JP4574551B2

JP4574551B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP4574551B2
Application number: JP2005507334A
Authority: JP
Inventors: 良信渡辺; 由直反中; 隆夫鈴木; 尚萩原; 和宏砂川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: US7686764B2; US20070123777A1; JPWO2004112568A1; WO2004112568A2; WO2004112568A3

Description

本発明は、血管の状態を超音波によって診断する機能を有する超音波診断装置に関する。

超音波によって血管壁の境界を検出する方法が、特許文献１に開示されている。この方法によれば、標準的な血管構造を有していることを前提として、血管によって反射された超音波に基づく画像データにおける輝度信号の最大ピーク値と第２ピーク値とに基づいて、血管変位、血管径および血管壁の厚さ等を計測することができる。

また、超音波によって血管壁（頚動脈）のＩＭＴ（Intima-Media Thickness：内膜から中膜までの厚み）値を検出する方法が、特許文献２に記載されている。この方法によれば、標準的な血管構造を有していることを前提として、血管によって反射された超音波に基づく画像データにおける輝度信号の最大ピーク値と第２ピーク値とに基づいて、血管壁（頚動脈）のＩＭＴ値を計測する。
特開２０００−２７１１１７号公報特許第２８８９５６８号公報

しかしながら前述した従来技術では、測定対象となる血管壁の構造を解析するために画像データの輝度信号を利用しているため、測定対象となる血管壁の内膜輝度が低いと血管変位、血管径および血管壁の厚さ等を正しく計測することができないという問題がある。また、測定対象となる血管壁の構造が正常状態にあることが前提条件になっているため、測定対象となる血管内にアテロームのような局所的病変が存在していると、血管変位等を正しく計測することができないという問題がある。

同様に前述した従来技術では、血管壁のＩＭＴ値を測定する対象となる血管壁の構造を解析するために画像データの輝度信号を利用しているため、測定対象となる血管壁の内膜輝度が低いと血管壁のＩＭＴ値を正しく計測することができないという問題がある。

本発明の目的は、血管の状態を超音波によって正しく計測することができる超音波診断装置を提供することにある。

本発明に係る超音波診断装置は、被験体の皮膚の表面から血管に向かって少なくとも１つの超音波パルスを発信する発信手段と、前記血管によって反射された超音波エコーを受信し電気信号に変換して、前記皮膚の表面からの深さ方向に沿った前記超音波エコー信号を得る受信手段と、前記血管を横切る方向の前記超音波エコー信号の位相を解析して、前記血管を構成する血管壁及びその近傍を含む複数部位の移動量を各々算出する移動検出手段と、算出した前記各部位の移動量の変化に基づいて、前記血管壁と前記血管の内腔の血液が流れる血液流領域との間の境界位置を検出する境界位置検出手段と、前記境界位置検出手段によって検出された前記境界位置を表すデータを、所定の測定サイクル以上前の境界位置を表すデータに基づいて平均処理する平均処理手段とを具備する。

この構成により、皮膚の表面からの深さ方向に沿った血管壁の移動量の変化に基づいて、血管壁と血液流領域との間の境界位置を検出する。このため、被験体に存在する内膜輝度値の変化に左右されず、また血管内にアテロームのような局所的病変が存在する場合であっても、境界位置を精度良く検出することができる。また平均処理手段の機能に基づき、境界位置を検出する測定の安定度合いを判定することができる。

上記の構成において、前記境界位置検出手段により前記皮膚の表面からの深さ方向に沿った前記境界位置を検出する対象とするＲＯＩ（関心領域：Region of Interest）の配置を設定するＲＯＩ配置手段をさらに具備し、前記ＲＯＩ配置手段は、前記ＲＯＩを、前記血管壁における前記発信手段に近い側の前壁と前記発信手段から遠い側の後壁との少なくとも一方を跨ぐように配置することが好ましい。

また、前記発信手段は、前記血管の長手方向に沿った複数の部位に向けて複数の超音波パルスを発信し、前記境界位置検出手段は、前記血管の長手方向に沿った複数の前記境界位置を検出することが好ましい。この構成により、血管の長手方向に沿った厚みの分布を得ることができるからである。

また、前記境界位置検出手段によって検出された前記血管の長手方向に沿った前記境界位置を表すデータをフィルタ処理するフィルタ処理手段をさらに具備することが好ましい。この構成により、血管壁の境界検出において混入するノイズの影響を最小限に抑えるためである。

また、前記境界位置検出手段によって検出された前記血管の長手方向に沿った前記境界位置に基づいて、前記血管の長手方向に沿った断面の画像を表示する表示手段をさらに具備することが好ましい。この構成により、血管の長手方向に沿った断面を視覚を通じて認識することができるからである。

また、前記所定のサイクルは、前記血管を流れる血流の心拍サイクルを含んでいることが好ましい。この構成により、直前サイクルの移動軌跡に許容誤差範囲を加味した領域範囲と、次回の測定サイクルにおける移動軌跡とを、心拍サイクルに同期して比較するためである。

また、前記移動検出手段によって検出された前記血管壁の移動量を表すデータを、所定の測定サイクル以上前の前記移動量を表すデータに基づいて平均処理する平均処理手段をさらに具備することが好ましい。この構成により、血管壁の移動量を検出する測定の安定度合いを判定するためである。

本発明に係る他の構成の超音波診断装置は、被験体の皮膚の表面から血管に向かって少なくとも１つの超音波パルスを発信する発信手段と、前記血管によって反射された超音波エコーを受信し電気信号に変換して、前記皮膚の表面からの深さ方向に沿った前記超音波エコー信号を得る受信手段と、前記血管を横切る方向の前記超音波エコー信号の位相を解析して、前記血管を構成する血管壁及びその近傍の複数部位の移動量を各々算出する移動検出手段と、算出した前記各部位の移動量の変化に基づいて、前記血管の内膜と前記血管の内腔の血液が流れる血液流領域との間の境界位置、及び前記血管の中膜の位置を検出する境界検出手段とを具備する。

本発明によれば、血管の状態を超音波によって正しく計測することが可能な超音波診断装置を提供することができる。また、血管壁のＩＭＴ値を超音波によって正しく計測することが可能な超音波診断装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を模式的に示すブロック図である。但し、図１には、この超音波診断装置によって受信されたＢモード画像２０も図示されている。発信部１は、超音波パルスを生成して超音波プローブ２へ供給する。超音波プローブ２は、発信部１から供給された超音波パルスを、生体の皮膚の表面から生体内に向かって発信する。Ｂモード画像２０は、超音波パルスを、血管２１に向かって発信したときの画像である。

この画像においては、血管２１は、皮膚の表面に対して傾いた方向に伸びており、その内腔の血液が流れる血液流領域２２を囲む前壁２３ａおよび後壁２３ｂにより示される。前壁２３ａは、超音波プローブ２に近い側の血管壁を示し、後壁２３ｂは、超音波プローブ２から遠い側の血管壁を示す。この血管２１は、後壁２３ｂの内側に局所的病変であるアテローム２４が形成されている場合の例である。

血管２１によって反射された超音波エコーは、超音波プローブ２によって電気信号に変換され、得られた超音波エコー信号は受信部３および遅延合成部４を経由して、一方で移動検出部５へ供給される。移動検出部５は、受信された超音波エコー信号に基づいて、皮膚の表面からの深さ方向に沿った各部位の移動量を検出する。移動検出部５による各部位の移動量の検出は、周知の方法に従い、超音波エコー信号の位相変化に基づいて行われるので、具体的な説明は省略する。

ＲＯＩ配置部６では、皮膚の表面からの深さ方向に沿った境界位置を検出するためのＲＯＩ（Region of Interest：関心領域）２５の、断層画像における配置が設定される。設定されたＲＯＩ２５は、移動検出部５に供給される。ＲＯＩ２５は、本実施の形態の目的のためには、前壁２３ａと後壁２３ｂの少なくとも一方を跨ぐように設定される。

移動検出部５により検出された移動量は、境界位置検出部７に供給される。境界位置検出部７は、ＲＯＩ２５内を例えば５０μｍ単位で細分化し、それぞれの部位が心拍毎に移動する様子（軌跡）を後述のように分析して、血管２１を構成する血管壁である後壁２３ｂと、血管２１を通って血液が流れる血液流領域２２との間の境界位置を検出する。境界位置検出部７はさらに、血管２１の断面を表す２次元にマッピングしたカラー表示画像を生成して画像合成部８へ供給する。

受信部３及び遅延合成部４を経由した超音波エコー信号は、他方で、Ｂモード処理部９にも供給される。Ｂモード処理部９は、超音波エコー信号に基づいて、血管２１の断面を表す画像情報を生成して画像合成部８へ供給する。画像合成部８は、Ｂモード処理部９から供給された画像情報と境界位置検出部７から供給された画像情報とを合成して、表示部１０にモニタ表示する。

図２は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。図２における（ａ）部は、図１に示したＢモード画像２０と同様の画像を示す。図２における（ｂ）部は、ＥＣＧ（Electrocardiograph）波形２７に基づく心拍サイクルでの、皮膚の表面からの深さ方向における移動量を、時間的な変化波形２８として示す。時間的な変化波形２８は、（ａ）に示す受信エコーの走査線２６中のＲＯＩ２５内の各部位について示されている。２９は血液流領域２２の各部位、３０は後壁２３ｂの領域の部位の移動量の時間的な変化を示し、３１は境界位置を示す。このように各部位が心拍毎に移動する様子（軌跡）を分析して、血液が流れる血液流領域２２と後壁２３ｂの領域との間の境界位置を、以下のようにして検出することができる。

図２の（ａ）において、超音波パルスの進路を示す走査線２６上の点Ｒ１および点Ｒ２に着目する。点Ｒ１は、血液流領域２２と後壁２３ｂの領域との間の境界位置の近くの血液流領域２２に配置されている。点Ｒ２は、境界位置の近くの後壁２３ｂのアテローム２４の中に配置されている。

心拍サイクル期間における、ＲＯＩ２５内のＲ１点、Ｒ２点および周辺部位の各組織の移動状態が、図２の（ｂ）に示す移動量の変化波形２８のように検出される。図から明らかなように、血液流領域２２の波形２９と後壁２３ｂの領域の波形３０では、軌跡の移動方向が逆転するなど、異なった特徴を持つ軌跡が得られる。従って、これを分析する事で境界位置３１を判別できる。例えば本実施の形態では、軌跡が逆転している中間点を境界位置３１として判別する。

以上のようにＲＯＩ２５内の血管壁の移動量の変化を検出して、得られた検出結果を分析すれば、血液流領域と血管領域との間の境界位置を正確かつ確実に検出することができる。

また、ＲＯＩ２５内の血管壁の各部位の移動量の変化を検出し、得られた検出結果から、隣接する部位間の移動量の差分（厚み変化量）を分析すれば、柔らかい部位は厚み変化量が大きく、硬い部分は厚み変化量が少ない結果が得られる。これを利用して、各部位の硬さ値を検出することも可能である。血液流領域と血管領域との間の境界位置を、下記の実施の形態のように、各部位の硬さ値に基づいて検出することもできる。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示した第１の実施の形態に係る超音波診断装置と共通の構成要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。

本実施の形態においては、移動検出部５の検出出力が供給される硬さ値変換部１１が設けられている。硬さ値変換部１１は、移動検出部５によって検出された移動量を、上述のようにして、皮膚の表面からの深さ方向に沿った組織の硬さ値の分布に変換する。硬さ値変換部１１の出力は、境界位置検出部７ａに供給される。

境界位置検出部７ａでは、深さ方向に沿った組織の硬さ値の分布に基づいて、血管壁である前壁２３ａまたは後壁２３ｂと、血液流領域２２との間の境界位置を検出する。境界位置検出部７ａはさらに、血管２１の断面を表す２次元にマッピングしたカラー表示画像を生成して画像合成部８へ供給する。但し、図３には、境界位置検出部７ａと画像合成部８との間には、フィルタ処理部１２、平均処理部１３及び安定判定部１４が介在するように記載されている。これは、後述の実施の形態を説明するための表示であり、本実施の形態においては、境界位置検出部７ａの出力が直接、画像合成部８に供給されてもよい。

画像合成部８は、Ｂモード処理部９から供給された画像情報と、境界位置検出部７ａから供給された画像情報とを合成して表示部１０にモニタ表示する。

図４は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。図４における（ａ）部は、図３に示したＢモード画像２０と同様の画像を示す。（ｂ）および（ｃ）は波形図である。（ｂ）は、血管２１によって反射された超音波エコーを受信して得られた超音波エコー信号に基づいて検出されたエコー輝度を利用して、後壁２３ｂと血液流領域２２の間の境界位置を検出する場合を示す。（ｃ）は、硬さ値変換部１１によって変換された組織の硬さ値を利用して境界位置を検出する場合を示す。

超音波パルスの進路を示す走査線２６上の点Ｒ０、点Ｒ１および点Ｒ２に着目する。点Ｒ０は血液流領域２２内に配置されており、点Ｒ１は後壁２３ｂと血液流領域２２との間の境界位置に配置されており、点Ｒ２は後壁２３ｂのアテローム２４の中に配置されている。

エコー輝度と皮膚の表面からの深度との間の関係を示す図４の（ｂ）の波形に示されるように、エコー輝度は、血液流領域２２に対応する点Ｇ０から、後壁２３ｂと血液流領域２２との間の境界位置に対応する点Ｇ１を経て、アテローム２４の中に対応する点Ｇ２まで、緩やかに変動する特性がある。また、アテローム２４を構成する内容物の成分などによって、エコー輝度のむらが発生する場合もある。このため、境界位置に対応する点Ｇ１を検出しようとするときに、点Ｇ１から点Ｇ０へ向かう方向または点Ｇ１から点Ｇ２へ向かう方向に誤差を生じるおそれが高い。従って、特に緻密な医療診断が必要なアテローム２４を持つ血管を測定しようとしても、血管壁と血液流領域との間の境界位置を正確に検出することが困難である。

これに対して、本実施の形態のように、硬さ値変換部１１によって変換された組織の硬さ値を利用すると、後壁２３ｂと血液流領域２２との間の境界位置に配置された点Ｒ１に対応する点Ｅ１は、エコー輝度に影響を受けることなく、図４の（ｃ）の波形に示されるように、血液流領域２２に配置された点Ｒ０に対応する点Ｅ０、およびアテローム２４の中に配置された点Ｒ２に対応する点Ｅ２よりもはるかに高いピーク値を示す。このため、血管壁と血液流領域との間の境界位置を、正確かつ確実に検出することができる。

以上のように本実施の形態によれば、皮膚の表面からの深さ方向に沿った組織の硬さ値の分布に基づいて、血管２１を構成する血管壁と血液流領域との間の境界位置を示す点Ｒ１を、境界位置検出部７ａによって検出する。このため、被験体に存在する内膜輝度値の変化に左右されず、かつ血管内にアテロームのような局所的病変が存在する場合であっても、血管壁と血液流領域との間の境界位置を正しく検出することができる。

図５は、本実施の形態に係る超音波診断装置の他の動作を説明するための模式図である。同図に示すように、複数の走査線３２によって示される複数の超音波パルスを血管２１の長手方向に沿って照射し、境界位置検出部７ａにより、血管２１の長手方向に沿って境界位置を検出することもできる。このように構成すると、ＲＯＩ２５内に存在する医療診断時に不要な血流成分からの組織の硬さ情報等を、２次元的に削除した画像を生成することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置は、図３に示されるように、第２の実施の形態による構成に加えて、更にフィルタ処理部１２を備えたものである。フィルタ処理部１２は、境界位置検出部７ａによって検出された血管２１の長手方向に沿った境界位置を表すデータを、以下のようにフィルタ処理する。

図６Ａ〜６Ｃは、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。図６Ａ及び６Ｂにそれぞれ示すフレーム（Ａ）及びフレーム（Ｂ）は、例えば心拍サイクル等の特定サイクルごとに得られたＲＯＩ２５内の境界検出結果を、検出した時刻の順番に示したものである。

実際の診断現場では、被検体の体動および呼吸状態、ならびに超音波プローブ２の固定状態等の複数の要因によって、血管壁の運動変位のトラッキング情報にノイズが混入するおそれがある。その結果、血管壁の境界検出においても、フレーム（Ａ）のノイズ３４およびフレーム（Ｂ）のノイズ３９のようにノイズが混入する。このようなノイズの影響を最小限に抑えるために、フィルタ処理部１２は、互いに近接する複数の位置に係る境界検出位置を下記に示す（式１）および（式２）のようにフィルタ処理する。ここで、位置ｆにおける境界検出位置をＫ（ｆ）と定義する。位置ｆは、図６Ａ〜６Ｃの波形上に示される各々の位置の参照番号で表わされる。

Ｋ（４１）＝｛Ｋ（３３）＋Ｋ（３４）＋Ｋ（３５）｝／３ …（１）
Ｋ（４２）＝｛Ｋ（３８）＋Ｋ（３９）＋Ｋ（４０）｝／３ …（２）

また、所定のサイクル前の結果と比較するために、下記の（式３）および（式４）に示すようにフィルタ処理すると、ノイズの影響を最小限に抑えた図６Ｃのフレームのような境界検出画像を生成することができる。

Ｋ（４１）＝｛Ｋ（３４）＋Ｋ（３７）｝／２ …（３）
Ｋ（４２）＝｛Ｋ（３６）＋Ｋ（３９）｝／２ …（４）

なお、ここでは説明を簡素化するために、近接する左右１箇所ずつの値を使用する例を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。例えば左右２箇所以上の値を使用してフィルタ処理をしても、同様の効果を得ることができる。

また、単純な加算平均によるフィルタ処理の例を示しているが、フィルタ処理の重み付けを変更したり、演算式を変更してもよいし、複数のフィルタ処理を複合させてもよい。さらに、境界検出前の血管壁の振幅変位運動量に対して、各種のフィルタ処理を施した後に境界検出を実施してもよい。

このように、被検体の体動、呼吸状態および超音波プローブの固定状態等の複数の要因によって、血管壁の運動変位のトラッキング情報にノイズが混入した場合でも、ノイズの影響を最小限に抑えた境界検出画像を生成することができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置は、図３に示されるように、第２の実施の形態による構成に加えて、更に平均処理部１３と安定判定部１４とを備えている。平均処理部１３は、境界位置検出部７ａによって検出された境界位置を表すデータを、所定のサイクル以上前の境界位置を表すデータに基づいて平均処理する。安定判定部１４は、平均処理部１３によって平均処理されたデータに基づいて、血管壁と血液流領域との間の境界位置を検出する測定の安定度合いを判定する。

図７は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本実施の形態は、被検体と超音波プローブとの間の位置関係が一定である状態、または被検体が呼吸を停止して安定状態を保っている状態において、理想的な測定データが得られた場合には、心拍ごとの血管壁の移動軌跡（血管壁の移動量の時間的な変化波形）が近似することを利用して、血管壁と血液流領域との間の境界位置を検出するための測定状態の安定度合いを判定する。

図７における（ｂ）〜（ｄ）の波形は、図７の（ａ）に示すＥＣＧ波形２７の心拍サイクルに同期した、各測定サイクルにおける血管壁の移動軌跡を示す。例えば、（ｂ）に示す直前サイクルの移動軌跡４３に許容誤差４４ａを加味した許容範囲４４と、次回の測定サイクルにおける移動軌跡とを比較する。（ｃ）に示す移動軌跡４５のように、許容範囲４４に常に収まっている場合には、安定して測定されたデータと判定する。（ｄ）に示す移動軌跡４６のように、許容範囲４４外となる不適箇所４７が存在する場合には、非安定測定と判定する。

このように安定して測定されたか非安定測定であるかを示す情報をリアルタイムに測定者に通知すると、現在の測定結果が信頼できる測定結果であるか否かを測定中に判断することができる。その結果、測定時間を短縮することができる。

もちろん、現在のサイクルにおける測定結果と直前のサイクルにおける測定結果との差分に基づいて安定測定であるか非安定測定であるかを判定してもよく、直前のサイクルだけでなく過去の複数のサイクルにおいて測定した安定な移動軌跡との比較に基づいて安定測定であるか非安定測定であるかを判定してもよい。

また、安定測定であるか非安定測定であるかを判定するための閾値（許容誤差４４ａ）を変動させてもよい。さらに、境界判定には不向きなエコー輝度値から求まる、例えば擬似境界判別位置等の値について、直前のサイクルにおいて得られた値と現在のサイクルにおいて得られた値とを比較してもよい。このような複数の測定安定度合いを判定する機能を組み合わせると、測定結果の信頼性をさらに高めることができる。

このように、被検体と超音波プローブとの間の位置関係が一定である状態、または被検体が呼吸を停止して安定状態を保っている状態において、理想的な測定データが得られた場合には心拍ごとの血管壁の移動軌跡が近似することを利用して、血管壁と血液流領域との間の境界位置を検出するための測定自体の安定度合いを判定することができる。この情報をリアルタイムに測定者に通知することによって、現在の測定結果が信頼できる情報であるか否かを測定中に判断することが可能になり、その結果、測定時間を短縮することができる。

（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施の形態は、血管壁のＩＭＴ値の測定を可能とする。図１あるいは図３に示した実施の形態に係る超音波診断装置と共通の構成要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。

前壁２３ａ及び後壁２３ｂとして示される血管壁は、血管壁の内側に形成され血液流領域２２に面する内膜５０と、血管壁の外側に形成された外膜４８と、内膜５０と外膜４８との間に形成された中膜４９とを有している。図８には、内膜５０と中膜４９との間に、局所的病変であるアテローム２４が形成されている様子が示される。

本実施の形態における境界位置検出部７ｂは、深さ方向に沿った組織の硬さ値に基づいて、血管２１の内膜５０と血液流領域２２との間の境界位置と、中膜４９の位置とを検出する。境界位置検出部７ｂはさらに、血管２１の断面を表す２次元にマッピングしたカラー表示画像を生成して、画像合成部８へ供給する。

画像合成部８は、Ｂモード処理部９から供給された画像情報と境界位置検出部７ｂから供給された画像情報とを合成して、表示部１０にモニタ表示する。

図９は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。図９における（ａ）は、図８に示したＢモード画像２０と同様の画像を示す。（ｂ）は、血管２１によって反射された超音波エコーを受信して得られた超音波エコー信号に基づいて、硬さ値変換部１１によって変換された組織の硬さ値を利用して内膜５０と血液流領域２２との間の境界位置を検出する場合の、硬さ値の変化波形を示す。（ｃ）は、従来のエコー輝度を利用して境界位置を検出する場合の、エコー輝度の変化波形を示す。

ここで、超音波パルスの進路を示す走査線２６上の点Ｒ１、点Ｒ２および点Ｒ３に着目する。点Ｒ１は、内膜５０と血液流領域２２との間の境界位置に配置されている。点Ｒ２は、後壁２３ｂのアテローム２４の中に配置されている。点Ｒ３は、中膜４９上に配置されている。ＩＭＴ値を測定するためには、測定する対象となる血管が標準的な血管壁構造を有していることを前提として、画像データにおける境界を検出するための信号における最大ピーク値と第２ピーク値とを求める必要がある。

従来のエコー輝度と皮膚の表面からの深度との間の関係を示す（ｃ）の波形に示されるように、エコー輝度のピーク値は、後壁２３ｂと血液流領域２２との間の境界位置に対応する点Ｇ１においてわずかに検出することができるものの、アテローム２４の中に対応する点Ｇ２におけるエコー輝度との差が少ないため、中膜４９上の位置に対応する点Ｇ３へ向かう方向に誤差を生じるおそれが高い。このため、特に緻密な医療診断が必要なアテロームを持つ血管を測定しようとすると、最大ピーク値と第２ピーク値とを正確に検出することができない。

これに対して、本実施の形態のように、硬さ値変換部１１によって変換された組織の硬さ値を利用すると、図９の（ｂ）の波形に示されるように、後壁２３ｂと血液流領域２２との間の境界の点Ｒ１に対応する点Ｅ１は、エコー輝度に依存せずに、アテローム２４の中に配置された点Ｒ２に対応する点Ｅ２における硬さ値よりもはるかに高いピーク値を示す。このため、血管壁１０３と血液流領域２２との間の境界位置に対応する点Ｅ１における最大ピーク値と、中膜４９の位置を示す点Ｒ３に対応する点Ｅ３における第２ピーク値とを正確かつ確実に検出することができる。

以上のように本実施の形態によれば、皮膚の表面からの深さ方向に沿った組織の硬さ値に基づいて、血管２１の内膜５０と血液流領域２２との間の境界位置と、内膜５０と外膜４８との間に形成された中膜４９の位置とを、境界位置検出部７ｂによって検出する。このため、被験体に存在する内膜輝度値の変化に左右されず、かつ血管内にアテローム２４のような局所的病変が存在する場合であっても、血管壁と血液流領域との間の境界位置、及び中膜４９の位置を正しく検出することができる。

同様に、（ａ）に示すＲ４、Ｒ５点に対応するＥ４、Ｅ５点、及びＧ４、Ｇ５点に着目することで、第２ピーク以深で硬さ値が減少する箇所を外膜４８の位置として検出することも可能である。

図１０は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための波形図である。（ａ）は、ＥＣＧ波形２７の心拍サイクルの波形を示す。（ｂ）〜（ｄ）は、１心拍サイクル中に変動するＩＭＴ値の態様が示される。例えば、ＥＣＧ波形２７の１心拍サイクルに同期した、（ｂ）の内膜５０の移動量を示す軌跡５１と、（ｃ）の中膜４９の移動量を示す軌跡５２とを比較すると、軌跡５２により示される移動量の方が、軌跡５１により示される移動量よりも少ない。これは、ＩＭＴ値の範囲である内膜５０から中膜４９までの組織の硬さ値は低く、つまり組織は柔らかいからである。そのため、心拍による血管内における圧力の変化に伴って、軌跡５１によって示される内膜５０の移動量から、軌跡５２によって示される中膜４９の移動量を減算した（ｄ）に示す軌跡５３に示されるように、圧力が高まるとＩＭＴ値が小さくなる。

例えばＲ波に対応する時刻等の心拍基準時間における最大ピーク位置と、第２ピーク位置とを観測することによって、１心拍期間中におけるＩＭＴ値の変化量、ならびにＩＭＴ値の最大値、最小値および平均値も把握することができる。

（第６の実施の形態）
図１１は、実施の形態６に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図８に示した実施の形態に係る超音波診断装置と共通の構成要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。この超音波診断装置には、ＲＯＩ配置部６が設けられている。ＲＯＩ配置部６は、皮膚の表面からの深さ方向に沿った組織の硬さ値を得るためのＲＯＩ２５を、前壁２３ａまたは後壁２３ｂの少なくとも一方を跨ぐように配置する。図１１に示す例では、ＲＯＩ２５は、後壁２３ｂを跨ぐように配置されている。

このように構成された超音波診断装置の動作を説明する。ＲＯＩ配置部６が後壁２３ｂを跨ぐようにＲＯＩ２５を配置すると、ＲＯＩ２５に含まれる組織に向かって超音波パルスが発信され、前述した第５の実施の形態と同様にして、血管２１の内膜５０と血液流領域２２との間の境界位置と、中膜４９の位置とが検出される。

（第７の実施の形態）
図１２は、第７の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１１に示した実施の形態に係る超音波診断装置と共通の構成要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。この超音波診断装置には、ＩＭＴ算出部１５が設けられている。ＩＭＴ算出部１５は、血管２１の内膜５０と血液流領域２２との間の境界位置の１心拍サイクルにおける時間的変化と、中膜４９の位置の時間的変化とに基づいて、内膜５０から中膜４９までの厚みＩＭＴ（Intima-Media Thickness）を計測する。ＩＭＴ算出部１５は、１心拍サイクルにおけるＩＭＴ値の最大値、最小値および平均値の少なくとも１つを算出する。従って、前述した図９Ｂに示す最大ピーク値を示す点Ｅ１と第２ピーク値を示す点Ｅ３との間の距離をＩＭＴ値として検出することができる。

図１３は、本実施の形態に係る超音波診断装置の他の動作を説明するための模式図である。図１３に示すように、複数の走査線５４によって示される複数の超音波パルスを血管２１の長手方向に沿って照射し、境界位置検出部７ｂにより、血管２１の長手方向に沿ってＲＯＩ２５内に存在する複数のＩＭＴ値を同時に検出するように構成することができる。一般的に最大のＩＭＴ値が診断時の代表値となる場合が多いので、最大のＩＭＴ値を測定した場所を表示部１０にモニタ表示してもよい。

（第８の実施の形態）
図１４は、第８の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１２に示した実施の形態に係る超音波診断装置と共通の構成要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。この超音波診断装置には、角度補正部１６が設けられている。角度補正部１６は、複数のポイントの皮膚の表面からの深さの差に基づいて、ＩＭＴ算出部１５によって算出されたＩＭＴ値を角度補正する。

図１５は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。超音波プローブ２は、血管２１の長手方向に沿った３本の走査線５５Ａ、５５Ｂおよび５５Ｃに沿って超音波を照射する。走査線５５Ａと走査線５５Ｃとの間の水平距離を、ｄＬで示す。走査線５５Ａと中膜４９との交点Ｂａと、走査線５５Ｃと中膜４９との交点Ｂｃとの間の、深さ方向に沿った間隔を、差分ｄＤで示す。走査線５５Ｂと中膜４９との交点Ｂｂの内膜５０からの間隔５６は、角度補正前のＩＭＴ（ｂ）値を表し、角度補正後のＩＭＴ（ａ）値は、間隔５７で示される。

複数の走査線５５Ａ、５５Ｂおよび５５Ｃに基づいて得られた血管壁の中膜４９の位置情報を利用して、ＩＭＴ値の角度補正をすることができる。例えば、交点ＢｂにおけるＩＭＴ（ｂ）値５６は、下記の（式５）によって角度補正することができる。

ＩＭＴ（ａ）＝ＩＭＴ（ｂ）×ｓｉｎ［ａｒｃｔａｎ（ｄＬ／ｄＤ）］
…（式５）

もちろん、皮膚の表面に近い側の中膜４９と走査線５５Ａ、５５Ｂおよび５５Ｃの交点である交点Ｔａ、交点Ｔｂおよび交点Ｔｃの位置情報に基づいて、角度補正の精度をさらに高めることもできる。あるいは、交点Ｔａと交点Ｂａ、交点Ｔｃと交点Ｂｃ等の各中点を用いて傾きを求め、角度補正を行ってもよい。

（第９の実施の形態）
図１６は、第９の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１４に示した実施の形態に係る超音波診断装置と共通の構成要素については、同一の参照番号を付して説明の繰り返しを省略する。この超音波診断装置には、安定度判定部１７が設けられている。安定度判定部１７は、ＩＭＴ算出部１５によって算出されたＩＭＴ値を、所定のサイクル以上前のＩＭＴ値と比較して、ＩＭＴ算出部１５によって算出されたＩＭＴ値の安定度合いを判定する。

図１７は、本実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本実施の形態は、被検体と超音波プローブとの間の位置関係が一定である状態、または被検体が呼吸を停止して安定状態を保っている状態において、理想的な測定データが得られた場合には、心拍ごとの血管壁の移動軌跡が近似することを利用して、ＩＭＴ値を検出するための測定の安定度合いを判定する。

図１７における（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）に示すＥＣＧ波形２７の心拍サイクルに同期した、各測定サイクルにおける血管壁の移動軌跡を示す。例えば、（ｂ）に示す直前サイクルの移動軌跡５８に許容誤差５９ａを加味した許容範囲５９と、次回の測定サイクルにおける移動軌跡とを比較する。（ｃ）に示す移動軌跡６０のように、許容範囲５９に常に収まっている場合には、安定して測定されたデータと判定する。一方、（ｄ）に示す移動軌跡６１のように、許容範囲５９外となる不適箇所６２が存在する場合には、非安定測定と判定する。

このように安定して測定されたか非安定測定であるかを示す情報をリアルタイムに測定者に通知すると、現在の測定結果が信頼できる測定結果であるか否かを測定中に判定することができる。その結果、測定時間を短縮することができる。

あるいは、現在のサイクルにおける測定結果と直前のサイクルにおける測定結果との差分に基づいて安定測定であるか非安定測定であるかを判定してもよく、直前のサイクルだけでなく過去の複数のサイクルにおいて測定した安定な移動軌跡との比較に基づいて安定測定であるか非安定測定であるかを判定してもよい。

また、安定測定であるか非安定測定であるかを判定するための閾値（許容誤差範囲５９ａ）を変動させてもよい。さらに、境界判定には不向きなエコー輝度値から求まる、例えば擬似境界判別位置等の値について、直前のサイクルにおいて得られた値と現在のサイクルにおいて得られた値とを比較してもよい。このような複数の測定安定度合いを判定する機能を組み合わせると、測定結果の信頼性をさらに高めることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図３の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。図３の超音波診断装置の他の動作を説明するための模式図である。本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための断面模式図である。本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための断面模式図である。本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための断面模式図である。本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を説明するためのブロック図である。図８の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。図８の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本発明の第６の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。本発明の第７の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１２の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本発明の第８の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１４の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。本発明の第９の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１６の超音波診断装置の動作を説明するための模式図である。

Claims

被験体の皮膚の表面から血管に向かって少なくとも１つの超音波パルスを発信する発信手段と、
前記血管によって反射された超音波エコーを受信し電気信号に変換して、前記皮膚の表面からの深さ方向に沿った前記超音波エコー信号を得る受信手段と、
前記血管を横切る方向の前記超音波エコー信号の位相を解析して、前記血管を構成する血管壁及びその近傍を含む複数部位の移動量を各々算出する移動検出手段と、
算出した前記各部位の移動量の変化に基づいて、前記血管壁と前記血管の内腔の血液が流れる血液流領域との間の境界位置を検出する境界位置検出手段と、
前記境界位置検出手段によって検出された前記境界位置を表すデータを、所定の測定サイクル以上前の境界位置を表すデータに基づいて平均処理する平均処理手段とを具備する超音波診断装置。
前記境界位置検出手段により前記皮膚の表面からの深さ方向に沿った前記境界位置を検出する対象とするＲＯＩ（関心領域：Region of Interest）の配置を設定するＲＯＩ配置手段をさらに具備し、
前記ＲＯＩ配置手段は、前記ＲＯＩを、前記血管壁における前記発信手段に近い側の前壁と前記発信手段から遠い側の後壁との少なくとも一方を跨ぐように配置する請求項１に記載の超音波診断装置。
前記発信手段は、前記血管の長手方向に沿った複数の部位に向けて複数の超音波パルスを発信し、前記境界位置検出手段は、前記血管の長手方向に沿った複数の前記境界位置を検出する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
前記境界位置検出手段によって検出された前記血管の長手方向に沿った前記境界位置を表すデータをフィルタ処理するフィルタ処理手段をさらに具備する請求項３に記載の超音波診断装置。
前記境界位置検出手段によって検出された前記血管の長手方向に沿った前記境界位置に基づいて、前記血管の長手方向に沿った断面の画像を表示する表示手段をさらに具備する請求項３または４に記載の超音波診断装置。
前記所定のサイクルは、前記血管を流れる血流の心拍サイクルを含んでいる請求項５に記載の超音波診断装置。
前記移動検出手段によって検出された前記血管壁の移動量を表すデータを、所定の測定サイクル以上前の前記移動量を表すデータに基づいて平均処理する平均処理手段をさらに具備する請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。