JP6243719B2 - Biological blood vessel state measurement device - Google Patents

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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、測定を容易なものとするための改良に関する。   The present invention relates to a biological blood vessel state measuring apparatus for measuring the state of a blood vessel based on an ultrasonic reflection signal with respect to a part of blood vessels of a living body, and more particularly to an improvement for facilitating measurement.

生体に超音波センサを接触させてその表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させ、その超音波の反射信号に基づいて前記血管の血管径、内腔径等の状態を測定する生体血管状態測定装置が知られている。この生体血管状態測定装置による血管状態の測定は、例えば、前記血管と他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理、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等により行われる。   A living body in which an ultrasonic sensor is brought into contact with a living body, ultrasonic waves are radiated to a blood vessel located under the epidermis, and a state of a blood vessel diameter, a lumen diameter, etc. of the blood vessel is measured based on a reflected signal of the ultrasonic wave A blood vessel state measuring device is known. The measurement of the blood vessel state by this biological blood vessel state measuring device is, for example, a time difference process between ultrasonic reflection signals reflected from their boundaries due to a difference in propagation speed between the blood vessel and another tissue, or a combination of the reflection signals. This is performed by distance measurement on an ultrasonic image.

前記生体血管状態測定装置による血管状態の測定精度を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献1に記載された血管形状測定装置がその一例である。この技術によれば、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断面形状を算出し、その断面形状における血管壁の断面の中心点に基づいて前記血管の中心軸を算出することで、高精度で血管の形状、その血管内の血流速度や血流量を測定することができる。   A technique for improving the measurement accuracy of the blood vessel state by the biological blood vessel state measuring device has been proposed. For example, the blood vessel shape measuring apparatus described in Patent Document 1 is an example. According to this technique, the cross-sectional shape of the blood vessel is calculated based on an ultrasonic reflection signal with respect to some blood vessels of the living body, and the central axis of the blood vessel is calculated based on the center point of the cross-section of the blood vessel wall in the cross-sectional shape. By calculating, it is possible to measure the shape of the blood vessel, the blood flow velocity and the blood flow in the blood vessel with high accuracy.

特許第4441664号公報Japanese Patent No. 4444164

しかし、前記従来の技術では、必ずしも正確に前記血管の中心点を同定できないおそれがあった。すなわち、単に前記血管の断面形状における血管壁の断面の中心点を算出する処理では誤差が生じ易く、より正確に血管の中央位置を同定する手法の開発が求められていた。測定対象である血管の中央位置が同定できない場合、例えば、その血管の上流、下流それぞれの短軸血管画像の中央の深さを揃えることができず、結果、水平な長軸画像を抽出できないという弊害が生じる。また、血管は末梢側へ向かうに従い分岐を繰り返して細くなってゆくが、斯かる血管の分岐部では測定が困難となる。すなわち、測定対象である血管の中央位置を好適に同定し、その測定を容易なものとする生体血管状態測定装置は、未だ開発されていないのが現状である。   However, the conventional technique may not always accurately identify the center point of the blood vessel. That is, the process of simply calculating the center point of the cross section of the blood vessel wall in the cross-sectional shape of the blood vessel is likely to cause an error, and development of a method for identifying the central position of the blood vessel more accurately has been demanded. If the center position of the blood vessel to be measured cannot be identified, for example, the center depth of the short-axis blood vessel images upstream and downstream of the blood vessel cannot be aligned, and as a result, a horizontal long-axis image cannot be extracted. Bad effects occur. In addition, the blood vessel repeatedly branches and becomes narrower as it goes to the peripheral side, but it becomes difficult to measure at the branch portion of the blood vessel. That is, the present situation is that a biological blood vessel state measuring apparatus that appropriately identifies the central position of the blood vessel to be measured and facilitates the measurement has not yet been developed.

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、測定を容易なものとする血管形状測定装置を提供することにある。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a blood vessel shape measuring apparatus that facilitates measurement.

斯かる目的を達成するために、本第1発明の要旨とするところは、生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させ、その超音波の反射信号に基づいて前記血管の状態を測定する生体血管状態測定装置であって、前記反射信号に基づいて前記血管の短軸断面形状を算出する短軸断面形状算出部と、その短軸断面形状算出部により算出された前記短軸断面形状の境界上における少なくとも3つの境界点を無作為に抽出する境界点抽出部と、その境界点抽出部により抽出された前記少なくとも3つの境界点に基づいて前記短軸断面形状における中心座標を推定する中心座標推定部と、前記境界点抽出部による前記少なくとも3つの境界点の抽出と、抽出された前記少なくとも3つの境界点に基づく前記中心座標推定部による前記中心座標の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標の推定結果の平均に基づいて、前記短軸断面形状における中央位置を同定する中央位置同定部とを、備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the gist of the first invention is that an ultrasonic wave is radiated to a blood vessel located in the epidermis of a living body, and the state of the blood vessel is based on the reflected signal of the ultrasonic wave. A biological blood vessel state measuring apparatus for measuring a short-axis cross-sectional shape calculation unit for calculating a short-axis cross-sectional shape of the blood vessel based on the reflection signal, and the short axis calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit boundary point extracting unit that extracts at random at least three boundary points on the cross-sectional shape boundary, the center in the short-axis cross-sectional shape based on the at least three boundary points extracted by the boundary point extracting section a center coordinate estimating unit for estimating the coordinates, and extraction of said at least three boundary points by the boundary point extracting unit, which is extracted in said at least three of said center coordinates by the center coordinate estimating unit based on the boundary point And a center position identifying unit that identifies the center position in the short-axis cross-sectional shape based on the average of the estimation results of the center coordinates of the plurality of times. Is.

前記第1発明によれば、前記反射信号に基づいて前記血管の短軸断面形状を算出する短軸断面形状算出部と、その短軸断面形状算出部により算出された前記短軸断面形状の境界上における少なくとも3つの境界点を無作為に抽出する境界点抽出部と、その境界点抽出部により抽出された前記少なくとも3つの境界点に基づいて前記短軸断面形状における中心座標を推定する中心座標推定部と、前記境界点抽出部による前記少なくとも3つの境界点の抽出と、抽出された前記少なくとも3つの境界点に基づく前記中心座標推定部による前記中心座標の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標の推定結果の平均に基づいて、前記短軸断面形状における中央位置を同定する中央位置同定部とを、備えたものであることから、複数回の推定結果に基づいて前記短軸断面形状における中央位置を同定することで、誤差の影響を抑えてより正確に斯かる中央位置を同定することができる。すなわち、測定を容易なものとする血管形状測定装置を提供することができる。 According to the first invention, a short-axis cross-sectional shape calculation unit that calculates a short-axis cross-sectional shape of the blood vessel based on the reflected signal, and a boundary between the short-axis cross-sectional shapes calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit estimating the center coordinates in the short-axis cross-sectional shape based on at least three boundary point extracting unit that extracts a random boundary points, said at least three boundary points extracted by the boundary point extracting unit on It repeats the center coordinate estimation unit, the extraction of the at least three boundary points by the boundary point extraction unit, and the estimation of the center coordinates by the center coordinate estimation unit based on the extracted at least three boundary points A plurality of times, and based on the average of the estimation results of the center coordinates of the plurality of times, a center position identifying unit for identifying the center position in the short-axis cross-sectional shape, By identifying the estimation result to the center position in the short-axis cross-sectional shape on the basis, it is possible to identify more precisely such a central position by suppressing the influence of the error. That is, it is possible to provide a blood vessel shape measuring device that facilitates measurement.

前記第1発明に従属する本第2発明の要旨とするところは、前記境界点抽出部による前記少なくとも3つの境界点の抽出と、抽出された前記少なくとも3つの境界点に基づく前記中心座標推定部による前記中心座標の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標の推定結果の散布度に基づいて、前記短軸断面形状が前記血管の分岐部に対応するものであるか否かを判定する血管分岐判定部を備えたものである。このようにすれば、血管状態の測定が困難となる分岐部を避けることで、血管形状測定装置による測定をより容易なものとすることができる。 The gist of the second invention subordinate to the first invention is that the at least three boundary points are extracted by the boundary point extracting unit, and the central coordinates based on the extracted at least three boundary points. The estimation of the center coordinates by the estimation unit is repeatedly performed a plurality of times, and the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel based on the degree of dispersion of the estimation results of the center coordinates a plurality of times. A blood vessel branch determination unit for determining whether or not. In this way, the measurement by the blood vessel shape measuring device can be made easier by avoiding the bifurcation where the measurement of the blood vessel state is difficult.

前記第2発明に従属する本第3発明の要旨とするところは、生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させるプローブと、前記血管分岐判定部により、前記短軸断面形状が前記血管の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記分岐部から離隔するように前記プローブを相対移動させるプローブ移動制御部とを、備えたものである。このようにすれば、血管状態の測定が困難となる分岐部を好適且つ実用的な態様で避けることができる。   The gist of the third invention subordinate to the second invention is that the short-axis cross-sectional shape is determined by a probe that radiates ultrasonic waves to a blood vessel located in the epidermis of a living body and the blood vessel branch determination unit. And a probe movement control unit that relatively moves the probe so as to be separated from the branch when it is determined to correspond to the branch of the blood vessel. In this way, it is possible to avoid a bifurcation that makes it difficult to measure the blood vessel state in a suitable and practical manner.

前記第2発明に従属する本第4発明の要旨とするところは、生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させるプローブと、前記血管分岐判定部により、前記短軸断面形状が前記血管の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記プローブの相対移動を促す報知を行うプローブ移動報知部とを、備えたものである。このようにすれば、血管状態の測定が困難となる分岐部を好適且つ実用的な態様で避けることができる。   The gist of the fourth invention subordinate to the second invention is that the short-axis cross-sectional shape is determined by a probe that radiates an ultrasonic wave to a blood vessel located in the epidermis of a living body and the blood vessel branch determination unit. When it is determined that the blood vessel corresponds to the branching portion of the blood vessel, a probe movement notification unit that performs notification for urging the relative movement of the probe is provided. In this way, it is possible to avoid a bifurcation that makes it difficult to measure the blood vessel state in a suitable and practical manner.

前記第1発明乃至第4発明の何れかに従属する本第5発明の要旨とするところは、前記中心座標推定部は、前記境界点抽出部により抽出された前記少なくとも3つの境界点を包括する近似円を作成し、その近似円の中心座標を前記短軸断面形状における中心座標として推定するものである。このようにすれば、前記短軸断面形状における中心座標を好適且つ実用的な態様で推定できる。 The gist of the fifth invention according to any one of the first to fourth inventions is that the central coordinate estimating unit includes the at least three boundary points extracted by the boundary point extracting unit. An approximate circle is created, and the center coordinate of the approximate circle is estimated as the center coordinate in the short-axis cross-sectional shape. In this way, the center coordinates in the short-axis cross-sectional shape can be estimated in a suitable and practical manner.

前記第1発明乃至第5発明の何れかに従属する本第6発明の要旨とするところは、前記短軸断面形状算出部により算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分し、前記中心座標推定部による前記中心座標の推定が行われる毎に推定された中心座標が前記複数の区分の何れに含まれるか記録する推定中心座標記録部を備え、前記中央位置同定部は、前記中心座標推定部による複数回の前記中心座標の推定が行われた後、前記推定中心座標記録部により最多数の中心座標が記録された区分に含まれる前記中心座標の推定結果の平均値を、前記短軸断面形状における中央位置として同定するものである。このようにすれば、前記短軸断面形状における中央位置を好適且つ実用的な態様で同定できる。   The gist of the present invention according to any one of the first invention to the fifth invention is that the region including the short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculating section is divided into a plurality of areas. An estimated central coordinate recording unit that records which of the plurality of sections includes the estimated central coordinate every time the central coordinate is estimated by the central coordinate estimating unit; and After the center coordinates are estimated by the center coordinate estimation unit a plurality of times, an average value of the estimation results of the center coordinates included in the section in which the maximum number of center coordinates is recorded by the estimated center coordinate recording unit, It is identified as the center position in the short-axis cross-sectional shape. In this way, the center position in the short-axis cross-sectional shape can be identified in a suitable and practical manner.

本発明の一実施例である生体血管状態測定装置の全体的な構成を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the whole structure of the biological blood vessel state measuring apparatus which is one Example of this invention. 図1の生体血管状態測定装置における超音波プローブの位置決めに関して本実施例で用いられるxyz軸直交座標軸を説明する図である。It is a figure explaining the xyz-axis orthogonal coordinate axis | shaft used in a present Example regarding the positioning of the ultrasonic probe in the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置の測定対象である血管の多層膜構成を概略的に示す拡大図である。It is an enlarged view which shows roughly the multilayer film structure of the blood vessel which is a measuring object of the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管状態の測定においてモニタ画面表示装置に表示される血管の超音波画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the ultrasonic image of the blood vessel displayed on a monitor screen display apparatus in the measurement of the blood vessel state by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管のFMD評価における、阻血開放後の血管内腔径の変化を例示したタイムチャートである。2 is a time chart illustrating the change in the diameter of a blood vessel lumen after release of ischemia in the blood vessel FMD evaluation by the biological blood vessel state measurement apparatus of FIG. 1. 図1の生体血管状態測定装置に備えられた制御機能の一例の要部を説明する機能ブロック線図である。It is a functional block diagram explaining the principal part of an example of the control function with which the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の生体血管状態測定装置により生成された、血管の短軸画像を含む画像の一例を示している。2 shows an example of an image including a short-axis image of a blood vessel generated by the biological blood vessel state measurement apparatus of FIG. 図7に示す画像を2階調化した2階調化画像を例示している。A two-gradation image obtained by gradationizing the image shown in FIG. 7 is illustrated. 図7に示す画像に係る画像微分について説明する図である。It is a figure explaining the image differentiation which concerns on the image shown in FIG. 図7に示す画像に関して判定された、その画像に含まれる血管の短軸断面形状における境界線を例示する図である。It is a figure which illustrates the boundary line in the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel contained in the image determined regarding the image shown in FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管の短軸断面形状における境界点の抽出、近似円の作成、及び中心座標の推定について説明する図である。It is a figure explaining the extraction of the boundary point in the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel by the biological blood-vessel state measuring apparatus of FIG. 1, creation of an approximate circle, and estimation of a center coordinate. 図1の生体血管状態測定装置による血管の短軸断面形状を含む領域におけるグリッドの設定について説明する図である。It is a figure explaining the setting of the grid in the area | region containing the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel by the biological vascular state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管の短軸断面形状の中央位置の同定について説明する図である。It is a figure explaining the identification of the center position of the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置による血管の短軸断面形状に基づく分岐部の判定について説明する図である。It is a figure explaining the determination of the branch part based on the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel by the biological blood vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置におけるモニタ画面表示装置に表示された、分岐部ではない部分に相当する血管に対応する短軸画像及び長軸画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the short-axis image and long-axis image corresponding to the blood vessel corresponding to the part which is not a branch part displayed on the monitor screen display apparatus in the biological blood-vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置におけるモニタ画面表示装置に表示された、分岐部に相当する血管に対応する短軸画像及び長軸画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the short-axis image and long-axis image corresponding to the blood vessel corresponded to the branch part displayed on the monitor screen display apparatus in the biological blood-vessel state measuring apparatus of FIG. 図1の生体血管状態測定装置に備えられた電子制御装置による血管状態評価制御の一例の要部を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the principal part of an example of the vascular state evaluation control by the electronic controller with which the biological vascular state measuring apparatus of FIG. 1 was equipped.

本発明の血管形状測定装置は、好適には、生体の上腕表皮下における動脈である上腕動脈の測定を行うものである。或いは、生体の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、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。   The blood vessel shape measuring apparatus of the present invention preferably measures the brachial artery, which is an artery in the upper arm epidermis of a living body. Alternatively, the present invention is similarly applied to the measurement of blood vessel parameters such as arteries and veins that can be measured from the epidermis surface such as the forearm portion of the living body and the tibia artery, and blood vessels of other lower limbs, and has an effect.

本発明の血管形状測定装置に備えられたプローブは、好適には、互いに平行な2列の第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とを一平面に有して成るH型のハイブリッド型の超音波プローブである。或いは、インライン型やその他のプローブを備えた血管形状測定装置にも本発明は同様に適用され、効果を奏するものである。   The probe provided in the blood vessel shape measuring apparatus of the present invention is preferably composed of two parallel arrays of the first short axis ultrasonic array probe and the second short axis ultrasonic array probe. This is an H-type hybrid type ultrasonic probe having a long-axis ultrasonic array probe connecting the central portions in the longitudinal direction on one plane. Alternatively, the present invention is similarly applied to a blood vessel shape measuring apparatus provided with an inline type or other probe, and there is an effect.

本発明の血管形状測定装置は、好適には、3つ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ものであるが、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。   The blood vessel shape measuring apparatus of the present invention preferably includes an ultrasonic probe having three ultrasonic array probes, but two ultrasonic array probes or four or more ultrasonic arrays. The present invention is also suitably applied to a biological blood vessel state measuring apparatus provided with an ultrasonic probe having a probe.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、センサ保持器10に保持されたプローブユニット12を用いて、生体14の上腕16における皮膚18(厳密には表皮)の上からその皮膚18直下に位置する動脈等の血管20の非侵襲的な超音波診断を行う、本発明の一実施例である生体血管状態測定装置22(以下、単に測定装置22という)の全体的な構成を例示する斜視図である。   FIG. 1 shows a probe unit 12 held in a sensor holder 10, and a non-vascularization of a blood vessel 20 such as an artery located directly below the skin 18 from the top of the skin 18 (strictly the epidermis) in the upper arm 16 of the living body 14. It is a perspective view which illustrates the whole structure of the biological blood-vessel state measuring apparatus 22 (henceforth only the measuring apparatus 22) which is one Example of this invention which performs invasive ultrasonic diagnosis.

前記プローブユニット12は、前記血管20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1対の第1短軸用超音波アレイ探触子24a及び第2短軸用超音波アレイ探触子24b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24cとを、1平面上すなわち平坦な探触面25に有するH型の超音波プローブ24を備えている。また、前記プローブユニット12は、前記超音波プローブ24をxyz方向において位置決めし、且つx軸及びz軸まわりの回転角度を位置決めする多軸駆動装置(位置決め装置)26を備えている。前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、第2短軸用超音波アレイ探触子24b、及び長軸用超音波アレイ探触子24cは、例えば後述する図2に示すように、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)a1〜an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。 The probe unit 12 functions as a sensor for detecting biological information related to the blood vessel 20, that is, a blood vessel parameter, and includes a pair of first short-axis ultrasonic array probes 24a parallel to each other, and An H-type having a second short-axis ultrasonic array probe 24b and a long-axis ultrasonic array probe 24c connecting the central portions in the longitudinal direction on a flat probe surface 25 on one plane. The ultrasonic probe 24 is provided. The probe unit 12 includes a multi-axis drive device (positioning device) 26 that positions the ultrasonic probe 24 in the xyz direction and positions rotation angles about the x-axis and the z-axis. The first short axis ultrasonic array probe 24a, the second short axis ultrasonic array probe 24b, and the long axis ultrasonic array probe 24c are, for example, as shown in FIG. are configured respectively in the longitudinal shape by the piezoelectric ceramic number composed of numbers of ultrasonic transducers (ultrasonic oscillators) a 1 ~a n are linearly arranged.

図2は、前記超音波プローブ24の位置決めに関して本実施例で用いられるxyz軸直交座標軸を説明する図である。この図2においては、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a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24aの直下に位置し前記血管20又はその付近を通る方向をx軸としている。また、前記長軸用超音波アレイ探触子24cの長手方向と平行でx軸と直交する方向をy軸としている。また、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aの長手方向と前記長軸用超音波アレイ探触子24cの長手方向との交点を通り且つ前記x軸方向及びy軸方向に直交する方向をz軸としている。図2に示すようなxyz軸直交座標軸に関して、前記超音波プローブ24は、例えば、前記多軸駆動装置26によりx軸方向に並進させられる。また、x軸及びz軸まわりに回動させられる。   FIG. 2 is a diagram for explaining xyz-axis orthogonal coordinate axes used in the present embodiment with respect to positioning of the ultrasonic probe 24. In FIG. 2, the blood vessel 20 or the vicinity thereof is positioned in parallel with the longitudinal direction of the first short axis ultrasonic array probe 24a and directly below the first short axis ultrasonic array probe 24a. The passing direction is the x-axis. Further, the direction parallel to the longitudinal direction of the long-axis ultrasonic array probe 24c and orthogonal to the x-axis is taken as the y-axis. Further, it passes through the intersection of the longitudinal direction of the first short-axis ultrasonic array probe 24a and the longitudinal direction of the long-axis ultrasonic array probe 24c and is orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction. The direction is the z-axis. With respect to the xyz-axis orthogonal coordinate axes as shown in FIG. 2, the ultrasonic probe 24 is translated in the x-axis direction by the multi-axis driving device 26, for example. Further, it is rotated around the x axis and the z axis.

図3は、前記測定装置22の測定対象である血管20の多層膜構成を概略的に示す拡大図である。この図3に示す血管20は、好適には上腕動脈であり、内膜L1、中膜L2、及び外膜L3の3層構造を備えている。超音波の反射は、一般に音響インピーダンスの異なる部分で発生することから、超音波を用いた前記血管20の状態測定において、実際は血管内腔の血液と前記内膜L1の境界面、及び前記中膜L2と前記外膜L3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。 FIG. 3 is an enlarged view schematically showing the multilayer film configuration of the blood vessel 20 that is the measurement target of the measurement device 22. The blood vessel 20 shown in FIG. 3 is preferably a brachial artery, and has a three-layer structure of an intima L 1 , a media L 2 , and an adventitia L 3 . Since reflection of ultrasonic waves generally occurs at different parts of acoustic impedance, in the measurement of the state of the blood vessel 20 using ultrasonic waves, the boundary surface between the blood in the blood vessel lumen and the intima L 1 and the medium are actually used. The boundary surface between the membrane L 2 and the outer membrane L 3 is displayed in white, and the tissue is displayed in black and white.

図1に示すように、前記測定装置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。前記測定装置22による血管状態の測定においては、前記電子制御装置28によって前記超音波駆動制御回路32から駆動信号が供給されると、前記プローブユニット12における前記超音波プローブ24の前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24b、及び前記長軸用超音波アレイ探触子24cからよく知られたビームフォーミング駆動によりビーム状の超音波が順次放射される。そして、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24b、及び前記長軸用超音波アレイ探触子24cにより超音波の反射信号が検知され、前記電子制御装置28においてその検知された超音波反射信号の処理が行われることにより、前記皮膚18下の超音波画像が発生させられ前記モニタ画面表示装置30に表示される。   As shown in FIG. 1, the measuring device 22 includes an electronic control device 28 composed of a so-called microcomputer having a CPU that processes an input signal in accordance with a program stored in the ROM in advance using the temporary storage function of the RAM. A monitor screen display device (image display device) 30, an ultrasonic drive control circuit 32, and a triaxial drive motor control circuit 34. In the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22, when a drive signal is supplied from the ultrasonic drive control circuit 32 by the electronic control device 28, the first short axis of the ultrasonic probe 24 in the probe unit 12. Ultrasonic array probe 24a, second short axis ultrasonic array probe 24b, and long axis ultrasonic array probe 24c generate beam-like ultrasonic waves by well-known beam forming drive. Sequentially emitted. Then, an ultrasonic reflected signal is detected by the first short axis ultrasonic array probe 24a, the second short axis ultrasonic array probe 24b, and the long axis ultrasonic array probe 24c. Then, processing of the detected ultrasonic reflection signal is performed in the electronic control device 28, so that an ultrasonic image under the skin 18 is generated and displayed on the monitor screen display device 30.

図1に示すように、前記測定装置22は、超音波駆動制御部80、検波処理部82、超音波信号処理部84、3軸駆動モータ制御部86、カフ圧制御部88、血管状態評価部90、及び表示制御部92を備えている。これらの制御機能は、好適には、前記電子制御装置28に機能的に備えられたものであるが、それらの制御機能のうち一部乃至全部が前記電子制御装置28とは別体の制御部として構成され、相互に情報の通信を行うことにより以下に詳述する制御を行うものであってもよい。   As shown in FIG. 1, the measurement apparatus 22 includes an ultrasonic drive control unit 80, a detection processing unit 82, an ultrasonic signal processing unit 84, a triaxial drive motor control unit 86, a cuff pressure control unit 88, and a blood vessel state evaluation unit. 90, and a display control unit 92. These control functions are preferably functionally provided in the electronic control device 28, but a part or all of these control functions are separate from the electronic control device 28. And may perform control described in detail below by mutually communicating information.

図4は、前記測定装置22による血管状態の測定において、前記血管20の超音波画像が生成される際に所定の計測位置に位置決めされた前記超音波プローブ24と前記血管20との位置関係を示すと共に、斯かる位置関係において前記モニタ画面表示装置30に表示される血管の超音波画像を例示する図である。前記モニタ画面表示装置30は、例えば、図4(a)に示すように、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより検知される超音波反射信号に対応する超音波画像(第1短軸画像)を表示する第1短軸画像表示領域G1と、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bにより検知される超音波反射信号に対応する超音波画像(第2短軸画像)を表示する第2短軸画像表示領域G2と、前記長軸用超音波アレイ探触子24cにより検知される超音波反射信号に対応する超音波画像(長軸画像、血管縦断面画像)を表示する長軸画像表示領域G3とを、備えている。好適には、前記第1短軸画像表示領域G1、前記第2短軸画像表示領域G2、前記長軸画像表示領域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。なお、図4(a)内の「ImA,ImB」は、それぞれ前記血管20の横断面を示している。   FIG. 4 shows the positional relationship between the ultrasound probe 24 and the blood vessel 20 positioned at a predetermined measurement position when an ultrasound image of the blood vessel 20 is generated in the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22. It is a figure which shows and illustrates the ultrasonic image of the blood vessel displayed on the said monitor screen display apparatus 30 in such a positional relationship. For example, as shown in FIG. 4A, the monitor screen display device 30 is configured to display an ultrasonic image (first image) corresponding to an ultrasonic reflection signal detected by the first short-axis ultrasonic array probe 24a. An ultrasonic image (second short-axis image) corresponding to an ultrasonic reflection signal detected by the first short-axis image display region G1 displaying the short-axis image) and the second short-axis ultrasonic array probe 24b. ) And an ultrasonic image (long axis image, blood vessel longitudinal section image) corresponding to the ultrasonic reflection signal detected by the long axis ultrasonic array probe 24c. A long-axis image display area G3 to be displayed. Preferably, the first short-axis image display area G1, the second short-axis image display area G2, and the long-axis image display area G3 have a common vertical axis indicating a depth dimension from the skin 18. Is. In addition, “ImA, ImB” in FIG. 4A indicates a transverse section of the blood vessel 20, respectively.

前記測定装置22は、好適には、前記超音波プローブ24から前記血管20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20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)の評価を行う。斯かるFMDの評価に際して、前記モニタ画面表示装置30は、例えば、前記血管20における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。前記FMDの評価及び前記血管20の超音波画像の生成等に際して、前記超音波プローブ24は、測定対象である前記血管20に対して所定の計測位置Pとなるように、前記電子制御装置28に備えられた前記3軸駆動モータ制御部86によって前記3軸駆動モータ制御回路34から駆動信号を供給された前記多軸駆動装置26の駆動により位置決めされる。前記所定の計測位置Pとは、好適には、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24a及び前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bが前記血管20に対して直交し、且つ前記長軸用超音波アレイ探触子24cが前記血管20に対して平行となる位置である。図4を用いて説明すれば、前記所定の計測位置Pとは、その図4において「a=b,c=d,e=f」となる位置である。すなわち、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aから前記血管20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24bから前記血管20の中心までの距離とが互いに等しく、且つ前記第1短軸画像表示領域G1及び前記第2短軸画像表示領域G2の何れにおいてもそれらの幅方向中央部に前記血管20の画像が位置させられた計測位置である。   The measuring device 22 preferably has a diameter, inner film thickness, plaque, blood flow velocity, etc. of the blood vessel 20 based on an ultrasonic reflection signal output from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20. FMD (Flow-Mediated Dilation) that measures blood flow is evaluated. When evaluating the FMD, the monitor screen display device 30 displays, for example, the rate of change of the intima diameter in the blood vessel 20, that is, the lumen diameter expansion rate R in time series. When the FMD is evaluated and an ultrasonic image of the blood vessel 20 is generated, the ultrasonic probe 24 is placed in the electronic control unit 28 so that the ultrasonic probe 24 is at a predetermined measurement position P with respect to the blood vessel 20 to be measured. Positioning is performed by driving the multi-axis driving device 26 supplied with a driving signal from the three-axis driving motor control circuit 34 by the provided three-axis driving motor control unit 86. The predetermined measurement position P is preferably such that the first short axis ultrasonic array probe 24a and the second short axis ultrasonic array probe 24b are orthogonal to the blood vessel 20, The long axis ultrasonic array probe 24 c is parallel to the blood vessel 20. Referring to FIG. 4, the predetermined measurement position P is a position where “a = b, c = d, e = f” in FIG. That is, the distance from the first short-axis ultrasonic array probe 24a to the center of the blood vessel 20 and the distance from the second short-axis ultrasonic array probe 24b to the center of the blood vessel 20 are mutually different. It is the measurement position where the image of the blood vessel 20 is located at the center in the width direction in both the first short-axis image display region G1 and the second short-axis image display region G2.

前記測定装置22による血管状態の測定において、前記センサ保持器10は、前記生体14における上腕16の皮膚18の上からその皮膚18直下に位置する前記血管20を変形させない程度に軽く接触させる状態で前記プローブユニット12を所望の姿勢で保持する。好適には、前記超音波プローブ24の3次元空間内の位置が前記血管20に対して前記所定の計測位置Pとなるように、前記プローブユニット12を所望の姿勢で保持する。好適には、前記プローブユニット12における前記超音波プローブ24の端面と前記皮膚18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よく知られたゼリー、オリーブ油、グリセリン等のカップリング剤や、水を樹脂製袋内に閉じ込めた水袋等が介在させられる。   In the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22, the sensor holder 10 is in a state in which the blood vessel 20 positioned immediately below the skin 18 of the upper arm 16 in the living body 14 is lightly contacted so as not to deform. The probe unit 12 is held in a desired posture. Preferably, the probe unit 12 is held in a desired posture so that the position of the ultrasonic probe 24 in the three-dimensional space is the predetermined measurement position P with respect to the blood vessel 20. Preferably, between the end face of the ultrasonic probe 24 and the skin 18 in the probe unit 12, the attenuation of the ultrasonic wave, the reflection and scattering at the boundary surface are suppressed, and the ultrasonic image is made clear. Well-known coupling agents such as jelly, olive oil and glycerin, water bags in which water is confined in a resin bag, and the like are interposed.

図1に示すように、前記センサ保持器10は、例えば、磁気的吸着力により机や台座等に固定されるマグネット台36と、前記プローブユニット12が固定されるユニット固定具38と、前記マグネット台36及び前記ユニット固定具38に一端が固定され且つ球状に形成された先端部42を有する連結部材44、45と、それら連結部材44、45を介して前記マグネット台36と前記ユニット固定具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。前記自在アーム40は、相互に回動可能に連結された2つのリンク46、47と、それらリンク46、47の一端にて前記各先端部42に対して回曲可能に嵌め入れられた嵌合穴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、備えている。   As shown in FIG. 1, the sensor holder 10 includes, for example, a magnet base 36 that is fixed to a desk, a pedestal, or the like by magnetic attraction, a unit fixture 38 to which the probe unit 12 is fixed, and the magnet. Connecting members 44 and 45 each having one end fixed to the base 36 and the unit fixture 38 and having a tip 42 formed in a spherical shape, and the magnet base 36 and the unit fixture 38 via the connecting members 44 and 45. And a universal arm 40 that is connected and supported so as to be relatively movable. The universal arm 40 includes two links 46 and 47 that are pivotably connected to each other, and a fitting that is rotatably fitted to the distal end portion 42 at one end of the links 46 and 47. The curved joint portions 50 and 51 each having a hole 48 and the other ends of the links 46 and 47 are connected to the other ends of the links 46 and 47 so as to be capable of relative rotation with each other and screwed into screw holes extending through the connecting portions. And a rotary joint portion 54 that is made relatively non-rotatable by a fastening force obtained by tightening the fixed knob 52 with the male thread.

前記多軸駆動装置26は、例えば、x軸回動アクチュエータにより前記超音波プローブ24のx軸まわりの回動位置を位置決めするために前記ユニット固定具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り前記超音波プローブ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前記超音波プローブ24のz軸まわりの回動位置を位置決めするためのz軸回動機構とを、備えて構成されている。斯かる構成により、前記多軸駆動装置26は、前記電子制御装置28からの指令に従って前記超音波プローブ24の位置決め状態を制御する。   The multi-axis drive device 26 is, for example, an x-axis rotation (yaw) fixed to the unit fixture 38 in order to position the rotation position of the ultrasonic probe 24 around the x-axis by an x-axis rotation actuator. A mechanism, an x-axis translation mechanism for positioning the translation position of the ultrasonic probe 24 in the x-axis direction by the x-axis rotation actuator, and a rotation position of the ultrasonic probe 24 around the z-axis by the z-axis actuator. And a z-axis rotation mechanism for positioning. With such a configuration, the multi-axis drive device 26 controls the positioning state of the ultrasonic probe 24 in accordance with a command from the electronic control device 28.

前記超音波駆動制御回路32は、前記電子制御装置28に備えられた超音波駆動制御部80からの指令に従って前記超音波プローブ24から前記血管20への超音波の放射を制御する。例えば、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aにおいて1列に配列された多数個の超音波振動子a1乃至anのうち、その端の超音波振動子a1から一定数の超音波振動子群例えば15個のa1乃至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前記血管20に向かって順次放射させる。そして、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、前記電子制御装置28へ入力させる。前記電子制御装置28へ入力された反射波信号は、前記検波処理部82により検波され、前記超音波信号処理部84により以下に詳述する画像合成可能な情報として処理される。前記超音波信号処理部84は、例えば、前記血管20と他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理や、その反射信号に基づく超音波画像の合成処理等を行う。 The ultrasonic drive control circuit 32 controls the emission of ultrasonic waves from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20 according to a command from an ultrasonic drive control unit 80 provided in the electronic control device 28. For example, the plurality of which are arranged in a row in the first ultrasonic detector array 24a for the minor axis of the ultrasonic transducer a 1 to a n, a certain number from the ultrasonic transducer a 1 of the end A group of ultrasonic transducers, for example, a beam forming drive that simultaneously drives at a frequency of about 10 MHz while giving a predetermined phase difference to each of 15 a 1 to a 15 , thereby achieving super-convergence in the arrangement direction of the ultrasonic transducers. A sound beam is sequentially emitted toward the blood vessel 20. Then, a reflected wave for each radiation when the ultrasonic beam is scanned while scanning the ultrasonic transducers one by one is received and input to the electronic control unit 28. The reflected wave signal input to the electronic control unit 28 is detected by the detection processing unit 82 and processed by the ultrasonic signal processing unit 84 as information that can be combined as described in detail below. The ultrasonic signal processing unit 84 performs, for example, time difference processing between ultrasonic reflection signals reflected from their boundaries due to a difference in propagation velocity between the blood vessel 20 and other tissues, and an ultrasonic image based on the reflection signals. Perform synthesis processing.

前記電子制御装置28は、前記超音波プローブ24により受信される前記超音波の反射波に基づいて画像を合成し、前記皮膚18下における前記血管20の短軸画像すなわち横断面画像、及び長軸画像すなわち縦断面画像を生成させて、前記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、上記のようにして生成される前記血管20の短軸画像及び長軸画像等から、その血管20の径或いは内皮70の直径である内皮径(内腔径)d1等を算出する。また、前記血管20の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×(d1−da)/da]を算出する。この式における「da」は、安静時の血管内腔径(ベース径、安静径)を示している。 The electronic control unit 28 synthesizes an image based on the reflected wave of the ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 24, and forms a short-axis image, that is, a cross-sectional image, and a long-axis image of the blood vessel 20 under the skin 18. An image, that is, a longitudinal section image is generated and displayed on the monitor screen display device (image display device) 30. In addition, from the short-axis image and the long-axis image of the blood vessel 20 generated as described above, the diameter of the blood vessel 20 or the endothelium diameter (lumen diameter) d 1 that is the diameter of the endothelium 70 is calculated. Further, in order to evaluate the endothelial function of the blood vessel 20, the expansion rate (change rate) R (%) of the blood vessel lumen diameter representing FMD (blood flow-dependent vasodilatation reaction) after ischemic reactive hyperemia. 100 × (d 1 −d a ) / d a ] is calculated. “D a ” in this equation indicates the diameter of the blood vessel lumen (base diameter, rest diameter) at rest.

前記測定装置22による血管状態の測定では、前記生体14における測定部位例えば上腕16がカフ62等の加圧装置により圧迫されて血流が阻止され、前記生体14の一部(阻血部よりも末梢側の部分)が虚血状態とされた後、その血流が急激に解放されて測定部位の血管20の血流が急速に増加させられることで、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)の産生が起こり、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の判定が行われる。   In the measurement of the blood vessel state by the measurement device 22, the measurement site in the living body 14, for example, the upper arm 16 is pressed by a pressurizing device such as a cuff 62 to block the blood flow, and a part of the living body 14 (peripheral rather than the ischemic part). The blood flow is rapidly released and the blood flow of the blood vessel 20 at the measurement site is rapidly increased, so that the blood flow from the endothelium accompanying the increase in shear stress to the blood vessel wall is increased. The production of nitric oxide (NO) occurs, and the endothelial function is determined by examining the relaxed state of smooth muscle depending on the nitric oxide.

図5は、前記測定装置22による前記血管20のFMD評価における、阻血(駆血)開放後の血管内腔径d1の変化を例示したタイムチャートである。この図5においては、時点t1が阻血開放時を表しており、時点t2から血管内腔径d1が拡張し始め、時点t3で血管内腔径d1がその最大値dMAXに達していることが示されている。従って、前記電子制御装置28が算出する血管内腔径の拡張率Rは、時点t3で最大になる。 FIG. 5 is a time chart illustrating the change in the vascular lumen diameter d 1 after release of ischemia (blood transfer) in the FMD evaluation of the blood vessel 20 by the measuring device 22. In FIG. 5, the time point t1 represents the time when the ischemia is released, the blood vessel lumen diameter d 1 starts to expand from the time point t2, and the blood vessel lumen diameter d 1 reaches its maximum value d MAX at the time point t3. It has been shown. Therefore, the expansion rate R of the blood vessel lumen diameter calculated by the electronic control device 28 becomes maximum at time t3.

前記測定装置22による前記血管20のFMD評価のための前記阻血は、図1に示すように、前記電子制御装置28に備えられたカフ圧制御部88により空気ポンプ58及び圧力制御弁60等が制御されることにより実行される。例えば、前記電子制御装置28からの指令に従って、前記空気ポンプ58からの元圧が圧力制御弁60で制御され、前記上腕16に巻回されたカフ62に供給される。具体的には、前記カフ62の圧力(カフ圧)が、前記生体14の最高血圧を超える所定の阻血カフ圧にまで昇圧させられることで、FMD評価のための前記阻血が行われる。このとき、前記カフ圧制御部88は、前記カフ62の圧力(カフ圧)を検出する圧力センサ64からの信号に応じてそのカフ圧を検出する。そして、図5においては、例えば、前記カフ圧制御部88は、阻血開放前の所定時間すなわち時点t1前の所定時間にわたって前記カフ圧を前記阻血カフ圧で維持し、阻血開放時(時点t1)において前記カフ圧を直ちに大気圧にまで減圧する。これにより、測定部位Pにおける前記血管20が急速に充血させられ、前記測定装置22により対象となる血管20の虚血状態からの充血後の血管径dmaxが測定される。 The ischemia for FMD evaluation of the blood vessel 20 by the measuring device 22 is performed by an air pump 58, a pressure control valve 60, and the like by a cuff pressure control unit 88 provided in the electronic control device 28 as shown in FIG. It is executed by being controlled. For example, according to a command from the electronic control unit 28, the original pressure from the air pump 58 is controlled by the pressure control valve 60 and supplied to the cuff 62 wound around the upper arm 16. Specifically, the ischemia for FMD evaluation is performed by increasing the pressure (cuff pressure) of the cuff 62 to a predetermined ischemic cuff pressure that exceeds the maximum blood pressure of the living body 14. At this time, the cuff pressure control unit 88 detects the cuff pressure according to a signal from the pressure sensor 64 that detects the pressure (cuff pressure) of the cuff 62. In FIG. 5, for example, the cuff pressure control unit 88 maintains the cuff pressure at the ischemic cuff pressure for a predetermined time before the release of the ischemia, that is, a predetermined time before the time t1, and when the ischemia is released (time t1). The cuff pressure is immediately reduced to atmospheric pressure. As a result, the blood vessel 20 at the measurement site P is rapidly congested, and the measurement device 22 measures the blood vessel diameter d max after the confusion of the target blood vessel 20 from the ischemic state.

図6は、前記血管状態評価部90に備えられた制御機能の一例の要部を説明する機能ブロック線図である。前記血管状態評価部90は、前記超音波駆動制御回路32(超音波駆動制御部80)により前記超音波プローブ24から前記生体14の表皮下に位置する前記血管20に対して放射された超音波に対して、前記超音波プローブ24により受信されて前記検波処理部82による検波及び前記超音波信号処理部84による信号処理が行われた前記超音波の反射信号に基づいて、前記血管20の状態を評価する。斯かる制御を行うために、前記血管状態評価部90は、短軸断面形状算出部100、長軸断面形状算出部102、境界点抽出部104、中心座標推定部106、推定中心座標記録部108、中央位置同定部110、血管分岐判定部112、プローブ移動制御部114、及びプローブ移動報知部116を備えている。以下、各制御部の処理について詳述する。   FIG. 6 is a functional block diagram for explaining a main part of an example of a control function provided in the blood vessel state evaluation unit 90. The blood vessel state evaluation unit 90 is configured to output ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe 24 to the blood vessel 20 located in the epidermis of the living body 14 by the ultrasonic drive control circuit 32 (ultrasonic drive control unit 80). On the other hand, the state of the blood vessel 20 is determined based on the reflected signal of the ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 24 and subjected to detection by the detection processing unit 82 and signal processing by the ultrasonic signal processing unit 84. To evaluate. In order to perform such control, the blood vessel state evaluation unit 90 includes a short-axis cross-sectional shape calculation unit 100, a long-axis cross-sectional shape calculation unit 102, a boundary point extraction unit 104, a central coordinate estimation unit 106, and an estimated central coordinate recording unit 108. A central position identification unit 110, a blood vessel branch determination unit 112, a probe movement control unit 114, and a probe movement notification unit 116. Hereinafter, the processing of each control unit will be described in detail.

前記短軸断面形状算出部100は、前記超音波プローブ24により受信された前記反射信号に基づいて前記血管20の短軸断面形状を算出する。すなわち、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aから放射された超音波に対応してその第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより受信され、前記超音波信号処理部86により信号処理された反射信号に基づいて、その反射信号に対応する前記血管20の第1短軸断面形状を算出する。前記表示制御部92は、前記短軸断面形状算出部100により算出された第1短軸断面形状に対応する第1短軸画像を、前記モニタ画面表示装置30における前記第1短軸画像表示領域G1に表示させる。また、前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bから放射された超音波に対応してその第2短軸用超音波アレイ探触子24bにより受信され、前記超音波信号処理部86により信号処理された反射信号に基づいて、その反射信号に対応する前記血管20の第2短軸断面形状を算出する。前記表示制御部92は、前記短軸断面形状算出部100により算出された第2短軸断面形状に対応する第2短軸画像を、前記モニタ画面表示装置30における前記第2短軸画像表示領域G2に表示させる。   The short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 calculates the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24. That is, the ultrasonic signal is received by the first short axis ultrasonic array probe 24a corresponding to the ultrasonic wave radiated from the first short axis ultrasonic array probe 24a, and is received by the ultrasonic signal processing unit 86. Based on the signal-processed reflection signal, the first short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 corresponding to the reflection signal is calculated. The display control unit 92 displays a first short-axis image corresponding to the first short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 in the first short-axis image display area in the monitor screen display device 30. Display on G1. Further, the ultrasonic signal is received by the second short axis ultrasonic array probe 24b corresponding to the ultrasonic wave radiated from the second short axis ultrasonic array probe 24b, and is received by the ultrasonic signal processing unit 86. Based on the reflected signal subjected to signal processing, the second short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 corresponding to the reflected signal is calculated. The display control unit 92 displays the second short-axis image corresponding to the second short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 in the second short-axis image display area in the monitor screen display device 30. Display on G2.

前記長軸断面形状算出部102は、前記超音波プローブ24により受信された前記反射信号に基づいて前記血管20の長軸断面形状を算出する。すなわち、前記長軸用超音波アレイ探触子24cから放射された超音波に対応してその長軸用超音波アレイ探触子24cにより受信され、前記超音波信号処理部86により信号処理された反射信号に基づいて、その反射信号に対応する前記血管20の長軸断面形状を算出する。前記表示制御部92は、前記長軸断面形状算出部102により算出された長軸断面形状に対応する長軸画像を、前記モニタ画面表示装置30における前記長軸画像表示領域G3に表示させる。   The long-axis cross-sectional shape calculation unit 102 calculates the long-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24. That is, in response to the ultrasonic wave emitted from the long-axis ultrasonic array probe 24 c, the ultrasonic signal is received by the long-axis ultrasonic array probe 24 c and processed by the ultrasonic signal processing unit 86. Based on the reflection signal, the long-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 corresponding to the reflection signal is calculated. The display control unit 92 displays a long-axis image corresponding to the long-axis cross-sectional shape calculated by the long-axis cross-sectional shape calculation unit 102 in the long-axis image display region G3 in the monitor screen display device 30.

前記境界点抽出部104は、前記短軸断面形状算出部100により算出された前記血管20の短軸断面形状における境界の判定(抽出)を行う。前記血管20の短軸断面形状における境界とは、好適には、前記血管20における血管内腔と壁との境界であるが、厳密に斯かる部分に相当するものでなくともよく、少なくとも前記血管20の短軸断面形状とそれ以外の部分とを区別し得る境界線(境界縁)に相当する。前記短軸断面形状算出部100は、好適には、前記血管20の短軸断面形状に関して、よく知られた画像強調や画像微分等の画像処理を用いてその短軸断面形状における境界の判定を行う。例えば、前記血管20の短軸断面形状を2階調化(明度に応じて閾値より明るいピクセルは白に、閾値より暗いピクセルは黒に変換する処理)等、画像におけるノイズを除去する画像強調処理を行う。そして、前記血管20の短軸断面形状に相当するものと推定される部分の中心位置より360°方向の輝度の微分値を算出し、変化の大きい位置(微分値が規定値以上である位置)を検出する。前記境界点抽出部104は、以上のようにして前記血管20の短軸断面形状に相当する部分を判定する。   The boundary point extraction unit 104 determines (extracts) a boundary in the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100. The boundary in the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 is preferably a boundary between a blood vessel lumen and a wall in the blood vessel 20, but does not necessarily correspond to such a portion, and at least the blood vessel This corresponds to a boundary line (boundary edge) that can distinguish 20 short-axis cross-sectional shapes from other portions. The short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 preferably determines the boundary of the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 using well-known image processing such as image enhancement and image differentiation. Do. For example, image enhancement processing that removes noise in the image, such as a two-gradation of the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 (processing that converts pixels brighter than the threshold into white and pixels darker than the threshold into black according to lightness) I do. Then, a differential value of luminance in the direction of 360 ° is calculated from the center position of the portion estimated to correspond to the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20, and a position where the change is large (a position where the differential value is equal to or greater than a specified value). Is detected. The boundary point extraction unit 104 determines a portion corresponding to the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 as described above.

図7〜図10を用いて前記境界点抽出部104による前記血管20の短軸断面形状における境界の判定の一例を説明する。図7は、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aから放射された超音波に対応してその第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより受信され、前記超音波信号処理部86により信号処理された反射信号に基づいて生成された画像120の一例を示している。この図7に示す画像120を2階調化すると、図8に示すようにコントラストがはっきりした2階調化画像122が得られる。この図8に示す2階調化画像122において、所定の面積を有する略円形の部分が前記血管20の短軸断面形状に相当するものと推定される。斯かる部分に関して、図9に示すように、その中心位置より360°方向の輝度の微分値が算出され、変化の大きい位置(微分値が規定値以上である位置)が検出される。変化の大きい位置は輝度が大きく現れる位置であり、血管組織(壁)の位置に相当する。以上のようにして、例えば図10に白い破線で示すように、前記反射信号に基づいて生成された画像120における一部分が、前記血管20の短軸断面形状の境界線124として判定される。   An example of boundary determination in the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 by the boundary point extraction unit 104 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the ultrasonic signal processing unit received by the first short-axis ultrasonic array probe 24a corresponding to the ultrasonic waves emitted from the first short-axis ultrasonic array probe 24a. 8 shows an example of an image 120 generated based on the reflection signal that has been signal-processed by H.86. When the image 120 shown in FIG. 7 has two gradations, a two-gradation image 122 with a clear contrast is obtained as shown in FIG. In the two-gradation image 122 shown in FIG. 8, it is estimated that a substantially circular portion having a predetermined area corresponds to the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20. With respect to such a portion, as shown in FIG. 9, a differential value of luminance in the direction of 360 ° from the center position is calculated, and a position with a large change (a position where the differential value is equal to or greater than a specified value) is detected. The position where the change is large is the position where the luminance appears large, and corresponds to the position of the vascular tissue (wall). As described above, for example, as indicated by a white broken line in FIG. 10, a part of the image 120 generated based on the reflected signal is determined as the boundary line 124 of the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20.

前記境界点抽出部104は、好適には、前記短軸断面形状算出部100により算出された前記血管20の短軸断面形状の境界上における複数の境界点を無作為に抽出する。例えば、図11に示すように、前記血管20の短軸断面形状の境界線124上における複数(例えば、3つ)の点である境界点126a、126b、126c(以下、特に区別しない場合には単に境界点126という)を無作為(アトランダム)に抽出する。   The boundary point extraction unit 104 preferably randomly extracts a plurality of boundary points on the boundary of the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100. For example, as shown in FIG. 11, boundary points 126a, 126b, 126c which are a plurality of (for example, three) points on the boundary line 124 of the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 (hereinafter, unless otherwise distinguished) The boundary points 126 are simply extracted at random.

前記中心座標推定部106は、前記境界点抽出部104により抽出された前記血管20の短軸断面形状の境界に基づいてその短軸断面形状における中心座標を推定する。好適には、前記境界点抽出部104により抽出された複数の境界点126に基づいて前記短軸断面形状における中心座標を推定する。好適には、図11に示すように、前記境界点抽出部104により抽出された前記複数の境界点126を包括する近似円128(図11では一点鎖線で示している)を作成し、その近似円128の中心座標を前記短軸断面形状における中心座標130として推定する。ここで、前記複数の境界点126を包括する近似円128とは、前記複数の境界点126がその近似円128上の点となる図形に相当し、好適には真円であるが、楕円や非円形状であってもよい。前記近似円128の中心座標とは、その近似円128が真円である場合にはその中心であるが、前記近似円128が非円形状等である場合にはその重心に相当する。   The center coordinate estimation unit 106 estimates center coordinates in the short-axis cross-sectional shape based on the short-axis cross-sectional shape boundary of the blood vessel 20 extracted by the boundary point extraction unit 104. Preferably, center coordinates in the short-axis cross-sectional shape are estimated based on a plurality of boundary points 126 extracted by the boundary point extraction unit 104. Preferably, as shown in FIG. 11, an approximate circle 128 (indicated by a one-dot chain line in FIG. 11) that includes the plurality of boundary points 126 extracted by the boundary point extraction unit 104 is created and approximated. The center coordinate of the circle 128 is estimated as the center coordinate 130 in the short-axis cross-sectional shape. Here, the approximate circle 128 including the plurality of boundary points 126 corresponds to a figure in which the plurality of boundary points 126 are points on the approximate circle 128, and is preferably a perfect circle. It may be non-circular. The center coordinate of the approximate circle 128 is the center when the approximate circle 128 is a perfect circle, but corresponds to the center of gravity when the approximate circle 128 is non-circular.

前記推定中心座標記録部108は、前記中心座標推定部106により推定された前記短軸断面形状における中心座標130を記録する。好適には、前記短軸断面形状算出部100により算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分し、前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定が行われる毎に推定された中心座標130が前記複数の区分の何れに含まれるか記録する。図12は、前記短軸断面形状算出部100により算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分するグリッド(grid;マス目、方眼、碁盤目)132の一例を示す図である。この図12に示すように、前記推定中心座標記録部108は、例えば、前記超音波信号処理部86により信号処理された反射信号に基づく画像中において、前記短軸断面形状算出部100により算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分するグリッド132を設定(形成)し、前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定が行われる毎に、推定された中心座標130を前記グリッド132が設定された領域上に記録してゆく。少なくとも、推定された中心座標130が、前記グリッド132における各区分(マス目)の何れに含まれるかを記憶する。   The estimated center coordinate recording unit 108 records the center coordinate 130 in the short-axis cross-sectional shape estimated by the center coordinate estimating unit 106. Preferably, the region including the short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 is divided into a plurality of regions, and is estimated every time the central coordinate 130 is estimated by the central coordinate estimation unit 106. It is recorded which of the plurality of sections the center coordinate 130 is included in. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a grid (grid; grid, grid, grid) 132 that divides the region including the short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 into a plurality of regions. As shown in FIG. 12, the estimated center coordinate recording unit 108 is calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 in an image based on the reflection signal signal-processed by the ultrasonic signal processing unit 86, for example. Each time the center coordinate 130 is estimated by the center coordinate estimation unit 106, a grid 132 that divides the region including the short-axis cross-sectional shape into a plurality of regions is set (formed). The grid 132 is recorded on the set area. At least the estimated center coordinate 130 is stored in which of the sections (squares) in the grid 132.

前記中央位置同定部110は、前記境界点抽出部104による前記複数の境界点126の抽出と、抽出された前記複数の境界点126に基づく前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標130の推定結果の平均に基づいて、前記短軸断面形状における中央位置を同定する。前記短軸断面形状における中央位置とは、その短軸断面形状に対応する前記血管20の短軸断面における中心に相当する。換言すれば、前記血管20の軸心に相当する。   The center position identification unit 110 extracts the plurality of boundary points 126 by the boundary point extraction unit 104, and estimates the center coordinates 130 by the center coordinate estimation unit 106 based on the extracted boundary points 126. Is repeated a plurality of times, and the center position in the short-axis cross-sectional shape is identified based on the average of the estimation results of the center coordinates 130 of the plurality of times. The center position in the short-axis cross-sectional shape corresponds to the center in the short-axis cross section of the blood vessel 20 corresponding to the short-axis cross-sectional shape. In other words, it corresponds to the axial center of the blood vessel 20.

前記中央位置同定部110は、好適には、前記中心座標推定部104による複数回の前記中心座標130の推定が行われた後、前記推定中心座標記録部104により最多数の中心座標130が記録された区分に含まれる前記中心座標130の推定結果の平均値を、前記短軸断面形状における中央位置として同定する。例えば、図13に示すように、前記中心座標推定部104によるN回(例えば100回)の前記中心座標130(図13では白い丸で表している)の推定が行われた後、前記推定中心座標記録部104により最多数の中心座標130が記録された前記グリッド132(グリッド132におけるマス目)に含まれる複数の中心座標130の平均値を、前記短軸断面形状における中央位置134(図13では黒い丸で表している)として同定する。前記複数の中心座標130の平均値とは、それら複数の中心座標130の分布の平均に相当する座標である。   Preferably, the central position identification unit 110 records the maximum number of central coordinates 130 by the estimated central coordinate recording unit 104 after the central coordinate estimation unit 104 has performed estimation of the central coordinate 130 a plurality of times. The average value of the estimation results of the center coordinates 130 included in the determined section is identified as the center position in the short-axis cross-sectional shape. For example, as shown in FIG. 13, after the center coordinate estimation unit 104 has estimated N times (for example, 100 times) of the center coordinates 130 (represented by white circles in FIG. 13), the estimated center An average value of a plurality of center coordinates 130 included in the grid 132 (the grid in the grid 132) where the largest number of center coordinates 130 are recorded by the coordinate recording unit 104 is used as a center position 134 (FIG. 13) in the short-axis cross-sectional shape. Is identified by a black circle). The average value of the plurality of center coordinates 130 is a coordinate corresponding to the average of the distribution of the plurality of center coordinates 130.

前記中央位置同定部110は、好適には、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aにより検知される前記反射信号に対応する第1短軸断面形状、及び前記第2短軸用超音波アレイ探触子24bにより検知される前記反射信号に対応する第2短軸断面形状それぞれに関して、前記の処理により各短軸断面形状における中央位置134を同定する。前記表示制御部92は、好適には、前記中央位置同定部110により同定された前記第1短軸断面形状及び第2短軸断面形状それぞれにおける中央位置134に基づいて、前記第1短軸画像表示領域G1及び第2短軸画像表示領域G2それぞれにおける前記第1短軸断面画像及び第2短軸断面画像の高さを略同じものとする表示制御を行う。好適には、前記第1短軸画像表示領域G1及び第2短軸画像表示領域G2それぞれにおいて、前記第1短軸断面画像及び第2短軸断面画像それぞれの中央位置134が各表示領域の中央となるように表示制御を行う。例えば、前述した図4に示すように、前記第1短軸用超音波アレイ探触子24aから前記血管20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24bから前記血管20の中心までの距離とが互いに等しく、且つ前記第1短軸画像表示領域G1及び前記第2短軸画像表示領域G2の何れにおいてもそれらの幅方向中央部に前記血管20の画像が位置させられる。すなわち、前記血管20の上流側、下流側それぞれの短軸画像の中央の深さを揃えることで、前記長軸画像表示領域G3に水平な長軸画像を表示させる。斯かる制御により、前記長軸用超音波アレイ探触子24cにより検知される前記反射信号に対応する長軸画像は、前記長軸画像表示領域G3における縦方向(図4に示す縦軸方向)における中央部において真っ直ぐに表示され、その長軸画像の状態評価乃至観察がし易くなる。   The center position identification unit 110 preferably has a first short-axis cross-sectional shape corresponding to the reflected signal detected by the first short-axis ultrasonic array probe 24a and the second short-axis super-axis. For each second short-axis cross-sectional shape corresponding to the reflected signal detected by the acoustic wave array probe 24b, the center position 134 in each short-axis cross-sectional shape is identified by the above processing. The display control unit 92 preferably uses the first short-axis image based on the central position 134 in each of the first short-axis cross-sectional shape and the second short-axis cross-sectional shape identified by the central position identifying unit 110. Display control is performed so that the heights of the first short-axis cross-sectional image and the second short-axis cross-sectional image in the display area G1 and the second short-axis image display area G2 are substantially the same. Preferably, in each of the first short-axis image display region G1 and the second short-axis image display region G2, the center position 134 of each of the first short-axis cross-sectional image and the second short-axis cross-sectional image is the center of each display region. Display control is performed so that For example, as shown in FIG. 4 described above, the distance from the first short axis ultrasonic array probe 24a to the center of the blood vessel 20 and the second short axis ultrasonic array probe 24b to the blood vessel. And the distance to the center of the image 20 is equal to each other, and the image of the blood vessel 20 is positioned at the center in the width direction in both the first short-axis image display region G1 and the second short-axis image display region G2. It is done. That is, by aligning the center depths of the short axis images on the upstream side and the downstream side of the blood vessel 20, a horizontal long axis image is displayed in the long axis image display region G3. By such control, the long axis image corresponding to the reflected signal detected by the long axis ultrasonic array probe 24c is in the vertical direction in the long axis image display region G3 (the vertical axis direction shown in FIG. 4). Is displayed in a straight line at the center, and it is easy to evaluate or observe the state of the long-axis image.

前記血管分岐判定部112は、前記境界点抽出部104による前記複数の境界点126の抽出と、抽出された前記複数の境界点126に基づく前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標130の推定結果の散布度に基づいて、前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであるか否かを判定する。例えば、前記中心座標推定部104によるN回(例えば100回)の前記中心座標130の推定が行われた後、そのN回の前記中心座標130の推定結果の散布度が予め定められた閾値以上であった場合には、前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであると判定する。複数回の中心座標130の推定結果の散布度とは、それら複数回の中心座標130の推定結果のばらつき度合いに相当するものであり、好適には分散であるが、標準偏差や平均偏差等であってもよい。図14は、複数回の中心座標130(図14では黒い丸で表している)の推定結果の散布度が比較的大きい場合を例示している。この図14に示す境界線124′は、前記血管20の分岐部に対応する短軸断面形状に対応するものであり、斯かる分岐部に対応する短軸断面形状に関して前述の中央位置の同定処理を行った場合、前記中心座標推定部106により推定される中心座標130が一箇所に定まらず、分岐した各血管それぞれにおける中央位置に分散するため、複数回の中心座標130の推定結果の散布度は比較的大きくなるのである。   The blood vessel branch determination unit 112 extracts the plurality of boundary points 126 by the boundary point extraction unit 104, and estimates the center coordinates 130 by the center coordinate estimation unit 106 based on the extracted boundary points 126. This is repeated a plurality of times, and it is determined whether or not the short-axis cross-sectional shape corresponds to the bifurcation of the blood vessel 20 based on the dispersion degree of the estimation result of the center coordinates 130 a plurality of times. For example, after the center coordinate estimation unit 104 estimates the center coordinate 130 N times (for example, 100 times), the dispersion degree of the estimation result of the N center coordinates 130 is equal to or greater than a predetermined threshold value. If it is, it is determined that the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel 20. The degree of dispersion of the estimation results of the plurality of center coordinates 130 corresponds to the degree of variation in the estimation results of the plurality of center coordinates 130 and is preferably a variance, but may be a standard deviation or an average deviation. There may be. FIG. 14 illustrates a case where the degree of dispersion of the estimation result of the plurality of center coordinates 130 (represented by black circles in FIG. 14) is relatively large. The boundary line 124 ′ shown in FIG. 14 corresponds to the short-axis cross-sectional shape corresponding to the branch portion of the blood vessel 20, and the above-described central position identification processing is performed with respect to the short-axis cross-sectional shape corresponding to the branch portion. In this case, the central coordinate 130 estimated by the central coordinate estimation unit 106 is not determined in one place, but is distributed at the central position in each branched blood vessel. Is relatively large.

図15及び図16は、前記測定装置22による前記血管20の超音波測定において前記表示制御部92により前記モニタ画面表示装置30に表示された短軸画像及び長軸画像を例示する図であり、図15が分岐部ではない部分に相当する血管20に対応する超音波反射画像を、図16が分岐部に相当する血管20に対応する超音波反射画像をぞれぞれ示している。図15及び図16においては、前記第1短軸画像表示領域G1における第1短軸画像136、136′及び前記第2短軸画像表示領域G2における第2短軸画像138、138′をそれぞれ破線で示している。図15の長軸表示領域G3に示すように、分岐部ではない部分に相当する前記血管20に対応する超音波反射画像では、前記長軸表示領域G3において長軸画像が比較的鮮明に描出される。一方、図16の長軸表示領域G3に示すように、分岐部に相当する前記血管20に対応する超音波反射画像では、前記長軸表示領域G3において長軸画像が鮮明に描出できず、血管状態の評価(観察)が困難となる。   15 and 16 are diagrams illustrating a short-axis image and a long-axis image displayed on the monitor screen display device 30 by the display control unit 92 in the ultrasonic measurement of the blood vessel 20 by the measurement device 22. FIG. 15 shows an ultrasonic reflection image corresponding to the blood vessel 20 corresponding to the portion that is not the branching portion, and FIG. 16 shows an ultrasonic reflection image corresponding to the blood vessel 20 corresponding to the branching portion. In FIGS. 15 and 16, the first short-axis images 136 and 136 ′ in the first short-axis image display area G1 and the second short-axis images 138 and 138 ′ in the second short-axis image display area G2 are respectively broken lines. Is shown. As shown in the long-axis display region G3 in FIG. 15, in the ultrasonic reflection image corresponding to the blood vessel 20 corresponding to the portion that is not a branching portion, the long-axis image is rendered relatively clearly in the long-axis display region G3. The On the other hand, as shown in the long-axis display region G3 in FIG. 16, in the ultrasonic reflection image corresponding to the blood vessel 20 corresponding to the branch portion, the long-axis image cannot be clearly drawn in the long-axis display region G3. Evaluation (observation) of the state becomes difficult.

前記プローブ移動制御部114は、前記血管分岐判定部112により前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記分岐部から離隔するように前記超音波プローブ24を相対移動させる。すなわち、前記3軸駆動モータ制御部86を介して前記3軸駆動モータ制御回路34を制御することで、前記超音波プローブ24を前記分岐部から離隔するように自動的に移動させる。好適には、前記血管分岐判定部112により前記第1短軸断面形状及び第2短軸断面形状の一方は前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定されたが、他方は分岐部に対応するものであることが判定されなかった場合には、前記超音波プローブ24を、前記血管分岐判定部112により前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定されなかった方の短軸断面形状に接近する方向へ相対移動させる。   When the blood vessel branch determining unit 112 determines that the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel 20, the probe movement control unit 114 is separated from the branch portion. The ultrasonic probe 24 is relatively moved. That is, by controlling the three-axis drive motor control circuit 34 via the three-axis drive motor control unit 86, the ultrasonic probe 24 is automatically moved away from the branch portion. Preferably, the blood vessel branch determining unit 112 determines that one of the first short-axis cross-sectional shape and the second short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel 20, but the other is a branch. If the ultrasonic probe 24 is not determined to correspond to a part of the blood vessel 20, the ultrasonic probe 24 has not been determined to correspond to the branch part of the blood vessel 20. Relative movement in the direction approaching the short-axis cross-sectional shape.

前記プローブ移動報知部116は、前記血管分岐判定部112により前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記超音波プローブ24の相対移動を促す報知を行う。好適には、前記表示制御部92を介して前記モニタ画面表示装置30に、前記分岐部から離隔するように前記超音波プローブ24を相対移動させることを促す警告乃至メッセージ等を表示させる。好適には、前記血管分岐判定部112により前記第1短軸断面形状及び第2短軸断面形状の一方は前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定されたが、他方は分岐部に対応するものであることが判定されなかった場合には、前記超音波プローブ24を、前記血管分岐判定部112により前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定されなかった方の短軸断面形状に接近する方向へ相対移動させることを促す警告乃至メッセージ等を前記モニタ画面表示装置30に表示させる。或いは、音声や警報音等により斯かる報知を行うものであってもよい。   When the blood vessel branch determining unit 112 determines that the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel 20, the probe movement notifying unit 116 performs relative movement of the ultrasonic probe 24. A notification that prompts Preferably, a warning or a message prompting the relative movement of the ultrasonic probe 24 to be separated from the branching unit is displayed on the monitor screen display device 30 via the display control unit 92. Preferably, the blood vessel branch determining unit 112 determines that one of the first short-axis cross-sectional shape and the second short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel 20, but the other is a branch. If the ultrasonic probe 24 is not determined to correspond to a part of the blood vessel 20, the ultrasonic probe 24 has not been determined to correspond to the branch part of the blood vessel 20. A warning or a message for prompting the relative movement in the direction approaching the short-axis cross-sectional shape is displayed on the monitor screen display device 30. Alternatively, such notification may be performed by voice or alarm sound.

図17は、前記電子制御装置28による血管状態評価制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。   FIG. 17 is a flowchart for explaining a main part of an example of blood vessel state evaluation control by the electronic control unit 28, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.

先ず、ステップ(以下、ステップを省略する)S1において、前記超音波プローブ24により受信された前記反射信号に基づいて前記血管20の短軸断面形状が算出される。次に、S2において、S1にて算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分するグリッド132が形成される。次に、S3において、S1にて算出された前記短軸断面形状を含む画像に対して画像強調や画像微分等の画像処理が行われ、その短軸断面形状における境界線124が検出される。次に、S4において、S3にて検出された境界線124上における3つの境界点126がアトランダムに抽出される。   First, in step (hereinafter, step is omitted) S1, a short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 is calculated based on the reflected signal received by the ultrasonic probe 24. Next, in S2, a grid 132 is formed that divides the region including the short-axis cross-sectional shape calculated in S1 into a plurality of regions. Next, in S3, image processing such as image enhancement and image differentiation is performed on the image including the short-axis cross-sectional shape calculated in S1, and a boundary line 124 in the short-axis cross-sectional shape is detected. Next, in S4, three boundary points 126 on the boundary line 124 detected in S3 are extracted at random.

次に、S5において、S4にて抽出された前記3つの境界点126を包括する近似円128が作成される。次に、S6において、S5にて作成された近似円128の中心座標が算出され、その座標がS1にて算出された前記短軸断面形状の中心座標130として推定されて前記グリッド132上に記録される。次に、S7において、前記グリッド132上にN回分の推定結果である中心座標130が記録されたか否か、すなわちS4〜S6の処理がN回繰り返されたか否かが判断される。このS7の判断が否定される場合には、S4以下の処理が再び実行されるが、S7の判断が肯定される場合には、S8以下の処理が実行される。   Next, in S5, an approximate circle 128 including the three boundary points 126 extracted in S4 is created. Next, in S6, the central coordinates of the approximate circle 128 created in S5 are calculated, and the coordinates are estimated as the central coordinates 130 of the short-axis cross-sectional shape calculated in S1 and recorded on the grid 132. Is done. Next, in S7, it is determined whether or not the center coordinates 130, which are the estimation results for N times, have been recorded on the grid 132, that is, whether or not the processes of S4 to S6 have been repeated N times. If the determination in S7 is negative, the processing from S4 onward is executed again. If the determination in S7 is positive, the processing from S8 onward is executed.

S8においては、S4〜S6の処理に係るN回分の前記中心座標130の推定結果の散布度が、予め定められた閾値よりも大きいか否かが判断される。このS8の判断が肯定される場合には、S11以下の処理が実行されるが、S8の判断が否定される場合には、S9において、S2にて形成されたグリッド132における各マス目のうち最多数の前記中心座標130が記録されたマス目が選択される。次に、S10において、S9にて選択されたマス目に含まれる、前記中心座標130の推定結果の平均値が、S1にて算出された前記短軸断面形状における中央位置134として同定された後、本ルーチンが終了させられる。S11においては、S1にて算出された前記短軸断面形状が、前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定される。次に、S12において、前記分岐部から離隔するように前記超音波プローブ24を相対移動させる移動制御或いは斯かる移動を促す報知制御が実行された後、本ルーチンが終了させられる。   In S8, it is determined whether or not the dispersion degree of the estimation result of the central coordinates 130 for N times related to the processes in S4 to S6 is larger than a predetermined threshold value. If the determination in S8 is affirmative, the processing from S11 onward is executed. If the determination in S8 is negative, in S9, among the squares in the grid 132 formed in S2. The grid in which the largest number of the central coordinates 130 is recorded is selected. Next, in S10, after the average value of the estimation result of the central coordinate 130 included in the grid selected in S9 is identified as the central position 134 in the short-axis cross-sectional shape calculated in S1. This routine is terminated. In S11, it is determined that the short-axis cross-sectional shape calculated in S1 corresponds to the branch portion of the blood vessel 20. Next, in S12, after the movement control for relatively moving the ultrasonic probe 24 so as to be separated from the branch portion or the notification control for prompting such movement is executed, this routine is terminated.

以上の制御において、S1が前記短軸断面形状算出部100の動作に、S3及びS4が前記境界点抽出部104の動作に、S5及びS6が前記中心座標推定部106の動作に、S2及びS6が前記推定中心座標記録部108の動作に、S9及びS10が前記中央位置同定部110の動作に、S8及びS11が前記血管分岐判定部112の動作に、S12が前記プローブ移動制御部114及び前記プローブ移動報知部116の動作に、それぞれ対応する。   In the above control, S1 is the operation of the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100, S3 and S4 are the operation of the boundary point extraction unit 104, S5 and S6 are the operation of the central coordinate estimation unit 106, and S2 and S6. Is the operation of the estimated central coordinate recording unit 108, S9 and S10 are the operation of the central position identification unit 110, S8 and S11 are the operation of the blood vessel branch determination unit 112, S12 is the probe movement control unit 114 and the This corresponds to the operation of the probe movement notification unit 116, respectively.

このように、本実施例によれば、前記反射信号に基づいて前記血管20の短軸断面形状を算出する短軸断面形状算出部100(S1)と、その短軸断面形状算出部100により算出された前記短軸断面形状の境界上における複数の境界点126を無作為に抽出する境界点抽出部104(S3及びS4)と、その境界点抽出部104により抽出された前記複数の境界点126に基づいて前記短軸断面形状における中心座標130を推定する中心座標推定部106(S5及びS6)と、前記境界点抽出部104による前記複数の境界点126の抽出と、抽出された前記複数の境界点126に基づく前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標130の推定結果の平均に基づいて、前記短軸断面形状における中央位置134を同定する中央位置同定部110(S9及びS10)とを、備えたものであることから、複数回の推定結果に基づいて前記短軸断面形状における中央位置134を同定することで、誤差の影響を抑えてより正確に斯かる中央位置134を同定することができる。すなわち、測定を容易なものとする測定装置10を提供することができる。   Thus, according to the present embodiment, the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 (S1) that calculates the short-axis cross-sectional shape of the blood vessel 20 based on the reflection signal and the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 calculate the short-axis cross-sectional shape. The boundary point extraction unit 104 (S3 and S4) that randomly extracts a plurality of boundary points 126 on the boundary of the short-axis cross-sectional shape that has been formed, and the plurality of boundary points 126 extracted by the boundary point extraction unit 104 A central coordinate estimation unit 106 (S5 and S6) for estimating the central coordinate 130 in the short-axis cross-sectional shape based on the above, extraction of the plurality of boundary points 126 by the boundary point extraction unit 104, and extraction of the plurality of extracted The estimation of the central coordinate 130 by the central coordinate estimation unit 106 based on the boundary point 126 is repeatedly performed a plurality of times, and based on the average of the estimation results of the central coordinate 130 of the plurality of times. The central position identifying unit 110 (S9 and S10) for identifying the central position 134 in the short-axis cross-sectional shape is provided, so that the central position in the short-axis cross-sectional shape based on the estimation results of a plurality of times. By identifying 134, it is possible to identify the central position 134 more accurately while suppressing the influence of errors. That is, it is possible to provide the measuring apparatus 10 that facilitates measurement.

前記境界点抽出部104による前記複数の境界点126の抽出と、抽出された前記複数の境界点126に基づく前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定とを、繰り返し複数回行い、その複数回の前記中心座標130の推定結果の散布度に基づいて、前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであるか否かを判定する血管分岐判定部112(S8及びS11)を備えたものであるため、血管状態の測定が困難となる分岐部を避けることで、前記測定装置22による測定をより容易なものとすることができる。   The extraction of the plurality of boundary points 126 by the boundary point extraction unit 104 and the estimation of the central coordinates 130 by the central coordinate estimation unit 106 based on the extracted plurality of boundary points 126 are repeatedly performed a plurality of times. A blood vessel branch determination unit 112 (S8 and S11) that determines whether or not the short-axis cross-sectional shape corresponds to a branch portion of the blood vessel 20 based on the scattering degree of the estimation result of the center coordinates 130 a plurality of times. ), The measurement by the measurement device 22 can be made easier by avoiding a branching portion that makes it difficult to measure the blood vessel state.

前記生体14の表皮下に位置する血管20に対して超音波を放射させる超音波プローブ24と、前記血管分岐判定部112により、前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記分岐部から離隔するように前記超音波プローブ24を相対移動させるプローブ移動制御部114(S12)とを、備えたものであるため、血管状態の測定が困難となる分岐部を好適且つ実用的な態様で避けることができる。   The ultrasonic probe 24 that radiates ultrasonic waves to the blood vessel 20 located under the skin of the living body 14 and the blood vessel branch determination unit 112 make the short-axis cross-sectional shape correspond to the branch portion of the blood vessel 20. If it is determined that there is a probe movement control unit 114 (S12) that relatively moves the ultrasonic probe 24 so as to be separated from the branching unit, the measurement of the blood vessel state is performed. Difficult branches can be avoided in a suitable and practical manner.

前記生体14の表皮下に位置する血管20に対して超音波を放射させる超音波プローブ24と、前記血管分岐判定部112により、前記短軸断面形状が前記血管20の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記超音波プローブ24の相対移動を促す報知を行うプローブ移動報知部116(S12)とを、備えたものであるため、血管状態の測定が困難となる分岐部を好適且つ実用的な態様で避けることができる。   The ultrasonic probe 24 that radiates ultrasonic waves to the blood vessel 20 located under the skin of the living body 14 and the blood vessel branch determination unit 112 make the short-axis cross-sectional shape correspond to the branch portion of the blood vessel 20. If it is determined that there is a branch, the probe movement notifying unit 116 (S12) that performs notification for urging the relative movement of the ultrasonic probe 24 is provided, so that it is difficult to measure the blood vessel state. Parts can be avoided in a suitable and practical manner.

前記中心座標推定部106は、前記境界点抽出部104により抽出された前記複数の境界点126を包括する近似円128を作成し、その近似円128の中心座標を前記短軸断面形状における中心座標130として推定するものであるため、前記短軸断面形状における中心座標130を好適且つ実用的な態様で推定できる。   The center coordinate estimation unit 106 creates an approximate circle 128 that includes the plurality of boundary points 126 extracted by the boundary point extraction unit 104, and uses the center coordinates of the approximate circle 128 as the center coordinates in the short-axis cross-sectional shape. Therefore, the central coordinate 130 in the short-axis cross-sectional shape can be estimated in a suitable and practical manner.

前記短軸断面形状算出部100により算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分し、前記中心座標推定部106による前記中心座標130の推定が行われる毎に推定された中心座標130が前記複数の区分の何れに含まれるか記録する推定中心座標記録部108(S6)を備え、前記中央位置同定部110は、前記中心座標推定部106による複数回の前記中心座標130の推定が行われた後、前記推定中心座標記録部108により最多数の中心座標130が記録された区分に含まれる前記中心座標130の推定結果の平均値を、前記短軸断面形状における中央位置134として同定するものであるため、前記短軸断面形状における中央位置134を好適且つ実用的な態様で同定できる。   A region including the short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit 100 is divided into a plurality of regions, and the central coordinate 130 estimated each time the central coordinate estimation unit 106 estimates the central coordinate 130. Including the estimated central coordinate recording unit 108 (S6) that records which of the plurality of sections is included, and the central position identifying unit 110 performs the estimation of the central coordinate 130 a plurality of times by the central coordinate estimating unit 106. After being performed, the average value of the estimation results of the center coordinates 130 included in the section in which the most center coordinates 130 are recorded by the estimated center coordinates recording unit 108 is identified as the center position 134 in the short-axis cross-sectional shape. Therefore, the central position 134 in the short-axis cross-sectional shape can be identified in a suitable and practical manner.

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、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。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is.

10:センサ保持器、12:プローブユニット、14:生体、16:上腕、18:皮膚、20:血管、22:生体血管状態測定装置、24:超音波プローブ、24a:第1短軸用超音波アレイ探触子、24b:第2短軸用超音波アレイ探触子、24c:長軸用超音波アレイ探触子、25:探触面、26:多軸駆動装置、28:電子制御装置、30:モニタ画面表示装置、32:超音波駆動制御回路、34:3軸駆動モータ制御回路、36:マグネット台、38:ユニット固定具、40:自在アーム、42:先端部、44、45:連結部材、46、47:リンク、48:嵌合穴、50、51:回曲関節部、52:固定ノブ、54:回動関節部、58:空気ポンプ、60:圧力制御弁、62:カフ、64:圧力センサ、70:内皮、80:超音波駆動制御部、82:検波処理部、84:超音波信号処理部、86:3軸駆動モータ制御部、88:カフ圧制御部、90:血管状態評価部、92:表示制御部、100:短軸断面形状算出部、102:長軸断面形状算出部、104:境界点抽出部、106:中心座標推定部、108:推定中心座標記録部、110:中央位置同定部、112:血管分岐判定部、114:プローブ移動制御部、116:プローブ移動報知部、120:画像、122:2階調化画像、124、124′:境界線、126:境界点、128:近似円、130:中心座標、132:グリッド、134:中央位置、136、136′:第1短軸画像、138、138′:第2短軸画像、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、L1:内膜、L2:中膜、L3:外膜 10: sensor holder, 12: probe unit, 14: living body, 16: upper arm, 18: skin, 20: blood vessel, 22: biological blood vessel state measuring device, 24: ultrasonic probe, 24a: ultrasonic wave for first short axis Array probe, 24b: 2nd short axis ultrasonic array probe, 24c: Long axis ultrasonic array probe, 25: Probe surface, 26: Multi-axis drive device, 28: Electronic control device, 30: Monitor screen display device, 32: Ultrasonic drive control circuit, 34: Triaxial drive motor control circuit, 36: Magnet base, 38: Unit fixing tool, 40: Swivel arm, 42: Tip part, 44, 45: Connection Member, 46, 47: link, 48: fitting hole, 50, 51: curved joint, 52: fixed knob, 54: rotating joint, 58: air pump, 60: pressure control valve, 62: cuff, 64: Pressure sensor, 70: Endothelium, 80: Ultrasound Motion control unit, 82: detection processing unit, 84: ultrasonic signal processing unit, 86: triaxial drive motor control unit, 88: cuff pressure control unit, 90: blood vessel state evaluation unit, 92: display control unit, 100: short Axis section shape calculation unit, 102: Long axis section shape calculation unit, 104: Boundary point extraction unit, 106: Center coordinate estimation unit, 108: Estimated center coordinate recording unit, 110: Center position identification unit, 112: Blood vessel branch determination unit 114: Probe movement control unit, 116: Probe movement notification unit, 120: Image, 122: Two-graded image, 124, 124 ′: Boundary line, 126: Boundary point, 128: Approximate circle, 130: Center coordinates, 132: Grid, 134: Center position, 136, 136 ′: First short axis image, 138, 138 ′: Second short axis image, G1: First short axis image display area, G2: Second short axis image display area , G3: Long axis image display area L 1: the intima, L 2: the tunica, L 3: the outer membrane

Claims (6)

生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させ、該超音波の反射信号に基づいて前記血管の状態を測定する生体血管状態測定装置であって、
前記反射信号に基づいて前記血管の短軸断面形状を算出する短軸断面形状算出部と、
該短軸断面形状算出部により算出された前記短軸断面形状の境界上における少なくとも3つの境界点を無作為に抽出する境界点抽出部と、
該境界点抽出部により抽出された前記少なくとも3つ境界点に基づいて前記短軸断面形状における中心座標を推定する中心座標推定部と、
前記境界点抽出部による前記少なくとも3つの境界点の抽出と、抽出された前記少なくとも3つ複数の境界点に基づく前記中心座標推定部による前記中心座標の推定とを、繰り返し複数回行い、該複数回の前記中心座標の推定結果の平均に基づいて、前記短軸断面形状における中央位置を同定する中央位置同定部と
を、備えたことを特徴とする生体血管状態測定装置。
A biological blood vessel state measuring device that radiates ultrasonic waves to a blood vessel located in the epidermis of a living body and measures the state of the blood vessel based on a reflected signal of the ultrasonic wave,
A short-axis cross-sectional shape calculating unit for calculating a short-axis cross-sectional shape of the blood vessel based on the reflected signal;
A boundary point extraction unit that randomly extracts at least three boundary points on the boundary of the short axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit;
A center coordinate estimation unit that estimates center coordinates in the short-axis cross-sectional shape based on the at least three boundary points extracted by the boundary point extraction unit;
The extraction of the at least three boundary points by the boundary point extraction unit and the estimation of the central coordinates by the central coordinate estimation unit based on the extracted at least three boundary points are repeatedly performed a plurality of times, A biological blood vessel state measuring device comprising: a central position identifying unit that identifies a central position in the short-axis cross-sectional shape based on an average of a plurality of estimation results of the central coordinates.
前記境界点抽出部による前記少なくとも3つの境界点の抽出と、抽出された前記少なくとも3つの境界点に基づく前記中心座標推定部による前記中心座標の推定とを、繰り返し複数回行い、該複数回の前記中心座標の推定結果の散布度に基づいて、前記短軸断面形状が前記血管の分岐部に対応するものであるか否かを判定する血管分岐判定部を備えたものである
請求項1に記載の生体血管状態測定装置。
The extraction of the at least three boundary points by the boundary point extraction unit and the estimation of the central coordinates by the central coordinate estimation unit based on the extracted at least three boundary points are repeatedly performed a plurality of times. A blood vessel branch determination unit that determines whether or not the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel based on the degree of dispersion of the estimation result of the center coordinates of times. The biological blood vessel state measuring device according to 1.
生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させるプローブと、
前記血管分岐判定部により、前記短軸断面形状が前記血管の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記分岐部から離隔するように前記プローブを相対移動させるプローブ移動制御部と
を、備えたものである
請求項2に記載の生体血管状態測定装置。
A probe that emits ultrasonic waves to a blood vessel located in the epidermis of a living body,
When the blood vessel branch determination unit determines that the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel, the probe movement control moves the probe relatively away from the branch portion. The biological blood vessel state measuring device according to claim 2, comprising: a unit.
生体の表皮下に位置する血管に対して超音波を放射させるプローブと、
前記血管分岐判定部により、前記短軸断面形状が前記血管の分岐部に対応するものであることが判定された場合には、前記プローブの相対移動を促す報知を行うプローブ移動報知部と
を、備えたものである
請求項2に記載の生体血管状態測定装置。
A probe that emits ultrasonic waves to a blood vessel located in the epidermis of a living body,
When it is determined by the blood vessel branch determination unit that the short-axis cross-sectional shape corresponds to the branch portion of the blood vessel, a probe movement notification unit that performs notification that prompts the relative movement of the probe, and The biological blood vessel state measuring device according to claim 2.
前記中心座標推定部は、前記境界点抽出部により抽出された前記少なくとも3つの境界点を包括する近似円を作成し、該近似円の中心座標を前記短軸断面形状における中心座標として推定するものである
請求項1から4の何れか1項に記載の生体血管状態測定装置。
The center coordinate estimation unit creates an approximate circle that includes the at least three boundary points extracted by the boundary point extraction unit, and estimates the center coordinates of the approximate circle as the center coordinates in the short-axis cross-sectional shape. The biological blood vessel state measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記短軸断面形状算出部により算出された前記短軸断面形状を含む領域を複数に区分し、前記中心座標推定部による前記中心座標の推定が行われる毎に推定された中心座標が前記複数の区分の何れに含まれるか記録する推定中心座標記録部を備え、
前記中央位置同定部は、前記中心座標推定部による複数回の前記中心座標の推定が行われた後、前記推定中心座標記録部により最多数の中心座標が記録された区分に含まれる前記中心座標の推定結果の平均値を、前記短軸断面形状における中央位置として同定するものである
請求項1から5の何れか1項に記載の生体血管状態測定装置。
A region including the short-axis cross-sectional shape calculated by the short-axis cross-sectional shape calculation unit is divided into a plurality of regions, and the center coordinates estimated each time the central coordinate is estimated by the central coordinate estimation unit are the plurality of An estimated center coordinate recording unit that records which of the categories are included,
The central position identifying unit includes the central coordinates included in a section in which the estimated number of central coordinates is recorded by the estimated central coordinate recording unit after the central coordinates are estimated by the central coordinate estimating unit a plurality of times. The biological blood vessel state measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein an average value of the estimation results is identified as a center position in the short-axis cross-sectional shape.
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