JP2024080238A - 情報処理装置、情報処理システムおよび情報処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の血管の状態を比較することが可能な情報処理装置、情報処理システムおよび情報処理プログラムを提供する。
【解決手段】情報処理装置は、複数の超音波素子を有する超音波センサから取得した超音波情報を処理する。この情報処理装置は、被検者の体表面に設けられた前記超音波センサから前記超音波情報を取得する取得部２１２と、前記超音波情報に基づいて、前記被検者の第１血管および前記第１血管とは異なる第２血管を認識する認識部２１４と、前記第１血管に関する第１血管情報と、前記第２血管に関する第２血管情報とを比較できる比較情報を表示部に表示させる制御部２１８とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の超音波素子を有する超音波センサから取得した情報を処理する情報処理装置、この情報処理装置を含む情報処理システムおよび情報処理プログラムに関する。

近年、複数の超音波素子を有する超音波センサを用いた診断の重要性が高まっている（たとえば、特許文献１参照）。超音波センサから取得した情報を用いて、たとえば、被検者の血管を流れる血液の速度（流速）および血液の量（流量）等を算出することができる。

米国特許出願公開第２０２０／０３３７６８０号明細書

このような超音波センサから取得される情報を用いて、複数の血管の状態を比較できることが望ましい。たとえば、１の血管から分岐する２つの血管の状態を比較することにより、医師等は、これらの血管につながる臓器および組織の態様に関してより正確に推測することが可能となる。

そこで本発明では、複数の血管の状態を比較することが可能な情報処理装置、情報処理システムおよび情報処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。

本発明に係る情報処理装置は、複数の超音波素子を有する超音波センサから取得した超音波情報を処理する。この情報処理装置は、被検者の体表面に設けられた前記超音波センサから前記超音波情報を取得する取得部と、前記超音波情報に基づいて、前記被検者の第１血管および前記第１血管とは異なる第２血管を認識する認識部と、前記第１血管に関する第１血管情報と、前記第２血管に関する第２血管情報とを比較できる比較情報を表示部に表示させる制御部とを備える。

本発明に係る情報処理装置では、第１血管および第２血管各々に関する第１血管情報および第２血管情報を比較できる比較情報が表示部に表示される。よって、複数の血管の状態を比較することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る情報処理システムの構成の一例を表す図である。 図１に示した超音波センサの装着状態の一例を表す図である。 （Ａ）は図１に示した超音波センサの上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は斜視図である。 図１に示した情報処理装置の構成の一例を表すブロック図である。 図４に示したＣＰＵの機能の一例を表すブロック図である。 図４に示した操作表示部に表示される比較情報の一例を表す図である。 図６に示した時刻ｔ２の波形と、時刻ｔ３の波形とを重ねて表す図である。 図４に示した操作表示部に表示される比較情報の他の例を表す図である。 図４に示した操作表示部に表示される比較情報のその他の例を表す図である。 図９に示した比較情報とともに操作表示部に表示される他の生体情報の例を表す図である。 図１に示した情報処理装置の処理の一例を表すフローチャートである。 図１１に示したステップＳ１０５のサブルーチンフローチャートである。 図１に示した超音波センサと第１血管との関係の一例を表す図である。 図１３に示したＸＺ平面図を拡大して表す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る超音波診断システム（超音波処理システム）について詳細に説明する。なお、図中、同一の部材には同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

＜実施形態＞
（情報処理システムの構成）
図１は本実施形態に係る情報処理システム１の構成の一例を示す概略図である。この情報処理システム１は、超音波センサ（後述の超音波センサ３）を用い、複数の血管（後述の第１血管４０１および第２血管４０２）の状態をユーザーが比較できるように表示する。ユーザーは、たとえば、医師および看護師等の医療従事者である。

情報処理システム１は、たとえば、情報処理装置２、超音波センサ３およびケーブル３４を含んでいる。ケーブル３４は、超音波センサ３と情報処理装置２との間の電気信号を伝達する。ケーブル３４は超音波センサ３と一体となって構成されても良く、着脱可能な構成であっても良い。ケーブル３４はたとえば図示しないコネクタを有し、当該コネクタを情報処理装置２に挿入することにより情報処理装置２に接続される。超音波センサ３は、被検者４の体表面に装着される。超音波センサ３が被検者４から取得した情報（後述の超音波情報）は、ケーブル３４を介して情報処理装置２に送信される。情報処理装置２は、たとえば他のバイタルサインデータ（血圧、酸素飽和度、呼吸、等）をさらに取得する生体情報モニタや除細動器であっても良く、サーバーまたはＰＣ等のコンピューターであってもよい。

図２は、被検者４に装着された超音波センサ３近傍の構成の一例を表している。超音波センサ３は、たとえば、被検者４の体表面に貼付されて使用される。被検者４の頸部４０に貼付された超音波センサ３によって、たとえば、第１血管４０１および第２血管４０２に関する情報が取得される。たとえば、第１血管４０１は内頸動脈であり、第２血管４０２は外頸動脈である。超音波センサ３は、直近の位置で総頚動脈から分岐された第１血管４０１および第２血管４０２を測定する。

図３は、超音波センサ３の構成の一例を表している。図３（Ａ）は、超音波センサ３の上面図、図３（Ｂ）は側面図、図３（Ｃ）は斜視図である。超音波センサ３は、たとえば、複数の超音波素子３０、可撓性を有するシート状部材３２および接続部材３５を含んでいる。

シート状部材３２は可撓性を有しており、被検者４の体表面に貼付されたとき、この貼付された部分の形状に沿って変形する。シート状部材３２は、たとえば、四角形の平面形状を有している（図３（Ａ））。シート状部材３２は、たとえば、ポリイミドまたはシリコン等の樹脂材料により構成されている。

複数の超音波素子３０は、たとえば、シート状部材３２にマトリクス（行列）状に埋設されている。超音波素子３０は、シート状部材３２上に配置されていてもよい。図３（Ａ）～図３（Ｃ）には、行方向に８個、列方向に８個で配置された６４個の超音波素子３０を図示したが、超音波素子３０の数および配置はこれに限定されない。たとえば、９６個の超音波素子を行方向に３個、列方向に３２個で配置するようにしてもよい。

複数の超音波素子３０は、たとえば、シート状部材３２に等間隔で配置されており、たとえば行方向および列方向に間隔ａで配置されている。隣り合う超音波素子３０の間隔は、既知であればよく、行方向の間隔と列方向の間隔とが異なるように配置されていてもよく、あるいは、シート状部材３２の位置によって、間隔が異なっていてもよい。

複数の超音波素子３０各々は、たとえば、圧電体および電極を含んでいる。この超音波素子３０は、情報処理装置２からケーブル３４を介して送られる発信指示に応じて超音波を発信する。超音波素子３０が、被検者４の体内の血管、骨および臓器等で反射された超音波（以下、反射波という）を受信すると、各超音波素子３０からケーブル３４を介して情報処理装置２に信号が送られる。

接続部材３５は、ケーブル３４と、複数の超音波素子３０各々とを電気的に接続するものであり、たとえば、配線基板等により構成されている。

図４は、情報処理装置２の概略構成を示すブロック図である。情報処理装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３、ストレージ２４、通信インターフェース２５および操作表示部２６を有する。各構成は、バス２７を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２またはストレージ２４に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御や各種の演算処理を行う。ＣＰＵ２１の具体的な機能については後述する。ＲＯＭ２２は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ２３は、作業領域として一時的にプログラムおよびデータを記憶する。

ストレージ２４は、オペレーティングシステムを含む各種プログラムおよび各種データを格納する。たとえば、ストレージ２４には、超音波センサ３との間で各種情報を送受信したり、超音波センサ３から取得する各種情報に基づいて出力する結果（後述の比較情報）を決定したりするためのアプリケーションがインストールされている。また、ストレージ２４には、出力する情報の候補および、各種情報に基づいて出力する結果を決定するために必要となる情報が記憶されている。なお、出力する結果を決定するために機械学習モデルを使用する場合は、機械学習に必要となる教師データや学習済みモデルが記憶されてもよい。

通信インターフェース２５は、他の装置と通信するためのインターフェースである。通信インターフェース２５としては、有線または無線の各種規格による通信インターフェースが用いられる。たとえば、この通信インターフェース２５がケーブル３４に接続されている。

操作表示部２６は、たとえば、タッチパネル式のディスプレイであり、各種情報を表示すると共に、ユーザーからの各種入力を受け付ける。ここでは、操作表示部２６が、本発明の表示部の一具体例に対応する。ユーザーは、たとえば、複数の超音波素子３０から１または複数の超音波素子３０を選択し、選択した超音波素子３０に超音波を発信させることができる。操作表示部２６は、この超音波素子３０の選択を受け付ける。ユーザーから入力された情報は、ＣＰＵ２１に送られる。操作表示部２６は、操作部および表示部に分離して設けられていてもよい。このとき、操作部は、たとえば、操作ボタン、マウス、またはキーボード等により構成され、表示部はディスプレイ等により構成される。

図５は、ＣＰＵ２１の機能構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置２では、たとえば、ＣＰＵ２１がストレージ２４に記憶されたプログラムを読み込んで処理を実行することによって、発信指示部２１１、取得部２１２、画像生成部２１３、認識部２１４、算出部２１５、生成部２１６、イベント取得部２１７および制御部２１８として機能する。

発信指示部２１１は、たとえば、操作表示部２６でユーザーによって選択された１または複数の超音波素子３０に超音波を発信させる。発信指示部２１１は、たとえば、選択された超音波素子３０に、ケーブル３４を介して発信指示を送ることにより、超音波素子３０を駆動させ、超音波を発信させる。

取得部２１２は、超音波センサ３から超音波情報を取得する。この超音波情報は、たとえば、発信情報および受信情報を含んでいる。発信情報は、超音波素子３０から発信された超音波に関する情報であり、たとえば、駆動させた超音波素子３０の位置、超音波素子３０の駆動電圧、駆動周波数、波形、ゲイン、駆動開始時間および駆動時間等に関する情報を含んでいる。受信情報は、被検者４の複数の血管（たとえば第１血管４０１および第２血管４０２）各々で反射されて複数の超音波素子３０に受信された反射波に関する情報であり、たとえば、反射波の周波数、波形、強度および受信時間等に関する情報を含んでいる。１つの超音波素子３０から超音波が発信されたとき、たとえば、複数の超音波素子３０が反射波を受信する。

取得部２１２は、超音波情報のうち、少なくとも受信情報を超音波センサ３から取得する。取得部２１２は、たとえば、複数の超音波素子３０各々から通信インターフェース１２５を介して受信情報を取得する。取得部２１２は、さらに、骨または臓器で反射されて超音波素子３０に受信された反射波に関する受信情報を取得してもよい。取得部２１２は、超音波情報のうち、発信情報を発信指示部２１１から発信情報を取得してもよい。

画像生成部２１３は、取得部２１２により取得された超音波情報に基づいて被検者４の複数の血管の画像データを生成する。画像生成部２１３は、超音波センサ３から直接取得された情報を用いて画像データを生成してもよい。画像生成部２１３は、たとえば、超音波情報または超音波センサ３から取得された情報に各処理を行うことにより、Ｍモードの画像、Ｂモードの画像、カラードップラーモードの画像、またはパルスドップラーモードの画像等の画像データを生成する。

認識部２１４は、取得部２１２により取得された超音波情報に基づいて、被検者４の複数の血管を認識する。ここでは、認識部２１４が、第１血管４０１および第２血管４０２を、その位置とともに認識する。認識部２１４は、位置センサまたはストレージ２４等に記憶された各血管の反射波のパターン等を用いて、第１血管４０１および第２血管４０２のラベリングを行ってもよい。認識部２１４は、たとえば、第１血管４０１が内頸動脈、第２血管４０２が外頸動脈とラベリングする。認識部２１４は、画像生成部２１３により生成された画像データから、第１血管４０１および第２血管４０２を認識してもよく、ユーザーからの指示に応じて、第１血管４０１および第２血管４０２を認識してもよい。認識部２１４は、３つ以上の血管の位置を認識してもよい。

算出部２１５は、認識部２１４により認識された第１血管４０１および第２血管４０２各々に関する第１血管情報および第２血管情報を算出する。算出部２１５は、取得部２１２により取得された超音波情報に基づいて、第１血管情報および第２血管情報を算出する。第１血管情報は、第１血管４０１の状態に関する情報であり、たとえば、第１血管４０１を流れる血液の速度（流速）および量（流量）の少なくとも一方に関する情報を含んでいる。第２血管情報は、第２血管４０２の状態に関する情報であり、たとえば、第２血管４０２の流速および流量の少なくとも一方に関する情報を含んでいる。第１血管情報および第２血管情報は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速または流量そのものであってもよく、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速または流量に統計処理等の所定の処理を施した処理結果であってもよい。第１血管情報および第２血管情報は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の状態の経時変化に関する情報を含んでいてもよい。認識部２１４によって３つ以上の血管の位置が認識されたとき、算出部２１５は、ユーザーにより選択された一部の血管に関する血管情報を算出してもよく、全ての血管に関する血管情報を算出してもよい。

生成部２１６は、算出部２１５で算出された第１血管情報および第２血管情報を比較できる比較情報を生成する。比較情報は、たとえば、同一時間帯の第１血管情報および第２血管情報を、視覚により、比較できる情報である。比較情報の詳細は後述する。

イベント取得部２１７は、被検者４に生じたイベントに関するイベント情報を取得する。イベント情報は、被検者４の第１血管４０１および第２血管４０２に影響をおよぼす可能性のあるイベントに関する情報であり、たとえば、イベントの内容およびイベントの時刻等に関する情報を含んでいる。イベント情報は、たとえば、被検者４への投薬イベントに関する情報を含んでいる。この投薬イベントに関する情報は、たとえば、被検者４に投与された薬剤の種類、投与量および投与時刻の少なくともいずれかに関する情報を含んでいる。イベント取得部２１７は、たとえば、操作表示部２６を介したユーザーからの入力によって、イベント情報を取得する。イベント取得部２１７は、電子カルテ等の他の装置からイベント情報を取得してもよい。

制御部２１８は、生成部２１６によって生成された比較情報を、操作表示部２６等に表示させる。詳細は後述するが、これにより、ユーザーは、視覚を通じて第１血管４０１および第２血管４０２の状態を容易に比較でき、第１血管４０１および第２血管４０２につながる臓器および組織の態様を、より正確に推測することが可能となる。

比較情報は、たとえば、同一時間帯の第１血管情報および第２血管情報を比較できるグラフおよび数値の少なくとも一方を含んでいる。比較情報は、たとえば、同一時間帯の第１血管情報および第２血管情報を比較できる図を含んでいてもよい。比較情報は、第１時間帯の第１血管情報および第２血管情報と、第１時間帯とは異なる第２時間帯の第１血管情報および第２血管情報とを比較できる情報を含んでいることが好ましく、経時的に第１血管情報および第２血管情報を比較できる情報を含んでいることがより好ましい。これにより、ユーザーは、経時的に第１血管４０１および第２血管４０２の状態を比較できるので、第１血管４０１および第２血管４０２の状態の変化をより把握しやすくなる。

図６は、操作表示部２６に表示される比較情報の一例を表している。比較情報は、たとえば、第１血管情報および第２血管情報各々の経時変化を並べて表すグラフを含んでいる。図６は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の経時変化を表す波形を並べて表している。図６の縦軸は、第１血管４０１および第２血管４０２の流量を表し、横軸は時間を表す。図６の実線が第１血管４０１の流量を表し、破線が第２血管４０２の流量を表す。

比較情報は、第１血管情報および第２血管情報各々の経時変化を比較できる数値を含んでいてもよい。図６には、第１血管４０１および第２血管４０２各々の波形の振幅比を表す数値（たとえば、時刻ｔ１の５：３）が所定の時間間隔で表されている。

制御部２１８は、さらに、第１時間帯の第１血管情報および第２血管情報と、第２時間帯の第１血管情報および第２血管情報とを重ねて操作表示部２６に表示してもよい。

図７は、図６の時刻ｔ２付近の第１血管４０１および第２血管４０２の波形と、時刻ｔ３付近の第１血管４０１および第２血管４０２の波形とを重ねて表している。制御部２１８は、たとえば、ユーザーに選択された複数の時間帯の第１血管情報および第２血管情報を重ねて操作表示部２６に表示させる。

制御部２１８は、たとえば、比較情報とともに、イベント情報を操作表示部２６に表示させてもよい。図６には、時刻ｔ１の投薬イベントが表示されている。制御部２１８は、イベントの関連時刻（たとえば、時刻ｔ１）と、第１血管情報および第２血管情報の測定時刻とを関連付けて操作表示部２６に表示させることが好ましい。これにより、ユーザーは、イベントによる第１血管情報および第２血管情報への影響をより把握しやすくなる。制御部２１８は、被検者４に投与された薬剤の種類および投与量等を含むイベント情報を操作表示部２６に表示させてもよい。

制御部２１８は、イベントの関連情報を操作表示部２６に表示させてもよい。たとえば、制御部２１８は、イベントに起因して変化した第１血管４０１および第２血管４０２の状態が、イベントの前の状態に戻るまでの時間を操作表示部２６に表示させてもよい。図６では、時刻ｔ１の投薬イベントに起因して、第１血管４０１の流量が増加し始め、第２血管４０２の流量が減少し始める。その後、時刻ｔ２付近で第１血管４０１の流量の増加および第２血管４０２の流量の減少が止まり、第１血管４０１の流量の減少および第２血管４０２の流量の増加が始まる。時刻ｔ３では、第１血管４０１および第２血管４０２の流量は、ほぼ時刻ｔ１の状態に戻る。このとき、制御部２１８は、たとえば、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間（２時間）を操作表示部２６に表示させてもよい。

図８は、操作表示部２６に表示される比較情報の他の例を表している。比較情報は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量に所定の処理を施した処理結果の経時変化を並べて表すグラフを含んでいてもよい。図８は、所定の時間間隔毎に算出した第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の平均値の経時変化を表す曲線を並べて表している。図８の縦軸は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の平均値を表し、横軸は時間を表す。図８の実線が第１血管４０１の流量の平均値を表し、破線が第２血管４０２の流量の平均値を表す。制御部２１８は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の一回拍中の最大値の経時変化を並べて表示してもよい。制御部２１８は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の時間変化を表す波形（図６参照）の包絡線を並べて表示してもよい。操作表示部２６には、時間毎の第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の平均値等を示す数値が表示されてもよい。

制御部２１８は、さらに、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の経時変化を表す曲線（図８参照）にフィッティング処理を施すことにより導出された情報を操作表示部２６に表示してもよい。フィッティング処理は、たとえば、極値分布、正規分布または二次関数等である。制御部２１８は、たとえば、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量の経時変化を表す曲線のＱ値、半値幅または曲線の鋭さを表す値等を操作表示部２６に表示する。換言すれば、第１血管情報および第２血管情報は、流速または流量の経時変化を表す曲線に関する情報を含んでいてもよい。

図９は、操作表示部２６に表示される比較情報のその他の例を表している。比較情報は、同一時間帯の第１血管情報および第２血管情報を統合した統合情報を表すグラフおよび数値の少なくとも一方を含んでいてもよい。図９は、同一時間帯の第１血管４０１および第２血管４０２の流量の比（第１血管４０１の流量／第２血管４０２の流量）の経時変化を表すグラフである。図９の縦軸は、第１血管４０１および第２血管４０２の流量の比を表し、横軸は時間を表す。

制御部２１８は、さらに、この統合情報の経時変化を表す曲線（図９参照）にフィッティング処理を施すことにより導出された情報を操作表示部２６に表示してもよい。フィッティング処理は、たとえば、極値分布、正規分布または二次関数等である。制御部２１８は、たとえば、統合情報の経時変化を表す曲線のＱ値、半値幅または曲線の鋭さを表す値等を操作表示部２６に表示する。換言すれば、比較情報は、統合情報の経時変化を表す曲線に関する情報を含んでいてもよい。

図１０は、他の生体情報とともに操作表示部２６に表示された比較情報を表している。制御部２１８は、被検者４について測定された心拍数、動脈血圧およびＳｐＯ_２等の他の生体情報とともに、比較情報を操作表示部２６に表示させてもよい。これにより、ユーザーは、第１血管４０１および第２血管４０２の状態を、さらに、他の生体情報と容易に比較することができる。制御部２１８は、操作表示部２６以外の表示部に比較情報を表示させてもよく、たとえば、ベッドサイドモニタまたはセントラルモニタ等の表示部に比較情報を表示させてもよい。

（情報処理装置の処理方法）
図１１は、情報処理装置２による処理の一例を表すフローチャートである。本フローチャートは、情報処理装置２に記憶されたプログラムに従い実行され得る。情報処理装置２は、たとえば、被検者４の頸部４０に貼付された超音波センサ３から情報を取得する。

まず、情報処理装置２は、超音波を発信させる超音波素子３０の選択を受け付ける（ステップＳ１０１）。たとえば、ユーザーが操作表示部２６に超音波素子３０の選択を入力することによって、情報処理装置２は超音波素子３０の選択を受け付ける。ユーザーは、たとえば、操作表示部１２６に表示された第１血管４０１および第２血管４０２の画像を確認しながら、第１血管４０１および第２血管４０２近傍に配置された超音波素子３０を選択することができる。

次に、情報処理装置２は、選択された超音波素子３０に、超音波の発信を指示する（ステップＳ１０２）。たとえば、情報処理装置２は、通信インターフェース２５を介して選択された超音波素子３０に発信指示を送ることにより、超音波素子３０に超音波を発信させる。

続いて、情報処理装置２は、発信情報および受信情報を取得する（ステップＳ１０３）。次に、情報処理装置２は、超音波センサ３から取得された情報に基づいて、第１血管４０１および第２血管４０２の画像データを生成する（ステップＳ１０４）。

この後、情報処理装置２は、第１血管４０１および第２血管４０２の位置を認識し、第１血管４０１に関する第１血管情報および第２血管４０２に関する第２血管情報を算出する（ステップＳ１０５）。このステップの詳細については後述する。情報処理装置２は、ステップＳ１０４の処理と同時にステップＳ１０５の処理を行ってもよく、ステップＳ１０４の処理の前にステップＳ１０５の処理を行ってもよい。

この後、情報処理装置２は、ステップＳ１０５で算出した第１血管情報および第２血管情報に基づいて比較情報を生成し、比較情報を操作表示部２６等に表示させて（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

ここで、図１２および図１３を用いて、ステップＳ１０５の処理を説明する。図１２は、ステップＳ１０５のサブルーチンフローチャートであり、図１３は、第１血管４０１と超音波センサ３（超音波素子３０）との関係の一例を表している。以下では、超音波素子３０の配列方向をＸ方向およびＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向と言う場合もある。超音波素子３０は、Ｘ方向およびＹ方向に交差する方向に超音波ｕを照射する。

情報処理装置２は、まず、ステップＳ１０３（図１１）の処理で取得した超音波情報に基づいて、Ｚ方向において第１血管４０１および第２血管４０２各々に対向する超音波素子３０を特定する（ステップＳ１０５１）。第１血管４０１には、たとえば、複数の超音波素子３０のうち超音波素子３０ａ～３０ｈが対向している（図１３）。情報処理装置２は、たとえば、以下のようにして、第１血管４０１に対向する超音波素子３０ａ～３０ｈを特定する。

超音波（超音波ｕ）は、音響インピーダンスが異なる媒質間の境界で反射するため、第１血管４０１と第１血管４０１に隣接する生体組織との間の境界において反射する。特に、第１血管４０１と第１血管４０１に隣接する生体組織との間の音響インピーダンスの差が大きいため、超音波ｕは、第１血管４０１の前側壁４０１Ｆおよび後側壁４０１Ｂにおいてそれぞれ強く反射する。この超音波ｕの強い反射により、情報処理装置２は超音波素子３０ａ～３０ｈを特定することができる。

あるいは、第１血管４０１の前側壁４０１Ｆおよび後側壁４０１Ｂによって反射された超音波ｕの反射波のパターンが既知であってもよい。情報処理装置２は、所定の受信情報（たとえば、後述の図１４に示す反射波Ｃ１、Ｃ２等）を取得した超音波素子３０（超音波素子３０ａ～３０ｈ）を特定してもよい。

情報処理装置２は、同様にして、第２血管４０２に対向する超音波素子３０を特定する。次に、情報処理装置２は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の位置を認識する（ステップＳ１０５２）。

図１４は、Ｘ方向およびＺ方向における超音波素子３０ａ～３０ｈと第１血管４０１との関係の一例を表している。情報処理装置２は、たとえば、超音波素子３０ａ～３０ｈのうちの２つの超音波素子３０（たとえば、超音波素子３０ｂ，３０ｄ）に対向する第１血管４０１の位置Ｚ１～Ｚ６を決定することにより、第１血管４０１の位置を認識する。

位置Ｚ１，Ｚ２は各々、超音波素子３０ｂに対向する第１血管４０１の前側壁４０１Ｆおよび後側壁４０１ＢのＺ方向の位置であり、位置Ｚ３は、位置Ｚ１と位置Ｚ２との中間位置である。位置Ｚ４，Ｚ５は各々、超音波素子３０ｄに対向する第１血管４０１の前側壁４０１Ｆおよび後側壁４０１ＢのＺ方向の位置であり、位置Ｚ６は、位置Ｚ４と位置Ｚ５との中間位置である。

情報処理装置２は、たとえば以下のようにして位置Ｚ１を決定することができる。情報処理装置２は、まず、取得した超音波情報に基づいて、超音波素子３０ｂから第１血管４０１に超音波ｕが発信された時刻（時刻ｔ０）と、この超音波ｕが前側壁４０１Ｆで反射されて超音波素子３０ｂに受信された時刻（時刻ｔ４）とを特定する。次に、情報処理装置２は、この時刻ｔ０，ｔ４に基づいて、Ｚ方向における超音波素子３０ｂと前側壁４０１Ｆとの間の距離Ｌ１を決定する。距離Ｌ１は、以下の式（１）を用いて決定することができる。情報処理装置２は、この超音波素子３０ｂと前側壁４０１Ｆとの距離Ｌ１により、位置Ｚ１を決定する。

ｃは生体組織内を進む超音波ｕの音速である。

情報処理装置２は、上記位置Ｚ１と同様にして位置Ｚ２を決定する。具体的には、まず、取得した超音波情報に基づいて、超音波素子３０ｂから第１血管４０１に超音波ｕが発信された時刻（時刻ｔ０）と、この超音波ｕが後側壁４０１Ｂで反射されて超音波素子３０ｂに受信された時刻（時刻ｔ５）とを特定する。次に、情報処理装置２は、この時刻ｔ０，ｔ５に基づいて、Ｚ方向における超音波素子３０ｂと後側壁４０１Ｂとの間の距離Ｌ２を決定する。距離Ｌ２は、以下の式（２）を用いて決定することができる。情報処理装置２は、この超音波素子３０ｂと後側壁４０１Ｂとの距離Ｌ２により、位置Ｚ２を決定する。

ｃは生体組織内を進む超音波ｕの音速である。

位置Ｚ１，Ｚ２を決定した後、情報処理装置２は、位置Ｚ１と位置Ｚ２との中間位置である位置Ｚ３を以下の式（３）を用いて決定する。

情報処理装置２は、上記位置Ｚ１～Ｚ３と同様にして、超音波素子３０ｄに対向するＺ方向の位置Ｚ４～Ｚ６を決定し、第１血管４０１の位置を認識する。情報処理装置２は、第１血管４０１と同様にして、第２血管４０２の位置を認識する。

情報処理装置２は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の位置を認識した後、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速を算出する（ステップＳ１０５３）。情報処理装置２は、たとえば、Ｚ方向に対して第１血管４０１，第２血管４０２各々がなす角度およびドップラ偏移周波数を用いて、第１血管４０１，第２血管４０２各々の流速を算出する。

情報処理装置２は、たとえば、以下のようにしてＺ方向に対して第１血管４０１がなす角度θを決定する。情報処理装置２は、まず、位置Ｚ６と位置Ｚ３とのＺ方向の距離△Ｚと、Ｘ方向における超音波素子３０ｂと超音波素子３０ｄとの間の距離△Ｘとに基づいて、Ｘ方向に対して第１血管４０１がなす角度（角度θ１）を決定する。角度θ１は、たとえば、以下の式（４）を用いて決定する。

ここで、角度θと角度θ１とは、以下の式（５）の関係を有する。これにより、情報処理装置２は、角度θを決定することができる。

情報処理装置２は、これと同様にして、Ｚ方向に対して第２血管４０２がなす角度を決定することができる。

情報処理装置２は、Ｚ方向に対して第１血管４０１，第２血管４０２各々がなす角度を決定した後、第１血管４０１，第２血管４０２各々でのドップラ偏移周波数を算出する。

第１血管４０１を流れる血液の速度（流速）がｖであるとき、血液中に含まれる赤血球は速度ｖで第１血管４０１を移動する。この赤血球は、Ｚ方向にｖｃｏｓθの速度で移動しているように観測され、この赤血球により反射された超音波ｕには、ドップラ効果による周波数変化が生じる。

超音波素子３０から送信される超音波ｕの周波数をｆ_０、ドップラ偏移周波数をｆ_ｄ、第１血管４０１中を流れる血液の速度をｖ、生体組織内を進む超音波ｕの音速をｃとすると、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄは以下式（６）により導出される。

上記の式（６）より、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄは、第１血管４０１を流れる血液の速度ｖに比例して変化することが理解される。換言すれば、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄを測定することで速度ｖ（流速）を測定することが可能となる。

情報処理装置２は、たとえば、パルスドップラ法またはカラードップラ法を用いて、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄを算出することができる。パルスドップラ法を用いたドップラ偏移周波数ｆ_ｄの算出は、たとえば、以下のように行う。情報処理装置２は、まず、第１血管４０１中の赤血球により反射された超音波ｕの反射波Ｃ３（図１４参照）の輝度値の総和の変化を示すデータを取得する。この後、情報処理装置２は、当該取得されたデータに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行することで、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄを算出する。

カラードップラ法を用いるとき、情報処理装置２は、たとえば、自己相関法によってドップラ偏移周波数ｆ_ｄを算出する。超音波の周波数が８ｋＨｚであるとき（換言すれば、１秒間に８０００個の超音波パルスが出力されるとき）、情報処理装置２は、１４０個の超音波パルス毎にドップラ偏移周波数ｆ_ｄを演算してもよい。このとき、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄの更新レートは５７Ｈｚとなる。

パルスドップラ法ではＦＦＴによる演算負荷が比較的大きい。このため、ドップラ偏移周波数ｆ_ｄの算出には、演算負荷の比較的小さいカラードップラ法を用いることが好ましい。

情報処理装置２は、上記のようにして求めた角度θおよびドップラ偏移周波数ｆ_ｄを用いて、式（６）から第１血管４０１を流れる血液の速度ｖ（流速）を算出する。情報処理装置２は、同様にして、第２血管４０２の流速を算出する。

情報処理装置２は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速を算出した後、第１血管４０１および第２血管各々の断面積を算出する（ステップＳ１０５４）。この断面積は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の軸方向に垂直な断面積であって、血液が流れる第１血管４０１および第２血管４０２各々の中空部分の断面積を指すものである。

たとえば、第１血管４０１の断面積Ｓは、第１血管４０１の内径Ｒを用いて以下の式（７）により求められる。

また、位置Ｚ１と位置Ｚ２との間の距離は｜Ｚ１－Ｚ２｜であるから、内径Ｒは以下の式（８）で表される。位置Ｚ３と位置Ｚ４との間の距離｜Ｚ３－Ｚ４｜を用いて、内径Ｒを算出してもよい。

情報処理装置２は、たとえば、式（７）および式（８）を用いて、第１血管４０１の断面積Ｓを算出する。情報処理装置２は、同様にして、第２血管４０２の断面積を算出する。

情報処理装置２は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の断面積を算出した後、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量を算出する。第１血管４０１の流量Ｑは、たとえば、第１血管４０１を流れる血液の速度ｖおよび断面積Ｓを用いて、以下の式（９）により算出することができる。情報処理装置２は、同様にして、第２血管４０２の流量を算出する。

情報処理装置２は、このようにして、第１血管４０１および第２血管４０２各々の位置を認識した後、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速および流量を含む第１血管情報および第２血管情報を算出する。

（情報処理装置および情報処理システムの作用効果）
本実施形態の情報処理装置２および情報処理システム１では、第１血管４０１および第２血管４０２各々に関する第１血管情報および第２血管情報を比較できる比較情報が操作表示部２６に表示される。よって、ユーザーは、第１血管４０１および第２血管４０２の状態を比較し、これらの血管につながる臓器および組織の態様をより正確に推測することが可能となる。以下、この作用効果について説明する。

総頚動脈は内頸動脈および外頸動脈に分岐しており、内頸動脈は脳循環、外頸動脈は顔面および頭皮の血流を各々担っている。頭部損傷および心停止後症候群（ＰＣＡＳ： Ｐｏｓｔ－Ｃａｒｄｉａｃ Ａｒｒｅｓｔ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）等の脳の循環障害を伴う患者には、脳への循環血液量を担保するために、しばしば、血管作動薬が投与される。末梢血管収縮薬を患者に投与すると、血管抵抗の上昇に伴って血圧が上昇するので、内頸動脈の血流の上昇が期待できる。しかし、内頸動脈の血流は、内頸動脈および外頸動脈の血管抵抗の比に依存するため、これらの一方のみの血流を確認しても、適切な処置が実施できているかの判断が困難となる場合がある。

これに対し、情報処理システム１および情報処理装置２では、第１血管４０１および第２血管４０２各々に関する第１血管情報および第２血管情報を比較できる比較情報が操作表示部２６に表示される。たとえば、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速または流量の経時変化が表示される（たとえば、図６）。このため、ユーザーは、第１血管４０１および第２血管４０２の状態を相対的に比較し、第１血管４０１および第２血管４０２各々につながる臓器および組織の態様をより正確に推測することが可能となる。したがって、ユーザーは、第１血管４０１および第２血管４０２、ひいては、これらにつながる臓器および組織の態様に基づいて、被検者４に投与する薬剤の選定および投薬計画等をより的確に行うことが可能となる。

特に、総頚動脈から分岐する内頸動脈および外頸動脈など、直近の位置で第３血管から分岐されている第１血管４０１および第２血管４０２に関する情報は、投薬などの効果を測るうえで、重要な情報を含むことが多い。したがって、比較される第１血管４０１および第２血管４０２は、直近の位置で第３血管から分岐されていることが好ましい。たとえば、第１血管４０１および第２血管４０２は、腹部大動脈から分岐されている左腎動脈および右腎動脈であってもよい。この第１血管４０１および第２血管４０２各々の状態を比較することにより、たとえば、一方の腎臓の不全状態等を推測することが可能となる。あるいは、第１血管４０１および第２血管４０２は、腹部大動脈から分岐している右側総腸骨動脈および左側総腸骨動脈であってもよい。この第１血管４０１および第２血管４０２各々の状態を比較することにより、たとえば、一方の血管の血栓等を推測することが可能となる。

また、操作表示部２６に表示される比較情報は、経時的に第１血管情報と前記第２血管情報とを比較できる情報を含むことが好ましく、被検者４への投薬イベントの前後の第１血管情報および第２血管情報を含むことがより好ましい。これにより、ユーザーは、被検者４への投薬に起因する第１血管４０１および第２血管４０２への影響を容易に確認することができる。

また、制御部２１８は、比較情報とともに、投薬イベント等に関するイベント情報を操作表示部２６に表示させることが好ましい。これにより、ユーザーはイベントと比較情報との関係を容易に確認することができる。

以上のとおり、実施形態において、本発明の情報処理装置および情報処理システムを説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略できることはいうまでもない。

たとえば、図６～図９では、操作表示部２６に第１血管４０１および第２血管４０２各々の流量を比較できる比較情報が表示される例を示したが、操作表示部２６には、第１血管４０１および第２血管４０２各々の流速を比較できる比較情報が表示されてもよく、流量および流速の両方を比較できる比較情報が表示されてもよい。

また、第１血管情報および第２血管情報は、第１血管４０１および第２血管４０２各々の状態を表す情報であればよく、流速または流量に関する情報以外のものであってもよい。

また、上記実施形態では、２つの血管（第１血管４０１および第２血管４０２）各々の第１血管情報および第２血管情報を比較できる比較情報が、操作表示部２６に表示される例について説明したが、操作表示部２６には、３つ以上の血管各々の血管情報を比較できる比較情報が表示されてもよい。

また、上記実施形態では、角度θおよびドップラ偏移周波数ｆ_ｄを用いて第１血管４０１の流速および流量を算出する例を説明したが、第１血管４０１および第２血管４０２の流速および流量は、他の方法により算出してもよい。

また、上記実施形態では、主に被検者４に生じたイベントが投薬イベントである例について主に説明したが、被検者４に生じたイベントは、手術等の他の治療イベントであってもよく、飲食および入浴等の日常生活のイベントであってもよい。

また、上記実施形態では、超音波センサ３を被検者４の頸部４０に貼付して用いる例を説明したが、超音波センサ３は、被検者４の他の部分に貼付して用いてもよい。また、超音波センサ３は、貼付せずに使用してもよい。

また、上記実施形態では、超音波センサ３に一定の間隔（間隔ａ）で超音波素子３０が設けられている例について説明したが、隣り合う超音波素子３０の間隔は、超音波センサ３の位置により異なっていてもよい。

また、上記実施形態では、情報処理装置２が被検者４の血管等の画像データを出力する例について説明したが、情報処理装置２は、画像データを出力しなくてもよい。

また、上述した実施形態に係る情報処理装置２における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウェア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、情報処理装置２の一機能としてその装置のソフトウェアに組み込まれてもよい。

また、上記実施形態におけるフローチャートの処理単位は、各処理の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理ステップの分類の仕方によって、本願発明が制限されることはない。各処理は、さらに多くの処理ステップに分割することもできる。また、１つの処理ステップが、さらに多くの処理を実行してもよい。

１ 情報処理システム、
２ 情報処理装置、
２１ ＣＰＵ、
２２ ＲＯＭ、
２３ ＲＡＭ、
２４ ストレージ、
２５ 通信インターフェース、
２６ 操作表示部、
３ 超音波センサ、
３０ 超音波素子、
３２ シート状部材、
３４ ケーブル、
３５ 接続部材、
４ 被検者、
４０１ 第１血管、
４０２ 第２血管。

Claims (18)

1. 複数の超音波素子を有する超音波センサから取得した超音波情報を処理する情報処理装置であって、
   被検者の体表面に設けられた前記超音波センサから前記超音波情報を取得する取得部と、
   前記超音波情報に基づいて、前記被検者の第１血管および前記第１血管とは異なる第２血管を認識する認識部と、
   前記第１血管に関する第１血管情報と、前記第２血管に関する第２血管情報とを比較できる比較情報を表示部に表示させる制御部と
   を備える情報処理装置。
2. 前記認識部は、前記第１血管および前記第２血管各々の位置を認識する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記比較情報は、同一時間帯の前記第１血管情報および前記第２血管情報を比較できる情報を含む請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記比較情報は、第１時間帯の前記第１血管情報および前記第２血管情報と、前記第１時間帯と異なる第２時間帯の前記第１血管情報および前記第２血管情報とを比較できる情報を含む請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記比較情報は、経時的に前記第１血管情報と前記第２血管情報とを比較できる情報を含む請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記比較情報は、前記第１血管情報および前記第２血管情報各々の経時変化を表す情報を含む請求項５に記載の情報処理装置。
7. 前記比較情報は、同一時間帯の前記第１血管情報および前記第２血管情報を統合した統合情報の経時変化を表す情報を含む請求項５に記載の情報処理装置。
8. 前記比較情報は、前記第１血管情報と前記第２血管情報とを比較できるグラフおよび数値の少なくとも一方を含む請求項１に記載の情報処理装置。
9. 前記超音波情報に基づいて、前記第１血管情報および前記第２血管情報を算出する算出部をさらに有し、
   前記制御部は、算出された前記第１血管情報および前記第２血管情報を比較できる前記比較情報を前記表示部に表示させる請求項１に記載の情報処理装置。
10. 前記被検者に生じたイベントに関するイベント情報を取得するイベント取得部をさらに有し、
    前記制御部は、前記比較情報とともに、前記イベント情報を前記表示部に表示させる請求項１に記載の情報処理装置。
11. 前記イベント情報は、前記被検者への投薬に関する投薬イベント情報を含む請求項１０に記載の情報処理装置。
12. 前記投薬イベント情報は、前記被検者に投与された薬剤の種類、投与量および投与時刻の少なくともいずれかに関する情報を含む請求項１１に記載の情報処理装置。
13. 前記第１血管情報は、前記第１血管の流速および流量の少なくとも一方に関する情報を含み、
    前記第２血管情報は、前記第２血管の流速および流量の少なくとも一方に関する情報を含む請求項１に記載の情報処理装置。
14. 前記第１血管および前記第２血管は、直近の位置で第３血管から分岐されている請求項１に記載の情報処理装置。
15. 前記第１血管および前記第２血管は、内頸動脈および外頸動脈である請求項１に記載の情報処理装置。
16. 複数の超音波素子を有する超音波センサと、
    請求項１～１５のいずれかに記載の情報処理装置と
    を備える、
    情報処理システム。
17. 前記超音波センサは、被検者の体表面に貼付されるシート状部材をさらに有する請求項１６に記載の情報処理システム。
18. 複数の超音波素子を有する超音波センサから取得した超音波情報を処理する情報処理プログラムであって、
    被検者の体表面に設けられた前記超音波センサから前記超音波情報を取得することと、
    前記超音波情報に基づいて、前記被検者の第１血管および前記第１血管とは異なる第２血管を認識することと、
    前記第１血管に関する第１血管情報と、前記第２血管に関する第２血管情報とを比較できる比較情報を表示部に表示させることと
    を含む処理をコンピューターに実行させる情報処理プログラム。