JP5474966B2

JP5474966B2 - 生体血管状態測定装置

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Publication number: JP5474966B2
Application number: JP2011521741A
Authority: JP
Inventors: 親男原田; 博之益田; 英範鈴木
Original assignee: UNEX CORPORATION
Current assignee: UNEX CORPORATION
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-07-08
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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、所定の探触子に係る撮像に関して比較的急速な変化を検出するための改良に関する。

生体の皮膚上に超音波発振器を当接させ、その超音波発振器から血管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）計測技術が知られている。斯かるＦＭＤ計測技術による血管状態の測定は、例えば、先ず測定部位における血管の血流を阻止するためにカフ等の加圧装置により５分間程度血流を止めて一部を虚血状態としたあと、その血流を急激に解放して充血後の血管の血流増加による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）の産生と、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を判定する検査法であり、対象となる血管と他の組織との間の境界からの超音波の反射信号の時間差処理、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などにより生体血管に関する各種状態が測定される。

上述のような生体血管状態測定装置の一形態として、対象となる血管に対して超音波信号を出力すると共にその血管からの反射信号を受信するための探触子（トランスジューサ）を複数備えて構成され、それら複数の探触子を介して対象となる血管の状態を測定する生体血管状態測定装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載された動脈検査用超音波エコーグラフシステムがそれである。この技術は、対象となる動脈を軸方向に走査する第１の探触子と、導体の垂直断面映像を形成するために互いに平行に配設され且つその第１の探触子に対して垂直な方向に設けられた第２、第３の探触子とを備えたＨ型超音波トランスジューサを備え、そのＨ型超音波トランスジューザにおける３つの探触子のそれぞれにより周期的且つ連続的に走査を行うことで対象となる血管の状態を測定するものである。

特開平１０−１９２２７８号公報

しかし、前述したような従来の技術では、Ｈ型超音波トランスジューザにおける３つの探触子のそれぞれが同じ周期で対象となる血管の走査を行うものであることから、例えばそれら３つの探触子のうち何れかの探触子に対応する画像に注目して頻繁に走査を行いたくとも、他の探触子による走査も同期して行わねばならず、所定の探触子に係る撮像に関して比較的急速な変化を検出することが困難であった。このため、複数の探触子のうち所定の探触子に係る撮像に関して比較的急速な変化を検出し得る生体血管状態測定装置の開発が求められていた。

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、複数の探触子のうち所定の探触子に係る撮像に関して比較的急速な変化を検出し得る生体血管状態測定装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、第１発明の要旨とするところは、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おいて、それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することでその血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子を備え、それら複数の超音波アレイ探触子のうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号に応じて走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであって、(１）前記複数の超音波アレイ探触子は、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子とを備え、(２)前記第１の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記第１の超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであることを特徴とするものである。

このように構成された第１発明によれば、それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することでその血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子として、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子とを備え、それら複数の超音波アレイ探触子のうち、第１の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記第１の超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものである。このため、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子によって得られた測定結果に基づいて体動等による比較的速い血管の動きが検出できることから、所定のアクチュエータによって前記第１の超音波アレイ探触子を対象となる血管上の正しい位置へ移動させることが可能となるとともに、比較的長時間に渡る血管径の測定において特に有効である。

また、第２発明の要旨とするところは、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おいて、それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することでその血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子を備え、それら複数の超音波アレイ探触子のうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号に応じて走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであって、(１）前記複数の超音波アレイ探触子は、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子とを備え、(２)前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、前記第１の超音波アレイ探触子に関して、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものである。
このように構成された第２発明によれば、前記第１の超音波アレイ探触子によって得られた測定結果に基づいて血管の軸方向に係る比較的速い動きが検出できるとともに、対象となる血管の最大径乃至最少径等の検出精度が向上させられる。

また、第３発明の要旨とするところは、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おいて、それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することでその血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子を備え、それら複数の超音波アレイ探触子のうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号に応じて走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであって、(１）前記複数の超音波アレイ探触子は、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子とを備え、(２)前記第１の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号の出現周期に対応して対象となる血管の走査を行うと共に、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号の出現周期を所定数に等分割したその出現周期より短い周期で前記対象となる血管の走査を行うものである。
このように構成された第３発明によれば、対象となる生体に係る心電図心拍の途中における、比較的速い血管の動きに追従した測定を行うことができる。

ここで、好適には、前記生体の心電図を測定する心電図測定装置を備え、前記脈動同期信号は、その心電図測定装置により測定される心電図における波形信号である。このようにすれば、心電図における波形信号を前記超音波アレイ探触子のうち所定の超音波アレイ探触子による測定の基準となる脈動同期信号とすることで、実用的な態様でそれら複数の探触子のうち何れかの探触子に対応する画像に注目して頻繁に走査を行うことができる。

本発明の生体血管状態測定装置の一実施例である血管内皮機能検査装置の全体的な構成を説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置に備えられた血管超音波画像測定装置の構成を説明する図である。図２の血管超音波画像測定装置に備えられた超音波プローブと対象である血管の関係を示す図である。図２の血管超音波画像測定装置の測定対象である上肢の右の上腕を手部側から見た断面図である。図２の血管超音波画像測定装置の測定対象である血管の内膜、中膜、外膜から成る３層構造を説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定時における上肢保持装置に載置された右の上腕を手首側から見た断面図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に係る超音波プローブによる超音波の送信について説明する図である。図６に示す状態にて測定された情報に基づいて画像表示装置に表示される画像の一例を示す図である。本実施例の血管内皮機能検査装置と同様に長軸用超音波アレイ探触子、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を探触面上に有して成るＨ型の超音波プローブを備えた生体血管状態測定装置による従来の走査について説明する図である。本実施例の血管内皮機能検査装置と同様に長軸用超音波アレイ探触子、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を探触面上に有して成るＨ型の超音波プローブ及び心電図測定装置を備えた生体血管状態測定装置による従来の走査について説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際して、超音波プローブに備えられた長軸用超音波アレイ探触子、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により実行される走査の一例について説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際して、超音波プローブに備えられた長軸用超音波アレイ探触子、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により実行される走査の他の一例について説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際して、超音波プローブに備えられた長軸用超音波アレイ探触子、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により実行される走査の更に別の一例について説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際しての、電子制御装置による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、図１１の制御に対応するものである。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際しての、電子制御装置による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、図１２の制御に対応するものである。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際しての、電子制御装置による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、図１３の制御に対応するものである。図６に示す状態にて測定された情報に基づいて画像表示装置に表示される画像のうち、第１短軸用超音波アレイ探触子による走査結果に相当する画像の一例を示す図である。図１７に示す第１短軸用超音波アレイ探触子による走査結果に相当する画像におけるＡモード画像を例示する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際して、対象となる血管内径の変化を脈動同期信号として、超音波プローブに備えられた長軸用超音波アレイ探触子、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により実行される走査について説明する図である。図１の血管内皮機能検査装置による血管状態の測定に際しての、電子制御装置による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、図１９の制御に対応するものである。

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。なお、以下の実施例において説明に用いる図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の生体血管状態測定装置の一実施例である血管内皮機能検査装置１０の全体的な構成を説明する図である。この血管内皮機能検査装置１０は、生体の一部の血管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）計測を行うものであり、生体である被験者（被測定者）１２を横たえるための寝台１４と、その寝台１４上に仰臥する被験者１２から側方へ突き出されるその被験者１２の上肢３０を載置するための上肢保持装置１６と、上記被験者１２の手により把持されるためにその上肢保持装置１６の一部として構成されたグリップ部１７と、センサ保持器２０に保持されたハイブリッドプローブユニット２２を用いて上記被験者１２の上肢３０の皮膚３４の上からその皮膚３４直下に位置する血管３６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１８と、測定部位における血管３６の血流を阻止するためにその測定部位の上流側又は下流側（図１では下流側）の部位を圧迫する加圧装置２４と、上記被験者１２の心電図を測定する心電図測定部（心電図測定装置）２６と、上記上肢保持装置１６やセンサ保持器２０等の装置を載置するための基台２８とを、備えて構成されている。

図２は、上記血管超音波画像測定装置１８の構成を説明する図である。この図２に示すハイブリッドプローブユニット２２は、前記血管３６に対して所定の超音波を発生させる超音波発振器及びその超音波に関して前記血管３６から反射される反射波に基づいてその血管３６に関連する生体情報すなわち血管状態（血管パラメータ）を検出するための超音波センサとして機能するものであり、互いに平行な２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃ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Ａとを一平面すなわち平坦な探触面上に有して成るＨ型の超音波プローブ３８と、その超音波プローブ３８を位置決めするための多軸駆動装置（位置決め装置）４０とを、備えて構成されている。

図３は、上記超音波プローブ３８と測定対象である血管３６との相対位置関係を示す図であり、この図３に示すように、上記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃは、例えば第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂについて代表して示すように、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）ｂ₁〜ｂ_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。すなわち、本実施例の血管内皮機能検査装置１０においては、上記長軸用超音波アレイ探触子Ａが対象となる血管３６の軸方向（図３に示すｙ軸方向）にその血管３６を走査するための第１の超音波アレイ探触子、上記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃが対象となる血管３６の径方向（図３に示すｘ軸方向）にその血管３６を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に対応する。

図４は、前記上肢３０の右の上腕３２を手部（手首）側から見た断面図である。この図４に示すように、前記上腕３２は、上腕動脈Ｅ、上腕二頭筋Ｆ、上腕三頭筋Ｇ、上腕骨Ｈ、上腕筋Ｉ、及び上腕三頭筋長頭Ｊ等を備えている。例えば上記上腕動脈Ｅである血管３６は、図５に示すように、内膜Ｌ₁、中膜Ｌ₂、外膜Ｌ₃から成る３層構造を備えている。ここの血管３６に関して超音波を用いて得られる画像では、中膜Ｌ₂からの反射がきわめて弱いため、内膜Ｌ₁及び外膜Ｌ₃が表示される。実際の画像では、前記血管３６内及び中膜Ｌ₂は黒く表示され、内膜Ｌ₁及び外膜Ｌ₃が白く表示され、組織が白黒の斑で表示される。この内膜Ｌ₁は、外膜Ｌ₃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一方で、ＦＭＤ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２に戻って、前記血管超音波画像測定装置１８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４２と、画像表示装置４４と、超音波駆動制御回路（受信回路・送信回路）４６と、駆動モータ制御回路４８とを、備えている。前記血管内皮機能検査装置１０は、好適には、上記電子制御装置４２によって統括的に制御されるものであり、その電子制御装置４２によって上記超音波駆動制御回路４６から駆動信号が供給されて前記ハイブリッドプローブユニット２２の超音波プローブ３８の長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃから超音波が放射される一方、それら長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにより検知（受信）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、前記被験者１２の皮膚３４下の超音波画像が発生させられ画像表示装置４４に表示される。

上記電子制御装置４２には、上記超音波駆動制御回路４６を介して前記ハイブリッドプローブユニット２２による超音波の発生を制御する超音波駆動制御部５０、そのハイブリッドプローブユニット２２により受信される反射波の検波処理を行う検波処理部５２、その検波処理部５２により検波された信号に関してドップラー信号処理を行うドップラー信号処理部５４、Ｂモード信号処理を行うＢモード信号処理部５６、そのＢモード信号処理部により処理された信号に基づく画像を上記画像表示装置４４に表示させる表示制御を行う表示制御部５８、上記駆動モータ制御回路４８を介して前記多軸駆動装置４０の駆動を制御する駆動モータ制御部６０、及び前記加圧装置２４の作動を制御する加圧制御部６２等の制御機能を備えている。また、図２に示すように、前記心電図測定部２６は、好適には、上記電子制御装置４２の一部として備えられたものであり、更にはその電子制御装置４２に機能的に備えられたものであってもよい。

前記画像表示装置４４は、後述する図８に示すように、前記長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長軸画像表示領域Ｓ１と、前記第１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１短軸画像表示領域Ｓ２と、前記第２短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第２短軸画像表示領域Ｓ３と、を有している。更には、上記長軸画像表示領域Ｓ１、第１短軸画像表示領域Ｓ２、及び第２短軸画像表示領域Ｓ３は、前記皮膚３４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、前述したように、前記血管３６の超音波画像が生成されるに際して、前記超音波プローブ３８は対象となる血管３６に対して所定の位置となるよう前記電子制御装置４２（駆動モータ制御部６０）によって前記駆動モータ制御回路４８から駆動信号を供給された多軸駆動装置４０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、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃが対象となる血管３６に対して直交する位置、且つ長軸用超音波アレイ探触子Ａがその血管３６に対して平行となる位置である。

前記センサ保持器２０は、後述する図６に示すように、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被験者１２の上腕３２の皮膚３４の上からその皮膚３４直下に位置する血管３６を変形させない程度に軽く接触させるように前記ハイブリッドプローブユニット２２を所望の姿勢で保持する。このハイブリッドプローブユニット２２の超音波プローブ３８の端面と皮膚３４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カップリング剤としてよく知られたゼリー（超音波ゼリー）６６等が介在させられる。このゼリー６６は、例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６６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てもよい。

前記加圧装置２４は、前記被験者１２の上肢３０における血管３６の血流を阻止するために、前記血管超音波画像測定装置１８による測定部位の上流側又は下流側の部位を圧迫するための装置であり、図１に示すように、前記被験者１２の上肢３０等の肢部に巻回されて用いられるカフ６８と、そのカフ６８のカフ圧を制御するカフ圧制御装置７０とを、備えて構成されている。上記カフ６８は、例えば空気圧等によりそのカフ圧が変更可能とされたものであり、上記カフ圧制御装置７０は、上記カフ６８に連結された電動加圧ポンプ、電磁開放弁を備えた排気コック、及び圧力計等を備え、前記電子制御装置４２（加圧制御部６２）からの指令に従い前記ハイブリッドプローブユニット２２の駆動と連動して、上記加圧ポンプ及び排気コック等の作動を介して、前記カフ６８のカフ圧を加圧乃至解放する制御を行う。

図２及び図６に示すように、前記センサ保持器２０は、例えば磁気的吸着力により前記基台２８に固定されるマグネット台７８と、前記ハイブリッドプローブユニット２２が固定されるユニット固定具８０と、上記マグネット台７８及びユニット固定具８０に一端が固定され且つ球状に形成された先端部８２を備えた連結部材８４、８６と、それら連結部材８４、８６を介して上記マグネット台７８とユニット固定具８０とを相対移動可能に連結し支持する自在アーム８８とを、備えて構成されている。また、上記自在アーム８８は、相互に回動可能に連結された２つのリンク９０、９２と、それらリンク９０、９２の一端にて前記各先端部８２に所定の抵抗が付勢されつつその先端部８２に対して回曲可能に嵌め入れられた嵌合穴９４をそれぞれ有する回曲関節部９６、９８と、各リンク９０、９２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１００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１０２とを、備えて構成されている。

前記心電図測定部２６は、例えば複数（図１では３つの電極７２を備えた構成を例示）の電極７２を備えて構成され、それら電極７２を前記被験者１２における体幹（例えば胸部の心臓付近）の皮膚に接触させて、その被験者１２の心臓の活動電位の時間変化すなわち心電図（electrocardiogram：ＥＣＧ）をグラフに記録するよく知られた心電検査装置である。この心電図測定部２６により計測された心電図は、好適には、前記表示制御部５８を介して前記画像表示装置４４に表示されるものであるが、少なくとも後述する超音波画像の撮像制御における超音波アレイ探触子毎の走査タイミング制御に用いられるものであればよく、必ずしも前記画像表示装置４４等に表示可能とされなくともよい。また、上述のように、本実施例の心電図測定部２６は、前記電子制御装置４２の一部として構成されたものであるが、その電子制御装置４２とは別装置として構成されると共にその心電図測定部２６により測定された心電図が前記電子制御装置４２に入力されるように構成されたものであってもよい。後述するように、本実施例の血管内皮機能検査装置１０は、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号を生体である前記被験者１２の脈動同期信号（心拍同期信号）として前記超音波プローブ３８による血管３６の走査を制御するものであるが、図１７乃至図２０を用いて後述する実施例のように、他の脈動同期信号に基づいて前記超音波プローブ３８による血管３６の走査を制御する態様では、前記心電図測定部２６は必ずしも設けられる必要はない。

図７は、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に係る前記超音波プローブ３８による超音波の送信について説明する図である。この図７に示すように、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記超音波駆動制御回路４６は、前記電子制御装置４２（超音波駆動制御部５０）からの指令に従って、例えば前記長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ａ₁〜ａ_mのうち、その端の超音波振動子ａ₁ら一定数の超音波振動子群例えば１５個のａ₁〜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対象となる血管３６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走査（スキャン）させたときの放射毎の反射波を受信して前記電子制御装置４２へ入力させる。また、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの放射面には、その超音波振動子ａ₁〜ａ_m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図示しない音響レンズが設けられている。上述のようなビームフォーミング駆動及び音響レンズによって収束させられた超音波ビームには、超音波振動子ａ₁〜ａ_mの配列方向に対して直交する方向に長手状の収束断面が形成される。この収束断面の長手方向は、平面視において超音波振動子ａ₁〜ａ_mの配列方向、及びビームの放射方向に対して、それぞれ直交する方向である。前記電子制御装置４２（表示制御部５８）は、上記反射波に基づいて画像を合成し、前記皮膚３４下における血管３６の横断面画像（短軸画像）、或いは縦断面画像（長軸画像）を生成させて、前記画像表示装置４４に表示させる。以上、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査について説明したが、図７に示すように、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにもそれぞれ一列に配列された多数個の超音波振動子ｂ₁〜ｂ_n、ｃ₁〜ｃ_nが備えられており、それら第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査に関しても、上記と同様の制御が行われる。

図６は、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定時における前記上肢保持装置１６に載置された右の上腕３２を手首側から見た断面図であり、図８は、図６に示す状態にて測定された情報に基づいて前記画像表示装置４４に表示される画像の一例を示す図である。このようにして得られた血管画像から、図５に示す血管３６の径或いは内皮１０４の直径である内皮径（内腔径）が算出される。また、前記血管内皮機能検査装置１０においては、対象となる血管３６に関して安静状態におけるパラメータとその虚血状態からの充血後のパラメータとを比較することで、血管内皮機能の評価が行われる。すなわち、対象となる血管３６に関して、先ず、前記被験者１２の安静時における血管径ｄが測定された後、前記加圧装置２４により測定部位における血管３６の血流を阻止するためにその測定部位の上流側又は下流側の部位が圧迫された状態で所定時間維持させられ、その測定部位よりも上流側又は下流側の部位が虚血状態へ移行した段階で前記カフ６８が急解放されて、対象となる血管３６の虚血状態からの充血後の血管径（阻血解放後の最大血管径）ｄ_maxが測定される。そして、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×（ｄ_max−ｄ）／ｄ］が算出され、その結果に基づいて対象となる血管３６の内皮機能が評価される。

以上のように構成された血管内皮機能検査装置１０による本実施例の制御を、図９及び図１０に示す従来の制御との対比において、図１１乃至図１３等を用いて以下、詳細に説明する。なお、図９乃至図１３においては、前記超音波プローブ３８における長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査（スキャンニング）、前記心電図測定部２６により測定される被験者１２の心電図波形（ＥＣＧ）、及び走査結果に対応する表示画面すなわち前記長軸画像表示領域Ｓ１、第１短軸画像表示領域Ｓ２、及び第２短軸画像表示領域Ｓ３を並列的に示しているが、それら長軸画像表示領域Ｓ１、第１短軸画像表示領域Ｓ２、及び第２短軸画像表示領域Ｓ３に関しては、簡略化のために対象となる血管３６に係る部分のみを概略的に示している。

図９は、本実施例の血管内皮機能検査装置１０と同様に長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃを探触面上に有して成るＨ型の超音波プローブ３８を備えた生体血管状態測定装置による従来の走査（スキャンニング）について説明する図である。この図９に示すように、従来の生体血管状態測定装置による走査においては、前記Ｈ型の超音波プローブ３８に備えられた複数の超音波アレイ探触子すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにより順次周期的に（一定の周期で）走査を行うものであった。また、図１０は、前記超音波プローブ３８及び心電図測定装置を備えた生体血管状態測定装置による従来の走査について説明する図である。生体血管状態測定装置による血管状態の測定に際して、心電図測定装置により測定される被験者１２の心電図に基づいて前記超音波プローブ３８による走査を行う技術は公知であるが、従来の制御では図１０に示すように、心電図測定装置により測定される心電図におけるＲ波に同期して前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによる走査を一律に行うものであった。すなわち、従来の制御においては、図９及び図１０の何れの態様においても、前記超音波プローブ３８に備えられた複数の超音波アレイ探触子Ａ、Ｂ、Ｃによる走査を一律に（複数の超音波アレイ探触子相互間で同期乃至併行して）行うものであった。

図１１は、本実施例の血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記超音波プローブ３８に備えられた複数の超音波アレイ探触子すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにより実行される走査（スキャンニング）の一例について説明する図である。この図１１に示すように、本実施例の制御では、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記電子制御装置４２（超音波駆動制御部５０）は、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号に同期して対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａよりも高頻度で前記対象となる血管３６の走査を行うように制御する。この制御において、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａは、好適には、図１１に示すように、前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波に同期して（Ｒ波の出現を走査の開始基準として）対象となる血管３６の走査を行うように制御される。また、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃは、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査の間すなわち前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波が出現してから次に出現するまでの間に所定の時間間隔（時間周期）で対象となる血管３６の走査を行うように制御される。ここで、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査タイミングと、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ乃至第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査タイミングとがバッティングした場合には、走査周期の長い方すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査が優先的に実行される。

ここで、上述のようにして走査された血管３６の撮像（スキャン画像）は、図１１に示すように、高頻度で撮影される画像すなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査が行われる毎に更新される。換言すれば、それぞれの超音波アレイ探触子による走査が行われる毎に対応する画像表示領域Ｓ１乃至Ｓ３の更新が個別に行われる。このため、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査結果である長軸画像表示領域Ｓ１の画像と、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査結果である第１短軸用画像表示領域Ｓ２及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像の更新頻度が異なり、前記長軸画像表示領域Ｓ１の画像がＡ１に維持されたまま前記第１短軸用画像表示領域Ｓ２及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像がＢ０乃至Ｂ３、Ｃ０乃至Ｃ３へと順次更新される。すなわち、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによって、対象となる血管３６の径方向（断面画像）に関する比較的速い動きを検出することができる。

図１４は、本実施例の血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際しての、前記電子制御装置４２による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、上述した図１１の制御に対応するものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１において、スキャンＢすなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる走査が実行される。次に、ＳＡ２において、前記心電図測定部２６により測定される心電図においてＲ波が入力（検出）されたか否かが判断される。このＳＡ２の判断が肯定される場合には、ＳＡ３において、スキャンＡすなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われた後、ＳＡ６以下の処理が実行されるが、ＳＡ２の判断が否定される場合には、ＳＡ４において、スキャンＣすなわち前記第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによる走査が行われた後、ＳＡ５において、前記心電図測定部２６により測定される心電図においてＲ波が入力（検出）されたか否かが判断される。このＳＡ５の判断が肯定される場合には、ＳＡ３以下の処理が実行されるが、ＳＡ５の判断が否定される場合には、ＳＡ６において、走査結果である長軸画像Ａ、第１短軸画像Ｂ、及び第２短軸画像Ｃが前記画像表示装置４４における長軸画像表示領域Ｓ１、第１短軸画像表示領域Ｓ２、及び第２短軸画像表示領域Ｓ３にそれぞれ表示された後、ＳＡ１以下の処理が再び実行される。

このように、本実施例によれば、前記被験者１２の心電図を測定する心電図測定部２６と、それぞれ複数の超音波振動子ａ₁乃至ａ_m、ｂ₁乃至ｂ_n、ｃ₁乃至ｃ_nを有して構成され、それら複数の超音波振動子ａ₁乃至ａ_m、ｂ₁乃至ｂ_n、ｃ₁乃至ｃ_nから対象となる血管３６に対して超音波を出力することでその血管３６の走査を行う複数の超音波アレイ探触子Ａ、Ｂ、Ｃとを、備え、それら複数の超音波アレイ探触子Ａ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号に同期して対象となる血管３６の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記波形信号に同期して走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管３６の走査を行うものであることから、複数の探触子のうち何れかの探触子に対応する画像に注目して頻繁に走査を行うことができる。すなわち、複数の探触子のうち所定の探触子に係る撮像に関して比較的急速な変化を検出し得る血管内皮機能検査装置１０を提供することができる。

また、対象となる血管３６の軸方向にその血管３６を走査するための第１の超音波アレイ探触子としての長軸用超音波アレイ探触子Ａと、対象となる血管３６の径方向にその血管３６を走査するための第２の超音波アレイ探触子としての第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第３の超音波アレイ探触子としての第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃとを、備えたものであるため、所謂Ｈ型超音波プローブ３８を備えた血管内皮機能検査装置１０に関して、複数の探触子のうち所定の探触子に係る撮像に関して比較的急速な変化を検出することができる。

また、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号（Ｒ波）に同期して対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａよりも高頻度で前記対象となる血管３６の走査を行うものであるため、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによって得られた測定結果に基づいて体動等による比較的速い血管３６の動きが検出できることから、前記多軸駆動装置４０等のアクチュエータによって前記長軸用超音波アレイ探触子Ａを対象となる血管３６上の正しい位置へ移動させることが可能となる。これにより、比較的長時間に渡る血管径の測定において特に有効である。

続いて、本発明の他の好適な実施例として、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際しての、前記超音波プローブ３８に備えられた複数の超音波アレイ探触子により実行される走査の他の態様について説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通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１２は、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記超音波プローブ３８に備えられた複数の超音波アレイ探触子すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにより実行される走査（スキャンニング）の他の一例について説明する図である。この図１２に示すように、本実施例の制御では、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記電子制御装置４２（超音波駆動制御部５０）は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号に同期して対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関して、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃよりも高頻度で前記対象となる血管３６の走査を行うように制御する。この制御において、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃは、好適には、図１２に示すように、前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波に同期して（Ｒ波の出現を走査の開始基準として）対象となる血管３６の走査を行うように制御される。また、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａは、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによる走査の間すなわち前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波が出現してから次に出現するまでの間に所定の時間間隔（時間周期）で対象となる血管３６の走査を行うように制御される。ここで、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査タイミングと、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ乃至第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査タイミングとがバッティングした場合には、走査周期の長い方すなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ乃至第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査が優先的に実行される。

ここで、上述のようにして走査された血管３６の撮像（スキャン画像）は、図１２に示すように、高頻度で撮影される画像すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査が行われる毎に更新される。換言すれば、それぞれの超音波アレイ探触子による走査が行われる毎に対応する画像表示領域Ｓ１乃至Ｓ３の更新が個別に行われる。このため、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査結果である長軸画像表示領域Ｓ１の画像と、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査結果である第１短軸用画像表示領域Ｓ２及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像の更新頻度が異なり、前記第１短軸用画像表示領域Ｓ２及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像がＢ０、Ｃ０に維持されたまま前記長軸画像表示領域Ｓ１の画像がＡ０乃至Ａ３へと順次更新される。すなわち、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによって、対象となる血管３６の軸方向に係る比較的速い動きが検出でき、拍動の間の径変化が詳細に検出できるので、対象となる血管３６の最大径乃至最少径等の検出精度が向上させられる。これにより、スティッフネスパラメータβの計測において特に有効である。

図１５は、本実施例の血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際しての、前記電子制御装置４２による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、上述した図１２の制御に対応するものである。

先ず、ＳＢ１において、スキャンＡすなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われる。次に、ＳＢ２において、前記心電図測定部２６により測定される心電図においてＲ波が入力（検出）されたか否かが判断される。このＳＢ２の判断が否定される場合には、ＳＢ５以下の処理が実行されるが、ＳＢ２の判断が肯定される場合には、ＳＢ３において、スキャンＢすなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる走査が実行される。次に、ＳＢ４において、スキャンＣすなわち前記第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによる走査が行われる。次に、ＳＢ５において、走査結果である長軸画像Ａ、第１短軸画像Ｂ、及び第２短軸画像Ｃが前記画像表示装置４４における長軸画像表示領域Ｓ１、第１短軸画像表示領域Ｓ２、及び第２短軸画像表示領域Ｓ３にそれぞれ表示された後、ＳＢ１以下の処理が再び実行される。

このように、本実施例によれば、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号に同期して対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関して、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃよりも高頻度で前記対象となる血管３６の走査を行うものであるため、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによって得られた測定結果に基づいて血管３６の軸方向に係る比較的速い動きが検出できる。これにより、対象となる血管３６の最大径乃至最少径等の検出精度が向上させられる。

図１３は、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記超音波プローブ３８に備えられた複数の超音波アレイ探触子すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにより実行される走査（スキャンニング）の更に別の一例について説明する図である。この図１３に示すように、本実施例の制御では、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記電子制御装置４２（超音波駆動制御部５０）は、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号の出現周期に対応して対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、前記波形信号の出現周期を所定数に等分割したその出現周期より短い周期で前記対象となる血管３６の走査を行うように制御する。

すなわち、図１３に示す制御において、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａは、好適には、図１３に示すように、前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波の出現に対応して、その出現周期ｔ１の１／２の周期で対象となる血管３６の走査を行うように制御される。換言すれば、前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波の出現を走査の開始基準として、次のＲ波の出現までに等しい時間間隔で２回の走査が行われるように前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの駆動が制御される。また、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃは、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われてから次にその長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われるまでの間（＝長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査周期ｔ１／２）を所定数（図１３では３つ）に等分割した時間周期で対象となる血管３６の走査を行うように制御される。更に好適には、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃは、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われる間において、対象となる血管３６を可及的多数回走査するように制御される。ここで、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査タイミングと、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ乃至第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査タイミングとがバッティングした場合には、走査周期の長い方すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査が優先的に実行される。

ここで、上述のようにして走査された血管３６の撮像（スキャン画像）は、図１３に示すように、それぞれの超音波アレイ探触子による走査が行われる毎に対応する画像表示領域Ｓ１乃至Ｓ３の更新が個別に行われる。このため、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａの走査結果である長軸画像表示領域Ｓ１の画像と、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査結果である第１短軸用画像表示領域Ｓ２及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像の更新頻度が異なり、前記長軸画像表示領域Ｓ１の画像がＡ１に維持されたまま前記第１短軸用画像表示領域Ｓ２及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像がＢ０乃至Ｂ１、Ｃ０乃至Ｃ１へと順次更新される。これにより、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関しては前記心電図測定部２６により測定される心電図のＲ波の出現に同期し更にはその出現の中間点にて走査を行いつつ、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関してはその周期よりも短い周期で比較的頻繁な走査を行うことができるので、心電図に現れる心拍の途中における速い動きに追従した画像を得ることができる。

図１６は、本実施例の血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際しての、前記電子制御装置４２による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、上述した図１３の制御に対応するものである。

先ず、ＳＣ１において、前記心電図測定部２６により測定される心電図におけるＲ波の出現周期ｔ１の１／２が経過したか否かが判断される。このＳＣ１の判断が肯定される場合には、ＳＣ２において、スキャンＡすなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われるが、ＳＣ１の判断が否定される場合には、ＳＣ３において、スキャンＢすなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる走査が実行される。次に、ＳＣ４において、前記心電図測定部２６により測定される心電図においてＲ波が入力（検出）されたか否かが判断される。このＳＣ４の判断が肯定される場合には、ＳＣ５において、スキャンＡすなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによる走査が行われた後、ＳＣ８以下の処理が実行されるが、ＳＣ４の判断が否定される場合には、ＳＣ６において、スキャンＣすなわち前記第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによる走査が行われる。次に、ＳＣ７において、前記心電図測定部２６により測定される心電図においてＲ波が入力（検出）されたか否かが判断される。このＳＣ７の判断が肯定される場合には、ＳＣ５以下の処理が実行されるが、ＳＣ７の判断が否定される場合には、ＳＣ８において、走査結果である長軸画像Ａ、第１短軸画像Ｂ、及び第２短軸画像Ｃが前記画像表示装置４４における長軸画像表示領域Ｓ１、第１短軸画像表示領域Ｓ２、及び第２短軸画像表示領域Ｓ３にそれぞれ表示された後、ＳＣ１以下の処理が再び実行される。

このように、本実施例によれば、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａに関して、前記心電図測定部２６により測定される心電図における波形信号の出現周期に対応して対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、前記波形信号の出現周期を所定数に等分割したその出現周期より短い周期で前記対象となる血管３６の走査を行うものであるため、前記被験者１２に係る心電図心拍の途中における、比較的速い血管３６の動きに追従した測定を行うことができる。

続いて、本発明の他の好適な実施例として、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、対象となる血管内径Ｄの変化を脈動同期信号として前記超音波プローブ３８による走査を制御する態様について説明する。なお、斯かる実施例においては、図１及び図２に示す心電図測定部２６は必ずしも設けられる必要はない。

図１７は、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定において、前記画像表示装置４４に表示される画像のうち、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる走査結果に相当する画像Ｓ２の一部を示す図である。また、図１８は、図１７に示す第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる走査結果に相当する画像におけるＡモード画像を例示する図である。前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる超音波画像は、対象となる血管３６の横断面画像（短軸画像）に相当するものであり、図５等を用いて前述したように、例えば図１７に示すようにその血管３６の横断面画像を、その中心を含む直線Ｅで見ることによりその血管３６の内径Ｄを検出することができる。すなわち、図１８に示す図１７のＥにおけるＡモード画像から、対象となる血管３６の血管内径Ｄを検出することができ、更に、図１７に示すような前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによる超音波画像を連続して撮影し、各撮影結果に基づいて図１８に示すような血管内径Ｄを検出することにより、以下に詳述する図１９に示すようにその対象となる血管３６の血管内径Ｄの動的（経時的な）変化を検出することができる。

図１９は、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、対象となる血管内径Ｄの変化を脈動同期信号として、前記超音波プローブ３８に備えられた長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃにより実行される走査について説明する図である。この図１９に示すように、本実施例の制御では、前記血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際して、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂにより撮影される超音波画像に基づいて検出される対象となる血管３６の血管内径Ｄの動的な変化を前記被験者１２の脈動同期信号（心拍同期信号）とし、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃに関して、その脈動同期信号に応じて対象となる血管３６の走査を行うと共に、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂに関して、それら長軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃよりも高頻度で前記対象となる血管３６の走査を行う。すなわち、この制御において、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃは、好適には、図１９に示すように、脈動同期信号すなわち対象となる血管３６の血管内径Ｄの時間変化において、その血管内径Ｄが極小となったタイミングで対象となる血管３６の走査を行うように制御される。なお、この血管内径Ｄが極小となるタイミングは、心電図においてＲ波が出現するタイミングと略一致する。また、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂは、脈動同期信号とは専ら関係なく所定の時間間隔で連続的に対象となる血管３６の走査を行うように制御される。ここで、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ乃至第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査タイミングと、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂの走査タイミングとがバッティングした場合には、走査周期の長い方すなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ乃至第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査が優先的に実行される。

ここで、上述のようにして走査された血管３６の撮像（スキャン画像）は、図１９に示すように、それぞれの超音波アレイ探触子による走査が行われる毎に対応する画像表示領域Ｓ１乃至Ｓ３の更新が個別に行われる。このため、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂの走査結果である第１短軸用画像表示領域Ｓ２と、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃの走査結果である長軸画像表示領域Ｓ１の画像及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像の更新頻度が異なり、前記長軸画像表示領域Ｓ１及び第２短軸用画像表示領域Ｓ３の画像がＡ０、Ｃ０に維持されたまま前記第１短軸用画像表示領域Ｓ２の画像がＢ０乃至Ｂ１３へと順次更新される。すなわち、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによって、対象となる血管３６の径方向（断面画像）に関する比較的速い動きを検出することができる。

図２０は、本実施例の血管内皮機能検査装置１０による血管状態の測定に際しての、前記電子制御装置４２による超音波画像撮影制御の要部を説明するフローチャートであり、上述した図１９の制御に対応するものである。

先ず、ＳＤ１において、スキャンＢ_n-1すなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによるｎ−１番目の走査が実行され、その走査結果である超音波画像から対象となる血管３６の血管内径Ｄ_n-1が検出される。次に、ＳＤ２において、ｎ−２番目の走査結果に対応する血管内径Ｄ_n-2がｎ−１番目の走査結果に対応する血管内径Ｄ_n-1よりも小さいか否かが判断される。このＳＤ２の判断が肯定される場合には、上述したＳＤ１以下の処理が再び実行されるが、ＳＤ２の判断が否定される場合には、ＳＤ３において、スキャンＢ_nすなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによるｎ番目の走査が実行され、その走査結果である超音波画像から対象となる血管３６の血管内径Ｄ_nが検出される。次に、ＳＤ４において、ｎ−１番目の走査結果に対応する血管内径Ｄ_n-1がｎ番目の走査結果に対応する血管内径Ｄ_nよりも大きいか否かが判断される。このＳＤ４の判断が肯定される場合には、上述したＳＤ３以下の処理が再び実行されるが、ＳＤ４の判断が否定される場合には、ＳＤ５において、スキャンＢ_n+1すなわち前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂによるｎ＋１番目の走査が実行され、その走査結果である超音波画像から対象となる血管３６の血管内径Ｄ_n+1が検出される。次に、ＳＤ６において、ｎ番目の走査結果に対応する血管内径Ｄ_nがｎ＋１番目の走査結果に対応する血管内径Ｄ_n+1よりも小さいか否かが判断される。このＳＤ６の判断が否定される場合には、上述したＳＤ５以下の処理が再び実行されるが、ＳＤ６の判断が肯定される場合には、ＳＤ７において、スキャンＡ_mすなわち前記長軸用超音波アレイ探触子Ａによるｍ番目の走査及びスキャンＣ_mすなわち前記第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃによるｍ番目の走査が実行された後、上述したＳＤ１以下の処理が再び実行される。

このように、本実施例によれば、前記脈動同期信号は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂにより撮影される超音波画像に基づいて検出される対象となる血管３６の経時的変化であるため、複数の超音波アレイ探触子のうち所定の超音波アレイ探触子により撮影される超音波画像に基づいて検出される血管内径Ｄの経時的変化を脈動同期信号とすることで、実用的な態様でそれら複数の探触子のうち何れかの探触子に対応する画像に注目して頻繁に走査を行うことができる。

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、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例では、上腕動脈の測定を行う血管内皮機能検査装置１０に本発明が適用された例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば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、或いは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。

また、前述の実施例において、前記超音波プローブ３８は、互いに平行な２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃ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Ａとを一平面に有して成るＨ型のハイブリッド型ものを使用していたが、インライン型やその他のプローブを用いてもよい。

また、前述の実施例において、前記血管内皮機能検査装置１０は、前記長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃそれぞれの走査が行われる毎に、前記画像表示装置４４における画像表示領域Ｓ１乃至Ｓ３の更新が行われるものであったが、例えばそれら長軸用超音波アレイ探触子Ａ、第１短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｃそれぞれの走査結果をハードディスク等の記憶装置に蓄積しておき、測定後に一括して或いは順次表示可能としたり、その測定結果をプリントアウトできるように構成されたものであってもよい。

また、前述の実施例では、３つの超音波アレイ探触子Ａ、Ｂ、Ｃを有する超音波プローブ３８を備えた血管内皮機能検査装置１０に本発明が適用された例を説明したが、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。

その他、一々例示はしないが、本発明は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。

１０：血管内皮機能検査装置（生体血管状態測定装置）
１２：被験者（生体）
２６：心電図測定部（心電図測定装置）
Ａ：長軸用超音波アレイ探触子（第１の超音波アレイ探触子）
Ｂ：第１短軸用超音波アレイ探触子（第２の超音波アレイ探触子）
Ｃ：第２短軸用超音波アレイ探触子（第３の超音波アレイ探触子）
ａ₁〜ａ_m、ｂ₁〜ｂ_n、ｃ₁〜ｃ_n：超音波振動子

Claims

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該血管の状態を測定する生体血管状態測定装置において、
それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することで該血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子を備え、
該複数の超音波アレイ探触子のうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号に応じて走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであって、
前記複数の超音波アレイ探触子は、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子と
を備え、
前記第１の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記第１の超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであることを特徴とする生体血管状態測定装置。
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該血管の状態を測定する生体血管状態測定装置において、
それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することで該血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子を備え、
該複数の超音波アレイ探触子のうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号に応じて走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであって、
前記複数の超音波アレイ探触子は、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子と
を、備え、
前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、前記第１の超音波アレイ探触子に関して、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであることを特徴とする生体血管状態測定装置。
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該血管の状態を測定する生体血管状態測定装置において、
それぞれ複数の超音波振動子を有して構成され、それら複数の超音波振動子から対象となる血管に対して超音波を出力することで該血管の走査を行う複数の超音波アレイ探触子を備え、
該複数の超音波アレイ探触子のうち少なくとも１つの超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号に応じて対象となる血管の走査を行うと共に、その他の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号に応じて走査を行う超音波アレイ探触子よりも高頻度で前記対象となる血管の走査を行うものであって、
前記複数の超音波アレイ探触子は、前記対象となる血管の軸方向に該血管を走査するための第１の超音波アレイ探触子と、前記対象となる血管の径方向に該血管を走査するための第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子と
を、備え、
前記第１の超音波アレイ探触子に関して、前記生体の脈動同期信号の出現周期に対応して対象となる血管の走査を行うと共に、前記第２の超音波アレイ探触子及び第３の超音波アレイ探触子に関して、前記脈動同期信号の出現周期を所定数に等分割した該出現周期より短い周期で前記対象となる血管の走査を行うものであることを特徴とする生体血管状態測定装置。
前記生体の心電図を測定する心電図測定装置を備え、前記脈動同期信号は、該心電図測定装置により測定される心電図における波形信号である請求項１乃至３のいずれか１に記載の生体血管状態測定装置。
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