JP5014051B2 - 血管超音波画像測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブを生体の血管上に正確に位置決めする血管超音波画像測定方法に関するものである。

複数個の超音波発振子が直線的に配列された超音波アレイ探触子を用いて生体の皮膚下の血管の径などを測定することが行われている。たとえば、特許文献１では、互いに平行な第１および第２の超音波アレイ探触子とそれらの中間部を連結する第３の超音波アレイ探触子とから成るＨ型の超音波プローブを用い、その第３の超音波アレイ探触子を動脈に平行な状態でその動脈の中心線上に位置させることにより、血流速度、動脈血管壁厚や内腔径などを計測する装置が提案されている。しかし、これによれば、オペレータの手動操作により超音波プローブが位置決めされるので、熟練を必要とするとともに、被測定者が動いた場合には、その追従が困難であるという欠点があった。

これに対し、特許文献２に示されるように、カラードプラ信号の重心を血管の中心に位置させる工程と、その血管中心が画像中心となるように超音波アレイ探触子を長手方向に移動させる工程と、次いで、その超音波アレイ探触子をその長手方向の中心まわりに回転させて血管と平行とし、次に超音波アレイ探触子を平行移動させて血管の中心上に位置させる工程を用いる位置決め方法が採用されている。しかし、この方法では、特に血管と平行な超音波アレイ探触子を平行移動させて血管の中心上に位置させる工程において、超音波プローブの位置決めについて信号処理および制御が煩雑で時間がかかるとともに位置決め精度が得られなかった。
特開平１０−１９２２７８号公報 特開２００３−２４５２８０号公報

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、超音波プローブの位置決めが容易で十分な位置決め精度が得られる血管超音波画像測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に係る血管超音波画像測定方法は、(a) 複数個の超音波発振子がＸ軸方向に平行な方向に沿って直線的に配列された互いに平行な一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子と、前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および／または第２短軸用超音波アレイ探触子に隣接して前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に複数個の超音波発振子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子とを一平面に備えた超音波プローブと、(b) 前記Ｘ軸まわりに回転させ、該Ｘ軸方向に移動させ、前記第１短軸用超音波アレイ探触子の長手方向の中央部を通り前記第１短軸用超音波アレイ探触子の長手方向と前記長軸用超音波アレイ探触子の長手方向との交点を通り前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交し且つ前記一平面に垂直なＺ軸まわりに回転させることが可能な位置決め装置と、(c) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する第１短軸画像表示領域と、前記第２短軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する第２短軸画像表示領域とを有する画像表示装置とを、用いて前記超音波プローブを生体の皮膚に接触させることにより該生体の皮膚下の血管の超音波画像を測定するための血管超音波画像測定方法であって、(d) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子から前記血管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から前記血管の中心までの距離とが等しくなるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｘ軸まわりに位置決めさせるＸ軸まわり位置決め工程と、(e) 前記第１短軸画像表示領域の幅方向中央部に前記血管の短軸画像を位置させるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｘ軸方向に平行移動させるＸ軸方向位置決め工程と、(f) 前記第２短軸画像表示領域の幅方向中央部に前記血管の短軸画像を位置させるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｚ軸まわりに回転させるＺ軸まわり位置決め工程と、(x) 前記長軸用超音波アレイ探触子により得られた長軸画像信号に基づいて前記血管の内腔径、内膜厚、および／または内中膜壁厚を算出する算出工程とを、含み、(p) 前記Ｘ軸まわり位置決め工程、前記Ｘ軸方向位置決め工程、あるいは前記Ｚ軸まわり位置決め工程において、前記血管の短軸画像を認識するためにパターン認識が実行されることを特徴とする。

また、請求項２に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１に係る発明において、(g) 前記Ｘ軸は前記皮膚下を通る軸であり、(h) 前記Ｘ軸まわり位置決め工程は、前記超音波プローブを該Ｘ軸まわりに位置決めさせるものであることを特徴とする。

また、請求項３に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１または２に係る発明において、(k) 前記画像表示装置は、前記第１短軸画像表示領域および／または第２短軸画像表示領域に隣接して、前記長軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する長軸画像表示領域を備え、該第１短軸画像表示領域、第２短軸画像表示領域、および長軸画像表示領域は、前記皮膚からの深さ寸法を示す共通の縦軸を備えたものであることを特徴とする。

また、請求項４に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１乃至３のいずれか１に係る発明において、(l) 前記長軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の長軸画像信号に基づいて該血管の内腔径を算出する血管径算出工程を含むことを特徴とする。

また、請求項５に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１乃至４のいずれか１に係る発明において、(m) 前記長軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の長軸画像信号に基づいて該血管の内膜厚および／または内中膜壁厚を算出する血管膜厚算出工程を含むことを特徴とする。

また、請求項６に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１乃至５のいずれか１の発明において、(n) 前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子は、前記血管に対して該血管の上流側または下流側へ所定角度斜めに向かう方向に超音波を放射するものであることを特徴とする。

また、請求項７に係る血管超音波画像測定方法は、請求項６に係る発明において、(o) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子によりそれぞれ検出された前記血管の短軸超音波画像を前記第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示させるに際して、前記所定角度に基づいて、該第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示させる短軸超音波画像を、該第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子の超音波放射方向が前記血管に対して直角である状態の画像に補正する画像補正工程を、含むことを特徴とする。

また、請求項８に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１に係る発明において、(q) 前記パターン認識は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子および前記第２短軸用超音波アレイ探触子による前記第１短軸画像表示領域及び第２短軸画像表示領域内の超音波画像において前記血管の短軸画像がドプラ信号を含む状態で実行されることを特徴とする。

また、請求項９に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１乃至８のいずれか１の発明において、(r) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子あるいは前記第２短軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の短軸画像信号に基づいて該血管の内腔径および／または内中膜壁厚を算出する血管パラメータ算出工程を含むことを特徴とする。

また、請求項１０に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１乃至９のいずれか１の発明において、(s) 位置決め状態表示領域内において、前記第１短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第１短軸画像表示領域の両側縁までの距離を表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの一方に沿って移動し、前記第２短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第２短軸画像表示領域の両側縁までの距離を表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの他方に沿って移動し、前記第１短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第１短軸画像表示領域の上縁または下縁までの距離と前記第２短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第２短軸画像表示領域の上縁または下縁までの距離との差を表すために傾斜する記号を、該位置決め状態表示領域内に表示させる工程を、含むことを特徴とする。

また、請求項１１に係る血管超音波画像測定方法は、請求項１乃至９のいずれか１の発明において、(t) 前記長軸画像表示領域に表示された前記血管の画像を第１画像として記憶するとともに、該血管の画像の長手方向の一部を第１テンプレートとして予め登録する工程と、(u) 前記超音波プローブが前記血管に沿って移動させられる過程で、前記第１テンプレートと一致する前記血管の画像の長手方向の一部が前記長軸画像表示領域の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域に表示された前記血管の画像を第２画像として記憶するとともに、該血管の画像の長手方向の一部を第２テンプレートとして登録する工程と、(v) さらに前記超音波プローブが前記血管に沿って移動させられる過程で、前記第２テンプレートと一致する前記血管の画像の長手方向の一部が前記長軸画像表示領域の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域に表示された前記血管の画像を第３画像として記憶する工程と、(w) 前記第１画像、第２画像、及び第３画像から前記血管の画像の長手方向寸法よりも長い一本の長軸画像を合成して合成長軸画像表示領域に表示させる工程とを、含むことを特徴とする。

請求項１に係る発明の血管超音波画像測定方法によれば、(d) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子から前記血管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から前記血管の中心までの距離とが等しくなるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｘ軸まわりに位置決めさせるＸ軸まわり位置決め工程と、(e) 前記第１短軸画像表示領域の幅方向中央部に前記血管の短軸画像を位置させるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｘ軸方向に平行移動させるＸ軸方向位置決め工程と、(f) 前記第２短軸画像表示領域の幅方向中央部に前記血管の短軸画像を位置させるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｚ軸まわりに回転させるＺ軸まわり位置決め工程と、(x) 前記長軸用超音波アレイ探触子により得られた長軸画像信号に基づいて前記血管の内腔径、内膜厚、および／または内中膜壁厚を算出する算出工程とを、含むことから、いずれも超音波アレイ探触子の血管に対する長手方向の位置或いは超音波アレイ探触子の血管に対する距離を用いることにより位置決めできるので、簡単且つ容易にしかも高精度で超音波プローブを生体の血管上に位置決めすることができる。また、(p) 前記Ｘ軸まわり位置決め工程、前記Ｘ軸方向位置決め工程、あるいは前記Ｚ軸まわり位置決め工程において、前記血管の短軸画像を認識するためにパターン認識が実行されることから、簡単且つ容易にしかも高精度で超音波プローブを生体の血管上に位置決めすることができる。また、算出工程により、長軸画像信号に基づいて前記血管の内腔径、内膜厚、および／または内中膜壁厚が得られる。さらに、前記超音波プローブは、前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および／または第２短軸用超音波アレイ探触子に隣接して前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に複数個の超音波発振子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子を、前記一平面にさらに備えたものであり、前記Ｚ軸は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子の長手方向と前記長軸用超音波アレイ探触子の長手方向との交点を通り且つ前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交するものであり、前記画像表示装置は、前記第１短軸画像表示領域および／または第２短軸画像表示領域に隣接して、前記長軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する長軸画像表示領域を備えたものであることから、長軸用超音波アレイ探触子が、血管中心上に好適に位置決めされる。

また、請求項２に係る血管超音波画像測定方法によれば、(g) 前記Ｘ軸は前記皮膚下を通る軸であり、(h) 前記Ｘ軸まわり位置決め工程は、前記超音波プローブを該Ｘ軸まわりに位置決めさせるものであることから、第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子の皮膚に対する押圧条件をそれほど変化させることなく、それらと血管との間の距離を変化させることができる。上記Ｘ軸は好適には第１短軸用超音波アレイ探触子の直下に位置させられる。この場合には、第１短軸用超音波アレイ探触子の皮膚に対する押圧条件や、第１短軸用超音波アレイ探触子と血管との間の距離がほとんど変化しない。

また、請求項３に係る血管超音波画像測定方法によれば、(k) 前記画像表示装置は、前記第１短軸画像表示領域、第２短軸画像表示領域、および長軸画像表示領域は、前記皮膚からの深さ寸法を示す共通の縦軸を備えたものであることから、長軸用超音波アレイ探触子が、血管中心上に好適に位置決めされる。

また、請求項４に係る血管超音波画像測定方法によれば、(l) 前記長軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の長軸画像信号に基づいて該血管の内腔径を算出する血管径算出工程を含むことから、正確な血管径が得られる。

また、請求項５に係る血管超音波画像測定方法によれば、(m) 前記長軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の長軸画像信号に基づいて該血管の内膜厚および／または内中膜壁厚を算出する血管膜厚算出工程を含むことから、血管の正確な内膜厚や内中膜壁厚が得られる。

また、請求項６に係る血管超音波画像測定方法によれば、(n) 前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子は、前記血管に対して該血管の上流側または下流側へ所定角度斜めに向かう方向に超音波を放射するものであることから、超音波ドプラにより血流速度を測定することも可能となる。

また、請求項７に係る血管超音波画像測定方法によれば、(o) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子によりそれぞれ検出された前記血管の短軸超音波画像を前記第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示させるに際して、前記所定角度に基づいて、該第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示させる短軸超音波画像を、該第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子の超音波放射方向が前記血管に対して直角である状態の画像に補正する画像補正工程を、含むことから、超音波ドプラにより血流速度を測定することも可能となると同時に、上記第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示される血管の短軸超音波画像が正確な断面画像となる。

また、請求項８に係る血管超音波画像測定方法によれば、(q) 前記パターン認識は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子および前記第２短軸用超音波アレイ探触子による前記第１短軸画像表示領域及び第２短軸画像表示領域内の超音波画像において前記血管の短軸画像がドプラ信号を含む状態で実行されることから、より正確なパターン認識が可能となる。

また、請求項９に係る血管超音波画像測定方法によれば、(r) 前記第１短軸用超音波アレイ探触子あるいは前記第２短軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の短軸画像信号に基づいて該血管の内腔径および／または内中膜壁厚を算出する血管パラメータ算出工程を含むことから、正確な内腔径や内中膜壁厚が得られる。

また、請求項１０に係る血管超音波画像測定方法によれば、(s) 位置決め状態表示領域内において、前記第１短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第１短軸画像表示領域の両側縁までの距離を表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの一方に沿って移動し、前記第２短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第２短軸画像表示領域の両側縁までの距離を表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの他方に沿って移動し、前記第１短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第１短軸画像表示領域の上縁または下縁までの距離と前記第２短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第２短軸画像表示領域の上縁または下縁までの距離との差を表すために傾斜する記号を、該位置決め状態表示領域内に表示させる工程を、含むことから、超音波プローブの位置決めの良否状態が目視的に瞬時に確認できるようになる。

また、請求項１１に係る血管超音波画像測定方法によれば、(t) 前記長軸画像表示領域に表示された前記血管の長軸画像を第１画像として記憶するとともに、該血管の画像の長手方向の一部を第１テンプレートとして予め登録する工程と、(u) 前記超音波プローブが前記血管に沿って移動させられる過程で、前記第１テンプレートと一致する前記血管の長軸画像の長手方向の一部が前記長軸画像表示領域の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域に表示された前記血管の長軸画像を第２画像として記憶するとともに、該血管の長軸画像の長手方向の一部を第２テンプレートとして登録する工程と、(v) さらに前記超音波プローブが前記血管に沿って移動させられる過程で、前記第２テンプレートと一致する前記血管の長軸画像の長手方向の一部が前記長軸画像表示領域の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域に表示された前記血管の長軸画像を第３画像として記憶する工程と、(w) 前記第１画像、第２画像、及び第３画像から前記血管の長軸画像の長手方向寸法よりも長い一本の長軸画像を合成して合成長軸画像表示領域に表示させる工程とを、含むことから、長軸用超音波アレイ探触子の長さよりも長い前記血管の画像が得られる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、センサ保持器１０に保持されたハイブリッドプローブユニット１２を用いて、生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０の横断面画像（短軸画像）或いは縦断面画像（長軸画像）を測定する血管超音波画像測定装置２２の全体的な構成を説明する図である。

ハイブリッドプローブユニット１２は、血管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２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ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Ｃとを一平面上すなわち平坦な探触面２７に有して成るＨ型の超音波プローブ２４と、その超音波プローブ２４を位置決めするための多軸駆動装置（位置決め装置）２６とを備えている。それら第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、および長軸用超音波アレイ探触子Ｃは、たとえば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）ａ_１〜ａ_ｎ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。

図２は、本実施例で用いられるＸＹＺ軸直交座標軸を説明するためのものであり、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と平行でその第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの直下に位置し血管２０又はその付近を通る方向をＸ軸とし、長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向と平行でＸ軸と直交する方向をＹ軸とし、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向との交点を通り且つ前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸とする。後述のように、超音波プローブ２４は、多軸駆動装置２６によりＸ軸方向に並進、および、Ｘ軸およびＺ軸まわりに回動させられるようになっている。

図３に示すように、たとえば上腕動脈である血管２０は、内膜Ｌ_１、中膜Ｌ_２、外膜Ｌ_３から成る３層構造を備えている。超音波を用いた画像では、中膜Ｌ_２からの反射がきわめて弱いため、内膜Ｌ_１および外膜Ｌ_３が表示される。実際の画像では、血管２０内および中膜Ｌ_２は黒く表示され、内膜Ｌ_１および外膜Ｌ_３が白く表示され、組織が白黒の斑で表示される。内膜Ｌ_１は、外膜Ｌ_３よりも大幅に厚みが薄く表示され、画像中において相対的に表示され難いけれども、ＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）の評価に際してはその内膜の径の変化率を用いることが望まれる。

図１に戻って、血管超音波画像測定装置２２は、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。上記電子制御装置２８によって超音波駆動制御回路３２から駆動信号が供給されてハイブリッドプローブユニット１２の超音波プローブ２４の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、および長軸用超音波アレイ探触子Ｃから超音波が放射され、その第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂおよび長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検知された超音波反射信号を受けてその超音波反射信号の処理が行われることによって、皮膚１８下の超音波画像が発生させられモニタ画面表示装置３０に表示される。

ここで、モニタ画面表示装置３０は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａによる超音波画像を表示する第１短軸画像表示領域Ｇ１と、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる超音波画像を表示する第２短軸画像表示領域Ｇ２と、長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像を表示する長軸画像表示領域Ｇ３とを有している。さらには、第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２および長軸画像表示領域Ｇ３は、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。また、上述のように血管２０の超音波画像が生成されるに際して、超音波プローブ２４は、血管２０に対して所定の位置となるよう電子制御装置２８によって３軸駆動モータ制御回路３４から駆動信号を供給された多軸駆動装置２６が駆動することにより位置決めさせられる。上記所定の位置とは、上記第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂが血管２０に対して直交する位置、且つ、長軸用超音波アレイ探触子Ｃが血管２０に対して平行となる位置である。

センサ保持器１０は、三次元空間内の所望の位置すなわち所定の位置において生体１４の上腕１６の皮膚１８の上からその皮膚１８直下に位置する血管２０を変形させない程度に軽く接触させる状態でハイブリッドプローブユニット１２を所望の姿勢で保持する。上記ハイブリッドプローブユニット１２の超音波プローブ２４の端面と皮膚１８との間には、通常、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等のカップリング剤が介在させられる。このゼリーは、たとえば寒天等の高い割合で水を含むゲル状の吸水性高分子であって、空気よりは固有インピーダンス（＝音速×密度）が十分に高く大きく超音波送受信信号の減衰を抑制するものである。また、そのゼリーに換えて、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋、オリーブ油、グリセリン等が用いられ得る。

上記センサ保持器１０は、たとえば磁気的吸着力により机、台座等に固定されるマグネット台３６と、前記ハイブリッドプローブユニット１２が固定されるユニット固定具３８と、マグネット台３６およびユニット固定具３８に一端が固定され且つ球状に形成された先端部４２を備えた連結部材４４、４５と、それら連結部材４４、４５を介して、マグネット台３６とユニット固定具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。上記自在アーム４０は、相互に回動可能に連結された２つのリンク４６、４７と、そのリンク４６、４７の一端にて前記各先端部４２に所定の抵抗が付勢されつつその先端部４２に対して回曲可能に嵌め入れられた勘合穴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、有する。

多軸駆動装置２６は、図４〜図７に示されるように、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のＸ軸回動（ヨーイング）機構５６と、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５８と、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６０とから構成されている。図４はＸ軸回動機構５６およびＸ軸並進機構５８およびＺ軸回動機構６０を説明する図であって、図４（ａ）では多軸駆動装置２６の縦断面が示され、図４（ｂ）では、図４（ａ）のｂ−ｂ断面図が示され、図４（ｃ）では、図４（ａ）のｃ矢視の図が示されている。Ｘ軸回動機構５６は超音波プローブ２４をＸ軸まわりの回動可能に支持するＸ軸支持装置として機能し、Ｘ軸並進機構５８は超音波プローブ２４をＸ軸方向の並進可能に支持するＸ軸支持装置として機能し、Ｚ軸回動機構６０は超音波プローブ２４をＺ軸まわりの回動可能に支持するＺ軸支持装置として機能している。

Ｘ軸回動機構５６は、ユニット固定具３８に固定されるとともに、曲率中心がＸ軸上にある円筒摺動凹面６２を超音波プローブ２４側に有する第１固定フレーム６４と、その円筒摺動凹面６２に対して凹凸が逆転した形状の円筒摺動凸面６６を超音波プローブ２４の反対側に有して、固定フレーム６４の円筒摺動凹面６２に摺接されているＸ軸回動フレーム６８と、Ｘ軸に平行となるようＸ軸回動フレーム６８に固設されたピン７０と、一端をピン７０まわりに回動可能に設けられて他端をＹ軸に平行となるよう第１固定フレーム６４に配設された第１ねじ軸７２に螺合されている第１スライド部材７４と、上記第１ねじ軸７２をその軸心まわりに回転させるＸ軸回動アクチュエータ７６とを、備えている。Ｘ軸回動フレーム６８は、それに連結されている第１スライド部材７４が第１ねじ軸７２の回転によりその第１ねじ軸７２の軸心方向に並進することでＸ軸まわりに回動可能となっている。超音波プローブ２４は、図５に示されるように、Ｘ軸回動機構５６によってＸ軸まわりの回動姿勢が位置決めされる。Ｘ軸回動アクチュエータ７６は電動モータなどから構成される。

Ｘ軸並進機構５８は、上記超音波プローブ２４の反対側の面を上記Ｘ軸回動フレーム６８の超音波プローブ２４側に固定され、その固定面の反対側に平面から成る第１摺動平面７８を有する第２固定フレーム８０と、平面から成る第２摺動平面８２を超音波プローブ２４の反対側に有して、第２固定フレーム８０の第１の摺動平面７８に摺接されているＸ軸並進フレーム８４と、一端をＸ軸並進フレーム８２に固定され他端をＹ軸に平行となるよう第２固定フレーム８０に配設された第２ねじ軸８６に螺合されている第２スライド部材８８と、上記第２ねじ軸８６をその軸心まわりに回転させるＸ軸並進アクチュエータ９０とを、備えている。Ｘ軸並進フレーム８２は、それに連結されている第２スライド部材８８が第１ねじ軸７２の回転によりその第１ねじ軸７２の軸心方向に並進することでＸ軸方向へ直線的に移動可能となっている。超音波プローブ２４は、図６に示されるように、Ｘ軸並進機構５８によってＸ軸方向の移動姿勢が位置決めされる。Ｘ軸回動アクチュエータ９０は電動モータなどから構成される。

Ｚ軸回動機構６０は、Ｘ軸並進フレーム８４の上記超音波プローブ２４側の面においてＺ軸まわりに回転可能に保持され且つその反対面に超音波プローブ２４が固定されたウォームホイール９２と、Ｘ軸並進フレーム８４に固定され、ウォームホイール９２の外周歯と噛み合うウォームギヤ９４を出力軸９６に備えた電動モータ９８とを、備えている。超音波プローブ２４は、図７に示すように、Ｚ軸回動機構６０によって第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向中央部を通るＺ軸まわりの回転姿勢が位置決めさせられる。電動モータ９８はＺ軸アクチュエータとして機能している。

図１において、超音波駆動制御回路３２は、電子制御装置２８からの指令に従って、たとえば上記第１短軸用超音波アレイ探触子Ａを構成する一列に配列された多数個の超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎのうち、その端の超音波振動子ａ_１ら、一定数の超音波振動子群たとえば１５個のａ_１乃至ａ_１５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血管２０に向かって順次放射させ、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て電子制御装置２８へ入力させる。図８の１点鎖線は、上記のビームフォーミング駆動により放射される収束性の超音波ビームを示している。また、上記第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの放射面には、図９に示すように、その超音波振動子ａ1 乃至ａn の配列方向に直交する方向に超音波ビームを収束させるための音響レンズ１００が設けられている。上記のようなビームフォーミング駆動および音響レンズ１００によって収束性とされた超音波ビームには、図８に示すように、超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向に対して直交する方向に長手状の収束断面Ｄが形成されている。この収束断面Ｄの長手方向Ｅは、平面視すなわちＸ−Ｙ平面内において超音波振動子ａ_１乃至ａ_ｎの配列方向（Ｘ軸方向）、およびビームの放射方向（Ｚ軸方向）Ｆに対して、それぞれ直交する方向である。

電子制御装置２８は、上記反射波に基づいて画像を合成し、皮膚１８下における血管２０の横断面画像（短軸画像）、あるいは縦断面画像（長軸画像）を生成させて、モニタ画面表示装置（画面表示装置）３０に表示させる。また、その画像から、血管２０の径或いは内皮１０１の直径である内皮径（内腔径）などが算出される。また、血管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）を表す血管径の変化率（％）［＝１００×（ｄmax −ｄ）／ｄ］（但し、ｄは安静時の血管径、ｄmax は阻血解放後の最大血管径）が算出される。

図１０〜図１４は、上記電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図１０および図１１において、テンプレートマッチング手法による動脈パターン認識を行うために、事前に、一般的な血管の短軸画像ＴＭ１〜ＴＭｎが標準テンプレートとして登録される。すなわち、超音波画像として得ようとしている血管２０の特徴を示すような画像を予め登録しておくもので、たとえば、図１５（ａ）に示されるＴＭ１のような画像、あるいは図１５（ｂ）に示されるＴＭ２のような画像、あるいはＴＭ１およびＴＭ２の両方が登録される。図１０において、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、超音波発振およびスキャンが開始され、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂおよび長軸用超音波アレイ探触子Ｃから収束性超音波ビームが放射され且つそれがスキャンされる。次いで、Ｓ２では、第１短軸画像表示領域Ｇ１において、標準テンプレートＴＭ１と類似する画像パターンがテンプレートマッチング手法を用いて探索される。次いで、Ｓ３では、一致した画像パターンＩｍＡ１〜ＩｍＡｎが検出され、モニタ画面表示装置３０に表示される。図１６は、検出された画像パターンＩｍＡ１〜ＩｍＡｎを示すモニタ画面表示装置３０の表示画面であり、その表示画面には、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａによる超音波画像を表示する第１短軸画像表示領域Ｇ１、長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像を表示する長軸画像表示領域Ｇ３、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる超音波画像を表示する第２短軸画像表示領域Ｇ２が横方向に隣接して順次設けられている。次いで、Ｓ４では、検出された画像パターンＩｍＡ１〜ＩｍＡｎの画面幅方向距離Ｄｘ１〜Ｄｘｎが、所定の範囲内か否かが調べられる。所定の範囲は対象の血管の大きさに適するように予め設定されたものである。たとえば、上腕動脈であれば、３〜５ｍｍ程度の範囲である。次いで、Ｓ５では、検出された画像パターンＩｍＡ１〜ＩｍＡｎの画面縦方向距離Ｄｙ１〜Ｄｙｎが、所定の範囲内か否かが調べられる。次いで、Ｓ６では、Ｓ４とＳ５にてＤｘｎとＤｙｎが所定の範囲内であった画像パターンＩｍＡｎが第１短軸画像表示領域Ｇ１における目的の血管２０の画像パターンＩｍＡとして認識され、図１７（ａ）に示されるように、モニタ画面表示装置３０の表示画面の画像から矩形である第１短軸画像表示領域Ｇ１の上辺および左辺から画像パターンＩｍＡの中心位置までの座標位置ＩｍＡ（ｃ，ａ）が算出され出力される。

続いて、図１１に示すＳ７では、第２短軸画像表示領域Ｇ２にて、標準テンプレートＴＭ１と類似する画像パターンがテンプレートマッチング手法を用いて探索される。次いで、Ｓ８では、一致した画像パターンＩｍＢ１〜ＩｍＢｎが検出される。次いで、Ｓ９では、検出された画像パターンＩｍＢ１〜ＩｍＢｎの画面幅方向距離Ｄｘ１〜Ｄｘｎが、所定の範囲内か否かが調べられる。次いで、Ｓ１０では、検出された画像パターンＩｍＢ１〜ＩｍＢｎの画面縦方向距離Ｄｙ１〜Ｄｙｎが、所定の範囲内か否かが調べられる。次いで、Ｓ１１では、Ｓ９とＳ１０にてＤｘｎとＤｙｎが所定の範囲内であった画像パターンＩｍＢｎが第２短軸画像表示領域Ｇ２における目的の血管２０の画像パターンＩｍＢとして認識され、図１７（ａ）に示されるように、モニタ画面表示装置３０の表示画面の画像から矩形である第２短軸画像表示領域Ｇ２の上辺および左辺から画像パターンＩｍＢの中心位置までの座標ＩｍＢ（ｅ，ｂ）が算出され出力される。

続いて、図１２のＳ１２では、Ｇ１における血管の縦方向の座標位置を示すａと、Ｇ２におけるｂとが一致するか否かが判断される。これらのａおよびｂは、図１７（ｂ）および図１８（ｂ）に示されるように、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂと血管２０の中心との間の距離を示す値でもある。上記Ｓ１２における判断が否定されると、Ｓ１３にてａがｂに対して小さいか否かが判断される。上記Ｓ１３における判断が肯定されるとＳ１４にて図１７（ｂ）に示されるようにＸ軸回動アクチュエータ７６によって超音波プローブ２４がＸ軸に対し所定角度右回転させられ、否定されるとＳ１５にてＸ軸回動アクチュエータ７６によって超音波プローブ２４がＸ軸に対し所定角度左回転させられる。上記所定角度とは、予め設定された極微量の角度であり、単位角度に相当する。上記Ｓ１２における判断が肯定されるのは、図１８（ｂ）に示されるように、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａから血管２０の中心までの距離ａと第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂから血管２０の中心までの距離ｂとが等しい状態にあるときであり、この肯定判断がなされない間は、Ｓ１３〜Ｓ１５、Ｓ２〜Ｓ１２が順に繰り返し実行される。Ｓ２〜Ｓ１５は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａから血管２０の中心までの距離と第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂから血管２０の中心までの距離とが等しくなるように、多軸駆動装置（位置決め装置）２６に超音波プローブ２４をＸ軸まわりに位置決めさせるＸ軸まわり位置決め工程に対応している。

続いて、図１３において、上記Ｓ１２における判断が肯定されると、Ｓ１６では、Ｇ１における血管の縦方向の座標位置を示すｃと、Ｇ２におけるｄとが一致するか否かが判断される。これらのｃおよびｄは、図１９（ｂ）および図２０（ｂ）に示されるように、Ｘ−Ｙ平面に直角な方向視にて、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向の一端から血管２０の長手方向中心との交点までの距離、および、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向の他端から血管２０の長手方向中心との交点までの距離に対応する値である。上記Ｓ１６における判断が否定されると、Ｓ１７にてｃがｄに対して小さいか否かが判断される。上記Ｓ１７における判断が肯定されるとＳ１８にて図１９（ｂ）に示されるようにＸ軸並進アクチュエータ９０によって超音波プローブ２４がＸ軸方向に所定距離前進（図中矢印の方向）させられ、否定されるとＳ１９にてＸ軸並進アクチュエータ９０によって超音波プローブ２４がＸ軸方向に所定距離後進（図中矢印の反対方向）させられる。上記所定距離とは、予め設定された極微量の距離であり、単位距離に相当する。上記Ｓ１６における判断が肯定されるのは、図２０（ｂ）に示されるように、Ｘ−Ｙ平面に直角な方向視において第１短軸用超音波アレイ探触子Ａと血管２０との交点がＺ軸と一致する状態にあるときであり、この肯定判断がなされない間は、Ｓ１７〜Ｓ１９、Ｓ２〜Ｓ１２、Ｓ１６が順に繰り返し実行される。Ｓ２〜Ｓ１２、Ｓ１６〜Ｓ１９は、第１短軸画像表示領域Ｇ１の幅方向中央部に血管２０の画像を位置させるように、多軸駆動装置（位置決め装置）２６に超音波プローブ２４をＸ軸方向に平行移動させるＸ軸方向位置決め工程に対応している。

続いて、図１４において、上記Ｓ１６における判断が肯定されると、Ｓ２０では、ｅおよびｆが一致するか否かが判断される。これらのｅおよびｆは、図２１（ｂ）および図２２（ｂ）に示されるように、Ｘ−Ｙ平面に直角な方向視にて、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの長手方向の一端から血管２０の長手方向中心との交点までの距離、および、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの長手方向の他端から血管２０の長手方向中心との交点までの距離に対応する値である。上記Ｓ２０における判断が否定されると、Ｓ２１にてｅがｆに対して大きいか否かが判断される。上記Ｓ２１における判断が肯定されるとＳ２２にて図２１（ｂ）に示されるように電動モータ９８によって超音波プローブ２４がＺ軸に対して所定角度右回転させられ、否定されるとＳ２３にて電動モータ９８によって超音波プローブ２４がＺ軸に対して所定角度左回転させられる。上記所定角度とは、予め設定された極微量の角度であり、位置決め操作の単位角度に相当する。上記Ｓ２０における判断が肯定されるのは、図２２（ｂ）に示されるように、Ｘ−Ｙ平面の直角な方向視において一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子と血管とが直交する状態にあるときであり、この肯定判断がなされない間は、Ｓ２１〜Ｓ２３、Ｓ２〜Ｓ１２、Ｓ１６、Ｓ２０が順に繰り返し実行される。Ｓ２〜Ｓ１２、Ｓ１６、Ｓ２０〜Ｓ２３は、第２短軸画像表示領域Ｇ２の幅方向中央部に血管２０の画像を位置させるように、多軸駆動装置（位置決め装置）２６をＺ軸まわりに回転させるＺ軸まわり位置決め工程に対応している。

続いて、Ｓ２４では、血管２０の断面画像である短軸画像および長軸画像が生成されてモニタ画面表示装置３０に表示されるとともに記憶され、Ｓ２５では、血管２０の内腔径（内皮径）、内膜厚、および内中膜壁厚などが電子制御装置２８の表示制御部にて自動で算出される。図２３は、図２２の長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像を表示する長軸画像表示領域Ｇ３を示す図であり、図２４は、図２３の長軸画像表示領域Ｇ３の中心付近の線分Ｐ−Ｑにおける画面の輝度すなわち超音波反射信号の強度を示したラインプロファイルである。図２４において、所定の輝度判定ラインにて８箇所の交点を検出するように基準線Ａ−Ｂを引くことで得られた交点ａから交点ｈの各ポイントにて各々の交点間隔を計算することで得られる最大の交点間隔となるｄ−ｅ間隔が血管２０の内腔径として算出される。次いで、その最大となるｄ−ｅ間隔が得られた交点ａから交点ｈの各ポイントが用いられて内膜厚などが算出されるが、特に、交点ｅと交点ｇとの間隔であるｅ−ｇ間隔を内中膜壁厚（ＩＭＴ）と呼び、その計測値は動脈硬化の判断の指標に用いられる。Ｓ２５は、長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検出された血管２０の長軸画像信号に基づいてその血管２０の内腔径を算出する血管径算出工程、および、長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検出された血管２０の長軸画像信号に基づいてその血管２０の内膜厚および／または内中膜壁厚を算出する血管膜厚算出工程に対応している。

上述のように、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、(d) 第１短軸用超音波アレイ探触子Ａから血管２０の中心までの距離ａと第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂから血管２０の中心までの距離ｂとが等しくなるように、多軸駆動装置（位置決め装置）２６に超音波プローブ２４をＸ軸まわりに位置決めさせるＸ軸まわり位置決め工程と、(e) 第１短軸画像表示領域Ｇ１の幅方向中央部に血管２０の画像を位置させるように、多軸駆動装置（位置決め装置）２６に超音波プローブ２４をＸ軸方向に平行移動させるＸ軸方向位置決め工程と、(f) 第２短軸画像表示領域Ｇ２の幅方向中央部に血管２０の画像を位置させるように、多軸駆動装置（位置決め装置）２６に超音波プローブ２４をＺ軸まわりに回転させるＺ軸まわり位置決め工程とを、含むことから、いずれも超音波アレイ探触子の血管２０に対する長手方向の位置或いは超音波アレイ探触子の血管２０に対する距離を用いることにより位置決めできるので、簡単且つ容易にしかも高精度で超音波プローブ２４を生体１４の血管２０上に位置決めすることができる。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、Ｘ軸は皮膚１８下すなわち血管２０またはその付近を通る軸であり、Ｘ軸まわり位置決め工程は、超音波プローブ２４をそのＸ軸まわりに位置決めさせるものであることから、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの皮膚１８に対する押圧条件をそれほど変化させることなく、それらと血管２０との間の距離を変化させることができる。また本実施例は、特に、上記Ｘ軸が第１短軸用超音波アレイ探触子の直下に位置させられているため、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの皮膚１８に対する押圧条件や、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａと血管２０との間の距離がほとんど変化しない。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、超音波プローブ２４は、一対の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの間においてすなわち第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂに隣接してＸ軸方向と直交するＹ軸方向に複数個の超音波振動子（超音波発振子）ａ_１〜ａ_ｎが直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子Ｃを、前記一平面であるＸ−Ｙ平面にさらに備えたものであり、Ｚ軸は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向との交点を通り且つＸ軸方向およびＹ軸方向に直交するものであり、(k) モニタ画面表示装置（画像表示装置）３０は、第１短軸画像表示領域Ｇ１と第２短軸画像表示領域Ｇ２との間にすなわち第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２に隣接して、長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像を表示する長軸画像表示領域Ｇ３を備え、該第１短軸画像表示領域Ｇ１、第２短軸画像表示領域Ｇ２、および長軸画像表示領域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ことから、長軸用超音波アレイ探触子Ｃが、血管２０中心上に好適に位置決めされる。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検出された血管２０の長軸画像信号に基づいてその血管２０の内腔径を算出する血管径算出工程を含むことから、正確な血管径が得られる。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検出された血管２０の長軸画像信号に基づいてその血管２０の内膜厚および内中膜壁厚を算出する血管膜厚算出工程を含むことから、正確な血管の内膜厚や内中膜壁厚が得られる。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、Ｘ軸まわり位置決め工程、Ｘ軸方向位置決め工程、あるいはＺ軸まわり位置決め工程において、血管２０の画像を認識するためにパターン認識が実行されることから、簡単且つ容易にしかも高精度で超音波プローブ２４を生体１４の血管２０上に位置決めすることができる。さらに、本実施例では、パターン認識にテンプレートマッチング手法を用いていることから、他のパターン認識の手法たとえばＮＮ（nearest neighbor）法あるいはＫ−平均法などを用いる場合と比較して簡易であり、迅速な演算処理が可能となる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、前述の実施例と重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２５は、本発明の他の実施例における超音波プローブおよびモニタ画面表示の構成例を説明する図である。本実施例のハイブリッドプローブユニット１２は、Ｘ軸方向に直線的に配列されることにより構成された超音波振動子ａ_１〜ａ_ｎの超音波放射面に直角な方向ＦがＺ軸に対して所定の角度αおよび角度βだけそれぞれ傾くようにＸ軸方向まわりに回転された互いに平行な２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂと、前記超音波振動子（超音波発振子）ａ_１〜ａ_ｎがＹ軸方向に直線的に配列されることにより構成され、且つ、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ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Ｃとを一平面上に有して成るＨ型の超音波プローブ１０２を備えている。すなわち、前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂは、図２５（ａ）中の矢印Ｉ方向の血流状態にある血管２０に対して、該血管２０の上流側へ所定角度αおよび角度β斜めに向かう方向に超音波を放射するものである。

図２５（ｂ）は、上記構成の超音波プローブ１０２によって得られた反射波に基づいて生成された画像が特別の変換を行わずに表示されたモニタ画面表示装置３０の表示画面を示している。第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの超音波放射方向が血管２０に対して直角である状態と比較して、画像の縦方向が（１／ｃｏｓα）倍および（１／ｃｏｓβ）倍されて表示されている。すなわち、第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２および長軸画像表示領域Ｇ３は、皮膚１８からの深さ寸法を示す共通の縦軸を備えていない。図２５（ｃ）では、それぞれ検出された血管２０の短軸超音波画像を第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２にそれぞれ表示させるに際しては、該第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２にそれぞれ表示させる短軸超音波画像が画面縦方向にｃｏｓα倍およびｃｏｓβ倍にされる演算工程を経て表示画面に縮写されている。この演算工程は、前記所定の角度αおよび角度βに基づいて、該第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２にそれぞれ表示させる短軸超音波画像を、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの超音波放射方向が血管２０に対して直角である状態の画像に補正される画像補正工程に対応している。さらには、血流方向に応じた色で血管２０を示すように画像が変換されるカラー表示化工程も行われ、これにより、動脈の自動識別や目視による識別が容易となる。なお、前記演算工程とカラー表示化工程は、超音波画像が生成されるに際して、図１に示される電子制御装置２８の表示制御部にて自動で行われモニタ画面表示装置３０に表示される。

上述のように、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、一対の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂは、血管２０に対して該血管２０の上流側へ所定角度斜めに向かう方向に超音波を放射するものであることから、超音波ドプラにより血流速度を測定することも可能となる。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂによりそれぞれ検出された血管２０の短軸超音波画像を第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２にそれぞれ表示させるに際して、前記所定角度に基づいて、該第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２にそれぞれ表示させる短軸超音波画像を、該第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの超音波放射方向が前記血管２０に対して直角である状態の画像に補正する画像補正工程を、含むことから、超音波ドプラにより血流速度を測定することも可能となると同時に、上記第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２にそれぞれ表示される血管２０の短軸超音波画像が正確な断面画像となる。

図２６および図２７は、本発明の他の実施例における電子制御装置２８の制御作動の要部の一部を説明するフローチャートである。前述の実施例においては、図１０および図１１のフローチャートに示されるステップにより動脈パターン認識が行われていたが、電子制御装置２８がドプラ信号処理部を備えている場合は、図１０および図１１に代えて図２６および図２７のフローチャートに示されるステップにより動脈パターン認識が行われる。図２６において、Ｓ２６では、超音波発振およびスキャンが開始され、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂおよび長軸用超音波アレイ探触子Ｃから収束性超音波ビームが放射され且つそれがスキャンされる。次いで、Ｓ２７では、第１短軸画像表示領域Ｇ１において、標準テンプレートＴＭ１と類似する画像パターンがテンプレートマッチング手法を用いて探索される。次いで、Ｓ２８では、一致した画像パターンＩｍＡ１〜ＩｍＡｎが検出され、モニタ画面表示装置３０に表示される。次いで、Ｓ２９では、検出された画像パターンＩｍＡ１〜ＩｍＡｎ（本実施例ではｎ＝３）にドプラ信号が検出されるか否かが判断される。次いで、Ｓ３０では、Ｓ２９にて判断が肯定された画像パターンＩｍＡｎが第１短軸画像表示領域Ｇ１における目的の血管２０の画像パターンＩｍＡとして認識され、矩形である第１短軸画像表示領域Ｇ１の上辺および左辺から画像パターンＩｍＡの中心位置までの座標ＩｍＡ（ｃ，ａ）が算出され出力される。

続いて、図２７において、Ｓ３１では、第２短軸画像表示領域Ｇ２にて、標準テンプレートＴＭ１と類似する画像パターンがテンプレートマッチング手法を用いて探索される。次いで、Ｓ３２では、一致した画像パターンＩｍＢ１〜ＩｍＢｎが検出され、モニタ画面表示装置３０に表示される。次いで、Ｓ３３では、検出された画像パターンＩｍＢ１〜ＩｍＢｎ（本実施例ではｎ＝３）にドプラ信号が検出されるか否かが判断される。次いで、Ｓ３０では、Ｓ２９にて判断が肯定された画像パターンＩｍＢｎが第１短軸画像表示領域Ｇ１における目的の血管２０の画像パターンＩｍＢとして認識され、矩形である第２短軸画像表示領域Ｇ２の上辺および左辺から画像パターンＩｍＢの中心位置までの座標ＩｍＢ（ｅ，ｂ）が算出され出力される。

本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、血管２０の画像を認識するためのパターン認識は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる第１短軸画像表示領域Ｇ１及び第２短軸画像表示領域Ｇ２内の超音波画像において血管２０の画像がドプラ信号を含む状態で実行されることから、より正確なパターン認識が可能となる。さらに、本実施例では、パターン認識にテンプレートマッチング手法を用いていることから、他のパターン認識の手法たとえばＮＮ（nearest neighbor）法あるいはＫ−平均法などを用いる場合と比較して簡易であり、迅速な演算処理が可能となる。

図２８は、本発明の他の実施例における血管径算出工程を説明する図である。本実施例では、図２８に示されるように、長軸画像表示領域Ｇ３において血管２０の長手方向中心線と直角に交差する線上にあって、遠位すなわち図２８の下方の血管内腔壁上にある点（Ｘｔ１，Ｙｔ１）を中心とするテンプレートＴ１と、近位すなわち図２８の上方の血管内腔壁上にある点（Ｘｔ２，Ｙｔ２）を中心とするテンプレートＴ２と血管２０の長軸画像中の血管壁とそれぞれ一致する点が電子制御装置２８の表示制御部にて自動で認識され、内腔径がＹｔ１−Ｙｔ２として自動で算出される。

本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検出された血管２０の長軸画像信号に基づいて該血管２０の内腔径を算出する血管径算出工程を含むことから、正確な血管径が得られる。

図２９は、本発明の他の実施例における血管パラメータ算出工程を説明する図である。本実施例では、図２９に示されるように、第１短軸画像表示領域Ｇ１あるいは第２短軸画像表示領域Ｇ２において血管２０の中心を通る線上にあって、遠位すなわち図２９の下方の血管内腔壁上にある点（Ｘｔ３，Ｙｔ３）を中心とするテンプレートＴ３と、近位すなわち図２９の上方の血管内腔壁上にある点（Ｘｔ４，Ｙｔ４）を中心とするテンプレートＴ４と血管２０の短軸画像中の血管壁とそれぞれ一致する点が電子制御装置２８の表示制御部にて自動で認識され、内腔径がＹｔ３−Ｙｔ４として自動で算出される。次いで、第１短軸画像表示領域Ｇ１あるいは第２短軸画像表示領域Ｇ２において血管２０の中心を通る線上にあって、遠位すなわち図２９の下方の血管外壁の内表面上にある点（Ｘｔ５，Ｙｔ５）を中心とするテンプレートＴ５と血管２０の短軸画像中の血管壁と一致する点が電子制御装置２８の表示制御部にて自動で認識され、内中膜壁厚がＹｔ５−Ｙｔ３として自動で算出される。

本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａあるいは前記第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂにより検出された血管２０の短軸画像信号に基づいて血管２０の内腔径および内中膜壁厚を算出する血管パラメータ算出工程を含むことから、正確な内腔径や内中膜壁厚が得られる。

図３０は、本発明の他の実施例におけるモニタ画面表示装置の位置決め状態表示領域Ｇ４を示す図である。本実施例では、上記位置決め状態表示領域Ｇ４内において、第１短軸画像表示領域Ｇ１内に表示された血管２０の短軸画像の該第１短軸画像表示領域Ｇ１の両側縁までの距離ｃおよびｄを表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの一方である幅方向に沿って移動し、第２短軸画像表示領域Ｇ２内に表示された血管２０の短軸画像の該第２短軸画像表示領域Ｇ２の両側縁までの距離ｅおよびｆを表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの他方である縦方向に沿って移動し、第１短軸画像表示領域Ｇ１内に表示された血管２０の短軸画像の該第１短軸画像表示領域Ｇ１の上縁または下縁までの距離と第２短軸画像表示領域Ｇ２内に表示された血管２０の短軸画像の該第２短軸画像表示領域Ｇ２の上縁または下縁までの距離との差を表すために傾斜する記号１０４を、該位置決め状態表示領域Ｇ４内に表示させる制御工程が実行される。

上記記号１０４は、直角に交差した長線１０６および短線１０８を中心に有する円から成る。図１０〜図１４に示す位置決め制御が実行される結果、位置決め状態表示領域Ｇ４にて、記号１０４の中心位置から位置決め状態表示領域Ｇ４の幅方向の左縁までの距離と記号１０４の中心位置から位置決め状態表示領域Ｇ４の幅方向の右縁までの距離との比率は、前述の制御の結果、上記距離ｃと距離ｄとの比率に等しくなるように表示され、位置決め状態表示領域Ｇ４の縦方向の上縁までの距離と記号１０４の中心位置から位置決め状態表示領域Ｇ４の縦方向の縁端までの距離との比率は、前述の制御の結果、上記距離ｆと距離ｅとの比率に等しくなるように表示され、さらに、前述の制御の結果、超音波プローブ２４が所定位置すなわち位置決め完了位置に近づくほど記号１０４の長線１０６の位置決め状態表示領域Ｇ４の幅方向に対する傾斜が小さくなり、やがて傾斜が無くなるように表示される。

ここで、図３０（ａ）は、上記位置決め制御が不十分な状態であるａ＜ｂ、ｃ＜ｄ、およびｅ＞ｆの状態を示す。これに対し、図３０（ｂ）は、上記位置決め制御が正常な状態の位置決め状態表示領域Ｇ４を示した図である。すなわち、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａから血管２０の中心までの距離ａと第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂから血管２０の中心までの距離ｂとが等しく、且つ、第１短軸画像表示領域Ｇ１の幅方向中央部に血管２０の画像が位置し、且つ、第２短軸画像表示領域Ｇ２の幅方向中央部に血管２０の画像が位置する状態であり、ａ＝ｂ、ｃ＝ｄ、およびｅ＝ｆである。

本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、位置決め状態表示領域Ｇ４内において、第１短軸画像表示領域Ｇ１内に表示された血管２０の短軸画像の該第１短軸画像表示領域Ｇ１の両側縁までの距離ｃおよびｄを表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの一方である幅方向に沿って移動し、第２短軸画像表示領域Ｇ２内に表示された血管２０の短軸画像の該第２短軸画像表示領域Ｇ２の両側縁までの距離ｅおよびｆを表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの他方である縦方向に沿って移動し、第１短軸画像表示領域Ｇ１内に表示された血管２０の短軸画像の該第１短軸画像表示領域Ｇ１の上縁または下縁までの距離と第２短軸画像表示領域Ｇ２内に表示された血管２０の短軸画像の該第２短軸画像表示領域Ｇ２の上縁または下縁までの距離との差を表すために傾斜する記号１０４を、該位置決め状態表示領域Ｇ４内に表示させるので、記号１０４の位置および傾きに基づいて、超音波プローブ２４の位置決めの良否状態が目視的に瞬時に確認できる。

図３１は、本発明の他の実施例におけるハイブリッドプローブユニット１２の保持構造を示す図である。本実施例のハイブリッドプローブユニット１２は、測定者の手１１０により保持される。図３２は、本実施例におけるモニタ画面表示装置３０の表示画面の一例であり、モニタ画面表示装置３０は、長軸画像表示領域Ｇ３の表示長さよりも長い超音波画像を表示するための合成長軸画像表示領域Ｇ５を有する。

測定に際しては、前実施例にて記載のとおりの超音波プローブ２４直下に位置する血管２０の短軸画像および長軸画像が生成されモニタ画面表示装置３０に表示されるとともに記憶される、という制御作動が電子制御装置２８により実時間処理にて行われる。上記処理は、所定時間たとえば２０msecである極小時間ごとに行われる。ここで、超音波プローブ２４を有するハイブリッドプローブユニット１２に対しては、手１１０により血管２０の略長手方向へ移動する動作が加えられる。図３３は、その動作に対して所定距離ごとの超音波プローブ２４と血管２０との相対位置を示す図である。図３３（ａ）は測定開始位置にある超音波プローブ２４ａを示している。

図３４は、上記動作に対する電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、図３５は、その制御作動の結果生成される合成長軸画像ａｂｃが表示されたモニタ画面表示装置３０の合成長軸画像表示領域Ｇ５を示した図である。図３４および図３５において、先ず、Ｓ１００では、前記測定開始位置にて生成され長軸画像表示領域Ｇ３に表示された血管２０の画像を第１画像ａとして記憶するとともに、第１画像ａの長手方向の一部が第１テンプレートTemp_aとして登録される。次いで、Ｓ１０１では、前記測定開始位置から前記極小時間経過後に生成された長軸画像ａ’に対して第１テンプレートTemp_aと同じ画像である長軸画像ａ’の長手方向の一部である画像Temp_a’が探索すなわちテンプレートマッチング手法を用いたパターン認識が実行される。次いで、Ｓ１０２では、探索された画像Temp_a’が長軸画像表示領域Ｇ３の予め設定された端部に位置するか否かが判断される。Ｓ１０２における判断が肯定されるのは、超音波プローブ２４ａが、第１テンプレートTemp_aの幅方向左縁から長軸画像ａの幅方向左縁まであるいはテンプレートTemp_aの幅方向右縁から長軸画像ａの幅方向右縁までにあたる距離Ｌだけ、血管２０の長手方向に移動されたときであり、図３３（ｂ）はその状態を示している。上記Ｓ１０２における判断が否定される間は、Ｓ１０１、Ｓ１０２が順に繰り返し実行される。上記Ｓ１０２における判断が肯定されると長軸画像ａ’は第２画像ｂとして登録され、Ｓ１０３にて、第１画像ａと第２画像ｂがそれぞれの画像に含まれる第１テンプレートTemp_aと画像Temp_a’とを重ね合わせられた状態にて合成され、合成長軸画像ａｂとして登録され合成長軸画像表示領域Ｇ５に表示される。

続いて、Ｓ１０４では、第２画像ｂの長手方向の一部が第２テンプレートTemp_bとして登録される。次いで、Ｓ１０５では、前記極小時間経過後に生成された長軸画像ｂ’に対して第２テンプレートTemp_bと同じ画像である長軸画像ｂ’の長手方向の一部である画像Temp_b’が探索すなわちテンプレートマッチング手法を用いたパターン認識が実行される。次いで、Ｓ１０６では、探索された画像Temp_b’が長軸画像表示領域Ｇ３の予め設定された端部に位置するか否かが判断される。Ｓ１０６における判断が肯定されるのは、超音波プローブ２４ｂが距離Ｌだけ血管２０の長手方向に移動されたときであり、図３３（ｃ）はその状態を示している。上記Ｓ１０６における判断が否定される間は、Ｓ１０５、Ｓ１０６が順に繰り返し実行される。上記Ｓ１０６における判断が肯定されると長軸画像ｂ’は第３画像ｃとして登録され、Ｓ１０７にて、合成長軸画像ａｂと第３画像ｃがそれぞれの画像に含まれる第２テンプレートTemp_bと画像Temp_b’とを重ね合わせられた状態にて合成され、合成長軸画像ａｂｃとして登録され合成長軸画像表示領域Ｇ５に表示される。以下、Ｓ１００〜Ｓ１０７が繰り返し実行される。

ここで、Ｓ１００は、長軸画像表示領域Ｇ３に表示された血管２０の画像を第１画像ａとして記憶するとともに、その血管２０の画像の長手方向の一部を第１テンプレートTemp_aとして予め登録する工程に対応している。また、Ｓ１０１、Ｓ１０２、およびＳ１０４は、超音波プローブ２４が血管２０に沿って移動させられる過程で、第１テンプレートTemp_aと一致する血管２０の長軸画像ａ’の長手方向の一部である画像Temp_a’が長軸画像表示領域Ｇ３の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域Ｇ３に表示されたその血管２０の長軸画像ａ’を第２画像ｂとして記憶するとともに、その血管２０の長軸画像ａ’の長手方向の一部を第２テンプレートTemp_bとして登録する工程、に対応している。また、Ｓ１０５およびＳ１０６は、さらに前記超音波プローブ２４が血管２０に沿って移動させられる過程で、第２テンプレートTemp_bと一致する血管２０の長軸画像ｂ’の長手方向の一部である画像Temp_b’が前記長軸画像表示領域Ｇ３の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域Ｇ３に表示された前記血管２０の長軸画像ｂ’を第３画像ｃとして記憶する工程、に対応している。また、Ｓ１０３およびＳ１０７は、前記第１画像ａ、第２画像ｂ、及び第３画像ｃから長軸画像表示領域Ｇ３に表示される血管２０の画像の長手方向寸法よりも長い一本の長軸画像すなわち合成長軸画像ａｂｃを合成して合成長軸画像表示領域Ｇ５に表示させる工程、に対応している。

本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、長軸画像表示領域Ｇ３に表示された血管２０の画像を第１画像ａとして記憶するとともに、その血管２０の画像の長手方向の一部を第１テンプレートTemp_aとして予め登録する工程と、超音波プローブ２４が血管２０に沿って移動させられる過程で、第１テンプレートTemp_aと一致する血管２０の長軸画像ａ’の長手方向の一部である画像Temp_a’が長軸画像表示領域Ｇ３の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域Ｇ３に表示されたその血管２０の長軸画像ａ’を第２画像ｂとして記憶するとともに、その血管２０の長軸画像ａ’の長手方向の一部を第２テンプレートTemp_bとして登録する工程と、さらに前記超音波プローブ２４が血管２０に沿って移動させられる過程で、第２テンプレートTemp_bと一致する血管２０の長軸画像ｂ’の長手方向の一部である画像Temp_b’が前記長軸画像表示領域Ｇ３の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域Ｇ３に表示された前記血管２０の長軸画像ｂ’を第３画像ｃとして記憶する工程と、前記第１画像ａ、第２画像ｂ、及び第３画像ｃから長軸画像表示領域Ｇ３に表示される血管２０の画像の長手方向寸法よりも長い一本の長軸画像を合成して合成長軸画像表示領域Ｇ５に表示させる工程とを、含むことから、長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長さよりも長い血管２０の長軸画像が得られる。さらに、本実施例では、パターン認識にテンプレートマッチング手法を用いていることから、他のパターン認識の手法たとえばＮＮ（nearest neighbor）法あるいはＫ−平均法などを用いる場合と比較して簡易であり、迅速な演算処理が可能となる。

また、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、センサ保持器１０によってはセットが困難な場合や、予定にない部位を測定する際に適当な台がない場合等にも測定が可能になる。たとえば、頸動脈等を測定する場合である。前述の実施例においても同様であるが、このような手持ち測定においては、測定途中で血管２０とプローブ２４の位置関係が変化してしまっても、電子制御装置２８による自動制御によってプローブ２４が迅速に所定の位置に戻される、すなわち血管２０の自動追尾が可能であるので、オペレータの手動操作の熟練度を要さずとも測定が可能である。

図３６は、本発明の他の実施例における超音波プローブ１１２とその超音波プローブ１１２の血管２０に対する姿勢を表すためのＸＹＺ軸直交座標軸を説明する図である。本実施例の超音波プローブ１１２は、互いに平行な２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂと、その第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向に直交する方向に長手方向を有して第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向中央部であって第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂに対する反対側に隣接させられた長軸用超音波アレイ探触子Ｃと、を一平面上すなわち平坦な探触面２７に有して成るものである。

また、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と平行でその第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの直下に位置し血管２０又はその付近を通る方向をＸ軸とし、長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向と平行でＸ軸と直交する方向をＹ軸とし、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向との交点を通り且つ前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸とする。超音波プローブ１１２は、多軸駆動装置２６によりＸ軸方向に並進、および、Ｘ軸およびＺ軸まわりに回動させられるようになっている。

本実施例の超音波プローブ１１２は、前記実施例１の超音波プローブ２４と比較して、長軸用超音波アレイ探触子Ｃの第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂに対する位置が異なるが、その長手方向が第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向に直交する位置関係にあることや、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂとともに一平面上すなわち平坦な探触面２７にあることは同様である。これにより、図３６に示す超音波プローブ１１２の血管２０に対する所定位置への位置決めは、図２に示す超音波プローブ２４の血管２０に対する所定位置への位置決めの場合と同一方法にて実現可能である。このため、本実施例の血管超音波画像測定方法によれば、実施例１にて得られる効果は、同様に享受できる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

たとえば、前述の実施例において、長軸用超音波アレイ探触子Ｃおよび長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像を表示する長軸画像表示領域Ｇ３が備えられていたが、これらは必ずしも必要ではない。また、前述の実施例１〜７では長軸画像表示領域Ｇ３が第１短軸画像表示領域Ｇ１および第２短軸画像表示領域Ｇ２に隣接して配置されていたが、たとえば実施例８において、長軸画像表示領域Ｇ３が第２短軸画像表示領域Ｇ２とは反対側において第１短軸画像表示領域Ｇ１に隣接して配置されていてもよく、また、反対に長軸画像表示領域Ｇ３が第１短軸画像表示領域Ｇ１とは反対側において第２短軸画像表示領域Ｇ２に隣接して配置されていてもよい。

また、前述の実施例において、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と平行でその第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの直下に位置し血管２０を通る方向がＸ軸とされていたが、必ずしも血管２０を通らなくてもよい。第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と同軸でもよい。

また、前述の実施例において、長軸用超音波アレイ探触子Ｃは、互いに平行な２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの長手方向中央部を連結する、あるいは第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向に直交する方向に長手方向を有して、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向中央部であって第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂに対する反対側に位置させられるとされていた。しかし、長軸用超音波アレイ探触子Ｃは、必ずしも、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの中央に位置していなくてもよい。また、長軸用超音波アレイ探触子Ｃは、必ずしも、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａに隣接させられていなくてもよく、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの長手方向中央部であって第１短軸用超音波アレイ探触子Ａに対して反対側に位置して隣接させられていてもよい。

また、前述の実施例において、Ｘ軸回動機構５６、Ｘ軸並進機構５８、Ｚ軸回動機構６０の機械的構成は、その一例が開示されたものであり、その他の機械的構成でも実現されることができる。

また、前述の実施例において、センサ保持器１０は、その構成であるマグネット台３６により机、台座等に固定されていたが、このような永久磁石或いは電磁石による磁気的吸着力を利用する他に、接触面に発生させられ或いは供給された負圧による吸着力、上記台座に貫通させた長穴を通した固定具による締着力等によって固定されてもよい。

また、前述の実施例において、ハイブリッドプローブユニット１２を保持するために、２つのリンク４６，４７から構成されたセンサ保持器１０または手持ちが用いられていたが、伸縮アーム、ロボットアームなどを備えた他の構成のセンサ保持器が用いられてもよい。

また、前述の実施例２において、前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂは、図２５（ａ）中の矢印Ｉ方向の血流状態にある血管２０に対して、該血管２０の上流側へ所定角度αおよび角度β斜めに向かう方向に超音波を放射するものであるとされていたが、前記血管２０の下流側へ所定角度αおよび角度β斜めに向かう方向に超音波を放射するものであってもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例である血管超音波画像測定方法を用いた血管超音波画像測定装置の全体的な構成を説明する図である。 図１の超音波プローブの血管に対する姿勢を表すためのＸＹＺ軸直交座標軸を説明する図である。 血管画像に表示される血管の多層膜構成を説明するための拡大図である。 図１のハイブリッドプローブユニットにおいて、超音波プローブを位置決めするための多軸駆動装置（位置決め装置）を構成する、Ｘ軸回動機構およびＸ軸並進機構およびＺ軸回動機構を説明する図である。 図４のＸ軸回動機構によって超音波プローブのＸ軸まわりの回動位置が変化させられた状態を示す図である。 図４のＸ軸並進機構によって超音波プローブのＸ軸と平行な方向の位置が変化させられた状態を説明する図である。 図４のＺ軸回動機構によって超音波プローブのＺ軸まわりの回動位置が変化させられる構成を説明する図である。 図１の超音波プローブに設けられた超音波アレイから放射される超音波ビームを１点鎖線で示すとともに、その超音波ビームの収束部の断面である収束断面を説明する図である。 図１の超音波プローブに設けられた音響レンズを説明する図である。 図１の実施例の電子制御装置における第１短軸画像表示領域の画像パターン認識のための制御作動の要部を説明するフローチャートである。 図１の実施例の電子制御装置における第２短軸画像表示領域の画像パターン認識のための制御作動の要部を説明するフローチャートである。 第１短軸用超音波アレイ探触子から血管の中心までの距離と第２短軸用超音波アレイ探触子から血管の中心までの距離とが等しくなるように、多軸駆動装置（位置決め装置）に超音波プローブをＸ軸まわりに位置決めさせるＸ軸まわり位置決め工程を説明するフローチャートである。 第１短軸画像表示領域の幅方向中央部に血管の画像を位置させるように、多軸駆動装置（位置決め装置）に超音波プローブをＸ軸方向に平行移動させるＸ軸方向位置決めを説明するフローチャートである。 第２短軸画像表示領域の幅方向中央部に血管の画像を位置させるように、多軸駆動装置（位置決め装置）をＺ軸まわりに回転させるＺ軸まわり位置決め工程を説明するフローチャートである。 テンプレートマッチングによる画像パターン認識を行うために登録される標準テンプレートを示す図である。 テンプレートマッチングにより検出された画像パターンを示すモニタ画面表示装置の表示画面である。 図１２の制御作動の説明であって、第１短軸用超音波アレイ探触子から血管の中心までの距離と第２短軸用超音波アレイ探触子から血管の中心までの距離とが異なる場合における超音波プローブのＸ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。 図１２の制御作動の説明であって、第１短軸用超音波アレイ探触子から血管の中心までの距離と第２短軸用超音波アレイ探触子から血管の中心までの距離とが等しい場合における超音波プローブのＸ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。 図１３の制御作動の説明であって、Ｘ−Ｙ平面の直角な方向視において第１短軸用超音波アレイ探触子と血管とが交差している場合における超音波プローブのＸ軸方向の平行移動位置と横断面画像との関係を示す図である。 図１３の制御作動の説明であって、Ｘ−Ｙ平面の直角な方向視において第１短軸用超音波アレイ探触子と血管との交点がＺ軸と一致する状態となった場合における超音波プローブのＸ軸方向の平行移動位置と横断面画像との関係を示す図である。 図１４の制御作動の説明であって、Ｘ−Ｙ平面の直角な方向視において一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子と血管とが直交しない場合における超音波プローブのＺ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。 図１４の制御作動の説明であって、Ｘ−Ｙ平面の直角な方向視において一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子と血管とが直交する場合における超音波プローブのＺ軸まわりの回動位置と横断面画像との関係を示す図である。 図２２の長軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する長軸画像表示領域を示す図である。 図２３の長軸画像表示領域の線分Ｐ−Ｑにおける画面の輝度の程度を示したラインプロファイルである。 本発明の他の実施例における、血管超音波画像測定装置の超音波プローブの構成およびモニタ画面表示を説明する図である。 本発明の他の実施例における、ドプラ信号処理部を備えた電子制御装置による第１短軸画像表示領域の画像パターン認識のための制御作動の要部を説明するフローチャートであって図１０に相当する図である。 本発明の他の実施例における、ドプラ信号処理部を備えた電子制御装置による第２短軸画像表示領域の画像パターン認識のための制御作動の要部を説明するフローチャートであって図１１に相当する図である。 本発明の他の実施例における、血管径算出工程に用いる長軸画像表示領域およびテンプレートを示す図である。 本発明の他の実施例における、血管パラメータ算出工程に用いる短軸画像表示領域およびテンプレートを示す図である。 本発明の他の実施例における、モニタ画面表示装置の表示画面の位置決め状態表示領域を示す図である 本発明の他の実施例における、手によってハイブリッドプローブユニットが保持され測定が行われている状態を示す図である。 図３１に示される実施例における、モニタ画面表示装置の表示画面の一例を示す図である。 図３１のハイブリッドプローブユニットが血管に沿って移動させられたときの所定距離ごとの超音波プローブと血管の相対位置を示す図である。 図３１に示される実施例における、電子制御装置の制御作動の一部を説明するフローチャートである。 図３１に示される実施例における、生成された長軸合成画像が表示された長軸合成画像表示領域を示す図である。 本発明の他の実施例における超音波プローブとその超音波プローブの血管に対する姿勢を表すためのＸＹＺ軸直交座標軸を説明する図であって、図２に対応する図である。

符号の説明

１４：生体
１８：皮膚
２０：血管
２４、１０２、１１２：超音波プローブ
２６：多軸駆動装置（位置決め装置）
２７：探触面（一平面）
３０：モニタ画面表示装置（画像表示装置）
１０４：記号
ａ_１〜ａ_ｎ：超音波振動子（超音波発振子）
Ａ：第１短軸用超音波アレイ探触子
Ｂ：第２短軸用超音波アレイ探触子
Ｃ：長軸用超音波アレイ探触子
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
Ｇ４：位置決め状態表示領域
Ｇ５：長軸合体画像表示領域
Ｓ２〜Ｓ１５：Ｘ軸まわり位置決め工程
Ｓ２〜Ｓ１２、Ｓ１６〜Ｓ１９：Ｘ軸方向位置決め工程
Ｓ２〜Ｓ１２、Ｓ１６、Ｓ２０〜Ｓ２３：Ｚ軸まわり位置決め工程
Ｓ２５：血管径算出工程、血管膜厚算出工程

Claims (11)

1. 複数個の超音波発振子がＸ軸方向に平行な方向に沿って直線的に配列された互いに平行な一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子と、前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および／または第２短軸用超音波アレイ探触子に隣接して前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に複数個の超音波発振子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子とを一平面に備えた超音波プローブと、
   前記Ｘ軸まわりに回転させ、該Ｘ軸方向に移動させ、前記第１短軸用超音波アレイ探触子の長手方向の中央部を通り前記第１短軸用超音波アレイ探触子の長手方向と前記長軸用超音波アレイ探触子の長手方向との交点を通り前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交し且つ前記一平面に垂直なＺ軸まわりに回転させることが可能な位置決め装置と、
   前記第１短軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する第１短軸画像表示領域と、前記第２短軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する第２短軸画像表示領域と、前記長軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する長軸画像表示領域とを有する画像表示装置と
   を、用いて前記超音波プローブを生体の皮膚に接触させることにより該生体の皮膚下の血管の超音波画像を測定するための血管超音波画像測定方法であって、
   前記第１短軸用超音波アレイ探触子から前記血管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から前記血管の中心までの距離とが等しくなるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｘ軸まわりに位置決めさせるＸ軸まわり位置決め工程と、
   前記第１短軸画像表示領域の幅方向中央部に前記血管の短軸画像を位置させるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｘ軸方向に平行移動させるＸ軸方向位置決め工程と、
   前記第２短軸画像表示領域の幅方向中央部に前記血管の短軸画像を位置させるように、前記位置決め装置に前記超音波プローブを前記Ｚ軸まわりに回転させるＺ軸まわり位置決め工程と、
   前記長軸用超音波アレイ探触子により得られた長軸画像信号に基づいて前記血管の内腔径、内膜厚、および／または内中膜壁厚を算出する算出工程とを、含み、
   前記Ｘ軸まわり位置決め工程、前記Ｘ軸方向位置決め工程、あるいは前記Ｚ軸まわり位置決め工程において、前記血管の短軸画像を認識するためにパターン認識が実行される
   ことを特徴とする血管超音波画像測定方法。
2. 前記Ｘ軸は前記皮膚下を通る軸であり、
   前記Ｘ軸まわり位置決め工程は、前記超音波プローブを該Ｘ軸まわりに位置決めさせるものである請求項１の血管超音波画像測定方法。
3. 前記画像表示装置は、前記第１短軸画像表示領域および／または第２短軸画像表示領域に隣接して、前記長軸用超音波アレイ探触子による超音波画像を表示する長軸画像表示領域を備え、該第１短軸画像表示領域、第２短軸画像表示領域、および長軸画像表示領域は、前記皮膚からの深さ寸法を示す共通の縦軸を備えたものである請求項１または２の血管超音波画像測定方法。
4. 前記長軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の長軸画像信号に基づいて該血管の内腔径を算出する血管径算出工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の血管超音波画像測定方法。
5. 前記長軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の長軸画像信号に基づいて該血管の内膜厚および／または内中膜壁厚を算出する血管膜厚算出工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の血管超音波画像測定方法。
6. 前記一対の第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子は、前記血管に対して該血管の上流側または下流側へ所定角度斜めに向かう方向に超音波を放射するものである請求項１乃至５のいずれか１の血管超音波画像測定方法。
7. 前記第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子によりそれぞれ検出された前記血管の短軸超音波画像を前記第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示させるに際して、前記所定角度に基づいて、該第１短軸画像表示領域および第２短軸画像表示領域にそれぞれ表示させる短軸超音波画像を、該第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子の超音波放射方向が前記血管に対して直角である状態の画像に補正する画像補正工程を、含むことを特徴とする請求項６の血管超音波画像測定方法。
8. 前記パターン認識は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子および前記第２短軸用超音波アレイ探触子による前記第１短軸画像表示領域及び第２短軸画像表示領域内の超音波画像において前記血管の短軸画像がドプラ信号を含む状態で実行されることを特徴とする請求項１の血管超音波画像測定方法。
9. 前記第１短軸用超音波アレイ探触子あるいは前記第２短軸用超音波アレイ探触子により検出された前記血管の短軸画像信号に基づいて該血管の内腔径および／または内中膜壁厚を算出する血管パラメータ算出工程を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１の血管超音波画像測定方法。
10. 位置決め状態表示領域内において、前記第１短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第１短軸画像表示領域の両側縁までの距離を表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの一方に沿って移動し、前記第２短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第２短軸画像表示領域の両側縁までの距離を表すために互いに直交する第１方向および第２方向のうちの他方に沿って移動し、前記第１短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第１短軸画像表示領域の上縁または下縁までの距離と前記第２短軸画像表示領域内に表示された前記血管の短軸画像の該第２短軸画像表示領域の上縁または下縁までの距離との差を表すために傾斜する記号を、該位置決め状態表示領域内に表示させる工程
    を、含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１の血管超音波画像測定方法。
11. 前記長軸画像表示領域に表示された前記血管の長軸画像を第１画像として記憶するとともに、該血管の長軸画像の長手方向の一部を第１テンプレートとして予め登録する工程と、
    前記超音波プローブが前記血管に沿って移動させられる過程で、前記第１テンプレートと一致する前記血管の長軸画像の長手方向の一部が前記長軸画像表示領域の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域に表示された前記血管の長軸画像を第２画像として記憶するとともに、該血管の長軸画像の長手方向の一部を第２テンプレートとして登録する工程と、
    さらに前記超音波プローブが前記血管に沿って移動させられる過程で、前記第２テンプレートと一致する前記血管の長軸画像の長手方向の一部が前記長軸画像表示領域の予め設定された端部に到達すると、該長軸画像表示領域に表示された前記血管の長軸画像を第３画像として記憶する工程と、
    前記第１画像、第２画像、及び第３画像から前記血管の長軸画像の長手方向寸法よりも長い一本の長軸画像を合成して合成長軸画像表示領域に表示させる工程と
    を、含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１の血管超音波画像測定方法。

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