JP5527953B2 - 血管拡張反応画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体の血管断面形状のうち、血管径の変化を容易に把握できるようにした血管拡張反応画像表示装置に関するものである。

生体の血管断面画像を抽出し、その血管の断面形状の変化を生体の診断に用いることが行われている。たとえば、特許文献１に記載された装置がそれである。これらの装置では、血管が位置する被測定者の皮膚上に超音波プローブを固定する固定装置と、被測定者の血管の超音波エコー画像を撮像する撮像手段と、その撮像手段により得られた超音波エコー画像に基づいて血管の直径を演算する演算手段とが備えられ、血管をカフにて圧迫した後の血管径の変化に基づいて、血管拡張反応による血管径の拡張度（％ＦＭＤ）が、測定日毎に時系列で表示出力されるようになっている。
特開２００７−２６８３０２号公報

ところで、上記従来の血管径測定装置によれば、安静時或いは平常時の血管径に対して、血管の圧迫を解放した後の血管径の変化度（％ＦＭＤ）が、測定日毎に時系列的に表示されるようになっているが、現実に被測定者の血管が血管拡張反応によって拡張したという事実を被測定者（患者）に説明して理解を得ることは困難であった。

これに対し、安静時の血管の横断面画像（短軸画像）および縦断面画像（長軸画像）と最大拡張時の血管の横断面画像（短軸画像）および縦断面画像（長軸画像）とを、それぞれの血管径測定値と共に表示させることが考えられるが、その過程においてどのような変化を示したか、或いは反応時間、最大拡張状態に到達した後にどのような収縮反応を示したか等、被測定者やオペレータが知りたい情報が十分に得られないという問題があった。

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、血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能な血管拡張反応画像表示装置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に係る発明は、（ａ）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生体の皮膚上において血管に対して平行となる位置に位置させた状態で該超音波アレイ探触子から得られた画像信号に基づいて、前記生体内の前記血管の縦断面画像の径変化を表示する血管拡張反応画像表示装置であって、（ｂ）前記生体内の血管の縦断面を示す血管縦断面画像を、前記生体の最高血圧値または最低血圧値の発生タイミングに同期して時間経過とともに繰り返し生成する血管断面画像生成手段と、（ｃ）その血管断面画像生成手段により繰り返し生成された複数の前記血管縦断面画像の一部であって該血管の軸心方向の所定長さの軸心寸法とその血管の軸心方向に直交する該血管の一対の管壁を少なくとも含む径方向寸法とを有する複数の小領域画像を、前記血管断面画像生成手段により生成された複数の前記血管縦断面画像からそれぞれ抽出して記憶する小領域画像抽出手段と、（ｄ）その小領域画像抽出手段に記憶された複数の小領域画像を時系列順に前記血管の長手方向に接続して１本の血管として表した時間軸画像を合成する時間軸画像合成手段と、（ｅ）その時間軸画像合成手段により合成された時間軸画像を画像表示器に表示するとともに、予め記憶された関係から前記生体の年齢に基づいて算出された判断基準範囲を該時間軸画像内に表示する表示手段とを、含むことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、（ｇ）前記時間軸画像合成手段は、前記複数の小領域画像毎に小領域画像の血管の軸心を抽出し、該軸心が一致するように該複数の小領域画像を時系列順に接続して前記時間軸画像を合成するものであることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または２の発明において、（ｈ）前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、前記画像表示器に表示させるものであることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項３の発明において、（ｉ）前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、該血管の阻血前において生成された小領域画像に、直接又は間接的に続いて前記画像表示器に表示させるものであることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項４の発明において、（ｊ）前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、該血管の阻血前において生成された小領域画像との間に、該血管の止血区間を示す領域を挟んで前記画像表示器に表示させるものであることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項５の発明において、（ｋ）前記血管の止血区間を示す領域は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間よりも時間が圧縮されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明の血管拡張反応画像表示装置によれば、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生体の皮膚上において血管に対して平行となる位置に位置させた状態で該超音波アレイ探触子から得られた画像信号に基づいて、血管縦断面画像が前記生体の最高血圧値または最低血圧値の発生タイミングに同期して時間経過とともに繰り返し生成され、それら複数の血管縦断面画像の一部であって該血管の軸心方向の所定長さの軸心寸法とその血管の軸心方向に直交する該血管の一対の管壁を少なくとも含む径方向寸法とを有する複数の小領域画像が、複数の血管縦断面画像からそれぞれ抽出されて記憶されると、その記憶された複数の小領域画像を時系列順に前記血管の長手方向に接続して１本の血管として表した時間軸画像が合成され、その時間軸画像が画像表示器に表示されることから、その画像表示器に表示された時間軸画像によって血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能となる。

また、請求項２に係る発明の血管拡張反応画像表示装置によれば、前記時間軸画像合成手段は、前記複数の小領域画像毎に小領域画像の血管の軸心を抽出し、その軸心が一致するように該複数の小領域画像を時系列順に接続して前記時間軸画像を合成するものであることから、一本の血管の一端から他端へ向かって内腔径の変化が表示されるので、時間軸画像によって血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能となる。

また、請求項３に係る発明の血管拡張反応画像表示装置によれば、前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、前記画像表示器に表示させるものであることから、上記所定の時間が血管拡張反応の最大内腔径発生時刻までを少なくとも含むように設定されることにより、血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能となる。

また、請求項４に係る発明の血管拡張反応画像表示装置によれば、前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、その血管の阻血前において生成された小領域画像に、直接又は間接的に続いて前記画像表示器に表示させるものであることから、血管の阻血前の小領域画像と比較できるので、血管拡張反応の過程を血管の阻血前の状態を含んで画像認識することが可能となる。

また、請求項５に係る発明の血管拡張反応画像表示装置によれば、前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、その血管の阻血前において生成された小領域画像との間に、その血管の止血区間を示す領域を挟んで前記画像表示器に表示させるものであることから、血管の阻血前の小領域画像に続く血管の止血区間を認識できるので、血管拡張反応の過程を血管の阻血前の状態および血管の止血区間の状態を含んで画像認識することが可能となる。

また、請求項６に係る発明の血管拡張反応画像表示装置によれば、前記血管の止血区間を示す領域は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間よりも時間が圧縮されていることから、画像表示器の画面を有効に活用することができる。

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）を測定する血管拡張反応画像表示装置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。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。超音波の反射は音響インピーダンスの異なる部分で発生することから、実際は血管内腔の血液と内膜Ｌ_１の境界面、および中膜Ｌ_２と外膜Ｌ_３との境界面が白く表示され、組織が白黒の班で表示される。画像中においては、血液と内膜Ｌ_１との境界面は表示され難いけれども、その距離を血管径として計測し、その変化率すなわち内腔径の拡張率Ｒを用いることが望まれる。

図１に戻って、血管拡張反応画像表示装置２２は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理するＣＰＵを有する所謂マイクロコンピュータから構成された電子制御装置２８と、モニタ画面表示装置（画像表示装置）３０と、超音波駆動制御回路３２と、３軸駆動モータ制御回路３４とを備えている。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、断面画像表示モードにおいて、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。

また、モニタ画面表示装置３０は、後述の図８に示されるように、時系列画像表示モードにおいて、長軸用超音波アレイ探触子Ｃによる超音波画像の一部を時系列的に表示する時系列長軸画像表示領域Ｇ４と、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すなわち内腔径の拡張率Ｒを時系列的に表示する時系列拡張率表示領域Ｇ５とを備える。

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、Ｘ軸回動アクチュエータにより超音波プローブ２４のＸ軸まわりの回動位置を位置決めするためにユニット固定具３８に固定されるＸ軸回動（ヨーイング）機構と、Ｘ軸回動アクチュエータによって超音波プローブ２４のＸ軸方向の並進位置を位置決めするためのＸ軸並進機構と、Ｚ軸アクチュエータにより超音波プローブ２４のＺ軸まわりの回動位置を位置決めするためのＺ軸回動機構とから構成されている。

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。

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（画像表示装置）３０にそれぞれ表示させる。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）ｄ_１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）を表す血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄ_１−ｄ_ａ）／ｄ_ａ］（但し、ｄ_ａは安静時の血管内腔径）が算出される。

図４は、上記電子制御装置２８の制御機能のうち、時系列な変化を折り込んだ長軸断面画像表示制御すなわち血管拡張反応画像表示制御の機能を説明するブロック線図である。図４において、血管断面画像生成手段（長軸画像生成手段）６０は、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せ且つそれがスキャンさせるとともに、生体内からの反射波に基づいて、血管２０の断面画像の一つである血管縦断面画像（長軸画像、Ｂモード画像）Ｐ_ｎ（ｎ＝１、２、・・・ｍ、ｍは整数）を血圧の脈動に同期してすなわち最高血圧値または最低血圧値の発生タイミングに同期して所定の周期Ｔで逐次生成し、図５に示すように、電子制御装置２８のＲＡＭ内に設けられた所定の断面画像（長軸画像）記憶領域Ｍ１内にそれら複数の長軸画像Ｐ_ｎをそれぞれ時系列的に記憶させる。（周期Ｔは一定ではないので）血管縦断面画像Ｐ_ｎと同時に時間ｔ_ｎ（ｎ＝１、２、・・・ｍ、ｍは整数）も記憶する。

小領域画像抽出手段６２は、上記断面画像（長軸画像）記憶領域Ｍ１内に記憶された上記複数の長軸画像Ｐ_ｎから、その一部であって血管２０の軸心Ｃ方向の所定長さの軸心Ｃ寸法ｘとその血管２０の軸心Ｃ方向に直交する血管２０の一対の管壁を少なくとも含む径方向寸法ｙとを有する複数の小領域画像ｓ_ｎ（ｎ＝１、２、・・・ｍ、ｍは整数）を、それぞれ抽出し、電子制御装置２８のＲＡＭ内に設けられた所定の抽出画像記憶領域Ｍ２内に記憶させる。また、血管２０の内腔径（内皮径）ｄ_ｎ、および血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄ_ｎ−ｄ_ａ）／ｄ_ａ］（但し、ｄ_ａは安静時の血管内腔径） などを、上記小領域画像ｓ_ｎ毎に算出し、記憶させる。小領域画像は１本の信号ラインまたは複数の信号ラインを画像化したものであるが、複数の信号ラインを平均化して１本の信号ラインとして画像化したものでもよい。

時間軸画像合成手段６４は、上記抽出画像記憶領域Ｍ２内に記憶された複数の小領域画像ｓ_ｎを、時系列順に血管２０の長手方向に個々の小領域画像ｓ_ｎの軸心Ｃが相互に一致するように接続して１本の血管として表した時間軸画像Ｅを合成し、電子制御装置２８のＲＡＭ内に設けられた所定の時間軸画像記憶領域Ｍ３内に記憶させる。図６に示すように、この時間軸画像Ｅの横軸は時間ｔを表す軸でもあり、横軸の全幅は間隔時間ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３＋・・・＋ｔ_ｍにより表され、その横軸上の任意の時間ｔは、間隔時間ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３＋・・・＋ｔ_ｎにより表され得る。表示手段６６は、上記時間軸画像合成手段６４により合成された時間軸画像Ｅを、モニタ画面表示装置（画像表示装置）３０に表示させる。脈の不整などにより、空いた部分は画像データを補完する必要がある。補完方法としては、前後の小領域画像を平均する、あるいは前の拍の画像を用いるなどがある。

上記血管縦断面画像（長軸画像、Ｂモード画像）Ｐ_ｎの生成を、血管２０に対する阻血（圧迫）前の安静状態から開始させ、血管２０の阻血開放直後から開始される血管拡張反応による最大内腔径が発生する時点まで少なくとも含むように継続させることにより、図６の時間軸画像Ｅは、その左端部分において安静状態の血管断面画像を反映させるとともに、血管拡張反応の過程における内腔径変化を示すものとなるので、血管２０の血管拡張反応現象の過程の診断が可能となる。図６では、小領域画像ｓ_１とｓ_２との間に、時間圧縮された血管２０の阻血（圧迫）区間Ｋが示されている。この阻血はたとえば上腕に巻回されたカフにより行われる。したがって、小領域画像ｓ_２乃至ｓ_ｍが阻血開放後の区間を示している。

図７は、上記電子制御装置２８の制御作動のうち、時系列な変化を折り込んだ時間軸画像表示制御すなわち血管拡張反応画像表示制御の要部を説明するフローチャートである。この図７に示す制御は、時系列長軸断面画像表示モードが選択されたときに、単独で、或いは他の表示モードと並列的に実行される。先ず、血管断面画像生成手段（長軸画像生成手段）６０に対応するステップＳ１（以下、ステップを省略する）では、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とともに、生体内からの反射波に基づいて、血管２０の断面画像の一つである血管縦断面画像（長軸画像）Ｐ_ｎ（ｎ＝１、２、・・・ｍ、ｍは整数）が血圧の脈動に同期してすなわち最高血圧値または最低血圧値の発生タイミングに同期して逐次生成され、図５に示すように、電子制御装置２８のＲＡＭ内に設けられた所定の断面画像記憶領域Ｍ１内にそれら複数の長軸画像Ｐ_ｎがそれぞれ時系列的に記憶される。また、血管２０の内腔径（内皮径）ｄ_１、および血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄ_１−ｄ_ａ）／ｄ_ａ］（但し、ｄ_ａは安静時の血管内腔径）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て、記憶される。このような血管２０の断面を示す長軸画像Ｐ_ｎは、血圧の脈動に同期して記憶される。この長軸画像Ｐ_ｎと同時に間隔時間ｔ_ｎ（ｎ＝１、２、・・・ｍ、ｍは整数）もそれに対応付けて記憶される。

次いで、小領域画像抽出手段６２に対応するＳ２では、電子制御装置２８のＲＡＭ内の断面画像記憶領域Ｍ１内に記憶された上記複数の長軸画像Ｐ_ｎから、その一部であって血管２０の軸心Ｃ方向の所定長さの軸心Ｃ寸法ｘとその血管２０の軸心Ｃ方向に直交する血管２０の一対の管壁を少なくとも含む径方向寸法ｙとを有する複数の小領域画像ｓ_ｎ（ｎ＝１、２、・・・ｍ、ｍは整数）が、それぞれ抽出され、電子制御装置２８のＲＡＭ内に設けられた所定の抽出画像記憶領域Ｍ２内に記憶される。

続いて、時間軸画像合成手段６４に対応するＳ３では、電子制御装置２８のＲＡＭ内の抽出画像記憶領域Ｍ２内に記憶された複数の小領域画像ｓ_ｎを時系列順に血管２０の長手方向に軸心Ｃが一致するように接続して１本の血管として見えるように表した時間軸画像Ｅが図６に示すように合成され、ＲＡＭ内の時間軸画像記憶領域Ｍ３に記憶される。この時間軸画像Ｅの横軸は時間ｔを表す軸でもあり、横軸の全幅は間隔時間ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３＋・・・＋ｔ_ｍにより表され、その横軸上の任意の時間ｔは、間隔時間ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３＋・・・＋ｔ_ｎにより表され得る。上記時間軸画像Ｅは、血管２０の内径方向の変化を時間経過に応じて示すことから、血管２０の血管拡張反応現象の経過観察が容易となる。

そして、表示手段６６に対応するＳ４では、上記Ｓ３により合成された時間軸画像Ｅが、図６に示すように、モニタ画面表示装置（画像表示装置）３０に表示される。図６の表示例では、血管２０の阻血開放時点ｔ_３から所定の時間が経過する時点ｔ_４までの時間区間内において生成された小領域画像ｓ_１乃至ｓ_ｍから合成された時間軸画像Ｅが、その血管２０の阻血前において生成された小領域画像ｓ_０に続いて、好適には血管２０の止血区間を示す領域Ｋを挟んでモニタ画面表示装置３０に表示させられる。

図８、図９、および図１０は、上記表示手段６６による他の表示例をそれぞれ示している。図８の表示例では、血管２０の阻血前の時点で生成された血管縦断面画像（長軸画像）Ｐ_１から抽出された小領域画像ｓ_１とそれに対して時間圧縮された阻血（圧迫）区間Ｋを挟んで抽出された小領域ｓ_２乃至ｓ_ｍとから合成された時間軸画像Ｅが、モニタ画面表示装置３０に表示させられる。また、その時間軸画像Ｅには、安静時の内腔径ｄ_ａを示す矢印と最大内腔径ｄ_ｍａｘを示す矢印とがそれぞれの時間軸上の位置に表示されるとともに、小領域画像ｓ_１乃至ｓ_ｍ毎に求められた血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）の時系列的な変化を示すグラフＦが、時間軸画像Ｅと共通の時間軸方向となるように並列的に表示させられている。このグラフＦ内の１点鎖線Ｊは上記最大内腔径ｄ_ｍａｘが発生した時間軸上の位置を示している。

図９に示す表示例では、図８の安静時の内腔径ｄ_ａを示す矢印および最大内腔径ｄ_ｍａｘを示す矢印に替えて、予め記憶された年齢カーブから入力操作により得られた被測定者の実際の年齢に基づいて算出された最大拡張時の内腔径の標準値ｄ_ｓｔを示す一対の基準線Ｌが中心線Ｃを基準として表示されている。このグラフＦ内の２点鎖線Ｑは、上記被測定者の年齢に基づいて算出された拡張率の標準値である。

図１０に示す表示例では、図８の安静時の内腔径ｄ_ａを示す矢印および最大内腔径ｄ_ｍａｘを示す矢印に替えて、予め記憶された年齢カーブから入力操作により得られた被測定者の実際の年齢に基づいて算出された最大拡張時の内腔径の判断基準範囲を、中心線Ｃを基準として、「リスクあり」の範囲ＨＡ、「要注意」の範囲ＨＢ、「正常」の範囲ＨＣのように段階別に表示されている。

上述のように、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、時間経過とともに繰り返し生成された複数の断面画像Ｐ_ｎの一部であって血管２０の軸心Ｃ方向の所定長さの軸心寸法ｘとその血管の軸心方向に直交するその血管２０の一対の管壁を少なくとも含む径方向寸法ｙとを有する複数の小領域画像ｓ_ｎが、複数の血管断面画像Ｐ_ｎからそれぞれ抽出されて記憶されると、その記憶された複数の小領域画像Ｐ_ｎを時系列順に血管２０の長手方向に接続して１本の血管として表した時間軸画像Ｅが合成され、その時間軸画像Ｅが画像表示装置３０に表示されることから、その画像表示装置３０に表示された時間軸画像Ｅによって血流依存性血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能となる。

また、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、血管断面画像生成手段６０は、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Ｃを備えた超音波プローブ２４と、その超音波プローブ２４の超音波アレイ探触子Ｃを生体１４の皮膚上において血管２０の長手方向の中央部に位置させた状態で、超音波アレイ探触子Ｃから得られた画像信号に基づいて血管２０の長軸画像Ｐ_ｎを生成する長軸画像生成手段６０とを、含むことから、生体１４の皮膚直下の血管２０の断面画像を容易に得ることができる。

また、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、時間軸画像合成手段６４は、複数の小領域画像ｓ_ｎ毎に小領域画像ｓ_ｎの血管の軸心を抽出し、その軸心が一致するようにその複数の小領域画像ｓ_ｎを時系列順に接続して時間軸画像Ｅを合成するものであることから、一本の血管の一端から他端へ向かって内腔径の変化が表示されるので、時間軸画像Ｅによって血流依存性血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能となる。

また、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、表示手段６６は、血管２０の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像ｓ_ｎから合成された時間軸画像Ｅを、画像表示装置３０に表示させるものであることから、上記所定の時間が血流依存性血管拡張反応の最大内腔径発生時刻までを少なくとも含むように設定されることにより、血流依存性血管拡張反応の過程を画像で認識することが可能となる。

また、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、表示手段６６は、血管２０の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像ｓ_２乃至ｓ_ｍから合成された時間軸画像Ｅを、その血管２０の阻血前において生成された小領域画像ｓ_１に、直接又は間接的に続いて前記画像表示装置３０に表示させるものであることから、血管２０の阻血前の小領域画像ｓ_１と比較できるので、血流依存性血管拡張反応の過程を血管の阻血前の状態を含んで画像認識することが可能となる。

また、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、表示手段６６は、血管２０の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像ｓ_２乃至ｓ_ｍから合成された時間軸画像Ｅを、その血管２０の阻血前において生成された小領域画像ｓ_１との間に、その血管２０の止血区間を示す領域Ｋを挟んで画像表示装置３０に表示させるものであることから、血管２０の阻血前の小領域画像ｓ_１に続く血管の止血区間を認識できるので、血流依存性血管拡張反応の過程を血管の阻血前の状態および血管の止血区間の状態を含んで画像認識することが可能となる。

また、本実施例の血管拡張反応画像表示装置２２によれば、血管２０の止血区間を示す領域Ｋは、血管２０の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間よりも時間が圧縮されていることから、画像表示装置３０の画面を有効に活用することができる。

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、血管縦断面画像（長軸画像）Ｐ_ｎは血管断面を示す長軸画像であったが、短軸画像であってもよい。短軸画像の小領域画像を軸心Ｃ方向に接続しても、前述の時間軸画像Ｅと同様な時間軸画像が得られる。

また、前述の図８乃至図１０において、時間軸画像Ｅと共に血管内腔径の拡張率Ｒ（％）の時系列変化を示すグラフＦが表示されていたが、その血管内腔径の拡張率Ｒ（％）に替えて、血管内腔径の計測値の時系列変化を示すグラフであってもよい。

また、前述の実施例において、血流依存性血管拡張反応が、時間軸画像Ｅとして示されていたが、内皮非依存性の血管拡張反応や運動負荷による血管拡張反応を示すものであってもよい。

また、前述の実施例において、血管断面画像生成手段６０に対応するＳ１乃至表示手段６６に対応するＳ４は、所定の周期Ｔ毎にそれぞれ実行されてもよいが、一連の血管縦断面画像（長軸画像）Ｐ_１乃至Ｐ_ｍを単位としてバッチ処理的に実行されてもよい。

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、前述の実施例の多軸駆動装置２６において、Ｘ軸回動機構、Ｘ軸並進機構、Ｚ軸回動機構の機械的構成は、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。

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。

本発明の一実施例のある血管拡張反応画像表示装置の全体的な構成を説明する図である。 図１の実施例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。 図１および図２の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の血管拡張反応画像表示装置において、電子制御装置（表示制御部）の血管拡張反応画像表示制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図４の血管断面画像生成手段によって生成され且つ記憶された複数の血管断面画像を説明する図である。 図４の時間軸画像合成手段によって複数の小領域画像ｓ_１乃至ｓ_ｍから合成され、表示手段によって表示される時間軸画像Ｅを説明する図である。 図１の血管拡張反応画像表示装置において、電子制御装置（表示制御部）の血管拡張反応画像表示制御の要部を説明するフローチャートである。 図４の表示手段により時間軸画像Ｅと共に表示される他の表示例を示す図であって、図６に相当する図である。 図４の表示手段により時間軸画像Ｅと共に表示される他の表示例を示す図であって、図６に相当する図である。 図４の表示手段により時間軸画像Ｅと共に表示される他の表示例を示す図であって、図６に相当する図である。

符号の説明

１４：生体
２０：血管
２２：血管拡張反応画像表示装置
２４：超音波プローブ
３０：モニタ画面表示装置（画像表示装置）
６０：血管断面画像生成手段（長軸画像生成手段）
６２：小領域画像抽出手段
６４：時間軸画像合成手段
６６：表示手段
Ｅ：時間軸画像
ｓ_ｎ：小領域画像
Ｐ_ｎ：血管断面画像

Claims (6)

1. 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生体の皮膚上において血管に対して平行となる位置に位置させた状態で該超音波アレイ探触子から得られた画像信号に基づいて、前記生体内の前記血管の縦断面画像の径変化を表示する血管拡張反応画像表示装置であって、
   前記生体内の血管の縦断面を示す血管縦断面画像を、前記生体の最高血圧値または最低血圧値の発生タイミングに同期して時間経過とともに繰り返し生成する血管断面画像生成手段と、
   該血管断面画像生成手段により繰り返し生成された複数の前記血管縦断面画像の一部であって該血管の軸心方向の所定長さの軸心寸法と該血管の軸心方向に直交する該血管の一対の管壁を少なくとも含む径方向寸法とを有する複数の小領域画像を、前記血管断面画像生成手段により生成された複数の前記血管縦断面画像からそれぞれ抽出して記憶する小領域画像抽出手段と、
   該小領域画像抽出手段に記憶された複数の小領域画像を時系列順に前記血管の長手方向に接続して１本の血管として表した時間軸画像を合成する時間軸画像合成手段と、
   該時間軸画像合成手段により合成された時間軸画像を画像表示器に表示するとともに、予め記憶された関係から前記生体の年齢に基づいて算出された判断基準範囲を該時間軸画像内に表示する表示手段と
   を、含むことを特徴とする血管拡張反応画像表示装置。
2. 前記時間軸画像合成手段は、前記複数の小領域画像毎に小領域画像の血管の軸心を抽出し、該軸心が一致するように該複数の小領域画像を時系列順に接続して前記時間軸画像を合成するものである請求項１の血管拡張反応画像表示装置。
3. 前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、前記画像表示器に表示させるものである請求項１または２の血管拡張反応画像表示装置。
4. 前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、該血管の阻血前において生成された小領域画像に、直接又は間接的に続いて前記画像表示器に表示させるものである請求項３の血管拡張反応画像表示装置。
5. 前記表示手段は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間内において生成された小領域画像から合成された時間軸画像を、該血管の阻血前において生成された小領域画像との間に、該血管の止血区間を示す領域を挟んで前記画像表示器に表示させるものである請求項４の血管拡張反応画像表示装置。
6. 前記血管の止血区間を示す領域は、前記血管の阻血開放時点から所定の時間が経過するまでの時間区間よりも時間が圧縮されている請求項５の血管拡張反応画像表示装置。

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