives at about 50 to 100 (ms) from the R wave in the electrocardiogram, but the propagation of the pulse wave depends on the blood vessel diameter, wall thickness, wall elasticity, etc. There are individual differences (individual differences) in pulse wave propagation time. Therefore, it is required to detect the pulsation timing of the blood vessel from the ultrasonic image or the like. By the way, as an aspect in which the blood vessel diameter of the blood vessel changes, the blood vessel swells and moves, and the like, but it is conceivable that the way of change is deflected due to a tissue such as a surrounding muscle or a restriction by a probe. . That is, depending on the measurement method, a change in the diameter of the blood vessel cannot be measured appropriately, and the pulsation timing of the blood vessel cannot be detected appropriately. The conventional technology cannot solve such a problem. Such a problem has been newly found in the process in which the present inventors have continued intensive studies with the intention of improving the performance of the biological blood vessel state measuring apparatus.

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、血管の拍動タイミングを好適に検出する生体血管状態測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a biological blood vessel state measuring apparatus that suitably detects the pulsation timing of a blood vessel.

斯かる目的を達成するために、本第1発明の要旨とするところは、生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させ、その超音波の反射信号に基づいて前記血管の状態を測定する生体血管状態測定装置であって、前記血管に対して超音波を放射させ、且つその超音波の反射信号を受信するプローブと、前記血管に対するそのプローブの方向を変化させるプローブ方向制御部と、そのプローブ方向制御部により変化させられる前記プローブの各方向に対応して、前記プローブにより受信される前記反射信号に基づいて前記血管の径方向の変化量の時系列波形を検出する時系列波形検出部と、その時系列波形検出部により検出される前記プローブの各方向に対応する前記時系列波形から、前記血管の径方向の変化量が最も大きくなる前記プローブの方向を検出する偏向方向検出部とを、備えたことを特徴とするものである。   In order to achieve such an object, the gist of the first invention is that an ultrasonic wave is radiated to a blood vessel located in the epidermis of a living body, and the state of the blood vessel is based on the reflected signal of the ultrasonic wave. A blood vessel state measuring apparatus for measuring a probe, a probe for emitting ultrasonic waves to the blood vessels and receiving reflected signals of the ultrasonic waves, and a probe direction control unit for changing the direction of the probes with respect to the blood vessels Corresponding to each direction of the probe that is changed by the probe direction control unit, and detecting a time series waveform of a change amount in the radial direction of the blood vessel based on the reflected signal received by the probe From the waveform detection unit and the time-series waveform corresponding to each direction of the probe detected by the time-series waveform detection unit, the amount of change in the radial direction of the blood vessel is the largest. A deflection direction detection unit for detecting the direction of the over blanking, is characterized in that it comprises.

このように、前記第1発明によれば、前記血管に対して超音波を放射させ、且つその超音波の反射信号を受信するプローブと、前記血管に対するそのプローブの方向を変化させるプローブ方向制御部と、そのプローブ方向制御部により変化させられる前記プローブの各方向に対応して、前記プローブにより受信される前記反射信号に基づいて前記血管の径方向の変化量の時系列波形を検出する時系列波形検出部と、その時系列波形検出部により検出される前記プローブの各方向に対応する前記時系列波形から、前記血管の径方向の変化量が最も大きくなる前記プローブの方向を検出する偏向方向検出部とを、備えたものであることから、前記血管の変化の仕方が周囲の筋肉等の組織やプローブによる拘束等に起因して偏向する場合においても、前記血管の径寸法の変化を好適に測定できる。すなわち、血管の拍動タイミングを好適に検出する生体血管状態測定装置を提供することができる。   As described above, according to the first aspect of the invention, the probe that radiates ultrasonic waves to the blood vessel and receives the reflected signal of the ultrasonic waves, and the probe direction control unit that changes the direction of the probe with respect to the blood vessel. Corresponding to each direction of the probe that is changed by the probe direction control unit, and detecting a time series waveform of a change amount in the radial direction of the blood vessel based on the reflected signal received by the probe Deflection direction detection for detecting the direction of the probe with the largest amount of change in the radial direction of the blood vessel from the waveform detection unit and the time-series waveform corresponding to each direction of the probe detected by the time-series waveform detection unit Even when the way of changing the blood vessels is deflected due to tissue such as surrounding muscles or restraint by a probe, etc. The change in the diameter of the blood vessel can be suitably determined. That is, it is possible to provide a biological blood vessel state measuring device that suitably detects the pulsation timing of a blood vessel.

前記第1発明に従属する本第2発明の要旨とするところは、前記偏向方向検出部により検出された前記プローブの方向に対応して前記時系列波形検出部により検出される前記時系列波形の周期を検出する周期検出部と、その周期検出部により検出された前記時系列波形の周期に基づいて前記血管の拍動タイミングを検出する拍動タイミング検出部とを、備えたものである。このようにすれば、前記血管の変化の仕方が周囲の筋肉等の組織やプローブによる拘束等に起因して偏向する場合においても、前記血管の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   The gist of the second invention subordinate to the first invention is that the time-series waveform detected by the time-series waveform detector corresponding to the direction of the probe detected by the deflection direction detector. A cycle detection unit that detects a cycle, and a pulsation timing detection unit that detects the pulsation timing of the blood vessel based on the cycle of the time-series waveform detected by the cycle detection unit. In this way, the pulsation timing of the blood vessel can be detected in a suitable and practical manner even when the way of blood vessel change is deflected due to tissue such as surrounding muscles or restraint by a probe. be able to.

前記第2発明に従属する本第3発明の要旨とするところは、前記時系列波形検出部により検出される前記時系列波形に、所定の時間間隔に対応するフレームを設定するフレーム設定部と、そのフレーム設定部により設定される前記フレームを時間方向にシフトさせ、各シフト時における前記フレームに含まれる前記時系列波形を取得するフレーム内波形取得部とを、備え、前記周期検出部は、前記フレーム内波形取得部により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数を算出し、算出された自己相関関数に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものである。このようにすれば、前記血管の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   The gist of the third invention subordinate to the second invention is that a frame setting unit that sets a frame corresponding to a predetermined time interval in the time-series waveform detected by the time-series waveform detection unit; An intra-frame waveform acquisition unit that shifts the frame set by the frame setting unit in the time direction and acquires the time-series waveform included in the frame at each shift, and the period detection unit includes An autocorrelation function of a time series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit is calculated, and a period of the time series waveform is detected based on the calculated autocorrelation function. In this way, the pulsation timing of the blood vessel can be detected in a suitable and practical manner.

前記第3発明に従属する本第4発明の要旨とするところは、前記周期検出部は、前記フレーム内波形取得部により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、算出された自己相関関数の勾配に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものである。このようにすれば、前記血管の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   The gist of the fourth invention, which is dependent on the third invention, is that the period detection unit calculates the gradient of the autocorrelation function of the time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit. And calculating the period of the time-series waveform based on the calculated gradient of the autocorrelation function. In this way, the pulsation timing of the blood vessel can be detected in a suitable and practical manner.

前記第4発明に従属する本第5発明の要旨とするところは、前記周期検出部は、前記フレーム内波形取得部により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、前記各フレームに対応して算出される前記勾配の総和の平均に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものである。このようにすれば、前記血管の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   The gist of the fifth invention, which is dependent on the fourth invention, is that the period detection unit calculates the gradient of the autocorrelation function of the time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit. The period of the time-series waveform is detected based on the average of the sum of the gradients calculated corresponding to each frame. In this way, the pulsation timing of the blood vessel can be detected in a suitable and practical manner.

本発明の一実施例である生体血管状態測定装置の全体的な構成を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the whole structure of the biological blood vessel state measuring apparatus which is one Example of this invention. 図1の生体血管状態測定装置における超音波プローブの位置決めに関して本実施例で用いられるxyz軸直交座標軸を説明する図である。It is a figure explaining the xyz-axis orthogonal coordinate axis | shaft used in a present Example regarding the positioning of the ultrasonic probe in the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置の測定対象である血管の多層膜構成を概略的に示す拡大図である。It is an enlarged view which shows roughly the multilayer film structure of the blood vessel which is a measuring object of the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管状態の測定においてモニタ画面表示装置に表示される血管の超音波画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the ultrasonic image of the blood vessel displayed on a monitor screen display apparatus in the measurement of the blood vessel state by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管のFMD評価における、阻血開放後の血管内腔径の変化を例示したタイムチャートである。2 is a time chart illustrating the change in the diameter of a blood vessel lumen after release of ischemia in the blood vessel FMD evaluation by the biological blood vessel state measurement apparatus of FIG. 1. 図1の生体血管状態測定装置に備えられた制御機能の一例の要部を説明する機能ブロック線図である。It is a functional block diagram explaining the principal part of an example of the control function with which the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の生体血管状態測定装置により反射信号に基づいて生成される血管の短軸画像の見え方の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the appearance of the short-axis image of the blood vessel produced | generated based on a reflected signal by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置の測定対象である血管の血管径の変化の態様をその短軸断面画像に基づいて説明する図である。It is a figure explaining the aspect of the change of the vascular diameter of the blood vessel which is a measuring object of the biological vascular state measuring apparatus of FIG. 1 based on the short-axis cross-sectional image. 図1の生体血管状態測定装置の測定対象である血管の血管径の変化の態様をその短軸断面画像に基づいて説明する図である。It is a figure explaining the aspect of the change of the vascular diameter of the blood vessel which is a measuring object of the biological vascular state measuring apparatus of FIG. 1 based on the short-axis cross-sectional image. 図1の生体血管状態測定装置の測定対象である血管の血管径の変化の態様をその短軸断面画像に基づいて説明する図である。It is a figure explaining the aspect of the change of the vascular diameter of the blood vessel which is a measuring object of the biological vascular state measuring apparatus of FIG. 1 based on the short-axis cross-sectional image. 図9に示すように血管径の変化が偏向する血管に対する超音波プローブの方向に応じた短軸画像の見え方の違いを説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a difference in appearance of a short-axis image according to the direction of the ultrasonic probe with respect to a blood vessel in which a change in blood vessel diameter is deflected as shown in FIG. 9. 図9に示すように血管径の変化が偏向する血管に対する超音波プローブの方向に応じた短軸画像の見え方の違いを説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a difference in appearance of a short-axis image according to the direction of the ultrasonic probe with respect to a blood vessel in which a change in blood vessel diameter is deflected as shown in FIG. 9. 図9に示すように血管径の変化が偏向する血管に対する超音波プローブの方向に応じた短軸画像の見え方の違いを説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a difference in appearance of a short-axis image according to the direction of the ultrasonic probe with respect to a blood vessel in which a change in blood vessel diameter is deflected as shown in FIG. 9. 図11に対応して、超音波プローブにより検出される反射信号に基づいて検出される時系列波形を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a time-series waveform detected based on a reflection signal detected by an ultrasonic probe, corresponding to FIG. 11. 図12に対応して、超音波プローブにより検出される反射信号に基づいて検出される時系列波形を例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a time-series waveform detected based on a reflection signal detected by an ultrasonic probe, corresponding to FIG. 12. 図1の生体血管状態測定装置の測定対象である血管を、その短軸断面に関して周方向に均等に複数のブロックに区分する例を説明する図である。It is a figure explaining the example which divides | segments the blood vessel which is a measuring object of the biological vascular state measuring apparatus of FIG. 1 into several blocks equally in the circumferential direction regarding the short-axis cross section. 図1の生体血管状態測定装置により検出される時系列波形の一例を示すと共に、その時系列波形にフレームが設定される様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that a frame is set to the time-sequential waveform while showing an example of the time-sequential waveform detected by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図17に示す時系列波形に対応して算出された自己相関値を示す図である。It is a figure which shows the autocorrelation value calculated corresponding to the time series waveform shown in FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管壁移動量測定制御の一例の要部を説明するフローチャートである。2 is a flowchart for explaining a main part of an example of blood vessel wall movement measurement control by the biological blood vessel state measurement device of FIG. 1. 図1の生体血管状態測定装置による時系列波形作成制御の一例の要部を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the principal part of an example of the time-sequential waveform creation control by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による拍動ピーク検出制御の一例の要部を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the principal part of an example of the pulsation peak detection control by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG.

本発明の血管形状測定装置は、好適には、生体の上腕表皮下における動脈である上腕動脈の測定を行うものである。或いは、生体の前腕部やトウ骨動脈など表皮面より測定できる動脈や静脈、その他の下肢の血管等の血管パラメータの測定においても同様に適用され、効果を奏するものである。   The blood vessel shape measuring apparatus of the present invention preferably measures the brachial artery, which is an artery in the upper arm epidermis of a living body. Alternatively, the present invention is similarly applied to the measurement of blood vessel parameters such as arteries and veins that can be measured from the epidermis surface such as the forearm portion of the living body and the tibia artery, and blood vessels of other lower limbs, and has an effect.

本発明の血管形状測定装置に備えられたプローブは、好適には、互いに平行な2列の第1短軸用超音波アレイ探触子及び第2短軸用超音波アレイ探触子と、それらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子とを一平面に有して成るH型のハイブリッド型の超音波プローブである。或いは、インライン型やその他のプローブを備えた血管形状測定装置にも本発明は同様に適用され、効果を奏するものである。   The probe provided in the blood vessel shape measuring apparatus of the present invention is preferably composed of two parallel arrays of the first short axis ultrasonic array probe and the second short axis ultrasonic array probe. This is an H-type hybrid type ultrasonic probe having a long-axis ultrasonic array probe connecting the central portions in the longitudinal direction on one plane. Alternatively, the present invention is similarly applied to a blood vessel shape measuring apparatus provided with an inline type or other probe, and there is an effect.

本発明の血管形状測定装置は、好適には、3つの超音波アレイ探触子を有する超音波プローブを備えたものであるが、2つの超音波アレイ探触子或いは4つ以上の超音波アレイ探触子を有する超音波プローブを備えた生体血管状態測定装置にも本発明は好適に適用されるものである。   The blood vessel shape measuring apparatus of the present invention preferably includes an ultrasonic probe having three ultrasonic array probes, but two ultrasonic array probes or four or more ultrasonic arrays. The present invention is also suitably applied to a biological blood vessel state measuring apparatus provided with an ultrasonic probe having a probe.

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、センサ保持器10に保持されたプローブユニット12を用いて、生体14の上腕16における皮膚18(厳密には表皮)の上からその皮膚18直下に位置する動脈等の血管20の非侵襲的な超音波診断を行う、本発明の一実施例である生体血管状態測定装置22(以下、単に測定装置22という)の全体的な構成を例示する斜視図である。   FIG. 1 shows a probe unit 12 held in a sensor holder 10, and a non-vascularization of a blood vessel 20 such as an artery located directly below the skin 18 from the top of the skin 18 (strictly the epidermis) in the upper arm 16 of the living body 14. It is a perspective view which illustrates the whole structure of the biological blood-vessel state measuring apparatus 22 (henceforth only the measuring apparatus 22) which is one Example of this invention which performs invasive ultrasonic diagnosis.

前記プローブユニット12は、前記血管20に関連する生体情報すなわち血管パラメータを検出するためのセンサとして機能するものであって、互いに平行な1対の第1短軸用超音波アレイ探触子24a及び第2短軸用超音波アレイ探触子24bと、それらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子24cとを、1平面上すなわち平坦な探触面25に有するH型の超音波プローブ24を備えている。前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、第2短軸用超音波アレイ探触子24b、及び長軸用超音波アレイ探触子24cは、例えば後述する図2に示すように、圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子(超音波発振子)a1〜anが直線的に配列されることにより長手状にそれぞれ構成されている。 The probe unit 12 functions as a sensor for detecting biological information related to the blood vessel 20, that is, a blood vessel parameter, and includes a pair of first short-axis ultrasonic array probes 24a parallel to each other, and An H-type having a second short-axis ultrasonic array probe 24b and a long-axis ultrasonic array probe 24c connecting the central portions in the longitudinal direction on a flat probe surface 25 on one plane. The ultrasonic probe 24 is provided. The first short axis ultrasonic array probe 24a, the second short axis ultrasonic array probe 24b, and the long axis ultrasonic array probe 24c are, for example, as shown in FIG. are configured respectively in the longitudinal shape by the piezoelectric ceramic number composed of numbers of ultrasonic transducers (ultrasonic oscillators) a 1 ~a n are linearly arranged.

図2は、前記超音波プローブ24の位置決めに関して本実施例で用いられるxyz軸直交座標軸を説明する図である。この図2においては、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aの長手方向をx軸方向としている。また、前記長軸用超音波アレイ探触子24cの長手方向をy軸方向としている。また、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aの長手方向と前記長軸用超音波アレイ探触子24cの長手方向との交点を通り且つ前記x軸方向及びy軸方向に直交する方向をz軸としている。前記プローブユニット12は、前記超音波プローブ24をxyz方向において位置決めし、且つxyz軸それぞれの軸心まわりの回転角度を位置決めする多軸駆動装置(位置決め装置)26を備えている。すなわち、図2に示すようなxyz軸直交座標軸に関して、前記超音波プローブ24は、例えば、前記多軸駆動装置26によりx軸方向に並進させられる。また、x軸、y軸、及びz軸それぞれの軸心まわりに回動させられる。   FIG. 2 is a diagram for explaining xyz-axis orthogonal coordinate axes used in the present embodiment with respect to positioning of the ultrasonic probe 24. In FIG. 2, the longitudinal direction of the first short-axis ultrasonic array probe 24a is the x-axis direction. The longitudinal direction of the long-axis ultrasonic array probe 24c is the y-axis direction. Further, it passes through the intersection of the longitudinal direction of the first short-axis ultrasonic array probe 24a and the longitudinal direction of the long-axis ultrasonic array probe 24c and is orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction. The direction is the z-axis. The probe unit 12 includes a multi-axis drive device (positioning device) 26 that positions the ultrasonic probe 24 in the xyz direction and positions the rotation angle around the axis of each xyz axis. That is, with respect to the xyz-axis orthogonal coordinate axes as shown in FIG. 2, the ultrasonic probe 24 is translated in the x-axis direction by the multi-axis drive device 26, for example. Moreover, it is rotated around the axis of each of the x axis, the y axis, and the z axis.

図3は、前記測定装置22の測定対象である血管20の多層膜構成を概略的に示す拡大図である。この図3に示す血管20は、好適には上腕動脈であり、内膜L1、中膜L2、及び外膜L3の3層構造を備えている。超音波の反射は、一般に音響インピーダンスの異なる部分で発生することから、超音波を用いた前記血管20の状態測定において、実際は血管内腔の血液と前記内膜L1の境界面、及び前記中膜L2と前記外膜L3との境界面が白く表示され、組織が白黒の班で表示される。 FIG. 3 is an enlarged view schematically showing the multilayer film configuration of the blood vessel 20 that is the measurement target of the measurement device 22. The blood vessel 20 shown in FIG. 3 is preferably a brachial artery, and has a three-layer structure of an intima L 1 , a media L 2 , and an adventitia L 3 . Since reflection of ultrasonic waves generally occurs at different parts of acoustic impedance, in the measurement of the state of the blood vessel 20 using ultrasonic waves, the boundary surface between the blood in the blood vessel lumen and the intima L 1 and the medium are actually used. The boundary surface between the membrane L 2 and the outer membrane L 3 is displayed in white, and the tissue is displayed in black and white.

図1に示すように、前記測定装置22は、RAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理するCPUを有する所謂マイクロコンピュータから構成された電子制御装置28と、モニタ画面表示装置(画像表示装置)30と、超音波駆動制御回路32と、3軸駆動モータ制御回路34とを、備えている。前記測定装置22による血管状態の測定においては、前記電子制御装置28によって前記超音波駆動制御回路32から駆動信号が供給されると、前記プローブユニット12における前記超音波プローブ24の前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24b、及び前記長軸用超音波アレイ探触子24cからよく知られたビームフォーミング駆動によりビーム状の超音波が順次放射される。そして、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24b、及び前記長軸用超音波アレイ探触子24cにより超音波の反射信号が検知され、前記電子制御装置28においてその検知された超音波反射信号の処理が行われることにより、前記皮膚18下の超音波画像が発生させられ前記モニタ画面表示装置30に表示される。   As shown in FIG. 1, the measuring device 22 includes an electronic control device 28 composed of a so-called microcomputer having a CPU that processes an input signal in accordance with a program stored in the ROM in advance using the temporary storage function of the RAM. A monitor screen display device (image display device) 30, an ultrasonic drive control circuit 32, and a triaxial drive motor control circuit 34. In the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22, when a drive signal is supplied from the ultrasonic drive control circuit 32 by the electronic control device 28, the first short axis of the ultrasonic probe 24 in the probe unit 12. Ultrasonic array probe 24a, second short axis ultrasonic array probe 24b, and long axis ultrasonic array probe 24c generate beam-like ultrasonic waves by well-known beam forming drive. Sequentially emitted. Then, an ultrasonic reflected signal is detected by the first short axis ultrasonic array probe 24a, the second short axis ultrasonic array probe 24b, and the long axis ultrasonic array probe 24c. Then, processing of the detected ultrasonic reflection signal is performed in the electronic control device 28, so that an ultrasonic image under the skin 18 is generated and displayed on the monitor screen display device 30.

図1に示すように、前記測定装置22は、超音波駆動制御部80、検波処理部82、超音波信号処理部84、3軸駆動モータ制御部86、カフ圧制御部88、血管状態評価部90、及び表示制御部92を備えている。これらの制御機能は、好適には、前記電子制御装置28に機能的に備えられたものであるが、それらの制御機能のうち一部乃至全部が前記電子制御装置28とは別体の制御部として構成され、相互に情報の通信を行うことにより以下に詳述する制御を行うものであってもよい。   As shown in FIG. 1, the measurement apparatus 22 includes an ultrasonic drive control unit 80, a detection processing unit 82, an ultrasonic signal processing unit 84, a triaxial drive motor control unit 86, a cuff pressure control unit 88, and a blood vessel state evaluation unit. 90, and a display control unit 92. These control functions are preferably functionally provided in the electronic control device 28, but a part or all of these control functions are separate from the electronic control device 28. And may perform control described in detail below by mutually communicating information.

図4は、前記測定装置22による血管状態の測定において、前記血管20の超音波画像が生成される際に所定の計測位置に位置決めされた前記超音波プローブ24と前記血管20との位置関係を示すと共に、斯かる位置関係において前記モニタ画面表示装置30に表示される血管の超音波画像を例示する図である。前記モニタ画面表示装置30は、例えば、図4(a)に示すように、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより検知される超音波反射信号に対応する超音波画像(第1短軸画像)を表示する第1短軸画像表示領域G1と、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bにより検知される超音波反射信号に対応する超音波画像(第2短軸画像)を表示する第2短軸画像表示領域G2と、前記長軸用超音波アレイ探触子24cにより検知される超音波反射信号に対応する超音波画像(長軸画像、血管縦断面画像)を表示する長軸画像表示領域G3とを、備えている。好適には、前記第1短軸画像表示領域G1、前記第2短軸画像表示領域G2、前記長軸画像表示領域G3は、前記皮膚18からの深さ寸法を示す共通の縦軸を備えたものである。なお、図4(a)内の「ImA,ImB」は、それぞれ前記血管20の横断面を示している。   FIG. 4 shows the positional relationship between the ultrasound probe 24 and the blood vessel 20 positioned at a predetermined measurement position when an ultrasound image of the blood vessel 20 is generated in the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22. It is a figure which shows and illustrates the ultrasonic image of the blood vessel displayed on the said monitor screen display apparatus 30 in such a positional relationship. For example, as shown in FIG. 4A, the monitor screen display device 30 is configured to display an ultrasonic image (first image) corresponding to an ultrasonic reflection signal detected by the first short-axis ultrasonic array probe 24a. An ultrasonic image (second short-axis image) corresponding to an ultrasonic reflection signal detected by the first short-axis image display region G1 displaying the short-axis image) and the second short-axis ultrasonic array probe 24b. ) And an ultrasonic image (long axis image, blood vessel longitudinal section image) corresponding to the ultrasonic reflection signal detected by the long axis ultrasonic array probe 24c. A long-axis image display area G3 to be displayed. Preferably, the first short-axis image display area G1, the second short-axis image display area G2, and the long-axis image display area G3 have a common vertical axis indicating a depth dimension from the skin 18. Is. In addition, “ImA, ImB” in FIG. 4A indicates a transverse section of the blood vessel 20, respectively.

前記測定装置22は、好適には、前記超音波プローブ24から前記血管20に対して出力される超音波の反射信号に基づいて、その血管20の径、内膜厚、プラーク、血流速度等を測定するFMD(Flow-Mediated Dilation:血流依存性血管拡張反応)の評価を行う。斯かるFMDの評価に際して、前記モニタ画面表示装置30は、例えば、前記血管20における内膜の径の変化率すなわち内腔径の拡張率Rを時系列的に表示する。前記FMDの評価及び前記血管20の超音波画像の生成等に際して、前記超音波プローブ24は、測定対象である前記血管20に対して所定の計測位置Pとなるように、前記電子制御装置28に備えられた前記3軸駆動モータ制御部86によって前記3軸駆動モータ制御回路34から駆動信号を供給された前記多軸駆動装置26の駆動により位置決めされる。前記所定の計測位置Pとは、好適には、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a及び前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bが前記血管20に対して直交し、且つ前記長軸用超音波アレイ探触子24cが前記血管20に対して平行となる位置である。図4を用いて説明すれば、前記所定の計測位置Pとは、その図4において「a=b,c=d,e=f」となる位置である。すなわち、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aから前記血管20の中心までの距離と前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bから前記血管20の中心までの距離とが互いに等しく、且つ前記第1短軸画像表示領域G1及び前記第2短軸画像表示領域G2の何れにおいてもそれらの幅方向中央部に前記血管20の画像が位置させられた計測位置である。   The measuring device 22 preferably has a diameter, inner film thickness, plaque, blood flow velocity, etc. of the blood vessel 20 based on an ultrasonic reflection signal output from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20. FMD (Flow-Mediated Dilation) that measures blood flow is evaluated. When evaluating the FMD, the monitor screen display device 30 displays, for example, the rate of change of the intima diameter in the blood vessel 20, that is, the lumen diameter expansion rate R in time series. When the FMD is evaluated and an ultrasonic image of the blood vessel 20 is generated, the ultrasonic probe 24 is placed in the electronic control unit 28 so that the ultrasonic probe 24 is at a predetermined measurement position P with respect to the blood vessel 20 to be measured. Positioning is performed by driving the multi-axis driving device 26 supplied with a driving signal from the three-axis driving motor control circuit 34 by the provided three-axis driving motor control unit 86. The predetermined measurement position P is preferably such that the first short axis ultrasonic array probe 24a and the second short axis ultrasonic array probe 24b are orthogonal to the blood vessel 20, The long axis ultrasonic array probe 24 c is parallel to the blood vessel 20. Referring to FIG. 4, the predetermined measurement position P is a position where “a = b, c = d, e = f” in FIG. That is, the distance from the first short-axis ultrasonic array probe 24a to the center of the blood vessel 20 and the distance from the second short-axis ultrasonic array probe 24b to the center of the blood vessel 20 are mutually different. It is the measurement position where the image of the blood vessel 20 is located at the center in the width direction in both the first short-axis image display region G1 and the second short-axis image display region G2.

前記測定装置22による血管状態の測定において、前記センサ保持器10は、前記生体14における上腕16の皮膚18の上からその皮膚18直下に位置する前記血管20を変形させない程度に軽く接触させる状態で前記プローブユニット12を所望の姿勢で保持する。好適には、前記超音波プローブ24の3次元空間内の位置が前記血管20に対して前記所定の計測位置Pとなるように、前記プローブユニット12を所望の姿勢で保持する。好適には、前記プローブユニット12における前記超音波プローブ24の端面と前記皮膚18との間には、超音波の減衰、境界面における反射や散乱を抑制して超音波画像を明瞭とするためのよく知られたゼリー、オリーブ油、グリセリン等のカップリング剤や、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋等が介在させられる。   In the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22, the sensor holder 10 is in a state in which the blood vessel 20 positioned immediately below the skin 18 of the upper arm 16 in the living body 14 is lightly contacted so as not to deform. The probe unit 12 is held in a desired posture. Preferably, the probe unit 12 is held in a desired posture so that the position of the ultrasonic probe 24 in the three-dimensional space is the predetermined measurement position P with respect to the blood vessel 20. Preferably, between the end face of the ultrasonic probe 24 and the skin 18 in the probe unit 12, the attenuation of the ultrasonic wave, the reflection and scattering at the boundary surface are suppressed, and the ultrasonic image is made clear. Well-known coupling agents such as jelly, olive oil and glycerin, water bags in which water is confined in a resin bag, and the like are interposed.

図1に示すように、前記センサ保持器10は、例えば、磁気的吸着力により机や台座等に固定されるマグネット台36と、前記プローブユニット12が固定されるユニット固定具38と、前記マグネット台36及び前記ユニット固定具38に一端が固定され且つ球状に形成された先端部42を有する連結部材44、45と、それら連結部材44、45を介して前記マグネット台36と前記ユニット固定具38とを相対移動可能に連結し支持する自在アーム40とを、備えている。前記自在アーム40は、相互に回動可能に連結された2つのリンク46、47と、それらリンク46、47の一端にて前記各先端部42に対して回曲可能に嵌め入れられた嵌合穴48をそれぞれ有する回曲関節部50、51と、各リンク46、47の他端にてその他端を相互に相対回動可能に連結し且つその連結箇所を貫設するねじ穴に螺合されたおねじ付き固定ノブ52が締め付けられることで得られる締着力により相対回動不能にされる回動関節部54とを、備えている。   As shown in FIG. 1, the sensor holder 10 includes, for example, a magnet base 36 that is fixed to a desk, a pedestal, or the like by magnetic attraction, a unit fixture 38 to which the probe unit 12 is fixed, and the magnet. Connecting members 44 and 45 each having one end fixed to the base 36 and the unit fixture 38 and having a tip 42 formed in a spherical shape, and the magnet base 36 and the unit fixture 38 via the connecting members 44 and 45. And a universal arm 40 that is connected and supported so as to be relatively movable. The universal arm 40 includes two links 46 and 47 that are pivotably connected to each other, and a fitting that is rotatably fitted to the distal end portion 42 at one end of the links 46 and 47. The curved joint portions 50 and 51 each having a hole 48 and the other ends of the links 46 and 47 are connected to the other ends of the links 46 and 47 so as to be capable of relative rotation with each other and screwed into screw holes extending through the connecting portions. And a rotary joint portion 54 that is made relatively non-rotatable by a fastening force obtained by tightening the fixed knob 52 with the male thread.

前記多軸駆動装置26は、例えば、x軸回動アクチュエータにより前記超音波プローブ24のx軸まわりの回動位置を位置決めするために前記ユニット固定具38に固定されるx軸回動(ヨーイング)機構と、x軸並進アクチュエータにより前記超音波プローブ24のx軸方向の並進位置を位置決めするためのx軸並進機構と、y軸アクチュエータにより前記超音波プローブ24のy軸まわりの回動位置を位置決めするためのy軸回動機構と、z軸アクチュエータにより前記超音波プローブ24のz軸まわりの回動位置を位置決めするためのz軸回動機構とを、備えて構成されている。斯かる構成により、前記多軸駆動装置26は、前記電子制御装置28からの指令に従って前記超音波プローブ24の位置決め状態を制御する。   The multi-axis drive device 26 is, for example, an x-axis rotation (yaw) fixed to the unit fixture 38 in order to position the rotation position of the ultrasonic probe 24 around the x-axis by an x-axis rotation actuator. A mechanism, an x-axis translation mechanism for positioning the translation position of the ultrasonic probe 24 in the x-axis direction by an x-axis translation actuator, and a rotational position of the ultrasonic probe 24 about the y-axis by a y-axis actuator And a z-axis rotation mechanism for positioning the rotation position around the z-axis of the ultrasonic probe 24 by a z-axis actuator. With such a configuration, the multi-axis drive device 26 controls the positioning state of the ultrasonic probe 24 in accordance with a command from the electronic control device 28.

前記超音波駆動制御回路32は、前記電子制御装置28に備えられた超音波駆動制御部80からの指令に従って前記超音波プローブ24から前記血管20への超音波の放射を制御する。例えば、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aにおいて1列に配列された多数個の超音波振動子a1乃至anのうち、その端の超音波振動子a1から一定数の超音波振動子群例えば15個のa1乃至a15毎に所定の位相差を付与しつつ10MHz程度の周波数で同時駆動するビームフォーミング駆動することにより超音波振動子の配列方向において収束性の超音波ビームを前記血管20に向かって順次放射させる。そして、超音波振動子を1個ずつずらしながらその超音波ビームをスキャン(走査)させたときの放射毎の反射波を受信し、前記電子制御装置28へ入力させる。前記電子制御装置28へ入力された反射波信号は、前記検波処理部82により検波され、前記超音波信号処理部84により画像合成可能な情報として処理される。前記超音波信号処理部84は、例えば、前記血管20と他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理や、その反射信号に基づく超音波画像の合成処理等を行う。 The ultrasonic drive control circuit 32 controls the emission of ultrasonic waves from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20 according to a command from an ultrasonic drive control unit 80 provided in the electronic control device 28. For example, the plurality of which are arranged in a row in the first ultrasonic detector array 24a for the minor axis of the ultrasonic transducer a 1 to a n, a certain number from the ultrasonic transducer a 1 of the end A group of ultrasonic transducers, for example, a beam forming drive that simultaneously drives at a frequency of about 10 MHz while giving a predetermined phase difference to each of 15 a 1 to a 15 , thereby achieving super-convergence in the arrangement direction of the ultrasonic transducers. A sound beam is sequentially emitted toward the blood vessel 20. Then, a reflected wave for each radiation when the ultrasonic beam is scanned while scanning the ultrasonic transducers one by one is received and input to the electronic control unit 28. The reflected wave signal input to the electronic control unit 28 is detected by the detection processing unit 82 and processed as information capable of image synthesis by the ultrasonic signal processing unit 84. The ultrasonic signal processing unit 84 performs, for example, time difference processing between ultrasonic reflection signals reflected from their boundaries due to a difference in propagation velocity between the blood vessel 20 and other tissues, and an ultrasonic image based on the reflection signals. Perform synthesis processing.

前記電子制御装置28は、前記超音波プローブ24により受信される前記超音波の反射波に基づいて画像を合成し、前記皮膚18下における前記血管20の短軸画像すなわち横断面画像、及び長軸画像すなわち縦断面画像を生成させて、前記モニタ画面表示装置(画像表示装置)30にそれぞれ表示させる。また、上記のようにして生成される前記血管20の短軸画像及び長軸画像等から、その血管20の径或いは内皮70の直径である内皮径(内腔径)d1等を算出する。また、前記血管20の内皮機能を評価するために、虚血反応性充血後のFMD(血流依存性血管拡張反応)を表す血管内腔径の拡張率(変化率)R(%)[=100×(d1−da)/da]を算出する。この式における「da」は、安静時の血管内腔径(ベース径、安静径)を示している。 The electronic control unit 28 synthesizes an image based on the reflected wave of the ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 24, and forms a short-axis image, that is, a cross-sectional image, and a long-axis image of the blood vessel 20 under the skin 18. An image, that is, a longitudinal section image is generated and displayed on the monitor screen display device (image display device) 30. In addition, from the short-axis image and the long-axis image of the blood vessel 20 generated as described above, the diameter of the blood vessel 20 or the endothelium diameter (lumen diameter) d 1 that is the diameter of the endothelium 70 is calculated. Further, in order to evaluate the endothelial function of the blood vessel 20, the expansion rate (change rate) R (%) of the blood vessel lumen diameter representing FMD (blood flow-dependent vasodilatation reaction) after ischemic reactive hyperemia. 100 × (d 1 −d a ) / d a ] is calculated. “D a ” in this equation indicates the diameter of the blood vessel lumen (base diameter, rest diameter) at rest.

前記測定装置22による血管状態の測定では、前記生体14における測定部位例えば上腕16がカフ62等の加圧装置により圧迫されて血流が阻止され、前記生体14の一部(阻血部よりも末梢側の部分)が虚血状態とされた後、その血流が急激に解放されて測定部位の血管20の血流が急速に増加させられることで、血管壁へのずり応力増加に伴う内皮からの一酸化窒素(NO)の産生が起こり、その一酸化窒素に依存する平滑筋の弛緩状況を調べることで内皮機能の判定が行われる。   In the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22, the measurement site in the living body 14, for example, the upper arm 16 is pressed by a pressurizing device such as a cuff 62 to block the blood flow, and a part of the living body 14 (peripheral rather than the ischemic part) The blood flow is rapidly released and the blood flow of the blood vessel 20 at the measurement site is rapidly increased, so that the blood flow from the endothelium accompanying the increase in shear stress to the blood vessel wall is increased. The production of nitric oxide (NO) occurs, and the endothelial function is determined by examining the relaxed state of smooth muscle depending on the nitric oxide.

図5は、前記測定装置22による前記血管20のFMD評価における、阻血(駆血)開放後の血管内腔径d1の変化を例示したタイムチャートである。この図5においては、時点t1が阻血開放時を表しており、時点t2から血管内腔径d1が拡張し始め、時点t3で血管内腔径d1がその最大値dMAXに達していることが示されている。従って、前記電子制御装置28が算出する血管内腔径の拡張率Rは、時点t3で最大になる。 FIG. 5 is a time chart illustrating the change in the vascular lumen diameter d 1 after release of ischemia (blood transfer) in the FMD evaluation of the blood vessel 20 by the measuring device 22. In FIG. 5, the time point t1 represents the time when the ischemia is released, the blood vessel lumen diameter d 1 starts to expand from the time point t2, and the blood vessel lumen diameter d 1 reaches its maximum value d MAX at the time point t3. It has been shown. Therefore, the expansion rate R of the blood vessel lumen diameter calculated by the electronic control device 28 becomes maximum at time t3.

前記測定装置22による前記血管20のFMD評価のための前記阻血は、図1に示すように、前記電子制御装置28に備えられたカフ圧制御部88により空気ポンプ58及び圧力制御弁60等が制御されることにより実行される。例えば、前記電子制御装置28からの指令に従って、前記空気ポンプ58からの元圧が圧力制御弁60で制御され、前記上腕16に巻回されたカフ62に供給される。具体的には、前記カフ62の圧力(カフ圧)が、前記生体14の最高血圧を超える所定の阻血カフ圧にまで昇圧させられることで、FMD評価のための前記阻血が行われる。このとき、前記カフ圧制御部88は、前記カフ62の圧力(カフ圧)を検出する圧力センサ64からの信号に応じてそのカフ圧を検出する。そして、図5においては、例えば、前記カフ圧制御部88は、阻血開放前の所定時間すなわち時点t1前の所定時間にわたって前記カフ圧を前記阻血カフ圧で維持し、阻血開放時(時点t1)において前記カフ圧を直ちに大気圧にまで減圧する。これにより、測定部位Pにおける前記血管20が急速に充血させられ、前記測定装置22により対象となる血管20の虚血状態からの充血後の血管径dmaxが測定される。 The ischemia for FMD evaluation of the blood vessel 20 by the measuring device 22 is performed by an air pump 58, a pressure control valve 60, and the like by a cuff pressure control unit 88 provided in the electronic control device 28 as shown in FIG. It is executed by being controlled. For example, according to a command from the electronic control unit 28, the original pressure from the air pump 58 is controlled by the pressure control valve 60 and supplied to the cuff 62 wound around the upper arm 16. Specifically, the ischemia for FMD evaluation is performed by increasing the pressure (cuff pressure) of the cuff 62 to a predetermined ischemic cuff pressure that exceeds the maximum blood pressure of the living body 14. At this time, the cuff pressure control unit 88 detects the cuff pressure according to a signal from the pressure sensor 64 that detects the pressure (cuff pressure) of the cuff 62. In FIG. 5, for example, the cuff pressure control unit 88 maintains the cuff pressure at the ischemic cuff pressure for a predetermined time before the release of the ischemia, that is, a predetermined time before the time t1, and when the ischemia is released (time t1). The cuff pressure is immediately reduced to atmospheric pressure. As a result, the blood vessel 20 at the measurement site P is rapidly congested, and the measurement device 22 measures the blood vessel diameter d max after the confusion of the target blood vessel 20 from the ischemic state.

図6は、前記血管状態評価部90に備えられた制御機能の一例の要部を説明する機能ブロック線図である。前記血管状態評価部90は、前記超音波駆動制御回路32(超音波駆動制御部80)により前記超音波プローブ24から前記生体14の表皮下に位置する前記血管20に対して放射された超音波に対して、前記超音波プローブ24により受信されて前記検波処理部82による検波及び前記超音波信号処理部84による信号処理が行われた前記超音波の反射信号に基づいて、前記血管20の状態を評価する。斯かる制御を行うために、前記血管状態評価部90は、時系列波形検出部100、プローブ方向制御部102、偏向方向検出部104、フレーム設定部106、フレーム内波形取得部108、周期検出部110、及び拍動タイミング検出部112を備えている。以下、各制御部の処理について詳述する。   FIG. 6 is a functional block diagram for explaining a main part of an example of a control function provided in the blood vessel state evaluation unit 90. The blood vessel state evaluation unit 90 is configured to output ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20 located in the epidermis of the living body 14 by the ultrasonic drive control circuit 32 (ultrasonic drive control unit 80). On the other hand, the state of the blood vessel 20 is determined based on the reflected signal of the ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 24 and subjected to detection by the detection processing unit 82 and signal processing by the ultrasonic signal processing unit 84. To evaluate. In order to perform such control, the blood vessel state evaluation unit 90 includes a time-series waveform detection unit 100, a probe direction control unit 102, a deflection direction detection unit 104, a frame setting unit 106, an in-frame waveform acquisition unit 108, and a period detection unit. 110 and a pulsation timing detection unit 112. Hereinafter, the processing of each control unit will be described in detail.

前記時系列波形検出部100は、前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号(RF信号)に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出する。例えば、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aから前記血管20に対して放射された超音波に対してその第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより受信され、前記超音波処理部84により信号処理された反射信号に基づいて記血管20の短軸断面形状に係る径寸法の変化量を算出し、その変化量の時系列変化(経時的な変化)を検出する。具体的には、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより受信された一連の反射信号のうち、前記血管20の中心付近を通る反射信号を検出し、その反射信号に基づいて以下に説明するような方法で前記血管20の径方向の変化量を算出して、算出される変化量を時系列で前記電子制御装置28等に備えられた所定の記憶装置に記憶させる。   The time-series waveform detector 100 detects a time-series waveform of the radial change amount of the blood vessel 20 based on the reflected signal (RF signal) received by the ultrasonic probe 24. For example, ultrasonic waves emitted from the first short axis ultrasonic array probe 24a to the blood vessel 20 are received by the first short axis ultrasonic array probe 24a, and the ultrasonic waves are received. Based on the reflection signal signal-processed by the processing unit 84, a change amount of the radial dimension related to the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 is calculated, and a time-series change (change with time) of the change amount is detected. Specifically, a reflection signal passing through the vicinity of the center of the blood vessel 20 is detected from among a series of reflection signals received by the first short-axis ultrasonic array probe 24a. The amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is calculated by a method as described in the above, and the calculated amount of change is stored in a predetermined storage device provided in the electronic control device 28 or the like in time series.

前記血管状態評価部90は、好適には、公知の技術により前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の断面画像を生成する。例えば、前記検波処理部82により検波された前記反射信号に基づく短軸断面形状に関して、前記血管20の中心位置より360°方向の輝度の微分値を算出し、変化の大きい位置(微分値が規定値以上である位置、エッジ等)を特徴点として判定(抽出する)。好適には、前記検波処理部82により検波された前記反射信号を、前記超音波信号処理部84により2乗化して信号パワーに対応する信号に変換し、更にその信号パワーを包絡線処理して平滑化することにより滑らかに変化する平滑化信号に変換する。そして、その平滑化信号の大きさを段階的な濃淡に変換することにより濃淡信号を生成し、その濃淡により示される二次元の超音波断面画像を生成する。例えば、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、第2短軸用超音波アレイ探触子24bにより受信される前記超音波の反射波に基づいて前記血管20の短軸画像すなわち横断面画像を生成する。   The blood vessel state evaluation unit 90 preferably generates a cross-sectional image of the blood vessel 20 based on the reflection signal received by the ultrasonic probe 24 by a known technique. For example, with respect to the short-axis cross-sectional shape based on the reflected signal detected by the detection processing unit 82, a differential value of luminance in the direction of 360 ° from the center position of the blood vessel 20 is calculated, and a position with a large change (the differential value is specified). A position, edge, etc. that is greater than or equal to the value is determined (extracted) as a feature point. Preferably, the reflected signal detected by the detection processing unit 82 is squared by the ultrasonic signal processing unit 84 and converted into a signal corresponding to the signal power, and the signal power is subjected to envelope processing. By smoothing, it is converted into a smoothed signal that changes smoothly. Then, a grayscale signal is generated by converting the magnitude of the smoothed signal into a stepwise grayscale, and a two-dimensional ultrasonic cross-sectional image indicated by the grayscale is generated. For example, a short-axis image of the blood vessel 20, i.e., a cross-section, based on the reflected wave of the ultrasonic waves received by the first short-axis ultrasonic array probe 24 a and the second short-axis ultrasonic array probe 24 b. A plane image is generated.

図7は、前記血管状態評価部90により前記反射信号に基づいて生成される前記血管20の短軸画像の見え方の一例を示す図である。図7においては、前記超音波プローブ24(第1短軸用超音波アレイ探触子24a)からの超音波の放出方向を破線矢印で、前記血管20における内腔と壁との境界66を一点鎖線でそれぞれ示している。前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて生成される前記血管20の断面画像は、必ずしも前記血管20の全周囲に対応して描出されるものではなく、超音波の放射方向に応じて、前記血管20における特徴点例えば内腔と壁との境界66の一部を視認可能に描出するものである。例えば、図7に示すように、超音波断面画像内の前記血管20内に、その血管20の内皮68(血管壁の内周面)が1対の円弧状曲線で描出される。すなわち、前記反射信号に基づいて生成される前記血管20の短軸画像としては、例えば、その血管20における血管壁のうち超音波の放射方向に対して垂直を基準とする所定の角度範囲内の壁のみが描出される。前記血管20の径寸法は、前記内皮68に対応する1対の円弧状曲線相互の間隔から求められる。その1対の円弧状曲線相互の間隔の経時的変化(時間変化するコマ間の特徴点の違い)は、前記血管20の径寸法の径時的変化に対応する。従って、前記1対の円弧状曲線相互の間隔の経時的変化に基づいて前記血管20の経時的変化の検出、延いてはその血管20の血管状態の評価が行われる。更に、前記反射信号に係る位相相関やドップラー法、或いは画像情報でオプティカルフロー法等を用いて、前記血管20の血管壁の移動量を直接計測する方法も採られる。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of how a short-axis image of the blood vessel 20 generated by the blood vessel state evaluation unit 90 based on the reflected signal is seen. In FIG. 7, the emission direction of the ultrasonic waves from the ultrasonic probe 24 (the first short axis ultrasonic array probe 24a) is indicated by a broken-line arrow, and a boundary 66 between the lumen and the wall in the blood vessel 20 is indicated by one point. Each is indicated by a chain line. The cross-sectional image of the blood vessel 20 generated based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24 is not necessarily drawn corresponding to the entire circumference of the blood vessel 20, and is in the direction of ultrasonic radiation. Accordingly, a characteristic point in the blood vessel 20, for example, a part of the boundary 66 between the lumen and the wall is depicted so as to be visible. For example, as shown in FIG. 7, the endothelium 68 (inner peripheral surface of the blood vessel wall) of the blood vessel 20 is depicted as a pair of arcuate curves in the blood vessel 20 in the ultrasonic cross-sectional image. That is, the short-axis image of the blood vessel 20 generated based on the reflected signal is, for example, within a predetermined angle range with respect to the normal to the radiation direction of the ultrasonic wave in the blood vessel wall of the blood vessel 20. Only the wall is drawn. The diameter of the blood vessel 20 is obtained from the distance between a pair of arcuate curves corresponding to the endothelium 68. The time-dependent change in the interval between the pair of arcuate curves (difference in feature points between time-changing frames) corresponds to the time-dependent change in the diameter of the blood vessel 20. Therefore, the change over time of the blood vessel 20 is detected based on the change over time of the interval between the pair of arcuate curves, and the blood vessel state of the blood vessel 20 is evaluated. Further, a method of directly measuring the movement amount of the blood vessel wall of the blood vessel 20 by using a phase correlation related to the reflected signal, a Doppler method, an optical flow method using image information, or the like is also employed.

図8〜図10は、前記血管20の血管径の変化の態様をその短軸断面画像に基づいて説明する図であり、血管径が拡大(拡張)した様子を破線で示している。前記血管20の拍動は、理想的には、前記血管20の径方向に偏向することなく、図8に示すように径方向に均一な変化量をもって拡大(拡張)乃至縮小(収縮)する。しかし、実際には、前記超音波プローブ24による拘束(圧迫)や周囲の筋肉等の組織に起因して、前記血管20の径方向の変化が偏向することが考えられる。例えば、前記超音波プローブ24による拘束等によっては、図9に示すように、所定の方向(図9に示す例では、紙面向かって左上方向)に偏って拡大乃至縮小する。すなわち、図9に示す例では、紙面向かって左上方向への血管径の変化量が比較的大きく、上下方向、左右方向への血管径の変化量がそれよりも小さい。右上方向、左下方向へは血管径はほとんど変化しない。図10に示すように前記血管20の周囲に筋肉70が存在する場合には、その筋肉70が存在する方向へは前記血管20の血管径が変化しづらく、前記筋肉70を避ける方向に偏向して前記血管20の血管径が変化する。すなわち、図10に示す例では、前記筋肉70が存在する紙面向かって上下方向には前記血管20の血管径が変化しづらく、前記筋肉70を避ける紙面向かって左方向に偏向して前記血管20の血管径が変化する。   8-10 is a figure explaining the change mode of the blood vessel diameter of the said blood vessel 20 based on the short-axis cross-sectional image, and has shown the mode that the blood vessel diameter was expanded (expanded) with the broken line. The pulsation of the blood vessel 20 ideally expands (expands) or contracts (shrinks) with a uniform amount of change in the radial direction as shown in FIG. 8 without being deflected in the radial direction of the blood vessel 20. However, in reality, it is conceivable that the radial change of the blood vessel 20 is deflected due to the restraint (compression) by the ultrasonic probe 24 or a tissue such as a surrounding muscle. For example, depending on the restraint by the ultrasonic probe 24 and the like, as shown in FIG. 9, the enlargement or reduction is biased in a predetermined direction (in the example shown in FIG. 9, the upper left direction with respect to the paper surface). That is, in the example shown in FIG. 9, the change amount of the blood vessel diameter in the upper left direction toward the paper surface is relatively large, and the change amount of the blood vessel diameter in the vertical direction and the left and right direction is smaller than that. The blood vessel diameter hardly changes in the upper right direction and the lower left direction. As shown in FIG. 10, when a muscle 70 exists around the blood vessel 20, the blood vessel diameter of the blood vessel 20 hardly changes in the direction in which the muscle 70 exists, and is deflected in a direction to avoid the muscle 70. Thus, the blood vessel diameter of the blood vessel 20 changes. That is, in the example shown in FIG. 10, the blood vessel diameter of the blood vessel 20 is difficult to change in the vertical direction with respect to the paper surface on which the muscle 70 exists, and the blood vessel 20 is deflected leftward toward the paper surface to avoid the muscle 70. The blood vessel diameter changes.

図11〜図13は、図9に示すように血管径の変化が偏向する前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向に応じた短軸画像の見え方の違いを説明する図である。これら図11〜図13においては、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aによる第1短軸画像の生成について説明しているが、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bによる第2短軸画像の生成についても同様である。前記超音波プローブ24から前記血管20に対して放射される超音波の放射方向は、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向(角度)に応じて異なる。   FIGS. 11 to 13 are diagrams for explaining the difference in the appearance of the short-axis image according to the direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20 in which the change in blood vessel diameter is deflected as shown in FIG. In FIGS. 11 to 13, generation of the first short axis image by the first short axis ultrasonic array probe 24 a is described. However, the second short axis ultrasonic array probe 24 b is described. The same applies to the generation of the second short-axis image by. The radiation direction of the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20 varies depending on the direction (angle) of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20.

図9に示すように前記血管20における血管径の変化が左上方向に偏向している例においては、図11に示すように、前記血管20に対して左上から右下に向けて超音波を放射させ、その反射信号に基づいて短軸画像を生成することで、前記血管20における血管径の変化量を最も好適に検出できる。図14は、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向が図11に示す状態とされる場合において、その超音波プローブ24により検出される前記反射信号に基づいて前記時系列波形検出部100により検出される時系列波形を例示する図である。図14においては、前記血管20の血管径の変化量のピークを検出するための閾値を一点鎖線で示している。図14に示す例では、時系列波形が周期的に閾値を超えるため、その時系列波形のピークを検出し易い。   As shown in FIG. 9, in the example in which the change in blood vessel diameter in the blood vessel 20 is deflected in the upper left direction, as shown in FIG. 11, ultrasonic waves are emitted from the upper left to the lower right with respect to the blood vessel 20. Then, by generating a short axis image based on the reflected signal, the amount of change in the blood vessel diameter in the blood vessel 20 can be detected most suitably. FIG. 14 shows the time-series waveform detection unit 100 based on the reflected signal detected by the ultrasonic probe 24 when the direction of the ultrasonic probe 24 relative to the blood vessel 20 is in the state shown in FIG. It is a figure which illustrates the time series waveform detected. In FIG. 14, the threshold for detecting the peak of the change amount of the blood vessel diameter of the blood vessel 20 is indicated by a one-dot chain line. In the example shown in FIG. 14, since the time series waveform periodically exceeds the threshold, it is easy to detect the peak of the time series waveform.

図9に示すように前記血管20における血管径の変化が左上方向に偏向している例において、図12に示すように、前記血管20に対して上から下に向けて超音波を放射させ、その反射信号に基づいて短軸画像を生成する態様では、図11に示す例に比べて検出される前記血管20における血管径の変化量が小さくなる。図15は、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向が図12に示す状態とされる場合において、その超音波プローブ24により検出される前記反射信号に基づいて前記時系列波形検出部100により検出される時系列波形を例示する図であり、比較のために図14に示す時系列波形を破線で併せて示している。図15に示すように、図12に示す前記血管20と前記超音波プローブ24との相対位置関係では、前記時系列波形検出部100により検出される時系列波形が図14に示す時系列波形に比べて全体的に小さな変化量に対応するものとなる。従って、一点鎖線で示す閾値では前記血管20の血管径の変化量のピークを好適に検出することができず、閾値を変更する(引き下げる)必要が生じる。図13に示すように、前記血管20に対して右上から左下に向けて超音波を放射させ、その反射信号に基づいて短軸画像を生成する態様では、前記時系列波形検出部100により検出される時系列波形は、更に小さな変化量に対応するものとなる。   In the example in which the change in the blood vessel diameter in the blood vessel 20 is deflected in the upper left direction as shown in FIG. 9, as shown in FIG. 12, ultrasonic waves are emitted from the top to the bottom with respect to the blood vessel 20, In the aspect in which the short axis image is generated based on the reflected signal, the change amount of the blood vessel diameter in the blood vessel 20 detected is smaller than that in the example shown in FIG. FIG. 15 shows the time-series waveform detector 100 based on the reflected signal detected by the ultrasonic probe 24 when the direction of the ultrasonic probe 24 relative to the blood vessel 20 is in the state shown in FIG. It is a figure which illustrates the time series waveform detected, and has shown the time series waveform shown in FIG. 14 with the broken line for the comparison. As shown in FIG. 15, in the relative positional relationship between the blood vessel 20 and the ultrasonic probe 24 shown in FIG. 12, the time series waveform detected by the time series waveform detector 100 is changed to the time series waveform shown in FIG. Compared to a small change amount as a whole, Therefore, the threshold value indicated by the alternate long and short dash line cannot suitably detect the peak of the change amount of the blood vessel diameter of the blood vessel 20, and the threshold value needs to be changed (lowered). As shown in FIG. 13, in a mode in which ultrasonic waves are radiated from the upper right to the lower left with respect to the blood vessel 20 and a short axis image is generated based on the reflected signal, it is detected by the time-series waveform detecting unit 100. The time series waveform corresponds to a smaller change amount.

図11〜図15を用いて説明したように、前記血管20の血管径の変化の仕方が周囲の筋肉70等の組織や前記超音波プローブ24による拘束等に起因して偏向する前提において、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向(角度)によっては前記血管20の径寸法の変化を好適に測定できない。更に、超音波画像では、超音波の反射方向や前記血管20の重なり具合によっては、その血管20の血管壁を画像として描出できない方向もある。そこで、本実施例においては、以下に詳述するように前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向を変化させつつ測定を行い、前記血管20の径方向の変化量が最も大きくなる時系列波形を用いてその血管20の評価を行う。   As described with reference to FIGS. 11 to 15, on the premise that the way of changing the blood vessel diameter of the blood vessel 20 is deflected due to the tissue such as the surrounding muscle 70 or the restraint by the ultrasonic probe 24, etc. Depending on the direction (angle) of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20, the change in the diameter of the blood vessel 20 cannot be measured suitably. Furthermore, in the ultrasonic image, there is a direction in which the blood vessel wall of the blood vessel 20 cannot be depicted as an image depending on the reflection direction of the ultrasonic wave or the overlapping state of the blood vessel 20. Therefore, in this embodiment, as will be described in detail below, measurement is performed while changing the direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20, and a time-series waveform in which the amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is the largest. Is used to evaluate the blood vessel 20.

図6に示す前記プローブ方向制御部102は、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向を変化させる。前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向とは、例えば、図2に示すz軸が前記血管20の中心(長軸方向の軸心)を通り且つ前記血管20の長軸方向と図2に示すy軸方向が平行となる前記超音波プローブ24と前記血管20との相対位置関係において、前記超音波プローブ24における図2に示すx軸方向に対応する。すなわち、前記超音波プローブ24におけるx軸方向の変化が、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向の変化に対応する。前記プローブ方向制御部102は、具体的には、前記3軸駆動モータ制御部86を介して前記3軸駆動モータ制御回路34を制御し、前記多軸駆動装置26により前記超音波プローブ24をx軸方向へ並進させ且つy軸まわりに回動させることで、z軸が前記血管20の中心を通り且つ前記血管20の長軸方向とy軸方向が平行となる前記超音波プローブ24と前記血管20との相対位置関係を維持したまま、その超音波プローブ24のx軸方向を変更する。換言すれば、前記超音波プローブ24から前記血管20に対して放射される超音波の放射方向を変化させる。   The probe direction control unit 102 shown in FIG. 6 changes the direction of the ultrasonic probe 24 relative to the blood vessel 20. The direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20 is, for example, that the z-axis shown in FIG. 2 passes through the center of the blood vessel 20 (long axis) and the long axis direction of the blood vessel 20 and FIG. The relative positional relationship between the ultrasound probe 24 and the blood vessel 20 in which the y-axis direction shown is parallel corresponds to the x-axis direction shown in FIG. That is, the change in the x-axis direction in the ultrasonic probe 24 corresponds to the change in the direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20. Specifically, the probe direction control unit 102 controls the three-axis drive motor control circuit 34 via the three-axis drive motor control unit 86, and the multi-axis drive device 26 controls the ultrasonic probe 24 to x. By translating in the axial direction and rotating around the y-axis, the ultrasound probe 24 and the blood vessel in which the z-axis passes through the center of the blood vessel 20 and the major axis direction of the blood vessel 20 is parallel to the y-axis direction. While maintaining the relative positional relationship with 20, the x-axis direction of the ultrasonic probe 24 is changed. In other words, the radiation direction of the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20 is changed.

前記時系列波形検出部100は、前記プローブ方向制御部102により変化させられる前記超音波プローブ24の各方向に対応して、前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出する。すなわち、前記プローブ方向制御部102による制御に応じて定められる、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向それぞれに対応して、前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出し、所定の記憶装置に記憶させる。好適には、前記プローブ方向制御部102により前記超音波プローブ24のx軸方向を所定角度(例えば、図11〜図13に比較して示すように45°)ずつ変化させて前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向を定め、各方向毎に前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出する。また好適には、図16に示すように、前記血管20を、その短軸断面に関して周方向に均等に複数のブロック(図16に示す例では4つのブロック1〜4)に区分し、前記プローブ方向制御部102により前記超音波プローブ24が含まれるブロックを変更しつつ、各ブロックに対応して前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出する。すなわち、前記血管20において定められた各ブロックに前記超音波プローブ24が位置する相対位置(例えば、超音波プローブ24におけるy軸すなわち長軸用超音波アレイ探触子24cが各ブロックに含まれる位置)において、その超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出する。   The time-series waveform detection unit 100 corresponds to each direction of the ultrasonic probe 24 changed by the probe direction control unit 102, and based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24, the blood vessel 20 A time-series waveform of the amount of change in the radial direction is detected. That is, the blood vessel is determined based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24 corresponding to each direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20, which is determined according to control by the probe direction control unit 102. A time-series waveform of 20 radial variations is detected and stored in a predetermined storage device. Preferably, the probe direction controller 102 changes the x-axis direction of the ultrasonic probe 24 by a predetermined angle (for example, 45 ° as shown in comparison with FIGS. The direction of the ultrasonic probe 24 is determined, and a time-series waveform of the amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is detected based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24 for each direction. Preferably, as shown in FIG. 16, the blood vessel 20 is equally divided into a plurality of blocks (four blocks 1 to 4 in the example shown in FIG. 16) in the circumferential direction with respect to the short-axis cross section thereof, and the probe While changing the block in which the ultrasonic probe 24 is included by the direction control unit 102, the amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is changed based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24 corresponding to each block. Detect time series waveforms. That is, a relative position where the ultrasonic probe 24 is located in each block defined in the blood vessel 20 (for example, a position where the y-axis in the ultrasonic probe 24, that is, the long-axis ultrasonic array probe 24c is included in each block) ), A time-series waveform of the amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is detected based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24.

前記偏向方向検出部104は、前記時系列波形検出部100により検出される前記超音波プローブ24の各方向に対応する前記時系列波形から、前記血管20の径方向の変化量が最も大きくなる前記超音波プローブ24の方向を検出する。すなわち、前記プローブ方向制御部102により変化させられた前記血管20に対する前記超音波プローブ24の各方向に対応して(各方向毎に)前記時系列波形検出部100により検出された前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を比較し、前記血管20の径方向の変化量が最も大きい時系列波形を判定する。そして、その判定された時系列波形に対応する前記超音波プローブ24の方向を、前記血管20の径方向の変化量が最も大きくなる前記超音波プローブ24の方向として検出する。   The deflection direction detection unit 104 has the largest amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 from the time series waveform corresponding to each direction of the ultrasonic probe 24 detected by the time series waveform detection unit 100. The direction of the ultrasonic probe 24 is detected. That is, corresponding to each direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20 changed by the probe direction control unit 102 (for each direction), the blood vessel 20 detected by the time-series waveform detection unit 100. The time-series waveforms of the radial variation are compared, and the time-series waveform having the largest radial variation of the blood vessel 20 is determined. Then, the direction of the ultrasonic probe 24 corresponding to the determined time-series waveform is detected as the direction of the ultrasonic probe 24 in which the amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is the largest.

前記周期検出部110は、前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形の周期を検出する。すなわち、前記生体14の心臓の拍動に同期した前記血管20の拍動周期を検出する。好適には、前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形における複数のピーク(極大値)を検出し、それら複数のピークの周期性から前記前記時系列波形の周期を検出する。好適には、前記偏向方向検出部104により検出された前記超音波プローブ24の方向に対応して前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形の周期を検出する。すなわち、前記偏向方向検出部104により検出された、前記血管20の径方向の変化量が最も大きくなる前記超音波プローブ24の方向に対応して前記時系列波形検出部100により検出された前記時系列波形における複数のピークを検出し、それら複数のピークの周期性から前記前記時系列波形の周期を検出する。好適には、前記偏向方向検出部104により検出された前記超音波プローブ24の方向に対応して前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形に関して、以下に示す前記周期検出部110の処理によりその周期を検出する。   The period detector 110 detects the period of the time series waveform detected by the time series waveform detector 100. That is, the pulse period of the blood vessel 20 synchronized with the heart beat of the living body 14 is detected. Preferably, a plurality of peaks (maximum values) in the time series waveform detected by the time series waveform detection unit 100 are detected, and the period of the time series waveform is detected from the periodicity of the plurality of peaks. Preferably, the period of the time series waveform detected by the time series waveform detection unit 100 corresponding to the direction of the ultrasonic probe 24 detected by the deflection direction detection unit 104 is detected. That is, the time detected by the time-series waveform detecting unit 100 corresponding to the direction of the ultrasonic probe 24 detected by the deflection direction detecting unit 104 and having the largest amount of change in the radial direction of the blood vessel 20. A plurality of peaks in the series waveform are detected, and the period of the time series waveform is detected from the periodicity of the plurality of peaks. Preferably, with respect to the time series waveform detected by the time series waveform detection unit 100 corresponding to the direction of the ultrasonic probe 24 detected by the deflection direction detection unit 104, the period detection unit 110 shown below. The period is detected by the process.

前記フレーム設定部106は、前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形に、所定の時間間隔に対応するフレームを設定する。図17は、前記時系列波形検出部100により検出される時系列波形の一例を示すと共に、その時系列波形にフレームが設定される様子を説明する図である。図17に示すように、前記フレーム設定部106は、好適には、前記時系列波形検出部100により検出される時系列波形に、所定の時間間隔に対応するフレームを設定し、そのフレームを時間方向にシフト(平行移動)させてゆく。すなわち、第1に設定されるフレーム1から、時間方向に所定幅シフトさせてフレーム2を設定し、更に時間方向に所定幅シフトさせてフレーム3を設定し、・・・といったように、前記所定の時間間隔に対応するフレームを時間方向に所定幅ずつずらしながら順次設定してゆく。前記フレームに対応する時間間隔は、好適には、前記時系列波形の2〜3周期が含まれる大きさとされ、図17に示す例では65(ms)程度とされている。前記フレームのシフト幅(時間方向の平行移動幅)は、好適には、10(ms)程度とされる。前記フレーム設定部106は、好適には、前記フレームに対応する時間間隔を変化させつつそのフレームを適用するものであってもよい。   The frame setting unit 106 sets a frame corresponding to a predetermined time interval in the time series waveform detected by the time series waveform detection unit 100. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a time-series waveform detected by the time-series waveform detection unit 100 and a manner in which a frame is set in the time-series waveform. As shown in FIG. 17, the frame setting unit 106 preferably sets a frame corresponding to a predetermined time interval in the time-series waveform detected by the time-series waveform detection unit 100, and sets the frame as a time. Shift in the direction (translate). That is, the frame 1 is set by shifting a predetermined width in the time direction from the frame 1 set first, the frame 3 is set by shifting the predetermined width in the time direction, and so on. The frames corresponding to the time intervals are sequentially set while shifting by a predetermined width in the time direction. The time interval corresponding to the frame is preferably a size including two to three periods of the time-series waveform, and is about 65 (ms) in the example shown in FIG. The frame shift width (translation width in the time direction) is preferably about 10 (ms). Preferably, the frame setting unit 106 may apply the frame while changing a time interval corresponding to the frame.

前記フレーム内波形取得部108は、前記フレーム設定部106により設定された前記フレームに含まれる前記時系列波形を取得する。すなわち、前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形のうち、前記フレーム設定部106により設定された前記フレームに対応する時間間隔に含まれる時系列波形を取得(抽出)する。前記フレーム内波形取得部108は、前記フレーム設定部106により前記フレームを時間方向にシフトさせる制御に対応して、各シフト時における前記フレームに含まれる前記時系列波形を取得し、所定の記憶装置に記憶させる。   The intra-frame waveform acquisition unit 108 acquires the time series waveform included in the frame set by the frame setting unit 106. That is, a time series waveform included in a time interval corresponding to the frame set by the frame setting unit 106 is acquired (extracted) from among the time series waveforms detected by the time series waveform detection unit 100. The intra-frame waveform acquisition unit 108 acquires the time-series waveform included in the frame at each shift in response to the control of shifting the frame in the time direction by the frame setting unit 106, and a predetermined storage device Remember me.

前記周期検出部110は、好適には、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数(自己相関値)を算出し、算出された自己相関関数に基づいて前記時系列波形の周期を検出する。図18は、図17に示す時系列波形に対応して算出された自己相関値を示す図である。図17に示す時系列波形における周期の真値は22(ms)である。図18に示すように、前記周期検出部110は、好適には、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関値が最大(極大)となる位相値を、前記時系列波形の周期として算出する。図18に示す例では、22〜23(ms)程度の位置に自己相関値の極大値が存在しており、図17に示す時系列波形における周期の真値とよく一致していることがわかる。   The period detection unit 110 preferably calculates an autocorrelation function (autocorrelation value) of a time series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108, and calculates the calculated autocorrelation function To detect the period of the time series waveform. FIG. 18 is a diagram showing autocorrelation values calculated corresponding to the time-series waveforms shown in FIG. The true value of the period in the time series waveform shown in FIG. 17 is 22 (ms). As shown in FIG. 18, the period detection unit 110 preferably has a phase where the autocorrelation value of the time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108 is maximum (maximum). The value is calculated as the period of the time series waveform. In the example shown in FIG. 18, there is a local maximum value of the autocorrelation value at a position of about 22 to 23 (ms), and it can be seen that it is in good agreement with the true value of the period in the time series waveform shown in FIG. .

前記周期検出部110は、好適には、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、算出された自己相関関数の勾配に基づいて前記時系列波形の周期を検出する。前記時系列波形の自己相関関数の勾配とは、その自己相関関数の時間微分値に相当する。前記時系列波形の自己相関関数の勾配を算出することで、その時系列波形におけるノイズの影響を低減してピークを強調することができ、斯かるピークを好適に検出することができる。更に好適には、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、前記各フレームに対応して算出される前記勾配の総和の平均に基づいて前記時系列波形の周期を検出する。前記周期検出部110は、好適には、前記時系列波形の自己相関関数の勾配の最大値(極大値)に対応する値を、前記時系列波形のピークとして前記検出を行う。斯かる処理によれば、前記血管20の拍動周期を更に好適且つ実用的な態様で検出することができる。好適には、前記測定装置10による前記血管20の測定に際して、以上に詳述した前記周期検出部110による処理を繰り返し実行(継続)し、前記血管20の動きに変化が生じた場合には、その血管20の径寸法の変化の周期を更新する。斯かる処理により、前記血管20の拍動周期に係るタイミングのとり外れを抑制できる。   The period detection unit 110 preferably calculates the gradient of the autocorrelation function of the time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108, and uses the calculated autocorrelation function gradient. Based on this, the period of the time series waveform is detected. The gradient of the autocorrelation function of the time series waveform corresponds to the time differential value of the autocorrelation function. By calculating the gradient of the autocorrelation function of the time series waveform, the influence of noise in the time series waveform can be reduced and the peak can be emphasized, and such a peak can be suitably detected. More preferably, the gradient of the autocorrelation function of the time series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108 is calculated, and the sum of the gradients calculated corresponding to each frame is calculated. The period of the time series waveform is detected based on the average. The period detection unit 110 preferably performs the detection using a value corresponding to the maximum value (maximum value) of the gradient of the autocorrelation function of the time series waveform as a peak of the time series waveform. According to such a process, the pulsation cycle of the blood vessel 20 can be detected in a more suitable and practical manner. Preferably, when the blood vessel 20 is measured by the measuring device 10, the processing by the cycle detection unit 110 described in detail above is repeatedly executed (continued), and when the movement of the blood vessel 20 has changed, The period of change in the diameter of the blood vessel 20 is updated. With such a process, it is possible to suppress the removal of timing related to the pulsation cycle of the blood vessel 20.

図6に示す前記拍動タイミング検出部112は、前記周期検出部110により検出された前記時系列波形の周期に基づいて、前記血管20の拍動タイミングを検出する。この血管20の拍動タイミングとは、前記生体14における心臓の拍動(心拍)に同期して前記血管20が拍動するタイミングであり、好適には、血管径が最大(極大)或いは最小(極小)となるタイミングに相当する。前記拍動タイミング検出部112は、好適には、前記周期検出部110により検出された前記時系列波形の周期に基づいて、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームのうち、前記血管20の拍動タイミングに対応するフレーム(拍動フレーム)を検出する。例えば、前記時系列波形のピークを含むフレームを予めテンプレートとして設定し、そのテンプレートを基準とする自己相関関数が最大となるフレームを、前記血管20の拍動タイミングに対応するフレームとして検出する。以上のようにして、前記周期検出部110により検出された前記時系列波形の周期に基づいて、前記血管20の拍動タイミングが好適に検出される。すなわち、前記血管20の動きの周期性に基づいて、心拍検出のロバスト性を向上させることができる。好適には、前記拍動タイミング検出部112により検出された拍動タイミングの波形に基づいて前記時系列波形に係る閾値が設定され、その後の拍動タイミングの検出に用いられる。   The pulsation timing detector 112 shown in FIG. 6 detects the pulsation timing of the blood vessel 20 based on the period of the time-series waveform detected by the period detector 110. The pulsation timing of the blood vessel 20 is a timing at which the blood vessel 20 pulsates in synchronization with the heart pulsation (heartbeat) in the living body 14, and preferably the blood vessel diameter is maximum (maximum) or minimum ( This corresponds to the timing of (minimum). Preferably, the pulsation timing detection unit 112 preferably includes, among the frames acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108 based on the period of the time series waveform detected by the cycle detection unit 110, the frame. A frame (beat frame) corresponding to the pulse timing of the blood vessel 20 is detected. For example, a frame including the peak of the time series waveform is set as a template in advance, and a frame having the maximum autocorrelation function with the template as a reference is detected as a frame corresponding to the pulsation timing of the blood vessel 20. As described above, the pulsation timing of the blood vessel 20 is suitably detected based on the period of the time-series waveform detected by the period detection unit 110. That is, the robustness of heartbeat detection can be improved based on the periodicity of the movement of the blood vessel 20. Preferably, a threshold value related to the time series waveform is set based on the waveform of the pulsation timing detected by the pulsation timing detection unit 112, and is used for detection of the subsequent pulsation timing.

図19は、前記測定装置22の前記電子制御装置28による血管壁移動量測定制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。   FIG. 19 is a flowchart for explaining a main part of an example of blood vessel wall movement measurement control by the electronic control device 28 of the measuring device 22, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.

先ず、ステップ(以下、ステップを省略する)SA1において、観察対象となる前記血管20の短軸断面周囲にROI(関心領域)が設定される。次に、SA2において、前記超音波プローブ24により受信された反射信号に関して画像微分処理が行われ、輝度の変化が大きい部分(エッジ等)が特徴点として抽出される。次に、SA3において、SA2にて抽出された特徴点の周囲の画像パターンが、前記電子制御装置28等に備えられた所定の記憶装置に記憶される。次に、SA4において、経時的に取り込まれる新しい画像(先に取得された画像から所定時間経過後に取得される画像)内で、SA3にて記憶される画像パターンが一致する部分が検出される。次に、SA5において、SA4にて検出された2つの画像(画像パターン)での移動量が算出され、所定の記憶装置に記憶される。次に、SA6において、図16に示すように前記血管20の短軸断面画像の周方向に設定された各ブロック(領域ブロック)に属する特徴点に関して、SA5にて記憶された移動量の平均が算出される。次に、SA7において、前記血管20の周方向に設定された全てのブロックに対応する移動量の算出が終了したか否かが判断される。このSA7の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、SA7の判断が否定される場合には、SA8において、前記血管20に対する前記超音波プローブ24の方向が、次のブロックに対応する方向(角度)に変化させられた後、SA1以下の処理が再び実行される。   First, in step (hereinafter, step is omitted) SA1, an ROI (region of interest) is set around the short-axis cross section of the blood vessel 20 to be observed. Next, in SA2, image differentiation processing is performed on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24, and a portion (such as an edge) where the change in luminance is large is extracted as a feature point. Next, in SA3, the image pattern around the feature point extracted in SA2 is stored in a predetermined storage device provided in the electronic control unit 28 or the like. Next, in SA4, a portion where the image pattern stored in SA3 matches is detected in a new image (image acquired after a predetermined time has elapsed from the previously acquired image). Next, in SA5, the movement amount between the two images (image patterns) detected in SA4 is calculated and stored in a predetermined storage device. Next, at SA6, as shown in FIG. 16, with respect to the feature points belonging to each block (region block) set in the circumferential direction of the short-axis cross-sectional image of the blood vessel 20, the movement amount stored at SA5 is the average. Calculated. Next, in SA7, it is determined whether or not the calculation of the movement amount corresponding to all the blocks set in the circumferential direction of the blood vessel 20 has been completed. If the determination at SA7 is affirmative, the routine is terminated accordingly. If the determination at SA7 is negative, the direction of the ultrasound probe 24 with respect to the blood vessel 20 is determined as follows at SA8. After the direction (angle) corresponding to the block is changed, the process after SA1 is executed again.

図20は、前記測定装置22の前記電子制御装置28による時系列波形作成制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図20に示す制御は、好適には、前述した図19に示す制御と併行して実行されるものである。   FIG. 20 is a flowchart for explaining a main part of an example of time-series waveform generation control by the electronic control device 28 of the measuring device 22, and is repeatedly executed at a predetermined cycle. The control shown in FIG. 20 is preferably executed in parallel with the control shown in FIG.

先ず、SB1において、前記血管20の周方向に設定された各ブロック毎の移動量、すなわち図19に示す制御におけるSA6にて算出される移動量の時系列データ(時系列波形)が検出され、所定の記憶装置に記憶される。次に、SB2において、SB1にて記憶された時系列データのうち、任意の時間帯幅に対応する時系列データがテンプレートとして所定の記憶装置に記憶される。   First, in SB1, the movement amount for each block set in the circumferential direction of the blood vessel 20, that is, time series data (time series waveform) of the movement amount calculated in SA6 in the control shown in FIG. It is stored in a predetermined storage device. Next, in SB2, among the time series data stored in SB1, time series data corresponding to an arbitrary time zone width is stored as a template in a predetermined storage device.

図21は、前記測定装置22の前記電子制御装置28による拍動ピーク検出制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図21に示す制御は、好適には、前述した図19及び図20に示す制御と併行して実行されるものである。   FIG. 21 is a flowchart for explaining a main part of an example of pulsation peak detection control by the electronic control device 28 of the measuring device 22, and is repeatedly executed at a predetermined cycle. The control shown in FIG. 21 is preferably executed in parallel with the control shown in FIGS. 19 and 20 described above.

先ず、SC1において、記憶装置に記憶された移動量のテンプレート、すなわち図20に示す制御におけるSB2にて設定されたテンプレート幅と同じ時間間隔に対応する時系列データを用い、各時系列データの自己相関が前記テンプレートより求められる。すなわち、前記時間間隔に対応するフレームがシフトされつつ、各フレーム内に含まれる時系列データの自己相関値が算出される。次に、SC2において、前記血管20の周方向に設定されたブロックのうち、SC1にて算出される自己相関が最も大きいブロックが、周期検出ブロックとして判定される。そして、その周期検出ブロックに関して、時系列データのピッチ周期が検出される。次に、SC3において、時系列データの周期が検出された後に、連続して入力される移動量の時系列データにおいて、検出された周期に基づいて予測される次回の拍動時間の周辺に拍動ピークが検出される。次に、SC4において、連続して入力される移動量の時系列データが、SB2にて設定されたテンプレート幅となったか否かが判断される。このSC4の判断が否定される場合には、SC3以下の処理が再び実行されるが、SC4の判断が肯定される場合には、SC5において、前記血管20の拍動ピークの検出が終了させられるか否かが判断される。このSC5の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、SC5の判断が否定される場合には、SC6において、任意の時間帯幅に対応する時系列データが新しいテンプレートとして設定された後、SC3以下の処理が再び実行される。   First, in SC1, the template of the movement amount stored in the storage device, that is, the time series data corresponding to the same time interval as the template width set in SB2 in the control shown in FIG. Correlation is determined from the template. That is, the autocorrelation value of the time-series data included in each frame is calculated while the frame corresponding to the time interval is shifted. Next, in SC2, among the blocks set in the circumferential direction of the blood vessel 20, the block having the largest autocorrelation calculated in SC1 is determined as the cycle detection block. And the pitch period of time series data is detected regarding the period detection block. Next, in SC3, after the period of the time-series data is detected, in the time-series data of the movement amount that is continuously input, the beat is around the next pulsation time predicted based on the detected period. A dynamic peak is detected. Next, in SC4, it is determined whether or not the time-series data of the movement amount that is continuously input has the template width set in SB2. When the determination at SC4 is negative, the processing after SC3 is executed again. When the determination at SC4 is affirmative, detection of the pulsation peak of the blood vessel 20 is terminated at SC5. It is determined whether or not. If the determination of SC5 is affirmed, this routine is terminated accordingly, but if the determination of SC5 is negative, the time-series data corresponding to an arbitrary time zone width is a new template in SC6. After that, the processes after SC3 are executed again.

以上の制御において、SA1〜SA6が前記時系列波形検出部100の動作に、SA7及びSA8が前記プローブ方向制御部102の動作に、SC2が前記偏向方向検出部104の動作に、SB1及びSB2が前記フレーム設定部106の動作に、SC1が前記フレーム内波形取得部108の動作に、SC2が前記周期検出部110の動作に、SC3が前記拍動タイミング検出部112の動作に、それぞれ対応する。   In the above control, SA1 to SA6 are the operation of the time-series waveform detection unit 100, SA7 and SA8 are the operation of the probe direction control unit 102, SC2 is the operation of the deflection direction detection unit 104, and SB1 and SB2 are SC1 corresponds to the operation of the frame setting unit 106, SC1 corresponds to the operation of the intra-frame waveform acquisition unit 108, SC2 corresponds to the operation of the period detection unit 110, and SC3 corresponds to the operation of the pulsation timing detection unit 112.

このように、本実施例によれば、前記血管20に対して超音波を放射させ、且つその超音波の反射信号を受信する超音波プローブ24と、前記血管20に対するその超音波プローブ24の方向を変化させるプローブ方向制御部102(SA7及びSA8)と、そのプローブ方向制御部102により変化させられる前記超音波プローブ24の各方向に対応して、前記超音波プローブ24により受信される前記反射信号に基づいて前記血管20の径方向の変化量の時系列波形を検出する時系列波形検出部100(SA1〜SA6)と、その時系列波形検出部100により検出される前記超音波プローブ24の各方向に対応する前記時系列波形から、前記血管20の径方向の変化量が最も大きくなる前記超音波プローブ24の方向を検出する偏向方向検出部104(SC2)とを、備えたものであることから、前記血管20の変化の仕方が周囲の筋肉70等の組織や超音波プローブ24による拘束等に起因して偏向する場合においても、前記血管20の径寸法の変化を好適に測定できる。すなわち、血管20の拍動タイミングを好適に検出する測定装置22を提供することができる。   Thus, according to the present embodiment, the ultrasonic probe 24 that radiates ultrasonic waves to the blood vessel 20 and receives the reflected signal of the ultrasonic waves, and the direction of the ultrasonic probe 24 with respect to the blood vessel 20 The reflected signal received by the ultrasonic probe 24 corresponding to each direction of the ultrasonic probe 24 changed by the probe direction control unit 102 (SA7 and SA8) that changes the probe direction and the probe direction control unit 102 The time-series waveform detection unit 100 (SA1 to SA6) for detecting the time-series waveform of the change amount in the radial direction of the blood vessel 20 based on the above, and each direction of the ultrasonic probe 24 detected by the time-series waveform detection unit 100 The deflection method for detecting the direction of the ultrasonic probe 24 in which the amount of change in the radial direction of the blood vessel 20 is the largest from the time-series waveform corresponding to Since the detection unit 104 (SC2) is provided, even when the manner of change of the blood vessel 20 is deflected due to the tissue such as the surrounding muscle 70 or the restraint by the ultrasonic probe 24, etc. The change in the diameter of the blood vessel 20 can be suitably measured. That is, it is possible to provide the measuring device 22 that suitably detects the pulsation timing of the blood vessel 20.

前記偏向方向検出部104により検出された前記超音波プローブ24の方向に対応して前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形の周期を検出する周期検出部110(SC2)と、その周期検出部110により検出された前記時系列波形の周期に基づいて前記血管20の拍動タイミングを検出する拍動タイミング検出部112(SC3)とを、備えたものであるため、前記血管20の変化の仕方が周囲の筋肉70等の組織や超音波プローブ24による拘束等に起因して偏向する場合においても、前記血管20の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   A period detector 110 (SC2) for detecting a period of the time series waveform detected by the time series waveform detector 100 corresponding to the direction of the ultrasonic probe 24 detected by the deflection direction detector 104; Since the pulsation timing detection unit 112 (SC3) for detecting the pulsation timing of the blood vessel 20 based on the period of the time-series waveform detected by the cycle detection unit 110 is provided, the blood vessel 20 Even when the manner of change is deflected due to tissue such as the surrounding muscle 70 or restraint by the ultrasonic probe 24, the pulsation timing of the blood vessel 20 can be detected in a suitable and practical manner. .

前記時系列波形検出部100により検出される前記時系列波形に、所定の時間間隔に対応するフレームを設定するフレーム設定部106(SB1及びSB2)と、そのフレーム設定部106により設定される前記フレームを時間方向にシフトさせ、各シフト時における前記フレームに含まれる前記時系列波形を取得するフレーム内波形取得部108(SC1)とを、備え、前記周期検出部110は、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数を算出し、算出された自己相関関数に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものであるため、前記血管20の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   A frame setting unit 106 (SB1 and SB2) for setting a frame corresponding to a predetermined time interval in the time series waveform detected by the time series waveform detection unit 100, and the frame set by the frame setting unit 106 And an intra-frame waveform acquisition unit (SC1) that acquires the time-series waveform included in the frame at each shift, and the period detection unit 110 includes the intra-frame waveform acquisition unit. Since the autocorrelation function of the time series waveform included in each frame acquired by 108 is calculated and the period of the time series waveform is detected based on the calculated autocorrelation function, the beat of the blood vessel 20 is detected. The motion timing can be detected in a suitable and practical manner.

前記周期検出部110は、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、算出された自己相関関数の勾配に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものであるため、前記血管20の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   The period detection unit 110 calculates an autocorrelation function gradient of a time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108, and based on the calculated autocorrelation function gradient, Since the period of the series waveform is detected, the pulsation timing of the blood vessel 20 can be detected in a suitable and practical manner.

前記周期検出部110は、前記フレーム内波形取得部108により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、前記各フレームに対応して算出される前記勾配の総和の平均に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものであるため、前記血管20の拍動タイミングを好適且つ実用的な態様で検出することができる。   The period detection unit 110 calculates a gradient of an autocorrelation function of a time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit 108, and calculates the gradient of the gradient calculated corresponding to each frame. Since the period of the time series waveform is detected based on the average of the sum, the pulsation timing of the blood vessel 20 can be detected in a suitable and practical manner.

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is.

10:センサ保持器、12:プローブユニット、14:生体、16:上腕、18:皮膚、20:血管、22:生体血管状態測定装置、24:超音波プローブ、24a:第1短軸用超音波アレイ探触子、24b:第2短軸用超音波アレイ探触子、24c:長軸用超音波アレイ探触子、26:多軸駆動装置、28:電子制御装置、30:モニタ画面表示装置、32:超音波駆動制御回路、34:3軸駆動モータ制御回路、36:マグネット台、38:ユニット固定具、40:自在アーム、42:先端部、44、45:連結部材、46、47:リンク、48:嵌合穴、50、51:回曲関節部、52:固定ノブ、54:回動関節部、58:空気ポンプ、60:圧力制御弁、62:カフ、64:圧力センサ、66:境界、68:内皮、70:筋肉、80:超音波駆動制御部、82:検波処理部、84:超音波信号処理部、86:3軸駆動モータ制御部、88:カフ圧制御部、90:血管状態評価部、92:表示制御部、100:時系列波形検出部、102:プローブ方向制御部、104:偏向方向検出部、106:フレーム設定部、108:フレーム内波形取得部、110:周期検出部、112:拍動タイミング検出部、G1:第1短軸画像表示領域、G2:第2短軸画像表示領域、G3:長軸画像表示領域、L1:内膜、L2:中膜、L3:外膜 10: sensor holder, 12: probe unit, 14: living body, 16: upper arm, 18: skin, 20: blood vessel, 22: biological blood vessel state measuring device, 24: ultrasonic probe, 24a: ultrasonic wave for first short axis Array probe, 24b: ultrasonic array probe for second short axis, 24c: ultrasonic array probe for long axis, 26: multi-axis drive device, 28: electronic control device, 30: monitor screen display device , 32: ultrasonic drive control circuit, 34: triaxial drive motor control circuit, 36: magnet base, 38: unit fixture, 40: universal arm, 42: tip, 44, 45: connecting member, 46, 47: Link, 48: Fitting hole, 50, 51: Curved joint, 52: Fixed knob, 54: Rotating joint, 58: Air pump, 60: Pressure control valve, 62: Cuff, 64: Pressure sensor, 66 : Boundary, 68: endothelium, 70: muscle, 8 : Ultrasonic drive control unit, 82: detection processing unit, 84: ultrasonic signal processing unit, 86: triaxial drive motor control unit, 88: cuff pressure control unit, 90: blood vessel state evaluation unit, 92: display control unit, 100: time series waveform detection unit, 102: probe direction control unit, 104: deflection direction detection unit, 106: frame setting unit, 108: intra-frame waveform acquisition unit, 110: period detection unit, 112: pulsation timing detection unit, G1: first short axis image display area, G2: second short axis image display area, G3: long axis image display area, L 1 : intima, L 2 : media, L 3 : outer film

Claims (5)

生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させ、該超音波の反射信号に基づいて前記血管の状態を測定する生体血管状態測定装置であって、
前記血管に対して超音波を放射させ、且つ該超音波の反射信号を受信するプローブと、
前記血管に対する該プローブの方向を変化させるプローブ方向制御部と、
該プローブ方向制御部により変化させられる前記プローブの各方向に対応して、前記プローブにより受信される前記反射信号に基づいて前記血管の径方向の変化量の時系列波形を検出する時系列波形検出部と、
該時系列波形検出部により検出される前記プローブの各方向に対応する前記時系列波形から、前記血管の径方向の変化量が最も大きくなる前記プローブの方向を検出する偏向方向検出部と
を、備えたことを特徴とする生体血管状態測定装置。
A biological blood vessel state measuring device that radiates ultrasonic waves to a blood vessel located in the epidermis of a living body and measures the state of the blood vessel based on a reflected signal of the ultrasonic wave,
A probe that emits ultrasonic waves to the blood vessel and receives a reflected signal of the ultrasonic waves;
A probe direction controller that changes the direction of the probe relative to the blood vessel;
Time-series waveform detection for detecting a time-series waveform of a change amount in the radial direction of the blood vessel based on the reflected signal received by the probe corresponding to each direction of the probe changed by the probe direction control unit And
A deflection direction detection unit that detects the direction of the probe in which the amount of change in the radial direction of the blood vessel is the largest from the time series waveform corresponding to each direction of the probe detected by the time series waveform detection unit; A biological blood vessel state measuring device comprising:
前記偏向方向検出部により検出された前記プローブの方向に対応して前記時系列波形検出部により検出される前記時系列波形の周期を検出する周期検出部と、
該周期検出部により検出された前記時系列波形の周期に基づいて前記血管の拍動タイミングを検出する拍動タイミング検出部と
を、備えたものである請求項1に記載の生体血管状態測定装置。
A period detector that detects a period of the time-series waveform detected by the time-series waveform detector corresponding to the direction of the probe detected by the deflection direction detector;
The biological blood vessel state measuring device according to claim 1, further comprising a pulsation timing detection unit that detects a pulsation timing of the blood vessel based on a period of the time-series waveform detected by the cycle detection unit. .
前記時系列波形検出部により検出される前記時系列波形に、所定の時間間隔に対応するフレームを設定するフレーム設定部と、
該フレーム設定部により設定される前記フレームを時間方向にシフトさせ、各シフト時における前記フレームに含まれる前記時系列波形を取得するフレーム内波形取得部と
を、備え、
前記周期検出部は、前記フレーム内波形取得部により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数を算出し、算出された自己相関関数に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものである
請求項2に記載の生体血管状態測定装置。
A frame setting unit for setting a frame corresponding to a predetermined time interval in the time series waveform detected by the time series waveform detection unit;
An intra-frame waveform acquisition unit that shifts the frame set by the frame setting unit in a time direction and acquires the time-series waveform included in the frame at each shift, and
The period detection unit calculates an autocorrelation function of a time series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit, and detects a period of the time series waveform based on the calculated autocorrelation function The biological blood vessel state measuring device according to claim 2.
前記周期検出部は、前記フレーム内波形取得部により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、算出された自己相関関数の勾配に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものである
請求項3に記載の生体血管状態測定装置。
The period detector calculates a gradient of an autocorrelation function of a time-series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit, and the time-series waveform based on the calculated gradient of the autocorrelation function The biological blood vessel state measuring device according to claim 3.
前記周期検出部は、前記フレーム内波形取得部により取得された前記各フレームに含まれる時系列波形の自己相関関数の勾配を算出し、前記各フレームに対応して算出される前記勾配の総和の平均に基づいて前記時系列波形の周期を検出するものである
請求項4に記載の生体血管状態測定装置。
The period detection unit calculates a gradient of an autocorrelation function of a time series waveform included in each frame acquired by the intra-frame waveform acquisition unit, and calculates a sum of the gradients calculated corresponding to each frame. The biological blood vessel state measuring apparatus according to claim 4, wherein the period of the time series waveform is detected based on an average.
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