JP6544092B2 - 血管径測定装置 - Google Patents

血管径測定装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6544092B2
JP6544092B2 JP2015136753A JP2015136753A JP6544092B2 JP 6544092 B2 JP6544092 B2 JP 6544092B2 JP 2015136753 A JP2015136753 A JP 2015136753A JP 2015136753 A JP2015136753 A JP 2015136753A JP 6544092 B2 JP6544092 B2 JP 6544092B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blood vessel
ultrasonic
ultrasound
image
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015136753A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017018195A (ja
Inventor
晃司 桝田
晃司 桝田
真哉 小野木
真哉 小野木
嘉伸 斧
嘉伸 斧
恒夫 高柳
恒夫 高柳
隆 貝阿彌
隆 貝阿彌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Nihon Kohden Corp
Original Assignee
NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Nihon Kohden Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY, Nihon Kohden Corp filed Critical NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Priority to JP2015136753A priority Critical patent/JP6544092B2/ja
Priority to US15/198,033 priority patent/US20170007210A1/en
Publication of JP2017018195A publication Critical patent/JP2017018195A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6544092B2 publication Critical patent/JP6544092B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5223Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0891Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4209Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4209Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames
    • A61B8/4218Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames characterised by articulated arms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4245Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving determining the position of the probe, e.g. with respect to an external reference frame or to the patient
    • A61B8/4254Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving determining the position of the probe, e.g. with respect to an external reference frame or to the patient using sensors mounted on the probe
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本発明は、操作者の技量にかかわらず、動脈の血管径を高精度に測定できる、血管径測定装置に関する。
近年、動脈硬化は、血管内皮機能に障害が発生することを第一段階として発症するとの研究があり、動脈硬化を予防する観点から血管内皮機能に関する評価の手法や装置が開発されている。信頼できる血管内皮機能に関する評価の手法として、FMD(Flow-Mediated Dilation)測定システムと称される装置が知られている。
この装置は、以下に示す血管(以下、説明をしない限り動脈を指す)に現れる現象を計測し、血管内皮機能を評価するものである。すなわち、血管の血流を一定時間停止(駆血)し、その後解除した時、正常な血管の場合には、駆血直後の血流による血管内壁のずり応力により、血管内皮細胞から血管拡張物質であるNO産生が促進される。その結果、駆血を解除した時から血管径が徐々に拡大し、最大径に達した後、徐々に縮小して安静時の径に戻る。一方、血管内皮機能に障害があると、血管が拡大した時の最大径が正常時よりも小さい(拡大の程度が小さい)。したがって、駆血前後の血管径の変化を計測することにより、血管内皮機能を評価することができる。
具体的には、次のようにして測定、評価が行われる。被検者の腕に血圧測定用のカフと同様のものを装着する。カフで腕を締め付けて駆血する前に、超音波エコーを利用してカフで締め付ける部位の上流または下流の血管径を測定する(安静時の血管径)。その後、一定時間(5分間程度)収縮期血圧以上の圧力で駆血した後、解除する。駆血を解除した直後から、超音波エコーにより、連続して血管径を測定し、最大となったときの血管径を求める。上記の安静時の血管径と駆血解除後の最大に拡張した時の血管径との比較に基づき血管内皮機能を評価する。
被検者の血管径を正確に測定するためには、短軸で測定する場合、超音波プローブが血管に直交する必要があり、長軸で測定する場合、超音波プローブが血管の中心を描出する必要があるが、いずれも操作者に高度な技術が要求される。それに対して、下記特許文献1では、二つの短軸用超音波アレイ探触子と一つの長軸用超音波アレイ探触子で構成された特殊な超音波プローブを用い、専用の制御装置を使って測定を簡便化している。
特許5014051号明細書
しかし、従来の方法では、一般的な通常の超音波プローブを用いる場合は、高度な技術を持つ操作者が検査する必要がある。また、特許文献1に示すような血管径測定用の特殊な超音波プローブを用い、専用の制御装置を使用する場合は、その装置は他の超音波検査に使用できない。
本発明は、このような従来の不具合を解消するために成されたものであり、操作者の技量にかかわらず、また、専用の装置を使用することなく、通常の超音波プローブを用いて血管径を高精度に測定できる、血管径測定装置の提供を目的とする。
本発明に係る血管径測定装置は、超音波プローブ、位置姿勢検出部、支持具、画像処理部および測定部を有する。
超音波プローブは、血管に超音波を照射し、血管から反射した超音波を受信し、受信した超音波を超音波信号として出力する。位置姿勢検出部は、超音波プローブに取り付けられ、超音波プローブの位置および血管に対する姿勢を示す位置姿勢情報を出力する。支持具は、血管の長手方向に対して傾く方向に傾斜、血管の長手方向に移動、血管の長手方向から長手方向と交差する方向に回転、のうちの少なくともいずれか1つ以上の動作ができるように超音波プローブを支持する。画像処理部は、超音波プローブからの超音波信号と位置姿勢検出部からの位置姿勢情報とを用いて血管の超音波画像を生成する。測定部は、生成された超音波画像を用いて血管の血管径を測定する。測定部は、中心線算出部、断層画像生成部および血管径算出部を有する。中心線算出部は、血管の中心点を連続的に結ぶことで、血管の中心線を算出する。断層画像生成部は、算出した中心線が直線状になるように超音波画像を再構築して疑似長軸断層像を生成する。血管径算出部は、生成した疑似長軸断層像を用いて血管径を求める。
本発明に係る血管径測定装置によれば、支持具によって支持された超音波プローブからの超音波信号と位置姿勢検出部からの位置姿勢情報とを用いて、血管の超音波画像を生成しており、超音波プローブが血管に完全に直交していなくても良いため、超音波プローブを取り扱う操作者の技量の良し悪しにかかわらず、また、専用の装置を使用することなく血管径を高精度に測定できる。
本実施形態に係る血管径測定装置のブロック図である。 本実施形態に係る支持具の一例の構造図である。 本実施形態に係る支持具の他の一例の構造図である。 本実施形態に係る画像処理部および測定部のブロック図である。 本実施形態に係る血管径測定装置の超音波画像を取得する動作フローチャートである。 本実施形態に係る血管径測定装置の血管径を算出する動作フローチャートである。 血管内膜の抽出と血管の中心点の算出についての説明に供する図である。 血管の中心線の算出についての説明に供する図である。 疑似長軸断層像の生成についての説明に供する図である。 本実施形態に係る血管径測定装置により測定する血管径をFMD検査に適用するときの動作フローチャートである。 FMD検査結果の表示例を示す図である。
次に、本発明に係る血管径測定装置を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る血管径測定装置のブロック図である。
本実施形態に係る血管径測定装置100は、超音波プローブ110、位置姿勢検出部115、支持具120、画像処理部130、測定部140および表示部150を有する。
超音波プローブ110は、一般的に用いられているように、血管に超音波を照射し、血管から反射した超音波を受信し、受信した超音波を超音波信号として出力する。超音波信号は血管の状態を計測するために用いる。
位置姿勢検出部115は、超音波プローブ110が血管に対して超音波を照射している時の、超音波プローブ110の位置および血管に対する超音波プローブ110の姿勢を検出するために、超音波プローブ110に備えられる。位置姿勢検出部115は、具体的には、ジャイロセンサ、加速度センサ、モーションセンサ、角速度センサ、磁気センサ、赤外線センサ、エンコーダ、その他の非接触センサ等の一般的に用いられているセンサのいずれか、またはそれらを組み合わせて構成される。超音波プローブ110に位置姿勢検出部115を設けるのは、超音波プローブ110がどの位置から血管に超音波を照射しているのか、超音波プローブ110が血管に対しどのような角度から超音波を照射しているのか、を認識できるようにするためである。
支持具120は超音波プローブ110を固定および移動回動自在に支持する。支持具120は、超音波プローブ110を血管の長手方向に対して傾く方向に傾斜させたり、血管の長手方向に移動させたり、血管の長手方向から長手方向と交差する方向に回転させたり、これらのいずれか1つ以上の動作ができるようになっている。超音波プローブ110を血管径の測定に適した位置で固定するためである。支持具120の具体的な構造は、図2および図3を用いて説明する。
支持具120は、超音波プローブ110を被検者の上腕動脈が描出できる場所に位置させることができる。支持具120が超音波プローブ110を様々な位置と姿勢に動かしている間、超音波プローブ110からは、それぞれの位置と姿勢における超音波信号が出力され、その出力に対応して位置姿勢検出部115から位置姿勢情報が出力される。支持具120と超音波プローブ110は、駆血前と駆血解除後の両方の態様について、上記の動作を行う。
画像処理部130は、超音波プローブ110が出力した超音波信号と位置姿勢情報とを用いて血管の超音波画像を生成する。画像処理部130は、駆血前と駆血解除後の両方の態様について、血管の超音波画像を生成する。画像処理部130の具体的な構成は、図4を用いて説明する。
測定部140は、画像処理部130によって生成された超音波画像を用いて血管の血管径を測定する。測定部140の具体的な構成は、図4を用いて説明する。
表示部150は、画像処理部130が生成した超音波画像および測定部140が測定した血管径を表示する。表示部150は、具体的には、平面ディスプレイおよび/またはプリンタである。
図2は、本実施形態に係る支持具の一例の構造図である。図2の支持具120は、超音波プローブ110を血管の長手方向に対して傾く方向に傾斜させることができる。支持具120は、超音波プローブ110を傾けるためのモータ122を有し、モータ122を回転させることによって、保持具124の回転軸が図示矢印方向に回動する。保持具124の回転軸が回動すると、超音波プローブ110は、血管の長手方向に対して傾く方向に傾斜する。支持具120は、超音波プローブ110を様々な傾斜角度で安定的に支持することができる。なお、モータ122を用いずに、操作者が任意の位置で超音波プローブ110を固定するようにしても良い。
図3は、本実施形態に係る支持具の他の一例の構造図である。図3の支持具120は、超音波プローブ110を血管の長手方向に移動させることができる。支持具120は、超音波プローブ110を移動させるためのリニアモータ126を有し、リニアモータ126を動作させることによって、超音波プローブ110を図示矢印方向に平行移動させる。支持具120は、超音波プローブ110を血管の様々な位置で安定的に支持することができる。なお、リニアモータ126を用いずに、操作者が任意の位置で超音波プローブ110を固定するようにしても良い。
図2および図3の支持具120には、超音波プローブ110を血管の長手方向から長手方向と交差する方向に回転させる構造は設けられていない。超音波プローブ110を血管の長手方向から長手方向と交差する方向に回転させるには、たとえば、図2および図3の、超音波プローブ110を固定している固定部材Hに、超音波プローブ110を回転させるモータを設ければ良い。
また、図2および図3のように、支持具120は、超音波プローブ110を血管の長手方向に対して傾く方向に傾斜させる構造、超音波プローブ110を血管の長手方向に移動させる構造、加えて、図2および図3には図示されていない、超音波プローブ110を血管の長手方向から長手方向と交差する方向に回転させる構造、の各々を別々に備えるのではなく、これらの3つの構造の内の複数の構造を適宜組み合わせて備えるようにしても良い。
図4は、本実施形態に係る画像処理部および測定部のブロック図である。画像処理部130は、超音波画像生成部132、超音波画像記憶部133、座標変換部134、血管内膜抽出部135、中心点算出部137を有する。
超音波画像生成部132は、超音波プローブ110(図1参照)から出力された超音波信号を用いて超音波画像を生成する。超音波画像の生成は従来から用いられている手法を用いる。また、超音波画像生成部132は、超音波プローブ110の位置姿勢検出部115(図1参照)から出力された位置姿勢情報を、生成した超音波画像のそれぞれに対して付加する。それぞれの超音波画像が血管に対してどのような方向から撮られたものであるかが認識できるようにするためである。
なお、血管径の算出に必要な複数の超音波画像は、被検者の前腕部をカフで締め付ける前の駆血前と、被検者の前腕部をカフで締め付けた後の駆血解除後と、の両方の態様で取得される。駆血解除後は血管が最大に拡張した時の血管径を得るために、複数の超音波画像は連続的に取得される。駆血前の血管径と駆血解除後の血管径との比較ができるようにするためである。さらに、超音波画像は、駆血前と駆血解除後のそれぞれの態様において、血管の異なる位置および血管に対する超音波プローブ110の異なる姿勢で複数枚取得される。
超音波画像記憶部133は、超音波画像生成部132によって生成された、駆血前と駆血解除後の両方の態様における、位置および姿勢の異なる複数の超音波画像と、それらの超音波画像に対して付加された位置姿勢情報とを記憶する。
座標変換部134は、超音波画像記憶部133に記憶されているすべての超音波画像の姿勢を座標変換し、座標変換された画像の間を補間することによって三次元の画像を構築する。座標変換部134は基準座標系を有し、それぞれの超音波画像に付加されている位置姿勢情報を用いて、それぞれの超音波画像を基準座標上の位置に対応させる。この座標変換部134によって、様々な位置の超音波画像から血管の三次元画像を構築することができる。
血管内膜抽出部135は、座標変換部134によって座標変換された画像に基づいて血管内膜を抽出する。
中心点算出部137は、血管内膜抽出部135によって抽出された血管内膜の形状に基づいて楕円近似を行い、その楕円データにより形成される楕円の中心点を求める。求めた中心点はその血管の中心点となる。血管内膜の形状に基づき楕円近似を行う処理は、血管内膜抽出部135が抽出したすべての血管内膜に対して行われる。なお、楕円近似の代わりに、複数の楕円データを記憶しておき、抽出された血管内膜の形状にほぼ一致する、記憶されている楕円データに基づいて楕円の中心点を求め、血管の中心点としても良い。
測定部140は、中心線算出部142、断層画像生成部144、血管径算出部146を有する。
中心線算出部142は、中心点算出部137によって求めた血管の中心点を連続的に結ぶことで、血管の中心線を算出する。
断層画像生成部144は、中心線算出部142が算出した血管の中心線が直線になるように三次元画像から画像の再構築を行い、中心線に沿った断面を抽出して疑似長軸断層像を生成する。
血管径算出部146は、断層画像生成部144が生成した疑似長軸断層像を用いて血管径を求める。求めた血管径は表示部150(図1参照)に出力する。
次に、本実施形態に係る血管径測定装置の動作について、図5および図6の動作フローチャートに基づいて詳細に説明する。なお、図5および図6の説明に際し、図7から図9を参照しながら説明する。
図5は、本実施形態に係る血管径測定装置の超音波画像を取得する動作フローチャートである。図6は、本実施形態に係る血管径測定装置の血管径を算出する動作フローチャートである。また、図7は、血管内膜の抽出と血管の中心点の算出についての説明に供する図である。図8は、血管の中心線の算出についての説明に供する図である。図9は、疑似長軸断層像の生成についての説明に供する図である。
まず、超音波画像を取得する動作について、図5のフローチャートに基づき説明する。血管径を測定するときには、操作者は、図2または図3に示した支持具120を用いて、被検者の上腕部の表面から超音波プローブ110を上腕動脈が描出できる位置に設置する(ステップS100)。
超音波画像生成部132は、超音波プローブ110から超音波信号と位置姿勢情報を取得する。具体的には、超音波画像生成部132は、超音波プローブ110が出力する超音波信号を取得するとともに、超音波プローブ110の位置姿勢検出部115が出力する位置姿勢情報を取得する(ステップS101)。
超音波画像生成部132は、取得した超音波信号を用いて超音波画像を生成する。超音波画像は、従来から用いられている手法を用いて生成する(ステップS102)。
超音波画像生成部132は、生成した超音波画像に位置姿勢情報を付加して、超音波画像記憶部133に記憶させる(ステップS103)。
以上のステップS100からステップS103までの処理によって1枚の超音波画像が超音波画像記憶部133に記憶される。次に、支持具120のモータ122により超音波プローブ110は現在とは異なる位置に移動させられ、また回転、傾斜させられて、血管の異なる位置および姿勢の超音波画像が取得される(ステップS104)。
ステップS101からステップS104までの処理は、測定されるべき血管のすべての位置および姿勢の超音波画像の取得が終了するまで繰り返される(ステップS105:NO)。すべての超音波画像の取得が終了したら(ステップS105:YES)、超音波画像取得動作を終了する。
以上のようにして、すべての超音波画像が取得されたら、次にそれらを使用して血管径を算出する。この血管径を算出する動作について、図6のフローチャートに基づき説明する。なお、血管径の算出は、超音波画像の取得に続いて行っても良いが、時間をおいて行うこともできる。この場合、超音波画像記憶部133に記憶されている超音波画像を、血管径算出プログラムがインストールされているパーソナルコンピュータ等の外部装置に取り込んで、この外部装置で血管径を算出しても良い。
座標変換部134は、超音波画像記憶部133に記憶されている複数の超音波画像を読み込む(ステップS106)。座標変換部134は、それぞれの超音波画像に付加されている位置姿勢情報を用いて、超音波画像を座標変換する(ステップS107)。
血管内膜抽出部135は、座標変換部134が座標変換した図7に示すような超音波画像から、血管内膜を抽出する(ステップS108)。図7は、血管内膜の抽出と血管の中心点の算出についての説明に供する図である。座標変換部134が超音波画像記憶部133に記憶されている超音波画像を座標変換すると、図7に示すように、血管の断面画像が得られる。
図7の超音波画像には、複数の血管(動脈、静脈)の断面画像が存在する可能性があるため、予め操作者がターゲットとなる血管を円162で指定する。血管内膜164の抽出は、円162内で行われる。血管内膜164の抽出は、画像処理で一般的に用いられているエッジ検出などの手法により行われる。
中心点算出部137は、血管内膜抽出部135が抽出した血管内膜164の形状に基づき楕円近似を行って楕円データを算出する。中心点算出部137は、算出された楕円データ166により形成される楕円の中心点168を求める(ステップS109)。
中心点算出部137は、そのときの楕円データ166により形成される楕円の中心点168を血管の中心点168とする。血管の中心点168は、ステップS106で読み込んだすべての超音波画像に対して求められる。
中心線算出部142は、中心点算出部137が求めたすべての血管の中心点168を連続的に結ぶことで血管の中心線を算出する(ステップS110)。
図8は、血管の中心線の算出についての説明に供する図である。図8の左側の図は、血管を長手方向横から見た図であり、同図の右側の図は、血管を長手方向上から見た図である。
中心線算出部142が血管の内膜164の中心点168を、基準座標系の座標軸に沿ってその血管の長手方向に一列に並べると、図8に示すような、血管の中心線170aおよび170bが得られる。
断層画像生成部144は、中心線算出部142によって算出された血管の中心線が直線になるように三次元上の画像から再構築を行った後、中心線に沿った断面の抽出を行い、図9に示すような血管の疑似長軸断層像180を作成する(ステップS111)。実際に測定された血管の中心線が曲がりくねっていたとしても、断層画像作成部144によって作成された血管の疑似長軸断層像180における中心線の形状は直線状になる。
図9は、疑似長軸断層像の生成についての説明に供する図である。断層画像生成部144は、ステップS109の処理によって中心点168(図7参照)が求められている複数の超音波画像の中心点168を、中心線算出部142が算出した血管の中心線170aが直線になるように画像の再構築を行い、中心線に沿った断面図を抽出する。これにより、図9のように、血管内膜164の輪郭が得られる。したがって、疑似長軸断層像180は、血管の長手方向に対し平行な方向から血管の中心点を通るように血管を切断した画像となる。
血管径算出部146は、断層画像生成部144が生成した疑似長軸断層像180を用いて血管径を算出し(ステップS112)、血管径の算出動作を終了する。血管径の算出は、血管の中心線170aから疑似長軸断層像180により得られる血管内膜164までの距離を算出することで行われる。具体的には、血管径は、図9において、血管の中心線170aに対して垂直に、上方向の血管内膜164に下ろした直線の長さと、下方向の血管内膜164に下ろした直線の長さとの和を求めることで得られる。
次に、上記のようにして血管径を算出する手法を、FMD検査に適用する方法について説明する。FMD検査は、すでに説明したように、血管を一定時間駆血し、駆血前の安静時の血管径と駆血解除後の最大に拡張した時の血管径との比較に基づき血管内皮機能を評価する検査である。そのために、血管径の算出に必要な複数の超音波画像の取得を、駆血直前の安静時に1回と、駆血を解除した後に連続的に複数回行う。
具体的な動作を、図5、図6および図10の動作フローチャートに基づいて説明する。図10は本実施形態に係る血管径測定装置により測定される血管径をFMD検査に適用するときの動作フローチャートである。まず安静時の超音波画像を取得する(ステップS200)。これは、図5のステップS100からステップS105を実行して血管径の算出に必要な複数の超音波画像を取得する。必要なすべての超音波画像の取得を終了したら(ステップS105:YES)、超音波画像取得動作を終了する。
安静時の超音波画像の取得が完了したら、超音波プローブ110を血管上に設置したまま、前腕部をカフで締め付けて駆血する。所定時間(例えば5分間)駆血した後、駆血を解除して直ちに血管径の算出に必要な複数の超音波画像を取得する動作に入り、駆血解除後の超音波画像を連続して取得する(ステップS201)。この駆血解除後の超音波画像取得動作は、すでに説明したように、血管が最大に拡張した時の血管径を得るために、連続して複数回行われる。具体的には、図5のステップS101からS105を実行して、その時点t1における血管径の算出に必要なすべての超音波画像の取得を終了したら(ステップS105:YES)、一回の超音波画像取得動作を終了する。
時点t1の超音波画像の取得が終了したら、直ちに次の時点t2における超音波画像の取得動作に入り、必要なすべての超音波画像を取得する(ステップS101からステップS105)。このように、ある時点の必要なすべての超音波画像を取得したら、直ちに次の時点の超音波画像の取得動作に入るようにして、連続的に超音波画像を取得する。
以上のようにして、FMD検査のために必要な超音波画像がすべて取得されたら、次にそれらを使用して血管径を算出する。ここでは超音波画像の取得に続いて血管径の算出を行うことについて説明するが、前述したように、時間をおいて行っても良いし、パーソナルコンピュータ等の外部装置で行っても良い。
ステップS201において、すべての超音波画像が取得されたら、ステップS202で、超音波画像が記憶されている超音波画像記憶部133から超音波画像を読み出して、血管径を算出する。この算出は、前述したように、図6のステップS106からステップS112を実行することにより行われる。
次いで算出された駆血前の血管径と駆血解除後最大に拡張した時の血管径とからFMD値を演算し、それを表示部150に表示する(ステップS203)。図11は、本実施形態の血管径測定装置により測定した駆血前後の血管径に基づくFMD検査結果の表示の例を示す図である。なお、「表示」は、液晶表示装置(LCD)などの平面ディスプレイへの表示と、紙等への印刷を含むものとする。
この表示例には、血管径が、駆血前が4.0mm、駆血解除後が4.4mmで、FMD値が10.0%であることが表示されており、被検者の血管内皮機能が良好であることがわかる。
以上の実施形態では、血管の超音波画像を複数枚取得し、その複数枚の超音波画像に対して一括して血管の中心点を算出し、血管の中心線を算出している。しかし、本発明に係る血管径測定装置は、血管の超音波画像を1枚取得し、その一枚の超音波画像に対して血管の中心点を算出するという処理を繰り返すことによって、血管の中心線を算出するようにしても良い。
以上のように、本発明に係る血管径測定装置100によれば、一般的に使用されている超音波プローブ110を支持具120によって支持し、超音波プローブ110の超音波信号と位置姿勢検出部115の位置姿勢情報とを用いて、血管の超音波画像を生成している。このため、専用の超音波プローブを使うことなく、超音波プローブ110の三次元の位置が特定できるので、測定される血管径が操作者の技量によって異なってしまうようなことが起こりにくく、血管径を高精度に測定することができる。
また、超音波画像に付加されている位置姿勢情報を用いて超音波画像を基準座標系の位置に対応させているので、様々な位置および姿勢の超音波画像を基準座標系で整列させることができる。
また、血管内膜の形状に基づいて形成される楕円の中心点を求めることにより、抽出された血管の中心点を求めているので、正確に血管の中心点が求められる。
さらに、血管の中心線が直線状となるように超音波画像を再構築して疑似長軸断層像を生成することにより、正確な血管径を求めることができる。
さらにまた、駆血前と駆血解除後最大に拡張した時の両方の血管径を求めることにより、FMD検査に適用した場合、被検者の血管内皮機能の状態を把握でき、動脈硬化の進行度合いを評価することができる。
100 血管径測定装置、
110 超音波プローブ、
115 位置姿勢検出部、
120 支持具、
122 モータ、
124 保持具、
126 リニアモータ、
130 画像処理部、
132 超音波画像生成部、
133 超音波画像記憶部、
134 座標変換部、
135 血管内膜抽出部、
137 中心点算出部、
140 測定部、
142 中心線算出部、
144 断層画像生成部、
146 血管径算出部、
150 表示部、
162 ターゲット円、
164 血管の内膜、
166 楕円データ、
168 血管の中心点、
170a、170b 血管の中心線、
180 疑似長軸断層像、
H 保持部。

Claims (4)

  1. 血管に超音波を照射し、前記血管から反射した超音波を受信し、受信した超音波を超音波信号として出力する超音波プローブと、
    前記超音波プローブに取り付けられ、当該超音波プローブの位置および前記血管に対する姿勢を示す位置姿勢情報を出力する位置姿勢検出部と、
    前記血管の長手方向に対して傾く方向に傾斜、前記血管の長手方向に移動、前記血管の長手方向から長手方向と交差する方向に回転、のうちの少なくともいずれか1つ以上の動作ができるように前記超音波プローブを支持する支持具と、
    前記超音波プローブからの超音波信号と前記位置姿勢検出部からの前記位置姿勢情報とを用いて前記血管の超音波画像を生成する画像処理部と、
    生成された前記超音波画像を用いて前記血管の血管径を測定する測定部と、を有し、
    前記測定部は、
    前記血管の中心点を連続的に結ぶことで、前記血管の中心線を算出する中心線算出部と、
    算出した中心線が直線状になるように前記超音波画像を再構築して疑似長軸断層像を生成する断層画像生成部と、
    生成した疑似長軸断層像を用いて血管径を求める血管径算出部と、
    を有することを特徴とする血管径測定装置。
  2. 前記画像処理部は、
    前記超音波信号を用いて前記超音波画像を生成するとともに、生成した前記超音波画像に対して前記位置姿勢情報を付加する超音波画像生成部と、
    生成された前記超音波画像と当該超音波画像に対して付加された前記位置姿勢情報とを記憶する超音波画像記憶部と、
    記憶された前記超音波画像に付加されている前記位置姿勢情報を用いて前記超音波画像の姿勢を基準座標系の位置に対応させる座標変換部と、
    座標変換された後の前記超音波画像を用いて前記血管の長手方向と直交する方向の血管内膜を抽出する血管内膜抽出部と、
    抽出された前記血管の中心点を求める中心点算出部と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載の血管径測定装置。
  3. 前記中心点算出部は、
    前記抽出された血管内膜の形状に基づいて楕円データを算出し、当該楕円データにより形成される楕円の中心点を求めることにより、前記抽出された前記血管の中心点を求めることを特徴とする請求項2に記載の血管径測定装置。
  4. 前記超音波画像は、
    被検者にカフを取り付ける前の動脈の駆血前と前記動脈の駆血解除後の両方の態様で取得されることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の血管径測定装置。
JP2015136753A 2015-07-08 2015-07-08 血管径測定装置 Active JP6544092B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015136753A JP6544092B2 (ja) 2015-07-08 2015-07-08 血管径測定装置
US15/198,033 US20170007210A1 (en) 2015-07-08 2016-06-30 Blood vessel diameter measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015136753A JP6544092B2 (ja) 2015-07-08 2015-07-08 血管径測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017018195A JP2017018195A (ja) 2017-01-26
JP6544092B2 true JP6544092B2 (ja) 2019-07-17

Family

ID=57729970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015136753A Active JP6544092B2 (ja) 2015-07-08 2015-07-08 血管径測定装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20170007210A1 (ja)
JP (1) JP6544092B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115867201A (zh) * 2020-07-10 2023-03-28 朝日英达科株式会社 医疗装置以及图像生成方法
CN113812977B (zh) * 2021-08-13 2023-08-25 安徽理工大学 超声波血压计
CN114366295B (zh) * 2021-12-31 2023-07-25 杭州脉流科技有限公司 微导管路径生成方法、塑形针的塑形方法、计算机设备、可读存储介质和程序产品
CN115153503A (zh) * 2022-06-23 2022-10-11 北京悦唯医疗科技有限责任公司 一种血管直径测量探头及装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3187148B2 (ja) * 1991-08-26 2001-07-11 株式会社東芝 超音波診断装置
JPH0924034A (ja) * 1995-07-13 1997-01-28 Toshiba Corp 超音波及び核磁気共鳴複合診断装置
EP1123687A3 (en) * 2000-02-10 2004-02-04 Aloka Co., Ltd. Ultrasonic diagnostic apparatus
JP4421203B2 (ja) * 2003-03-20 2010-02-24 株式会社東芝 管腔状構造体の解析処理装置
JP4759104B2 (ja) * 2005-08-26 2011-08-31 株式会社ユネクス センサ保持装置
US7862512B2 (en) * 2005-08-29 2011-01-04 Unex Corporation Blood vessel endothelium function evaluating apparatus provided with an electronic control device
JP4855182B2 (ja) * 2005-08-29 2012-01-18 株式会社ユネクス 血管画像測定装置
EP2030571A4 (en) * 2006-06-12 2010-01-06 Shimadzu Corp ECHOGRAPHIC DIAGNOSTIC DEVICE
JP4945300B2 (ja) * 2007-04-25 2012-06-06 株式会社東芝 超音波診断装置
EP2163202A4 (en) * 2007-06-04 2013-10-30 Panasonic Corp ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND ULTRASONIC SOUND FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS
JP5014051B2 (ja) * 2007-10-09 2012-08-29 株式会社ユネクス 血管超音波画像測定方法
JP5525693B2 (ja) * 2008-02-25 2014-06-18 株式会社東芝 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラム
WO2011099103A1 (ja) * 2010-02-10 2011-08-18 パナソニック株式会社 超音波診断装置および内中膜複合体厚の測定方法
JP5209025B2 (ja) * 2010-10-27 2013-06-12 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 超音波診断装置
WO2012164892A1 (ja) * 2011-05-30 2012-12-06 パナソニック株式会社 超音波診断装置および超音波を用いた画像取得方法
JP6121766B2 (ja) * 2012-03-26 2017-04-26 東芝メディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法
US20140303499A1 (en) * 2013-04-09 2014-10-09 Konica Minolta, Inc. Ultrasound diagnostic apparatus and method for controlling the same
KR20150069830A (ko) * 2013-12-16 2015-06-24 삼성전자주식회사 의료 영상을 이용한 혈관 분석 정보 제공 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20170007210A1 (en) 2017-01-12
JP2017018195A (ja) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6544092B2 (ja) 血管径測定装置
EP2454995B1 (en) Ultrasonic blood vessel examination apparatus
US20160220131A1 (en) Fiber optic in vivo diagnostic sensor system and blood vessel insertable pressure distribution measurement device
JP6960922B2 (ja) 被験者のボリュームを検査する超音波撮像装置及び超音波撮像方法
CN108784740B (zh) 超声图像中血流量获得方法、超声成像系统及存储介质
US20120316419A1 (en) Multimodal catheter
JP5219228B2 (ja) 血管機能検査装置
RU2015148542A (ru) Чувствительный к форме ультразвуковой зонд
JP6632257B2 (ja) 被検体情報取得装置
JPWO2013161277A1 (ja) 超音波診断装置およびその制御方法
US11288811B2 (en) Vascular pressure difference correction method, device and apparatus
US20140066770A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and image acquisition method using ultrasonic waves
US10267624B2 (en) System and method for reconstructing a trajectory of an optical fiber
JP2016101415A (ja) 被検体情報取得装置
US11684344B2 (en) Systems and methods for quantitative abdominal aortic aneurysm analysis using 3D ultrasound imaging
JP5998197B2 (ja) 生体の血管径連続測定装置
US10154784B2 (en) Speed measuring device, speed measuring method, and recording medium
JP2018023610A (ja) 超音波測定装置および制御方法
JP2015154885A (ja) 血圧計測装置
CN110022786B (zh) 用于确定器械在管状结构内的位置的位置确定装置
JP6376938B2 (ja) 被検体情報取得装置
WO2021110560A1 (en) An apparatus for determining a physiological parameter relating to a vessel
JP6243719B2 (ja) 生体血管状態測定装置
JP6484787B2 (ja) 診断支援装置及びコンピュータプログラム
JP6510570B2 (ja) 画像処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20180329

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190521

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190603

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6544092

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250